專利名稱：：新的工程木纖維制品基材及通過激光加工形成基材的方法優(yōu)先權(quán)本申請要求2005年11月16日提交的美國臨時申請第60/737，127號、2006年2月13日提交的第60/772,483號、2006年3月31日提交的第60/744,081號、2006年4月18日提交的第60/745,023號、以及2006年5月26日提交的美國實用專利申請第11/420,543號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容作為參考結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
：具有各種各樣的不同鋪面材料(surfacingmaterial)的工程木纖維制品(engineeredwoodfiberproduct)在商業(yè)和住宅工作臺面(countertop)、浴室固定設備、商店固定設備、商業(yè)陳列展柜、地板和壁板、家具以及許多其它建筑材料內(nèi)部構(gòu)件方面具有廣泛的應用。典型的工程木纖維制品基材可以由MDF(中密度纖維板)、刨花板(particleboard)、或由木纖維制品(其可以包括木碎片、鋸屑、或任何其它木質(zhì)部件)制成的制品以及各種樹脂來形成。MDF是常見的木纖維制品材料，其包括約92％的木纖維制品以及8％的樹脂。刨花板由木纖維制品和鋸屑組成。這樣的制品也用于家具、擱板、工作臺面基材等。鋪面材料可以覆蓋木纖維制品基材的表面。鋪面材料可以包括層壓材料(laminate)、膠合板(veneer)、金屬薄片、丙烯酸樹脂、頂部覆蓋紙、蜜胺(三聚氰胺)和熱熔融蜜胺以及其它材料，如一些類型的涂料或油漆。這些鋪面材料可以覆蓋基材表面，從而將工程木制品轉(zhuǎn)變成最終成品如書架、桌子或廚房工作臺面。層壓材料是合成材料，其通常由若干層多張牛皮紙、裝飾紙以及蜜胺或可塑型涂料制成。當然，有許多其它構(gòu)造和材料用于層壓材料的生產(chǎn)。例如，用于地板的層壓材料通常由若干層制成。頂部耐磨層是用透明蜜胺樹脂浸漬的纖維素紙。在此層下面是裝飾層——一種印在紙上并用樹脂強化的圖片或圖案。板芯通常是耐久的纖維板型木纖維制品。其它這樣的制品主要由木纖維制品和循環(huán)木纖維制品以及回收制品組成，用樹脂和/或膠粘劑來將木纖維制品結(jié)合在一起。具有不同圖形和圖案的成品可以用來，例如，模擬花崗巖或木頭紋理結(jié)構(gòu)。制造者可以利用帶有印有圖案的裝飾紙的層壓材料來獲得這些效果。與單色印刷紙以及其它鋪面材料相比，這可以提供更有意義的效果。這種類型的精加工的一個目的是提供更有吸引力的設計表面以便與花崗巖以及木材競爭，此外還提供顯著降低的價格?；◢弾r工作臺面可以花費$70-$100/平方英尺，而層壓材料工作臺面通?；ㄙM$5-$20/平方英尺。然而，在圖案化層壓材料中固有的基本問題是，圖案或圖形確實像是“畫上去的”。典型的材料看上去不像層壓材料表面或紋理的一部分。用戶經(jīng)常的反應是，這樣的圖案化層壓材料看起來便宜并顯得粗劣。沒有人會愚蠢到相信紙圖案化的木紋層壓材料真正是木材或紙圖案化的花崗巖層壓材料真正是花崗巖。更便宜的材料甚至會具有更差的質(zhì)量。頂部涂布紙(topcoatedpaper)，例如，可以產(chǎn)生相對較差質(zhì)量的表面圖像。蜜胺鋪面材料經(jīng)常需要將蜜胺膠合到木質(zhì)復合板的頂部和底部，以保證滿意的結(jié)構(gòu)完整性。膠合板可產(chǎn)生有吸引力的木紋外觀，但會引起成品成本的顯著增加。目前的設計方案限制了層壓材料在住宅和商業(yè)市場方面的應用和市場份額。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個方面描述了利用激光直接在工程木纖維制品基材上刻畫圖形、標志以及圖案。示例性材料可以包括MDF、刨花板、以及其它木纖維制品。在本文中描述的具體實施例構(gòu)想了由木纖維制品形成的基材的使用。術(shù)語木纖維制品在本文用來指任何木質(zhì)件(pieceofwood)，如木塊、木漿、鋸屑、或任何其它木纖維制品，其借助膠粘劑或一些其它類似的物質(zhì)被壓縮并保持在一起。基材可以具有由基材材料制成的表面，如對于未涂布的MDF的情況，或在其表面上可以具有某種類型的涂料。一種具體實施例使用激光束來接觸工程木纖維制品材料的表面，以改變材料的物理和/或化學和/或表面性能，從而刻畫圖形、標志或圖案。激光束可以以許多方式與表面相互作用以改變表面性能，包括光吸收、光子散射以及撞擊。例如，強激光束可以燃燒表面。通過激光束的撞擊可以從表面燒蝕某些表面顆粒。當激光加工的圖案是木紋圖案時，這種從表面除去某些表面顆粒使制品看上去更像真正的木質(zhì)件，其具有由木紋引起的某些表面變化。在一種具體實施例中，對使用的圖像增加深度或紋理可以增強刻畫的圖像的真實感。具體實施例描述了如何用一種或多種激光在特定功率級、速度以及其它控制參數(shù)下對一個或多個表面進行處理，以實現(xiàn)比傳統(tǒng)方法具有低得多的成本以及更高的質(zhì)量的一些效果，或甚至可能用其它技術(shù)做不到的一些效果。圖1是在工程木纖維制品上形成圖形的激光方法的一種具體實施例的示意圖，其根據(jù)一種具體實施例用來加工長度為2-12英尺的這種部件。圖2是在工程木纖維制品上形成圖形的激光方法的另一種具體實施例的示意圖，其中利用兩個激光器來加工部件的6英尺區(qū)段。圖3是在工程木纖維制品上形成圖形的激光方法的另一種具體實施例的示意圖，其中使用具有分束器的激光器，每個激光束加工部件的6英尺區(qū)段。圖4是在工程木纖維制品上形成圖形的激光方法的另一種具體實施例的示意圖，其中使用一個或兩個激光器從而在連續(xù)激光加工過程中進行“運行中印制(print-on-the-fly)”。圖5是在工程木纖維制品上形成圖形的激光方法的另一種具體實施例的示意圖，其中使用一個或多個具有不同透鏡位置的激光器，而透鏡是緊緊跟隨反射鏡來定位的。具體實施例方式本發(fā)明人已注意到，有關(guān)直接在木纖維制品表面以及工程木纖維制品上激光刻畫(scribing)圖形圖像和圖案，在
技術(shù)領域：
沒有任何教導。本發(fā)明人相信，這是由于在需要激光加工的部件尺寸、為獲得圖形質(zhì)量所需要的分辨率、以及需要特別高的激光功率之間存在矛盾。要加工的部件越大，則激光束尺寸越大，分辨率越差，并且需要更大的激光功率，以便在木纖維制品上蝕刻圖案。一種具體實施例描述了使用激光以便在木纖維制品例如具有較大尺寸(例如寬度或長度為24-96英寸)的中密度木纖維制品(MDF)上形成木紋圖案?？梢允褂霉鈱W部件，其可以與激光加工的照野(fieldsize)成比例地增加激光束的尺寸。然而，這些光學部件會降低分辨率或圖像質(zhì)量。例如，與用裝有光學部件的激光器對60英寸見方床(bed)進行的激光蝕刻相比，用裝有光學部件的激光器對8平方英寸床進行的激光蝕刻將具有精細得多的分辨率和細節(jié)。激光器離材料越遠，激光束尺寸則越大。因此，為了利用這種裝置來激光蝕刻例如在一個方向上為60英寸的MDF制品，則需要60英寸見方的激光照野以及相應更大的激光束直徑。甚至需要更大的照野以及相應更大的激光束直徑以激光蝕刻制品，如更大的MDF或?qū)訅翰牧现破?。隨著激光束直徑增加，圖形的分辨率和圖形細節(jié)的精度降低，并且在MDF上蝕刻圖案所需要的激光功率會較大，即1000-2500瓦。因此，本發(fā)明人注意到，當利用這種實施方式來加工相當大尺寸的材料時，難以獲得細節(jié)激光蝕刻。本申請描述了1)對影響EDPUT(單位時間能量密度)的激光器操作參數(shù)進行控制，以便在所有尺寸的工程木纖維制品上激光加工圖形、圖案以及標志，以及2)加工寬度或長度為4英尺至12英尺的工程木纖維制品的新方法。EDPUT，或單位時間能量密度，是一種參數(shù)，該參數(shù)規(guī)定了在任何單位時間內(nèi)施加于一定面積的功率的量。EDPUT可以以W·s/mm2或其它類似單位為單位來表示，其表示連續(xù)激光功率(瓦)除以激光光斑的移動速度(mm2/s)?？梢酝ㄟ^控制激光功率、工作循環(huán)(dutycycle)、或激光相對于工件的速度(對于給定功率)、或其它參數(shù)、以及參數(shù)的組合，來控制EDPUT。確定EDPUT的范圍，以便在產(chǎn)生規(guī)定(specified)變化的給定材料上刻畫所需圖形。可以控制EDPUT保持在上述范圍內(nèi)，從而以可重復的方式獲得所希望的結(jié)果——即，針對規(guī)定材料的一個工件確定EDPUT，然后該EDPUT可以重復用于其它類似材料的其它工件。對于給定激光功率，也可以通過設置材料相對于激光的速度來控制EDPUT，其對于給定激光功率將導致可覺察的變化。在這種意義上，EDPUT是表示在任何時間施加于材料的任何面積的能量的量的公式化方法。這種能量的量會引起可覺察的變化。通過對材料施加特定量的功率可引起可覺察的變化，其將導致在材料上形成可覺察的變化。對于任何固定功率，通過相對于工件激光移動的臨界速度可以對該變化加以控制，其導致控制單位面積和單位時間施加于工件的功率的量。重要的是，控制的EDPUT或控制的速度可防止不希望的效應如燒焦、熔化或變形，但仍然能夠使材料表面產(chǎn)生可覺察的變化。然而，EDPUT必須足夠高以引起表面發(fā)生可覺察的變化。一種具體實施例涉及在不同工程木纖維制品上刻畫圖形、標志以及圖案的方法，其中所述制品通常用于住宅和商業(yè)工作臺面、浴室固定設備、壁、商業(yè)陳列展柜、地板、家具等。在這種具體實施例中，可以控制EDPUT以基本上避免不希望的缺陷、熔化、燒焦或燒穿。然而，EDPUT可以除去部分表面材料，以形成表面凸紋(凸起)，從而引起表面厚度的變化，很像真正木質(zhì)件上的紋理。根據(jù)一種具體實施例，用來控制蝕刻的圖案具有不同的部分，這些不同的部分是用不同量的施加能量加以蝕刻，以產(chǎn)生這樣的效果圖案的某些部分與其它部分相比被蝕刻到材料中更大的深度。例如，可以用不同的EPDUT蝕刻不同的部分。輸出包括通過不同量蝕刻不同部分的信息。實際上，這把第三維的信息加入了圖案，其中第三維是圖案的深度。另外，具體實施例披露了具體的激光器構(gòu)造，其首次使得可以在長度4-12英尺或甚至更長的木纖維制品部件上進行激光蝕刻。因此，該具體實施例可以克服一些技術(shù)障礙，這些技術(shù)障礙將激光器限于僅在它們本身規(guī)定的活動范圍內(nèi)的區(qū)域進行寫入。另一種具體實施例擴大了照野而沒有在激光加工的圖案中相應地損失分辨率。影響EDPUT的激光操作參數(shù)可以包括激光束的連續(xù)功率、激光束在材料上形成的光斑面積、以及激光束相對于材料表面的速度中的任何一項或全部。本發(fā)明人還注意到，激光的頻率對所希望的EDPUT也具有影響。將頻率描述為每秒的激光脈沖數(shù)目。取決于激光的速度，低頻率將產(chǎn)生拼接效果(stitchingeffect)或虛線，而更高頻率將產(chǎn)生實線。這些參數(shù)各自以及以相互作用方式影響所希望的EDPUT。EDPUT形成關(guān)鍵因素，以在工程木纖維制品和鋪面材料的表面上消除熔化、燒穿和/或不希望的缺陷，而仍然在材料上產(chǎn)生可見的圖形、標志或圖案。如果EDPUT太高，激光可以燒穿或熔化整個材料或產(chǎn)生缺陷。相反地，如果EDPUT太低，刻畫到材料上的圖形將不是足夠可見的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于不同類型的材料，EDPUT是不同的，并且對于不同顏色和重量的材料也經(jīng)常是不同的。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于刻畫到材料上的不同類型和尺寸的圖形，EDPUT經(jīng)常是不同的。本披露內(nèi)容教導了確定和同時控制若干激光操作參數(shù)的重要性，以便獲得每次在每個工程木纖維制品上產(chǎn)生所希望的結(jié)果的EDPUT。本發(fā)明人相信，采用直接在材料表面上激光蝕刻圖案，通過以一種新的方式在工程木纖維制品上提供圖案或圖形，就可以實現(xiàn)一種全新的美感。一方面涉及在工程木纖維制品上刻畫圖形、標志或圖案的獨特激光蝕刻方法，其中激光束接觸材料表面，并改變材料的物理和/或化學性能和/或表面性能，以在表面上蝕刻圖形。通過一系列反射鏡(檢流計驅(qū)動系統(tǒng)(galvodrivensystem))、或快門或透鏡系統(tǒng)，將激光束引向材料。主要有兩種原理方法來驅(qū)動激光束。第一種方法是借助于直線電動機或XY坐標工作臺來驅(qū)動激光束。此方法在激光切割工業(yè)是常見的，其使用1000-10000瓦激光器來切割例如鋼鐵。直線電動機或XY坐標工作臺移動特別慢，因而不是在木纖維制品或?qū)訅翰牧仙霞す饧庸D形圖案的實用或經(jīng)濟的方法。將激光束驅(qū)動到材料的第二種方法是借助于如在圖1中所描述的檢流計反射鏡(galvomirror)。這種方法在塑料和鋼制軸承的激光雕刻方面具有廣泛的應用。然而，在這種工業(yè)分割中的檢流計驅(qū)動激光器通常限于相對較小的照野(小于約20-30英寸)以及小于500瓦的功率級。類似地，這種方法對于在木纖維制品上激光加工圖形圖像來說并不是實用或經(jīng)濟的，并且對于更大的尺寸甚至是不可能的。本發(fā)明人注意到，為了在公稱尺寸為48英寸見方的木質(zhì)紋理制品上激光加工木紋圖案，需要1000-2500瓦的激光功率，甚至在相對緩慢的10米/秒的掃描速度下也是如此。為了提供檢流計驅(qū)動的1000-2500瓦的激光系統(tǒng)，則必須提供具有高溫鍍層的特殊輕質(zhì)反射鏡，以便檢流計以可重復的方式移動激光束。因此，本發(fā)明人已確定了新的激光器工業(yè)份額——檢流計驅(qū)動的用于加工寬度或長度為4英尺或更大的部件的高功率激光器。本說明書首次詳細說明了在工程木纖維制品上新圖案和圖形的形成以及用于產(chǎn)生所述圖案的新方法。這些新圖案和圖形在本文中詳細加以說明，但更具體地說包括選擇性地蝕刻的工程木纖維制品的區(qū)域以及非選擇性地蝕刻的工程木纖維制品的區(qū)域。然而，本發(fā)明人認識到，在激光蝕刻的工程木纖維制品上，不管這種新美感怎樣有吸引力，仍然必須發(fā)明利用激光加工的經(jīng)濟的生產(chǎn)方法。一個要克服的障礙是發(fā)明新的激光蝕刻方法以加工普通尺寸的工程木纖維制品片材產(chǎn)品，即，寬度為3、4或5英尺以及長度為8、10或12英尺。但本發(fā)明人不知道可以利用普通檢流計驅(qū)動的激光系統(tǒng)來加工長度為8-12英尺的片材物品的任何激光光學裝置。通常，激光蝕刻機常見的照野是8英寸見方至30英寸見方。本文描述了一些具體實施例，其用激光蝕刻方法加工12英尺材料，同時提供足夠高的分辨率以產(chǎn)生有吸引力的細致圖形圖案。第一具體實施例進行操作以進一步增加激光系統(tǒng)的照野以及激光離工件的相應高度，以便借助一個非常高功率的激光器以及光學部件來加工12英尺長度，其中光學部件可以沿12英尺長度掃描激光束。工程木纖維制品被安置在標準傳送裝置或往復移動送件裝置上并被指引到激光加工的位置。需要非常高的激光功率，至少1000瓦并且優(yōu)選2500瓦或更高，以及用于處理高激光束功率的特定反射鏡系統(tǒng)。該具體實施例可增加激光束尺寸，并且這種激光束尺寸可以限制能夠在制品上激光加工的圖形的分辨率。然而，更大型的反射鏡系統(tǒng)和不同的透鏡系統(tǒng)可以用于將激光束尺寸減小到一定程度并提供可接受的分辨率水平。然而，這種技術(shù)僅能提供分辨率的較小改善。另一具體實施例使用一個以上的激光器，例如，雙激光器，其每一個具有較小的照野并加工工程木纖維制品的不同長度。激光器被程序化以在激光器在材料上雕刻的區(qū)域之間產(chǎn)生基本上完美的圖案接合(seam)。使用該具體實施例可以改善分辨率，這歸因于更小的激光束尺寸。該具體實施例的一種可替換方式可以使用多個激光器來產(chǎn)生甚至具有更精細線寬的圖形。每個激光器可以加工小于6英尺長的區(qū)域。這形成另一種具體實施例。多個激光器更靠近工作臺(table)，因此產(chǎn)生更精細的激光束。借助這種設想可以在材料表面激光加工非常高分辨率且具有高精細度(detail)的圖形圖案。另一具體實施例使用一個帶有分束器的激光束，以便每個激光束加工更大長度的木纖維制品。另一具體實施例是沿著輸送系統(tǒng)移動4-12英尺層壓材料，并且使用一個或多個激光器以連續(xù)的運行中印制的方法來激光蝕刻圖案。這種構(gòu)造還以非常經(jīng)濟的方法提供要在材料上激光加工的高分辨率圖形。另一具體實施例使用一個或多個固定激光束，并以x-y方式移動材料以完成蝕刻。然而，這種方法非常緩慢。另一具體實施例首先給激光器裝備必要的光學部件，以獲得所需要的圖形分辨率。然后，用直線電動機或其它移動裝置沿直線方向移動激光掃描頭(scanhead)，以激光加工工件的逐個部分。這使得可以獲得任何分辨率以及激光加工任何工件，不管需要什么部件尺寸或圖形分辨率。例如，如果希望將分辨率與24英寸的激光照野相符的圖形蝕刻在24英寸×96英寸部件上，則使用現(xiàn)有技術(shù)難以獲得或不可能獲得。然而，使用該技術(shù)，具有24英寸照野的激光則可以加工長度為24英寸的第一部分。然后掃描頭移動到第一部分的末端，以便激光加工在長度上為24英寸至48英寸的第二部分。當然，在任何這些具體實施例中，掃描頭的移動實際上可以是與掃描頭相聯(lián)系的可移動反射鏡的簡單移動。然后掃描頭移動，于是激光加工在長度上為48英寸至72英寸的第三部分。最后，掃描頭再次移動，以便激光加工在長度上為72英寸至96英寸的最后部分。為了用傳統(tǒng)技術(shù)加工這種24英寸×96英寸部件，則需要96英寸照野的激光器，其具有非常大的激光束直徑和相應較差的分辨率。另外，需要的激光功率將是數(shù)千瓦以便在木纖維制品表面提供可接受的圖像，因為對于給定功率級更寬的激光束會顯著降低EDPUT。然而，借助這種新披露的直線電動機技術(shù)，可以使用降低功率的激光器用精細的激光束以及與24英寸對96英寸的照野相應的分辨率對部件進行激光加工?？梢詫⒓す鈷呙桀^制成在x和y方向均能移動，使得甚至使用與最高的圖形分辨率相應的最小的激光束直徑，也可以加工任何尺寸的部件。因此，例如，如果工件是60英寸見方，并且圖形分辨率需要20英寸見方的激光照野，那么這種技術(shù)使得簡單地通過在9個部分激光蝕刻高分辨率圖形就可以加工這種部件。必須控制掃描頭以具有至少與其它激光加工的精度一樣好的激光束的精度。這樣，在部分之間將沒有任何分界線并且部件看起來像它是以一個60英寸×60英寸部分被激光加工。另一具體實施例提供了具有可移動z軸的激光器，使得隨著激光器在z方向被移動到離工件更近或更遠，激光器光學部件改變激光束尺寸和分辨率。圖1說明了在材料上刻畫圖形的激光方法。該方法使用概括指示為10的裝置。該裝置包括激光器11，通過數(shù)控計算機15可以對激光器11進行調(diào)節(jié)，以獲得不同的功率輸出。激光器可以是購自LasXIndustries(WhiteBearLake，Minnesota)的Laser-Sharp激光系統(tǒng)。激光器11在計算機數(shù)控反射鏡系統(tǒng)的方向產(chǎn)生激光束12。激光束12首先經(jīng)過聚焦透鏡組件，在那里通常一個透鏡19與光束路徑同軸移動以保持聚焦在材料21上。直線電動機25響應數(shù)控計算機15來定位透鏡19，其中數(shù)控計算機15控制電源16的輸出以控制直線電動機25的直線位置。然后聚焦激光束12經(jīng)過反射鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先包括x軸反射鏡13。x軸反射鏡13被安裝在x軸檢流計14上。x軸檢流計14適合于旋轉(zhuǎn)以引起x軸反射鏡13的旋轉(zhuǎn)。x軸反射鏡13的旋轉(zhuǎn)引起激光束12沿著x軸進行移動。數(shù)控計算機15控制電源16的輸出以控制x軸檢流計的旋轉(zhuǎn)。聚焦激光束12被x軸反射鏡13偏轉(zhuǎn)并對準y軸反射鏡17。y軸反射鏡17被安裝在y軸檢流計18上。y軸檢流計18適合于旋轉(zhuǎn)以引起y軸反射鏡17的旋轉(zhuǎn)。y軸反射鏡17的旋轉(zhuǎn)引起聚焦激光束12沿著y軸進行移動。數(shù)控計算機15控制電源16的輸出以控制y軸檢流計18的旋轉(zhuǎn)。透鏡19、直線電動機25、反射鏡13、17以及檢流計14、18可以安置在稱作激光器掃描頭的組件中。裝置10進一步包括工作面20，其幾乎可以是任何固體基底如傳送帶、工作臺，或甚至是氣體流化床。材料21是放置在工作面20上。材料21包括表面22?？梢源怪闭{(diào)節(jié)工作面20或激光器11，以調(diào)節(jié)從透鏡19至材料21的表面22的距離。通過反射鏡13、17，激光束12對準材料21的表面22。通常，激光束12一般垂直對準表面22，但通過調(diào)節(jié)激光束與表面之間的角度在約0度至約20度之間(從垂直線測得)可以獲得不同的圖形。與材料21的表面22接觸的激光束12的移動引起圖形23被刻畫在表面22上。通過數(shù)控計算機15控制反射鏡13、17的移動和定時以刻畫特定的所希望的圖形23。第二個計算機如工作站計算機可以用來控制和促進所希望的圖形的形成。例如，可以將圖形掃描到工作站計算機，轉(zhuǎn)換成可用格式如位圖，然后通過軟盤或網(wǎng)絡引入數(shù)控計算機。然后數(shù)控計算機15控制激光器11、直線電動機25、以及檢流計14、18，以便以適當?shù)腅DPUT在材料表面形成圖形。在該具體實施例中，所用的EDPUT是選自預存儲表格、或經(jīng)過計算、或簡單設置一數(shù)值，該數(shù)值改變材料的外觀而沒有燒焦或熔化材料，以及通過改變材料的表面輪廓的量。裝置10還可以包括容器24以將氣體如惰性氣體注入工作區(qū)。氣體的量可以通過數(shù)控計算機15或通過其它方式進行控制。根據(jù)此具體實施例的在材料上刻畫圖形的可替換方法示于圖5中。借助這種具體實施例，激光束112可以首先被x軸反射鏡113和y軸反射鏡117偏轉(zhuǎn)，然后經(jīng)過固定聚焦透鏡119進行對準。透鏡119適合于聚焦激光束112。圖2說明了根據(jù)此具體實施例使用兩個或更多激光器在材料上刻畫圖形的另一種方法。該方法使用概括指示為40和40a的裝置。這些裝置包括激光器41和41a，通過數(shù)控計算機45和45a可以對激光器41和41a進行調(diào)節(jié)，以獲得不同的功率輸出。一種2激光器系統(tǒng)是購自LasXIndustries(WhiteBearLake，Minnesota)的Laser-Sharp激光系統(tǒng)。激光器41和41a在計算機數(shù)控反射鏡系統(tǒng)的方向產(chǎn)生激光束42和42a。激光束42和42a首先經(jīng)過聚焦透鏡組件，在那里通常透鏡49和49a與光束路徑同軸移動以保持在聚焦在材料51上。直線電動機55和55a響應數(shù)控計算機45和45a來定位透鏡49和49a，其中數(shù)控計算機控制電源46和46a的輸出以控制直線電動機55和55a的直線位置。然后聚焦激光束42和42a經(jīng)過反射鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先包括x軸反射鏡43和43a。x軸反射鏡43和43a被安裝在x軸檢流計44和44a上。x軸檢流計44和44a適合于旋轉(zhuǎn)以引起x軸反射鏡43和43a的旋轉(zhuǎn)。x軸反射鏡43和43a的旋轉(zhuǎn)引起激光束42和42a沿著x軸進行移動。數(shù)控計算機45和45a控制電源46和46a的輸出以控制x軸檢流計的旋轉(zhuǎn)。聚焦激光束42和42a被x軸反射鏡43和43a偏轉(zhuǎn)并對準y軸反射鏡47和47a。y軸反射鏡47和47a被安裝在y軸檢流計48和48a上。y軸檢流計48和48a適合于旋轉(zhuǎn)以引起y軸反射鏡47和47a的旋轉(zhuǎn)。y軸反射鏡47和47a的旋轉(zhuǎn)引起聚焦激光束42和42a沿著y軸進行移動。數(shù)控計算機45和45a控制電源46和46a的輸出以控制y軸檢流計48和48a的旋轉(zhuǎn)。透鏡49和49a，直線電動機55和55a，反射鏡43、43a、47、47a以及檢流計44、44a、48和48a可以安置在稱作掃描頭(未示出)的組件中。裝置40和40a進一步包括工作面50，其幾乎可以是任何固體基底如傳送帶、工作臺，或甚至是氣體流化床。材料51是放置在工作面50上。材料51包括表面52?？梢源怪闭{(diào)節(jié)工作面50以調(diào)節(jié)從透鏡49和49a至材料51的表面52的距離。通過反射鏡43、43a、47和47a，激光束42和42a對準材料51的表面52。通常，激光束42和42a一般垂直對準表面52，但通過調(diào)節(jié)激光束與表面之間的角度在約0度至約20度(從垂直線測得)可以獲得不同的圖形。與材料51的表面52接觸的激光束42和42a的移動引起圖形53被刻畫在表面52上。通過數(shù)控計算機45和45a控制反射鏡43、43a、47和47a的移動和定時，以刻畫特定的所希望的圖形53。激光器41和激光器41a激光加工層壓材料的某部分，使得接合線基本上是完美且不明顯的。例如，激光器41在第一個6英尺上激光加工圖案而激光器41a在第二個6英尺上激光加工圖案，使得一件4英尺×12英尺的層壓材料被完美地圖案化。還可以了解，兩個以上的激光器用來加工3英尺×12英尺的層壓材料部件。例如，在三個激光器配置中，激光器1可以激光加工第一個4英尺、激光器2可以激光加工第二個4英尺以及激光器3可以激光加工第三個4英尺，使得12英尺部件被圖案化。關(guān)鍵是保證精確地在一個激光器停止的地方，第二個激光器繼續(xù)蝕刻圖形或圖案，使得沒有任何接合線，或基本上沒有接合線。在一個具體實施例中，在圖案區(qū)段(sections)之間的區(qū)域具有限定在它們之間的小間隙，其中間隙是來自激光器的激光束尺寸的兩倍。這可以防止在區(qū)段之間的區(qū)域雙倍地激光加工。因為來自激光器的激光束尺寸非常小，所以在圖案部分之間的任何間隙將是非常小并且不明顯。這同樣防止雙倍(雙重)的激光加工——其在圖案部分之間的區(qū)域?qū)嶋H會是明顯的?？梢詫⒓す鈷呙桀^制成在x和y方向均能移動，使得甚至使用與最高的圖形分辨率對應的最小的激光束直徑，也可以加工任何尺寸的部件。因此，例如，如果工件是60英寸見方，并且其圖形分辨率需要20英寸見方的激光照野，那么這種技術(shù)使得簡單地通過在9個部分(或區(qū)段)激光蝕刻高分辨率圖形就可以加工這種部件。因為增加的分辨率會提高激光束掃描頭的精度，所以在部分之間將沒有任何分界線，并且部件看起來就像它是以一個60英寸×60英寸部分被激光加工。更概括地說，可以以任何數(shù)目的部分(或區(qū)段)來激光加工工件，優(yōu)選2n，其中n是0、1、2、3、4、5或6。這種技術(shù)的另一個主要優(yōu)點是高得多的能量密度與精細的激光束聯(lián)合，以便改善加工部件的周期時間。第二個計算機如工作站計算機可以用來促進所希望的圖形的形成。例如，可以將圖形掃描到工作站計算機，轉(zhuǎn)換成適當?shù)母袷剑缓笸ㄟ^軟盤或網(wǎng)絡引入數(shù)控計算機。然后數(shù)控計算機45和45a控制激光器41和41a、直線電動機55和55a、以及檢流計44、44a、48和48a，以便在材料表面以適當?shù)腅DPUT形成圖形。裝置40和40a還可以包括容器54和54a以將氣體如惰性氣體注入工作區(qū)。氣體的量可以通過數(shù)控計算機45和45a或通過其它方式進行控制。根據(jù)這種技術(shù)在材料上刻畫圖形的可替換方法類似于在圖5中的方法。借助這種方法，激光束42和42a可以首先被x軸反射鏡43和43a和y軸反射鏡47和47a偏轉(zhuǎn)，然后經(jīng)過固定聚焦透鏡49和49a進行對準。透鏡49和49a適合于聚焦激光束42和42a。優(yōu)選地，透鏡49和49a是多元平場聚焦透鏡(multi-elementflat-fieldedfocusinglen)組件，當激光束移動越過材料時，該組件光學上保持聚焦光斑在一個平面上，以刻畫圖形。圖3說明了在材料上刻畫圖形的分束激光方法。該方法使用概括指示為60和60a的裝置。這些裝置包括激光器61，通過數(shù)控計算機65和65a可以對激光器61進行調(diào)節(jié)，以獲得不同的功率輸出。分束系統(tǒng)是購自LasXIndustries(WhiteBearLake，Minnesota)的Laser-Sharp激光系統(tǒng)。激光器61產(chǎn)生激光束62。分束器76將激光束62轉(zhuǎn)化成在計算機數(shù)控反射鏡系統(tǒng)的方向上的激光束62a和62b。激光束62a和62b首先經(jīng)過聚焦透鏡組件，在那里通常透鏡69和69a與光束路徑同軸移動以保持聚焦在材料71上。直線電動機75和75a響應數(shù)控計算機65和65a來定位透鏡69和69a，其中數(shù)控計算機控制電源66和66a的輸出以控制直線電動機75和75a的直線位置。然后聚焦激光束62a和62b經(jīng)過反射鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先包括x軸反射鏡63和63a。x軸反射鏡63和63a被安裝在x軸檢流計64和64a上。x軸檢流計64和64a適合于旋轉(zhuǎn)以引起x軸反射鏡63和63a的旋轉(zhuǎn)。x軸反射鏡63和63a的旋轉(zhuǎn)引起激光束62a和62b沿著x軸進行移動。數(shù)控計算機65和65a控制電源66和66a的輸出，以控制x軸檢流計64和64a的旋轉(zhuǎn)。聚焦激光束62a和62b被x軸反射鏡63和63a偏轉(zhuǎn)并對準y軸反射鏡67和67a。y軸反射鏡67和67a被安裝在y軸檢流計68和68a上。y軸檢流計68和68a適合于旋轉(zhuǎn)以引起y軸反射鏡67和67a的旋轉(zhuǎn)。y軸反射鏡67和67a的旋轉(zhuǎn)引起聚焦激光束62a和62b沿著y軸進行移動。數(shù)控計算機65和65a控制電源66和66a的輸出以控制y軸檢流計68和68a的旋轉(zhuǎn)。透鏡69和69a，直線電動機75和75a，反射鏡63、63a、67、67a以及檢流計64、64a、68和68a可以安置在稱作掃描頭(未示出)的組件中。裝置60和60a進一步包括工作面70，其幾乎可以是任何固體基底如傳送帶、工作臺，或甚至是氣體流化床。材料71被放置在工作面70上。材料71包括表面72?？梢源怪闭{(diào)節(jié)工作面70以調(diào)節(jié)從透鏡69和69a至材料71的表面72的距離。通過反射鏡63、63a、67和67a，激光束62a和62b對準材料71的表面72。通常，激光束62a和62b一般垂直對準表面72，但通過調(diào)節(jié)激光束與表面之間的角度可以獲得不同的圖形，其中所述角度是從垂直線測得并且在約0度至約20度。與材料71的表面72接觸的激光束62a和62b的移動引起圖形73被刻畫在表面72上。通過數(shù)控計算機65和65a控制反射鏡63、63a、67和67a的移動和定時，以刻畫特定的所希望的圖形73。正如示于圖2的兩個激光器系統(tǒng)所描述的，每個激光束加工一定區(qū)域，以致獲得完美的接合線。并且，最初的激光束被分裂成兩個以上的子激光束(subsidiarylaserbeam)以加工12英尺的層壓部件。在該方法中，第二個計算機如工作站計算機可以用來促進所希望的圖形的形成。例如，可以將圖形掃描進工作站計算機，轉(zhuǎn)換成適當格式，然后通過軟盤或網(wǎng)絡引入數(shù)控計算機。然后數(shù)控計算機65和65a控制激光器61、直線電動機75和75a、以及檢流計64、64a、68和68a，以便以適當?shù)腅DPUT在材料表面形成圖形。裝置60和60a還可以包括容器74和74a以將氣體如惰性氣體注入工作區(qū)。氣體的量可以通過數(shù)控計算機65和65a或通過其它方式進行控制?？商鎿Q地，激光束62a和62b可以首先被x軸反射鏡63和63a以及y軸反射鏡67和67a偏轉(zhuǎn)，然后用單激光器系統(tǒng)通過固定聚焦透鏡69和69a(如圖5所示)進行對準。透鏡69和69a適合于聚焦激光束62a和62b。圖4示出根據(jù)運行中印制的連續(xù)激光加工方法的具體實施例在材料上刻畫圖形的方法。該方法使用概括指示為80的裝置。這些裝置包括激光器81，通過數(shù)控計算機85可以對激光器81進行調(diào)節(jié)，以獲得不同的功率輸出。激光器81在計算機數(shù)控反射鏡系統(tǒng)的方向產(chǎn)生激光束82。激光束82首先經(jīng)過聚焦透鏡組件，在那里通常透鏡89與光束路徑同軸移動以保持聚焦在材料91上。直線電動機95響應數(shù)控計算機85來定位透鏡89，其中數(shù)控計算機85控制電源86的輸出以控制直線電動機95的直線位置。然后聚焦激光束82經(jīng)過反射鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先包括x軸反射鏡83。x軸反射鏡83被安裝在x軸檢流計84上。x軸檢流計84適合于旋轉(zhuǎn)以引起x軸反射鏡83的旋轉(zhuǎn)。x軸反射鏡83的旋轉(zhuǎn)引起激光束82沿著x軸進行移動。數(shù)控計算機85控制電源86的輸出，以控制x軸檢流計的旋轉(zhuǎn)。聚焦激光束82被x軸反射鏡83偏轉(zhuǎn)并對準y軸反射鏡87。y軸反射鏡87被安裝在y軸檢流計88上。y軸檢流計88適合于旋轉(zhuǎn)以引起y軸反射鏡87的旋轉(zhuǎn)。y軸反射鏡87的旋轉(zhuǎn)引起聚焦激光束82沿著y軸進行移動。數(shù)控計算機85控制電源86的輸出以控制y軸檢流計88的旋轉(zhuǎn)。透鏡89、直線電動機95、反射鏡83和87以及檢流計84和88可以安置在掃描頭組件中。裝置80進一步包括工作面90，一種傳送系統(tǒng)或某種類型的系統(tǒng)，其在激光器81正在加工的同時移動材料91。材料91被放置在工作面90上。材料91包括表面92?？梢源怪闭{(diào)節(jié)工作面90以調(diào)節(jié)從透鏡89至材料91的表面92的距離。通過反射鏡83和87，激光束82對準材料91的表面92。通常，激光束82一般垂直對準表面92，但通過調(diào)節(jié)激光束與表面之間的角度可以獲得不同的圖形，該角度為約0度至約20度(從垂直線測得)。與材料91的表面92接觸的激光束82的移動引起圖形93被刻畫在表面92上。通過數(shù)控計算機85控制反射鏡83和87的移動和定時，以刻畫特定的所希望的圖形93。為了連續(xù)地運行中印制，激光束82的速度和工作面90的移動必須同步。跟蹤輪(trackingwheel)或光學系統(tǒng)用來在兩者之間進行協(xié)調(diào)。當工作面90在水平方向移動時，激光束82沿著材料91在水平或垂直方向移動，以產(chǎn)生規(guī)定的圖形93。如果工作面減速，則跟蹤輪將該變化傳送到激光器，以便激光器進行必要的調(diào)整。用于特定圖形93的激光束82的速度確定了工作面90的移動。與材料91的移動工作面90接觸的激光束82的移動會在表面92上產(chǎn)生待形成的圖形93。對激光器81和移動工作面90的移動和定時加以協(xié)調(diào)，以形成特定的所希望的圖形93，并將EDPUT控制在預定范圍內(nèi)。在該方法中，可以使用第二計算機如工作站計算機來促進所希望的圖形的形成。例如，可以將圖形掃描至工作站計算機，轉(zhuǎn)換成適當?shù)母袷?，然后通過軟盤或網(wǎng)絡引入數(shù)控計算機。然后數(shù)控計算機85控制激光器81、直線電動機95、以及檢流計84和88，以便以適當?shù)腅DPUT在材料表面形成圖形。裝置80還可以包括容器94以將氣體如惰性氣體注入工作區(qū)。氣體的量可以通過數(shù)控計算機85或通過其它方式進行控制?？商鎿Q地，激光束82可以首先被x軸反射鏡83以及y軸反射鏡87偏轉(zhuǎn)，然后用單激光器系統(tǒng)通過固定聚焦透鏡89(如圖5所示)進行對準。透鏡89適合于聚焦激光束82。影響EDPUT的激光參數(shù)的范圍示于如下，其中EDPUT用來在木纖維制品上蝕刻圖形、標志以及圖案連續(xù)功率1000-5000瓦聚焦激光光斑直徑0.5-3.0mm速度1-60m/s頻率0-100kHz然后針對這些參數(shù)計算EDPUT的范圍為0.000472W·s/mm2至25.47771W·s/mm2。在一系列實驗中，利用圖1中說明的激光裝置和方法在不同的工程木纖維制品和鋪面材料上形成圖形、標志以及圖案。操作參數(shù)保持在下述范圍內(nèi)連續(xù)功率2500瓦聚焦激光光斑直徑0.5-2.5mm速度5-60m/s頻率10-40kHz操作參數(shù)的這個范圍產(chǎn)生EDPUT的范圍為0.0008493W·s/mm2至2.547771W·s/mm2?！斑B續(xù)功率”是激光器的連續(xù)功率輸出，其不同于當激光器具有暫時能量涌(energysurge)、或者當脈動地產(chǎn)生激光時的功率輸出。通過調(diào)節(jié)激光器的功率設置就可以改變連續(xù)功率。然而，在操作期間可以調(diào)節(jié)激光功率，并且連續(xù)功率并不需要在全部時間是連續(xù)的?！肮獍呙娣e”是當激光束相對于材料為靜止時由激光束在材料表面形成的光斑面積。當激光束聚焦時所形成的光斑面積是激光器(laser)和透鏡的特征。當激光束聚焦時，激光器離表面的距離將決定光斑尺寸。然而，如果希望它在圖形內(nèi)，則可以散焦激光束，這將擴大激光束尺寸并降低EDPUT?！八俣取笔羌す馐鄬τ诓牧媳砻娴乃俣取Ｍㄟ^控制示于圖1的x軸反射鏡13和y軸反射鏡17的移動，就可以改變速度。在其它具體實施例中，可以通過控制激光的移動、材料的移動、透鏡的移動，通過這些方法的組合，或通過其它方式，來改變速度。因此，這個具體實施例教導使用可變功率激光器，使得連續(xù)功率可以一步步地降低或提高到一定水平。先前的文獻通常涉及具有特定功率輸出的激光器的使用，例如，200瓦YAG激光器或500瓦CO2激光器。相反，這個具體實施例教導同時地在特定限度內(nèi)控制連續(xù)功率或工作循環(huán)以及其它變量，以便EDPUT在產(chǎn)生所希望結(jié)果的范圍內(nèi)。因此，雖然在涉及這個具體實施例(embodiment)的實驗中使用了200至2500瓦的不同CO2激光器，但連續(xù)功率被控制，使得僅使用一個激光器通過改變工作循環(huán)就可獲得1000至2500瓦的功率級。該具體實施例還教導如何通過改變EDPUT同時用激光在材料上劃線，在層壓材料和木纖維制品材料上產(chǎn)生特定灰度(grayscale)型圖形和圖案。這可以通過下述方式來完成改變功率、改變工作循環(huán)、改變掃描速度、改變激光器離工件的距離(通過散焦激光束來改變光斑尺寸)、或改變這些參數(shù)的組合。在另一個具體實施例中，EDPUT是“運行中(onthefly)”加以改變，即，在激光掃描的同時，激光器在掃描線的一些部分改變EDPUT。這可以提供不同種類的效果。在進行許多最初的激光試驗以后，本發(fā)明人非常吃驚地看到在各種各樣不同的工程木纖維制品樣品上激光刻畫圖形設計的效果。激光加工的木纖維制品的質(zhì)量不同于通過用于木纖維制品的傳統(tǒng)層壓方法和其它印制技術(shù)產(chǎn)生的任何其它圖形設計?？梢詫崿F(xiàn)波紋激光蝕刻(crisplaseretchings)，其看上去明顯像圖形圖案是木纖維制品材料的天然表面的一部分而不是“印”上去的。在木纖維制品材料上經(jīng)激光加工的若干圖案呈現(xiàn)驚人的三維外觀。經(jīng)激光加工的木纖維制品看上去如此吸引人，以致本發(fā)明人接著對在不同木纖維制品結(jié)構(gòu)上激光加工不同類型的圖形、標志以及圖案進行了實驗，獲得極好的結(jié)果。結(jié)果表明，激光蝕刻的木纖維制品甚至可以更好地重現(xiàn)木紋、花崗巖或工程石材的外觀，并且進一步提供基于光柵和矢量(vector)的圖形圖像，其具有波紋清楚圖案。因為激光蝕刻的木纖維制品提供如此多的新設計可能性，所以本發(fā)明人相信新的激光蝕刻的木纖維制品可以更廣泛的應用為壁板，以與壁紙、干徹墻以及木鑲板進行競爭。由于設計限制，目前的印制層壓材料不能有利地與壁紙或木鑲板進行競爭。以下激光蝕刻的圖形木纖維制品顯示出具有顯著的美學特征1.抽象物——未認知的形式和外形，包括流動線條、折線以及角形；2.植物的——是草本植物、花園植物等的逼真再現(xiàn)的基本圖案(motif)；3.印邊——設計為沿邊緣縱向延伸的圖案；4.印花——小印花花樣；5.格子——方格圖案；6.對話式圖案(conversationalpattern)——使用可識別圖案如杯或玩具的花樣；7.花——使用花的花樣并且可以包括自然圖案像葉片、種莢以及海洋植物；8.人字形——具有條紋外形的折線；9.棋盤格花紋——形成一種四點星的兩色格子；10.自由印花(libertyprint)——特定類型的小花印染-經(jīng)常使用詳盡的線條加工來勾畫出基本圖案；11.基本圖案(motif)——單個元素或花樣，其可以加以變化地再次使用；例如花、一束花、物品、形狀；12.佩斯利渦旋花呢圖案——最初在圍巾上的因襲的淚珠形狀的圖案；13.彩格圖案——彩色交叉帶或條紋的印制圖案。通常是水平和垂直的；14.條紋——都在相同方向延伸的線條；15.壁紙圖案——通常在壁紙應用中發(fā)現(xiàn)的各種圖案；16.標志——形成公司標識的文本和/或圖樣；17.木紋——由直線、曲線以及羽狀色調(diào)組成以模擬木紋的紋理，木紋包括但不限于胡桃木、橡木、櫻桃木、山核桃木、鳥眼木(birdseye)、白蠟樹、蘋果樹、紅杉、以及其它樹木的木紋；18.石頭——由微曲線和直線組成的紋理，以模擬天然石材表面；19.花崗巖——由景象(spectacle)和曲線及直線組成的特定紋理，以模擬花崗巖表面?？梢砸匝h(huán)布置或隨機發(fā)生的方式(如在自然界)對圖案進行重復。重復的圖案可以是連續(xù)的，使得一個圖案的區(qū)段匹配圖案的另一部分的相應區(qū)段，從而這些圖案能夠像壁紙那樣使用。任何木紋圖案可以被隨機產(chǎn)生、繪制、從數(shù)字文件下載、或從實際的木質(zhì)件掃描。圖案可以基于光柵(掃描線在垂直或水平方向越過層壓材料)或基于矢量(繪制成具有或沒有填充區(qū)段的輪廓的線條)或基于兩者。軟件程序如AdobePhotoshop可以用來編輯數(shù)字文件，在行業(yè)中可獲得的標準轉(zhuǎn)換程序可以用來將數(shù)字文件轉(zhuǎn)換成激光器理解的語言，以便在材料上蝕刻圖形。上述圖形僅僅是這種新激光蝕刻技術(shù)在木纖維制品上可以提供的無限設計可能性的若干種。并且，可以將單個標志施加于木纖維制品表面上的特定位置。事實上，本發(fā)明人想到一種新的具體實施例，即將顧客標志木纖維制品用于新的廣告方法。例如，可以將公司標志結(jié)合到木纖維制品中，該制品用于旅館工作臺面、商業(yè)建筑和機場溶室、運動場合內(nèi)部、以及商業(yè)建筑壁。因為，與其它形式的廣告(例如廣告牌)相比，替換這樣的制品并不是非常昂貴，所以更多的公司能夠以這種新的廣告方法給它們的產(chǎn)品或服務做廣告。并且，對于家具工業(yè)和商業(yè)產(chǎn)品工業(yè)來說，可以容易地將公司標志激光蝕刻在木纖維制品上?？梢暂p微蝕刻標志，例如，使用非常低的EDPUT，使得僅在一定照明條件下或從一定角度才可以看到標志。本發(fā)明人還披露了激光蝕刻可以以不同深度施加于木纖維制品。為了達到此目的，激光應具有可移動z軸，以調(diào)節(jié)厚度保留在焦點內(nèi)，或應當提供具有可控垂直移動的工作臺(坐標臺)。此外，可移動z軸用來提供稍微在焦點以外的圖形圖像以獲得不同的效果?？梢苿觶軸還將改變光斑尺寸，從而提供一定范圍的不同激光線厚度。改變EDPUT同時繪制激光線實際上可以產(chǎn)生不同的灰度效應，其被減弱但對于眼睛是非常舒適的。這可以通過下述方式來完成在激光正蝕刻圖形的不同區(qū)段的同時，改變功率或工作循環(huán)；在激光正蝕刻不同區(qū)段的同時，改變掃描速度；或當激光正蝕刻不同區(qū)段時，改變激光器(laser)至工件的距離。并且，激光可以以一種速度或功率或距離蝕刻一個區(qū)段，并以不同的功率或速度或距離蝕刻另一個區(qū)段。所有這些方法將產(chǎn)生具有灰度型效應的圖形，其包含也許具有類似顏色但不同色調(diào)特性或不同程度顏色強度的區(qū)段。在新美感的吸引性和相對便宜的成本(即，便士/平方英尺)方面，在木纖維制品如MDF和刨花板上的激光蝕刻圖形圖案可產(chǎn)生出人意料的特殊結(jié)果。MDF可以是一種特別優(yōu)選的材料。本發(fā)明人注意到，直接在這些制品上進行激光加工還產(chǎn)生不尋常的和吸引人的美感。例如，直接在MDF上激光加工木紋圖形圖案產(chǎn)生非常真實外觀的木紋制品，而不同于在紙上印制木紋圖案然后將其層壓到木質(zhì)復合板上。激光實際上直接在MDF表面雕刻圖案，因而它看起來與表面成一體的。傳統(tǒng)木紋層壓材料并不具有這樣的外觀，因為圖案是“印”在表面上而不是與表面一體的。另外，激光蝕刻的木纖維制品如MDF和刨花板首次可以產(chǎn)生許多新設計可能性，其包括木紋復制而沒有與在木纖維制品基材上提供膠合板或?qū)訅翰牧嫌嘘P(guān)的顯著費用。在MDF上激光蝕刻的木紋的外觀確實看上去像真正的木紋，這是因為圖案是激光加工在木材中并且具有必要的深度從而看上去像真正的木紋。在激光加工前可以砂磨刨花板。當然，在MDF等上激光蝕刻木紋圖案的另一個顯著優(yōu)點是成本的顯著降低。通過消除對鋪面材料的需求以及在MDF上直接激光加工木紋圖案，單位成本將顯著降低。此外，直接在中密度纖維板和刨花板基材上激光蝕刻木紋圖案可產(chǎn)生意想不到的而突出的環(huán)境和能量益處。如先前說明的，工程木制品通常包括接合有鋪面材料如高壓層壓材料(HighPressureLaminates)的基材如中密度纖維板或刨花板。高壓層壓材料提供木紋表面外觀。高壓層壓材料制品是紙、酚醛樹脂、蜜胺和/或塑性材料的組合物。每種材料具有一種生產(chǎn)方法，其消耗大量的原材料牛皮紙，有機、無機和基于石油的化學制品，塑料，以及紙。僅僅高壓層壓材料的方法就涉及相當大的能量消耗以及嚴重的環(huán)境問題。例如，相當多的能量用來在高溫和高壓下將蜜胺樹脂浸漬的紙壓制在多層酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層上。需要的能量是由天然氣、電以及燃料油供給。鍋爐進一步產(chǎn)生蒸汽，其隨后用于制造過程。此外，每個補充過程如牛皮紙生產(chǎn)涉及較大的能量消耗。當通過簡單激光蝕刻方法來提供木紋纖維表面時，則可以消除或減少所有這些用于制造用在中密度纖維板和刨花板上的高壓層壓鋪面材料的能量，其中簡單激光蝕刻方法本身使用相對少量的電力。與高壓層壓材料生產(chǎn)有關(guān)的環(huán)境問題是復雜和顯著的。僅僅紙的生產(chǎn)就產(chǎn)生環(huán)境排放物，其在社區(qū)產(chǎn)生難聞的氣味。由于伴隨紙生產(chǎn)的排放物，任何開車通過有造紙廠的城市或城鎮(zhèn)的人將立即注意到有害的氣味在整個社區(qū)擴散。當然，高壓層壓材料的生產(chǎn)過程本身涉及嚴重的環(huán)境問題，如膠粘劑或酚醛樹脂的處置，對砂磨層壓材料背面而產(chǎn)生的打磨器灰塵進行處理和處置，廢棄物和循環(huán)水的處理和處置，對來自切割和砂磨操作的空氣排放物進行處理的集塵系統(tǒng)的維護，來自樹脂制造的樹脂塵霧(fumes)以及其它有害廢棄物的焚化。當通過簡單激光蝕刻方法提供木紋纖維表面時，就完全消除了所有這些與高壓層壓鋪面材料(其用在中密度纖維板和刨花板上)的生產(chǎn)有關(guān)的環(huán)境問題。最后，一種非常重要的好處與消除木纖維制品上的高壓層壓材料有關(guān)——在層壓材料制品被裝運到公司(其將層壓材料施加于木纖維制品的表面)以前，無需將它們分配和入庫。這種復雜的運輸、分配以及入庫系統(tǒng)被計算機目錄取代，該計算機目錄包含直接激光加工在木纖維制品上的不同木紋圖案的數(shù)字文件。在這些制品上可以激光加工其它圖案，以便直接在木纖維制品表面上產(chǎn)生新的圖案如花或佩斯利渦旋花呢圖案。可以以傳統(tǒng)方式涂布木纖維制品以提供表面保護涂層。在這里控制EDPUT可確定雕刻深度，并且雕刻深度的范圍可以是僅僅能看見的輕微雕刻至呈現(xiàn)燒制在木材中的商標標志外觀的深度雕刻。在MDF上產(chǎn)生逼真木紋和其它圖形圖案的關(guān)鍵之一是保證提供足夠的EDPUT以實際影響材料的表面，使得圖案雕刻至表面。在繪制線條的同時改變EDPUT的能力是另一個關(guān)鍵，其通過激光加工具有不同色調(diào)特征的不同區(qū)段(部分)可以實現(xiàn)更逼真的木紋圖案。并且，如果涂料或油漆用來獲得一定的修飾，那么必須有足夠的EDPUT施加于表面以獲得可接受的外觀?？梢允┘佣鄬油繉?，使得通過僅激光加工頂涂層就可以獲得不同顏色的圖形。如此，激光加工的圖形可以是下面的涂層顏色。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，借助這些具體實施例甚至有吸引力的木紋圖案可以激光加工在刨花板上。在工程木纖維制品的生產(chǎn)中加入新的激光蝕刻技術(shù)的優(yōu)點是眾多和顯著的。首先，與在表面上“印制”圖案的傳統(tǒng)印制方法比較，通過在表面雕刻圖案所提供的新美感將導致更高的市場份額以及新的市場可能性。例如，由于與傳統(tǒng)方法比較新的設計可能性和低得多的成本，工程木纖維制品的市場份額一定會增加。直接在木纖維制品和刨花板上激光蝕刻的木紋圖案可以使昂貴的膠合板工藝和更劣質(zhì)外觀的層壓工藝過時。此外，新圖形和圖案可以提供在木纖維制品和刨花板上，而用目前的技術(shù)這是商業(yè)上不可能的或經(jīng)濟上不可行的。其次，在工程木纖維制品上激光蝕刻圖形和圖案的成本是若干便士/平方英尺，因而非常經(jīng)濟。第三，對于層壓材料和木纖維制品制造商來說，流動資金和存貨的節(jié)省是相當大的，因為僅基本制品需要保持庫存(因為在加工鏈的最后步驟激光加工使最終產(chǎn)品有差異)。并且，制造商現(xiàn)在將有機會對并不暢銷的過剩存貨和制品進行激光加工圖案和標志。最后，向顧客提供個性化工程木纖維制品結(jié)構(gòu)的可能性首次變成現(xiàn)實。這種用激光印制木纖維制品的新技術(shù)為大規(guī)模定制提供了顯著的優(yōu)點。顧客可以指定確切的圖形設計，木纖維制品制造商在較短運行時間內(nèi)就可以提供，對于傳統(tǒng)層壓材料印制工藝或木質(zhì)膠合板工藝來說，這在經(jīng)濟上是不可能的。用于為住宅和商業(yè)市場產(chǎn)生新的和激動人心的裝飾制品的方案實質(zhì)上是無限的。本文描述了一般結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以及更具體的實施例，其可以用來實現(xiàn)完成更一般性目的的不同方式。雖然上文僅詳細披露了幾個具體實施例，但其它具體實施例是可能的并且包括在本說明書中。本說明書描述了一些特定實例來完成更一般的目的，該目的可以以另一種方式加以完成。本文披露的內(nèi)容旨在是示例性的，而權(quán)利要求書用來包括任何改進或變化，其對于本領域普通技術(shù)人員來說是可預知的。例如，可以使用其它材料、數(shù)值和數(shù)目。通過用激光束刻畫材料并在刻畫期間控制單位時間能量密度，這些技術(shù)就可以用于在材料上形成圖形、標志或圖案的激光方法，其中單位時間能量密度被定義為連續(xù)激光功率(瓦)除以激光光斑速度(mm2/s)，其中連續(xù)功率是激光在刻畫期間的連續(xù)功率輸出，光斑面積是當激光束相對于材料為靜止時由激光束在材料上形成的光斑面積，以及速度是在刻畫期間激光束相對于材料的速度，其中材料是工程木纖維制品，并且其中所述單位時間能量密度是以一種方式加以控制以防止不希望的缺陷、熔化、燒焦或燒穿，EDPUT可以運行中(onthefly)加以改變以產(chǎn)生灰度圖案和圖形?？梢允褂貌煌す鈽?gòu)造和連續(xù)的激光運行中印制方法，因而可以獲得不同的制品設計。這些可以用于廣告(通過在木纖維制品上激光蝕刻標志)，或用于其它目的?？梢栽谑┘颖Ｗo涂層之前進行激光加工，或可以在施加保護涂層之后進行激光加工然后增加另一個保護涂層。在激光加工以后可以對工程木纖維制品進行染色。此外，任何形式的涂料可以施加于激光加工的木質(zhì)表面，包括但不限于著色劑、清漆、聚合物、粉末涂料等。并且，本發(fā)明人意指僅那些使用詞語“用于……的裝置(meansfor)”的權(quán)利要求是在35USC112、第六段的指導下加以解釋。此外，沒有來自說明書的任何限制意于加入到任何權(quán)利要求中，除非那些限制清楚地包括在權(quán)利要求中。本文描述的計算機可以是任何種類的計算機通用計算機，或某種專用計算機如工作站。計算機可以是奔騰(Petium)類計算機、運行WindowsXP或Linux操作系統(tǒng)，或可以是麥金托什(Macintosh)計算機。計算機也可以是手提式計算機，如個人數(shù)字助理(PDA)、手機、或便攜式計算機。程序可以是用C、Java、Brew或任何其它編程語言所寫。程序可以駐留在存儲介質(zhì)上，例如，磁或光存儲介質(zhì)，例如，計算機硬盤驅(qū)動器，可移動盤或介質(zhì)如記憶棒或SD介質(zhì)，或其它可移動介質(zhì)。程序也可以在網(wǎng)絡上運行，例如，用服務器或其它機器發(fā)送信號到本地機器，其使本地機器能夠進行本文所描述的操作。權(quán)利要求1.一種方法，包括確定單位面積和單位時間由激光所要施加的能量的量，所述單位面積和單位時間的能量的量會改變木纖維制品基材材料的外觀，而不會在所述木纖維制品基材材料的表面上燒焦或熔化或產(chǎn)生不希望的缺陷；獲得待雕刻在所述木纖維制品基材材料上的圖案；以及根據(jù)所述確定的能量的量以及所述圖案，產(chǎn)生輸出以控制激光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述能量的量是還以一定量改變所述表面的表面凸紋的能量的量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述圖案具有不同部分，其用不同量的施加能量加以蝕刻以產(chǎn)生所述圖案的某些部分比其它部分被更深地蝕刻進所述材料的效果，以及所述輸出包括通過所述不同量來蝕刻所述不同部分的信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述材料是MDF，以及所述圖案是在所述MDF上形成的木紋圖案。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述材料是刨花板，以及所述圖案是在所述刨花板上形成的木紋圖案。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸出連續(xù)地在外觀需要改變的至少一維上控制改變所述材料的外觀，其尺寸大于24英寸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸出連續(xù)地在外觀需要改變的至少一維上控制改變所述材料的外觀，其尺寸是48英寸或更大。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸出在一定距離上控制產(chǎn)生所述外觀，所述距離大于單激光器的原有能力尺寸。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述增加包括使用在直線電動機上的可移動掃描頭，所述直線電動機推進所述掃描頭到激光加工一個區(qū)段的位置，然后推進所述掃描頭到激光加工另一區(qū)段的另一位置。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述增加包括使用光學部件以增加所述激光可以產(chǎn)生輸出的有效面積，以及其中所述確定包括利用所述激光的增加的照野以設置所述單位時間和單位面積要施加的能量的量。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述照野的增加會相應地減小所述激光的激光束直徑。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括分別在第一區(qū)段以及在分開的第二區(qū)段刻寫所述圖案。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括在不同時間用相同的激光刻寫所述第一區(qū)段和第二區(qū)段。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括產(chǎn)生輸出，用于第一激光刻寫所述第一區(qū)段以及用于第二激光刻寫所述第二區(qū)段。15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述輸出控制移動控制的反射鏡，而所述反射鏡改變所述激光束的輸出位置。16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述增加包括利用分束器將來自所述激光束的束分成多個輸出激光束。17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述輸出包括一控制部分以控制移動所述材料，以及另一控制部分以與所述材料的移動同步控制改變所述激光束的輸出位置。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述單位時間和單位面積的功率的量是單位時間能量密度，并且具有功率·時間/平方距離的單位。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述激光功率是1000-2500瓦。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，優(yōu)化所述功率的量用于由壓縮的木纖維制品材料形成的表面。21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括在所述第一和第二區(qū)段之間的接合線部分保持一致的圖案。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基材是由鋸屑、木屑、木纖維、紙以及樹脂制成的任何木纖維制品。23.一種方法，包括確定要在具有木纖維制品結(jié)構(gòu)或背襯的材料表面形成的圖案；確定多個數(shù)值，其中每個數(shù)值表示單位時間施加的功率的量，其中當施加于所述表面時每個所述施加值改變激光穿入所述材料的有效深度，其中每個所述功率引起不同量的所述表面被除去，并改變所述材料的外觀，但并不在所述表面上引起燒焦或熔化或產(chǎn)生不希望的缺陷；以及基于所述圖案和所述施加的能量，為激光器產(chǎn)生控制的輸出，當施加于所述激光器時，其引起所述圖案以多個不同深度形成在所述表面上。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料是MDF，以及所述圖案是在所述MDF的表面上形成的木紋圖案。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料是刨花板，以及所述圖案是在所述刨花板的表面上形成的木紋圖案。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述控制的輸出連續(xù)地在需要改變外觀的至少一維上控制改變所述材料的外觀，其尺寸大于24英寸。27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述控制的輸出控制產(chǎn)生在一定距離上的所述外觀，所述距離大于單激光器原來可以蝕刻的面積尺寸。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括在第一部分和第二部分之間或多個區(qū)段之間的接合線部分保持一致的圖案。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述圖案還包括第三維信息，所述第三維信息指示要除去的所述表面的量。30.一種方法，包括獲得要雕刻在木纖維制品基材材料上的圖案；以及產(chǎn)生控制激光器的輸出，以在所述木纖維制品基材材料上在比所述激光器原本能夠刻寫的面積更大的面積上形成所述圖案，而沒有增加所述激光器的激光束尺寸超過其原有的激光束尺寸。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括確定由激光在單位面積和單位時間所要施加的能量的量，所述單位面積和單位時間的能量的量將改變所述木纖維制品基材材料的外觀，而不會燒焦或熔化所述木纖維制品基材材料的表面；以及根據(jù)所述確定的能量的量和所述圖案操作激光器。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述能量的量是還以一定量改變所述表面的表面凸紋的能量的量。33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述圖案具有不同部分，其用不同量的施加能量加以蝕刻以產(chǎn)生所述圖案的某些部分比其它部分被更深地蝕刻進所述材料的效果，以及所述輸出包括通過所述不同量蝕刻所述不同部分的信息。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述材料是MDF以及所述圖案是木紋圖案。35.一種由木纖維制品基材材料形成的材料，其是通過一種方法而形成，所述方法包括確定由激光在單位面積和單位時間所施加的能量的量，所述單位面積和單位時間的能量的量將改變所述木纖維制品基材材料的外觀，而不會燒焦或熔化所述木纖維制品基材材料的表面；獲得要雕刻在所述木纖維制品基材材料上的圖案；以及根據(jù)所述確定的能量的量和所述圖案來控制激光器以改變所述木纖維制品基材材料的表面特征。全文摘要激光用來形成表示載體件表面上的圖案的信息，其中載體件由壓縮的木纖維制品基材制成。圖案可以是木紋。增加激光范圍，以便能夠同時激光加工更多的材料。根據(jù)一種具體實施例，以一種并不降低激光加工分辨率的方式來增加所述范圍。文檔編號B27M1/08GK1966224SQ20061015243公開日2007年5月23日申請日期2006年9月29日優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日發(fā)明者達里爾·J·科斯廷,小達里爾·J·科斯廷申請人:達里爾·J·科斯廷,小達里爾·J·科斯廷