JPH11197862A - Laser marking equipment - Google Patents

Laser marking equipment

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JPH11197862A
JPH11197862A JP10002596A JP259698A JPH11197862A JP H11197862 A JPH11197862 A JP H11197862A JP 10002596 A JP10002596 A JP 10002596A JP 259698 A JP259698 A JP 259698A JP H11197862 A JPH11197862 A JP H11197862A
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laser
density distribution
pattern
laser beam
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Shigeyuki Sakurai
茂行 桜井
Naoki Mitsuyanagi
直毅 三柳
Yoshiaki Shimomura
義昭 下村
Yasushi Minomoto
泰 美野本
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To to attain a required power density distribution of a laser beam and to realize a laser marking equipment exact and excellent in visibility by executing modified adjustment of transmission rate distribution of shattering matrix expressible in gradations. SOLUTION: A laser beam ahead of being made incident on a liquid crystal 10 through a beam sampler 3 is inputted in a control part 6 from a monitoring camera 5, and a power density distribution of the laser beam is detected. The control part 6 generates a corrected transmission rate pattern in order to unify the detected power density distribution, decides a transmission rate pattern of the liquid crystal 10 from the corrected transmission rate pattern and from a transmission rata pattern to carry out print of required letters or others, and with this decided transmission pattern the laser beam 1 is made to transmit the liquid crystal 10 to print on a working object 12. Thereby, it is made possible to adjust the laser beam power density distribution to a required power density distribution and to execute print exact free from thinning or others and excellent in visibility.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を被加工
物に照射して、印字するレーザマーキング装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking device for irradiating a workpiece with a laser beam for printing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザマーキング装置において
は、金属マスク方式や液晶方式であるが、金属マスク方
式や、従来の特開平2−241681号公報に示すよう
に、液晶をオン、オフのマスクとし使用しているマスク
方式が用いられていた。
2. Description of the Related Art In a conventional laser marking apparatus, a metal mask method or a liquid crystal method is used. The mask method used was used.

【0003】つまり、レーザ発振器から出射つされたレ
ーザ光が、ビームエキスパンダを形成するレンズを介し
て液晶マスクに照射される。この液晶マスクには、信号
制御部から印字情報が供給され、液晶マスクからは、印
字する部分のみレーザ光が出射される。
That is, a laser beam emitted from a laser oscillator is applied to a liquid crystal mask via a lens forming a beam expander. Printing information is supplied to the liquid crystal mask from the signal control unit, and a laser beam is emitted from only the portion to be printed from the liquid crystal mask.

【0004】そして、液晶マスクから出射されたレーザ
光は、ビームスプリッタ及び投影レンズを介して、印字
対象ワークに照射され、この印字対象ワークに印字され
る。
[0004] Laser light emitted from the liquid crystal mask is applied to a work to be printed via a beam splitter and a projection lens, and is printed on the work to be printed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザマーキング装置にあっては、例えばパッケー
ジマーカに使用した場合、レーザ発振器からのレーザ出
力が、図12に示すように、不均一であり、また非対称
のパワー密度分布であると、印字対象物である被加工物
体に転写した場合、かすれ等が発生し視認性が悪くなる
問題があった。
However, in the above-mentioned conventional laser marking apparatus, when used for a package marker, for example, the laser output from the laser oscillator is non-uniform as shown in FIG. In addition, when the power density distribution is asymmetric, when transferred to a workpiece to be printed, there is a problem that blurring or the like occurs and visibility deteriorates.

【0006】この場合、レーザ光軸の調整等で、ある程
度のパワー密度分布の均一化が望めるが、レーザ出力の
パワー密度分布の不均一は、どうしても発生してしま
い、結像面(被加工物表面)での一部のパワー密度が低
かったり、または高すぎたりする場合が発生し、上述し
たようなかすれ等が発生してしまう。
In this case, a certain degree of uniformity of the power density distribution can be expected by adjusting the laser optical axis or the like. However, nonuniformity of the power density distribution of the laser output is inevitably generated, and the image forming surface (workpiece) In some cases, the power density at the surface (surface) is too low or too high, and the above-mentioned blurring or the like occurs.

【0007】また、結像範囲や対象ワークに対して条件
等を設定して、かすれ等の発生を抑制することが考えら
れるが、結像範囲や対象ワークを変更した場合には、再
度、設定条件を調整しなければならず、煩雑となってし
まう。
It is conceivable to set conditions and the like for the image forming range and the target work to suppress the occurrence of blurring and the like. However, when the image forming range and the target work are changed, the setting is performed again. Conditions have to be adjusted, which is complicated.

【0008】また、同一の結像範囲や対象ワークであっ
ても、装置の環境等の影響で装置の特性等が変動して、
レーザ出力のパワー密度分布の不均一度が増加してしま
い、安定した印字をすることが困難である場合も考えら
れる。
Further, even in the same image forming range and the target work, the characteristics and the like of the apparatus fluctuate under the influence of the environment and the like of the apparatus.
It is also conceivable that the non-uniformity of the power density distribution of the laser output increases, making it difficult to perform stable printing.

【0009】本発明の目的は、レーザビームのパワー密
度分布を、階調表現可能なシャッタリングマトリックス
の透過率分布を変更調整することにより、所望のパワー
密度分布にすることを可能とし、正確で視認性に優れ、
かつ、多様な印字が可能なレーザマーキング装置を実現
することである。
It is an object of the present invention to change the power density distribution of a laser beam to a desired power density distribution by changing and adjusting the transmittance distribution of a shuttering matrix capable of expressing gradation. Excellent visibility,
Another object of the present invention is to realize a laser marking device capable of performing various printing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 (1)レーザ発振器から出力されたレーザ光を被加工対
象物に照射して被加工対象物に所望のパターンで印字を
行うレーザマーキング装置において、レーザ発振器から
出力されたレーザ光を、パターン形成用の階調表現可能
なシャッタリング素子マトリックスにより形成され、所
望の印字パターンに応じた透過率分布を有するマスクを
透過させ、上記所望のパターンを被加工対象物の表面上
に転写させる。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. (1) In a laser marking device that irradiates a laser beam output from a laser oscillator onto a workpiece and prints on the workpiece in a desired pattern, the laser beam output from the laser oscillator is used for pattern formation. Is transmitted by a mask formed of a shuttering element matrix capable of expressing gradations and having a transmittance distribution according to a desired print pattern, and the desired pattern is transferred onto the surface of the workpiece.

【0011】上記マスクにより、レーザ発振器により出
力されたレーザ光のパワー密度分布に依存せずに、所望
のパワー密度分布で被加工対象物にマーキングを行な
う。したがって、均一なパワー密度分布を有するレーザ
光により、マーキングが可能となる。
[0011] The above-mentioned mask makes a marking on the object to be processed with a desired power density distribution without depending on the power density distribution of the laser beam output from the laser oscillator. Therefore, marking can be performed with a laser beam having a uniform power density distribution.

【0012】(2)好ましくは、上記(1)において、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を、上記マスクに
照射する前にモニタリングするモニタリング手段と、こ
のモニタリング手段によりモニタリングされたレーザ光
のパワー密度分布に基づいて、このパワー密度分布を均
一化するための、上記マスクの透過率分布を演算し、演
算した透過率となるように、上記マスクを制御する制御
部と、を備える。
(2) Preferably, in the above (1),
Monitoring means for monitoring the laser light output from the laser oscillator before irradiating the mask, and for uniformizing the power density distribution based on the power density distribution of the laser light monitored by the monitoring means. And a control unit that calculates the transmittance distribution of the mask and controls the mask so that the calculated transmittance is obtained.

【0013】モニタリング手段によりモニタリングされ
たレーザ光のパワー密度分布が、制御部により、均一化
するように、マスクの透過率分布が演算される。したが
って、均一なパワー密度分布を有するレーザ光により、
マーキングが可能となる。
The transmittance distribution of the mask is calculated by the control unit so that the power density distribution of the laser light monitored by the monitoring means is made uniform. Therefore, by the laser beam having a uniform power density distribution,
Marking becomes possible.

【0014】(3)また、好ましくは、上記(1)にお
いて、上記マスクは、3階調以上の表現が可能であり、
3階調以上の階調からなる所望の階調パターンと、上記
所望の印字パターンとに基づいて、上記マスクの透過率
分布が決定される。
(3) Preferably, in the above (1), the mask is capable of expressing three or more gradations.
The transmittance distribution of the mask is determined based on a desired gradation pattern including three or more gradations and the desired print pattern.

【0015】3階調以上の階調からなる所望の階調パタ
ーンと、所望の印字パターンとに基づいて、マスクの透
過率分布が決定され、このマスクをレーザ光が透過し
て、被加工対象物に印字すれば、所望の濃淡が表現され
たマークを被加工物に印字することができる。
The transmittance distribution of the mask is determined based on a desired gradation pattern consisting of three or more gradations and a desired printing pattern, and a laser beam is transmitted through the mask, and By printing on an object, a mark expressing desired shading can be printed on a workpiece.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。なお、本発明の実施形態におい
ては、階調表現可能なシャッタリング素子マトリクス
に、各素子が図2に示すような特性、つまり、印加電圧
が所定値に上昇するまでは、その透過率は100%であ
り、印加電圧が所定値を越えると、印加電圧の上昇に伴
って、その透過率が減少する特性を有する液晶を用い
る。そして、その透過率分布を、印加電圧の調整により
変更調整するレーザマーカーを例として説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiment of the present invention, each shutter element has a characteristic as shown in FIG. 2, that is, the transmittance is 100% until the applied voltage rises to a predetermined value. %, And when the applied voltage exceeds a predetermined value, a liquid crystal having a characteristic that its transmittance decreases with an increase in the applied voltage is used. Then, a laser marker for changing and adjusting the transmittance distribution by adjusting the applied voltage will be described as an example.

【0017】図1は、本発明の第1の実施形態であるレ
ーザマーカの全体構成図である。図1において、レーザ
発振器2は、レーザ電源9により電力が供給されレーザ
発振コントロール部8により、レーザの発振が制御され
る。レーザ発振器2から出力されたレーザ光1は、偏光
素子(1/4波長板)13により直線偏光に変換され
る。ただし、レーザ発振器2からのレーザ出力光が直線
偏光の場合は、この偏光素子13は不必要である。偏光
素子13を通過したレーザ光1は、ビームサンプラー3
により、その一部が結像レンズ4を介して観察カメラ
(モニター用カメラ)5に入射され、このカメラ5に結
像される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser marker according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the laser oscillator 2 is supplied with power from a laser power supply 9, and the laser oscillation is controlled by a laser oscillation control unit 8. The laser light 1 output from the laser oscillator 2 is converted into linearly polarized light by a polarizing element (1/4 wavelength plate) 13. However, when the laser output light from the laser oscillator 2 is linearly polarized, the polarizing element 13 is unnecessary. The laser beam 1 that has passed through the polarizing element 13 is converted into a beam sampler 3
As a result, a part of the light enters the observation camera (monitor camera) 5 via the imaging lens 4 and is imaged on the camera 5.

【0018】この観察カメラ5により撮影された画像情
報が制御部6に供給され、制御部6により、現在出力さ
れているレーザ光1のパワー密度分布が参照される。
The image information captured by the observation camera 5 is supplied to the control unit 6, and the control unit 6 refers to the power density distribution of the currently output laser beam 1.

【0019】次に、観察カメラ5により撮影された画像
情報から参照されたパワー密度分布は、例えば、図3に
示すような、不均一の分布をしているとする(ただし、
このパワー密度分布は、図1中のCの位置でのパワー密
度分布である)。
Next, it is assumed that the power density distribution referred to from the image information captured by the observation camera 5 has a non-uniform distribution as shown in FIG.
This power density distribution is a power density distribution at a position C in FIG. 1).

【0020】この不均一のパワー分布密度に対し、例え
ば、パワー分布密度を平均化する場合、制御部6は、図
3に示したパワー分布密度の距離d1からd2の特性のパ
ターンの逆向きのパターンの透過率パターンを作成す
る。つまり、図3のパワーP0を中心として、距離d1か
らd2までのパワー密度分布の線対称となる形状のパタ
ーンの透過率パターンを作成する。
When averaging the power distribution density with respect to the non-uniform power distribution density, for example, the control unit 6 controls the reverse of the pattern of the characteristic of the distance d1 to d2 of the power distribution density shown in FIG. Create a transmittance pattern for the pattern. That is, a transmittance pattern of a pattern having a line-symmetrical shape of the power density distribution from the distance d1 to the distance d2 with respect to the power P0 in FIG. 3 is created.

【0021】そして、制御部6は、作成した透過率パタ
ーンとなるように、液晶10に電圧を印加する。ビーム
サンプラー3を通過して、さらに液晶10を通過したレ
ーザ光1は、図3に示した不均一のパワー密度分布が修
正されて、均一化されたパワー密度分布となる。この均
一化されたパワー密度分布のレーザ光1は、結像レンズ
11を介して、被加工対象物12に照射され、かすれ等
のない、良好なマーキングを行うことができる。
Then, the controller 6 applies a voltage to the liquid crystal 10 so as to obtain the created transmittance pattern. The laser light 1 that has passed through the beam sampler 3 and further has passed through the liquid crystal 10 has a non-uniform power density distribution shown in FIG. The laser beam 1 having the uniformized power density distribution is applied to the workpiece 12 via the imaging lens 11, so that good marking without blurring can be performed.

【0022】ここで、図1に示したレーザーマーカーに
より、図5に示す文字Hを、被加工物12に印字する場
合を例として説明する。レーザ光のパワー密度分布が均
一の場合には、液晶10の、図5における文字Hの線A
に沿った部分の透過率分布は、図6に示すように、長方
形状の透過率分布となる。そして、カメラ5により撮影
されたレーザ光1のパワー密度分布が、図3と同様な分
布であれば、これを平均化するための液晶10の透過率
分布データ(図4に示す)を用いて、図6に示した透過
率パターンが修正され、図7に示すような透過率分布デ
ータが作成される。
Here, a case where the character H shown in FIG. 5 is printed on the workpiece 12 by using the laser marker shown in FIG. 1 will be described as an example. When the power density distribution of the laser beam is uniform, the line A of the character H in FIG.
Is a rectangular transmittance distribution as shown in FIG. If the power density distribution of the laser light 1 captured by the camera 5 is the same as that shown in FIG. 3, the transmittance distribution data (shown in FIG. 4) of the liquid crystal 10 for averaging the power density distribution is used. The transmittance pattern shown in FIG. 6 is corrected, and transmittance distribution data as shown in FIG. 7 is created.

【0023】このように、カメラ5により撮影されたレ
ーザ光1のサンプリングデータから、レーザ光1のパワ
ー密分布を平均化するための、液晶10の修正透過率分
布を作成する。そして、所望の印字パターンに対する透
過率分布と、上記修正透過率分布との演算から、所望の
印字に最適な液晶10の透過率パターンを作成すること
ができる。
As described above, a modified transmittance distribution of the liquid crystal 10 for averaging the power density distribution of the laser light 1 is created from the sampling data of the laser light 1 captured by the camera 5. Then, from the calculation of the transmittance distribution for the desired print pattern and the corrected transmittance distribution, a transmittance pattern of the liquid crystal 10 optimal for the desired print can be created.

【0024】その後、制御部6は、作成した透過率パタ
ーンに対し、図2に示した液晶10の素子印加電圧と、
レーザ透過率との関係に基づき、液晶10の各素子に印
加する電圧を決定し、液晶10に印加する。
Thereafter, the control unit 6 applies the voltage applied to the liquid crystal 10 shown in FIG.
The voltage to be applied to each element of the liquid crystal 10 is determined based on the relationship with the laser transmittance, and applied to the liquid crystal 10.

【0025】これにより、液晶10に入射した、図5の
ようなパワー密度を持つレーザ光1は、均一なパターン
でレーザ出力される。その後、液晶を透過したレーザ光
1が結像するレンズ11によりワークピース12に照射
された場合、均一な、Hの文字をマーキングすることが
可能である。
As a result, the laser beam 1 having a power density as shown in FIG. 5 incident on the liquid crystal 10 is output in a uniform pattern. Thereafter, when the laser beam 1 transmitted through the liquid crystal is irradiated on the work piece 12 by the lens 11 that forms an image, it is possible to mark a uniform H character.

【0026】以上のように、本発明の第1の実施形態に
よれば、液晶10に入射される前のレーザ光のパワー密
度分布を検出し、検出したパワー密度分布を均一化する
ための修正透過率パターンを作成し、この修正透過率パ
ターンと、所望の文字等の印字を行うための透過率パタ
ーンとから、液晶10の透過率パターンを決定し、この
決定した透過率パターンで、レーザ光1を透過させ、被
加工対象物12に印字するように構成した。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the power density distribution of the laser beam before being incident on the liquid crystal 10 is detected, and the correction for uniforming the detected power density distribution is performed. A transmittance pattern is created, and a transmittance pattern of the liquid crystal 10 is determined from the corrected transmittance pattern and a transmittance pattern for printing desired characters and the like. 1 is transmitted and printed on the workpiece 12.

【0027】したがって、レーザビームのパワー密度分
布を、階調表現可能なシャッタリングマトリックスの透
過率分布を変更調整することにより、所望のパワー密度
分布にすることを可能とし、かすれ等のない正確で、視
認性に優れた印字が可能なレーザマーキング装置を実現
することができる。
Therefore, the power density distribution of the laser beam can be adjusted to the desired power density distribution by changing and adjusting the transmittance distribution of the shuttering matrix capable of expressing gradations, and the power density distribution can be made accurate without blurring. Thus, it is possible to realize a laser marking device capable of performing printing with excellent visibility.

【0028】図8は、本発明の第2の実施形態であるレ
ーザマーキング装置の制御部6の機能ブロック図であ
る。なお、その他の構成については、図1に示した第1
の実施形態と同様となるので、図示及びその説明は省略
する。
FIG. 8 is a functional block diagram of the control unit 6 of the laser marking device according to the second embodiment of the present invention. In addition, about other structures, the 1st shown in FIG.
Since this embodiment is the same as the embodiment, illustration and description thereof are omitted.

【0029】上述した第1の実施形態は、レーザ光が、
均一なパワー密度分布となるように、液晶10の透過率
パターンを調整する例であるが、階調表現可能なシャッ
タリング素子マトリックスの階調を調整することによ
り、所望の濃淡表現を可能とする例が、本発明の第2の
実施形態である。
In the above-described first embodiment, the laser light is
This is an example in which the transmittance pattern of the liquid crystal 10 is adjusted so as to have a uniform power density distribution. However, by adjusting the gradation of the shuttering element matrix capable of expressing gradation, desired gradation can be expressed. An example is the second embodiment of the present invention.

【0030】図8において、モニター用カメラ5からの
モニター用カメラデータ6aが、制御部6の均一化デー
タ作成部6bに供給される。そして、この均一化データ
作成部6において、上述した第1の実施形態と同様にし
て、モニターしたレーザ光のパワー分布密度を均一化す
るための修正透過率データが作成される。そして、作成
された修正透過率データが、演算処理部6eに供給され
る。
In FIG. 8, monitor camera data 6a from the monitor camera 5 is supplied to a uniformized data creation unit 6b of the control unit 6. Then, the uniformized data creating unit 6 creates the modified transmittance data for equalizing the power distribution density of the monitored laser light in the same manner as in the first embodiment described above. Then, the created modified transmittance data is supplied to the arithmetic processing unit 6e.

【0031】また、図柄データ記憶部6cには、マーキ
ングしようとする図柄データが記憶されており、この図
柄データ(この例では、Hのマーク)が演算処理部6e
に供給される。
The symbol data storage unit 6c stores symbol data to be marked, and the symbol data (H mark in this example) is stored in the arithmetic processing unit 6e.
Supplied to

【0032】さらに、グラデーションデータ記憶部6d
には、所望のグラデーションデータ(濃淡データであ
り、この例では、両側から中央部に近づくに従って、濃
度が薄くなっていくデータ)が、記憶されており、この
グラデーションデータも、演算処理部6eに供給され
る。
Further, a gradation data storage section 6d
Stores the desired gradation data (in the case of grayscale data, in this example, data whose density decreases as approaching the center from both sides). The gradation data is also stored in the arithmetic processing unit 6e. Supplied.

【0033】そして、演算処理無6eは、供給された、
修正透過率データ、図柄データ及びグラデーションデー
タに従って、図2に示した液晶印加電圧と、透過率との
関係から、液晶10が、所望のグラデーションが施され
たHマークを印字するための透過率となるための印加電
圧を演算する。この演算された印加電圧データ6fは、
液晶印加電圧発生部6gに供給され、実際の電圧に変換
されて、液晶10に供給される。
Then, no operation processing 6e is supplied,
According to the relationship between the liquid crystal applied voltage and the transmittance shown in FIG. 2 in accordance with the corrected transmittance data, the design data, and the gradation data, the transmittance of the liquid crystal 10 for printing the H mark on which the desired gradation is applied is determined. Calculate the applied voltage to become The calculated applied voltage data 6f is
The voltage is supplied to the liquid crystal applied voltage generator 6 g, converted into an actual voltage, and supplied to the liquid crystal 10.

【0034】これにより、液晶10を透過したレーザ光
は、液晶10の透過率分布に従ったエネルギー分布で被
加工対象物に照射され、図9に示すような、濃淡が表現
されたHマークを被加工物に印字することができる。
As a result, the laser beam transmitted through the liquid crystal 10 is irradiated on the object to be processed with an energy distribution according to the transmittance distribution of the liquid crystal 10, and an H mark in which the density is expressed as shown in FIG. It can be printed on the workpiece.

【0035】なお、上述したように、被加工対象物への
印字の濃淡表現可能であることは、被加工対象物に照射
されるレーザ光のパワーを部分的に変化できることであ
る。つまり、図10に示すように、印字するマークが両
側から中央部に近づくにつれて、薄くなる場合には、そ
のD−D’線に沿った断面における加工深さは、両側が
深く、中央部に近づくにつれ、浅くなるという2.5次
元又は3次元の広がりを有する加工が可能となる。
As described above, the fact that the density of the print on the object to be processed can be expressed means that the power of the laser beam applied to the object to be processed can be partially changed. That is, as shown in FIG. 10, when the mark to be printed becomes thinner from both sides toward the center, the processing depth in the cross section along the line DD ′ is deep on both sides, and Processing with a 2.5-dimensional or 3-dimensional spread that becomes shallower as approaching becomes possible.

【0036】そこで、上述した加工対象物への加工深さ
の制御が可能なことを利用して、複数の色彩を有するマ
ーキングが可能となる。
Therefore, by utilizing the above-mentioned controllability of the processing depth of the processing object, marking having a plurality of colors can be performed.

【0037】つまり、図11に示すように、被加工対象
物の表面を数層の発色材を重ねたものとする。例えば、
赤層、緑層、青層の順に発色材を重ねて、多層の表面と
する。そして、被加工対象物への加工深さを、印字の両
側から中心に近づくにつれ、浅くなるように、制御すれ
ば、例えば、両側が赤色、中央部分が青色、両側と中央
部分との間の領域が緑に着色されたHの英文字を印字す
ることができる。
That is, as shown in FIG. 11, it is assumed that several layers of coloring materials are stacked on the surface of the object to be processed. For example,
A coloring material is stacked in the order of a red layer, a green layer, and a blue layer to form a multilayer surface. Then, if the processing depth to the workpiece is controlled so that it becomes shallower as it approaches the center from both sides of the print, for example, if both sides are red, the center part is blue, and the distance between both sides and the center part, It is possible to print the English letter H whose area is colored green.

【0038】また、被加工対象物の表面を照射されるレ
ーザ光の熱量により発色が異なる物質を塗布することに
より、上述した発色材を多層とする場合と同様に、任意
の複数の色彩を有する文字等のマーキングが可能とな
る。
Further, by applying a substance having a different color depending on the calorific value of the laser beam radiated on the surface of the object to be processed, it is possible to have an arbitrary plurality of colors in the same manner as in the case of forming the above-described color forming material into a multilayer. Marking of characters and the like becomes possible.

【0039】以上のように、本発明の第2の実施形態に
よれば、液晶10に入射される前のレーザ光のパワー密
度分布を検出し、検出したパワー密度分布を均一化する
ための修正透過率パターンを作成し、この修正透過率パ
ターンと、所望の文字等の印字を行うための透過率パタ
ーンと、所望のグラデーションデータ(濃淡データ)と
から、液晶10の透過率パターンを決定し、この決定し
た透過率パターンで、レーザ光1を透過させ、被加工対
象物12に印字するように構成した。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the power density distribution of the laser beam before being incident on the liquid crystal 10 is detected, and the correction for uniforming the detected power density distribution is performed. A transmittance pattern is created, and a transmittance pattern of the liquid crystal 10 is determined from the corrected transmittance pattern, a transmittance pattern for printing desired characters and the like, and desired gradation data (shading data). The laser beam 1 is transmitted through the determined transmittance pattern, and printing is performed on the workpiece 12.

【0040】したがって、レーザビームのパワー密度分
布を、階調表現可能なシャッタリングマトリックスの透
過率分布を変更調整することにより、所望のパワー密度
分布にすることを可能とし、かすれ等のない正確で、視
認性に優れた印字が可能であるとともに、グラデーショ
ンが施された多様な印字が可能なレーザマーキング装置
を実現することができる。
Therefore, the power density distribution of the laser beam can be adjusted to the desired power density distribution by changing and adjusting the transmittance distribution of the shuttering matrix capable of expressing gradations, and it is possible to obtain a precise power density distribution without blurring. In addition, it is possible to realize a laser marking device capable of performing printing with excellent visibility and performing various printings with gradation.

【0041】さらに、被加工対象物の表面を、多層の複
数色の発色材等で形成し、レーザ光による、被加工対象
物の加工深さを制御すれば、任意の複数の色彩を有する
文字等の印字が可能なレーザマーキング装置を実現する
ことができる。
Furthermore, if the surface of the object to be processed is formed of a multi-layered color developing material of a plurality of colors and the processing depth of the object to be processed by laser light is controlled, characters having arbitrary plural colors can be obtained. And the like can be realized.

【0042】なお、上述した例においては、ビームサン
プラー3、カメラ5によりレーザ光1をモニタリングし
て、液晶10の透過率分布を決定するように構成した
が、レーザ光1のパワー密度分布が既知の場合には、レ
ーザ光をモニタリングすることなく、既知のパワー密度
分布を修正するための透過率分布となるように、液晶1
0を制御するように構成することもできる。
In the above example, the laser light 1 is monitored by the beam sampler 3 and the camera 5 to determine the transmittance distribution of the liquid crystal 10. However, the power density distribution of the laser light 1 is known. In the case of (1), without monitoring the laser beam, the liquid crystal 1 is adjusted to have a transmittance distribution for correcting a known power density distribution.
It can also be configured to control 0.

【0043】また、この場合には、温度等の使用環境の
変化により、レーザ光のパワー密度分布が、どのように
変化するかを予め測定しておけば、温度等の使用環境の
変化」に応じて、液晶10の透過率分布を変更調整する
ことができる。
In this case, if the power density distribution of the laser beam changes due to a change in the use environment such as the temperature, the change in the use environment such as the temperature can be obtained. Accordingly, the transmittance distribution of the liquid crystal 10 can be changed and adjusted.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のような効果がある。レーザビームのパ
ワー密度分布を、階調表現可能なシャッタリングマトリ
ックスの透過率分布を変更調整することにより、所望の
パワー密度分布にすることを可能とし、かすれ等のない
正確で、視認性に優れた印字が可能なレーザマーキング
装置を実現することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. By changing and adjusting the transmittance distribution of the shuttering matrix capable of expressing the gradation of the power density of the laser beam, it is possible to obtain a desired power density distribution, and it is accurate without blur and has excellent visibility. It is possible to realize a laser marking device capable of performing the printing.

【0045】また、修正透過率パターンと、所望の文字
等の印字を行うための透過率パターンと、所望のグラデ
ーションデータ(濃淡データ)とから、液晶の透過率パ
ターンを決定し、この決定した透過率パターンで、レー
ザ光を透過させ、被加工対象物に印字するように構成す
れば、かすれ等のない正確で、視認性に優れた印字が可
能であるとともに、グラデーションが施された多様な印
字が可能なレーザマーキング装置を実現することができ
る。
The transmittance pattern of the liquid crystal is determined from the corrected transmittance pattern, the transmittance pattern for printing desired characters and the like, and the desired gradation data (shading data). If the laser beam is transmitted in a rate pattern and printed on the workpiece, accurate and highly visible printing without blurring is possible, and various gradation printing is performed. It is possible to realize a laser marking device capable of performing the above.

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

【図1】本発明の第1の実施形態であるレーザマーカの
全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser marker according to a first embodiment of the present invention.

【図2】液晶の印加電圧に対する透過率の変化曲線を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a change curve of transmittance with respect to an applied voltage of a liquid crystal.

【図3】レーザ発振器より出力されるレーザ光がパワー
密度分布において偏りを持っている場合の例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which laser light output from a laser oscillator has a bias in a power density distribution.

【図4】制御部により算出された液晶の修正透過率分布
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a modified transmittance distribution of the liquid crystal calculated by the control unit.

【図5】液晶に表示させる文字の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of characters displayed on a liquid crystal.

【図6】液晶の透過率分布であって、レーザ光のパワー
密度分布が均一である場合の図5に示した文字のA線に
沿った部分を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a portion along the line A of the character shown in FIG. 5 when the power density distribution of the laser beam is uniform, which is the transmittance distribution of the liquid crystal.

【図7】図6に示した液晶の透過率を修正した透過率を
示す図である。
FIG. 7 is a view showing a transmittance obtained by correcting the transmittance of the liquid crystal shown in FIG. 6;

【図8】本発明の第2の実施形態であるレーザマーキン
グ装置の制御部の機能ブロック図である。
FIG. 8 is a functional block diagram of a control unit of a laser marking device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】グラデーションが施されたマーキングの一例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of gradation-applied marking.

【図10】本発明の第2の実施形態による、被加工対象
物の加工深さの調整を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating adjustment of a processing depth of a workpiece according to a second embodiment of the present invention.

【図11】複数の色彩を有するマーキングが可能な例を
説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which marking having a plurality of colors is possible.

【図12】レーザ発振器により出力されるレーザ光1が
パワー密度分布において偏りを持っている場合の例を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which a laser beam 1 output from a laser oscillator has a bias in a power density distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光 2 レーザ発振器 3 ビームサンプラー 4 結像レンズ 5 カメラ 6 制御部 6b 均一化データ作成部 6c 図柄データ記憶部 6d グラデーションデータ記憶部 6e 演算処理部 6g 液晶印加電圧発生部 8 レーザ発振コントロール部 9 レーザ電源 10 液晶 11 結像レンズ 12 被加工対象物 13 偏光素子(1/4波長板) REFERENCE SIGNS LIST 1 laser light 2 laser oscillator 3 beam sampler 4 imaging lens 5 camera 6 control unit 6 b uniform data creation unit 6 c design data storage unit 6 d gradation data storage unit 6 e arithmetic processing unit 6 g liquid crystal applied voltage generation unit 8 laser oscillation control unit 9 Laser power supply 10 Liquid crystal 11 Imaging lens 12 Workpiece 13 Polarizing element (1/4 wavelength plate)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 27/09 B41J 3/00 Q G02F 1/133 575 G02B 27/00 E (72)発明者 美野本 泰 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02B 27/09 B41J 3/00 Q G02F 1/133 575 G02B 27/00 E (72) Inventor Yasushi Minomoto Yasushi, Tsuchiura-shi, Ibaraki 650-machi Hitachi Construction Machinery Engineering Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ発振器から出力されたレーザ光を被
加工対象物に照射して被加工対象物に所望のパターンで
印字を行うレーザマーキング装置において、 レーザ発振器から出力されたレーザ光を、パターン形成
用の階調表現可能なシャッタリング素子マトリックスに
より形成され、所望の印字パターンに応じた透過率分布
を有するマスクを透過させ、所望のパワー密度分布を有
するレーザ光により、上記所望の印字パターンを被加工
対象物の表面上に転写させることを特徴とするレーザマ
ーキング装置。
A laser marking device for irradiating a laser beam output from a laser oscillator onto a workpiece to print on the workpiece in a desired pattern. The desired printing pattern is formed by a shuttering element matrix capable of expressing gradation for formation, is transmitted through a mask having a transmittance distribution according to a desired printing pattern, and is irradiated with a laser beam having a desired power density distribution. A laser marking device for transferring an image onto a surface of a workpiece.
【請求項2】請求項1のレーザマーキング装置におい
て、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、上記マス
クに照射する前にモニタリングするモニタリング手段
と、このモニタリング手段によりモニタリングされたレ
ーザ光のパワー密度分布に基づいて、このパワー密度分
布を均一化するための、上記マスクの透過率分布を演算
し、演算した透過率となるように、上記マスクを制御す
る制御部と、を備えることを特徴とするレーザマーキン
グ装置。
2. A laser marking apparatus according to claim 1, wherein a monitoring means monitors the laser light output from the laser oscillator before irradiating the mask, and a power density distribution of the laser light monitored by the monitoring means. A control unit for calculating the transmittance distribution of the mask for equalizing the power density distribution based on the control, and controlling the mask so that the calculated transmittance is obtained. Laser marking device.
【請求項3】請求項1記載のレーザマーキング装置にお
いて、上記マスクは、3階調以上の表現が可能であり、
3階調以上の階調からなる所望の階調パターンと、上記
所望の印字パターンとに基づいて、上記マスクの透過率
分布が決定されることを特徴とするレーザマーキング装
置。
3. The laser marking apparatus according to claim 1, wherein the mask is capable of expressing three or more gradations.
A laser marking apparatus, wherein the transmittance distribution of the mask is determined based on a desired gradation pattern including three or more gradations and the desired print pattern.
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