JPH03180285A - Laser beam printing machine - Google Patents

Laser beam printing machine

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JPH03180285A
JPH03180285A JP2161039A JP16103990A JPH03180285A JP H03180285 A JPH03180285 A JP H03180285A JP 2161039 A JP2161039 A JP 2161039A JP 16103990 A JP16103990 A JP 16103990A JP H03180285 A JPH03180285 A JP H03180285A
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laser beam
laser
liquid crystal
scanner
polygon mirror
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Yoshiaki Kuroda
黒田 芳明
Akira Mori
彰 森
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Komatsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To carry out printing with high accuracy by arranging an X-Y scanner, a laser beam shaping convex lens, a transmission diffusion type liquid crystal mask, a condensing convex lens and a printing objective lens on a laser beam optical path getting to a workpiece from a laser beam oscillator. CONSTITUTION:A laser beam from the laser beam oscillator 1 is made incident on a rotary polygonal mirror 3 and reflected with the width in the X-Y direction and made incident on a cylindrical concave lens 4. The whole surface area of the transmission diffusion type liquid crystal mask 6 is then irradiated with the laser beam via the laser beam shaping convex lens 5. Optional characters and figures are formed by a controller on the transmission diffusion type liquid crystal mask 6. The laser beam transmitted through parts corresponding to these characters and figure are corrected on size and aberration by the condensing convex lens 7 and the printing objective lens 8 and then, image-formed and these characters and figures are marked on the marking surface.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レーザ光を用いて刻印面に文字や図形を刻印
するレーザ印字装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser printing device that stamps characters or figures on a marking surface using laser light.

[従来の技術] 従来、レーザ印字装置としては、下記のものが知られて
いる。
[Prior Art] Conventionally, the following laser printing devices are known.

(1)レーザ光を金属またはカラス等からなるマスク面
に直接、かつスポット的に!1.α躬し、凹財部を蒸発
させ、文字や図形を刻印するもの。
(1) Laser light is applied directly and spot-wise to the mask surface made of metal or glass! 1. A product that evaporates the concave material and engraves letters and figures on it.

(2)2枚のミラーをガルバノスキャナ等で縦横操作し
、レーザ光が文字や図形を形成するように制御して、刻
印面に文字や図形を刻印するもの。
(2) Two mirrors are manipulated vertically and horizontally using a galvano scanner, etc., and the laser beam is controlled to form letters and figures, thereby stamping letters and figures on the stamping surface.

(3)偏光板とir1品とを用い、この液晶に(f意の
文字や図形を形成させ、レーザ光にコントラストを付与
し、刻印面にこれらの文字や図形を刻印するもの。
(3) Using a polarizing plate and an IR1 product, characters and figures such as (f) are formed on this liquid crystal, contrast is imparted to the laser beam, and these characters and figures are engraved on the engraved surface.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら上記従来のレーザ印字装置においては、次
に挙げるような問題点がある。すなわち、(1)金属ま
たはガラス等のマスク方式は、レーザ光をマスク面に直
接Qq Q−Jするため、文字や図形を任意に刻印する
ことができない。またマスク上の文字や図形をミラーに
より選択して刻印する方法をとっても、文字や図形の種
類が限られる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above conventional laser printing apparatus has the following problems. That is, (1) in the metal or glass mask method, the laser beam is directed Qq QJ directly onto the mask surface, so that it is not possible to arbitrarily engrave characters or figures. Furthermore, even if a method is adopted in which characters and figures on the mask are selected and engraved using a mirror, the types of characters and figures that can be made are limited.

(2)2枚のミラーをガルバノスキャナで操作する方式
は、任意の文字や図形を刻印しようとすると、ガルバノ
スキャナの縦横操作のための制御系が複雑になる。また
印字装置に用いるレーザ光発振器は比較的エネルギーが
大きく、大形かつ高価であるため、ハードウェア及びソ
フトウェアが大がかりになってしまう。
(2) In the method in which two mirrors are operated by a galvano scanner, if an arbitrary character or figure is to be engraved, the control system for vertical and horizontal operation of the galvano scanner becomes complicated. Furthermore, since the laser beam oscillator used in the printing device has relatively large energy, is large in size, and is expensive, the hardware and software become large-scale.

(3)偏光板と液晶とによる方式では、偏光板において
30〜40%の透過率ロスを生じるため、印字パワーが
小さくなる。そのためロスパワーの分だけレーザ光発振
器を大形化する必要がある。その結果、装置全体が大形
化し、かつ高価になる。しかも大形化する際には、液晶
マスクを損なわない程度の大形出力レーザ光発振器に限
定しなければならない。また、液晶の制御において走査
における残像のタイミングを合わせることが煩雑である
(3) In the method using a polarizing plate and liquid crystal, a transmittance loss of 30 to 40% occurs in the polarizing plate, resulting in a decrease in printing power. Therefore, it is necessary to increase the size of the laser beam oscillator by the amount of loss power. As a result, the entire device becomes larger and more expensive. Moreover, when increasing the size, the output laser beam oscillator must be limited to a large output laser beam oscillator that does not damage the liquid crystal mask. Furthermore, in controlling the liquid crystal, it is complicated to adjust the timing of afterimages during scanning.

本発明は上記従来の問題点に着目し、小容量のレーザ光
発振器を用いて、任意の文字や図形を、容易にかつ高精
度に刻印できるレーザ印字装置を提供することを目的と
する。
The present invention has focused on the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a laser printing device that can easily and accurately engrave arbitrary characters and figures using a small-capacity laser beam oscillator.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明に係るレーザ印字装置
は、レーザ光発振器と、レーザ光を透過散乱形液晶マス
ク上の縦横方向に走査させるX−Yスキャナと、レーザ
光整形用凸レンズと、透過散乱形液晶マスクと、集光用
凸レンズと、印字用対物レンズとからなる構成とした。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a laser printing device according to the present invention includes a laser beam oscillator, an X-Y scanner that scans a laser beam in the vertical and horizontal directions on a transmission scattering type liquid crystal mask. , a convex lens for laser beam shaping, a transmission scattering liquid crystal mask, a convex condensing lens, and an objective lens for printing.

またレーザ光発振器と、レーザ光発振器から出射される
レーザ光を透過散乱形液晶マスク面上に走査する手段と
してポリゴンミラースキャナとミラースキャナまたはシ
リンドリカル凹レンズとを備えたレーザ印字装置におい
て、ポリゴンミラースキャナの回転位置を検出する手段
と、該検出信号によりミラースキャナまたはシリンドリ
カル凹レンズの位置制御を行う手段とを備えろ構成とし
、かかる構成において、 ポリゴンミラースキャナの回転位置を、ポリゴンミラー
の1面分の回転角度内で少なくとも2個以上検出し、そ
のうちの少なくとも1個の検出信号でレーザシャッタを
開き、残りの少なくとも1個の検出信号でレーザシャッ
タを閉じる回路を有し、かつポリゴンミラーのエツジ部
にレーザ光が照射されないようにしてもよい。
Further, in a laser printing device equipped with a laser beam oscillator, a polygon mirror scanner and a mirror scanner or a cylindrical concave lens as means for scanning the laser beam emitted from the laser beam oscillator onto a transmission-scattering type liquid crystal mask surface, a polygon mirror scanner is used. The configuration includes a means for detecting the rotational position and a means for controlling the position of the mirror scanner or the cylindrical concave lens using the detection signal. It has a circuit that detects at least two or more objects within an angle, opens a laser shutter with a detection signal of at least one of them, and closes the laser shutter with at least one remaining detection signal, and a laser is attached to the edge of the polygon mirror. Light may not be irradiated.

更に、透過散乱形液晶マスク面上の走査角度が、ポリゴ
ンミラー1面分の回転角度内にお4Jる2個の検出位置
のなす角度とほぼ一致するようにしてもよい。
Furthermore, the scanning angle on the transmission scattering type liquid crystal mask surface may be made to substantially match the angle formed by two detection positions 4J within the rotation angle of one polygon mirror.

[作用コ レーザ光発振器から発振されたレーザ光は、X−Yスキ
ャナによって縦横方向に走査されつつ透過散乱形液晶マ
スクの全面域に照射される。この透過散乱形液晶マスク
に形成された文字や図形に相当する部位を透過したレー
ザ光は、集光用凸レンズと印字用対物レンズとを経て被
加工物に反復照射され、刻印面にこれらの文字や図形を
刻印する。透過散乱形液晶マスクにおいて、文字や図形
を形成しない部位すなわちレーザ光を透過しない部位で
はレーザ光は散乱し、被加工物には影胃を与えない。
[Operation The laser light oscillated from the laser light oscillator is scanned in the vertical and horizontal directions by an X-Y scanner and irradiated onto the entire area of the transmission scattering type liquid crystal mask. The laser light that has passed through the parts corresponding to the characters and figures formed on this transmission-scattering liquid crystal mask is repeatedly irradiated onto the workpiece through a convex condensing lens and an objective lens for printing, and these characters are printed on the engraved surface. or engrave shapes. In a transmission-scattering type liquid crystal mask, the laser light is scattered in areas where characters or figures are not formed, that is, areas through which the laser light does not pass, so that no shadow is cast on the workpiece.

X−Yスキャナに、ポリゴンミラースキャナと、シリン
ドリカル凹レンズ゛またはカルバノミラースキャナとを
用いる場合、これらの制御を確実に行わないと次のよう
な問題が起こる。
When using a polygon mirror scanner and a cylindrical concave lens or carbano mirror scanner as an X-Y scanner, the following problems will occur unless these are controlled reliably.

(1)レーザ光にYAGレーザ(波長1064 rlm
)を用いる場合、高反射率を得るためポリゴンミラーに
は、カラスヘースに誘電体多層膜をコーチインクしたも
のを使用するのが有効であるが、ポリゴンミラーのエツ
ジ部にレーザ光が営利されると、誘電体多層膜の破損が
起こりやすい。また、ミラーのエツジ部にレーザ光が当
たると、レーザ光が散乱して安全上好ましくない。
(1) YAG laser (wavelength 1064 rlm)
), it is effective to use a polygon mirror coated with a dielectric multilayer film in order to obtain a high reflectance, but if the laser beam is applied to the edges of the polygon mirror, it is effective. , damage to the dielectric multilayer film is likely to occur. Furthermore, if the laser beam hits the edge portion of the mirror, the laser beam will be scattered, which is unfavorable from a safety standpoint.

(2)上記問題を解決するため、レーザ光を0N10F
Fすることが考えられる。しかし、レーザ光のON10
 F Fに遅れ時間があるので、走査速度(ポリゴンミ
ラー回転速度)に可変性をもたせようとすると、煩雑な
遅延回路、演算回路が必要となり、装置が大形化すると
ともに、高価なものとなる。
(2) To solve the above problem, the laser beam was changed to 0N10F.
It is possible to do F. However, ON10 of laser light
Since there is a delay time in F F, if you try to make the scanning speed (polygon mirror rotation speed) variable, a complicated delay circuit and arithmetic circuit will be required, making the device larger and more expensive. .

そこでポリゴンミラースキャナの回転位置を検出する手
段(たとえばエンコーダ付きのDCパルスモータを使え
ば、エンコーダからの信号により回転位置を検出するこ
とができる)を設け、信号検出位置としてポリゴンミラ
ー各面において、ポリゴンミラー走査角度(この場合は
X軸走査角度)と一致する点、または僅かに大きい点(
各面に2点ある)を選択する。
Therefore, a means for detecting the rotational position of the polygon mirror scanner (for example, if a DC pulse motor with an encoder is used, the rotational position can be detected by the signal from the encoder) is provided, and the signal detection position is set at each surface of the polygon mirror. A point that coincides with the polygon mirror scan angle (in this case the X-axis scan angle), or a point that is slightly larger (
There are 2 points on each side).

この2点からの検出信号を利用してレーザ光の0N10
FF制御、Y軸スキャナミラーの制御を行えば遅延回路
や演算回路を必要とせずに、精度のよい安全な走査を行
うことができる。
Using the detection signals from these two points, the laser beam can be adjusted to 0N10.
By controlling the FF and the Y-axis scanner mirror, accurate and safe scanning can be performed without the need for a delay circuit or an arithmetic circuit.

上記の場合、エンコーダの代わりにミラーエツジと同期
したスリット板を用いる位置検出であってもよい。
In the above case, position detection may be performed using a slit plate synchronized with the mirror edge instead of the encoder.

[実施例] 以下に本発明に係るレーザ印字装置の実施例について、
図面を参胆して詳細に説明する。
[Example] The following is an example of the laser printing device according to the present invention.
A detailed description will be given with reference to the drawings.

第1図において、レーザ光発振器1から被加工物2に至
るレーザ光路上に、順に、ポリゴンミラースキャナ3、
シリンドリカル凹レンズ゛4、レーザ光整形用凸レンズ
5、透過散乱形液晶マスク6、集光用凸レンズ7、印字
用ズ]物レンズ8が配設されている。
In FIG. 1, a polygon mirror scanner 3,
A cylindrical concave lens 4, a laser beam shaping convex lens 5, a transmission scattering type liquid crystal mask 6, a condensing convex lens 7, and a printing lens 8 are provided.

ポリゴンミラースキャナ3は第2図に示すように、7.
50 Orpmのモータ軸に複数枚のミラーをポリゴン
(実施例ではlO角形)に設けたものである。従って回
転するポリゴンミラーに入側したレーザ光は、第1図の
X−X方向に幅をもって反射し、シリンドリカル凹レン
ズ4に人的する。ジノントリカル凹レンズ4は駆動装置
によりX軸を中心として回動しているので、このシリン
ドリカル凹レンズ4を透過したレーザ光はY−Y方向に
幅をもつことになり、ポリゴンミラースキャナ3とシリ
ンドリカル凹レンズ4とにより、X−Y方向に煕利され
る。モしてレーザ光整形用凸レンズ5を経て透過散乱形
液晶マスク6の全面域に照的される。透過散乱形液晶マ
スク6には図示しない制御装置により圧意の文字や図形
が形成されており、これらの文字や図形に相当する部位
を透過したレーザ光は、集光用凸レンズ7と、印字用対
物レンズ8とによってサイズ、収差の補正が行われた上
結像され、刻印面にこれらの文字や図形を刻印する。
As shown in FIG. 2, the polygon mirror scanner 3 has 7.
A plurality of mirrors are provided in the shape of a polygon (10 square in the embodiment) on a 50 Orpm motor shaft. Therefore, the laser beam entering the rotating polygon mirror is reflected with a width in the XX direction in FIG. Since the cylindrical concave lens 4 is rotated around the X axis by a driving device, the laser beam transmitted through this cylindrical concave lens 4 has a width in the Y-Y direction, and the laser beam passes through the cylindrical concave lens 4 and the polygon mirror scanner 3 and the cylindrical concave lens 4. Therefore, the area is controlled in the X-Y direction. Then, the laser beam passes through a convex lens 5 for shaping the laser beam and illuminates the entire area of the transmission scattering type liquid crystal mask 6. Letters and figures are formed on the transmission-scattering type liquid crystal mask 6 by a control device (not shown), and the laser light that has passed through the portions corresponding to these letters and figures is sent to the condensing convex lens 7 and the printing convex lens 7. The size and aberration are corrected and an image is formed by the objective lens 8, and these characters and figures are engraved on the engraved surface.

透過散乱形液晶マスク6において、文字や図形を形成し
ない部位すなわちレーザ光を透過しない部位ではレーザ
光は散乱し、襠加工物2には影響を与えない。なお透過
散乱形液晶マスク6の電極への印加電圧を制御すること
にょリレーザ光透過率を調節し、刻印深さ等を制御する
こともできる。
In the transmission-scattering type liquid crystal mask 6, the laser beam is scattered in areas where characters or figures are not formed, that is, areas through which the laser beam does not pass, and does not affect the gossamer workpiece 2. Note that by controlling the voltage applied to the electrodes of the transmission-scattering type liquid crystal mask 6, the laser light transmittance can be adjusted and the marking depth etc. can also be controlled.

第3図は本発明の第2実施例を示す図で、第1図におけ
るシリンドリカル凹レンズ4に代えて、ガルバノミラ−
スキャナ9を配設し、ポリゴンミラースキャナ2による
X−X方向のレーザ反射光を、このガルバノミラ−スキ
ャナ9を用いてY−Y方向に反射させ、レーザ光整形用
凸レンズ5を経て透過散乱形液晶マスク6の全面域に胆
射させる構成としたものである。透過散乱形液晶マスク
6の文字や図形に相当する部位を透過したレーザ光は集
光用凸レンズ7によって集光され、更に印字用対物レン
ズ8を経て被加工物2の刻印面に至り、刻印面に文字や
図形を刻印する。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which the cylindrical concave lens 4 in FIG. 1 is replaced with a galvano mirror.
A scanner 9 is provided, and the laser reflected light in the X-X direction by the polygon mirror scanner 2 is reflected in the Y-Y direction using the galvanometer mirror scanner 9, and the laser beam is passed through a convex lens for shaping the laser beam 5 to a transmission scattering type liquid crystal display. The configuration is such that the entire area of the mask 6 is exposed to the ejaculation. The laser light that has passed through the part of the transmission-scattering liquid crystal mask 6 that corresponds to the characters and figures is condensed by the condensing convex lens 7, further passes through the printing objective lens 8, reaches the marking surface of the workpiece 2, and the marking surface to engrave characters and shapes on.

第4図は本発明の第3実施例を示す図で、ポリゴンミラ
ースキャナと、シリンドリカル凹レンズ゛またはカルバ
ノミラースキャナとに代えて、ホログラムスキャナlO
を設置しkものである。レーザ光はホログラムスキャナ
10によってX−Y方向に反則し、レーザ光整形用凸レ
ンズ5を経て透過散乱形液晶マスク6の全面域に営利さ
れる。透過散乱形液晶マスク6の文字や図形に相当する
部位を透過したレーザ光は集光用凸レンズ7に。しって
集光され、更に印字用列物レンズ8を経て被加工物2の
刻印面に至り、刻印面に文字や図形を刻印する。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, in which a hologram scanner lO is used instead of a polygon mirror scanner and a cylindrical concave lens or carbano mirror scanner.
It is a k thing that has been installed. The laser beam is reflected in the X-Y direction by the hologram scanner 10, passes through the convex lens 5 for laser beam shaping, and is applied to the entire area of the transmission scattering type liquid crystal mask 6. The laser light that has passed through the parts of the transmission-scattering type liquid crystal mask 6 corresponding to the characters and figures enters the condensing convex lens 7. The light is then condensed and further passes through the printing array lens 8 to reach the stamping surface of the workpiece 2, where characters and figures are stamped on the stamping surface.

第5図は本発明の第4実施例を示す図で、第1図におけ
る集光用凸レンズ7と印字用列物レンズ8とを廃し、透
過散乱形液晶マスク6の後面に被加工物2を設置して、
透過散乱形液晶マスク6を透過したレーザ光を被加工物
2の刻印面に直接照射する構成としたものである。被加
工物の刻印面の大きさによってはこのような構成として
もよい。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which the convex convex lens 7 for condensing and the array lens 8 for printing in FIG. Install it and
The structure is such that the laser beam transmitted through the transmission scattering type liquid crystal mask 6 is directly irradiated onto the marking surface of the workpiece 2. Such a configuration may be used depending on the size of the stamped surface of the workpiece.

第6図〜第9図はポリゴンミラースキャナとシリンドリ
カル凹レンズ゛またはガルバノミラ−スキャナ等のミラ
ースキャナとを用いて、透過散乱形液晶マスク面上を走
査する場合の制御方法を説明する図である。第6図にお
いてポリゴンミラースキャナ3のミラー面数をnとずろ
と、l C+ OC2(すなわちα+θ+α=θ+2α
)は、360″/n=θ+2αとなる。ここでθは液晶
マスク面におけるX軸方向走査角度である。つまり、ポ
リゴンミラーの一つの面θ+2αのうちθ分を走査に使
う。ポリゴンミラー回転位置の検出は、このθ分に対応
する位置、すなわち al、  a2+  a3+aa
、  ・・・・・a2n  で行うことになる。第6図
では6面ポリゴンミラーの例を示しているが、この場合
は at、  a2.  ・◆◆・・at2(as〜a
12は図示ぼず)の12箇所で位置検出を行う。回転位
置の検出は、たとえばDCパルスモータを吠い、これに
第7図および第8図に示すようにエンコーダを付加する
ことによって容易に行うことができる。
6 to 9 are diagrams for explaining a control method when scanning a transmission scattering type liquid crystal mask surface using a polygon mirror scanner and a mirror scanner such as a cylindrical concave lens or a galvano mirror scanner. In FIG. 6, if the number of mirror surfaces of the polygon mirror scanner 3 is n, then l C+ OC2 (i.e. α+θ+α=θ+2α
) is 360″/n=θ+2α.Here, θ is the scanning angle in the X-axis direction on the liquid crystal mask surface.In other words, θ out of one surface θ+2α of the polygon mirror is used for scanning.Polygon mirror rotation position is detected at the position corresponding to this θ minute, that is, al, a2+ a3+aa
, ・・・・・・A2n will be used. FIG. 6 shows an example of a six-sided polygon mirror, in which case at, a2.・◆◆・・at2(as~a
Position detection is performed at 12 locations (12 not shown). The rotational position can be easily detected by, for example, driving a DC pulse motor and adding an encoder to it as shown in FIGS. 7 and 8.

第9図においてレーザ光がalの位置に来たとき、前記
エンコーダの検出信号によりレーザシャッタを開き(O
N)、X軸し−ザ走査が開始される。ポリゴンミラース
キャナがθ回転してレーザ光が a2の位置に来ると、
検出信号によりレーザシャッタが閉じられ(OFF)、
レーザ光の営利を停止する。a2を検出すると、レーザ
シャッタOFF指令とともにY軸スキャナミラーの駆動
指令が出される。
In FIG. 9, when the laser beam reaches position al, the laser shutter is opened (O
N), the X-axis scan is started. When the polygon mirror scanner rotates θ and the laser beam comes to position a2,
The laser shutter is closed (OFF) by the detection signal,
Stop commercial use of laser light. When a2 is detected, a laser shutter OFF command and a drive command for the Y-axis scanner mirror are issued.

Y軸スキャナミラーは、次の所定の走査ライン設定位置
まで駆動し、位置決めされ、次のX軸走査の4(備が完
了する。
The Y-axis scanner mirror is driven and positioned to the next predetermined scan line setting position, and preparation for the next X-axis scan is completed.

このY軸の駆動はa2からa3に至るまてに完了するよ
うに設定される。つまり、ポリゴンミラーの回転数をN
rpsとすると、Y軸駆動峙問 tyく2α/36ON
秒となるように設定される。従ってY軸の駆動源として
は、高速立ち上がりのモータやガルバノ方式のモータな
とが適当である。
This Y-axis drive is set to be completed from a2 to a3. In other words, the number of rotations of the polygon mirror is N
If it is rps, then the Y-axis drive is tyku2α/36ON
It is set to seconds. Therefore, as the drive source for the Y-axis, a motor with a high speed startup or a galvano type motor is suitable.

Y軸の駆動が終り、a3の位置に来ると、再びレーザシ
ャッタが開き、X軸走査が行われる。
When the Y-axis drive is finished and the position a3 is reached, the laser shutter is opened again and X-axis scanning is performed.

a2〜a3の位置ではレーザ光は遮断されているので、
02部(ポリゴンミラーのエツジ部)にレーザ光は照射
されず、誘電体多層膜が破壊されたり、エツジ部に当た
ったレーザ光が散乱して周辺の機器にダメージを与えた
り、あるいは人体(特に眼)に誤って照射され失明する
というような事故を防止することができる。
Since the laser beam is blocked at positions a2 and a3,
The laser beam is not irradiated to the 02 part (the edge part of the polygon mirror), and the dielectric multilayer film may be destroyed, the laser light hitting the edge part may be scattered, causing damage to surrounding equipment, or causing damage to the human body (especially This can prevent accidents such as accidental irradiation of the eyes (eyes) and blindness.

レーザ光の0N10FFは高速で行う必要があり、レー
ザ光としてYAGレーザを用いた場合、音響光学的Qス
イッチ素子(AOQスイッチ)やガルバノ方式のシャッ
タミラーなどを用いることができる。
0N10FF of the laser beam needs to be performed at high speed, and when a YAG laser is used as the laser beam, an acousto-optic Q switch element (AOQ switch), a galvano type shutter mirror, etc. can be used.

レーザ光のシャッタリング時間については多少の遅れを
伴う(上記方式を使えば数百μs以内)が、この遅れに
より実際にレーザが照射される位置がa、〜a2より多
少ずれる。このずれはシャッタリング遅れがほんの僅か
であれば、なんら問題はない。すなわち、位置ずれを△
βとするとポリゴンミラーへの照射は、a1+△β〜a
2+△βの間に行われることになり、走査角度θは一定
である。ただし、マスク面上でのX軸走査開始位置と終
了位置とがシフトするが、シフト分を見込んで前もって
位置調整をしておくか、または走査角度θより僅かに小
さい角度内にマスク走査面が納まるようにしておけは、
なんら問題はない。
Although there is a slight delay in the shuttering time of the laser beam (within several hundred μs if the above method is used), the position actually irradiated with the laser beam is slightly shifted from a to a2 due to this delay. This deviation poses no problem as long as the shuttering delay is only slight. In other words, the positional shift is △
If β, the irradiation to the polygon mirror is a1+△β~a
2+Δβ, and the scanning angle θ is constant. However, the X-axis scan start position and end position on the mask surface will shift, but the position must be adjusted in advance to account for the shift, or the mask scan surface can be moved within an angle slightly smaller than the scan angle θ. Make sure it fits,
There's no problem.

次に請求項(2)および請求項(3)の実施例の詳細に
ついて、第10図を参照して説明する。
Next, details of embodiments of claims (2) and (3) will be described with reference to FIG.

1)レーザ;  YAGレーザ、波長1.06μm、A
OQスイッチ付き、発振周波数3 RHz、ビーム径φ
2 2)ポリゴンミラー; 12面(30°/面)1面30
°のうちエツジ部から3°のところにal、27°のと
ころにa2の二つの検出位置を設けた。
1) Laser; YAG laser, wavelength 1.06 μm, A
With OQ switch, oscillation frequency 3 RHZ, beam diameter φ
2 2) Polygon mirror; 12 sides (30°/plane) 1 side 30
Two detection positions were provided: al at 3° from the edge and a2 at 27°.

走査角度は27’−3°=246である。The scanning angle is 27'-3°=246.

3)ポリゴンミラー駆動源;DCパルスモータ、位置検
出はエンコーダで行った。
3) Polygon mirror drive source: DC pulse motor, position detection was performed using an encoder.

4)ポリゴンミラー回転数; 246/20m5=3.
333rps=20Orpm 5)Y軸スキャナ駆動源;DCパルスモータ、位置設定
時間3m5(0,36°回転に要する位置決め時間) 6)液晶マスク;散乱形液晶マスク、パターン部の大き
さ70X70rnm 7)レーザシャッタリング; レーザ内蔵のQスイッチ
を用いてレーザシャッタリンクを実施上記仕様で液晶マ
スク面の走査を行ったところ、X軸はレーザ60パルス
/ 70 rn m、Y軸は43パルス/70mm(つ
まりX軸を43行走査)であり、全体の走査時間は25
m5X43= 1.075秒であった。
4) Polygon mirror rotation speed; 246/20m5=3.
333rps=20Orpm 5) Y-axis scanner drive source: DC pulse motor, positioning time 3m5 (positioning time required for 0, 36° rotation) 6) Liquid crystal mask: scattering type liquid crystal mask, pattern part size 70x70rnm 7) Laser shutter Ring; Laser shutter link is implemented using a Q-switch with a built-in laser. When scanning the liquid crystal mask surface with the above specifications, the X-axis laser pulses were 60 pulses/70 rn m, and the Y-axis was 43 pulses/70 mm (that is, the X-axis 43 lines), and the total scanning time is 25
m5×43=1.075 seconds.

レーザ光の0N10FFはQスイッチ素子で行った。遅
れ時間は約0.6msであった。これはレーザ約2パル
ス分に相当する。このずれはポリゴンミラー回転検出位
置なal、a2より僅かにずらすことで簡単に補正する
ことができた。ポリゴンミラーのエツジ部にはレーザ光
が照射されないので、なんら問題は起こらなかった。ま
たY軸の位置決め時間は3 m sであり、レーザ光O
FFからONまで(すなわちa2からa3まで)が5 
xn sなので、次のX軸走査が始まるまでに位置決め
が完了することになり、正確な走査が行えることが確認
できた。
0N10FF of the laser beam was performed using a Q switch element. The delay time was approximately 0.6 ms. This corresponds to about 2 laser pulses. This shift could be easily corrected by slightly shifting the polygon mirror rotation detection positions al and a2. Since the edge portion of the polygon mirror was not irradiated with laser light, no problem occurred. The Y-axis positioning time is 3 ms, and the laser beam O
From FF to ON (i.e. from a2 to a3) is 5
xn s, positioning will be completed before the next X-axis scan begins, and it was confirmed that accurate scanning can be performed.

このように本実施例では高速スキャナであるボ)fンミ
ラースキャナ、シリンドリカル凹レンズスキャナ、カル
ハノミラースキャナあるいはホロクラムスキャナを用い
て、透過散乱形液晶マスクにレーザ光を照射する構成と
したので、透過散乱形液晶マスクの全面域へのレーザ光
す、4羽は数百回7分となる。かりにある図形が透過散
乱形液晶マスク上に1秒間だけ形成された場合でも、そ
の図形のとの部潰に刻しても、各々10回程度のレーザ
照射、いわゆる重ね打ちをすることができる。
In this way, in this embodiment, a high-speed scanner such as a cylindrical mirror scanner, a cylindrical concave lens scanner, a Calhano mirror scanner, or a hologram scanner is used to irradiate the transmission scattering type liquid crystal mask with laser light. Four laser beams are applied to the entire area of the transmission scattering type liquid crystal mask several hundred times for 7 minutes. Even if a certain figure is formed on a transmission-scattering type liquid crystal mask for only one second, even if the figure is carved in half, each laser irradiation can be performed about 10 times, so-called overlapping strikes.

更に、透過散乱形液晶マスクは偏光板や偏光ミラーを使
用していないため、透過率の低下がない。
Furthermore, since the transmission scattering type liquid crystal mask does not use a polarizing plate or a polarizing mirror, there is no decrease in transmittance.

従って出力の小さいレーザ光発振器であっても効率よく
使用することができる。
Therefore, even a laser beam oscillator with a small output can be used efficiently.

ポリゴンミラースキャナと、シリンドリカル凹レンズス
キャナまたはガルバノミラ−スキャナとの配列順位は任
意でよい。またポリゴンミラースキャナ2個を用いて縦
横方向に走査する構成としてもよい。
The arrangement order of the polygon mirror scanner and the cylindrical concave lens scanner or the galvano mirror scanner may be arbitrary. Alternatively, a configuration may be adopted in which two polygon mirror scanners are used to scan in the vertical and horizontal directions.

またポリゴンミラースキャナの回転位置を検出して、レ
ーザ光の照射を0N10FF制御するとともに、これに
対応してY軸走査用ミラースキャナの位置制御を行う構
成としたので、X−Y走査を精度よく、かつ安全に行う
ことができる。
In addition, the rotational position of the polygon mirror scanner is detected and the laser beam irradiation is controlled by 0N10FF, and the position of the mirror scanner for Y-axis scanning is controlled accordingly, so X-Y scanning can be performed with high precision. , and can be done safely.

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれは、レーザ光発振器か
ら被加工物刻印面に至るレーザ光路上に、ポリゴンミラ
ースキャナ、シリンドリカル凹レンズ、ガルバノミラ−
スキャナ、ホロクラムスキャナを適宜組み合わせて配設
することにより、レーザ光を透過散乱形液晶マスクに走
査させ、集光用凸レンズと印字用対物レンズとを用いて
被加工物に投射する構成としたので、高速スキャニング
による重ね打ちを行うことができ、かつ偏光による透過
ロスがないため、小容量のレーザ光発振器でレーザエネ
ルギーを効率よく投射して、高精度の印字ができる。ま
た液晶マスクの背面に設けた集光用凸レンズと印字用刻
物レンズとにより、文字や図形のサイズ調節を容易に行
うことができ、しかもこの印字装置は小形で、大きな設
置スペースを必要としない。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a polygon mirror scanner, a cylindrical concave lens, and a galvano mirror are installed on the laser light path from the laser beam oscillator to the marking surface of the workpiece.
By arranging a scanner and a hologram scanner in an appropriate combination, the laser beam is scanned onto a transmission scattering type liquid crystal mask, and is projected onto the workpiece using a convex condensing lens and an objective lens for printing. , it is possible to perform overprinting by high-speed scanning, and there is no transmission loss due to polarization, so laser energy can be projected efficiently using a small-capacity laser beam oscillator and high-precision printing can be performed. In addition, the convex convex lens for condensing light and the engraving lens for printing provided on the back of the liquid crystal mask make it easy to adjust the size of characters and figures.Moreover, this printing device is small and does not require a large installation space. .

更に、レーザ光を液晶マスク面上に走査させる手段とし
て用いるX軸走査用ポリゴンミラースキャナの回転位置
を検出して、レーザ光のf、%p QJをON / O
F F制御するととちに、これに荊応してY軸走査用ミ
ラースキャナの位置制御を行う構成としたので、X −
Y走査を精度よく、かつ安全に行うことができ、レーザ
用字の品質と作業能率ならひに安全性を大幅に向上させ
ることかできる。
Furthermore, the rotational position of the polygon mirror scanner for X-axis scanning used as a means for scanning the laser beam on the liquid crystal mask surface is detected, and the f, %p, QJ of the laser beam is turned on/off.
As soon as the FF control is performed, the position of the mirror scanner for Y-axis scanning is controlled in response, so that the X-
Y-scanning can be performed accurately and safely, and the quality of laser characters and work efficiency can greatly improve safety.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は第1実施例に1系ろレーザ印字装置の概略構成
図、第2図は71テリゴンミラースキヤナの説明図、第
3図は第2実施例に係ろレーザ印字装置の概略構成図、
第4図は第3実1道例に係るレーザ印字装置の概略構成
図、第5図は第4実施例に係るレーザ印字装置の概略構
成図、第6図はポリゴンミラースキャナの各面における
レーザ光照射範囲の説明図、第7図はエンコーダを装着
したポリゴンミラースキャナの平面図、第8図は第7図
におけるA−A断面図、第9図はポリゴンミラースキャ
ナの回転位置と、これに幻応するレーザ制御およびY軸
制御の説明図、第10図は第6図〜第9図に基づく走査
制御を行うレーザ印字装置の概略構成図である。 1・・・・・・レーザ光発振器 3・・・・・・ポリゴンミラースキャナ4・・・・・・
シリンドリカル凹しンス5・・・・・・レーザ光整形用
凸レンズ6・・・・・・透過散乱形液晶マスク 7・・・・・・集光用凸レンズ 8・・・・・・印字用刊物レンズ 9・・・・・・カルバノミラースキャナ10・・・・・
・ホログラムスキャナ
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a 1-system laser printing device according to the first embodiment, Fig. 2 is an explanatory diagram of a 71 Terrigon mirror scanner, and Fig. 3 is a schematic diagram of a laser printing device according to the second embodiment. Diagram,
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a laser printing device according to the third example, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a laser printing device according to the fourth embodiment, and FIG. An explanatory diagram of the light irradiation range, Fig. 7 is a plan view of the polygon mirror scanner equipped with an encoder, Fig. 8 is a sectional view taken along line A-A in Fig. 7, and Fig. 9 is the rotational position of the polygon mirror scanner and its FIG. 10 is a schematic diagram of a laser printing apparatus that performs scanning control based on FIGS. 6 to 9. 1... Laser beam oscillator 3... Polygon mirror scanner 4...
Cylindrical concave lens 5... Convex lens for laser beam shaping 6... Transmissive scattering type liquid crystal mask 7... Convex lens for focusing light 8... Printing lens 9... Carbano mirror scanner 10...
・Hologram scanner

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光発振器と、レーザ光を透過散乱形液晶マ
スク上の縦横方向に走査させるX−Yスキャナと、レー
ザ光整形用凸レンズと、透過散乱形液晶マスクと、集光
用凸レンズと、印字用対物レンズとからなる構成を特徴
とするレーザ印字装置。
(1) A laser beam oscillator, an X-Y scanner that scans the laser beam in the vertical and horizontal directions on a transmission-scattering liquid crystal mask, a convex lens for shaping the laser beam, a transmission-scattering liquid crystal mask, a convex condensing lens, and printing. A laser printing device characterized by a configuration consisting of an objective lens.
(2)レーザ光発振器と、レーザ光発振器から出射され
るレーザ光を透過散乱形液晶マスク面上に走査する手段
としてポリゴンミラースキャナとミラースキャナまたは
シリンドリカル凹レンズとを備えたレーザ印字装置にお
いて、ポリゴンミラースキャナの回転位置を検出する手
段と、該検出信号によりミラースキャナまたはシリンド
リカル凹レンズの位置制御を行う手段とを備えたことを
特徴とする請求項(1)記載のレーザ印字装置。
(2) In a laser printing device equipped with a laser beam oscillator, a polygon mirror scanner and a mirror scanner or a cylindrical concave lens as means for scanning the laser beam emitted from the laser beam oscillator onto a transmission scattering type liquid crystal mask surface, a polygon mirror 2. The laser printing apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting the rotational position of the scanner, and means for controlling the position of the mirror scanner or the cylindrical concave lens based on the detection signal.
(3)ポリゴンミラースキャナの回転位置を、ポリゴン
ミラーの1面分の回転角度内で少なくとも2個以上検出
し、そのうちの少なくとも1個の検出信号でレーザシャ
ッタを開き、残りの少なくとも1個の検出信号でレーザ
シャッタを閉じる回路を有し、かつポリゴンミラーのエ
ッジ部にレーザ光が照射されないようにしたことを特徴
とする請求項(2)記載のレーザ印字装置。
(3) Detect at least two rotational positions of the polygon mirror scanner within the rotation angle of one surface of the polygon mirror, open the laser shutter with the detection signal of at least one of them, and detect at least one of the remaining ones. 3. The laser printing device according to claim 2, further comprising a circuit for closing the laser shutter in response to a signal, and preventing irradiation of the edge portion of the polygon mirror with laser light.
(4)透過散乱形液晶マスク面上の走査角度が、ポリゴ
ンミラー1面分の回転角度内における2個の検出位置の
なす角度とほぼ一致することを特徴とする請求項(3)
記載のレーザ印字装置。
(4) Claim (3) characterized in that the scanning angle on the surface of the transmission-scattering liquid crystal mask substantially matches the angle formed by two detection positions within the rotation angle of one polygon mirror.
Laser printing device described.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331446A (en) * 1992-06-10 1994-07-19 Ag Technology Co., Ltd. Liquid crystal optical element and a laser projection apparatus using polymer dispersed liquid crystal

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