JPH0631654A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザマーキング装置は、レーザ発振器１と
して不安定型のエキシマレーザ発振器を用いており、ま
た被加工物４をレーザ光線Ｌの光軸に沿って移動させる
加工位置調整手段８を備えている。 【効果】 不安定型のエキシマレーザ発振器を用いてい
るので、マスク２を透過したレーザ光線Ｌの回折の度合
いを小さくすることができる。そのため、いわゆる結像
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。そのため、被加工物４に施す印字の大
きさを変更する際には、加工位置調整手段８によって被
加工物４の加工位置だけを調整するだけでよく、したが
って、被加工物４の加工位置だけでなくマスク２の位置
調整が必要であった従来に比較して調整作業が簡略にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明はレーザマーキング装置の
改良に関する。

【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。

【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。

【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
ーキング装置において、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
設けたものである。

【作用】このような構成によれば、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。

【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。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が用いていたため、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が用い
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。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。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。
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１０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１
０ｂ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１０ｂ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１
０ｂ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。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１
１ａ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。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。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１
６ａ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。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。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。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。

【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

Claims (1)

【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
   ザマーキング装置において、 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たことを特徴とする
   レーザマーキング装置。