JP2013529548A - 確実に対象物にレーザマーキングを施す方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
F=E/a
により定義されるレーザフルエンスFは、ステンレス鋼の表面に所望の変化を生じさせるような適切な範囲になければならない。フルエンスFが最適マーキング範囲内にあるためには、Fu<F<Fr<Fsの関係を満足しなければならない。ここで、Fuは、ステンレス鋼基板のレーザ変質(modification)閾値であり、このレーザ変質閾値で小形高周波リップルが表面上の結晶粒界内に形成され始める。Frは、大形低周波リップルが形成され結晶粒界を消し去り始める閾値である。Fsは、表面層の損傷閾値であり、この損傷閾値で材料が表面から除去され始める。Fu、Fr、及びFsは、実験的に得られており、選択されたレーザのフルエンスを表すものである。ここで、基板表面層がレーザエネルギーにより変質されている兆候を示し始め(Fu)、基板表面層が結晶粒界を除去する大形リップルにまとめられるようになり(Fr)、マーキングを妨げる損傷が始まる(Fs)。10ピコ秒(ps)IRパルスについて、ステンレス鋼に対するFuの例示的な値は約47mJ/cm2であり、Frは約62mJ/cm2であり、Fsは約73mJ/cm2である。最適マーキング範囲にあるフルエンスを用いることで、表1に記載した範囲内の速度、バイトサイズ、及びピッチで商業的に望ましいマークを作製することができる。
Claims (27)
- 金属試料上に所望の特性を有するマークを作製する方法であって、
レーザフルエンスを有するレーザマーキングシステムとレーザパルスパラメータを提供し、
前記金属試料上に前記所望の特性を有する前記マークを作製することに関連するレーザパルスパラメータを決定し、
前記レーザマーキングシステムに前記レーザパルスパラメータを保存し、
前記保存されたレーザパルスパラメータを用いて前記金属試料にマーキングを施すように前記レーザマーキングシステムに指示し、これにより前記金属試料に対する最適マーキング範囲にあるレーザ線量で前記金属試料にマーキングを施し、これにより前記所望の特性を有する前記マークを作製する、
方法。 - 前記所望の特性は、サイズ、形状、位置、色、及び光学濃度を含む、請求項1の方法。
- 前記所望の色は黒であり、前記光学濃度はCIE色度において約L*=20、a*=+/−2、及びb*=+/−2以下である、請求項2の方法。
- 前記金属試料はステンレス鋼である、請求項1の方法。
- 前記レーザパルスパラメータは、パルス幅、波長、パルス数、時間的パルス形状、パルスフルエンス、スポット位置、スポットサイズ、スポット形状、スポット高さ、バイトサイズ、ピッチ、及び速度を含む、請求項1の方法。
- 前記パルス幅は、約1ピコ秒から約1000ピコ秒である、請求項5の方法。
- 前記波長は、約1.5ミクロンから約255ナノメートルである、請求項5の方法。
- 前記パルス数は、1パルスから約10000パルスである、請求項5の方法。
- 前記時間的パルス形状は、ガウス形である、請求項5の方法。
- 前記パルスフルエンスは、1.0×10-6ジュール/cm2から1.0ジュール/cm2である、請求項5の方法。
- 前記スポットサイズは、約10ミクロンから約1000ミクロンである、請求項5の方法。
- 前記スポット形状は、ガウス形又はトップハット形のいずれかである、請求項5の方法。
- 前記スポット高さは、前記金属試料の表面、表面の上方、又は表面の下方にある、請求項5の方法。
- 所望の特性で金属試料にマーキングを施すように適合されたレーザマーキング装置であって、前記レーザマーキングシステムは、レーザフルエンス及びレーザ形状寸法を含むレーザパルスパラメータとコントローラとを有し、
前記レーザフルエンスは、前記所望の特性を有するマークを作製するのに最適マーキング範囲内にあるように設定され、
前記レーザ形状寸法は、前記所望の特性を有するマークを作製するのに最適マーキング範囲内で前記レーザフルエンスを前記金属試料に到達させるように設定され、
前記コントローラは、前記設定されたレーザフルエンス及びレーザ形状寸法に関連した前記レーザパルスパラメータを保存した後、前記設定されたレーザパルスパラメータを用いて前記金属試料にマーキングを施すように前記レーザマーキングシステムに指示し、これにより前記所望の特性で前記金属試料にマーキングを施すように設定される、
装置。 - 前記所望の特性は、サイズ、形状、位置、色、及び光学濃度を含む、請求項14の装置。
- 前記レーザフルエンスは、パルス幅、波長、パルス数、時間的パルス形状、及びパルスフルエンスを含む、請求項14の装置。
- 前記レーザ形状寸法は、スポット位置、スポットサイズ、スポット形状、スポット高さ、バイトサイズ、ピッチ、及び速度を含む、請求項14の装置。
- 前記所望の色は黒である、請求項15の装置。
- 前記光学濃度は、CIE色度において約L*=20、a*=+/−2、及びb*=+/−2以下である、請求項15の装置。
- 前記パルス幅は、約1ピコ秒から約1000ピコ秒である、請求項16の装置。
- 前記波長は、約1.5ミクロンから約255ナノメートルである、請求項16の装置。
- 前記パルス数は、1パルスから約10000パルスである、請求項16の装置。
- 前記時間的パルス形状は、ガウス形である、請求項16の装置。
- 前記パルスフルエンスは、1.0×10-6ジュール/cm2から1.0ジュール/cm2である、請求項16の装置。
- 前記スポットサイズは、約10ミクロンから約1000ミクロンである、請求項17の装置。
- 前記スポット形状は、ガウス形又はトップハット形のいずれかである、請求項17の装置。
- 前記スポット高さは、前記金属試料の表面、表面の上方、又は表面の下方のいずれか1つでその焦点が合わされる、請求項17の装置。
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