JP2002178173A - レーザマーキング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視認性が極めて高い文字、図形若しくは記号
等のレーザマーキングを得る。 【解決手段】本発明のレーザマーキング方法は、レーザ
光源1から射出したレーザ光をスキャニングし、被加工
物4に文字、図形若しくは記号を形成するもので、 マー
キングの際に被加工物を冷却するもので、その冷却手段
5として、被加工物に送風する方法か、被加工物と接触
させて吸熱する方法か、または被加工物を微小振動させ
る方法の少なくとも１つとしている。また、被加工物
を、ガラス板上に形成されたクロム膜としてもよい。
また、レーザ光の照射方法として、照射工程間に自由分
なインターバル時間を設けるか、レーザ光のスキャニン
グをラスタースキャン方式としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
ＩＣ等の電子部品、液晶またはＰＤＰパネルのガラス基
板等の工業製品へ日付や製造番号等の情報を持つ文字、
数字、バーコードまたは２次元コードなどをマーキング
するマーキング方法およびマーキング装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、レーザマーキングは、図２８に示す
マーキング装置を用いて行っていた（例えば、特願２０
００−８３７４）。図２８において、１はレーザ光源、
２および３はスキャナミラー、４は被加工物である。こ
のマーキング装置を用いて、被加工物４上に図２９に示
す２次元コードを形成する場合のマーキング方法につい
て、図３０に基づいて説明する。図３０はマーキング方
法の手順を示すタイミングチャートである。なお、以
下、図２９の１００１および１００２のようにレーザを
照射することにより形成されるセグメントをポジセグメ
ント、２００１および２００２のようにレーザを照射し
ないことで形成されるセグメントをネガセグメントと呼
ぶことにする。 （ステップ０１）スキャナミラー２および３を回転す
る。 （ステップ０２）位置決め終了後、スキャナミラー２お
よび３を停止する。 （ステップ０３）レーザ光の照射を開始する。 （ステップ０４）第１のポジセグメント１００１を形
成、レーザ光の照射を停止する。 （ステップ０５）スキャナミラー２および３を回転す
る。 （ステップ０６）位置決め終了後、スキャナミラー２お
よび３を停止する。 （ステップ０７）レーザ光の照射を開始する。 （ステップ０８）第２のポジセグメント１００２を形成
後、レーザ光の照射を停止する。 （ステップ０９）スキャナミラー２および３が回転す
る。ステップ０３およびステップ０７で照射されたレー
ザ光により、被加工物が物理変化、例えば、表面あるい
は表面層の剥離、気化、焼失、発泡、隆起、変色・脱色
等をおこすことにより、セグメントが形成できる。以
後、最終セグメントが形成されるまで上記の操作を繰り
返すことにより、２次元コードを形成していた。なお、
上記の方法ではマーキングに要するタクトタイムだけに
注視し、ステップ０４からステップ０７のレーザ照射の
インターバル時間をできるだけ短くしていた。また、従
来のラスタースキャン方式でマーキングする方法につい
て説明する。図２８のマーキング装置を用いて文字、図
形若しくは記号を形成する場合のマーキング方法を、図
３１および図３２に基づいて説明する。図３１はマーキ
ング方法の手順を示すタイミングチャート、図３２はス
キャナミラー２および３が回転することにより移動する
走査線の軌跡を示す。 （ステップ００１）第１の走査線１１１を描くように、
スキャナミラー２を高速で回転させる。 （ステップ００２）走査線がマーキングする文字、図形
若しくは記号の位置にくると、レーザを照射する。 （ステップ００３）走査線がマーキングする文字、図形
若しくは記号の位置からはずれると、レーザの照射を停
止する。 （ステップ００４）光軸が加工領域の端まで到達する
と、スキャナミラー２を停止する。 （ステップ００５）ステップ００４と同時に、第２の走
査線１１２に光軸を移動させるためスキャナミラー３を
回転する。 （ステップ００６）光軸を走査線１本分移動後、スキャ
ナミラー３を停止する。（ステップ００７）ステップ０
０６と同時に、第２の走査線１１２を描くように、スキ
ャナミラー２を逆方向に回転させる。以後、上記の操作
を繰り返すことにより、文字、図形若しくは記号を形成
していた。上記のような装置および方法で、例えばＩＣ
等の電子部品、液晶またはＰＤＰパネルのガラス基板等
の工業製品へ日付や製造番号等の情報を持つバーコード
または２次元コードをマーキングしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マーキング装置では、レーザ光による熱が照射後にも被
加工物に残り、つぎに照射する部分の温度が高くなって
しまう。この高温になった部分にマーキングを行うと、
先に形成した部分と大きさや形状が異なったマーキング
になってしまう。したがって、形成された文字、図形若
しくは記号の視認性が非常に悪くなるといった問題があ
った。２次元コードを作成した場合について、この熱の
残留による影響を、図３３に示す被加工物断面の模式図
を用いて説明する。 ａ）第１のポジセグメント１００１を形成するためにレ
ーザ光１００を照射すると、被加工物４のレーザ照射部
５０１の温度が高温になる。レーザ照射部周辺にも熱５
０２が広がる。 ｂ）レーザ照射後、被加工物４のレーザ照射部に第１の
ポジセグメント１００１が形成されるが、レーザ照射部
周辺には熱５０２が拡散残留している。 ｃ）第２のポジセグメント１００２を形成するためにレ
ーザ光１００を照射すると、レーザ照射部周辺の熱５０
２のため、レーザ照射部５０３の温度は第１のポジセグ
メント１００１形成時より高温になる。レーザ照射部周
辺５０４の温度も熱５０２の影響で被加工物４が物理的
に変化を起こす程度まで高温になる。 ｄ）したがって、第１のポジセグメント１００１と大き
さ、形状が異なる第２のポジセグメント１００２が形成
されてしまう。さらに、２次元コードのポジセグメント
の間隔は均一でないので、ポジセグメントの密集度によ
り熱の影響は不均一に生じてしまう。そのため、各ポジ
セグメント毎に大きさ、形状にばらつきが生じ２次元コ
ードの視認性が非常に悪くなる。したがって、従来のマ
ーキング装置で形成した２次元コードは、コードリーダ
で読みとるとエラーレートが大きく、識別精度が低いと
いった問題があった。

【０００４】また、従来のラスタースキャンによるマー
キング方法をおこなった場合について、図３４を用いて
説明する。 ａ）第１の走査線１１１上にレーザ光１００を照射する
と、被加工物４のレーザ照射部５０１の温度が高温にな
る。レーザ照射部周辺にも熱５０２が広がる。 ｂ）レーザ照射後、被加工物４のレーザ照射部にマーク
１０１１が形成されるが、レーザ照射部周辺の熱５０２
は拡散残留する。 ｃ）第２の走査線１１１上にレーザ光１００を照射する
と、レーザ照射部周辺の熱５０２のため、被加工物４の
レーザ照射部５０３の温度は、マーク１０１１形成時よ
り高温になる。レーザ照射部周辺５０４の温度も熱５０
２の影響で被加工物が物理的に変化を起こす程度まで高
温になる。 ｄ）したがって、第２の走査線１１２上には意図したマ
ーク５０５と異なる大きさ、形状のマーク１０１２が形
成される。同様に第３の走査線以降で形成されるマーキ
ングも意図したものと異なり、最終的に形成された文
字、図形若しくは記号の形状は歪で視認性が非常に悪い
といった問題があった。例えば、バーコードを作成した
場合、形成されたバーコードは非常に視認性が悪く、コ
ードリーダで読みとるとエラーレートが大きく、識別精
度が低いといった問題があった。そこで、本発明は、直
前のレーザ照射による熱の影響がないようにして、視認
性の高いマーキング結果が得られるマーキング方法およ
びマーキング装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明のマーキング方法は、レーザ光源から射出し
たレーザ光をスキャニングし、被加工物に文字、図形若
しくは記号を形成する際に、前記被加工物を冷却するも
のである。本発明のマーキング方法を用いることによ
り、レーザ光照射による熱の影響を取り去ることがで
き、均一な形状のマーキングが行える。したがって、視
認性の高い文字、図形若しくは記号を形成することがで
きる。また、本発明のマーキング装置の上記冷却方法と
して、被加工物の近傍に備えた送風手段により送風する
方法、被加工物に接触させ吸熱する方法あるいは被加工
物を微小振動させる方法が利用できる。上記いずれの冷
却手段によっても、レーザ光照射による熱の影響を取り
去ることができ、均一な形状のマーキングが行える。し
たがって、視認性の高い文字、図形若しくは記号を形成
することができる。また、前記被加工物が、物体表面に
形成された薄膜または塗料であるとき、または透過物の
表面または裏面に形成された薄膜または塗料、特にガラ
ス板上に形成されたクロム膜であるとなおよい効果が得
られる。

【０００６】また、上記問題を解決するために本発明の
マーキング方法は、レーザ光源から射出したレーザ光を
スキャニング手段で走査し、被加工物に文字、図形若し
くは記号を形成するマーキング方法において、照射工程
間に十分なインターバル時間を有するものである。とく
に、上記インターバル時間を、１〜５０ｍｓｅｃにする
ことが好ましい。本発明のマーキング方法を用いると、
レーザ照射による熱の影響を取り去ることができ、均一
な形状のマーキングが行える。したがって、視認性の高
い文字、図形若しくは記号を形成することができる。

【０００７】また、上記問題を解決するために本発明の
マーキング方法は、レーザ光源から射出したレーザ光を
スキャニング手段で走査し、被加工物に２次元コードを
形成するマーキング方法において、連続形成されるセグ
メント間の距離に応じて、インターバル時間を可変させ
るものである。本発明のマーキング方法を用いると、レ
ーザ照射による熱の影響を取り去ることができ、均一な
形状で視認性の高い２次元コードをマーキングできる。
したがって、コードデータで読みとったさい読みとり誤
差が小さく、識別精度が高い２次元コードを形成するこ
とができる。

【０００８】また、上記問題を解決するために本発明の
マーキング方法は、レーザ光源から射出したレーザ光を
スキャニング手段で走査し、被加工物に２次元コードを
形成するマーキング方法において、隣接するセグメント
を飛び越して、セグメントを形成するものである。本発
明のマーキング方法を用いると、レーザ照射による熱の
影響を受けずにマーキングでき、均一な形状で視認性の
高い２次元コードをマーキングできる。

【０００９】また、上記問題を解決するために本発明の
マーキング方法は、レーザ光源から射出したレーザ光を
スキャニング手段で走査し、被加工物に２次元コードを
形成するマーキング方法において、インターレースまた
は走査線を飛び越して走査するラスタースキャン方式に
よりマークするものである。本発明のマーキング方法を
用いると、レーザ照射による熱の影響を受けずにマーキ
ングでき、視認性の高い文字、図形若しくは記号を形成
することができる。

【００１０】また、上記問題を解決するために本発明の
マーキング装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光をスキャニングする制御手段を含むコント
ローラとを備え、被加工物に前記レーザ光をスキャニン
グして、文字、図形若しくは記号等を形成するレーザマ
ーキング装置において、 前記マーキングの際に前記被
加工物を冷却する冷却手段を備えたものである。また、
上記問題を解決するために本発明のマーキング装置は、
前記コントローラに前記マーキング方法の少なくとも一
つを記録したものである。本発明のマーキング装置を用
いると、レーザ照射による熱の影響を取り去ることがで
き、均一な形状のマーキングが行える。したがって、視
認性の高い文字、図形若しくは記号を形成することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて詳細に説明する。 （第１の実施形態）本実施形態は、被加工物を送風によ
り冷却しながらマーキングする方法である。 図１は、
本発明の第１の実施形態を示すマーキング装置の模式図
である。図において、１はレーザ光源、２および３はス
キャニング手段として用いたスキャナミラー、４は被加
工物、５は冷却手段である。レーザ光源１として、炭酸
ガスレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、若しくは
エキシマレーザ等の気体レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦ
レーザ、ガラスレーザ、ファイバレーザ若しくは半導体
レーザの固体レーザ、色素レザーの液体レーザ、非線形
光学結晶と組み合わせることによって高調波成分の波長
のレーザビームを発する高調波レーザ光源を用いること
ができる。また、レーザ光源１は、上記のレーザ光源を
ファイバで導いたものであってもかまわない。スキャニ
ング手段として用いたスキャナミラー２および３は、そ
れぞれ図示しないスキャナモータにより回転制御可能で
ある。スキャニング手段としては、マーキング装置から
照射されるレーザ光と被加工物４の相対位置が変化する
ようにＸ−Ｙステージを用いることもできる。レーザ光
源１から被加工物４に至る光軸上には、例えばレーザ光
源１とスキャナミラー２間に、コリメータレンズおよび
ビームエキスパンダ、スキャナミラー３と被加工物４間
にｆθレンズ等、任意の光学部品を配置することが可能
である。被加工物４は、レーザ光によりその表面に物理
的変化（例えば、表面あるいは表面層の剥離、気化、焼
失、発泡、隆起、変色・脱色等）を起こすものであれば
よい。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ＰＶＣ樹脂、オレフィン樹脂、ＡＢＳ、ＰＥＴ
等の樹脂系材料、シリコンウェハ、金属系材料、ガラス
などを利用できる。また、被加工物４は、これら樹脂系
材料、金属系材料などの物体の表面に形成された薄膜ま
たは塗料であってもかまわない。さらに、被加工物４
は、ガラス、アクリルなどの透過物の表面または裏面に
形成されたクロム膜、カラーフィルタ膜などの薄膜また
は塗料にも利用できる。冷却手段５として、第１の実施
形態では被加工物４近傍に送風手段５１を用いる。送風
手段５１には、図２のようにファン５１１を配置しても
良いが、ファン自体はマーキング装置の遠方に設置し、
吸気ダクトあるいは排気ダクトを被加工物４近傍に配置
しても良い。吸気ダクトを用いると、同時にマーキング
により被加工物表面から発生する煙、パーティクル等の
除去も可能である。

【００１２】つぎに、２次元コードを形成する場合の動
作について、図３を用いてを説明する。図３は第１の実
施形態の冷却効果を示す模式図である。 ａ）まず、送風手段５１から被加工物４に風１０２０を
送る。 ｂ）第１のポジセグメント１００１を形成するために、
レーザ光１００を照射すると、被加工物４のレーザ照射
部５０１の温度が高温になる。レーザ照射部周辺にも熱
５０２が発生する。 ｃ）レーザ照射後、被加工物４のレーザ照射部に第１の
ポジセグメント１００１が形成される。一方、レーザ照
射部周辺の熱５０２は、風１０２０のために放熱されて
いく。 ｄ）第２のポジセグメント１００２を形成するときに
は、レーザ照射部周辺の熱５０２の影響はないので、レ
ーザ光１００を照射すると、第１のポジセグメント１０
０１形成時と同様にレーザ照射部５０３のみ物理変化を
起こす高温に至る。 ｅ）したがって、第１のポジセグメント１００１と同じ
大きさ、形状の第２のポジセグメント１００２が形成で
きる。上記の動作を繰り返すことにより、全てのセグメ
ントの大きさ、形状が均一な視認性の高い２次元コード
が形成できる。この２次元コードをコードリーダで読み
とると、高い認識率で読みとることができる。

【００１３】つぎに、具体例として、図4に示すマーキ
ング装置を用いた実施結果を述べる。図4において、411
はガラス基板、421はクロム膜、５１１は冷却手段とし
て用いたファンである。レーザ光源１として、ファイバ
で伝送した半導体レーザを用いた。レーザ光源１とスキ
ャナミラー２の間にはコリメータレンズ１１を、スキャ
ナミラー３と被加工物４間にはｆθレンズ１２配置し
た。被加工物４は、ガラス基板上４１１に形成したクロ
ム膜４２１を用いた。スキャナミラー２，３は、それぞ
れスキャナモータ２１，３１で駆動させている。上記構
成のマーキング装置において、ガラス基板４１１側から
レーザを照射し、裏面のクロム膜４２１に２０×２０マ
トリックスの２次元コードを形成した。まず、従来のマ
ーキング装置との比較を行うために、ファン５１１を停
止した状態で２次元コードを形成した。レーザ照射時間
は１０ｍｓ、レーザ照射インターバル時間は１０ｍｓで
ある。その結果、図5のように各セグメントの大きさ
が、不均一な２次元コードが形成された。次に、同一条
件で、ファン５１１を回転させた状態で２次元コードを
作成した。その結果、図6のように各セグメントの大き
さが均一で、視認性の高い２次元コードが形成できた。
これらの２次元コードを、コードリーダで読みとったと
ころ、図5の２次元コードはエラーレートが３０％と非
常に認識率が悪かったが、図6の２次元コードはエラー
レート５％以下で正確に読みとることができた。

【００１４】（第２の実施形態）本実施形態は、冷却手
段５として被加工物４に吸熱手段を設けた例である。図
7は、本発明の第２の実施形態を示すマーキング装置の
模式図である。図において、52は吸熱手段である。吸熱
手段５２として、ヒートシンク、ペルチェ素子やヒート
パイプ等が利用できるが、図8では被加工物４の下部に
ヒートシンク５２１を接触させている。つぎに、２次元
コードを形成する場合の動作について、図9を用いて説
明する。図9は、第２の実施形態の冷却効果を示す模式
図である。 ａ）まず、ヒートシンク５２１を被加工物４に接触させ
る。 ｂ）第１のポジセグメント１００１を形成するために、
レーザ光１００を照射すると、被加工物４のレーザ照射
部５０１の温度が高温になる。レーザ照射部周辺にも熱
５０２発生する。 ｃ）レーザ照射後、被加工物４のレーザ照射部に第１の
ポジセグメント１００１が形成される。レーザ照射部周
辺の熱５０２は、ヒートシンク５２１へと放熱してい
く。 ｄ）第２のポジセグメント１００２を形成するときに
は、レーザ照射部周辺の熱５０２の影響はないので、レ
ーザ光１００を照射すると、第１のポジセグメント１０
０１形成時と同様にレーザ照射部５０３のみ物理変化を
起こす高温に至る。 ｅ）したがって、第１のポジセグメント１００１と同じ
大きさ、形状の第２のポジセグメント１００２が形成で
きる。上記の動作を繰り返すことにより、全てのセグメ
ントの大きさ、形状が均一な視認性の高い２次元コード
が形成できる。この２次元コードをコードリーダで読み
とると、高い認識率で読みとることができる。図8で示
したマーキング装置は、熱を被加工物の下部方向へ逃が
すため、厚さの薄い被加工物４でよりいっそうの効果が
得られる。特に、図10のようにガラス、アクリル等の透
過物４１の裏面に形成された薄膜４２または塗料へマー
キングをおこなう際には、薄膜または塗料表面がうけた
熱を吸熱手段５２へ逃がすことができるため大きな効果
が得られる。具体的には、マーキングの要求の大きい液
晶やＰＤＰ等のガラス板上に形成されたクロム膜、カラ
ーフィルタ膜へのマーキングへの利用価値が大きい。し
かしながら、透過物４１の裏面に形成された薄膜４２ま
たは塗料へ上記のように吸熱手段５２を常に接触するさ
せると、レーザ照射時の熱エネルギーもヒートシンクで
吸熱ロスされる。したがって、吸熱手段に図11のように
可動機構をもうけレーザ照射時には被加工物から離し、
レーザ照射停止時に被加工物４へ接触させるようにする
と、レーザ照射時の熱エネルギーのロスを回避すること
ができる。図11では、ヒートシンク５２１をモータ５２
２で駆動される直動ステージ５２３の上に取り付けてい
る。

【００１５】つぎに、具体例として、図1２に示すマー
キング装置にヒートシンクを用いた実施結果を述べる。
ヒートシンク５２１は、ガラス基板４１１に形成したク
ロム膜４２１に接触させて配置した。上記構成のマーキ
ング装置において、２０×２０マトリックスの２次元コ
ードを形成した。レーザ照射時間は１０ｍｓ、レーザ照
射インターバル時間は１０ｍｓにした。その結果、各セ
グメントの大きさはが均一で、視認性の高い２次元コー
ドが形成できた。これらの２次元コードを、コードリー
ダで読みとったところ、エラーレート８％以下で正確に
読みとることができた。

【００１６】（第３の実施形態）本実施形態は、冷却手
段５として被加工物４に振動手段を設けた例である。図
１３は、本発明の第３の実施形態を示すマーキング装置
の模式図である。図において、5３は振動手段である。
振動手段５３は、モータまたは圧電素子等の駆動部品で
被加工物４に振動を加えるものである。例えば、図１４
のように被加工物４の下部に圧電素子５３１を接触配置
させている。本装置は、特に被加工物４が物体表面に形
成された薄膜または塗料、あるいは透過物の表面または
裏面に形成された薄膜または塗料に対して有効である。
これらの被加工物は、レーザ光の照射により、薄膜また
は塗料等の表面層が焼失、気化することによりマーキン
グできるものが多く、レーザ停止直後もレーザ照射境界
部の燃焼が続くものがある。つぎに、２次元コードを形
成する場合の動作について、図１５を用いて説明する。
図１５は、第３の実施形態の冷却効果を示す模式図であ
る。被加工物はバルク４３表面に形成された薄膜４４で
ある。 ａ）第１のポジセグメント１００１を形成するために、
レーザ光１００を照射すると、レーザ照射部５０１の薄
膜４４が焼失、気化すると供に、レーザ照射部境界５０
６の薄膜が燃焼する。レーザ照射部周辺にも熱５０２発
生する。 ｂ）レーザ照射後、レーザ照射部の薄膜４４は焼失、気
化し、第１のポジセグメント１００１が形成される。 ｃ）圧電素子５３１に通電をおこない、被加工物４を上
下に振動させる。振動により、レーザ照射部境界５０６
の薄膜の燃焼が消火されると供に、被加工物４の表面近
傍には空気の微小乱流が発生し、薄膜４４の冷却をおこ
なうことができる。 ｄ）圧電素子５３１による振動停止後、再びレーザ光１
００を照射すると、第１のポジセグメント１００１形成
時と同様に第２のポジセグメントを形成することができ
る。上記のように、本発明の第３の実施形態のマーキン
グ装置を用いると、レーザ照射境界部の燃焼を速やかに
消火できると供に、被加工物の冷却を行える。上記の動
作を繰り返すことにより、全てのセグメントの大きさ、
形状が均一な視認性の高い２次元コードが形成できる。
この２次元コードをコードリーダで読みとると、高い認
識率で読みとることができる。上記の振動手段５３によ
る振動は１回だけ、例えば圧電素子５３１で被加工物４
を持ち上げた後、急速に降ろすだけでもよい。

【００１７】つぎに、具体例として、図１６に示すマー
キング装置を用いた実施結果を述べる。図において、５
３２は圧電素子の下部を支持するステージである。被加
工物４は、ガラス基板上４１１に形成した樹脂性薄膜４
２２を用いた。上記構成のマーキング装置において、２
０×２０マトリックスの２次元コードを形成した。レー
ザ照射時間は１０ｍｓ、レーザ照射インターバル時間は
１０ｍｓにした。レーザ照射後、圧電素子５３１に通電
し被加工物を0.3mm持ち上げ、その後急速に降下させ
た。その結果、各セグメントの大きさはが均一で、視認
性の高い２次元コードが形成できた。これらの２次元コ
ードを、コードリーダで読みとったところ、エラーレー
ト５％以下で正確に読みとることができた。

【００１８】（第４の実施形態）本実施形態は、レーザ
照射の工程間で時間間隔を設けた例で、時間間隔、すな
わち、インターバル時間を従来より長くし、被照射物４
が十分に冷却できるようにしたものである。図１７のマ
ーキング装置を用いて、被加工物４上に２次元コードを
形成する例を、図１８に基づいて説明する。図１８は、
レーザを照射するタイミングチャートである。なお、図
１７の６は、下記のマーキングを行うためにレーザ光を
スキャニングし照射する制御手段を含むコントローラで
ある。 （ステップ１０１）スキャナミラー２および３を回転さ
せる。 （ステップ１０２）位置決め終了後、スキャナミラー２
および３を停止する。 （ステップ１０３）ステップ１０２から所定の時間経過
後、レーザ光の照射を開始する。 （ステップ１０４）第１のポジセグメントを形成した
後、レーザ光の照射を停止する。 （ステップ１０５）スキャナミラー２および３を回転さ
せる。 （ステップ１０６）位置決め終了後、スキャナミラー２
および３を停止する。 （ステップ１０７）ステップ１０６から所定の時間経過
後、レーザ光の照射を開始する。 （ステップ１０８）第２のポジセグメントを形成した
後、レーザ光の照射を停止する。 （ステップ１０９）スキャナミラー２および３が回転す
る。以後、最終セグメントが形成されるまで上記の操作
を繰り返すことにより、２次元コードを形成する。第１
のポジセグメント形成時に照射したレーザ光により発生
した熱は、つぎにレーザを照射する前に十分冷却され
る。したがって、第１のポジセグメント形成時と同条件
で第２のポジセグメントが形成でき、第２のセグメント
は第１のセグメントと同等な大きさ、形状となる。以降
のポジセグメントも同様に、それ以前のポジセグメント
形成時に発生した熱の影響を受けないために、全てのセ
グメントの大きさ、形状が均一となる。よって、本発明
の第１のマーキング方法を用いると、２次元コードの視
認性が非常に良くなり、コードリーダで読みとったとき
の認識率が非常に高くなるという効果がある。なお、本
実施形態のマーキング方法は、前述のように十分冷却で
きるインターバル時間をもたせるものであり、レーザ光
停止後、スキャナミラー２および３の回転開始を遅らせ
てもよいし、スキャナミラー２および３の位置決め時間
を長くしてもよい。インターバル時間は長い方が効果は
大きくなるが、やがてその効果は飽和してくる。さら
に、インターバル時間を長くしすぎるとマーキングに要
するタクトタイムが長くなってしまうといった問題が生
じる。したがって、冷却効果が十分に得られ、タクトタ
イムにも影響しない照射工程間の冷却時間として、１〜
５０ｍｓｅｃが適当である。通常、２次元コードは２０
×２０のセグメントで構成され、その内半分がポジセグ
メントなので、レーザ照射時間を１０ｍｓｅｃ、インタ
ーバル時間を２０ｍｓｅｃとした場合、約６秒で２次元
コードが形成できる。

【００１９】つぎに、本実施形態の具体例として、図１
９のマーキング装置を用いて２次元コードを形成した例
について述べる。図１９において、６はマーキング方法
を記録したコントローラである。２次元コードは、２０
×２０マトリックスを図１８の方法で形成した。図１８
はレーザ照射のタイミングチャートである。レーザ光源
１として、ファイバで伝送した半導体レーザを用いた。
レーザ光源１とスキャナミラー２の間にはコリメータレ
ンズを、スキャナミラー３と被加工物４間にはｆθレン
ズ配置した。被加工物４は、ガラス基板上４１１に形成
したクロム膜４２１を用いた。スキャナミラー２および
３の位置決めは１０ｍｓ以内に行えるが、被加工物の冷
却を目的にレーザ照射のインターバル時間を２０ｍｓ、
レーザ照射時間を１０ｍｓとした。その結果、各セグメ
ントの大きさはが均一で、視認性の高い２次元コードが
形成できた。これらの２次元コードを、コードリーダで
読みとったところ、エラーレート５％以下で正確に読み
とることができた。なお、２次元コードの形成に約６秒
要した。

【００２０】（第５の実施形態）本実施形態は、インタ
ーバル時間を連続するポジセグメントの距離に応じて変
化させる方法である。図１７のマーキング装置を用い
て、図２０に示す２次元コードを被加工物４上に形成す
る場合を、図２１に基づいて説明する。図２１はレーザ
照射のタイミングチャートである。 （ステップ２０１）スキャナミラー２および３を回転さ
せる。 （ステップ２０２）位置決め終了後、スキャナミラー２
および３を停止する。 （ステップ２０３）レーザ光の照射を開始する。 （ステップ２０４）第１のポジセグメントを形成後、レ
ーザ光の照射を停止する。 （ステップ２０５）スキャナミラー２および３を回転す
る。 （ステップ２０６）位置決め終了後、スキャナミラー２
および３を停止する。 （ステップ２０７）第１のポジセグメントと第２のポジ
セグメントの距離に応じた時間経過後、レーザ光の照射
を開始する。 （ステップ２０８）第２のポジセグメントを形成後、レ
ーザ光の照射を停止する。 （ステップ２０９）スキャナミラー２および３を回転す
る。以後、最終セグメントが形成されるまで上記の操作
を繰り返すことにより２次元コードを形成する。図２０
のようなセグメントを作成する場合、第１のポジセグメ
ント１００１と第２のポジセグメント１００２は近いの
で、第１のポジセグメント１００１形成時の熱の影響は
第２のポジセグメント形成予定位置に伝わりやすい。し
たがって、第１のポジセグメント１００１形成後には長
時間の冷却時間が必要となり、インターバル時間を長く
する。一方、第２のポジセグメント１００２と第３のポ
ジセグメント１００３は遠いので、第２のポジセグメン
ト１００２形成時の熱の影響は第３のポジセグメント形
成予定に伝わりにくい。したがって、第２のポジセグメ
ント１００２形成後には冷却時間を特に設ける必要がな
く、スキャナミラー２および３が停止直後にレーザ光を
照射すればよい。このように、インターバル時間ｔは、
連続して形成されるポジセグメント間の距離ｘに応じて
設定すればよく、インターバル時間ｔと距離ｘは比例関
係にしても良いし、その他の関数を用いてｔ＝f(x)とな
るように設定しても良い。本実施形態を用いることよ
り、全てのセグメントの大きさ、形状が均一となる。し
たがって、２次元コードの視認性が非常に良くなり、コ
ードリーダで読みとったときの認識率が非常に高くなる
という効果がある。さらに、必要に応じて冷却時間を可
変させるため、第４の実施形態に比べて、マーキングに
要するタクトタイムが短くなるといった利点がある。な
お、可変させる時間は、インターバル時間が変わるので
あれば、レーザ光停止後にスキャナミラー２および３を
回転させるまでの時間を可変させても、スキャナミラー
２および３の位置決め時間を可変させてもよい。

【００２１】本実施形態の具体例として、セグメントの
隣接の有無によりインターバル時間を変えた方法につい
て述べる。図１７のマーキング装置を用いて、図２１の
方法で２０×２０マトリックスの２次元コードを形成し
た。ポジセグメントが隣接するときにはレーザ照射のイ
ンターバル時間を２０ｍｓ、ポジセグメントが隣接しな
いときにはインターバル時間を１０ｍｓにした。その結
果、各セグメントの大きさはが均一で、視認性の高い２
次元コードが形成できた。これらの２次元コードを、コ
ードリーダで読みとったところ、エラーレート５％以下
で正確に読みとることができた。２次元コードの形成に
約５秒要し、第８の実施形態と比べタクトタイムは、５
／６に短縮できた。

【００２２】（第６の実施形態）本実施形態は、２次元
コードの隣接するポジセグメントをとばして、ポジセグ
メントを形成する方法である。図１７のマーキング装置
を用いて被加工物４上に２次元コードを形成する場合を
例にして、図２２に基づいて説明する。図２２は、セグ
メント形成の手順を示す模式図である。 ａ）奇数列のポジセグメントをまず形成し、次にｂ）偶
数列のポジセグメントを形成することにより、ｃ）２次
元コードを形成する方法を示したものである。このよう
に、隣接するセグメントをとばして形成することによ
り、直前に照射したレーザ光の熱が及ばない距離にある
セグメントを形成することが可能である。したがって、
全てのセグメントの大きさ、形状が均一となり、２次元
コードの視認性が非常に良くなるとともにコードリーダ
で読みとったときの認識率が非常に高くなる。また、２
００１，２００２のようなネガセグメント形成予定位置
にも光軸が通過するように描いたが、形成しないでよい
セグメントはとばして、例えばポジセグメント１００１
からポジセグメント１００５へ直接移動するような方法
にすることも可能である。２次元コードのマーキング時
間を短くするためには、好ましい方法である。

【００２３】本実施形態の具体例として、奇数または偶
数のいずれか一方のセグメントを先に形成し、つぎに他
方のセグメントを形成する方法について述べる。図１７
のマーキング装置を用いて、図２２の方法で２０×２０
マトリックスの２次元コードを形成した。まず、奇数ポ
ジセグメントを形成していき、全ての奇数ポジセグメン
トが形成されると、次に偶数ポジセグメントを形成し
た。その結果、全てのセグメントの大きさ、形状が均一
となり、２次元コードの視認性が非常に良くなるととも
にコードリーダで読みとったときの認識率が非常に高く
なるという効果がある。また、各セグメントの大きさは
が均一で、視認性の高い２次元コードが形成できた。こ
れらの２次元コードを、コードリーダで読みとったとこ
ろ、エラーレート５％以下で正確に読みとることができ
た。図２３は、隣接するセグメントを２つとばしで形成
していく方法を示したものである。セグメントを２つと
ばすことにより、続けて照射するセグメント間の距離は
更に遠くなり、直前に照射したレーザ光による熱の影響
を受けにくくすることができる。このように、本実施形
態では、２個以上複数個のセグメントをとばしてもよ
い。

【００２４】本実施形態には、図２４のようにステップ
バックしながらセグメントを形成していく方法等も含ま
れる。図２４はセグメント形成の手順を示す模式図であ
る。 ａ）２つのセグメントをとばして３つ先のセグメント位
置に移動し必要ならばセグメントを形成する過程と、
ｂ)１つのセグメントをとばして２つ後のセグメント位
置に戻り必要ならばセグメントを形成する過程を繰り返
すことにより２次元コードを形成する方法を示してい
る。また、図２３および図２４においても、形成しない
でよいネガセグメントの形成予定位置をとばして、ポジ
セグメント形成予定位置へ移動するような方法にするこ
とも可能である。本実施形態には、隣接するポジセグメ
ントをとばして形成する方法、例えば先に奇数のポジセ
グメント１００１，１００３、…・を形成し、つぎに偶
数のポジセグメント１００２，１００４…・を形成する
方法も含まれる。

【００２５】（第７の実施形態）本実施形態は、被加工
物４上にラスタースキャンにより文字、図形若しくは記
号を形成する方法である。図１７のマーキング装置を用
いてマーキングされる様子を、図２５および図２６に基
づいて説明する。 図２５はマーキング方法の手順を示
すタイミングチャート、図２６はスキャナミラー２およ
び３が回転することにより、移動する被加工物上の光軸
の軌跡を示す模式図である。。 （ステップ４０１）光軸の軌跡が第１の走査線１１１を
描くように、スキャナミラー２を高速で回転する。 （ステップ４０２）光軸がマーキングする文字、図形若
しくは記号の位置にくると、レーザ光を照射する。 （ステップ４０３）光軸がマーキングする文字、図形若
しくは記号の位置からはずれると、レーザの照射を停止
する。 （ステップ４０４）スキャナミラー２の回転により、光
軸が加工領域の端まで到達すると、走査線に光軸を移動
させるためスキャナミラー３を回転する。 （ステップ４０５）ステップ２０４と同時に、光軸の軌
跡が第３の走査線１１３を描くように、スキャナミラー
２を逆方向に回転させる。 以降、上記の操作を繰り返すことにより、奇数の走査線
上の文字、図形若しくは記号を形成していく。その後、
偶数の走査線上の文字、図形若しくは記号を形成してい
ことにより、完全な文字、図形若しくは記号が形成され
る。このように、飛び越し走査によるラスタースキャン
方式でマーキングを行うことにより、直前に照射したレ
ーザ光の熱が及ばない距離にある走査線上のマークを形
成することができる。したがって、本実施形態のマーキ
ング方法を用いることより、線幅が均一な文字、図形若
しくは記号が形成でき、視認性が非常に良いマーキング
が行えるという効果がある。上記の説明では走査線を１
つとばしで形成する方法を説明したが、レーザ光の熱が
広く影響する場合には、複数本の走査線をとばすことが
好ましい。本実施形態の他の例について述べる。図２７
は、２つの走査線を飛び越して照射する方法を示す模式
図である。第１の走査線１１１を操作後、第２の走査線
１１２および第３の走査線１１３の２つの走査線を飛び
越して、第４の走査線１１４を走査し、その後戻って第
２の走査線１１２走査をおこない、再び２つの走査線を
飛び越して第５の走査線１１５を走査するものである。
このようにステップバックしながらラスタースキャンす
る方法も可能である。

【００２６】本実施形態の具体例として、走査線を２本
とばしで照射し、バーコードを形成する方法について述
べる。図１７のマーキング装置を用いて、走査線を２本
とばしで走査しすることにより、ガラス基板上に形成し
たクロム膜にバーコードを形成した。その結果、従来の
方法で形成したバーコードのエラーレートが１５％であ
ったのに対し、本実施例で作成したバーコードのエラー
レートは５％以下であり、識別精度が向上した。

【００２７】

【発明の効果】以上の述べたように、本発明のマーキン
グ方法はレーザ照射により被加工物に生じる熱の影響を
取り去る手段を用いたので、均一な形状のマーキングが
行え、したがって、視認性の高い文字、図形若しくは記
号を形成することができる。また、レーザ照射工程のイ
ンターバル時間を設け、レーザ照射による被加工物に生
じる熱の影響を受けずにマーキングが行えるようにした
ので、均一なマーキングが作成でき、視認性の高い文
字、図形若しくは記号を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のマーキング装置を示
す模式図。

【図２】本発明の第１の実施形態のマーキング装置にお
ける送風手段を示す模式図。

【図３】本発明の第１の実施形態の冷却効果を示す模式
図。

【図４】本発明の第１の実施形態の具体例を示すマーキ
ング装置の構成図。

【図５】従来のマーキング装置で形成した２次元コー
ド。

【図６】本発明の第１の実施形態のマーキング装置で形
成した２次元コード。

【図７】本発明の第２の実施形態のマーキング装置を示
す模式図。

【図８】本発明の第２の実施形態のマーキング装置にお
ける吸熱手段を示す模式図。

【図９】本発明の第２の実施形態の冷却効果を示す模式
図。

【図１０】本発明の第２の実施形態を、透過物の裏面に
形成された薄膜または塗料に用いたときの冷却効果を示
す模式図。

【図１１】本発明の第２の実施形態のマーキング装置に
おける可動機構を有する吸熱手段を示す模式図。

【図１２】本発明の第２の実施例の具体例を示すマーキ
ング装置の構成図。

【図１３】本発明の第３の実施形態のマーキング装置を
示す模式図。

【図１４】本発明の第３の実施形態のマーキング装置に
おける微小振動を示す模式図。

【図１５】本発明の第３の実施形態の冷却効果を示す模
式図。

【図１６】本発明の第３の実施形態の具体例を示すマー
キング装置の構成図。

【図１７】本発明の第４の実施形態におけるマーキング
装置の構成を示す構成図。

【図１８】本発明の第４の実施形態の手順を示すタイミ
ングチャート。

【図１９】本発明の第４の実施形態の具体例を示すマー
キング装置の模式図。

【図２０】本発明の第５の実施形態で形成した２次元コ
ードのセグメントの模式図。

【図２１】本発明の第５の実施形態の具体例の手順を示
すタイミングチャート。

【図２２】本発明の第６の実施形態のセグメント形成手
順の一例を示す模式図。

【図２３】 本発明の第６の実施形態の具体例を示す他
のセグメント形成手順の一例を示す模式図。

【図２４】本発明の第６の実施形態のセグメント形成手
順の他の例を示す模式図。

【図２５】本発明の第７の実施形態のマーキング方法の
手順を示すタイミングチャート。

【図２６】本発明の第７の実施形態のマーキング方法に
おける走査線の軌跡を示す模式図。

【図２７】本発明の第７の実施形態のマーキング方法の
走査線の軌跡の他の例を示す模式図。

【図２８】従来のマーキング装置を示す模式図。

【図２９】２次元コードパターンを形成するセグメンの
説明図。

【図３０】従来の２次元コードを作成するときのマーキ
ング方法の手順を示すタイミングチャート。

【図３１】従来のラスタースキャン方式によるマーキン
グ方法の手順を示すタイミングチャート。

【図３２】従来のラスタースキャン方式によるマーキン
グ方法における走査線の軌跡を示す模式図。

【図３３】従来のマーキング装置を用いた２次元コード
作成時のレーザ光による熱の影響を示す加工物断面の模
式図。

【図３４】従来のマーキング装置でラスタースキャン方
式のマーキングをおこなった時のレーザ光による熱の影
響を示す加工物表面の模式図。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２、３ スキャナミラー ４ 被加工物 ５ 冷却手段 ６ コントローラ ５１ 送風手段 ５１１ファン ５２ 吸熱手段 ５２１ ヒートシンク ５３ 振動手段 ５３１ 圧電素子

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から射出したレーザ光をスキ
   ャニングしながら、被加工物に照射し、文字、図形若し
   くは記号を形成するレーザマーキング方法において、前
   記マーキングの際に前記被加工物を冷却することを特徴
   とするレーザマーキング方法。
2. 【請求項２】 前記冷却方法が、前記被加工物に送風す
   る方法、前記被加工物と接触させて吸熱する方法または
   前記被加工物を微小振動させる方法の少なくとも１つで
   あることを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング
   方法。
3. 【請求項３】 前記被加工物が、物体表面に形成された
   薄膜または塗料であることを特徴とする請求項１または
   ２記載のレーザマーキング方法。
4. 【請求項４】 前記被加工物が、透過物の表面または裏
   面の少なくとも一方に形成された薄膜または塗料である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のレーザマーキ
   ング方法。
5. 【請求項５】 前記被加工物が、ガラス板上に形成され
   たクロム膜であることを特徴とする請求項１または２記
   載のレーザマーキング方法。
6. 【請求項６】 レーザ光源から射出したレーザ光をスキ
   ャニングしながら、被加工物に照射し、文字、図形若し
   くは記号を形成するレーザマーキング方法において、前
   記レーザ光の照射工程間にインターバル時間を有するこ
   とを特徴とするレーザマーキング方法。
7. 【請求項７】 前記インターバル時間が、１〜５０ｍｓ
   ｅｃであることを特徴とする請求項６記載のレーザマー
   キング方法
8. 【請求項８】 レーザ光源から射出したレーザ光をスキ
   ャニングし、被加工物にセグメントの組み合わせからな
   る２次元コードを形成するマーキング方法において、前
   記レーザ光の照射工程間にインターバル時間を設け、前
   記セグメントのセグメント間距離に応じて、前記インタ
   ーバル時間を可変させることを特徴とするレーザマーキ
   ング方法。
9. 【請求項９】 レーザ光源から射出したレーザ光をスキ
   ャニングしながら、被加工物に照射し、セグメントの組
   み合わせからなる２次元コードを形成するマーキング方
   法において、前記レーザ光のスキャニングは、前記２次
   元コードのセグメントを飛び越して照射することを特徴
   とするレーザマーキング方法。
10. 【請求項１０】 レーザ光源から射出したレーザ光をス
    キャニングしながら、被加工物に照射し、文字、図形若
    しくは記号を形成するレーザマーキング方法において、
    前記レーザ光のスキャニングが、インターレースによる
    ラスタースキャン方式であることを特徴とするレーザマ
    ーキング方法。
11. 【請求項１１】 レーザ光源から射出したレーザ光をス
    キャニングしながら、被加工物に照射し、文字、図形若
    しくは記号を形成するレーザマーキング方法において、
    前記レーザ光のスキャニングが、複数の走査線を飛び越
    すラスタースキャン方式であることを特徴とするレーザ
    マーキング方法。
12. 【請求項１２】 レーザ光を射出するレーザ光源と、前
    記レーザ光をスキャニングし照射する制御手段を含むコ
    ントローラとを備え、被加工物に前記レーザ光をスキャ
    ニングして、文字、図形若しくは記号等を形成するレー
    ザマーキング装置において、前記マーキングの際に前記
    被加工物を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする
    レーザマーキング装置。
13. 【請求項１３】 前記冷却手段は、前記被加工物の近傍
    に備えた送風手段、前記被加工物に接触させて吸熱する
    吸熱手段または前記被加工物を微小振動させる振動手段
    の少なくとも１つからなることを特徴とする請求項12記
    載のレーザマーキング装置。
14. 【請求項１４】 請求項６乃至１１のマーキング方法を
    記憶した記憶手段をもつコントローラを備えたことを特
    徴とするレーザマーキング装置。