JPH02165880A - レーザーマーカ - 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】 〔産業上の利用分齋〕 本発明はパルスレーザを用いたワンショットレーザマー
カに係り、特に、マスキング手段として透過形液晶セル
を用いたレーザマーカに関する。

〔従来の技術〕

液晶セル使用温度の環境変化によるコントラスト変動を
防止する手段として、市販されている液晶デイスプレィ
では、液晶セルが実装されている回路基板上にサーミス
タを設置し、その抵抗変化により液晶デイスプレィ駆動
電圧を自動調整する手段が広〈実施されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、液晶セルと駆動回路系とがほぼ同一の
雰囲気温度にある状態について考えられたもので、一般
、デイスプレィは十分制御できる。

しかし、マスキング手段として液晶セルを用いる方式で
は、照射するレーザの条件により、液晶セル内部と駆動
回路系との間に１０〜３０℃の温度差を生じるため、従
来技術は適応できず、コン１〜ラストむらの原因となる
。

また、多品種少量生産を考えると、レーザ条件出しに際
し、それぞれ、液晶セル駆動系の最適化を図らねばなら
ず、時間がかかるという問題があった。

本発明の目的は、レーザ照射条件によらず、鮮明に刻印
できるレーザマーカを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、レーザ照射条件をもとに予め液晶セル内部
の温度を予測し、この予測温度に対して最適な液晶セル
駆動電圧を設定することにより達成される。

〔作用〕

液晶セルへのレーザ照射面積、照射レーザエネルギ、レ
ーザ繰返し数などのレーザ照射条件とレーザ照射面の液
晶温度より、マーキング実施時に液晶が経験し得る温度
を予め推定する。一方、液晶温度に対する動特性は制御
系でデータベースとして記録しておき、先の液晶温度に
おける最適動作点（駆動電圧）を設定する。

これによって、レーザの照射条件に基づく液晶温度変化
に影響されず、一定のコントラストで刻印することがで
きる６ 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。−は
可視から近赤外までの波長範囲のなかに発振波長をもつ
パルスレーザであり、ＹＡＧレーザに代表肖れる。パル
スレーザ１から射出される直線偏光レーザ光２（ここで
はＰ偏光とする。）は、ビーム拡大・整形部３を経て、
液晶セル４に照射される。液晶セル４は液晶駆動系５、
液晶制御系６により動作し、レーザ光２のエネルギによ
ってはレーザ照射時の発熱を逃がすための冷却機４ｉ！
（図示せず。）が設けられている。

液晶セル４を通過したレーザ光７は、ビームスプリッタ
８によって、刻印用パターン情報を反映したＰ偏光レー
ザ光９と、非刻印用パターン光１０とに分離される。こ
のうち、Ｐ偏光レーザ光９は、集光レンズ光学系１１に
より被加工面１２に結像され、非刻印用パターン光１０
は吸収体１３に吸収される。

パルスレーザ１は電源系１４と制御系１５により動作し
、液晶制御系６とレーザ制御系１５は中央制御系１６に
よってコントロールされる。中央制御系１６には液晶セ
ル４へのレーザ照射条件に対する液晶セル駆動特性につ
いてのデータベース１７が接続されている。

以下、第２図から第６図を用いて動作を説明する。パル
スレーザを液晶セルに照射したとき、液晶温度がどのよ
うに変化するかを示したのが第２図である。横軸が時間
ｔ、縦軸が温度Ｔである。

時刻ｔ１よりレーザ照射を開始し、パルスレーザ照射時
に液晶は急激に温度上昇し、パルス休止期間で冷却され
、次のパルス照射時に、また、急激に温度上昇するとい
った、のこぎり刃状の温度特性を示し、次第に飽和温度
Ｔ１に近づいている。

飽和温度Ｔ１は１パルスのレーザエネルギ密度（Ｊ／ａ
Ｊ）に依存するＴｐ、レーザエネルギ密度とパルス繰返
し数から決まる平均出力密度（Ｗ／ｄ）に依存するＴし
、レーザ照射以前の基準温度Ｔｏとに分けられ、液晶セ
ル内のレーザ損失がわかれば解析により求められる特性
である。

一方、液晶の電気光学特性とコントラスト比について第
３図を用いて説明する。同図横軸は駆動電圧Ｖ、縦軸は
液晶セルの透過率Ｐを示している。

特性Ｉはパターン形成部の特性であり、特性■がパター
ン非形成部の特性である。このような特性でのコントラ
スト比には、駆動電圧、例えば、ｖｌにおけるパターン
非形成部の透過率に対するパターン形成部の透過率の比
として、一般的に。

液晶物性として、高温度になると弾性定数が小さくなり
、同一駆動電圧に対する透過率が増加することも良く知
られており、例えば、岡野光治・小林駿介共編：液晶一
応用編：培風館（昭６１）によれば、第３図の特性Ｉは
温度上昇より第４図のように左側へ特性が移行するとさ
れている。図示していない特性■も特性■と同様に、左
側へ移行するため、駆動電圧■を一定に保ったまま、液
晶温度が上昇すると、コントラスト比は低下する。

温度とコントラスト比との関係を第５図に示す。

横軸が温度Ｔ、縦軸がコントラスト比にである。

同様に、丘益監皮がＴｅｌ　Ｔａ、Ｔ４　と変わるとき
、コントラスト比Ｋを最大にするｌ立ヱ圧を求めてみる
と、それぞれＶ　Ｚ　Ｔ　Ｖ　ａ　＊　Ｖ　４　と電圧
を下げなければならないことがわかる。

液晶温度変化ΔＴに対する最適駆動電圧変化ΔＶ／ΔＴ
は液晶材質にもよるが電圧実効値表示で−６〜−１５ｍ
　Ｖ　／　ｄｅｇとされている。液晶セルとしての実用
条件を考えると、１／６４デユーテイ・駆動の場合で、
駆動電圧１４Ｖとして電圧変化率は−４０〜−１０２ｍ
Ｖ／ｄｅｇになる。従って、３Ｑｄｅｇの温度変化を生
じれば、−１，２〜−３Ｖｌｌ動電圧を調整しなければ
ならない。

液晶セル４に使用する液晶材が選定されれば、そのΔＶ
／ΔＴは決定され、それにより、第６図に示す特性は求
められる。この液晶温度に対する最適駆動電圧特性と第
２図に示した温度特性をデータベース１７に記録させて
おけば、各レーザ照射条件により、中央制御系１６によ
り液晶制御系６へ駆動電圧設定指令が出され、絶えず、
高コントランス比を得られる状態に制御できる。その後
、レーザ制御系１５ヘレーザ発振指令が出され、刻印が
行なわれる。

本実施例によれば、レーザ照射条件がどのように変わろ
うとも、レーザ照射時の液晶温度上昇を予測し、液晶セ
ル駆動電圧を最適化することができる。

上記実施例ではレーザ照射時の温度上昇特性そのものを
データベース１７に記録させていたが、指示されるレー
ザ照射条件により、中央制御系１６内で演算を行なわせ
、温度上昇特性を求め、データベース１７内の温度−駆
動電圧特性より。

最適駆動電圧を求めるシーケンスとしてもその効果は変
わらない。

また、実施例によれば、被加工物へのレーザ照射条件出
しに際し、レーザ照射−条件に対し液晶セル駆動系の設
定が自動的に最適化させるのでレーザ条件出しの時間を
大幅に短縮することができる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、液晶の温度上昇に対して、常時、液晶
駆動電圧を最適化制御できるので、レーザ照射条件にか
かわらず、一定のコントラスト比が得られ、刻印品質安
定化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は温度
上昇特性図、第３図は電気光学特性図、第４図は電気光
学特性の温度変化図、第５図はコントラスト比の温度依
存特性図、第６図は温度−コントラスト比−電圧特性図
である。 １・・・パルスレーザ、４・・・液晶セル、５・・・液
晶駆動系、６・・・液晶制御系、１５・・・レーザ制御
系、１６・・・中央制御系、１７・・・データベース。 早 口 ネ の ｍ−やｔ 帛 目 奉 口 第 目 弔 国

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部から刻印すべきマークのパターン情報を与えた
   透過形液晶セルと、可視波長から近赤外波長までの波長
   範囲にわたるレーザ光源から射出される直線偏光レーザ
   光によつて、前記透過形液晶セルを照射する手段と、前
   記透過形液晶セルを透過したレーザ光を被加工面上に結
   像させる光学系とを含むレーザマーカにおいて、前記透
   過形液晶セルの駆動電圧を、レーザ照射条件により最適
   化制御する手段を設けたことを特徴とするレーザマーカ
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記レーザ照射条件として、少なくとも前記透過形液晶
   セルへのレーザ照射面積、照射レーザエネルギ、レーザ
   繰返し数を用い、前記透過形液晶セルの駆動電圧を最適
   化制御することを特徴とするレーザマーカ。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の前記駆動
   電圧最適化制御は、前記レーザ照射条件による前記透過
   形液晶セル内の液晶温度を予測し、前記液晶温度変化に
   基づく動特性の変化に追従し、前記透過形液晶セルの駆
   動電圧を設定することにより行なわれることを特徴とす
   るレーザマーカ。