JPH01233078A - パターンならい式のレーザ彫刻方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、パターンならい式のレーザ彫刻方法に関す
るもので、特に明暗、濃淡など連続階調を有するならい
パターンであっても、その明度レベルに応じて彫込み量
を制御し、ならいパターンを適切に表現して彫刻加工を
行うようにしたものでおる。

（従来の技術） 従来、レーザ彫刻方法として特開昭６０−１９９５８９
号に開示されるような技術が存在する。この発明は、所
望のならいパターンをセンサーで走査し、センサーの検
出信号によってレーザビームの出力をオン・オフさせ、
一定のビーム出力のもとでならいパターンに基いた加工
を行ったものである。従って例示されるような白黒部の
はつきりしたパターンでは、走査時にお（プるオン・オ
フ信号を明確に取り出すことができ、パターン通りの彫
刻加工を行うことができたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、特にプリ“イン優先を主眼とした彫刻加
工においてのならいパターンは、前記した白黒１〜−ン
のはつきりしたものに限らず、例えば明暗部、濃淡部で
表現された写真、印刷物、絵画など広範に及んでいる。

これらのものは、従来技術では発明の立脚点にないもの
であり、センサーは前記明暗、濃淡を二値化して分別す
るこになり、またレーザビームは一定出力であって、彫
り込み深さは常に一定になるため、写真などのもつ特有
のアクセン１〜をうまく表現することかできないという
問題点か生じＩこ。

本発明は、上記した従来技術の問題点を合理的に解決す
るパターンならい式のレーザ彫刻方法を提供することを
目的としている。

（課題を解決するだめの手段） 前記目的を達成するために、本発明の彫刻方法は次のよ
うにしたものである。すなわち、所望のならいパターン
を有する被走査体を光センサーによって走査検出させる
と共に、上記被走査体と光セン４ノーの相対運動に同調
して、被加工材と、これに対向するレーザヘッドを移動
させ、前記光センサーの検出信号によって被加工千オへ
のレーザビームの照射制御を行わせる過程において、前
記光センサーにＪ：り被走査体からの照度を計測してア
ナログ検出信号を取り出し、このアナログ信号出力によ
ってレーザビームの照射出力を制御するようにしたご乙
のである。

（作用） 而して、被走査体の明暗部あるいは濃淡部は光センサー
の走査によって微小スポット的に検出され、パターンの
もつ明度レベルに応じ照度の計測がなされ、アナログ電
圧信号に変換される。この場合、照度レベルが高い（明
るい）と小さな電圧信号か発生し、これとは反対に照度
レベルが低いく暗い）と大きな電圧信号が発生づる。こ
のようなアナログ検出信号は増幅されて出力されるもの
で、増幅されたアナログ電圧出力に応じてレーザビーム
の照射出力が制御される。レーザビームの出力が小さい
場合の被加工材に対する照射効果は低く燃焼スポット面
積と深さは小さい。また出力大の場合の照射効果は高く
、燃焼スポラ１〜面積と深さは大きい。従って、明暗、
濃淡のもつニュアンスに応じた彫刻加］二が行え、なら
いパターンのもつ微妙なアクセン１〜を表現することが
可能となる。

（実施例） 次に本発明のパターンならい式のレーザ彫刻方法を実施
するにあたり、好適な実施例をあげて具体的に説明する
。

第１図において、１はＸ−Ｙテーブル２の上面に取り付
（すた被走査体で、明暗部あるいは濃淡部で表現され、
適宜のならいパターンを備えた例えば写真原稿である。

３は上記被走査体に対応させ、上部に定置して設りた光
センサーであって、Ｘ−Ｙテーブル２との相対運動によ
りならいパターンを走査し、明暗、濃淡の明度レベルに
応じてそこからからの照度を計測し、アナログ電圧から
なる検出信号を発信する。上記の光センリー３は、例え
ば受光素子として出力電圧−照度特性の優れたフＡトダ
イオードを用いるもので、被走査体１の表面の微小スボ
ツ］〜（直径Ｑ、１ｍｍの範囲、またはそれ以下）から
の入射光を受けて作用するようになっている。また同じ
Ｘ−Ｙテーブル２の上面には、木材などの被加工１ｔＪ
４を、例えばバキューム手段（図示せず）によって取付
けるもので、この被加工材４の上部には定置して設【ブ
たレーザヘッド６が対向している。従って走査の為の光
センサ−３と被走査体１との相対運動は、これと機械的
に同調してレーザヘッド６と被加工材４との間で行なわ
れる。また、前記した光センサ−３からのアナログ検出
信号は、増幅回路７で増幅されて、アナログ制御電圧と
して出力されるようになっており、この制御電圧はレー
ザ発振器８の発振出力制御回路９に入力され、レーザビ
ーム１０の照射出力をコン］〜ロールする。レーザビー
ム１０は常法に従ってミラー１１により屈折され、前記
したレーリーヘッド６内の集光レンズ１２で約Ｑ、”１
ｍｒｎはどの光束に集光され、被加工材４に効果的に照
射される。

第２図は、レーザビームの照射出力とエネルギー密度分
イ５の関係を示したもので、照射出力が高い順にそれぞ
けａ。

ｂ、ｃとである。この線図のように、集束されたビーム
（直径Ｄ＝０．１ｍｍ）は、中心部はど高密度となり、
周辺に従って低密度となるもので、出力に応じて図で縦
方向にとっであるパワー密度の最大値か可変される。Ｈ
ａ、１」ｂ、１−ＩＣは照射出力ａ、ｂ、ｃに対応した
パワー密度の最大値を示したものである。一方、被加工
材は、その特性によっである一定のパワー密度レベルに
達しないとビーム照射による燃焼反応を呈さないもので
、例えば木材彫刻には１−１ｗ以上のパワー密度レベル
を必要としている。図の直線「はその臨界レベルを示し
たものである。従って、木材表面に出力すのビームが照
射されるとぎは、疑似的に彫込み深さＰｂ、直径Ｄｂの
彫刻加工が行われる。上記の彫込み深さ、直径にかかわ
る要因としては照射時間、燃焼反応の遅速、雰囲気など
種々挙げられるか、これは走査速度の制御、被加工材質
の吟味、補助ガスの噴射などによって制御か可能となっ
ており、人為的に好適と思われる彫刻加ニレベルを設定
できる。

而して、第３図に示すような明暗パターンを光センサ−
３で走査したとき、区間Ａ−Ｂにおいては、第４図のよ
うなアナログ検出信号Ｖａ、　Ｖｂ・・・・・・か出力
されるもの−Ｃ１これに応じてレーザビームの出力か制
御されるから、明度レベルが高い部分は、小さくそして
浅く、また明度レベルか低い部分は大きく深く彫刻され
ることになり、第５図、第６図のような強弱アクセン（
へのついた加工をリアルタイムで表現できるものである
。

（発明の効果） 以上実施例の説明で明らかなように、本発明によれば、
被走査体のもつならいパターンにおいて、明度レベルの
高い部分は小さく浅く、また明度レベルの低い部分は、
大きく深く彫刻加工できるもので、明暗あるいは濃淡表
わされたパターンのもつ微妙なアクセン１〜を、特に強
弱のアクセン１〜をもってうまくデザイン処即して表現
できるという効果を発揮する。なお、本発明は主として
木材を被加工材とした場合について述べたか、合成樹脂
材、紙、皮革、布地などについても例外なく適用できる
ものでおる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターンならい式のレーザ彫刻方法を
実施した加工装置の模式図　第２図はレーリ゛ビーム照
射出力とエネルキー密度の分布を示した説明図　第３図
はならいパターンの一例を示す平面図　第４図は光レン
リーの出力を示す説明図　第５図おにび第６図は彫刻加
工された被加工材の断面図および平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所望のならいパターンを有する被走査体を光センサーに
   よって走査検出させると共に、上記被走査体と光センサ
   ーの相対運動に同調して、被加工材とこれに対向するレ
   ーザヘッドを相対移動させ、前記光センサーの検出信号
   によって、被加工材へのレーザビームの照射制御を行な
   わせる過程において、前記光センサーにより、被走査体
   からの照度を計測してアナログ検出信号を取り出し、こ
   の信号出力によつてレーザビームの照射出力を制御する
   ようにしたパターンならい式のレーザ彫刻方法。