KR0157858B1 - 비트 맵 레이저 마킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비트맵 레이저 마킹장치에 관한 것으로, 종래 레이저 마킹장치에 있어 마스크 방식의 마킹장치는 마킹속도는 빠르나 패턴에 따라 마스크를 제작해야 하기 때문에 가변이 어렵고, 주사 방식의 마킹장치는 패턴 변화가 용이하고, 복잡한 패턴도 마킹할수 있으나 상대적으로 속도가 느리고, 또한, 벡터 형태로 데이타를 처리하므로, 이미지 스캐너로 읽어들인 패턴이나 문자 마킹시 데이터 처리가 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고출력 레이저빔을 분할하여 빔도트열을 형성한후 그 도트열을 주사함으로써 고속마킹을 할수 있도록 하고, 특히 부품의 모델명이나 일련번호등의 마킹을 자유롭게 변형시키면서 마킹하도록 하고 백터 데이터 보다 비트맵 데이터로 처리하는 것이 편리한 패턴의 경우도 데이터 변형없이 마킹할수 있도록 하는 것이다.

Description

비트 맵 레이저 마킹 장치

제1도는 종래 마스크 방식의 레이저 마킹장치 구성도.

제2도는 종래 주사방식의 레이저 마킹장치 구성도.

제3도는 본 발명 비트 맵 레이저 마킹장치 구성도.

제4도는 제3도에 따른 빔분할기와 셔터의 관계도.

제5도는 제3도에 따른 분할빔의 입사각도(θ)와 빔도트(d) 사이의 거리 관계도.

제6도는 제3도에 따른 피가공면상의 빔도트열 마킹실시도.

제7도는 제3도에 따른 비트 맵 폰트 마킹의 실시예도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저 발진기 2 : 빔익스팬더

3 : 마스크 4, 11e, 11f : 반사경

5 : 집광렌즈 6 : 피가공물

7 : X진동거울 8 : Y 진동거울

9 : F-θ렌즈 10 : 빔분할기

11 : 셔터 11a-11d : 빔스플리터

본 발명은 레이저빔을 이용하여 문자, 도형등 패턴을 새기는 레이저 마커에 관한 것으로, 특히 비트 맵 패턴을 고속으로 마킹하는데 적합하도록 하는 비트맵 레이저 마킹장치에 관한 것이다.

레이저 마커란 레이저빔을 이용하여 피가공물에 문자도형등 원하는 패턴을 새기는 장치로서, 레이저빔의 에너지를 이용하여 피가공면의 일부를 제거하여 비접촉식 마킹을 실현하며, 금속, 세라믹 등의 재질에도 손쉽게 마킹이 가능하다.

일반적인 레이저 마킹장치는 패턴발생 방식에 따라 마스크패턴을 이용하는 마스크방식과 진동거울을 이용하는 주사방식으로 나누어 진다.

즉 마스크 방식은 원하는 패턴 부분만 레이저빔을 투과시키거나 반사시키는 마스크를 제작하여 이를 광경로에 배치하여 한 번의 조사로 패턴을 마킹하고, 주사방식은 X,Y진동거울을 이용하여 저장된 패턴 데이터에 따라 지정된 좌표로 레이저빔을 편향시켜 펜으로 그림을 그리듯 패턴을 마킹한다.

제1도는 종래 마스크방식의 레이저 마킹장치 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 레이저빔을 발생하는 레이저 발진기(1)와, 상기 레이저발진기(1)로부터 출력되는 레이저빔을 확장하는 빔 익스팬더(2)와, 상기 빔 익스팬더(2)에서 확장된 빔을 패턴에 따라 통과시키는 마스크(3)와, 상기 마스크(3)를 통과한 빔을 반사하는 반사경(4)과, 상기 반사경(4)에 의해 반사되는 빔을 집광하여 피가공물(6)상에 균일하게 집속하는 집광렌즈(5)로 구성한다.

이와같이 구성되는 종래 마스크방식의 레이저 마킹장치는 레이저 발진기(1)에서 레이저빔이 출력되면, 레이저빔은 빔 익스팬더(2)에서 확장된후 원하는 패턴이 새겨진 마스크(3)로 입사된다.

상기 마스크(3)를 통과한 빔은 반사경(4)에 의해 피가공물(6)로 반사되고, 이 반사된 빔은 집광렌즈(5)에 의해 집광된후 패턴하고 자하는 피가공물(6)로 균일하게 집속되어 피가공물(6)을 마킹하게 된다.

한편, 제2도는 종래 주사방식의 레이저 마킹장치 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 레이저빔을 발생하는 레이저발진기(1)와, 상기 레이저발진기(1)로부터 출력되는 레이저빔을 확장하는 빔 익스팬더(2), 상기 빔익스팬더(2)에서 확장된 빔을 컨트롤러의 제어를 받아 X방향으로 편향하는 X진동거울(7)과, 상기 X진동거울(7)의 출력을 Y방향으로 편향하는 Y진동거울(8)과, 상기 Y진동거울(8)에 의해 편향된 빔을 피가공물(6)에 균일하게 초점을 맺게 집광하는 F-θ렌즈(9)로 구성한다. 상기 설명한 컨트롤러는 도면상 미도시

이와같이 구성되는 종래 주사방식의 레이저 마킹장치는 레이저 발진기(1)가 레이저빔을 출력하면, 이 레이저빔은 빔익스팬터(2)에 의해 확장된후 X진동거울(7)로 인가된다.

이에따라 상기 X진동거울(7)은 컨트롤러에 저장된 패턴 데이터에 따라 지정된 X방향 좌표로 편향시키고, Y진동거울(8) 또한 컨트롤러의 제어에 따라 지정된 Y방향 좌표로 빔을 편항시킨다.

이에같이 편향된 레이저빔을 F-D렌즈(9)를 통해 피가공물(6)위에 균일하게 집속되어 원하는 패턴을 마킹하게 된다.

그러나, 상기한 종래 마스크방식의 레이저 마킹장치는 마킹속도는 빠르나 패턴에 따라 마스크를 제작해야 하기 때문에 패턴 가변이 어렵고, 반변에 주사방식의 레이저 마킹장치는 패턴변화가 용이하고 복잡한 패턴도 마킹할수 있으나 상대적으로 속도가 느리고, 또한 벡터형태로 데이터를 처리하므로 이미지 스캐너로 읽어들인 패턴이나 비트맵 폰트문자를 마킹하기 위해서는 데이터 처리가 복잡해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고출력 레이저빔을 복수개로 분할하여 빔도트열(Bean Dat Column)을 형성하고, 그 도트열을 주사함으로써 비트맵 패턴의 고속마킹에 적합하도록 하는 비트맵 레이저 마킹장치를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명 비트맵 레이저 마킹장치 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 레이저빔을 발생하는 레이저 발진기(1)와, 상기 레이저 발진기(1)로부터 출력되는 레이저빔을 확장하는 빔 익스팬더(2)와, 상기 빔 익스팬더(2)에서 확장된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔분할기(10)와, 상기 빔분할기(10)에서 분할된 복수빔의 각각에 대해 미리 주어진 비트맵 데이터에 따라 광로를 개폐하는 셔터(11)와, 상기 셔터(11)를 통과한 빔을 X방향, Y방향으로 각기 편향하는 X,Y진동거울(7)(8)과, 상기 Y진동거울(8)에 의해 편향되는 빔을 피가공물(6)상에 균일하게 초점을 맺게하는 F-θ렌즈(9)로 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

레이저 발진기(1)에서 레이저빔을 발생하면, 이 레이저빔은 빔 익스팬더(2)에서 확장되고, 이 확장된 단일빔은 빔분할기(10)에 의해 복수개의 빔으로 분할된후 셔터(11)를 통하게 된다.

상기 빔분할기(10)는 다수의 빔스플리터(Beam Splitter)와 반사경으로 이루어지며 분할빔의 수, 입사각의 조건에 따라 빔스플레이터의 분할비율과 배치를 적절하게 조정해야 한다.

제4도는 분할빔이 5개일 경우 빔분할기(10)와 셔터(11)와의 관계 구성도를 나타낸다. 이때 빔스플리터(10a-10d)는 각 분할빔(20a-20e)의 에너지를 동일한 분할비로 조정해야한다.

또한 반사경(10e)(10f)으로 분할빔의 각도를 결정한다.

이때 셔터(11a-11e)는 각 분할빔(20a-20e)의 경로로 설치되어 패턴데이타에 따라 개폐되면서 마킹패턴을 결정한다.

이와같이 셔터(11)의 개폐에 따라 그 셔터(11)를 통과한 분할빔은 X진동거울(7)과 Y진동거울(8)의 편향에 따라 F-θ렌즈(9)의 중앙에 각기 다른 각도를 가지고 입사하게 되는데 그 각도에 의해 피가공물(6)상의 빔도트(6a-6e)간의 간격(d)가 결정된다.

제5도는 분할빔의 입사각도(θ)와 빔도트(d)간의 거리관계를 나타낸 것으로 인접 빔도트 사이의 간격이 d로 갈아지려면 F-θ렌즈(9)의 광측에 대한 분할빔의 광측각도의 d/F의 정수배가되어야 한다.

이와같이 상기 F-θ렌즈(9)를 통과한 분할빔은 피가공물(6)상에 마킹을 하게되는데, 제6도에 도시한 바와 같이 피가공물(6)에 빔도트의 열을 형성하게 되고, 셔터(11)의 개폐여부에 따라 도트열의 형상이 결정된다. 이 도트열은 상기 X진동거울(7)과 Y진동거울(8)에 의해 래스터주사(Rester Scan)되면서 비트맵 마킹을 하고, 비트맵 마킹은 한줄씩 하게된다.

제7도는 집적소자에 비트맵 폰트를 마킹한 실시예를 도시하였다.

한편, 분할빔의 수는 레이저 출력과 용도에 따라 다르게 설계 될 수 있는데 8개의 분할빔을 사용할 경우에는 기존의 8핀 도트매트릭스 프린터에 사용되는 데이터를 거의 변경시키지 않고 이용할 수 있어 기존의 폰트나 이미지를 구현하기 용이한 마킹시스템을 구축할수 있다.

또한 부품의 모델명, 일련번호 마킹 등을 라인단위로 배치되는 간단한 한출 마킹시스템으로도 구축할수 있다.

이러한 한줄 마킹시스템은 본 발명 비트맵 레이저 마킹장치에 비해 주사부, 광학계 및 제어부가 간단해지고, 마킹위치가 한줄안으로 제한되므로 시스템 구축이 용이하고, 줄단위 문자마킹의 비중이 큰 경우 폰트를 마커에 내장하여 보다 고 속의 간편한 시스템을 구축할수 있게 된다

상기에서 설명한 바와같이 본 발명은 고출력 레이저빔을 분할하여 빔도트열을 형성한후 그 도트열르 래스터 주사함으로써 비트맵 패턴의 고속마킹을 하고, 특히 부품의 모델명이나 일련번호등 비트맵 폰트의 사용이 효과적인 경우 마킹내용을 자유롭게 변경시키면서 고속으로 마킹하는데 효과가 있고, 또한 사진이나 그림과같이 백터데이타 보다 비트맵 데이터로 처리하는 하는 것이 유리한 패턴일 경우에도 데이터의 변형없이 바로 마킹할수있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 레이저빔을 발생하는 레이저발진기(1)와, 상기 레이저발진기(1)로부터 출력되는 레이저빔을 확장하는 빔 익스팬더(2)와, 상기 빔익스팬더(2)에서 확장된 단일빔을 복수개로 분할하는 빔분할기(10)와, 상기 빔분할기(10)에서 분할된 각각의 빔을 미리 주어진 비트맵 데이터에 따라 광로를 개폐하는 셔터(11)와, 상기 셔터(11)를 통과한 빔을 X방향, Y방향으로 각기 편향하는 X진동거울(7), Y진동거울(8)과, 상기 X,Y진동거울(7)(8)에서 편향되는 빔을 집광하여 피가공물(6)에 빔 도트열을 맺도록 하는 F-θ렌즈(9)로 구성함을 특징으로 하는 비트 맵 레이저 마킹 장치.
2. 제1항에 있어서, 빔 도트열의 주사를 한줄로 한정하여 한줄단위의 문자, 도형 마킹에 사용함을 특징으로 하는 비트 맵 레이저 마킹 장치.

   3. 제1항에 있어서, 문자와 도형의 비트 맵 폰트를 시스템에 내장하여 폰트단위의 고속마킹에 사용함을 특징으로 하는 비트 맵 레이저 마킹 장치.