JPH0760463A - レ−ザマ−キング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明はマ−キング速度を向上させることが
できるようにしたレ−ザマ−キング装置を提供すること
にある。 【構成】 所定の波長幅をもつレ−ザパルス光を発振出
力するレ−ザ発振器３１と、上記パルスレ−ザ光が入射
することでその波長に応じて透過時間に差を有するチャ
−プパルスレ−ザ光を出射するチャ−プパルス発生部材
３２と、このチャ−プパルス発生部材から出射されたチ
ャ−プパルスレ−ザ光から所定の波長部分を取り出すシ
ャッタ３３と、このシャッタにより取り出された波長の
レ−ザ光をその波長に応じた角度で偏向させて被加工物
３９に照射させるプリズム３５と、このプリズムからの
レ−ザ光をその偏向方向と交差する一方向だけに上記被
加工物上で走査させる偏向ミラ−３８とを具備したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレ−ザ光によって被加
工物にマ−キングを行うレ−ザマ−キング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レ−ザ光を用いた応用加工は金属材料を
始めとした穴あけ、切断、溶接などの分野から半導体の
配線を直描するレ−ザＣＶＤなど幅広い分野に広がって
いる。レ−ザマ−キングも半導体のパッケ−ジ、自動車
用の透過型スイッチ、金属パイプなど、数多くの対象に
応用されている。

【０００３】レ−ザマ−キングには現在、３種類の方式
が実用化されている。図４乃至図６はそれぞれ従来の第
１乃至第３の方式を示す。図４に示す第１の方式は、レ
−ザ光Ｌの偏向方向を、それぞれガルバノメ−タスキャ
ナ１ａ、２ａによって揺動駆動される第１の偏向ミラ−
１と第２の偏向ミラ−２とで制御し、レンズ３で集束し
て被加工物４上で一筆書きの要領で走査させることで、
マ−キングする方式である。

【０００４】しかしながら、この第１の方式によると、
レ−ザ光ＬをＸ、Ｙの二方向に偏向させなければなら
ず、そのためには上記第１、第２の偏向ミラ−１、２を
ガルバノメ−タスキャナ１ａ、２ａを用いて揺動駆動す
るようにしている。ガルバノメ−タスキャナ１ａ、２ａ
を用いて偏向ミラ−１、２を位置決めする場合、その位
置決めには数msecの時間を要し、そのマ−キング速度と
しては１秒当たり１０文字程度の能力しかないため、そ
の能力の向上が要求されている。

【０００５】図５に示す第２の方式は、マスク方式と呼
ばれるもので、マスク５にマ−キングしたいパタ−ンを
予め作成しておき、マスク５を透過したレ−ザ光Ｌを結
像レンズ６で結像して被加工物４に結像する方式であ
る。

【０００６】この第２の方式の場合、１つのパタ−ンを
マ−キングするのに要する時間はほぼ0.1 秒程度であ
る。しかしながら、パタ−ンを変更する場合には新たな
マスク５に交換しなければならないということがある。
通常、円盤の周辺部にパタ−ンの異なるマスクを配置し
た回転型のマスクチェンジャを用いてマスク交換を行う
ようにしているが、それでもマスクの交換に0.2 秒程度
の時間を要するため、マ−キング速度が遅いということ
があった。

【０００７】図６に示す第３の方式は、第１の方式と第
２の方式とを混成した方式で、レ−ザ光Ｌは選択用の第
１の偏向ミラ−７と第２の偏向ミラ−８とでフィ−ルド
レンズ９を介してマスク１１をラスタスキャンする。上
記マスク１１の所定のパタ−ンを透過したレ−ザ光Ｌは
結像レンズ１２で結像され、位置変更用の第１の偏向ミ
ラ−１３と第２の偏向ミラ−１４とで位置決めされて被
加工物４を照射するようになっている。

【０００８】この第３の方式は、比較的高速度でマ−キ
ングできるとともに、パタ−ンのフレキシビリテイに優
れているといった特徴がある。しかしながら、２組の偏
向ミラ−７、８、１３、１４を必要とし、これら偏向ミ
ラ−をそれぞれガルバノメ−タスキャナ７ａ、８ａ、１
３ａ、１４ａによって揺動駆動しなければならない。そ
のため、１つのマ−キングに0.1 〜0.5 秒程度の時間を
要するから、やはりその能力を向上させることが要求さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のマ
−キング装置は２つあるいはそれ以上の偏向ミラ−を用
い、その偏向ミラ−をガルバノメ−タスキャナによって
揺動駆動しなければならない構造であるため、マ−キン
グ速度が遅いということがあった。

【００１０】この発明は上記事情に基きなされたもの
で、その目的とするところは、マ−キング速度の向上を
計ることができるようにしたレ−ザマ−キング装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、所定の波長幅をもつレ−ザパルス光を発
振出力するレ−ザ発振器と、上記パルスレ−ザ光が入射
することでその波長に応じて透過時間に差を有するチャ
−プパルスレ−ザ光を出射するチャ−プパルス発生手段
と、このチャ−プパルス発生手段から出射されたチャ−
プパルスレ−ザ光から所定の波長部分を取り出すシャッ
タ手段と、このシャッタ手段により取り出された波長の
レ−ザ光をその波長に応じた角度で偏向させて被加工物
に照射させる偏向手段と、この偏向手段からのレ−ザ光
をその偏向方向と交差する一方向だけに上記被加工物上
で相対的に走査させる走査手段とを具備したことを特徴
とする。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、チャ−プパルスレ−ザ光か
ら取出された所定の波長部分のレ−ザ光を、偏向ミラ−
によらず、その波長に応じた角度で偏向させることがで
きるから、その分、マ−キング速度を向上させることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
参照して説明する。図１に示すレ−ザマ−キング装置は
所定の波長幅をもつパルスレ−ザ光Ｌ₁ を発振出力する
レ−ザ発振器３１を有する。図２（ａ）はレ−ザ発振器
１から出力された上記パルスレ−ザ光Ｌ₁ の波形を示
す。

【００１４】所定の波長幅をもつパルスレ−ザ光Ｌ₁ を
出力できるレ−ザ発振器３１としては、たとえば色素レ
−ザなどがあり、その色素溶液にロ−ダミン６Ｇを用い
れば、発振波長幅が１００nmにおよぶパルスレ−ザ光Ｌ
₁ を出力することができる。

【００１５】上記レ−ザ発振器１から出力されたパルス
レ−ザ光Ｌ₁ は、上記パルスレ−ザ光Ｌ₁ に対して光学
的に透明な材料、たとえば石英やＢＫ７などの硝材によ
って柱状に形成された、チャ−プパルス発生部材３２に
入射する。

【００１６】上記チャ−プパルス発生部材３２の一端面
から入射し、他端面から出射するパルスレ−ザ光Ｌ₁
は、その波長帯域における波長の長いレ−ザ光が波長の
短いレ−ザ光よりも短い時間で透過する。つまり、波長
によって上記チャ−プパルス発生部材３２を透過する時
間に差がつく。その結果、図２（ａ）に示す時間幅ｔの
パルスレ−ザ光Ｌ1 は、上記チャ−プパルス発生部材３
２を透過することで、図２（ｂ）に示すように波長の長
い部分が、波長の短い部分よりも透過時間が短くなり、
それによってパルス幅がｔからＴに拡大されたパルスレ
−ザ光、つまりチャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂ となる。

【００１７】上記チャ−プパルス発生部材３２から出射
したチャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂ はシャッタ３３に入射
する。このシャッタ３３は、たとえば音響光学効果Ｑス
イッチなどからなり、制御装置３４からの駆動信号によ
って上記チャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂ を所定の時間幅だ
け切出すようになっている。

【００１８】図２（ｃ）はチャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂
のパルス幅Ｔ内において、上記シャッタ３３に上記制御
装置３４から３つの駆動信号を入力することで、波長の
異なる第１乃至第３の３つのレ−ザ光Ｓ₁ 〜Ｓ₃ （切出
しレ−ザ光とする）が時間差をもち、かつ所定の時間幅
で切出された例を示す。

【００１９】上記シャッタ３３によって切出された第１
乃至第３の３つの切出しレ−ザ光Ｓ₁ 〜Ｓ₃ は偏向手段
を構成するプリズム３５に時間的にずれて入射する。プ
リズム３５に入射した各切出しレ−ザ光Ｓ₁ 〜Ｓ₃ は、
それらの波長に応じて異なる屈折率で屈折して出射す
る。つまり、上記プリズム３５を透過した各切出しレ−
ザ光Ｓ₁ 〜Ｓ₃ は、波長が短い程、屈折率が大きいた
め、大きな角度で屈折する。

【００２０】上記プリズム３５の出射側には結像レンズ
３６およびガルバノメ−タスキャナ３７によって揺動駆
動される偏向ミラ−３８が順次配設されている。上記ガ
ルバノメ−タスキャナ３７は上記制御装置３４からの駆
動信号によって上記シャッタ３３によるチャ−プパルス
レ−ザ光Ｌ2 の切出しと同期して駆動される。

【００２１】上記偏向ミラ−３８は、各切出しレ−ザ光
Ｓ₁ 〜Ｓ₃ をプリズム３５による偏向方向と直交する方
向に偏向する。つまり、プリズム３５による偏向方向を
Ｘ方向とすると、偏向ミラ−３８による偏向方向はＹ方
向となる。それによって、偏向ミラ−３８で反射した各
切出しレ−ザ光Ｓ₁ 〜Ｓ₃ は、Ｘ方向とＹ方向との位置
決めがなされて被加工物３９を照射する。つまり、被加
工物３９をマ−キングすることになる。

【００２２】上記構成のマ−キング装置によって図３
（ａ）に示す文字“Ａ”をマ−キングする場合について
説明する。なお、文字“Ａ”の縦方向をＸ方向、横方向
をＹ方向とする。

【００２３】まず、上記文字“Ａ”のＺ₁ の部分をマ−
キングする場合には、制御装置３４からの駆動信号によ
ってシャッタ３３が駆動され、上記Ｚ₁ 部分の長さｈ₁
を照射できる時間幅でチャ−プパルスレ−ザ光Ｌ2 が切
出される。図３（ｂ）に示すようにチャ−プパルスレ−
ザ光Ｌ₂ から所定の時間幅で切出された切出しレ−ザ光
Ｓ₁₁はプリズム３５を透過し、その波長幅に応じて屈折
することで、文字“Ａ”のＺ₁ の部分と対応する長さの
直線状のビ−ムとなる。

【００２４】上記制御装置３４によるシャッタ３３の駆
動とほぼ同時にガルバノメ−タスキャナ３７が上記制御
装置３４からの駆動信号で駆動され、直線状に成形され
た切出しレ−ザ光Ｓ₁₁のＹ方向の位置決めを行う。それ
によって、上記切出しレ−ザ光Ｓ11は文字“Ａ”のＺ1
の部分を被加工物３９にマ−キングする。

【００２５】文字“Ａ”のＺ₂ の部分（Ｘ方向に２つに
別れた部分）をマ−キングする場合、チャ−プパルスレ
−ザ光Ｌ₂ からはシャッタ３３によって図３（ｃ）に示
すように２つの切出しレ−ザ光Ｓ₂₂、Ｓ₃₃が切出され
る。これらの切出しレ−ザ光Ｓ₂₂、Ｓ₃₃は先程と同様
に、偏向ミラ−３８でＹ方向の位置決めがなされて被加
工物３９を照射する。それによって、文字“Ａ”のＸ方
向に沿って２つに別れたＺ2 の部分をマ−キングするこ
とができる。

【００２６】このように、文字“Ａ”のＸ方向に沿う偏
向は、シャッタ３３によるチャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂
の切出しと、切出されたレ−ザ光の波長幅に応じたプリ
ズム３５での屈折によって行うことができ、偏向ミラ−
３８による偏向走査方向はＹ方向だけですむから、Ｘ、
Ｙ両方向とも偏向ミラ−によって偏向走査させる場合に
比べてマ−キング速度を速くすることができる。

【００２７】しかも、マ−キングするパタ−ンの形状を
変える場合には、チャ−プパルスレ−ザ光Ｌ₂ のシャッ
タ３３による切出しを制御してＸ方向に沿う長さを変え
るとともに、偏向ミラ−３８によりＹ方向に沿う走査を
制御すれば対応できるから、どのようなパタ−ンでもマ
−キングすることが可能である。つまり、パタ−ンの選
択性に優れる。

【００２８】この発明は上記一実施例に限定されず、そ
の発明の範囲内で種々変形可能である。たとえば、上記
一実施例ではシャッタによって切出されたレ−ザ光を波
長に応じて異なる角度で偏向させるのにプリズムを用い
たが、プリズムに変わり回析格子を用いても、同じ作用
効果を得ることができる。

【００２９】また、被加工物をマ−キングするレ−ザ光
のＹ方向の位置決めを偏向ミラ−によって行うようにし
たが、偏向ミラ−を用いず、被加工物をＹ方向に駆動す
るようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、レ−ザ光
を被加工物上でＸ、Ｙ方向に走査してマ−キングを行う
場合、所定の波長幅のパルスレ−ザ光を、波長に応じて
時間差を持ったチャ−プパルスレ−ザ光に変換し、その
チャ−プパルスレ−ザ光をマ−キングするパタ−ンに応
じて所定の波長ごとに切出し、その切出したレ−ザ光を
波長に応じた角度で偏向して被加工物に照射させるとと
もに、その偏向方向と交差する方向にレ−ザ光あるいは
被加工物を相対的に移動させることで、その被加工物に
マ−キングを行うようにした。

【００３１】そのため、チャ−プパルスレ−ザ光を、所
定の波長幅で切出し、その切出されたレ−ザ光を、波長
に応じた角度で屈折させることで、波長幅、つまり切出
し幅に応じた長さの直線状となるから、その直線方向と
交差する方向だけに走査することで、所定形状のマ−キ
ングを行うことができる。

【００３２】すなわち、レ−ザ光を１軸方向に走査させ
るだけでよいから、２軸方向に走査させなければならな
かった従来に比べてマ−キング速度を向上させることが
できる。しかも、チャ−プパルスレ−ザ光の切出しと、
１軸方向の走査とを制御することで、どのようなパタ−
ンのマ−キングにも対応することができるから、パタ−
ンの選択性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す全体の構成図。

【図２】同じく（ａ）はパルスレ−ザ光の説明図、
（ｂ）はチャ−プパルスレ−ザ光の説明図、（ｃ）はチ
ャ−プパルスレ−ザ光から切出されたレ−ザ光の説明
図。

【図３】同じく（ａ）はマ−キングする文字の説明図、
（ｂ）は上記文字のＺ₁ の部分をマ−キングするために
切出されたレ−ザ光の説明図、（ｃ）は上記文字のＺ₂
の部分をマ−キングするために切出されたレ−ザ光の説
明図。

【図４】従来のマ−キング装置の説明図。

【図５】従来の異なるマ−キング装置の説明図。

【図６】従来のさらに異なるマ−キング装置の説明図。

【符号の説明】

３１…レ−ザ発振器、３２…チャ−プパルス発生部材
（発生手段）、３３…シャッタ（シャッタ手段）、３５
…プリズム（偏向手段）、３７…ガルバノメ−タスキャ
ナ（走査手段）、３８…偏向ミラ−（走査手段）、３９
…被加工物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の波長幅をもつレ−ザパルス光を発
   振出力するレ−ザ発振器と、上記パルスレ−ザ光が入射
   することでその波長に応じて透過時間に差を有するチャ
   −プパルスレ−ザ光を出射するチャ−プパルス発生手段
   と、このチャ−プパルス発生手段から出射されたチャ−
   プパルスレ−ザ光から所定の波長部分を取り出すシャッ
   タ手段と、このシャッタ手段により取り出された波長の
   レ−ザ光をその波長に応じた角度で偏向させて被加工物
   に照射させる偏向手段と、この偏向手段からのレ−ザ光
   をその偏向方向と交差する一方向だけに上記被加工物上
   で相対的に走査させる走査手段とを具備したことを特徴
   とするレ−ザマ−キング装置。