JPH0542761A - レーザマーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザマーカにおけるパターン表示をシーケ
ンシャルに行うことにより、フォントマスクの温度上昇
を防止する。 【構成】 ガラス製のフォントマスクから液晶のフォン
トマスク６に置き換えてある。フォント選択ガルバノミ
ラー４はシーケンスドライバ１４に接続されており、シ
ーケンスが一巡すると液晶上のフォントパターンを書き
換えて使用する。液晶材料は光散乱型のものを使用し、
文字パターンを発生するには空間帯域制限開口１を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ＩＣやトランジ
スタなどに型名や商標などをマーキングするレーザマー
カに関するもので、特にタイプライタのように１文字ず
つ文字を拾いながらマーキングするタイプのレーザマー
カの文字パターンを収納するマスクに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のレーザマーカは、ガラス
基板上に文字や商標のパターンを５×５〜９×９のマト
リック状に配列したマスクを使用していた。

【０００３】レーザマーカの構成は図２に示すように、
Ｎｄ：ＹＡＧレーザヘッド１から出射されたレーザビー
ムを２枚の光軸調整ミラー２とエキスパンダ３を通し
て、ＸＹ２軸のビームスキャンを行う一組のフォント選
択ガルバノミラー４に導くと共に、コリメータレンズ５
により光軸に平行な光束をフォントマスク６上の文字パ
ターンの例えば“Ａ”を照射し、別のＸＹ２軸のビーム
スキャンを行う一組のスキャン用ガルバノミラー７によ
り製品９上の所定の位置にフォントマスク６上のパター
ン“Ａ”を結像レンズ８により縮小結像するものであ
る。この方式をマスクスキャンタイプと呼ぶ。

【０００４】また、１１はホストコンピュータ、１２は
ガルバノミラードライバである。

【０００５】このフォントマスク６はあらかじめフォト
エッチングにより作成しておく必要があり、文字パター
ンの変更や商標などのように品種ごとの切換えが頻発す
れば、その都度マスクを手動で交換する煩わしさがあ
り、完全な自動化を阻む要因となっている。

【０００６】また、フォントマスク上の同一パターンを
選択する場合、即ち“１１１１１”のような型番をマー
クする場合には、レーザビーム照射によるマスクの温度
上昇が避けられず、このためマスクには高い耐光性が要
求され高価なものとなる。

【０００７】ガラス以外のマスクには、銅やステンレス
板に文字パターンをエッチングするステンシルマスク
や、液晶表示素子を用いる液晶マスクがある。特に後者
の液晶マスクは、本発明者による特願昭５８−８５２６
８号の“レーザ加工装置”にも取り上げており、現在実
用化しているものは次のような構成で使用される。

【０００８】電界効果型液晶を用いたコンピュータディ
スプレイに用いられているような透過型マトリックス駆
動の液晶素子に直線偏向のＮｄ：ＹＡＧレーザビームを
楕円のビーム形状で照射し、検光子に導入後、マスク上
にコンピュータで作成した文字パターンをイメージとし
て取り出し、結像レンズで製品上に縮小照射してマーキ
ングする。

【０００９】現在実用化されている方式は前述のマスク
スキャンタイプのようなビームスキャン機構がない一般
的な固定のマーキング光学機構が採用されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この従来の液晶マスク
は、レーザビームを繰返して照射し高速にマーキングし
ようとすると、マスク面でのレーザビームの吸収があ
り、素子の温度上昇が発生し易い。

【００１１】実験的には１０パルス／秒の繰返しでは、
数パルスの照射で温度が上がり、液晶表示のコントラス
トが低減する。冷却を充分に行って数分から３０分程度
の耐久性を得られたが、実用的に使用するには問題が多
い。

【００１２】また、大きなＩＣなどへの適用を考慮する
と、レーザパワーの増大と同時に液晶素子の大型化も図
らなければならず、素子開発技術への負担も大きい。

【００１３】また直線偏向を利用するため、高出力（通
常の２倍以上の出力）のレーザが必要である。

【００１４】また、固定のガラスマスクを用いる方式は
前述のように手動操作がマスクの交換に伴うため、自動
化の障害となっており、また、マスクをあらかじめ用意
しなければならないことから、パターンの変更に際し
て、液晶マスクのような柔軟性を欠くという欠点があ
る。

【００１５】本発明の目的は、前記課題を解決したレー
ザマーカを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るレーザマーカにおいては、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザヘッドから出射されたレーザビームを光軸調整
ミラー，エキスパンダ，フォント選択ガルバノミラー及
びコリメータレンズを通して導入し、フォントマスク上
のフォントパターンを選択し、スキャン用ガルバノミラ
ーと結像レンズを介して製品上にレーザマーキングを行
うレーザマーカであって、前記フォントマスクが光散乱
型熱書込型液晶ライトバルブを用いた液晶フォントマス
クであり、該液晶ライトバルブの読出し手段として空間
帯域制限開口がスキャン用ガルバノミラーの間に設けら
れており、フォント選択ガルバノミラーは、フォントマ
スク上を一定の順序でシーケンシャルに移動させるガル
バノミラードライバに接続し、ホストコンピュータによ
り、液晶ドライバと上記フォント選択及びスキャン用ガ
ルバノミラーのドライバ回路を制御する構成としたもの
である。

【００１７】

【作用】本発明では、電界効果型液晶の代りに熱書込型
の光散乱型液晶を使用し、マトリックス電極により任意
パターンを発生できる構造とした液晶マスクで、マスク
スキャンタイプのフォントマスクを構成すると共に、光
散乱型効果で文字パターンを発生するために光束が一点
に集中するスキャン用ガルバノメータの間に開口を設け
た構成とする。

【００１８】フォント選択ガルバノミラーのスキャン
は、フォントマスク上を一定のパターンで選択し、例え
ば１００文字／秒でマーキングする場合に５×５のマト
リックス状に配列した液晶を２５０ｍｓｅｃ周期で選択
し、液晶の温度上昇を避けると共に、レーザビーム通過
後直ちにパターンを書き換えることにより任意の文字や
商標をマスク交換なしでマーキングできる。

【００１９】２５０ｍｓｅｃのパターン交換周期である
ことから、マトリックスの１パターンを例えば３２×３
２のドットマトリックスで構成し、１０ｍｓｅｃの書き
込みを要しても上下同時に書き込めば約１６０ｍｓｅｃ
で文字パターンを発生でき、実用上問題ない高速応答が
得られる。

【００２０】

【実施例】次に本発明について図を用いて説明する。

【００２１】（実施例１）図１は、本発明の一実施例に
係るレーザマーカを示す構成図である。

【００２２】図１において、本発明では、基本構成は図
２に示すマスクスキャンタイプと同様であり、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザヘッド１と、光軸調整ミラー２と、エキスパ
ンダ３と、フォント選択ガルバノミラー４と、コリメー
タレンズ５とから構成されている。

【００２３】本発明では、フォントマスク６がガラスマ
スクであるのに対し、光散乱型熱書込タイプの液晶素子
を使用する。スキャン用ガルバノミラーの間のビームが
一点に集光される箇所に空間帯域制限開口１０を設け
る。これは、空間帯域制限開口１０によるパターンを形
成するためである。このパターンは、結像レンズ８によ
り製品９上に焼付けられる。

【００２４】また、フォント選択ガルバノミラー４はフ
ォントマスク６上を一定の順序でシーケンシャルに移動
させるガルバノミラーシーケンスドライバ１４に接続さ
れている。

【００２５】また、液晶フォントマスクは液晶ドライバ
１３に接続され、かつ冷却装置１５が装備されている。

【００２６】また、スキャン用ガルバノミラー７はガル
バノミラードライバ１２に接続されている。

【００２７】ホストコンピュータ１１は、ガルバノミラ
ードライバ１２，液晶ドライバ１３，ガルバノミラーシ
ーケンスドライバ１４を、駆動制御する。

【００２８】レーザビームはエキスパンダ３によりフォ
ントマスク６上で約φ４ｍｍとなるような発散光とし、
コリメータレンズ５で平行光束する。この光束はフォン
ト選択ガルバノミラー４の間の一点から発散するよう出
射し、かつスキャン用ガルバノミラー７の間の一点に集
光する光学配置となる。

【００２９】結像レンズ８は裏側の像面がフォントマス
ク６に、前側の像面が製品９にくるように配置されてい
る。

【００３０】図３は液晶フォントマスク上のフォント選
択の手順を示す一例であり、５×５のマトリックス上に
３２×３２画素で構成される液晶ライトバルブが搭載さ
れている。

【００３１】液晶フォントマスク６は図３（ａ）に示す
ように、列電極５２と行電極５１とを含んでいる。ま
た、液晶セルは図３（ｂ）に示すようにガラス基板５４
ａ，５４ｂと、液晶５４ｃと消去用対向電極５３とを含
んでいる。

【００３２】マトリックスＮｏ．１の画素を上下１６行
ずつに分割し、１行ずつ列，１行分の表示データを送
り、ヒートパルスを約１０ｍｓｅｃ印加して、スメクテ
ィック液晶を光散乱させることにより３２×３２画素を
１６０ｍｓｅｃで書込む。

【００３３】次にＮｏ．２のセルを同様の手順で書き込
み、Ｎｏ．３からＮｏ．２５まで液晶表示させる。

【００３４】１３はホストコンピュータ１１から指令を
受けて上記の液晶駆動を行う液晶ドライバであり、書き
込みセルから順次Ｎｏ．１…Ｎｏ．２５の順序でフォン
ト選択ガルバノミラー４のスキャン後セルを照射し、ス
キャン用ガルバノミラー７で製造９の所定位置にビーム
を位置決めしてマーキングする。

【００３５】フォント選択はＮｏ．１…Ｎｏ．２５の一
定のシーケンスで制御すれば良く、ホストコンピュータ
１１でなくても、スキャンドライバで十分駆動できるの
でホストコンピュータのデータ処理負担はタイミング信
号の発生のみで済む。

【００３６】ヒートパルスを１０ｍｓｅｃで発生させる
と、２順目まで書き込む場合は待ち時間が必要となる
が、通常のＩＣでは２０文字前後であり、ほぼ問題な
い。

【００３７】さらに高速マーキングを行うには、８ｍｓ
ｅｃ以下のヒートパルスで書き込めば、２５０ｍｓｅｃ
以内に順次のデータの発生が完了できるので、１００文
字／秒のマーキングも十分可能となる。

【００３８】また、レーザ照射による温度上昇も毎秒４
パルスの照射しかない。液晶の消却はドットマトリック
スの対向電極を一面としてヒートパルスと整列用交流電
界を加えることにより、数ｍｓｅｃで行える。

【００３９】ホストコンピュータ１１は、セルのタイミ
ング制御と、セルへのデータ送出と、スキャン用ガルバ
ノメータの制御を行えば良く、システムの構成が簡略で
きる。

【００４０】（実施例２）図２は、本発明に係る液晶フ
ォントマスクの実施例２を示す平面図である。

【００４１】各セル６ａから引き出される列電極５２は
個々のセルに独立して電圧を印加でき、行電極５１は同
一行に対し各行共通にドライブできる構造である。全て
のセルを同時に書き込むことができる構造であり、実施
例１のようにセル毎に順次書き込むものではない。

【００４２】従って、５×５以上のマトリックスでも、
３２×３２ドットマトリックスでパターンを構成する場
合、１０ｍｓｅｃのヒートパルスで書き込むと、１６０
ｍｓｅｃで全パターンが形成できる。ただし、パターン
を全て書き換えて引き続きマーキングする場合には１６
０ｍｓｅｃの開き時間が生じてしまうが、データの制御
は簡略化でき、液晶ドライバも簡略化できる利点があ
る。

【００４３】この場合、セル外のマトリックスの交点は
絶縁分離層５５で絶縁分離された構成を必要とする。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、液晶フォントマ
スクのもつパターンの発生の柔軟性と、マスクスキャン
タイプのレーザマーカのパターン選択の柔軟性の両者の
特性を利用しつつ、液晶マスクのもつ耐熱性の低さと、
マスクスキャン方式のマスク交換の不便さとを補いつ
つ、従来の電界効果型液晶のレーザ利用効率の低さの欠
点も補えるので、レーザマーカとしても理想的な構成と
なる。

【００４５】実用上液晶マスクは、長時間の使用にあた
っては冷却装置も構成要素の一つとなる。光散乱型の液
晶マスクを用いているために光学系にも散乱光を遮断す
る空間帯域制御用開口を追加するだけで、マスクスキャ
ンタイプの光学系がほとんどそのまま使用でき、スキャ
ン方式も簡略化できる。また実施例２によれば、液晶の
ドライバも簡略化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来例を示す構成図である。

【図３】本発明における液晶マスクの実施例１を示す図
である。

【図４】本発明における液晶マスクの実施例２を示す図
である。

【符号の説明】

１ Ｎｄ：ＹＡＧレーザヘッド ２ 光軸調整ミラー ３ エキスパンダ ４ フォント選択ガルバノミラー ５ コリメータレンズ ６ フォントマスク ７ スキャン用ガルバノミラー ８ 結像レンズ ９ 製品 １０ 空間帯域制限開口 １１ ホストコンピュータ １２ ガルバノミラードライバ １３ 液晶ドライバ １４ ガルバノミラーシーケンスドライバ １５ 冷却装置 ５１ 行電極 ５２ 列電極 ５３ 消去用対向電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｄ：ＹＡＧレーザヘッドから出射され
   たレーザビームを光軸調整ミラー，エキスパンダ，フォ
   ント選択ガルバノミラー及びコリメータレンズを通して
   導入し、フォントマスク上のフォントパターンを選択
   し、スキャン用ガルバノミラーと結像レンズを介して製
   品上にレーザマーキングを行うレーザマーカであって、 前記フォントマスクが光散乱型熱書込型液晶ライトバル
   ブを用いた液晶フォントマスクであり、該液晶ライトバ
   ルブの読出し手段として空間帯域制限開口がスキャン用
   ガルバノミラーの間に設けられており、 フォント選択ガルバノミラーは、フォントマスク上を一
   定の順序でシーケンシャルに移動させるガルバノミラー
   ドライバに接続し、 ホストコンピュータにより、液晶ドライバと上記フォン
   ト選択及びスキャン用ガルバノミラーのドライバ回路を
   制御する構成としたことを特徴とするレーザマーカ。