JP2021087997A - 金属製品の製造方法及び金属製品 - Google Patents

Abstract

【課題】識別コードの読み取り性を高める。【解決手段】回転子積層鉄心１の製造方法は、下地用レーザビームを積層体２の表面２ｂに照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、積層体２の表面２ｂに下地領域１２を形成する第１の工程と、マーク用レーザビームを積層体２の表面２ｂに照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、積層体２の表面２ｂが酸化してなる黒色マーキング１４を形成する第２の工程とを含む。第２の方向は第１の方向と異なる。下地領域１２及び黒色マーキング１４の組み合わせにより所定模様をなす識別コード１０が構成される。【選択図】図１

Description

本開示は、金属製品の製造方法及び金属製品に関する。

特許文献１は、金属部材の表面に二次元コードを形成して金属製品を得る方法を開示している。当該方法は、レーザビームを金属部材の表面に照射して金属を酸化させ、ビーム形状に対応する円形ドットを当該表面に焼き付ける処理を繰り返すことにより、所定模様の黒色マーキングを形成することを含む。これにより、複数の円形ドットの集合体である黒色セルと、レーザビームが照射されていない領域である白色セルとの組み合わせからなる二次元コードが、金属部材の表面に形成される。当該二次元コードは、金属製品の個体（例えば、品種、製造日時、使用材料、製造ライン等）を識別する識別コードとしての機能を有する。

特開２０００−２２２５１６公報

ところで、二次元コードの形成対象である金属部材は、通常、金属素材が圧延ロールによって圧延されて得られる。この際、圧延ロールの表面に存在する傷が金属部材の表面に転写され、金属部材の表面に細い線状の痕（圧延痕ともいう。）が生ずることがある。あるいは、金属部材に識別コードが形成される前に、金属部材に対して種々の表面処理がなされる場合がある。この表面処理に伴い、金属部材の表面の光沢が不均一となったり、金属部材の表面が鏡面状態となりうる。

このような場合、金属表面に形成された二次元コードを読取カメラによって読み取るためにフラッシュ光を金属部材に照射したときに、圧延痕、光沢等によって光が不規則に読取カメラに入射したり、金属表面で鏡面反射した光が読取カメラに入射しうる。そのため、二次元コードの読み取り性が低下するのみならず、金属製品ごとに二次元コードの読み取り性がばらついてしまうという懸念があった。

そこで、本開示は、識別コードの読み取り性を高めることが可能な金属製品の製造方法及び金属製品を説明する。

本開示の一つの観点に係る金属製品の製造方法は、下地用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、金属部材の表面に下地領域を形成する第１の工程と、マーク用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、金属部材の表面が酸化してなる所定模様の黒色マーキングを形成する第２の工程とを含む。第２の方向は第１の方向と異なる。下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが構成される。

本開示の他の観点に係る金属製品の製造方法は、パルス状のレーザ光であるマーク用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返してマーキングを形成する第１の工程を含む。マーク用レーザビームは、第１の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向において所定の配列ピッチで走査される。マーキングは、正方形状を呈する複数のセルの組み合わせによって構成されている。第１の工程では、パラメータａ，ｂ，ｎをそれぞれ、
ａ：セルの一辺の長さ
ｂ：マーク用レーザビームのパルス直径
ｎ：セル一つあたりのマーク用レーザビームの走査本数
と定義した場合に、式１を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射される。
ｂ×ｎ／ａ≧０．５ ・・・（１）

本開示の他の観点に係る金属製品は、下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが金属部材の表面に形成された金属製品である。下地領域は、所定の第１の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されている。マーキングは、第１の方向とは異なる所定の第２の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されている。

本開示に係る金属製品の製造方法及び金属製品によれば、識別コードの読み取り性を高めることが可能となる。

図１は、回転子積層鉄心の一例を示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、回転子積層鉄心に設けられた識別コードの一例を示す上面図である。 図４は、積層体（打抜部材）の表面プロファイルの一例を示す図である。 図５は、下地領域を部分的に拡大して示す写真である。 図６は、黒色セルの一例を示す模式図である。 図７は、黒色マーキングと下地領域との境界近傍を部分的に拡大して示す写真である。 図８は、識別コードの形成過程の一例を説明するための概略図である。 図９は、識別コードの読取方法を説明するための図である。 図１０（ａ）は、一辺が０．１５ｍｍ四方のセル一つに対するマーク用レーザビームの走査本数と、当該走査本数にて形成された識別コードの読取成功率との関係を示すグラフである。図１０（ｂ）は、一辺が０．２８５ｍｍ四方のセル一つに対するマーク用レーザビームの走査本数と、当該走査本数にて形成された識別コードの読取成功率との関係を示すグラフである。 図１１は、カメラによる識別コードの撮像画像の一例を示す図である。 図１２は、識別コードの形成過程の他の例を説明するための概略図である。 図１３は、識別コードの形成過程の他の例を説明するための概略図である。 図１４は、識別コードの形成過程の他の例を説明するための概略図である。 図１５は、識別コードの形成過程の他の例を説明するための概略図である。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。

≪実施形態の概要≫
［１］本実施形態の一つの例に係る金属製品の製造方法は、下地用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、金属部材の表面に下地領域を形成する第１の工程と、マーク用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返してマーキングを形成する第２の工程とを含む。第２の方向は第１の方向と異なる。下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが構成される。

本実施形態の一つの例に係る金属製品の製造方法では、金属部材の表面に下地領域を形成する第１の工程と、金属部材の表面にマーキングを形成する第２の工程とが行われる。これにより、マーキングと下地領域との組み合わせからなる識別コードが金属部材の表面に形成された金属製品が得られる。そのため、表面が均一化された下地領域に囲まれる領域内にマーキングが存在することとなる。従って、マーキングと下地領域との間でのコントラストが向上する。その結果、識別コードの読み取り性を高めることが可能となる。

また、本実施形態の一つの例に係る金属製品の製造方法では、下地用レーザビームを第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返すことにより下地領域を形成すると共に、マーク用レーザビームを第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返すことによりマーキングを形成している。すなわち、下地領域をなすレーザ溝は、どの列についても、同じ第１の方向に延びている。そのため、下地領域への入射光はいずれも略同じ方向に反射しやすくなる。同様に、マーキングをなすレーザ溝は、どの列についても、同じ第２の方向に延びている。そのため、マーキングへの入射光はいずれも略同じ方向に反射しやすくなる。従って、マーキングと下地領域との間でのコントラストがより向上する。その結果、識別コードの読み取り性をより高めることが可能となる。

さらに、本実施形態の一つの例に係る金属製品の製造方法では、マーク用レーザビームの走査方向である第２の方向が、下地用レーザビームの走査方向である第１の方向と異なる方向である。そのため、下地領域からの反射光の方向とマーキングからの反射光の方向とが異なる方向となる。従って、マーキングと下地領域との間でのコントラストがさらに向上する。その結果、識別コードの読み取り性をさらに高めることが可能となる。

［２］上記第１項に記載の方法において、第２の工程では、第１の工程で形成された下地領域上にマーク用レーザビームを照射することによりマーキングを形成してもよい。

［３］上記第１項に記載の方法において、下地領域とマーキングとはそれぞれ、互いに重ならない領域に形成されてもよい。

［４］上記第１項〜第３項のいずれか一項に記載の方法において、第２の方向は第１の方向と交差していてもよい。この場合、マーキングと下地領域との間でのコントラストがいっそう向上する。その結果、識別コードの読み取り性をいっそう高めることが可能となる。

［５］上記第１項〜第４項のいずれか一項に記載の方法において、下地用レーザビーム及びマーク用レーザビームはそれぞれパルス状のレーザ光であり、下地用レーザビームは、第１の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向においてスポット径以下の配列ピッチで走査され、マーク用レーザビームは、第２の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向において所定の配列ピッチで走査されてもよい。

［６］上記第５項に記載の方法において、マーキングは、正方形状を呈する複数のセルの組み合わせによって構成されており、第２の工程では、パラメータａ，ｂ，ｎをそれぞれ、
ａ：セルの一辺の長さ
ｂ：マーク用レーザビームのパルス直径
ｎ：セル一つあたりのマーク用レーザビームの走査本数
と定義した場合に、式２を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射されてもよい。
ｂ×ｎ／ａ≧０．５ ・・・（２）
この場合、マーキングを構成する一つのセルの面積に対する第２のレーザビームの照射総面積の割合、すなわち一つのセルに対する第２のレーザビームによる塗りつぶし率（以下、単に「塗りつぶし率」ということがある。）が、５０％以上である。そのため、各セルの塗りつぶし率が比較的大きいので、マーキングと下地領域との間でのコントラストがよりいっそう向上する。その結果、識別コードの読み取り性をよりいっそう高めることが可能となる。

［７］上記第６項に記載の方法において、第２の工程では、式３を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射されてもよい。
ｂ×ｎ／ａ≧１ ・・・（３）
この場合、塗りつぶし率が１００％以上となる。そのため、各セルの塗りつぶし率が十分大きいので、マーキングと下地領域との間でのコントラストが極めて向上する。その結果、識別コードの読み取り性を極めて高めることが可能となる。

［８］上記第１項〜第７項のいずれか一項に記載の方法において、マーキングは、マーク用レーザビームにより金属部材の表面が酸化してなる黒色マーキングであってもよい。

［９］本実施形態の他の例に係る金属製品の製造方法は、パルス状のレーザ光であるマーク用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返してマーキングを形成する第１の工程を含む。マーク用レーザビームは、第１の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向において所定の配列ピッチで走査される。マーキングは、正方形状を呈する複数のセルの組み合わせによって構成されている。第１の工程では、パラメータａ，ｂ，ｎをそれぞれ、
ａ：セルの一辺の長さ
ｂ：マーク用レーザビームのパルス直径
ｎ：セル一つあたりのマーク用レーザビームの走査本数
と定義した場合に、式４を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射される。
ｂ×ｎ／ａ≧０．５ ・・・（４）

本実施形態の他の例に係る金属製品の製造方法では、式４を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射される。そのため、塗りつぶし率が５０％以上である。従って、各セルの塗りつぶし率が比較的大きいので、マーキングとその周囲の領域との間でのコントラストがよりいっそう向上する。その結果、識別コードの読み取り性をよりいっそう高めることが可能となる。

［１０］上記第９項に記載の方法において、第１の工程では、式５を満たすように各セルにマーク用レーザビームが照射されてもよい。
ｂ×ｎ／ａ≧１ ・・・（５）
この場合、上記第５項に係る方法と同様の作用効果が得られる。

［１１］上記第９項又は第１０項に記載の方法は、第１の工程の前に、下地用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、金属部材の表面に下地領域を形成する第２の工程をさらに含み、下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが構成され、第１の工程では、マーク用レーザビームを下地領域上に照射してもよい。この場合、上記第１項に係る方法と同様の作用効果が得られる。

［１２］上記第９項又は第１０項に記載の方法は、下地用レーザビームを、金属部材の表面に照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、金属部材の表面に下地領域を形成する第２の工程をさらに含み、下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが構成され、下地領域とマーキングとはそれぞれ、互いに重ならない領域に形成されてもよい。この場合、上記第１項に係る方法と同様の作用効果が得られる。

［１３］上記第１１項又は第１２項に記載の方法において、第１の方向は第２の方向と交差していてもよい。この場合、上記第４項に係る方法と同様の作用効果が得られる。

［１４］上記第１１項〜第１３項のいずれか一項に記載の方法において、下地用レーザビームは、パルス状のレーザ光であり、第２の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向においてスポット径以下の配列ピッチで走査されてもよい。

［１５］上記第９項〜第１４項のいずれか一項に記載の方法において、マーキングは、マーク用レーザビームにより金属部材の表面が酸化してなる黒色マーキングであってもよい。

［１６］本実施形態の他の例に係る金属製品は、下地領域及びマーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが金属部材の表面に形成された金属製品であって、下地領域は、所定の第１の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されており、マーキングは、第１の方向とは異なる所定の第２の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されている。本実施形態の他の例に係る金属製品は、上記第１項に係る方法と同様の作用効果を奏する。

［１７］上記第１６項に記載の金属製品において、第２の方向は第１の方向と交差していてもよい。この場合、上記第２項に係る方法と同様の作用効果が得られる。

［１８］上記第１７項に記載の金属製品において、下地領域は、第１の方向においてパルス痕がスポット径以下の送りピッチで並び且つ列方向においてパルス痕がスポット径以下の配列ピッチで並んで構成されており、マーキングは、第２の方向においてパルス痕がスポット径以下の送りピッチで並び且つ列方向においてパルス痕が所定の配列ピッチで並んで構成されていてもよい。

［１９］上記第１６項〜第１８項のいずれか一項に記載の金属製品において、マーキングは、金属部材の表面が酸化してなる黒色マーキングであってもよい。

≪実施形態の例示≫
以下に、本開示に係る実施形態の一例について、図面を参照しつつより詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［回転子積層鉄心の構成］
まず、図１及び図２を参照して、金属製品の一例である回転子積層鉄心１の構成について説明する。回転子積層鉄心１は、回転子（ロータ）の一部である。回転子は、回転子積層鉄心１に端面板及びシャフト（共に図示せず）が取り付けられてなる。回転子積層鉄心１は、図１に示されるように、積層体２（金属部材）と、カシメ部３と、識別コード１０とを備える。

積層体２は、円筒形状を呈している。すなわち、積層体２の中央部分には、図１に示されるように、中心軸Ａｘに沿って延びる貫通孔２ａ（中心孔）が設けられている。貫通孔２ａ内には、シャフトが配置可能である。

積層体２は、複数の打抜部材Ｗが積み重ねられた積層体２である。打抜部材Ｗは、電磁鋼板（金属板）が所定形状に打ち抜かれた板状体である。電磁鋼板は圧延ロールによって圧延されて得られるので、打抜部材Ｗの表面には圧延痕が生じていることがある。積層体２は、打抜部材Ｗ同士の角度を相対的にずらしながら複数の打抜部材Ｗを積層する、いわゆる転積によって構成されていてもよい。転積の角度は、任意の大きさに設定してもよい。

本実施形態において、積層方向において隣り合う打抜部材Ｗ同士は、カシメ部３によって締結されている。具体的には、カシメ部３は、図２に示されるように、積層体２の最下層以外をなす打抜部材Ｗに形成されたカシメ３ａと、積層体２の最下層をなす打抜部材Ｗに形成された貫通孔３ｂとを有する。カシメ３ａは、打抜部材Ｗの表面側に形成された凹部と、打抜部材Ｗの裏面側に形成された凸部とで構成されている。一の打抜部材Ｗのカシメ３ａの凹部は、当該一の打抜部材Ｗの表面側に隣り合う他の打抜部材Ｗのカシメ３ａの凸部と接合される。一の打抜部材Ｗのカシメ３ａの凸部は、当該一の打抜部材Ｗの裏面側において隣り合う更に他の打抜部材Ｗのカシメ３ａの凹部と接合される。貫通孔３ｂには、積層体２の最下層に隣接する打抜部材Ｗのカシメ３ａの凸部が接合される。貫通孔３ｂは、積層体２を連続して製造する際、既に製造された積層体２に対し、続いて形成された打抜部材Ｗがカシメ３ａによって締結されるのを防ぐ機能を有する。

複数の打抜部材Ｗ同士は、カシメ部３に代えて、種々の公知の方法にて締結されてもよい。複数の打抜部材Ｗ同士は、例えば、接着剤又は樹脂材料を用いて互いに接合されてもよいし、溶接によって互いに接合されてもよい。あるいは、打抜部材Ｗに仮カシメを設け、仮カシメを介して複数の打抜部材Ｗを締結して積層体を得た後、仮カシメを当該積層体から除去することによって、積層体２を得てもよい。なお、「仮カシメ」とは、複数の打抜部材Ｗを一時的に一体化させるのに使用され且つ製品（積層体２）を製造する過程において取り除かれるカシメを意味する。

積層体２には、中心軸Ａｘの延在方向（積層方向）に沿って延びると共に自身を貫通する少なくとも一つの磁石挿入孔（図示せず）が設けられていてもよい。磁石挿入孔内には、永久磁石（図示せず）が配置された状態で、樹脂材料が充填されていてもよい。樹脂材料は、永久磁石を磁石挿入孔内において固定する機能と、上下方向で隣り合う打抜部材Ｗ同士を接合する機能とを有する。

［識別コードの詳細］
図１に示されるように、積層体２の表面２ｂ（上面又は下面）、すなわち、積層体２の最上層又は最下層をなす打抜部材Ｗの外表面には、一つの識別コード１０が設けられている。識別コード１０は、当該識別コード１０を備える回転子積層鉄心１の個体（例えば、品種、製造日時、使用材料、製造ライン等）を識別するための個体情報を保持する機能を有する。識別コード１０は、明模様と暗模様との組み合わせにより当該個体情報を保持することができれば特に限定されず、例えば、バーコードであってもよいし、二次元コードであってもよい。二次元コードとしては、例えば、ＱＲコード（登録商標）、ＤａｔａＭａｔｒｉｘ、Ｖｅｒｉｃｏｄｅ等であってもよい。識別コード１０は、図３に詳しく示されるように、下地領域１２と、黒色マーキング１４とで構成されている。識別コード１０は、これらの下地領域１２及び黒色マーキング１４の組み合わせにより、所定模様をなしている。

識別コード１０は、図３に示されるように、仮想的な複数のセル１６を有している。複数のセル１６は、格子状に配列されており、全体として識別コード１０の大きさに対応している。ただし、図３には各セル１６を区画する格子状の線が示されているが、これらの線は、発明の理解促進のために便宜的に描いたものであり、実際の識別コード１０には存在していない。セル１６の大きさは、特に限定されず、要求される識別コード１０の性能に応じて種々の大きさであってもよい。セル１６の形状は、特に限定されず、例えば正方形状、矩形状、円形状、多角形状、その他の不定形状等であってもよい。本実施形態では、セル１６は、例えば、０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍの正方形状、０．２８５ｍｍ×０．２８５ｍｍの正方形状等に設定されている。本明細書において、下地領域１２が形成されたセル１６を白色セル１６ａと呼び、黒色マーキング１４が形成されたセル１６を黒色セル１６ｂと呼ぶこととする。

下地領域１２は、下地用レーザビームが積層体２の表面２ｂに照射されることで形成される。下地領域１２の大きさは、特に限定されず、積層体２の大きさ、打抜部材Ｗの素材の種類、識別コード１０の形成位置等に応じて種々の大きさであってもよい。下地領域１２の形状は、特に限定されず、例えば正方形状、矩形状、円形状、多角形状、その他の不定形状等であってもよい。本実施形態では、下地領域１２は、例えば、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状に設定されている。

下地領域１２を形成するための下地用レーザビームとしては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ファイバレーザ等が挙げられる。下地用レーザビームは、連続波発振（ＣＷ：Continuous Wave）レーザであってもよいし、パルス発振レーザであってもよい。下地用レーザビームのビーム径（ビームが照射対象に至る前の光線の直径）、スポット径（下地用レーザビームが照射対象物に照射されたときの当該照射対象物の表面における光線の直径）及び出力は、特に限定されず、ビームの種類、打抜部材Ｗの素材の種類、打抜部材Ｗの厚さ等に応じて種々の大きさであってもよい。なお、下地用レーザビームが照射される照射対象物の素材の種類によってビームによる溶融状態が異なるので、ビーム径が同一であってもスポット径が変化しうる。

下地領域１２は、積層体２（打抜部材Ｗ）の表面２ｂが下地用レーザビームによって処理されているので、図４に示されるように、極めて高い平坦性を有している。例えば、同図に示されるように、圧延痕が存在する打抜部材Ｗの表面には数μｍ〜数十μｍ程度の高さの凹凸が生じているが、下地領域１２の表面に存在する凹凸の高さは１μｍ程度以下である。

下地領域１２は、下地用レーザビームを積層体２（打抜部材Ｗ）の表面に照射しつつ所定の方向Ａ（図８（ａ）参照）に沿って走査することが複数列繰り返されることにより構成されている。すなわち、下地領域１２は、図５に示されるように、方向Ａ（走査方向）に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されている。図５は、下地用レーザビームとしてパルス発振レーザを用いた場合のレーザ溝の様子を一例として示している。図５における一つのレーザ溝は、図５の左側から右側に向けて連なる複数のパルス痕（パルス状の下地用レーザビームが打抜部材Ｗの表面に照射されて生ずる痕）によって構成されている。すなわち、図５におけるレーザ溝は、下地用レーザビームが図５の左側から右側に向けて走査することによって形成されている。

下地用レーザビームの走査列が並ぶ方向（レーザ溝が並ぶ方向）である列方向において、下地用レーザビームの配列ピッチ（レーザ溝の配列ピッチ）は、下地用レーザビームのスポット径以下であってもよい。すなわち、列方向において隣り合うレーザ溝同士は、互いに少なくとも部分的に重なり合っている。下地用レーザビームがパルス発振レーザである場合、下地用レーザビームの走査方向において、パルス痕がスポット径以下の送りピッチで並んでいてもよい。

黒色マーキング１４は、本実施形態では、マーク用レーザビームが下地領域１２上に照射されることで形成される。黒色マーキング１４は、マーク用レーザビームによって打抜部材Ｗが酸化し、黒色となったものである。黒色マーキング１４は、所定の模様を呈しており、周囲の下地領域１２と共に識別コード１０を構成している。具体的には、黒色マーキング１４は、図３に示されるように、セル１６にマーク用レーザビームが照射されてセル１６が黒色に塗りつぶされてなる複数の黒色セル１６ｂの集合体である。

黒色マーキング１４を形成するためのマーク用レーザビームとしては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ファイバレーザ等が挙げられる。マーク用レーザビームは、連続波発振レーザであってもよいし、パルス発振レーザであってもよい。マーク用レーザビームのビーム径（ビームが照射対象に至る前の光線の直径）、スポット径（マーク用レーザビームが照射対象物に照射されたときの当該照射対象物の表面における光線の直径）及び出力は、特に限定されず、ビームの種類、打抜部材Ｗの素材の種類、打抜部材Ｗの厚さ等に応じて種々の大きさであってもよい。ただし、マーク用レーザビームの出力は、下地用レーザビームの出力よりも大きく、例えば、下地用レーザビームの出力の１０倍以上であってもよい。なお、マーク用レーザビームが照射される照射対象物の素材の種類によってビームによる溶融状態が異なるので、ビーム径が同一であってもスポット径が変化しうる。

黒色セル１６ｂは、マーク用レーザビームを下地領域１２に照射しつつ所定の方向Ｂ（図８（ｂ）参照）に沿って走査することが複数列繰り返されることにより構成されている。すなわち、下地領域１２は、図６及び図７に示されるように、方向Ｂ（走査方向）に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されている。図６及び図７は共に、マーク用レーザビームとしてパルス発振レーザを用いた場合のレーザ溝の様子を一例として示している。図６及び図７における一つのレーザ溝は、図６及び図７の上側から下側に向けて連なる複数のパルス痕（パルス状のマーク用レーザビームが下地領域１２の表面に照射されて生ずる痕）によって構成されている。すなわち、図６及び図７におけるレーザ溝は、マーク用レーザビームが図６及び図７の上側から下側に向けて走査することによって形成されている。

マーク用レーザビームの走査列が並ぶ方向（レーザ溝が並ぶ方向）である列方向において、マーク用レーザビームの配列ピッチ（レーザ溝の配列ピッチ）は、所定の間隔となるように設定されていてもよい。例えば、当該配列ピッチは、図６（ａ）に示されるようにマーク用レーザビームのスポット径と略同一であってもよいし、図６（ｂ）に示されるようにマーク用レーザビームのスポット径よりも大きくてもよいし、図６（ｃ）に示されるようにマーク用レーザビームのスポット径よりも小さくてもよい。すなわち、列方向において隣り合うレーザ溝同士は、隣接していてもよいし（図６（ａ）参照）、離間していてもよいし（図６（ｂ）参照）、互いに少なくとも部分的に重なり合っていてもよい（図６（ｃ）参照）。マーク用レーザビームがパルス発振レーザである場合、マーク用レーザビームの走査方向において、パルス痕がスポット径以下の送りピッチで並んでいてもよい。

マーク用レーザビームの走査方向は、下地用レーザビームの走査方向と異なっていてもよい。すなわち、マーク用レーザビームの走査方向は、下地用レーザビームの走査方向と反対向きであってもよいし、交差していてもよい。図７に示される例では、マーク用レーザビームの走査方向は、下地用レーザビームの走査方向と直交している。

［識別コードの形成方法］
続いて、積層体２に識別コード１０を形成する方法、すなわち回転子積層鉄心１の製造方法を説明する。まず、帯状の金属板である電磁鋼板（被加工板）から打抜部材Ｗを打ち抜きつつ積層することで、積層体２を形成する。

次に、図８（ａ）に示されるように、積層体２の表面２ｂ（積層体２の最上層又は最下層をなす打抜部材Ｗの外表面）に、下地用レーザビームを用いて下地領域１２を形成する。このとき、下地用レーザビームを所定の方向Ａに沿って走査することを複数列繰り返すことにより、下地領域１２が構成される。本実施形態では、識別コード１０の形成予定領域の全域に対して下地用レーザビームを照射する。すなわち、本実施形態では、黒色マーキング１４が形成される予定のセル１６に対しても、下地用レーザビームを照射する。

次に、図８（ｂ）に示されるように、形成予定の識別コード１０に従い、複数のセル１６のうち黒色セル１６ｂとなるべきセル１６を特定する。次に、下地領域１２上に、マーク用レーザビームを用いて黒色マーキング１４を形成する。具体的には、特定された各セル１６に対して、方向Ａとは異なる所定の方向Ｂに沿ってマーク用レーザビームを走査することを複数列繰り返すことにより、黒色マーキング１４が構成される。

黒色マーキング１４の形成時においては、パラメータａ，ｂ，ｎをそれぞれ、
ａ：セル１６の一辺の長さ
ｂ：マーク用レーザビームのパルス直径
ｎ：セル１６一つあたりのマーク用レーザビームの走査本数
と定義した場合に、式６を満たすように、特定された各セル１６にマーク用レーザビームを照射してもよい。
ｂ×ｎ／ａ≧０．５ ・・・（６）
式６が満たされる場合とは、セル１６の面積ａ^２に対するマーク用レーザビームの照射面積ａ×ｂ×ｎ（ａ×ｂ×ｎ／ａ^２）が０．５以上である場合である。そのため、式６が満たされる場合の各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率は５０％以上となる（塗りつぶし率が５７％程度の例として図６（ｂ）を参照）。そのため、各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率が比較的大きいので、黒色マーキング１４と下地領域１２との間でのコントラストがよりいっそう向上する。従って、識別コード１０の読み取り性をよりいっそう高めることが可能となる。

黒色マーキング１４の形成時においては、パラメータａ，ｂ，ｎが式７、式８又は式９を満たすように、特定された各セル１６にマーク用レーザビームを照射してもよい。
ｂ×ｎ／ａ≧１ ・・・（７）
ｂ×ｎ／ａ≧２ ・・・（８）
ｂ×ｎ／ａ≧３ ・・・（９）
式７が満たされる場合、各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率は１００％以上となる（塗りつぶし率が１００％程度の例として図６（ａ）を参照）。式８が満たされる場合、各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率は２００％以上となる。式９が満たされる場合、各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率は３００％以上となる（塗りつぶし率が３００％程度の例として図６（ｃ）を参照）。これらの場合、各黒色セル１６ｂの塗りつぶし率が十分大きいので、黒色マーキング１４と下地領域１２との間でのコントラストが極めて向上する。従って、識別コード１０の読み取り性を極めて高めることが可能となる。

なお、長さａは、例えば、識別コード１０（下地領域１２）の大きさ、識別コード１０が保持するデータ容量等に基づいて決定される。パルス直径ｂは、マーク用レーザビームの出力、照射対象物（積層体２）の材質等に基づいて決定される。

以上の工程を経て積層体２の表面２ｂに識別コード１０が形成されると、回転子積層鉄心１が完成する。

［識別コードの読取方法］
続いて、識別コード１０の読取方法について説明する。識別コード１０は、例えば図９に示される読取装置２０を用いて読み取られる。読取装置２０は、搬送コンベア２２と、読取用のカメラ２４と、コントローラ２６とを備える。

搬送コンベア２２は、コントローラ２６からの指示に基づいて動作し、載置されている回転子積層鉄心１を所定方向に搬送する機能を有する。カメラ２４は、搬送コンベア２２の上方に位置している。カメラ２４は、コントローラ２６からの指示に基づいて動作し、搬送コンベア２２によって搬送されている回転子積層鉄心１がカメラ２４の下方を通過する際に、識別コード１０を撮像する。コントローラ２６は、カメラ２４によって撮像された撮像画像データを処理し、識別コード１０を読み取る。コントローラ２６は、識別コード１０を読み取れなかったと判断した場合、回転子積層鉄心１がカメラ２４による撮像範囲に存在する限り、カメラ２４に識別コード１０を繰り返し撮像させる。

ここで、スポット径が３０μｍのパルス発振レーザであるマーク用レーザビームを正方形状のセル１６に対して照射することにより、下地領域１２内に黒色マーキング１４を形成し、得られた識別コード１０を所定の方向から（ただし真上からではない）カメラ２４によって読み取り、その読取成功率をセル１６の大きさ及び走査本数を変化させながら測定する試験を行った。なお、本明細書において、「読取成功率」とは、識別コード１０をカメラ２４で５０回読み取った場合に、カメラ２４による読み取りが成功した割合をいう。

図１０（ａ）に、セル１６の一辺を０．１５ｍｍとし、マーク用レーザビームの走査本数を４本〜３２本（ただし、１６本以降は偶数本のみ）の間で変化させたときの結果を示す。走査本数が４本（塗りつぶし率が８０％）の場合、読取成功率が３５％であった。走査本数が５本（塗りつぶし率が１００％）の場合、読取成功率が３７％であった。走査本数が６本（塗りつぶし率が１２０％）の場合、読取成功率が３９％であった。走査本数が７本（塗りつぶし率が１４０％）の場合、読取成功率が４２％であった。走査本数が８本（塗りつぶし率が１６０％）の場合、読取成功率が４５％であった。走査本数が９本（塗りつぶし率が１８０％）の場合、読取成功率が７２％であった。走査本数が１０本以上（塗りつぶし率が２００％以上）の場合、読取成功率が１００％であった。

図１０（ｂ）に、セル１６の一辺を０．２８５ｍｍとし、マーク用レーザビームの走査本数を６本〜３２本（ただし、１６本以降は偶数本のみ）の間で変化させたときの結果を示す。走査本数が６本（塗りつぶし率が６３％）の場合、読取成功率が３３％であった。走査本数が７本（塗りつぶし率が７３．７％）の場合、読取成功率が３５％であった。走査本数が８本（塗りつぶし率が８４．２％）の場合、読取成功率が４２％であった。走査本数が９本（塗りつぶし率が９４．７％）の場合、読取成功率が４４％であった。走査本数が１０本（塗りつぶし率が１０５．３％）の場合、読取成功率が４４％であった。走査本数が１１本（塗りつぶし率が１１５．８％）の場合、読取成功率が４３％であった。走査本数が１２本（塗りつぶし率が１２６．３％）の場合、読取成功率が５６％であった。走査本数が１３本（塗りつぶし率が１３６．８％）の場合、読取成功率が５６％であった。走査本数が１４本（塗りつぶし率が１４７．４％）の場合、読取成功率が６０％であった。走査本数が１５本（塗りつぶし率が１５７．９％）の場合、読取成功率が５７％であった。走査本数が１６本（塗りつぶし率が１６８．４％）の場合、読取成功率が６２％であった。走査本数が１８本（塗りつぶし率が１８９．４％）の場合、読取成功率が８０％であった。走査本数が２０本以上（塗りつぶし率が２１０．５％以上）の場合、読取成功率が１００％であった。

以上の試験結果より、塗りつぶし率が５０％以上であると、少なくとも３０％の確率で識別コード１０の読み取りが成功であることが確認された。

［作用］
以上のような本実施形態では、まず積層体２の表面２ｂに下地領域１２を形成し、その後、下地領域１２内に黒色マーキング１４を形成している。これにより、黒色マーキング１４と下地領域１２との組み合わせからなる識別コード１０が積層体２の表面２ｂに形成された回転子積層鉄心１が得られる。そのため、表面２ｂが均一化された下地領域１２内に黒色マーキング１４が存在することとなる。従って、黒色マーキング１４と下地領域１２との間でのコントラストが向上する。その結果、識別コード１０の読み取り性を高めることが可能となる。

本実施形態では、下地用レーザビームを方向Ａに沿って走査することを複数列繰り返すことにより下地領域１２を形成すると共に、マーク用レーザビームを方向Ａとは異なる方向Ｂに沿って走査することを複数列繰り返すことにより黒色マーキング１４を形成している。すなわち、下地領域１２をなすレーザ溝は、どの列についても、同じ方向Ａに延びている。そのため、下地領域１２への入射光はいずれも略同じ方向に反射しやすくなる。同様に、黒色マーキング１４をなすレーザ溝は、どの列についても、同じ方向Ｂに延びている。そのため、黒色マーキング１４への入射光はいずれも略同じ方向に反射しやすくなる。従って、黒色マーキング１４と下地領域１２との間でのコントラストがより向上する。その結果、識別コード１０の読み取り性をより高めることが可能となる。

本実施形態では、マーク用レーザビームの走査方向である方向Ｂは、下地用レーザビームの走査方向である方向Ａと交差（直交）している。そのため、下地領域１２からの反射光の方向と黒色マーキング１４からの反射光の方向とが異なる方向となる。従って、黒色マーキング１４と下地領域１２との間でのコントラストがさらに向上する。その結果、識別コード１０の読み取り性をさらに高めることが可能となる。なお、マーク用レーザビームの走査方向である方向Ｂが、下地用レーザビームの走査方向である方向Ａと同じであると、図１１に示されるように、コントラストが低下すると共に識別コード１０の撮像画像が不鮮明となり得る。

本発明によれば、黒色マーキング１４とその周囲とのコントラストが高められるので、識別コード１０に対向する位置からのみならず、斜め方向からも識別コード１０をカメラ２４により撮像することができる。特に、回転子積層鉄心１は、その後の工程において貫通孔２ａにシャフトが挿通される等により形態が変化するので、カメラ２４による識別コード１０の撮像方向が限定される傾向にあるが、本発明によれば、種々の方向から識別コード１０を読み取ることが可能となる。

［他の実施形態］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、識別コード１０は、下地領域１２及び黒色マーキング１４の組み合わせによって構成されていればよい。すなわち、上記の実施形態のように、下地領域１２上に黒色マーキング１４が形成されていてもよい。あるいは、下地領域１２と黒色マーキング１４とが互いに重なり合わないように形成されていてもよい。ただし、下地用レーザビーム及びマーク用レーザビームの照射誤差により生ずる下地領域１２と黒色マーキング１４との多少の重なり合いは許容される。

具体的には、まず、図１２（ａ）に示されるように、下地用レーザビームを、識別コード１０のうち下地領域１２が形成される予定のセル１６に対してのみ照射しつつ方向Ａに沿って走査することを複数列繰り返し、白色セル１６ａのみを得る。次に、図１２（ｂ）に示されるように、マーク用レーザビームを、識別コード１０のうち黒色マーキング１４が形成される予定のセル１６に対してのみ照射しつつ方向Ｂに沿って走査することを複数列繰り返し、黒色セル１６ｂのみを得る。これにより、下地領域１２と黒色マーキング１４とが、互いにほぼ重なり合わない状態で個別に形成される。

あるいは、まず、図１３（ａ）に示されるように、マーク用レーザビームを、識別コード１０のうち黒色マーキング１４が形成される予定のセル１６に対してのみ照射しつつ方向Ｂに沿って走査することを複数列繰り返し、黒色セル１６ｂのみを得る。次に、図１３（ｂ）に示されるように、下地用レーザビームを、識別コード１０のうち下地領域１２が形成される予定のセル１６に対してのみ照射しつつ方向Ａに沿って走査することを複数列繰り返し、白色セル１６ａのみを得る。これにより、下地領域１２と黒色マーキング１４とが、互いにほぼ重なり合わない状態で個別に形成される。

マーク用レーザビームの走査方向である方向Ｂは、下地用レーザビームの走査方向である方向Ａと交差していなくてもよい。例えば、方向Ｂは、方向Ａと略同一方向であってもよいし、略逆方向であってもよい。

下地領域１２を形成する際の下地用レーザビームの走査方向は、方向Ａに限られず種々の方向であってもよく、例えば、蛇行状であってもよいし、往路と復路とで正反対の向きであってもよいし（図１４参照）、渦巻状であってもよい（図１５参照）。下地用レーザビームの走査方向が往路と復路とで正反対の向きである場合、下地領域１２は、方向Ａ１とその正反対の向きの方向Ａ２とで往復するように下地用レーザビームを走査することにより形成される（図１４（ａ）参照）。その後、方向Ａ１，Ａ２とは異なる方向Ｂに沿ってマーク用レーザビームを走査することにより、黒色マーキング１４が形成される（図１４（ｂ）参照）。下地用レーザビームの走査方向が渦巻状である場合、下地領域１２は、方向Ａ１に沿って下地用レーザビームを走査することと、その終点から方向Ａ１と直交する方向Ａ２に沿って下地用レーザビームを走査することと、その終点から方向Ａ２と直交する方向Ａ３に沿って下地用レーザビームを走査することと、その終点から方向Ａ３と直交する方向Ａ４に沿って下地用レーザビームを走査することとを繰り返すことにより形成される（図１５（ａ）参照）。その後、方向Ａ１，Ａ３とは異なる方向Ｂに沿ってマーク用レーザビームを走査することにより、黒色マーキング１４が形成される（図１５（ｂ）参照）。同様に、黒色マーキング１４を形成する際のマーク用レーザビームの走査方向は、方向Ｂに限られず種々の方向であってもよく、例えば、蛇行状であってもよいし、往路と復路とで正反対の向きであってもよいし、渦巻状であってもよい。

黒色セル１６ｂ内におけるレーザ溝の配列ピッチは、一定であってもよいし、不定であってもよい。すなわち、隣り合うレーザ溝の間隔は、等間隔であってもよいし、等間隔でなくてもよい。隣り合うレーザ溝の間隔が等間隔でない場合、レーザ溝がセル１６内においてある程度均等に割り振られていればよい。

積層体２の表面２ｂに、下地領域１２を形成せず、黒色マーキング１４を直接形成してもよい。

識別コード１０の読取成功率が０％を超えるのであれば、各黒色セル１６ｂにおいて、塗りつぶし率が５０％未満であってもよい。

積層体２内に永久磁石が設けられている場合、磁石の減磁を抑制するために、積層体２の両端面にそれぞれ、例えばステンレス製の金属端板を配置し、当該端板に識別コード１０を設けるようにしてもよい。金属端板には所定の表面処理がなされることがあり、金属端板の表面の光沢が不均一になったり、金属端板の表面が鏡面状態となったりすることがある。しかしながら、このような場合であっても、本発明によれば黒色マーキング１４とその周囲とのコントラストが高められるので、識別コード１０の読み取り性を高めることが可能となる。

カメラ２４によって識別コード１０を撮像する際に、識別コード１０の鮮明な撮像画像が得られるよう、照明等の撮像条件を適宜変更してもよい。

識別コード１０は、白色セル１６ａ及び黒色セル１６ｂの組み合わせ以外によって構成されていてもよい。すなわち、識別コード１０は、コントラストを高めることができれば、白色及び黒色の他に、他の種々の色を組み合わせて構成されていてもよい。例えば、識別コード１０は、階層化二次元コード（色情報を多層化してなる二次元形状コード）であってもよい。階層化二次元コードとしては、例えば、ＰＭコード（登録商標）等であってもよい。

回転子積層鉄心１のみならず、固定子積層鉄心に対して本発明を適用してもよいし、その他の種々の金属製品に対して本発明を適用してもよい。

１…回転子積層鉄心（金属製品）、２…積層体（金属部材）、２ｂ…表面、１０…識別コード、１２…下地領域、１４…黒色マーキング、１６…セル、１６ａ…白色セル、１６ｂ…黒色セル、２０…読取装置、２４…カメラ、２６…コントローラ、Ｗ…打抜部材（金属部材）。

Claims (6)

1. パルス状のレーザ光であるマーク用レーザビームを金属部材の表面に照射しつつ所定の第１の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、前記第１の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されたマーキングを形成する第１の工程を含み、
   前記マーク用レーザビームは、前記第１の方向においてスポット径以下の送りピッチで且つ列方向においてスポット径以下の配列ピッチで走査され、
   前記マーキングは、正方形状を呈する複数のセルの組み合わせによって構成されており、
   前記第１の工程では、パラメータａ，ｂ，ｎをそれぞれ、
   ａ：前記セルの一辺の長さ
   ｂ：前記マーク用レーザビームのパルス直径
   ｎ：前記セル一つあたりの前記マーク用レーザビームの走査本数
   と定義した場合に、式１を満たし且つ前記列方向において隣り合う前記レーザ溝同士が互いに重なり合うように、前記各セルに前記マーク用レーザビームが照射される、金属製品の製造方法。
   ｂ×ｎ／ａ＞１ ・・・（１）
2. 前記列方向において隣り合う前記レーザ溝同士の間隔がいずれも略等しい、請求項１に記載の方法。
3. 下地用レーザビームを、前記金属部材の表面に照射しつつ所定の第２の方向に沿って走査することを複数列繰り返して、前記第２の方向に沿って延びる別のレーザ溝が複数列並んで構成された下地領域を前記金属部材の表面に形成する第２の工程をさらに含み、
   前記下地領域及び前記マーキングの組み合わせにより所定模様をなす識別コードが構成され、
   前記識別コードは、明模様と暗模様との組み合わせにより金属製品の個体情報を保持するように構成された明暗模様（文字を除く）であり、
   前記下地領域と前記マーキングとはそれぞれ、互いに重ならない領域に形成される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 正方形状を呈する複数のセルの組み合わせによって構成されたマーキングが金属部材の表面に形成された金属製品であって、
   前記マーキングは、第１の方向に沿って延びるレーザ溝が複数列並んで構成されたものであって、前記第１の方向においてパルス痕がスポット径以下の送りピッチで並び且つ列方向においてパルス痕がスポット径以下の配列ピッチで並んで構成されたものであり、
   パラメータａ，ｂ１，ｎ１をそれぞれ、
   ａ：前記セルの一辺の長さ
   ｂ１：前記パルス痕の直径
   ｎ１：前記セル一つあたりの前記レーザ溝の数
   と定義した場合に、式２を満たし且つ前記列方向において隣り合う前記レーザ溝同士が互いに重なり合っている、金属製品。
   ｂ１×ｎ１／ａ＞１ ・・・（２）
5. 前記列方向において隣り合う前記レーザ溝同士の間隔がいずれも略等しい、請求項４に記載の金属製品。
6. 前記金属部材の表面のうち前記マーキングと重ならない領域に形成された下地領域と、前記マーキングとの組み合わせにより、所定模様をなす識別コードが金属部材の表面に形成されており、
   前記識別コードは、明模様と暗模様との組み合わせにより金属製品の個体情報を保持するように構成された明暗模様（文字を除く）であり、
   前記下地領域は、所定の第２の方向に沿って延びる別のレーザ溝が複数列並んで構成されている、請求項４又は５に記載の金属製品。

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