(57)【要約】【課題】被マーキング対象物（ガラス等）への直接の印字を可能にしつつ装置全体の大型化及びコストアップを回避することが可能なレーザマーキング装置を提供する。【解決手段】  第１のレーザ光Ｌ１を印字領域ＭＡ上に集光し、第２のレーザ光Ｌ２を第１のレーザ光が集光する印字位置Ｍを包含する領域に照射する。そして印字開始時の印字位置Ｍにおけるフルエンスφをマーキング不能な程度のフルエンスφａ以下からマーキング可能な程度のフルエンスφａ以上へ加熱時間Ｔａかけて増大させるようにする。【選択図】  図２
2005103612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光出射手段からのレーザ光をガルバノミラー装置及び収束レンズを介して被印字対象物の印字領域上に照射し、前記ガルバノミラー装置を動作させることにより前記レーザ光を前記印字領域上で走査して文字・記号・図形等のマーキング情報を前記印字領域上に印字するレーザマーキング装置において、
前記レーザ光出射手段は前記印字領域上において第１のスポット径で集光する第１のレーザ光と、同じく前記印字領域上においてマーキング不能なエネルギーフルエンスとされる第２のスポット径を有するとともに、前記第１のレーザ光の集光位置を包含する領域に照射される第２のレーザ光とを出射するように構成されており、かつ、前記第１又は第２のレーザ光におけるエネルギーフルエンスを前記マーキング情報における各線分要素の始点において、前記第１のレーザ光のスポット及び第２のレーザ光のスポットの重なる位置がマーキング不能な程度のエネルギーフルエンスからマーキング可能な程度のエネルギーフルエンスへ増大するように前記第１又は第２のレーザ光のエネルギーフルエンスを変更するエネルギーフルエンス変更手段を備えていることを特徴とするレーザマーキング装置。
【請求項２】
レーザ光出射手段はレーザ光源を１つ備え、前記エネルギーフルエンス変更手段は、前記レーザ光源のレーザ出力を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項３】
前記エネルギーフルエンス変更手段は前記レーザ光源からのレーザ光の光軸を２光軸に分割することで前記第１及び第２のレーザ光を生成する分割手段と、
前記第１又は第２のレーザ光のうち一方のビーム径を変更するビーム径変更手段と、
前記第１及び第２のレーザ光を同一光軸上に配するとともに、前記ガルバノミラー装置に導く合成手段とから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項４】
前記エネルギーフルエンス変更手段は、ビームエキスパンダと、異なる焦点距離を有する複合レンズとを備え、前記ビームエキスパンダと前記複合レンズとの距離又は前記ビームエキスパンダから出射されるレーザ光のビーム径を変更することで、前記複合レンズから出射される焦点距離の異なる第１及び第２のレーザ光のうち一方又は双方のエネルギーフルエンスを変更するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項５】
前記エネルギーフルエンス変更手段は、前記第１のレーザ光の光軸又は前記第２のレーザ光の光軸のうち少なくとも一方の光軸上に配されてレーザ光を減衰させるレーザ光減衰手段により構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーザマーキング装置。
【請求項６】
前記被マーキング対象物は、超硬化材質部材又はガラス部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザマーキング装置に係り、特に、印字品質の向上を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガラスを透過しない波長以上の赤外線レーザ（具体的には、経済性等を考慮した波長10.6μmの炭酸ガスのＣＯ2レーザ）を用いて、ガラスに文字、記号、図形等を印字するレーザマーキング装置がある。
ところで、図１１に示すように、常温のガラス（以下、「ガラス製品９００」という）に直接レーザ光９１０を照射すると、サーマルショック（熱ショック）で印字箇所の周りに微小なクラック９０１が発生し、印字品質を低下させてしまい、ひいてはそのガラス製品自体の品質を低下させてしまうことがある。そこで、このような問題を回避するために、に示すような方法が開示されている。これは、図１２（Ａ）に示すように、ガラス製品の製造過程内において、液体状の溶融ガラス９２０からの成形段階で、まだ高温で軟化状態にあるガラス９３０にレーザ光９１０を照射して印字を行う方法である。
【０００３】
しかしながら、上述した従来の方法においては、ガラス製品への印字は、ガラスの製造工程内で行う必要があり、ガラスの製造メーカでしか行えないことになってしまう。そこで、このような問題を解決するものとして、特開昭62-292655号公報には、図１２（Ｂ）に示すように、ガラスの製造メーカから出荷されたガラス製品９００を加熱装置によって再加熱して軟化した状態のガラス９３０に対して、レーザ光９１０により印字を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−６７７８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この方法では、どの部分に印字するか否かに拘わらずガラス製品９００全体を加熱するから、それに要する時間がかかる。また、レーザマーキング装置に本来的に必要な構成とは別に加熱するための構成が必要であるから、これにより装置全体の大型化及びコストアップに繋がるといった問題があった。
尚、上記問題を解決すべく本願出願人は、特開２００３−１３６２５９公報に開示されている方法を発明した。これによれば、ガラス製品にマーキングを行なったとしても、クラックが生じることなく高い印字品質を維持することができる。本願出願人は、これに加えて、印字処理の一層の高速化を図りたいと試行錯誤を繰り返した。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、被マーキング対象物（ガラス部材、超硬化材質部材）への直接の印字を可能にしつつ装置全体の大型化及びコストアップを回避することが可能なレーザマーキング装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、レーザ光出射手段からのレーザ光をガルバノミラー装置及び収束レンズを介して被印字対象物の印字領域上に照射し、前記ガルバノミラー装置を動作させることにより前記レーザ光を前記印字領域上を走査して文字・記号・図形等のマーキング情報を前記印字領域上に印字するレーザマーキング装置において、
前記レーザ光出射手段は前記印字領域上において第１のスポット径で集光する第１のレーザ光と、同じく前記印字領域上においてマーキング不能なエネルギーフルエンスとされる第２のスポット径を有するとともに、前記第１のレーザ光の集光位置を包含する領域に照射される第２のレーザ光とを出射するように構成されており、かつ、前記第１又は第２のレーザ光におけるエネルギーフルエンスを前記マーキング情報における各線分要素の始点において、前記第１のレーザ光のスポット及び第２のレーザ光のスポットの重なる位置がマーキング不能な程度のエネルギーフルエンスからマーキング可能な程度のエネルギーフルエンスへ増大するように前記第１又は第２のレーザ光のエネルギーフルエンスを変更するエネルギーフルエンス変更手段を備えているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、レーザ光出射手段はレーザ光源を１つ備え、前記エネルギーフルエンス変更手段は、前記レーザ光源のレーザ出力を変更するように構成されているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記エネルギーフルエンス変更手段は前記レーザ光源からのレーザ光の光軸を２光軸に分割することで前記第１及び第２のレーザ光を生成する分割手段と、
前記第１又は第２のレーザ光のうち一方のビーム径を変更するビーム径変更手段と、
前記第１及び第２のレーザ光を同一光軸上に配するとともに、前記ガルバノミラー装置に導く合成手段とから構成されているところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記エネルギーフルエンス変更手段は、ビームエキスパンダと、異なる焦点距離を有する複合レンズとを備え、前記ビームエキスパンダと前記複合レンズとの距離又は前記ビームエキスパンダから出射されるレーザ光のビーム径を変更することで、前記複合レンズから出射される焦点距離の異なる第１及び第２のレーザ光のうち一方又は双方のエネルギーフルエンスを変更するように構成されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は請求項３又は請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記エネルギーフルエンス変更手段は、前記第１のレーザ光の光軸又は前記第２のレーザ光の光軸のうち少なくとも一方の光軸上に配されてレーザ光を減衰させるレーザ光減衰手段により構成されているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記被マーキング対象物は、超硬化材質部材又はガラス部材であるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、まず第２のレーザ光にて被印字対象物の集光位置（印字位置）及びその周辺をマーキングされない程度のエネルギーフルエンスにて照射することで印字位置を加熱し、第１又は第２のレーザ光のエネルギーフルエンスを徐々に増大させて第１及び第２のレーザ光が照射される印字位置にマーキング可能な程度のエネルギーフルエンスを有するレーザ光が照射されることでマーキング処理が行なわれる。このようにすれば、被印字対象物にクラックを生じさせることなく高い印字品質を維持することできる。また、加熱とマーキングとを同時的に行なっているからマーキング処理の時間を大幅に短縮することができる。
エネルギーフルエンスを変更するエネルギーフルエンス変更手段としては、具体的には第１又は第２のレーザ光のビーム径を変更するビーム径変更手段と、レーザ光を減衰させるレーザ光減衰手段と、レーザ光源のレーザ出力を変更する構成とが考えられる。
このうち、ビーム径変更手段はレーザ光のビーム径を拡大・縮小する収束レンズ・発散レンズ等により構成することができる。また、レーザ光減衰手段は具体的減衰フィルタ、液晶シャッタ等を用いて構成することができる。
また、炭素鋼等の鉄系材料などからなる超硬化材質部材、又はガラス材質からなるガラス部材などは特にクラックが生じやすいが、上記マーキング装置を適用することにより、このようなマーキングが行いにくいものにおいて効果的にマーキングが行える構成となる。
尚、「エネルギーフルエンス」とは、単位面積あたりのエネルギー量を示したもので、単位は、例えばＪ／ｍ２，Ｊ／ｃｍ２等があり、Ｊ／ｃｍ２がよく用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
本発明に係るレーザマーキング装置の一実施形態について図１乃至図５を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態のレーザマーキング装置の構成を概念的に示すブロック図である。この図におけるレーザマーキング装置１は、主として、例えば波長４．８μｍ以上のレーザ光を出射する赤外線レーザ等として構成されるレーザ光源２１０（本実施形態の例では、波長１０．６μｍの炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ等が用いられる）と、レーザ光源２１０からのレーザ光の方向を変更するガルバノミラー２２０と、ガルバノミラー２２０からのレーザ光を収束させ、被マーキング対象物上にレーザスポットを形成する収束レンズ（ｆθレンズ８００）とを備えた構成をなしている。さらに、レーザ光源２１０を駆動制御するとともに、ガルバノミラー２２０を駆動制御することにより、レーザスポットを走査して所定のマーキング動作を行うことで文字・記号・図形等のマーキング情報をマーキングするように構成されており、制御手段１３０がこのようなマーキング制御を行うマーキング制御手段に相当する。
【００１４】
上記のレーザマーキング装置１は、主としてコントローラ部１００とヘッド部２００とからなり、以下、各々の構成について詳述する。
コントローラ部１００には、被マーキング対象物として例えばガラス等のクラック発生材質からなるワーク３００上にマーキングする文字・記号・図形等のマーキング情報を入力する入力手段１１０としてコンソール（パソコンのキーボードなどであってもよい）が設けられており、さらにこのコンソール（入力手段１１０）から入力されるマーキング情報に基づいて、複数の座標データを得るデータ生成手段１２０が設けられている。
【００１５】
さらに、コントローラ部１００には、データ生成手段１２０で生成された複数の座標データを格納する記憶手段１４０が設けられており、制御手段１３０は、記憶手段１４０に格納される複数の座標データを順番に出力させると共に、それら複数の座標データが、始点および終点である端点の座標データであるか否かを認識し、複数の座標データの出力、および、レーザ光源のON/OFF等を制御するように構成されている。また、ヘッド部２００と座標データ等の信号の送受信を行うためのラインドライバ及びラインレシーバ（以下ラインドライバ／レシーバ５０Ａと称する）が備えられている。
【００１６】
一方、ヘッド部２００には、コントローラ部１００と座標データ等の信号の送受信を行うラインドライバ及びラインレシーバ（以下ラインドライバ／レシーバ５０Ｂと称する）が設けられており、さらに、上述したレーザ光源２１０と、このレーザ光源２１０からのレーザ光のビーム径を拡大するビーム径拡大手段であるビームエキスパンダ７１０を備える光学系７００と、ビームエキスパンダ７１０でビーム径を拡大されて出射されたレーザ光の方向を変える上述のガルバノミラー２２０と、このガルバノミラー２２０からのレーザ光をワーク３００上に照射することによって、ワーク３００上にレーザスポットを形成する収束レンズ（ｆθレンズ８００）とが設けられている。また、コントローラ部１００の記憶手段１４０からラインドライバ／レシーバ５０Ｂを介して送られてきた複数の座標データを、それぞれに対応する電圧に変換するＤ／Ａ変換手段２３０と、このＤ／Ａ変換手段２３０からの電圧に基づいて、ガルバノミラー２２０を駆動制御するサーボ回路２４０とを備え、さらに、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの各座標データに対応する電圧及びガルバノミラー２２０の駆動量に対応する電圧に基づいて、端点の座標データに対する、レーザ光の照射位置の接近状態を検出する接近状態検出手段２５０を備えている。
【００１７】
ガルバノミラー２２０は、一方向にレーザ光の方向を変えるＸ軸ガルバノミラー２２０Ｘと、このＸ軸方向と直交する方向にレーザ光の方向を変えるＹ軸ガルバノミラー２２０Ｙとから構成されており、この２つのガルバノミラーを駆動することによりレーザ光を２次元方向に走査する構成をなしている。
【００１８】
次に、マーキング時における各部品の機能について説明する。
マーキング処理を行う場合には、マーキングする文字・記号・図形等のマーキング情報がコンソール（入力手段１１０）によって入力される。コンソールは入力手段１１０に加え、表示部を有する図示しない出力装置を兼ね備えており、入力されたマーキング情報が表示部によって確認できるので、この表示を見ながらマーキング情報を入力されることとなる。
【００１９】
コンソール１１０からマーキングデータ生成開始のトリガ信号が入力されると、このトリガ信号を受けて、データ生成手段１２０では、入力されたマーキング情報に対し、マーキング情報である文字・図形・記号を構成する線分要素に分解し、始点および終点の座標データを得る。また、この線分要素が直線であるのか曲線であるのかという線種の情報もこの座標データの中に含まれている。
【００２０】
座標データを生成した後、制御手段１３０に格納開始信号を出力し、制御手段１３０はこの信号を受けて、記憶手段１４０内のメモリ１４２を座標データの書き込みが可能な状態（書き込みモード）にセットする。そして、データ生成手段１２０は、各線分要素を、始点から終点までの間を更に細かく分解し、始点及び終点とを含めた複数の軌跡点の座標データを演算して求め、それぞれの座標データにアドレスを付してメモリ１４２に順次格納していく。このとき生成された軌跡点の座標データには、それが始点の座標データであるのか、終点の座標データであるのか、あるいは、中点の座標データであるのかという点データの情報も含まれている。
【００２１】
そして、制御手段１３０は、図示しない、外部からのマーキング開始のトリガ信号が入力されることに伴い、メモリ１４２に格納されたこれら座標データを出力する際に、メモリ１４２をデータを読み出し可能な状態（読み出しモード）にセットすると共に、記憶手段１４０内にあるカウンタ１４１にカウンタ制御信号を出力する。カウンタ１４１はこの制御信号を受けてメモリ１４２のアドレスを順次カウントしていき座標データを読み出し、出力する。メモリ１４２から出力された座標データは、コントローラ部１００のラインドライバ／レシーバ５０Ａからヘッド部２００のラインドライバ／レシーバ５０Ｂを介して、Ｄ／Ａ変換手段２３０へ送出されると共に、制御手段１３０にも送出される。
【００２２】
制御手段１３０では、ラインドライバ／レシーバ５０Ａから送出された座標データが、始点の座標データであるのか、終点の座標データであるのかに基づき、後述するレーザ制御信号であるＯＮ／ＯＦＦ信号をレーザ光源２１０へ出力し、レーザ光源２１０はこの制御信号を受けてレーザ光をＯＮ／ＯＦＦさせる。Ｄ／Ａ変換手段２３０では、送出されてきた座標データを電圧に変換してサーボ回路２４０へ出力すると共に、接近状態検出手段２５０に備えられた、第１の判別手段であるウィンドウコンパレータ２５３にも出力している。
【００２３】
サーボ回路２４０ではこの電圧を受けて回路を駆動させるとともに、ガルバノミラー２２０の角度制御を行っており、これによってガルバノミラー２２０の角度が変化して、レーザ光源２１０からのレーザ光の方向を制御することで、ワーク３００上に照射されるレーザ光を２次元的に走査する。サーボ回路２４０内には角度検出手段２５１が備えられており、この角度検出手段２５１はガルバノミラー２２０の角度を検出して、この角度に対応した電圧をサーボ回路２４０内にフィードバックすると共に、この電圧をウィンドウコンパレータ２５３にも出力している。
【００２４】
また、サーボ回路２４０内には速度検出手段である微分回路２５２も備えられており、この微分回路２５２は角度検出手段２５１からの電圧をガルバノミラー２２０の走査速度に対応した電圧に変換して、サーボ回路２４０内にフィードバックすると共に、この電圧を接近状態検出手段２５０に備えられている第２の判別手段であるコンパレータ２５４にも出力している。
【００２５】
ウィンドウコンパレータ２５３では、入力されたＤ／Ａ変換手段２３０からの電圧に対する、角度検出手段２５１からの電圧の差を、所定の第１の基準電圧と比較し、その結果を第１の２値化信号で出力し、この第１の２値化信号はヘッド部２００のラインドライバ／レシーバ５０Ｂからコントローラ部１００のラインドライバ／レシーバ５０Ａを介して制御手段１３０へと入力される。また、コンパレータ２５４では、入力された微分回路２５２からの電圧が所定の第２の基準電圧と比較し、その結果を第２の２値化信号で出力し、この第２の２値化信号もヘッド部２００のラインドライバ／レシーバ５０Ｂからコントローラ部１００のラインドライバ／レシーバ５０Ａを介して制御手段１３０へと入力される。
【００２６】
制御手段１３０では、メモリ１４２からラインドライバ５０Ｃを介して送出された座標データが、始点及び終点の座標データであった場合に、この２値化信号を受け入れて、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの電圧に対する角度検出手段２５１からの電圧の差が所定の第１の基準電圧以内であって、かつ、微分回路２５２からの電圧が所定の第２の基準電圧以内の時に、順次座標データを送出するようにして、それ以外の判別結果の時は、メモリ１４２のアドレスをカウントしているカウンタ１４１をこの始点、或いは終点の座標データのアドレスで繰り返しカウントさせるようにする。
【００２７】
また、制御手段１３０では、メモリ１４２からラインドライバ／レシーバ５０Ａを介して送出された座標データが、始点の座標データであった場合には、この２値化信号を受け入れて、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの電圧に対する角度検出手段２５１からの電圧の差が所定の第１の基準電圧以内であって、かつ、微分回路２５２からの電圧が所定の第２の基準電圧以内の時に、順次座標データを送出するわけだが、この際に、メモリ１４２のアドレスをカウントアップして、次の座標データを送出すると共に、レーザ光源２１０にレーザ制御信号（ＯＮ信号）を与え、レーザ光を出射させる。一方、メモリ１４２からラインドライバ５０を介して送出された座標データが、終点の座標データであった場合には、この２値化信号を受け入れて、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの電圧に対する角度検出手段２５１からの電圧の差が所定の第１の基準電圧以内であって、かつ、微分回路２５２からの電圧が所定の第２の基準電圧以内の時に、レーザ光源２１０にレーザ制御信号（ＯＦＦ信号）を与え、レーザ光をＯＦＦする。
【００２８】
次に、図２を参照しつつ光学系７００について説明する。
本実施形態の光学系７００はレーザ光源２１０からのレーザ光のビーム径を変更するビームエキスパンダ７１０と、このビームエキスパンダ７１０を出射したレーザ光から第１及び第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２を生成し、第２のレーザ光Ｌ２のビーム径Ｂ２を変更する補助光学系７２０とから構成されている。
【００２９】
ビームエキスパンダ７１０は図２に示すように周知の構造をなしており、発散レンズ７１１とコリメータレンズ７１２との間隔を変えることにより、ビーム径を変更することができる。
補助光学系は、ハーフミラー７２１，７２２と、全反射ミラー７２３，７２４と、発散レンズ７２５とを一体的に備えた光学ユニットとして構成されている。
ビームエキスパンダ７１０からのレーザ光はハーフミラー７２１により２光軸ＬＣ１，ＬＣ２に分岐され、一方（第１のレーザ光Ｌ１）がハーフミラー７２２に向かい、他方（第２のレーザ光Ｌ２）が全反射ミラー７２３，７２４を反射して発散レンズ７２５に向かう。ハーフミラー７２１及び発散レンズ７２５を通過した第１及び第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２はハーフミラー７２２により同一光軸上に配されてガルバノミラー２２０に向かう。
【００３０】
発散レンズ７２５は制御手段１３０からの駆動信号に基づいて光軸ＬＣ２に沿った方向に移動可能なアクチュエータ（図示せず）に搭載されており、このアクチュエータの動作に伴って発散レンズ７２５が光軸ＬＣ２上を移動することができるようになっている。従って、発散レンズ７２５の位置によってワーク３００の印字領域ＭＡ上における第２のレーザ光Ｌ２のビーム径Ｂ２が変化するようになっている。
【００３１】
また、ハーフミラー７２１，７２２は、制御手段１３０からの制御信号に基づいて第１のレーザ光Ｌ１の光軸ＬＣ１と直交する方向へこれらハーフミラー７２１，７２２を移動するアクチュエータ（図示せず）に搭載されており、例えば、ガラス等にマーキング処理を施す場合には光軸ＬＣ１上へ進入した位置（進入位置）に配され、クラックの生じない部材にマーキング処理を施す場合には光軸ＬＣ１からずれた位置（待避位置）に配されるようになっている。
【００３２】
以下、本発明の動作について説明する。
炭素鋼の鉄系材料からなる超硬化材質やガラス等にマーキング処理を施す際において、マーキング可能なエネルギーフルエンス（以下、「フルエンス」という）を有するレーザ光をいきなり印字領域ＭＡ上に照射すると、サーマルショックによりクラックが生じる虞がある。そこで、本実施形態では、まず、印字位置Ｍ及びその周辺を加熱し、昇温したところでマーキング処理を施すことによりサーマルショックを回避している。
尚、「エネルギーフルエンス」とは、単位面積あたりのエネルギー量を示したもので、単位は、例えばＪ／ｍ２，Ｊ／ｃｍ２等があり、Ｊ／ｃｍ２がよく用いられている。
【００３３】
本実施形態では、発散レンズ７２５をミラー７２４側からハーフミラー７２２側へ徐々に移動させて、第２のレーザ光Ｌ２の印字領域上におけるビーム径Ｂ２を小さくすることによりフルエンスを増大させている。具体的には、印字開始時において第１のレーザ光Ｌ１の集光位置（印字位置Ｍ）のフルエンスφ０がマーキング不能な程度のフルエンスとされている。即ち第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とのフルエンスφ１，φ２の和φ０がマーキング不能なフルエンスφａ以下とされる。そして、時間経過とともに、発散レンズ７２５をハーフミラー７２２側へ移動させると、第２のレーザ光Ｌ２のビーム径Ｂ２が小さくなり、第２レーザ光Ｌ２の印字領域ＭＡ上におけるフルエンスφ０が増大する。所定時間（加熱時間Ｔａ）経過後には、印字位置Ｍにおけるフルエンスφ０がマーキング可能なフルエンスφａ以上となってマーキング処理が施されることとなる。そして、所定のフルエンスφｂを維持する（図３及び図４参照）。
従って、上記の加熱時間Ｔａをワーク３００にサーマルショックを生じさせない程度の時間となるように、発散レンズ７２５の移動速度を調整するようにすれば良いのである。この加熱時間Ｔａはワーク３００の材質に基づいて理論的に想定される時間に設定しても良く、実際にワーク３００にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して実験的に設定しても良い。あるいは、理論的に想定される時間に設定しておき、その後は実際にレーザを照射することにより加熱時間Ｔａを設定しても良い。
【００３４】
また、レーザ光源１４の出力を増大させることによりフルエンスφ０を増大させる方法を講じても良い（図５参照）。この場合にも、上記のように、理論値、実験値、又は双方に基づいた加熱時間Ｔａを設定することができる。
さらには、発散レンズ７２５を移動させつつレーザ光源１４の出力を増大させてフルエンスを増大させるようにしても良い。
【００３５】
また、上記動作においては、ハーフミラー７２１，７２２を進入位置に配して、第１及び第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２を出射させるようにしていたが、サーマルショックによりクラックが生じないワークＷにマーキング処理を施す場合には、これらハーフミラー７２１，７２２を待避位置に配して第１のレーザ光を出射させて加熱動作を行なうことなくマーキング処理を施すことができる。
【００３６】
また、別の構成として、ハーフミラー７２２を偏光ビームスプリッタに換装し、ハーフミラー７２１と全反射ミラー７２３との間に１／４波長板７２６を配するとともに、Ｐ偏光のみを透過させる偏光ビームスプリッタと全反射ミラー７２６との間に１／４波長板７２６を配するように構成しても良い。
このような構成では、直線偏光（例えばＰ偏光）とされるレーザ光がハーフミラー７２１を通過すると、第１及び第２のレーザ光とに分岐する。このうち、第１のレーザ光はＰ偏光であるから、偏光ビームスプリッタを透過する。一方、第２のレーザ光は１／４波長板を２回透過することによりＳ編波とされるから、偏光ビームスプリッタで反射して、第１のレーザ光の光軸ＬＣ１と同一光軸上に配されることとなる。このような構成とすると、ハーフミラー７２２で構成した場合に比べて第１のレーザ光及び第２のレーザ光の損失が極めて小さくなり、省電力化に寄与することとなる。
また、１／４波長板７２６を全反射ミラー７２３又は７２４のいずれか一方の光反射面上に設けるようにしてもよい。このようにすると、全反射ミラー７２３（７２４）に入射する前に１／４波長板を透過し、さらに全反射ミラー７２３（７２４）を反射した後に１／４波長板を透過してＰ偏光とされて偏光ビームスプリッタで反射することとなる。
【００３７】
上記実施形態によれば、まず第１及び第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２をマーキングされない程度のフルエンスにてワーク３００に照射することで印字位置Ｍ及びその周辺を加熱し、第１及び第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される印字位置Ｍにはマーキング可能な程度のフルエンスを有するレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射することによりマーキングが行なわれる。このようにすれば、ワーク３００にクラックを生じさせることなく高い印字品質を維持することできる。また、加熱処理とマーキングとを同時的に行なっているからマーキング処理の時間を大幅に短縮することができる。
さらに、各線分のマーキングにおいて終点まで達したときに、エネルギーフルエンスφａ以下のマーキング不能状態として除冷期間を設けるようにすればなお良い。
【００３８】
＜実施形態２＞
本実施形態は図６及び図７に示すように、光学系７００をビームエキスパンダ７１０及び円盤形状をなす複合レンズ７３０により構成しているところが実施形態１と相違している。その他の構成は上記実施形態と同一であるから、相違する部分についてのみ説明する。
複合レンズ７３０はその中心部分に収束機能を有する収束レンズ部７３１が形成されており、その周囲は入射した光をそのまま透過させる光透過部７３２とから構成されている。
ビームスプリッタ７１０からのレーザ光が複合レンズ７３０を入射すると、収束レンズ部７３１に入射した成分は収束光（第２のレーザ光Ｌ２）とされて途中で集光し、その後発散しつつガルバノミラー装置２２０に向かう。一方、光透過部７３２に入射した成分はそのまま透過して平行光（第１のレーザ光Ｌ１）としてガルバノミラーに向かう。
【００３９】
従って、この複合レンズ８３０をビームエキスパンダ７１０側からガルバノミラー装置２２０側へ移動させつつレーザ光を出射するようにすれば良い。そうすると、第２レーザ光Ｌ２の集光位置がガルバノミラー装置２２０側へ移動するから、ワークＷの印字領域ＭＡ上における第２レーザ光Ｌ２のビーム径Ｂ２が縮小されてフルエンスφ２が増大する。この結果、第１のレーザ光Ｌ１の照射位置（印字位置Ｍ）におけるフルエンスφ０がマーキング不能な程度のフルエンスφａ以下からマーキング可能な程度のフルエンスφａ以上に増大し、もってマーキング処理が行なわれることとなる。
【００４０】
また、ビームエキスパンダ７１０から出射されるレーザ光のビーム径を増大させることにより印字位置におけるフルエンスφ０を増大させることもできる。
例えば、印字開始時に発散レンズ７１１とビームエキスパンダ７１２との距離をｄ１に設定し、加熱時間Ｔａ経過後にｄ１よりも長いｄ２とする。そうすると、距離ｄ１のときにはビーム径がｗ１とされ、距離ｄ２のときにはビーム径ｗ１よりも大きいｗ２とされる。また、ビーム径ｗ１のときの第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との比率（複合レンズ７３０を透過したときの断面積の比率Ａ。「比率Ａ＝第１のレーザ光の断面積／第２のレーザ光の断面積」と定義する。）がＡ１とされ、ビーム径ｗ２のときの比率がＡ１よりも大きいＡ２とされる。この比率ＡがＡ２となるときのフルエンスφ０がマーキング可能なフルエンスφａ以上とされるように設定し、比率がＡ１からＡ２に移行する時間を加熱時間Ｔａとなるようにビームエキスパンダ７１０を制御すれば良いのである。
また、比率がＡ１からＡ２に変化する過程で、第１レーザ光Ｌ１のビーム径は大きくなるから、これにより、印字位置Ｍにおけるスポット径Ｂ１が縮小することは周知の事実である。具体的には、ビーム径が大きくなるに従ってスポット径Ｂ１が小さくなるという逆比例の関係となる。従って、ビームエキスパンダ７１０と複合レンズ７３０との距離を一定としておき、ビームエキスパンダ７１０から出射されるレーザ光のビーム径を増大させるように制御することで、上記と同様の動作が行なわれることとなる（図７参照）。
尚、レーザ光源２１０の出力のみを増大させる方法でも良いし、上記の方法と併用するようにしても良いことは勿論である。
【００４１】
＜実施形態３＞
本実施形態は実施形態１においてハーフミラー７２１，７２２間及びミラー７２３，７２４間にレーザ光減衰手段７２７を配した構成とされている。
このレーザ光減衰手段７２７は、例えば液晶シャッタあるいは減衰率を可変することができる減衰フィルタ等により構成することができ、上記実施形態と連動させてこれらを動作させるようにすることができる（図８参照）。
また、図９に示すように、ハーフミラー７３１，７３２間にのみレーザ光減衰手段７２７を設ける構成でも良く、あるいは、図１０に示すように、ミラー７２３，７２４間にレーザ光減衰手段を設けるように構成してもよい。
【００４２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）本実施形態では、マーキング動作終了後に、出力レベルを落として再度、マーキング箇所を走査する冷却期間を設けていたが、この限りではなく、この冷却期間を設けない構成であっても良い。ただし、冷却期間を設けていれば、マーキング動作によりマーキングされた文字・記号・図形等の部分が急激に冷やされることがないから、クラックの発生を防止する効果を更に向上することができる。
（２）本実施形態では、レーザ光源に、ガラスを透過しない波長４．８μｍ以上の赤外線レーザを例として、経済性等も配慮した波長１０．６μｍの炭酸ガスのＣＯ２レーザを用いる構成であったが、この限りではなく、ガラスを透過しないレーザであればよく、波長の非常に短い領域の紫外線領域のレーザ光を用いても良い。
（３）上記実施形態におけるハーフミラー７２１、７２２は例えば、透過率と反射率との比が８：２であるとか、又は７：２のように種々の比に変更するようにしても良い。特に第１のレーザ光はマーキング処理を行なう上でエネルギーフルエンスが第２レーザ光のエネルギーフルエンスよりも大きくされることが望ましいから、上述の構成は極めて有用である。
（４）また、第３実施形態において、液晶シャッタは外部からの制御信号に基づいてその透過率を変更するように構成しても良い、このようにすれば、エネルギーフルエンスの変更方向の選択枝が増えるから、最適な調整を行なうことが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１に係るレーザマーキング装置の構成を概念的に示すブロック図
【図２】光学系の構成を示した概念図
【図３】加熱及び印字動作を概念的に示す説明図
【図４】フルエンスの時間的変化を示したグラフ
【図５】フルエンスの時間的変化を示したグラフ
【図６】実施形態２に係るレーザマーキング装置における光学系の構成を示した概念図
【図７】スポット径の変更方法を概念的に説明する説明図
【図８】実施形態３に係るレーザマーキング装置における光学系の構成を示した概念図
【図９】実施形態３に係るレーザマーキング装置における光学系の構成を示した概念図
【図１０】実施形態３に係るレーザマーキング装置における光学系の構成を示した概念図
【図１１】従来構成を示した概念図
【図１２】従来構成を示した概念図
【符号の説明】
【００４４】
２１０…レーザ光源
２２０…ガルバノミラー装置
３００…ワーク
７１０…ビームエキスパンダ
７２０…補助光学系
８００…収束レンズ
ＭＡ…印字領域
Ｍ…印字位置
Ｌ１…第１のレーザ光
Ｌ２…第２のレーザ光
ＬＣ１…第１のレーザ光の光軸
ＬＣ２…第２のレーザ光の光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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