JPH0323273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、使用するレーザ光が透過してしま
うような物体へ、レーザ光を使用して刻印する方
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来レーザ光を用いてレーザ光が透過する物体
（以下透明物体という）に刻印しようとする場合
には、当該レーザ光に対して高反射率を有する反
射膜（以下反射膜という）を透明物体の表面に形
成しておき反射膜と透明物体の界面にレーザ光を
集光させて行う、熱的加工方法が採用されている
ことは知られている。かかる従来技術によれば、
反射膜をあらかじめ透明物体に形成しておくこ
と、およびレーザ光照射後すなわち刻印後反射膜
を除去することが必要であつた。またそのほかに
透明物体の表面仕上された側からレーザ光を入射
して物体裏面に集光させ物体の裏面からレーザ光
線入射方向に向けてレーザ加工を進行させる方法
も知られている。しかしながらこの従来技術に
は、レーザ光の吸収率が小さい透明物体を加工す
る場合、エネルギー損失が大きく本質的に大きな
エネルギーを透明物体の加工部に集中させる必要
があつた。そのためにこの場合、たとえば波長
1.06μｍのYAGレーザを用いて、石英ガラスのよ
うな熱膨張率の小さい物体を加工することは可能
であつても、ソーダガラスや鉛ガラスを含む多成
分系ガラスのような熱膨張率が大きく熱伝導度の
小さい物質では、熱歪が蓄積し、加工中あるい
は、加工後に破損が起こることになり実際上、こ
のような高熱膨張率でかつ高脆性の物体へ刻印す
ることは不可能であつた。

〔発明の目的〕

この発明は上述に鑑みなされたもので、その目
的は、レーザ光を用いて透明物体に刻印する際
に、透明物体に事前の反射膜形成を必要とするこ
となく、しかもレーザ刻印部へ集中させるエネル
ギーを小さくして高熱膨張率でかつ高脆性の物体
への刻印が可能なレーザ刻印方法を提供するにあ
る。

〔発明の要点〕

この発明は上述の目的を達成するために、レー
ザ光を透過する物体と前記レーザ光を吸収する物
質を実効的に間隙を設けて位置し、前記レーザ光
を熱源として前記レーザ光を吸収する物質を蒸発
あるいは昇華させて前記レーザ光を透過する物体
に被着せしめると同時に、前記レーザ光によつて
前記レーザ光を透過する物体の前記レーザ光を吸
収する物質の被着したる部分の少なくとも一部に
照射することにより、前記レーザ光を透過する物
体の前記吸収物質の被覆している部分で、かつレ
ーザ光が照射されている部分に、溶融あるいは軟
化による変形さらには、変質を生ぜしめるように
しようとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図はこの発明によるレーザ刻
印方法の一実施例を示す概念図で、図において１
はレーザ光、２は透明物体、３は吸収物質台、４
はテーブル、５は刻印部、６はギヤツプそして７
は透明物体２に吸着された吸収物質であり、テー
ブル４上に吸収物質台３と透明物体２が設置さ
れ、ギヤツプ６は吸収物質台の凹所として形成さ
れている。

なお、吸収物質台３は、レーザ光１のエネルギ
ーを吸収し、蒸発あるいは昇華して透明物体２の
一方の面に被着するもの（一種の蒸着といえる）
でありさえすれば、その材質はとくに限定され
ず、各種金属材料（単金属、鉄系材料、非鉄系材
料）を用いることができる。したがつて、被加工
物である透明物体２の材質、使用目的（刻印後の
色）等の条件を考慮して吸収物質台３の材料を選
定すればよい。例えば、吸収物質台３として、ア
ルミニウム板（単金属）を用いた場合には白色の
刻印部５が得られ、鋼板（鉄系材料）を用いた場
合には黒褐色の刻印部５が得られ、黄銅板（非鉄
系材料）を用いた場合には金色の刻印部５が得ら
れる。

この構成において透明物体２の上方側から入射
するレーザ光１を移動（走査）するか、または、
レーザ光１に対してテーブル４を移動するかによ
り、透明物体２へレーザ刻印（刻印部５）するの
である。そしてギヤツプ６は、透明物体２の上方
側からレーザ光１が透明物体２を透過し、吸収物
質台３に照射されるとき、吸収物質台３を蒸発あ
るいは昇華させて、透明物体２の対向面に蒸発あ
るいは昇華させた吸収物質７の一部分を可及的に
レーザ光１のビーム径に近い範囲に被着させる程
度のものであればよい。このことによりレーザ光
１は透明物体２を透過して吸収物質台３に照射が
可能となり、同時に吸収物質台３の被照射部はレ
ーザ光１のエネルギーを吸収し、加熱され、蒸発
あるいは昇華して透明物体２の対向面に一部分被
着する。透明物体２に被着した吸収物質７の部分
の少なくとも一部はレーザ光１を吸収し、高熱を
発生して吸収物質を溶融あるいは軟化状態に至ら
しめ、レーザ光１の照射が止むと透明物体２のレ
ーザ光１が照射されていた刻印部５は急速に冷却
凝固する。また、かかる透明物体２のレーザ光１
が照射されている部分では、溶融あるいは軟化状
態にいたらぬまでも固相反応あるいは吸収物質７
の拡散が起り、透明物体２に変質を起させる。こ
れにより、当該凝固あるいは変質した部分すなわ
ち刻印部５は、レーザ光１照射前の透明物体２の
面とは異なつた形状を有する面か、あるいは屈折
率の異なつた部分を形成する。

このように上述の方法でレーザ光１を照射する
ことにより透明物体２に刻印部５が形成されるこ
ととなり、そしてレーザ刻印を可能とする吸収物
質７の透明物体２に対する被着量は、透明物体２
に被着した吸収物質７によつてレーザ光１が完全
に遮断する程多量である必要はない。蒸発あるい
は昇華により吸収物質７は解放面上の立体角全域
にわたつて放出されるが、実質的には、レーザ刻
印を可能とする吸収物質７の被着量は透明物体２
の外観上ほとんど影響を及ぼさない程度の微少量
でよいことがこの発明の発明者によつて明らかに
されている。そして用途上極微少量の吸収物質と
いえども除去する必要のある場合に、化学的腐蝕
のような過激な方法を用いなくても、たとえば乾
いた布などで拭くだけの容易な作業で除去できる
ことも確められている。

また、刻印部５の濃淡度は、単にレーザ光の出
力を変えるだけでなく、ギヤツプ６の大小や、あ
るいは同一箇所への刻印操作を繰返すことによつ
ても調整可能である。さらに、高速高精度で制御
性が良く、かつ非接触加工が可能なレーザ光加工
の特性を生かすことができるので、多種多量生産
が可能なだけでなく被刻印物への接触による損傷
もなく汚損のない品質良好なレーザ刻印を行いう
る。

なおこの発明は本実施例に示したような平板透
明物体にその適用が限定されるものではなく、ガ
ラスのコツプや瓶類のような曲面に対する刻印に
もなんらの支障をともなうことなく適用しうるも
のである。また吸収物質台３は透明物体２の支え
台と透明物体２へ被着される吸収物質７とを兼用
しているので、通常は透明物体２の支え台あるい
は位置決め治具として使用できる。そしてまたた
とえばＱスイツチ付YAGレーザで透明ガラスに
刻印する場合、従来技術である透明物体の表面仕
上された側からレーザ光を入射させて被刻印物体
裏面に集光させる方法では、レーザの平均出力を
50ワツト（Ｗ）にしても全く刻印できないのに対
しこの発明によるレーザ刻印方法を用いると、レ
ーザの平均出力が８ワツト（Ｗ）程度あれば十分
に刻印でき、レーザ刻印の適用範囲に大幅に拡大
できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば透明物体と吸収物質を間隙を
設けて配置し、レーザ光により吸収物質を蒸発あ
るいは昇華させて透明物体に被着させると同時
に、レーザ光によつて透明物体の吸収物質の被着
した部分の少なくとも一部が照射されるので、事
前に透明物体に反射膜を形成しておく必要がな
い。また透明物体に被着した吸収物質でレーザ光
の照射を受けている部分はそのほとんどが効果的
に刻印に関与するので、透明物体のレーザ光の吸
収率に関係なく有効にレーザ光のエネルギーを利
用することができ、大きな衝撃的エネルギーを投
入する必要がなく熱歪の蓄積による加工部の破損
を防ぐことができる。また透明物体への刻印がレ
ーザ光の透過する部分だけなので、刻印を望まな
い部分に影響を与えることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレーザ刻印方法の一実
施例の概念を示す斜視図、第２図は第１図の−
線に沿う断面図である。 １……レーザ光、２……透明物体、３……吸収
物質台、５……刻印部、６……間隙、７……吸収
物質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザ光を透過する物体と前記レーザ光を吸
   収する物質を実効的に間隙を設けて配置し、前記
   レーザ光を熱源として前記レーザ光を吸収する物
   質を蒸発あるいは昇華させて前記レーザ光を透過
   する物体に被着せしめると同時に、前記レーザ光
   によつて前記レーザ光を透過する物体の前記レー
   ザ光を吸収する物質の被着したる部分の少なくと
   も一部に刻印することを特徴とするレーザ刻印方
   法。