JPH01178500A - レーザビームにより軸対称の中空物品上に装飾を選択的に形成する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザビームにより軸対称の中空物品上に装飾
を選択的に形成する方法および該方法の実施に用いられ
る装置に関する。

（従来技術、および発明が解決しようとする課題）レー
ザビームによシガラス裂の軸対称の物品を加工する、実
際に知られている方法および装置は、例えば、東ドイツ
特許明細書第１１２９４１号、米国特許明細書第３７７
０９３６号および第３７０１８８０号、およびチェコス
ログアキャ発明者証第２１４０８１号に記載されている
。これらの方法はいずれも、ガラスが成る波長のレーザ
ビームを充分に吸収するという原理にもとづく加工の見
地に立つものである。

これらの方法および装置の一つの欠点は、レーザ熱がガ
ラス’Ａｆｔ−貫通せず薄い表面層に吸収され、意図す
る装飾が薄いガラス層の局部的な蒸発とそれにともなう
微小な割れ目として、ガラス表面上に形成されるという
状況になることである。

さらなる欠点は、軸対称の物品に対するレーデ熱の作用
を外側から与えるという要求、軸対称の物品を対称軸の
まわりに中心位置ぎめし回転させる必要性、および軸対
称の物品を手動的に調整するという実際的な要求が存在
することである。

本発明の一つの目的は、レーザビームによる軸対称の中
空物品上の装飾の形成における前述の従来技術における
問題点を実質的に消滅させることにある。

以下余白 （課題を解決するための手段） 本発明において、基本的形態として、レーザビームによ
り軸対称の中空物品上に装飾を選択的に形成する方法で
あつて、該軸対称の中空物品が２′個の層から成り、該
２個の層のうち内側の層は最大吸収係数２９１ｔ−もつ
最大厚さ４０ｍｍの材料で作られ、外側の層は最小吸収
係数７５チをもつ最大厚さ１．２　ｗｍの材料で作られ
、該外側の層における位相変化を実現する九めに、該中
空物品の内側層から外側層へかけて最大許容誤差±１０
−をもって、波長０．５ないし２．０μｍのレーザビー
ムを該中空物品の対称軸と一致するように作用させる、
レーザビームによシ軸対称の中空物品上に装飾を選択的
に形成する方法、が提供される。

また本発明においては、前述の方法において、レーザビ
ームが該中空物品の外側層に沿うて対称軸のまわシの下
記の等式に従う回転運動：％式％（） および、該中空物品の対称軸の方向における下記の等式
に従う運動： ％式％（） を遂行し、この場合に、ｒ（ｔ）は時間とともに増大す
る関数、Ｘ（”）　ｅ　）Ｆ（ｚ）は平面２内における
該中空物品の外側層に関するレーザビームの相互作用の
Ｘ座標、ｙ座標であり、γ、（２）は該中空物品の外側
層の平面２内における内側壁の半径である方法が提供さ
れる。

また本発明においては、他の形態として、レーザビーム
による軸対称の中空物品上に装飾を選択的に形成する方
法であって、該軸対称の中空物品が２個の層から成り、
該２個の層のうち内側の層は最大吸収係数２９チをもつ
最大厚さ４０ｍの材料で作られ、外側の層は最小吸収係
数７５％をもつ最大厚さ１．２ｍｍの材料で作られ、該
外側の層における位相変化を実現するために該中空物品
の内側層から外側層へかけて最大許容誤差±１０ｗｔ−
もって、波長０．５ないし２．０μｍのレーザビームを
該中空物品の対称軸と一致するように作用させる、レー
ザビームにより軸対称の中空物品上に装飾を選択的に形
成する方法を実行する装置であって、該装置が、レーデ
、レンズ、該装飾性きの物品の対称軸に位置させられた
反射鏡、回転運動および直線運動を生じさせる駆動装置
、計算装置、および装飾の形成を制御するための装飾の
サンプルの光学的検出装置を具備し、該反射鏡が直線運
動および回転運動の九めに配置された該中空物品の対称
軸に存在する、ことを特徴とするレーザビームによる軸
対称の中空物品上に装飾を選択的に形成する装置、が提
供される。

レーザビームによる軸対称の中空物品上の装飾の形成用
の選択的方法、およびこの方法の実行用の装置の利点は
、レーザビームが、中空物品の壁体の内側材料を損傷す
ることなく、該中空物品の壁体の内部材料を貫通し該中
空物品の壁体の外側層の材料に位相変化を生じさせるこ
とにある。また、そｎＫ付加される、実用上の利点は、
工程の完全な自動化が可能になることであり、その理由
は、装飾付与されるべき物品が工程において対称軸のま
わシに回転させられる必要がない、すなわち、成るクラ
ンプ手段によりクランプされる必要がなく、支持体上に
自由に直立することでよいからである。この利点は、装
飾付与されるべき物品が理想的な形状でない場合、例え
ば、直径における偏差、偏心、軸の偏位、楕円状等をも
つ形状全有する場合、に特に重要である。

本発明による方法における選択性は、相異なる材料の吸
収係数の使用されるレーザビームの波長への依存性に従
って、レーデ熱が、材料の位相変化を生じさせるべきか
、そのような位相変化を生じさせるべきではないかが選
択されるという状況により特徴づけられる。

（実施例） 装飾付与されるべき物品上へのレーザビームの動作を正
面図として示す第１図に関連させて、レーザビームによ
り実用ガラス物品への装飾付与についての実施例につい
て、本発明の目的がよシ明瞭に説明される。

本発明による方法は２個の層から成る軸対称の中空物品
に適用される。該２個の層のうち内側層は透明なガラス
で作られる。透明なガラスは、−般的に、光の波長０．
５ないし２．０μｍにおいて光学的に良好な透過性をも
つ、すなわち、透明なガラスの吸収係数は２９％よシ小
である。例えば、固体材料レーデＮｄ　：　ＹＡＧ　（
音響・光学的Ｑシャッタを含む）によシ発生するレーザ
ビームを用いると仮定しよう。軸対称の中空物体は、例
えば、小カッグ、カップ、花びん、灰皿、またはその他
の種類の天川ガラス物品である。これらのガラス物品は
外部マントル上で、古典的な透明被膜形成、ふちとり、
ガラス色彩または貴金属層の付与等のの古典的な方法に
よシ精製されるのであり、すなわち、軸対称の中空物品
は２個の層から成るのであり、該２個の層とは、例えば
透明ガラス−透明被膜または透明ｔガ゛ラスノ３・ちビ
リ、透明ガラス−透明色彩、または、透明ガラス−貴金
属層、である。外側マントルにおける薄い層は１．２　
ｍよシ小なる厚さを有し、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長に
ついての該薄い層の材料の吸収係数は７５チよシ大であ
る。

最大許容誤差±１０ｍにおいて中空物品の対称軸に一致
させて適用されるレーザビームは機械・光学的に制御さ
れ該中空物品の内側から外側層へと動作するのであり、
すなわち、レーザビームは透明ガラスを通って透明被膜
、ふちどシ、ガラス色彩、または貴金属等の外側マント
ルの薄い層へと到達する。レーザビームは内側層の材料
を蒸発させることがなく、該材料になんら損傷を与えた
り、微小な割れ目を生じさせたりすることがないのであ
り、すなわち、例えば、レーザビームは透明ガラスを蒸
発させることがなく、透明ガラスに可視の損傷を与える
ことなく、微小な割れ目を生じさせたシすることがない
。レーザビームは、内側からの動作の過程において、中
空物品の外側層における位相変化を生じさせるめであり
、すなわち、該レーザビームは透明ガラスを通過した後
に、透明被膜、ふちとシ、ガラス色彩、または貴金属か
ら成る外側マントルの薄い層の蒸発を生じさせる。

光学・機械的システムにより制御されるレーザビームは
中空物品の内側層に沿うて、中空物品の対称軸のまわり
に、下記の等式に従う運動：ｘ　（ｚ）　＋ｙ　（ｚ）
　＝　ｒ　（ｚ）と、中空物品の対称軸の方向における
下記の等式に従う運動： ％式％（） から成る組み合わせ運動を遂行するが、ここに、ｆ（’
ｔ）は時間とともに増大する関数であり、座標について
は規定された直交カルテシアンシステムが用いられ、ｘ
（ｚ）　、　ｙ（ｚ）は平面２内におけるレーザビーム
と外側層との相互作用のＸ座標、ｙ座標であり一、　ｒ
　、（ｚ　）は平面り内において、透明被膜、ふちとり
、ガラス色彩または貴金属の外側層の内側層の半径であ
り、中空物品の支持台の中心はシステムの前述の座標の
原点と一致している。

第１図に示されるように、レーザビームによる軸対称の
中空物品の装飾を形成する方法の実行用の装置は、レー
ザ１、レンズ５、反射鏡６、レンズ５および反射鏡６の
直線運動用および反射鏡６０回転運動用の駆動装置、お
よび、装飾形成のための光・電子的または電子的制御装
ｅ１１ｉ−具備しており、該制御装置は装飾サンプルの
光学的検出装置または計算装置としてのマイクロコンビ
エータと連系している。第１図には、装置全体のうちの
本発明の目的に関連する部分のみが示されている。

第１図はもちろん本発明の可能な一実施例のみを示すも
のである。装飾が付与されるべき軸対称の物品２は、２
個のＮを有する材料から成り、装飾付与工程の間、固定
した基盤の上の支持体７により直立している。中空物品
２は、装飾付与工程の間、対称軸のまわりに回転しない
ようになっている。′ 波長０．５ないし２．０μｍのレーザビーム１が、最大
許容誤差±１０＋ｏ＋＋’５もって、対称軸３と一致的
に、適用される。レーザビームはレンズ５により集束さ
れ、その場合にレンズ５は中空物品２の対称軸３の方向
に、滑動可能な態様で支持されておシ、レンズ５の光学
軸４は、許容誤差±１０■以内で、対称軸３と一致して
いる。反射鏡６は中空物品の対称軸３に滑動可能かつ回
転可能に配置されている。

直線運動および回転運動用の駆動装置は、中空物品２の
対称軸３の方向におけるレン）ｅ５および反射鏡６の運
動、および反射鏡６に対するレンズの運動を確実化し、
それにより、レンズの焦点が常に中空物品２の外表面上
にあるようになり、また反射ｆ＆、６の回転を確実化し
、それ罠より反射鏡６の回転軸が中空物品２の対称軸３
に一致するようになる。

本発明による解決法は、中空物品のマントルの外側層の
位相変化により、下記の等式：％式％（） で決定される装飾特徴に従う装飾を中空物品２上に形成
することを可能にする。この等式においてｆ（ｔ）は時
間とともに増大する関数である。

レーザビーム１は、装飾のサンプルに関する情報を含む
外部電子的信号によシ中断されることができる。レーデ
１のビームの適切な例は音響・光学的Ｑシャッタをもつ
固体材料連続Ｎｄ　：　ＹＡＧレーデから得ることがで
きる。

装飾のサンプルに従いレーザビームの制御を確実化する
に適切な方法および装置は装飾のサンプルの光学的な検
出装置または計算装置としてのマイクロコンビシータで
ある。装飾のサンプルの光学的な検出装置は写真電送送
信装置に類似の方法によシ動作し、得られた電子的な信
号はレーザ１のレーザビームを制御する。

本発明による前述の方法および装置の応用の主な可能性
は、ガラス工業への応用である。有利と考えられるのは
、透明ガラスが光の波長０．５ないし２．０μｍにおい
て低い吸収係数を有し、一方、透明被膜、ふちとり、ガ
ラス色彩または貴金属の薄い層が前述の先の波長範囲に
おいて大なる吸収係数を有することである。本発明によ
シ得られる透明ガラス上の薄い外側層の位相変化によ）
生成される装飾効果は高品質のものであり、装飾または
マーキングの円滑さは、顧客の要求に従って、装置の性
能に不利な経済的影響を与えることなく、迅速に変化さ
せられることができる。

本発明による方法および装置の利用のその他の可能性は
、軸対称の中空物品のマントルの外側面、内側面の両方
に装飾ま九はグリッド模様を形成することに、あシ、そ
の場合に、レーザビームは中空物品の内側から中空物品
を越えて動作する。

【図面の簡単な説明】

ｖ、１図は本発明によるレーザビームによシ軸対称の中
空物品上に装飾を選択的に形成する方法を実行する装置
の一具体例を示す図である。 １・・・レーザビーム、２・・・中空物品、３・・・対
称軸、４・・・レンズの光学軸、５・・・レンズ、６・
・・反射鏡、７・・・支持体。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビームにより軸対称の中空物品上に装飾を選
   択的に形成する方法であって、該軸対称の中空物品が２
   個の層から成り、該２個の層のうち内側の層は最大吸収
   係数２９％をもつ最大厚さ４０ｍｍの材料で作られ、外
   側の層は最小吸収係数７５％をもつ最大厚さ１．２ｍｍ
   の材料で作られ、該外側の層における位相変化を実現す
   るために、該中空物品の内側層から外側層へかけて最大
   許容誤差±１０ｍｍをもって、波長０．５ないし２．０
   μｍのレーザビームを該中空物品の対称軸と一致するよ
   うに作用させる、ことを特徴とするレーザビームにより
   軸対称の中空物品上に装飾を選択的に形成する方法。 ２、レーザビームが該中空物品の外側層に沿うて対称軸
   のまわりの下記の等式に従う回転運動：ｘ＾２（ｚ）＋
   ｙ＾２（ｚ）＝ｒ＾２（ｚ）および、該中空物品の対称
   軸の方向における下記の等式に従う運動： ｚ＝ｆ（ｔ） を遂行し、この場合に、ｆ（ｔ）は時間とともに増大す
   る関数、ｘ（ｚ）、ｙ（ｚ）は平面ｚ内における該中空
   物品の外側層に関するレーザビームの相互作用のｘ座標
   、ｙ座標であり、ｒ＿１（ｚ）は該中空物品の外側層の
   平面ｚ内における内側壁の半径である、請求項第１項記
   載の方法。 ３、レーザビームによる軸対称の中空物品上に装飾を選
   択的に形成する方法であって、該軸対称の中空物品が２
   個の層から成り、該２個の層のうち内側の層は最大吸収
   係数２９％をもつ最大厚さ４０ｍｍの材料で作られ、外
   側の層は最小吸収係数７５％をもつ最大厚さ１．２ｍｍ
   の材料で作られ、該外側の層における位相変化を実現す
   るために該中空物品の内側層から外側層へかけて最大許
   容誤差±１０ｍｍをもって、波長０．５ないし２．０μ
   ｍのレーザビームを該中空物品の対称軸と一致するよう
   に作用させる、レーザビームにより軸対称の中空物品上
   に装飾を選択的に形成する方法を実行する装置であって
   、 該装置が、レーザ、レンズ、該装飾付きの物品の対称軸
   に位置させられた反射鏡、回転運動および直線運動を生
   じさせる駆動装置、計算装置、および装飾の形成を制御
   するための装飾のサンプルの光学的検出装置を具備し、 該反射鏡が直線運動および回転運動のために配置された
   該中空物品の対称軸に存在する、 ことを特徴とするレーザビームによる軸対称の中空物品
   上に装飾を選択的に形成する装置。 ４、レーザビームにより軸対称の中空物品上に装飾を選
   択的に形成する方法であって、該軸対称の中空物品が２
   個の層から成り、該２個の層のうち内側の層は最大吸収
   係数２９％をもつ最大厚さ４０ｍｍの材料で作られ、外
   側の層は最小吸収係数７５％をもつ最大厚さ１．２ｍｍ
   の材料で作られ、該外側の層における位相変化を実現す
   るために、該中空物品の内側層から外側層へかけて最大
   許容誤差±１０ｍｍをもって、波長０．５ないし２．０
   μｍのレーザビームを該中空物品の対称軸と一致するよ
   うに作用させ、 レーザビームが該中空物品の外側層に沿うて対称軸のま
   わりの下記の等式に従う回転運動：ｘ＾２（ｚ）＋ｙ＾
   ２（ｚ）＝ｒ＾２＿１（ｚ）および、該中空物品の対称
   軸の方向における下記の等式に従う運動： ｚ＝ｆ（ｔ） を遂行し、この場合に、ｆ（ｔ）は時間とともに増大す
   る関数、ｘ（ｚ）、ｙ（ｚ）は平面ｚ内における該中空
   物品の外側層に関するレーザビームの相互作用のｘ座標
   、ｙ座標であり、ｒ＿１（ｚ）は該中空物品の外側層の
   平面ｚ内における内側壁の半径である方法、 を実行する装置であって、 該装置が、レーザ、レンズ、該装飾付きの物品の対称軸
   に位置させられた反射鏡、回転運動および直線運動を生
   じさせる駆動装置、計算装置、および装飾の形成を制御
   するための装飾のサンプルの光学的検出装置を具備し、 該反射鏡が直線運動および回転運動のために配置された
   該中空物品の対称軸に存在する、 ことを特徴とするレーザビームによる軸対称の中空物品
   上に装飾を選択的に形成する装置。