JP2003136261A - レーザーマーキング方法 - Google Patents
レーザーマーキング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明な樹脂材の表面に視認性が高く高品質で
低コストのマーキングを行う。 【解決手段】 レーザー発振器１から出射した平行なレ
ーザービームは、ビームエクスパンダ２、反射ミラー
３、対物レンズ４などを経て、ポリカーポネート成形体
から成りＸ−Ｙテーブル５上に固定した被加工体Ｓ上に
焦点を結び、その部分を加熱、炭化してマーキングす
る。Ｘ−Ｙテーブル５はマーキングすべき文字、記号、
図形に対応して駆動され、被加工体Ｓの表面に所定のマ
ーキングパターンを黒色で視認性高く現出させる。
低コストのマーキングを行う。 【解決手段】 レーザー発振器１から出射した平行なレ
ーザービームは、ビームエクスパンダ２、反射ミラー
３、対物レンズ４などを経て、ポリカーポネート成形体
から成りＸ−Ｙテーブル５上に固定した被加工体Ｓ上に
焦点を結び、その部分を加熱、炭化してマーキングす
る。Ｘ−Ｙテーブル５はマーキングすべき文字、記号、
図形に対応して駆動され、被加工体Ｓの表面に所定のマ
ーキングパターンを黒色で視認性高く現出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来ではレーザー
マーキングが困難とされてきた樹脂成形体、特に透明な
成形体の表面に文字、記号、図形などをレーザー光によ
りマーキングするレーザーマーキング方法に関するもの
である。
マーキングが困難とされてきた樹脂成形体、特に透明な
成形体の表面に文字、記号、図形などをレーザー光によ
りマーキングするレーザーマーキング方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】樹脂成形体の表面に、文字、記号、図形
などをレーザー光によりマーキングする方法に関して
は、従来から多くの方法が提案されている。
などをレーザー光によりマーキングする方法に関して
は、従来から多くの方法が提案されている。
【０００３】一般に、レーザー光により樹脂成形体の表
面にマーキング加工を施こす場合に、レーザー光のエネ
ルギが樹脂材料に吸収され、目的に合致した材料の揮発
除去、或いは材料の変質が行われなければならない。そ
の加工結果は、樹脂材料の物理的、化学的特性、レーザ
ー光の波長、出力、パルス条件、及び加工速度、雰囲気
ガスの種類、その他の加工条件などに依存する。
面にマーキング加工を施こす場合に、レーザー光のエネ
ルギが樹脂材料に吸収され、目的に合致した材料の揮発
除去、或いは材料の変質が行われなければならない。そ
の加工結果は、樹脂材料の物理的、化学的特性、レーザ
ー光の波長、出力、パルス条件、及び加工速度、雰囲気
ガスの種類、その他の加工条件などに依存する。
【０００４】特に透明樹脂材料の場合は、レーザー光が
そのまま透過し易いという材料特性のために、適切なレ
ーザー条件又は加工条件の設定が困難で、マーキング品
質、マーキングコストの何れか、或いは何れも実用上不
十分な結果しか得られない場合が多い。
そのまま透過し易いという材料特性のために、適切なレ
ーザー条件又は加工条件の設定が困難で、マーキング品
質、マーキングコストの何れか、或いは何れも実用上不
十分な結果しか得られない場合が多い。
【０００５】そのため、マーキングの視認性を向上する
ための発色剤やその他の添加材を加えたり、又はレーザ
ー光の吸収率の比較的高い樹脂材料を母材樹脂と混合し
て、複合樹脂とした特別な材料を調製する場合が多い。
ための発色剤やその他の添加材を加えたり、又はレーザ
ー光の吸収率の比較的高い樹脂材料を母材樹脂と混合し
て、複合樹脂とした特別な材料を調製する場合が多い。
【０００６】従来から提案されている方法として、例え
ばエキシマレーザー紫外光のアブレーション効果により
加工を行う方法が知られている。この方法は、エキシマ
レーザー紫外光により有機高分子が励起され、分子間結
合が分断されて、構成分子に分解し、ガス化することに
よって樹脂の加工が行われ、非熱効果であるアブレーシ
ョン作用がなされる。
ばエキシマレーザー紫外光のアブレーション効果により
加工を行う方法が知られている。この方法は、エキシマ
レーザー紫外光により有機高分子が励起され、分子間結
合が分断されて、構成分子に分解し、ガス化することに
よって樹脂の加工が行われ、非熱効果であるアブレーシ
ョン作用がなされる。
【０００７】更に、ポリエステル、ポリカーポネート、
ＰＥＴ、エポキシ、ポリイミド、その他多くの熱可塑
性、熱硬化性樹脂材料に適用可能な方法である。加工が
困難なポリエチレン、ポリプロピレンなども、エキシマ
レーザー光の波長を吸収する物質を樹脂母材に混合する
ことでアブレーション加工が可能となる。
ＰＥＴ、エポキシ、ポリイミド、その他多くの熱可塑
性、熱硬化性樹脂材料に適用可能な方法である。加工が
困難なポリエチレン、ポリプロピレンなども、エキシマ
レーザー光の波長を吸収する物質を樹脂母材に混合する
ことでアブレーション加工が可能となる。
【０００８】樹脂材料の微細加工に対して、技術的には
適用範囲が広い一方で、エキシマレーザー光の装置が高
価で、ランニングコスト、メンテナンスコストが高いこ
と、また紫外光の条件によっては材料の物性を低下させ
る場合があること、マーキングの場合は視認がレーザー
光による触刻部の光散乱によるため、透明樹脂の場合に
は特に視認性が劣ることなどの問題を有している。
適用範囲が広い一方で、エキシマレーザー光の装置が高
価で、ランニングコスト、メンテナンスコストが高いこ
と、また紫外光の条件によっては材料の物性を低下させ
る場合があること、マーキングの場合は視認がレーザー
光による触刻部の光散乱によるため、透明樹脂の場合に
は特に視認性が劣ることなどの問題を有している。
【０００９】また、ＹＡＧレーザー光（波長１．０６μ
ｍ）又はＣＯ２レーザー光（波長１０．６μｍ）を照射
して、その加熱効果により照射部を溶融気化して除去す
るか、加熱により材料を炭化するなどによってマーキン
グを行う方法がある。この方法は材料の光吸収特性、加
工に必要なレーザー光出力などにより、ＹＡＧレーザー
光又はＣＯ２レーザー光の何れかが、樹脂のマーキング
に適用が試みられている。ＹＡＧレーザーの波長はＣＯ
２の１０分の１であり、レーザー照射部の最小スポット
径は波長に反比例することから、一般にＹＡＧレーザー
光はＣＯ２レーザー光よりも微細加工に適し照射部のエ
ネルギ密度も高い。
ｍ）又はＣＯ２レーザー光（波長１０．６μｍ）を照射
して、その加熱効果により照射部を溶融気化して除去す
るか、加熱により材料を炭化するなどによってマーキン
グを行う方法がある。この方法は材料の光吸収特性、加
工に必要なレーザー光出力などにより、ＹＡＧレーザー
光又はＣＯ２レーザー光の何れかが、樹脂のマーキング
に適用が試みられている。ＹＡＧレーザーの波長はＣＯ
２の１０分の１であり、レーザー照射部の最小スポット
径は波長に反比例することから、一般にＹＡＧレーザー
光はＣＯ２レーザー光よりも微細加工に適し照射部のエ
ネルギ密度も高い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ではこの
ようにしても視認性が高く安定した高品質なマーキング
を施こすことが難しいとされている。そのため、発色
剤、光吸収剤、光散乱剤などの添加や混合が必要とされ
ているが、樹脂母材にこれら異種材料を混入した場合
は、樹脂材料の透明性や物性の低下、材料の製造コスト
高などの問題が発生する。
ようにしても視認性が高く安定した高品質なマーキング
を施こすことが難しいとされている。そのため、発色
剤、光吸収剤、光散乱剤などの添加や混合が必要とされ
ているが、樹脂母材にこれら異種材料を混入した場合
は、樹脂材料の透明性や物性の低下、材料の製造コスト
高などの問題が発生する。
【００１１】また加工モードとして、レーザー光照射部
が加熱され表面が蝕刻されてマーキングが行われるモー
ドと、照射部が加熱により炭化されてマーキングが行わ
れるモードの２つに区分される。前者では、前述のよう
に樹脂材料への蝕刻が困難な場合が多く、視認性その他
のマーキング品質が劣り、周辺にデブリが堆積するなど
の問題がある。
が加熱され表面が蝕刻されてマーキングが行われるモー
ドと、照射部が加熱により炭化されてマーキングが行わ
れるモードの２つに区分される。前者では、前述のよう
に樹脂材料への蝕刻が困難な場合が多く、視認性その他
のマーキング品質が劣り、周辺にデブリが堆積するなど
の問題がある。
【００１２】レーザー照射部分を加熱により炭化してマ
ーキングする後者の方法は、従来から加工の概念として
提案され試みられてもいるが、本加工モードで実用され
る具体的な透明樹脂材料の種類、適用すべきレーザー条
件などについての検討が十分になされておらず、透明樹
脂材料に対するレーザーマーキング方法として、それに
よるマーキング品質の評価を含んだ具体的な開示もな
い。
ーキングする後者の方法は、従来から加工の概念として
提案され試みられてもいるが、本加工モードで実用され
る具体的な透明樹脂材料の種類、適用すべきレーザー条
件などについての検討が十分になされておらず、透明樹
脂材料に対するレーザーマーキング方法として、それに
よるマーキング品質の評価を含んだ具体的な開示もな
い。
【００１３】本発明の目的は、透明な樹脂材の表面に視
認性が高く高品質で低コストのマーキングを行うレーザ
ーマーキング方法を提供することにある。
認性が高く高品質で低コストのマーキングを行うレーザ
ーマーキング方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るレーザーマーキング方法は、ポリカーポ
ネート成形体の表面に波長１．０６μｍのＱスイッチン
グしたＹＡＧレーザー光を照射して黒色のマーキングを
施こすことを特徴とする。
の本発明に係るレーザーマーキング方法は、ポリカーポ
ネート成形体の表面に波長１．０６μｍのＱスイッチン
グしたＹＡＧレーザー光を照射して黒色のマーキングを
施こすことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】発明者は透明な樹脂材料とレーザ
ー光の相互作用について鋭意検討した結果、ポリカーポ
ネート樹脂成形品の表面に、波長１．０６μｍのＹＡＧ
レーザー光を集光照射することにより、その表面を炭化
して、黒色で視認性の高い高品質のマーキングを低コス
トで行うことが可能であることを見い出した。
ー光の相互作用について鋭意検討した結果、ポリカーポ
ネート樹脂成形品の表面に、波長１．０６μｍのＹＡＧ
レーザー光を集光照射することにより、その表面を炭化
して、黒色で視認性の高い高品質のマーキングを低コス
トで行うことが可能であることを見い出した。
【００１６】本発明において、ポリカーポネート樹脂成
形品とは、レーザーマーキングを容易にする目的の添加
物を含まない樹脂母材そのもの（例えばMitsubishi En
gineering-Plastics Corp.製 商品名ユーピロン）を
指すが、レーザーマーキング以外の目的、例えば成形体
の外観やデザイン上の目的で、色素その他の添加剤を混
入したポリカーポネートに対しても効果的にマーキング
が可能である。
形品とは、レーザーマーキングを容易にする目的の添加
物を含まない樹脂母材そのもの（例えばMitsubishi En
gineering-Plastics Corp.製 商品名ユーピロン）を
指すが、レーザーマーキング以外の目的、例えば成形体
の外観やデザイン上の目的で、色素その他の添加剤を混
入したポリカーポネートに対しても効果的にマーキング
が可能である。
【００１７】図１は本発明を実施するためのレーザーマ
ーキング装置の概念図である。ＹＡＧレーザー発振器１
からのレーザー光の出射方向にはビームエクスパンダ
２、反射ミラー３、対物レンズ４、Ｘ−Ｙテーブル５上
に載置された被加工体Ｓが配置されている。制御部６の
出力は、レーザー発振器電源７を介してＹＡＧレーザー
発振器１に接続され、更にＸ−Ｙテーブル５にも接続さ
れている。そして、制御部６にはマーキングパターン入
力装置８からの出力が接続されている。
ーキング装置の概念図である。ＹＡＧレーザー発振器１
からのレーザー光の出射方向にはビームエクスパンダ
２、反射ミラー３、対物レンズ４、Ｘ−Ｙテーブル５上
に載置された被加工体Ｓが配置されている。制御部６の
出力は、レーザー発振器電源７を介してＹＡＧレーザー
発振器１に接続され、更にＸ−Ｙテーブル５にも接続さ
れている。そして、制御部６にはマーキングパターン入
力装置８からの出力が接続されている。
【００１８】ＹＡＧレーザー発振器１は内部にＱスイッ
チング素子を搭載し、波長１．０６μｍのＱスイッチン
グされたレーザー光を発振する。Ｑスイッチングにより
ピーク出力が高くパルス幅の狭いシャープなＱスイッチ
パルスを得て、照射部におけるレーザー光のエネルギ密
度が高いため、被加工体Ｓである透明なポリカーポネー
ト成形品の表面を効果的に加熱炭化する。しかし、これ
は連続光（ＣＷ）ＹＡＧレーザー又はＣＯ２ガスレーザ
ー光では同等の効果は得られない。
チング素子を搭載し、波長１．０６μｍのＱスイッチン
グされたレーザー光を発振する。Ｑスイッチングにより
ピーク出力が高くパルス幅の狭いシャープなＱスイッチ
パルスを得て、照射部におけるレーザー光のエネルギ密
度が高いため、被加工体Ｓである透明なポリカーポネー
ト成形品の表面を効果的に加熱炭化する。しかし、これ
は連続光（ＣＷ）ＹＡＧレーザー又はＣＯ２ガスレーザ
ー光では同等の効果は得られない。
【００１９】また、Ｑスイッチング周波数は通常１〜１
０ＫＨｚ、レーザー光出力はＣＷ換算で３０〜５０Ｗ程
度が好適であるが、これらの条件はマーキングの線幅、
蝕刻の深さ、炭化の程度及び要求される加工の速度など
に大きく依存する。
０ＫＨｚ、レーザー光出力はＣＷ換算で３０〜５０Ｗ程
度が好適であるが、これらの条件はマーキングの線幅、
蝕刻の深さ、炭化の程度及び要求される加工の速度など
に大きく依存する。
【００２０】レーザー発振器１から出射した平行なレー
ザービームは、ビームエクスパンダ２、反射ミラー３、
対物レンズ４などを経て被加工体Ｓ上に焦点を結び、そ
の部分を加熱、炭化してマーキングする。
ザービームは、ビームエクスパンダ２、反射ミラー３、
対物レンズ４などを経て被加工体Ｓ上に焦点を結び、そ
の部分を加熱、炭化してマーキングする。
【００２１】Ｘ−Ｙテーブル５はマーキングすべき文
字、記号、図形に対応して駆動され、被加工体Ｓの表面
に所定のマーキングパターンを黒色で視認性高く現出さ
せる。
字、記号、図形に対応して駆動され、被加工体Ｓの表面
に所定のマーキングパターンを黒色で視認性高く現出さ
せる。
【００２２】図１において、光の入出力方向が固定され
た反射ミラー３を用いる代りに、ガルバノメーターミラ
ーを利用する場合もある。この場合に、マーキングパタ
ーンに対応してミラー角を変え、固定位置の被加工体Ｓ
表面をレーザー光で走査してマーキングパターンを得
る。
た反射ミラー３を用いる代りに、ガルバノメーターミラ
ーを利用する場合もある。この場合に、マーキングパタ
ーンに対応してミラー角を変え、固定位置の被加工体Ｓ
表面をレーザー光で走査してマーキングパターンを得
る。
【００２３】加熱による炭化は、図２に示すように多少
とも照射部の蝕刻を伴い、蝕刻されて現れた面に沿って
炭化される。一旦、表面が蝕刻され炭化層Ａとなると、
その部分はレーザー光の吸収率が高い光吸収層に変質
し、次のレーザーパルスが効率良く吸収されて、被加工
体Ｓの表面に蝕刻部Ｂと共に炭化層Ａによる黒色で視認
性の高いマーキングが加速的に効率良く行われる。
とも照射部の蝕刻を伴い、蝕刻されて現れた面に沿って
炭化される。一旦、表面が蝕刻され炭化層Ａとなると、
その部分はレーザー光の吸収率が高い光吸収層に変質
し、次のレーザーパルスが効率良く吸収されて、被加工
体Ｓの表面に蝕刻部Ｂと共に炭化層Ａによる黒色で視認
性の高いマーキングが加速的に効率良く行われる。
【００２４】ＱスイッチングＹＡＧレーザーパルスは、
照射部のスポット径が小さく、パルスの時間幅も狭いた
め、照射部に短時間に高密度のエネルギを投入できるの
で、レーザーパルス照射による炭化層Ａの形成に好適で
ある。
照射部のスポット径が小さく、パルスの時間幅も狭いた
め、照射部に短時間に高密度のエネルギを投入できるの
で、レーザーパルス照射による炭化層Ａの形成に好適で
ある。
【００２５】なお、ポリカーポネートは透明で成形性に
優れ機械的強度も高いため用途も広く、その表面に実用
性に優れたレーザーマーキングが可能であることは、様
々な用途に適用できる。
優れ機械的強度も高いため用途も広く、その表面に実用
性に優れたレーザーマーキングが可能であることは、様
々な用途に適用できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明による本発明に係るレーザーマ
ーキング方法によれば、ポリカーポネート成形体の表面
に黒色で視認性の高い高品質、低コストのマーキングが
可能となる。
ーキング方法によれば、ポリカーポネート成形体の表面
に黒色で視認性の高い高品質、低コストのマーキングが
可能となる。
【図１】レーザーマーキング装置の概念図である。
【図２】レーザーマーキング被加工体の断面図である。
１ ＹＡＧレーザー発振器
２ ビームエクスパンダ
３ 反射ミラー
４ 対物レンズ
５ Ｘ−Ｙテーブル
６ 制御部
７ レーザー発振器電源
８ マーキングパターン入力装置
Ｓ 被加工体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ
// Ｃ０８Ｌ 69:00 Ｃ０８Ｌ 69:00
(72)発明者 杉 時夫
東京都港区芝公園１−７−24 東京計装株
式会社内
Ｆターム(参考） 4E068 AB01 CA01 CE04 DB10
4F073 AA32 BA26 CA53
5F072 AB02 KK05 MM17 RR01 SS06
YY07
Claims (3)
- 【請求項１】 ポリカーポネート成形体の表面に波長
１．０６μｍのＱスイッチングしたＹＡＧレーザー光を
照射して黒色のマーキングを施こすことを特徴とするレ
ーザーマーキング方法。 - 【請求項２】 前記ポリカーポネート成形体の母材は添
加物を含まない透明体とした請求項１に記載のレーザー
マーキング方法。 - 【請求項３】 前記成型体はＸＹテーブル上に載置して
マーキング形状を制御する請求項１に記載のレーザーマ
ーキング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337744A JP2003136261A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | レーザーマーキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337744A JP2003136261A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | レーザーマーキング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003136261A true JP2003136261A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19152337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001337744A Pending JP2003136261A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | レーザーマーキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003136261A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005068163A1 (ja) * | 2004-01-16 | 2005-07-28 | Japan Science And Technology Agency | 微細加工方法 |
| JP2006150364A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Nikon-Essilor Co Ltd | マーキング方法、眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズ |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03124486A (ja) * | 1989-10-07 | 1991-05-28 | Hoya Corp | レーザマーキング方法 |
| JPH05337659A (ja) * | 1992-06-11 | 1993-12-21 | Fuji Electric Co Ltd | レーザによるマーキング方法 |
| JPH07204870A (ja) * | 1994-01-12 | 1995-08-08 | Fuji Electric Co Ltd | レーザによるマーキング方法 |
| JPH10305384A (ja) * | 1997-05-02 | 1998-11-17 | Nec Corp | レーザ加工装置 |
| JP2000062247A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-02-29 | Art Laser Giken:Kk | レーザ光による描画方法 |
| JP2001059032A (ja) * | 2000-01-01 | 2001-03-06 | Polyplastics Co | レーザーマーキング方法及びレーザーマーキングされた成形品 |
-
2001
- 2001-11-02 JP JP2001337744A patent/JP2003136261A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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| JP2006150364A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Nikon-Essilor Co Ltd | マーキング方法、眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズ |
| JP4723850B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2011-07-13 | 株式会社ニコン・エシロール | マーキング方法、眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズ |
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