JP2010524692A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010524692A5 JP2010524692A5 JP2010503386A JP2010503386A JP2010524692A5 JP 2010524692 A5 JP2010524692 A5 JP 2010524692A5 JP 2010503386 A JP2010503386 A JP 2010503386A JP 2010503386 A JP2010503386 A JP 2010503386A JP 2010524692 A5 JP2010524692 A5 JP 2010524692A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- structured
- workpiece
- pulse
- focal point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229960001716 benzalkonium Drugs 0.000 claims 1
- CYDRXTMLKJDRQH-UHFFFAOYSA-N benzyl-dodecyl-dimethylazanium Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 CYDRXTMLKJDRQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Description
本発明の目的は、特に安定した構造体を、透明な加工品の表面の内部に組み込むための代替となる方法とそれに応じた装置を提供することである。
上述の従来技術の場合とは異なり、ここでは、対象物材料を加工品表面上に載せる以外に、加工品表面の内部に対象物材料を可能な限りよく拡散させることにまったくに目標をおいて試みられ、この方法では、対象物材料が、可能な限り構造化されるべき材料の表面上でのみ切り離されることがまさにないように設定される。
本発明の方法により、加工品表面の内部に構造体を組み込むために適した装置は、対象物材料を含有する対象物表面(これは、たとえば、加工品の構造化されるべき表面に接することができ、または、加工品がこの上に載せられる面である)以外に、適切なレーザー光線発生装置が必要で、このレーザー光線発生装置は、加工品がこれに対して透明である波長領域内にある波長を有するレーザー光線を発生させるために存在する。このレーザー光線発生装置は、レーザー光線を用いて、これが対象物表面と接触する加工品を通り抜けて、少なくとも1つの位置で、加工品の構造化されるべき表面と対象物表面との境界領域中にエネルギーを導入することができ、これにより、当該位置で、対象物材料が、構造化されるべき表面に堆積するように形成され配されている。この際、本発明によれば、レーザー光線発生装置は、パルス繰り返し数が10kHzを上回るパルスレーザー光線を発生させるように形成され、合焦装置(たとえば、適切な光学系)と、レーザー光線を構造化プロセス時に対象物表面上またはかろうじて下に合焦させる制御装置とを有し、ここで、レーザー光線は合焦時には、2000W/mm2を上回る電力密度を有する。
この方法は、様々な透明な材料(たとえば、様々なガラス、プレキシガラスなど)の表面の内部に構造体を組み込むために用いられうる。特に好ましくは、この方法は、ガラス加工品の表面に構造体を組み込むのに適しているが、これは、他の手段をもってしてはこれが非常に難しく、かつ本発明の方法により作られた構造体はガラス材料中で、特に耐久性を有するからである。
本発明の好適な用途は、加工品に、冒頭に述べた文字、ロゴなどの形式の構造体のマークを付けることである。あるいは、または、これに加えて、本発明の方法により組み込まれた構造体は、まったく別の目的に役立ってもよい。たとえば、純粋に視覚的な理由ないしデザイン上の理由から、芸術的な飾り、平坦な構造体、写真などを、表面の内部に組み込むことができる。
冒頭ですでに述べたように、本発明によれば、構造化プロセスは、透明な加工品の構造化されるべき表面の内部に対象物材料の粒子を可能な限りよく拡散させるように意識的に設計されている。したがって、好ましくは、対象物材料の粒子が、少なくとも1箇所で(たとえば、点のマーク付けの場合点のマークの中央点で、あるいは、線のマーク付けの場合には線のマークの中央線で)、少なくとも約15μm、好ましくは少なくとも約30μmの深さの最大入り込み深さで構造化されるべき表面中に入り込むように、構造化は行われる。現在までに行われたマーク付けのテストでは、本発明の方法を用いると、難なく、対象物粒子の加工品表面の内部への入り込み深さが、30μm以上に達しうることがわかっている。
以下に述べるように、本発明はこの用途に限定されるわけではないが、加工品のマーク付けのために、構造体を表面の内部に組み込むという点から出発する。上述したように、本発明の方法により、他の目的、たとえば、技術的な導体構造体またはグラフィック面などの目的用の構造体も、表面の内部に組み込むことができる。
Claims (22)
- 所定の波長領域で透明な加工品(W)の表面(O)の内部に構造体(M)を組み込む方法であって、
前記構造化されるべき表面(O)と対象物材料を含有する対象物表面(3)とを接触させることと、
波長が前記所定の波長領域内にあるレーザー光線(L)を用いて、前記加工品(W)を通って少なくとも1つの位置の前記加工品(W)の構造化されるべき表面(O)と前記対象物表面(3)との境界領域(G)中にエネルギーを導入し、これにより、前記少なくとも1つの位置で、前記対象物材料を前記構造化されるべき表面(O)から前記加工品(W)の内部に入り込ませて堆積させることと
を含んでおり、
前記レーザー光線(L)が、パルス繰り返し数が10kHzを上回るパルスレーザー光線(L)であり、前記パルスレーザー光線(L)は、焦点が前記対象物表面上または下に位置するように合焦され、前記パルスレーザー光線は前記焦点において、2000W/mm2を上回る電力密度を有すること
を特徴とする方法。 - 前記加工品(W)は、ガラスからなることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記対象物材料は金属であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記対象物材料は鋼鉄であることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記構造体(M)は、前記加工品(W)にマークを付けるよう形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記レーザー光線(L)の前記焦点(F)は、構造化像(B)により予め与えられる構造化軌道に沿って、70mm/秒を上回る送り速度で移動させられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 対象物材料の粒子が、少なくとも1箇所で、少なくとも約15μmの深さで、構造化されるべき表面から前記加工品(W)の内部に入り込むように、構造化が行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記構造化されるべき表面中の構造化時の温度が前記加工品の材料の融点未満であるように、前記レーザー光線が制御されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焦点における前記レーザー光線の電力密度は、約3kW/mm2を上回ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焦点の直径は、60μm未満であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パルス繰り返し数は、20kHzを上回ることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- レーザーパルスのパルス幅は、100ns未満であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- レーザーパルスのピーク電力は、10kWを上回ることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 所定の波長領域で透明な加工品(W)の表面(O)の内部に構造体(M)を組み込む装置(1)であって、
前記加工品(W)の前記構造化されるべき表面(O)と接触させるための、対象物材料を含有する対象物表面(3)と、
波長が前記所定の波長領域内にあるレーザー光線(L)を発生させるためのレーザー光線発生装置(4)であって、前記レーザー光線(L)を用いて、前記対象物表面(3)と接触する前記加工品(W)を通って、少なくとも1つの位置で、前記加工品(W)の前記構造化されるべき表面(O)と前記対象物表面(3)との境界領域(G)中にエネルギーを導入することができ、これにより、前記少なくとも1つの位置で、前記対象物材料が、前記構造化されるべき表面(O)から前記加工品(W)の内部に入り込んで堆積されるように、形成され、配されているレーザー光線発生装置(4)と、
を含んでおり、
前記レーザー光線発生装置(4)は、パルス繰り返し数が10kHzを上回るパルスレーザー光線(L)を発生させるように形成され、合焦装置(11)と、前記パルスレーザー光線(L)を構造化プロセス時に前記対象物表面(3)上またはかろうじて下の位置で合焦させる制御装置(10)とを有し、ここで、前記パルスレーザー光線は前記焦点において、2000W/mm2を上回る電力密度を有する
ことを特徴とする装置。 - 前記レーザー光線発生装置(4)は、構造化像(B)により予め与えられる構造化軌道に沿ってレーザー焦点(F)を移動させるために、光線ガイド装置(12)を有することを特徴とする請求項14記載の装置。
- 前記レーザー光線(L)の前記焦点(F)は、構造化像(B)により予め与えられる構造化軌道に沿って、100mm/秒を上回る送り速度で移動させられることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 対象物材料の粒子が、少なくとも1箇所で、少なくとも約30μmの深さで、構造化されるべき表面から前記加工品の内部に入り込むように、構造化が行われることを特徴とする請求項7記載の方法。
- 前記焦点における前記レーザー光線の電力密度は、約10kW/mm 2 を上回ることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記焦点における前記レーザー光線の電力密度は、約100kW/mm 2 を上回ることを特徴とする請求項18記載の方法。
- 前記焦点の直径は、40μm未満であることを特徴とする請求項10記載の方法。
- 前記レーザーパルスのパルス幅は、20ns未満であることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記レーザーパルスのピーク電力は、25kWを上回ることを特徴とする請求項13記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007018402.8 | 2007-04-17 | ||
DE102007018402A DE102007018402A1 (de) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Verfahren zum Einbringen einer Struktur in eine Oberfläche eines transparenten Werkstücks |
PCT/EP2008/002840 WO2008125273A1 (de) | 2007-04-17 | 2008-04-10 | Verfahren zum einbringen einer struktur in eine oberfläche eines transparenten werkstücks |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010524692A JP2010524692A (ja) | 2010-07-22 |
JP2010524692A5 true JP2010524692A5 (ja) | 2013-01-24 |
JP5465170B2 JP5465170B2 (ja) | 2014-04-09 |
Family
ID=39535712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010503386A Active JP5465170B2 (ja) | 2007-04-17 | 2008-04-10 | 透明な加工品の表面に構造体を組み込む方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8399798B2 (ja) |
EP (1) | EP2144728B1 (ja) |
JP (1) | JP5465170B2 (ja) |
CN (1) | CN101678502B (ja) |
DE (1) | DE102007018402A1 (ja) |
WO (1) | WO2008125273A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007018402A1 (de) * | 2007-04-17 | 2008-10-23 | Panasonic Electric Works Europe Ag | Verfahren zum Einbringen einer Struktur in eine Oberfläche eines transparenten Werkstücks |
DE102007028042B3 (de) * | 2007-06-14 | 2008-08-07 | Universität Zu Lübeck | Verfahren zur Laserbearbeitung transparenter Materialien |
DE102008058535A1 (de) | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Tesa Se | Verfahren zur Materialbearbeitung mit energiereicher Strahlung |
JP6046329B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2016-12-14 | 早川ゴム株式会社 | レーザー光を用いた接合方法 |
EP2563600B2 (en) * | 2010-04-30 | 2018-07-25 | Becton Dickinson France | Method for marking a transparent container |
ES2723791T3 (es) * | 2011-09-23 | 2019-09-02 | Boegli Gravures Sa | Método y dispositivo para producir una superficie estructurada sobre un rodillo de estampación de acero |
JP5959663B2 (ja) * | 2011-11-17 | 2016-08-02 | サン−ゴバン グラス フランスSaint−Gobain Glass France | レーザーマーキングされたポリマー工作物 |
CN103253197B (zh) * | 2012-10-08 | 2016-08-31 | 上海博迩森汽车配件有限公司 | 后视镜镜片加工方法 |
DE102012219249A1 (de) * | 2012-10-22 | 2014-02-13 | Bundesdruckerei Gmbh | Vorrichtung zur Laserpersonalisierung von Sicherheitselementen |
WO2014080822A1 (ja) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | 国立大学法人九州大学 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
EP3047932B1 (en) * | 2015-01-21 | 2018-12-26 | Agie Charmilles New Technologies SA | Method of laser ablation for engraving of a surface with patch optimization, with corresponding software and machine tool |
CA2931245C (en) | 2015-05-26 | 2023-07-25 | National Research Council Of Canada | Metallic surface with karstified relief, forming same, and high surface area metallic electrochemical interface |
GB201603991D0 (en) * | 2016-03-08 | 2016-04-20 | Univ Dundee | Processing method and apparatus |
DE102016203363A1 (de) | 2016-03-02 | 2017-09-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Aluminiumgussbauteils mit einem Fügepartner und Bauteil |
CN105710538A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-06-29 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 玻璃晶圆激光标识的制作方法 |
GB201609086D0 (en) * | 2016-05-20 | 2016-07-06 | Spi Lasers Uk Ltd | Method for creating a mark with a desired colour on an article |
DE102016122113A1 (de) * | 2016-11-17 | 2018-05-17 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung zur Identifikation von Gegenständen und Lebewesen in Wasser sowie Verfahren zu Herstellung und Anwendung der Vorrichtung und deren Verwendung |
CN106335289A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-01-18 | 深圳英诺激光科技有限公司 | 一种在透明材料上进行白色或彩色打标的设备及方法 |
WO2018216108A1 (ja) * | 2017-05-23 | 2018-11-29 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | 素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置 |
WO2018233842A1 (en) | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Hp Indigo B.V. | METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR MOVING MATERIAL WITH A PULSED LASER BEAM |
CN111230320B (zh) * | 2020-03-16 | 2022-05-17 | 深圳泰德激光技术股份有限公司 | 一种阳极氧化铝表面的激光打标方法 |
WO2022180775A1 (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 国立大学法人名古屋工業大学 | レーザ加工装置、厚さ検出方法および厚さ検出装置 |
CN114083156A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-25 | 杭州银湖激光科技有限公司 | 一种透明材料的激光加工方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI103396B1 (fi) * | 1994-03-24 | 1999-06-30 | Laserplus Oy | Menetelmä ja laite merkkausten tekemiseksi lasipintaan |
JP3616679B2 (ja) | 1995-09-07 | 2005-02-02 | カルソニックカンセイ株式会社 | 端部閉塞パイプおよび熱交換器用ヘッダー |
DE19517625A1 (de) * | 1995-05-13 | 1996-11-14 | Budenheim Rud A Oetker Chemie | Verfahren zum musterförmigen Bedrucken fester Substratoberflächen |
US5761111A (en) | 1996-03-15 | 1998-06-02 | President And Fellows Of Harvard College | Method and apparatus providing 2-D/3-D optical information storage and retrieval in transparent materials |
DE19637255C1 (de) * | 1996-09-13 | 1997-12-11 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren zum indirekten Beschriften von transparenten Materialien |
EP0861155B1 (en) * | 1996-09-19 | 2000-10-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of producing a patterned surfacial marking on a transparent body |
EP0850779B1 (en) | 1996-12-27 | 2001-05-02 | Omron Corporation | Method of marking an object with a laser beam |
US6281471B1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-08-28 | Gsi Lumonics, Inc. | Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material |
US6929886B2 (en) | 2001-01-02 | 2005-08-16 | U-C-Laser Ltd. | Method and apparatus for the manufacturing of reticles |
JP4246645B2 (ja) | 2003-01-28 | 2009-04-02 | 有限会社岩倉溶接工業所 | レーザによるカラーマーキング方法 |
CN1759014A (zh) * | 2003-03-13 | 2006-04-12 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 标记方法和有标记的物体 |
JP2004351746A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Central Glass Co Ltd | レーザ走査によるガラスの描画方法 |
CN1603888A (zh) | 2004-11-05 | 2005-04-06 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 飞秒激光相干技术传输周期微结构的方法 |
DE102006042280A1 (de) | 2005-09-08 | 2007-06-06 | IMRA America, Inc., Ann Arbor | Bearbeitung von transparentem Material mit einem Ultrakurzpuls-Laser |
DE102006029941A1 (de) * | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Calyxo Gmbh | Verfahren zum indirekten Beschriften transparenter Materialien |
DE102007018402A1 (de) * | 2007-04-17 | 2008-10-23 | Panasonic Electric Works Europe Ag | Verfahren zum Einbringen einer Struktur in eine Oberfläche eines transparenten Werkstücks |
-
2007
- 2007-04-17 DE DE102007018402A patent/DE102007018402A1/de not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-04-10 EP EP08735149.0A patent/EP2144728B1/de not_active Not-in-force
- 2008-04-10 WO PCT/EP2008/002840 patent/WO2008125273A1/de active Application Filing
- 2008-04-10 JP JP2010503386A patent/JP5465170B2/ja active Active
- 2008-04-10 US US12/596,521 patent/US8399798B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-04-10 CN CN2008800171775A patent/CN101678502B/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010524692A5 (ja) | ||
JP5465170B2 (ja) | 透明な加工品の表面に構造体を組み込む方法 | |
Lei et al. | Ultrafast laser applications in manufacturing processes: A state-of-the-art review | |
Huang et al. | Micro-hole drilling and cutting using femtosecond fiber laser | |
US7560658B2 (en) | Method for forming nanoscale features | |
CN104703748B (zh) | 用于加工工件的方法及设备 | |
Anoop et al. | Direct femtosecond laser ablation of copper with an optical vortex beam | |
JP2010120087A (ja) | 高エネルギー放射線を用いた材料加工方法 | |
RU2013141507A (ru) | Способ повышения качества металлического покрытия стальной полосы | |
Tang et al. | Structuring of titanium using a nanosecond-pulsed Nd: YVO 4 laser at 1064 nm | |
Žemaitis et al. | Efficient ablation by ultra-short pulse lasers | |
Barcikowski | Handbook of Laser Synthesis & Processing of Colloids | |
Mur et al. | Laser beam steering approaches for microstructuring of copper layers | |
Shinonaga et al. | Formation of periodic nanostructures with femtosecond laser for creation of new functional biomaterials | |
Neuenschwander et al. | Influence of particle shielding and heat accumulation effects onto the removal rate for laser micromachining with ultra-short pulses at high repetition rates | |
Tang et al. | Laser-assisted highly organized structuring of copper | |
Bulgakova | Fundamentals of ultrafast laser processing | |
Kučera et al. | Influence of laser marking on stainless steel surface and corrosion resistance | |
Gadag | Studying the mechanism of micromachining by short pulsed laser | |
Abdolvand et al. | Formation of highly organised, periodic microstructures on steel surfaces upon pulsed laser irradiation | |
Maisterrena-Epstein et al. | Nanosecond laser ablation of bulk Al, Bronze, and Cu: ablation rate saturation and laser-induced oxidation | |
Knebel et al. | Comparison of high rate laser ablation and resulting structures using continuous and pulsed single mode fiber lasers | |
Brenner et al. | Increasing productivity of ultrashort pulsed laser ablation for commercialization of micro structuring | |
Steen | ‘Light’industry: an introduction to laser processing and its industrial applications | |
Iordanova et al. | Surface Modification of Different Materials by fs-Laser Irradiation. |