JP2019072994A - プラスチック製品の製造方法、並びにコネクタの製造方法及びセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック製品の表面のレーザで直接形成された情報部の損傷を抑制したプラスチック製品の製造方法、並びにコネクタの製造方法及びセンサの製造方法を提供する。【解決手段】プラスチック製品１０の表面１０ａの一部にレーザを照射してプラスチック製品を発泡させ、該プラスチック製品と異なる色を示す発泡部５ｂを形成させることで、プラスチック製品の色と発泡部の色とからなる情報部5を形成するプラスチック製品の製造方法であって、少なくとも発泡部となるプラスチック製品の発泡形成予定部Ｒに凹部１０ｈを設ける凹部形成工程と、発泡形成予定部にレーザＬ２を照射し、凹部の周縁１０ｓから突出しないように発泡部を設ける発泡部形成工程と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック製品の表面に２次元コード等の二値化された情報部を形成するプラスチック製品の製造方法、並びにコネクタの製造方法及びセンサの製造方法に関する。

例えば、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサには、検出感度等の個体差があり、感度補正値の情報をガスセンサを制御する外部機器（補正回路、コントローラ、ＥＣＵ）等へ受け渡す必要がある。そこで、外部機器に接続されるガスセンサ側のプラスチックコネクタの表面に、感度補正値の情報を記憶した２次元コードをレーザ焼付けする技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。又、この２次元コードにロットやシリアル番号等の管理情報等を記憶させ、製造工程や組立工程での工程管理等を行うことも可能である。

特に、対象の表面に２次元コード等を印刷でなく、レーザ等で直接刻印するダイレクトパーツマーキング（DPM）は、インクや印材を使用しないので低コストであり、又、印字シールを貼り付けないので、シールが剥がれることが無いという利点がある。
このレーザによるダイレクトマーキングは、プラスチック製品の表面の一部にレーザを照射することで、照射部位のプラスチック製品を発泡させ、この発泡部が基材のプラスチック製品と異なる色を示す（変色する）ことを利用し、両者の色からなる２次元コード（二値化された情報部）を形成するものである。又、プラスチック製品にレーザマーキング用添加剤（発色剤）を混合し、レーザ照射部位を変色させることも行われている。

特開2016-61596号公報

しかしながら、発泡部はプラスチック製品の基材から盛り上がっているためにキズが付いたり削られやすく、２次元コードの読み取りが困難になるという問題がある。特に、近年、２次元コード等の品質保証が要求される場合があり、正常な読み取り状態を維持することが重要となっている。
そこで、本発明は、プラスチック製品の表面にレーザで直接形成された情報部の損傷を抑制したプラスチック製品の製造方法、並びにコネクタの製造方法及びセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のプラスチック製品の製造方法は、プラスチック製品の表面の一部にレーザを照射して前記プラスチック製品を発泡させ、該プラスチック製品と異なる色を示す発泡部を形成させることで、前記プラスチック製品の色と前記発泡部の色とからなる情報部を形成するプラスチック製品の製造方法であって、少なくとも前記発泡部となる前記プラスチック製品の発泡形成予定部に凹部を設ける凹部形成工程と、前記発泡形成予定部に前記レーザを照射し、前記凹部の周縁から突出しないように前記発泡部を設ける発泡部形成工程と、を有する。

このプラスチック製品の製造方法によれば、発泡部を、プラスチック製品の表面の凹部の周縁から突出しないように設ける。これにより、発泡部がプラスチック製品の表面に突出してキズが付いたり削られることが抑制され、情報部の損傷を抑制し、情報部の読み取り等が困難になることを防止できる。

前記凹部形成工程において、前記プラスチック製品の発泡形成予定部に凹部形成用レーザを照射して前記凹部を設けてもよい。
凹部をレーザ照射して形成することで、機械的に切削等する場合に比べ、精度よく凹部を形成することができる。
又、凹部の形成と、凹部内の発泡部の形成ではレーザのエネルギが異なるので、これを同一工程（１段階）で行うと、発泡部の形成が不十分になって明瞭な情報部の形成が難しくなったり、凹部が浅くなって情報部が損傷しやすくなる。そこで、凹部と発泡部の形成を別工程（２段階）で行うことで、明瞭で損傷を抑制した情報部が得られる。

本発明のプラスチック製品の製造方法において、前記レーザ及び前記凹部形成用レーザとして同一のレーザを用い、かつ前記凹部形成用レーザの出力を前記レーザの出力より高くしてもよい。
このプラスチック製品の製造方法によれば、レーザ及び凹部形成用レーザとして同一のレーザを用いるので、１つのレーザ装置で製造ができるので設備が簡便になる。なお、この場合、凹部を設けるにはより高いエネルギが必要なため、凹部形成用レーザの出力を、発泡部形成に用いるレーザの出力より高くする。

本発明のプラスチック製品の製造方法において、前記情報部は、１次元又は２次元のコードであってもよい。
このプラスチック製品の製造方法によれば、１次元又は２次元のコードの損傷を抑制し、読み取り等が困難になることを防止できる。

本発明のコネクタの製造方法は、プラスチック製のカバーを有するコネクタの製造方法であって、前記プラスチック製品の製造方法を用いて前記カバーの表面に前記情報部を形成する。

本発明のセンサの製造方法は、センサ本体と、前記センサ本体と外部機器とを接続し、プラスチック製のカバーを有するコネクタと、を有するセンサの製造方法であって、前記コネクタの製造方法を用いて、前記カバーの表面に前記情報部を形成する。

この発明によれば、プラスチック製品の表面にレーザで直接形成された情報部の損傷を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法によって製造したコネクタの斜視図である。 図１のコネクタにセンサ本体及び外部機器を接続した態様を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法の工程図である。 凹部と発泡部を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法の工程図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法の工程図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法によって製造したプラスチック製品（コネクタ）１０の斜視図、図２はこのコネクタ１０にセンサ本体２００及び外部機器１００を接続した態様を示す模式図、図３は本発明の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法の工程図、図４は凹部１０ｈと発泡部５ｂを示す斜視図である。

図１において、コネクタ１０は、図２の外部機器（ＥＣＵ）１００に電気的に接続されるメス端子１０ｘと、これら端子を一体に覆って外面を形成し、筐体となるプラスチック製のカバー１１とを有している。又、本実施形態では、コネクタ１０の筐体部分はポリブチレンテレフタレートからなる。そして、コネクタ１０の上面には、２次元コード（情報部）５がレーザによりダイレクトマーキングされている。
２次元コードには、個々のガスセンサ２００毎に異なる検出感度への感度補正値や、ロットやシリアル番号等の管理情報等が記憶されており、スキャナにより２次元コードからこれらの情報を読み取り、ＥＣＵ１００へ受け渡したり、製造工程や組立工程での工程管理等を行うために利用される。ＥＣＵ１００は感度補正値をもとに、ガスセンサ２００の検出信号を取得して酸素濃度等のガス成分の濃度を算出する。ガスセンサ２００としては、車両に搭載される酸素センサやＮＯｘセンサが例示される。

図２に示すように、コネクタ１０は、ガスセンサ２００の配線コード２０２に接続されている。又、コネクタ１０のメス端子１０ｘには、ＥＣＵ１００の配線コード１０２に接続されたＥＣＵ側コネクタ１０４が電気的に接続される。これにより、ガスセンサ２００が外部のＥＣＵ１００に電気的に接続される。
さらに、ＥＣＵ側コネクタ１０４には図示しない回路が搭載されており、ガスセンサ２００で検出された信号がこの回路で補正され、ＥＣＵ１００に送信される。

次に、図３〜図４を参照し、本発明の実施形態に係るプラスチック製品の製造方法について説明する。
本実施形態では、２次元コード（情報部）５をレーザによりダイレクトマーキングする、つまりプラスチック（ポリブチレンテレフタレート）製品であるコネクタ１０（カバー１１）の表面１０ａの一部にレーザを照射してポリブチレンテレフタレート（濃色）を発泡させ、ポリブチレンテレフタレートと異なる色（淡色）を示す発泡部を形成させることで、ポリブチレンテレフタレートの地色と発泡部との２色からなる二値化された情報部を形成することを前提とする。

まず、図３（ａ）に示すように、発泡部５ｂとなるコネクタ１０（カバー１１）の発泡形成予定部に凹部形成用レーザＬ１を照射し、コネクタ１０（カバー１１）の表面１０ａよりも凹む凹部１０ｈを設ける（凹部形成工程）。なお、図３の例では、発泡形成予定部と凹部１０ｈは同一である。又、個々の凹部１０ｈは発泡部５ｂに対応して２次元コードを表す複数のドットから形成される。
次に、図３（ｂ）に示すように、発泡形成予定部（各凹部１０ｈ）にレーザＬ２を照射し、各凹部１０ｈ内に発泡部５ｂを設ける（発泡部形成工程）。具体的には、各凹部１０ｈは底面が平坦になっており、この底面にレーザＬ２を照射するとポリブチレンテレフタレートが発泡し、凹部１０ｈ内を上方に向かって膨張し、発泡部５ｂとなる。
そして、図３（ｃ）に示すように、各凹部１０ｈ内に形成された発泡部５ｂ（淡色）と、隣接する凹部１０ｈの間でレーザＬ２が照射されなかった表面１０ａの地色（濃色）とで、情報部である２次元コード５が形成される。

ここで、図４に示すように、発泡部５ｂを、凹部１０ｈの周縁１０ｓから表面１０ａ側に突出しないように設ける。これにより、発泡部５ｂがコネクタ１０（カバー１１）の表面１０ａに突出してキズが付いたり削られることが抑制され、２次元コード５の損傷を抑制し、読み取りが困難になることを防止できる。
又、凹部１０ｈの形成と、凹部１０ｈ内の発泡部５ｂの形成ではレーザのエネルギが異なるので、これを同一工程（１段階）で行うと、発泡部５ｂの形成が不十分になって明瞭な２次元コード５の形成が難しくなったり、凹部１０ｈが浅くなって発泡部５ｂが損傷しやすくなる。そこで、凹部１０ｈと発泡部５ｂの形成を別工程（２段階）で行うことで、明瞭で損傷を抑制した２次元コード５が得られる。

なお、図４に示すように、２次元コード５をなすコネクタ１０（カバー１１）の表面１０ａにキズＤが付いても、凹部１０ｈの内部の発泡部５ｂにはキズＤが到達し難いので、発泡部５ｂの損傷を抑制できることは上述の通りである。一方、２次元コード５のうち、露出している表面１０ａにキズＤが付いても、表面１０ａは発泡（変色）前の基材のプラスチック（（ポリブチレンテレフタレート））の地色のままであるので、読み取りへの影響は少ない。

又、発泡部５ｂを、凹部１０ｈの周縁１０ｓから表面側に突出しないように設ける方法としては、凹部１０ｈの深さ、レーザＬ２の照射エネルギを調整することが挙げられる。又、発泡部５ｂの高さは、凹部１０ｈの深さの１／３程度とすると好ましい。
但し、凹部１０ｈが深すぎると、発泡部５ｂが読み取り難くなったり、凹部形成用レーザＬ１の照射でプラスチック材料の一部が昇華せずに凹部１０ｈの壁面に残り、同様に発泡部５ｂが読み取り難くなることがある。凹部１０ｈの深さは限定されないが、例えば４０μｍ以下とするとよい。

なお、本実施形態では、レーザＬ１、Ｌ２の照射位置がいずれも発泡形成予定部となる。レーザＬ１、Ｌ２はいずれも所定方向に走査して照射すればよい。又、レーザＬ１、Ｌ２として同一のレーザを用いれば、１つのレーザ装置で製造ができるので設備が簡便になる。なお、この場合、凹部１０ｈを設けるにはより高いエネルギが必要なため、凹部形成用レーザＬ１の出力をレーザＬ２の出力より高くする。
又、本実施形態(図３)のように、レーザＬ１、Ｌ２の照射位置がいずれも発泡形成予定部、つまり発泡形成予定部に対して凹部１０ｈを形成する領域が略同一に設定すると、凹部１０ｈにほぼ同寸の発泡部５ｂが形成されるので、後述する図５の場合に比べ、異物が入り込み難く、発泡部５ｂにキズが付いたり削られることがより一層抑制される。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、発泡形成予定部と凹部１０ｈは同一であったが、図５に示すように、凹部１０ｈ２を、発泡形成予定部を包含しつつ発泡形成予定部よりも大きい領域としてもよい。

この場合、まず、図５（ａ）に示すように、２次元コード５の外縁に至る矩形の領域に第１のレーザＬ１を照射し、コネクタ１０（カバー１１）の表面１０ａよりも凹む１つの凹部１０ｈ２を設ける（凹部形成工程）。次に、図５（ｂ）に示すように、凹部１０ｈ２の底面のうち、発泡形成予定部（各凹部１０ｈ）にレーザＬ２を照射し、凹部１０ｈ２内に発泡部５ｂを設ける（発泡部形成工程）。なお、発泡部５ｂを、凹部１０ｈ２の周縁１０ｓ２から表面側に突出しないように設けるのはいうまでもない。
これにより、図５（ｃ）に示すように、凹部１０ｈ２内に形成された発泡部５ｂ（淡色）と、発泡部５ｂを除く凹部１０ｈ２の底面１２ａ（濃色）とで、情報部である２次元コード５が形成される。

又、上記実施形態においては、凹部の深さ方向断面が矩形（底面が平坦）であったが、図６に示すように、凹部が他の形状であってもよい。例えば、図６の例では、凹部１０ｈ３の深さ方向断面がＶ字状をなしている（図６（ａ））。
この場合、図６（ｂ）に示すように、凹部１０ｈ３の底部から周縁１０ｓ３の間の側壁の一部を発泡形成予定部Ｒとし、発泡形成予定部ＲのみにレーザＬ２を照射する。
これにより、発泡形成予定部Ｒに発泡部５ｂを形成し、この発泡部５ｂが周縁１０ｓ３から表面側に突出しないように設けられる。
凹部の深さ方向断面はＶ字の他、Ｕ字が例示される。

上記実施形態においては、凹部形成工程にてレーザＬ１を走査し、すべての凹部１０ｈを形成した後、発泡部形成工程にてレーザＬ２を走査し、各凹部１０ｈのすべてに発泡部５ｂを形成したが、例えば、凹部形成工程にて１個又は複数の凹部１０ｈを形成した後、形成した凹部１０ｈに発泡部形成工程にて発泡部５ｂを形成し、次に他の凹部１０ｈを形成し、形成した凹部１０ｈに発泡部５ｂを形成してもよい。つまり、凹部形成工程及び発泡部形成工程を複数回繰り返してもよい。

又、上記実施形態においては、レーザＬ２を照射しない基材のプラスチック製品の色が濃色で、発泡部５ｂが淡色であったが、発泡部５ｂが濃色で、基材のプラスチック製品の色が淡色であってもよい。後者の場合、例えばプラスチック製品にレーザ照射で暗くなる添加剤（発色剤）を混合することや、基材のプラスチック製品を（半）透明な材料とすることが例示される。
なお、基材のプラスチック製品と、発泡部との濃淡の差は、例えば両者を含む画像を二値化できるもの（上記画像を所定の閾値で二値化処理したときに両者の輝度が１ビット（０又は１）の諧調となるもの）であればよい。

情報部は、二値化されていればよく、例えば文字、符号、模様、マーク、画像等、特に限定されないが、１次元又は２次元のコードに好適に適用できる。

上記実施形態においては、凹部形成工程にてレーザＬ１を走査することで凹部を形成したが、レーザを用いる、例えば彫刻機を用いてコネクタの表面を削ることで凹部を設けたり、熱した金型をコネクタの表面に押し付けて凹部を設けたりしてもよい。但し、レーザを用いて凹部を形成した方が、発泡工程のレーザを流用できるので、工程が簡略化すると共に、他の方法で凹部を形成するよりも精度が良いため、好ましい。

５ 情報部（２次元コード）
５ｂ 発泡部
１０ プラスチック製品（コネクタ）
１０ａ 表面
１０ｈ 凹部
１０ｓ 凹部の周縁
１１ カバー
１００ 外部機器（ＥＣＵ）
２００ センサ本体（ガスセンサ）
Ｌ１ 凹部形成用レーザ
Ｌ２ レーザ
Ｒ 発泡形成予定部

Claims (6)

1. プラスチック製品の表面の一部にレーザを照射して前記プラスチック製品を発泡させ、該プラスチック製品と異なる色を示す発泡部を形成させることで、前記プラスチック製品の色と前記発泡部の色とからなる情報部を形成するプラスチック製品の製造方法であって、
   少なくとも前記発泡部となる前記プラスチック製品の発泡形成予定部に凹部を設ける凹部形成工程と、
   前記発泡形成予定部に前記レーザを照射し、前記凹部の周縁から突出しないように前記発泡部を設ける発泡部形成工程と、
   を有するプラスチック製品の製造方法。
2. 前記凹部形成工程において、前記プラスチック製品の発泡形成予定部に凹部形成用レーザを照射して前記凹部を設ける請求項１に記載のプラスチック製品の製造方法。
3. 前記レーザ及び前記凹部形成用レーザとして同一のレーザを用い、かつ前記凹部形成用レーザの出力を前記レーザの出力より高くする請求項２に記載のプラスチック製品の製造方法。
4. 前記情報部は、１次元又は２次元のコードである請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製品の製造方法。
5. プラスチック製のカバーを有するコネクタの製造方法であって、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラスチック製品の製造方法を用いて前記カバーの表面に前記情報部を形成する、コネクタの製造方法。
6. センサ本体と、
   前記センサ本体と外部機器とを接続し、プラスチック製のカバーを有するコネクタと、
   を有するセンサの製造方法であって、
   請求項５に記載のコネクタの製造方法を用いて、前記カバーの表面に前記情報部を形成する、センサの製造方法。

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