(57)【要約】【課題】  同一の装置で透明板の表面と内部にマーキングする方法と、その実施に用いられる露光装置と、その露光装置を使って、今迄市場では見られなかった表面と内部にマーキングした新しいタイプのマーキング透明板を提供する。【解決手段】レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノミラー１５を備えたガルバノ１４とガルバノミラー１７を備えたガルバノ１６からなるガルバノメータを用いて偏向し、ｆθレンズ１を介して所望位置に走査するレーザビームスキャナとを設け、且つ前記ｆθレンズ１とワーク２間に挿入・退避自在の透明な平行平面板３を配置する。【選択図】図３
2009000704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板の表面のマーキングは、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノメータを用いて偏向し、ｆθレンズを介して所望位置に走査するレーザビームスキャナを備えた露光装置によりマーキングし、透明板の内部のマーキングは前記露光装置のｆθレンズと透明板間に透明な平行平面板を挿入してマーキングを行うことを特徴とする透明板の表面と内部へのマーキング方法。
【請求項２】
レーザパワーを可変にしたことを特徴とする請求項１記載の透明板の表面と内部へのマーキング方法。
【請求項３】
透明板の内部へのマーキングは、パルス幅が１０−８秒より短いレーザを使用することを特徴とする請求項１または２記載の透明板の表面と内部へのマーキング方法。
【請求項４】
レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノメータを用いて偏向し、ｆθレンズを介して所望位置に走査するレーザビームスキャナとを有し、且つ前記ｆθレンズとワーク間に挿入・退避自在の透明な平行平面版を配置したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項５】
レーザパワーを可変にしたことを特徴とする請求項４記載のマーキング装置。
【請求項６】
パルス幅が１０−８秒より短いレーザを使用することを特徴とする請求項４または５記載のマーキング装置。
【請求項７】
表面と内部に同一または異なる数字、文字、アルファベット、記号、図形、マーク、２Ｄコード等のデータをマーキングしたことを特徴とする透明ガラスまたは透明プラスチックから成るマーキング透明板。
【請求項８】
表面と内部に同一または異なる数字、文字、アルファベット、記号、図形、マーク、２Ｄコード等のデータをマーキングし且つパルス幅が１０−８秒より短いレーザを用いて、内部にマーキングしたデータの一部又は全部を肉視出来ない状態にしたことを特徴とする透明ガラスまたは透明プラスチックから成るマーキング透明板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明板、詳しくは、透明ガラス板または透明プラスチック板の表面と内部へのマーキングを行う方法とその実施に用いられるレーザ光を用いた露光装置とマーキングされた透明板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板（ワーク）の表面のレジストに２Ｄコード等を露光するレーザ光を用いた露光装置と、ガラス基板の内部に所謂インナーマーキングという形でマーキングする露光装置は存在していた。
【０００３】
しかし、同一の装置でガラス表面と内部にマーキングする露光装置は存在していなかった。それは表面と内部とで焦点位置が違う為に、同一装置で行う事は不可能と考えられていたからである。
【０００４】
従って、表面と内部にマーキングを施したガラス基板もこの世の中には存在しなかった。
【特許文献１】特開平９−１０３８９３号公報
【特許文献２】特許第３０２９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、同一の装置で透明ガラス板または透明プラスチック板等の透明板の表面と内部にマーキングする方法とその実施に用いられる露光装置を提供することを第１の目的とし、第２の目的はその露光装置を使って、今迄市場では見られなかった表面と内部にマーキングした新しいタイプのマーキング透明板を提供しようとするものである。
【０００６】
前記第２の目的は、例えばガラス基板（ワーク）の表面と内部に、数字、文字、アルファベット、記号、図形、マーク、２Ｄコード等のデータを同一の露光装置でマーキングすることにより、狭い余白に２倍のデータ量を簡単且つ経済的にマーキングすることが出来、そして表面と内部にマーキングされたワークは、アクシデントにより一方のデータが消えても大丈夫なようにすることが可能となり、データの安全性を確保することができ、また、内部にマーキングするデータを、表面にマーキングしたデータを検出する装置では、検出されないものとすることにより偽造防止機能を持ったワークを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１記載の発明は、透明板の表面のマーキングは、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノメータを用いて偏向し、ｆθレンズを介して所望位置に走査するレーザビームスキャナを備えた露光装置によりマーキングし、透明板の内部のマーキングは前記露光装置のｆθレンズと透明板間に透明な平行平面板を挿入してマーキングを行うことを特徴とする透明板の表面と内部へのマーキング方法である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、レーザパワーを可変にしたことを特徴とする透明板の表面と内部へのマーキング方法である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、透明板の内部へのマーキングは、パルス幅が１０−８秒より短いレーザを使用することを特徴とする透明板の表面と内部へのマーキング方法である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノメータを用いて偏向し、ｆθレンズを介して所望位置に走査するレーザビームスキャナとを有し、且つ前記ｆθレンズとワーク間に挿入・退避自在の透明な平行平面版を配置したことを特徴とするマーキング装置である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、レーザパワーを可変にしたことを特徴とするマーキング装置である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、パルス幅が１０−８秒より短いレーザを使用することを特徴とするマーキング装置である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、表面と内部に同一または異なる数字、文字、アルファベット、記号、図形、マーク、２Ｄコード等のデータをマーキングしたことを特徴とする透明ガラスまたは透明プラスチックから成るマーキング透明板である。  
【００１４】
請求項８記載の発明は、表面と内部に同一または異なる数字、文字、アルファベット、記号、図形、マーク、２Ｄコード等のデータをマーキングし且つパルス幅が１０−８秒より短いレーザを用いて、内部マーキングしたデータの一部又は全部を肉視出来ない状態にしたことを特徴とする透明ガラスまたは透明プラスチックから成るマーキング透明板である。
【００１５】
図１及び図２は請求項１記載の発明の要部の構成及び作用効果を示す模式図で、図１は例えばガラス基板２の表面にマーキングする場合、図２は挿入、退避自在の透明な平行平面板３をｆθレンズ１’とガラス基板２の間に配置してガラス基板２の内部にマーキングする場合の状態を示すものである。
【００１６】
尚、これら図１と図２は本発明に係るレーザマーキング露光装置の従来の装置とは異なる要部のみを示したもので、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノメータで偏向させ、ｆθレンズ１’を介して所望位置に走査するレーザビームスキャナは公知の装置と同様なので省略している。
【００１７】
従って、図１に示す状態では、従来装置と同様に、ガラス基板２の表面にマーキングすることができる。
【００１８】
図２はｆθレンズ１’とガラス基板２の間にガラス又はプラスチック製の透明な平行平面板３を挿入した場合で、このように平行平面板３を挿入すると、レーザ光Ｌの焦点位置が平行平面板３による分だけ下方に移動するので、平行平面板３の厚みや屈折率を選択することにより、ガラス基板２の内部にマーキングすることができる。尚、レジスト塗布ガラス基板にマーキングする場合はレーザパワーを低下させることは勿論である。
【００１９】
図２に示したものは平行平面板３が１枚の場合であるが、屈折率或いは厚さの違うものを複数枚備え、その複数枚の平行平面版を適切に選択することにより、ガラス基板２の表面からのマーキング位置（距離）を選択することができる。
【００２０】
ここで、前記平行平面板を配置する位置に制限はないが、レーザ光の移動範囲の狭いｆθレンズに近い位置の方が平行平面板の大きさが小さいもので済むので、ｆθレンズに近い位置に設けることが好ましい。
【００２１】
マーキングに使用するレーザは１０６４ｎｍの波長のＮｄ−ＹＡＧレーザ又は、第２高調波の５３２ｎｍ、又は第３高調波の３５５ｎｍ、または第４高調波の２６６ｎｍや、１９３ｎｍのエキシマレーザ（ＡｒＦ）あるいは２４９ｎｍのエキシマレーザ（ＫｒＦ）の波長のレーザを使用する。ガラスへのレーザ光の吸収率は波長λに大きく依存し、特に紫外光の方が、より強力に吸収される。即ち波長が短いほうがシャープなマーキングが可能となる。
【００２２】
よって、シャープなマーキングを行う場合はＮｄ−ＹＡＧレーザの第４高調波（２６６ｎｍ）や１９３ｎｍのエキシマレーザ（ＡｒＦ）や２４９ｎｍのエキシマレーザ（ＫｒＦ）が効果的である。
【００２３】
加工面のシャープさはパルスの幅によっても違ってきて、ｎｓ（ナノ秒）といわれる１０−７秒から１０−９秒よりも短いｐｓ（ピコ秒）といわれる１０−１０秒から１０−１２秒のレーザを用いた方が加工境界面が綺麗である。
【００２４】
プラスチック製ワークへの加工は波長１０．６μｍのＣＯ２レーザが、最もよく吸収されるので、プラスチック製ワークにマーキングする場合はＣＯ２レーザを使用すると良い結果が得られる。
【００２５】
本発明の場合は、プラスチックが透明である必要があるのでワークとしてはアクリルやポリカーボネイトのような非結晶性のプラスチックを用いる。
【００２６】
従って、前記第３高調波或いは第４高調波の短波長レーザで１パルス１０−８秒以下のものを使用して目視不能な小さいコードをマーキングすることにより、専用の読取装置のみを持ち、前記目視不能のマーキングの書込みの手段を知らない模造者には真正のマーキング透明板の模倣ができないので、模造品対策にも使用できるものである。
【００２７】
小さいコードを使用するには公知のようにレーザを用いたスポット径Ｗは、Ｗ＝１．２７λｆ／Ｄで表されるので、小さいスポット径を得るためには短い波長と短い焦点距離、大きな径の入射ビームが必要なことがわかる。ここでλは波長、ｆは焦点距離、Ｄは入射ビーム径を示す。
【００２８】
ｆとＤは設計的に選択可能であるのでλを小さくするためにＮｄ−ＹＡＧレーザの第３高調波である３５５ｎｍ或いは第４高調波である２６６ｎｍの波長を使用する。
【００２９】
勿論、小さいコードにとらわれず、スポットを横に重ねることにより大きなスポット径にして、大きなコードを作成することもできるし、最初から大きなスポット径になるようなｆとＤを設計的に選択することもできるのは勿論である。
【００３０】
また、高いピークパワーと短いパルス持続時間を持つ長短レーザパルスにより、熱拡散などの熱影響が生じる前に、材料はすばやくイオン化されて蒸発するため、レーザパルスがエネルギーを材料中に蓄える短い時間内に、ターゲットの照射された領域内のエネルギーが周囲に伝播して失われることがないので、加熱とイオン化が、ほぼ照射領域だけに局所化されるためガラス基板内部でターゲット部分でのクラックの発生が抑えられる。そのためパルス幅としては１０−８秒以下のレーザを用いて３０μｍ以下の小さいスポットを周りにクラックを発生させずに得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
前記請求項１記載の発明によると、１台の露光装置で、透明板（ワーク）の表面と内部へのマーキングを行うことができる露光装置を提供することが出来、しかもワーク内部へのマーキングの際の焦点距離の変更を行うことが、ズームレンズ等を用いるものに比し、適確で品質の良いマーキングを行うことが出来るばかりでなく、焦点距離変更機構を簡単且つ安価に提供することができる。
【００３２】
また、請求項２記載の発明によれば、レーザパワーが小さくて済むレジスト塗布ガラス基板のマーキングをする場合などに対応することができる。
【００３３】
また、請求項３記載の発明によれば、偽造防止に紙幣などに入れる透かし効果のあるマーキングを行うことができる。
【００３４】
また、請求項４記載の発明によれば、ワークの表面と内部へのマーキングを行うことが出来る露光装置を提供することができる。
【００３５】
また、請求項５記載の発明によれば、レーザパワーが小さくて済むレジスト塗布ガラス基板のマーキングなどに対応出来る露光装置を提供することができる。
【００３６】
また、請求項６記載の発明によれば、偽造防止に紙幣などに入れる透かし効果のあるマーキングが出来る露光装置を提供することができる。
【００３７】
また、請求項７記載の発明によれば、マーキングした情報量を従来の２倍の透明板を提供することができ、また表面と内部に同じデータをマーキングした場合は、アクシデントにより一方のデータが消えても支障のない透明板を提供することができる。
【００３８】
また、請求項８記載の発明によれば、偽造防止用や発行者が必要な隠した情報をマーキングした透明板を提供することができる。
【実施例１】
【００３９】
図３は、実施例の概略構成を表す斜視図で、図示を省略したレーザ光を発するレーザ光源から発せられたレーザ光をガルバノ１４に取付けたガルバノミラー１５に入射させ、反射されたレーザ光をガルバノ１６に取付たガルバノミラー１７により下方に反射させたｆθレンズ１と透明な平行平面板３を介してガラス基板２（ワーク）に照射させ、内面のマーキングを行う。
【００４０】
ワーク２の表面のマーキングを行う場合は、透明な平行平面板３を側方へ移動退避させる。
【００４１】
図４及び図５は１枚の平行平面板３をｆθレンズ１とガラス基板２間に挿入・退避させる場合の実施例を示すもので、透明な平行平面板３を平行平面板押さえ９で取りつけたホルダ４をベース５に回動自在に設け、ホルダ４の軸１０を歯車６，７を介してステッピングモータ８で回転させるようにしたものである。尚、１１は前記歯車７を取りつけたステッピングモータ８の軸である。
【００４２】
平行平面板３は、平行平面板３をｆθレンズの視野内に挿入した場合、レーザ光がワーク２の内面に焦点を結ぶような厚さまたは屈折率のガラスまたはプラスチックを使用している。
【００４３】
前記特許第３０２９０４５号公報に開示されるインナーマーキング方法及び、装置では、垂直に立っている瓶のようなものの内面に対するマーキングを想定しているため、マーキング用ビームの高さ方向の焦点移動手段としてステッピングモータを用い、また、焦点距離側にはズームレンズで焦点を合わせるという方法を取っている。
【００４４】
しかしながら、焦点距離の変更をズームレンズで行う方法は、集光性能が落ちることと、制御装置が高価になるという問題がある。
【００４５】
ところが、本発明によれば、平行平面板の簡単な操作による位置決めで、ガラス基板内面にマーキングできると共に、ガラス基板表面にもマーキングができ、データの安全性に有効であるばかりでなく、模造品対策にも非常に有効な方法を提供するものである。
【実施例２】
【００４６】
前記実施例は、１枚の平行平面板３を用いた場合であるが、厚さや屈折率の違う平行平面板を用いる場合は、複数の平行平面板を重ねて設け、その中の１枚を選択して回動させる構造や、フィルムプロジェクターのフィルム送り装置のように、一列に並設した平行平面板をスライドさせる構造、あるいは、ターレット式フィルターのような構造にする。
【００４７】
これらの複数の平行平面板変更装置を用いれば、比較的簡単な機構及び制御でガラス基板２の表面と内面にマーキングすることができ、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ワーク表面にマーキングする場合の本発明の要部構成を示す模式図
【図２】ワーク内部にマーキングする場合の本発明の要部構成を示す模式図
【図３】本発明実施例の要部構成を示す斜視図
【図４】本発明実施例における平行平面板の移動装置の一部截断側面図
【図５】図４の平面図
【符号の説明】
【００４９】
１，１’    ｆθレンズ 
２          ガラス基板  
３          平行平面板
４          ホルダ
５          ベース
６，７      歯車    
８          ステッピングモータ
９          平行平面板押え
１０，１１  軸
１２        待機位置
１３        挿入位置
１４，１６  ガルバノ
１５，１７  ガルバノミラー
【図１】
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【図２】
2009000704.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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