JP3526935B2 - レーザーマーキング方法及びその方法に使用するレーザー加工装置 - Google Patents
レーザーマーキング方法及びその方法に使用するレーザー加工装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー光によって、型
式、寸法、ロット番号などを部品や製品に書き込むレー
ザーマーキング方法とその方法に使用するレーザー加工
装置に関し、特に高反射率を有する金属材料に対するレ
ーザーマーキング方法とその方法に使用するレーザー加
工装置に関する。
式、寸法、ロット番号などを部品や製品に書き込むレー
ザーマーキング方法とその方法に使用するレーザー加工
装置に関し、特に高反射率を有する金属材料に対するレ
ーザーマーキング方法とその方法に使用するレーザー加
工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アシストガスとして酸素または空気を使
用する炭酸ガスレーザーを用いたレーザーマーキングは
生産現場において品質管理や生産管理を行うために、型
式、寸法、ロット番号などを部品や製品に書き込むのに
従来から利用されている。
用する炭酸ガスレーザーを用いたレーザーマーキングは
生産現場において品質管理や生産管理を行うために、型
式、寸法、ロット番号などを部品や製品に書き込むのに
従来から利用されている。
【０００３】ところで、炭酸ガスレーザー光（波長１
０．６μｍ）に対する金属材料の反射率は通常９０％を
こえるので、金属材料の加工において炭酸ガスレーザー
は不利な要素を持っている。しかし、レーザー光の入射
エネルギーの密度が１０5 Ｗ／cm2 〜１０6 Ｗ／cm2 を
越えると、一挙に熱伝導機構が変化して溶融現象が出現
し溶接または切断加工などが行えるようになる。
０．６μｍ）に対する金属材料の反射率は通常９０％を
こえるので、金属材料の加工において炭酸ガスレーザー
は不利な要素を持っている。しかし、レーザー光の入射
エネルギーの密度が１０5 Ｗ／cm2 〜１０6 Ｗ／cm2 を
越えると、一挙に熱伝導機構が変化して溶融現象が出現
し溶接または切断加工などが行えるようになる。
【０００４】また入射エネルギーが密度が上記の密度よ
り低く１０3 Ｗ／cm2 以上の領域では、材料は溶融まで
至らず、溶接または切断加工などは行えないが局部の急
速加熱による表面焼入れ、合金化処理などの熱処理加工
を行うことが出来る。
り低く１０3 Ｗ／cm2 以上の領域では、材料は溶融まで
至らず、溶接または切断加工などは行えないが局部の急
速加熱による表面焼入れ、合金化処理などの熱処理加工
を行うことが出来る。
【０００５】さて、上述のレーザーマーキングは、上記
の入射エネルギー密度領域においてなされるものであ
り、アシストガスとして酸素または空気を使用する炭酸
ガスレーザーを用いて材料の表面に０．０１ｍｍ〜１ｍ
ｍ程度の幅および深さの溝を彫刻してマーキングをする
方式と、アシストガスとして酸素または空気を使用する
炭酸ガスレーザーにより材料表面の熱影響部の変色を利
用してマーキングをする方法などが使用されている。
の入射エネルギー密度領域においてなされるものであ
り、アシストガスとして酸素または空気を使用する炭酸
ガスレーザーを用いて材料の表面に０．０１ｍｍ〜１ｍ
ｍ程度の幅および深さの溝を彫刻してマーキングをする
方式と、アシストガスとして酸素または空気を使用する
炭酸ガスレーザーにより材料表面の熱影響部の変色を利
用してマーキングをする方法などが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のマーキン
グ方法は、炭酸ガスレーザー光に対する反射率が０．９
前後の軟鋼板、ステンレス鋼など場合はさほど問題はな
いが、反射率が１に近い高反射率を有するアルミニウ
ム、銅、真鍮あるいは研磨された銀などの金属材料に対
しては明瞭なマーキングができないという問題がある。
グ方法は、炭酸ガスレーザー光に対する反射率が０．９
前後の軟鋼板、ステンレス鋼など場合はさほど問題はな
いが、反射率が１に近い高反射率を有するアルミニウ
ム、銅、真鍮あるいは研磨された銀などの金属材料に対
しては明瞭なマーキングができないという問題がある。
【０００７】従来のマーキング方法を使用して高反射率
を有する上述のような金属材料にマーキングする場合の
レーザーの出力とマーキングの状態の変化の関係を図４
に示してある。さて、この図４を参照するにレーザーマ
ーキング用のレーザー出力を徐々に増加させていくと、
マーキングの状態の変化はレーザー出力の増加に対して
階段的に変化しることが判る。すなわち、レーザー出力
が０〜Ｐ1 までの間の「レベルI 」の小さい出力範囲に
在る時は、レーザー光は材料からほとんど反射されてし
まいマーキングの状態は「マーキング不能領域」に在
る。
を有する上述のような金属材料にマーキングする場合の
レーザーの出力とマーキングの状態の変化の関係を図４
に示してある。さて、この図４を参照するにレーザーマ
ーキング用のレーザー出力を徐々に増加させていくと、
マーキングの状態の変化はレーザー出力の増加に対して
階段的に変化しることが判る。すなわち、レーザー出力
が０〜Ｐ1 までの間の「レベルI 」の小さい出力範囲に
在る時は、レーザー光は材料からほとんど反射されてし
まいマーキングの状態は「マーキング不能領域」に在
る。
【０００８】しかし、レーザー出力がＰ1 以上Ｐ2 未満
の「レベルII」になると、マーキング状態は「マーキン
グ不安定領域」に変化する。そしてこの状態の変化は、
レーザー出力がＰ2 を超過するとマーキング状態は「マ
ーキング不安定領域」に急に変化し、この不安定領域が
レーザー出力がＰ2 を越えるまで継続する。なお「マー
キング不安定領域」とは、マーキングが全くできないの
はなく、マーキングの色が薄かったり濃くなったりする
不安定な領域であり、実用的には使用できない領域であ
る。
の「レベルII」になると、マーキング状態は「マーキン
グ不安定領域」に変化する。そしてこの状態の変化は、
レーザー出力がＰ2 を超過するとマーキング状態は「マ
ーキング不安定領域」に急に変化し、この不安定領域が
レーザー出力がＰ2 を越えるまで継続する。なお「マー
キング不安定領域」とは、マーキングが全くできないの
はなく、マーキングの色が薄かったり濃くなったりする
不安定な領域であり、実用的には使用できない領域であ
る。
【０００９】そして、レーザー出力がＰ2 以上の「レベ
ルIII 」になると、このレーザー出力がＰ2 を越えたと
きから「マーキング良好領域」を飛び越えて「マーキン
グ不能領域」に変化する。この「レベルIII 」における
「マーキング不能領域」とは、レーザー加工が、いわゆ
るガウジング状態となり、線幅や溝の深さが大きくなり
過ぎてマーキングの文字が明瞭に表せなくなる状態をい
う。
ルIII 」になると、このレーザー出力がＰ2 を越えたと
きから「マーキング良好領域」を飛び越えて「マーキン
グ不能領域」に変化する。この「レベルIII 」における
「マーキング不能領域」とは、レーザー加工が、いわゆ
るガウジング状態となり、線幅や溝の深さが大きくなり
過ぎてマーキングの文字が明瞭に表せなくなる状態をい
う。
【００１０】上述のごとく、アシストガスとして酸素ま
たは空気を使用する炭酸ガスレーザーによる、従来のマ
ーキング方法においては高反射率を有する金属材料に対
しては良好なマーキングを行うことができなかった。ま
た従来のマーキング方法では、金属材料からの反射光が
多く、レーザー加工装置からこの反射光を周囲に散乱さ
せる危険もある。さらに、金属材料からの反射光が光伝
送経路を逆戻りして、レーザー加工装置の光学部品およ
びレーザー発振器に悪影響を及ぼすという問題もある。
たは空気を使用する炭酸ガスレーザーによる、従来のマ
ーキング方法においては高反射率を有する金属材料に対
しては良好なマーキングを行うことができなかった。ま
た従来のマーキング方法では、金属材料からの反射光が
多く、レーザー加工装置からこの反射光を周囲に散乱さ
せる危険もある。さらに、金属材料からの反射光が光伝
送経路を逆戻りして、レーザー加工装置の光学部品およ
びレーザー発振器に悪影響を及ぼすという問題もある。
【００１１】金属材料のレーザー光の吸収率を高めるた
めに、金属材料の表面に反射防止剤を塗布してマーキン
グを実施してみたが良好なマーキング得ることができな
かった。なお金属材料の表面に反射防止剤を塗布する方
法は、反射防止剤を剥離する後工程も必要になるなどの
問題もある。
めに、金属材料の表面に反射防止剤を塗布してマーキン
グを実施してみたが良好なマーキング得ることができな
かった。なお金属材料の表面に反射防止剤を塗布する方
法は、反射防止剤を剥離する後工程も必要になるなどの
問題もある。
【００１２】本発明は上述の如き問題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の目的は、従来技術が持つ以上の問
題点を解消し、反射率が１に近い高反射率を有する金属
材料に対しても良好なマーキングが行える方法及びその
方法に使用するレーザー加工装置を提供することであ
る。
ものであり、本発明の目的は、従来技術が持つ以上の問
題点を解消し、反射率が１に近い高反射率を有する金属
材料に対しても良好なマーキングが行える方法及びその
方法に使用するレーザー加工装置を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のレーザーマーキング方法は、反射
率が１に近い高反射率を有する金属材料の表面に波長１
０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を照射してマーキング
する方法において、前記金属材料の表面のレーザー光照
射位置に炭酸ガスを噴射して、前記金属材料の表面に高
温高圧のプラズマガス領域を形成し、該プラズマガス領
域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属材料の表面
への輻射により前記金属材料の表面に微小な領域を溶融
させて微小なスポットまたは窪みを形成することにより
レーザーマーキングを行うようにしたことを要旨とする
ものである。
に、請求項１に記載のレーザーマーキング方法は、反射
率が１に近い高反射率を有する金属材料の表面に波長１
０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を照射してマーキング
する方法において、前記金属材料の表面のレーザー光照
射位置に炭酸ガスを噴射して、前記金属材料の表面に高
温高圧のプラズマガス領域を形成し、該プラズマガス領
域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属材料の表面
への輻射により前記金属材料の表面に微小な領域を溶融
させて微小なスポットまたは窪みを形成することにより
レーザーマーキングを行うようにしたことを要旨とする
ものである。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】請求項１に記載のレーザーマーキング方法は、
反射率が１に近い高反射率を有する金属材料の表面に波
長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を照射してマーキ
ングする方法において、前記金属材料の表面のレーザー
光照射位置に炭酸ガスを噴射する方法であるから、金属
材料表面の炭酸ガスが高温に加熱された金属材料により
高温高圧となり、炭酸ガスはレーザー光を吸収して更に
高温高圧のプラズマガス領域を形成し、このプラズマガ
ス領域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属材料の
表面への輻射により前記金属材料の表面に微小な領域を
溶融させて微小なスポットまたは窪みが形成されること
になる。この状態において、レーザー光と前記金属材料
とを相対的に移動させることにより、微小な溝からなる
曲線または直線によるレーザーマーキングを行うことが
できる。
反射率が１に近い高反射率を有する金属材料の表面に波
長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を照射してマーキ
ングする方法において、前記金属材料の表面のレーザー
光照射位置に炭酸ガスを噴射する方法であるから、金属
材料表面の炭酸ガスが高温に加熱された金属材料により
高温高圧となり、炭酸ガスはレーザー光を吸収して更に
高温高圧のプラズマガス領域を形成し、このプラズマガ
ス領域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属材料の
表面への輻射により前記金属材料の表面に微小な領域を
溶融させて微小なスポットまたは窪みが形成されること
になる。この状態において、レーザー光と前記金属材料
とを相対的に移動させることにより、微小な溝からなる
曲線または直線によるレーザーマーキングを行うことが
できる。
【００１９】
【００２０】請求項２に記載のレーザー加工装置は、波
長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を被加工材の表面
に集光照射するための光学系とアシストガス噴射ノズル
とからなるレーザー加工ヘッドを前記被加工材に対して
位置決め自在に設けたレーザ加工装置において、前記被
加工材の反射率が１に近い高反射率を有する金属材料の
レーザーマーキングを行う時にはアシストガスとして炭
酸ガスを前記アシストガス噴射ノズルから前記金属材料
の表面のレーザー光照射位置へ噴射して、前記金属材料
の表面に高温高圧のプラズマガス領域を形成し、該プラ
ズマガス領域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属
材料の表面への輻射により前記金属材料の表面に微小な
領域を溶融させて微小なスポットまたは窪みを形成し、
この状態において、レーザー光と前記金属材料とを相対
的に移動させることにより、微小な溝からなる曲線また
は直線によるレーザーマーキングが行うことができる。
長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を被加工材の表面
に集光照射するための光学系とアシストガス噴射ノズル
とからなるレーザー加工ヘッドを前記被加工材に対して
位置決め自在に設けたレーザ加工装置において、前記被
加工材の反射率が１に近い高反射率を有する金属材料の
レーザーマーキングを行う時にはアシストガスとして炭
酸ガスを前記アシストガス噴射ノズルから前記金属材料
の表面のレーザー光照射位置へ噴射して、前記金属材料
の表面に高温高圧のプラズマガス領域を形成し、該プラ
ズマガス領域からの強力な電磁波エネルギーの前記金属
材料の表面への輻射により前記金属材料の表面に微小な
領域を溶融させて微小なスポットまたは窪みを形成し、
この状態において、レーザー光と前記金属材料とを相対
的に移動させることにより、微小な溝からなる曲線また
は直線によるレーザーマーキングが行うことができる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【実施例】以下に本発明に係わるレーザーマーキング方
法の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発
明のレーザーマーキング方法の実施に使用したＣＮＣ制
御の光軸移動レーザー加工装置の概念的図面である。こ
の光軸移動レーザー加工装置１は門型フレーム３を備え
ており、この門型フレームの下方には、被加工材５を載
置するテーブル７が設けられている。
法の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発
明のレーザーマーキング方法の実施に使用したＣＮＣ制
御の光軸移動レーザー加工装置の概念的図面である。こ
の光軸移動レーザー加工装置１は門型フレーム３を備え
ており、この門型フレームの下方には、被加工材５を載
置するテーブル７が設けられている。
【００２４】前記門型フレームの梁部分９にはＹ軸キャ
リッジ１１が設けられており、このＹ軸キャリッジ１１
は、ＣＮＣ制御装置により制御される周知の駆動機構
（図示省略）によりＹ軸方向（図１において左右方向）
の任意の位置に位置決め自在に構成されているものであ
る。
リッジ１１が設けられており、このＹ軸キャリッジ１１
は、ＣＮＣ制御装置により制御される周知の駆動機構
（図示省略）によりＹ軸方向（図１において左右方向）
の任意の位置に位置決め自在に構成されているものであ
る。
【００２５】また前記Ｙ軸キャリッジ１１には、前記Ｃ
ＮＣ制御装置により制御される周知の駆動機構（図示省
略）により前記Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向（紙面に直
交する方向）の任意の位置に位置決め自在のＸ軸キャリ
ッジ１３が設けられおり、このＸ軸キャリッジにはレー
ザー加工ヘッド１５が取付けられている。
ＮＣ制御装置により制御される周知の駆動機構（図示省
略）により前記Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向（紙面に直
交する方向）の任意の位置に位置決め自在のＸ軸キャリ
ッジ１３が設けられおり、このＸ軸キャリッジにはレー
ザー加工ヘッド１５が取付けられている。
【００２６】従ってこのレーザー加工ヘッド１５は、前
記ＣＮＣ制御装置によりＸＹ軸上の任意の位置に位置決
め自在である。またこのレーザー加工ヘッド１５のアシ
ストガス噴射ノズル１７にアシストガスＡＧを供給する
高圧のアシストガス供給源１９が前記レーザー加工装置
１のそばに設置してあり、レーザー加工装置１のアシス
トガス供給ポート２１に前記アシストガス供給源１９か
らのアシストガス供給管２３がレギュレーター２５を介
して接続してある。なおこのアシストガスは、図示しな
い配管を介して前記レーザー加工ヘッド１５に供給され
るものである。
記ＣＮＣ制御装置によりＸＹ軸上の任意の位置に位置決
め自在である。またこのレーザー加工ヘッド１５のアシ
ストガス噴射ノズル１７にアシストガスＡＧを供給する
高圧のアシストガス供給源１９が前記レーザー加工装置
１のそばに設置してあり、レーザー加工装置１のアシス
トガス供給ポート２１に前記アシストガス供給源１９か
らのアシストガス供給管２３がレギュレーター２５を介
して接続してある。なおこのアシストガスは、図示しな
い配管を介して前記レーザー加工ヘッド１５に供給され
るものである。
【００２７】図２（ａ）は、前記レーザー加工ヘッド１
５の部分を拡大して示したものであり、反射率が１に近
い高反射率を有する金属材料の一つであるアルミニウム
の被加工材５Ａが前記テーブル７（図示省略）に載置し
てある。この加工ヘッド１５には、凸レンズまたは凹面
鏡などの集光用の光学系２７が設けらており、炭酸ガス
レーザー光２９はこの集光レンズ２７により該被加工材
５Ａの表面に集光される。前記集光レンズ２７の近傍の
下方位置にはアシストガス導入口３１が設けられてお
り、この導入口３１からアシストガスが導入されて噴射
ノズル１７からレーザー光２９と共に被加工材５Ａの表
面に噴射される。
５の部分を拡大して示したものであり、反射率が１に近
い高反射率を有する金属材料の一つであるアルミニウム
の被加工材５Ａが前記テーブル７（図示省略）に載置し
てある。この加工ヘッド１５には、凸レンズまたは凹面
鏡などの集光用の光学系２７が設けらており、炭酸ガス
レーザー光２９はこの集光レンズ２７により該被加工材
５Ａの表面に集光される。前記集光レンズ２７の近傍の
下方位置にはアシストガス導入口３１が設けられてお
り、この導入口３１からアシストガスが導入されて噴射
ノズル１７からレーザー光２９と共に被加工材５Ａの表
面に噴射される。
【００２８】さて、レーザーマーキング方法の詳細につ
いて説明する。本発明に係わるレーザーマーキング方法
は前記アシストガスＡＧとして炭酸ガスを使用すること
を特徴とするものであり、この炭酸ガスがレーザー光に
より高温のプラズマガスになることを利用するものであ
る。
いて説明する。本発明に係わるレーザーマーキング方法
は前記アシストガスＡＧとして炭酸ガスを使用すること
を特徴とするものであり、この炭酸ガスがレーザー光に
より高温のプラズマガスになることを利用するものであ
る。
【００２９】図２（ｂ）は、前記被加工材５Ａの表面に
照射されたレーザー光２９の焦点近傍部分を更に拡大し
て示したものである。さて前記アシストガス導入口３１
から導入されたアシストガスとしての炭酸ガスは、噴射
ノズル１７からレーザー光２９と共に被加工材５Ａの表
面に噴射される。なおこの噴射ノズル１７から被加工材
５Ａの表面に至る間の円錐状のレーザー光２９の外周は
炭酸ガスの雰囲気３０となっている。
照射されたレーザー光２９の焦点近傍部分を更に拡大し
て示したものである。さて前記アシストガス導入口３１
から導入されたアシストガスとしての炭酸ガスは、噴射
ノズル１７からレーザー光２９と共に被加工材５Ａの表
面に噴射される。なおこの噴射ノズル１７から被加工材
５Ａの表面に至る間の円錐状のレーザー光２９の外周は
炭酸ガスの雰囲気３０となっている。
【００３０】ここでアシストガスとして使用される炭酸
ガスは、炭酸ガスレーザーのレーザー媒体でもあり、高
温高圧のもとにおいて炭酸ガスレーザー光をよく吸収す
る特性を有している。
ガスは、炭酸ガスレーザーのレーザー媒体でもあり、高
温高圧のもとにおいて炭酸ガスレーザー光をよく吸収す
る特性を有している。
【００３１】さて、プラズマガスの発生過程とその作用
について説明する。前記ノズル１７から被加工材５Ａの
表面に噴射された炭酸ガスは、高温に加熱された被加工
材５Ａにより高温高圧となり、そこで炭酸ガスはエネル
ギー密度の高いレーザー光を吸収して更に高温高圧とな
る。その結果、炭酸ガスは高温高圧のプラズマガス領域
３５を形成する。
について説明する。前記ノズル１７から被加工材５Ａの
表面に噴射された炭酸ガスは、高温に加熱された被加工
材５Ａにより高温高圧となり、そこで炭酸ガスはエネル
ギー密度の高いレーザー光を吸収して更に高温高圧とな
る。その結果、炭酸ガスは高温高圧のプラズマガス領域
３５を形成する。
【００３２】被加工材５Ａは、この高温高圧のプラズマ
ガス領域３５からの強力な電磁波の輻射エネルギーを吸
収して、その表面の微小な領域が溶融して微小なスポッ
トまたは窪み３３が形成される。なおこのスポットまた
は窪み３３の部分が溶融に至らない程度にレーザーの出
力を低下させてスポットまたは窪み３３の部分を暗褐色
に変色させることも可能である。
ガス領域３５からの強力な電磁波の輻射エネルギーを吸
収して、その表面の微小な領域が溶融して微小なスポッ
トまたは窪み３３が形成される。なおこのスポットまた
は窪み３３の部分が溶融に至らない程度にレーザーの出
力を低下させてスポットまたは窪み３３の部分を暗褐色
に変色させることも可能である。
【００３３】上記の如く、被加工材５Ａの表面に微小な
領域が溶融して微小なスポットまたは窪み３３が形成さ
れた状態において、レーザー光２９と材料５とを相対的
に移動させることにより、微小な溝からできた曲線また
は直線を形成させることが出来る。
領域が溶融して微小なスポットまたは窪み３３が形成さ
れた状態において、レーザー光２９と材料５とを相対的
に移動させることにより、微小な溝からできた曲線また
は直線を形成させることが出来る。
【００３４】従って、レーザー加工ヘッドの動きとレー
ザー出力とをＣＮＣ装置により適宜に制御することで高
反射率を有するの金属材料の一つであるアルミニウムの
表面に良好なレーザーマーキングを行うことが出来る。
なおレーザー出力を断続的にすることで、このレーザー
マーキングを連続した溝ではなく断続した点によって構
成することも可能であり、また、レーザー出力を適宜に
低下させることによって材料を暗褐色に変色させること
でマーキングすることも可能である。
ザー出力とをＣＮＣ装置により適宜に制御することで高
反射率を有するの金属材料の一つであるアルミニウムの
表面に良好なレーザーマーキングを行うことが出来る。
なおレーザー出力を断続的にすることで、このレーザー
マーキングを連続した溝ではなく断続した点によって構
成することも可能であり、また、レーザー出力を適宜に
低下させることによって材料を暗褐色に変色させること
でマーキングすることも可能である。
【００３５】図３は、アシストガスとして炭酸ガスを使
用して高反射率を有するの金属材料の一つであるアルミ
ニウムに対して本発明に係わるレーザーマーキング方法
を実施したときの、レーザーの出力とマーキングの状態
変化の実験データをグラフにしたものである。
用して高反射率を有するの金属材料の一つであるアルミ
ニウムに対して本発明に係わるレーザーマーキング方法
を実施したときの、レーザーの出力とマーキングの状態
変化の実験データをグラフにしたものである。
【００３６】この図３を参照するに、レーザーマーキン
グ用のレーザー出力を徐々に増加させた時のマーキング
の状態の変化は、前記図４における階段状の変化とは相
違して、レーザー出力の増加に対して徐々に変化してい
ることが判る。
グ用のレーザー出力を徐々に増加させた時のマーキング
の状態の変化は、前記図４における階段状の変化とは相
違して、レーザー出力の増加に対して徐々に変化してい
ることが判る。
【００３７】レーザー出力が０〜Ｐ1 までの間の「レベ
ルI 」の小さい出力範囲に在る時は、レーザー光は材料
からがほとんど反射されてしまいマーキングの状態は
「マーキング不能領域」に在るが、レーザー出力の増加
とともにマーキングの状態は徐々に変化してＰ1 付近で
は「マーキング不安定領域」に接近している。
ルI 」の小さい出力範囲に在る時は、レーザー光は材料
からがほとんど反射されてしまいマーキングの状態は
「マーキング不能領域」に在るが、レーザー出力の増加
とともにマーキングの状態は徐々に変化してＰ1 付近で
は「マーキング不安定領域」に接近している。
【００３８】レーザー出力がＰ1 以上Ｐ2 未満の「レベ
ルII」になると、マーキング状態は「マーキング不安定
領域」に変化するが、この「レベルII」の出力範囲は狭
く、レーザー出力がＰ2 を超過して、出力がＰ2 〜Ｐ3
未満の「レベルIII 」になると、マーキング状態は直ぐ
に「マーキング良好領域」になる。この「マーキング良
好領域」に在るレーザー出力範囲「Ｐ2 〜Ｐ3 」は、前
記「レベルII」の３倍強に広がっている。そして、レー
ザー出力がＰ3 を超過すると「マーキング不能領域」と
なる。
ルII」になると、マーキング状態は「マーキング不安定
領域」に変化するが、この「レベルII」の出力範囲は狭
く、レーザー出力がＰ2 を超過して、出力がＰ2 〜Ｐ3
未満の「レベルIII 」になると、マーキング状態は直ぐ
に「マーキング良好領域」になる。この「マーキング良
好領域」に在るレーザー出力範囲「Ｐ2 〜Ｐ3 」は、前
記「レベルII」の３倍強に広がっている。そして、レー
ザー出力がＰ3 を超過すると「マーキング不能領域」と
なる。
【００３９】この図３のグラフから判るように、本発明
に係わるレーザーマーキング方法では、従来のレーザー
マーキング方法では存在しなかった「マーキング良好領
域」があり、またこの「マーキング良好領域」に在る
「レベルIII 」のレーザー出力範囲「Ｐ2 〜Ｐ3 」が十
分広いので、「マーキング良好領域」におけるレーザー
出力を増減させることによりマーキングの線の幅および
深さを適宜にコントロールすること可能となった。
に係わるレーザーマーキング方法では、従来のレーザー
マーキング方法では存在しなかった「マーキング良好領
域」があり、またこの「マーキング良好領域」に在る
「レベルIII 」のレーザー出力範囲「Ｐ2 〜Ｐ3 」が十
分広いので、「マーキング良好領域」におけるレーザー
出力を増減させることによりマーキングの線の幅および
深さを適宜にコントロールすること可能となった。
【００４０】実施例では、反射率が１に近い高反射率を
有する金属材料の一つとして、アルミニウムをの例を説
明したが、アルミニウムと同様な反射率を有する金属の
銅または表面が研磨された銀などにも同様な効果があ
る。なお軟鋼やステンレス鋼にも勿論使用することが出
来る。
有する金属材料の一つとして、アルミニウムをの例を説
明したが、アルミニウムと同様な反射率を有する金属の
銅または表面が研磨された銀などにも同様な効果があ
る。なお軟鋼やステンレス鋼にも勿論使用することが出
来る。
【００４１】また、図１に示したのレーザー加工装置１
のレーザー加工ヘッド１５では、噴射ノズル１７からの
アシストガスＡＧがレーザー光２９と共に被加工材５の
表面に噴射される様に構成されているが、図５に示す様
に集光レンズ２７を備えた加工ヘッド４１の側方にアシ
ストガス噴射ノズル４３を設け、このノズル４３からア
シストガスを被加工材５の表面に噴射する構成としたレ
ーザー加工装置においても本発明に係わるレーザーマー
キング方法を実施することが可能である。
のレーザー加工ヘッド１５では、噴射ノズル１７からの
アシストガスＡＧがレーザー光２９と共に被加工材５の
表面に噴射される様に構成されているが、図５に示す様
に集光レンズ２７を備えた加工ヘッド４１の側方にアシ
ストガス噴射ノズル４３を設け、このノズル４３からア
シストガスを被加工材５の表面に噴射する構成としたレ
ーザー加工装置においても本発明に係わるレーザーマー
キング方法を実施することが可能である。
【００４２】なお本発明に係わるレーザーマーキング方
法を実施するためのレーザー加工装置は上述のレーザー
加工装置に限定されるものではなく、材料移動型あるい
は光軸移動型の公知のレーザー加工装置を使用すること
が出来る。
法を実施するためのレーザー加工装置は上述のレーザー
加工装置に限定されるものではなく、材料移動型あるい
は光軸移動型の公知のレーザー加工装置を使用すること
が出来る。
【００４３】
【発明の効果】以上の如き実施例の説明から理解される
ように、請求項１または請求項２に記載の発明によれ
ば、金属材料とくに反射率が１に近い高反射率を有する
金属材料、例えばアルミニウム、銅、研磨された銀など
に対して良好なレーザーマーキングを行うことが出来
る。
ように、請求項１または請求項２に記載の発明によれ
ば、金属材料とくに反射率が１に近い高反射率を有する
金属材料、例えばアルミニウム、銅、研磨された銀など
に対して良好なレーザーマーキングを行うことが出来
る。
【００４４】
【図１】本発明のレーザーマーキング方法を使用するレ
ーザー加工装置の第１実施例。
ーザー加工装置の第１実施例。
【図２】図１のレーザー加工ヘッド１５の部分を拡大し
て示した図面（ａ）及びレーザー光と被加工材との作用
を説明する図面（ｂ）。
て示した図面（ａ）及びレーザー光と被加工材との作用
を説明する図面（ｂ）。
【図３】アルミニウムを被加工材として本発明に係わる
レーザーマーキング方法を実施したときの、レーザーの
出力とマーキングの状態変化を示した図面。
レーザーマーキング方法を実施したときの、レーザーの
出力とマーキングの状態変化を示した図面。
【図４】従来のマーキング方法を使用して高反射率を有
する金属材料にマーキング実施したときの、レーザーの
出力とマーキングの状態の変化を示した図面。
する金属材料にマーキング実施したときの、レーザーの
出力とマーキングの状態の変化を示した図面。
【図５】本発明のレーザーマーキング方法の実施に使用
する他のレーザー加工装置のレーザー加工ヘッド部分を
示した図面。
する他のレーザー加工装置のレーザー加工ヘッド部分を
示した図面。
【符号の説明】
１ レーザー加工装置
１５ レーザー加工ヘッド
２９ 炭酸ガスレーザー光
４３ アシストガス噴射ノズル
ＡＧ アシストガス
Claims (2)
- 【請求項１】 反射率が１に近い高反射率を有する金属
材料の表面に波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光を
照射してマーキングする方法において、前記金属材料の
表面のレーザー光照射位置に炭酸ガスを噴射して、前記
金属材料の表面に高温高圧のプラズマガス領域を形成
し、該プラズマガス領域からの強力な電磁波エネルギー
の前記金属材料の表面への輻射により前記金属材料の表
面に微小な領域を溶融させて微小なスポットまたは窪み
を形成することによりレーザーマーキングを行うことを
特徴とするレーザーマーキング方法。 - 【請求項２】 波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザー光
を被加工材の表面に集光照射するための光学系とアシス
トガス噴射ノズルとからなるレーザー加工ヘッドを前記
被加工材に対して位置決め自在に設けたレーザ加工装置
において、前記被加工材の反射率が１に近い高反射率を
有する金属材料のレーザーマーキングを行う時にはアシ
ストガスとして炭酸ガスを前記アシストガス噴射ノズル
から前記金属材料の表面のレーザー光照射位置へ噴射し
て、前記金属材料の表面に高温高圧のプラズマガス領域
を形成し、該プラズマガス領域からの強力な電磁波エネ
ルギーの前記金属材料の表面への輻射により前記金属材
料の表面に微小な領域を溶融させて微小なスポットまた
は窪みを形成することによりレーザーマーキングを行う
ことを特徴とするレーザー加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31458994A JP3526935B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | レーザーマーキング方法及びその方法に使用するレーザー加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31458994A JP3526935B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | レーザーマーキング方法及びその方法に使用するレーザー加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168890A JPH08168890A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3526935B2 true JP3526935B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=18055122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31458994A Expired - Fee Related JP3526935B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | レーザーマーキング方法及びその方法に使用するレーザー加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3526935B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6706995B2 (en) | 1998-07-16 | 2004-03-16 | Ball Corporation | Laser light marking of a container portion |
| US6080958A (en) * | 1998-07-16 | 2000-06-27 | Ball Corporation | Method and apparatus for marking containers using laser light |
| JP2006065490A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Jfe Steel Kk | テーラードブランク材の品質管理方法及び品質管理システム |
-
1994
- 1994-12-19 JP JP31458994A patent/JP3526935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08168890A (ja) | 1996-07-02 |
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