JP5062838B2

JP5062838B2 - レーザマーキング装置

Info

Publication number: JP5062838B2
Application number: JP2008051422A
Authority: JP
Inventors: 大樹加藤
Original assignee: パナソニックデバイスＳｕｎｘ株式会社
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009208093A

Description

本発明は、レーザマーキング装置にする。

従来、レーザ発振器からレーザ光走査手段に至るレーザ光の光路上にアパーチャとｆθレンズを設けるとともに、このアパーチャの絞り量をマーキングパターンの線幅に応じて制御するマーキングパターン形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２４４３９１号公報

しかしながら、ｆθレンズによって収束されるレーザ光のスポット径はｆθレンズの中心軸方向の位置によって変化するため、従来のマーキングパターン形成装置によると被加工物の加工面が特定の位置になければ意図した線幅にはならないという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ワークの加工面が収束レンズの中心軸方向のどの位置にあっても一定の加工幅で加工できるレーザマーキング装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、座標データに基づいてレーザ光でワークに文字・記号・図形等を形成するレーザマーキング装置であって、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を収束する収束レンズと、前記収束レンズの中心軸方向における前記ワークの加工面の位置を設定するワーク情報設定手段と、前記収束レンズに入射する前記レーザ光のビーム径又は広がり角を変更することにより前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、を備え、前記焦点位置調整手段は、前記ワーク情報設定手段で設定された位置に応じて焦点位置を調整することにより、前記レーザ光をワーク上の一点に照射した場合に形成される点の幅である加工幅を一定に維持する。
この発明によると、ワークの加工面が収束レンズの中心軸方向のどの位置にあっても一定の加工幅で加工できる。

第２の発明は、前記焦点位置調整手段は、前記加工幅となる焦点位置に調整するための焦点位置調整情報を前記中心軸方向の複数の位置について位置毎に記憶し、前記ワーク情報設定手段で設定された位置に対応する前記焦点位置調整情報に基づいて焦点位置を調整する。
この発明によると、位置毎に焦点位置調整情報を記憶し、設定された位置に対応する焦点位置調整情報に基づいて焦点位置を調整することにより、加工幅を一定にできる。

第３の発明は、前記焦点位置調整手段は、ワークの複数種類の材質について、材質毎に前記焦点位置調整情報を記憶する。
この発明によると、ワークの材質が異なっても一定の加工幅で加工できる。

第４の発明は、前記ワーク情報設定手段は、前記加工面の段差形状を設定可能であり、前記焦点位置調整手段は、前記加工面上のいずれの位置においても同一の加工幅となるように前記段差形状に基づいて前記レーザ光の焦点位置を調整する。
この発明によると、ワークの加工面が平坦でなく段差のある形状であっても、加工面上のいずれの位置においても同一の加工幅とすることができる。

第５の発明は、前記座標データを生成する座標データ生成手段を更に備え、前記座標データ生成手段は、前記段差形状に基づいて前記座標データの各座標に前記中心軸方向の位置を示す位置データを付加する。
この発明によると、各座標に中心軸方向の位置データを付加することにより、高速に加工できる。

本発明によれば、ワークの加工面が収束レンズの中心軸方向のどの位置にあっても一定の加工幅で加工できる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１０によって説明する。
（１．全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係るレーザマーキング装置１の構成を概念的に示す模式図である。レーザマーキング装置１はいわゆるガルバノスキャニング方式を採用したものであり、レーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、ガルバノスキャナ１３、収束レンズ１４、制御部１５などを備えている。

レーザ光源１１（レーザ光源の一例）は、気体レーザである炭酸ガスレーザ、固定レーザであるＹＡＧレーザ、半導体レーザ、又はファイバレーザなどで構成され、ビームエキスパンダ１２に向けてレーザ光Ｌを出射する。レーザ光源１１はレーザ出力を調整可能に構成されており、制御部１５によってレーザ出力が制御される。

ビームエキスパンダ１２（焦点位置調整手段の一例）は、拡大レンズ１２ａ、コリメータレンズ１２ｂなどの複数のレンズ、これら複数のレンズのうち少なくとも一つのレンズをレーザ光Ｌの光軸方向に移動させる図示しない駆動モータなどで構成されている。ビームエキスパンダ１２は拡大レンズ１２ａとコリメータレンズ１２ｂとの距離を変化させることでレーザ光Ｌのビーム径又は広がり角を変更する。なお、本実施形態ではビーム径と広がり角の両方を変更する場合を例に説明するが、ビーム径又は広がり角のいずれか一方のみを変更する構成であってもよい。

ガルバノスキャナ１３は、レーザ光Ｌを反射する２つのガルバノミラー、これらのガルバノミラーの角度を変位させる２つの駆動モータなどを備えている。一方のガルバノミラーは一方の駆動モータに駆動されて縦方向に角度を変位し、他方のガルバノミラーは他方の駆動モータに駆動されて横方向に角度を変位する。これによりレーザ光Ｌが２方向に向きを変えられ、レーザ光Ｌの照射点が加工領域上を二次元移動する。

収束レンズ１４はｆθレンズなどで構成され、ガルバノスキャナ１３からのレーザ光Ｌを収束してワークＷ上にレーザスポットを形成する。破線１４ａは収束レンズ１４の中心軸方向を示している。
制御部１５（ワーク情報設定手段、焦点位置調整手段、及び座標データ生成手段の一例）は、ＣＰＵ１５ａ、ＲＯＭ１５ｂ、ＲＡＭ１５ｃ、設定部１５ｄ、記憶部１５ｅなどで構成されている。

ＣＰＵ１５ａは、ＲＯＭ１５ｂに記憶されている各種のプログラムをＲＡＭ１５ｃにロードして実行することによりレーザマーキング装置１の各部を制御する。
設定部１５ｄ（ワーク情報設定手段の一例）は、キーボードやマウスなどの入力装置、ＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置などで構成されている。作業者は例えば表示部に表示される画面を参照しつつ入力装置を操作することにより動作モードの選択や各種の設定を行う。

記憶部１５ｅ（焦点位置調整手段の一例）は、フラッシュメモリやハードディスクなどの書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、文字・記号・図形その他の任意の形状の印字パターンを表す画像情報、収束レンズ１４の中心軸方向の位置と焦点位置調整情報とを対応付ける複数のテーブルなどを記憶する。

（２．ビームエキスパンダによる焦点位置の調整）
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂはビームエキスパンダ１２による焦点位置の調整を説明するための模式図である。図２Ａ及び図２Ｂは拡大レンズ１２ａとコリメータレンズ１２ｂとの離間距離を拡大した場合の例である。離間距離を拡大すると収束レンズ１４に入射する際のビーム径が細くなり、焦点距離は短くなる。

一方、図３Ａ及び図３Ｂは離間距離を狭くした場合の例である。離間距離を狭くすると収束レンズ１４に入射する際のビーム径が太くなり、焦点距離は長くなる。このように、ビームエキスパンダ１２によるとビーム径と広がり角とを変化させることにより、収束レンズ１４の焦点位置を変更することができる。
ビームエキスパンダ１２で焦点位置を調整すると、レーザ光源１１から収束レンズ１４に至るまでの光路長を変えることなく焦点位置を移動させることができるので、レーザマーキング装置１の体格を大きくすることなく焦点位置を調整できる。

（３．収束レンズの中心軸方向の位置と焦点位置調整情報との対応関係）
次に、収束レンズの中心軸方向の位置と焦点位置調整情報との対応関係について説明する。

レーザ光Ｌでワークに図形を形成する場合、収束レンズ１４の中心軸方向におけるワークの加工面の位置（以下「ワークの高さ」という）は必ずしも常に一定であるとは限らず、種々の高さのワークに対して加工が行われる。
図４は、高さの異なるワークに対して加工を行う場合の模式図であって、上段は収束レンズ１４との距離が遠い（ワークの加工面が低い位置１６にある）場合の加工幅の変化を示しており、下段は収束レンズ１４との距離が近い（ワークの加工面が高い位置１６'にある）場合の加工幅の変化を示している。
ここで本実施形態において加工幅とは、レーザ光Ｌをワーク上の一点に照射した場合に形成される点の幅、点の直径、あるいはレーザ光Ｌを直線状に移動させてワーク上に線を形成した場合の線幅のことをいう。
ところで、ある高さ１６のときは線幅をＡμｍにするには焦点位置をＢｍｍずらせばよいという関係があったとしても、他の高さ１６'では焦点位置をＢｍｍずらしても線幅はＡμｍにはならない。なぜなら、ビームエキスパンダ１２で焦点位置を調整する場合は焦点位置によってビームの角度θが変化するので、同じＡμｍのスポット径でも焦点位置からの距離に違いが生じるからである。

したがって、どのような高さのワークでも同一の加工幅で加工できるようにするためには、ワークの高さを考慮して焦点位置を調整する必要がある。
そこで、本実施形態では、複数のワークの高さについて、高さ毎に、一定の加工幅となる焦点位置に調整するための焦点位置調整情報と対応付けて記憶部１５ｅに記憶している。ここで「焦点位置調整情報」とは、焦点位置そのものであってもよいし、その焦点位置に調整するためのビームエキスパンダ１２の制御量であってもよい。本実施形態では焦点位置調整情報として焦点位置を例に説明する。

なお、本実施形態では、各高さについて高さ毎に複数の加工幅を当該加工幅となる焦点位置に調整するための焦点位置調整情報と対応付けて記憶する場合を例に説明する。なお、特定の加工幅に固定してよい場合は加工幅毎に焦点位置調整情報を記憶する必要はなく、高さ毎にそれぞれ一つの焦点位置調整情報を記憶すればよい。

図５は、互いに異なる複数の加工幅を焦点位置と対応付けているテーブル２１〜２３の一例を示す模式図である。本実施形態ではこれらのテーブル２１〜２３を記憶部１５ｅに記憶している。例えばテーブル２１の１列目はワークの高さが１８０ｍｍに対応する列である。このときワークの加工面（１８０ｍｍ）に焦点位置を一致させて加工を行うと１００μｍの線幅で加工されるとする。テーブル２１によれば、ワークの高さはそのままで線幅を１２０μｍにしたい場合、焦点位置を１８５ｍｍにすればよいことが判る。この場合、焦点をずらす距離は５ｍｍである。

また、例えば２列目はワークの高さが１８５ｍｍに対応する列である。このときワークの加工面（１８５ｍｍ）に焦点位置を一致させて加工を行うと１００μｍの線幅で加工されるとする。テーブル２１によれば、ワークの高さはそのままで線幅を１２０μｍにしたい場合、焦点位置を１９２ｍｍにすればよいことが判る。この場合、焦点をずらす距離は７ｍｍである。

このように上記２つの列ではいずれも線幅を１００μｍから１２０μｍに変更するが、焦点位置をずらす距離は異なっている。このため、前述したよう本実施形態ではワークの高さ毎に複数の加工幅を焦点位置と対応付けて記憶している。ある高さにおける加工幅と焦点位置との対応関係は、ワークの高さを当該高さに固定して焦点位置を変えながら加工を行って加工幅を実測すれば求めることができる。

ところで、ワークの材質は常に同じであるわけではなく、金属、樹脂、ガラスなどのように材質の異なる種々のワークに対して印字が行われる場合もある。材質が異なると、他の条件は同じであっても加工幅は必ずしも同じにはならない。
そこで、本実施形態では、金属、樹脂、ガラスなどの材質毎にテーブルを記憶している。

（４．ワークの段差形状の設定）
図６は、加工面に段差のあるワークの模式図である。ワークの加工面は必ずしも平坦であるとは限らず、図示するように段差のある段差形状である場合もある。この場合、加工面上のいずれかの場所の高さをワークの高さとしてしまうと、他の場所での加工幅が目的の加工幅と異なるものになってしまう。そこで、本実施形態では加工面の段差形状を設定することができる。ここで本実施形態において設定とは作業者が設定部１５ｄを操作して各種の情報を入力、変更などを行うことをいう。以下、段差形状の設定の一例について説明する。

図７は、段差形状を設定する画面３０の模式図である。画面３０は図６に示すレーザ光Ｌの方向から見たときの加工領域３２と加工領域３２に置かれたワークＷの加工面１６とをコンピュータ上に図式化したものである。加工面１６の形状の図式化は例えば作業者が設定部１５ｄのマウスやキーボードを操作して行ってもよいし、イメージセンサで加工領域をレーザ光Ｌの方向から撮像し、画像処理によって加工面の形状を抽出することによって行ってもよい。

画面３０上の座標系は実際の加工領域の座標系に対応している。図示するように画面３０上にはＸ軸方向に延びる水平直線３３とＹ軸方向に延びる垂直直線３４とが表示されている。図示する例のワークＷはＹ軸方向に延びる線３５を境に左側と右側とで加工面の高さが異なっている。
この場合、作業者は垂直直線３４を破線３５の位置に合わせる。図示する例のワークＷにはＸ軸方向に延びる段差はないが、Ｘ軸方向に延びる段差がある場合は水平直線３３の位置も合わせることになる。次に、作業者は垂直直線３４の左側の領域の高さと右側の領域の高さとをそれぞれ設定する。以上により、加工面の段差形状が設定される。ここで設定した段差形状は後述する線幅制御モードにおいて利用される。

なお、上述した例ではＸ軸方向やＹ軸方向に直線状に延びる段差を例に説明したが、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜めに延びる段差、あるいは曲線状の段差を設定できるようにしてもよい。

（５．レーザマーキング装置１の作動）
本実施形態のレーザマーキング装置１には、通常動作モード、線幅制御モードなどの複数の動作モードがある。以下、通常動作モードでの作動及び線幅制御モードでの作動について説明する。

（５．１通常動作モードの作動）
通常動作モードは、加工幅を一定にせずに加工を行うモードである。通常動作モードではレーザマーキング装置１によって案内される焦点位置に作業者がワークの加工面の位置を合わせて加工を行う。作業者は常に加工幅を一定にする必要があるとは限らず、加工幅を一定にする必要がない場合は通常動作モードで加工を行えばよい。

作業者は、設定部１５ｄを操作して印字パターンを設定し、加工の指示を行う。作業者により加工が指示されると、制御部１５は設定された印字パターンを表す画像情報に基づいて印字パターンを線要素に分解し、それらの線要素の始点及び終点を含む複数の座標データを生成する。この座標データは、２つのガルバノミラーがそれぞれ回動中心位置にあるときのレーザ光Ｌの照射位置を中心として、そこからの位置偏差に応じた二次元データである。

次に、制御部１５は座標データに応じた駆動信号を駆動モータに与えるとともに、オンオフ信号をレーザ光源１１に与える。これによりＸ軸及びＹ軸のガルバノミラーが回動されてワーク上においてレーザ光Ｌの照射点が二次元方向に移動し、もって上記印字パターンが形成される。

（５．２線幅制御モードの作動）
ここでは、加工面に段差形状がある場合とない場合とに分けて説明する。
始めに、段差形状がない場合について説明する。
図８は、段差形状がない場合の制御部１５の処理の流れを示すフローチャートである。
Ｓ１００では、作業者が設定部１５ｄを操作して印字パターン、ワークの材質、ワークの高さ、加工幅、その他マーキングに必要な情報を設定する。これらの情報を設定した後、作業者は加工の指示を行う。
Ｓ１０５では、制御部１５は設定されたワークの材質に対応するテーブルを記憶部１５ｅから読み込み、設定されたワークの高さと設定された加工幅とに対応付けられている焦点位置を取得する。
Ｓ１１０では、制御部１５は設定された印字パターンを表す画像情報に基づいて座標データを生成する。

Ｓ１１５では、制御部１５はビームエキスパンダ１２を制御して、Ｓ１０５で取得した焦点位置に調整する。

Ｓ１２０では、制御部１５は通常動作モードと同様にして印字パターンを形成する。

次に、加工面に段差形状がある場合について説明する。
図９は、段差形状がある場合の制御部１５の処理の流れを示すフローチャートである。
Ｓ２００では、作業者が設定部１５ｄを操作して印字パターン、ワークの材質、段差形状、加工幅、その他マーキングに必要な情報を設定する。これらの情報を設定した後、作業者は加工の指示を行う。

Ｓ２０５では、制御部１５は設定されたワークの材質に対応するテーブルを記憶部１５ｅから読み込み、設定されたワークの高さと設定された加工幅とに対応付けられている焦点位置を取得する。段差形状がある場合はワークの高さは複数あるので、高さ毎に焦点位置を取得することになる。
Ｓ２１０では、制御部１５は設定された印字パターンを表す画像情報に基づいて座標データを生成する。
Ｓ２１５では、制御部１５は設定された段差形状に基づいて、座標データの各座標に当該座標に対応する加工面上の点の高さを示すデータ（位置データ）を付加する。これにより三次元の座標データが生成される。各座標に高さを示す位置データを付加すると、加工の際に各座標に対応する高さを短時間に特定できるので、高速に加工を行うことが可能になる。

Ｓ２２０では、制御部１５は座標データに応じた駆動信号を駆動モータに与えるとともに、オンオフ信号をレーザ光源１１に与える。これによりＸ軸及びＹ軸のガルバノミラーが回動されてワーク上においてレーザ光Ｌの照射点が二次元方向に移動し、もって上記印字パターンが印字される。

このＳ２２０の処理において、制御部１５は座標毎にビームエキスパンダ１２を制御して、各座標に付加されている位置データで特定される高さに対応する焦点位置に調整する。これにより、ワークの加工面が平坦でなく段差のある形状であっても、加工面上のいずれの位置においても同一の加工幅とすることができる。

次に、レーザマーキング装置１の効果について説明する。
図１０は、レーザマーキング装置１の効果を説明するための模式図である。レーザマーキング装置１によると、ある高さのワークのときは線幅をＡμｍにするには焦点位置をＢｍｍずらせばよいという関係があったとしても、他の高さのワークにおいて線幅をＡμｍにするときは焦点位置をＢｍｍではなくＢ'ｍｍずらす。これにより、当該他の高さにおいてもＡμｍの加工幅にすることができる。このようにレーザマーキング装置１によると、設定された高さに応じてレーザ光のビーム径及び広がり角を変更するので、ワークの加工面が収束レンズ１４の中心軸方向のどの位置にあっても一定の加工幅で加工できる。

また、作業者は加工幅そのものを設定すればよいので作業が容易である。例えば、ある加工幅で加工したい場合にその加工幅となる焦点位置を設定しなければならない場合、作業者はどの焦点位置を設定すれば目的の加工幅になるかを理解していなければならず、必ずしも全ての作業者にとって使い勝手が良いとはいえない。これに対し、加工幅を設定できるようにすると、多くの作業者にとって使い勝手がよい。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１１ないし図１３によって説明する。
図１１は、実施形態２に係るレーザマーキング装置２の構成を概念的に示す模式図である。レーザマーキング装置２の構成はビームエキスパンダ１２ではなく収束レンズ１４で焦点位置を調整する点を除いて実施形態１のレーザマーキング装置１の構成と実質的に同一である。

レーザマーキング装置２は収束レンズ１４が可動に構成されており、収束レンズ１４をその中心軸方向に移動させる図示しない駆動モータを備えている。制御部１５は駆動モータを制御することによって収束レンズ１４を移動させる。
次に、収束レンズ１４による焦点位置の調整について説明する。
図１２及び図１３は収束レンズ１４による焦点位置の調整を説明するための模式図である。図１２は収束レンズ１４をワークＷから離間する方向に移動させた場合の例である。収束レンズ１４をワークＷから離間する方向に移動させると図示するように焦点位置がその移動に伴ってワークＷから離間する方向に同距離移動する。

一方、図１３は収束レンズ１４をワークＷに接近する方向に移動させた場合の例である。ワークＷに接近する方向に移動させると図示するように焦点位置がその移動に伴ってワークＷに接近する方向に同距離移動する。

ビームエキスパンダ１２で焦点位置を調整する場合とは異なり、収束レンズ１４を移動させて焦点位置を調整する場合はビームの角度θは変化しない。したがって、ある基準となる高さ（基準位置の一例）についてのみ複数の加工幅を焦点位置と対応付けて記憶させておけば、基準となる高さと設定された高さとの距離差に基づいてその焦点位置を補正することにより、当該設定された高さに対応する焦点位置を特定することができ、ワークＷの高さ毎に加工幅と焦点位置とを対応付けて記憶する必要がない。

具体的には例えば、収束レンズ１４からワークＷの高さ（ワークの加工面の位置）までの距離から、収束レンズ１４から基準位置までの距離を減算した値を焦点位置に加算すれば、当該ワークＷの高さに対応する焦点位置を得ることができる。
このようにレーザマーキング装置２によると、基準位置についてのみ複数の加工幅を焦点位置と対応付けて記憶しておけばよいので、複数の加工幅を焦点位置と対応付けて記憶させるための作業量を低減できる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図１４によって説明する。
実施形態３に係るレーザマーキング装置の構成は実施形態１のレーザマーキング装置１の構成と実質的に同一であるので、ここではレーザマーキング装置の構成の説明は省略する。

実施形態３に係るレーザマーキング装置では、動作モードとして初期設定モードを選択することができる。前述した実施形態では予めテーブルが記憶されている場合を例に説明したが、テーブルに記憶されている加工幅は離散的であり、必ずしも目的の加工幅が記憶されているとは限らない。あるいは、利用者によっては特殊な金属や複色樹脂などに印字したい場合もある。初期設定モードでは作業者が既存のテーブルに新たな加工幅と焦点位置との対応関係を追加したり、あるいは特殊な材質のワークに対応した新たなテーブルを追加できる。

実施形態３に係るレーザマーキング装置は、初期設定モードにおいて作業者が設定部１５ｄを操作して焦点位置を設定すると、制御部１５がビームエキスパンダ１２を制御して焦点位置を変更するように構成されている。

以下、新たなテーブルを追加する場合を例に、初期設定モードの作動を説明する。
図１４は、新たなテーブルを追加する処理のフローチャートである。
Ｓ３０５では、作業者は設定部１５ｄを操作して新たな材質の名称を入力する。制御部１５は入力された名称をＲＡＭ１５ｃに記憶する。
Ｓ３１０では、作業者はワークＷの加工面を特定の位置（高さ）に合わせた後、設定部１５ｄを操作してその高さを設定する。制御部１５は設定された高さをＲＡＭ１５ｃに記憶する。
Ｓ３１５では、作業者は設定部１５ｄを操作して特定の焦点位置を設定する。制御部１５はビームエキスパンダ１２を制御して、設定された焦点位置に調整する。
Ｓ３２０では、作業者は設定部１５ｄを操作して印字を指示する。制御部１５は印字が指示されると各部を制御してワークＷに印字パターンを形成する。このとき印字する印字パターンは予め用意されているテスト用の印字パターンであってもよい。
Ｓ３２５では、作業者は印字されたパターンの線幅（加工幅）を測定し、設定部１５ｄを操作して当該加工幅を入力する。制御部１５は入力された加工幅とそのときの焦点位置とを新たなテーブルに格納する。
作業者は焦点位置を変えながらＳ３１５からＳ３２５までの作業を繰り返すことにより、Ｓ３１０で設定された高さに対応する列が生成される。そして、ワークの高さを変えて更に作業を繰り返すことにより、新たな材質に対応するテーブルが生成される。これにより、新たな材質のワークについても、ワークの加工面が収束レンズの中心軸方向のどの位置にあっても設定した加工幅で加工できるようになる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では加工幅と焦点位置（焦点位置調整情報）とを対応付けて記憶しておく場合を例に説明した。これに対し、光学シミュレーションソフトを用いた計算結果から自動制御用演算関数を求め、ワークの高さと加工幅とに対応する焦点位置を演算関数によって求めてもよい。
また、例えば前述したテーブル２１〜２３において、列単位であれば加工幅と焦点位置との関係を演算関数で表すことができる場合は、列毎に演算関数を持つようにしてもよい。

（２）上記実施形態ではビームエキスパンダ１２又は収束レンズ１４のいずれか一方のみで焦点位置を変更する場合を例に説明したが、これらの両方を用いて焦点位置を調整してもよい。

本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置の調整の模式図。本発明の一実施形態に係るテーブルの模式図。ワークの模式図。本発明の一実施形態に係る画面の模式図。本発明の一実施形態に係るフローチャート。本発明の一実施形態に係るフローチャート。本発明の一実施形態に係る効果を説明するための模式図。本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係る焦点位置調整手段の模式図。本発明の一実施形態に係るフローチャート。

符号の説明

１・・・レーザマーキング装置
２・・・レーザマーキング装置
１１・・・レーザ光源
１２・・・ビームエキスパンダ（焦点位置調整手段）
１４・・・収束レンズ（焦点位置調整手段）
１５・・・制御部（ワーク情報設定手段、焦点位置調整手段、座標データ生成手段）
１５ｅ・・・記憶部（焦点位置調整手段）
１５ｄ・・・設定部（ワーク情報設定手段）
Ｌ・・・レーザ光
Ｗ・・・ワーク

Claims

座標データに基づいてレーザ光でワークに文字・記号・図形等を形成するレーザマーキング装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を収束する収束レンズと、
前記収束レンズの中心軸方向における前記ワークの加工面の位置を設定するワーク情報設定手段と、
前記収束レンズに入射する前記レーザ光のビーム径又は広がり角を変更することにより前記レーザ光の焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、
を備え、
前記焦点位置調整手段は、前記ワーク情報設定手段で設定された位置に応じて焦点位置を調整することにより、前記レーザ光をワーク上の一点に照射した場合に形成される点の幅である加工幅を一定に維持するレーザマーキング装置。
前記焦点位置調整手段は、前記加工幅となる焦点位置に調整するための焦点位置調整情報を前記中心軸方向の複数の位置について位置毎に記憶し、前記ワーク情報設定手段で設定された位置に対応する前記焦点位置調整情報に基づいて焦点位置を調整する請求項１に記載のレーザマーキング装置。
前記焦点位置調整手段は、ワークの複数種類の材質について、材質毎に前記焦点位置調整情報を記憶する請求項２に記載のレーザマーキング装置。
前記ワーク情報設定手段は、前記加工面の段差形状を設定可能であり、
前記焦点位置調整手段は、前記加工面上のいずれの位置においても同一の加工幅となるように前記段差形状に基づいて焦点位置を調整する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のレーザマーキング装置。
前記座標データを生成する座標データ生成手段を更に備え、
前記座標データ生成手段は、前記段差形状に基づいて前記座標データの各座標に前記中心軸方向の位置を示す位置データを付加する請求項４に記載のレーザマーキング装置。