(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
爪(1)の表面に集束して、極超短パルスレーザーを照射し、レーザーのエネルギーで爪(1)の表面に凹部(2)を設けて、文字、記号、図形等の表示を設けることを特徴とする爪の加工方法。
【請求項２】
極超短パルスレーザーが爪(1)の表面に１〜１００μｍ径の凹部(2)を設ける請求項１に記載される爪の加工方法。
【請求項３】
爪(1)にレーザーを照射する極超短パルスレーザーのパルス幅が１０００ｆｓｅｃ以下である請求項１に記載される爪の加工方法。
【請求項４】
爪(1)にレーザーを照射する極超短パルスレーザーの１パルスのエネルギーが０．０５μジュール以上である請求項１に記載される爪の加工方法。
【請求項５】
極超短パルスレーザーが爪(1)の表面に点在して凹部(2)を設ける請求項１に記載される爪の加工方法。
【請求項６】
爪(1)を定位置に固定し、極超短パルスレーザーの照射位置を移動して、爪(1)の表面に複数の凹部(2)を設ける請求項１に記載される爪の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爪の表面に、文字、記号、図形等の表示を消えにくい状態で簡単に表示することができる爪の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
爪にＩＤ等の情報を記憶して、爪のＩＤで人を特定することができる。この方法は、たとえば、病院で患者を正確に特定して、間違った患者に処置をするのを有効に阻止できる。本発明者は、このことを実現するために、爪にレーザーを照射して情報を記憶する方法を開発した。この方法は、爪の内部に集束して、極超短パルスレーザーを照射する。レーザーが照射された爪の内部では、レーザーのエネルギーで小爆発を起こして空孔ができる。この空孔の位置やパターンで情報を記憶することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
爪の内部に設けた空孔による情報は、患者を識別するＩＤ等に使用できる。この記憶情報は、相当の期間は消えることがない。また、爪によって確実に患者を特定できる特長がある。しかしながら、この方法で爪の内部に設けた情報は、読み出しが極めて難しい欠点がある。それは、爪を透過させる光で空孔の有無を検出することはできるが、表面から内部の空孔を正確に検出するのが極めて難しいからである。このため、空孔を正確に検出するために、爪の内部に大きな空孔を設ける必要がある。ところが、大きな空孔を設けるためには、極超短パルスレーザーの１パルスのエネルギーを大きくする必要がある。爪に空孔を設けるレーザーのエネルギーはできるかぎり小さくすることが大切である。それは、爪が人体の一部であるから、大きなレーザーのエネルギーが人体に与える影響をできるかぎり少なくするためである。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、爪に特定の文字、図形、記号等の表示を簡単に設けることができ、しかも設けた表示を簡単に識別できる爪の加工方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の爪の加工方法は、爪１の表面に集束して、極超短パルスレーザーを照射し、レーザーのエネルギーで爪１の表面に凹部２を設けて、文字、記号、図形等の表示を設ける。極超短パルスレーザーは、たとえば爪１の表面に、１〜１００μｍ径の凹部２を設ける。爪１にレーザーを照射する極超短パルスレーザーのパルス幅は、好ましくは、１０００ｆｓｅｃ以下とする。さらに、極超短パルスレーザーの１パルスのエネルギーは０．０５μジュール以上とする。極超短パルスレーザーは、爪１の表面に点在して凹部２を設けて、文字、記号、図形等を設けることができる。さらに、加工方法は、爪１を定位置に固定し、極超短パルスレーザーの照射位置を移動して、爪１の表面に複数の凹部２を設けることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための爪の加工方法を例示するものであって、本発明は爪の加工方法を下記の方法に特定しない。
【０００７】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【０００８】
本発明の爪の加工方法は、爪１の表面に極超短パルスレーザーを照射して、図１〜図３に示すように、爪１の表面に複数の凹部２を設け、複数の凹部２の集合で、文字、記号、図形等の表示を設ける。複数の凹部２は、図３に示すように、文字や図形を表示するラインように線状に並べて設けられ、あるいは図１と図４に示すように、縦横の格子が交差する交点にマトリクス状に設けて表示される。
【０００９】
複数の凹部２で表示される文字、記号、図形等は、装飾用として、あるいは個人の識別用のＩＤとして使用される。装飾用に使用される凹部２は、図２や図４に示すように、多数を連続して設けて、文字や図形を表示する。ひとつの凹部２が非常に小さくて見にくい場合、図に示すように、複数列の凹部２を線状に設けて、見やすい表示とすることができる。ただ、個人を識別するＩＤ等の表示は、必ずしも目で見て識別できる必要はない。したがって、図１に示すように、凹部２をマトリクスに設けて、識別ようにＩＤとすることができる。図１は、縦１列に８つの交点を設け、各々の交点に凹部２を設け、あるいは設けない状態として、１列で８ビットの情報を記憶できる。さらに、８つの交点がある縦列を１０列に並べているので、１０バイトの情報を記憶できる。このように、凹部２をマトリクスに設ける方法は、縦横の交点の数を多くして、多数の情報を記憶できる。
【００１０】
図５は、爪１に凹部２を設ける加工装置を示す。この加工装置は、爪１を定位置に固定する固定台３と、この固定台３に固定している爪１に、レーザーパルスを照射する極超短パルスレーザー装置４と、この極超短パルスレーザー装置４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向に移動させる移動機構５とを備える。
【００１１】
固定台３は、爪１を定位置に保持できるように、指１０を嵌入できる嵌入凹部６を上面に設けている。さらに、嵌入凹部６に入れた指１０をしっかりと固定するために、バンド７を設けている。バンド７は、指１０の上を押圧して、嵌入凹部６に固定する。バンド７は、伸縮できるゴム状弾性体で、脱着できるように固定台３に連結している。
【００１２】
極超短パルスレーザー装置４は、爪１の表面にレーザーを集束して照射する。極超短パルスレーザー装置４は、中心波長を約８００ｎｍとする。ただし、レーザーの波長は、必ずしもこの波長とする必要はなく、爪１に照射して凹部２を設けることができる全ての波長、たとえば４５０〜１０００ｎｍとすることができる。爪１にレーザーを照射する極超短パルスレーザー装置４は、アルゴンイオンレーザーで励起されたモードロックチタンサファイアレーザーとＮｄ：ＹＬＦレーザーで励起されるチタンサファイア再生増幅器が使用できる。ただし、本発明の方法は、使用する極超短パルスレーザー装置４を以上のレーザー装置に特定するものでなく、爪１の表面に極超短パルスレーザーを照射して凹部２を設けることができる全てのレーザー装置を使用できる。
【００１３】
極超短パルスレーザー装置４は、対物レンズ８でレーザーを爪１の表面に集束して照射する。対物レンズ８は、レーザービームを４５度よりも大きな集束角で集束して、爪１の表面を照射する。集束角とは、図５において、レーザービームが爪１の表面に集束される角度θを意味する。集束角が４５度よりも大きいレーザービームは、爪表面の集束点から爪１の奥にずれた位置で大きく拡散されて、エネルギー密度が低くなる。このため、爪１の表面では大きなエネルギー密度で凹部２を設けるが、爪１の内部ではエネルギー密度が低く、レーザービームが指１０に悪い影響を与えることがない。
【００１４】
極超短パルスレーザー装置４は、対物レンズ８でレーザービームを集束して爪１の表面に照射して、直径を１〜１０μｍφとする凹部２を設ける。レーザービームで爪１の表面に設けられる凹部２の直径（ｄ）は、１〜１００μｍとすることもできる。凹部２の直径を大きくすると、装飾用の文字や図形を見やすくできる。小さい凹部２は、ほとんど目に見えないようにして、爪１の極めて狭い領域に、多数の情報を記憶できる。
【００１５】
極超短パルスレーザー装置４が爪１に照射するエネルギーは、爪１に設ける凹部２の大きさを特定する。レーザーが爪１に凹部２を設けるための１パルスのエネルギーは、好ましくはできるかぎり小さくする。それは、レーザーが人体にあたえる影響をできるかぎり小さくするためである。ただ、１パルスのエネルギーが小さすぎると、極超短パルスレーザーが爪１に凹部２を設けることができなくなる。したがって、極超短パルスレーザーは、１パルスのエネルギーを０．０５μジュール以上として、爪１の表面に凹部２を設ける。爪１に照射する極超短パルスレーザーの１パルスのエネルギーは０．０５μジュールよりも大きく、好ましくは０．０５〜０．２μジュール、さらに好ましくは０．０５〜０．１μジュールとする。
【００１６】
極超短パルスレーザーが爪１にレーザーを照射する時間、すなわちレーザーのパルス幅は、１００〜２００ｆｓｅｃとする。ただ、レーザーのパルス幅は、１０００ｆｓｅｃ以下とすることもできる。レーザーのパルス幅が短すぎると、爪１に凹部２を設けるために、１パルスのエネルギーを大きくする必要があり、反対にレーザーのパルス幅が長すぎると、エネルギーの小さいレーザーであっても人体への影響が大きくなる。したがって、爪１にレーザーを照射する１パルスの時間は、好ましくは１０００ｆｓｅｃ以下とする。さらに好ましくは５０〜１０００ｆｓｅｃの範囲とする。
【００１７】
移動機構５は、レーザーパルスに同期して、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させる。移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４がレーザービームを爪表面の所定の位置を照射するように、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動させる。移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸方向とＹ軸方向に移動して、爪表面に設ける凹部２の位置を爪１の表面で変化させる。爪表面に設ける凹部２の間隔（ｔ）は、たとえば、直径（ｄ）の１０〜１００倍とすることができる。また、移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４をＺ軸方向に移動して、レーザービームを正確に爪表面に集束させる。
【００１８】
移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４が爪１の表面に１パルスのレーザービームを照射するごとに、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸方向とＹ軸方向の両方または一方に移動して、次のレーザーパルスで異なる位置に凹部２を設ける。ただし、爪表面の同じ位置に複数回にわたってレーザービームを照射して、複数のレーザーパルスでひとつの凹部２を設けることもできる。この方法は、弱いレーザービームで、大きく、あるいは深い凹部２を設けることができる。この方法で凹部２を設ける場合、移動機構５は複数回のレーザーパルスを照射した後、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸方向とＹ軸方向のいずれかまたは両方に移動させる。
【００１９】
移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４を爪１の表面に沿ってＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる。ただ、人間の爪１は完全な平面状ではなくてわずかに湾曲している。湾曲する爪１の表面に正確にレーザービームを集束して凹部２を設けるために、移動機構５は極超短パルスレーザー装置４をＺ軸方向に移動する。爪１の極めて狭い領域に個人を識別するＩＤ等の情報を設ける場合、移動機構５は必ずしも極超短パルスレーザー装置４をＺ軸方向に移動する必要はない。極めて狭い領域では、爪１の表面がほぼ平面となるからである。
【００２０】
移動機構５は、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させるデーターの記憶回路９を備える。移動機構５は、記憶回路９に記憶しているデーターに基づいて極超短パルスレーザー装置４を移動して、爪１の表面に複数の凹部２を設ける。この凹部２が文字、図形、記号等を表示する。記憶回路９のデーターは、あらかじめ文字や図形等を表示するように入力されている。
【００２１】
以上の加工装置は、以下のようにして爪１の表面にレーザーパルスを照射して複数の凹部２を設ける。
(1)  固定台３の嵌入凹部６に指１０を入れて、爪１を定位置に固定する。
(2)  移動機構５が、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に移動させて、レーザービームの集束位置を爪表面の決められたスタート位置とする。
(3)  極超短パルスレーザー装置４がレーザーパルスを爪表面に照射するのに同期して、移動機構５が記憶回路９に記憶するデーターに基づいて、極超短パルスレーザー装置４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させる。この工程で、爪１の表面に複数の凹部２が設けられて、文字や記号等が表示される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の爪の加工方法は、爪に特定の文字、図形、記号等の表示を簡単に設けることができ、しかも設けた表示を簡単に識別できる特長がある。それは、本発明の爪の加工方法が、爪の表面に集束して、極超短パルスレーザーを照射し、レーザーのエネルギーで爪の表面に凹部を設けて、文字、記号、図形等の表示を設ているからである。このように、爪の表面に凹部を設ける方法は、表面からこの凹部を検出できるので、極めて簡単にしかも正確に識別できる。とくに、爪の表面に設ける凹部は、小さく形成しても正確に識別できる。このため、従来のように、爪の内部に大きな空孔を設ける必要がなく、小さな凹部を爪の表面に設けて正確に識別できる。さらに、本発明の加工方法は、爪の表面に小さな凹部を設けるので、レーザービームのエネルギーを小さくできる特長もある。このように、本発明の加工方法は、爪の表面に、小さなエネルギーのレーザービームで凹部を設けるので、人体に与える影響を少なくできる。
【００２３】
さらに、爪の表面に凹部を設ける本発明の加工方法は、爪を研磨して簡単に除去でき、また、爪が伸びるとなくなるので除去する必要がない。さらに、また、本発明の加工方法は、綺麗な模様や図形を表示して美しいデザインに装飾できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の加工方法で加工された爪を示す一部拡大平面図
【図２】本発明の実施例の加工方法で加工された爪の他の一例を示す一部拡大平面図
【図３】図１に示す爪の拡大断面図
【図４】本発明の実施例の加工方法で加工された爪の他の一例を示す一部拡大平面図
【図５】本発明の実施例の加工方法に使用する加工装置を示す概略構成図
【符号の説明】
１…爪
２…凹部
３…固定台
４…極超短パルスレーザー装置
５…移動機構
６…嵌入凹部
７…バンド
８…対物レンズ
９…記憶回路
１０…指
【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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