JPH10156559A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】パターンニング装置および方法

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤやＩＤカードのアルミ蒸着膜等の金属皮膜にレーザ光を照射してバーエレメント幅数μｍ〜数百μｍの微細なバーコードを形成するパターンニングの処理を行うパターンニング装置および方法に関するものである。

【０００２】
【従来の技術】
記録体のアルミ蒸着膜へのパターンニング装置の従来例を図１１に示す。従来のパターンニング装置は、図１１に示すように、記録体２にレーザ光を照射するレーザ光出射手段と、記録体をバー読取方向ｂに移動させる移動手段４９と、バーコードの情報を持ちそれに基づいてレーザ光の出射を制御する図示しない制御手段とを有する。

【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパターンニング装置では、下記の２つの問題がある。

【００１１】
本発明は、かかる問題を解決するため、金属皮膜等の記録体に、バーエレメントの場所による太さのムラが無く、バーエレメントの太さの再現性のよい微細なバーコードパターンを形成することができるパターンニング装置および方法を提供することを目的とする。

【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明のパターンニング装置は、上記目的を達成するため、複数のレーザダイオードチップ（ＬＤチップ）を一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、夫々のＬＤチップからの出射光をスムージングする第１のレンズと、前記レーザダイオードチップからの出射光を集光する第２のレンズとを有することを特徴とする。

【００１３】
本願の第１発明のパターンニング装置によれば、一列に等間隔に配置したＬＤチップからの出射光が第１のレンズによるスムージングを伴い第２のレンズにより集光されて、記録体上で一部重なるので、ＬＤチップの夫々からのレーザ光の結像のピッチ以上のムラが生じず、ほぼ均一なバーエレメントを形成することができる。又、ＬＤチップは数十μ秒程度の所望の時間でＯＮ／ＯＦＦさせることができるので、バーコードを構成する各バーエレメントを所望の太さと間隔とにすることができる。ここに、本願の第１の発明のパターンニング装置は、また、レーザ光を照射して被処理物を処理するパターンニング方法であって、複数出射されるレーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して、光学系によって、夫々のレーザ光を１つの線に集光することにより被処理物を処理することを特徴とするパターンニング方法をも提供している。

【００１４】
本願の第１発明のパターンニング装置において、集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、ＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖ、バー形成周期をＴ、各バーエレメントのデューティ比をｄとするとき、制御手段を、前記点灯時間ｔ₁ を下記関係式、ｗ＋ｔ₁ ×ｖ＝ｄ×Ｔ×ｖ、を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成すると、バーエレメント幅がｗ＋ｔ₁ ×ｖでバーピッチがＴ×ｖであるバーコードパターンが得られる。

【００１５】
本願の第１発明のパターンニング装置において、太さが２種類以上あるバーエレメントの内最小の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、このバーエレメントの太さのｎ倍の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₂ 、集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖとするとき、制御手段を、前記点灯時間ｔ₁ と前記点灯時間ｔ₂ とを下記関係式、ｗ＋ｔ₂ ×ｖ＝ｎ×（ｗ＋ｔ₁ ×ｖ）、を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成すると、バーエレメントとこれの太さのｎ倍の太さをもつバーエレメントとで構成されるバーコードパターンが得られる。

【００１６】
本願の第１発明のパターンニング装置において、ＬＤチップの夫々からの出射光の結像が記録体上で前記バー幅方向に前記結像のピッチの２倍以上の長さに拡大されるように構成すると、ＬＤチップが個々に故障しても、その両隣のＬＤチップが正常ならば、連続線の途切れないバーエレメントを形成することができる。

【００１７】
本願の第２発明のパターンニング装置は、複数のＬＤチップを一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイからの出射光の集光位置にレーザ媒体を配設してこのレーザ媒体を端面励起させ、このレーザ媒体からの出射光をバー幅方向のラインとなるように集光する光学系を有することを特徴とする。

【００１８】
本願の第２発明のパターンニング装置によれば、レーザ媒体の端面から出射されるレーザ光は、位相が揃い平行度が著しく優れるので、光学系によりその回折限界近くまで集光することができ、バーエレメント幅が数μｍ程度のマイクロバーエレメントを形成することができる。

【００１９】
本願の第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上にＱスイッチ素子を配設し、ＬＤアレイの点灯中にレーザ媒体をＱ動作させるように構成すると、レーザ出射時間を著しく短くすることができ、レーザ光の強度を増大させるので、より金属結合力の強い金属皮膜へのパターンニングが可能となる。又、相対移動によるバーエレメント幅の増加量を小さくすることができるので、相対移動速度を大きくすることができ、高速なパターンニングが可能となる。

【００２０】
本願の第１及び第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上に非線形光学結晶素子を配設し、出射光の周波数を逓倍するように構成すると、短波長側でレーザ光の吸収率の高い銀、銅、ニッケル等の金属皮膜へのパターンニングが容易となる。

【００２１】
本願の第１及び第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上に偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタから前記光軸の側方の光路上に受光素子とを配設すると、パターンニング時には、記録体からの反射光を検出することができるので、出射光の監視や制御が容易となる。又、ＬＤアレイから弱い連続光を出射したときには、記録体からの反射光を検出することができるので、記録済のバーコードを読み取ることができる。

【００２２】
本願の第３発明のパターンニング装置は、複数のＬＤチップを一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイの個々のＬＤチップのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、前記ＬＤチップの夫々からの出射光を夫々集光する光学系とを有することを特徴とする。

【００２３】
本願の第３発明のパターンニング装置によれば、バーコードを構成するバーエレメントを複数同時に形成することができるので、高速なパターンニングが可能となる。又、一つのバーエレメントをＬＤチップ１個の連続点灯による連続した出射光により形成することができるので、バーエレメント上の場所によるムラの無い均一なバーエレメントを容易に形成することができる。

【００２５】
本発明のパターンニング装置の第１の実施形態は、図１に示すように、膜厚０．１μｍのアルミ蒸着膜を形成した記録体２にレーザ光をバー幅方向ａのラインとなるように集光するレーザ光出射手段１と、記録体２をバー読取方向ｂに一定速度で移動させる移動手段３と、バーコードの情報を持ちそれに基づいてレーザ光の出射を制御する制御手段４とを有する。

【００３５】
本発明のパターンニング装置の第２の実施形態は、図５、図６に示すように、記録体２にレーザ光をバー幅方向ａのラインとなるように集光するレーザ光出射手段１１と、記録体２をバー読取方向ｂに一定速度で移動させる移動手段３と、バーコードの情報を持ちそれに基づいてレーザ光の出射を制御する制御手段１２とを有する。

【００４３】
本発明のパターンニング装置の第３の実施形態は、図７、図８に示すように、記録体２にレーザ光をバー幅方向ａのラインとなるように集光すると共に記録体２からの反射光を検出するレーザ光出射手段２３と、記録体２をバー読取方向ｂに一定速度で移動させる移動手段３と、バーコードの情報と記録体２からの反射光の強度とに基づいてレーザ光の出射を制御する制御手段２４とを有する。

【００５０】
本発明のパターンニング装置の第４の実施形態は、図９に示すように、記録体２にレーザ光をバー読取方向ｂに一列に並んだ点状に集光するレーザ光出射手段３１と、記録体２をバー幅方向ａに一定速度で移動させる移動手段３３と、バーコードの情報を持ちそれに基づいてレーザ光の出射を制御する制御手段３２とを有する。

【００５４】
【発明の効果】
本願の第１発明のパターンニング装置によれば、複数のＬＤチップからの出射光がスムージングを伴い集光されて、相隣接するＬＤチップからの出射光が記録体上で一部重なるので、ＬＤチップの夫々からのレーザ光の結像のピッチ以上のムラが生じず、ほぼ均一なバーエレメントを形成することができる。又、ＬＤチップは数十μ秒程度の所望の時間でＯＮ／ＯＦＦさせることができるので、バーコードを構成する各バーエレメントを所望の太さと間隔とにすることができる。

【００５５】
本願の第１発明のパターンニング装置において、集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、ＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖ、バー形成周期をＴ、各バーエレメントのデューティ比をｄとするとき、制御手段を、前記点灯時間ｔ₁ を下記関係式、ｗ＋ｔ₁ ×ｖ＝ｄ×Ｔ×ｖ、を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成すると、バーエレメント幅がｗ＋ｔ₁ ×ｖでバーピッチがＴ×ｖであるバーコードパターンが得られる。

【００５６】
本願の第１発明のパターンニング装置において、太さが２種類以上あるバーエレメントの内最小の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、このバーエレメントの太さのｎ倍の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₂ 、集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖとするとき、制御手段を、前記点灯時間ｔ₁ と前記点灯時間ｔ₂ とを下記関係式、ｗ＋ｔ₂ ×ｖ＝ｎ×（ｗ＋ｔ₁ ×ｖ）、を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成すると、バーエレメントとこれの太さのｎ倍の太さをもつバーエレメントとで構成されるバーコードパターンが得られる。

【００５７】
本願の第１発明のパターンニング装置において、光学系に、この光学系の光軸とバー幅方向とを含む面内でレンズ作用を有するスムージング用シリンドリカルレンズを付加して、ＬＤチップの夫々からの出射光の結像が記録体上で前記バー幅方向に前記結像のピッチの２倍以上の長さに拡大されるように構成すると、ＬＤチップが個々に故障しても、その両隣のＬＤチップが正常ならば、連続線の途切れないバーエレメントを形成することができる。

【００５８】
本願の第２発明のパターンニング装置によれば、レーザ媒体の端面から出射されるレーザ光は、位相が揃い平行度が著しく優れるので、光学系によりその回折限界近くまで集光することができ、バーエレメント幅が数μｍ程度のマイクロバーエレメントを形成することができる。

【００５９】
本願の第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上にＱスイッチ素子を配設し、ＬＤアレイの点灯中にレーザ媒体をＱ動作させるように構成すると、レーザ出射時間を著しく短くすることができ、レーザ光の強度を増大させるので、より金属結合力の強い金属皮膜へのパターンニングが可能となる。又、相対移動によるバーエレメント幅の増加量を小さくすることができるので、相対移動速度を大きくすることができ、高速なパターンニングが可能となる。

【００６０】
本願の第１及び第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上に非線形光学結晶素子を配設し、出射光の周波数を逓倍するように構成すると、短波長側でレーザ光の吸収率の高い銀、銅、ニッケル等の金属皮膜へのパターンニングが容易となる。

【００６１】
本願の第１及び第２発明のパターンニング装置において、レーザ媒体の出射側の光軸上に偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタから前記光軸の側方の光路上に受光素子とを配設すると、パターンニング時には、記録体からの反射光を検出することができるので、出射光の監視や制御が容易となる。又、ＬＤアレイから弱い連続光を出射したときには、記録体からの反射光を検出することができるので、記録済のバーコードを読み取ることができる。

【００６２】
本願の第３発明のパターンニング装置によれば、バーコードを構成するバーエレメントを複数同時に形成することができるので、高速なパターンニングが可能となる。又、一つのバーエレメントをＬＤチップ１個の連続点灯による連続した出射光により形成することができるので、バーエレメント上の場所によるムラの無い均一なバーエレメントを容易に形成することできる。

Claims (10)

1. 複数のレーザダイオードチップを一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、夫々のレーザダイオードチップからの出射光をスムージングする第１のレンズと、前記レーザダイオードチップからの出射光を集光する第２のレンズとを有することを特徴とするパターンニング装置。
2. 集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、ＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖ、バー形成周期をＴ、各バーエレメントのデューティ比をｄとするとき、
   制御手段は、前記点灯時間ｔ₁ を下記関係式、
   ｗ＋ｔ₁ ×ｖ＝ｄ×Ｔ×ｖ、
   を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御する請求項１記載のパターンニング装置。
3. 太さが２種類以上あるバーエレメントの内最小の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₁ 、このバーエレメントの太さのｎ倍の太さをもつバーエレメントを形成するときのＬＤアレイの点灯時間をｔ₂ 、集光されたレーザ光のバー読取方向の長さをｗ、レーザ光の集光点と記録体との相対移動速度をｖとするとき、
   制御手段は、前記点灯時間ｔ₁ と前記点灯時間ｔ₂ とを下記関係式、
   ｗ＋ｔ₂ ×ｖ＝ｎ×（ｗ＋ｔ₁ ×ｖ）、
   を満たすように決めて、各バーエレメントに対するＬＤアレイのＯＮ／ＯＦＦを制御する請求項１又は２記載のパターンニング装置。
4. レーザダイオードチップの夫々からの出射光の結像が記録体上で前記バー幅方向に前記結像のピッチの２倍以上の長さに拡大されるように構成した請求項１、２又は３記載のパターンニング装置。
5. 複数のレーザダイオードチップを一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイからの出射光の集光位置にレーザ媒体を配設してこのレーザ媒体を端面励起させ、このレーザ媒体からの出射光をバー幅方向のラインとなるように集光する光学系を有することを特徴とするパターンニング装置。
6. レーザ媒体の出射側の光軸上にＱスイッチ素子を配設し、ＬＤアレイの点灯中にレーザ媒体をＱ動作させる請求項５記載のパターンニング装置。
7. 光学系の光軸上に非線形光学結晶素子を配設し、出射光の周波数を逓倍する請求項１ないし６のいずれかに記載のパターンニング装置。
8. 光学系の光軸上に配設され記録体からの反射光を前記光軸の側方に分岐させる偏光ビームスプリッタと、前記光軸の側方に配設され前記偏光ビームスプリッタから分岐された前記反射光を検出する受光素子とを備えた請求項１ないし７のいずれかに記載のパターンニング装置。
9. 複数のレーザダイオードチップを一列に等間隔に配置してなるＬＤアレイと、このＬＤアレイの個々のレーザダイオードチップのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段と、前記レーザダイオードチップの夫々からの出射光を夫々集光する光学系とを有することを特徴とするパターンニング装置。
10. レーザ光を照射して被処理物を処理するパターンニング方法であって、
    複数出射されるレーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して、光学系によって、夫々のレーザ光を１つの線に集光することにより被処理物を処理することを特徴とするパターンニング方法。