JPS63192584A - レ−ザマ−キング用マスク - Google Patents
レ−ザマ−キング用マスクInfo
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- JPS63192584A JPS63192584A JP62023531A JP2353187A JPS63192584A JP S63192584 A JPS63192584 A JP S63192584A JP 62023531 A JP62023531 A JP 62023531A JP 2353187 A JP2353187 A JP 2353187A JP S63192584 A JPS63192584 A JP S63192584A
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- mask
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- laser light
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- 238000010330 laser marking Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 10
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はレーザ光によって被加工物にマークを付けるレ
ーザマーキング装置の光学系に係り、特に光学系の中で
使用されるマーキング用マスクに関する。
ーザマーキング装置の光学系に係り、特に光学系の中で
使用されるマーキング用マスクに関する。
（従来技術）
従来Ｖ−ザマーキングには、レーザ光が被加工物上で所
定のマークを描くように走査させる方法と、被加工物上
にマスクを配置しこのマスクツマターンを通過するレー
ザ光を上記被加工物に照射してパターンを印す方法とが
あり、装置の構造を簡略化できかつ高速処理に適すると
いう利点に注目されて後者の方法が多く用いられている
。
定のマークを描くように走査させる方法と、被加工物上
にマスクを配置しこのマスクツマターンを通過するレー
ザ光を上記被加工物に照射してパターンを印す方法とが
あり、装置の構造を簡略化できかつ高速処理に適すると
いう利点に注目されて後者の方法が多く用いられている
。
マスクを用いるマーキング用光学系として従来は第９図
に示すものが用いられていた。同図中（１）はレーザ発
振器であり、これから出射されたレーザ光りは、ビーム
整形用レンズ群（２月３） （４） （５）によりマス
ク（６）の形状とほぼ同程度の大きさに整形されマスク
（６）を通過する。このマスク（６）を通過シタレーザ
光りは、結像レンズ（力で集束されて被マーキング部材
（８）に照射され、この被マーキング部材（８）にマス
ク（６）のマーキングパターンを印すようになっている
。
に示すものが用いられていた。同図中（１）はレーザ発
振器であり、これから出射されたレーザ光りは、ビーム
整形用レンズ群（２月３） （４） （５）によりマス
ク（６）の形状とほぼ同程度の大きさに整形されマスク
（６）を通過する。このマスク（６）を通過シタレーザ
光りは、結像レンズ（力で集束されて被マーキング部材
（８）に照射され、この被マーキング部材（８）にマス
ク（６）のマーキングパターンを印すようになっている
。
（発明が解決しようとする問題点）
第９図に示すようなマーキング用光学系を用いた場合に
おいて、第１０図に示すように縦横比が大きいマスクエ
リア（９）を有するマスク（１０）を用いた場合、レー
ザ光断面（１１）が円形のままであるとマーキングの際
のレーザ光のエネルギ利用率は低くなる。そこで第１１
図（ａ）に示すようにシリンドリカルレンズ等によりマ
スクエリア（９）が内接するようなレーザ光断面αａに
整形すると、エネルギ利用率は高くなるが、シリンドリ
カルレンズによる整形で得られるレーザ光の強度分布は
、第１１図（ｂ）に示すようにガウス分布に近い形の強
度分布曲線（Ｉ）となる。このためマスクエリア（９）
の中心部は鮮明にマーキングされるが、周辺部の文字等
は欠けや薄れが生じるという問題点があった。この対策
としてレーザのエネルギを増大させる方法があるが、レ
ーザエネルギの増大は装置の大型化をまねくという新た
な問題が生じる。
おいて、第１０図に示すように縦横比が大きいマスクエ
リア（９）を有するマスク（１０）を用いた場合、レー
ザ光断面（１１）が円形のままであるとマーキングの際
のレーザ光のエネルギ利用率は低くなる。そこで第１１
図（ａ）に示すようにシリンドリカルレンズ等によりマ
スクエリア（９）が内接するようなレーザ光断面αａに
整形すると、エネルギ利用率は高くなるが、シリンドリ
カルレンズによる整形で得られるレーザ光の強度分布は
、第１１図（ｂ）に示すようにガウス分布に近い形の強
度分布曲線（Ｉ）となる。このためマスクエリア（９）
の中心部は鮮明にマーキングされるが、周辺部の文字等
は欠けや薄れが生じるという問題点があった。この対策
としてレーザのエネルギを増大させる方法があるが、レ
ーザエネルギの増大は装置の大型化をまねくという新た
な問題が生じる。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するために、光軸に対して垂直なレー
ザ光入射面と、光軸に対して垂直でレーザ光通過部とレ
ーザ光散乱部又はレーザ光通過部とレーザ光高反射率反
射部とで構成されたマーキングパターンが設けられたレ
ーザ光出射面と、光軸に平行に置かれ上記レーザ光入射
面及び上記レーザ光出射面とで、光軸方向に長い柱状体
を構成する側面とからなり、上記レーザ光入射面より入
射されたレーザ光を少なくとも１回以上高反射率で反射
する長さであるレーザマーキング用マスクを提供する。
ザ光入射面と、光軸に対して垂直でレーザ光通過部とレ
ーザ光散乱部又はレーザ光通過部とレーザ光高反射率反
射部とで構成されたマーキングパターンが設けられたレ
ーザ光出射面と、光軸に平行に置かれ上記レーザ光入射
面及び上記レーザ光出射面とで、光軸方向に長い柱状体
を構成する側面とからなり、上記レーザ光入射面より入
射されたレーザ光を少なくとも１回以上高反射率で反射
する長さであるレーザマーキング用マスクを提供する。
（作用）
上記のようなマーキング用マスクを構成すると、マーキ
ング用マスクに対してマスクの文字エリアとほぼ同形状
でかつ均等な強度分布を有するレーザ光を作り出すこと
ができ、レーザ光のエネルギ利用率も高くすることがで
きるので欠けや薄れのない高品質なマーキングが可能と
なる。
ング用マスクに対してマスクの文字エリアとほぼ同形状
でかつ均等な強度分布を有するレーザ光を作り出すこと
ができ、レーザ光のエネルギ利用率も高くすることがで
きるので欠けや薄れのない高品質なマーキングが可能と
なる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図乃至第３図に本発明の一実施例レーザマーキング
用マスクの構成を示す。このレーザマーキング用マスク
ａ功は、光軸方向に長い中空の角柱形状を成し、光軸に
垂直に設置され光学的に透明でフラットな面であるレー
ザ光入射面０階と、光軸に垂直に設置されマーキングパ
ターン（１４）を有するレーザ光出射面α句と、上記レ
ーザ光入射面（１３）と上記レーザ光出射面（１５１と
で閉空間を形成し、入射したレーザ光をこの閉空間内に
おいて少なくとも１回以上高反射率で反射する側面（１
Ｇ） （１？） ａｓ ａｓとからなる。
用マスクの構成を示す。このレーザマーキング用マスク
ａ功は、光軸方向に長い中空の角柱形状を成し、光軸に
垂直に設置され光学的に透明でフラットな面であるレー
ザ光入射面０階と、光軸に垂直に設置されマーキングパ
ターン（１４）を有するレーザ光出射面α句と、上記レ
ーザ光入射面（１３）と上記レーザ光出射面（１５１と
で閉空間を形成し、入射したレーザ光をこの閉空間内に
おいて少なくとも１回以上高反射率で反射する側面（１
Ｇ） （１？） ａｓ ａｓとからなる。
第４図に示すようにレーザ発振器（イ）より出射された
レーザ光りは、集光レンズ■υにより集光され、第５図
に示すように集光レンズ（２１）の焦点位置（Ｆ）より
光軸方向に所定の距離Ｊ−１をとって配置されているレ
ーザ光入射面（１階に入射される。ここで距離ｊ１は、
レーザ光入射面α階がレーザ光りのエネルギーによって
損傷を受けないように設定される。上記レーザ光入射面
（１３１１よりマスクαり内に入射されたレーザ光りは
、マスク（１２１の光軸方向の距ｍ！！と鉛直方向断面
の大きさにより上記側面αｅ Ｃ１７） ａａ 翰によ
って数回高反射率の反射を受け、マーキングパターン（
１４１が形成されているレーザ光出射面（１５１から出
射される。ここで、出射されるレーザ光りは、上記レー
ザ光出射面仕り（第６図（ａ））上においては、上記側
面ｔｔｅα７） ｃｔｓ 叫の各面から反射してきた反
射光により、第６図（ｂ）に示すようなほぼ均一な強度
分布曲線ＯＩ）を形成するようなレーザ光である。上記
レーザ光出射面（１５１から出射されたレーザ光りは、
集光レンズ（２）により被マーキング部材（Ｗ）上に所
定のマーキングパターン（Ｉ４）を結像してマーキング
する。
レーザ光りは、集光レンズ■υにより集光され、第５図
に示すように集光レンズ（２１）の焦点位置（Ｆ）より
光軸方向に所定の距離Ｊ−１をとって配置されているレ
ーザ光入射面（１階に入射される。ここで距離ｊ１は、
レーザ光入射面α階がレーザ光りのエネルギーによって
損傷を受けないように設定される。上記レーザ光入射面
（１３１１よりマスクαり内に入射されたレーザ光りは
、マスク（１２１の光軸方向の距ｍ！！と鉛直方向断面
の大きさにより上記側面αｅ Ｃ１７） ａａ 翰によ
って数回高反射率の反射を受け、マーキングパターン（
１４１が形成されているレーザ光出射面（１５１から出
射される。ここで、出射されるレーザ光りは、上記レー
ザ光出射面仕り（第６図（ａ））上においては、上記側
面ｔｔｅα７） ｃｔｓ 叫の各面から反射してきた反
射光により、第６図（ｂ）に示すようなほぼ均一な強度
分布曲線ＯＩ）を形成するようなレーザ光である。上記
レーザ光出射面（１５１から出射されたレーザ光りは、
集光レンズ（２）により被マーキング部材（Ｗ）上に所
定のマーキングパターン（Ｉ４）を結像してマーキング
する。
上記側面α６）（１７）αｅ［ｌ→は高反射率反射面で
あるが、例えばＹＡＧレーザを用いた場合はマスク（１
２）本体にＢＫｙ （８珪クラウン）等のガラスを用い
、側面＜１６）ａηαＩ（ＩＩの内側面又は外側面の全
てに高反射多層膜コートをほどこすことにより高反射率
反射面とすることができる。また、上記集光レンズ（２
１）の焦点距離とレーザ光りのビーム径を調整すること
によりレーザ光りの側面Ｑ６） （Ｉ７） （ＩＦｊ（
ｌωへの入射角を臨界角以上となるように設定すれば、
側面（１６）（１７）α樽α９は高反射率反射面とする
ことができる。
あるが、例えばＹＡＧレーザを用いた場合はマスク（１
２）本体にＢＫｙ （８珪クラウン）等のガラスを用い
、側面＜１６）ａηαＩ（ＩＩの内側面又は外側面の全
てに高反射多層膜コートをほどこすことにより高反射率
反射面とすることができる。また、上記集光レンズ（２
１）の焦点距離とレーザ光りのビーム径を調整すること
によりレーザ光りの側面Ｑ６） （Ｉ７） （ＩＦｊ（
ｌωへの入射角を臨界角以上となるように設定すれば、
側面（１６）（１７）α樽α９は高反射率反射面とする
ことができる。
上記レーザ光出射面−の内側面又は外側面上に形成され
るマーキングパターン圓は、光学的に透明で７ラツトな
部分と散乱部とを設けることで描かれたり、金属蒸着等
により高反射率反射部と通過部を設けることによって描
かれたりする。
るマーキングパターン圓は、光学的に透明で７ラツトな
部分と散乱部とを設けることで描かれたり、金属蒸着等
により高反射率反射部と通過部を設けることによって描
かれたりする。
第２の実施例として、第７図に示すように上記第１の実
施例のマスク圓と同様のマスク（１４′のレーザ光りの
入射面（ｌｊにレーザ光入射窓（ハ）を設け、ママ−キ
ングパターン（図示しない）以外を全内側に設けられた
マーキングパターン（図示しない）以外の全外側面を高
反射率反射面とすることによっても同様の効果が得られ
るほか、レーザ光入射面０に反射してくる反射光も再び
マーキングパターン方向に反射することができるので、
さらに有効にレーザエネルギを利用することができる。
施例のマスク圓と同様のマスク（１４′のレーザ光りの
入射面（ｌｊにレーザ光入射窓（ハ）を設け、ママ−キ
ングパターン（図示しない）以外を全内側に設けられた
マーキングパターン（図示しない）以外の全外側面を高
反射率反射面とすることによっても同様の効果が得られ
るほか、レーザ光入射面０に反射してくる反射光も再び
マーキングパターン方向に反射することができるので、
さらに有効にレーザエネルギを利用することができる。
ここで、レーザ光入射窓□□□はレーザ光入射面α四に
直接孔をあけることで構成されるほか、レーザ光入射窓
（ハ）以外のレーザ光入射面（１３）の内側面又は外側
面を為反射率反射面とすることでも構成することができ
る。
直接孔をあけることで構成されるほか、レーザ光入射窓
（ハ）以外のレーザ光入射面（１３）の内側面又は外側
面を為反射率反射面とすることでも構成することができ
る。
第３の実施例として、第８図に示すようにマーキングパ
ターンを取りはずし交換することができるようにするこ
とも可能である。つまり上記第１および第２の実施例で
レーザ光出射面（１５１，（１ωに設けられた各マーキ
ングパターンの代りに、使用するマスクａ’ａ 、 ｕ
のレーザ光出射面ａω、ａ最の外側面に任意のパターン
（図示しない）が設けられたマスク板０４をネジ等（図
示しない）によって取りはずし交換可能に固定すること
によっても上記２つの実施例と同等の効果は得られる。
ターンを取りはずし交換することができるようにするこ
とも可能である。つまり上記第１および第２の実施例で
レーザ光出射面（１５１，（１ωに設けられた各マーキ
ングパターンの代りに、使用するマスクａ’ａ 、 ｕ
のレーザ光出射面ａω、ａ最の外側面に任意のパターン
（図示しない）が設けられたマスク板０４をネジ等（図
示しない）によって取りはずし交換可能に固定すること
によっても上記２つの実施例と同等の効果は得られる。
この場合、マスク板（財）のレーザ光遮光部は、散乱面
で構成したり、金属蒸着等による高反射率反射面で構成
すればよい。
で構成したり、金属蒸着等による高反射率反射面で構成
すればよい。
上記第１乃至第３の実施例では、マスク本体は中空であ
るが、特に内部を真空にしておく必要性はない。
るが、特に内部を真空にしておく必要性はない。
第４の実施例として、例えばＢＮ２等のガラスを用いて
光軸方向に長い中実の柱状形状をしたマスクを構成する
ことも可能である。この場合、中央であるためマーキン
グパターンや高反射率反射面は、マスク本体の外側面上
に形成すればよく、また、第１の実施例のように臨界角
を利用する方法をとることも可能であり、第２の実施例
のように、レーザ光入射面の外側面にレーザ光入射窓を
設けることも可能であり第３の実施例のようにマスク板
をレーザ光出射面に取りはずし交換可能に固定すること
も可能である。
光軸方向に長い中実の柱状形状をしたマスクを構成する
ことも可能である。この場合、中央であるためマーキン
グパターンや高反射率反射面は、マスク本体の外側面上
に形成すればよく、また、第１の実施例のように臨界角
を利用する方法をとることも可能であり、第２の実施例
のように、レーザ光入射面の外側面にレーザ光入射窓を
設けることも可能であり第３の実施例のようにマスク板
をレーザ光出射面に取りはずし交換可能に固定すること
も可能である。
上記第１乃至第４の実施例で用いるマスク本体及びマス
ク板の材質は、マーキングに使用するレーザの種類に応
じた材料を使用すればよい。また、マスク本体の形状は
、上記各実施例と同等の効果を得られるなら任意の形状
でよい。
ク板の材質は、マーキングに使用するレーザの種類に応
じた材料を使用すればよい。また、マスク本体の形状は
、上記各実施例と同等の効果を得られるなら任意の形状
でよい。
本発明によれば、マーキング用マスクを通過するレーザ
光の強度分布は大幅に改善され、はぼ均一な強度分布が
得られるため被マーキング部材にマーキングを施こした
場合にも文字等に欠けや薄れのない高品質なマーキング
をすることが可能となる。
光の強度分布は大幅に改善され、はぼ均一な強度分布が
得られるため被マーキング部材にマーキングを施こした
場合にも文字等に欠けや薄れのない高品質なマーキング
をすることが可能となる。
また、レーザ光のエネルギを有効にマーキングに費やす
ことができるので、低出力でのマーキングが可能であり
、レーザのボンピング源であるフラッジ−ランプの長寿
命化や、レーザ電源の小型化等が可能となる。
ことができるので、低出力でのマーキングが可能であり
、レーザのボンピング源であるフラッジ−ランプの長寿
命化や、レーザ電源の小型化等が可能となる。
また、レーザ発振器と被マーキング部材の間に設けられ
るレンズの数を削減することができるので、レンズ調整
の時間も大幅に短縮でき、装置の構造も簡略化すること
ができる。
るレンズの数を削減することができるので、レンズ調整
の時間も大幅に短縮でき、装置の構造も簡略化すること
ができる。
第１図乃至第６図は本発明の詳細な説明図で、第１図は
その一実施例であるレーザマーキング用マスクの構成を
示す斜視図、第２図は第１図Ａ−Ａ方向断面図、第３図
は第１図Ｂ−Ｂ方向断面Ｎ１第４図は第１図に示したレ
ーザマーキング用マスクを使用したレーザマーキング用
光学系の構成を示す図、第５図は光軸上における第４図
の要部光軸方向断面での光路図、第６図（ａ）は第１図
に示したレーザマーキング用マスクのレーザ光出射面の
図、第６図中）は第６図（ａ）の状態におけるレーザ光
の強度分布を示す図、第７図は他の実施例におけるレー
ザマーキング用マスクの構成を示す斜視図、第８図は他
の実施例におけるレーザマーキング用マスクの要部概略
図、第９図は従来例であるマスクを用いたレーザマーキ
ング用光学系の構成を示す図、第１０図は第９図におけ
るマスク（６）上におけるレーザ光断面を示す図、第１
１図（ａ）は第１０図におけるレーザ光断面を整形した
図、第１１図（ｂ）は第１１図（ａ）の状態におけるレ
ーザ光の強度分布を示す図である。 Ｑ）・・・レーザマーキンク用マスク ０３）・・・レーザ元入射面 （Ｉ４）・・・マーキングパターン （１５）・・・レーザ光出射面 （Ｌｅ←ηα印恨→・・・側 面 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男
その一実施例であるレーザマーキング用マスクの構成を
示す斜視図、第２図は第１図Ａ−Ａ方向断面図、第３図
は第１図Ｂ−Ｂ方向断面Ｎ１第４図は第１図に示したレ
ーザマーキング用マスクを使用したレーザマーキング用
光学系の構成を示す図、第５図は光軸上における第４図
の要部光軸方向断面での光路図、第６図（ａ）は第１図
に示したレーザマーキング用マスクのレーザ光出射面の
図、第６図中）は第６図（ａ）の状態におけるレーザ光
の強度分布を示す図、第７図は他の実施例におけるレー
ザマーキング用マスクの構成を示す斜視図、第８図は他
の実施例におけるレーザマーキング用マスクの要部概略
図、第９図は従来例であるマスクを用いたレーザマーキ
ング用光学系の構成を示す図、第１０図は第９図におけ
るマスク（６）上におけるレーザ光断面を示す図、第１
１図（ａ）は第１０図におけるレーザ光断面を整形した
図、第１１図（ｂ）は第１１図（ａ）の状態におけるレ
ーザ光の強度分布を示す図である。 Ｑ）・・・レーザマーキンク用マスク ０３）・・・レーザ元入射面 （Ｉ４）・・・マーキングパターン （１５）・・・レーザ光出射面 （Ｌｅ←ηα印恨→・・・側 面 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男
Claims (5)
- （１）光軸に対して垂直なレーザ光入射面と、光軸に対
して垂直でマーキングパターンが形成されたレーザ光出
射面と、光軸に平行に置かれ上記レーザ光入射面及び上
記レーザ光出射面とともに光軸方向に長い柱状体を構成
する側面とを有し、透光性材質からなることを特徴とす
るレーザマーキング用マスク。 - （２）上記側面は、上記マスク内に入射したレーザ光を
少なくとも１回以上高反射率で反射する長さであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザマーキ
ング用マスク。 - （３）上記柱状体が中空柱状体であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレーザマーキング用マスク
。 - （４）上記レーザ光出射面は、レーザ光通過部とレーザ
光散乱部を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のレーザマーキング用マスク。 - （５）上記レーザ光出射面は、レーザ光通過部とレーザ
光高反射率反射部を有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のレーザマーキング用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62023531A JPS63192584A (ja) | 1987-02-05 | 1987-02-05 | レ−ザマ−キング用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62023531A JPS63192584A (ja) | 1987-02-05 | 1987-02-05 | レ−ザマ−キング用マスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192584A true JPS63192584A (ja) | 1988-08-09 |
Family
ID=12113036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62023531A Pending JPS63192584A (ja) | 1987-02-05 | 1987-02-05 | レ−ザマ−キング用マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63192584A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06110010A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Toshiba Corp | 光学装置 |
| US5601733A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | Cymer, Inc. | Full field mask illumination enhancement methods and apparatus |
| CN108080807A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种焊接次数的追溯方法 |
-
1987
- 1987-02-05 JP JP62023531A patent/JPS63192584A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06110010A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Toshiba Corp | 光学装置 |
| US5601733A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | Cymer, Inc. | Full field mask illumination enhancement methods and apparatus |
| CN108080807A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种焊接次数的追溯方法 |
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