液晶式マーキング方法及びその装置
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザマーカに係り、特にパターンマスクとして液晶マスクを用いたマーキング方法及びその装置に関する。
〔従来の技術〕
従来をレーザマーカは、金属マスク式、液晶マスク式、ビーム走査式の各方式が知られている。金属マスク式、液晶マスク式は、パルスレーザ光（パルス幅＝0.1〜1ms程度）を用いるのでマーキングに要する時間は短いが、マーキング面積はレーザ発振器の出力に比例するので、大面積マーキングは難しい。
一方、ビーム走査式はマーキング内容を任意に設定でき、大面積マーキングも可能だが、一筆書き方式の為、マーキングに要する時間が長くなるが、各方式には特徴があり、マーキング対象物、要求処理速度、マーキング内容変更頻度等により方式が選択されている。
また、特開昭57−202992号公報に記載のように、金属マスク式とビーム走査式とを組合わせた方式もあるが、マーキング内容は固定化されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、いずれにしろマーキング内容を変更する速度が遅い欠点がある。
本発明の目的は、マーキング内容の変更を高速処理可能な走査型液晶式マーキング方法及びその装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の液晶式マーキング方法は、パルスレーザビームで液晶マスク上を走査して行く途中で、パルスレーザビーム走査の終了した液晶マスク部分を他のパターン表示に電気的に書替えすることにある。
〔作用〕
パルスレーザビーム走査の終了した液晶マスク部分への他のパターン表示を予め電気的に書替えてあるので、その分、マーキング内容の変更を高速に処理出来るようになった。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。レーザ装置１より射出されるレーザ光２は、２枚の走査鏡3a,3bにより、一平面内を密に走査し、これをレンズ５により平行ビーム６にし、液晶マスク７に照射する。液晶マスク７を透過したレーザ光８は偏光子９によって、吸収体10に向うマーキング用レーザ光11と、マーキグ用レーザ光12とに分離される。マーキング用レーザ光12は折返し鏡13によって結像レンズ系14へ導かれ、被加工物15に液晶マスク７のマスクパターン（図示せず）をマーキングする。
システム全体の制御は、レーザ装置制御部16、走査鏡3a、3bの駆動部4a,4bを制御する走査制御部17、液晶マスク７のマスクパターンを制御する液晶マスク駆動制御部18、被加工物15の位置制御台19、を一括して中央制御部20にて行っている。
第２図は液晶マスク７の表面レーザビーム６により走査する様子を示したもので、レーザビーム６を左右に振動させながら矢印21の方向へ移動させ、液晶マスク７全体を走査する。
第３〜５図は、上述したレーザビーム６の走査と、液晶マスクのパターンの書き換えの時間的な関係を説明するもので、第３図のパターンをマーキングした後、第４図R>図のパターンをマーキングする場合について説明すると、第５図に示すように、液晶マスク７において、レーザビーム６の走査が終了した上半分の部分では、次のパターンへの書き換えが行われている。
一方、レーザビームの走査が行われていない下半分の部分ではパターンはそのままとなっている。通常パターンの書き換えは0.5〜1.0秒程度必要とするが、本実施例では、１つのマスクパターンでのマーキングが終了した時点で、液晶マスクは次のパターンに書き換えられているこになり、被加工物15の移動時間のみで次のマーキング処理を行えるという高速マーキングが実現できる。
第６図、第７図はパターン切換信号の出し方を示したもので、第６図では液晶マスク７を複数の表区分22、23、24に分割し、各区分の始点P1から終点P2の間をレーザビーム６が走査するに要する時間を予め測定しておき、走査開始後の時間経過を図示しないタイマー等により検出し、中央制御部20より液晶マスク駆動制御部18へパターン書換信号を送り、各区分毎に、書替えを行う。
第７図においては、液晶マスク７を複数の区域に区画し、各区画に設けた位置センサ25、26でレーザビーム６の到達をキャツチすると、位置センサ25、26はレーザビーム走査が終了した旨の信号を中央制御部を20を経て、液晶マスク駆動制御部18へ送り、液晶マスク駆動制御部18で当該区域のパターン表示を他のパターン表示に電気的書替えを指示するので、パターンの書替えスーピドを早めて、高速マーキングを実現することが出来る。
第１図において、液晶マスク７を通過したレーザ光８は、それぞれが厳密に平行である必要はないが、偏光子９に対する最適入射角θＢ（第８図）に対するズレ角αは２〜３度以内に望ましく、この範囲内に収まるようレンズ５を選定している。この角度が大きくなると第９図に示すように、偏光子９の透過光12の中に、本来、偏光子９において分離すべき非マーキング用レーザ光11の成分（TS）が混在し、マーキング時のコントラストが低下する。
しかし、本発明では走査鏡3a、3bからのビーム束はレンズ５によって、略平行レーザ光６として液晶マスク７に照射するよう構成したので、液晶マスクのコントラストは均一になり、被加工物15に均一なパターン情報をマーキングできる。また、液晶マスク７を透過するレーザ光６は光路から外れることなく、有効に利用できるので、レーザ光利用率をよくすることが出来る。
本発明の他の実施例を第10図を用いて説明する。液晶マスク７におけるレーザ光６の走査方向を矢印の方向に設定し、照射レーザ光６のビーム直径をｄ、レーザ光６の照射間隔をＸ、レーザ光６の走査間隔をＹとしたとき、ｄ≧Ｘかつｄ≧Ｙの条件を満たすようシステム制御を行う。
本実施例によれば、被加工物15上の同一点が複数回走査されるので、レーザ光６の強度分布が一様でない場合でも液晶マスク７を構成している各画素（図示せず）に対し、均一にレーザ光６が照射され、被加工物上のマーキング面全面で均一なコントラストが実現できる。
本発明の他の実施例を第11図を用いて説明する。同図は液晶マスク内７の動作領域27をどのようにレーザ光６を走査するかを示している。レーザ光６の走査順は、少なくとも走査１ライン分（同図では３ライン分）あけて走査し、動作領域21内ではレーザ光走査速度Ｖを一定にした。
本実施例によれば、単一時間、単一液晶マスク面積内を透過するレーザ光をできるだけ等しくすることにより、液晶層温度分布の均一化という効果がある。また、温度に影響を受けやすい液晶マスク駆動電圧、レーザ光透過特性の変動を少なくできることにより、マーキングコントラスト均一化に効果がある。
〔発明の効果〕
このように、本発明のマーキングシステムによれば、液晶マスク内容の書き替えとマーキングが同時に行なわれるので、マーキング処理時間の高速化に効果がある。
更に、液晶マスクへのレーザ光照射密度を、単位時間及び単位面積当たり等しくしたので、１つのマスクパターン内のマーキングコントラストの均一化が達成できる。
以上により、マスク内容可変、大面積マーキング、高速マーキング処理を実現し、幅広いマーキング対象物に対応できる汎用性をレーザマーカに持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるレーザマーキングシステム構成図、第２図はレーザビームの走査法の説明図、第３、４図はマーキングシステム説明図、第５図はマーキングパターンの書き換え状況の説明図、第６図、第７図R>図はパターン書き換え信号の出し方の説明図、第８図は偏光子へのレーザビーム入射の様子を示す説明図、第９図R>図は、偏光子への入射角θとＳ偏光成分の関係の説明図、第10図はレーザビーム径と移動量の関係の説明図、第11図は本発明の他の一実施例でレーザビームの走査方法の説明図である。
１……レーザ装置、３ア、3b……走査鏡、６……レーザビーム、７……液晶マスク、９……偏光子、22……液晶マスク内動作領域。
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザマーカに係り、特にパターンマスクとして液晶マスクを用いたマーキング方法及びその装置に関する。
〔従来の技術〕
従来をレーザマーカは、金属マスク式、液晶マスク式、ビーム走査式の各方式が知られている。金属マスク式、液晶マスク式は、パルスレーザ光（パルス幅＝0.1〜1ms程度）を用いるのでマーキングに要する時間は短いが、マーキング面積はレーザ発振器の出力に比例するので、大面積マーキングは難しい。
一方、ビーム走査式はマーキング内容を任意に設定でき、大面積マーキングも可能だが、一筆書き方式の為、マーキングに要する時間が長くなるが、各方式には特徴があり、マーキング対象物、要求処理速度、マーキング内容変更頻度等により方式が選択されている。
また、特開昭57−202992号公報に記載のように、金属マスク式とビーム走査式とを組合わせた方式もあるが、マーキング内容は固定化されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、いずれにしろマーキング内容を変更する速度が遅い欠点がある。
本発明の目的は、マーキング内容の変更を高速処理可能な走査型液晶式マーキング方法及びその装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の液晶式マーキング方法は、パルスレーザビームで液晶マスク上を走査して行く途中で、パルスレーザビーム走査の終了した液晶マスク部分を他のパターン表示に電気的に書替えすることにある。
〔作用〕
パルスレーザビーム走査の終了した液晶マスク部分への他のパターン表示を予め電気的に書替えてあるので、その分、マーキング内容の変更を高速に処理出来るようになった。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。レーザ装置１より射出されるレーザ光２は、２枚の走査鏡3a,3bにより、一平面内を密に走査し、これをレンズ５により平行ビーム６にし、液晶マスク７に照射する。液晶マスク７を透過したレーザ光８は偏光子９によって、吸収体10に向うマーキング用レーザ光11と、マーキグ用レーザ光12とに分離される。マーキング用レーザ光12は折返し鏡13によって結像レンズ系14へ導かれ、被加工物15に液晶マスク７のマスクパターン（図示せず）をマーキングする。
システム全体の制御は、レーザ装置制御部16、走査鏡3a、3bの駆動部4a,4bを制御する走査制御部17、液晶マスク７のマスクパターンを制御する液晶マスク駆動制御部18、被加工物15の位置制御台19、を一括して中央制御部20にて行っている。
第２図は液晶マスク７の表面レーザビーム６により走査する様子を示したもので、レーザビーム６を左右に振動させながら矢印21の方向へ移動させ、液晶マスク７全体を走査する。
第３〜５図は、上述したレーザビーム６の走査と、液晶マスクのパターンの書き換えの時間的な関係を説明するもので、第３図のパターンをマーキングした後、第４図R>図のパターンをマーキングする場合について説明すると、第５図に示すように、液晶マスク７において、レーザビーム６の走査が終了した上半分の部分では、次のパターンへの書き換えが行われている。
一方、レーザビームの走査が行われていない下半分の部分ではパターンはそのままとなっている。通常パターンの書き換えは0.5〜1.0秒程度必要とするが、本実施例では、１つのマスクパターンでのマーキングが終了した時点で、液晶マスクは次のパターンに書き換えられているこになり、被加工物15の移動時間のみで次のマーキング処理を行えるという高速マーキングが実現できる。
第６図、第７図はパターン切換信号の出し方を示したもので、第６図では液晶マスク７を複数の表区分22、23、24に分割し、各区分の始点P1から終点P2の間をレーザビーム６が走査するに要する時間を予め測定しておき、走査開始後の時間経過を図示しないタイマー等により検出し、中央制御部20より液晶マスク駆動制御部18へパターン書換信号を送り、各区分毎に、書替えを行う。
第７図においては、液晶マスク７を複数の区域に区画し、各区画に設けた位置センサ25、26でレーザビーム６の到達をキャツチすると、位置センサ25、26はレーザビーム走査が終了した旨の信号を中央制御部を20を経て、液晶マスク駆動制御部18へ送り、液晶マスク駆動制御部18で当該区域のパターン表示を他のパターン表示に電気的書替えを指示するので、パターンの書替えスーピドを早めて、高速マーキングを実現することが出来る。
第１図において、液晶マスク７を通過したレーザ光８は、それぞれが厳密に平行である必要はないが、偏光子９に対する最適入射角θＢ（第８図）に対するズレ角αは２〜３度以内に望ましく、この範囲内に収まるようレンズ５を選定している。この角度が大きくなると第９図に示すように、偏光子９の透過光12の中に、本来、偏光子９において分離すべき非マーキング用レーザ光11の成分（TS）が混在し、マーキング時のコントラストが低下する。
しかし、本発明では走査鏡3a、3bからのビーム束はレンズ５によって、略平行レーザ光６として液晶マスク７に照射するよう構成したので、液晶マスクのコントラストは均一になり、被加工物15に均一なパターン情報をマーキングできる。また、液晶マスク７を透過するレーザ光６は光路から外れることなく、有効に利用できるので、レーザ光利用率をよくすることが出来る。
本発明の他の実施例を第10図を用いて説明する。液晶マスク７におけるレーザ光６の走査方向を矢印の方向に設定し、照射レーザ光６のビーム直径をｄ、レーザ光６の照射間隔をＸ、レーザ光６の走査間隔をＹとしたとき、ｄ≧Ｘかつｄ≧Ｙの条件を満たすようシステム制御を行う。
本実施例によれば、被加工物15上の同一点が複数回走査されるので、レーザ光６の強度分布が一様でない場合でも液晶マスク７を構成している各画素（図示せず）に対し、均一にレーザ光６が照射され、被加工物上のマーキング面全面で均一なコントラストが実現できる。
本発明の他の実施例を第11図を用いて説明する。同図は液晶マスク内７の動作領域27をどのようにレーザ光６を走査するかを示している。レーザ光６の走査順は、少なくとも走査１ライン分（同図では３ライン分）あけて走査し、動作領域21内ではレーザ光走査速度Ｖを一定にした。
本実施例によれば、単一時間、単一液晶マスク面積内を透過するレーザ光をできるだけ等しくすることにより、液晶層温度分布の均一化という効果がある。また、温度に影響を受けやすい液晶マスク駆動電圧、レーザ光透過特性の変動を少なくできることにより、マーキングコントラスト均一化に効果がある。
〔発明の効果〕
このように、本発明のマーキングシステムによれば、液晶マスク内容の書き替えとマーキングが同時に行なわれるので、マーキング処理時間の高速化に効果がある。
更に、液晶マスクへのレーザ光照射密度を、単位時間及び単位面積当たり等しくしたので、１つのマスクパターン内のマーキングコントラストの均一化が達成できる。
以上により、マスク内容可変、大面積マーキング、高速マーキング処理を実現し、幅広いマーキング対象物に対応できる汎用性をレーザマーカに持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるレーザマーキングシステム構成図、第２図はレーザビームの走査法の説明図、第３、４図はマーキングシステム説明図、第５図はマーキングパターンの書き換え状況の説明図、第６図、第７図R>図はパターン書き換え信号の出し方の説明図、第８図は偏光子へのレーザビーム入射の様子を示す説明図、第９図R>図は、偏光子への入射角θとＳ偏光成分の関係の説明図、第10図はレーザビーム径と移動量の関係の説明図、第11図は本発明の他の一実施例でレーザビームの走査方法の説明図である。
１……レーザ装置、３ア、3b……走査鏡、６……レーザビーム、７……液晶マスク、９……偏光子、22……液晶マスク内動作領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする方法において、前記レーザビームで液晶マスク上を走査して行く途中で、レーザビーム走査の終了した液晶マスクの部分のパターン表示を他のパターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始するようにしたことを特徴とする液晶式マーキング方法。
【請求項２】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする装置において、前記液晶マスクを複数の区域に区画し、各区域毎へのレーザビーム走査が終了したことを検出するレーザビーム走査終了検出手段と、当該区域の液晶パターン表示を他の液晶パターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始する制御部とを設けることを特徴とする液晶式マーキング装置。
【請求項３】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする方法において、前記液晶マスクを複数の区域に区画し、各区域毎のパターン表示へのレーザビーム走査が終了したことを検出後、検出信号により当該区域のパターン表示を他のパターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始することを特徴とする液晶式マーキング方法。
【請求項１】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする方法において、前記レーザビームで液晶マスク上を走査して行く途中で、レーザビーム走査の終了した液晶マスクの部分のパターン表示を他のパターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始するようにしたことを特徴とする液晶式マーキング方法。
【請求項２】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする装置において、前記液晶マスクを複数の区域に区画し、各区域毎へのレーザビーム走査が終了したことを検出するレーザビーム走査終了検出手段と、当該区域の液晶パターン表示を他の液晶パターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始する制御部とを設けることを特徴とする液晶式マーキング装置。
【請求項３】パターンが表示された液晶マスク上をレーザビームで走査し、該液晶マスクを透過したレーザビームにより被加工物にパターンをマーキングする方法において、前記液晶マスクを複数の区域に区画し、各区域毎のパターン表示へのレーザビーム走査が終了したことを検出後、検出信号により当該区域のパターン表示を他のパターン表示に切替えるように電気的書替動作を開始することを特徴とする液晶式マーキング方法。
【第１図】
【第３図】
【第４図】
【第５図】
【第２図】
【第６図】
【第７図】
【第８図】
【第９図】
【第１０図】
【第１１図】
【第３図】
【第４図】
【第５図】
【第２図】
【第６図】
【第７図】
【第８図】
【第９図】
【第１０図】
【第１１図】
【特許番号】第２６３３９５４号
【登録日】平成９年（１９９７）４月２５日
【発行日】平成９年（１９９７）７月２３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１−８７９４９
【出願日】平成１年（１９８９）４月１０日
【公開番号】特開平２−２６８９８８
【公開日】平成２年（１９９０）１１月２日
【審判番号】平８−５８３
【出願人】（９９９９９９９９９）株式会社日立製作所
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−１７７９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６０−１７４６７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−４４２９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５０−７５７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６４−４９３９０（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成９年（１９９７）４月２５日
【発行日】平成９年（１９９７）７月２３日
【国際特許分類】
【出願日】平成１年（１９８９）４月１０日
【公開番号】特開平２−２６８９８８
【公開日】平成２年（１９９０）１１月２日
【審判番号】平８−５８３
【出願人】（９９９９９９９９９）株式会社日立製作所
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−１７７９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６０−１７４６７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−４４２９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５０−７５７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６４−４９３９０（ＪＰ，Ｕ）
[ Back to top ]