DE102008062050A1 - Laserverarbeitungsvorrichtung, Laserverarbeitungsverfahren und Verfahren zur Durchführung von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung - Google Patents

Laserverarbeitungsvorrichtung, Laserverarbeitungsverfahren und Verfahren zur Durchführung von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Es ist eine Aufgabe, eine leichte Anpassung eines Brennpunktes zu ermöglichen, um thermische Linseneffekte zu bewältigen. Es wird ein Laserlicht-Verarbeitungsabschnitt bereitgestellt mit einem Z-Achsen-Scanner, der eine Anpassung des Brennpunktes des Laserlichts in die Richtung der optischen Achse ermöglicht, einem X-Achsen-Scanner und einem Y-Achsen-Scanner. Ferner wird ein Laserverarbeitungs-Steuerabschnitt bereitgestellt zum Steuern eines Laser-Oszillatorabschnitts und des Laserlicht-Abtastabschnitts, einen Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt zum Einstellen einer Laserlicht-Ausgabebedingung und eines Verarbeitungsmusters als Verarbeitungsbedingung zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, und einen Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt zum Identifizieren, als einer Brennpunkt-Korrekturgröße, der Abweichung des Brennpunktes in die Richtung der optischen Achse, die durch thermische Linseneffekte verursacht wird, die auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung induziert werden, die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellt werden. Während der Bestrahlung durch Laserlicht scannt der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt das Laserlicht auf eine Art, um die Brennpunkt-Korrekturgröße, die durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifiziert wurde, der Verarbeitungsbedingung hinzuzufügen, die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellt wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht ausländische Priorität auf Grundlage der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2007-323686 , angemeldet am 14. Dezember 2007, wobei dessen Inhalt hier durch eine Referenz eingeschlossen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserverarbeitungsvorrichtung, um ein Laserlicht auf ein zu verarbeitende Target zum Durchführen von Verarbeitungen, wie zum Beispiel Drucken, zu leiten, wie zum Beispiel eine Lasermarkiervorrichtungen, ein Laserverarbeitungsverfahren und ein Verfahren zum Durchführen von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Laserverarbeitungsvorrichtungen sind ausgelegt, Laserlicht über eine vorbestimmte Fläche zu scannen bzw. abzutasten, um das Laserlicht auf die Oberfläche eines zu verarbeitenden Targets (eines Werkstücks) zu leiten, wie zum Beispiel eine Komponente und ein Produkt zur Durchführung von Verarbeitungen, wie zum Beispiel Drucken und ein Markieren darauf. 22 stellt eine Beispielstruktur einer Laserverarbeitungsvorrichtung dar. Die in der Figur dargestellte Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst einen Lasersteuerabschnitt 1, einen Laserausgabeabschnitt 2 und einen Eingabeabschnitt 3. Der Lasersteuerabschnitt 1 umfasst einen Laseranregungsabschnitt 6, der ein Anregungslicht erzeugt, und das Anregungslicht wird auf ein Lasermedium 8 gerichtet, das einen Oszillator in einem Laser-Oszillatorabschnitt 50 in dem Laserausgabeabschnitt 2 ausbildet, wodurch eine Laser-Oszillation induziert wird. Das oszillierende Laserlicht wird von der Emissions-Endoberfläche des Lasermediums 8 emittiert, wird dann ein einen Strahlendurchmesser durch einen Strahlenausweiter 53 ausgeweitet, dann bei Bedarf durch ein optisches Bauteil reflektiert, wie zum Beispiel ein Spiegel, und wird dann auf einen Laserlicht-Abtastabschnitt 9 geleitet. Der Laserlicht-Abtastabschnitt 9 führt dazu, dass Laserlicht L durch einen Galvano-Spiegel oder dergleichen reflektiert wird, um in eine gewünschte Richtung polarisiert zu sein. Ferner wird unter dem Laserlicht-Abtastabschnitt 9 ein Licht-Kondensorabschnitt 15 bereitgestellt. Der Licht-Kondensorabschnitt 15 wird aus einer Kondensor-Linse ausgebildet zum Kondensieren des Laserlichts, so dass es auf einen Arbeitsbereich geleitet wird, und wird ferner durch eine fθ-Linse ausgebildet. Das von dem Licht-Kondensorabschnitt 15 ausgegebene Laserlicht L wird über die Oberfläche eines Werkstückes WK gescannt bzw. abgetastet, wodurch eine Verarbeitung durchgeführt wird, wie zum Beispiel ein Drucken darauf.
  • 23 stellt Details des Laserlicht-Abtastabschnitts 9 zum Scannen des ausgegebenen Laserlichts über das Werkstück dar. Der Laserlicht-Abtastabschnitt 9 umfasst X-Achsen- und Y-Achsen-Scanner 14a und 14b, die ein Paar von Galvano-Spiegeln ausbildet, und Galvano-Motoren 51a und 51b zum Rotieren der Galvano-Spiegel, die an jeweiligen Rotationsshafts gesichert sind. Die X-Achsen- und Y-Achsen-Scanner 14a und 14b sind so angeordnet, dass sie Stellungen einnehmen, die orthogonal zueinander sind, wie in 23 dargestellt, was ein Scannen des Laserlichts ermöglicht, indem es in die X-Richtung und die Y-Richtung reflektiert wird.
  • Ferner wird die in 23 dargestellte Laserverarbeitungsvorrichtung zusätzlich mit einem Z-Achsen-Scanner 14c bereitgestellt, der ein Anpassen des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse ermöglicht. Dies ermöglicht das Durchführen von dreidimensionalen Verarbeitungen durch ein relatives Verändern des Brennpunktes des Laserlichts in die Höhenrichtung, und zwar in die Richtung der Z-Achse, zusätzlich zu der Verarbeitung in einer zweidimensionalen Ebene. Der Z-Achsen-Scanner 14c umfasst eine Einfallslinse, die dem Laser-Oszillatorabschnitt gegenüberliegt, und eine Emissionslinse, die der Laser-Emissionsseite gegenüberliegt, wobei die Linsen durch ansteuernde Motoren und dergleichen verschoben werden können, um den Abstand zwischen den Linsen zu verändern, wodurch der Brennpunkt angepasst wird, und zwar der Arbeitsabstand (WD) in die Höhenrichtung. Eine solche Laserverarbeitungsvorrichtung ist ausgelegt, Anpassungen seiner Ausgabe zu ermöglichen, durch das Durchführen von Einstellungen der Laserleistung, die von dem Laser-Oszillator emittiert wird, der Frequenz und des Abtastverhältnisses eines Q-Schalters und dergleichen (zum Beispiel die Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nr. 2000-202655 ).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Auf der anderen Seite induzieren Laserkristalle das Phänomen der Deformationen der Endoberflächen der Kristalle, das als thermischer Linseneffekt auf Grund von Wärme bezeichnet wird, was zu dem Problem der Veränderung des Brennpunktes bzw. des fokalen Abstandes führt. Solche thermische Linseneffekte sind eine Phänomen, bei dem in Laserkristallen auf Grund der Laserbestrahlung lokal die Temperatur erhöht wird, wodurch Verteilungen des Brechungsindex induziert werden. Zum Beispiel induzieren die Festkörperlasermedien in Festkörperlaser, wie zum Beispiel YAG-Laser und YVO4-Laser, imaginäre Linsen auf Grundlage der Brechungsindex- Verteilungen in dem Kristall, und zwar thermische Linsen, in Abhängigkeit von der Laserleistung, der Frequenz des Q-Schalters und des Abtastverhältnisses bzw. Duty-Ratios des Q-Schalters. Solche thermische Linseneffekte variieren im Grad, in Abhängigkeit von der Wärmemenge, die in dem Laser-Oszillator gespeichert wird, und der Brennpunkt wird in Abhängigkeit vom Grad der thermischen Linseneffekte verändert. Wenn der Brennpunkt verändert wird, wird dies die Laserverarbeitungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, um eine richtige Verarbeitung mit dem originalen Brennpunkt durchzuführen, daran hindern, die originale Verarbeitung durchzuführen, wodurch die Verarbeitungsqualität verschlechtert wird. Um dies zu verhindern ist es notwendig, den Arbeitsabstand zwischen dem zu verarbeitenden Target und der Laserverarbeitungsvorrichtung manuell anzupassen, auf eine Art, um den Brennpunkt angesichts der thermischen Linseneffekte zu korrigieren. Unglücklicherweise hängt die in dem Laser-Oszillator gespeicherte Wärmemenge, die den thermischen Linseneffekt beeinflusst, von den für den Laser-Oszillator eingestellten Werten ab. Wenn daher die eingestellten Werte verändert werden, wird der Brennpunkt ebenfalls verändert. Folglich gibt es bei jeder Veränderung der Laser-Verarbeitungsbedingung einen Bedarf an der Zurückeinstellung des Arbeitsabstandes, was Nutzer gezwungen hat, extrem komplizierte Anpassungsoperationen durchzuführen. Insbesondere sind die meisten Laserverarbeitungsvorrichtungen ausgelegt, eine Veränderung der Bedingungen, wie zum Beispiel die Laserleistung, die Frequenz und das Abtastverhältnis des Q-Schalters, zu ermöglichen, und zwar auf eine Block-zu-Block-Basis innerhalb der zu verarbeitenden Fläche. Dies kann unterschiedliche Grade der thermischen Linseneffekte in den jeweiligen Verarbeitungsblöcken induzieren, was dadurch zu dem Problem der Schwierigkeit beim Durchführen der Verarbeitung in einer Block-zu-Block-Basis mit der gleichen Verarbeitungsqualität führt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte, um die herkömmlichen Probleme zu beseitigen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laserverarbeitungsvorrichtung, eines Laserverarbeitungsverfahrens und eines Verfahrens zum Durchführen von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung, die Anpassungen des Brennpunktes zu ermöglichen, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen.
  • Eine Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß erstem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserverarbeitungsvorrichtung, ausgelegt ein Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen einer Verarbeitung in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei die Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst: einen Laser-Oszillatorabschnitt zum Erzeugen von Laserlicht; einen Laserlicht-Abtastabschnitt zum Abtasten bzw. Scannen der von dem Laser-Oszillatorabschnitt emittierten Laserlichts innerhalb eines Arbeitsbereiches, wobei der Laserlicht-Abtastabschnitt einen Z-Achsen-Scanner umfasst, der eine Einfallslinse und eine Emissionslinse umfasst, die ausgelegt sind, den Abstand zwischen der Einfallslinse und der Emissionslinse entlang deren optischen Achse zu verändern, zum Anpassen des Brennpunktes des Laserlichts in Richtung der optischen Achse in einen Zustand, bei dem die optischen Achsen der Einfallslinse und der Emissionslinse mit der optischen des von dem Laser-Oszillatorabschnitt emittierten Laserlichts übereinstimmt, und einem X-Achsen-Scanner und einem Y-Achsen-Scanner zum Scannen des durch den Z-Achsen-Scanner durchgeleiteten Laserlichts in Richtung der X-Achse und in Richtung der Y-Achse; einen Laseransteuerungs-Steuerabschnitt zum Steuern des Laser-Oszillatorabschnittes und des Laserlicht-Abtastabschnittes; einen Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt zum Einstellen einer Laserlicht-Ausgabebedingung und eines Verarbeitungsmusters als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; und einen Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt zum Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes als Brennpunkt-Größenkorrektur in Richtung der optischen Achse, die durch thermische Linseneffekte verursacht wird, die in Abhängigkeit von der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung induziert werden; wobei der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt während der Bestrahlung des Laserlichts ein Scannen des Laserlichts verursacht, auf eine Art, dass die durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifizierte Brennpunkt-Größenkorrektur den durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Verarbeitungsbedingungen hinzugefügt wird.
  • Dies ermöglicht die Korrektur der Abweichung in Richtung der optischen Achse, die durch thermische Linseneffekte verursacht wird, über den Z-Achsen-Scanner, der ein dreidimensionales Verarbeiten realisieren kann. Dies kann das Einstellen von Operationen für ein physikalisches Anpassen des Brennpunktes in der Laserverarbeitungsvorrichtung eliminieren, wodurch eine Laserverarbeitungsvorrichtung mit exzellenter Verwendbarkeit realisiert wird, die die Durchführung von anfänglichen Einstellungen unterstützt.
  • Eine Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß zweitem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Q-Schalter, der eine gepulste Oszillation des Laserlichts verursacht, wobei der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt ist, zumindest einen aus Laserleistung, Frequenz des Q-Schalters und AN/AUS-Abtastverhältnis des Q-Schalters als eine Laserlicht-Ausgabebedingung einzustellen, wobei der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt bestimmt, dass der fokale Abstand vergrößert wird, und somit eine Brennpunkt-Korrekturgröße in Richtung der optischen Achse einstellt, um die thermischen Linseneffekte in eine solche Richtung zu bewältigen, um den Brennpunkt näher einzustellen, wenn der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt Einstellungen in eine Richtung durchführt, so dass die Laserleistung erhöht wird, die Frequenz des Q-Schalters verringert wird oder das AN/AUS-Abtastverhältnis erhöht wird, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt bestimmt, dass der fokale Abstand verringert wird, und somit eine Brennpunkt-Korrekturgröße in eine solche Richtung einstellt, um den Brennpunkt entfernter einzustellen, wenn der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt Einstellungen in eine Richtung durchführt, so dass die Laserleistung verringert wird, die Frequenz des Q-Schalters erhöht wird oder das AN/AUS-Abtastverhältnis verringert wird.
  • Als Konsequenz kann der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt den Brennpunkt auf einen richtigen Brennpunkt auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung korrigieren. Wenn insbesondere der fokale Abstand erweitert wird, wird die Brennpunkt-Größenkorrektur auf eine Art eingestellt, um den Brennpunkt näher zu bringen, und wenn der Brennpunkt verkürzt wird, wird die Brennpunkt-Größenkorrektur auf eine Art eingestellt, um den Brennpunkt weiter weg zu bringen.
  • Eine Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß drittem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Korrekturgrößen-Speicherabschnitt zum vorübergehenden Speichern der Brennpunkt-Korrektur in die Richtung der optischen Achse, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, in Verbindung mit den Laserlicht-Ausgabebedingungen, wobei der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Größenkorrektur identifiziert, die mit der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung zusammenhängt, durch Auslesen aus dem Korrekturgrößen-Speicherabschnitt.
  • Dies ermöglicht eine einfache Identifikation einer Brennpunkt-Korrekturgröße mit dem Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt, was die Last der Verarbeitung durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt reduzieren kann, wodurch eine Beschleunigung realisiert wird.
  • Ferner identifiziert in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß viertem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt- Größenkorrektur in die Richtung der optischen Achse identifiziert, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, über Berechnungen auf Grundlage einer voreingestellten Berechnungsgleichung.
  • Dies ermöglicht eine richtige Bestimmung einer Brennpunkt-Größenkorrektur ohne Verwendung einer Tabelle und dergleichen.
  • Ferner ist in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß fünftem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt, eine Defokussiergröße einzustellen, mit der der Brennpunkt des Laserlichts absichtlich abgelenkt wird, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Korrekturgröße in die Richtung der optischen Achse identifiziert, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, auf Grundlage der eingestellten Defokussiergröße.
  • Dies ermöglicht eine richtige Verringerung des Einflusses von thermischen Linseneffekten, selbst wenn eine Defokussiergröße eingestellt ist.
  • Ferner ist in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß sechstem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt, ein oder mehrere dreidimensionale Verarbeitungsmuster für eine zu verarbeitende Oberfläche in Verbindung mit verschiedenen Bedingungen als Verarbeitungsbedingungen einzustellen.
  • Dies ermöglicht eine Korrektur thermischer Linseneffekte unter Verwendung der Brennpunkt-Anpassungsfunktion der Laserverarbeitungsvorrichtung, die für eine dreidimensionale Verarbeitung geeignet ist. Selbst wenn eine Vielzahl von verschiedenen Verarbeitungsmustern eingestellt sind, kann die Größe der Brennpunktbewegung ferner für jedes Verarbeitungsmuster angepasst werden, was eine Verarbeitung hoher Qualität realisiert, die geeignet ist, eine konstante Verarbeitungsqualität für jeweilige Abschnitte aufrecht zu erhalten.
  • Ferner ist in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß siebentem Aspekt der vorliegenden Erfindung beim Verarbeiten mit einer Vielzahl von verschiedenen Mustern der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt ausgelegt, eine Verzögerungszeit zum Verzögern des Starts der Ausgabe des Laserlichts einzustellen, nachdem eine Anweisung für einen Betrieb an den Z-Achsen-Scanner erzeugt wird bis der Z-Achsen-Scanner den Betrieb beendet hat, der durch die Anweisung für den Betrieb angewiesen wurde, auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung und/oder der Verarbeitungsmuster.
  • Dies ermöglicht das Durchführen einer Verzögerungsoperation, um zu verhindern, dass das Laserlicht ausgegeben wird, bis die Bewegung des Z-Achsen-Scanners bis zum Brennpunkt während der Verarbeitung beendet ist. Obwohl der Z-Achsen-Scanner mit einer geringen Antwortgeschwindigkeit verwendet wird, ist es folglich möglich, die Verschlechterung der Verarbeitungsgenauigkeit auf Grund der Bestrahlung des Laserlichts zu verhindern, bevor der Z-Achsen-Scanner sich zu der korrekten Position bewegt hat. Dies kann die Verarbeitungsqualität erhalten.
  • Ferner passt in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß achtem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn die Vielzahl von Verarbeitungsmuster in Verbindung mit verschiedenen Verarbeitungsbedingungen eingestellt werden, der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt die Verzögerungszeit gemäß dem vorhergehenden Verarbeitungsmuster und der Brennpunkt-Korrekturgrößen für das vorhergehende Verarbeitungsmuster an.
  • Wenn insbesondere die Vielzahl der Verarbeitungsmuster in Verbindung mit den verschiedenen Verarbeitungsbedingungen eingestellt werden, wir die Arbeitszeit des Z-Achsen-Scanners für ein Verarbeitungsmuster in Abhängigkeit von der Position des Z-Achsen-Scanners zum Zeitpunkt des Endes der Verarbeitung für das vorhergehende Verarbeitungsmuster variiert. Folglich ist es bei richtiger Einstellung der Verzögerungszeit unter Berücksichtigung dieser Tatsache möglich, eine Verzögerungsoperation mit hoher Effizienz durchzuführen.
  • Ferner umfasst in einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß neuntem Aspekt der vorliegenden Erfindung die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Verarbeitungsbedingungen einen Parameter in Bezug auf die abgelaufene Zeit, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifiziert eine Brennpunkt-Korrekturgröße auf Grundlage des Parameters in Bezug auf die abgelaufene Zeit.
  • Selbst wenn es eine lange Zeitperiode bedarf, um die thermischen Linseneffekte in einen thermischen Gleichgewichtszustand zu bringen, nachdem die Laserleistung und die Frequenz des Q-Schalters verändert wurden, ist es als Konsequenz möglich, die Brennpunkt-Korrekturgröße mit der Zeit zu ändern, um diese zu bewältigen.
  • Ferner ist eine Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß zehntem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Laserverarbeitungsvorrichtung, ausgelegt ein Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen einer Verarbeitung in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei die Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst: eine Lichtquelle; ein Lasermedium, das in einem Resonator für Laserlicht angeordnet ist, und das durch die Lichtquellen-Licht von der Lichtquelle angeregt wird, um Laserlicht zu erzeugen; einen Q-Schalter, der auf der optischen Achse des von dem Lasermedium emittierten Laserlichts in dem Resonator angeordnet ist, um gepulste Oszillationen des Laserlichts zu verursachen; einen Brennpunkt-Anpassungsabschnitt, ausgelegt zum Anpassen des Brennpunktes des von dem Q-Schalter in die Richtung der optischen Achse emittierten Laserlichts; ein zweidimensionales Laserlicht-Abtastsystem zum Abtasten bzw. Scannen des von dem Brennpunkt-Anpassungsabschnitt emittierten Laserlichts auf eine zweidimensionale Art; einen Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt zum Einstellen zumindest einem von der Leistung des von dem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters; einen Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt zum Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse als Brennpunkt-Korrekturgröße, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt durchgeführten Einstellungen; und einen Laseransteuerungs-Steuerabschnitt zum Steuern des Brennpunkt-Anpassungsabschnitts auf eine Art, um den Brennpunkt auf Grundlage der durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifizierten Brennpunkt-Korrekturgröße anzupassen.
  • Dies ermöglicht das Durchführen einer Verarbeitung durch ein Anpassen des Brennpunktes auf eine Art, um den Einfluss der thermischen Linseneffekte zu korrigieren. Dies kann die Anpassungsoperationen eliminieren, um dies thermischen Linseneffekte zu bewältigen, wodurch die Last für eine Einstellung der Installationsoperationen extrem reduziert wird.
  • Ferner ist ein Laserverarbeitungsverfahren gemäß elftem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Laserverarbeitungsverfahren zum Leiten von Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zum Durchführen von Verarbeitungen in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei das Laserverarbeitungsverfahren die Schritte umfasst: Einstellen eines Verarbeitungsmusters und einer Laserlicht-Ausgabebedingung mit zumindest einem aus der Leistung des von einem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters, als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; Identifizieren, als eine Brennpunkt-Korrekturgröße, der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung; und Durchführen der Verarbeitung durch Bestrahlung durch das Laserlicht auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung und des Verarbeitungsmusters, die eingestellt wurden, während einer Anpassung des Brennpunktes des von dem Q-Schalter in Richtung der optischen Achse emittierten Laserlichts, auf Grundlage der identifizierten Brennpunkt-Korrekturgröße.
  • Dies ermöglicht die Durchführung der Verarbeitung durch ein Anpassen des Brennpunktes auf eine Art, um den Einfluss der thermischen Linseneffekte zu korrigieren. Dies kann Anpassungsoperationen eliminieren, um diese thermischen Linseneffekte zu bewältigen, wodurch die Last für eine Einstellung der Installationsoperationen extrem reduziert wird.
  • Ferner ist ein Laserverarbeitungsverfahren gemäß zwölftem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Durchführung von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung, um Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen von Verarbeitungen in einem gewünschten Druckmuster, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Einstellen eines Verarbeitungsmusters und einer Laserlicht-Ausgabebedingung mit zumindest einem aus der Leistung des von einem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters, als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; und Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung, und Einstellen des mit dem Verarbeitungsmuster zusammenhängenden Brennpunktes auf eine Art, um den Brennpunkt zum Zeitpunkt der Verarbeitung unter Verwendung der Abweichung des Brennpunktes als eine Brennpunkt-Korrekturgröße zu korrigieren.
  • Dies ermöglicht Korrekturen gemäß der Abweichung des Brennpunktes, die durch die thermischen Linseneffekte verursacht wird, von denen erwartet wird, dass sie während der tatsächlichen Verarbeitung auftreten, zum Zeitpunkt der Einstellung der Laserverarbeitungsbedingungen. Als Ergebnis ist es möglich, Operationen für ein manuelles Anpassen der Höhe der installierten Laserverarbeitungsvorrichtung und dergleichen zum Anpassen des Arbeitsabstandes zu eliminieren, wodurch ein Vorteil ermöglicht wird, so dass die thermischen Linseneffekte extrem leicht zu bewältigen sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die interne Struktur eines Laseranregungsteils in 1 dargestellt;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines Markierungskopfes mit einem Laserlicht-Abtastteil in der Laserverarbeitungsvorrichtung darstellt;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die dasselbe von der Hinterseite davon darstellt;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die dasselbe von einer Seite davon darstellt;
  • 6A und 6B sind erklärende Ansichten, die einen Zustand darstellen, bei dem die Focusposition von Laserlicht von der Laserverarbeitungsvorrichtung sich mit Bezug auf eine Arbeitsposition ändert;
  • 7 ist eine Seitenansicht, die das Laserlicht-Abtastteilstück darstellt, wenn die Brennweite vergrößert wird;
  • 8 ist eine Seitenansicht, die das Laserlicht-Abtastteilstück darstellt, wenn die Brennweite verringert wird;
  • 9A und 9B sind eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die einen Z-Achsen-Scanner darstellen;
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das die Systemstruktur eines Lasermarkierers darstellt, der für ein dreidimensionales Drucken geeignet ist;
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Laserverarbeitungssystem darstellt;
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel des Laserverarbeitungssystems darstellt;
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das noch ein anderes Beispiel des Laserverarbeitungssystems darstellt;
  • 14A und 14B sind Bilddiagramme, die ein Beispiel einer Nutzer-Schnittstellen-Bildschirmseite eines Laserverarbeitungsdaten-Einstellprogramms darstellen, wobei 14A eine Gesamtansicht zeigt und 14B einen rechten Teil der 14A zeigt, wobei ein Druckmuster-Eingabefeld 204 gezeigt wird;
  • 15A und 15B sind Bilddiagramme, die eine Bildschirmseite zum Aufrufen einer Liste von Verarbeitungsblöcken darstellt, wobei 15A eine Gesamtansicht zeigt und 15B einen rechten Teil der 15A zeigt, wobei ein Druckmuster-Eingabefeld 204 gezeigt wird;
  • 16A und 16B sind Bilddiagramme, die ein Beispiel eines Verarbeitungsblock-Einstellabschnitts zum Einstellen einer Vielzahl von Druckblöcken darstellen, wobei 16A eine Gesamtansicht zeigt und 16B ein Blocklisten-Bildschirmbild 217 zeigt;
  • 17A und 17B sind Bilddiagramme, die ein Beispiel einer Verarbeitungsblock-Einstellbildschirmseite darstellen, wobei 17A eine Gesamtansicht zeigt und 17B einen rechten Teil der 17A zeigt, wobei ein Druckmuster-Eingabefeld 204 gezeigt wird;
  • 18A und 18B sind Bilddiagramme, die ein Beispiel einer Bildschirmseite zum Einstellen einer Größe zum Defokussieren darstellt, wobei 18A eine Gesamtansicht zeigt und 18B einen rechten Teil der 18A zeigt, wobei ein Druckmuster-Eingabefeld 204 gezeigt wird;
  • 19 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem thermische Linseneffekte korrigiert werden, wobei 19(a) einen Zustand darstellt, bei dem die Brennweite vergrößert wird und 19(c) einen Zustand darstellt, bei dem die Brennweite bezüglich 19(b) verringert wird;
  • 20 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Verfahren zum Erzeugen erforderlicher Information zum Zeitpunkt der Verarbeitung darstellen;
  • 21 ist ein Flussdiagramm, das Verfahren zum Bestimmen einer Größe zur Fokuspositionskorrektur darstellt, die an den Z-Achsen-Scanner geliefert wird;
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer herkömmlichen Laserverarbeitungsvorrichtung darstellt; und
  • 23 ist eine transparente Perspektivansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem ein X-Achsen-Scanner, ein Y-Achsen-Scanner und ein Z-Achsen-Scanner angeordnet sind.
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Ausführungsform, die später beschrieben wird jedoch eine Laserverarbeitungsvorrichtung, ein Laserverarbeitungsverfahren und ein Verfahren zum Durchführen von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung zur Konkretisierung der technischen Konzepte der vorliegenden Erfindung erläutert, und in der vorliegenden Erfindung ist die Laserverarbeitungsvorrichtung, die Laserverarbeitungsverfahren und das Verfahren zum Durchführen von Einstellungen für die Laserverarbeitungsvorrichtung nicht auf diejenigen beschränkt, die später beschrieben werden. Ferner sind in der vorliegenden Patentschrift die in den Ansprüchen definierten Merkmale bzw. Bauteile nicht auf die Merkmale bzw. Bauteile in der Ausführungsform beschränkt. Insbesondere sind die Dimensionen, die Materialien, die Formen und die relativen Anordnungen der Komponenten, die später in der Ausführungsform beschrieben werden, lediglich zur Darstellung und zielen nicht auf die Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung, sofern es nicht anderweitig angegeben ist. Ferner sind die Größen der Bauteile und die räumlichen Beziehungen untereinander, die in den Zeichnungen dargestellt werden, manchmal zur Klarheit der Beschreibung überhöht. Ferner werden in der folgenden Beschreibung das gleiche Markierungszeichen und die gleichen Bezugszeichen identische oder äquivalente Bauteile markieren, und eine detaillierte Beschreibung davon wird richtigerweise weggelassen. Ferner kann, da jeweilige Komponenten, die die vorliegende Erfindung ausbilden, eine Vielzahl von Komponenten durch ein einziges Bauteil ausgebildet sein kann, so dass das einzelne Bauteil als ein Vielzahl von Komponenten dient, oder, im Gegensatz dazu, die Funktion eines einzelnen Bauteils durch eine Vielzahl von Bauteilen realisiert werden. Ferner kann ein Inhalt, der in einigen Beispielen oder Ausführungsformen beschrieben wird, manchmal bei andren Beispielen oder Ausführungsformen oder dergleichen verwendet werden.
  • In der vorliegenden Patentschrift sind die Laserverarbeitungsvorrichtung, ein zum Betrieb damit verbundener Computer, eine Steuereinheit, eine Eingabe/Ausgabeeinheit, eine Anzeigeeinheit und andere Verarbeitungseinheiten, ein Drucker, eine externe Speichereinrichtung und andere periphere Vorrichtungen für eine Kommunikation untereinander elektrisch miteinander Verbunden, zum Beispiel über IEEE1394, RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485, USB, PS2, die in Reihe oder parallel oder über Netzwerke wie zum Beispiel 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000-BASE-T oder dergleichen verbunden sind. Die Verbindungen untereinander sind nicht auf physikalisch verdrahtete Verbindungen beschränkt, sondern können drahtlose Verbindungen und dergleichen sein, die drahtlose LANs des IEEE802.1x-Typs, des OFDN-Typs und dergleichen, Funkwellen wie zum Beispiel Bluetooth (registrierte Marke), Infrarotwellen, optische Kommunikationen und dergleichen verwenden. Als Aufnahme- bzw. Speichermedien zum Speichern von Verarbeitungsmusterdaten und zum Speichern von Einstellungen und dergleichen, ist es möglich Speicherkarten, Magnetspeicher, optische Speicher, optische Magnetspeicher, Halbleiterspeicher und dergleichen zu verwenden.
  • In der folgenden Ausführungsform wird ein Laser-Markierer als ein Beispiel der Laserverarbeitungsvorrichtung beschrieben, der die vorliegende Erfindung konkretisiert. Die in der vorliegenden Patentschrift beschriebene Laserverarbeitungsvorrichtung kann im Allgemeinen in Laserangewandten Vorrichtungen verwendet werden, unabhängig von seiner Bestimmung. Zum Beispiel kann die Laserverarbeitungsvorrichtung geeignet in oder für Laseroszillatoren, verschiedene Arten von Laserverarbeitungsvorrichtungen und Laserverarbeitungen wie zum Beispiel Bohren, Markieren, Schneiden und Oberflächenverarbeitung verwendet werden. Die Laserverarbeitungsvorrichtung kann auch als Laserlichtquelle in anderen Laseranwendungsgebieten verwendet werden, wie zum Beispiel als Lichtquelle für ein Hochdichte-Aufnehmen/Abspielen für optische Disks, wie zum Beispiel DVDs und Blu-ray (registrierte Marke), oder Lichtquellen zur Kommunikation. Die Laserverarbeitungsvorrichtung kann auch geeignet in oder als Druckvorrichtungen, Beleuchtungslichtquellen, Lichtquellen für Anzeigeeinrichtungen wie zum Beispiel Displays, und medizinische Vorrichtungen und dergleichen verwendet werden.
  • Ferner wird in der vorliegenden Patentschrift das Drucken als ein repräsentatives Beispiel der Verarbeitung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung kann für andere Arten der Verarbeitung verwendet werden, die Laserlicht verwendet, wie zum Beispiel Schmelzen, Delaminierung bzw. Exfoliation, Oberflächenoxidierung, Schneiden, Farbveränderungen, wie auch Druckverarbeitung die oben beschrieben wird. Ferner wird der Ausdruck „Drucken" auf Grundlage des Konzepts verwendet, dass es verschiedene Arten der Verarbeitung umfasst, zusätzlich zum Markieren von Kennzeichen, Symbolen, Graphiken und dergleichen. Ferner wird in der vorliegenden Patentschrift der Ausdruck „Verarbeitungsmuster" auf Grundlage des Konzepts verwendet, dass es Katakanas, Kanji-Zeichen, alphabetische Zeichen, numerische Kennzeichen, Symbole, piktographische Zeichen, Piktogramme, Logos, Barcodes, zweidimensionale Codes und andere Graphiken unterteilt, und auch gerade Linien, Kurven und andere Graphiken unterteilt. Insbesondere unterteilt in der vorliegenden Erfindung der Ausdruck „Kennzeichen", der Kennzeichen oder Symbole repräsentiert, Kennzeichen, die mit einer optischen Lesevorrichtungen, wie zum Beispiel ein OCR, gelesen werden können, und wird auf Grundlage des Konzepts verwendet, dass es alphabetische Kennzeichen, Kanji-Zeichen, Hiraganas, numerische Kennzeichen und Symbole umfasst. Ferner unterteilt der Ausdruck „Symbol" Barcodes und zweidimensionale Codes.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Laserverarbeitungsvorrichtung 100 darstellt. Die in der Figur dargestellte Laserverarbeitungsvorrichtung 100 umfasst einen Lasersteuerabschnitt 1, einen Laserausgabeabschnitt 2 und einen Eingabeabschnitt 3.
  • Eingabeabschnitt 3
  • Der Eingabeabschnitt 3, der mit dem Lasersteuerabschnitt 1 verbunden ist, empfängt eingegebene Einstellungen, die für den Betrieb der Laserverarbeitungsvorrichtung erforderlich sind, und überträgt die Einstellungen an den Lasersteuerabschnitt 1. Der Inhalt der Einstellungen sind Betriebszustände der Laserverarbeitungsvorrichtung, die konkrete Farbe des Druckens und dergleichen. Der Eingabeabschnitt 3 ist eine Eingabeeinrichtung wie zum Beispiel eine Tastatur, eine Maus oder eine Konsole. Es ist ferner auch möglich, zusätzlich einen Anzeigeabschnitt 82 bereitzustellen, der ein Erkennen der über den Eingabeabschnitt 3 eingegebenen Eingabeinformation und ein Anzeigen des Zustands und dergleichen des Lasersteuerabschnitt 1 ermöglicht. Der Anzeigeabschnitt 82 kann durch einen Monitor, wie zum Beispiel ein LCD oder eine Bildschirmröhre, ausgebildet sein. Durch die Verwendung eines Berührungsbildschirmsystems ist es ferner möglich, dass der Eingabeabschnitt als der Anzeigeabschnitt arbeitet. Dies ermöglicht das Durchführen erforderlicher Einstellungen für die Laserverarbeitungsvorrichtung über den Eingabeabschnitt, ohne Verbindung eines externen Computers oder dergleichen damit.
  • Lasersteuerabschnitt 1
  • Der Lasersteuerabschnitt 1 umfasst einen Laser-Ansteuerungs-Steuerabschnitt 4, einen Speicherabschnitt 5, einen Laser- Anregungsabschnitt 6 und eine Energieversorgungseinrichtung bzw. Power-Supply 7. Der Speicherabschnitt 5 enthält den Inhalt verschiedener Arten von Einstellungen, die durch den Eingabeabschnitt 3 eingegeben wurden. Der Laser-Ansteuerungs-Steuerabschnitt 4 steuert einen Laser-Oszillatorabschnitt 50 und einen Laserlicht-Abtastabschnitt 9. Insbesondere liest der Laser-Ansteuerungs-Steuerabschnitt 4, wenn erforderlich, den Inhalt der Einstellungen von dem Speicherabschnitt 5 und betreibt den Laser-Anregungsabschnitt 6 auf Grundlage von Drucksignalen, die mit dem Druckinhalt zum Anregen eines Lasermediums 8 in dem Laserausgabeabschnitt 2 zusammenhängt. Der Speicherabschnitt 5 kann durch einen Halbleiterspeicher ausgebildet sein, wie zum Beispiel ein RAM oder ein ROM. Ferner kann der Speicherabschnitt 5 durch eine einführbare/entfernbare Halbleiter-Speicherkarte, wie zum Beispiel eine PC-Karte oder eine SD-Karte, oder eine Speicherkarte, wie zum Beispiel eine Karten-artige Festplatte, ausgebildet sein, wie er auch in den Lasersteuerabschnitt 1 aufgenommen werden kann. Der aus einer Speicherharte ausgebildete Speicherabschnitt 5 ist leicht durch eine externe Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Computer, widerbeschreibbar, was ermöglicht, dass Einstellungen durch ein Schreiben des Inhalts der über den Computer durchgeführten Einstellungen in die Speicherkarte durchgeführt werden, und dann die Speicherkarte in den Lasersteuerabschnitt 1 eingesetzt wird, ohne den Eingabeabschnitt mit dem Lasersteuerabschnitt zu verbinden. Insbesondere ermöglicht ein Halbleiterspeicher ein Lesen und Schreiben von Daten davon und darin und weist somit eine höhere Stärke gegen Vibrationen und dergleichen auf, wodurch Datenverlust-Unfälle auf Grund von Zusammenstößen, wie sie bei Festplatten auftreten, verhindert werden können.
  • In dem Beispiel der 1 umfasst der Speicherabschnitt 5 eine Einstellungs-Informationen-Speichereinheit 5a, eine einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Informationen-Speichereinheit 5b und eine Dekromprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c. Die Einstellungs-Informationen- Speichereinheit 5a wird durch einen nicht-flüchtigen Speicher ausgebildet, wie zum Beispiel ein SRAM oder ein EEPROM, der durch eine Batterie unterstützt wird, und die den Speicherinhalt selbst dann halten können, wenn die Energieversorgung aus ist. Die in der Einstellungs-Informationen-Speichereinheit 5a gespeicherte Einstellungs-Information umfasst Information über den Druckinhalt, wie zum Beispiel die Arten bzw. Typen, die Größen, die Positionen und die Orientierungen der zu druckenden Zeichen bzw. Kennzeichen und Markierungen. Ferner ist die einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Informationen-Speichereinheit 5b ebenfalls durch einen nicht-flüchtigen Speicher ausgebildet, wie zum Beispiel ein SRAM oder ein EEPROM, der durch eine Batterie unterstützt wird. Die einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Informationen-Speichereinheit 5b speichert eine Information über einfache Kennzeichen, wie zum Beispiel verschiedene Arten von Kennzeichen und Markierungen, die beim Drucken und verwendet werden, und einfache Liniensegmente (einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Information). Die einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Information kann als allgemeine Daten des Druckinhalts verwaltet werden, was den Inhalt der jeweiligen Einstellungsinformation reduzieren kann. Wenn dementsprechend eine dekomprimierte Information aus der Einstellungsinformation erzeugt wird, wird ein Verweis auf die einfache, in der einfachen Kennzeichen/Linien-Segment-Informationen-Speichereinheit 5b gespeicherte Kennzeichen/Linien-Segment-Information durchgeführt. Ferner wird die Dekomprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c durch einen nicht-flüchtigen Speicher ausgebildet, wie zum Beispiel ein DRAM, der in der Lage ist, eine große Informationsmenge bei geringen Kosten zu speichern, aber der Speicherinhalt darin wird gelöscht, wenn die Energieversorgung aus ist. Die von der Einstellungsinformation erzeugte dekomprimierte Information und die einfache Kennzeichen/Linien-Segment-Information wird temporär in der Dekomprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c gespeichert auf die zum Zeitpunkt des Druckens verwiesen wird. Die dekomprimierte Information sind Zeit-Sequenz-Daten, die aus einer Vielzahl von Bits ausgebildet sind, und umfasst Linien-Segment-Daten, die den geometrischen Ort bzw. Locus des Laserlichts zur Druckverarbeitung definieren, und Lasersteuerdaten zur Verwendung bei der AN/AUS-Steuerung des Lasers.
  • Ferner gibt der Laser-Ansteuerungs-Steuerabschnitt 4 an den Laserlicht-Abtastabschnitt 9 Abtastsignale zum Betrieb des Laserlicht-Abtastabschnitt 9 in dem Laserausgabeabschnitt 2 aus, um über ein Target (Erzeugnis) WK, das einem Drucken unterliegen soll, das oszillierende Laserlicht L, das durch das Lasermedium 8 zum Durchführen der Druckeinstellungen erzeugt wird, abzutasten bzw. zu scannen. Die Energieversorgung 7 als Konstantspannungsquelle liefert eine vorbestimmte Spannung an den Laser-Anregungsabschnitt 6. Drucksignale zum Steuern des Druckbetriebs sind PWM-Signale, so dass das Laserlicht L zwischen AN und AUS gemäß der HIGH/LOW-PWM-Signale verändert wird, und jeder einzelne Puls der PWM-Signale hängt mit einem einfachen Puls des oszillierenden Laserlichts L zusammen. Die PWM-Signale können so strukturiert werden, dass die Laserintensität auf Grundlage der relativen Einschaltdauer bzw. Duty-Ratios bestimmt wird, die mit der Frequenz der PWM-Signale zusammenhängt, aber die PWM-Signale können auch so strukturiert werden, dass die Laserintensität gemäß der Abtastgeschwindigkeit auf Grundlage der Frequenz variiert wird.
  • Laser-Anregungsabschnitt 6
  • Der Laser-Anregungsabschnitt 6 umfasst eine Laseranregungs-Lichtquelle 10 und einen Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11, die optisch miteinander gekoppelt sind. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des inneren Abschnitts des Laser-Anregungsabschnitts 6 zeigt. In dem in der Figur dargestellten Laser-Anregungsabschnitt 6 werden die Laseranregungs-Lichtquelle 10 und der Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11 in das Innere eines Laseranregungs-Abschnittsgehäuses 12 geschützt. Das Laseranregungs-Abschnittsgehäuse 12 wird aus einem Metall mit exzellenter Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie zum Beispiel Kupfer, und setzt Wärme von der Laseranregungs-Lichtquelle 10 somit mit hoher Effizienz frei. Die Laseranregungs-Lichtquelle 10 wird durch Halbleiterlaser (Laserdioden: LDs), Anregungslampen oder dergleichen ausgebildet. In dem Beispiel der 2 wird ein Laserdioden-Array eingesetzt, das aus einer Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden-Vorrichtungen ausgebildet ist, die linear angeordnet sind, so dass die Laser-Oszillation von den jeweiligen Vorrichtungen in einer linearen Form ausgegeben wird. Die Laser-Oszillation wird in eine Einfallsoberfläche des Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11 eingegeben und dann von einer Emissionsoberfläche als kondensiertes Laseranregungslicht ausgegeben. Der Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11 wird durch eine fokussierende Linse oder dergleichen ausgebildet. Das Laseranregungslicht von dem Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11 wird in das Lasermedium 8 in dem Laser-Ausgabeabschnitt 2 über ein Lichtfaserkabel 13 und dergleichen eingegeben. Die Laseranregungs-Lichtquelle 10, der Laseranregungs-Lichtquellen-Kondensor 11 und das Lichtfaserkabel 13 sind miteinander über einen Raum oder eine Lichtfaser optisch verbunden.
  • Laser-Ausgabeabschnitt 2
  • Der Laser-Ausgabeabschnitt 2 umfasst einen Laser-Oszillatorabschnitt 50. Der Laser-Oszillatorabschnitt 50, der Laserlicht L erzeugt, umfasst das Lasermedium 8, einen Ausgabespiegel und einen Totalreflexionsspiegel, die entgegengesetzt zueinander, mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen entlang des optischen Weges des durch stimulierte Emission von dem Lasermedium 8 emittierten Lichts angeordnet sind, eine dazwischen angeordnete Apertur, einen Q-Schalter 19 und dergleichen. Der Q-Schalter 19 ist so angeordnet, dass er einem der Endoberflächen des Lasermediums 8 gegenüberliegt, so dass er auf der optischen Achse des von dem Lasermedium 8 emittierten Lasers angeordnet ist. Die Verwendung des Q-Schalters 19 ermöglicht die Veränderung der kontinuierlichen Oszillation auf eine Hochgeschwindigkeits-Widerholung einer gepulsten Oszillation mit einem Hochspitzen-Ausgabewert (ein Spitzenwert). Ferner wird eine Q-Schalter-Steuerschaltung zur Erzeugung von RF-Signalen, die an den Q-Schalter 19 angelegt werden, mit dem Q-Schalter 19 verbunden. Der Laser-Oszillatorabschnitt 50 verstärkt das Licht, das über eine stimulierte Emission von dem Lasermedium 8 emittiert wird, durch eine Vielfachreflexion zwischen dem Ausgabespiegel und dem Totalreflexionsspiegel, führt ferner eine Modenauswahl daran mit der Apertur durch, während das Licht weitergegeben oder abgeschalten wird, mit einer kurzen Periode über den Betrieb des Q-Schalters 19, und gibt ferner Laserlicht L über den Ausgabespiegel aus. Das Lasermedium 8 wird über das Laser-Anregungslicht angeregt, das von dem Laser-Anregungsabschnitt 6 über das Lichtfaserkabel 13 darin eingegeben wird, um eine Laser-Oszillation zu verursachen. Ein sogenanntes Endpumpensystem wird mit dem Lasermedium 8 eingesetzt, wobei das Lasermedium durch das Laser-Anregungslicht angeregt wird, das an einer Endoberfläche seiner Stabform eingegeben wird, und Laserlicht L von der anderen Endoberfläche davon emittiert.
  • Lasermedium 8
  • In dem oben beschriebenen Beispiel wird ein Nd:YVO4 Kristall mit einer Stabform als Lasermedium 8 eingesetzt. Ferner ist die Wellenlänge des Halbleiterlasers zum Anregen des festen Lasermediums auf 808 nm eingestellt, was gleich mit der zentralen Wellenlänge des Absorptionsspektrums von Nd:YVO4 ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und es ist auch möglich als andere feste Lasermedien YAG, LiSrF, LiCaF, YLF, NAB, KNP, LNP, NYAB, NPP, GGG und dergleichen einzusetzen, die zum Beispiel mit einem Seltene-Erden-Material dotiert wurden. Ferner kann eine Wellenlängen-Umformungseinrichtung in Kombination mit dem festen Lasermedium eingesetzt werden, um die Wellenlänge des ausgegebenen Laserlichts L auf eine willkürliche Wellenlänge zu ändern. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch auf einen sogenannten Faserlaser angewendet werden, der anstelle eines festen Lasermediums, das ein großes Volumen ist, eine Faser als Oszillator einsetzt. Es ist weiterhin möglich, eine Wellenlängen-Umformungseinrichtung nur für die Wellenlängen-Umformung einzusetzen, ohne ein festes Lasermedium zu verwenden, mit anderen Worten, ohne einen Resonator auszubilden, der die Oszillation des Laserlichts verursacht. In diesem Fall wird die Wellenlängen-Umformung and dem ausgegebenen Licht des Halbleiterlasers durchgeführt.
  • Als Wellenlängen-Umformungseinrichtung ist es zum Beispiel möglich KTP (KTiPO4), organische nichtlineare optische Materialien, andere inorganischen nichtlinearen optische Materialien, wie zum Beispiel KN (KNbO3), KAP (KAsPO4), BBO (β-BaB2O4), LBO (LiB3O5), oder Volumen-artige Polarisations-Inversionseinrichtungen (LiNbO3 (Periodically Poled Lithium Niobate: PPLN), LiTaO3 oder dergleichen) einzusetzen. Es ist auch möglich, einen Anregungs-Lichtquellen-Halbleiterlaser für einen Upconversion-Laser einzusetzen, der eine Fluoridfaser einsetzt, die mit einem Seltene-Erden-Material, wie zum Beispiel Ho, Er, Tm, Sm und Nd dotiert wurde. Wie oben beschrieben ist es möglich, je nach Bedarf verschiedne Arten von Laserquellen in der vorliegenden Ausführungsform einzusetzen.
  • Ferner kann der Laser-Oszillatorabschnitt 50 einen Gaslaser einsetzten, der als Medium ein Gas einsetzt, wie zum Beispiel CO2, Helium-Neon, Argon oder Stickstoff, ebenso wie ein Festkörperlaser. Zum Beispiel wird im Fall des Einsatzes eines Kohlenstoffdioxidgas-Lasers das Innere des Laser-Oszillatorabschnitts mit einem Kohlenstoffdioxidgas (CO2) gefüllt, und die der Laser-Oszillatorabschnitt enthält Elektroden und regt das Kohlenstoffdioxidgas darin an, um die Laser-Oszillation auf Grundlage der Drucksignale von dem Lasersteuerabschnitt zu veranlassen.
  • Bidirektionales Anregungssystem
  • Als Struktur zur Anregung des Festkörperlasermediums ist es möglich, ein eindirektionales Anregungssystem auf Grundlage eines sogenannten Endpumpens einzusetzen, das Anregungslicht zum Anregen des Festkörperlasermediums von seiner einen Endoberfläche eingibt, um die Anregung davon zu verursachen, und Laserlicht von der anderen Endoberfläche davon auszugeben. Es ist auch möglich ein bidirektionales Anregungssystem zum Anwenden von Anregungslicht an die Vorder- und Rückendoberflächen des Festkörperlasermediums einzusetzen. Im Fall einer bidirektionalen Anregung ist es möglich, eine Struktur zum Anordnen von LDs als Anregungslichtquellen an den jeweiligen Endoberflächen einzusetzen, und ebenso eine Struktur zum Verzeigen des Anregungslichtes von einer einzigen LD über optische Fasern und zur Verursachung des Pumpens von entgegengesetzten Endoberflächen des Festkörperlasermediums, und dergleichen.
  • Insbesondere wird in einer Laserverarbeitungsvorrichtung, die ausgelegt ist, ein Festkörperlasermedium anzuregen, 30 bis 40% der Anregungsleistung zu Wärme und geht somit auf Grund der begrenzten Quanteneffizienz verloren. Um daher eine vollständige Verwendung der extremen Performance durchzuführen, gibt es einen Bedarf daran, verschiedene thermische Probleme zu überwinden, wie zum Beispiel thermische Doppelbrechung, thermische Linsen, thermische Doppellinsen und selbst thermisch induzierte Bruchstellen, die auf Grund der starken Anregung offenkundig werden. Insbesondere induziert in Fall von LD-Anregungs-Festkörperlaser-Verarbeitungsvorrichtungen die Absorption des Anregungslichts durch das Festkörperlasermedium eine Hitzeerzeugung, das zu Linseneffekten in dem Kristall selbst führt, wodurch thermische Linsen induziert werden. Solche thermische Linsen degradieren die Stabilität des Laser-Resonators signifikant, wodurch das Design des Resonators stark behindert wird. Die Verwendung eines bidirektionalen Anregungssystems kann die obigen Probleme verringern. Ferner kann ein solches bidirektionales Anregungssystem strukturiert werden, so dass eine einzelne Anregungslichtquelle als ein Laser-Anregungsabschnitt eingesetzt wird und verzweigt wird, um an den jeweiligen Endoberflächen eingeführt zu werden, was das Auftreten von thermischen Linsen und dergleichen unterdrücken kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Vorteil der Verbesserung der Stabilität mit Bezug auf die Anregungswellenlänge und die Verbesserung der Anstiegscharakteristik anzuführen.
  • Laserlicht-Abtastungsabschnitt 9
  • Die durch den Laser-Oszillatorabschnitt 50 erzeugte Laser-Oszillation wird durch den Laserlicht-Abtastungsabschnitt 9 abgetastet bzw. gescannt. 3 bis 5 stellen den Laserlicht-Abtastungsabschnitt 9 dar. In diesen Figuren stellt 3 eine Perspektivansicht dar, die die Struktur des Laserlicht-Abtastungsabschnitts 9 in der Laserverarbeitungsvorrichtung darstellt, stellt 4 eine Perspektivansicht desselben dar, wenn es von der entgegengesetzten Richtung von der 3 betrachtet wird, und 5 stellt eine Seitenansicht desselben dar. Die in diesen Figuren dargestellte Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst einen Strahlaufweiter 53, der einen Z-Achsen-Scanner mit einem optischen Weg enthält, der mit dem des Laser-Oszillatorabschnitt 50, der Laserlicht L erzeugt, zusammenfällt, einen X-Achsen-Scanner 14a und einen Y-Achsen-Scanner 14b, der so angeordnet sind, dass er orthogonal zu dem X-Achsen-Scanner 14a ist. Der Laserlicht-Abtastungsabschnitt 9 ist in der Lage, das Laserlicht L, das von dem Laser-Oszillatorabschnitt 50 emittiert wird, in einem Arbeitsbereich WS mit dem X-Achsen-Scanner 14a und dem Y-Achsen-Scanner 14b in einer zweidimensionalen Weise abzutasten, und ist auch in der Lage, den Arbeitsabstand anzupassen, und zwar den Brennpunkt in die Höhenrichtung mit dem Z-Achsen-Scanner 14c, wodurch eine Druckverarbeitung auf eine dreidimensionale weise ermöglicht wird.
  • Ferner muss man nicht betonen, dass der X-Achsen-Scanner 14a, der Y-Achsen-Scanner 14b und der Z-Achsen-Scanner 14c veranlasst werden können gleich zu funktionieren, selbst wenn sie miteinander ausgetauscht werden. Zum Beispiel kann der Y-Achsen-Scanner konstruiert werden, um das von dem Z-Achsen-Scanner emittierte Laserlicht zu empfangen, oder der X-Achsen-Scanner kann strukturiert werden, um die Y-Achse zu steuern, während der Y-Achsen-Scanner angeordnet werden kann, um die Z-Achse zu steuern. Ferner ist in den Figuren eine fθ-Linse, bei der es sich um eine Kondensor-Linse handelt, nicht dargestellt.
  • In der Laserverarbeitungsvorrichtung wir im Allgemeinen eine Kondensor-Linse fθ, die eine fθ-Linse genannt wird, zwischen den zweiten Spiegel und die Arbeitsfläche angeordnet, um das durch den zweiten Spiegel (den Y-Achsen-Scanner) reflektierte Laserlicht zu kondensieren, um es zu dem Arbeitsbereich zu leiten. Die fθ-Linse führt Korrekturen in der Richtung der Z-Achse durch, bei denen es sich genauer um Korrekturen handelt, um die Fokusposition bis in die Nähe einer Endposition des Arbeitsbereiches WS auszudehnen, um diesen auf der zu verarbeitenden Oberfläche des Erzeugnisses anzuordnen, wie in 6A dargestellt. Die Fokusposition des Laserlichts bildet einen bogenförmigen Locus aus. Dementsprechend ist in Fällen, bei denen die zu verarbeitende Oberfläche eine ebene Oberfläche ist, wenn die Fokusposition eingestellt ist, so dass sie mit der Position in der vertikal Richtung nach unten übereinstimmt, und zwar mit dem Zentrum der ebenen Oberfläche WM, die die zu verarbeitenden Oberfläche in 6A anzeigt, die Fokusposition mit zunehmenden Abstand von dem Zentrum weiter von der zu verarbeitenden Oberfläche entfernt, und zwar mit abnehmendem Abstand zu der Peripherie des Arbeitsbereiches WS (Laserlicht L'), was ein Defokussieren verursacht, wodurch sich die Verarbeitungsgenauigkeit verschlechtert. Dementsprechend wird die Fokusposition bzw. der Brennpunkt durch die fθ-Linse korrigiert, so dass die Fokusposition bzw. der Brennpunkt des Laserlichts L mit abnehmendem Abstand zu den Endbereichen des Arbeitsbereiches WS größer wird, wie in 6B dargestellt. Durch ein virtuelles Konvertieren der ebenen Oberfläche WM der zu verarbeitenden Oberfläche in eine korrigierte Oberfläche mit einer konvexförmigen gebogenen Oberfläche, die als WM' dargestellt ist, ist es möglich, die Fokusposition des Laserlichts L auf der ebenen Oberfläche WM anzuordnen.
  • Im Fall, dass es erwünscht ist, einen Strahl mit einem Laserfokus- bzw. Spot-Durchmesser von weniger al 50 μm auszubilden, zum Beispiel in dem Laser-Markierer, wird bevorzugt, eine fθ-Linse anzuordnen. Auf der anderen Seite kann in Fällen, bei denen ein Strahlendurchmesser von ungefähr 100 μm eingesetzt wird (ein Laserfokusdurchmesser, der im Allgemeinen oft eingesetzt wird), was größer ist als der oben beschriebene kleine Laserfokusdurchmesser, der in dem Strahlenausweiter bereitgestellte Z-Achsen-Scanner in Richtung der Z-Achse bewegt werden, wodurch über eine Korrektursteuerung die Durchführung von Korrekturen in Richtung der Z-Achse ermöglicht werden, die durch die fθ-Linse durchgeführt werden. Dies ermöglicht die Eliminierung der fθ-Linse in Fällen, bei denen der Laserfokusdurchmesser größer ist. In dem oben beschriebenen Beispiel der 6A werden Korrekturen in Richtung der Z-Achse, die durch die fθ-Linse durchgeführt werden, über eine Steuerung der Korrekturen des Z-Achsen-Scanners durchgeführt. Auf der anderen Seite wird in Fällen, bei denen der Laserfokusdurchmesser kleiner ist, die Anpassung der Fokusposition unzureichend mit Korrekturen des Z-Achsen-Scanners erlangt, und daher wird die fθ-Linse eingesetzt, wie oben beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform werden drei Arten von Laserfokusdurchmessern des Laserlichts vorbereitet, bei denen es sich um einen kleinen Laserfokusdurchmesser, einen Standard-Laserfokusdurchmesser und einen breiten Laserfokusdurchmesser handelt. Nur für den kleinen Laserfokustyp darunter wird die fθ-Linse zur Korrektur der Verformung der Endpositionen des Arbeitsbereiches WS verwendet. Für den Standard-Laserfokus und den breiten Laserfokus werden jedoch Korrekturen über den Z-Achsen-Scanner durchgeführt ohne die fθ-Linse zu verwenden.
  • In dem Fall, bei dem die Steuerung der Korrekturen in die Richtung der Z-Achse über die Z-Achsen-Kondensorlinse durchgeführt wird, die in dem Strahlenaufweiter in dem Z-Achsen-Scanner bereitgestellt wird, werden dieselben Korrekturen wie die oben beschriebenen Korrekturen über die fθ-Linse durchgeführt. Die Höhe der korrigierten Oberfläche WM', die mit Bezug auf 6B beschrieben wurde, und zwar die Z-Koordinate, wird eindeutig durch die X- und Y-Koordinaten bestimmt. Dementsprechend ist es durch das Verknüpfen einer korrigierten Z-Koordinate mit jeder X- und Y-Koordinate und durch ein Bewegen des Z-Achsen-Scanners zu der verknüpften Z-Koordinate zusammen mit den Bewegungen der X- und Y-Achsen-Scanner möglich, die Verarbeitung an der Fokusposition zu jedem Zeitpunkt durchzuführen. Daten der Verknüpfung werden in einem in 11 dargestellten Speicherabschnitt 5A und dergleichen, der später beschrieben wird, gespeichert. Daten der Verknüpfung können in einem Speicherabschnitt 5, der in dem Lasersteuerabschnitt in der Laserverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt wird, gespeichert werden und dahin transferiert werden. Dementsprechend wird die korrigierte Z-Koordinate gemäß den Bewegungen der X- und Y-Koordinaten in dem Arbeitsbereich bestimmt werden, was eine im Wesentlichen uniforme Bestrahlung von Laserlicht mit einer angepassten Fokusposition in dem Arbeitsbereich ermöglicht.
  • Jeder Scanner umfasst einen Galvano-Spiegel, bei dem es sich um einen Totalreflexionsspiegel als Reflexionsoberfläche für reflektiertes Licht handelt, einen Galvano-Motor zum Rotieren des mit einer Rotationswelle abgesicherten Galvano-Spiegels, und einem Positionserfassungsabschnitt zum Erfassen der Rotationsposition der Rotationswelle und zum Ausgeben dessen als Positionssignal. Ferner sind die Scanner mit einem Scanner-Ansteuerabschnitt zum Ansteuern der Scanner verbunden. Der Scanner-Ansteuerabschnitt ist mit einem Scanner-Steuerabschnitt 74 verbunden und ist ausgelegt, Steuersignale zum Steuern des Scanners von dem Scanner-Steuerabschnitt 74 zu empfangen und die Scanner auf Grundlage der Steuersignale anzusteuern. Der Scanner- Ansteuerabschnitt passt zum Beispiel den Ansteuerstrom zum Ansteuern des Scanners auf Grundlage der Steuersignale an. Ferner umfasst der Scanner-Ansteuerabschnitt einen Anpassungsmechanismus zum Anpassen der zeitlichen Veränderungen der Rotationswinkel der jeweiligen Scanner mit Bezug auf die Steuersignale. Der Anpassungsmechanismus wird durch Halbleiterkomponenten ausgebildet, wie zum Beispiel variable Widerstände zum Anpassen jeweiliger Parameter in dem Scanner-Ansteuerabschnitt.
  • Z-Achsen-Scanner 14c
  • Der Z-Achsen-Scanner 14c bildet den Strahlenausweiter 53 aus zum Anpassen des Laserfokusdurchmessers des Laserlichts L zum Anpassen des Brennpunktes. Das heißt, durch Verändern des Abstandes zwischen der Einfallslinse und der Emissionslinse über den Strahlenausweiter ist es möglich, den Laserfokusdurchmessers des Laserlichts zu vergrößern oder zu verringern, wodurch der Brennpunkt verändert wird. Um das Licht effektiv in einen kleinen Laserfokus bzw. Spot zu kondensieren, wie in 3 dargestellt, wird der Strahlenausweiter 53 in den Abschnitt vor dem Galvano-Spiegel angeordnet und ist somit in der Lage, den Strahlendurchmesser des von dem Laser-Oszillatorabschnitt 50 ausgegebenen Laserlichts L anzupassen und auch den Brennpunkt des Laserlichts L anzupassen. Es wird mit Bezug auf 7 bis 9 ein Verfahren beschrieben, mit dem der Z-Achsen-Scanner 14c den Arbeitsabstand anpasst. 7 und 8 sind Seitenansichten des Laserlicht-Abtastabschnitts 9, wobei 7 einen Fall darstellt, bei dem der Brennpunkt des Laserlichts erhöht wird, und 8 einen Fall darstellt, bei dem der Brennpunkt verringert wird. Ferner stellen 9A und 9B eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht des Z-Achsen-Scanner 14c dar. Wie in diesen Figuren dargestellt, umfasst der Z-Achsen-Scanner 14c eine Einfallslinse 16 gegenüber dem Laser-Oszillatorabschnitt 50 und eine Emissionslinse 18 gegenüber der Laser-Emissionsseite, wobei der Abstand zwischen diesen Linsen variabel ist. In dem Beispiel der 7 bis 9 ist die Emissionslinse 18 fixiert, während die Einfallslinse, durch einen Ansteuermotor oder dergleichen, entlang der Richtung der optischen Achse verschiebbar ist. In den 9A und 9B wird ein Mechanismus dargestellt zum Ansteuern der Einfallslinse 16, während die Emissionslinse 18 nicht dargestellt wird. In dem Beispiel wird ein bewegbares Bauteil in die axiale Richtung über eine Spule und ein Magnet verschiebbar gemacht, und die Einfallslinse 16 wird über das bewegbare Bauteil gesichert. Die Einfallslinse kann jedoch fixiert werden während die Emissionslinse bewegbar gemacht werden kann oder sowohl die Einfallslinse als auch die Emissionslinse können bewegbar gemacht werden.
  • Wenn, wie in 7 dargestellt, der Abstand zwischen der Einfallslinse 16 und der Emissionslinse 18 verringert wird, ist der Brennpunkt weiter entfernt und der fokale Abstand (der Arbeitsabstand) wird erhöht. Wenn, wie in 8 dargestellt, der Abstand zwischen der Einfallslinse 16 und der Emissionslinse erhöht wird, kommt der Brennpunkt näher und der fokale Abstand nimmt ab. Ferner kann die Laserverarbeitungsvorrichtung, die ein dreidimensionales Verarbeiten durchführen kann, und zwar ein Verarbeiten an einem Erzeugnis in der Höhenrichtung, andere Systeme einsetzten, wie zum Beispiel ein System zum physikalischen Bewegen einer Kondensor-Linse oder ein System zum Bewegen des Laser-Ausgabeabschnitts oder des Markierungskopfes selbst, wie auch das System zum Anpassen des Z-Achsen-Scanners wie in 7 und 8.
  • In dem Beispiel arbeitet der Z-Achsen-Scanner als ein Brennpunkt-Anpassungsabschnitt, der in der Lage ist, den Brennpunkt des, von dem Q-Schalter 19 in Richtung der optischen Achse emittierten Laserlichts anzupassen, während der X-Achsen-Scanner und der Y-Achsen-Scanner als ein zweidimensionales Laserlicht-Abtastsystem funktioniert, zum Abtasten bzw. Scannen des von dem Z-Achsen-Scanner emittierten Laserlichts auf eine zweidimensionale Art.
  • Um den Brennpunkt auf das Zentrum des Arbeitsbereiches des Lasermarkierers anzupassen, der eine dreidimensionale Verarbeitung möglich macht, ist es ferner möglich, ein Hinweismuster anzuzeigen, das die Bestrahlungsposition beim Scannen des Laserlichts in dem Arbeitsbereich WS anzeigt. Der Laserlicht-Abtastabschnitt 9 in dem in den 3 und 4 dargestellten Laser-Markierer umfasst als Abstandsanzeiger eine Führungslichtquelle 60 und einen Halbspiegel 62 als ein Aspekt eines optischen Führungslichtsystems, damit des Führungslicht G von der Führungslichtquelle 60 mit der optischen Achse des Laserlicht-Abtastabschnitts 9 zusammenfällt. Ferner umfasst der Laserlicht-Abtastabschnitt 9 als Anzeigerlicht-Anpassungssystem eine Anzeiger-Lichtquelle 64 zum Bestrahlen des Anzeiger-Lichts P, einen Anzeiger-Abtastspiegel bzw. Pointer-Scanner-Mirror 14d als einen dritten Spiegel, der auf der hinteren Oberfläche des Y-Achsen-Scanners 14b ausgebildet ist, und einen fixierten Spiegel 66 zum Reflektieren des Anzeiger-Lichts P von der Anzeiger-Lichtquelle 64, das durch den Anzeiger-Abtastspiegel 14d reflektiert wurde, um es auf den Brennpunkt zu leiten. Der Abstandsanzeiger wird strukturiert, um das Anzeiger-Licht P zu emittieren, das den Brennpunkt des Laserlichts von der Anzeiger-Lichtquelle 64 anzeigt, und um das Anzeiger-Licht P anzupassen, so dass es auf eine im Wesentlichen zentrale Position des Führungsmusters geleitet wird, das durch das Führungslicht G angezeigt wird, wodurch der Brennpunkt des Laserlichts angezeigt wird.
  • In dem oben beschriebenen Beispiel wird der Laserlicht-Abtastabschnitt 9 ferner mit einem Mechanismus bereitgestellt, der eine Anpassung des Brennpunktes bzw. des fokalen Abstands des Laserlichts ermöglicht, was eine dreidimensionale Verarbeitung ermöglicht. Die Position des Haltetisches, auf dem das Erzeugnis bzw. das Werkstück angeordnet wird, kann jedoch anpassbar in die Richtung nach oben und nach unten ausgelegt werden, was die Durchführung einer dreidimensionalen Verarbeitung ermöglicht, in ähnlicher Art wie durch eine Steuerung zum Anpassen der Haltetischhöhe, so dass der Brennpunkt des Laserlichts mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes zusammenfällt. Der Haltetisch kann auch in Richtung der X-Achse oder der Y-Achse bewegbar ausgelegt werden, wodurch die damit zusammenhängenden Scanner in dem Laserlicht-Abtastabschnitt eliminiert werden können. Diese Strukturen können geeignet in Ausführungsformen verwendet werden, bei denen die Verarbeitung an einem Werkstück durchgeführt wird, das auf einem Haltetisch angeordnet ist, jedoch nicht in Ausführungsformen, bei denen ein Werkstück über eine Leitung transferiert wird.
  • Struktur des Systems des Lasermarkierers
  • Als Nächstes stellt 10 die Struktur des Systems des Lasermarkierers dar, der ein dreidimensionales Drucken ermöglicht. Das in der Figur dargestellte Laserverarbeitungssystem umfasst einen Markierungskopf 150, eine Steuereinheit 1A, bei dem es sich um einen Lasersteuerabschnitt 1 handelt, der mit dem Markierungskopf 150 zum Steuern dessen verbunden ist, und eine Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180, die mit der Steuereinheit 1A verbunden ist, so dass diese eine Datenkommunikation damit ermöglich kann und Druckmuster als dreidimensionale Laserverarbeitungsdaten für die Steuereinheit 1A einstellt. Der Markierungskopf 150 und die Steuereinheit 1A bilden die Laserverarbeitungsvorrichtung 100 aus. Die Laserverarbeitungs-Daten-Einstellfunktion der Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 wird in dem Beispiel der 10 durch ein Installieren eines Laserverarbeitungs-Daten-Einstellprogramms in einem Computer realisiert. Als Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung ist es möglich eine programmierbare logische Steuereinheit (PLC) einzusetzen, die mit einem Berührungsbildschirm, anderer dedizierter Hardware oder dergleichen, wie auch ein Computer verbunden ist. Ferner kann die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung veranlasst werden, als eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der Laserverarbeitungsvorrichtung zu arbeiten. Zum Beispiel kann die Funktion der Laserverarbeitungs-Daten- Einstelleinrichtung und die Funktion der Steuereinheit für den Markierungskopf einschließlich Laserausgabeeinheit in einen einzelnen Computer integriert werden. Ferner kann die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung aus Komponenten ausgebildet werden, die von der Laserverarbeitungsvorrichtung separiert sind, oder kann mit der Laserverarbeitungsvorrichtung integriert werden. Zum Beispiel kann die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung als eine Laser-Verarbeitungsdaten-Schaltung oder dergleichen ausgebildet werden, die in die Laserverarbeitungsvorrichtung eingefügt wird.
  • Ferner können nach Bedarf verschiedene Typen von externen Vorrichtungen 190 mit der Steuereinheit 1A verbunden werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine Bilderkennungseinrichtung zu installieren, wie zum Beispiel einen Bildsensor zum Bestimmen des Typs, der Position und dergleichen des über eine Linie transferierten Werkstückes, eine Abstandsmessvorrichtung wie zum Beispiel eine Verschiebemesseinrichtung zum Erfassen von Informationen über den Abstand zwischen dem Werkstück und dem Markierungskopf 150, eine PLC zum Steuern der Vorrichtungen in Übereinstimmung mit vorbestimmten Sequenzen, einen PD-Sensor zum Erfassen des Durchgangs des Werkstückes, andere verschiedene Arten von Sensoren und dergleichen, so dass die Steuereinheit 1A mit diesen Vorrichtungen verbunden ist, so dass sie in der Lage ist, mit diesen zu kommunizieren.
  • Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellvorrichtung
  • Die Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellvorrichtung 180 stellt Laser-Verarbeitungsdaten ein, bei denen es sich um Einstellinformationen handelt, zur Verwendung beim Drucken von ebenen Oberflächen-geformten Druckdaten, auf eine dreidimensionale Art. 11 stellt ein Blockdiagramm eines Beispiels der Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellvorrichtung 180 dar. Die in der Figur dargestellte Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellvorrichtung 180 umfasst einen Eingabeabschnitt 3 zum Eingaben verschiedener Arten von Einstellungen, einen Anzeigeabschnitt 82 zum Anzeigen des Inhalts der Einstellungen und von berechneten Laser-Verarbeitungsdaten, und einen Speicherabschnitt 5A zum Speichern verschiedener Arten von Einstelldaten. Ferner umfasst der Speicherabschnitt 5A eine Referenz-Tabelle 5B, die Kombinationen einer Vielzahl von Verarbeitungsparametern in Verknüpfung miteinander enthält. Ferner funktioniert die Referenz-Tabelle 5B auch als ein Korrekturgrößen-Speicherabschnitt, der vorläufig gespeicherte Größen der Brennpunkt-Korrektur in Richtung der optischen Achse auf Grund von thermischen Linseneffekten in Verbindung mit Laserlicht-Ausgabebedingungen speichert. Der Anzeigeabschnitt 82 umfasst einen Verarbeitungsbild-Anzeigeabschnitt 83, der ein Anzeigen eines Bildes einer zu verarbeitenden Oberfläche auf eine dreidimensionale Art ermöglicht, und einen Kopfbild-Anzeigeabschnitt 84, der ein Anzeigen eines Bildes der Markierungskopfes ermöglicht, wenn der Verarbeitungsbild-Anzeigeabschnitt 83 veranlasst wird, ein Bild der zu verarbeitenden Oberfläche auf eine dreidimensionale Art anzuzeigen. Der Eingabeabschnitt 3 realisiert die Funktionen eines Zu-Verarbeitenden-Oberflächen-Profil-Eingabeabschnitt 3A zum Eingaben von Profilinformationen, die eine dreidimensionale Form der Oberfläche des Werkstückes anzeigen, das einem Drucken unterworfen wird, einen Verarbeitungsmuster-Eingabeabschnitt 3B zum Eingeben von Druckmuster-Informationen, einen Verarbeitungsblock-Einstellabschnitt 3F, der das Einstellen einer Vielzahl von Verarbeitungsblöcken in dem Arbeitsbereich und ein Einstellen eines Verarbeitungsmusters für jeden Verarbeitungsblock ermöglicht, einen Gruppen-Einstellabschnitt zum Einstellen von Verarbeitungsgruppen, wobei jede aus einer Kombination der Vielzahl von Verarbeitungsblöcken besteht, die durch den Block-Einstellabschnitt 3F eingestellt wurden, und einen Verarbeitungsmuster-Positionsanpassungsabschnitt, der ein Anpassen der Positionen der auf die zu verarbeitende Oberfläche anzuordnenden Verarbeitungsmuster ermöglicht, als ein Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C zum Einstellen von Laserlicht-Ausgangsbedingungen und Verarbeitungsmuster als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten bei gewünschten Verarbeitungsmustern. Der Zu-Verarbeitenden-Oberflächen-Profil-Eingabeabschnitt 3A realisiert ferner die Funktionen eines einfachen graphischen Festlegungsabschnittes zum Festlegen einer einfachen Graphik, die die zu verarbeitende Oberfläche anzeigt, und eines Dreidimensionalform-Dateneingabeabschnitts zum Eingeben, von außen, von Daten einer dreidimensionalen Form, die die zu verarbeitende Oberfläche anzeigt. Der Speicherabschnitt 5A hängt mit dem Speicherabschnitt 5 in 1 zusammen und speichert Informationen, wie zum Beispiel die Profil-Information, die Druckmuster-Information und dergleichen, die durch den Eingabeabschnitt 3 eingestellt wurden. Der wie oben beschriebene Speicherabschnitt 5A kann durch ein Speichermedium ausgebildet sein, wie zum Beispiel eine fixierte Speichervorrichtung, ein Halbleiterspeicher oder dergleichen. Der Anzeigeabschnitt 82 kann durch eine dedizierte Anzeigeeinrichtung oder den Monitor eines mit dem System verbundenen Computers ausgebildet sein.
  • Betriebsabschnitt 80
  • Auf der anderen Seite umfasst die Steuereinheit 1A in der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 einen Betriebsabschnitt 80, der einen Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K ausbildet zum Erzeugen von Laser-Verarbeitungsdaten auf Grundlage von in den Eingabeabschnitt 3 eingegebenen Informationen und dergleichen. Der Betriebsabschnitt 80 realisiert die Funktionen des Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitts 80K zum Erzeugen von Verarbeitungsdaten zur Verwendung bei der tatsächlichen Verarbeitung auf Grundlage der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellten Verarbeitungsbedingungen, eines Korrekturgrößen-Identifikationsabschnittes 80B zum Identifizieren, als eine Größe der Brennpunkt-Korrektur, der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse, welche durch thermische Linseneffekte verursacht wird, die auf Grundlage der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellten Laserlicht- Ausgabebedingung induziert werden, einen Anfangsposition-Einstellabschnitt zum Bestimmen einer anfänglichen Position, bei der die Laser-Verarbeitungsdaten auf die zu verarbeitende Oberfläche beim Anzeigen der dreidimensionalen Laser-Verarbeitungsdaten auf dem Anzeigeabschnitt 82 angeordnet werden, einen Verarbeitungs-Fehlerbereich-Erfassungsabschnitt zum Erfassen aus dem Arbeitsbereich von Verarbeitungs-Fehlerbereichen, die nicht mit Laserlicht bestrahlt werden können und somit nicht verarbeitet bzw. bearbeitet oder erfolgreich werden können, einen Hochlicht-Verarbeitungsabschnitt zum Durchführen einer Hochlicht-Verarbeitung beim Anzeigen der durch den Verarbeitungs-Fehlerbereich-Erfassungsabschnitt erfassten Verarbeitungs-Fehlerbereiche auf eine andere Weise als für die Bereiche, die verarbeitet werden können, und einen Alarmeinstellabschnitt zum Erfassen der Tatsache, dass eine Einstellung auf eine Arte durchgeführt wurde, so dass einige Verarbeitungen in dem Bereich einschließlich der Verarbeitungs-Fehlerbereiche durchgeführt werden, und zum Erzeugen eines Alarms, wenn Verarbeitungsmuster durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellt werden. Ferner kann bei Bedarf der Betriebsabschnitt veranlasst werden, die Funktionen eines Verarbeitungsbedingungs-Anpassungsabschnitts zum Anpassen der Verarbeitungsbedingungen für die Verarbeitungs-Fehlerbereiche zu realisieren, so dass die Verarbeitung darauf ermöglicht wird, einen Koordinaten-Transformationsabschnitt zum Konvertieren von Druckmusterinformationen, die eine planare Oberflächenform aufweisen, in dreidimensionale räumliche Koordinatendaten, so dass das Druckmuster virtuell mit der Oberfläche übereinstimmt, die dem Drucken und dergleichen unterworfen wird. Der Betriebsabschnitt 80 ist durch ein FPGA, ein LSI und dergleichen ausgebildet.
  • Ferner ist in dem Beispiel der 11 die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 durch eine dedizierte Hardware ausgebildet, aber diese Komponenten können auch durch Software realisiert werden. Insbesondere kann, wie in 10 dargestellt, ein Laserverarbeitungs-Daten-Einstellprogramm in einem Universalcomputer installiert werden, und der Computer kann veranlasst werden, als die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 zu arbeiten. Ferner kann in dem Beispiel der 11 die Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 und die Laserverarbeitungsvorrichtung 100 als separate Vorrichtungen ausgebildet werden, aber sie können auch miteinander integriert werden, wie in 12 dargestellt.
  • Der Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K wird in der Steuereinheit 1A in der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 angeordnet. Ferner kann, wie in 13 dargestellt, der Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K in der Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird ein Laser-Verarbeitungsdaten-Programm in einem Universalcomputer installiert, und der Computer wird veranlasst, als Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 zu arbeiten, um die Funktion der Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K zu realisieren. Der Verarbeitungs-Datenerzeugungsabschnitt kann auch in sowohl der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 als auch in der Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 bereitgestellt werden, was es sowohl der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 als auch in der Laserverarbeitungs-Daten-Einstelleinrichtung 180 ermöglicht, Laser-Verarbeitungsdaten zu erzeugen und es auch diesen ermöglicht, Laser-Verarbeitungsdaten zu empfangen, zu übertragen, zu editieren und anzuzeigen.
  • Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramm
  • Als Nächstes werden mit Bezug auf die Nutzerschnittstellen-Bildschirmseiten in den 14 bis 16 Verfahren beschrieben zum Erzeugen von Verarbeitungsmustern unter Verwendung des Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms, auf Grundlage von Zeicheninformationen, die von der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingegeben werden. Ferner muss nicht betont werden, dass die Anordnung, die Formen, die Art der Anzeige, Größen, Farben, Ausgestaltungen und dergleichen der jeweiligen Eingabefelder, jeweiligen Schaltflächen und dergleichen, in den Beispielen der Nutzerschnittstellen-Bildschirmseiten des Programms bei Bedarf geeignet verändert werden können. Durch Veränderung der Ausgestaltung ist es möglich, eine einfach ansehbare Anzeigeeinheit, die die Auswertungen und Bestimmungen unterstützt, oder ein Layout, das den Betrieb unterstützt, zu realisieren. Es ist zum Beispiel möglich, Veränderungen geeignet zu markieren, zum Beispiel auf eine solche Art, dass eine Bildschirmseite für detaillierte Einstellungen in einem separaten Fenster angezeigt wird, oder auf ein solche Art, dass eine Vielzahl von Bildschirmseiten in einer einzigen Anzeige-Bildschirmseite angezeigt werden. Ferner werden AN/AUS-Operationen und Darstellungen von numerischen Werten, Anweisungseingaben und dergleichen in den Schaltflächen und den Eingabefeldern, die auf den Nutzerschnittstellen-Bildschirmseiten des Programms virtuell bereitgestellt werden, über den Eingabeabschnitt 3 durchgeführt, der mit dem Computer verbunden ist, der das Programm enthält. In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Ausdruck „drücken" das physikalische Berühren von Schaltflächen zum Betreiben dieser, und umfasst ebenso ein Klicken oder Auswählen von Schaltflächen über den Eingabeabschnitt zum virtuellen Drücken dieser. Die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung, die den Eingabeabschnitt und dergleichen ausbildet, ist mit dem Computer auf eine verdrahtete Art oder eine drahtlose Art verbunden oder ist mit dem Computer und dergleichen gesichert. Allgemeine Beispiele des Eingabeabschnitts umfasst verschiedene Arten von Zeigervorrichtungen, wie zum Beispiel eine Maus, eine Tastatur, ein Slidepad, ein Trackpoint, ein Tablet, einen Joystick, eine Konsole, einen Jogdial, einen Digitizer, einen Lightpen, Tenkeys, einen Berührungsbildschirm, einen Acu-Point und dergleichen. Ferner können diese Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen auch zum Betrieb von Hardware verwendet werden, wie zum Beispiel die Laserverarbeitungsvorrichtung und dergleichen, wie auch für den Betrieb von Programmen. Ferner ist es auch möglich, einen Berührungsbildschirm oder ein Berührungseingabefeld als Anzeige des Anzeigeabschnitts 82 selbst einzusetzen, zum Anzeigen der Nutzerschnittstellen-Bildschirmseiten, was des den Nutzern ermöglicht, den Bildschirm direkt mit deren Händen zu berühren, um Eingaben und den betrieb durchzuführen. Es ist weiterhin möglich, einen Sound-Eingabeabschnitt oder andere existierende Eingabeabschnitte oder beide davon einzusetzen.
  • Das Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramm ermöglicht die Edition der dreidimensionalen Laser-Verarbeitungsdaten. In Anbetracht der Nutzer, denen die Edition von dreidimensionalen Daten schwer fällt, ist es jedoch auch möglich, einen „2D-Editormodus" auf eine solche Art vorzubereiten, der nur Einstellungen in einer ebenen Oberfläche erlaubt und keine Edition auf eine dreidimensionale Art erlaubt, um ein Schalten zwischen dem „2D-Editormodus" und einem „3D-Editormodus" zu ermöglichen, was die Verarbeitung der dreidimensionalen Laserverarbeitungsdaten ermöglicht. Im Fall der Bereitstellung einer solchen Vielzahl von Editormodi, wird ein Editormodus-Anzeigefeld 270 bereitgestellt zum Anzeigen des gegenwärtigen Editormodus, und eine Editormodus-Schaltfläche 272 zum Schalten zwischen den Editormodi. In dem Beispiel der 14A und 14B wird, wenn das Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramm aktiviert wird, das Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramm in dem „2D-Editormodus" angeordnet, und das in der rechten oberen Position in der Bildschirmseite bereitgestellte Editormodus-Anzeigefeld 270 wird veranlasst, die Tatsache anzuzeigen, dass der gegenwärtige Editormodus „während 2D-Edition" ist. Durch das Einstellen des zweidimensionalen Editormodus, der als Standardmodus zum Zeitpunkt der Aktivierung das Durchführen von Operationen relativ einfach ermöglicht, ist es Nutzern möglich, denen das Editieren von dreidimensionalen Laser-Verarbeitungsdaten schwer fällt, Operationen ohne Zögern durchzuführen. Der Editormodus zum Zeitpunkt der Aktivierung kann durch die Nutzer veränderbar gemacht werden. Dies ermöglicht es Nutzern, die Sachkundige des Betriebs sind, Einstellungen auf eine Art durchzuführen, um die Edition der dreidimensionalen Laser-Verarbeitungsdaten ohne Umschalten des Editormodus zu ermöglichen.
  • Ferner wird auf der Editormodus-Schaltfläche 272, die auf der rechten Seite des Editormodus-Anzeigefeld 270 bereitgestellt wird, die Zeichen „3D" angezeigt, die die Tatsache anzeigen, dass der gegenwärtige Editormodus in den 3D-Editormodus umgeschaltet werden kann. Wenn in diesem Zustand die Editormodus-Schaltfläche 272 gedrückt wird, wird der gegenwärtige Editormodus in den „3D-Editormodus" umgeschaltet, und darüber hinaus wird die Anzeige in dem Editormodus-Anzeigefeld 270 auf „Während 3D-Edition" verändert. Ferner wird die Editormodus-Schaltfläche 272 veranlasst, ein Zeichen „2D" anzuzeigen, das die Tatsache anzeigt, dass der gegenwärtige Editor-Modus von dem 3D-Editormodus in den 2D-Editormodus umgeschaltet werden kann. Durch die Bereitstellung des „2D Editormodus", der die 3D-Anzeige und Edition wie oben beschrieben beschränkt oder eliminiert, ist es möglich, Nutzerschnittstellen bereitzustellen, die nur die Einstellung und Edition von Verarbeitungsdaten für eine zweidimensionale, zu verarbeitende Oberfläche ermöglicht, wodurch eine Vereinfachung der Nutzerschnittstellen ermöglicht wird, und daher eine Verbesserung der Bedienbarkeit, wenn der Nutzer es wünscht, Einstellungen und Edition der Verarbeitungsdaten für eine zweidimensionale, zu verarbeitende Oberfläche durchzuführen. Wenn es der Nutzer ferner wünscht, Einstellungen und Edition der Verarbeitungsdaten für eine dreidimensionale, zu verarbeitende planare Oberfläche durchzuführen, kann der Nutzer zuerst, an Stelle der ungewohnten 3D-Anzeige, Einstellungen und Edition der Verarbeitungsdaten für eine zweidimensionale, zu verarbeitende Oberfläche in dem oben beschriebenen „2D-Editormodus" durchzuführen, der für ihn oder sie gewohnt ist, kann die zweidimensionalen Verarbeitungsdaten, die in dem „2D-Editormodus" eingestellt und verarbeitet wurden, in die gewünschten dreidimensionalen Verarbeitungsdaten im „3D-Editormodus" verarbeiten und editieren. Daher ist es selbst in dem „3D-Editormodus" möglich, den Nutzern leicht verständliche Nutzerschnittstellen bereitzustellen, wodurch die Bedienbarkeit verbessert wird.
  • Ein Beispiel für den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C wird mit Bezug auf die 14A und 14B beschrieben. Die 14A und 14B stellen ein Beispiel einer Nutzerschnittstellen-Bildschirmseite des Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms dar, wobei darin, auf der linken Seite der Bildschirmseite, ein Editor-Anzeigefeld bereitgestellt wird zum Anzeigen eines Bildes des Verarbeitungsmusters, das auf einem Werkstück gedruckt werden soll, und ferner wird auf der rechten Seite eine Druckmuster-Eingabefeld 204 zum Spezifizieren verschiedener Arten von Daten als konkrete Verarbeitungsbedingungen bereitgestellt. In dem Druckmuster-Eingabefeld 204 ist es möglich, zwischen einem „Einfacheinstellung"-Tab 204h, einem „Formeinstellung"-Tab 204i und einem „Detaileinstellung" Tab 204j als Tabs zum Auswählen von Einstellungen zu schalten. In dem Beispiel der 14B ist der „Einfacheinstellung"-Tab 204h ausgewählt, der mit einem Verarbeitungsart-Bestimmungsfeld 204a, einem Zeichendaten-Bestimmungsfeld 204d, einem Zeicheneingabefeld 204b und einem Detail-Einstellungsfeld 204c bereitgestellt wird. Das Verarbeitungsart-Bestimmungsfeld 204a dient zum Bestimmen eines Druckmusters als Typ des Verarbeitungsmusters einschließlich einer Zeichenkette, Symbole, Logos, Ausgestaltungen und Bilder, wie zum Beispiel Graphiken oder zum Bestimmen, ob Operationen als Verarbeitungsmaschine durchgeführt werden sollen oder nicht. In dem Beispiel der 14B wird eine Auswahl einer Zeichenkette, Logos/Graphik oder ob Operationen einer Verarbeitungsmaschine durchgeführt werden sollen, über Radiobutton bzw. Optionsfelder in dem Verarbeitungsart-Bestimmungsfeld 204a durchgeführt. Ferner ist das Zeichendaten-Bestimmungsfeld 204d zum Bestimmen eines Typs von Zeichendaten. In diesem Fall wird irgendeiner von einem Barcode, einem zweidimensionalen Code und einem RSS/Composite-Code (CC) von einem Pull-Down-Menü ausgewählt. Ferner wird ein detaillierter Typ aus dem Typ-Bestimmungsfeld 204q ausgewählt, gemäß dem ausgewählten Typs von Zeichendaten. Zum Beispiel wird, wenn Zeichen ausgewählt wurden, eine Schriftgrößenart bestimmt. Wenn ein Barcode bzw. Strichcode ausgewählt wurde, wird ein Barcodetyp wie zum Beispiel CODE39, ITF, 2 aus 5, NW7, JAN oder Code 28 bestimmt. Wenn ein zweidimensionaler Code ausgewählt wurde, wird ein Typ des zweidimensionalen Codes wie zum Beispiel ein QR-Code, ein Micro-QR-Code oder eine Daten-Matrix bestimmt. Wenn ein RSS/Composite-Code ausgewählt wurde, wird ein Typ des RSS-Codes wie zum Beispiel RSS-14, RSS-14 CC-A, RSS-Stacked, RSS-Stacked CC-A, RSS Limited oder RSS Limited CC-A ausgewählt oder ein Typ des RSS-Composite-Codes wird bestimmt. Das Zeichen-Eingabefeld 204b dient zur Eingabe von Eingabeinformationen über Zeichen, von denen gewünscht wird, dass sie gedruckt werden. Wenn Zeichen aus dem ausgewählt wurden
  • Zeichendaten-Bestimmungsfeld 204d ausgewählt wurden, werden die eingegeben Zeichen als solche wie eine Zeichenkette gedruckt. Auf der anderen Seite wird, wenn Symbole bestimmt wurden, ein Verarbeitungsmuster erzeugt, durch ein Codieren der eingegebenen Zeichenkette gemäß dem ausgewählten Symboltyp. Die Erzeugung der Zeichenkette durch den Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt durchgeführt werden, wie auch durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C. In diesem Beispiel wird die Erzeugung der Verarbeitungsdaten durch den Betriebsabschnitt 80 durchgeführt. Ferner ist das Detail-Einstellungsfeld 204c zum Bestimmen von Details der Druckbedingungen in einem „Druckdaten"-Tab 204e, einem „Größen/Position" Tab 204f, einem „Druckbedingung" Tab 204g und dergleichen, durch ein Schalten unter den Tabs. Der „Druckbedingung" Tab 204g ist zum Einstellen der Druckleistung, der Abtast- bzw. Scann-Geschwindigkeit und dergleichen.
  • Wenn ferner der Verarbeitungs-Maschinenbetrieb aus dem Verarbeitungsart-Bestimmungsfeld 204a ausgewählt wurde, ermöglicht dies die Auswahl eines Typs der Verarbeitung von einem Pull-Down-Menü, wodurch die Auswahl eines festen Punktes, einer geraden Linie, einer gestrichelten Linie, eines Kreises/Ellipse im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, eines Kreises/Ellipse im Uhrzeigersinn, eines Trigger-AN-Fenster-Mittelpunkt oder dergleichen ermöglicht wird. Für den Verarbeitungs-Maschinenbetrieb wird für die Verarbeitungsmuster ein Liniensegment-Koordinatenbestimmungsfeld bereitgestellt, an Stelle des Zeichen-Eingabefeldes, zum Bestimmen des Locus einer geraden Linie, einen Bogen oder dergleichen mit Koordinaten. Ferner ist die Laserverarbeitungsvorrichtung in der Lage Bilddaten von Logos, Graphiken und dergleichen, wie auch Zeichenketten auszudrucken.
  • Verarbeitungsblock-Einstellabschnitt 3F
  • Wie oben beschrieben, wird eine Druckmuster-Information für einen einzelnen Druckblock eingestellt. Es können auch eine Vielzahl von Druckblöcken eingestellt werden. Das heißt, die Vielzahl von Druckblöcken können in einem Verarbeitungsbereich eingestellt werden, und die Druckverarbeitung kann darin unter verschiedenen Druckbedingungen durchgeführt werden. Die Vielzahl von Druckblöcken kann in einem einzelnen Werkstück oder einer Oberfläche, die einem Verarbeiten (Drucken) unterworfen werden soll, eingestellt werden, oder jeweilige Druckblöcke können für eine Vielzahl von Werkstücken eingestellt werden, die sich in einem zu verarbeitenden Bereich befinden.
  • Die Einstellung der Verarbeitungsblöcke wird durch den Verarbeitungsblock-Einstellabschnitt 3F durchgeführt. In dem Beispiel der 14A und 14B wird als ein Aspekt des Verarbeitungsblock-Einstellabschnitts 3F ein Blocknummern-Auswahlfeld 216 über dem Druckmuster-Eingabefeld 204 bereitgestellt. In dem Blocknummern-Auswahlfeld 216 wird ein Nummern-Anzeigefeld bereitgestellt zum Anzeigen einer Blocknummer, und einer „>" Schaltfläche, einer „>>" Schaltfläche, einer „<" Schaltfläche und einer „<<" Schaltfläche als Nummernbestimmungsabschnitt. Wenn die „>" Schaltfläche gedrückt wird, wird die Blocknummer um 1 erhöht, um das Einstellen für einen neuen Druckblock zu ermöglichen. Durch das Verändern der Einstellungen für einen Druckblock, für den die Einstellungen abgeschlossen sind, kann ferner auf ähnliche Art die „>" Schaltfläche bedient werden, um die Blocknummer auszuwählen und die Einstellungen des damit zusammenhängenden Druckblocks aufzurufen. Wenn ferner die „>>" Schaltfläche gedrückt wird, springt die gegenwärtige Blocknummer zu der letzten Blocknummer. Wenn ferner die „<" Schaltfläche gedrückt wird, geht die Blocknummer um eins zurück, und wenn die „<<" Schaltfläche gedrückt wird, springt die gegenwärtige Blocknummer zu der ersten Blocknummer. Ferner kann ein numerischer Wert direkt in das Numerischer-Wert-Anzeigefeld in dem Blocknummern-Auswahlfeld 216 eingegeben werden zum Bestimmen der Blocknummer. Wie oben beschrieben wird ein Druckblock über das Blocknummern-Auswahlfeld 216 ausgewählt und die Druckmuster-Information wird für jeden Druckblock bestimmt. In diesem Beispiel können Blocknummern in dem Bereich von 0 bis 255 eingestellt werden.
  • Ferner ist es bezüglich der Anordnung der Druckblöcke möglich Einstellungen für das Layout durchzuführen, wie zum Beispiel Anpassungen der Anordnungsposition (im Zentrum bezüglich einer zentralen Achse, rechte Ausrichtung, linke Ausrichtung und dergleichen), die Reihenfolge für Fälle, in denen die Vielzahl von Druckblöcken übereinander liegen, Anordnungsanpassungen. Es ist auch möglich, die Position von jedem Druckblock mit Koordinaten und dergleichen zu bestimmen. Es ist zum Beispiel möglich, die X Koordinate und die Y Koordinate der Blockkoordinaten in dem „Größen/Position" Tab 204f, der den Verarbeitungsmuster-Positionsanpassungsabschnitt ausbildet, numerisch zu spezifizieren. Ferner ist es auf dieser Bildschirmseite möglich, eine Zeichenhöhe, eine Zeichenbreite, ein Zeichenintervall und dergleichen als Zeichengrößen zu bestimmen. Ferner ist es für die Blockform möglich, ein horizontales Schreiben oder vertikales Schreiben, die innere Peripherie oder die äußere Peripherie eines kreisförmigen Zylinders in den Fällen des dreidimensionalen Druckens und dergleichen zu bestimmen.
  • Liste der Einstellungen der Druckblöcke
  • Die Einstellungseinträge für die Druckblöcke, für die Einstellungen abgeschlossen sind, können in einer Liste angezeigt werden. Wenn in dem Beispiel der 14A und 14B, wie in den 15A und 15B dargestellt, „Blockliste" aus „Edition" in dem Menü ausgewählt wird, wird ein Blocklisten-Bildschirmbild 217 in den 16A und 16B in einem unterschiedlichen Fenster angezeigt. Es ist von dem Bildschirmbild für die Liste möglich Druckblöcke zu eliminieren, für die Einstellungen abgeschlossen sind und es ist auch möglich, durch Kopieren neue Druckblöcke dazu hinzuzufügen. Es kann auch ein gewünschter Druckblock ausgewählt werden, und Einstellungseinträge könne dafür angepasst werden.
  • Verzögerungsbetrieb
  • Im Allgemeinen sind der Laser-Anregungsabschnitt 6, der Q-Schalter 19, der X-Achsen-Scanner 14a und der Y-Achsen-Scanner 14b exzellent in der Antwortgeschwindigkeit, während der Z-Achsen-Scanner 14c eine geringe Antwortgeschwindigkeit aufweist, was eine Verzögerungszeit induziert, ab der der Z-Achsen-Scanner eine Anweisung zum Betrieb von dem Laseransteuerungs-Steuerabschnitt empfängt bis der Z-Achsen-Scanner die angewiesene Operation beendet. Insbesondere wird in Fällen der Einstellung unterschiedlicher Verarbeitungsbedingungen, wie zum Beispiel unterschiedliche Laserleistungen und unterschiedliche Q-Schalter-Frequenzen für die jeweiligen der Vielzahl von Verarbeitungsblöcken, der Z-Achsen-Scanner für jeden der Verarbeitungsblöcke betrieben, und in Fällen, bei denen ein großer Bewegungsabstand vorliegt zwischen benachbarten Verarbeitungsblöcken, ist die Verzögerung naheliegend. Wenn dementsprechend Operationen der jeweiligen Komponenten unmittelbar nach dem Empfang einer Betriebsanweisung ausgeführt werden, wird die Bestrahlung mit Laserlicht in einem Zustand gestartet, in dem die Anpassung des Brennpunktes über den Z-Achsen-Scanner noch nicht abgeschlossen ist, und somit wird in einem Teilstück, bei dem mit der Verarbeitung begonnen wird, die Verarbeitung in einem Zustand durchgeführt, bei dem der Brennpunkt abweicht, wodurch sich die Verarbeitungsqualität verschlechtert. Um dies zu bewältigen, kann ein Verzögerungsbetrieb durchgeführt werden zum Betrieb der jeweiligen Komponenten auf eine solche Art, um vorab die Zeit zu berücksichtigen, die für den Betrieb des Z-Achsen-Scanners erforderlich ist, um das obige Problem zu lösen.
  • Insbesondere wird die Verzögerungszeit des Z-Achsen-Scanners für den Z-Achsen-Scanner spezifiziert, und wenn daher die Koordinatenpositionen einer Startposition und einer Endposition der Bewegung, eines Bewegungsabstandes dazwischen oder eines Verarbeitungsmusters bestimmt ist, kann die Verzögerungszeit berechnet werden. Dementsprechend ist es möglich durch die Berechnung der Verzögerungszeit des Z-Achsen-Scanners gemäß dem Verarbeitungsmuster über die Laseransteuerungs-Steuerabschnitt oder dergleichen, und ferner durch die Steuerung des Laseransteuerungs-Steuerabschnitts auf eine solche Art, dass der Start des Ausgebens des Laserlichts durch die berechnete Verzögerungszeit verzögert wird, die Verarbeitung in einem Zustand durchzuführen, bei dem der Brennpunkt akkurat angepasst wurde, wodurch das Resultat der Verarbeitung bei einer hohen Qualität erhalten wird.
  • Verfahren zum Einstellen von Laser-Verarbeitungsdaten
  • Es werden Verfahren beschrieben, mit denen der Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K unter Verwendung von Druckbedingungen, die über den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellt wurden, ein Verarbeitungsmuster erzeugt, unter Verwendung des Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms wie oben beschrieben.
  • Zuerst wird ein Verarbeitungsmuster eingestellt. In diesem Fall wird eine Zeichenkette in den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingegeben, und ferner wird ein Symboltyp bestimmt, in den die Zeichenkette codiert werden soll. In dem Beispiel der 14B wird eine Zeichenkette aus dem Verarbeitungsart-Bestimmungsfeld 204a ausgewählt, und dann wird eine Zeichenkette „ABCDE" in das Zeicheneingabefeld 204b eingegeben, ferner wird „Zeichen" als Typ aus dem Feld „Zeichen-Datentyp" in dem Zeichendaten-Bestimmungsfeld 204d ausgewählt, und ferner wird eine Schriftart festgelegt. Auf Grundlage der Information, die wie oben beschriebenen spezifiziert wurde, erzeugt der Betriebsabschnitt 80 ein Verarbeitungsmuster. In diesem Fall wird eine Zeichenkette ausgewählt und daher wird ein Bild eines Druckmusters für die Zeichen in dem Editor-Anzeigefeld 202 angezeigt.
  • Während ferner in dem Beispiel der Betriebsabschnitt 80 automatisch ein Verarbeitungsmuster auf Grundlage der von dem Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingegebenen Zeicheninformation erzeugt, können Symbole direkt darin eingegeben werden. Es ist zum Beispiel möglich, eine Struktur einzusetzen, zum Auswählen von Symbol-Bilddaten in dem Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt, die bereits erzeugt wurden, und diese darin einzugeben, oder eine Struktur zum Anfügen von Symbolen, die durch andere Programme erzeugt wurden, in dem Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt.
  • Als Nächstes wird eine Profilinformation in den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingegeben. In dem Beispiel der 14B wird der Tab in dem Druckmuster-Eingabefeld 204 von dem „Einfacheinstellung" Tab 204h in das „Formeinstellung" Tab 204i umgeschaltet, und eine einfache Graphik wird von einem Profil-Bestimmungsfeld ausgewählt. Somit kann die Anzeige in dem Editor-Anzeigefeld 202 in eine bestimmte Form umgeschaltet werden. Wenn ferner die Anzeigeform des Editor-Anzeigefelds 202 in eine 3D-Anzeige umgeschaltet wird, ermöglicht dies die Erkennung der dreidimensionalen Form der zu verarbeitenden Oberfläche auf eine räumliche Art. Ferner kann die Bestimmung einer Form für jede Zeichenkette oder jeden Druckblock durchgeführt werden, aber eine Form kann umfassen bestimmt werden für eine Vielzahl von Zeichenketten.
  • Nachdem die Druckmusterinformation bestimmt ist und eine Draufsicht des Druckmusters in dem Editor-Anzeigefelds 202 angezeigt wird, wie oben beschrieben, kann eine Profil-Information bestimmt werden und in ein dreidimensionales Verarbeitungsmuster konvertiert werden, und das dreidimensionale Verarbeitungsmuster kann in dem Editor-Anzeigefelds 202 überprüft werden, was eine visuelle Überprüfung der Veränderung der Verarbeitungsmuster ermöglicht. Ferner können die oben beschriebenen Verfahren bezüglich der Reihenfolge vertauscht werden. Mit anderen Worten kann die Form der zu verarbeitenden Oberfläche zuerst bestimmt werden, und danach kann die Druckmuster-Information bestimmt werden.
  • Nachdem die dreidimensionalen räumlichen Koordinatendaten als Verarbeitungsdaten erhalten wurden, wie oben beschrieben, werden bei Bedarf Anpassungsoperationen durchgeführt. Zum Beispiel können Layout-Anpassungen und Feinjustierungen in der Höhenrichtung (der z-Richtung) durchgeführt werden. Für die Feinjustierungen kann man Verfahren einsetzen, wie zum Beispiel Anpassungen über einen Schieber, der in den Nutzerschnittstellen des Programms bereitgestellt wird, oder über Drehrotationen über eine Maus.
  • Nachdem die Laser-Verarbeitungsdaten letztendlich erzeugt wurden und die Einstelloperationen gemäß den oben beschriebenen Verfahren beendet sind, werden die erhaltenen Laser-Verarbeitungsdaten von dem Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramm an die Steuereinheit 1A in der in 10 dargestellten Laserverarbeitungsvorrichtung transferiert. Um den Transfer zu erreichen, wird eine „Transfer/Lese" Schaltfläche gedrückt, die in dem unteren linken Teil der Bildschirmseite des Laser- Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms bereitgestellt wird. Somit werden die Einstelldaten von dem Speicherabschnitt 5A in den Speicherabschnitt 5 in der Steuereinheit 1A transferiert und dann im Inhalt der Einstellungen darin dekomprimiert und verändert, wodurch die neuen Druckbedingungen darin widergespiegelt werden. Verweise werden auf die in dem Speicherabschnitt 5 dekomprimierten Laserverarbeitungsdaten und andere Verarbeitungsbedingungen darin während des Verarbeitungsbetriebs angelegt.
  • Die Laserverarbeitungsvorrichtung führt eine Druckverarbeitung auf Grundlage der Laser-Verarbeitungsdaten durch. Es ist auch möglich ein Testdrucken durchzuführen, vor dem Start der eigentlichen Verarbeitung. Dies ermöglicht eine vorläufige Überprüfung, ob ein Drucken in einem gewünschten Druckmuster durchgeführt werden kann. Ferner kann auf Grundlage des Testdruckens ein Zurückstellen der Laser-Verarbeitungsdaten durchgeführt werden.
  • Während in den oben beschriebenen Beispielen ein Fall beschrieben wurde, bei dem ein einzelnes Druckmuster für ein einzelnes Werkstück spezifiziert wurde, kann eine Vielzahl von Druckmustern für ein einzelnes Werkstück durch eine Wiederholung der gleichen Verfahren spezifiziert werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Struktur zum Anzeigen eines einzelnen Werkstücks auf einer einzelnen Bildschirmseite des Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms beschränkt, und die Vielzahl von Werkstücken können in einer einzelnen Bildschirmseite angezeigt werden, und Druckmuster können für die jeweiligen Werkstücke bestimmt werden.
  • Einstellung der Defokussierungsgröße
  • Der oben beschriebene Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K erzeugt Verarbeitungsdaten auf eine solche Art, um einfache Einstellbedingungen auf Grundlage der in dem Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellten Verarbeitungsbedingungen zu realisieren, die mit der dreidimensionalen, zu verarbeitenden Oberfläche übereinstimmen. Ferner kann auch die Defokussierungsgröße absichtlich eingestellt werden, so dass einfachen Einstellbedingungen nicht mit der zu verarbeitenden Oberfläche übereinstimmen.
  • Um eine bestimmte Defokussierungsgröße für eine Oberfläche, die einem Drucken unterworfen wird, absichtlich einzustellen, wird eine Defokussierungsgröße in den einfachen Einstellbedingungen bestimmt, damit der Fokus mit der Oberfläche zusammenfällt, die einem Drucken unterworfen wird. 17A und 17B stellen ein Beispiel dar einer Verarbeitungsparameter-Einstellbildschirmseite zur Durchführung von Einstellungen, wie oben beschrieben. In den 17A und 17B wird in dem Verarbeitungsparameter-Einstellfeld 204n ein Defokussierungs-Einstellfeld 204o zum Einstellen eines Defokussierungswertes bereitgestellt, was es dem nutzer ermöglicht, einen gewünschten Wert einzugeben. Durch das Eingeben eines positiven Wertes als Defokussierungswert, ist es durch eine Größe, die mit dem eingestellten Wert zusammenhängt, zum Beispiel möglich, den Fokus auf eine Position einzustellen, die weiter von der Laserverarbeitungsvorrichtung entfernt ist als die Oberfläche, die einem Drucken unterworfen wird. Im Gegensatz dazu ist es durch das Eingeben eines negativen Wertes möglich, die Fokusposition durch eine Größe, die mit dem eingestellten Wert zusammenhängt, auf eine Position einzustellen, die näher an Laserverarbeitungsvorrichtung entfernt ist als die Oberfläche, die einem Drucken unterworfen wird.
  • Ferner ist es möglich, als Einstelleinträge zum Einstellen von Verarbeitungsbedingungen Verarbeitungsparameter einzustellen, wie zum Beispiel den Laserfokus- bzw. Spotdurchmesser als eine Defokussierungsgröße des Laserlichts und ein Material des Werkstückes. In diesem Fall wird durch das automatische Ändern der anderen Verarbeitungsbedingungen zusammen mit der Veränderung eines bestimmten einzelnen Verarbeitungsparameters der Nutzer in die Lage versetzt, die Bedingungen leicht zu bestimmen, die nur die bestimmten Einstelleinträge umfassen, die geändert wurden. In der Bildschirmseite des in den 17A und 17B dargestellten Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms werden Felder bereitgestellt zum Einstellen eines Arbeitsabstandes, einer Defokussierungsgröße, eines Spotdurchmessers und eines zu verarbeitenden Werkstückes, in dem unteren Abschnitt des „Detaileinstellung" Tabs 204j auf der rechten Seite der Bildschirmseite. Der Arbeitsabstand wird im Allgemeinen automatisch eingestellt, da er in Abhängigkeit von der Laserverarbeitungsvorrichtung bestimmt wird. Die Defokussierungsgröße bestimmt eine Größe des Offsets von dem Brennpunkt des Laserlichts (den Arbeitsabstand). Ferner wird der Spotdurchmesser als das Verhältnis davon bezüglich des Spotdurchmessers an dem Brennpunkt bestimmt. Ferner ist es mit Bezug auf das zu verarbeitende Werkstück durch die Auswahl eines Materials des zu verarbeitenden Werkstückes und eines Zieles der Verarbeitung aus den Auswahloptionen 204k möglich, die Leistungsdichte des Laserlichts auf eine Leistungsdichte anzupassen, die zur Verarbeitung auf dem ausgewählten Werkstück geeignet ist. In diesem Beispiel gibt es aufgelistete Werkstückmaterialien wie zum Beispiel Schwarze-Farbe-Drucken auf Fe, Schwarze-Farbe-Drucken auf rostfreien Stahl, ABS-Harz, Polycarbonat-Harz, Phenolharz, und Ziele der Verarbeitung wie zum Beispiel Harz-Schweißen, Oberflächen-Vorbearbeitung. Der Nutzer kann irgendeinen der Radiobutton bzw. Optionsfelder gemäß eines gewünschten Zieles der Verarbeitung auswählen.
  • Diese Einstellungseinträge sind miteinander korreliert. Das heißt, durch die Anpassung der Defokussierungsgröße kann die Leistungsdichte des Laserlichts angepasst werden und der Spotdurchmesser wird zur gleichen Zeit ebenfalls geändert. Wenn ferner ein Werkstückmaterial und ein Ziel der Verarbeitung ausgewählt werden, wird eine Leistungsdichte des Laserlichts ausgewählt, die für das Ziel geeignet ist, und daher werden die Defokussierungsgröße und der Spotdurchmesser verändert. Wenn es dementsprechend herkömmlich gewünscht ist die Leistungsdichte des Laserlichts anzupassen, während der Spotdurchmesser bei einem konstanten Wert gehalten wird, bestand zusätzlich zur Einstellung der Defokussierungsgröße ein Bedarf nach der Anpassung der anderen Einstellungseinträge, wie zum Beispiel der Ausgabewert des Laserlichts und die Abtastgeschwindigkeit, um nach einer Kombination von Verarbeitungsparametern zu suchen, die eine Veränderung des Spotdurchmessers verhindert. Diese Operation umfasst ein wiederholtes Ausprobieren beim Anpassen der Werte der jeweiligen Einträge, während das Resultat des tatsächlichen Scannens bzw. Abtastens des Laserlichts zur Verarbeitung des Werkstückes überprüft werden muss, um eine optimale Kombination der Verarbeitungsparameter zu finden, und umfasst daher extrem komplizierte Operationen.
  • Es ist daher möglich, Kombinationen eines einzelnen Verarbeitungsparameters und Werte von anderen Verarbeitungsparametern, die gemäß dem einzelnen Verarbeitungsparameter verändert werden, in einer Referenztabelle 5B vorab zu registrieren. Wenn ein einzelner Verarbeitungsparameter angepasst wird, wird ein verweis auf die Referenztabelle 5B durchgeführt und eine entsprechende Kombination der anderen Verarbeitungsparameter wird daraus extrahiert, und diese Werte werden automatisch eingestellt. Dies ermöglicht die Veränderung nur eines erforderlichen Einstellungseintrages. Wenn insbesondere irgendeiner von einer Defokussierungsgröße, einem Spotdurchmesser und einem zu verarbeitenden Werkstück über die Bildschirmseite der 17A und 17B eingestellt werden, werden entsprechende Werte automatisch in die anderen Einstellungseinträge eingegeben. Selbst wenn die Defokussierungsgröße zu diesem Zeitpunkt geändert wird, werden die anderen Verarbeitungsparameter (zum Beispiel die Laserausgabe und die Abtastgeschwindigkeit) und dergleichen automatisch eingestellt, so dass der Spotdurchmesser und das zu bearbeitende Werkstück bei konstanten Werten gehalten werden. Dies ermöglicht es dem Nutzer, nur einen gewünschten Eintrag schnell zu ändern, und dabei die Anpassungen auf ein gewünschtes Resultat der Verarbeitung extrem leicht zu erreichen.
  • Kontinuierliche Veränderung der Defokussierungsgröße
  • Ferner können die Verarbeitungsparameter während der Laserverarbeitung kontinuierlich verändert werden. Dies ermöglicht die Ausbildung geneigter Oberflächen über einen Schneiden in der Oberfläche des Werkstückes oder ein Durchführen eines Logo-Druckens auf Art eines Bürstenschreibens auf der Oberfläche des Werkstückes. Solche Verarbeitungen können realisiert werden durch das Vornehmen von Einstellungen, so dass die Defokussierungsgröße und der Spotdurchmesser des Laserlichts kontinuierlich geändert werden. In diesem Fall passt der Verarbeitungsdaten-Erzeugungsabschnitt 80K die anderen Parameter kontinuierlich an, so dass diese den kontinuierlichen Veränderungen der Defokussierungsgröße und des Spotdurchmessers wie oben beschrieben folgen, wodurch automatische Anpassungen realisiert werden, so dass nur die bestimmten Einstellungseinträge kontinuierlich verändert werden. Als Ergebnis wird eine Verarbeitung auf eine Art durchgeführt, dass die Einstellungseinträge, die nicht verändert werden müssen, wie zum Beispiel die Verarbeitungsposition und die Größe, auf den vorherigen Werten gehalten werden. Dies ermöglicht eine leichte Einstellung der Verarbeitungsbedingungen auf eine Art, dass nur die Einstellungseinträge geändert werden, die durch den Nutzer gewünscht werden.
  • Die 18A und 18B stellen ein Beispiel des Verarbeitungsparameter-Einstellfeld 204l dar zum Einstellen einer kontinuierlichen Veränderung der Laserverarbeitung, wie oben beschrieben. Wenn in dem Beispiel der 18B eine Kontrollbox in dem Feld der „Durchführen kontinuierlicher Veränderungen", das in dem Verarbeitungsparameter-Einstellfeld 204l bereitgestellt wird, auf AN eingestellt wird, wird die Bildschirmseite auf eine Bildschirmseite zum Einstellen einer kontinuierlichen Veränderung umgeschaltet.
  • In diesem Fall wird der Bereich, über den die kontinuierliche Veränderung durchgeführt werden soll, mit Koordinatenpositionen spezifiziert. Wenn ferner Kontrollboxen für Einstelleinträge, die geändert werden sollen, auf AN eingestellt sind, werden Eingabefelder angezeigt, wodurch eine Spezifizierung numerischer Werte ermöglicht wird. In dem Beispiel der 18B wird die Kontrollbox für die Defokussierungsgröße ausgewählt und eine Defokussierungs-Einstellfeld 204m wird angezeigt, wodurch eine Spezifizierung einer Defokussierungsgröße an der Startposition und einer Defokussierungsgröße an der Endposition ermöglicht wird. Die spezifizierte Defokussierungsgröße wird automatisch eingestellt, so dass sie kontinuierlich und gleichmäßig in dem spezifizierten Bereich verändert wird. Es kann auch nur ein Anfangswert oder ein Endwert spezifiziert werden, und es kann auch eine Größe zur Vergrößerung oder Verkleinerung oder eine Rate der Veränderung angegeben werden. Wenn ferner die Defokussierungsgröße eingestellt ist, wird ein Verweis auf die Referenztabelle 5B angelegt, um nach entsprechenden numerischen Werten für die Felder des Spotdurchmessers zu suchen, und diese numerischen Werte werden automatisch in die Eingabefelder eingegeben. Wenn, wie oben beschrieben, irgendeiner der Einstelleinträge spezifiziert wird, werden Werte, die damit zusammenhängen, automatisch in die anderen Einstelleinträge eingegeben, was es dem Nutzer ermöglicht, die Verarbeitungsbedingungen nur durch das Einstellen notwendiger Einträge auf gewünschte Verarbeitungsbedingungen zu ändern, ohne von den Korrelationen unter den Verarbeitungsparametern für die jeweiligen Einstellungseinträge zu wissen.
  • Wie oben beschrieben kann der Strahlendurchmesser des Laserlichts willkürlich verändert werden, in Abhängigkeit von den Einstellungseinträgen wie zum Beispiel das Material des zu verarbeitenden Werkstücks, des Verarbeitungsmusters, des Endzustandes und der Verarbeitungszeit, und daher kann der Strahlendurchmesser des Laserlichts leicht innerhalb einer kurzen zeit verändert werden.
  • Speichern und Lesen der Einstellungen
  • Sobald die Verarbeitungsparameter für die Verarbeitungsbedingungen eingestellt wurden, können die Verarbeitungsparameter als Einstellungsdaten gespeichert werden und bei Bedarf aufgerufen werden. Zum Beispiel ist es durch die Auswahl von „Speichern mit einem neuen Dateinamen" aus dem Dateimenü mit einer anschließenden willkürlichen Namensgebung der Einstellungsinformation und Speichern davon möglich, das Aufrufen der gespeicherten Einstellungsdaten zu ermöglichen, wenn die gleiche Verarbeitung in dem gleichen Werkstück in der Zukunft durchgeführt wird, was die Zeit und die Last, die für die Vorbereitungen nötig sind, stark reduzieren kann. Ferner können oft verwendete Einstellungen vorab registriert werden, was es selbst Anfängern ermöglicht, Einstellungsbedingungen unter Verwendung dieser leicht einzustellen. Ferner ist es durch die Anpassung der Einstellungen auf Grundlage der Einstellungsbedingungen in den registrierten oder gespeicherten Daten möglich, die Bürde bzw. Last zur Durchführung der Einstellungen stark zu reduzieren. Wie oben beschrieben, können Einstellinformationen erneut verwendet werden, was ebenfalls zur Reduzierung der Einstelloperationen beitragen kann.
  • Wie oben beschrieben umfasst der Fluss des Verfahrens zum Einstellen der Laser-Verarbeitungsdaten unter Verwendung des Laser-Verarbeitungsdaten-Einstellprogramms im Wesentlichen zuerst Verfahren zum Einstellen einer zu druckenden Zeichenkette und eines Layouts als zweidimensionale Druckmusterinformation unter Verwendung der zweidimensionalen Einstellungs-Nutzerschnittstelle, und dann zum Einstellen von dreidimensionalen Informationen und eines Layouts zum Konvertieren des Druckmusters in eine dreidimensionale Form unter Verwendung der dreidimensionalen Einstellungs-Nutzerschnittstelle. Diese Verfahren werden im Detail beschrieben. Zuerst werden als Einstellungen über die zweidimensionalen Einstellungs-Nutzerschnittstellen Informationen eingegeben, die eine Zeichenkette, einen Barcode, einen zweidimensionalen Code oder eine Nutzerbestimmte Graphik oder dergleichen definieren, die gedruckt werden soll, und Daten über ein planares Layout wie zum Beispiel eine Größe der Zeichen und dergleichen, Steigungen der jeweiligen Zeichen und eine Linienbreite. Zum Eingeben der Daten ist es möglich, direkt numerische Werte einzugeben oder ein Bild, das in dem Verarbeitungs-Bildanzeigeabschnitt auf eine zweidimensionale Art angezeigt wird, direkt zu editieren. Zum Beispiel können die Größen und das Layout über den Mausbetrieb angepasst werden. Diese Einstellungen können über ein Anzeigen auf eine zweidimensionale Art durchgeführt werden.
  • Verarbeitungsbedingungen
  • Die Verarbeitungsbedingungen umfassen Verarbeitungsmuster-Informationen, die den Inhalt der Verarbeitung anzeigen, und Informationen für die dreidimensionale Form zur Verwendung beim Konvertieren des Verarbeitungsmusters in eine dreidimensionale Form der zu verarbeitenden Oberfläche. Das Verarbeitungsmuster sind Bilddaten einer Zeichenkette, Symbole wie zum Beispiel ein Barcode oder ein zweidimensionaler Code oder Logos. In einem Batch-Verarbeitungsmodus für ein Palettendrucken und dergleichen kann ein Verarbeitungsmuster ferner Variablen-Nummern umfassen, wie zum Beispiel das Herstellungsdatum und eine Seriennummer. Variablen-Nummern umfassen Werte, die gemäß der Verarbeitungsposition und der Reihenfolge der Verarbeitung inkrementiert werden können, wie zum Beispiel eine Seriennummer zusätzlich zu dem Verarbeitungsdatum, ein vorbestimmter Wert, der zur Zeit der Verarbeitung spezifiziert wird. Durch Hinzufügung der Information zu dem Werkstück ist es möglich, wie oben beschrieben, ein dreidimensionales Drucken gemäß der Verfolgbarkeit zu realisieren.
  • Die Verarbeitungsbedingungen, die unter Verwendung des Laser-Verarbeitungsbedingungs-Einstellprogramms und der Laser-Verarbeitungsbedingungs-Einstellvorrichtung, wie oben beschrieben, eingestellt werden, werden in dem Speicherabschnitt 5A (11) gehalten. Nachdem die Verarbeitungsbedingungen eingestellt sind, werden die Verarbeitungsbedingungen an den Speicherabschnitt 5 (1) in der Steuereinheit 1A transferiert und darin dekomprimiert. Verweise werden währen des Verarbeitungsbetriebs auf die Verarbeitungsbedingungen durchgeführt.
  • Funktion zum Korrigieren der Thermischen Linseneffekte
  • Ferner weist der Laser-Markierer eine Thermische-Linsenfehler-Korrekturfunktion auf zum Korrigieren der Abweichungen des Brennpunktes, die durch den thermischen Linseneffekt verursacht werden, mit einem Brennpunkt-Anpassungsabschnitt, der die Anpassung des Brennpunktes des Laserlichts in Richtung der optischen Achse ermöglicht. Insbesondere identifiziert der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnittes 80B eine Größe der Brennpunkt-Korrektur zum Korrigieren thermischer Linseneffekte, die von den Verarbeitungsbedingungen, die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellt werden, induziert werden. Gemäß der Größe der Brennpunkt-Korrektur steuert der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt dann den Z-Achsen-Scanner auf eine solche Art, um den Brennpunkt zum Scannen des Laserlichts anzupassen. Dies kann eine Laserverarbeitung mit einer höheren Verlässlichkeit realisieren, die eine Verarbeitung mit einer hohen Qualität unterhalten kann, ohne eine Verschlechterung der Verarbeitungsqualität, selbst wenn thermische Linseneffekte berücksichtigt werden. Die durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B bestimmte Größe der Brennpunkt-Korrektur wird automatisch gemäß der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C zum Zeitpunkt der Einstellung des Lasermarkierers eingestellten Verarbeitungsbedingungen berechnet. Gemäß der Größe der Brennpunkt-Korrektur steuert der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt den Laserlicht-Abtastabschnitt 9, so dass die Verarbeitung während der Bestrahlung des Laserlichts mit dem korrigierten Brennpunkt durchgeführt wird.
  • Der Z-Achsen-Scanner mit der Funktion zum Anpassen des Brennpunktes, wie oben beschrieben, kann auch zur Korrektur der thermischen Linseneffekte in der Durchführung von Einstellungen verwendet werden, und auch für die dreidimensionale Verarbeitung verwendet werden. Insbesondere hat die Korrektur der thermischen Linseneffekte herkömmlich das manuelle Anpassen des Arbeitsabstandes des Lasermarkierers vor Ort erfordert, und zwar gemäß der Abweichung des Brennpunktes, die durch die thermischen Linseneffekte verursacht wird, was zu einem extrem beschwerlichen Betrieb geführt hat. Wenn ferner die Laser-Verarbeitungsbedingungen, wie zum Beispiel die Laserleistung und die Frequenz des Q-Schalters geändert werden, wird der Grad der Abweichung des Brennpunktes ebenfalls geändert, was ein wiederholtes Einstellen erfordert hat um dies zu bewältigen. Obwohl es viele Laser-Markierer gibt, die ausgelegt sind, um die Veränderung der Verarbeitungsbedingungen, wie zum Beispiel die Laserleistung und die Frequenz des Q-Schalters für jeden Verarbeitungsblock, zu ermöglichen, verursacht die Veränderung der Verarbeitungsbedingungen ferner auch die Veränderung des Grades der thermischen Linseneffekte, und es ist daher nicht möglich, wenn das Laserlicht kontinuierlich auf die Vielzahl von Verarbeitungsblöcken gerichtet ist, den Brennpunkt akkurat für alle Verarbeitungsblöcke anzupassen, was zu einer ungleichmäßigen Verarbeitungsqualität über die Verarbeitungsblöcke führt. Gemäß vorliegender Ausführungsform kann die Anpassung der Verarbeitungspositionen für die jeweiligen Verarbeitungsblöcke variiert werden, was die obigen Probleme überwindet, wodurch eine Verarbeitung extrem hoher Qualität realisiert werden kann.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf 19 die Funktion zur Korrektur des thermischen Linseneffekts beschrieben. 19 stellt Zustände dar, in denen der Brennpunkt auf Grund thermischer Linseneffekte verändert ist, wobei 19(a) einen Zustand darstellt, bei dem der Brennpunkt verlängert ist, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt, wenn die Laserleistung größer ist oder die Frequenz des Q-Schalters kleiner ist, während 19(c) einen Zustand darstellt, bei dem der Brennpunkt verkürzt ist, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt, wenn die Laserleistung kleiner ist oder die Frequenz des Q-Schalters größer ist mit Bezug auf 19(b).
  • Festkörperlaser wie zum Beispiel YVO4-Laser und YAG-Laser induzieren thermische Linseneffekte, und induzieren das Phänomen der Abweichungen des Brennpunktes von der originalen Position, wenn die Festkörperlasermedien erhitzt werden. Die Größe der Abweichungen des Brennpunktes ist proportional zu der Wärmemenge, die in dem Laser-Oszillator gespeichert wird. Dies ist äquivalent zu der Eingabeleistung minus der mittleren Ausgabe des Lasers und die Eingabeleistung ist ein Laserleistungs-Einstellwert und die mittlere Ausgabe des Lasers ist eine Funktion der Frequenz des Q-Schalters. Dementsprechend kann die Größe der Abweichung des Brennpunktes ΔVspot als ΔVspot = f(P, Q) ausgedrückt werden. In diesem Fall ist P der Leistungs-Einstellwert und Q ist ein Parameter in Bezug auf den Q-Schalter (Q-Schalter-Frequenz, AN/AUS-Abtastverhältnis oder dergleichen).
  • Auf der anderen Seite beinhaltet der Laser-Markierer den Z-Achsen-Scanner als Laserlicht-Abtastabschnitt 9, der eine Anpassung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse ermöglicht. Somit wird eine Steuerung durchgeführt, so dass die Größe der Abweichung unter Verwendung des Z-Achsen-Scanners kompensiert wird. Wenn zum Beispiel, wie durch die durchgezogene Linie in 19(a) dargestellt, die Laserleitung größer ist, ist die Frequenz des Q-Schalters kleiner oder das AN/AUS-Abtastverhältnis ist größer, der Brennpunkt wird verändert, um weiter entfern zu sein. Um dies zu korrigieren wird dementsprechend, wie durch die gestrichelte Linie in 19(a) dargestellt, der Brennpunkt durch eine Steuerung des Z-Achsen-Scanners angepasst, so dass der Brennpunkt näher an die Laserverarbeitungsvorrichtung kommt, und zwar wird der Spotdurchmesser kleiner. Wenn im Gegensatz dazu die Laserleistung kleiner ist, wird die Frequenz des Q-Schalters größer oder das AN/AUS-Abtastverhältnis wird kleiner, der fokale Abstand wird kleiner, wie durch die durchgezogene Linie in 19(c) dargestellt. Dementsprechend wird, wie durch die gestrichelte Linie in 19(c) dargestellt, der Z-Achsen-Scanner gesteuert, so dass der Brennpunkt näher an die zu verarbeitende Oberfläche kommt, und zwar wird der Spotdurchmesser größer.
  • Ferner können thermische Linseneffekte auch in einer Wellenlängen-Umschaltvorrichtung, die aus LBO oder dergleichen besteht, induziert werden, nicht in dem Laser-Oszillatorabschnitt selbst, ähnlich zu dem Festkörperlasermedium. Daher ist die Funktion zur Korrektur thermischer Linseneffekte effektiv. In Abhängigkeit von der Intensität des durch die Innenseite der Wellenlängen-Umschaltvorrichtung geleiteten Strahles verändert die Wellenlängen-Umschaltvorrichtung ferner den Strahlendivergenzwinkel. Dementsprechend kann der Z-Achsen-Scanner als Brennpunkt-Anpassungsabschnitt auch zur Korrektur der Veränderung des Strahlendivergenzwinkels verwendet werden.
  • Ferner kann in Laserverarbeitungsvorrichtungen, die Festkörperlasermedien einsetzen, wie zum Beispiel CO2 Laser, wenn optische Vorrichtungen, wie zum Beispiel externe Linsen, durch die Leistung des durchgeleiteten Laserstrahles erhitzt werden, der Brennpunkt auf Grund thermischer Expansionen, Verformungen und dergleichen der optischen Vorrichtungen verändert werden. In diesem Fall kann der Z-Achsen-Scanner gleichermaßen als Brennpunkt-Anpassungsabschnitt zur Korrektur verwendet werden.
  • Zeitintervall des Übergangs in Thermisches Gleichgewicht
  • Ferner kann es mögliche Designs geben, die ein langes Zeitintervall erfordern, um thermische Linseneffekte in einen thermischen Gleichgewichtszustand zu bringen, nachdem die Laserleistung und die Frequenz des Q-Schalters verändert wurden. Zum Beispiel kann es mögliche Fälle geben, bei denen das Festkörperlasermedium größer ist, und das Festkörperlasermedium im Kontakt mit einem Bauteil ist, das eine größere thermische Kapazität aufweist. In diesem Fall kann die Größe der Brennpunkt-Korrektur dynamisch geändert werden, was eine geeignete Korrektur ermöglicht, selbst während eines transienten Zeitintervalls. Zum Beispiel kann die Größe der Brennpunkt-Korrektur im Angesicht der Zeitveränderung als ΔVspot = f'(P, Q, t) (t: Zeit) ausgedrückt werden.
  • Ferner kann es mögliche Fälle geben, bei denen der Grad der thermischen Linseneffekte in Abhängigkeit der individuellen Festkörperlasermedien variiert. In diesem Fall können die Koeffizienten und die konstanten Werte in der Funktion f'(P, Q, t) in Abhängigkeit von den individuellen Festkörperlasermedien angepasst und korrigiert werden. Darüber hinaus kann die Größe der Brennpunkt-Korrektur im Angesicht der zeitlichen Veränderung angepasst werden.
  • Überlagerung der Defokussierungsgröße
  • Ferner weist der Laser-Markierer mit dem Z-Achsen-Scanner, der eine dreidimensionale Verarbeitung ermöglicht, eine Defokussierungsfunktion auf zum absichtlichen Abweichen des Brennpunktes zur Durchführung der Verarbeitung, wie oben beschrieben. Insbesondere kann der Nutzer unter Verwendung des Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitts 3C die Spotposition in Richtung der optischen Achse für jeden Verarbeitungsblock verändern, und zwar das Defokussierungs-Einstellfeld 204m in 18B, zum Vergrößern des Spotdurchmessers für ein Fettschrift-Drucken oder zum Verringern des Spot-Durchmessers für ein Dünnschrift-Drucken. In diesem Fall wird gleichermaßen eine Steuerung auf eine Art durchgeführt, so dass die Größe der Brennpunkt-Korrektur berücksichtigt wird. Insbesondere wird unter der Annahme, dass die durch den Nutzer gewünschte Spotposition ΔYspot ist, eine Steuerung durchgeführt, durch Einstellen des Wertes von ΔYspot + ΔYspot, der durch Addieren des Wertes von ΔYspot zu der Größe der Brennpunkt-Korrektur erhalten wird, als Brennpunkt. Wie oben beschrieben wird in Fällen, bei denen ein Defokussieren eingestellt wurde, der Brennpunkt-Anpassungsabschnitt auf eine Art gesteuert, um die Defokussiergröße zu kompensieren, wodurch eine geeignete Verarbeitung realisiert wird.
  • Steuerung der Verzögerungsgröße gemäß Brennpunkt
  • Eine Steuerung kann auch auf eine Art durchgeführt werden, um die oben beschriebene Verzögerungsoperation gemäß der Anpassungsgröße des Brennpunktes zu verändern. In Fällen, bei denen die Verarbeitungsbedingungen für jeden Verarbeitungsblock verändert werden, wie oben beschrieben, wird der Z-Achsen-Scanner für jeden Verarbeitungsblock betrieben. In diesem Fall hängt die Größe der Bewegung des Z-Achsen-Scanners von dem Verarbeitungsmuster für den vorherigen Verarbeitungsblock und von der Größe der Brennpunkt-Korrektur ab. Dementsprechend kann die Steuerung durchgeführt werden, so dass die Verzögerungsgröße, und zwar die Verzögerungszeit, unter Rücksicht auf den Unterschied benachbarter Verarbeitungsblöcke verändert wird, was einen geeigneten Verzögerungsbetrieb gemäß der tatsächlichen Größe der Bewegung des Z-Achsen-Scanners ermöglicht.
  • Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt BOB
  • Als Nächstes werden Verfahren beschrieben, mit denen der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt BOB eine Brennpunkt-Korrekturgröße in Richtung der optischen Achse bestimmt, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen. Die Brennpunkt-Korrekturgröße kann leicht durch einen Verweis auf eine Referenztabelle identifiziert werden, als ein Aspekt eines Korrekturgrößen-Speicherabschnitts, der vorab gespeicherte Größen von Abweichungen auf Grund von thermischen Linseneffekten speichert, und zwar Brennpunkt- Korrekturgrößen in Verbindung mit den Laserverarbeitungsbedingungen. Der Korrekturgrößen-Speicherabschnitt hat vorübergehend gespeichert, als zweidimensional angeordnete Tabellendaten, Brennpunkt-Informationen, die mit der Laserlicht-Ausgabebedingung zusammenhängen, die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eingestellt werden, wie zum Beispiel Parameterwerte, wie zum Beispiel die Laserleistung, die Frequenz des Q-Schalters und das AN/AUS-Abtastverhältnis, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B kann daraus eine Brennpunkt-Korrekturgröße ablesen, die mit den Parameterwerten zusammenhängt. Dies kann die Verarbeitungslast durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B reduzieren, wodurch eine Beschleunigung erreicht wird.
  • Eine Brennpunkt-Korrekturgröße kann auch über Berechnungen auf Grundlage der eingestellten Laser-Verarbeitungsbedingung bestimmt werden, ohne eine Tabelle zu verwenden. In diesen Fällen wurde eine Berechnungsgleichung zum Berechnen der Abweichungsgröße des Brennpunktes, die durch thermische Linseneffekte verursacht werden, die in Abhängigkeit von der Laserlicht-Ausgabebedingung induziert werden, vorab in dem Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B eingestellt, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B berechnet eine Brennpunkt-Korrekturgröße für jede Laserverarbeitungsbedingung auf Grundlage der Berechnungsgleichung. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Brennpunkt-Korrekturgröße richtig zu bestimmen, ohne eine Speichervorrichtung für eine Tabelle und dergleichen zu verwenden. Auch können ein Vielzahl von Berechnungsgleichungen vorbereitet werden, so dass irgendeine davon durch Schalten darunter verwendet werden kann. Als Berechnungsgleichung ist es möglich ΔVspot = aP·f'(Q) + c einzustellen (a, b und c sind konstante Werte; P ist die Laserleistung; Q ist ein Parameter mit Bezug auf den Q-Schalter (die Frequenz des Q-Schalters, das AN/AUS-Abtastverhältnis oder dergleichen)). Unter Verwendung der Berechnungsgleichung ist es möglich, ΔVspot gemäß den Änderungen der Parameter P und Q zu berechnen, und auf Grundlage dieses Wertes ist es möglich, den Z-Achsen-Scanner in Realzeit zu steuern, so dass der Fokus bzw. der Brennpunkt mit dem Werkstück zusammenfällt bzw. übereinstimmt.
  • Ferner kann in irgendeinem der Fälle der Korrekturgrößen-Speicherabschnitt und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt in der Steuereinheit 1A angeordnet werden. Zum Beispiel können Brennpunkt-Korrekturgrößen in der Dekomprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c gehalten werden, die in dem Speicherabschnitt 5 in 1 bereitgestellt wird, so dass während der Verarbeitung darauf verwiesen werden kann.
  • Fluss der Verarbeitungsbedingungs-Einstelldaten
  • 20 stellt ein Blockdiagramm dar, das den Datenfluss während der Verarbeitung von der Eingabe von Einstellungen der Verarbeitungsbedingungen durch Nutzer bis zum Start der Verarbeitung darstellt. In 20 hängen die Druckeinstellungs-Eingabewerte 401 mit der Einstellungsinformation über Verarbeitungsbedingungen zusammen, die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C in 11 und dergleichen eingestellt und dann in dem Speicherabschnitt 5A gespeichert wurden. In diesem Fall gibt der Nutzer eine Laserleistung, eine Q-Schalter-Frequenz, eine Defokussierungsgröße ΔYspot und dergleichen in die Bildschirmseite der 14A und 14B ein. Ferner ist die einfache Zeichen/Linien-Segment-Information 402 eine Information, die in der Zeichen/Linien-Segment-Informationen-Speichereinheit 5b in 1 gespeichert ist. Aus diesen Informationen werden Zeichen-Koordinaten-Informationen 403, Druckleistung/Geschwindigkeits-Informationen 404 und Nachverarbeitung-Zeichen/Linien-Segment-Informationen 405 über eine Dekomprimierungsverarbeitung erzeugt. Die dekomprimierte Information einschließlich dieser Informationen wird in einer Druckverweis-Speichereinheit 406 gespeichert, die mit der Dekomprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c in 1 zusammenhängt. Dann wird die in der Druckverweis-Speichereinheit 406 gespeichert dekomprimierte Information an ein Register 407 und eine FIFI-Speichereinheit 408 in dem Steuerabschnitt transferiert, als Antwort auf eine Anweisung zum Start des Druckens.
  • Verfahren zur Bestimmung der Brennpunkt-Korrekturgröße
  • Als Nächstes werden mit Bezug auf das Flussdiagramm in 21 Verfahren zum Bestimmen einer Brennpunkt-Korrekturgröße beschrieben, die an einen Z-Achsen-Scanner geliefert wird. Zuerst werden im Schritt S1 Verarbeitungsbedingungen eingestellt. Insbesondere stellt der Nutzer über den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt 3C eine Laserleistung, die von dem Q-Schalter 19 emittiert werden soll, die Frequenz des Q-Schalters und das AN/AUS-Abtastverhältnis des Q-Schalters ein, als Laserlicht-Ausgabebedingungen. Ferner wird bei bedarf eine Defokussierungsgröße ΔYspot im Schritt S2 eingestellt. Dann wird die Verarbeitungsmuster-Positionsinformation im Schritt s3 eingestellt. Folglich sind die XYZ-Koordinaten der Verarbeitungsposition bestimmt. Zusätzlich dazu wird eine Einstellinformation einschließlich Systeminformation, die Einstellung allgemeiner Information und Blockinformation eingegeben. Nachdem die Einstellungsinformation wie oben beschrieben eingegeben wurde, werden die Verarbeitungsdaten im schritt S4 berechnet. In dieser Phase berücksichtigt der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt 80B eine Brennpunkt-Korrekturgröße und die endgültige Z-Koordinaten-Position Z = z(x, y) + ΔYspot + f(P, Q) wird bestimmt. Ferner wird eine Verarbeitung zum Dekomprimieren der Druckinformation durchgeführt, um die Druckreihenfolge zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt werden die in 20 dargestellten Zeichen-Koordinaten-Informationen 403, Druckleistung/Geschwindigkeits-Informationen 404 und Nachverarbeitung-Zeichen/Linien-Segment-Informationen 405 erzeugt. Insbesondere wird eine Verarbeitung zum Vergrößern oder Verkleinern der durch die einfache Zeichen/Linien- Segment-Information definierten Zeichen, ein Hinzufügen der Hochlauf- bzw. Run-up-Liniensegmente und ein Verbreitern der Linien (bei Bedarf) durchgeführt, gemäß der Zeichengröße, der Run-up-Länge und der Breite der Linie, die durch den Nutzer eingegeben wurden. Die dekomprimierte Information, die wie oben beschrieben erzeugt wurde, wird zeitweise in der Druckverweis-Speichereinheit 406 (der Dekomprimierte-Informationen-Speichereinheit 5c) gespeichert. Danach wird auf die Nutzereingabe einer Anweisung zum Start des Druckens gewartet.
  • Wenn eine Anweisung zur Ausführung eines Druckens eingegeben wird, werden Druckdaten im Schritt S5 ausgegeben und dann wird eine Druckverarbeitung ausgeführt. In diesem Fall werden aktuelle Zeichen bei bedarf bestimmt, die die Zeit, das Datum, einen Rang und dergleichen anzeigen, und danach wird die dekomprimierte Information an das Register 407 und die FIFO-Speichereinheit 408 transferiert. In Fällen, in denen der Inhalt des Druckens keiner Aktualisierung von Zeichen bedarf, wird die aus der Druckverweis-Speichereinheit 406 gelesene dekomprimierte Information direkt an das Register 407 und die FIFO-Speichereinheit 408 transferiert. Die aktualisierten Zeichen sind Zeichen, die gedruckt werden und die die zeit, das Datum, einen Rang, eine Seriennummer und dergleichen anzeigen. Dieser Fall hängt mit einem Fall zusammen, bei dem eine Seriennummer auf jedes der Vielzahl von Werkstücken gedruckt wird, so dass sie jeweils um eine inkrementiert werden. Wenn es aktualisierte Zeichen gibt, spezifiziert der Nutzer deutlich das Vorhandensein aktualisierter Zeichen zum Zeitpunkt der Eingabe zum Einstellen der Verarbeitungsbedingung, und eine Verarbeitung zum Dekomprimieren wird an allen Zeichen durchgeführt, die wahrscheinlich beim Drucken verwendet werden (zum Beispiel, Zahlen von 0 bis 9). Die Zeit und die Zeitgrenze des Druckens werden zum Zeitpunkt berechnet, wenn eine Anweisung zum Start des Druckens eingegeben wird. Wie oben beschrieben wird, nachdem die dekomprimierte Information an das Register 407 und die FIFO-Speichereinheit 408 transferiert wurde, das Drucken gestartet. Wenn insbesondere die dekomprimierte Information in dem Register 407 und der FIFO-Speichereinheit 408 akkumuliert ist, oder wenn der freie Platz in dem Register 407 und der FIFO-Speichereinheit 408 verbraucht wurde, wird eine Anweisung zum Start des Druckens des Inhalts der Hardware herausgegeben und das Drucken wird gestartet. Wenn der freie Platz in der FIFO-Speichereinheit 408 verbraucht wurde und wenn ein übriggebliebener Teil der dekomprimierten Information vorliegt, wird der Transfer der dekomprimierten Information zeitweise gestoppt, und zum Zeitpunkt, wenn der freie Platz in der FIFO-Speichereinheit 408 auf den halben Platz der FIFO-Speichereinheit 408 angewachsen ist, wird zusammen mit der Ausführung des Druckens der Transfer der dekomprimierten Information wieder gestartet.
  • Wie oben beschrieben wird in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegende Z-Achsen-Scanner zum Steuern des Brennpunktes zur Korrektur thermischer Linseneffekte und dergleichen verwendet. Folglich kann die vorliegende Ausführungsform mit Unerfahrenheit und einer einfachen Struktur realisiert werden. Wenn es insbesondere erwünscht ist, die Verarbeitungsbedingungen für jeweilige Verarbeitungsblöcke zu verändern, ist die vorliegende Ausführungsform extrem effektiv.
  • Die Laserverarbeitungsvorrichtung, das Laserverarbeitungsverfahren und das Verfahren zum Durchführen von Einstellungen für die Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können weitverbreitet auf die Verarbeitung angewendet werden, zum Anwendung von Lasern auf eine räumliche Oberfläche mit einer räumlichen Form, wie zum Beispiel Markieren, Bohren, Schneiden bzw. Trimmen, Ritzen, Oberflächenverarbeitung. Währenddessen ein Laser-Markierer beispielhaft erläutert wurde, der ein Drucken auf eine dreidimensionale Art ermöglicht, kann die vorliegende Erfindung bevorzugt für Laser-Markierer angewendet werden, die ein Drucken auf eine zweidimensionale Art ermöglichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (12)

  1. Laserverarbeitungsvorrichtung, ausgelegt ein Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen einer Verarbeitung in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei die Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst: einen Laser-Oszillatorabschnitt zum Erzeugen von Laserlicht; einen Laserlicht-Abtastabschnitt zum Abtasten bzw. Scannen der von dem Laser-Oszillatorabschnitt emittierten Laserlichts innerhalb eines Arbeitsbereiches, wobei der Laserlicht-Abtastabschnitt einen Z-Achsen-Scanner umfasst, der eine Einfallslinse und eine Emissionslinse umfasst, die ausgelegt sind, den Abstand zwischen der Einfallslinse und der Emissionslinse entlang deren optischen Achse zu verändern, zum Anpassen des Brennpunktes des Laserlichts in Richtung der optischen Achse in einen Zustand, bei dem die optischen Achsen der Einfallslinse und der Emissionslinse mit der optischen des von dem Laser-Oszillatorabschnitt emittierten Laserlichts übereinstimmt, und einem X-Achsen-Scanner und einem Y-Achsen-Scanner zum Scannen des durch den Z-Achsen-Scanner durchgeleiteten Laserlichts in Richtung der X-Achse und in Richtung der Y-Achse; einen Laseransteuerungs-Steuerabschnitt zum Steuern des Laser-Oszillatorabschnittes und des Laserlicht-Abtastabschnittes; einen Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt zum Einstellen einer Laserlicht-Ausgabebedingung und eines Verarbeitungsmusters als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; und einen Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt zum Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes als Brennpunkt-Größenkorrektur in Richtung der optischen Achse, die durch thermische Linseneffekte verursacht wird, die in Abhängigkeit von der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung induziert werden; wobei der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt während der Bestrahlung des Laserlichts ein Scannen des Laserlichts verursacht, auf eine Art, dass die durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifizierte Brennpunkt-Größenkorrektur den durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Verarbeitungsbedingungen hinzugefügt wird.
  2. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Q-Schalter, der eine gepulste Oszillation des Laserlichts verursacht, wobei der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt ist, zumindest einen aus Laserleistung, Frequenz des Q-Schalters und AN/AUS-Abtastverhältnis des Q-Schalters als eine Laserlicht-Ausgabebedingung einzustellen, wobei der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt bestimmt, dass der fokale Abstand vergrößert wird, und somit eine Brennpunkt-Korrekturgröße in Richtung der optischen Achse einstellt, um die thermischen Linseneffekte in eine solche Richtung zu bewältigen, um den Brennpunkt näher einzustellen, wenn der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt Einstellungen in eine Richtung durchführt, so dass die Laserleistung erhöht wird, die Frequenz des Q-Schalters verringert wird oder das AN/AUS-Abtastverhältnis erhöht wird, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt bestimmt, dass der fokale Abstand verringert wird, und somit eine Brennpunkt-Korrekturgröße in eine solche Richtung einstellt, um den Brennpunkt entfernter einzustellen, wenn der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt Einstellungen in eine Richtung durchführt, so dass die Laserleistung verringert wird, die Frequenz des Q-Schalters erhöht wird oder das AN/AUS-Abtastverhältnis verringert wird.
  3. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit Korrekturgrößen-Speicherabschnitt zum vorübergehenden Speichern der Brennpunkt-Korrektur in die Richtung der optischen Achse, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, in Verbindung mit den Laserlicht-Ausgabebedingungen, wobei der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Größenkorrektur identifiziert, die mit der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung zusammenhängt, durch Auslesen aus dem Korrekturgrößen-Speicherabschnitt.
  4. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Größenkorrektur in die Richtung der optischen Achse identifiziert, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, über Berechnungen auf Grundlage einer voreingestellten Berechnungsgleichung.
  5. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt ist, eine Defokussiergröße einzustellen, mit der der Brennpunkt des Laserlichts absichtlich abgelenkt wird, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Korrekturgröße in die Richtung der optischen Achse identifiziert, um die thermischen Linseneffekte zu bewältigen, auf Grundlage der eingestellten Defokussiergröße.
  6. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt ausgelegt ist, ein oder mehrere dreidimensionale Verarbeitungsmuster für eine zu verarbeitende Oberfläche in Verbindung mit verschiedenen Bedingungen als Verarbeitungsbedingungen einzustellen.
  7. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei beim Verarbeiten mit einer Vielzahl von verschiedenen Mustern der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt ausgelegt ist, eine Verzögerungszeit zum Verzögern des Starts der Ausgabe des Laserlichts einzustellen, nachdem eine Anweisung für einen Betrieb an den Z-Achsen-Scanner erzeugt wird bis der Z-Achsen-Scanner den Betrieb beendet hat, der durch die Anweisung für den Betrieb angewiesen wurde, auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung und/oder der Verarbeitungsmuster.
  8. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn die Vielzahl von Verarbeitungsmuster in Verbindung mit verschiedenen Verarbeitungsbedingungen eingestellt werden, der Laseransteuerungs-Steuerabschnitt die Verzögerungszeit gemäß dem vorhergehenden Verarbeitungsmuster und der Brennpunkt-Korrekturgrößen für das vorhergehende Verarbeitungsmuster anpasst.
  9. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt eingestellten Verarbeitungsbedingungen einen Parameter in Bezug auf die abgelaufene Zeit umfasst, und der Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt eine Brennpunkt-Korrekturgröße auf Grundlage des Parameters in Bezug auf die abgelaufene Zeit identifiziert.
  10. Laserverarbeitungsvorrichtung, ausgelegt ein Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen einer Verarbeitung in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei die Laserverarbeitungsvorrichtung umfasst: eine Lichtquelle; ein Lasermedium, das in einem Resonator für Laserlicht angeordnet ist, und das durch das Lichtquellen-Licht von der Lichtquelle angeregt wird, um Laserlicht zu erzeugen; einen Q-Schalter, der auf der optischen Achse des von dem Lasermedium emittierten Laserlichts in dem Resonator angeordnet ist, um gepulste Oszillationen des Laserlichts zu verursachen; einen Brennpunkt-Anpassungsabschnitt, ausgelegt zum Anpassen des Brennpunktes des von dem Q-Schalter in die Richtung der optischen Achse emittierten Laserlichts; ein zweidimensionales Laserlicht-Abtastsystem zum Abtasten bzw. Scannen des von dem Brennpunkt-Anpassungsabschnitt emittierten Laserlichts auf eine zweidimensionale Art; einen Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt zum Einstellen zumindest einem von der Leistung des von dem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters; einen Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt zum Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse als Brennpunkt-Korrekturgröße, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der durch den Verarbeitungsbedingungs-Einstellabschnitt durchgeführten Einstellungen; und einen Laseransteuerungs-Steuerabschnitt zum Steuern des Brennpunkt-Anpassungsabschnitts auf eine Art, um den Brennpunkt auf Grundlage der durch den Korrekturgrößen-Identifikationsabschnitt identifizierten Brennpunkt-Korrekturgröße anzupassen.
  11. Laserverarbeitungsverfahren zum Leiten von Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zum Durchführen von Verarbeitungen in einem gewünschten Verarbeitungsmuster, wobei das Laserverarbeitungsverfahren die Schritte umfasst: Einstellen eines Verarbeitungsmusters und einer Laserlicht-Ausgabebedingung mit zumindest einem aus der Leistung des von einem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters, als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; Identifizieren, als eine Brennpunkt-Korrekturgröße, der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung; und Durchführen der Verarbeitung durch Bestrahlung durch das Laserlicht auf Grundlage der Laserlicht-Ausgabebedingung und des Verarbeitungsmusters, die eingestellt wurden, während einer Anpassung des Brennpunktes des von dem Q-Schalter in Richtung der optischen Achse emittierten Laserlichts, auf Grundlage der identifizierten Brennpunkt-Korrekturgröße.
  12. Verfahren zur Durchführung von Einstellungen für eine Laserverarbeitungsvorrichtung, um Laserlicht auf eine zu verarbeitende Oberfläche zu leiten, zum Durchführen von Verarbeitungen in einem gewünschten Druckmuster, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Einstellen eines Verarbeitungsmusters und einer Laserlicht-Ausgabebedingung mit zumindest einem aus der Leistung des von einem Q-Schalter emittierten Laserlichts, der Frequenz des Q-Schalters und des AN/AUS-Abtastverhältnisses des Q-Schalters, als Verarbeitungsbedingungen zum Verarbeiten in einem gewünschten Verarbeitungsmuster; und Identifizieren der Abweichung des Brennpunktes in Richtung der optischen Achse, die durch induzierte thermische Linseneffekte verursacht wird, auf Grundlage der eingestellten Laserlicht-Ausgabebedingung, und Einstellen des mit dem Verarbeitungsmuster zusammenhängenden Brennpunktes auf eine Art, um den Brennpunkt zum Zeitpunkt der Verarbeitung unter Verwendung der Abweichung des Brennpunktes als eine Brennpunkt-Korrekturgröße zu korrigieren.
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