DE3314963C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Laser-Schneid- und -Gravier- Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 40 81 654 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist das Werkstück direkt hinter der Maske angeordnet.
Aus der US 41 56 124 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zwischen einer von einem Laserstrahl überstrichenen Maske und dem entfernt von der Maske angeordneten Werkstück weitere optische Elemente vorgesehen sind, um die Maske auf dem Werkstück abbilden zu können.
Eines der Hauptprobleme, das bei den bekannten Vorrichtungen und auch bei deren Kombination auftritt, liegt darin, daß die Abtastbewegungen des Laserstrahls auf der Maske oder beim Durchgang durch eine Fokussier- Einrichtung nicht minimiert werden können, so daß Fokussier-Einrichtungen mit relativ großem Durchmesser und damit hohen Kosten, aber auch zwangsläufig optischen Fehlern verwendet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Abtastbewegungen des Laserstrahls an den kritischen Stellen möglichst gering sind.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die vorgeschlagene Ausbildung kann die erste Fokussier-Einrichtung einen relativ großen Durchmesser mit geringer optischer Qualität, d. h., hoher Verzerrung haben. Im Bereich der zweiten Fokussier-Einrichtung ist die Abtastbewegung des Laserstrahls minimiert. Dadurch kann diese Fokussier-Einrichtung einen geringeren Durchmesser mit den sich daraus ergebenden Vorteilen haben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau der Vorrichtung unter Verwendung von Linsen, und
Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung unter Verwendung von Spiegeln.
Bei der Vorrichtung, wie sie im folgenden beschrieben wird, wird eine Maske verwendet, die Öffnungen in den Bereichen hat, die ein Laserstrahl durchlaufen soll, um eine Abbildung auf einem Werkstück aus Papier oder dgl. zu erzeugen. Die Vorrichtung ist außerdem in der Druckindustrie anwendbar, wo sich das Papier bewegt.
Fig. 1 zeigt ein Lasergerät, das einen stationären Laser 10 hat, der vorzugsweise ein CO₂-Laser ist und der einen Laserstrahl 12 (der im Hinblick auf die endliche Breite des Strahls in Form von zwei Linien gezeigt ist) zu einem Abtastmechanismus in Form eines Schwingspiegels 14 richtet, der über einen bestimmten Winkel um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene eine schnelle Vor- und Rückwärtsbewegung ausführen kann. Vom Schwingspiegel 14 gehen zwei Linienpaare 12a und 12b aus, von denen jedes den Weg des Laserstrahls 12 an verschiedenen Extrema der Schwenkbewegung zeigt. Z. B. zeigt das durchgehende Linienpaar 12a den Strahl 12, wenn er von der Oberfläche des Spiegels 14 in der in durchgehenden Linien gezeigten Stellung reflektiert wird, während das gestrichelte Linienpaar 12b den Laserstrahl 12 zeigt, wenn er von der Oberfläche des Spiegels 14 in der in gestrichelten Linien gezeigten Stellung reflekiert wird.
Als Fokussier-Einrichtung ist eine Linie 16 so angeordnet, daß sie alle Wege des Laserstrahls 12 schneidet, der von dem Spiegel in den verschiedenen Abtaststellungen reflektiert wird. Die Linse ist im Abstand "A" von dem Mechanismus 14 angeordnet und ihre Mitte liegt auf der Achse, die sich durch die Schwenkachse des Spiegels 14 erstreckt. Außerdem liegt die Linse 16 in einer Ebene senkrecht zur mittleren Abtaststellung des Lasertrahls 12. Der Laserstrahl 12 trifft die Linse 16 an verschiedenen Stellen innerhalb des Abtastzyklus, die den aufgenommenen Strahl zu einem Brennpunkt in einer Ebene im Raum bricht. Diese Ebene im Raum ist die Stelle, an der sich die Maske 18 befindet, die um die Strecke "B" von der Linse 16 entfernt ist. Die Maske 18 ist in dieser Ebene angeordnet, so daß der Abtastlaserstrahl stets fokussiert wird, wenn er die Maske 18 trifft.
Die Maske 18 besteht aus Metall und reflektiert den Strahl in Bereichen, in denen sie getroffen wird, während sie den Durchgang der Laserstrahlen an ihren Öffnungen ermöglicht. Die die Öffnungen in der Maske 18 durchlaufenden Laserstrahlen werden zu einer zweiten Fokussiereinrichtung in Form einer Linse 20 gerichtet, die um die Strecke "C" von der Maske 18 entfernt ist. In dieser Lage werden alle Strahlen des Laserstrahls einander überlagert.
Die Linse 20 ist so gewählt, daß sie eine solche Brennweite hat, daß die Schablone 18 auf dem Werkstück bzw. einem Papierblatt 22 abgebildet wird, das in einem Abstand "D" von der Linse 20 entfernt ist. Bei einem Laser ausreichend hoher Leistung wird das Papierblatt 22 in den Bereichen verdampft, in denen der Laserstrahl auftrifft.
Bei der gezeigten Vorrichtung durchläuft das gesamte Laserlicht die Mitte der Linse 20, so daß Aberrationen minimal gehalten werden, und eine hoch qualitative Auflösung der Abbilkdung bewirkt wird, die auf dem Papierblatt 22 gebildet bzw. in dieses geschnitten wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 gelten bei stationärem Werkstück bzw. Papier und stationärer Maske 18 bestimmte mathematische Beziehungen. Wenn man zusätzlich zu den zuvor definierten Abständen "A"-"D" die Brennweite der Linse 16 mit F₁₆, die Brennweite der Linse 20 mit F₂₀, die maximale Länge der auf der Linse 16 abgetastete Linie mit L₁₆, die maximale Länge der auf der Maske 18 abgetasteten Linie mit L₁₈ und die maximale Länge der in das Papierblatt 22 geschnittenen Linie mit L₂₂ bezeichnet, dann definieren bei parallelem Laserstrahl 12 die folgenden mathematischen Beziehungen die Lage der Teile in der zuvor beschriebenen Vorrichtung wie folgt:
Wenn die Teile entsprechend den obigen Gleichungen angeordnet sind, dann sind die maximalen Größen der abgetasteten Linie (oder der abgetasteten Bereiche) auf der Schablone 18 und dem Papierblatt 22 durch die folgenden Gleichungen gegeben:
Wenn der Strahl 12 nicht parallel ist, sondern entweder etwas konvergiert oder divergiert, wenn er auf die Linse 16 trifft, dann gelten die obigen mathematischen Beziehungen noch, mit der Ausnahme, daß B ≠ F₁₆. Diese Gleichung muß wie folgt geändert werden:
wobei F₁₂ der Abstand von dem Punkt, wo der Laserstrahl auf die Linse 16 trifft, zu dem projizierten (reellen oder imaginären) Brennpunkt für den Strahl 12 ist, unter Vernachlässigung der Wirkung der Linse 16.
Wenn bei einem einfachen Zahlenbeispiel die Linse 20 die halbe Brennlänge der Linse 16 hat, und der Strahl 12 parallel ist, dann gelten die vorliegenden Dimensionen für die Vorrichtung der Fig. 1: A = 2F₁₆; B = F₁₆; C = F₁₆ und D = F₁₆.
Bei diesen Abmessungen der Vorrichtung ist die maximale abgetastete Linienlänge auf der Maske 18 halb so groß wie der Durchmesser der Linse 16, und die abgetastete Linie auf dem Papierblatt 22 ist halb so groß wie der Durchmesser der Linse 16. Zur Optimierung der Vorrichtung sollte der Durchmesser der Linse 20 größer als die geometrische Projektion des Strahlenbündeldurchmessers an der gewählten Stelle der Linse 20 sein. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Lichtstrahlen, die durch die Maske 18 nahe den Rändern der Öffnungen darin verlaufen, sich unter Winkeln brechen, die größer als das geometrische Strahlenbündel sind. Bei größeren Linsendurchmesser wird dieses gebrochene Licht aufgefangen, so daß eine gute Auflösung auf dem Papierblatt 22 erreicht wird. Praktisch sollte der Durchmesser der Linse 20 etwa 1/10 des Abstandes "D" sein, wenn der Laserstrahl 12 von einem CO₂-Laser mit einem Ausgangssignal mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikron erzeugt werden.
Die bisherige Beschreibung erfolgte unter Bezugnahme darauf, daß der Strahl 12 eine Linie bzw. Zeile abtastet und ein Linienbild auf dem Papierblatt 22 erzeugt, wobei sich der Abtastmechanismus zwischen der in durchgehenden Linien gezeigten Stellung und der in gestrichelten Linien gezeigten Stellung bewegt. Beim zweidimensionalen Schneiden führt der Spiegel 14 eine Rasterabtastung mit zweidimensionalen Bewegungen durch. Die Abtastgeschwindigkeitsanforderungen für die schnellen und langsamen Abtastgeschwindigkeiten der Rasterabtastungen hängen von mehreren Faktoren wie der Größe der Maske 18 oder der Linse 16 (je nach dem, welches Teil die Apertur begrenzt), dem Durchmesser des Brennpunktes auf der Schablone 18, der Leistung des Laserstrahls 12 und der Dicke des Werkstücks bzw. Papierblatts 22 ab. Das Hauptziel ist es, eine überlappende Abtastung auf der Maske 18 mit einer Leistungsdichte zu erreichen, die ausreicht, um das Papierblatt 22 in den offenen Bereichen der Maske 18 einwandfrei zu verdampfen.
Wendet man die Abstände der Teile (und die Brennweiten), wie zuvor angenommen, für eine zweidimensionale Darstellung bzw. Abbildung auf dem Papierblatt 22 an, liegt die maximale Größe der erzielbaren Abtastung innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa dem halben Durchmesser der Linse 16. Diese Abbildungsgröße setzt voraus, daß die Maske 18 und das Papierblatt 22 stationär bleiben, während das Schneiden bzw. Gravieren stattfindet.
In der Drucktechnik und bei Vorrichtungen zur Handhabung von sich bewegendem Papier ist es jedoch erforderlich, die Maske 18 und das Papierblatt 22 in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, so daß die Abbildung vom Spiegel 14 in einer einzigen Ebene und die zweidimensionale Abbildung durch die Bewegung der Maske 18 und des Papierblatts 22 durchgeführt werden kann. Hierzu ist in Fig. 1 eine Vorschubeinrichtung in Form von Blöcken 24 und 26 gezeigt, die jeweils mit der Maske 18 und dem Papierblatt 22 verbunden sind, um die Maske 18 und das Werkstück bzw. das Papierblatt 22 gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen. Der Spiegel 14 tastet in einer Richtung senkrecht zu dieser gleichzeitigen Bewegung ab.
Wenn der Abstand "C" in Fig. 1 gleich dem Abstand "D" ist, dann sollte die Verschiebegeschwindigkeit der Maske 18 gleich der Verschiebegeschwindigkeit des Papierblatts 22 (jedoch mit entgegengesetzter Richtung) sein. Wenn die Abstände "C" und "D" nicht gleich sind, dann muß man die Geschwindigkeit der Maske 18 und des Papierblatts 22 proportional dem Verhältnis C/D einstellen, um einen Gleichlauf der Abbildung zu erreichen. Es ist möglich, einen Mechanismus vorzusehen, um die Maske 18 und das Papierblatt 22 in der gleichen Richtung zu bewegen, indem man eine Drei-Linsen-Kombination anstelle der Linse 20 verwendet. Dies ist jedoch nicht wünschenswert, da die zusätzlichen Linsen zusätzlichen Kosten verursachen, während die Auflösung der Abbildung auf dem Papierblatt 22 verschlechtert wird. Zusätzlich zu dem Vorteil, daß das sich bewegende Papierblatt 22 geschnitten oder graviert wird, schafft die Verwendung der Verschiebeeinrichtungen 24 und 26 zur Bewegung des Papierblatts 22 und der Maske 18 den zusätzlichen Vorteil, daß die Größe der Vorlage durch die physikalischen Parameter der Linse 16, in der das Papierblatt 22 bewegt werden soll, nicht begrenzt wird.
Die bisherige Beschreibung erfolgte unter Bezugnahme auf Linsen in Form optischer Vorrichtungen. Zur Verwendung in der Druck- und Papierindustrie sind jedoch große Bearbeitungsstrecken erforderlich. Bei großen Bearbeitungsstrecken sind jedoch für den zum Schneiden von Papier als optimal angesehenen Laserlinsen großen Durchmessers erforderlich. Ein solcher Laser ist ein CO₂-Laser mit einem Ausgangssignal mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikron. Linsen, die bei dieser Wellenlänge arbeiten können, haben einen großen Durchmesser und sind daher teuer. Vom praktischen Standpunkt ist es daher erforderlich, ein System unter Verwendung von Spiegeln zu schaffen, die weniger teuer sind, und die ohne weiteres zur Verwendung eines Lasers mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikron herstellbar sind. Fig. 2 zeigt ein Lasergerät unter Anwendung des gleichen, bisher beschriebenen Prinzips, jedoch unter Verwendung von Spiegeln statt der Linsen 16 und 20 als den Fokussier- Einrichtungen.
Obwohl bekanntlich Spiegel für Linsen verwendbar sind, sind Systeme unter Verwendung von Spiegeln statt Linsen komplizierter, da es notwendig ist, bei der Erzeugung der Abbildung in einem Spiegelsystem die Strahlen in sich selbst zu reflektieren. Bei dem System der Fig. 2 hat der Abtastmechanismus 30 einen Schwingspiegel 32, der einen Laserstrahl 34 über einen Winkel ablenkt, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Hierbei verwendet man einen CO₂-Laser mit einem Strahl, der einen Durchmesser von etwa 12,7 mm hat und eine Abtastung über einen Winkel von 15° mit einer Geschwindigkeit von 60 Zyklen pro Sec. durchführt. Der Laserstrahl 34 trifft dann auf einen zur ersten Fokussier-Einrichtung gehörigen Spiegel 36, der flach ist und einen Durchmesser von etwa 203,2 mm mit einer Brennweite von etwa 38,1 cm hat. Dieser Spiegel ist in zwei Hälften geschnitten, so daß er tatsächlich halbkreisförmig ist und seine flach geschnittene Kante nahe dem Schwingspiegel 30 liegt. Der Spiegel 38 ist so angeordnet, daß der 15°-Abtastwinkel des Laserstrahls eine Linie auf dem Spiegel 38 erzeugt, die nahe der Schnittkante liegt, und daß der gesamte abtastende Laserstrahl 34 vom Spiegel 38 aufgenommen wird.
Bei diesen Ausführungsformen, setzt sich der Abstand "A" der Fig. 1 aus der optischen Weglänge vom Spiegel 30 zum Spiegel 36 und der Weglänge vom Spiegel 36 zum Spiegel 38 zusammen. Diese optische Weglänge beträgt bei der Vorrichtung der Fig. 2 etwa 71,12 cm.
Der abtastende Laserstrahl 34 wird von der Oberfläche des Spiegels 38 reflektiert, der ihn auf eine Maske 4 richtet. Die Weglänge zwischen dem Spiegel 38 und der Maske 40 beträgt etwa 38,1 mm. Bei diesen Abmessungen und physikalischen Parametern der Systemteile beträgt die Abmessung der auf der Schablone abgetasteten Linie etwa 73,15 mm senkrecht zur Zeichenebene. Wie zuvor in Verbindung mit dem System der Fig. 1 erläutert, liegt die Maske 40 bei der Ausführungsform der Fig. 2 in einer Ebene auf dem Brennpunkt des Spiegels 38. Das die Öffnungen der Maske 40 durchlaufende Laserlicht, trifft auf eine zweite Fokussier- Einrichtung, die aus zwei flachen Spiegeln 42 und 44, und einem halbkugelförmigen Spiegel 46 besteht. Die flachen Spiegel 42 und 44 sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, wobei die benachbarten Kanten der beiden Spiegel aneinander liegen. Die Spiegeloberfläche des Spiegels 42 richtet den auftreffenden Laserstrahl 34 etwa rechtwinklig zum halbkugelförmigen Spiegel 46, der ihn dann zur Oberfläche des zweiten flachen Spiegels 44 reflektiert, der ihn nach unten auf das Werkstück bzw. Papierblatt 458 leitet. Die Vorrichtung hat eine Metallfolie 50 zur Aufnahme des Papierblatts 48, die einen Spalt 52 hat, der mit dem Bereich des Papierblattes 48 fluchtet, der abgetastet wird, damit der Rauch austreten kann, der von der Rückseite des Papiers 48 während des Betriebs austritt.
Bei dem System der Fig. 2 sind beide Spiegel 42 und 44 flach und haben näherungsweise Abmessungen von 25,4 mm auf 107,95 mm, und der halbkugelförmige Spiegel 46 hat eine Länge von 107,95 mm und eine Brennweite von 21,97 cm. Die kombinierte optische Weglänge von der Maske 40 zum Spiegel 42 und zum gewölbten Spiegel 46 beträgt etwa 43,94 cm, bei gleichem optischen Weg vom gewölbten Spiegel 46 zum Papierblatt 48 über den flachen Spiegel 44.
Die Spiegel 42 und 44 wirken zusammen, um eine weitere Funktion außer der Strahlumlenkung zu erreichen, da die beiden flachen Spiegel zusammenwirken, um eine geometrische Bildinversion zu erreichen, so daß die Maske 40 und das Papierblatt 48 in der gleichen Richtungen, wie dies bei dem System der Fig. 1 erforderlich ist.
Bei der Vorrichtung der Fig. 2 sind eine Masken-Vorschubeinrichtung 54 und eine Papierblatt-Vorschubeinrichtung 56 vorgesehen. Die relativen Bewegungsgeschwindigkeiten der beiden Einrichtungen werden zweckmäßigerweise gesteuert. Bei einem beispielsweise typischen Anwendungsfall wird ein 200 Watt-CO₂-Laser mit einer Brennpunktsgröße von etwa 0,76 mm verwendet. In Fig. 2 wird die Maske 40 von der Einrichtung 54 mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 mm/s nach rechts bewegt, wobei das Papierblatt von der Einrichtung 56 mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung bewegt wird. Das Papierblatt 48 hat eine Dicke von etwa 0,1 mm. Bei den physikalischen Parametern der Abstände, Größen und Brennweiten der Spiegel, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind die Geschwindigkeiten so gewählt, daß eine integrierte Laserenergie an der Oberfläche des Papierblattes 48 von etwa 38,75 Ws erzeugt wird. Diese Energiegröße ist erforderlich, um das Papierblatt der angegebenen Dicke zu verdampfen. Bei einem Abtastwinkel von 15° des abtastenden Spiegels 30 beträgt die Breite der Schnittlinie auf dem Papierblatt etwa 98,55 mm, wobei der 200 Watt Laserstrahl die Verschiebegeschwindigkeit bestimmt, d. h. die Verschiebegeschwindigkeit der Maske 40 und des Papiers 48. Die Verwendung des halbkugelförmigen Spiegels 46 bewirkt eine minimale Aberration, da das System relativ nahe der theoretischen perfekten Abbildungslage verwendet wird, d. h., daß eine Kugel keine sphärische Aberration bewirkt, wenn ein Punkt in der Kugelkrümmungsmitte auf sich selbst abgebildet wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 liegen die Abbildungen, die auf den flachen Spiegeln 42 und 44 auftreten, in einem Abstand gleich dem Krümmungsradius des halbkugelförmigen Spiegels 46, wobei die Abbildungen auf den flachen Spiegeln 42 und 44 um einige Grade getrennt sind. Die Auflösung dieses Teils des optischen Systems ist sehr gut.
Außerdem ist zu betonen, daß das optische System weitaus bessere Abbildungen liefert, als aufgrund von Beugungs-Grenzberechnungen anzunehmen wäre, die eine gleichmäßige Beleuchtung der gesamten Apertur des Spiegels 46 in Fig. 2 oder der Linse 20 in Fig. 1 voraussetzen. Bei dieser Konstruktion ist der Laserstrahl im Vergleich zum Durchmesser des Spiegels 46 in Fig. 2 klein und trifft stets nahe der Mitte des Spiegels 46 auf. Diese Konstruktion stellt immer sicher, daß alle in einer bestimmten Anzahl von Beugungsringen (was von der Zahl "F" abhängt) enthaltene Informationen vom Spiegel 46 vollständig aufgenommen und vollständig auf das Papierblatt 48 übertragen wird. Dies ist einer gleichmäßigen Beleuchtung des Spiegels 46 vorzuziehen, da bei gleichmäßiger Beleuchtung (bzw. einem breit abtastenden Strahl) ein erheblicher Prozentsatz des Lichts nahe dem Rand des Spiegels auffällt, und Teile von Beugungsringen selbst geringer Ordnung verloren gehen.
Dies wurde durch Beobachtungen unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikron festgestellt, wobei eine bessere Auflösung erzielt wurde, als bei gleichmäßiger Beleuchtung zu erwarten gewesen wäre.
In Abweichung von dem beschriebenen Beispiel würde ein Laser höherer Leistung bei gleicher Dicke des Papierblatts 48 höhere Bewegungsgeschwindigkeiten des Papierblatts 48 bei gleicher Laserenergiedichte an der Oberfläche ermöglichen. Auch können Kunststoffilme oder Gewebe bearbeitet werden, wenn die zum Verdampfen erforderliche Energiemenge bekannt ist. Die beschriebene Vorrichtung kann auch für dickere Materialien wie Holz oder Leder verwendet werden, deren Oberfläche statt durchgeschnitten graviert wird. Die Vorrichtung, wie sie insbesondere bezüglich der Bauteile der Ausführungsform der Fig. 2 beschrieben wurde, ergibt jedoch eine wirtschaftliche und schnelle Art, Papier in der Papierindustrie zu schneiden, wenn sich das Papier bewegt.

Claims (4)

1. Laser-Schneid- und Gravier-Vorrichtung mit einem Lasergenerator, einem Schwingspiegel zur Auslenkung des Laserstrahls, einer Fokussier-Einrichtung, die dazu beiträgt, den pendelnden Laserstrahl auf eine Maske zu fokussieren, die durch den Laserstrahl auf ein in Strahlrichtung hinter der Maske befindliches Werkstück abgebildet wird, und mit einer Vorschubeinrichtung für die Maske und das Werkstück, die beide zumindest senkrecht zur Laserstrahl-Richtung so bewegt, daß das Werkstück in sich überlappenden Bahnen vom Laserstrahl überstrichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussier-Einrichtung (16, 36, 38) den Laserstrahl in Richtung der Symmetrielinie der Fokussier-Einrichtung bricht, und daß zur Abbildung der Maske (18, 40) auf das Werkstück (22, 48) eine zweite Fokussier-Einrichtung (20, 42, 44, 46) zwischen der Maske (18, 40) und dem Werkstück (22, 48) an oder nahe der Stelle angeordnet ist, an der die gebrochenen Laserstrahlen einander sich überlagern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Fokussier-Einrichtung jeweils eine Linse (16, 20) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fokussier-Einrichtung einen ebenen Spiegel (36) zur Aufnahme des abgelenkten Laser-Strahls aufweist, der ihn zu einem zweiten gewölbten Spiegel (38) richtet, und daß die zweite Fokussier-Einrichtung einen ebenen Spiegel (42) zum Reflektieren des Laser- Strahls auf einen gewölbten Spiegel (46) aufweist, der ihn auf einen weiteren ebenen Spiegel (44) richtet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ebenen Spiegel (42, 44) an einem Rand aneinandergrenzen.
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Publications (2)

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DE3314963A1 DE3314963A1 (de) 1983-10-27
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2546786B1 (fr) * 1983-06-01 1988-10-28 Macken John Appareil a laser, notamment pour le decoupage du papier
DE3462568D1 (en) * 1983-10-28 1987-04-09 Gretag Ag Laser device for processing work pieces
US4945205A (en) * 1984-04-12 1990-07-31 Syntex (U.S.A.) Inc. Chromatographic strip having non-compressed edges
US4756828A (en) * 1984-04-12 1988-07-12 Syntex (U.S.A.) Inc. Chromatographic strip having non-compressed edges
US4762514A (en) * 1985-11-01 1988-08-09 Fujimori Kogyo Co., Ltd. Method of making beverage packaging bag
US4842782A (en) * 1986-10-14 1989-06-27 Allergan, Inc. Manufacture of ophthalmic lenses by excimer laser
US5179262A (en) * 1986-10-14 1993-01-12 Allergan, Inc. Manufacture of ophthalmic lenses by excimer laser
US5053171A (en) * 1986-10-14 1991-10-01 Allergan, Inc. Manufacture of ophthalmic lenses by excimer laser
US5061840A (en) * 1986-10-14 1991-10-29 Allergan, Inc. Manufacture of ophthalmic lenses by excimer laser
CA1339155C (en) 1987-07-28 1997-07-29 David M. Dundorf Computer produced carved signs and method and apparatus for making same
US4803336A (en) * 1988-01-14 1989-02-07 Hughes Aircraft Company High speed laser marking system
US5198843A (en) * 1988-06-30 1993-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical marking system having marking mode selecting function
KR920006417B1 (ko) * 1988-06-30 1992-08-06 가부시끼가이샤 도시바 마킹 모드 선택 기능을 지니고 있는 광학 마킹 시스템 및 그 방법
US4896944A (en) * 1988-07-25 1990-01-30 Irwin Timothy L Method and apparatus for trepanning workpieces
US5168143A (en) * 1990-01-29 1992-12-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for laser cutting metal plates
US5303957A (en) * 1992-03-12 1994-04-19 Robert Barreca Greeting cards and method of making thereof
US5367143A (en) * 1992-12-30 1994-11-22 International Business Machines Corporation Apparatus and method for multi-beam drilling
US5504301A (en) * 1994-03-21 1996-04-02 Laser Cut Images International, Inc. Apparatus and method for laser engraving thin sheet-like materials
DE4435532A1 (de) * 1994-10-05 1996-04-11 Mann & Hummel Filter Verfahren zur Herstellung von Filtern
EP1017532A4 (de) * 1996-11-21 2002-10-30 Thaumaturge Pty Ltd Verbesserte herstellung eines gegenstands
US5966307A (en) * 1997-06-10 1999-10-12 Behavior Tech Computer Corporation Laser marker control system
US6103989A (en) * 1998-02-09 2000-08-15 Lasercraft, Inc. System and method for forming discrete laser-etched labels from continuous label stock
US6191382B1 (en) 1998-04-02 2001-02-20 Avery Dennison Corporation Dynamic laser cutting apparatus
US6440254B1 (en) 2000-01-03 2002-08-27 Hallmark Cards, Incorporated Method of bonding a layer of material to a substrate
US6528758B2 (en) * 2001-02-12 2003-03-04 Icon Laser Technologies, Inc. Method and apparatus for fading a dyed textile material
JP2003340588A (ja) * 2002-05-24 2003-12-02 Inst Of Physical & Chemical Res 透明材料内部の処理方法およびその装置
US6861615B2 (en) * 2002-12-20 2005-03-01 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method and system for cutting cores with a laser
KR100727583B1 (ko) * 2006-12-15 2007-06-14 신정식 레이저 샌딩을 이용한 사진 또는 이미지가 새겨진 데님의류제조 방법 및 이를 이용하여 생산된 데님의류

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4081654A (en) * 1976-12-27 1978-03-28 Western Electric Co., Inc. Methods and apparatus for selectively removing a metallic film from a metallized substrate
US4156124A (en) * 1977-04-14 1979-05-22 Optical Engineering, Inc. Image transfer laser engraving

Also Published As

Publication number Publication date
GB8300821D0 (en) 1983-02-16
US4430548A (en) 1984-02-07
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GB2118884A (en) 1983-11-09
DE3314963A1 (de) 1983-10-27
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JPS58188593A (ja) 1983-11-04

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