ES2203348A1 - Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser. El procedimiento es aplicable a marcaje de materiales textiles por rayos láser, del tipo que utiliza dos escaners con espejos de elevada reflectividad para desplazamientos respectivos sobre el eje de las X y de las Y, y se caracteriza por proceder a la actuación del haz de rayos láser sobre cada uno de los píxels en que se divide el dibujo a realizar a una velocidad distinta correspondiente al tono de grises de cada píxel, manteniendo la potencia del láser constante durante todo el período de marcado.

Description

Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser.

La presente invención está destinada a dar a conocer un procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, que aporta sensibles características de novedad y actividad inventiva sobre lo actualmente conocido.

Simplemente a título de ejemplo, el procedimiento objeto de la presente invención será aplicable al marcaje de prendas textiles confeccionadas y en particular las llamadas prendas "tejanas", posibilitando la realización de acabados distintos por zonas de la prenda que pueden conseguir un efecto de acabado diferenciado de unas zonas con respecto a otras, por ejemplo, un acabado que imita el desgaste de la prenda en determinadas zonas.

En la actualidad, el acabado final de prendas por rayos láser se realiza mediante un marcaje de la prenda que parte de un llamado fichero gráfico (ficheros de tipo bmp, tif, gif, jpg, png, tga, pcx, ico, dxf y dwg) con escalados gráficos muy precisos y elevada repetitividad.

Un dibujo de partida (mapa de bits) es explorado o escaneado línea a línea mediante dos escaners, desplazando uno de ellos de izquierda a derecha y manteniendo la posición vertical con el otro escáner. El desplazamiento horizontal consiste en pequeños saltos de un valor de gris al siguiente según la resolución del mapa de bits (número de bits, en el eje X).

El escáner de desplazamiento horizontal se debe detener en cada posición (pixel) durante un tiempo de 100 microsegundos aproximadamente con la finalidad de estabilizar la posición. Este tiempo está detenido por la velocidad de reacción del escáner.

De acuerdo con el color del pixel que se está marcando y según una tabla de colores en la que se guarda previamente la relación entre "color" y "tiempo de láser encendido", se enciende láser durante un tiempo definido obteniendo de esta manera el tono de gris para dicho color.

En el procedimiento convencionalmente conocido que se ha descrito muy brevemente se presentan una serie de problemas que se pueden resumir en lo siguiente:

\bullet El láser no trabaja con una potencia constante ya que según el color del pixel del dibujo el láser debe permanecer encendido más o menos tiempo.

\bullet Los tiempos de "láser encendido" pueden resultar muy cortos (unos pocos microsegundos) para niveles de gris de poco tono, lo que puede provocar una desactivación del gas interno del tubo, ya que normalmente se requiere una excitación continua del gas a través de unos pulsos de 1 microsegundo con un ciclo de trabajo a una frecuencia de aproximadamente 5 a 10 Khz (tickle-pulse). Por ese motivo, en algunos pixels el tiempo de excitación del láser es insuficiente (principalmente en niveles de gris de "muy poco tono") o súbitamente puede aparecer un color con "tono normal".

\bullet En estas condiciones, al volver a encender el láser, éste genera pulsos con mayor potencia, produciendo marcadas demasiado fuertes, que pueden llegar hasta quemar el tejido.

\bullet Además, cada vez que se empieza una nueva línea, con el primer pixel hay que encender el láser de nuevo (en el retorno el láser está apagado) produciendo generalmente un defecto habitual en las aplicaciones textiles que es el marcado del pulso de inicio ("primer pulso").

Como resumen, en la impresión de un mapa de bits se presente el inconveniente principal de que de acuerdo con los colores el mapa de bits la potencia del láser debe aumentar o debe reducirse dentro de períodos de tiempo extraordinariamente cortos, con lo cual el sistema se encuentra en situación inestable con aumentos y disminuciones de potencia del láser de forma continua durante el ciclo de trabajo.

El inventor después de realizar extensas experimentaciones ha llegado a desarrollar un nuevo procedimiento que soluciona de manera eficaz los problemas anteriormente señalados.

El nuevo procedimiento se basa de forma innovadora con respecto a la tecnología conocida en controlar el tono de gris variando la velocidad de desplazamiento del haz de rayos láser, es decir, la velocidad del escáner, y manteniendo la potencia del láser a un nivel constante.

Mediante el nuevo procedimiento, en cada línea del mapa de bits se enciende el láser al principio y se apaga al terminar la línea. De acuerdo con el color de cada bit del mapa se aplicará una velocidad variable al escáner que corresponde a la previamente asignada al tono de gris en una tabla. Así, por ejemplo, si hay un tono de gris que no se desea marcar, es decir, un casi "blanco", la velocidad del escáner tendrá que ser muy elevada para que no se produzca dicho marcado, es decir, aproximadamente hasta unos 20.000 metros/segundo. Para zonas de gris con marcado variable se frenará el escáner a velocidades de trabajo apropiadas, por ejemplo, entre 2.000 y 5.000 metros/segundo aproximadamente.

El procedimiento objeto de la presente invención aporta una ventaja esencial por el hecho de que el dispositivo láser funciona en todo tiempo a un nivel constante ya que no es necesario encender o apagar el láser a lo largo de una línea de recorrido, como en la técnica anterior.

El problema antes indicado de que al volver a encender el láser éste genera impulsos con mayor potencia ("first pulse") produciendo un marcado demasiado fuerte que puede llegar hasta quemar el tejido, se soluciona introduciendo en el procedimiento de la presente invención una etapa de pre-encendido del láser de manera que en cada línea o "escan" se desplaza el escáner un poco más hacia el lado de inicio, habitualmente la izquierda, determinando un principio de escaneado situado antes, es decir, más a la izquierda del motivo gráfico que se desea realizar sobre el soporte, habitualmente un material textil, iniciando el escaneado a una velocidad muy elevada, aproximadamente 20.000 metros/segundo con el fin de que no exista marcado ninguno del láser y después de llegar a una posición predeterminada se procede al encendido del láser, que se encuentra fuera del dibujo de impresión, de manera que al avanzar el escaneado sobre el eje X y llegar a la primera posición de la imagen se produce el frenado del escáner adoptando la velocidad correspondiente del color del bit, controlando a continuación la velocidad en cada uno de los puntos siguientes por los diferentes tonos de gris. Al final de la línea se podrá proceder al apagado del láser saltando a la siguiente línea y recuperando la posición de principio de escaneado que se ha explicado. De este modo se evita el efecto del primer impulso más potente en el arranque del láser ya que, si bien dicho impulso se producirá de igual modo, al desplazar el escáner a una velocidad muy elevada se evita que dicho láser pueda marcar en modo alguno el tejido.

El presente procedimiento prevé también un medio para aumentar adicionalmente la estabilidad de la potencia del láser, que consiste en encender éste un tiempo mínimo, aproximadamente unos 4 milisegundos, antes de empezar la impresión. Sin embargo, este pre-escaneado durante 4 milisegundos requiere una distancia que corresponde a unos 80 milímetros para una velocidad de desplazamiento del láser de 20.000 metros/segundo, por lo que en muchos casos no se puede conseguir esta distancia de pre-escaneado de estabilización, ya que pueden existir solamente unos pocos milímetros entre el límite de la imagen y el límite del área de trabajo, es decir, el campo máximo de la lente. Para ello el procedimiento objeto de la presente invención prevé efectuar una fase de pre-escaneado desde el lado contrario, es decir, que para el desplazamiento de trabajo de izquierda a derecha se hará llegar el escáner a puntos situados a la derecha del dibujo, después de lo cual se procederá al encendido del láser fuera del dibujo, es decir, en el lado derecho de la imagen de modo que el recorrido desde el lado derecho a la izquierda de la imagen se deberá efectuar también a una velocidad tan elevada que no produzca marcas sobre el tejido, pero ello permitirá disponer del tiempo de estabilización mínimo de 4 milisegundos antes del inicio de la impresión sin necesidad de disponer de un espacio excesivo a la izquierda del dibujo.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos esquemáticos explicativos de la presente invención.

La figura 1 muestra esquemáticamente la disposición geométrica del cabezal óptico con los escaners y espejos.

La figura 2 es un esquema representativo del procedimiento objeto de la presente invención.

La figura 3 muestra asimismo de forma esquemática la etapa de pre-encendido del láser.

Tal como se observa en la figura 1, el procedimiento se basa en la utilización de dos escaners (1) y (2) para los desplazamientos respectivamente sobre la horizontal, es decir, sobre el eje de las X y vertical sobre el eje de las Y, con los respectivos espejos giratorios 3 y 4 que guían el haz de rayos láser (5) para incidir sobre el soporte (6) que, en el caso del procedimiento, será preferentemente un material textil, en particular una prenda de vestir. El cabezal permitirá mantener el tamaño de haz adecuado para la aplicación al soporte textil y contará con respectivos galvanómetros en los elementos (1) y (2) y espejos con reflectividad superior al 99%.

De acuerdo con el procedimiento objeto de la presente invención, cuando se requiere la realización de un dibujo (7) sobre un soporte (8), por ejemplo, una prenda textil, cuyo dibujo queda definido por una gran cantidad de puntos con diferentes colores que se interpretan como diferentes tonalidades de gris, el láser es mantenido a potencia constante durante todo el período de marcado sobre el soporte (8), variando solamente el tiempo de permanencia en cada uno de los puntos de marcado para hacerlo corresponder a la tonalidad de gris correspondiente según la tabla previamente realizada que relaciona cada tonalidad de gris con la velocidad del láser recorriendo la trayectoria (9) que, a efectos convencionales, se ha representado en movimiento de izquierda a derecha. De acuerdo con el presente procedimiento, el inicio del escaneado tendrá lugar en un punto (10) situado a una distancia d_{2} con respecto al inicio del dibujo, y el encendido del láser tendrá lugar en un punto (11) a una distancia d_{2} con respecto a la cota de inicio del dibujo sobre el eje de las X. El recorrido entre el punto (11) de encendido del láser y el punto (12) que corresponde a la abscisa del inicio del dibujo se realizará a una velocidad muy elevada, como mínimo aproximadamente 20.000 metros/segundo, para que no quede marcado alguno por el encendido del láser. Una vez que en su recorrido se alcanzan los primeros puntos del dibujo se irán variando los tiempos de permanencia del láser en cada uno de ellos por la velocidad del láser, que variará de modo correspondiente en cada punto en una gama de valores efectiva que varía aproximadamente entre 2.000 y 5.000 metros segundos, pero que evidentemente, quedará condicionada para las características específicas de trabajo.

En estas condiciones el láser funcionará con una potencia constante en toda la fase de trabajo y solamente se apagará al alcanzar el punto deseado más allá del borde (13) del dibujo, con una separación predeterminada.

Para lograr una mayor estabilidad en la potencia generada por el láser, el presente procedimiento prevé que el láser se encienda un mínimo de tiempo antes de la impresión, aproximadamente en unos 4 milisegundos, lo cual corresponde en la figura 2 al recorrido d_{2}. Sin embargo, teniendo en cuenta que dicho recorrido puede representar a la velocidad de desplazamiento rápido de 20.000 metros/ segundo unos 80 milímetros, puede ocurrir que no exista a la izquierda del dibujo suficiente recorrido en la práctica, por lo que el presente procedimiento prevé, tal como se ha mostrado en la figura 3, para otra línea de escaneado (14) que el encendido del láser tenga lugar más allá del borde derecho (13) del dibujo, es decir, en un punto que se ha indicado con el numeral (15), en cuyo caso el recorrido de derecha a izquierda del láser que se ha representado por la carrera (16) separada de la abscisa (14) simplemente a efectos de mayor claridad, tendrá lugar a una elevada velocidad para que no se produzca marcado extemporáneo, es decir, como mínimo del orden de 20.000 metros/segundo, pero de forma que se podrá conseguir el tiempo mínimo de unos 4 milisegundos anteriormente mencionado para lograr la estabilidad del haz antes de que éste inicie el trabajo de marcado en el punto (17) sobre la abscisa (14).

Se comprenderá de este modo que la presente invención posibilitará el marcado mediante rayos láser, especialmente en el caso de realización de dibujos en color con unas características de gran estabilidad del haz de rayos láser evitando los efectos de la inestabilidad en la calidad del marcado e incluso en la integridad de la materia textil receptora del marcado, especialmente por el efecto de aumento de intensidad brusca del impulso en la etapa inicial.

Todo cuanto no afecte, altere, cambie o modifique la esencia del procedimiento descrito, será variable a los efectos de la presente invención.

Claims (7)

1. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, del tipo que utiliza dos escaners con espejos de elevada reflectividad para desplazamientos respectivos sobre el eje de las X y de las Y, caracterizado por proceder a la actuación del haz de rayos láser sobre cada uno de los pixels en que se divide el dibujo a realizar a una velocidad distinta correspondiente al tono de grises de cada pixel, manteniendo la potencia del láser constante durante todo el período de marcado.

2. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado por proceder al encendido del láser con un tiempo de adelanto predeterminado antes del inicio del dibujo para conseguir la estabilización del haz de rayos láser.

3. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según la reivindicación 2, caracterizado porque el tiempo de pre-encendido del láser es como mínimo de unos 4 milisegundos.

4. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según la reivindicación 2, caracterizado porque la velocidad de desplazamiento del láser entre el inicio de encendido y el inicio de marcado es suficientemente elevada para que no tenga lugar marcado del soporte textil.

5. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según la reivindicación 4, caracterizado porque la velocidad de desplazamiento es como mínimo de unos 20.000 metros/segundo.

6. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque para cada abscisa se inicia el encendido del láser, en el caso en que las distancias disponibles en el borde de inicio convencional del encendido sean insuficientes para mantener el período mínimo de pre-encendido, más allá del borde opuesto al inicio del dibujo, efectuando el recorrido de retroceso del láser hasta el inicio de la carrera útil de avance a una velocidad superior a la que produce marcado sobre el soporte y con un recorrido total que permite conseguir el tiempo de pre-encendido mínimo.

7. Procedimiento para el marcaje de materiales textiles por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado por mantener el láser permanentemente encendido durante toda la trayectoria de la abscisa sin necesidad de apagado del láser.