JP5931840B2 - Laser marking device - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光によって対象物の表面にマーキングを施すレーザーマーキング装置に関するものである。   The present invention relates to a laser marking device for marking a surface of an object with laser light.

昨今、製造日時や場所の他、使用した材料や品質に関わる各種データ等をバーコードや二次元コード等に変換し、これを物品の表面上にマーキングしておくことで、物品が市場に流通された後もその物品に関する履歴が追跡可能になる、トレーサビリティに対する要求が増している。例えばガラスエポキシ基板やフレキシブル基板にこのようなマーキングパターンを印字するにあたっては、インクジェットやレーザー等を用いる技術が既知となっていて、特許文献１には、ＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザー等からレーザー光を出射し、これをガルバノメータスキャナによって基板上に照射することで、所要のマーキングを行うことができるとするレーザーマーキング装置が示されている。   Recently, in addition to the date and place of manufacture, various data related to materials used and quality, etc., are converted into barcodes and two-dimensional codes, etc., and this is marked on the surface of the goods so that the goods are distributed on the market. There is an increasing demand for traceability that allows the history of an article to be tracked after it has been posted. For example, when printing such a marking pattern on a glass epoxy substrate or a flexible substrate, a technique using an ink jet or a laser is known. Patent Document 1 discloses a laser beam from a YAG laser, a carbon dioxide gas laser, or the like. There is shown a laser marking device that emits light and irradiates it onto a substrate with a galvanometer scanner so that a required marking can be performed.

特開２０１２−２２６０５号公報JP 2012-22605 A

ところで近年は、エネルギー消費量の削減は勿論のこと、構造を簡素化してできるだけ安価にすることで、種々の製造ラインにも導入することができるレーザーマーキング装置の登場が期待されている。しかしながら、引用文献１に記載の装置のようにＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザー等は比較的高出力のものが多いためにエネルギー消費量を削減することは困難であり、また、ガルバノメータスキャナを用いることから、構造が複雑になってしまうという問題がある。   By the way, in recent years, not only reduction of energy consumption but also the appearance of a laser marking device that can be introduced into various production lines by simplifying the structure and making it as cheap as possible is expected. However, since many YAG lasers, carbon dioxide lasers, and the like are relatively high in output as in the apparatus described in Cited Document 1, it is difficult to reduce energy consumption, and a galvanometer scanner is used. There is a problem that the structure becomes complicated.

一方、ガルバノメータスキャナからの置き換えを図るべく、マーキングを行う対象物を載置するＸＹステージを、レーザー光の光軸に対して垂直面内で移動させることも検討されたが、対象物のサイズが大きくなると、その分、ＸＹステージを高速で移動させることが難しくなってタクトタイムが増加するため、製造ラインへの導入は未だ困難な状況にあった。   On the other hand, in order to replace the galvanometer scanner, it has been considered to move the XY stage on which the object to be marked is placed in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam. When the size is increased, it is difficult to move the XY stage at a high speed and the tact time is increased, so that the introduction into the production line is still difficult.

更に、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板等は、近年集積化が一層進んでいて十分なマーキングスペースを確保することが困難になっているため、例えば１ｍｍ角のような狭いスペースにも十分な情報量のマーキングを施すことができる、高いマーキング精度が求められているものの、上述の問題を解決するとともにこのような高いマーキング精度を持つ装置は未だ上市されておらず、このような装置の開発が強く求められていた。   Furthermore, glass epoxy substrates, flexible substrates, and the like have been increasingly integrated in recent years, making it difficult to secure a sufficient marking space. For example, a sufficient amount of information can be obtained even in a narrow space such as a 1 mm square. Although there is a need for high marking accuracy that can be marked, devices that solve the above-mentioned problems and have such high marking accuracy are not yet on the market, and there is a strong demand for the development of such devices. It was done.

本発明は、このような点を解決することを課題とするものであり、その目的は、エネルギー消費量が少ない上、従来の装置に対して構造が簡単であり、また、対象物のサイズにかかわらず高速でマーキングを施すことができ、更に、微小な範囲にも精度良くマーキングを行うことができる、新規のレーザーマーキング装置を提案するところにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to reduce the amount of energy consumed, to have a simple structure compared to a conventional apparatus, and to the size of an object. Regardless, the present invention is to propose a new laser marking device that can perform marking at high speed and can perform marking even in a minute range with high accuracy.

本発明は、半導体レーザーと、該半導体レーザーのレーザー光を対象物の表面に照射してマーキングを施す光学ユニットとを備えるレーザーマーキング装置であって、
前記光学ユニットは、レーザー光を前記対象物の表面で集光させる対物レンズと、レーザー光の光軸に対して垂直面内で且つ前記対物レンズの光学中心が該レーザー光のビーム径内に収まる範囲で、該対物レンズを該レーザー光に対して移動させるレンズ駆動ユニットとを備え、
更に、所望のマーキングパターンに応じてレーザー光の発光及び非発光に関わる印字データを作成するデータ作成手段を有する制御部と、前記半導体レーザーへ電流を供給する電流供給部と、前記レンズ駆動ユニットに設けられ、前記対物レンズを移動させるサーボモータとを備え、
前記制御部は、前記電流供給部に対して、前記印字データに基づく電流供給可又は不可の指令を前記サーボモータからのエンコーダ信号に対応させて送るレーザー制御手段を有するレーザーマーキング装置である。 The present invention is a laser marking device comprising a semiconductor laser and an optical unit that performs marking by irradiating the surface of an object with the laser light of the semiconductor laser,
The optical unit includes an objective lens that collects laser light on the surface of the object, a plane perpendicular to the optical axis of the laser light, and an optical center of the objective lens within a beam diameter of the laser light. A lens driving unit for moving the objective lens relative to the laser beam in a range ;
Further, a control unit having data generation means for generating print data relating to emission and non-emission of laser light according to a desired marking pattern, a current supply unit for supplying current to the semiconductor laser, and the lens driving unit A servo motor for moving the objective lens,
The control unit is a laser marking device having a laser control unit that sends a command to enable or disable current supply based on the print data to the current supply unit in correspondence with an encoder signal from the servomotor .

更に、前記レーザー制御手段は、前記印字データに基づいて前記半導体レーザーへの電流値を変更する指令を前記電流供給部に対して送るよう構成されることが好ましい。   Further, it is preferable that the laser control means is configured to send a command for changing a current value to the semiconductor laser to the current supply unit based on the print data.

また、前記レーザー制御手段は、前記印字データに基づく電流供給可又は不可の指令を、前記対物レンズを等速運動させる等速移動期間において送るよう構成されることが好ましい。   Further, it is preferable that the laser control unit is configured to send a command indicating whether or not current can be supplied based on the print data during a constant speed movement period in which the objective lens moves at a constant speed.

また、前記光学ユニットは、前記半導体レーザーのレーザー光に対して異なる波長の光を発光する発光体と、該半導体レーザーと前記対物レンズとの経路上に設けられ該半導体レーザーのレーザー光は透過する一方、該発光体の光を反射して前記対象物に照射するとともに該対象物で反射された該発光体の光を再度反射するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーによって再度反射された該発光体の光を受光することで該対象物のマーキングを撮像する撮像装置とを備えることが好ましい。   The optical unit is provided on a path between the semiconductor laser and the objective lens, and transmits the laser light of the semiconductor laser that emits light having a wavelength different from that of the laser light of the semiconductor laser. On the other hand, a dichroic mirror that reflects the light of the illuminant to irradiate the object and reflects the light of the illuminant reflected by the object again, and a dichroic mirror that is reflected again by the dichroic mirror. It is preferable to include an imaging device that captures the marking of the object by receiving light.

本発明の光学ユニットは、半導体レーザーのレーザー光を対象物の表面で集光させる対物レンズを備えるとともに、レーザー光の光軸に対して垂直面内で且つ対物レンズの光学中心がレーザー光のビーム径内に収まる範囲で、上述の対物レンズをレーザー光に対して移動させるレンズ駆動ユニットを備えているので、対物レンズの移動に応じてレーザー光の集光点も移動させることができる。すなわち、半導体レーザーを用いたことでエネルギー消費量を十分に削減することができ、また、対物レンズによってレーザー光を集光させているので、微小な範囲にもマーキングを施すことができる上、更に、対象物に対してサイズがより小さくなる対物レンズを移動させている結果、高速でマーキングを施すことができるので、タクトタイムを減らすことができる。   The optical unit of the present invention includes an objective lens for condensing the laser light of the semiconductor laser on the surface of the object, and is in a plane perpendicular to the optical axis of the laser light and the optical center of the objective lens is a beam of laser light. Since the lens driving unit that moves the above-described objective lens with respect to the laser beam is provided within a range within the diameter, the condensing point of the laser beam can also be moved according to the movement of the objective lens. In other words, the energy consumption can be sufficiently reduced by using the semiconductor laser, and since the laser light is condensed by the objective lens, marking can be performed even in a minute range. As a result of moving the objective lens having a smaller size with respect to the object, marking can be performed at a high speed, so that the tact time can be reduced.

移動する対物レンズの位置情報をフィードバックさせ、所望のマーキングパターンに応じたレーザー光の発光及び非発光に関わる印字データを、この対物レンズの位置情報に関係づける場合は、その処理に時間を要して対物レンズの高速移動に影響を及ぼすことがある。一方、制御部に、前記電流供給部に対して、前記印字データに基づく電流供給可又は不可の指令をサーボモータからのエンコーダ信号に対応させて送るレーザー制御手段を設ける場合は、対物レンズの位置情報を待つこと無く、所望のマーキングパターンに応じて半導体レーザーを駆動させることができるので、より高速にマーキングを施すことができる。   When the position information of the moving objective lens is fed back and the print data related to the emission and non-emission of the laser beam according to the desired marking pattern is related to the position information of the objective lens, the processing takes time. This may affect the high-speed movement of the objective lens. On the other hand, in the case where the control unit is provided with laser control means for sending to the current supply unit an instruction to enable or disable current supply based on the print data in correspondence with the encoder signal from the servo motor, the position of the objective lens Since the semiconductor laser can be driven according to a desired marking pattern without waiting for information, marking can be performed at a higher speed.

マーキングパターン中、レーザー光を照射する範囲が狭い部分では、照射時間が短くなる分、対象物の温度上昇が不足して、レーザー光による対象物表面の除去が不十分になるおそれがあり、また、レーザー光を照射する範囲が広い部分では、照射時間が長くなる分、対象物の温度上昇が過度になって、対象物表面の除去が進み過ぎる懸念がある。これに対し、レーザー制御手段を、印字データに基づいて半導体レーザーへの電流値を変更する指令を電流供給部に対して送るように構成する場合は、レーザー光を照射する部位の範囲に応じてレーザー光の出力を調整することができるので、印字されるマーキングが均一化される。   In the marking pattern where the laser light irradiation range is narrow, the irradiation time may be shortened, resulting in insufficient temperature rise of the object, which may result in insufficient removal of the object surface by the laser light. In a portion where the range of laser light irradiation is wide, there is a concern that the temperature of the object is excessively increased and the removal of the surface of the object proceeds excessively as the irradiation time is increased. On the other hand, when the laser control unit is configured to send a command to change the current value to the semiconductor laser to the current supply unit based on the print data, according to the range of the part to be irradiated with the laser light. Since the output of the laser beam can be adjusted, the marking to be printed is made uniform.

印字データに基づく電流供給可又は不可の指令を、対物レンズを等速運動させる等速移動期間において電流供給部に送るよう、レーザー制御手段を構成する場合は、対物レンズの移動速度が安定した期間でのみマーキングが行われることになるので、マーキング精度を高めることができる。   When the laser control means is configured to send a current supply enable / disable command based on the print data to the current supply unit during a constant speed movement period in which the objective lens moves at a constant speed, a period when the movement speed of the objective lens is stable Since marking is performed only with, marking accuracy can be increased.

光学ユニットに、半導体レーザーのレーザー光に対して異なる波長の光を発光する発光体と、半導体レーザーと対物レンズとの経路上に設けられ半導体レーザーのレーザー光は透過する一方、発光体の光を反射して対象物に照射するとともにこの対象物で反射された発光体の光を再度反射するダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーによって再度反射された発光体の光を受光することで対象物のマーキングを撮像する撮像装置とを設ける場合は、１つの光学ユニットに、レーザー光によるマーキングを行う機能、及び発光体の光によるマーキングを観察する機能の２つを持たせることができるので、別途、マーキングを観察する装置を設ける必要がなくなる上、装置をより小型にすることができる。   The optical unit emits light of a wavelength different from that of the laser beam of the semiconductor laser, and is provided on the path between the semiconductor laser and the objective lens. The dichroic mirror that reflects and irradiates the object and reflects again the light of the illuminant reflected by the object, and the marking of the object is captured by receiving the light of the illuminant reflected again by the dichroic mirror. When an imaging device is provided, one optical unit can be provided with two functions of marking with laser light and observing marking with light from a light emitter. In addition, it is not necessary to provide a device for performing the operation, and the device can be made smaller.

本発明に従うレーザーマーキング装置の一実施形態につき、光学ユニットの構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of an optical unit about one Embodiment of the laser marking apparatus according to this invention. 対物レンズの移動に応じてレーザー光の集光点が変位することを説明する図である。It is a figure explaining that the condensing point of a laser beam is displaced according to the movement of an objective lens. 本発明に従うレーザーマーキング装置の一実施形態を説明する概略図である。It is the schematic explaining one Embodiment of the laser marking apparatus according to this invention. 入力部に入力されるマーキングパターン（２次元コード）を、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ３３ずつに分割した状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which divided | segmented the marking pattern (two-dimensional code) input into an input part into 33 each in a X direction and a Y direction. 図４のパターンに対して黒のセル及び白のセルがＹ方向に連続する個数を算出し、これをＸ方向毎にまとめたデータについて説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating data obtained by calculating the number of continuous black cells and white cells in the Y direction with respect to the pattern of FIG. レンズ駆動ユニットのＸ方向及びＹ方向の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the X direction of a lens drive unit, and a Y direction. 図５に示す印字データに基づく、レーザー制御手段から電源供給部への指令を説明する図である。It is a figure explaining the command from a laser control means to a power supply part based on the printing data shown in FIG. 本発明に従うレーザーマーキング装置の他の実施形態であって、光学ユニットの構造を説明する図である。It is other embodiment of the laser marking apparatus according to this invention, Comprising: It is a figure explaining the structure of an optical unit. 図３に示すレーザーマーキング装置によって、ガラスエポキシ基板に印字したマーキングを示す写真である。It is a photograph which shows the marking printed on the glass epoxy board | substrate by the laser marking apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。まず、図１を参照しつつ、本発明に従うレーザーマーキング装置における、レーザー光の照射に関わる部位について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1, a part related to laser light irradiation in the laser marking device according to the present invention will be described.

図１において、符号１は、後述する光学ユニットに取り付けられる半導体レーザーを示す。半導体レーザー１は、後述する電流供給部に接続されていて、波長が４０５ｎｍの青紫色レーザー光を連続波発振によって出射することが可能である。   In FIG. 1, the code | symbol 1 shows the semiconductor laser attached to the optical unit mentioned later. The semiconductor laser 1 is connected to a current supply unit described later, and can emit blue-violet laser light having a wavelength of 405 nm by continuous wave oscillation.

符号２は、光学ユニットを示す。光学ユニット２は、半導体レーザー１からのレーザー光を対象物Ｗの表面に照射してマーキングを施すものである。本実施形態では、半導体レーザー１から対象物Ｗに至る経路に、コリメートレンズ３、ビームサンプラー４、及び対物レンズ５が設けられている。   Reference numeral 2 denotes an optical unit. The optical unit 2 performs marking by irradiating the surface of the object W with laser light from the semiconductor laser 1. In the present embodiment, a collimating lens 3, a beam sampler 4, and an objective lens 5 are provided on a path from the semiconductor laser 1 to the object W.

半導体レーザー１から出射されるレーザー光は、まず、コリメートレンズ３を通る。半導体レーザー１から出射された直後のレーザー光は拡散光であるが、コリメートレンズ３を通すことによって平行光に変換することができる。なお、コリメートレンズ３を光学ユニット２に取り付けるに当たっては、コリメートレンズ３を通したレーザー光の波面収差を計測し、コリメートレンズ３のＺ軸での位置調整（焦点位置の調整）によってデフォーカス収差を調整し、コリメートレンズ３を傾けることで非点収差を調整し、ＸＹ面内でのコリメートレンズ３の位置調整によってチルト収差の調整を行っている。なお、各収差はλ／４以下に調整することが好ましい。   Laser light emitted from the semiconductor laser 1 first passes through the collimating lens 3. Laser light immediately after being emitted from the semiconductor laser 1 is diffused light, but can be converted into parallel light by passing through the collimating lens 3. When the collimating lens 3 is attached to the optical unit 2, the wavefront aberration of the laser light passing through the collimating lens 3 is measured, and the defocus aberration is adjusted by adjusting the position of the collimating lens 3 on the Z axis (adjusting the focal position). Astigmatism is adjusted by tilting the collimating lens 3 and tilt aberration is adjusted by adjusting the position of the collimating lens 3 in the XY plane. Each aberration is preferably adjusted to λ / 4 or less.

ビームサンプラー４は、コリメートレンズ３を通ったレーザー光を対物レンズ５に向けて透過させる一方、対象物Ｗで反射したレーザー光を、後述する撮像装置に向けて反射させるものである。なお、対象物Ｗでのレーザー光の状態を観察する必要がない場合は、ビームサンプラー４を設けずに、直接、コリメートレンズ３からのレーザー光を対物レンズ５に導入するように構成することも可能である。   The beam sampler 4 transmits the laser light that has passed through the collimating lens 3 toward the objective lens 5, while reflecting the laser light reflected by the object W toward an imaging device that will be described later. When it is not necessary to observe the state of the laser beam on the object W, the laser beam from the collimating lens 3 may be directly introduced into the objective lens 5 without providing the beam sampler 4. Is possible.

対物レンズ５は、ビームサンプラー４を透過したレーザー光を対象物Ｗの表面上に集光させるものである。コリメートレンズ３によって平行光に変換されたレーザー光のビーム径は、本実施形態では約３ｍｍであるが、対物レンズ５によって、対象物Ｗの表面上では約１０μｍの集光径になるように調整している。   The objective lens 5 focuses the laser light that has passed through the beam sampler 4 on the surface of the object W. The beam diameter of the laser light converted into parallel light by the collimating lens 3 is about 3 mm in this embodiment, but is adjusted by the objective lens 5 so that the condensed light diameter is about 10 μm on the surface of the object W. doing.

更に光学ユニット２には、レーザー光の光軸Ａに対して垂直面内で且つ対物レンズ５の光学中心がレーザー光のビーム径（本実施形態では約３ｍｍ）内に収まる範囲で、対物レンズ５をレーザー光に対して移動させるレンズ駆動ユニット６が設けられている。本実施形態では、図１に示すように光軸Ａの向きがＺ方向に一致しており、レンズ駆動ユニット６は、Ｚ方向に垂直となる面（ＸＹ平面）において相互に直交するＸ方向及びＹ方向に対し、それぞれの方向に移動可能なＸ方向駆動手段６ａ、及びＹ方向駆動手段６ｂを備えている。ここで、Ｘ方向駆動手段６ａは、Ｙ方向駆動手段６ｂを保持してＸ方向に移動するように構成されており、Ｙ方向駆動手段６ｂは、対物レンズ５を保持してＹ方向に移動するように構成されている。なお、本実施形態においてレンズ駆動ユニット６には、Ｘ方向駆動手段６ａ、及びＹ方向駆動手段６ｂをそれぞれ移動させるための、２つのサーボモータが設けられている。   Further, the optical unit 2 has an objective lens 5 within a plane perpendicular to the optical axis A of the laser beam and within a range in which the optical center of the objective lens 5 is within the beam diameter of the laser beam (about 3 mm in the present embodiment). A lens driving unit 6 is provided for moving the lens with respect to the laser beam. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the direction of the optical axis A coincides with the Z direction, and the lens driving unit 6 has an X direction orthogonal to each other on a plane (XY plane) perpendicular to the Z direction. An X-direction drive unit 6a and a Y-direction drive unit 6b that are movable in the respective directions with respect to the Y direction are provided. Here, the X direction driving unit 6a is configured to move in the X direction while holding the Y direction driving unit 6b, and the Y direction driving unit 6b holds the objective lens 5 and moves in the Y direction. It is configured as follows. In the present embodiment, the lens driving unit 6 is provided with two servo motors for moving the X direction driving means 6a and the Y direction driving means 6b, respectively.

対物レンズ５は、図２に示すように、その光学中心がレーザー光のビーム径Ｄ内に収まる範囲でＸ方向に移動（距離Ｘ１）させれば、集光点ｐも同じ方向に且つ同じ距離だけ変位させることができる。すなわち、Ｘ方向駆動手段６ａ、及びＹ方向駆動手段６ｂによって、対物レンズ５をＸ方向、及びＹ方向に所定の距離で移動させると、対象物Ｗの表面上の集光点ｐを同方向に同距離だけ変位させることができるので、対物レンズ５の移動によって所要のマーキングを施すことができる。なお、本実施形態では、Ｙ方向駆動手段６ｂを保持するＸ方向駆動手段６ａよりも、対物レンズ５を保持するＹ方向駆動手段６ｂの方が慣性力の影響が少なくて済むので、より高速に移動させるべく、Ｙ方向に１ライン印字した後、隣のラインまでＸ方向に移動させるようにしている。すなわち、本実施形態では、Ｙ方向を主走査方向、Ｘ方向を副走査方向としている。また、隣のラインまでＸ方向に移動させた後は、逆向きのＹ方向に印字をするようにして、往復運動させることで、マーキングの高速化を図っている。   As shown in FIG. 2, if the objective lens 5 is moved in the X direction (distance X1) within the range where the optical center is within the beam diameter D of the laser beam, the focal point p is also in the same direction and the same distance. Can only be displaced. That is, when the objective lens 5 is moved by a predetermined distance in the X direction and the Y direction by the X direction driving means 6a and the Y direction driving means 6b, the condensing point p on the surface of the object W is set in the same direction. Since it can be displaced by the same distance, the required marking can be applied by moving the objective lens 5. In the present embodiment, the influence of the inertial force is less in the Y-direction driving means 6b holding the objective lens 5 than in the X-direction driving means 6a holding the Y-direction driving means 6b. In order to move, one line is printed in the Y direction and then moved to the next line in the X direction. That is, in the present embodiment, the Y direction is the main scanning direction and the X direction is the sub scanning direction. Further, after moving to the adjacent line in the X direction, the printing speed is increased by reciprocating the printing in the opposite Y direction.

更に光学ユニット２には、ミラー７、結像レンズ８、ローカットフィルター９、及びＣＣＤカメラ等の撮像装置１０が設けられている。対物レンズ５で集光されたレーザー光は、その一部が対象物Ｗによって反射され、再度対物レンズ５を透過してビームサンプラー４に至る。ビームサンプラー４はＸＹ平面に対して４５度傾いているので、ビームサンプラー４で反射したレーザー光は−Ｘ方向に向かって進み、同じくＸＹ平面に対して４５度傾けて設けたミラー７によって進路が＋Ｚ方向に変更される。その後は、結像レンズ８、及びローカットフィルター９によって、青紫色成分の光を撮像装置１０の受光面に結像させることができるので、対象物Ｗで集光するレーザー光を観察することができる。   Further, the optical unit 2 is provided with a mirror 7, an imaging lens 8, a low cut filter 9, and an imaging device 10 such as a CCD camera. A part of the laser light condensed by the objective lens 5 is reflected by the object W, passes through the objective lens 5 again, and reaches the beam sampler 4. Since the beam sampler 4 is inclined by 45 degrees with respect to the XY plane, the laser light reflected by the beam sampler 4 travels in the −X direction, and the path is also set by the mirror 7 which is also inclined by 45 degrees with respect to the XY plane. It is changed in the + Z direction. Thereafter, the blue-violet component light can be imaged on the light receiving surface of the imaging device 10 by the imaging lens 8 and the low-cut filter 9, so that the laser beam condensed by the object W can be observed. .

次に、図３を参照しつつ、上述した半導体レーザー１及び光学ユニット２等を含む本発明に従うレーザーマーキング装置について説明する。符号５０は、本実施形態のレーザーマーキング装置を示す。レーザーマーキング装置５０は、入力部５１、及び制御部５２を備えていて、制御部５２には、半導体レーザー１に接続される電流供給部５３、及びレンズ駆動ユニット６のサーボモータに接続されるサーボアンプ５４が接続されている。   Next, a laser marking apparatus according to the present invention including the semiconductor laser 1 and the optical unit 2 described above will be described with reference to FIG. Reference numeral 50 denotes the laser marking device of the present embodiment. The laser marking device 50 includes an input unit 51 and a control unit 52. The control unit 52 includes a current supply unit 53 connected to the semiconductor laser 1 and a servo connected to a servo motor of the lens driving unit 6. An amplifier 54 is connected.

入力部５１は、所望のマーキングパターンをデータ変換した上で、制御部５２に送る役割を果たすものである。本実施形態では、例えば図４に示すマーキングパターン（２次元コード）を取り込んだ後、これをビットマップデータに変換して、制御部５２に送るように構成している。マーキングパターンは２次元コード等に限定されるものではなく、文字や写真等であってもよい。なお、図４に示すマーキングパターンの１辺の長さは３３０μｍである。   The input unit 51 plays a role of sending a desired marking pattern to the control unit 52 after data conversion. In the present embodiment, for example, after the marking pattern (two-dimensional code) shown in FIG. 4 is captured, it is converted into bitmap data and sent to the control unit 52. The marking pattern is not limited to a two-dimensional code or the like, and may be a character or a photograph. Note that the length of one side of the marking pattern shown in FIG. 4 is 330 μm.

入力部５１からのビットマップデータは、まず制御部５２のデータ作成手段５５に送られる。データ作成手段５５は、ビットマップデータに基づいて、半導体レーザー１の発光及び非発光に関わる印字データ５６、並びにレンズ駆動ユニット６のサーボモータの駆動条件を設定する駆動データ５７を作成する。   The bitmap data from the input unit 51 is first sent to the data creation means 55 of the control unit 52. The data creation means 55 creates print data 56 relating to light emission and non-light emission of the semiconductor laser 1 and drive data 57 for setting the drive conditions of the servo motor of the lens drive unit 6 based on the bitmap data.

印字データ５６を作成するにあたり、データ作成手段５５は、対物レンズ５によって集光されるレーザー光の集光径に対応させて単位セルのサイズを決定し、この単位セルのサイズに合わせてマーキングパターンをＸ方向及びＹ方向に分割する。本実施形態のレーザー光の集光径は１０μｍであるので、単位セルは１辺が１０μｍの正方形とする。また、図４に示すマーキングパターンは１辺が３３０μｍであるので、これを単位セルのサイズに合わせてＸ方向及びＹ方向に３３分割して、３３×３３個のセルで構成されているものとする。そして、Ｘ方向１番目及びＹ方向１番目のセルを起点とし、主走査方向であるＹ方向に沿って、黒いセルが連続する個数と白いセルが連続する個数をそれぞれ算出する。図５は、この個数をまとめたデータ（印字データ５６）であり、例えばＸ方向のセル数１の列では、７、１、２の順で数が並んでいるが、これは、図４に示すように、Ｘ方向１番目の列では、Ｙ方向１番目から順に、黒いセルが７個連続して存在し、その後は白いセルが１個存在し、更に黒いセルが２個連続して存在することを示している。なお、図４に示すマーキングパターン通り、１辺が３３０μｍとなるように印字することや、これをｎ倍（ｎは整数）に拡大して印字することも可能であるが、本実施形態では、これをＸ、Ｙ方向にそれぞれ３倍に拡大した、１辺が９９０μｍとなる２次元コードをマーキングするものとし、図５のデータもこれに対応するように補正して印字データ５６を作成している。   In creating the print data 56, the data creation means 55 determines the unit cell size in accordance with the condensing diameter of the laser beam condensed by the objective lens 5, and the marking pattern is matched to the unit cell size. Is divided into the X direction and the Y direction. Since the condensing diameter of the laser beam of this embodiment is 10 μm, the unit cell is a square having a side of 10 μm. In addition, since the marking pattern shown in FIG. 4 has 330 μm per side, it is divided into 33 in the X and Y directions according to the size of the unit cell, and is composed of 33 × 33 cells. To do. Then, starting from the first cell in the X direction and the first cell in the Y direction, the number of continuous black cells and the number of continuous white cells are calculated along the Y direction which is the main scanning direction. FIG. 5 shows data (print data 56) in which the numbers are collected. For example, in the column of the number of cells 1 in the X direction, the numbers are arranged in the order of 7, 1, 2, which is shown in FIG. As shown in the figure, in the first column in the X direction, there are seven consecutive black cells in order from the first in the Y direction, and then there are one white cell and two more black cells. It shows that As shown in the marking pattern shown in FIG. 4, it is possible to print so that one side is 330 μm, or to enlarge this by n times (n is an integer), but in this embodiment, This is enlarged three times in the X and Y directions, and a two-dimensional code with one side of 990 μm is marked. The print data 56 is created by correcting the data in FIG. 5 to correspond to this. Yes.

駆動データ５７は、印字データ５６に対応するものであれば様々な設定を行うことが可能であるが、本実施形態では、図６に示すような動作パターンでＸ方向駆動手段６ａ、及びＹ方向駆動手段６ｂが移動するようにデータを作成している。具体的には、まず、主走査方向であるＹ方向駆動手段６ｂが、移動開始期間Ｔ１で等加速度運動し、所定の速さ（本実施形態では１００ｍｍ／ｓ）に達すると、所定の期間（等速移動期間Ｔ２）は等速運動を続けるようにする。なお、対象物Ｗへのマーキングは、等速移動期間Ｔ２の間で行うようにしている。詳細については後述する。そして、等速移動期間Ｔ２の終了後は等加速で減速させ、所定の期間（移動終了期間Ｔ３）で停止させるようにする。一方、副走査方向であるＸ方向駆動手段６ａは、上述した等速移動期間Ｔ２の後半の、対象物Ｗへのマーキングが終了した時点から移動を開始し、Ｙ方向駆動手段６ｂが停止するまでには次回印字予定の隣のラインまでの移動（Ｘ方向へ１０μｍ移動）を終了するようにしている。その後は、Ｙ方向駆動手段６ｂを、上述の移動方向とは逆向きに、同様の動作パターンで移動するようにして、マーキングが終了するまで往復運動を繰り返すようにしている。このように、Ｙ方向駆動手段６ｂとＸ方向駆動手段６ａの動作を重ね合わせることや、Ｙ方向駆動手段６ｂを往復運動させてマーキングを行うことで、タクトタイムの短縮を図ることができる。   The drive data 57 can be set in various ways as long as it corresponds to the print data 56, but in this embodiment, the X-direction drive means 6a and the Y-direction have an operation pattern as shown in FIG. Data is created so that the driving means 6b moves. Specifically, first, when the Y-direction driving unit 6b that is the main scanning direction performs uniform acceleration movement in the movement start period T1 and reaches a predetermined speed (100 mm / s in the present embodiment), a predetermined period ( In the constant speed movement period T2), the constant speed movement is continued. The marking on the object W is performed during the constant speed movement period T2. Details will be described later. Then, after the end of the constant speed movement period T2, the vehicle is decelerated with constant acceleration and stopped in a predetermined period (movement end period T3). On the other hand, the X-direction driving means 6a that is the sub-scanning direction starts to move from the end of the marking on the object W in the latter half of the above-mentioned constant speed movement period T2 until the Y-direction driving means 6b stops. The movement to the next line scheduled to be printed next time (movement of 10 μm in the X direction) is completed. Thereafter, the Y-direction driving means 6b is moved in the same operation pattern in the direction opposite to the above-described movement direction, and the reciprocating motion is repeated until the marking is completed. In this manner, the tact time can be shortened by superimposing the operations of the Y-direction driving means 6b and the X-direction driving means 6a, or by reciprocating the Y-direction driving means 6b.

更に、図３に示す制御部５２には、駆動制御手段５８が設けられている。駆動制御手段５８は、サーボアンプ５４に対して駆動データ５７に基づく指令を送るものであり、これによってレンズ駆動ユニット６の２つのサーボモータを駆動させて、Ｘ方向駆動手段６ａ、及びＹ方向駆動手段６ｂを所定の動作パターンで移動させるようにしている。   Further, the control unit 52 shown in FIG. 3 is provided with drive control means 58. The drive control means 58 sends a command based on the drive data 57 to the servo amplifier 54, thereby driving the two servo motors of the lens drive unit 6 to drive the X direction drive means 6a and the Y direction drive. The means 6b is moved in a predetermined operation pattern.

また制御部５２には、レーザー制御手段５９が設けられている。レーザー制御手段５９は、電流供給部５３に対して、印字データ５６に基づく電流供給可又は不可の指令を送るものである。指令は、図７に示すように例えば１バイト（８ビット）のデータとして構成されていて、ビット０には電流供給部５３から半導体レーザー１に対する電流供給可又は不可の信号、ビット１〜６には電流供給部５３に設定した最大６つの電流値の何れかに変更する信号、ビット７にはカウントストップ信号を割り付ける。例えば、印字データ５６における黒いセルに対しては、レーザー光を照射するために電流供給可の指令（ビット０に「１」をたてる）を送るものとし、白いセルに対しては、レーザー光を照射させないために電流供給不可の指令（ビット０に「０」をたてる）を送るものとする。また、電流供給部５３から供給する電流値がビット１〜６の順に大きくなるようにしておき、黒いセルが多数連続して対象物Ｗの温度が過度に上昇する場合は、半導体レーザー１から低出力のレーザー光を出射させるべく、電流供給可の指令に先だって、電流供給不可の指令とともに電流値を小さくする指令（ビット０に「０」をたてるとともに、例えばビット１に「１」をたてる）を送り、黒いセルが１つしかなく、対象物Ｗの温度が不足する場合は、半導体レーザー１から高出力のレーザー光を出射させるべく、電流供給可の指令に先だって、電流供給不可の指令とともに電流値を大きくする指令（ビット０に「０」をたてるとともに、例えばビット６に「１」をたてる）を送るようにすることも可能である。   The controller 52 is provided with laser control means 59. The laser control means 59 sends a current supply enable / disable command based on the print data 56 to the current supply unit 53. The command is configured, for example, as 1 byte (8 bits) data as shown in FIG. 7. In bit 0, a signal indicating whether or not current can be supplied from the current supply unit 53 to the semiconductor laser 1, and bits 1 to 6 are set. Is a signal to change to any of the maximum six current values set in the current supply unit 53, and a bit 7 is assigned a count stop signal. For example, for black cells in the print data 56, a command to enable current supply (bit 1 is set to “1”) is sent to irradiate laser light, and laser light is applied to white cells. In order not to irradiate the signal, it is assumed that a current supply disable command (bit 0 is set to “0”) is sent. In addition, the current value supplied from the current supply unit 53 is increased in the order of bits 1 to 6, and when the temperature of the object W rises excessively due to a large number of black cells, the current value decreases from the semiconductor laser 1. In order to emit the output laser beam, prior to the current supply enable command, the current supply disable command and the command to reduce the current value (bit 0 is set to “0”, for example, bit 1 is set to “1”) If there is only one black cell and the temperature of the object W is insufficient, in order to emit a high-power laser beam from the semiconductor laser 1, it is not possible to supply current prior to the command to allow current supply. It is also possible to send a command (“0” is set to bit 0 and “1” is set to bit 6, for example) to increase the current value together with the command.

また、レーザー制御手段５９は、サーボアンプ５４を介してレンズ駆動ユニット６のサーボモータ（本実施形態ではＹ方向駆動手段６ｂを移動させるためのサーボモータ）からのエンコーダ信号６０が入力されるように構成されている。本実施形態ではレーザー制御手段５９としてパルスジェネレータを使用し、エンコーダ信号６０が外部クロックとして入力されるようにしている。また、レーザー制御手段５９は電流供給部５３に接続されていて、印字データ５６に基づく電流供給可又は不可の指令をエンコーダ信号６０に対応させて電流供給部５３に送るように構成している。例えば本実施形態では、Ｙ方向駆動手段６ｂが１μｍ進む毎に１つのエンコーダ信号６０が入力されるように構成しているため、図４に示すマーキングパターンを基にした、１辺が９９０μｍとなる２次元コードをマーキングする場合には、レーザー制御手段５９では、印字データ５６に基づく電流供給可又は不可の指令を９９０個準備する。なお、これらのデータは、Ｙ方向の１列毎にまとめられている。更に、図６に示すマーキングを行う前後の期間（移動開始期間Ｔ１の最初から印字期間前まで、及び印字期間後から移動終了期間Ｔ３の最後まで）では半導体レーザー１への電流の供給は停止されるため、この期間に対応する個数となる電流供給不可の指令を、Ｙ方向の１列毎にまとめられた指令の前後にそれぞれ組み合わせておく。そして、エンコーダ信号６０の入力回数に対応させてこれらの指令を順序づけておき、エンコーダ信号６０の入力毎に、これらの指令を順に送り出すようにしている。   In addition, the laser control unit 59 receives an encoder signal 60 from the servo motor of the lens driving unit 6 (servo motor for moving the Y-direction driving unit 6b in this embodiment) via the servo amplifier 54. It is configured. In this embodiment, a pulse generator is used as the laser control means 59, and the encoder signal 60 is input as an external clock. Further, the laser control means 59 is connected to the current supply unit 53 and is configured to send a current supply enable / disable command based on the print data 56 to the current supply unit 53 in association with the encoder signal 60. For example, in the present embodiment, since one encoder signal 60 is input every time the Y-direction driving unit 6b advances by 1 μm, one side based on the marking pattern shown in FIG. 4 is 990 μm. When marking a two-dimensional code, the laser control unit 59 prepares 990 commands for whether or not current can be supplied based on the print data 56. These data are collected for each column in the Y direction. Further, in the period before and after the marking shown in FIG. 6 (from the beginning of the movement start period T1 to before the printing period and from after the printing period to the end of the movement end period T3), the supply of current to the semiconductor laser 1 is stopped. Therefore, the current supply disabled commands corresponding to the number of periods are combined before and after the commands collected for each column in the Y direction. These commands are ordered according to the number of times of input of the encoder signal 60, and these commands are sent out in sequence for each input of the encoder signal 60.

この点につき、図７を参照して説明すると、Ｙ方向駆動手段６ｂの動きだしの直後にサーボモータから送られるエンコーダ信号６０を起点として、レーザー制御手段５９から電流供給部５３に対して、電流供給不可の指令が送られる。そして、エンコーダ信号６０の入力毎に指令が順次送り出されるため、Ｙ方向１列分のマーキングを施すことができる。なお、詳細な説明は省略するが、レーザー制御手段５９には、Ｘ方向駆動手段６ａ用サーボモータ、及びＹ方向駆動手段６ｂ用サーボモータの動作完了信号が入力されるように構成されていて、Ｙ方向１列分のマーキングの終了後、これらの動作完了信号の入力によって、次の列のマーキングを、先の列と同様の手順で、且つ先の列とは逆方向から行うようにしている。これにより、Ｙ方向の往復運動を繰り返して、所望のマーキングを行うことができる。   This point will be described with reference to FIG. 7. Starting from the encoder signal 60 sent from the servo motor immediately after the Y-direction driving means 6b starts moving, the current supply from the laser control means 59 to the current supply section 53 is provided. An impossible command is sent. Since the command is sequentially sent out every time the encoder signal 60 is input, marking for one column in the Y direction can be performed. Although detailed description is omitted, the laser control unit 59 is configured to receive operation completion signals of the servo motor for the X direction driving unit 6a and the servo motor for the Y direction driving unit 6b, After the completion of marking for one column in the Y direction, the input of these operation completion signals causes the next column to be marked in the same procedure as the previous column and from the opposite direction to the previous column. . Thereby, desired marking can be performed by repeating the reciprocating motion in the Y direction.

なお、詳細な説明は省略するが、図３に示すように対象物Ｗは、Ｘ方向、及びＹ方向に移動するＸＹステージ６１上に載置されている。所望するマーキングの大きさがレンズ駆動ユニット６の移動範囲を超える場合には、レンズ駆動ユニット６によるマーキングの後、対象物をＸＹステージ６１で移動させるようにすることで、大きなサイズのマーキングも施すことができる。図示は省略するが、ＸＹステージ６に代えて、或いは追加して、光学ユニット２を移動させるＸＹ駆動手段を設け、対象物に対して光学ユニット２全体をＸ、Ｙ方向に移動させるようにしてもよい。また、光学ユニット２は、Ｚ方向に移動可能なＺ方向駆動手段６２を備えていて、厚みの異なる対象物Ｗや、表面に凹凸がある対象物Ｗにもマーキングできるようにしている。   Although not described in detail, as shown in FIG. 3, the object W is placed on an XY stage 61 that moves in the X direction and the Y direction. When the desired marking size exceeds the moving range of the lens driving unit 6, the marking is performed by the lens driving unit 6 and then the object is moved by the XY stage 61 so that a large size marking is also given. be able to. Although not shown, instead of or in addition to the XY stage 6, an XY driving means for moving the optical unit 2 is provided so that the entire optical unit 2 is moved in the X and Y directions relative to the object. Also good. Further, the optical unit 2 includes a Z-direction driving unit 62 that can move in the Z-direction, and can mark an object W having a different thickness or an object W having an uneven surface.

次に、本発明の他の実施形態につき、図８を参照して説明する。なお、上述した実施形態と同一の機能を有するものは同一の符号を付して説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, what has the same function as embodiment mentioned above attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.

符号１１は、半導体レーザー１のレーザー光に対して異なる波長の光を発光する発光体である。本実施形態では、波長が６３０ｎｍとなる赤色ＬＥＤを使用している。発光体１１の前方にはコリメートレンズ１２が設けられていて、発光体１１からの赤色光を平行光に変換することができる。更にコリメートレンズ１２の前方には、ＸＹ平面に対して４５度傾けて設けたハーフミラー１３が設けられている。これにより、コリメートレンズ１２からの平行光は−Ｚ方向に進み、上述のミラー７で＋Ｘ方向に進路が変更されて、ダイクロイックミラー１４に至る。本実施形態のダイクロイックミラーは、レーザー光（波長４０５ｎｍ）は透過する一方、赤色光（波長６３０ｎｍ）は反射する特性を持っており、ＸＹ平面に対して４５度傾けて設けている。これにより、ダイクロイックミラー１４で反射した発光体１１の光は、対象物Ｗに照射されるとともにこの対象物Ｗで反射され、その反射された光が再度、ダイクロイックミラー１４で反射される。その後は、ミラー７、結像レンズ８を経由し、ハーフミラー１３を透過して撮像装置１０の受光面に結像される。図１に示したビームサンプラー４の反射率は４％程度であるので、撮像装置１０で対象物Ｗのマーキングを観察するには光量が不足するものの、ダイクロイックミラー１４の赤色光に対する反射率は９０％程度であるので、撮像装置１０には十分な光量が届くことになり、対象物Ｗのマーキングを観察することが可能になる。なお、ダイクロイックミラー１４に対する波長４０５ｎｍの光の透過率は９０％程度であるので、対象物Ｗに対するマーキングには殆ど影響が及ばない。   Reference numeral 11 denotes a light emitter that emits light of a different wavelength with respect to the laser light of the semiconductor laser 1. In the present embodiment, a red LED having a wavelength of 630 nm is used. A collimating lens 12 is provided in front of the light emitter 11 and can convert red light from the light emitter 11 into parallel light. Further, in front of the collimating lens 12, a half mirror 13 provided at an inclination of 45 degrees with respect to the XY plane is provided. As a result, the parallel light from the collimating lens 12 travels in the −Z direction, and the path is changed in the + X direction by the above-described mirror 7 to reach the dichroic mirror 14. The dichroic mirror of this embodiment has a characteristic of transmitting laser light (wavelength 405 nm) while reflecting red light (wavelength 630 nm), and is inclined by 45 degrees with respect to the XY plane. Thereby, the light of the light emitter 11 reflected by the dichroic mirror 14 is applied to the object W and reflected by the object W, and the reflected light is reflected by the dichroic mirror 14 again. Thereafter, the light passes through the mirror 7 and the imaging lens 8, passes through the half mirror 13, and forms an image on the light receiving surface of the imaging device 10. Since the reflectivity of the beam sampler 4 shown in FIG. 1 is about 4%, although the amount of light is insufficient for observing the marking of the object W with the imaging device 10, the reflectivity of the dichroic mirror 14 for red light is 90%. Since it is about%, a sufficient amount of light reaches the imaging device 10 and the marking of the object W can be observed. Since the transmittance of light having a wavelength of 405 nm to the dichroic mirror 14 is about 90%, the marking on the object W is hardly affected.

本発明の効果を確認すべく、図３に示すレーザーマーキング装置によってマーキングを行った。対象物Ｗはガラスエポキシ基板を用い、半導体レーザー１はレーザーパワーが０．１７Ｗとなるものを使用して、連続波発振によってレーザー光を射出した。そして、１辺が９９０μｍとなる図４に準じた２次元コードのマーキングパターンに対して、図６及び図７に示す条件で装置を駆動させたところ、図９に示すマーキングを約３秒で印字できることが確認できた。なお、マーキングの深さはガラスエポキシ基板のレジスト膜に対して２０〜２５μｍであり、レジスト膜直下の配線パターンに対する傷付き等の異常は認められなかった。また加工後の粉塵も認められなかった。すなわち、本発明に従うレーザーマーキング装置によれば、高速でマーキングを行うことができることは勿論のこと、配線パターンに重なる部位にもマーキングを施すことができ、また、集塵機等の付帯設備がなくても製造ラインに導入できることがわかる。なお、フレキシブル基板に対しても同様の結果が得られることが確認できた。   In order to confirm the effect of the present invention, marking was performed by a laser marking apparatus shown in FIG. The object W was a glass epoxy substrate, and the semiconductor laser 1 was a laser beam having a laser power of 0.17 W, and laser light was emitted by continuous wave oscillation. When the apparatus is driven under the conditions shown in FIGS. 6 and 7 for the marking pattern of the two-dimensional code according to FIG. 4 having one side of 990 μm, the marking shown in FIG. 9 is printed in about 3 seconds. I was able to confirm that it was possible. The marking depth was 20 to 25 μm with respect to the resist film of the glass epoxy substrate, and no abnormality such as damage to the wiring pattern directly under the resist film was observed. Also, no dust was found after processing. That is, according to the laser marking device according to the present invention, not only can marking be performed at high speed, but also marking can be performed on a portion overlapping the wiring pattern, and there is no incidental equipment such as a dust collector. It can be seen that it can be introduced into the production line. In addition, it has confirmed that the same result was obtained also with respect to a flexible substrate.

本発明によれば、エネルギー消費量が少なく、構造が簡単であり、また、微小な範囲にも精度良く高速でマーキングを施すことができるレーザーマーキング装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a laser marking device that consumes less energy, has a simple structure, and can accurately mark a minute range at high speed.

１ 半導体レーザー
２ 光学ユニット
３ コリメートレンズ
４ ビームサンプラー
５ 対物レンズ
６ レンズ駆動ユニット
６ａ Ｘ方向駆動手段
６ｂ Ｙ方向駆動手段
７ ミラー
８ 結像レンズ
９ ローカットフィルター
１０ 撮像装置
１１ 発光体
１２ コリメートレンズ
１３ ハーフミラー
１４ ダイクロイックミラー
５０ レーザーマーキング装置
５１ 入力部
５２ 制御部
５３ 電流供給部
５４ サーボアンプ
５５ データ作成手段
５６ 印字データ
５７ 駆動データ
５８ 駆動制御手段
５９ レーザー制御手段
６０ エンコーダ信号
６１ ＸＹステージ
６２ Ｚ方向駆動手段
Ａ レーザー光の光軸
Ｄ レーザー光のビーム径
ｐ 集光点
Ｔ１ 移動開始期間
Ｔ２ 等速移動期間
Ｔ３ 移動終了期間
Ｗ 対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Optical unit 3 Collimating lens 4 Beam sampler 5 Objective lens 6 Lens drive unit 6a X direction drive means 6b Y direction drive means 7 Mirror 8 Imaging lens 9 Low cut filter 10 Imaging device 11 Light emitter 12 Collimating lens 13 Half mirror DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Dichroic mirror 50 Laser marking apparatus 51 Input part 52 Control part 53 Current supply part 54 Servo amplifier 55 Data preparation means 56 Print data 57 Drive data 58 Drive control means 59 Laser control means 60 Encoder signal 61 XY stage 62 Z direction drive means A Laser beam optical axis D Laser beam beam diameter p Condensing point T1 Movement start period T2 Constant velocity movement period T3 Movement end period W Object

Claims (4)

半導体レーザーと、該半導体レーザーのレーザー光を対象物の表面に照射してマーキングを施す光学ユニットとを備えるレーザーマーキング装置であって、
前記光学ユニットは、レーザー光を前記対象物の表面で集光させる対物レンズと、レーザー光の光軸に対して垂直面内で且つ該対物レンズの光学中心が該レーザー光のビーム径内に収まる範囲で、該対物レンズを該レーザー光に対して移動させるレンズ駆動ユニットとを備え、
更に、所望のマーキングパターンに応じてレーザー光の発光及び非発光に関わる印字データを作成するデータ作成手段を有する制御部と、前記半導体レーザーへ電流を供給する電流供給部と、前記レンズ駆動ユニットに設けられ、前記対物レンズを移動させるサーボモータとを備え、
前記制御部は、前記電流供給部に対して、前記印字データに基づく電流供給可又は不可の指令を前記サーボモータからのエンコーダ信号に対応させて送るレーザー制御手段を有するレーザーマーキング装置。 A laser marking device comprising: a semiconductor laser; and an optical unit that performs marking by irradiating the surface of an object with the laser light of the semiconductor laser,
The optical unit includes an objective lens that collects laser light on the surface of the object, a plane perpendicular to the optical axis of the laser light, and the optical center of the objective lens is within the beam diameter of the laser light. A lens driving unit for moving the objective lens relative to the laser beam in a range ;
Further, a control unit having data generation means for generating print data relating to emission and non-emission of laser light according to a desired marking pattern, a current supply unit for supplying current to the semiconductor laser, and the lens driving unit A servo motor for moving the objective lens,
The laser marking device, wherein the control unit includes a laser control unit that sends a current supply enable / disable command based on the print data to the current supply unit in correspondence with an encoder signal from the servo motor . 前記レーザー制御手段は、前記印字データに基づいて前記半導体レーザーへの電流値を変更する指令を前記電流供給部に対して送るよう構成されてなる請求項１に記載のレーザーマーキング装置。 2. The laser marking device according to claim 1 , wherein the laser control unit is configured to send a command for changing a current value to the semiconductor laser to the current supply unit based on the print data. 前記レーザー制御手段は、前記印字データに基づく電流供給可又は不可の指令を、前記対物レンズを等速運動させる等速移動期間において送るよう構成されてなる請求項１又は２に記載のレーザーマーキング装置。 3. The laser marking device according to claim 1, wherein the laser control unit is configured to send a command to enable or disable current supply based on the print data during a constant speed movement period in which the objective lens moves at a constant speed. . 前記光学ユニットは、前記半導体レーザーのレーザー光に対して異なる波長の光を発光する発光体と、該半導体レーザーと前記対物レンズとの経路上に設けられ該半導体レーザーのレーザー光は透過する一方、該発光体の光を反射して前記対象物に照射するとともに該対象物で反射された該発光体の光を再度反射するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーによって再度反射された該発光体の光を受光することで該対象物のマーキングを撮像する撮像装置とを備える請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザーマーキング装置。 The optical unit is provided on a path between the semiconductor laser and the objective lens, and a light emitter that emits light having a different wavelength with respect to the laser light of the semiconductor laser. A dichroic mirror that reflects the light from the illuminant to irradiate the object and reflects the light from the illuminant reflected by the object again, and the light from the illuminant that is reflected again by the dichroic mirror. The laser marking device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an imaging device that images the marking of the object by receiving light.