JP5465170B2 - 透明な加工品の表面に構造体を組み込む方法 - Google Patents
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Description
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。
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