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公開番号2025009873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024087231
出願日2024-05-29
発明の名称レーザ照射方法、レーザ照射装置、レーザマーキング装置及び造形装置
出願人株式会社リコー
代理人個人
主分類B23K 26/082 20140101AFI20250109BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】レーザ光のラスタ走査においてレーザ出力の有効利用と生産性向上を図る。
【解決手段】本発明のレーザ照射方法は、レーザ光を偏向走査する第1偏向器(AOD20)及び第2偏向器(ガルバノスキャナ30)を使用し、第1偏向器で偏向したレーザ光を第2偏向器によるラスタ走査によってレーザ照射対象物に照射するレーザ照射方法であって、ラスタ走査によってレーザ照射対象物の非照射領域に移動するレーザ光を、第1偏向器によって、非照射領域から離間した未照射領域に照射するように偏向することを特徴とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を偏向走査する第１偏向器及び第２偏向器を使用し、前記第１偏向器で偏向したレーザ光を前記第２偏向器によるラスタ走査によってレーザ照射対象物に照射するレーザ照射方法であって、
前記ラスタ走査によって前記レーザ照射対象物の非照射領域に移動するレーザ光を、前記第１偏向器によって、前記非照射領域から離間した未照射領域に照射するように偏向することを特徴とするレーザ照射方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記未照射領域は、前記ラスタ走査上から離間した領域であることを特徴とする請求項１のレーザ照射方法。
【請求項３】
前記第１偏向器が、音響光学偏向器又は電気光学偏向器を有することを特徴とする請求項１のレーザ照射方法。
【請求項４】
前記第１偏向器によって、前記ラスタ走査の走査方向と異なる方向にレーザ光を偏向することを特徴とする請求項１のレーザ照射方法。
【請求項５】
前記第１偏向器と前記第２偏向器の間の第３偏向器によって、前記第１偏向器によって偏向したレーザ光を、前記第１偏向器の偏向方向と異なる方向に偏向することを特徴とする請求項１のレーザ照射方法。
【請求項６】
前記ラスタ走査による走査線の間隔は、前記レーザ照射対象物における基準面積当たりのレーザ照射対象領域の密度に基づき設定されていることを特徴とする請求項１のレーザ照射方法。
【請求項７】
レーザ光を偏向走査する第１偏向器及び第２偏向器を使用し、前記第１偏向器で偏向したレーザ光を前記第２偏向器によるラスタ走査によってレーザ照射対象物に照射するレーザマーキング方法であって、
前記第２偏向器によるラスタ走査が加速又は減速する時に、前記ラスタ走査によって前記レーザ照射対象物の照射領域又は非照射領域に移動するレーザ光を、前記第１偏向器によって、前記照射領域又は非照射領域から離間した未照射領域に照射するように偏向することを特徴とするレーザマーキング方法。
【請求項８】
前記第１偏向器と前記第２偏向器の間の第３偏向器によって、前記第１偏向器によって偏向したレーザ光を、前記第１偏向器の偏向方向と異なる方向に偏向することで、前記未照射領域に対するレーザ照射位置のラスタ走査方向の位置ズレを低減することを特徴とする請求項７のレーザマーキング方法。
【請求項９】
レーザ光を偏向走査する第１偏向器及び第２偏向器を備え、前記第１偏向器で偏向したレーザ光を前記第２偏向器によるラスタ走査によってレーザ照射対象物に照射するレーザ照射装置であって、
前記ラスタ走査によって前記レーザ照射対象物の非照射領域に移動するレーザ光を、前記第１偏向器によって、前記非照射領域から離間した未照射領域に照射するように偏向することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記未照射領域は、前記ラスタ走査上から離間した領域であることを特徴とする請求項９のレーザ照射装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏向器によってレーザ光を偏向走査するレーザ照射方法、レーザ照射装置、レーザマーキング装置及び造形装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特許第４１０８２９４号公報）に、レーザ光をマーキング対象物に対してラスタ走査やベクタ走査することで当該対象物にマーキングを行うレーザマーキング方法が開示されている。ラスタ走査は走査速度（マーキング速度）を大きくすることができるが、非マーキング画素ではレーザ光をＯＦＦにして無駄に走査するため、レーザ出力の有効利用や生産性向上の観点から改善余地があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、レーザ光のラスタ走査においてレーザ出力の有効利用と生産性向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明のレーザ照射方法は、レーザ光を偏向走査する第１偏向器及び第２偏向器を使用し、前記第１偏向器で偏向したレーザ光を前記第２偏向器によるラスタ走査によってレーザ照射対象物に照射するレーザ照射方法であって、前記ラスタ走査によって前記レーザ照射対象物の非照射領域に移動するレーザ光を、前記第１偏向器によって、前記非照射領域から離間した未照射領域に照射するように偏向することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、レーザ光のラスタ走査においてレーザ出力の有効利用と生産性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の概略平面図である。
レーザ光によるマーキングのフロー図である。
ガルバノスキャナのラスタ走査軌跡と音響光学偏向器（ＡＯＤ）の偏向方向を示す図である。
（ａ）はマーキングする画像パターンを示す図であり、（ｂ）は当該画像パターンをマーキングする従来のマーキング方法、（ｃ）と（ｄ）は本実施形態のマーキング方法を示す図である。
（ａ）はマーキングする他の画像パターンを示す図であり、（ｂ）と（ｃ）は当該画像パターンをマーキングする本実施形態のマーキング方法を示す図である。
本発明の他の実施形態に係るレーザマーキング装置の（ａ）概略平面図と（ｂ）概略側面図である。
（ａ）はマーキングするさらに他の画像パターンを示す図であり、（ｂ）は当該画像パターンをマーキングする本実施形態のマーキング方法を示す図である。
図７（ｂ）のマーキングのフロー図である。
２つの音響光学偏向器（ＡＯＤ）を使用して図７(ａ)の画像パターンをマーキングする本実施形態のマーキング方法を示す図である。
ラスタ走査範囲をｙ方向に拡大して図７(ａ)の画像パターンをマーキングする本実施形態のマーキング方法を示す図である。
音響光学偏向器（ＡＯＤ）による偏向角θを説明する図である。
マーキングする画像パターンをレーザ光の照射密度と共に示す図である。
図１２Ａにレーザ光の走査軌跡を追加した図である。
音響光学偏向器（ＡＯＤ）の偏向角θを変えてレーザ光を偏向させる例（ａ）～（ｄ）を説明する図である。
マーキングの位置ずれを許容する場合のマーキング方法を示す図である。
マーキング速度の高速化を説明する図であって、（ａ）マーキングする画像パターンと(ｂ)高速化したマーキング方法を説明する図である。
主走査速度の加減速時のレーザ光複数回照射を説明する図である。
１画素通過時に２画素をマーキングする方法を示す図である。
音響光学偏向器（ＡＯＤ）を進行する音波のビーム径を説明する図である。
レーザ照射制御部及びレーザ走査制御部のブロック図である。
音響光学偏向器（ＡＯＤ）の制御方法を説明する図である。
粉末床溶融結合装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
●レーザマーキング装置
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施形態であるレーザマーキング装置１００の平面図を示す。このレーザマーキング装置１００は、レーザ光源としてのレーザ発振器１０と、第１偏向器又は第１走査手段としての音響光学偏向器２０と、第２偏向器又は第２走査手段としてのガルバノスキャナ３０と、ｆθレンズ４０を備える。以下、音響光学偏向器を「ＡＯＤ」（Acousto-Optic Deflector）と呼称する。
【０００８】
ＡＯＤ２０は、結晶体に結合された圧電変換器と、圧電変換器を駆動する無線周波数（ＲＦ）駆動部を含む。ＡＯＤ２０は、ＲＦ駆動部で圧電変換器を駆動することで、結晶体の中にＲＦ周波数の音波、例えば、約５０ＭＨｚと約１５００ＭＨｚとの間の周波数範囲内の音波を生成する。
【０００９】
入射レーザ光は、結晶体内に生じた音波によってＲＦ周波数に比例して回折される。そして、入力ビームパワーの一部が１次光（回折光）として偏向される。
【００１０】
光源（レーザ発振器１０）から出射したレーザ光は、ＡＯＤ２０によって偏向され、その１次光（回折光）がガルバノスキャナ３０に入射する。ガルバノスキャナ３０に入射したレーザ光は、ガルバノスキャナ３０によってラスタ走査される。
（【００１１】以降は省略されています）

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