JP7589111B2 - レーザマーキングシステム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係るレーザマーキングシステム100の構成図である。レーザマーキングシステム100は、印字対象物5に対してレーザビームによって文字列などを印字加工するシステムである。レーザマーキングシステム100は、光源1、ビーム整形部2、ビーム変調部3、ビーム照射部4、コントローラ110、GUI(Graphical User Interface)120を備える。
本実施形態1に係るレーザマーキングシステム100は、ビーム整形部2によってレーザ光6を1次元方向に引き延ばし、ビーム変調部3によってビームスポットの長軸方向における強度分布を変調する。これにより、ビーム強度を維持しつつ、伸長したビームスポット31によって効率的に印字加工を進めることができる。
印字対象物5を移動させることに代えてまたはこれと併用して、2次元のピクセルパターンに対してビームスポットを走査することにより、印字対象物5に対して2次元パターンを加工することもできる。本発明の実施形態2では、その構成例について説明する。
本実施形態2に係るレーザマーキングシステム100において、ビーム変調部3は、ビームスポット81の短軸方向(X方向)に沿ってピクセルパターンを順次更新する(ビームのON/OFFをピクセルごとに切り替える)ように構成されており、ビーム照射位置変更部8は同方向に沿ってビームスポット81を移動させる。これにより、ビーム変調部3が形成する2次元パターンを、印字対象物5に対して加工することができる。印字対象物5が移動するか否かによらず、この機能は実現可能である。
図7は、本発明の実施形態3に係るレーザマーキングシステム100の構成図である。本実施形態3においては、実施形態1または2で説明した構成に加えて、ビーム変調部3とビーム照射部4との間にビーム方向調整部9を備える。その他の構成は実施形態1または2と同様である。図7においては、実施形態2に加えてビーム方向調整部9を配置した例を示した。
本実施形態3に係るレーザマーキングシステム100は、ビーム変調部3が形成した2次元パターンをビーム方向調整部9が方向づけることにより、複数の2次元パターンを並べて配置したパターンを、印字対象物5に対して加工することができる。これにより、ビーム変調部3が形成する2次元パターンよりも大きい2次元パターンであっても加工可能となる。
図9は、ビーム変調部3を構成するデバイスの具体例を示す。図9上段はビーム変調部3としてDMD(Digital Micromirror Device)31を用いた例である。図9下段はビーム変調部3としてLCOS(Liquid Crystal On Silicon)32を用いた例である。ビーム照射位置変更部8としては例えばポリゴンミラーを用いることができる。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
2:ビーム整形部
3:ビーム変調部
4:ビーム照射部
5:印字対象物
8:ビーム照射位置変更部
9:ビーム方向調整部
100:レーザマーキングシステム
110:コントローラ
120:GUI
Claims (13)
- 対象物をレーザビームによって加工するレーザマーキングシステムであって、
前記レーザビームを出射する光源、
前記レーザビームを1次元方向に引き延ばすビーム整形部、
前記引き延ばしたレーザビームのビームスポットの長軸方向における強度分布を変調するビーム変調部、
前記変調したレーザビームを前記対象物に対して照射するビーム照射部、
を備え、
前記レーザマーキングシステムは、移動する前記対象物を加工するように構成されており、
前記対象物が移動する方向は、前記ビームスポットの短軸方向である
ことを特徴とするレーザマーキングシステム。 - 対象物をレーザビームによって加工するレーザマーキングシステムであって、
前記レーザビームを出射する光源、
前記レーザビームを1次元方向に引き延ばすビーム整形部、
前記引き延ばしたレーザビームのビームスポットの長軸方向における強度分布を変調するビーム変調部、
前記変調したレーザビームを前記対象物に対して照射するビーム照射部、
を備え、
前記ビーム変調部は、前記ビームスポット内において、ビーム強度が第1強度である第1領域と、ビーム強度が前記第1強度よりも小さい第2強度である第2領域とを構成するように、前記レーザビームを変調し、
前記ビーム変調部は、第1時刻においては、前記第1領域と前記第2領域を有するように前記レーザビームを変調し、
前記ビーム変調部は、第2時刻においては、前記第1強度を有する第3領域と前記第2強度を有する第4領域を有するように前記レーザビームを変調し、
前記レーザマーキングシステムはさらに、前記ビームスポットの照射位置を前記第1時刻と前記第2時刻との間で移動させることにより、前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域、および前記第4領域によって構成された2次元パターンを前記対象物上に加工する、ビーム照射位置変更部を備える
ことを特徴とするレーザマーキングシステム。 - 対象物をレーザビームによって加工するレーザマーキングシステムであって、
前記レーザビームを出射する光源、
前記レーザビームを1次元方向に引き延ばすビーム整形部、
前記引き延ばしたレーザビームのビームスポットの長軸方向における強度分布を変調するビーム変調部、
前記変調したレーザビームを前記対象物に対して照射するビーム照射部、
を備え、
前記レーザマーキングシステムはさらに、前記ビーム照射部が照射する前記レーザビームの方向を調整するビーム方向調整部を備え、
前記ビーム変調部は、前記ビームスポット内における前記レーザビームの強度分布を2次元領域内において変調できるように構成されており、
前記ビーム方向調整部は、前記2次元領域よりも大きい平面サイズの領域に対して前記レーザビームを方向づけることにより、前記2次元領域よりも大きい平面サイズの領域において前記レーザビームによって前記対象物を加工する
ことを特徴とするレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、前記ビームスポット内において、ビーム強度が第1強度である第1領域と、ビーム強度が前記第1強度よりも小さい第2強度である第2領域とを構成するように、前記レーザビームを変調する
ことを特徴とする請求項1または3記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、前記対象物を第1量だけ変質させるビーム強度を有するように前記第1強度を構成するとともに、前記対象物を前記第1量よりも小さい第2量だけ変質させるビーム強度を有するように前記第2強度を構成する
ことを特徴とする請求項4記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、前記レーザビームを遮断することにより、前記第2強度をゼロにする
ことを特徴とする請求項5記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム照射位置変更部は、前記ビームスポットの短軸方向において、前記ビームスポットの照射位置を移動させる
ことを特徴とする請求項2記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、2次元のピクセル領域ごとに前記レーザビームの強度を変調することができるように構成されており、
前記ビーム変調部は、前記ビームスポットの短軸方向に沿って、前記ピクセル領域における前記レーザビームの強度を順次更新するように構成されており、
前記ビーム照射位置変更部は、前記ビーム変調部が前記レーザビームの強度を更新した前記ピクセル領域から順に、前記ビームスポットが照射されるように、前記ビームスポットの照射位置を変更する
ことを特徴とする請求項2記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、前記短軸方向における前記2次元パターンの開始位置から順に、前記レーザビームの強度を前記短軸方向に沿って順次更新し、
前記ビーム照射位置変更部は、前記ビーム変調部が前記短軸方向における前記2次元パターンのサイズの半分に相当する領域に対して前記レーザビームの強度を更新完了した時点で、前記ビームスポットを照射開始するとともに、前記ビームスポットを前記短軸方向に沿って移動させ、
前記ビーム変調部は、前記短軸方向に沿って前記2次元パターン全体に対して前記レーザビームの強度を更新し終えると、前記開始位置に戻って改めて前記レーザビームの強度を前記短軸方向に沿って順次更新する
ことを特徴とする請求項8記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部が前記レーザビームの強度を更新する動作と、前記ビーム照射位置変更部が前記ビームスポットを移動させる動作は、同期している
ことを特徴とする請求項9記載のレーザマーキングシステム。 - 前記ビーム変調部は、第1時刻においては、前記ビームスポット内における前記レーザビームの強度分布が第1平面パターンを有するように、前記レーザビームを変調し、
前記ビーム変調部は、第2時刻においては、前記ビームスポット内における前記レーザビームの強度分布が第2平面パターンを有するように、前記レーザビームを変調し、
前記ビーム方向調整部は、前記対象物上の第1領域に対して前記第1平面パターンの前記レーザビームを照射するとともに、前記対象物上の第2領域に対して前記第2平面パターンの前記レーザビームを照射することにより、前記第1平面パターンと前記第2平面パターンを足し合わせた平面パターンを前記対象物上に加工する
ことを特徴とする請求項3記載のレーザマーキングシステム。 - 前記対象物上に加工される前記第1平面パターンと、前記対象物上に加工される前記第2平面パターンは、両者の境界部分において一部重なり合っている
ことを特徴とする請求項11記載のレーザマーキングシステム。 - 前記レーザマーキングシステムはさらに、前記光源、前記ビーム整形部、および前記ビーム変調部を制御することにより前記レーザマーキングシステムを制御するコントローラを備え、
前記レーザマーキングシステムはさらに、前記対象物上に加工する形状パターンを指示する指示入力を受け取るユーザインターフェースを備え、
前記コントローラは、前記ユーザインターフェースが受け取った前記形状パターンを前記対象物上に加工するように、前記レーザマーキングシステムを制御する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のレーザマーキングシステム。
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- 2021-06-17 JP JP2021100931A patent/JP7589111B2/ja active Active
- 2021-09-16 WO PCT/JP2021/034078 patent/WO2022264438A1/ja not_active Ceased
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