JPH0648097A - レーザ光線による彫刻方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】レーザ彫刻において中間の階調を表現する場合
に、画像の潰れを生ずることなく写実的に彫刻する。 【構成】第１原稿に基いてレーザ彫刻するにあたり、ま
ず第１原稿に基いて網点の大小により濃淡を表す第２原
稿を作成し、この第２原稿に基いてレーザ彫刻を行う。
第２原稿においては、第１原稿の非パターン部に対応す
る部分の面積が、最小でも網点の大きさに応じた大きい
ものになるから、レーザ彫刻を行った場合に、原稿の非
パターン部に対応する各頂面２３を支える柱状部分２４
が充分太くなり、中間階調の部分Ｂが黒く潰れることは
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光線が有する鋭
い指向性とエネルギー密度の高い性質を利用して、木材
や合成樹脂板に図形や写真等の画像を精巧に彫刻する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ光線による彫刻方法として
は、原稿の画像パターンに応じて穿孔した孔開きのレー
ザマスクを用意し、これを被加工材の表面に載せ、レー
ザマスク上からレーザ光線をくまなく照射して、被加工
材表面にレーザマスクの透孔部に対応した凹陥部を形成
する方法が所謂マスキング法として知られている（例え
ば特公昭５８−１５２３２号公報）。

【０００３】しかし、このマスキング法では、原稿のパ
ターンがループ状である場合に、その内側の空白部に相
当する遮光片が脱落する。従って、原稿の空白部の周囲
に予めブリッジを描き加える必要があり、煩雑であると
共に甚だ写実性に劣るという欠点がある。

【０００４】この欠点を解消すべく、本発明の発明者
は、耐腐食性フィルムを貼着した金属板にフォトエッチ
ング処理を施すことにより、多数の独立した遮光片を耐
腐食性フィルムで一体的に裏打ちしたレーザマスクを発
明している（特開昭６１−２６９９９５号公報）。この
レーザマスクを使用すれば、互いに独立した各遮光片は
耐蝕性フィルムで一体的に裏打ちされているので、原稿
にいちいちブリッジを描き加えなくても遮光片の脱落を
防止でき、従来のようなブリッジの制約なしに自在なパ
ターンの彫刻が可能になるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この本発明者のレーザ
マスクによれば、従来不可能であった極めて微細な原稿
パターンをも彫刻可能である。ところが、原稿が明色と
暗色の２階調である場合はよいが、写真のように中間の
階調を含む原稿を用いて彫刻する場合には、画像が黒く
潰れてしまい、原稿のパターンに忠実に彫刻できないと
いう問題点があった。

【０００６】この現象を詳細に分析した結果、次のこと
が判明した。すなわち、レーザによる彫刻の場合には、
図５に示すように、原稿の明色部に相当する部分（Ｃ）
は照射せずに被加工材３１の表面を残す一方、原稿の暗
色部に相当する部分（Ａ）にレーザを照射して凹陥部３
２，３２…を形成する。しかし、中間の階調を忠実に表
現しようとすると、彫り込んだ凹陥部３２，３２…に囲
まれた各頂面３３，３３…の面積が極めて小さくなるた
め、その頂面を支える柱状部分３４，３４…が細くなり
すぎて、起立できず或いは折損し、結局画像が黒く潰れ
ることに帰するのである。

【０００７】一方、本発明者のレーザマスクでは、遮光
板を裏打ちしている耐蝕性フィルム３６がレーザの照射
により焼失するので、照射後に被加工材の表面に付着し
た遮光板３５，３５…をいちいち除去する必要があるが
（図６参照）、中間の階調では個々の遮光板３５の面積
が微小になるので、その除去に手数を要し生産性が悪い
上、除去の際の外力で柱状部分３４を折損するおそれも
あり、被加工材３１の表面が破片で汚れるという欠点も
ある。

【０００８】そこで本発明は、従来技術のこうした問題
点を解消し、写真等のような階調が連続的に変化するパ
ターンにおいて中間の階調を表現する場合に、画像の潰
れを生ずることなく写実的に彫刻でき、かつ耐久性に富
んだ彫刻品を製造しうる彫刻方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は以下のように構成した。

【００１０】第１発明は、所望のパターンを表示した第
１原稿に基いて、網点の大小により濃淡を表す第２原稿
を製造する工程と、前記第２原稿のパターンを原稿読取
装置の検出ヘッドで読み取る工程と、前記検出ヘッドの
検出データに基いて、レーザ発振器の加工ヘッドを被加
工物上で相対的に移動すると共に、前記加工ヘッドから
発射するレーザ光線により前記第２原稿のパターンと同
一形状の凹陥部を前記被加工材に穿設する工程とからな
るレーザ光線による彫刻方法である。

【００１１】また第２発明は、前記第２原稿の各網点の
直径がそれぞれ少なくとも０．１５ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項１記載のレーザ光線による彫刻方法
である。

【００１２】

【作用】本発明では、第１原稿に基いてそのパターンに
応じたレーザ彫刻を行うにあたり、まず、第１原稿に基
いて網点の大小により濃淡を表す第２原稿を作成する。
次に、この第２原稿を読取装置の検出ヘッドで読み取
り、読み取った検出データに基いて、レーザ発振器の加
工ヘッドを被加工材上で相対的に移動すると共に、加工
ヘッドから発射するレーザ光線により第２原稿のパター
ンと同一形状の凹陥部を被加工材に穿設する。

【００１３】このように本発明では、第１原稿をそのま
ま用いるのではなく、まず、第１原稿に基いて網点の大
小により濃淡を表す第２原稿を作成し、この網点により
表現された第２原稿に基いてレーザ彫刻を行う。従っ
て、第２原稿においては、第１原稿の非パターン部に対
応する部分の面積が、最小でも網点の大きさに応じた大
きいものになるから、この第２原稿に基いて彫刻した場
合に各頂面を支える柱状部分が充分太くなり、折損のお
それがない。このため、従来のように中間の階調の部分
が黒く潰れることはなく、明瞭かつ写実的に彫刻できる
と共に、製造した彫刻品の耐久性が高い。

【００１４】この第２原稿における各網点の直径は、そ
れぞれ少なくとも０，１５ｍｍ以上であれば、柱状部分
の強度を確実にすることができる。

【００１５】

【実施例】本発明実施例について以下に図面を参照して
説明する。本発明の方法により製造する彫刻の模様は微
細かつ複雑なものであるが、ここでは模様は簡単なもの
を例として説明する。

【００１６】図２において、１は第１原稿であり、ここ
ではポートレートのような黒白の連続階調の写真原稿を
使用する。

【００１７】そして、この第１原稿１に基いて、網点の
大小により濃淡を表現する第２原稿２を作製する。すな
わち、図３に示すように、小さな網目のある網目スクリ
ーン３（コンタクトスクリーンともいう）を白色の印画
紙４の乳剤面に密着させ、この印画紙４をカメラ３１の
レンズ３２の焦点面３３に配置して、第１原稿１を撮影
し、この撮影した印画紙４をもって網点で表現されたネ
ガの第２原稿２とする。

【００１８】この印画紙４は、図３に示すように、感光
すると臨界露光量を越えた部分のみが黒化４ａする性質
がある。一方、網目スクリーン３の網目は網目の中心３
ａほど透明度が高いから、原稿の濃い部分（暗い部分）
は網目の中心３ａの部分のみ光が通過し、透明度の低い
網目の周辺部３ｂは透過光量が少ない。このため、網目
の中心部分のみ臨界露光量を越え、その余は臨界露光量
に達しない。従って、この印画紙４を現像すると網目の
中心３ａに相当する部分だけが黒化して小さな黒い網点
５になる。

【００１９】逆に原稿の淡い部分（明るい部分）は光が
強く、透明度の低い網目の周縁部３ｂも光が多く透過す
るから、臨界露光量を越える部分が網目の中心３ａより
四方に広く拡大し大きな黒い網点５になる。そして、こ
れらの黒化した網点５，５…以外は未感光の白色生地に
なる。

【００２０】このような網点のネガ画像の作り方は、写
真や絵のような濃淡が連続する連続階調の原稿をトーン
セパレートして印刷するための網版法として知られてお
り、網目スクリーンにも網目が格子状のもののほか、平
行線、破線、同心円、砂目等、各種商品化されており、
そのいずれを使っても良い。もっともいずれを使うかに
よって網ネガフィルムの網点の形状が異なることはいう
までもない。例えば平行線の網目スクリーンを用いる
と、原稿の濃い部分は黒色ストライプの幅が広く、淡い
部分はその幅が狭くなり、このように平行なストライプ
の幅が広狭に変化することにより連続階調をトーンセパ
レートする。

【００２１】この第２原稿２における各網点５，５…
は、後述する目的から、網目に格子状のものを用いる場
合にはそれぞれ少なくとも０．１５ｍｍ以上の直径を有
するものとすることが好ましい。また、網目をこの寸法
にするためには、網目スクリーン３の線数を１インチ当
たり５５線以下とすればよい。

【００２２】一方、図４において、１１は第２原稿２を
載置するＸＹテーブルであり、このＸＹテーブル１１の
上方に第２原稿２を読み取る原稿読取装置１２の検出ヘ
ッド（光電変換器）１３を配置する。

【００２３】１４は被加工材１７を載置するＸＹテーブ
ルであり、このテーブル１４の上方にレーザ発振器１５
の加工ヘッド１６を配置する。

【００２４】これら両ＸＹテーブル１１，１４は、いず
れもＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動する機構（図示
省略）を有し、しかもこれらは同期して移動するように
構成する。

【００２５】１８は制御回路であり、原稿読取装置１２
の検出信号に基いて、レーザ発振器１５の出力を制御す
る。すなわち、検出ヘッド１３が黒で描かれたネガのパ
ターン２１を読み取っている場合にレーザ発振器１５が
オンとなるように制御する。

【００２６】次に、このような構成からなる装置による
彫刻工程について説明する。

【００２７】まず、第２原稿２をＸＹテーブル１１に載
置し、被加工材１７をＸＹテーブル１４上に載置する。
そして、ＸＹテーブル１１がＸ方向およびＹ方向に移動
を開始すると、これに同期して、ＸＹテーブル１４はＸ
方向およびＹ方向に移動する。

【００２８】ＸＹテーブル１１の移動に伴って、原稿読
取装置１２の検出ヘッド１３が第２原稿２を順次走行し
て読み取っていく。そして、制御回路１８は、検出ヘッ
ド１３が第２原稿２のネガのパターン２１を読み取って
いるときには、レーザ発振器１５の出力がオンになるよ
うに制御する。

【００２９】このようにして、検出ヘッド１３がネガの
パターン２１を読み取っているときにのみ加工ヘッド１
６からレーザビームが発射されるので、このレーザビー
ムにより被加工材１７には第２原稿２のネガのパターン
２１が黒白反転した凹陥部２２が穿設される。

【００３０】図１に示すように、このようにして彫刻さ
れた被加工材１７では、無数の頂面２３がそれぞれ他の
頂面２３より独立し、あるいは他の頂面２３と連なっ
て、立体的に浮彫され、各頂面２３，２３…が浮き上が
って周囲の凹陥部２２，２２…より際立って見える。こ
のため全体としてみるときは、これら無数の各頂面２
３，２３の大きさ（面積）により、第１原稿１の濃淡の
連続的な変化がそのまま忠実にしかも明瞭に再現され、
極めて写実的な画像が得られる。

【００３１】そして、この頂面２３，２３の面積は、第
２原稿における各網点５，５の面積と等しくなるが、本
実施例では、上述のように第２原稿２における各網点が
少なくとも０．１５ｍｍ以上の直径を有するものとした
ので、各頂面２３，２３を支える柱状部分２４が、第２
原稿２の網点５の面積に応じた充分太いものとなり
（Ｄ）、折損のおそれがない。このため、従来のように
中間の階調の部分が黒く潰れることはなく忠実に再現で
き、写実的に彫刻することができると共に、耐久性に富
んだ彫刻品となる。

【００３２】なお、本実施例では網目スクリーン３の線
数を１インチ当たり５５線以下としたが、彫刻の写実性
と柱状部分２４の強度とを総合的に考慮すれば、網目ス
クリーン３の線数は１インチ当たり４５線程度が最適で
ある。また、網目に格子状のものを用いず、平行線や同
心円のものを用いる場合には、その線の太さが０．１５
ｍｍ以上であれば良いことはいうまでもない。

【００３３】また、本発明の方法ではレーザマスクを用
いないので、照射後に遮光片を除去する必要はない。従
って、従来のように遮光片除去の際に柱状部分２４を折
損する余地はなく、また柱状部分２４の破片が飛散しな
いので被加工材１７の表面を清浄に保つことができる。

【００３４】

【発明の効果】これを要するに本発明では、第１原稿に
基いてレーザ彫刻するにあたり、まず、第１原稿に基い
て網点の大小により濃淡を表す第２原稿を作成し、この
網点により表現された第２原稿に基いてレーザ彫刻を行
うことを要点とする。従って、第２原稿においては、第
１原稿の非パターン部に対応する部分の面積が、最小で
も網点の大きさに応じた大きいものになるから、この第
２原稿に基いて彫刻した場合に各頂面を支える柱状部分
が充分太くなり、折損のおそれがない。このため、いか
なる第１原稿であっても、従来のように中間の階調の部
分が黒く潰れることはなく、明瞭かつ原稿に忠実に彫刻
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により製造した彫刻品を示す拡大
断面図である。

【図２】第１原稿を撮影して網点の第２原稿を作製する
工程を示す正面図である。

【図３】網点の第２原稿を作製する際の第１原稿、網目
スクリーンおよび印画紙の関係を示す要部拡大図であ
る。

【図４】第２原稿に基いてレーザ彫刻を行う工程を示す
図である。

【図５】本発明による改良前の方法により製造した彫刻
品を示す拡大断面図である。

【図６】本発明による改良前の方法により製造した彫刻
品を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 第１原稿 ２ 第２原稿 ３ 網目スクリーン ４ 印画紙 ５ 網点 １７ 被加工材 ２２ 凹陥部 ２３ 頂面 ２４ 柱状部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望のパターンを表示した第１原稿に基い
   て、網点の大小により濃淡を表す第２原稿を製造する工
   程と、 前記第２原稿のパターンを原稿読取装置の検出ヘッドで
   読み取る工程と、 前記検出ヘッドの検出データに基いて、レーザ発振器の
   加工ヘッドを被加工物上で相対的に移動すると共に、前
   記加工ヘッドから発射するレーザ光線により前記第２原
   稿のパターンと同一形状の凹陥部を前記被加工材に穿設
   する工程とからなるレーザ光線による彫刻方法。
2. 【請求項２】前記第２原稿の各網点の直径がそれぞれ少
   なくとも０．１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求
   項１記載のレーザ光線による彫刻方法。