JPH11197869A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ出力を大出力とすること無く、高度の機
械的制御精度を必要とすること無く大面積の刻印を高精
度に実行可能なレーザマーキング装置を実現する。 【解決手段】液晶セル４を複数部分に分割し、分割部分
に対応してマーキングすべき大面積の刻印を複数部分に
分割し、分割した部分を液晶セル４の分割した部分に割
当てる。液晶セル４と被加工物１１とは静止させた状態
で液晶セル４の一つの分割部分のみ割り当てられた刻印
の分割部分を表示させ液晶セル４のその分割部分より大
の断面積のレーザ光６を照射し、被加工物１１の対応す
る分割部分に照射してマーキングする。続いて、液晶セ
ル４の他の分割部分のみ割り当てられた刻印の分割部分
を表示させ、レーザ光６を液晶セル４の表示させた分割
部分に照射して被加工物１１の対応する分割部分に照射
してマーキングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を使用し
たマーキング装置に係わり、特に液晶セルなど光スイッ
チ応用のマスクを用いたレーザマーキング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光と液晶セルとを組み合わせたマ
ーキング装置の従来例については、特開昭６０−１７４
６７１号公報（以後、第１従来例と呼ぶ）及び特開平２
−１８７２８７号公報（以後、第２従来例と呼ぶ）が挙
げられる。

【０００３】第２従来例は、第１従来例の問題点とし
て、大面積マーキングの場合は、レーザ出力、液晶セル
寸法、及び印字光学系の口径のいずれも大きくしなけれ
ばならないことを問題点として指摘し、この問題点を解
決する手段を提供している。

【０００４】図４は、第２従来例の概略構成図である。
図４において、レーザ発振器２Ａより出射された直線偏
光レーザ光６は、この場合は図示してはいないが、ビー
ム拡大光学系により拡大された平行光として、液晶セル
４Ａの全面に照射される。

【０００５】液晶セル４Ａ上には印字すべきパターンが
表示されていて、この例の場合は、文字Ａが表示され、
この文字Ａに対応する液晶画素を通過したレーザ光６の
みが、ビームスプリッタ８及び結像光学系９を経て被刻
印物１１に照射される。そして、文字Ａが、搬送台１３
上の被刻印物１１に刻印される。

【０００６】なお、液晶セル４Ａにより偏光面が回転し
たレーザ光７は、ビームスプリッタ８で反射され、吸収
体１５に吸収される。

【０００７】そして、駆動系５により搬送台１３が駆動
され、被刻印物１１が矢印１４の方向に移動される。こ
の移動に同期して、液晶駆動回路３Ａにより、液晶セル
４Ａ上のパターンが、例えば文字Ｂに変化され、被刻印
物１１が所定距離移動後に、この被刻印物１１に、レー
ザ光６が照射されれば、文字Ａに隣接して文字Ｂが刻印
される。

【０００８】これにより、図に示すように、大面積の被
刻印面に、文字“ＢＡＧ”などが、被刻印物１０〜１２
に刻印可能となる。この場合、１文字面にレーザ光を照
射することができるので、レーザ発振器２Ａは小出力で
済むという利点がある。なお、レーザ発振器２Ａ、液晶
駆動回路３Ａ及び駆動系５の動作は、制御装置１Ａによ
り制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した、第２の従来
例においては、大面積の被刻印面への印字が可能になっ
てはいる。しかしながら、第２の従来例においては、液
晶セル４Ａに表示される印字パターンの変更と被刻印物
１０〜１２の移動との同期をとる必要があるので、特に
複雑な印字パターンを刻印する際には、高い制御精度が
必要になる。

【００１０】即ち、印字パターンが、例えば、文字列
“ＢＡＧ”のように１文字１文字が分離している場合、
上記制御精度が低いときには、文字と文字と間隔が、不
均一となる等の事態が発生し、良好なマーキングを実行
することができない。

【００１１】さらに、上記第２の従来例においては、図
５に示すように、文字と文字とが完全には分離せず、連
続したパターンの場合には、液晶セル４Ａには、図示し
たように、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅの
５回分のパターンを、被加工物１１の移動に同期させ
て、液晶セル４Ａに次々に表示させ、レーザ光６を照射
することになる。このとき、同期の制御精度が低けれ
ば、それぞれのパターンのつなぎ目が目立ち、良好なマ
ーキングを実行することができない。

【００１２】このため、大面積の刻印を高精度に実行す
るためには、液晶セル４Ａに表示される印字パターンの
変更と被刻印物１０〜１２の移動との同期を高精度に行
う必要、つまり、高度の機械的制御精度を必要とする
が、これは、非常に困難であり、従来においては、大面
積の刻印を高精度に実行することができなかった。

【００１３】本発明の目的は、レーザ出力を大出力とす
ること無く、さらに高度の機械的制御精度を必要とする
こと無く、大面積の刻印を高精度に実行可能なレーザマ
ーキング装置を実現することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。 （１）液晶マスクにレーザ光を照射し、液晶マスクを透
過したレーザ光の一部により被刻印物の表面上に文字や
記号等のマーキングパターンのマーキングを行うレーザ
マーキング装置において、液晶マスクの印字パターン表
示部を複数の部分に分割し、全体のマーキングパターン
を複数の部分に分割し、上記液晶マスクの印字パターン
表示部の複数の分割部分に割り当て、上記液晶マスクの
各分割部分は、一つの分割部分が割り当てられた部分を
表示しているときは、他の分割部分は、各割り当てられ
た部分の表示は禁止され、上記マーキングパターンの割
り当てられた部分を、順次表示し、上記液晶マスク面へ
照射されるレーザ光は、上記液晶マスクの分割部分の一
つを十分に覆える断面積を有し、上記液晶セルと被刻印
物とは相対的に停止され、上記液晶セルの各分割部分の
うち、上記割り当てられた部分を表示している分割部分
に、上記レーザ光を照射し、上記液晶セルの各分割部分
に順次レーザ光を照射することにより、上記被刻印物に
所定の形状のマーキングパターンのマーキングを行う。

【００１５】レーザ光は、上記液晶マスクの分割部分の
一つを十分に覆える断面積を有している。そして、上記
液晶セルと被刻印物とを相対的に停止させ、上記液晶セ
ルの各分割部分のうち、上記割り当てられた部分を表示
している分割部分に、上記レーザ光を照射する。このよ
うにして、液晶セルの各分割部分に順次レーザ光を照射
して、被刻印物にマーキングを行う。この場合、液晶マ
スクの各分割部分は、一つの分割部分が割り当てられた
部分を表示しているときは、他の分割部分は、各割り当
てられた部分の表示は禁止されているので、液晶セルの
各分割部分に表示されたマーキング情報のみ、被刻印物
の対応する部分にマーキングされる。

【００１６】したがって、被刻印物にマーキングされる
パターンは、液晶セルの分割部分相互のつなぎ目におい
ても、連続性が確保され、高精度のマーキングを行うこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
であるレーザマーキング装置の概略構成図である。

【００１８】図１において、１は制御装置であり、この
制御装置１は、パルスレーザ発振器２のレーザ光６の照
射タイミング制御、液晶駆動回路３への信号伝達による
液晶セル４の表示内容の制御、ミラー駆動装置７０を介
して反射ミラー６０を矢印６５の方向に駆動する制御を
行う。

【００１９】液晶セル４は、通常、ドットマトリクス構
成となっており、その１つ１つの画素は、通常２００〜
３００ミクロンで、例えば図５に示したような複雑な印
字パターンを滑らかに表示できる精細さを有しているも
のとする。

【００２０】今、パルスレーザ発振器２より射出される
Ｐ偏光のレーザ光６は、ビームエキスパンダ４０によ
り、後述する液晶セル４の、１分割部分を覆うのに十分
な断面積に拡大されて、固定反射ミラー５０に照射され
る。そして、レーザ光６は、ミラー５０により９０度光
軸が変更され、可動反射ミラー６０に照射される。

【００２１】レーザ光６は、反射ミラー６０により再び
９０度光軸が変更され、液晶セル４の１分割部分に照射
される。この図１に示した例の場合は、液晶セル４は、
図２に示すように、４ａ〜４ｅの５つの部分に分割さ
れ、先に、４ａの部分に照射された後に、可動反射ミラ
ー６０が移動され、４ｂの部分にレーザ光６が照射され
ている例である。

【００２２】液晶セル４をレーザ光６が透過する際に、
表示画素部分（図２で各分割部分に太書きした部分）で
は、偏光面が変化せず直進するが、背景画素部分では偏
光面が回転した光となり、両者が混在したものとなって
いる。

【００２３】この２成分が混在したレーザ光６は、偏光
ビームスプリッタ２０により、上記の背景ドットに相当
した成分７は透過され、吸収体１５に吸収される。一
方、表示画素に対応した成分８は、図のように、偏光ビ
ームスプリッタ２０により光軸を曲げられ、結像光学系
９により被加工物（被刻印物）１１の表面上に結像さ
れ、表示内容（図１の状態では、図２の４ｂの部分）が
刻印される。

【００２４】そして、この場合、被刻印物１１上に刻印
されるパターンは、図２のＢに示す分割部分４ｂの表示
のみで、それ以外の分割部分は表示されない。したがっ
て、全体として図５のようなパターンの刻印のうち、被
刻印物１１の１１ｂの部分に液晶セル４の４ｂの部分の
表示みが刻印される。

【００２５】また、そのとき、被刻印物１１の１１ａと
１１ｂとのつなぎ目（境界）の表示部分は、液晶セル４
の画素寸法の精細さに対応している。そして、液晶セル
４と被刻印物１１とは、相対的に停止しており、レーザ
光６の照射と、被刻印物１１の移動の同期を調整する必
要が無く、１１ａと１１ｂとの間が、原パターンより広
がったり、縮まったりすることが無く、原パターンが忠
実に再現される。

【００２６】上記のように、図２のＢの部分、つまり、
被刻印物１１の１１ｂの部分の刻印が終了すると、制御
装置１の指令により、可動反射ミラー６０が矢印６５の
ように、図１内の上方向に移動する。これに伴い、図５
に示した文字のうち、被刻印物１１の部分１１ｃに刻印
する目標印字パターンが、液晶セル４の分割部分４ｃの
部分に表示される。

【００２７】そして、可動反射ミラー６０が、この分割
部分４ｃに相当する位置に到達したときに、レーザ発振
器２よりレーザ光６が出射され、この分割部分４ｃの印
字情報が被刻印物１１に刻印される。

【００２８】上述した動作は、液晶セル４の分割部分４
ｅにレーザ光６を透過するまで、継続され、被刻印物１
１には、図２のＡからＥに進む順番で、順次刻印が進行
される。このとき、レーザ光６の照射は、数ミリ秒と短
時間に終了するので、可動ミラー６０は、分割部分毎に
間欠的に移動させるのではなく、一定速度で移動させつ
つ、液晶セル４の表示切り換わり速度に同期させて、レ
ーザ照射を行ってもよい。

【００２９】以上のように、本発明の第１の実施形態で
あるレーザマーキング装置によれば、液晶セルを複数部
分に分割して、その分割部分に対応して、マーキングす
べき、大面積の刻印を複数部分に分割し、刻印の分割し
た部分を、液晶セルの分割した部分に割当てる。そし
て、液晶セルと被加工物とは、相対的に静止させた状態
で、液晶セルの一つの分割部分のみ、割り当てられた刻
印の分割部分を表示させ、液晶セルのその分割部分より
大の断面積を有するレーザ光を、その分割部分に照射
し、被加工物の対応する分割部分に照射し、マーキング
する。次に、液晶セルの他の分割部分のみ、割り当てら
れた刻印の分割部分を表示させる。そして、レーザ光を
液晶セルの上記表示させた分割部分に照射して、被加工
物の対応する分割部分に照射し、マーキングする。この
ようにして、液晶セルと被加工物とは、相対的に停止又
は静止させた状態で、液晶セルに透過させるレーザ光を
移動させ、液晶セルの分割部分を透過したレーザ光を、
被加工物の対応する分割部分に、順次、照射させる。こ
れにより、レーザ出力を大出力とすること無く、さらに
高度の機械的制御精度を必要とすること無く、大面積の
刻印を高精度に実行可能なレーザマーキング装置を実現
することができる。

【００３０】上述した第１の実施形態においては、可動
ミラー６０を、図１に示した矢印６５の方向に一次元に
のみ移動させる構成としたが、可動ミラーを２軸として
２次元の方向に移動させるように構成することもでき
る。

【００３１】図３は、本発明の第２の実施形態であるレ
ーザマーキング装置の概略構成図であり、上述した、可
動ミラーを２軸として２次元の方向に移動させるように
構成した例である。図３において、液晶セル８０は、縦
横の２次元方向（ｘ方向、ｙ方向）に分割されている。
この例では、ｘ方向に３分割、ｙ方向に３分割され、９
つの部分に分割されている。そして、その分割部分に対
応して、マーキングすべき、大面積の刻印を複数部分に
分割し、刻印の分割した部分が、液晶セル８０の分割し
た部分に割当てられている。

【００３２】また、可動ミラー部６１は、第１ミラー６
０ａと第２ミラー６０ｂとを備えており、これら第１及
び第２ミラー６０ａ及び６０ｂは、共に、図示した液晶
セル８０のｘ方向と同方向に、液晶セル８０に対して相
対移動可能となっている。また、第２ミラー６０ｂは、
第１ミラー６０ａに対して、図示した液晶セル８０のｙ
方向と同方向に相対移動可能となっている。

【００３３】パルスレーザ発振器２より射出されるレー
ザ光６は、ビームエキスパンダ４０により、液晶セル８
０の１分割部分を覆うのに十分な断面積に拡大されて、
固定反射ミラー５０に照射される。そして、レーザ光６
は、ミラー５０により９０度光軸が変更され、第１ミラ
ー６０ａに照射される。

【００３４】レーザ光６は、第１ミラー６０ａにより再
び９０度光軸が変更され、第２ミラー６０ｂに照射され
る。第２ミラー６０ｂにより再び９０度光軸が変更さ
れ、液晶セル８０の１分割部分に照射され。

【００３５】そして、図３には省略されているが、レー
ザ光６は、図１に示したと同様な、偏光ビームスプリッ
タ２０により、背景ドットに相当した成分は透過され、
吸収体１５に吸収される。一方、表示画素に対応した成
分は、偏光ビームスプリッタ２０により光軸を曲げら
れ、結像光学系９により被加工物の表面上に結像され、
表示内容が刻印される。

【００３６】そして、可動ミラー部６１が、ｘ方向に移
動され、第２ミラー６０ｂがｙ方向に移動され、液晶セ
ル８０の各分割部分にレーザ光６が、照射されて、被加
工物にマーキングされる。

【００３７】なお、図３には示していないが、この図３
の例においても、図１に示した例と同様に、制御装置
１、液晶駆動回路３、ミラー駆動装置７０を備えてお
り、液晶８０の表示、可動ミラー部６１の移動が、図１
の例と同様にして制御される。

【００３８】以上のように、本発明の第２の実施形態で
あるレーザマーキング装置においても、第１の実施形態
と同様な効果を得ることができる。

【００３９】なお、上述した例においては、偏向ビーム
スプリッタ２０により背景ドットに対応する光を透過
し、表示画素に対応する光を反射するように構成した
が、背景ドットを反射し、表示画素に対応する光を透過
させ、透過させた光を被加工物に照射するように構成す
ることもできる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、構成さ
れているので、次のような効果がある。液晶セルを複数
部分に分割して、その分割部分に対応して、マーキング
すべき、大面積の刻印を複数部分に分割し、刻印の分割
した部分を、液晶セルの分割した部分に割当てる。そし
て、液晶セルと被加工物とは、相対的に静止させた状態
で、液晶セルの一つの分割部分のみ、割り当てられた刻
印の分割部分を表示させ、液晶セルのその分割部分より
大の断面積を有するレーザ光を、その分割部分に照射
し、被加工物の対応する分割部分に照射し、マーキング
する。

【００４１】したがって、レーザ出力を大出力とするこ
と無く、さらに高度の機械的制御精度を必要とすること
無く、大面積の刻印を高精度に実行可能なレーザマーキ
ング装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザマーキン
グ装置の概略構成図である。

【図２】図１の例によるマーキング動作の説明図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態であるレーザマーキン
グ装置の概略構成図である。

【図４】従来におけるレーザマーキンング装置の一例の
概略構成図である。

【図５】連続するパターンの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ パルスレーザ発信器 ３ 液晶駆動回路 ４ 液晶セル ４ａ〜４ｅ 液晶セル分割部分 ６ レーザ光 ９ 結像光学系 １１ 被加工物 １１ａ〜１１ｅ 被加工物分割部分 １５ 吸収体 ２０ 偏光ビームスプリッタ ４０ ビームエキスパンダ ５０ 固定反射ミラー ６０ 可動反射ミラー ６０ａ 第１ミラー ６０ｂ 第２ミラー ６１ 可動ミラー部 ７０ ミラー駆動装置 ８０ 液晶セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶マスクにレーザ光を照射し、液晶マス
   クを透過したレーザ光の一部により被刻印物の表面上に
   文字や記号等のマーキングパターンのマーキングを行う
   レーザマーキング装置において、 液晶マスクの印字パターン表示部を複数の部分に分割
   し、全体のマーキングパターンを複数の部分に分割し、
   上記液晶マスクの印字パターン表示部の複数の分割部分
   に割り当て、 上記液晶マスクの各分割部分は、一つの分割部分が割り
   当てられた部分を表示しているときは、他の分割部分
   は、各割り当てられた部分の表示は禁止され、上記マー
   キングパターンの割り当てられた部分を、順次表示し、 上記液晶マスク面へ照射されるレーザ光は、上記液晶マ
   スクの分割部分の一つを十分に覆える断面積を有し、 上記液晶セルと被刻印物とは相対的に停止され、上記液
   晶セルの各分割部分のうち、上記割り当てられた部分を
   表示している分割部分に、上記レーザ光を照射し、上記
   液晶セルの各分割部分に順次レーザ光を照射することに
   より、上記被刻印物に所定の形状のマーキングパターン
   のマーキングを行うことを特徴とするレーザマーキング
   装置。