JP2003019578A - レーザによってガラスにマーキングする方法及び装置 - Google Patents
レーザによってガラスにマーキングする方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザによってガラスにマーキングするため
の改善された方法及び改善された装置を提供する。 【解決手段】 レーザによってガラスにマーキングする
方法及び装置において、ガラスは、まずガラスの転移温
度より上の温度にされる。ガラスは、それからレーザパ
ルスによって作用を受け、このレーザパルスは、ガラス
の表面にマーキングを取付ける。なるべくレーザパルス
のピーク出力は、ガラス表面と熱的な相互作用に通じる
だけのように選択される。このことは、マーキングされ
たガラスの材料特性をマーキングされない製品と比較し
て不変のままにするという利点を有する。
の改善された方法及び改善された装置を提供する。 【解決手段】 レーザによってガラスにマーキングする
方法及び装置において、ガラスは、まずガラスの転移温
度より上の温度にされる。ガラスは、それからレーザパ
ルスによって作用を受け、このレーザパルスは、ガラス
の表面にマーキングを取付ける。なるべくレーザパルス
のピーク出力は、ガラス表面と熱的な相互作用に通じる
だけのように選択される。このことは、マーキングされ
たガラスの材料特性をマーキングされない製品と比較し
て不変のままにするという利点を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくに管引抜き装
置において、レーザによってガラスにマーキングする方
法及び装置に関する。
置において、レーザによってガラスにマーキングする方
法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームによりガラスにマーキング
し又は書き込みするために、従来の技術によれば種々の
方法が公知である：
し又は書き込みするために、従来の技術によれば種々の
方法が公知である：
【０００３】ドイツ連邦共和国特許第４４０７５４７号
明細書によれば、部材の内側にマーキングを有する透明
な材料からなる部材を製造する方法が公知であり、ここ
では部材の内側に制限された空間的な範囲が存在し、こ
の範囲内にレーザビームによって点状の微細傷が形成さ
れる。微細傷は、裸眼で見ることができるような直径を
有する。
明細書によれば、部材の内側にマーキングを有する透明
な材料からなる部材を製造する方法が公知であり、ここ
では部材の内側に制限された空間的な範囲が存在し、こ
の範囲内にレーザビームによって点状の微細傷が形成さ
れる。微細傷は、裸眼で見ることができるような直径を
有する。
【０００４】ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９２／０３２９７号
明細書（＝ドイツ連邦共和国特許第４１２６６２６号明
細書は、レーザビームによってマーキングすべきガラス
部材の内側において材料がイオン化され、したがって同
様に微細傷が生じる、相応する方法に関する。
明細書（＝ドイツ連邦共和国特許第４１２６６２６号明
細書は、レーザビームによってマーキングすべきガラス
部材の内側において材料がイオン化され、したがって同
様に微細傷が生じる、相応する方法に関する。
【０００５】別の相応する方法は、ＰＣＴ第ＷＯ９４／
１４５６７号明細書により公知であり、ここでは同様に
局所的な微細傷の形成によって、部材の内側に画像が発
生される。
１４５６７号明細書により公知であり、ここでは同様に
局所的な微細傷の形成によって、部材の内側に画像が発
生される。
【０００６】従来の技術から公知の前記の方法におい
て、＞１０＊７Ｗ／ｃｍ＊２の高いエネルギー密度を有
する固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ）が使用される。このよ
うなレーザビームによって所定のガラスしか反応しない
ことは、前記の方法において不利である。さらに微細傷
構造はマーキングされるガラスの材料特性を悪化するこ
とは不利である。
て、＞１０＊７Ｗ／ｃｍ＊２の高いエネルギー密度を有
する固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ）が使用される。このよ
うなレーザビームによって所定のガラスしか反応しない
ことは、前記の方法において不利である。さらに微細傷
構造はマーキングされるガラスの材料特性を悪化するこ
とは不利である。
【０００７】ＰＣＴ国際公開第ＷＯ００／３２３４９号
明細書及びＰＣＴ国際公開第ＷＯ００／３２５３１号明
細書によれば、同様に固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ）によ
って動作する、ガラスにマーキングする方法が公知であ
り、ここでは破壊を引起こす微細傷が生じないように、
レーザパラメータが選択されている。発生されたマーキ
ングが裸眼では認識できないことは、この方法において
不利である。ガラス部材の内側におけるレーザビームの
集束が、表面までの傷成長を防ぐために、十分に大きな
ガラス容積又は例えば少なくとも１ｍｍの最小ガラス厚
さを前提とすることは、さらに不利である。
明細書及びＰＣＴ国際公開第ＷＯ００／３２５３１号明
細書によれば、同様に固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ）によ
って動作する、ガラスにマーキングする方法が公知であ
り、ここでは破壊を引起こす微細傷が生じないように、
レーザパラメータが選択されている。発生されたマーキ
ングが裸眼では認識できないことは、この方法において
不利である。ガラス部材の内側におけるレーザビームの
集束が、表面までの傷成長を防ぐために、十分に大きな
ガラス容積又は例えば少なくとも１ｍｍの最小ガラス厚
さを前提とすることは、さらに不利である。
【０００８】固体レーザの波長に対するガラスのかなり
の程度の透明度にもかかわらず、相互作用又はマーキン
グ効果を達成するために、ガラスに吸収層を取付けるこ
とが周知である。このような方法は、例えばヨーロッパ
特許第０７６１３７７号明細書によって公知であり、そ
の際、取付けられた材料層にマーキングするために、
１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザが利用
される。さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２
４２８号明細書によれば、金属ドーピングした特殊ガラ
スが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザによってマーキングされる相
応する方法が公知である。
の程度の透明度にもかかわらず、相互作用又はマーキン
グ効果を達成するために、ガラスに吸収層を取付けるこ
とが周知である。このような方法は、例えばヨーロッパ
特許第０７６１３７７号明細書によって公知であり、そ
の際、取付けられた材料層にマーキングするために、
１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザが利用
される。さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２
４２８号明細書によれば、金属ドーピングした特殊ガラ
スが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザによってマーキングされる相
応する方法が公知である。
【０００９】ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９５／０５２８６号
明細書によれば、ガラス表面を変化することなく、ガラ
ス部材にマーキングする方法が公知である。そのためＣ
Ｏ２レーザが利用され、このＣＯ２レーザは、表面の下
のほぼ５０ミクロンの深さまでにおける局所的な応力を
持込むために、焦点における少なくとも６ｋＷ／ｃｍ＊
２エネルギー密度のエネルギー密度を有する。マーキン
グが裸眼では見ることができないことは、この方法にお
いて不利である。
明細書によれば、ガラス表面を変化することなく、ガラ
ス部材にマーキングする方法が公知である。そのためＣ
Ｏ２レーザが利用され、このＣＯ２レーザは、表面の下
のほぼ５０ミクロンの深さまでにおける局所的な応力を
持込むために、焦点における少なくとも６ｋＷ／ｃｍ＊
２エネルギー密度のエネルギー密度を有する。マーキン
グが裸眼では見ることができないことは、この方法にお
いて不利である。
【００１０】さらにドイツ連邦共和国特許第３１２１１
３８明細書によれば、ガラス製品を装飾する方法が公知
であり、ここではガラス材料が表面層から蒸発し、又は
ガラスの透過度の変化を引起こすような最大エネルギー
のレーザビームが、利用される。
３８明細書によれば、ガラス製品を装飾する方法が公知
であり、ここではガラス材料が表面層から蒸発し、又は
ガラスの透過度の変化を引起こすような最大エネルギー
のレーザビームが、利用される。
【００１１】ドイツ連邦共和国特許第３１４５２７８号
明細書によれば、レーザビームによってガラス表面の材
料を切除する方法が公知でありここではレーザビーム
は、部分的に吸収するマトリクスによって多数の個別ビ
ームに分割される。
明細書によれば、レーザビームによってガラス表面の材
料を切除する方法が公知でありここではレーザビーム
は、部分的に吸収するマトリクスによって多数の個別ビ
ームに分割される。
【００１２】さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４
１３２８１７号明細書によれば、レーザビームにより点
状に処理すべき表面のガラスを溶融する方法が公知であ
る。蒸発したガラス材料を取り除くために、吸取り装置
を必要とすることは、前記の材料を切除する方法におい
て不利である。さらに材料特性が不利に作用する。
１３２８１７号明細書によれば、レーザビームにより点
状に処理すべき表面のガラスを溶融する方法が公知であ
る。蒸発したガラス材料を取り除くために、吸取り装置
を必要とすることは、前記の材料を切除する方法におい
て不利である。さらに材料特性が不利に作用する。
【００１３】レーザ加工は、転移温度より下の温度にお
いて行なわれるので、ガラスの応力を逃すために、レー
ザ加工の前、間又はその後に、ガラスの必要な熱処理を
行なうことは、前記の方法において特別な欠点である。
いて行なわれるので、ガラスの応力を逃すために、レー
ザ加工の前、間又はその後に、ガラスの必要な熱処理を
行なうことは、前記の方法において特別な欠点である。
【００１４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２
６８７８号明細書によれば、レーザビームによりガラス
容器に彫刻する方法が公知であり、この方法は、ラッカ
を利用し、このラッカは、レーザビームの作用を受けて
反応しかつ利用した組合せの色を変化する特性を有する
色素とガラス化可能な基礎の組合せからなる。
６８７８号明細書によれば、レーザビームによりガラス
容器に彫刻する方法が公知であり、この方法は、ラッカ
を利用し、このラッカは、レーザビームの作用を受けて
反応しかつ利用した組合せの色を変化する特性を有する
色素とガラス化可能な基礎の組合せからなる。
【００１５】さらにＰＣＴ国際公開第ＷＯ９９／００２
１５号明細書によれば、ガラスの表面マーキングと内側
マーキングを行なう周知の方法の組合せに基づく方法が
公知である。
１５号明細書によれば、ガラスの表面マーキングと内側
マーキングを行なう周知の方法の組合せに基づく方法が
公知である。
【００１６】ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９６／１０７７７号
明細書によれば、ＵＶレーザビームによるガラス表面に
マーキングする方法が公知であり、ここでは補助手段な
しでは認識できないミクロ構造しか達成できない。
明細書によれば、ＵＶレーザビームによるガラス表面に
マーキングする方法が公知であり、ここでは補助手段な
しでは認識できないミクロ構造しか達成できない。
【００１７】特開平０９−２７８４９４号公報によれ
ば、ガラス基板にマーキングする方法が公知である。マ
ーキングのために、ほぼ２６２ｎｍの波長を有するＹＬ
Ｆレーザが利用される。
ば、ガラス基板にマーキングする方法が公知である。マ
ーキングのために、ほぼ２６２ｎｍの波長を有するＹＬ
Ｆレーザが利用される。
【００１８】特開平１０−１０１３７９号公報によれ
ば、ガラスにマーキングする別の方法が公知である。こ
の方法において２，３００ｎｍの波長のパルス状のレー
ザビームが利用され、その際、ガラス上のマーキングす
べきそれぞれの位置に、３と１００回との間においてレ
ーザビームを加えなければならない。
ば、ガラスにマーキングする別の方法が公知である。こ
の方法において２，３００ｎｍの波長のパルス状のレー
ザビームが利用され、その際、ガラス上のマーキングす
べきそれぞれの位置に、３と１００回との間においてレ
ーザビームを加えなければならない。
【００１９】ドイツ連邦共和国特許第４１２６６２６号
明細書によれば、表面の下に配置されたマーキングをガ
ラス又は合成物質からなる材料部材に備える方法が公知
である。そのために材料部材の表面に、これに対して材
料が透過性の高いエネルギー密度のビームが向けられ
る。ビームは、表面から間隔を有しかつ材料部材内に配
置された場所において集束し、それによりマーキングが
引起こされる。
明細書によれば、表面の下に配置されたマーキングをガ
ラス又は合成物質からなる材料部材に備える方法が公知
である。そのために材料部材の表面に、これに対して材
料が透過性の高いエネルギー密度のビームが向けられ
る。ビームは、表面から間隔を有しかつ材料部材内に配
置された場所において集束し、それによりマーキングが
引起こされる。
【００２０】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４２５
２６３号明細書によれば、レーザビームにより透明な材
料の容積内に情報を書込む方法が公知であり、ここにお
いてレーザビームの集束を選択することにより、種々の
材料深さに情報を書込むことができる。
２６３号明細書によれば、レーザビームにより透明な材
料の容積内に情報を書込む方法が公知であり、ここにお
いてレーザビームの集束を選択することにより、種々の
材料深さに情報を書込むことができる。
【００２１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２
３２５７号明細書によれば、強力なレーザパルスによっ
て金属粒子を含有した誘電体のエクスティンギオン（Ｅ
ｘｔｉｎｇｉｏｎｓ：消滅）スペクトルを定義して永続
的に変化する方法が公知である。変化は、表面プラズモ
ンの励起によって金属粒子内に引起こされるエクスティ
ングション（Ｅｘｔｉｎｇｔｉｏｎｓ：消滅）バンド内
に強力なレーザ光が入射することによって引起こされ
る。
３２５７号明細書によれば、強力なレーザパルスによっ
て金属粒子を含有した誘電体のエクスティンギオン（Ｅ
ｘｔｉｎｇｉｏｎｓ：消滅）スペクトルを定義して永続
的に変化する方法が公知である。変化は、表面プラズモ
ンの励起によって金属粒子内に引起こされるエクスティ
ングション（Ｅｘｔｉｎｇｔｉｏｎｓ：消滅）バンド内
に強力なレーザ光が入射することによって引起こされ
る。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、レーザによってガラスにマーキングするための改善
された方法及び改善された装置を提供することにある。
は、レーザによってガラスにマーキングするための改善
された方法及び改善された装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の基礎とする課題
は、それぞれ独立の特許請求の範囲の特徴によって次の
ようにして解決される。すなわちａ）引抜きプロセスに
沿ってマーキング位置を選択し、このマーキング位置
が、転移温度より上のガラス温度を有し、ｂ）ガラスの
表面にマーキングを取付けるためにガラスにレーザパル
スを作用させる。すなわちａ）管引抜きプロセスにおけ
る引抜き速度でガラスを動かす手段を有し、ｂ）ガラス
の転移温度より上にある温度に管引抜きプロセスの範囲
におけるマーキングすべきガラスを熱処理する手段を有
し、ｃ）ガラスの表面にマーキングを取付けるためにレ
ーザパルスをガラスに作用させる手段を有し、その際、
レーザパルスが管引抜きプロセスの範囲においてガラス
表面に当たるように、作用させる手段が配置されてい
る。有利な構成は、特許請求の範囲従属請求項に記載さ
れている。
は、それぞれ独立の特許請求の範囲の特徴によって次の
ようにして解決される。すなわちａ）引抜きプロセスに
沿ってマーキング位置を選択し、このマーキング位置
が、転移温度より上のガラス温度を有し、ｂ）ガラスの
表面にマーキングを取付けるためにガラスにレーザパル
スを作用させる。すなわちａ）管引抜きプロセスにおけ
る引抜き速度でガラスを動かす手段を有し、ｂ）ガラス
の転移温度より上にある温度に管引抜きプロセスの範囲
におけるマーキングすべきガラスを熱処理する手段を有
し、ｃ）ガラスの表面にマーキングを取付けるためにレ
ーザパルスをガラスに作用させる手段を有し、その際、
レーザパルスが管引抜きプロセスの範囲においてガラス
表面に当たるように、作用させる手段が配置されてい
る。有利な構成は、特許請求の範囲従属請求項に記載さ
れている。
【００２４】本発明は、ガラスのマーキングを製造課程
に、例えば管引抜き装置に統合することを可能にする。
それによりマーキングを取付けるためにガラスの製造の
後に分離した加工ステップの必要性が省略される。
に、例えば管引抜き装置に統合することを可能にする。
それによりマーキングを取付けるためにガラスの製造の
後に分離した加工ステップの必要性が省略される。
【００２５】さらに本発明は、すでに高い温度において
管を製造する間に、ガラスにはっきりと見ることができ
るが微細傷のないマーキングを取付けることを可能にす
る。製造課程におけるマーキングの可能な統合は、本発
明による方法を適用するためにここにいずれにせよ存在
する高い温度を利用することを可能にし、その際、後続
の引続き加工ステップにおいてガラスの転移温度を越え
るこれらの温度を発生する必要もない。
管を製造する間に、ガラスにはっきりと見ることができ
るが微細傷のないマーキングを取付けることを可能にす
る。製造課程におけるマーキングの可能な統合は、本発
明による方法を適用するためにここにいずれにせよ存在
する高い温度を利用することを可能にし、その際、後続
の引続き加工ステップにおいてガラスの転移温度を越え
るこれらの温度を発生する必要もない。
【００２６】本発明の特別な利点は、これを遅らせるこ
となく、又はさもなければ不利な影響を及ぼすことな
く、これが、連続した製造プロセス内に挿入されるると
いう点にある。
となく、又はさもなければ不利な影響を及ぼすことな
く、これが、連続した製造プロセス内に挿入されるると
いう点にある。
【００２７】その他の利点は、本発明が、微細傷を発生
することなく、表面に応力の少ないマーキングを製造す
ることを可能にするので、製造されたガラスの材料特性
がマーキングによって不利な影響を受けないという点に
ある。その際、有利な構成において、レーザビームは、
短い間だけしかピーク出力に達しないように調整され
る。その際、ピーク出力は、ガラスの物理的なパラメー
ター例えばその熱膨張係数及び熱伝導−に依存して、ガ
ラスへの応力持ち込みを最小にするように選定される。
することなく、表面に応力の少ないマーキングを製造す
ることを可能にするので、製造されたガラスの材料特性
がマーキングによって不利な影響を受けないという点に
ある。その際、有利な構成において、レーザビームは、
短い間だけしかピーク出力に達しないように調整され
る。その際、ピーク出力は、ガラスの物理的なパラメー
ター例えばその熱膨張係数及び熱伝導−に依存して、ガ
ラスへの応力持ち込みを最小にするように選定される。
【００２８】この純粋に熱的な相互作用は、マーキング
すべきガラスが転移温度より上にあり、かつそれ故にガ
ラスが容易に変形可能であるので、ガラス表面に見るこ
とができるマーキングを取付けるために十分である。相
応してマーキングを取付けるために相対的にわずかなレ
ーザ出力しか必要としない。
すべきガラスが転移温度より上にあり、かつそれ故にガ
ラスが容易に変形可能であるので、ガラス表面に見るこ
とができるマーキングを取付けるために十分である。相
応してマーキングを取付けるために相対的にわずかなレ
ーザ出力しか必要としない。
【００２９】有利な構成において、パルス化された疑似
連続的なＣＯ２レーザビームが適用される。ＣＯ２レー
ザビームの種々のパルス−休止−比によって、レーザの
近くを通り抜けるガラス表面に種々のパターン−例えば
点、短線、線−の任意に永続的なマーキングを発生する
ことができる。
連続的なＣＯ２レーザビームが適用される。ＣＯ２レー
ザビームの種々のパルス−休止−比によって、レーザの
近くを通り抜けるガラス表面に種々のパターン−例えば
点、短線、線−の任意に永続的なマーキングを発生する
ことができる。
【００３０】有利なように、レーザビームを発生するた
めの制御部は、測定装置に連結することができる。この
ことは、品質保証のために測定装置によって認識される
欠陥に相応してガラスにマーキングすることを可能にす
る。このような測定装置が、例えばガラス欠陥、例えば
泡又は節を確認すると、測定装置は、相応する信号をレ
ーザの制御電子装置に送出することができる。それから
当該の材料範囲の表面に、マーキングが取付けられ、こ
のマーキングは、後に別の製造課程において、なお必要
な後処理を表わすため、又は相応する製品を選り分ける
ために使うことができる。
めの制御部は、測定装置に連結することができる。この
ことは、品質保証のために測定装置によって認識される
欠陥に相応してガラスにマーキングすることを可能にす
る。このような測定装置が、例えばガラス欠陥、例えば
泡又は節を確認すると、測定装置は、相応する信号をレ
ーザの制御電子装置に送出することができる。それから
当該の材料範囲の表面に、マーキングが取付けられ、こ
のマーキングは、後に別の製造課程において、なお必要
な後処理を表わすため、又は相応する製品を選り分ける
ために使うことができる。
【００３１】レーザビームのパルス時間及び／又はピー
ク出力は、マーキングが裸眼で認識できるのではなく、
顕微鏡を利用し又は偏光計によってしか確認できないよ
うにも選択することができる。マーキングは、機械によ
って読むことができるようにも、例えばいわゆるバーコ
ードの形に形成することもできる。
ク出力は、マーキングが裸眼で認識できるのではなく、
顕微鏡を利用し又は偏光計によってしか確認できないよ
うにも選択することができる。マーキングは、機械によ
って読むことができるようにも、例えばいわゆるバーコ
ードの形に形成することもできる。
【００３２】本発明による方法によれば、製品海賊行為
を克服するためにガラスに例えば偽造不可能なマーキン
グを取付けることができる。同様にマーク、会社のロゴ
マーク又はその他の製品装備は、これがガラスの材料特
性に後から不利な影響を及ぼすことなく、かつ製品製造
にマーキングの取付けを完全に統合して、本発明による
方法によって、ガラス表面に偽造不可能に取付けること
ができる。
を克服するためにガラスに例えば偽造不可能なマーキン
グを取付けることができる。同様にマーク、会社のロゴ
マーク又はその他の製品装備は、これがガラスの材料特
性に後から不利な影響を及ぼすことなく、かつ製品製造
にマーキングの取付けを完全に統合して、本発明による
方法によって、ガラス表面に偽造不可能に取付けること
ができる。
【００３３】方法は非接触で作業するので、相応する装
置は、その他の製造プロセスからカプセル化して構成す
ることができる。このことは、保守の少ないこと及びマ
ーキングユニットの簡単な可動に構成すべき構造の別の
利点を有する。
置は、その他の製造プロセスからカプセル化して構成す
ることができる。このことは、保守の少ないこと及びマ
ーキングユニットの簡単な可動に構成すべき構造の別の
利点を有する。
【００３４】
【発明の実施の形態】さらに図面を引用して本発明の有
利な構成を詳細に説明する。
利な構成を詳細に説明する。
【００３５】図１は、１つのマーキングを拡大した表示
で示しており、このマーキングは、レーザパルスによっ
てガラス表面に製造されている。まずそのためにマーキ
ングすべきガラスは、ガラスの転移温度より上にある温
度にされる。そのためにガラスのタイプに応じて、ほぼ
５００−６００°Ｃの温度が必要である。ガラス製造に
マーキング方法を統合する場合、相応するレーザマーキ
ング装置は、近くを通るガラス条片の位置に配置され、
この位置においてガラスの転移温度より高い必要なマー
キング温度が存在する。
で示しており、このマーキングは、レーザパルスによっ
てガラス表面に製造されている。まずそのためにマーキ
ングすべきガラスは、ガラスの転移温度より上にある温
度にされる。そのためにガラスのタイプに応じて、ほぼ
５００−６００°Ｃの温度が必要である。ガラス製造に
マーキング方法を統合する場合、相応するレーザマーキ
ング装置は、近くを通るガラス条片の位置に配置され、
この位置においてガラスの転移温度より高い必要なマー
キング温度が存在する。
【００３６】利用できるレーザ出力によって、まだ見る
ことができるマーキングが結果として生じるように、も
はやガラスと相互作用が行なわれないという趣旨で、マ
ーキングすべきガラス表面の温度は、上方に向かって制
限されている。
ことができるマーキングが結果として生じるように、も
はやガラスと相互作用が行なわれないという趣旨で、マ
ーキングすべきガラス表面の温度は、上方に向かって制
限されている。
【００３７】その際、ガラス表面と当たるレーザパルス
の相互作用は、純粋に熱的であり、その際、ガラス材料
の物理的又は化学的な変化には至らない。とくにそれに
よりガラス材料のイオン化、及び微細傷の形成等は、大
体において防止される。
の相互作用は、純粋に熱的であり、その際、ガラス材料
の物理的又は化学的な変化には至らない。とくにそれに
よりガラス材料のイオン化、及び微細傷の形成等は、大
体において防止される。
【００３８】図１に示されたマーキングは、１．３ｍｍ
の長さを有する。マーキングの楕円形の形は、マーキン
グすべきガラスが、レーザ源に対して相対的に、運動速
度とレーザパルスの長さによって楕円の長さが生じるよ
うに運動を行なうことによって達成される。
の長さを有する。マーキングの楕円形の形は、マーキン
グすべきガラスが、レーザ源に対して相対的に、運動速
度とレーザパルスの長さによって楕円の長さが生じるよ
うに運動を行なうことによって達成される。
【００３９】図２は、相応するレーザパルスの時間的な
経過を示している。レーザパルスは、ｔａｎの立上り時
間を有する。立上り時間の後に、レーザ出力は、図２に
Ｐｐｅａｋとして示されたその最大値に達する。最大出
力に達した直後に、これは、立下り時間ｔａｂにおいて
再び０に低下する。
経過を示している。レーザパルスは、ｔａｎの立上り時
間を有する。立上り時間の後に、レーザ出力は、図２に
Ｐｐｅａｋとして示されたその最大値に達する。最大出
力に達した直後に、これは、立下り時間ｔａｂにおいて
再び０に低下する。
【００４０】その際、最大出力Ｐｐｅａｋは、なるべく
熱的なもの以外に加工すべき表面及び製品のそれ以上の
影響に至らないように選択される。それ故に最大出力Ｐ
ｐｅａｋは、マーキングすべきガラスの物理的パラメー
タに依存して、すなわちその熱膨張係数及びその熱伝導
に依存して行なわれる。その際、ガラスの化学的特性も
考慮することができる。
熱的なもの以外に加工すべき表面及び製品のそれ以上の
影響に至らないように選択される。それ故に最大出力Ｐ
ｐｅａｋは、マーキングすべきガラスの物理的パラメー
タに依存して、すなわちその熱膨張係数及びその熱伝導
に依存して行なわれる。その際、ガラスの化学的特性も
考慮することができる。
【００４１】その際、立上り時間ｔａｎは、有利なよう
に最大出力Ｐｐｅａｋを達成するために必要な最小時間
として選択される。この最小時間は、利用されるレーザ
によって装置に依存して与えられる。レーザパラメータ
（パルス幅、パルス休止期間）の選択は、所望のマーキ
ングの様式、例えば線長さに依存している。
に最大出力Ｐｐｅａｋを達成するために必要な最小時間
として選択される。この最小時間は、利用されるレーザ
によって装置に依存して与えられる。レーザパラメータ
（パルス幅、パルス休止期間）の選択は、所望のマーキ
ングの様式、例えば線長さに依存している。
【００４２】最大出力Ｐｐｅａｋに達した後に同じく、
レーザへのエネルギ供給は再び中断されるので、この時
に同様に装置に依存した立下り時間ｔａｂにおいて、レ
ーザパルスの出力は、再び０に戻る。ＣＯ２レーザシス
テムを利用する際、立上り及び立下り時間は、それぞれ
５０ないし６０μｓであることができ、それからほぼ１
００ないし１２０μｓのパルス幅が得られる。しかしな
がら例えばｔｐｕｌｓ＝３００μＳ又はそれより長い一
層長いパルス時間を選択することもできる。
レーザへのエネルギ供給は再び中断されるので、この時
に同様に装置に依存した立下り時間ｔａｂにおいて、レ
ーザパルスの出力は、再び０に戻る。ＣＯ２レーザシス
テムを利用する際、立上り及び立下り時間は、それぞれ
５０ないし６０μｓであることができ、それからほぼ１
００ないし１２０μｓのパルス幅が得られる。しかしな
がら例えばｔｐｕｌｓ＝３００μＳ又はそれより長い一
層長いパルス時間を選択することもできる。
【００４３】図３は、管引抜き装置においてガラスを、
例えばガラス管を連続的に製造する装置を示している。
その際、例えばダンナー−法を適用することができ、こ
の方法は、米国特許第１２１８５９８号明細書により公
知である。さらにヴェロ−法及びＡ−引抜き−法（ドイ
ツ連邦共和国特許出願公告第１０２５５８１号明細
書）、又はガラス引抜き法も適用できる。
例えばガラス管を連続的に製造する装置を示している。
その際、例えばダンナー−法を適用することができ、こ
の方法は、米国特許第１２１８５９８号明細書により公
知である。さらにヴェロ−法及びＡ−引抜き−法（ドイ
ツ連邦共和国特許出願公告第１０２５５８１号明細
書）、又はガラス引抜き法も適用できる。
【００４４】管引抜き装置においてガラス材料１は、所
定の速度で大体において並進して、矢印２の方向に動か
される。引抜き速度は、その際、６ｍ／ｓより下、なる
べくほぼ４ｍ／ｓである。
定の速度で大体において並進して、矢印２の方向に動か
される。引抜き速度は、その際、６ｍ／ｓより下、なる
べくほぼ４ｍ／ｓである。
【００４５】ガラス材料１からなるガラス管列は、図３
の管引抜き装置においてまず測定装置３を通過する。測
定装置３は、ガラス材料１の１つ又は複数の材料特性を
検査するために使われ、例えば泡、節又はその他の材料
不規則性、欠陥又はその他の特性に関するテストのため
に使われる。測定装置は、４００°Ｃによって表わされ
る位置の高さにおいて危険もなく有利なようにガラス条
片に沿って配置することができる。欠陥マーキングのた
めにレーザマーキングを利用しようとするとき、この場
合、レーザ所在地は、引抜き方向において測定装置の後
に選択しなければならない。
の管引抜き装置においてまず測定装置３を通過する。測
定装置３は、ガラス材料１の１つ又は複数の材料特性を
検査するために使われ、例えば泡、節又はその他の材料
不規則性、欠陥又はその他の特性に関するテストのため
に使われる。測定装置は、４００°Ｃによって表わされ
る位置の高さにおいて危険もなく有利なようにガラス条
片に沿って配置することができる。欠陥マーキングのた
めにレーザマーキングを利用しようとするとき、この場
合、レーザ所在地は、引抜き方向において測定装置の後
に選択しなければならない。
【００４６】所定のテスト条件が満たされないと、測定
装置３は相応する信号を送出し、この信号は、線４を介
してレーザ６の制御部５に伝達される。
装置３は相応する信号を送出し、この信号は、線４を介
してレーザ６の制御部５に伝達される。
【００４７】レーザ６は、制御部５の他に、ＣＯ２レー
ザヘッド７及び相応する冷却器８及び高周波網部分９か
らなる。レーザヘッド７は、制御部５による相応する制
御の際、ＣＯ２レーザパルスを発生し、このレーザパル
スは、集束光学系１０を介してガラス材料１に向けられ
る。
ザヘッド７及び相応する冷却器８及び高周波網部分９か
らなる。レーザヘッド７は、制御部５による相応する制
御の際、ＣＯ２レーザパルスを発生し、このレーザパル
スは、集束光学系１０を介してガラス材料１に向けられ
る。
【００４８】集束光学系１０は、ガラス材料１の方に向
いたその側に、図３には詳細に示さない光学系洗浄部１
１を有する。温度は、ガラス材料１にレーザヘッド７の
レーザが当たる範囲において、当該の例においてほぼ６
００°Ｃであり、したがってガラス材料１の転移温度よ
り上にある。
いたその側に、図３には詳細に示さない光学系洗浄部１
１を有する。温度は、ガラス材料１にレーザヘッド７の
レーザが当たる範囲において、当該の例においてほぼ６
００°Ｃであり、したがってガラス材料１の転移温度よ
り上にある。
【００４９】管引抜き装置のそれに続く区間において、
ガラス材料１の温度は、４００°Ｃに又は２００°Ｃに
連続的に低下する。管引抜き装置の後側端部に、引抜き
機１２があり、この引抜き機は、ガラス材料１を所望の
ように並進運動させる。引抜き機１２の後において引抜
かれたガラス材料は、管１３に細分化され、これらの管
は、必要な場合に、後処理１４を受ける。
ガラス材料１の温度は、４００°Ｃに又は２００°Ｃに
連続的に低下する。管引抜き装置の後側端部に、引抜き
機１２があり、この引抜き機は、ガラス材料１を所望の
ように並進運動させる。引抜き機１２の後において引抜
かれたガラス材料は、管１３に細分化され、これらの管
は、必要な場合に、後処理１４を受ける。
【００５０】レーザヘッド７は、大体において図１及び
２に関連して前に説明したように、ガラス材料１の表面
の熱的な作用だけに通じるレーザパルスによって管列の
近くを通るガラス材料１が作用を受けるように、レーザ
６の制御部５によって調整される。マーキングを取付け
るための正確な位置は、集束光学系によって決められ
る。
２に関連して前に説明したように、ガラス材料１の表面
の熱的な作用だけに通じるレーザパルスによって管列の
近くを通るガラス材料１が作用を受けるように、レーザ
６の制御部５によって調整される。マーキングを取付け
るための正確な位置は、集束光学系によって決められ
る。
【００５１】図３の考慮された実施例において、集束光
学系１０は、ガラス材料１の表面からほぼ６３．５ｍｍ
の動作間隔のところにある。例えば±１ｍｍの管列の変
動による理想的な焦点からの場合によっては生じる偏差
は、ビームの焦点深度によって無視することができる。
学系１０は、ガラス材料１の表面からほぼ６３．５ｍｍ
の動作間隔のところにある。例えば±１ｍｍの管列の変
動による理想的な焦点からの場合によっては生じる偏差
は、ビームの焦点深度によって無視することができる。
【００５２】光学系洗浄部１１は、集束レンズを例えば
ガラスのほこり等から保護するために、方向付けられた
ガス流によって集束光学系１０の集束レンズを洗浄する
ように考慮している。
ガラスのほこり等から保護するために、方向付けられた
ガス流によって集束光学系１０の集束レンズを洗浄する
ように考慮している。
【００５３】例えば制御部５のレーザパラメータは、パ
ルス幅ｔｐｕｌｓ（図２参照）が、６０μｓであり、か
つパルス周波数が、１０ｋＨｚであるように設定するこ
とができる。ピーク出力は、ほぼ２００Ｗであることが
でき、このことは、ほぼ１２０Ｗの平均出力に相当す
る。それによりほぼ４ｍ／ｓの引抜き速度に基づいて、
ほぼ０．２５×０．１ｍｍの線寸法を有する線によって
マーキングが生じ、その際、線は、ガラス材料１の表面
において、それぞれほぼ０．４ｍｍだけ間隔を置いてい
る。
ルス幅ｔｐｕｌｓ（図２参照）が、６０μｓであり、か
つパルス周波数が、１０ｋＨｚであるように設定するこ
とができる。ピーク出力は、ほぼ２００Ｗであることが
でき、このことは、ほぼ１２０Ｗの平均出力に相当す
る。それによりほぼ４ｍ／ｓの引抜き速度に基づいて、
ほぼ０．２５×０．１ｍｍの線寸法を有する線によって
マーキングが生じ、その際、線は、ガラス材料１の表面
において、それぞれほぼ０．４ｍｍだけ間隔を置いてい
る。
【００５４】このようにして発生されたマーキングは、
補助手段なしに、最終製品のガラス管１３においてかつ
後処理製品、例えばアンプルにおいて裸眼で認識するこ
とができる。ガラス表面における外方への上方湾曲、及
び不利な応力又は微細傷は全く誘発されない。このこと
は、ここにおいて相応する製品がマーキングを持たない
製品と比較して相違を持たない例えばアンプルの熱処理
（冷却炉）及び熱衝撃によって証明することができる。
補助手段なしに、最終製品のガラス管１３においてかつ
後処理製品、例えばアンプルにおいて裸眼で認識するこ
とができる。ガラス表面における外方への上方湾曲、及
び不利な応力又は微細傷は全く誘発されない。このこと
は、ここにおいて相応する製品がマーキングを持たない
製品と比較して相違を持たない例えばアンプルの熱処理
（冷却炉）及び熱衝撃によって証明することができる。
【００５５】図４は、レーザヘッド７（図３参照）から
送出されるレーザパルスの時間的な経過の図を示してい
る。これらは、その形に応じてそれぞれ図２のレーザパ
ルスに相当する。パルス休止期間ｔｐａｕｓｅの期間の
変化によって、ガラス材料の表面に発生されるマーキン
グ線の間隔を変化することができる。
送出されるレーザパルスの時間的な経過の図を示してい
る。これらは、その形に応じてそれぞれ図２のレーザパ
ルスに相当する。パルス休止期間ｔｐａｕｓｅの期間の
変化によって、ガラス材料の表面に発生されるマーキン
グ線の間隔を変化することができる。
【００５６】図５は、相応するマーキング線を拡大して
示している。個々のマーキング線の中心は、その際、選
択されたパラメータに基づいてほぼ２ｍｍだけ互いに離
れている。
示している。個々のマーキング線の中心は、その際、選
択されたパラメータに基づいてほぼ２ｍｍだけ互いに離
れている。
【００５７】しかしながら集束光学系１０（図３参照）
の相応する形成によって、ガラス表面に任意のマーキン
グパターンを発生することもできる。その際、例えば製
品管理のために、例えば装飾パターン、マーク、ロゴ、
製品構成又はその他の特徴を問題にすることができる。
の相応する形成によって、ガラス表面に任意のマーキン
グパターンを発生することもできる。その際、例えば製
品管理のために、例えば装飾パターン、マーク、ロゴ、
製品構成又はその他の特徴を問題にすることができる。
【００５８】さらにレーザ６及び／又は集束光学系１０
を管引抜き装置に対して相対的に管列に対して平行に可
動に配置することも可能なので、レーザビームは、ガラ
ス材料１の表面に例えばさらに複雑なパターンを取付け
るために、所定の距離にわたってガラス材料１に対して
平行に矢印２の方向に一緒に動くことができる。それに
より引抜き速度による光学系の連行運動は、管引抜き運
動と同時に行なうことができる。その代わりに走査装置
を使用してもよい。相応したマーキングの終了の後に、
レーザ６及び／又は集束光学系１０は、新たなマーキン
グステップを準備するために、再び初期位置に戻され
る。
を管引抜き装置に対して相対的に管列に対して平行に可
動に配置することも可能なので、レーザビームは、ガラ
ス材料１の表面に例えばさらに複雑なパターンを取付け
るために、所定の距離にわたってガラス材料１に対して
平行に矢印２の方向に一緒に動くことができる。それに
より引抜き速度による光学系の連行運動は、管引抜き運
動と同時に行なうことができる。その代わりに走査装置
を使用してもよい。相応したマーキングの終了の後に、
レーザ６及び／又は集束光学系１０は、新たなマーキン
グステップを準備するために、再び初期位置に戻され
る。
【図１】本発明によりガラスの表面に発生された１つの
マーキングを示す図である。
マーキングを示す図である。
【図２】ガラスの表面にマーキングを発生するためのレ
ーザパルスの形を示す基本図である。
ーザパルスの形を示す基本図である。
【図３】ガラスにマーキングする本発明による装置の構
成を含む管引抜き装置の図である。
成を含む管引抜き装置の図である。
【図４】図３の管引抜き装置において適用される疑似連
続的なレーザパルスのパルス−パルス休止−比を示す図
である。
続的なレーザパルスのパルス−パルス休止−比を示す図
である。
【図５】図４の疑似連続的なレーザビームによって発生
されたガラス表面上のマーキングを示す図である。
されたガラス表面上のマーキングを示す図である。
１ ガラス材料
２ 引抜き方向
３ 測定装置
４ 線
５ 制御部
６ レーザ
７ レーザヘッド
８ 冷却器
９ ＨＦ−網部分
１０ 集束光学系
１１ 光学系洗浄部
１２ 引抜き
１３ 管
１４ 後処理部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4E068 AA02 AB01 CA03 DA15 DB13
4G015 FA06 FB01 FC02 FC14
4G059 AA01 AA08 AB09 AC08 AC30
Claims (15)
- 【請求項１】 ａ）引抜きプロセスに沿ってマーキング
位置を選択し、このマーキング位置が、転移温度より上
のガラス温度を有し、 ｂ）ガラスの表面にマーキングを取付けるためにガラス
にレーザパルスを作用させる：ステップを含むことを特
徴とする、ガラスにマーキングする方法。 - 【請求項２】 レーザパルスが、短い間だけしかピーク
出力に達しないことを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 レーザパルスのピーク出力が、ガラスの
物理的なパラメータに依存して、ガラスのマーキングす
べき表面の熱的な作用に至るだけのように選定されてい
ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 ガラスがパルス化されたレーザビームを
加えられることを特徴とする、請求項１、２又は３に記
載の方法。 - 【請求項５】 ガラスが、レーザビームに対して相対的
に引抜き装置における引抜き速度で動かされることを特
徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 レーザパルスが、２５ないし６０μｓの
立上り時間、及び２５ないし６０μｓの立下り時間を有
することを特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載
の方法。 - 【請求項７】 レーザパルスのパルス幅が、３００μｓ
より短く、なるべく１３０μｓより短く、とくに６０μ
ｓであることを特徴とする、請求項１ないし６の１つに
記載の方法。 - 【請求項８】 ガラスが特性に関して検査され、かつ特
性が存在する際又は存在しない際に、レーザパルスによ
って相応するマーキングが取付けられることを特徴とす
る、請求項１ないし７の１つに記載の方法。 - 【請求項９】 レーザパルスがＣＯ２レーザによって発
生されることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに
記載の方法。 - 【請求項１０】 ａ）管引抜きプロセスにおける引抜き
速度でガラスを動かす手段を有し、 ｂ）ガラスの転移温度より上にある温度に管引抜きプロ
セスの範囲におけるマーキングすべきガラスを熱処理す
る手段を有し、 ｃ）ガラスの表面にマーキングを取付けるためにレーザ
パルスをガラスに作用させる手段を有し、その際、レー
ザパルスが管引抜きプロセスの範囲においてガラス表面
に当たるように、作用させる手段が配置されている：こ
とを特徴とする、ガラスにマーキングする装置。 - 【請求項１１】 レーザパルスが短い間しかピーク出力
に達しないように、レーザパルスを調整する手段を有す
ることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 パルス化されたレーザ手段として、レ
ーザパルスをガラスに作用させる手段が形成されている
ことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 レーザパルスが２５ないし６０μｓの
立上り時間、及び２５ないし６０μｓの立下り時間を有
するように、レーザパルスをガラスに作用させる手段が
形成されていることを特徴とする、請求項１０、１１又
は１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 レーザパルスのパルス幅が、３００μ
ｓより短く、なるべく１３０μｓより短く、とくに５０
μｓと１２０μｓとの間にあるように、レーザパルスを
ガラスに作用させる手段が形成されていることを特徴と
する、請求項１０ないし１３の１つに記載の装置。 - 【請求項１５】 特性の存在又は不在に依存してレーザ
パルスをガラスに作用させる手段に制御信号を出力する
ために、特性に関してガラスを検査する手段を有するこ
とを特徴とする、請求項１０ないし１４の１つに記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10122335.8 | 2001-05-08 | ||
| DE10122335A DE10122335C1 (de) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | Verfahren und Vorrichtung zum Markieren von Glas mit einem Laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019578A true JP2003019578A (ja) | 2003-01-21 |
| JP3829301B2 JP3829301B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=7684034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002123200A Expired - Lifetime JP3829301B2 (ja) | 2001-05-08 | 2002-03-22 | レーザによってガラスにマーキングする方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6674043B2 (ja) |
| JP (1) | JP3829301B2 (ja) |
| DE (1) | DE10122335C1 (ja) |
| GB (1) | GB2375325B (ja) |
| IT (1) | ITMI20020963A1 (ja) |
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| JP2018095547A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | ショット アクチエンゲゼルシャフトＳｃｈｏｔｔ ＡＧ | 熱成形を含めガラス管半製品を後処理する方法 |
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| JP2018108921A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-07-12 | ショット アクチエンゲゼルシャフトＳｃｈｏｔｔ ＡＧ | ガラス管半製品を後処理する方法 |
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| EP1833635B1 (en) * | 2004-12-08 | 2012-06-06 | Laserop Ltd. | System and methods for producing tinted and non-tinted materials with non-discernable laser inscriptions |
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| US20060235564A1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-19 | Igor Troitski | Method and multifunctional system for producing laser-induced images on the surfaces of various materials and inside transparent materials |
| FR2885071B1 (fr) * | 2005-04-28 | 2010-02-12 | Becton Dickinson France | Procede d'identification d'un contenant et/ou d'un article fini obtenu a partir dudit contenant, en particulier a usage medical |
| FR2907370B1 (fr) * | 2006-10-18 | 2017-11-17 | Tiama | Procede et installation pour le marquage a chaud d'objets translucides ou transparents |
| EP2068268A1 (de) | 2007-12-07 | 2009-06-10 | F. Hoffman-la Roche AG | Codierung von pharmazeutischen Behältnissen durch Zufallsstrukturen |
| EP2157533A1 (de) | 2008-08-22 | 2010-02-24 | F. Hoffman-la Roche AG | Verfahren zur Identifikation von medizinischen Behältnissen |
| JP5731633B2 (ja) | 2010-04-30 | 2015-06-10 | ベクトン ディキンソン フランス | 透明コンテナのマーキング方法 |
| DE102010037273A1 (de) | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Markieren von Glas |
| WO2013083544A1 (en) | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Vesdo Ltd. | Readout device for reading out machine-readable markings on receptacles |
| DE102014214083C5 (de) * | 2014-07-18 | 2021-04-08 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln eines ringförmigen Bereichs einer inneren Oberfläche eines aus einem Borosilikat-Rohrglas hergestellten Glasbehälters |
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| DE102017102161A1 (de) | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Schott Ag | Verfahren zum Weiterverarbeiten eines Glasrohr-Halbzeugs |
| DE102016125129A1 (de) * | 2016-12-21 | 2018-06-21 | Schott Ag | Verfahren zum Herstellen eines Glasrohr-Halbzeugs oder eines daraus hergestellten Hohlglasprodukts mit Markierungen, sowie Verwendungen hiervon |
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| CN116802035A (zh) * | 2021-03-31 | 2023-09-22 | 豪雅镜片泰国有限公司 | 模具制造方法、光学构件的制造方法以及眼镜镜片 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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