JPH1078555A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の対象物に同時にマーキングするにあた
って、対象物が同種類の場合はいうまでもなく、異種類
の場合であっても、対象物のそれぞれに対応したパター
ンのマーキングができ、かつ、マーキングのスループッ
トの向上が図れるレーザマーキング装置を提供する。 【解決手段】 例えば、レーザビーム８の光路切換器１
１を備えて、複数の例えば２つの走査型光学系１ａ、１
ｂとを独立に動作させ、さらに、走査型光学系１ａ、１
ｂに位置補正手段１０を備えて、対象物２１ａ、２１ｂ
に対するマーキング位置を別々に補正することにより解
決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザマーキング
装置に関する。特に、レーザビームを走査して対象物に
マーキングを行う走査方式のレーザマーキング装置に関
する。

【０００１】

【従来の技術】例えばＩＣパッケージ等の対象物に、製
品名や品番等をマーキングする装置として、レーザビー
ムを走査して直接対象物に一筆書きでマーキングする走
査（スキャニング）方式のレーザマーキング装置が用い
らるようになってきている。

【０００２】しかし、この方式のものは、マスクパター
ンを使用して対象物にレーザビームを照射するマスク方
式のものに較べて、レーザビームの描画速度が遅くマー
キングのスループットが低いという問題点があった。

【０００３】このマーキングのスループットの向上を図
るものとして、例えば、特開昭６３−１７５８１８号公
報に「レーザマーキング方法及びその装置」が開示され
ている。図４に示されるこのレーザマーキング装置は、
レーザ発振器３１からのレーザビーム３２をビームスプ
リッタ３３によって、マーキングすべき対象物３４に応
じて複数の例えば２つのレーザビーム３５に分岐し、一
方は走査ミラー３６ａを経てｆθレンズ３７ａによって
集光して、他方は走査ミラー３６ｂを経てｆθレンズ３
７ｂによって集光して、２つの対象物３４に同時に照射
して同じパターンのマーキングを行うことで、マーキン
グのスループットをほぼ２倍に向上させようとするもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のレ
ーザマーキング装置では、１本のレーザビームをビーム
スプリッタで複数のレーザビームに分岐しているので、
複数の対象物に同じパターンのマーキングしかできな
い。また、対象物に相対的位置のズレがあった場合の位
置補正機構がないので、対象物の形状がすべて同一でな
いとマーキングができないなどの問題点がある。

【０００５】したがって、本発明の目的は、複数の対象
物に同時にマーキングするにあたって、対象物が同種類
の場合はいうまでもなく、異種類の場合であっても、対
象物のそれぞれに対応したパターンのマーキングがで
き、かつ、マーキングのスループットの向上の図れるレ
ーザマーキング装置を提供することである。

【０００６】なお、異種類には、異種類で同形状（以
下、異種同形という）の場合と、異種類で異形状（以
下、異種異形という）の場合とがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための請
求項１に記載のレーザマーキング装置は、レーザビーム
を走査して対象物にマーキングを行うレーザマーキング
装置において、レーザビームの光路切換手段と、複数の
走査型光学系とを備えることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載のレーザマーキング装置
は、請求項１に記載のレーザマーキング装置において、
走査型光学系がマーキングの位置補正手段を備えること
を特徴とする。

【０００９】請求項３に記載のレーザマーキング装置
は、請求項１または請求項２に記載のレーザマーキング
装置において、光路切換手段が切換位置検知手段を備え
ることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載のレーザマーキング装置
は、請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載のレー
ザマーキング装置において、光路切換手段により切り換
えられたレーザビームの光路上に位置するように光路分
岐手段を備えることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載のレーザマーキング装置
は、請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載のレー
ザマーキング装置において、対象物の位置検出手段を備
えることを特徴とする。

【００１２】なお、請求項１ないし請求項５のいずれか
一に記載のレーザマーキング装置において、走査型光学
系にそれぞれ独立して、対象物の搬送機を備えるように
することもできる。

【００１３】本発明においては、レーザビームの光路切
換手段は、レーザ発振器からのレーザビームの光路を切
換えて、複数の走査型光学系のうちマーキングの対象と
なる１つにレーザビームを入射させる。したがって、そ
れぞれの走査型光学系のマーキングパターンを対象物に
対応させれば、対象物が同種類であっても、また、異種
類であってもそれぞれに対応したパターンのマーキング
がなされる。

【００１４】走査型光学系のマーキングの位置補正手段
は、それぞれ対象物の形状に応じて、独立して、マーキ
ングする位置を補正する。したがって、それぞれの走査
型光学系の対象物が、対象物の変更などによりマーキン
グすべき位置が変っても、レーザービームの照射位置を
補正して対応する。

【００１５】また、光路切換手段の切換位置検知手段
は、例えば、光路切換手段の反射鏡の切換位置を検出す
る。したがって、走査型光学系に対する反射鏡の位置を
正確に決定して、レーザビームの光路を精度よく切り換
える。また、複数の走査型光学系のいずれが動作中かを
検知するので、どちらの走査型光学系の対象物にいずれ
のパターンのマーキングをするべきか判断できる。

【００１６】また、レーザビームの光路分岐手段は、光
路切換手段によって切り換えられたレーザビームを複数
に分岐して、走査型光学系の複数の対象物に同時にマー
キングを行う。

【００１７】また、対象物の位置検出手段は、対象物の
位置を検知するので、レーザビームのマーキング位置を
補正して、より正確なレーザビームの照射位置を決定で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明によるレーザマーキ
ング装置の一実施の形態について説明する。

【００１９】図１に示されるレーザマーキング装置は、
制御部４と、レーザ発振器５と、第１の駆動部２と、第
２の駆動部３と、走査型光学系１ａ、１ｂと、光路切換
手段である光路切換器１１と、マーキングの位置補正手
段である位置補正部１０とから構成される。

【００２０】レーザ発振器５は、制御部４に接続され、
光路切換器１１の反射鏡１２に向けてレーザビーム８を
放射する。レーザ発振器５としては、例えば、ＹＡＧレ
ーザ、ＣＯ2 レーザやエキシマレーザなどを用いること
ができる。

【００２１】光路切換器１１は、この場合、反射鏡１２
が回転することにより、レーザビーム８の光路を変化さ
せる回転式光路切換器としている。反射鏡１２が位置Ａ
のときには、レーザビーム８は走査型光学系１ｂに入射
され、反射鏡１２が位置Ｂのときには、レーザビーム８
は走査型光学系１ａへ入射される。反射鏡１２は、ガル
バノメータ（図示せず）に取り付けて駆動させてもよ
い。

【００２２】また、反射鏡１２の切換位置検知手段とし
て、反射鏡１２の位置Ａ、Ｂのそれぞれに対して、発光
素子１３、１３′および受光素子１４、１４′を設けて
いる。これにより、発光素子１３から出射された光は、
反射鏡１２が位置Ａにあるときのみ受光素子１４で検出
され、発光素子１３′から出射された光は、反射鏡１２
が位置Ｂにあるときのみ受光素子１４′で検出される。

【００２３】走査型光学系１ａは、反射鏡６ａと、ｆθ
レンズ７ａとから構成され、同様に、走査型光学系１ｂ
は、反射鏡６ｂと、ｆθレンズ７ｂとから構成される。
反射鏡６ａ、６ｂとしては、例えば、ガルバノメータ方
式の反射鏡（通常、Ｘ偏向反射鏡およびＹ偏向反射鏡か
らなる）を使用してもよい。

【００２４】走査型光学系１ａには、光路切換器１１の
反射鏡１２が位置Ｂのとき、レーザビーム８が入射さ
れ、反射鏡６ａによって光路を変化させてから、ｆθレ
ンズ７ａによって集光して、レーザビーム９ａを対象物
２１ａに照射する。また、同様に、走査型光学系１ｂに
は、反射鏡１２が位置Ａのとき、レーザビーム８が入射
され、反射鏡６ｂによって光路を変化させてから、ｆθ
レンズ７ｂによって集光して、レーザビーム９ｂを対象
物２１ｂに照射する。このとき、反射鏡６ａ、６ｂは、
制御部４に制御された第１の駆動部２によって高速で動
いて、レーザビーム９ａ、９ｂをマーキングすべきパタ
ーンに応じた光路に変化させる。

【００２５】第１の駆動部２は、位置補正部１０を経て
走査型光学系１ａ、１ｂに接続して、マーキングするパ
ターンに応じて、反射鏡６ａ、６ｂを作動させる。ま
た、第２の駆動部３は光学切換器１１に接続して、反射
鏡１２を作動させる。

【００２６】位置補正部１０は、第１の駆動部２からの
マーキングのパターン信号２ａと、制御部４からのレー
ザビームの焦点位置の補正信号４ａとを加算した信号１
０ａ、１０ｂをそれぞれ走査光学系１ａ、１ｂに送る。
例えば、走査光学系１ａでは信号１０ａを受けて、反射
鏡６ａがマーキングのパターンに応じて高速で動くとと
もに、ｆθレンズ７ａによってレーザビームの焦点位置
が調整されて、対象物２１ａのマーキングすべき正しい
位置に、正しいパターンのマーキングが行われる。走査
光学系１ｂでも同様である。したがって、対象物２１
ａ、２１ｂに対して走査光学系１ａ、１ｂを、それぞれ
独立して作動させることができるので、対象物２１ａ、
２１ｂがそれぞれ違っていても、それぞれに対応したパ
ターンの正確なマーキングがなされる。

【００２７】制御部４は、対象物に応じたマーキングの
パターンデータ及び対象物の形状に応じたマーキングの
焦点位置の補正データなどが入力され、また第２の駆動
部３からの反射鏡１２の位置検知信号などとによって、
第１の駆動部２、第２の駆動部３、位置補正部１０、レ
ーザ発振器５を前述のように作動させる。

【００２８】搬送機２５ａは、対象物２１ａを走査光学
系１ａ下に、制御部４の制御によって次々に供給する。
搬送機２５ａとしては、水平搬送方式ハンドラ、ロボッ
トＩＣハンドラなどでよい。

【００２９】次に、本発明によるレーザマーキング装置
の動作について、図１および図２にもとづいて説明す
る。

【００３０】図１に示されるレーザ発振器５から放射さ
れたレーザビーム８は、まず、光路切換器１１の反射鏡
１２に入射する。このレーザビーム８は、反射鏡１２が
位置Ｂのとき、走査型光学系１ａに入射し、反射鏡６ａ
によってマーキングすべきパターンに応じた光路に変化
して、ｆθレンズ７ａによって集光されてレーザビーム
９ａとして、対象物２１ａに照射する。

【００３１】また、同様に、レーザビーム８は、反射鏡
１２が位置Ａのとき、走査型光学系１ｂに入射し、反射
鏡６ｂによってマーキングすべきパターンに応じた光路
に変化して、ｆθレンズ７ｂによって集光されてレーザ
ビーム９ｂとして、対象物２１ｂに照射する。

【００３２】そして、対象物２１ａ、２１ｂのレーザビ
ーム９ａ、９ｂの照射された部分の表面温度が瞬間的に
高温となってその部分の表面層が削られ、レーザビーム
９ａ、９ｂの走査軌跡と同一のパターン（図示せず）が
形成され、対象物２１ａ、２１ｂにマーキングが行われ
る。

【００３３】ここで、走査型光学系１ａ、１ｂは、光路
切換器１１の反射鏡１２が位置Ａおよび位置Ｂの時にマ
ーキング動作が可能となるが、そのタイミングチャート
を図２に示して説明する。

【００３４】時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までは、反射鏡１２
が位置Ａにあり、搬送機２５ｂ上の対象物２１ｂにマー
キングを行う。このとき、図１に示される搬送機２５ａ
上の対象物２１ａの搬送を行う。

【００３５】次に、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 までは、反射
鏡１２が位置Ｂにあり、搬送機２５ａ上の対象物２１ａ
にマーキングを行う。このとき、搬送機２５ｂ上の対象
物２１ｂの搬送を行う。

【００３６】時刻ｔ3 からは、また、この動作を繰り返
せばよい。

【００３７】この場合に、対象物２１ａと対象物２１ｂ
とが、同種類であれば、同じパターンのマーキングが行
われ、また、異種類であれば、それぞれに対応した違っ
たパターンのマーキングが行われる。パターンの変更は
制御部４への入力データを変更するだけでよい。また、
対象物の形状の違いにより、あるいは、対象物が変更さ
れて、マーキングの基準位置との相対的位置が変わった
場合には、位置補正部１０に位置補正データを入力する
ことにより変更できる。もちろん、異種同形の対象物に
変更された場合は、パターンの変更だけで、位置補正デ
ータは０を入力すればよい。

【００３８】また、前述したように、同時にとはいうも
のの厳密には、２つのマーキングは交互に行われるので
あるが、走査型光学系１ａ、１ｂに対して、それぞれ搬
送機２５ａ、２５ｂを設置して、一方のマーキングの行
われているときは、他方はマーキング位置への搬送が行
われるので、トータル的にスループットの向上につなが
る。もちろん、走査型光学系１ａ、１ｂに対して、１つ
の搬送機を設置してもマーキングは可能である。

【００３９】したがって、１台のレーザマーキング装置
で、別々のパターンのマーキングができ、かつ、マーキ
ング位置を独立に補正できるので、複数の走査光学系に
配置された対象物が同種類であっても、また、異種類で
あっても、対象物のそれぞれに対応したパターンのマー
キングができる。これは、多品種少量のＩＣパッケージ
等のマーキングでは非常に有効となる。

【００４０】また、図１に示される対象物２１ａ、２１
ｂのそれぞれに位置検出手段２８を設ければ、対象物２
１ａ、２１ｂの位置を検知して、レーザビーム９ａ、９
ｂのマーキング位置を補正して、対象物２１ａ、２１ｂ
に対して正確にマーキングすることができる。位置検出
手段２８としては、例えば、前述の光路切換器１１に設
けられた反射鏡１２の位置検知手段と同様な構造のもの
を用いることもできる。

【００４１】次に、本発明によるレーザマーキング装置
の他の実施の形態について説明する。 図３に示される
レーザマーキング装置の走査型光学系１ａは、レーザビ
ームの分岐手段であるビームスプリッタを兼ねた反射鏡
６ａ′と、ｆθレンズ７ａ′と、反射鏡６ａと、ｆθレ
ンズ７ａとから構成される。同様に、走査型光学系１ｂ
は、ビームスプリッタを兼ねた反射鏡６ｂ′と、ｆθレ
ンズ７ｂ′と、反射鏡６ｂと、ｆθレンズ７ｂとから構
成される。他の部分については前述のものと同様であ
る。 レーザビーム８は、反射鏡１２が位置Ｂのとき、
走査型光学系１ａに入射し、ビームスプリッタを兼ねた
反射鏡６ａ′によって２つに分岐し、一方は、ｆθレン
ズ７ａ′によって集光されてレーザビーム９ａ′とし
て、搬送機２５ａ上の対象物２１ａに照射してマーキン
グを行い、また、他方は、反射鏡６ａによって光路を換
え、ｆθレンズ７ａによって集光されてレーザビーム９
ａとして、搬送機２５ａ上の対象物２１ａに照射して、
マーキングを行う。この場合、２つの対象物２１ａに
は、同じパターンのマーキングがなされる。

【００４２】また、反射鏡１２が位置Ａのときは、走査
型光学系１ｂに入射して同様な動作が行われ、搬送機２
５ｂ上の２つの対象物２１ｂにマーキングを行う。

【００４３】したがって、それぞれの対象物２１ａ、２
１ｂの２つずつに、それぞれ交互にマーキングを行い、
一方のマーキングの行われているときは、他方はマーキ
ング位置への搬送を２つずつ行うことで、前述した装置
のさらに２倍のスループットを得ることができる。もち
ろん、この場合も対象物２１ａ、２１ｂは同種類であっ
ても、異種類であっても構わない。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の走査型光学系を
レーザビームの光路切換手段により独立に動作できるの
で、対象物が同種類であっても、また、異種類（異種異
形、異種同形）であっても、それぞれに対応したパター
ンのマーキングができる。

【００４５】したがって、マーキングのスループットの
向上が図れるとともに、従来、異種類の対象物に同時に
マーキングする場合、２台以上のレーザマーキング装置
が必要であったが、本発明では１台で行うことができ
る。

【００４６】さらに、マーキングの位置補正手段を備え
れば、マーキング位置を別々に補正できるので、異種類
の対象物にも容易に対応でき、また、レーザビームの光
路分岐手段を備えれば、複数の走査型光学系でさらに複
数のマーキングができ、さらに、マーキングのスループ
ットの向上が図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の説明図で、レーザマー
キング装置の構成図

【図２】図１のレーザマーキング装置の動作を示すタイ
ミングチャート

【図３】本発明の他の実施の形態の説明図で、レーザマ
ーキング装置の構成図

【図４】従来のレーザマーキング装置の構成図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 走査型光学系 ２ 第１の駆動部 ３ 第２の駆動部 ４ 制御部 ５ レーザ発振器 ６ａ、６ｂ 走査型光学系の反射鏡 ６ａ′、６ｂ′ ビームスプリッタを兼ねた反射鏡 １０ 位置補正部 １１ 光路切換器 １２ 光路切換器の反射鏡 １３、１３′ 発光素子 １４、１４′ 受光素子 ２１ａ、２１ｂ 対象物 ２５ａ、２５ｂ 搬送機 ２８ 対象物の位置検出手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザビームを走査して対象物にマーキン
   グを行うレーザマーキング装置において、レーザビーム
   の光路切換手段と、複数の走査型光学系とを備えること
   を特徴とするレーザマーキング装置。
2. 【請求項２】走査型光学系がマーキングの位置補正手段
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザマー
   キング装置。
3. 【請求項３】光路切換手段が切換位置検知手段を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレー
   ザマーキング装置。
4. 【請求項４】光路切換手段により切り換えられたレーザ
   ビームの光路上に位置するように光路分岐手段を備える
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一
   に記載のレーザマーキング装置。
5. 【請求項５】対象物の位置検出手段を備えることを特徴
   とする請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載のレ
   ーザマーキング装置。