JP4143769B2 - 階調レーザマーキング方法 - Google Patents
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Description
これは、内部のマークとしての微細クラックが全て同程度の状態であり、微細クラックを付した領域と、微細クラックを付さない領域の二者択一の選択しか出来なかったため、奥行きの表現を実際に三次元の距離で表現する事しか出来なかったためである。また、二次元的に濃淡階調を表現するためには微細クラックの間隔を用いるしか無かったためである。
また、データ生成の複雑さを解決するには、加工データを二次元の平面データを元に生成すれば良い。
ここで、微細クラックの状態とは、微細クラックの縦横方向または深さ方向の割れ状況、外寸、内部の状況と、光透過性、光吸収性、乱反射性に関する性質を示し、微細クラックの状態が変わる事による不透明度に影響を及ぼすものである。
これら微細クラックは、例えばガラスなどの割れを生じやすい脆性材料では、レーザ加工条件により全く同一の割れ状態とする事はできないが、概寸や性質などの微細クラックの状態はレーザ加工条件により段階的に同程度なものとさせることができ、不透明化の度合いを同程度な状態へと制御することができる。
そして、上記の手段を用いて、透明性を有する材料に階調的な三次元物の画像を有しめる事が出来る。これらは、対象材料を、例えば眼鏡レンズなどの薄い材料とすることも出来る。
即ち、照射するレーザ光の出力、レーザ光照射1回あたりの時間、ならびにレーザ光照射回数を変動制御する事で、レーザ加工条件である積算光照射エネルギを変化させることになり、微細クラックの縦横あるいは直径および深さ寸法や、この寸法による微細クラックの不透明度に関する性質を任意の段階に制御する事が出来る。
また、従来の透明材料内部マーキングが有していた、内部のマークとしての微細クラックの寸法を荒くしか制御できず、細かなクラックの寸法に制御できなかった問題を解決し、より多段階な微細クラックの状態から、意図する不透明段階に対応させた微細クラックの状態を選択する事が可能になる。
この画像を有しめた透明体では、二次元的な加工ではあるが三次元的な奥行きの表現が出来、一方向から見て、マーキングによる物体の形状を簡単に理解する事が出来る。
また、他の例として、レーザ光をこの透明体に照射し、微細クラックの状態による回折、集光、投影などの効果を有しめる事で、光学素子として利用する事が出来る。
ここでは、パルスエネルギを固定してパルス照射の回数を増加させており、レーザ光照射積算エネルギがパルス照射回数に応じて増加することになり、微細クラックの直径は、レーザ光照射積算エネルギに応じて増加する。
同様に、レーザ光の出力およびパルス照射回数でレーザ光照射エネルギを正確に変動制御する事が出来、微細クラックの深さ状態を多段階とすることが可能である。
従って、これら微細クラックを画像の画素位置および濃度に対応させて配列させる事で、画像の濃淡を表す事ができている。即ち、階調画像を表出することができる。
本発明の実施例では、パルスレーザを用いて行い、階調マーキングには、加工用レーザ光源にパルス幅30ナノ秒で光波長355ナノメートルのパルスレーザを、光走査にはパソコン制御により縦横それぞれ16ビット四方即ち65536段階の分解能を持つガルバノメータミラーを、集光レンズに焦点距離105mmのレンズを、対象材料として355ナノメートルの光波長に対し透明性を有するホウ酸系ガラスで直径30mmかつ厚さ5mmの丸形基板を用いた。
2 集光レンズ
3 レーザ光
4 従来の方式による内部マーキング対象物
P 微細クラックを形成させる領域
LP1 1個目のパルス光
LP2 2個目のパルス光
LPn n個目のパルス光
DL レーザ光の直径
1a レーザ入射側の対象材料表面
Z1 レーザ光入射側表面から加工領域Pまでの距離
C 微細クラック
D1 レーザ照射回数1で形成される微細クラックの直径
(LP1により形成される微細クラックの直径)
D2 レーザ照射回数2で形成される微細クラックの直径
(LP1とLP2により形成される微細クラックの直径)
Dn レーザ照射回数Nで形成される微細クラックの直径
(LP1からLPnにより形成される微細クラックの直径)
L1 1パルスショットで形成される微細クラックの長さ
(LP1により形成される微細クラックの長さ)
L2 2パルスショットで形成される微細クラックの長さ
(LP1とLP2により形成される微細クラックの長さ)
Ln nパルスショットで形成される微細クラックの長さ
(LP1からLPnにより形成される微細クラックの長さ)
D 微細クラックの直径
Shot1 レーザ照射回数1
Shot2 レーザ照射回数2
Shot3 レーザ照射回数3
Shot4 レーザ照射回数4
Shot5 レーザ照射回数5
Shot6 レーザ照射回数6
Shot7 レーザ照射回数7
Shot8 レーザ照射回数8
Shot9 レーザ照射回数9
Shot10 レーザ照射回数10
Shot11 レーザ照射回数11
Shot12 レーザ照射回数12
Shot13 レーザ照射回数13
Shot14 レーザ照射回数14
Shot15 レーザ照射回数15
Shot16 レーザ照射回数16
Claims (2)
- レーザ波長に対し透明性を有する材料にレーザ光を走査させてマーキングする方法において、その材料内部に微細クラックを発生させる際、同一箇所に対し、照射するレーザ光の出力およびレーザ光照射1回あたりの時間を一定とし、レーザ光照射回数を変動制御する事で、微細クラックの縦横あるいは直径及び深さ寸法を変化させ、不透明化の段階を発生させる事を特徴とする階調レーザマーキング方法。
- 加工に用いるレーザ光がパルスレーザである事を特徴とする請求項1記載の階調レーザマーキング方法。
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JP2004342384A JP4143769B2 (ja) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | 階調レーザマーキング方法 |
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JP2004342384A JP4143769B2 (ja) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | 階調レーザマーキング方法 |
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- 2004-11-26 JP JP2004342384A patent/JP4143769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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