JPH11156567A - レーザ印字装置 - Google Patents
レーザ印字装置Info
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- JPH11156567A JPH11156567A JP9331482A JP33148297A JPH11156567A JP H11156567 A JPH11156567 A JP H11156567A JP 9331482 A JP9331482 A JP 9331482A JP 33148297 A JP33148297 A JP 33148297A JP H11156567 A JPH11156567 A JP H11156567A
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- beams
- lens
- laser
- workpiece
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Abstract
(57)【要約】
【課題】安価、小型軽量で、ビームスポット間隔を容易
に調整でき、かつ高速で加工できるレーザ印字装置を提
供する。 【解決手段】半導体レーザから出射された複数のレーザ
ビームL1等を、光軸角度調整手段であるレンズ７及びレ
ンズ８で、互いに角度の異なる複数のビームとし、それ
らのビームを、それぞれにガルバノスキャナで駆動され
るＸミラー９及びＹミラー10によって反射してレーザビ
ームL1a 等としてｆθレンズ19a に入射し、ｆθレンズ
19a の焦点位置に置かれた被加工物20上のビームスポッ
ト位置P1等に集光し、被加工物20を加工する。ビームス
ポット位置P1等は上記の２つのミラーで走査され、ビー
ムスポット間の距離はビーム間の角度で調整される。
に調整でき、かつ高速で加工できるレーザ印字装置を提
供する。 【解決手段】半導体レーザから出射された複数のレーザ
ビームL1等を、光軸角度調整手段であるレンズ７及びレ
ンズ８で、互いに角度の異なる複数のビームとし、それ
らのビームを、それぞれにガルバノスキャナで駆動され
るＸミラー９及びＹミラー10によって反射してレーザビ
ームL1a 等としてｆθレンズ19a に入射し、ｆθレンズ
19a の焦点位置に置かれた被加工物20上のビームスポッ
ト位置P1等に集光し、被加工物20を加工する。ビームス
ポット位置P1等は上記の２つのミラーで走査され、ビー
ムスポット間の距離はビーム間の角度で調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、情報記録媒体の
カードや各種印刷物等に情報の記録や図形、文字等を印
字するレーザ印字装置に関する。
カードや各種印刷物等に情報の記録や図形、文字等を印
字するレーザ印字装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】紙や半導体、金属、プラスチック等へレ
ーザを利用して情報の記録や図形、文字等を印字する手
段として従来から用いられている手段には、ＣＯ2 レー
ザやＹＡＧレーザのビームを一次元または二次元に走査
する方法や、ビーム内部にマスクを配置してそのマスク
の形状を被加工物面に結像させる方法等がある。前者
は、Ｑスイッチ（ＱＳＷ）やシャッタ、ゲート電圧制御
等でレーザビームをパルス化し、そのビームの光路を駆
動機構付きのＸミラー及びＹミラーによって変え、ｆθ
レンズを介して被加工物面へレーザビームを集光し、被
加工物面上に文字や図形等を加工する。一方、後者は、
マスクの像を結像レンズ及び対物レンズを介して被加工
物面に結像させ、パルス化または時間制御されたレーザ
ビームで加工する。
ーザを利用して情報の記録や図形、文字等を印字する手
段として従来から用いられている手段には、ＣＯ2 レー
ザやＹＡＧレーザのビームを一次元または二次元に走査
する方法や、ビーム内部にマスクを配置してそのマスク
の形状を被加工物面に結像させる方法等がある。前者
は、Ｑスイッチ（ＱＳＷ）やシャッタ、ゲート電圧制御
等でレーザビームをパルス化し、そのビームの光路を駆
動機構付きのＸミラー及びＹミラーによって変え、ｆθ
レンズを介して被加工物面へレーザビームを集光し、被
加工物面上に文字や図形等を加工する。一方、後者は、
マスクの像を結像レンズ及び対物レンズを介して被加工
物面に結像させ、パルス化または時間制御されたレーザ
ビームで加工する。
【０００３】また、レーザビームを用いた同様の目的の
ための別の方法としては、レーザプリンタがある。上記
のレーザビームをスキャニングする印字加工の装置は、
１本のレーザビームを使用するものが主流であるが、Ｘ
ミラー及びＹミラーの駆動系の位置決め速度でその加工
速度が制限される。このため、Ｘミラー及びＹミラーの
駆動系の高速化、Ｘミラー及びＹミラーの軽量化、対物
レンズの長焦点化で走査速度を高める等の手段が採られ
ている。
ための別の方法としては、レーザプリンタがある。上記
のレーザビームをスキャニングする印字加工の装置は、
１本のレーザビームを使用するものが主流であるが、Ｘ
ミラー及びＹミラーの駆動系の位置決め速度でその加工
速度が制限される。このため、Ｘミラー及びＹミラーの
駆動系の高速化、Ｘミラー及びＹミラーの軽量化、対物
レンズの長焦点化で走査速度を高める等の手段が採られ
ている。
【０００４】しかしながら、駆動系を高速化すると駆動
系自体やミラーの慣性のため指定した場所への位置決め
が不正確となり、位置決め誤差が大きくなる。ミラーを
軽量化して慣性モーメントを減らし高速位置決めしよう
としても、ミラーの大きさをビーム径以下まで小さくす
ることはできず、またミラーを薄くすると回転時に振動
が発生するので、ミラーの軽量化には限界がある。ま
た、長焦点の対物レンズは焦点におけるビームスポット
径が大きくなり、同時に位置分解能が低下する等の問題
点をもっている。
系自体やミラーの慣性のため指定した場所への位置決め
が不正確となり、位置決め誤差が大きくなる。ミラーを
軽量化して慣性モーメントを減らし高速位置決めしよう
としても、ミラーの大きさをビーム径以下まで小さくす
ることはできず、またミラーを薄くすると回転時に振動
が発生するので、ミラーの軽量化には限界がある。ま
た、長焦点の対物レンズは焦点におけるビームスポット
径が大きくなり、同時に位置分解能が低下する等の問題
点をもっている。
【０００５】このような問題点を解決するために、複数
のビームを使って加工速度を高める方法が採られてい
る。その１つとしては、複数のビームを複数の光学系で
複数の加工ヘッドに伝送し加工する方法があるが、装置
が大型化し微細な加工は困難である。また、特開平6-79
487 号公報に開示されているような、複数の光ファイバ
からそれぞれに制御されたビームを照射して同時に多点
を加工する装置もある。しかし、この装置は被加工物を
搭載するテーブルを駆動するために高速化に限界があ
る。更には、特開平8-39283 号公報に開示されている装
置もある。この装置は図７に示すように構成されてお
り、レーザ装置11からのレーザビームＬをレーザビーム
スプリッタ12で複数ビームに分割し、高速走査を必要と
する方向の走査を光変調器15a 等によって走査し、同時
にマスク16に設けたウインド16a との併用によって出力
も制御する。他方向の走査は反射ミラー18をガルバノス
キャナ17で駆動して行う。この装置によれば十分な高速
化は可能であると考えられる。しかし、この装置には、
部品点数が多く、高価であり、光変調器15a 等のために
出力の上限が限られ、かつレーザ出力がある程度低減さ
れて被加工物に照射されるという問題点がある。また、
両者とも被加工物上でのビームスポット間隔を簡単には
変更することはできない。
のビームを使って加工速度を高める方法が採られてい
る。その１つとしては、複数のビームを複数の光学系で
複数の加工ヘッドに伝送し加工する方法があるが、装置
が大型化し微細な加工は困難である。また、特開平6-79
487 号公報に開示されているような、複数の光ファイバ
からそれぞれに制御されたビームを照射して同時に多点
を加工する装置もある。しかし、この装置は被加工物を
搭載するテーブルを駆動するために高速化に限界があ
る。更には、特開平8-39283 号公報に開示されている装
置もある。この装置は図７に示すように構成されてお
り、レーザ装置11からのレーザビームＬをレーザビーム
スプリッタ12で複数ビームに分割し、高速走査を必要と
する方向の走査を光変調器15a 等によって走査し、同時
にマスク16に設けたウインド16a との併用によって出力
も制御する。他方向の走査は反射ミラー18をガルバノス
キャナ17で駆動して行う。この装置によれば十分な高速
化は可能であると考えられる。しかし、この装置には、
部品点数が多く、高価であり、光変調器15a 等のために
出力の上限が限られ、かつレーザ出力がある程度低減さ
れて被加工物に照射されるという問題点がある。また、
両者とも被加工物上でのビームスポット間隔を簡単には
変更することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
記の問題点を解決して、安価で、小型軽量で、ビームス
ポット間隔を容易に調整することができ、かつ高速で加
工できるレーザ印字装置を提供することである。
記の問題点を解決して、安価で、小型軽量で、ビームス
ポット間隔を容易に調整することができ、かつ高速で加
工できるレーザ印字装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明においては、複
数ビームを発生するレーザビーム発生手段と、それらの
ビームを２次元的に走査する走査手段と、走査されたビ
ームを被加工物上に集光する集光レンズとを備えている
レーザ印字装置において、複数ビームが、ある一次元方
向において、互いに異なる角度を有し、走査手段が、複
数ビームを同時に走査する、前記一次元方向用のミラー
及びそれに直交する方向用のミラーで構成され、集光レ
ンズが、複数ビームを同時に集光させる１つのｆθレン
ズである（請求項１の発明）。
数ビームを発生するレーザビーム発生手段と、それらの
ビームを２次元的に走査する走査手段と、走査されたビ
ームを被加工物上に集光する集光レンズとを備えている
レーザ印字装置において、複数ビームが、ある一次元方
向において、互いに異なる角度を有し、走査手段が、複
数ビームを同時に走査する、前記一次元方向用のミラー
及びそれに直交する方向用のミラーで構成され、集光レ
ンズが、複数ビームを同時に集光させる１つのｆθレン
ズである（請求項１の発明）。
【０００８】互いに異なる角度を有する複数のビームと
ｆθレンズとで、その角度差に応じた間隔をもつ複数の
ビームスポットが被加工物の表面に形成され、それらの
スポットが２つのミラーによって２次元的に被加工物の
表面上を走査される。また、複数ビームを発生するレー
ザビーム発生手段と、それらのビームを２次元的に走査
する走査手段と、走査されたビームを被加工物上に集光
する集光レンズとを備えているレーザ印字装置におい
て、複数ビームが、ある一次元方向において、互いに異
なる角度を有し、走査手段が、複数ビームを同時に走査
する前記一次元方向に直交する方向用のミラーと、被加
工物搬送手段とで構成され、集光レンズが、複数ビーム
を同時に集光させる１つのｆθレンズである（請求項２
の発明）。
ｆθレンズとで、その角度差に応じた間隔をもつ複数の
ビームスポットが被加工物の表面に形成され、それらの
スポットが２つのミラーによって２次元的に被加工物の
表面上を走査される。また、複数ビームを発生するレー
ザビーム発生手段と、それらのビームを２次元的に走査
する走査手段と、走査されたビームを被加工物上に集光
する集光レンズとを備えているレーザ印字装置におい
て、複数ビームが、ある一次元方向において、互いに異
なる角度を有し、走査手段が、複数ビームを同時に走査
する前記一次元方向に直交する方向用のミラーと、被加
工物搬送手段とで構成され、集光レンズが、複数ビーム
を同時に集光させる１つのｆθレンズである（請求項２
の発明）。
【０００９】この発明の場合も請求項１の発明と同様
に、互いに異なる角度を有する複数のビームとｆθレン
ズとで、その角度差に応じた間隔をもつ複数のビームス
ポットが被加工物の表面に形成され、それらのスポット
が、１つのミラーと被加工物搬送手段とによって２次元
的に被加工物の表面上を走査される。請求項１の発明ま
たは請求項２の発明において、レーザビーム発生手段と
走査手段との間に、複数ビーム間の光軸角度調整手段が
備えられている（請求項３の発明）。
に、互いに異なる角度を有する複数のビームとｆθレン
ズとで、その角度差に応じた間隔をもつ複数のビームス
ポットが被加工物の表面に形成され、それらのスポット
が、１つのミラーと被加工物搬送手段とによって２次元
的に被加工物の表面上を走査される。請求項１の発明ま
たは請求項２の発明において、レーザビーム発生手段と
走査手段との間に、複数ビーム間の光軸角度調整手段が
備えられている（請求項３の発明）。
【００１０】光軸角度調整手段によって複数ビーム間の
光軸角度を調整することによって、ビームスポット間の
間隔を調整することができる。また、請求項１の発明か
ら請求項３の発明のいずれかにおいて、複数ビームを発
生するレーザビーム発生手段が、ビーム毎に、半導体レ
ーザとそれにカップリングされた光ファイバとで構成さ
れている（請求項４の発明）。
光軸角度を調整することによって、ビームスポット間の
間隔を調整することができる。また、請求項１の発明か
ら請求項３の発明のいずれかにおいて、複数ビームを発
生するレーザビーム発生手段が、ビーム毎に、半導体レ
ーザとそれにカップリングされた光ファイバとで構成さ
れている（請求項４の発明）。
【００１１】ビーム毎に、半導体レーザとそれにカップ
リングされた光ファイバとを備えているので、ビーム単
位で出力制御が可能であり、光ファイバの配置や角度に
よってビームの出力形態、例えば並び方や相互の角度や
距離等、を任意に選定することができる。また、半導体
レーザは小型軽量であり、ビームのパルス化が容易であ
る。
リングされた光ファイバとを備えているので、ビーム単
位で出力制御が可能であり、光ファイバの配置や角度に
よってビームの出力形態、例えば並び方や相互の角度や
距離等、を任意に選定することができる。また、半導体
レーザは小型軽量であり、ビームのパルス化が容易であ
る。
【００１２】更に、請求項４の発明において、個々の半
導体レーザの出力が、走査手段の制御信号に同期させて
制御される（請求項５の発明）。個々の半導体レーザの
出力が独立に制御されるので、個々に制御される加工ス
ポットの数がビーム数倍になる。
導体レーザの出力が、走査手段の制御信号に同期させて
制御される（請求項５の発明）。個々の半導体レーザの
出力が独立に制御されるので、個々に制御される加工ス
ポットの数がビーム数倍になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明によるレーザ印字装置の
実施の形態について実施例を用いて説明する。なお、従
来技術と同じ機能の部分には同じ符号を付している。 〔第１の実施例〕図１は、この発明によるレーザ印字装
置の第１の実施例の構成を示す概念斜視図であり、図２
はその電気回路の構成を示すブロック図である。
実施の形態について実施例を用いて説明する。なお、従
来技術と同じ機能の部分には同じ符号を付している。 〔第１の実施例〕図１は、この発明によるレーザ印字装
置の第１の実施例の構成を示す概念斜視図であり、図２
はその電気回路の構成を示すブロック図である。
【００１４】第１から第３の３つの半導体レーザ（以下
ではＬＤと略す）3a、3b及び3cには、それぞれに図示し
ていない光ファイバが結合されている。その光ファイバ
から出射される第１から第３のレーザビームL1、L2及び
L3は、第２のビームL2を基準にしてある角度をもってレ
ンズ７に入射されている。レンズ７から出射したそれぞ
れのビームは、レンズ８で所定の角度に調整され、Ｘミ
ラー９で反射され、更にＹミラー10で反射され、レーザ
ビームL1a, L2a 及びL3a となって集光用のｆθレンズ
19a に入射し、ｆθレンズ19a の焦点位置に置かれてい
る被加工物20の表面のビームスポット位置P1, P2及びP3
に集光され、被加工物20の表面を加工する。
ではＬＤと略す）3a、3b及び3cには、それぞれに図示し
ていない光ファイバが結合されている。その光ファイバ
から出射される第１から第３のレーザビームL1、L2及び
L3は、第２のビームL2を基準にしてある角度をもってレ
ンズ７に入射されている。レンズ７から出射したそれぞ
れのビームは、レンズ８で所定の角度に調整され、Ｘミ
ラー９で反射され、更にＹミラー10で反射され、レーザ
ビームL1a, L2a 及びL3a となって集光用のｆθレンズ
19a に入射し、ｆθレンズ19a の焦点位置に置かれてい
る被加工物20の表面のビームスポット位置P1, P2及びP3
に集光され、被加工物20の表面を加工する。
【００１５】ビームスポット位置P1, P2及びP3は、Ｘミ
ラー９及びＹミラー10の向きを制御するための、図１に
は図示されていないガルバノスキャナ等の駆動装置、Ｘ
スキャナ6X及びＹスキャナ6Y、で調整されて決められ
る。ビームスポット位置P1, P2及びP3の位置は、レーザ
ビームL1a, L2a 及びL3a のｆθレンズ19a への入射角
θとその傾きの方向によって決定される。入射角θとそ
の傾きの方向は、レンズ７への入射ビームの入射角、レ
ンズ７及びレンズ８の焦点距離と両者の距離、Ｘミラー
９の向き及びＹミラー10の向きによって決定される。ｆ
θレンズ19a への入射角θのビームのビームスポット位
置は、ｆθレンズ19a の焦点距離をｆとすると、ｆθレ
ンズ19a の焦点位置から、レーザビームが傾いている方
向に向かって、 Ｄ＝ｆ×θ で表される距離Ｄだけ離れた位置になる。
ラー９及びＹミラー10の向きを制御するための、図１に
は図示されていないガルバノスキャナ等の駆動装置、Ｘ
スキャナ6X及びＹスキャナ6Y、で調整されて決められ
る。ビームスポット位置P1, P2及びP3の位置は、レーザ
ビームL1a, L2a 及びL3a のｆθレンズ19a への入射角
θとその傾きの方向によって決定される。入射角θとそ
の傾きの方向は、レンズ７への入射ビームの入射角、レ
ンズ７及びレンズ８の焦点距離と両者の距離、Ｘミラー
９の向き及びＹミラー10の向きによって決定される。ｆ
θレンズ19a への入射角θのビームのビームスポット位
置は、ｆθレンズ19a の焦点距離をｆとすると、ｆθレ
ンズ19a の焦点位置から、レーザビームが傾いている方
向に向かって、 Ｄ＝ｆ×θ で表される距離Ｄだけ離れた位置になる。
【００１６】したがって、ビーム間の角度がδθである
とすると、ビームスポット間の距離は、ｆ×δθとな
る。言い換えれば、δθを調節することによってビーム
スポット間の距離を調節することができる。なお、ビー
ム間の角度δθは、レンズ７への入射ビーム間の角度、
レンズ７及びレンズ８の焦点距離と両者の距離によって
決定される。すなわち、上記の光軸角度調整手段である
２つのレンズ７及び８とその距離を、例えば、レンズ７
の焦点距離を50mm、レンズ８の焦点距離を25mmとし、エ
キスパンダの構成に配置すると、入射ビーム間の角度が
２倍になってレンズ８から出射される。図１のように入
射ビーム間の角度より出射ビーム間の角度を小さくする
場合には、レンズ７とレンズ８との距離がエキスパンダ
の構成より離される。
とすると、ビームスポット間の距離は、ｆ×δθとな
る。言い換えれば、δθを調節することによってビーム
スポット間の距離を調節することができる。なお、ビー
ム間の角度δθは、レンズ７への入射ビーム間の角度、
レンズ７及びレンズ８の焦点距離と両者の距離によって
決定される。すなわち、上記の光軸角度調整手段である
２つのレンズ７及び８とその距離を、例えば、レンズ７
の焦点距離を50mm、レンズ８の焦点距離を25mmとし、エ
キスパンダの構成に配置すると、入射ビーム間の角度が
２倍になってレンズ８から出射される。図１のように入
射ビーム間の角度より出射ビーム間の角度を小さくする
場合には、レンズ７とレンズ８との距離がエキスパンダ
の構成より離される。
【００１７】図１の被加工物20上に示したように加工す
る場合には、Ｙミラー18以外を固定し、Ｙミラー18の角
度を変えて、３つのビームL1a, L2a 及びL3a をＹ方向
に走査する。第１のレーザビームL1を断続させることに
よって点線の加工ができ、第２のレーザビームL2の強度
を弱くすることによって薄い線となり、第３のレーザビ
ームL3の強度を強くすることによって濃い線となる。
る場合には、Ｙミラー18以外を固定し、Ｙミラー18の角
度を変えて、３つのビームL1a, L2a 及びL3a をＹ方向
に走査する。第１のレーザビームL1を断続させることに
よって点線の加工ができ、第２のレーザビームL2の強度
を弱くすることによって薄い線となり、第３のレーザビ
ームL3の強度を強くすることによって濃い線となる。
【００１８】なお、Ｘ方向にビームスポット位置P1, P2
及びP3を移動させる場合には、Ｘミラー９を所定の角度
だけ回転させる。次に、図２を用いて装置を駆動するた
めの電気回路の構成を説明する。タイミング信号発生器
１は、図示していない文字、図形入力装置及び出力装置
に接続されてその装置からの信号S1が入力され、第１か
ら第３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cと、Ｘ方向用及びＹ
方向用位置信号Ｄ／Ａ変換器4X及び4Yとに接続されて、
それらの装置にそれぞれの信号を出力する。第１から第
３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cには、それぞれに第１か
ら第３のＬＤ3a, 3b及び3cが接続されており、第１から
第３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cは、それぞれの出力制
御信号S1a,S1b及びS1c をタイミング信号発生器１から
受け、それぞれに第１から第３のＬＤ3a, 3b及び3cを駆
動する。また、Ｘ方向用及びＹ方向用位置信号Ｄ／Ａ変
換器4X及び4Yには、それぞれにＸスキャナドライバ5X及
びＹスキャナドライバ5Yを介して、ガルバノスキャナ等
のＸスキャナ6X及びＹスキャナ6Yが接続されている。Ｘ
方向用及びＹ方向用位置信号Ｄ／Ａ変換器4X及び4Yは、
タイミング信号発生器１からの信号に基づいて、それぞ
れにＸスキャナドライバ5X及びＹスキャナドライバ5Yに
それぞれの制御信号SX及びSYを送信し、その信号に基づ
いてＸスキャナ6X及びＹスキャナ6Yが駆動される。
及びP3を移動させる場合には、Ｘミラー９を所定の角度
だけ回転させる。次に、図２を用いて装置を駆動するた
めの電気回路の構成を説明する。タイミング信号発生器
１は、図示していない文字、図形入力装置及び出力装置
に接続されてその装置からの信号S1が入力され、第１か
ら第３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cと、Ｘ方向用及びＹ
方向用位置信号Ｄ／Ａ変換器4X及び4Yとに接続されて、
それらの装置にそれぞれの信号を出力する。第１から第
３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cには、それぞれに第１か
ら第３のＬＤ3a, 3b及び3cが接続されており、第１から
第３のＬＤドライバ2a, 2b及び2cは、それぞれの出力制
御信号S1a,S1b及びS1c をタイミング信号発生器１から
受け、それぞれに第１から第３のＬＤ3a, 3b及び3cを駆
動する。また、Ｘ方向用及びＹ方向用位置信号Ｄ／Ａ変
換器4X及び4Yには、それぞれにＸスキャナドライバ5X及
びＹスキャナドライバ5Yを介して、ガルバノスキャナ等
のＸスキャナ6X及びＹスキャナ6Yが接続されている。Ｘ
方向用及びＹ方向用位置信号Ｄ／Ａ変換器4X及び4Yは、
タイミング信号発生器１からの信号に基づいて、それぞ
れにＸスキャナドライバ5X及びＹスキャナドライバ5Yに
それぞれの制御信号SX及びSYを送信し、その信号に基づ
いてＸスキャナ6X及びＹスキャナ6Yが駆動される。
【００１９】図３は、これらの制御信号の一例を示すタ
イミングチャートであり、縦６ドット、横４ドットで
「Ｆ」の文字を印字する場合に相当する。Ｙ方向駆動信
号（図３ではＹ駆動信号）SYにはランプ状の信号が用い
られ、Ｘ方向駆動信号（図３ではＸ駆動信号）SXにはス
テップ状の信号が用いられる。これらの信号に同期して
第１から第３のＬＤ3a, 3b及び3cを駆動するための出力
制御信号S1a, S1b及びS1c がパルス状に出力されてい
る。
イミングチャートであり、縦６ドット、横４ドットで
「Ｆ」の文字を印字する場合に相当する。Ｙ方向駆動信
号（図３ではＹ駆動信号）SYにはランプ状の信号が用い
られ、Ｘ方向駆動信号（図３ではＸ駆動信号）SXにはス
テップ状の信号が用いられる。これらの信号に同期して
第１から第３のＬＤ3a, 3b及び3cを駆動するための出力
制御信号S1a, S1b及びS1c がパルス状に出力されてい
る。
【００２０】図４は、図３の制御信号によって加工され
た「Ｆ」の文字をモデル図として示したものである。図
４におけるA1からA5、B1とB2、及びC1からC4は、図３に
おけるそれらと対応している。〔第２の実施例〕この実
施例は、第１の実施例とは別の光軸角度調整手段に関す
るものであり、第１の実施例は２つの凸レンズを用いた
ものであったのに対して、凹レンズ7aと凸レンズ8aとを
用いている。
た「Ｆ」の文字をモデル図として示したものである。図
４におけるA1からA5、B1とB2、及びC1からC4は、図３に
おけるそれらと対応している。〔第２の実施例〕この実
施例は、第１の実施例とは別の光軸角度調整手段に関す
るものであり、第１の実施例は２つの凸レンズを用いた
ものであったのに対して、凹レンズ7aと凸レンズ8aとを
用いている。
【００２１】図５はその構成を示す説明図である。第１
から第３のＬＤ3a, 3b及び3cから平行に出射された３つ
のビームの内の光軸を外れている２つのビームは、凹レ
ンズ7aで外側に曲げられ、次の凸レンズ8aでその曲がり
が元の方向に戻され、ビーム間の角度が所定の値に調整
される。ビーム間の角度は、凹レンズ7aの焦点距離と凸
レンズ8aの焦点距離と両レンズの距離によって定まる。
この場合には、レンズ間の距離が第１の実施例の場合よ
り短くできる。
から第３のＬＤ3a, 3b及び3cから平行に出射された３つ
のビームの内の光軸を外れている２つのビームは、凹レ
ンズ7aで外側に曲げられ、次の凸レンズ8aでその曲がり
が元の方向に戻され、ビーム間の角度が所定の値に調整
される。ビーム間の角度は、凹レンズ7aの焦点距離と凸
レンズ8aの焦点距離と両レンズの距離によって定まる。
この場合には、レンズ間の距離が第１の実施例の場合よ
り短くできる。
【００２２】第１の実施例においては、レンズ７に入射
される３つのビームが平行でなく間隔が狭まる場合を説
明し、第２の実施例においては、レンズ7aに入射される
３つのビームが平行である場合を説明したが、どちらの
実施例においてもそれに限定されるものではない。ビー
ム発生源の状況と必要なビーム間距離に応じて平行ある
いは拡がる方向あるい狭まる方向のビームを使い分けれ
ばよいのである。いずれの場合においてもレンズ間の距
離を調整することによって所望のビーム間角度を得るこ
とができる。
される３つのビームが平行でなく間隔が狭まる場合を説
明し、第２の実施例においては、レンズ7aに入射される
３つのビームが平行である場合を説明したが、どちらの
実施例においてもそれに限定されるものではない。ビー
ム発生源の状況と必要なビーム間距離に応じて平行ある
いは拡がる方向あるい狭まる方向のビームを使い分けれ
ばよいのである。いずれの場合においてもレンズ間の距
離を調整することによって所望のビーム間角度を得るこ
とができる。
【００２３】〔第３の実施例〕この実施例は、第１の実
施例とは別の２次元的に走査する走査手段に関するもの
であり、第１の実施例におけるＸミラー９の機能を被加
工物20a の搬送装置にもたせたものである。図６はその
構成を示す概念斜視図である。レンズ８からのビーム
は、ミラー90で方向を変えられ、Ｙミラー10でＹ方向に
走査され、３つのレーザビームL1c, L2c及びL3c となっ
てｆθレンズ19a に入射し、ｆθレンズ19a で集光され
て被加工物20a に照射される。一方、被加工物20a は、
タイミング信号発生器１からの信号によって駆動される
エンコーダ21によってＸ方向に搬送さる。この搬送と、
Ｙミラー10によるＹ方向へのビームの走査とを合わせる
ことによって、ビームスポットP1, P2及びP3は被加工物
20a 上を２次元的に走査され、必要な文字等が被加工物
20a に印字される。
施例とは別の２次元的に走査する走査手段に関するもの
であり、第１の実施例におけるＸミラー９の機能を被加
工物20a の搬送装置にもたせたものである。図６はその
構成を示す概念斜視図である。レンズ８からのビーム
は、ミラー90で方向を変えられ、Ｙミラー10でＹ方向に
走査され、３つのレーザビームL1c, L2c及びL3c となっ
てｆθレンズ19a に入射し、ｆθレンズ19a で集光され
て被加工物20a に照射される。一方、被加工物20a は、
タイミング信号発生器１からの信号によって駆動される
エンコーダ21によってＸ方向に搬送さる。この搬送と、
Ｙミラー10によるＹ方向へのビームの走査とを合わせる
ことによって、ビームスポットP1, P2及びP3は被加工物
20a 上を２次元的に走査され、必要な文字等が被加工物
20a に印字される。
【００２４】以上の実施例においては３つのレーザビー
ムの場合を示したが、３つに限定されるものでないこと
は明白であろう。また、半導体レーザと光ファイバとを
対に組み合わせた例を説明したが、半導体レーザからの
ビームを直接にレンズに入射してもよいし、１つの半導
体レーザに複数の光ファイバを結合することもできる。
ムの場合を示したが、３つに限定されるものでないこと
は明白であろう。また、半導体レーザと光ファイバとを
対に組み合わせた例を説明したが、半導体レーザからの
ビームを直接にレンズに入射してもよいし、１つの半導
体レーザに複数の光ファイバを結合することもできる。
【００２５】更に、半導体レーザを他のパルス化可能な
レーザ発生装置に置き換えることも可能であり、ガルバ
ノメータを使ったガルバノスキャナによるミラーの駆動
に代えてポリゴン用モータによるポリゴンミラーの駆動
を採用することもできる。
レーザ発生装置に置き換えることも可能であり、ガルバ
ノメータを使ったガルバノスキャナによるミラーの駆動
に代えてポリゴン用モータによるポリゴンミラーの駆動
を採用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、複数ビームを発生す
るレーザビーム発生手段と、それらのビームを２次元的
に走査する走査手段と、走査されたビームを被加工物上
に集光する集光レンズとを備えているレーザ印字装置に
おいて、複数ビームが、ある一次元方向において、互い
に異なる角度を有し、走査手段が、複数ビームを同時に
走査する、前記一次元方向用のミラー及びそれに直交す
る方向用のミラーで構成され、集光レンズが複数ビーム
を同時に集光させる１つのｆθレンズであるので、その
角度差に応じた間隔をもつ複数のビームスポットが被加
工物の表面に形成され、それらのスポットが２つのミラ
ーによって２次元的に被加工物の表面上を走査される。
したがって、高価な部品を必要とせず、高速で加工でき
るレーザ印字装置を提供することができる（請求項１の
発明）。
るレーザビーム発生手段と、それらのビームを２次元的
に走査する走査手段と、走査されたビームを被加工物上
に集光する集光レンズとを備えているレーザ印字装置に
おいて、複数ビームが、ある一次元方向において、互い
に異なる角度を有し、走査手段が、複数ビームを同時に
走査する、前記一次元方向用のミラー及びそれに直交す
る方向用のミラーで構成され、集光レンズが複数ビーム
を同時に集光させる１つのｆθレンズであるので、その
角度差に応じた間隔をもつ複数のビームスポットが被加
工物の表面に形成され、それらのスポットが２つのミラ
ーによって２次元的に被加工物の表面上を走査される。
したがって、高価な部品を必要とせず、高速で加工でき
るレーザ印字装置を提供することができる（請求項１の
発明）。
【００２７】また、複数ビームを発生するレーザビーム
発生手段と、それらのビームを２次元的に走査する走査
手段と、走査されたビームを被加工物上に集光する集光
レンズとを備えているレーザ印字装置において、複数ビ
ームが、ある一次元方向において、互いに異なる角度を
有し、走査手段が、複数ビームを同時に走査する前記一
次元方向に直交する方向用のミラーと、被加工物搬送手
段とで構成され、集光レンズが、複数ビームを同時に集
光させる１つのｆθレンズであるので、この発明の場合
も請求項１の発明と同様に、その角度差に応じた間隔を
もつ複数のビームスポットが被加工物の表面に形成さ
れ、それらのスポットが１つのミラーと被加工物搬送手
段とによって２次元的に被加工物の表面上を走査され
る。したがって、高価な部品を必要とせず、高速で加工
できるレーザ印字装置を提供することができる（請求項
２の発明）。
発生手段と、それらのビームを２次元的に走査する走査
手段と、走査されたビームを被加工物上に集光する集光
レンズとを備えているレーザ印字装置において、複数ビ
ームが、ある一次元方向において、互いに異なる角度を
有し、走査手段が、複数ビームを同時に走査する前記一
次元方向に直交する方向用のミラーと、被加工物搬送手
段とで構成され、集光レンズが、複数ビームを同時に集
光させる１つのｆθレンズであるので、この発明の場合
も請求項１の発明と同様に、その角度差に応じた間隔を
もつ複数のビームスポットが被加工物の表面に形成さ
れ、それらのスポットが１つのミラーと被加工物搬送手
段とによって２次元的に被加工物の表面上を走査され
る。したがって、高価な部品を必要とせず、高速で加工
できるレーザ印字装置を提供することができる（請求項
２の発明）。
【００２８】請求項１の発明または請求項２の発明にお
いて、レーザビーム発生手段と走査手段との間に、複数
ビーム間の光軸角度調整手段が備えられているので、光
軸角度調整手段によって複数ビーム間の角度を調整する
ことにより、ビームスポット間の間隔を調整することが
できる。したがって、高価な部品を必要とせず、ビーム
スポット間隔を容易に調整することができ、かつ高速で
加工できるレーザ印字装置を提供することができる（請
求項３の発明）。
いて、レーザビーム発生手段と走査手段との間に、複数
ビーム間の光軸角度調整手段が備えられているので、光
軸角度調整手段によって複数ビーム間の角度を調整する
ことにより、ビームスポット間の間隔を調整することが
できる。したがって、高価な部品を必要とせず、ビーム
スポット間隔を容易に調整することができ、かつ高速で
加工できるレーザ印字装置を提供することができる（請
求項３の発明）。
【００２９】また、請求項１の発明から請求項３のいず
れかの発明において、複数ビームを発生するレーザビー
ム発生手段が、ビーム毎に、半導体レーザとそれにカッ
プリングされた光ファイバとで構成されているので、ビ
ーム単位で出力制御が可能であり、光ファイバの配置や
角度によってビームの出力形態、例えば並び方や相互の
角度や距離等、を任意に選定することができる。また、
半導体レーザは小型軽量であり、ビームのパルス化が容
易である。したがって、高価な部品を必要とせず、装置
が小型化でき、ビームスポット間隔を容易に調整するこ
とができ、高速で加工でき、かつ設計の幅が広いレーザ
印字装置を提供することができる（請求項４の発明）。
れかの発明において、複数ビームを発生するレーザビー
ム発生手段が、ビーム毎に、半導体レーザとそれにカッ
プリングされた光ファイバとで構成されているので、ビ
ーム単位で出力制御が可能であり、光ファイバの配置や
角度によってビームの出力形態、例えば並び方や相互の
角度や距離等、を任意に選定することができる。また、
半導体レーザは小型軽量であり、ビームのパルス化が容
易である。したがって、高価な部品を必要とせず、装置
が小型化でき、ビームスポット間隔を容易に調整するこ
とができ、高速で加工でき、かつ設計の幅が広いレーザ
印字装置を提供することができる（請求項４の発明）。
【００３０】更に、請求項４の発明において、個々の半
導体レーザの出力が、走査手段の制御信号に同期させて
制御されるので、個々に制御される加工スポットの数が
ビーム数倍に増加する。したがって、高価な部品を必要
とせず、装置が小型化でき、ビームスポット間隔を容易
に調整することができ、高速で加工でき、設計の幅が広
く、かつ個々のビームスポットに対応する細かい形状も
印字できるレーザ印字装置を提供することができる（請
求項５の発明）。
導体レーザの出力が、走査手段の制御信号に同期させて
制御されるので、個々に制御される加工スポットの数が
ビーム数倍に増加する。したがって、高価な部品を必要
とせず、装置が小型化でき、ビームスポット間隔を容易
に調整することができ、高速で加工でき、設計の幅が広
く、かつ個々のビームスポットに対応する細かい形状も
印字できるレーザ印字装置を提供することができる（請
求項５の発明）。
【図１】この発明によるレーザ印字装置の第１の実施例
の構成を示す概念斜視図
の構成を示す概念斜視図
【図２】実施例の電気回路の構成を示すブロック図
【図３】制御信号の一例を示すタイミングチャート
【図４】印字例を示すモデル図
【図５】第２の実施例におけるビーム間角度の生成手段
の構成を示す説明図
の構成を示す説明図
【図６】第３の実施例の構成を示す概念斜視図
【図７】従来技術によるレーザ印字装置の一例の構成を
示す概念斜視図
示す概念斜視図
１ タイミング信号発生器 2a 第１のＬＤドライバ 2b 第２のＬＤドライバ 2c 第３のＬＤドライバ 3a 第１のＬＤ 3b 第２のＬＤ 3c 第３のＬＤ 4X, 4Y 位置信号D/A 変換器 5X Ｘスキャナドライバ 5Y Ｙスキャナドライバ 6X Ｘスキャナ 6Y Ｙスキャナ 7, 7a, 8, 8a レンズ ９ Ｘミラー 10 Ｙミラー 11 レーザ装置 12 レーザビームスプリッタ 13 制御装置 14a, 14b, 14c ドライバ 15a, 15b, 15c 光変調器 16 マスク 16a ウインド 17 ガルバノスキャナ 18 反射ミラー 19 集光レンズ 19a ｆθレンズ 20, 20a 被加工物 21 エンコーダ 90 ミラー Ｌ レーザビーム L1, L1a, L1b, L1c 第１のレーザビーム L2, L2a, L2b, L2c 第２のレーザビーム L3, L3a, L3b, L3c 第３のレーザビーム P1, P2, P3 ビームスポット位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】複数ビームを発生するレーザビーム発生手
段と、それらのビームを２次元的に走査する走査手段
と、走査されたビームを被加工物上に集光する集光レン
ズとを備えているレーザ印字装置において、 複数ビームが、ある一次元方向において、互いに異なる
角度を有し、 走査手段が、複数ビームを同時に走査する、前記一次元
方向用のミラー及びそれに直交する方向用のミラーで構
成され、 集光レンズが、複数ビームを同時に集光させる１つのｆ
θレンズであることを特徴とするレーザ印字装置。 - 【請求項２】複数ビームを発生するレーザビーム発生手
段と、それらのビームを２次元的に走査する走査手段
と、走査されたビームを被加工物上に集光する集光レン
ズとを備えているレーザ印字装置において、 複数ビームが、ある一次元方向において、互いに異なる
角度を有し、 走査手段が、複数ビームを同時に走査する前記一次元方
向に直交する方向用のミラーと、被加工物搬送手段とで
構成され、 集光レンズが、複数ビームを同時に集光させる１つのｆ
θレンズであることを特徴とするレーザ印字装置。 - 【請求項３】レーザビーム発生手段と走査手段との間
に、複数ビーム間の光軸角度調整手段が備えられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレー
ザ印字装置。 - 【請求項４】複数ビームを発生するレーザビーム発生手
段が、ビーム毎に、半導体レーザとそれにカップリング
された光ファイバとで構成されていることを特長とする
請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ印字装
置。 - 【請求項５】個々の半導体レーザの出力が、走査手段の
制御信号に同期させて制御されることを特長とする請求
項４に記載のレーザ印字装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9331482A JPH11156567A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | レーザ印字装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9331482A JPH11156567A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | レーザ印字装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11156567A true JPH11156567A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18244148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9331482A Pending JPH11156567A (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | レーザ印字装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11156567A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002224864A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-13 | Sunx Ltd | レーザマーキング方法及びレーザマーキング装置 |
| JP2002224863A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-13 | Sunx Ltd | レーザマーキング方法、レーザマーキング装置及びそのプログラム |
| JP2003531010A (ja) * | 2000-04-18 | 2003-10-21 | レーザーインク | 製品へのコードの印刷 |
| US6953140B2 (en) | 2003-09-08 | 2005-10-11 | Halla Climate Control Corporation | Friction stir welding apparatus of piston for swash plate type compressor with variable capacity |
| WO2005101487A1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-10-27 | Eo Technics Co., Ltd. | Laser processing apparatus |
| US7036708B2 (en) | 2003-09-09 | 2006-05-02 | Halla Climate Control Corporation | Manufacturing method of piston for swash plate type compressor with variable capacity |
| US7517833B2 (en) | 2004-10-25 | 2009-04-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Thermal transfer sheet and protective layer transfer sheet |
| DE102008032751B3 (de) * | 2008-07-11 | 2009-12-10 | Innolas Systems Gmbh | Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren mit Doppel- oder Mehrfachspot mittels eines Galvanoscanners |
| JP2017521264A (ja) * | 2014-06-12 | 2017-08-03 | スキャンラボ ゲーエムベーハー オプティッシェ テクノロジエン | 平行オフセット部を備えたレーザ加工装置 |
| WO2021106256A1 (ja) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | パナソニック株式会社 | ビーム結合装置、及びレーザ加工機 |
| EP3878595A1 (en) * | 2020-03-11 | 2021-09-15 | Rohr, Inc. | Substrate perforation system & method using polygon mirror(s) |
-
1997
- 1997-12-02 JP JP9331482A patent/JPH11156567A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4499934B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2010-07-14 | サンクス株式会社 | レーザマーキング方法及びレーザマーキング装置 |
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| US7688492B2 (en) | 2004-04-19 | 2010-03-30 | Eo Technics Co., Ltd. | Laser processing apparatus |
| WO2005101487A1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-10-27 | Eo Technics Co., Ltd. | Laser processing apparatus |
| EP1738409A1 (en) * | 2004-04-19 | 2007-01-03 | EO Technics Co.,Ltd. | Laser processing apparatus |
| EP1738409A4 (en) * | 2004-04-19 | 2008-10-08 | Eo Technics Co Ltd | LASER TREATMENT APPARATUS |
| US7517833B2 (en) | 2004-10-25 | 2009-04-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Thermal transfer sheet and protective layer transfer sheet |
| EP2465692A1 (en) | 2004-10-25 | 2012-06-20 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Thermal transfer sheet |
| DE102008032751B3 (de) * | 2008-07-11 | 2009-12-10 | Innolas Systems Gmbh | Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren mit Doppel- oder Mehrfachspot mittels eines Galvanoscanners |
| JP2017521264A (ja) * | 2014-06-12 | 2017-08-03 | スキャンラボ ゲーエムベーハー オプティッシェ テクノロジエン | 平行オフセット部を備えたレーザ加工装置 |
| US10272521B2 (en) | 2014-06-12 | 2019-04-30 | Scanlab Gmbh | Laser machining apparatus comprising a parallel displacement unit |
| WO2021106256A1 (ja) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | パナソニック株式会社 | ビーム結合装置、及びレーザ加工機 |
| EP3878595A1 (en) * | 2020-03-11 | 2021-09-15 | Rohr, Inc. | Substrate perforation system & method using polygon mirror(s) |
| US11237386B2 (en) | 2020-03-11 | 2022-02-01 | Rohr, Inc. | Substrate perforation system and method using polygon mirror(s) |
| EP4219064A1 (en) * | 2020-03-11 | 2023-08-02 | Rohr, Inc. | Substrate perforation system using polygon mirror(s) |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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