JPH09206965A

JPH09206965A - レーザマーク装置

Info

Publication number: JPH09206965A
Application number: JP8032656A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Furukawa; 裕古川
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】個々のマスクパターンを予め用意しなくても
印字のパターンを種々変更できると共に、レーザの出力
を大きくしなくても高品質の印字が得られるレーザマー
ク装置を提供する。【解決手段】レーザ発振器１から出射されたレーザ光
Ｌを対象物Ｗの表面に照射してレーザマークを行うレー
ザマーク装置に関する。揺動自在に支持された複数の可
動ミラー４０からなるミラーアレイ４と、ミラーアレイ
４における少なくとも複数の可動ミラー４０に単一の光
束Ｌ１を入射させる光学系とを設ける。各可動ミラー４
０は、電気信号に基づいて、少なくとも、レーザ光Ｌを
対象物の表面に向かわせる第１の姿勢と、レーザ光Ｌを
対象物の表面に向かわせない第２の姿勢とに切り替わ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を部品や
製品などの対象物に照射することによって、対象物にレ
ーザマーク（印字）を行うレーザマーク装置に関する。
なお、「レーザマーク」とは、レーザ光を使って物質表
面の一部を蒸発させたり、傷を付けたり、熱的もしくは
化学的に変成させたりして、対象物の表面に文字や記
号、図形などを形成することや、あるいは、薄肉状の対
象物に孔を明けて文字等を形成すること等をいう。

【０００２】

【従来の技術】レーザマークの方式には、マスク方式と
スキャニング方式とがある。マスク方式は、予め製作し
ておいた文字や図形のマスクパターンを、対象物の表面
に光学的に転写するもので、レーザ光を走査する必要が
ないことから、装置が簡単になるなどの利点を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般のマスク
方式では、予め用意したパターンしかできず、多品種少
量生産には不向きである。そこで、液晶マスクを用いた
レーザマーク装置が提案されている。該装置は、液晶の
ガラス基板を透過することのできるＹＡＧレーザを光源
とし、ＣＰＵによって液晶の配列を制御することで、レ
ーザ光の透過と遮光を切り換えて、パターンを種々変更
できるという利点がある。しかし、レーザ光がガラス基
板を透過するので、ガラス基板によってレーザ光のエネ
ルギーの一部が吸収され、そのため、印字の品質が低下
したり、あるいは、高出力のレーザが必要になるという
欠点がある。

【０００４】本発明は前記従来の問題に鑑みてなされた
もので、その目的は、液晶マスクを用いた場合と同様に
印字のパターンを種々変更でき、かつ、高出力のレーザ
を必要としないレーザマーク装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、まず、揺動自在に支持された複数の可動
ミラーからなるミラーアレイをレーザ光の光路に設ける
と共に、該ミラーアレイにおける少なくとも複数の可動
ミラーに単一の光束を入射させる光学系を設ける。各可
動ミラーは、電気信号に基づいて、少なくとも、レーザ
光を対象物に向かわせる第１の姿勢と、レーザ光を対象
物に向かわせない第２の姿勢とに切り替わる。なお、本
発明における「ミラーアレイ」とは、複数の可動ミラー
を並べてなるものをいい、可動ミラーを並べる方向や個
数は限定されない。

【０００６】本発明においては、レーザマークを行うパ
ターンに応じて、各可動ミラーのうちの一部を第１の姿
勢に設定し、一方、その他の可動ミラーを第２の姿勢に
設定する。これにより、第１の姿勢の可動ミラーで反射
されたレーザ光は対象物に照射され、一方、第２の姿勢
の可動ミラーで反射されたレーザ光は、対象物に向かわ
ないので、設定したパターンのレーザマークを行うこと
ができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
にしたがって説明する。図１において、レーザ発振器１
は、たとえばＹＡＧレーザやＣＯ₂レーザで、図示しな
い制御装置の信号に基づき駆動電源回路からの電流によ
り発振して、レーザ光Ｌを出射するものである。レーザ
光Ｌは、エキスパンダ２によって拡径された後、ビーム
整形部３によって所定の横断面積および断面形状を有す
る光束Ｌ１に整形される。整形されたレーザ光Ｌの光路
には、ミラーアレイ４が設けられている。該ミラーアレ
イ４には、前記エキスパンダ２およびビーム整形部３な
どからなる光学系によって単一の光束Ｌ１が入射する。

【０００８】図２（ａ）に示すように、ミラーアレイ４
は、たとえば行列方向に（マトリクス状に）二次元的に
配列された多数の可動ミラー４０からなる。図３のよう
に、各可動ミラー４０は、ベース４１上に揺動自在に支
持されており、図１のパターン指示部７の電気信号に基
づいてミラー制御部８により制御されて、図３の実線で
示す第１の姿勢Ｐ１と、破線で示す第２の姿勢Ｐ２とに
切り替わる。各可動ミラー４０は、第１の姿勢Ｐ１に設
定されると、レーザ光Ｌを対象物Ｗの表面に向って反射
し、一方、第２の姿勢Ｐ２に設定されると、レーザ光Ｌ
を図１の吸光板６に向かわせる。これにより、ミラーア
レイ４は、光束Ｌ１のうちの所定の部分Ｌ１１を結像レ
ンズ５を通して対象物Ｗの表面に照射すると共に、光束
Ｌ１の他の部分Ｌ１２を吸光板６に向かわせる。なお、
光束Ｌ１は、ミラーアレイ４における少なくとも複数個
の可動ミラー４０に入射すればよく、全ての可動ミラー
４０に入射する必要はない。また、光束Ｌ１は、ミラー
アレイ４の全ての可動ミラー４０を含む範囲よりも広い
領域に入射するものであってもよい。

【０００９】つぎに、可動ミラー４０の具体的な構造の
例を図４に示す。図４（ａ）において、可動ミラー４０
は、ベース４１にヒンジ４２を介して揺動自在に支持さ
れており、一端に駆動ピン４３が連結されている。この
例では、駆動ピン４３が伸縮することにより、可動ミラ
ー４０が第１の姿勢Ｐ１と第２の姿勢Ｐ２とに切り替わ
る。

【００１０】図４（ｂ），（ｃ）は、可動ミラー４０の
他の態様を示すものである。図４（ｂ）において、可動
ミラー４０は、シリコン基板からなるベース４１上に２
本の金属柱からなる支持柱４４および金属薄膜からなる
ヒンジ部４５を介して揺動自在に支持されている。ベー
ス４１には、電気信号に基づいて電荷を蓄積する電極４
６が設けられており、電極４６の静電作用により、可動
ミラー４０を第１の姿勢Ｐ１と第２の姿勢Ｐ２とに設定
する。前記可動ミラー４０は、金属膜で形成される。ま
た、図４（ｃ）に示すように、支持柱４４Ａを可動ミラ
ー４０の中央に形成してもよい。なお、ベース４１がシ
リコン基板で形成される場合は、ミラー制御部８は該シ
リコン基板上に形成される。また、可動ミラーを圧電素
子により揺動させてもよい。

【００１１】前記構成においては、図３の各可動ミラー
４０の姿勢を、図１のパターン指示部７の命令を従って
ミラー制御部８が制御するので、機械的なマスクパター
ンを予め用意しなくても、パターン指示部７に設定入力
したり、別途メモリに記憶させておくことにより、印字
のパターンを容易に変更することができる。

【００１２】また、レーザ光Ｌを透過させる液晶マスク
と異なり、ミラーアレイ４によってレーザ光Ｌを反射さ
せるので、レーザ光Ｌのエネルギーがミラーアレイ４に
殆ど吸収されないから、小さな出力のレーザ発振器１で
も、高品質の印字を行うことができる。

【００１３】ところで、レーザ光Ｌの光路に複数のハー
フミラーを設け、該ハーフミラーによって光束Ｌ１を複
数個に分岐させることにより分割して、分割した各光束
ごとに可動ミラーを設けたレーザマーク装置とすること
も考えられる。しかし、こうすると、複数のハーフミラ
ーにより光量を等分に分けるのが難しいなど、装置が複
雑化する。これに対し、本レーザマーク装置では、光束
Ｌ１を分岐していないので、つまり、単一の光束Ｌ１を
ミラーアレイ４に入射させるから、装置が複雑になるお
それもない。したがって、本実施形態のように、可動ミ
ラー４０をマトリクス状に配列することも容易になる
し、また、可動ミラー４０の数を数万ないし数十万個に
することも可能になる。

【００１４】ところで、本発明では、ミラーアレイ４に
入射させる光束Ｌ１は、実質的に単一であればよく、つ
まり、光束Ｌ１を複数個に分岐させたものでなければよ
い。たとえば、図５に示すように、各可動ミラー４０の
外縁部近傍、つまり、可動ミラー４０の外縁部４０ａお
よび可動ミラー４０間の隙間Ｓに入射する光束Ｌ１を遮
る格子状の遮光手段９などを設け、光束Ｌ１の一部を遮
光する場合も、本発明の範囲に含まれる。

【００１５】なお、図５のように遮光手段９を設けれ
ば、各可動ミラー４０の外縁部４０ａの縁によってレー
ザ光Ｌが乱反射されないので、印字が鮮明になる。ま
た、可動ミラー４０間のベース４１に光束Ｌ１が入射し
ないのでベース４１が昇温するおそれもない。

【００１６】また、本発明では、図６（ａ）のように、
光束Ｌ１におけるミラーアレイ４以外の領域Ａ（同図の
斜線部）に向かうレーザ光Ｌを遮る遮光手段９Ａを設け
てもよい。さらに、本発明では、図６（ｂ）のように、
光束Ｌ１におけるミラーアレイ４以外の領域Ａ（同図の
斜線部）、ならびに、各可動ミラー４０の外縁部近傍に
向かうレーザ光Ｌを遮る遮光手段９Ｂを設けてもよい。

【００１７】また、図４（ｂ），（ｃ）の実施形態のよ
うに、可動ミラー４０をシリコン基板からなるベース４
１上に形成すれば、膜形成技術を用いてミラーアレイ４
を製造することで、ミラーアレイ４の小型化を図ること
ができる。

【００１８】ところで、前記実施形態では、可動ミラー
４０を図２（ａ）のようにマトリクス状に配列した。し
かし、本発明では、図２（ｂ）のように、可動ミラー４
０を一次元的に配列して形成してもよい。なお、この場
合、図２（ｂ）の矢印Ｙ方向に対応する方向に、レーザ
光Ｌを走査するか、あるいは、対象物を移動させる必要
がある。

【００１９】また、前記実施形態では、各可動ミラー４
０を第１の姿勢Ｐ１と第２の姿勢Ｐ２とに切り換えた
が、本発明では、各可動ミラー４０を２つの姿勢Ｐ１，
Ｐ２以外の他の姿勢に切り替わるようにしてもよいし、
更には、任意の回転角で静止して任意の姿勢に切り替わ
るようにしてもよい。また、各可動ミラー４０の表面に
は、レーザ光の波長等に応じた膜厚の薄膜を形成して、
レーザ光の反射率を上げることによって、対象物Ｗに照
射するレーザ光の強度を増大させてもよい。また、前記
実施形態では、１つの光束Ｌ１を１つのミラーアレイ４
に入射させる場合について説明したが、本発明は、複数
の光束Ｌ１を同一または個別のミラーアレイ４に入射さ
せるものであってもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め個々のマスクパターンを用意しなくても印字のパタ
ーンを種々変更できると共に、レーザの出力を大きくし
なくても高品質の印字が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示すレーザマーク装置の
概略構成図である。

【図２】可動ミラーの配列状態を示す模式図である。

【図３】ミラーアレイを示す概略側面図である。

【図４】可動ミラーの構造を示す図であり、（ａ）は側
面図、（ｂ）および（ｃ）は可動ミラーの他の構造を示
す斜視図である。

【図５】格子状のマスクを示す斜視図である。

【図６】遮光手段の他の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：レーザ発振器４：ミラーアレイ４０：可動ミラーＬ：レーザ光Ｌ１：光束

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器から出射されたレーザ光を
対象物に照射してレーザマークを行うレーザマーク装置
であって、揺動自在に支持された複数の可動ミラーからなるミラー
アレイをレーザ光の光路に設けると共に、該ミラーアレ
イにおける少なくとも複数の可動ミラーに単一の光束を
入射させる光学系を設け、前記各可動ミラーは、電気信号に基づいて、少なくと
も、レーザ光を対象物に向かわせる第１の姿勢と、レー
ザ光を対象物に向かわせない第２の姿勢とに切り替わる
レーザマーク装置。
【請求項２】請求項１において、前記ミラーアレイは、前記可動ミラーが二次元的に配列
されているレーザマーク装置。
【請求項３】請求項１において、前記ミラーアレイは、前記可動ミラーが一次元的に配列
されているレーザマーク装置。
【請求項４】請求項１，２もしくは３において、前記レーザ光の光路には、各可動ミラー間の隙間に向か
うレーザ光の少なくとも一部を遮る遮光手段が設けられ
ているレーザマーク装置。
【請求項５】請求項１，２，３もしくは４において、前記レーザ光の光路には、前記ミラーアレイ以外の領域
に向かうレーザ光の少なくとも一部を遮る遮光手段が設
けられているレーザマーク装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４もしくは５におい
て、前記各可動ミラーはシリコン基板上に揺動自在に支持さ
れているレーザマーク装置。