JP2697504B2 - レーザマーキング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザマーキング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザマーキング装置として、レ
ーザ光線を放射するレーザ発振器と、上記レーザ発振器
から放射されるレーザ光線の光路上に設けられて所要の
印字パターンを有するマスクと、上記マスクを透過した
レーザ光線の光路上に配設されて、該レーザ光線を集光
する集光レンズとを備え、上記集光レンズによって集光
したレーザ光線を被加工物に照射して該被加工物に所要
の印字パターンをマーキングするものは知られている。
このような従来の装置では、上記レーザ発振器として安
定型のレーザ発振器を用いており、上記集光レンズの焦
点位置よりも外方側となる印字パターンが結像する位置
を被加工物の加工位置として被加工物にマーキングを施
すようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来用いて
いた安定型のレーザ発振器においては、レーザ光線がマ
スクを透過した際に回折することは知られており、その
ため、上述した被加工物の加工位置を決定するに当たっ
ては、次に示す結像の公式に基づいて、レーザ光線が結
像する位置（被加工物の加工位置）を求めるようにして
いた。すなわち、マスクの設置位置から集光レンズまで
の距離をＡとし、また集光レンズからそれによって集光
されるレーザ光線が結像する位置までの距離をＢとし、
さらに集光レンズからその焦点までの距離をｆとすると
次の公式が成立する。 １／Ａ ＋ １／Ｂ ＝１／ｆ （ただし、Ａ＞ｆ，Ｂ＞ｆ） しかるに、このような安定型のレーザ発振器を用いた従
来の装置において、被加工物に施す印字パターンの大き
さを変更しようとする場合には、次のような欠点があっ
た。つまり、上記集光レンズを固定した状況において被
加工物の印字パターンの大きさを変更しようとすると、
上記マスクの設置位置を変更するだけでなく、被加工物
の加工位置も変更しなければならなかった。したがっ
て、上述した従来の装置では、印字パターンの大きさを
変更する際にマスクの位置調整および被加工物の加工位
置の調整が煩雑になるという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような事情に鑑み、
本発明は、レーザ光線を放射するレーザ発振器と、上記
レーザ発振器から放射されるレーザ光線の光路上に設け
られて所要の印字パターンを有するマスクと、上記マス
クを透過したレーザ光線の光路上に配設されて、該レー
ザ光線を集光する集光レンズとを備え、上記集光レンズ
によって集光したレーザ光線を被加工物に照射して該被
加工物に所要の印字パターンをマーキングするレーザマ
ーキング方法において、上記レーザ発振器を不安定型の
レーザ発振器から構成するとともに、レーザ光線の光軸
に沿って上記被加工物を移動させる加工位置調整手段を
設け、上記マスクと集光レンズについては光路方向に移
動させることなく、上記被加工物のみを加工位置調整手
段で光路方向に変位させて印字パターンの大きさを変更
させるようにしたものである。

【０００５】

【作用】本発明方法においては、レーザ発振器として不
安定型のものを用いているので、マスクを透過したレー
ザ光線は従来の安定型のレーザ発振器の場合に比較して
回折の度合いがきわめて小さくなる。そのため、マスク
を透過したレーザ光線は実質的に平面波に近い状態とな
り、上述した結像の公式によることなく被加工物の加工
位置を決定することができる。これにより、被加工物に
施す印字パターンの大きさを変更する際には、マスクお
よび集光レンズを移動させることなく、上記加工位置調
整手段によって被加工物だけをレーザ光線の光軸に沿っ
て移動させればよい。したがって、従来に比較すると被
加工物に施す印字パターンの大きさを変更する際の調整
作業が簡略になる。

【０００６】

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図１はレーザマーキング装置の概略を示した全体図
である。レーザマーキング装置は、レーザ光線Ｌを放射
するレーザ発振器１を備えており、このレーザ発振器１
から放射されたレーザ光線Ｌの光路上には、所要の印字
パターンを穴開けしたマスク２を配置している。また、
このマスク２の印字パターンを透過したレーザ光線Ｌの
光路上には、レーザ光線Ｌを集光する集光レンズ３を設
けてあり、さらに、この集光レンズ３によって集光され
たレーザ光線Ｌの光路上に被加工物４を位置させてい
る。したがって、上記レーザ発振器１からレーザ光線Ｌ
が放射されると、該レーザ光線Ｌはマスク２を透過した
後、上記集光レンズ３によって集光されてから上記被加
工物４に照射される。これによって被加工物４に所要の
印字パターンをマーキングすることができる。

【０００７】しかして、本実施例では、上記レーザ発振
器１を、不安定型のエキシマレーザ発振器から構成した
ものであり、これによってレーザ光線Ｌがマスク２を透
過した際の回折の度合いが小さくなっている。このよう
な本実施例に対して、従来では一般的にレーザ発振器１
として安定型のレーザ発振器１を用いていたため、レー
ザ光線Ｌがマスク２を透過した際の回折の度合いが大き
くなっていたものである。そのため、安定型のレーザ発
振器１を用いていた従来の装置では、上述した結像の公
式に基づいてマスク２と集光レンズ３の設置位置および
被加工物４の加工位置を決定しなければならなかった。
このような従来の装置に比べて、本実施例では不安定型
のエキシマレーザを用いているので、結像の公式に基づ
くことなく被加工物４の加工位置を決定することができ
る。

【０００８】また、本実施例では、上記マスク２、集光
レンズ３および被加工物４をケーシング７内に収納する
とともに、該ケーシング７内に設けた後述する加工位置
調整手段８によって被加工物４の加工位置を調整できる
ようにしている。すなわち、図２ないし図３に示すよう
に、レーザ発振器１から放射されたレーザ光線Ｌの光路
上には、箱形のケーシング７を配置してあり、このケー
シング７の内方に、レーザ光線Ｌの光軸と直交させてマ
スク２を配置している。上記マスク２は、例えば、Ａ，
Ｂ，Ｃ等の印字パターンの穴を備えており、所要時にマ
スク２そのものを交換できるようになっている。このマ
スク２よりも下流側となるレーザ光線Ｌの光路上には、
レーザ光線Ｌを鉛直下方にむけて反射させる反射鏡９を
設けてあり、さらに、この反射鏡９によって反射された
レーザ光線Ｌの光路上には、該レーザ光線Ｌを集光する
集光レンズ３を設けている。

【０００９】集光レンズ３の下方側には加工位置調整手
段８を設けてあり、この加工位置調整手段８によって被
加工物４としてコンタクトレンズを保持するとともに、
該被加工物４をレーザ光線Ｌの光軸に沿って昇降させ、
それによって被加工物４の加工位置を調整できるように
している。そして、ケーシング７の側面に設けた扉７ａ
を開閉することによって、被加工物４を上記加工位置調
整手段８に保持させる一方、加工終了後に該加工位置調
整手段８から被加工物４を取り外すようになっている。

【００１０】図４ないし図６に示すように、ケーシング
７内に収納した加工位置調整手段８は、ケーシング７の
床面７ｂに取り付けた調整部材１０と、この調整部材１
０に昇降自在に設けた断面Ｌ字形の昇降部材１１とを備
えている。上記調整部材１０は、最下端部に位置して床
面７ｂに固定される固定部１０ａと、この固定部１０ａ
に載置されるとともに該固定部１０ａに対して紙面と直
交するＸ方向に摺動可能な第１可動部１０ｂと、さらに
第１可動部１０ｂに載置されて該第１可動部１０ｂに対
して上記Ｘ方向と直交するＹ方向に摺動可能な第２可動
部１０ｃとから構成している。上記固定部１０ａの側面
には、Ｘ方向と平行に第１マイクロメータ１２を連結し
てあり、そのスピンドルの先端部を上記第１可動部１０
ｂの側面に連結している。これにより、第１マイクロメ
ータ１２の回転部を正逆に回転させることにより、上記
第１可動部１０ｂをＸ方向に移動させることができる。
また第１可動部１０ｂにもＹ方向と平行に第２マイクロ
メータ１３を連結してあり、そのスピンドル１３ａの先
端部を第２可動部１０ｃの側面に連結している。したが
って、第２マイクロメータ１３の回転部を正逆に回転さ
せることにより、スピンドル１３ａをＹ方向に進退させ
て、第１可動部１０ｂに対して第２可動部１０ｃをＹ方
向に移動させることができる。そして、上記第１可動部
１０ｂのＸ方向における移動量および第２可動部１０ｃ
のＹ方向の移動量は上記両マイクロメータ１２，１３に
よって正確に読み取ることができる。

【００１１】他方、上記昇降部材１１は、上記調整部材
１０における第２可動部１０ｃに昇降自在に設けてい
る。本実施例では、図６に示すように、調整部材１０の
端面に鉛直方向のガイド溝１０ｄを形成する一方、この
ガイド溝１０ｄに昇降部材１１側の係合凸部１１ａを昇
降自在に係合させている。またガイド溝１０ｄにおける
両側部の端面およびそれらに対向する係合凸部１１ａの
両端面には、それぞれ断面Ｖ型の溝を形成するととも
に、それら対向位置の溝の間に多数のボール１４を介在
させている。このように構成することで、昇降部材１１
が昇降する際の抵抗を減少させるようにしている。さら
に昇降部材１１の上端中央には、鉛直下方に向けて第３
マイクロメータ１５を連結してあり、この第３マイクロ
メータ１５のスピンドル１５ａの下端部を上記調整部材
１０の上面（第２可動部１０ｃの上面）に当接させてい
る。したがって、上記第３マイクロメータ１５を正逆に
回転させることにより昇降部材１１全体を昇降させるこ
とができ、それによって昇降部材１１に保持した被加工
物４を昇降させて、該被加工物４の加工位置を調整でき
るようになっている。また、被加工物４の昇降量は第３
マイクロメータ１５によって正確に読み取ることができ
る。

【００１２】昇降部材１１における水平部分１１ｂに
は、揺動プレート１６を傾斜させて設けてあり、この揺
動プレート１６に設けた円形の凹部１６ａに被加工物４
としてのコンタクトレンズを収納するようにしている。
揺動プレート１６の下方両側部は、上記水平部分１１ｂ
に立設した一対のブラケット１７の間に位置させてい
る。そして、この揺動プレート１６の両端面に形成した
凹部１６ｂに、両ブラケット１７を貫通させたボールプ
ランジャ１８の先端を当接させてあり、それら両ボール
プランジャ１８によって揺動プレート１６を揺動可能に
軸支している。また、揺動プレート１６の上方側の一側
には、上記ブラケット１７よりも大型のブラケット１９
を立設している。そして、このブラケット１９の長穴１
９ａに調整ボルト２０のねじ部を貫通させるとともに、
該ねじ部の先端を揺動プレート１６の側部端面に螺刻し
ためねじ部に螺合させている。この調整ボルト２０は、
その頭部がブラケット１９に当接するまで締め付けるこ
とによって、該調整ボルト２０を長穴１９ａ内の所定位
置に固定できるようにしてあり、他方、調整ボルト２０
を緩めて長穴１９ａ内における調整ボルト２０の固定位
置を変更することによって、揺動プレート１６の傾斜角
度を調整することができる。

【００１３】以上の構成において、被加工物４に印字パ
ターンをマーキングする際には、先ず、加工位置調整手
段８の揺動プレート１６を所要の傾斜角度に固定した状
態において、揺動プレート１６の凹部１６ａに被加工物
４としてのコンタクトレンズを嵌合して保持させる。次
に、上記各マイクロメータ１２，１３，１５を正逆に回
転させて、揺動プレート１６に保持した被加工物４をレ
ーザ光線Ｌの光軸上に位置させるとともに、所要の高さ
に位置させる。これによって、被加工物４の加工位置の
位置決め作業が終了し、この状態において上記レーザ発
振器１からレーザ光線Ｌを放射すれば、マスク２に設け
た印字パターンを被加工物４にマーキングすることがで
きる。

【００１４】そして、本実施例においては、上述のよう
に不安定型のエキシマレーザを放射するレーザ発振器１
を用いているので、レーザ発振器１から放射されたレー
ザ光線Ｌは、マスク２を透過した後の状態において回折
の度合いがきわめて小さくなっており、実質的に平面波
に近い状態となっている。したがって、上述した結像の
公式によることなく、被加工物４の加工位置を決定する
ことができる。より詳細には、上記集光レンズ３の焦点
位置よりも集光レンズ３に近い高さ位置を被加工物４の
加工位置とすることができる。

【００１５】このような本実施例に対して、従来では安
定型のレーザ発振器を用いていたので、被加工物４の加
工位置は上述した結像の公式に拘束されるようになり、
より具体的には、上記集光レンズ３の焦点位置よりも集
光レンズ３から離隔した位置を加工位置としなければな
らなかった。したがって、そのような従来のものでは、
レーザ光線の光路が長くなるという欠点が生じるととも
に、レーザ光線Ｌが焦点位置で１点に集光されるので該
レーザ光線Ｌのエネルギが低下するという欠点が生じて
いたものである。これに対して、本実施例によれば、レ
ーザ光線の光路が長くなることを防止できるとともに、
集光レンズ３の焦点位置よりも集光レンズ３に近い位置
でマーキングを行うことができるのでレーザ光線Ｌを１
点に集光させる必要がなく、したがって、レーザ光線Ｌ
のエネルギの低下を良好に防止することができる。

【００１６】そして、特に被加工物４に施す印字パター
ンの大きさを変更しようとする場合には、上記加工位置
調整手段８によって被加工物４の高さを調整して、該被
加工物４の加工位置をレーザ光線Ｌの光軸に沿って移動
させればよく、マスク２および集光レンズ３の位置調整
を行う必要がない。これに対して安定型のレーザ発振器
を用いていた従来では、集光レンズ３を固定した状況に
おいて印字パターンの大きさを変更しようとすると、被
加工物４だけでなくマスク２の設置位置も調整する必要
があり、それらの位置調整が煩雑なものとなっていた。
これに対して本実施例では、被加工物４の加工位置を調
整するだけでよいので、従来に比較して調整作業が簡略
になる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来に比
較して、被加工物に施す印字パターンの大きさを変更す
る際の調整作業が簡略になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略の構成図

【図２】図１に示す構成部材の詳細な断面図

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う要部の断面図

【図４】図２に示す構成部材の詳細な正面図

【図５】図４の要部の平面図

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ マスク ３ 集光レンズ ４ 被加工物 ８ 加工位置調整手段 Ｌ レーザ光線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 文彦 石川県金沢市大豆田本町甲58番地 澁谷 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−258481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−40690（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−167984（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光線を放射するレーザ発振器と、
   上記レーザ発振器から放射されるレーザ光線の光路上に
   設けられて所要の印字パターンを有するマスクと、上記
   マスクを透過したレーザ光線の光路上に配設されて、該
   レーザ光線を集光する集光レンズとを備え、上記集光レ
   ンズによって集光したレーザ光線を被加工物に照射して
   該被加工物に所要の印字パターンをマーキングするレー
   ザマーキング方法において、 上記レーザ発振器を不安定型のレーザ発振器から構成す
   るとともに、レーザ光線の光軸に沿って上記被加工物を
   移動させる加工位置調整手段を設け、上記マスクと集光
   レンズについては光路方向に移動させることなく、上記
   被加工物のみを加工位置調整手段で光路方向に変位させ
   て印字パターンの大きさを変更させることを特徴とする
   レーザマーキング方法。
2. 【請求項２】 上記被加工物を、上記集光レンズの焦点
   位置よりも集光レンズに近い位置で変位させることを特
   徴とする請求項１に記載のレーザマーキング方法。