(57)【要約】【課題】光ディスクの非情報記録面にラインビームに成形したレーザ光を照射してバーコードを記録する際のエネルギー効率の低下を抑制する。【解決手段】レーザ発振器３２から出射されたレーザ光をラインビームにして光ディスク１０に照射する光学系に第１及び第２の各シリンドリカルレンズ１１、１２を配設し、それらの主点間距離及び焦点距離を調整することにより、ラインビームの長手方向幅を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜が形成された加工対象面にレーザ光をラインビームにして照射し、前記薄膜の特定領域を部分的に除去してスリットを形成するレーザ加工方法において、
前記レーザ光のビーム経路に複数枚直列に配設されたシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又は前記複数枚のレンズ間の主点間距離を変化させることにより、レーザ光の結像面におけるラインビームの長手方向幅を制御することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
薄膜が形成された加工対象面にレーザ光をラインビームにして照射し、前記薄膜の特定領域を部分的に除去してスリットを形成するレーザ加工装置において、
前記レーザ光のビーム経路に複数枚のシリンドリカルレンズを直列に配設し、前記複数枚のシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又はレンズ間の主点間距離を変化させて結像面におけるラインビームの長手方向幅を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインビームにしたレーザ光を加工対象面に照射して、加工対象面に微小スリットの列を形成するレーザ加工方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤなどの光ディスクを製造管理や販売管理するために、個々の光ディスクに連続番号（シリアルナンバー）や識別符号（ＩＤ）を記録することが要求され、光ディスクの情報記録されない内周面に前記連続番号や識別符号を書き込む技術が開発されている。
【０００３】
光ディスクには、透明樹脂円盤にビットパターンによる情報記録層と金属薄膜による反射層とが形成されており、内周面には情報記録領域はなく、反射層のみが残されている。この内周面の反射層にレーザ光を照射して金属薄膜を部分的に除去すると、連続番号や識別符号を表すバーコードを記録することができる。これを実施する従来技術として、図２に示すようなレーザ加工装置が知られている。
【０００４】
図２において、レーザ加工装置は、加工対象とする光ディスク１０を保持して回転駆動する回転保持器２０と、光ディスク１０にバーコードを書き込むバーコード書き込み器３０とを備えて構成されている。加工対象とする光ディスク１０はモータ２４によって回転駆動されるターンテーブル２２上に載置されて回転駆動される。光ディスク１０の回転角度は、モータ２４に取り付けられたロータリーエンコーダ２６によって検出される。この光ディスク１０の中心円１４の周囲の情報記録層が形成されない部分の反射層に、バーコード書き込み器３０によりバーコードを書き込む。
【０００５】
バーコード書き込み器３０は、レーザ発振器３２から出射された波長１．０６μｍのレーザ光を光学系３４によって制御して光ディスク１０に照射する。前記光学系３４は、ビームエクスパンダ３４ａ、シリンドリカルレンズ３４ｂ、ミラー３４ｃ及び集光レンズ３４ｄを備えて構成されている。この光学系３４により光ディスク１０上に照射されるレーザ光Ｒは、光ディスク１０の半径方向に長い長円形となるので、スリット３５によって長円形の長手方向両端がカットされることにより、細長い長方形のレーザ光Ｒとなる。
【０００６】
前記レーザ発振器３２にはバーコードパターンジェネレータ３８がレーザパルスコントローラ３６を介して接続され、光ディスク１０にバーコードを記録するためのレーザ光制御がなされる。前記バーコードパターンジェネレータ３８は、コンピュータによって生成された書き込み情報が入力され、これをレーザ光制御するパルスパターン情報に変換する。前記ロータリーエンコーダ２６から得られる光ディスク１０の回転角度情報が前記レーザパルスコントローラ３６に入力されることにより、バーコードパターンジェネレータ３８からレーザ発振器３２に送られるパルスパターンの速度あるいは間隔を光ディスク１０の回転と同期させる。
【０００７】
上記構成になるレーザ加工装置により光ディスク１０の内周面にある反射層である金属薄膜にレーザ光を照射し、金属薄膜を溶融除去してバーコードが所定間隔で書き込まれる。書き込まれたバーコードは、図示しないバーコード読み取り器からレーザ光を光ディスク１０に照射することにより、金属薄膜が除去されてレーザ光が反射されない部分と、金属薄膜が残ってレーザ光を反射する部分とから、バーコードパターンに対応する反射強度変化として読み取ることができる。（特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２８９４８６公報（第５〜６頁、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に係るレーザ加工装置では、断面形状が長円形のラインビームの長手方向両端が約５０％もカットされてしまうため、レーザ光のエネルギー効率が悪くなる可能性が高い。
【００１０】
また、レーザ発振器３２から出射されるレーザ光Ｒのビーム径や拡がり角度、又は光学系３４を構成する光学部品形状の個体差等にばらつきがある場合、記録するバーコードの長手方向幅に影響する恐れがある。従って、装置個々に長手方向幅を制御できるようにする必要がある。
【００１１】
本発明が目的とするところは、レーザ光をラインビームにして加工位置に照射するときの長手方向幅を制御可能にして、エネルギー効率の低下を抑え、加工装置毎のばらつきを一定にするレーザ加工方法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願第１発明は、薄膜が形成された加工対象面にレーザ光をラインビームにして照射し、前記薄膜の特定領域を部分的に除去して微小スリットを形成するレーザ加工方法において、前記レーザ光のビーム経路に複数枚直列に配設されたシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又はレンズ間の主点間距離を変化させることにより、レーザ光の結像面におけるラインビームの長手方向幅を制御することを特徴とする。
【００１３】
上記レーザ加工方法によれば、結像面に長円形のラインビームを照射するとき、レーザ発振器から出射されるレーザ光のビーム径や拡がり角度にばらつきがあっても、複数枚直列に配設されたシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又はレンズ間の主点間距離の変化により、ばらつきを補正することができるので、結像面に照射されるラインビームの長手方向幅を一定に規制するため遮蔽手段によってカットされる無駄を最小限にしてエネルギー効率を高めることが可能となる。
【００１４】
また、本願第２発明は、薄膜が形成された加工対象面にレーザ光をラインビームにして照射し、前記薄膜の特定領域を部分的に除去して微小スリットを形成するレーザ加工装置において、前記レーザ光のビーム経路に複数枚のシリンドリカルレンズを直列に配設し、前記複数枚のシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又はレンズ間の主点間距離を変化させて結像面におけるラインビームの長手方向幅を制御することを特徴とする。
【００１５】
上記レーザ加工装置によれば、結像面に長円形のラインビームを照射するとき、レーザ発振器から出射されるレーザ光のビーム径や拡がり角度にばらつきがあっても、複数枚直列に配設されたシリンドリカルレンズの焦点距離及び／又はレンズ間の主点間距離の変化により、ばらつきを補正することができるので、結像面に照射されるラインビームの長手方向幅を一定に規制するため遮蔽手段によってカットされる無駄を最小限にしてエネルギー効率を高めることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示すもので、加工対象とする光ディスク１０の内周面に連続番号や識別符号を表すバーコードを記録することができるように構成されている。尚、図示構成において、従来構成と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００１８】
図１において、加工対象とする光ディスク１０は、モータ２４によって回転駆動されるターンテーブル２２上に載置されて回転駆動される。光ディスク１０の回転角度は、モータ２４に取り付けられたロータリーエンコーダ２６によって検出される。光ディスク１０は、透明樹脂によって中心に中心円１４を設けた円形に形成され、円盤面１５にはビットパターンによる情報記録層と金属薄膜による反射層とが形成されている。中心円１４の周囲となる内周面は前記情報記録層が形成されない部分であり、前記反射層は形成されているので、この内周面にバーコード書き込み器３からバーコードを書き込むことができる。
【００１９】
前記バーコード書き込み器３は、レーザ発振器３２から出射された波長１．０６μｍのレーザ光をラインビームに成形して光ディスク１０に照射する。レーザ発振器３２から出射されたレーザ光Ｒはビームエキスパンダ１７によってビーム径が拡大されて第１及び第２の各シリンドリカルレンズ１１、１２に入射される。この第１及び第２の各シリンドリカルレンズ１１、１２によりレーザ光Ｒは長円形に成形され、ミラー１３で反射して方向転換され、集光レンズ１８で集光されて光ディスク１０の内周面に照射される。光ディスク１０に照射されるレーザ光Ｒは、光ディスク１０の半径方向に長い長円形となるので、スリット３５によって長円形の長手方向両端がカットされることにより、長円形の長手方向が一定の長さになった細長い長方形のラインビームとなる。
【００２０】
前記レーザ発振器３２にはバーコードパターンジェネレータ３８がレーザパルスコントローラ３６を介して接続され、光ディスク１０にバーコードを記録するためのレーザ光制御がなされる。前記バーコードパターンジェネレータ３８は、コンピュータによって生成された書き込み情報が入力され、これをレーザ光制御するパルスパターン情報に変換する。前記ロータリーエンコーダ２６から得られる光ディスク１０の回転角度情報が前記レーザパルスコントローラ３６に入力されることにより、バーコードパターンジェネレータ３８からレーザ発振器３２に送られるパルスパターンの速度あるいは間隔を光ディスク１０の回転と同期させる。
【００２１】
上記構成になるレーザ加工装置により光ディスク１０の内周面にある反射層である金属薄膜にレーザ光を照射し、金属薄膜を溶融除去してバーコードが所定間隔で書き込まれる。書き込まれたバーコードは、図示しないバーコード読み取り器からレーザ光を光ディスク１０に照射することにより、金属薄膜が除去されてレーザ光が反射されない部分と、金属薄膜が残ってレーザ光を反射する部分とから、バーコードパターンに対応する反射強度変化として読み取ることができる。
【００２２】
上記構成において、レーザ発振器３２から出射されるレーザ光Ｒのビーム径や拡がり角度にばらつきがあると、記録されるバーコードの長手方向幅に影響がでる。バーコードの長手方向幅を一定に形成するために、長手方向幅を充分に大きくしたラインビームに成形し、必要とする長手方向幅を越える部分をスリット３５によりカットしている。しかし、レーザ発振器３２から出射されるレーザ光Ｒのビーム径や拡がり角度にばらつきがあり、カットする量が大きいとエネルギーの利用効率が低下する。従って、光ディスク１０に照射するレーザ光の長手方向幅を制御可能にすると、レーザ発振器３２から出射されるレーザ光Ｒのビーム径や拡がり角度にばらつきがあっても、スリット３５によってカットする量を最小限に抑えることができる。これを実現するために、光学系に第１及び第２のシリンドリカルレンズ１１、１２が配設されている。
【００２３】
いま、第１のシリンドリカルレンズ１１の焦点距離をｆ１、第２のシリンドリカルレンズ１２の焦点距離をｆ２、第１のシリンドリカルレンズ１１と第２のシリンドリカルレンズ１２との間の主点間距離をｄとすると、第１及び第２の各シリンドリカルレンズ１１、１２の合計焦点距離ｆは、下式（１）で表すことができる。
【００２４】
ｆ＝（ｆ１×ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｄ）…（１）
例えば、レーザ発振器３２から出射されたレーザ光Ｒの拡がり角度が大きい場合、結像点である光ディスク１０上のラインビームの長手方向幅は小さくなるので、ｆ／ｆ１＞１となるように、主点間距離ｄ又は第２のシリンドリカルレンズ１２の焦点距離ｆ２を選択すればよいことになる。
【００２５】
以上説明した実施形態は、光ディスクにバーコードを記録する例であるが、これに限られるものではなく、レーザ光をラインビームにして加工位置に照射する場合に、ラインビームの長手方向幅を一定に制御することに適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、加工対象面に照射されるラインビームの長手方向幅を制御することができるので、レーザ光源から出射されるレーザ光のビーム径や拡がり角度のばらつきを見越してラインビームの長手方向幅をカットする量が過大になってエネルギー効率を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図。
【図２】従来技術に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１０  光ディスク
１１  第１のシリンドリカルレンズ
１２  第２のシリンドリカルレンズ
２０  回転保持器
３２  レーザ発振器
【図１】
2004202568.tif 000003
【図２】
2004202568.tif 000004