JPH0966375A - レーザマーキング装置 - Google Patents

レーザマーキング装置

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JPH0966375A
JPH0966375A JP7248784A JP24878495A JPH0966375A JP H0966375 A JPH0966375 A JP H0966375A JP 7248784 A JP7248784 A JP 7248784A JP 24878495 A JP24878495 A JP 24878495A JP H0966375 A JPH0966375 A JP H0966375A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
yag
laser beam
concave lens
marking device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7248784A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Mokuta
悟 杢田
Fumiya Nakazono
文也 中園
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0966375A publication Critical patent/JPH0966375A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 YAGロッドの熱レンズ効果による影響を補
正し、マーク性能の向上、および生産性の向上を図るこ
と。 【解決手段】 固定台34上に設けられたガイドロッド
35に一軸テーブル36を取り付け、この一軸テーブル
36に、光学系Aの一部であるエキスパンダEの凹レン
ズ25を取り付けている。一軸テーブル36には送りね
じ37がねじ込まれ、この送りねじ37にステッピング
モータ38が連結されている。ステッピングモータ38
はYAGレーザ発振器のショットスピードおよびショッ
ト数に対応したパルス数で制御され、送りねじ37の回
転により一軸テーブル36が移動される。これにより、
凹レンズ25が、レーザビームの光路K上でYAGロッ
ド側に自動的に移動し、レーザビームの広がりが絞り補
正される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザマーキング
装置に関し、詳しくはYAGレーザの出射ビームを光学
系を通して被加工物上へ集光してマーキングするYAG
レーザマーキング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のYAGレーザマーキング装置
は、一般にレーザ発振器のYAGロッドから出射された
レーザビームを光学系に導入し、平行光束にしてマスク
に照射し、このマスクのパターンを被加工物に照射して
マーキングするようになっている。光学系は、通常、エ
キスパンダと称される凹凸の球面レンズ、凹凸のシリン
ドリカルレンズ、出射ミラー、マスクおよび結像レンズ
等を備えており、この結像レンズによって、マスク上の
パターンを縮小結像させて被加工物の表面に照射する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】YAGレーザマーキン
グ装置は、YAGレーザ発振ショット数を重ねると、レ
ーザ発振による熱の影響でYAGロッドが熱膨張し、ロ
ッド中心部とロッド周辺部との温度差によりYAGロッ
ド端面が凸レンズ状に変化する、いわゆる熱レンズ効果
が発生し、レーザビームが広がるという現象が生じる。
広がったレーザビームは、被加工物の表面まで広がった
状態のままで到達し、照射部でのレーザエネルギー密度
の低下をきたし、そのためマークかすれが生じていた。
このようなマークかすれを防止するには、レーザショッ
トスピードを下げなければならず、そうすると生産能力
の低下をきたす。また、レーザ発振1ショット目では、
このような現象は生じず、ショット回数を重ねるほどマ
ークかすれが生じるので、1ショット目と後半ショット
目で、マーク性能、例えば、線幅や視認性に差が生じ
る。本発明は上述の点に着目してなされたもので、YA
Gロッドの熱レンズ効果による影響を補正する手段を設
けることにより、レーザ発振1ショット目から最終ショ
ットまでレーザエネルギー密度が一定となり、マーク性
能の向上、および生産性の向上が図れるレーザマーキン
グ装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、YAGレーザ発振器から出射されたレー
ザビームを光学系を通して被加工物に導きマーク加工を
行うレーザマーキング装置において、前記光学系の一部
であるエキスパンダの凹レンズを、YAGレーザ発振器
から被加工物にいたるレーザビームの光路上でYAGロ
ッドに近づく方向に移動させる移動手段を設け、YAG
ロッドの熱膨張によるレーザビームの広がりを絞り補正
するように構成したことを特徴とするものである。ま
た、本発明は、前記移動手段が、前記レーザ発振器のシ
ョットスピードおよびショット数に対応して前記凹レン
ズを移動させることを特徴とするものである。また、本
発明は、前記移動手段が、前記凹レンズが取り付けられ
た一軸テーブルと、該一軸テーブルにねじ込まれたボー
ルねじと、該ボールねじに連結されたステッピングモー
タとからなることを特徴とするものである。また、本発
明は、前記ステッピングモータが、前記レーザ発振器の
ショットスピードおよびショット数に対応したパルス数
で制御されるように構成したことを特徴とするものであ
る。
【0005】本発明によれば、凹レンズがYAGレーザ
発振器から被加工物にいたるレーザビームの光路上でY
AGロッド側に移動し、レーザビームの広がりが絞り補
正され、最終ショットまで1ショット目と同一の状態で
マーク加工が可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて説明する。図2はレーザマーキング装置
の全体構造の正面図、図3は同平面図、図4は同側面図
を示す。図2〜図4に示すように、YAGレーザマーキ
ング装置の機体1の上部にレーザ発振器2、このレーザ
発振器2の前部に光学系Aが取り付けられ、この光学系
Aの前部に光学系Aの一部をなす出射ミラー29が、ま
た、この出射ミラー29の下部にマスク3がセットされ
たマスクセット部4が設けられ、その下方がレーザ加工
部11となっている。機体1の前部には、搬送台5が設
けられ、この搬送台5上にXYテーブル6が設けられて
いる。搬送台5の上方左右には、収納部7が設けられ、
この収納部7の前部側7aに図5に示すような多連マガ
ジン8が積載されている。多連マガジン8の溝9には、
図6に示すような被加工物10(図示のものはプラスチ
ックモールドIC)が連続して収容されている。収納部
7の前部側7aの多連マガジンはローダ(図示せず)に
より取り出され、XYテーブル6によりレーザ加工部1
1に搬送されるようになっている。
【0007】また、収納部7の後部側7bにはマーキン
グされた被加工物10の多連マガジン8がアンローダ
(図示せず)により取り込まれて積載される。なお、左
右の収納部7は同一構造で、異なった種類の被加工物を
収容した多連マガジン8が積載される。レーザ加工部1
1の左右には被加工物10の位置を検出するレーザ変位
センサ12が設けられている。なお、符号40は電装
部、41は操作パネル、42はレーザ用上部電源、43
はレーザ用下部電源を示す。
【0008】図7はYAGレーザ発振器2の構成図を示
す。水密容器13内の中心軸上にYAGロッド14が配
置されている。YAGロッド14は、YAGロッド冷却
パイプ15に挿入され、両端が保持パイプ16で保持さ
れている。YAGロッド14の両側には、YAGロッド
を照射するキセノン等のフラッシュランプ17が、冷却
パイプ18内に挿入されて配置されている。YAGロッ
ド14およびフラッシュランプ17の周囲は下部楕円集
光反射鏡19および上部楕円集光反射鏡20によって覆
われている。水密容器13の上部には蓋44が取り付け
られ、水密容器13を密閉している。水密容器13内で
純水を循環させて、YAGロッド14とフラッシュラン
プ17を冷却するようになっている。
【0009】YAGロッド14の中心軸(光軸)の延長
上の両側に出力反射ミラー21と全反射ミラー22とが
配置されている。フラッシュランプ16の光エネルギー
による光励起でYAGロッド14からレーザ光が出力さ
れ、反射率の低い出力反射ミラー21からレーザ出力を
取り出すものである。
【0010】図8にYAGレーザ光学系Aの構成図を示
している。YAGレーザ発振器2から出射されたレーザ
ビームの断面形状は円形であり、そのままではマーキン
グの用途が限定されるため、一般に図8に示すような光
学系Aが使用されている。この光学系Aは、光路調整用
の2枚の入射ミラー23、24と、エキスパンダEを構
成する凹レンズ25および凸レンズ26と、凹のシリン
ドリカルレンズ27および凸のシリンドリカルレンズ2
8と、出射ミラー29と、マスク3と、結像レンズ30
より構成され、これら構成部材によりYAGレーザ発振
器2から被加工物10にいたるレーザビームの光路Kが
形成されている。
【0011】YAGレーザ発振器2から出射されたレー
ザビームは入射ミラー23、24に導入され、凹レンズ
25と凸レンズ26とによりビーム系を拡大し、凹のシ
リンドリカルレンズ27と凸のシリンドリカルレンズ2
8とによりビームの断面形状が楕円形状になるように拡
大し、平行光束にして出射ミラー29に導入され、出射
ミラー29で反射されたレーザビームはマスク3へ照射
される。これらの光学系の組み合わせにより、マーキン
グ形状に適したレーザビームの分布が得られる。
【0012】マスク3は、通常、光学ガラス基板の両面
にレーザビームに対する無反射コートを施した上にアル
ミニュームを蒸着し、写真触刻によって文字や商標部分
が透明になるようにエッチングし、このエッチング以外
の部分のレーザビームはアルミニュウム面で反射され
る。マスク3を通過したレーザビームは結像レンズ30
によってマスク3上のパターンを約1/3倍に縮小結像
させて、被加工物10の表面に照射させてマーキングす
る。上記動作において、YAGレーザ発振のワンショッ
ト目は、レーザ発振によるYAGロッド14の熱膨張の
影響がなく、図9(a)に示すようにレーザビーム32
はYAGロッド14から平行に発振される。
【0013】ところが、YAGレーザ発振ショット数を
重ねると、レーザ発振による熱の影響でYAGロッド1
4が熱膨張し、ロッド中心部とロッド周辺部との温度差
により、図9(b)に示すようにYAGロッド14の端
面が凸レンズ状33に変化する、いわゆる熱レンズ効果
が発生し、レーザビーム32が広がった状態で発振され
る。
【0014】図10(a)にYAGロッド14からのレ
ーザビーム32が平行ビームである場合の光学系Aにお
けるレーザビーム32の状態を実線で、広がりビームで
ある場合の状態を一点鎖線で示している。広がりビーム
では、被加工物10の表面まで広がった状態のままで到
達し、表面の照射部でのレーザエネルギー密度が低下
し、マークかすれが生ずる。本発明は、図10(b)に
示すように光学系Aの一部であるエキスパンダEの凹レ
ンズ25を、レーザビームの光路K上でYAGロッド1
4側へ近づく方向に移動させる機構を設けることによ
り、レーザビーム32の広がりを絞り補正するようにし
たものである。
【0015】YAGロッド14の熱膨張の度合いは、Y
AGレーザ発振のショットスピードとショット数に関係
するので、予めこのショットスピード、ショット数とY
AGロッド14の熱膨張度との関係のデータを作成して
おき、ショットスピード、ショット数に応じて凹レンズ
25を鎖線のようにYAGロッド14に近づく方向に移
動させて広がったレーザビーム32を絞ることにより、
図10(b)に示すようにレーザビーム32を1ショッ
ト目の状態に補正する。
【0016】図1は、本発明に係わるレーザマーキング
装置の一実施の形態の斜視図で、凹レンズ25の移動手
段の一例を示している。図1に示すように、機体1側で
支持された固定台34上に設けられたガイドロッド35
に一軸テーブル36を取り付け、この一軸テーブル36
に凹レンズ25を取り付けている。一軸テーブル36に
は送りねじ37がねじ込まれ、この送りねじ37に固定
台34の端部に取り付けられたステッピングモータ38
がカップング39を介して連結されている。ステッピン
グモータ38はYAGレーザ発振のショットスピードお
よびショット数に対応したパルス数で制御され、送りね
じ37の回転により一軸テーブル36をYAGロッド1
4側に適正量移動させる。これにより凹レンズ25が、
レーザビームの光路K上でYAGロッド14側に自動的
に移動してレーザビーム32の広がりが絞り補正され、
最終ショットまで1ショット目と同一の状態でマーク加
工ができる。
【0017】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、レ
ーザビームの光路に沿って、エキスパンダの凹レンズを
移動させてYAGロッドの熱膨張によるレーザビームの
広がりを絞り補正するようにしたので、レーザ発振の1
ショット目から最終ショットまで、レーザエネルギー密
度の一定したレーザマーキングを行うことができ、最終
ショットまでマークかすれのない安定したマーキングが
得られ、また、レーザ発振ショットスピードを下げる必
要がないので、生産能力が向上する。また、凹レンズの
位置が簡単に変更できるので、被加工物に照射するビー
ムエリアの変更が容易で、多種に被加工物に容易に対応
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザマーキング装置の一実施
の形態を示す斜視図である。
【図2】本発明のレーザマーキング装置の全体構造を示
す正面図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】図2の右側面図である。
【図5】被加工物を収容する多連マガジンの斜視図であ
る。
【図6】被加工物であるプラスチックモールドICの斜
視図である。
【図7】レーザ発振器の分解斜視図である。
【図8】YAGレーザ光学系の構成図である。
【図9】YAGロッドとレーザビームの関係を示す説明
図であって、(a)はYAGロッドが熱膨張していない
状態、(b)はYAGロッドが熱膨張した状態を各々示
している。
【図10】光学系におけるレーザビームの状態を示す説
明図であって、(a)は凹レンズが固定されている状
態、(b)は凹レンズを移動させた状態を各々示してい
る。
【符号の説明】
2 YAGレーザ発振器 10 被加工物 14 YAGロッド 25 凹レンズ 36 一軸テーブル 37 送りねじ 38 ステッピングモータ A 光学系 E エキスパンダ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 YAGレーザ発振器から出射されたレー
    ザビームを光学系を通して被加工物に導きマーク加工を
    行うレーザマーキング装置において、 前記光学系の一部であるエキスパンダの凹レンズを、Y
    AGレーザ発振器から被加工物にいたるレーザビームの
    光路上でYAGロッドに近づく方向に移動させる移動手
    段を設け、YAGロッドの熱膨張によるレーザビームの
    広がりを絞り補正するように構成した、 ことを特徴とするレーザマーキング装置。
  2. 【請求項2】 前記移動手段は、前記レーザ発振器のシ
    ョットスピードおよびショット数に対応して前記凹レン
    ズを移動させる請求項1記載のレーザマーキング装置。
  3. 【請求項3】 前記移動手段は、前記凹レンズが取り付
    けられた一軸テーブルと、該一軸テーブルにねじ込まれ
    た送りねじと、該送りねじに連結されたステッピングモ
    ータとからなる請求項1または2記載のレーザマーキン
    グ装置。
  4. 【請求項4】 前記ステッピングモータは、前記レーザ
    発振器のショットスピードおよびショット数に対応した
    パルス数で制御される請求項3記載のレーザマーキング
    装置。
JP7248784A 1995-08-31 1995-08-31 レーザマーキング装置 Pending JPH0966375A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361780C (zh) * 2005-06-24 2008-01-16 武汉大华激光科技有限公司 一种活塞环激光标记送料系统
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KR20220111320A (ko) * 2020-03-31 2022-08-09 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 초점 거리 조정 장치 및 레이저 가공 장치

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