JP3705081B2

JP3705081B2 - Control method and apparatus for laser decoration on resin molded product

Info

Publication number: JP3705081B2
Application number: JP2000155544A
Authority: JP
Inventors: 幹生桝井; 啓二東; 啓明北村; 徳雄吉田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP2001334374A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形品の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する樹脂成形品へのレーザ加飾の制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来にあっては、樹脂成形品の表面に直接レーザ加工することにより文字や模様を加工する工程において、レーザ加工部の発色度を計測して、あらかじめ実験的に得られたデータに基づいてレーザ加工条件を変化させ、レーザ加工部の発色度及び表面粗さを制御していた。つまり、ある樹脂成形品の基材を例に取ると、レーザのエネルギーと、樹脂成形品の基材色と色差との関係、及び、レーザのエネルギーと樹脂成形品の基材の表面粗さとの関係は図１０のような関係となっており、色及び表面粗さの両方を満たすように実験によりデータを求め、このデータに基づいてレーザ加工条件を設定して樹脂成形品へのレーザ加飾を行っていた。
【０００３】
そして、従来のレーザ加飾の制御方法では、材料ロットが異なる場合や、新材料を使用する場合はレーザ条件に対するレーザ加飾特性を測定し直す必要があり、この場合、材料ロットが異なる場合や、新材料毎に図１０のグラフにおけるレーザのエネルギーと、樹脂成形品の基材色と色差との関係、及び、レーザのエネルギーと樹脂成形品の基材の表面粗さとの関係を実験により新たに求め、その材料に応じた色及び表面粗さの両方を満たす加工条件を求める必要があり、このため、量産時の材料ロットの変更時や、新材料を使用する際のレーザ条件設定に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際のレーザ条件を簡単に目的とする表面粗さ、発色度となるように再設定できる樹脂成形品へのレーザ加飾の制御方法及びその装置を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る樹脂成形品へのレーザ加飾の制御方法は、樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する工程と、前記樹脂成形品１の表面のレーザ加工部２の表面粗さを計測する工程と、得られた表面粗さが目標とする表面粗さと等しくなるようにレーザ照射のドット３のエネルギー密度を変化させる工程と、前記目標の表面粗さを満たしたレーザ加工部２の発色度を計測する工程と、得られた発色度が目標の発色度と等しくなるようにレーザ照射のドット３の密度を変化させる工程からなることを特徴とするものである。このような方法を採用することで、樹脂成形品１の材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際、先ず樹脂成形品１の表面に予備的にレーザ加工をし、その後、レーザ照射のドット３のエネルギー密度を変化させることで目標とする表面粗さとし、その後、レーザ照射のドット３の密度を変化させることで目標とするする発色度となるようにレーザ加工条件を調整できるものであり、レーザ加工条件の再設定が容易に行えることになる。
【０００６】
また、レーザ加工部２におけるレーザの照射面積を変化させることでドット３のエネルギー密度を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、レーザの照射面積を変化さてエネルギー密度の微調整をおこなうことができるものである。
【０００７】
また、レンズ４から加工面までの距離を変化させることによりレーザの照射面積を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、レンズ４から加工面までの距離を変化させてエネルギー密度を微調整できるものである。
【０００８】
また、エキスパンダー倍率を変化させ、レーザビームの広がり角を変化させることによりレーザの照射面積を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、エキスパンダー倍率を変化させてエネルギー密度を微調整できるものである。
【０００９】
また、ドット３を形成するレーザのパルスエネルギーを変化させることによりドット３のエネルギー密度を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、ドット３の形状を変化させることなくエネルギー密度を変化させることができるものである。
【００１０】
また、単位時間当たりのパルスエネルギーを変化させることによりドット３のエネルギー密度を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、光学系の調整によって単位時間当たりのパルスエネルギーを変化させてレーザの出力を安定させることができるものである。
【００１１】
また、パルス照射時間を変化させることによりパルスエネルギーを変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、パルス周波数を変えることで、レーザ加工スピードを変化させることができるものである。
【００１２】
また、ドット３の間隔を変化させることによりドット３の密度を変化させることが好ましい。このような方法を採用することで、ドット３の間隔を変化させることで色の微調整ができるものである。
【００１３】
また、発色度の低い一度加飾した部分に、ドット３を追加形成することによりドット３の密度を増加させることが好ましい。このような方法を採用することで、色が薄い場合に不良品とするのではなく、ドット３を追加形成することによりドット３の密度を増加させて色の調整をすることができるものである。
【００１４】
また、本発明の樹脂成形品へのレーザ加飾の制御装置は、樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する手段と、前記樹脂成形品１の表面のレーザ加工部２の表面粗さを計測する手段と、得られた表面粗さが目標とする表面粗さと等しくなるようにレーザ照射のドット３のエネルギー密度を変化させる手段と、前記目標の表面粗さを満たしたレーザ加工部２の発色度を計測する手段と、得られた発色度が目標の発色度と等しくなるようにレーザ照射のドット３の密度を変化させる手段から成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、材料ロットが異なる場合や、新材料を使用する際のレーザ条件の再設定が簡単に行えるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１にはレーザ加飾装置５の概略構成図が示してあり、レーザ加飾装置５は樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する手段を有しており、文字や模様を加工する手段はＹＡＧレーザのようなレーザ発生装置６、レーザ発生装置６で発生させたレーザビームを照射対象物である樹脂成形品１に照射するための照射部７を有している。また、照射部７にはレーザビームの広がり角を調整するためのエキスパンダー８、レンズ４を備えている。制御部９からの制御信号により電源装置１０から電源がレーザ発生装置６に供給されると共にレーザ発生装置６におけるレーザ発生が制御され、また、制御部９からの制御信号により照射部７がスキャンして樹脂成形品１の表面にレーザビームを照射して樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工するようになっている。
【００１７】
レーザ加飾装置５には更に加飾加工ラインＬの照射部７よりも下流側に樹脂成形品１の表面のレーザ加工部２の表面粗さを計測する手段、レーザ加工部２の発色度を計測する手段が配置してある。表面粗さを計測する手段は例えば非接触式の三次元粗さ測定器１１により構成してあり、また、レーザ加工部２の発色度を計測する手段は測色計１２により構成してある。更に、レーザ加飾装置５には後述のレーザ照射のドット３のエネルギー密度を変化させる手段、レーザ照射のドット３の密度を変化させる手段が設けてある。
【００１８】
上記のようなレーザ加飾装置５を用いて樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施して文字や模様を形成するのであるが、材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際のレーザ条件を簡単に目的とする表面粗さ、発色度となるように再設定しレーザ加工を行う必要がある。
【００１９】
しかして、本発明においては、材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際、加飾加工ラインＬを流れてくる樹脂成形品１にレーザ発生装置６においてレーザを発生させ、照射部７から照射してレーザ加工をしようとする樹脂成形品１の表面に予備的にレーザ加工を施して文字や模様の加工を行う。その後、この予備的にレーザ加工した樹脂成形品１の表面のレーザ加工部２の表面粗さを表面粗さを計測する手段である非接触式の三次元粗さ測定器１１により計測する。次に、後から流れてくる樹脂成形品１にレーザ照射をする際にエネルギー密度を変化させる手段によりエネルギー密度を変化させて照射し、表面粗さを目標とする表面粗さと等しくなるように制御する。このようにして目標の表面粗さになると、次に、発色度を計測する手段である測色計１２により前記目標の表面粗さを満たした樹脂成形品１のレーザ加工部２の発色度を計測し、次に流れてくる樹脂成形品１に上記のような表面密度となるようにレーザ照射をするに当たって、更に、レーザ照射のドット３の密度を変化させる手段によりレーザ照射のドット３の密度を変化させて、得られる発色度を目標の発色度と等しくなるように制御する。
【００２０】
このように、本発明においては、樹脂成形品１の材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際、先ず樹脂成形品１の表面に予備的にレーザ加工をし、その後、レーザ照射のドット３のエネルギー密度を変化させることで目標とする表面粗さとし、その後、レーザ照射のドット３の密度を変化させることで目標とするする発色度となるようにレーザ加工条件を調整制御するものであり、このように表面粗さ、発色度を目標と等しくなるように再設定する。その後、この再設定したレーザ加工条件に基づいてレーザ発生装置６により加飾ラインＬを流れてくる材料ロットが異なる樹脂成形品１や新材料の樹脂成形品１の表面にレーザ加工を施して文字や模様を加飾するのである。
【００２１】
本発明において、ドット３のエネルギー密度を変化させるに当たっては、例えば、レーザ加工部２におけるレーザの照射面積を変化させることでドット３のエネルギー密度を変化させるものであり、レーザ加工部２におけるレーザの照射面積を変化させるには図６（ａ）→（ｂ）のようにレンズ４から加工面１３までの距離を変化させることによりレーザの照射面積を変化させたり、あるいは、図７（ａ）→（ｂ）のようにエキスパンダー８の倍率を変化させ、レーザビームの広がり角を変化させることによりレーザの照射面積を変化させるものである。
【００２２】
また、ドット３のエネルギー密度を変化させるに当たって、ドット３を形成するレーザのパルスエネルギーを変化させることによりドット３のエネルギー密度を変化させるようにしてもよいものである。この場合。単位時間当たりのパルスエネルギーを変化させることによりレーザのパルスエネルギーを変化させたり、あるいは、パルス照射時間（パルス幅）を変化させることによりパルスエネルギーを変化させるものである。単位時間当たりのパルスエネルギーを変化させることによりレーザのパルスエネルギーを変化させる場合、光学系の調整により変化させることができてレーザの出力を安定させることができるものであり、また、パルス照射時間（パルス幅）を変化させることによりパルスエネルギーを変化させるものにおいては、パルス周波数を変えることで、レーザ加工スピードを変化させることができるものである。
【００２３】
また、ドット密度を変化させるには、例えば、ドット３の間隔を変化させることによりドット３の密度を変化させるものであり、ドット３の間隔を変化させて色の微調整ができるものである。
【００２４】
また、ドット密度を変化させる他の方法としては、発色度の低い一度加飾した部分に、ドット３を追加形成することによりドット３の密度を増加させるようにする。この場合には、色が薄い場合に不良品とするのではなく、ドット３を追加形成することによりドット３の密度を増加させて色の調整をすることができるものである。
【００２５】
以下、本発明の実施例につき説明する。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
ＡＢＳ樹脂成形品の表面に図２（ａ）のようにレーザでドット３を形成し、ドット３を密集させて加飾を施した。レーザ条件は、スキャン速度が６００ｍｍ／ｓｅｃ、パルス周波数が６ｋＨｚ、加工面の平均出力が１．８Ｗ、１パルスのエネルギーは０．３ｍＪ、ピークパワーは２ｋＷ、パルス幅が１５０ｎｓｅｃとした。レーザ加工部２は黒色に変化し、変色径は８３μｍであり、ドット３間隔はレーザ走査及びレーザ走査方向の直角方向が１００μｍとなった。レーザ加工部２の表面粗さを非接触式の三次元粗さ測定器１１を用いて測定した。その結果、図２（ｂ）に示すように粗面粗さＲｐが５μｍとなり、手でレーザ加工部２を触るとざらつき感を感じた。ざらつき感を感じないように、レーザの光学系を調整することにより、１パルスのエネルギーを０．２ｍＪまで低下させ、図２（ｄ）に示すように表面粗さを目標とする表面粗さＲｐを２μｍにした。つまり、図２（ａ）（ｂ）に示す加工面の粗さを図２（ｃ）（ｃ）に示すような目標とする表面粗さとにした。図２（ａ）（ｃ）において符号２０は表面粗さ測定位置を示している。次に、目標の表面粗さに制御されたレーザ加工部２の発色度を測色計１２（ミノルタ製分光色計ＣＭ２００２）を用いて測定した。測定エリア２１は直径８ｍｍであるため、測定エリア２１内の平均値を求めた。レーザ加工部２（加飾部）とレーザ加工をしていない非加飾部との色差ΔＥが８であり、目標の色とするために、ドット３間隔を１００μｍから８３μｍまでせばめて（つまり図３（ａ）→（ｂ）にして）レーザ加工部２（加飾部）とレーザ加工をしていない非加飾部との色差ΔＥを１１にした。
【００２７】
（実施例２）
ＡＢＳ樹脂成形品の表面に図４（ａ）のようにレーザでドット３を形成し、ドット３を密集させて加飾を施した。レーザ条件は、スキャン速度が１２００ｍｍ／ｓｅｃ、パルス周波数が６ｋＨｚ、加工面の平均出力が１．８Ｗ、１パルスのエネルギーは０．３ｍＪ、ピークパワーは２ｋＷ、パルス幅が１５０ｎｓｅｃとした。レーザ加工部２は黒色に変化し、変色径は８３μｍであり、ドット３間隔はレーザ走査及びレーザ走査方向の直角方向が２００μｍとなった。レーザ加工部２の表面粗さを非接触式の三次元粗さ測定器１１を用いて測定した。その結果、図４（ｂ）に示すように粗面粗さＲｐが５μｍとなり、手でレーザ加工部２を触るとざらつき感を感じた。ざらつき感を感じないように、レンズ４と加工物であるＡＢＳ樹脂成形品の表面との間の距離を１３０ｍｍから８５ｍｍに変化させてスポット径（レーザの照射面積の径）を１２５μｍとし、図４（ｄ）に示すように表面粗さを目標とする表面粗さＲｐを２μｍにした。つまり、図４（ａ）（ｂ）に示す加工面の粗さを図４（ｃ）（ｄ）に示すような目標とする表面粗さとにした。図４（ａ）（ｃ）において符号２０は表面粗さ測定位置を示している。次に、目標の表面粗さに制御されたレーザ加工部２の発色度をミノルタ製分光色計ＣＭ２００２を用いて測定した。測定エリア２１は直径８ｍｍであるため、測定エリア２１内の平均値を求めた。レーザ加工部２（加飾部）とレーザ加工をしていない非加飾部との色差ΔＥが６であり、目標の色とするために、ドット２の隙間にパルスエネルギーが０．２ｍＪでスポット径１００μｍのドット２ａを追加形成し（つまり図５（ａ）→（ｂ）にして）、レーザ加工部２（加飾部）とレーザ加工をしていない非加飾部との色差ΔＥを１１にした。
【００２８】
（実施例３）
レーザ加工部２におけるレーザ照射面積（スポット径）を変えるに当たり、レンズ４から加工面１３までの距離（ワークディスタンス）を図６（ａ）の１３０ｍｍから図６（ｂ）の８３ｍｍに変化させることによりレーザのスポット径を８３μｍから１２５μｍに変化させてレーザの照射面積を変えた。他は上記実施例２と同じである。
【００２９】
（実施例４）
レーザ加工部２におけるレーザ照射面積（スポット径）を変えるに当たり、図７（ａ）のようにエキスパンダー８の倍率を４倍にした場合焦点でのスポット径が８３μｍであったので、エキスパンダー８の倍率を２倍にして焦点でのスポット径を１２５μｍに変化させてレーザの照射面積を変えた。他は上記実施例２と同じである。
【００３０】
（実施例５）レーザ照射のドットのエネルギー密度を変化させるに当たり、単位時間当たりのパルスエネルギーを０．３ｍＪから０．２ｍＪに変化させて図８（ａ）→（ｂ）のようにピークパワーを２ｋＷから１．３ｋＷに変化させることによりドット３のエネルギー密度を変化させた。この場合のパルス幅は図８（ａ）（ｂ）いずれも同じで１５０ｎｓｅｃである。他は上記実施例１と同じである。
【００３１】
（実施例６）
レーザ照射のドットのエネルギー密度を変化させるに当たり、パルス照射時間（パルス幅）を図９（ａ）の１５０ｎｓｅｃから図９（ｂ）の１００ｎｓｅｃに変化させることによりドット３のエネルギー密度を変化させた。この場合、パルスエネルギーのピークパワーは図９（ａ）（ｂ）いずれも同じで２ｋＷである。また、パルスエネルギーを変化させる際、下記の表１に示すように、パルス幅を２００ｎｓｅｃにした場合は周波数が８ｋＨｚとなり、ドット２間隔を８３μｍにするために、６６６ｍｍ／ｓｅｃのスキャン速度でおこなった。また、パルス幅を１００ｎｓｅｃにした場合は、周波数が４ｋＨｚとなり、ドット２間隔を８３μｍにするために、３３３ｍｍ／ｓｅｃのスキャン速度で行った。他は上記実施例１と同じである。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、樹脂成形品の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する工程と、前記樹脂成形品の表面のレーザ加工部の表面粗さを計測する工程と、得られた表面粗さが目標とする表面粗さと等しくなるようにレーザ照射のドットのエネルギー密度を変化させる工程と、前記目標の表面粗さを満たしたレーザ加工部の発色度を計測する工程と、得られた発色度が目標の発色度と等しくなるようにレーザ照射のドットの密度を変化させる工程からなるので、材料ロットが異なる場合や、新材料を使用する際のレーザ条件の再設定が容易に行え、時間が短縮できるものである。
【００３４】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、レーザ加工部におけるレーザの照射面積を変化させることでドットのエネルギー密度を変化させるので、レーザ面積を変化させることで簡単にエネルギー密度の微調整ができるものである。
【００３５】
また、請求項３記載の発明にあっては、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、レンズから加工面までの距離を変化させることによりレーザの照射面積を変化させるので、レンズから加工面までの距離を変化させるという簡単な方法でエネルギー密度の微調整ができるものである。
【００３６】
また、請求項４記載の発明にあっては、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、エキスパンダー倍率を変化させ、レーザビームの広がり角を変化させることによりレーザの照射面積を変化させるので、エキスパンダー倍率を変化させるという簡単な方法でエネルギー密度の微調整ができるものである。
【００３７】
また、請求項５記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ドットを形成するレーザのパルスエネルギーを変化させることによりドットのエネルギー密度を変化させるので、ドットの形状を変化させることなく簡単にエネルギー密度を変化させることができるものである。
【００３８】
また、請求項６記載の発明にあっては、上記請求項５記載の発明の効果に加えて、単位時間当たりのパルスエネルギーを変化させることによりドットのエネルギー密度を変化させるので、光学系の調整により変化させることができ、レーザの出力を安定させることができるものである。
【００３９】
また、請求項７記載の発明にあっては、上記請求項５記載の発明の効果に加えて、パルス照射時間を変化させることによりパルスエネルギーを変化させるので、パルス周波数を変えることによりレーザ加工スピードを変化させることができるものである。
【００４０】
また、請求項８記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ドットの間隔を変化させることによりドットの密度を変化させるので、ドットの間隔を変化させるという簡単な方法で色の微調整ができるものである。
【００４１】
また、請求項９記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、発色度の低い一度加飾した部分に、ドットを追加形成することによりドットの密度を増加させるので、ドットを追加形成するという簡単な方法で色の微調整ができるものである。
【００４２】
また、請求項１０記載の発明にあっては、樹脂成形品の表面にレーザ加工を施すことにより文字や模様を加工する手段と、前記樹脂成形品の表面のレーザ加工部の表面粗さを計測する手段と、得られた表面粗さが目標とする表面粗さと等しくなるようにレーザ照射のドットのエネルギー密度を変化させる手段と、前記目標の表面粗さを満たしたレーザ加工部の発色度を計測する手段と、得られた発色度が目標の発色度と等しくなるようにレーザ照射のドットの密度を変化させる手段から成るので、材料ロットが異なる場合や新材料を使用する際のレーザ条件の再設定が簡単な構成でできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ加飾装置の概略構成図である。
【図２】同上の表面粗さの制御を示す説明図である。
【図３】同上の発色度の制御を示す説明図である。
【図４】同上の表面粗さの制御を示す説明図である。
【図５】同上の発色度の制御を示す説明図である。
【図６】同上のドッドのエネルギー密度を変化させる一例を示す説明図である。
【図７】同上のドッドのエネルギー密度を変化させる他例を示す説明図である。
【図８】同上のドッドのエネルギー密度を変化させる更に他例を示す説明図である。
【図９】同上のドッドのエネルギー密度を変化させる更に他例を示す説明図である。
【図１０】従来例においてレーザ条件の設定を変える際に求めるレーザのエネルギーと、樹脂成形品の基材色と色差との関係、及び、レーザのエネルギーと樹脂成形品の基材の表面粗さとの関係を示す一例のグラフである。
【符号の説明】
１樹脂成形品
２レーザ加工部
３ドット
４レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for controlling laser decoration on a resin molded product that processes characters and patterns by laser processing the surface of the resin molded product.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the process of processing characters and patterns by laser processing directly on the surface of the resin molded product, the color development degree of the laser processing part is measured, and the laser is based on data obtained experimentally in advance. The processing conditions were changed to control the color development degree and the surface roughness of the laser processed part. In other words, taking a base of a resin molded product as an example, the relationship between the laser energy and the base color and color difference of the resin molded product, and the laser energy and the surface roughness of the base of the resin molded product. The relationship is as shown in FIG. 10, and data is obtained by experiment so as to satisfy both the color and the surface roughness, and laser processing conditions are set based on this data to decorate the resin molded product with laser. Had gone.
[0003]
In the conventional laser decoration control method, when the material lot is different or when a new material is used, it is necessary to remeasure the laser decoration characteristics with respect to the laser conditions. For each new material, the relationship between the laser energy in the graph of FIG. 10 and the base color and color difference of the resin molded product, and the relationship between the laser energy and the surface roughness of the base material of the resin molded product are experimentally updated. Therefore, it is necessary to obtain processing conditions that satisfy both the color and surface roughness according to the material.Therefore, it takes time to change the material lot during mass production and to set the laser conditions when using a new material. There was a problem that it took.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and is a resin that can be easily reset so as to achieve the desired surface roughness and color development degree when the material lot is different or when a new material is used. It is an object of the present invention to provide a control method and apparatus for laser decoration on a molded product.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a method for controlling laser decoration on a resin molded product according to the present invention includes a step of processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product 1, and the resin molded product. Measuring the surface roughness of the laser processing portion 2 on the surface of 1, changing the energy density of the laser-irradiated dots 3 so that the obtained surface roughness is equal to the target surface roughness, It comprises a step of measuring the color development degree of the laser processing unit 2 satisfying the target surface roughness and a step of changing the density of the laser irradiation dots 3 so that the obtained color development degree becomes equal to the target color development degree. It is characterized by. By adopting such a method, when the material lot of the resin molded product 1 is different or when a new material is used, first, the surface of the resin molded product 1 is preliminarily laser-processed, and then laser irradiation dots are used. The laser processing conditions can be adjusted so that the target surface roughness is obtained by changing the energy density of 3, and then the target coloring degree is obtained by changing the density of the laser-irradiated dots 3, The laser processing conditions can be easily reset.
[0006]
Moreover, it is preferable to change the energy density of the dots 3 by changing the laser irradiation area in the laser processing unit 2. By adopting such a method, the energy density can be finely adjusted by changing the laser irradiation area.
[0007]
Moreover, it is preferable to change the irradiation area of the laser by changing the distance from the lens 4 to the processing surface. By adopting such a method, the energy density can be finely adjusted by changing the distance from the lens 4 to the processing surface.
[0008]
Further, it is preferable to change the laser irradiation area by changing the expander magnification and changing the spread angle of the laser beam. By adopting such a method, the energy density can be finely adjusted by changing the expander magnification.
[0009]
Further, it is preferable to change the energy density of the dots 3 by changing the pulse energy of the laser forming the dots 3. By adopting such a method, the energy density can be changed without changing the shape of the dots 3.
[0010]
Further, it is preferable to change the energy density of the dots 3 by changing the pulse energy per unit time. By adopting such a method, the laser output can be stabilized by changing the pulse energy per unit time by adjusting the optical system.
[0011]
Further, it is preferable to change the pulse energy by changing the pulse irradiation time. By adopting such a method, the laser processing speed can be changed by changing the pulse frequency.
[0012]
Further, it is preferable to change the density of the dots 3 by changing the interval between the dots 3. By adopting such a method, the color can be finely adjusted by changing the interval of the dots 3.
[0013]
In addition, it is preferable to increase the density of the dots 3 by additionally forming the dots 3 in a portion once decorated with a low degree of color development. By adopting such a method, it is possible to adjust the color by increasing the density of the dots 3 by additionally forming the dots 3 instead of making the defective products when the colors are light. .
[0014]
Further, the control device for laser decoration on the resin molded product of the present invention includes means for processing characters and patterns by laser processing the surface of the resin molded product 1 and laser processing of the surface of the resin molded product 1. Means for measuring the surface roughness of the part 2, means for changing the energy density of the laser-irradiated dots 3 so that the obtained surface roughness is equal to the target surface roughness, and the target surface roughness. It is characterized by comprising means for measuring the degree of coloration of the laser processing section 2 that has been filled, and means for changing the density of the laser-irradiated dots 3 so that the obtained degree of coloration is equal to the target coloration degree. is there. By adopting such a configuration, it is possible to easily reset the laser conditions when the material lot is different or when a new material is used.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a laser decorating device 5, and the laser decorating device 5 has means for processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product 1. A means for processing characters and patterns includes a laser generator 6 such as a YAG laser, and an irradiation unit 7 for irradiating the resin molded product 1 as an irradiation object with a laser beam generated by the laser generator 6. Yes. Further, the irradiation unit 7 includes an expander 8 and a lens 4 for adjusting the spread angle of the laser beam. Power is supplied from the power supply device 10 to the laser generator 6 by the control signal from the control unit 9 and laser generation in the laser generator 6 is controlled, and the irradiation unit 7 is scanned by the control signal from the control unit 9. Then, the surface of the resin molded product 1 is irradiated with a laser beam and laser processing is performed on the surface of the resin molded product 1 to process characters and patterns.
[0017]
The laser decorating device 5 further includes means for measuring the surface roughness of the laser machined part 2 on the surface of the resin molded product 1 on the downstream side of the irradiation part 7 of the decorating line L, and the coloring degree of the laser machined part 2. Means for measuring are arranged. The means for measuring the surface roughness is constituted by, for example, a non-contact type three-dimensional roughness measuring instrument 11, and the means for measuring the color development degree of the laser processing unit 2 is constituted by a colorimeter 12. Further, the laser decoration device 5 is provided with means for changing the energy density of the laser-irradiated dots 3 described later and means for changing the density of the laser-irradiated dots 3.
[0018]
The laser decoration device 5 as described above is used to perform laser processing on the surface of the resin molded product 1 to form letters and patterns. However, the laser conditions when using different materials lots or when using new materials are used. It is necessary to easily perform laser processing after resetting the surface roughness and color development degree to be the target.
[0019]
Therefore, in the present invention, when the material lot is different or when a new material is used, a laser is generated by the laser generator 6 on the resin molded product 1 flowing through the decorating line L and irradiated from the irradiation unit 7. Then, the surface of the resin molded product 1 to be laser processed is preliminarily laser processed to process characters and patterns. Thereafter, the surface roughness of the laser-processed portion 2 on the surface of the resin molded product 1 subjected to the preliminary laser processing is measured by a non-contact type three-dimensional roughness measuring instrument 11 which is a means for measuring the surface roughness. Next, when the resin molded product 1 flowing later is irradiated with a laser, the energy density is changed by means for changing the energy density, and the surface roughness is controlled to be equal to the target surface roughness. To do. When the target surface roughness is reached in this way, next, the color degree of the laser-processed portion 2 of the resin molded product 1 that satisfies the target surface roughness is measured by the colorimeter 12 that measures the color degree. In measuring and irradiating the resin molded product 1 that flows next to the surface density as described above, the density of the laser-irradiated dots 3 is further changed by means for changing the density of the laser-irradiated dots 3. Is changed so that the obtained coloring degree becomes equal to the target coloring degree.
[0020]
As described above, in the present invention, when the material lot of the resin molded product 1 is different or when a new material is used, first, the surface of the resin molded product 1 is preliminarily laser-processed, and then the laser irradiated dots 3 are used. The laser processing conditions are adjusted and controlled so that the target surface roughness is obtained by changing the energy density of the laser beam, and then the target color development degree is obtained by changing the density of the laser-irradiated dots 3. In this way, the surface roughness and the color development degree are reset so as to be equal to the target. After that, based on the reset laser processing conditions, the laser generator 6 performs laser processing on the surface of the resin molded product 1 having a different material lot flowing through the decoration line L or the resin molded product 1 made of a new material, and the characters. And decorate the pattern.
[0021]
In the present invention, when changing the energy density of the dots 3, for example, the energy density of the dots 3 is changed by changing the laser irradiation area in the laser processing unit 2. To change the irradiation area, the laser irradiation area is changed by changing the distance from the lens 4 to the processing surface 13 as shown in FIGS. 6A to 6B, or FIG. As in (b), the laser irradiation area is changed by changing the magnification of the expander 8 and changing the spread angle of the laser beam.
[0022]
In changing the energy density of the dots 3, the energy density of the dots 3 may be changed by changing the pulse energy of the laser forming the dots 3. in this case. The pulse energy of the laser is changed by changing the pulse energy per unit time, or the pulse energy is changed by changing the pulse irradiation time (pulse width). When changing the pulse energy of the laser by changing the pulse energy per unit time, the laser output can be stabilized by adjusting the optical system, and the pulse irradiation time ( In the case of changing the pulse energy by changing the (pulse width), the laser processing speed can be changed by changing the pulse frequency.
[0023]
Further, in order to change the dot density, for example, the density of the dots 3 is changed by changing the interval of the dots 3, and the color can be finely adjusted by changing the interval of the dots 3.
[0024]
Further, as another method for changing the dot density, the density of the dots 3 is increased by additionally forming the dots 3 in the portion once decorated with a low degree of color development. In this case, it is possible to adjust the color by increasing the density of the dots 3 by additionally forming the dots 3 instead of making the defective products when the colors are light.
[0025]
Examples of the present invention will be described below.
[0026]
【Example】
(Example 1)
As shown in FIG. 2A, dots 3 were formed on the surface of the ABS resin molded product with a laser, and the dots 3 were densely decorated. The laser conditions were a scanning speed of 600 mm / sec, a pulse frequency of 6 kHz, an average output of the processed surface of 1.8 W, an energy of one pulse of 0.3 mJ, a peak power of 2 kW, and a pulse width of 150 nsec. The laser processing portion 2 changed to black, the color change diameter was 83 μm, and the interval between the dots 3 was 100 μm in the laser scanning and the direction perpendicular to the laser scanning direction. The surface roughness of the laser processed part 2 was measured using a non-contact type three-dimensional roughness measuring instrument 11. As a result, as shown in FIG. 2B, the rough surface roughness Rp was 5 μm, and when the laser processed part 2 was touched by hand, a rough feeling was felt. By adjusting the laser optical system so as not to feel a rough feeling, the energy of one pulse is reduced to 0.2 mJ, and the target surface roughness Rp as shown in FIG. Was 2 μm. That is, the roughness of the processed surface shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) was set to the target surface roughness as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (c). 2A and 2C, reference numeral 20 denotes a surface roughness measurement position. Next, the color development degree of the laser processing unit 2 controlled to the target surface roughness was measured using a colorimeter 12 (Minolta spectrocolorimeter CM2002). Since the measurement area 21 has a diameter of 8 mm, the average value in the measurement area 21 was obtained. The color difference ΔE between the laser processing part 2 (decoration part) and the non-decoration part not subjected to laser processing is 8, and in order to obtain a target color, the interval between the dots 3 is set to 100 μm to 83 μm (that is, FIG. 3 (a) → (b)) The color difference ΔE between the laser processed part 2 (decorated part) and the non-decorated part not subjected to laser processing was set to 11.
[0027]
(Example 2)
As shown in FIG. 4A, the dots 3 were formed on the surface of the ABS resin molded product with a laser, and the dots 3 were densely decorated. The laser conditions were a scanning speed of 1200 mm / sec, a pulse frequency of 6 kHz, an average output of the processed surface of 1.8 W, a pulse energy of 0.3 mJ, a peak power of 2 kW, and a pulse width of 150 nsec. The laser processing portion 2 changed to black, the color change diameter was 83 μm, and the interval between the dots 3 was 200 μm in the laser scanning and the direction perpendicular to the laser scanning direction. The surface roughness of the laser processed part 2 was measured using a non-contact type three-dimensional roughness measuring instrument 11. As a result, as shown in FIG. 4B, the rough surface roughness Rp was 5 μm, and when the laser processed part 2 was touched by hand, a rough feeling was felt. In order not to feel a rough feeling, the distance between the lens 4 and the surface of the ABS resin molded product as a workpiece is changed from 130 mm to 85 mm, and the spot diameter (laser irradiation area diameter) is set to 125 μm. As shown in (d), the surface roughness Rp targeted for the surface roughness was set to 2 μm. That is, the roughness of the processed surface shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) was set to the target surface roughness as shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d). 4 (a) and 4 (c), reference numeral 20 indicates a surface roughness measurement position. Next, the color development degree of the laser processing part 2 controlled to the target surface roughness was measured using a spectrocolorimeter CM2002 manufactured by Minolta. Since the measurement area 21 has a diameter of 8 mm, the average value in the measurement area 21 was obtained. The color difference ΔE between the laser processed part 2 (decorated part) and the non-decorated part that has not been laser processed is 6, and in order to obtain the target color, the spot 2 is spotted with a pulse energy of 0.2 mJ. A dot 2a having a diameter of 100 μm is additionally formed (that is, changed from FIG. 5A to FIG. 5B), and the color difference ΔE between the laser processing portion 2 (decoration portion) and the non-decoration portion not subjected to laser processing is 11 I made it.
[0028]
(Example 3)
In changing the laser irradiation area (spot diameter) in the laser processing unit 2, the distance (work distance) from the lens 4 to the processing surface 13 is changed from 130 mm in FIG. 6A to 83 mm in FIG. 6B. The laser irradiation area was changed by changing the laser spot diameter from 83 μm to 125 μm. Others are the same as the said Example 2.
[0029]
Example 4
In changing the laser irradiation area (spot diameter) in the laser processing section 2, the spot diameter at the focal point was 83 μm when the magnification of the expander 8 was set to 4 as shown in FIG. Was doubled to change the spot diameter at the focal point to 125 μm to change the laser irradiation area. Others are the same as the said Example 2.
[0030]
(Example 5) In changing the energy density of laser-irradiated dots, the pulse energy per unit time was changed from 0.3 mJ to 0.2 mJ, and the peak power was changed as shown in FIGS. The energy density of the dot 3 was changed by changing from 2 kW to 1.3 kW. In this case, the pulse width is the same in both FIGS. 8A and 8B and is 150 nsec. Others are the same as those in the first embodiment.
[0031]
(Example 6)
In changing the energy density of the laser-irradiated dots, the energy density of the dots 3 was changed by changing the pulse irradiation time (pulse width) from 150 nsec in FIG. 9A to 100 nsec in FIG. 9B. In this case, the peak power of the pulse energy is the same in both FIGS. 9A and 9B and is 2 kW. Further, when changing the pulse energy, as shown in Table 1 below, when the pulse width was set to 200 nsec, the frequency was 8 kHz, and the dot 2 interval was set to 83 μm at a scanning speed of 666 mm / sec. . When the pulse width was set to 100 nsec, the frequency was 4 kHz, and the scanning speed was 333 mm / sec in order to set the dot 2 interval to 83 μm. Others are the same as those in the first embodiment.
[0032]
[Table 1]

[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the first aspect of the present invention, the process of processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product, and the laser processing portion on the surface of the resin molded product. A step of measuring the surface roughness, a step of changing the energy density of the dots of the laser irradiation so that the obtained surface roughness is equal to the target surface roughness, and laser processing satisfying the target surface roughness This method consists of a step of measuring the degree of coloration of the part and a step of changing the density of the dots of laser irradiation so that the obtained coloration level is equal to the target coloration level. In this case, the laser conditions can be easily reset and the time can be shortened.
[0034]
In the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, the energy density of the dots is changed by changing the laser irradiation area in the laser processing portion. The energy density can be easily fine-tuned by changing.
[0035]
In the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 2, the laser irradiation area is changed by changing the distance from the lens to the processing surface. The energy density can be finely adjusted by a simple method of changing the distance to the surface.
[0036]
Further, in the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to claim 2, the irradiation area of the laser is changed by changing the expander magnification and changing the spread angle of the laser beam. The energy density can be finely adjusted by a simple method of changing the expander magnification.
[0037]
In the invention of claim 5, in addition to the effect of the invention of claim 1, the energy density of the dot is changed by changing the pulse energy of the laser that forms the dot. The energy density can be easily changed without changing the shape.
[0038]
In the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in claim 5, the energy density of the dots is changed by changing the pulse energy per unit time. The output of the laser can be stabilized.
[0039]
In the invention according to claim 7, in addition to the effect of the invention according to claim 5, since the pulse energy is changed by changing the pulse irradiation time, the laser processing speed is changed by changing the pulse frequency. Can be changed.
[0040]
In the invention described in claim 8, in addition to the effect of the invention described in claim 1, since the dot density is changed by changing the dot interval, the dot interval can be changed easily. The color can be finely adjusted by various methods.
[0041]
In addition, in the invention according to claim 9, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the dot density is increased by additionally forming dots in the portion once decorated with a low degree of color development. Therefore, the color can be finely adjusted by a simple method of additionally forming dots.
[0042]
Further, in the invention of claim 10, the surface roughness of the laser processing portion on the surface of the resin molded product and means for processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product are measured. Means for changing the energy density of the laser-irradiated dots so that the obtained surface roughness is equal to the target surface roughness, and the degree of coloration of the laser processed portion satisfying the target surface roughness. It consists of a means for measuring and a means for changing the density of the dots of the laser irradiation so that the obtained color development level is equal to the target color development level, so if the material lot is different or the laser conditions when using a new material, It can be reconfigured with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser decoration device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing the control of the surface roughness same as above.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing control of the degree of color development.
FIG. 4 is an explanatory view showing the control of the surface roughness same as above.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing control of the degree of color development.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of changing the energy density of the dod.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of changing the energy density of the dod.
FIG. 8 is an explanatory view showing still another example in which the energy density of the dod is changed.
FIG. 9 is an explanatory view showing still another example in which the energy density of the dod is changed.
FIG. 10 shows the relationship between the laser energy required when changing the laser condition setting in the conventional example, the base color and the color difference of the resin molded product, and the surface energy of the laser energy and the base material of the resin molded product. It is a graph of an example which shows these relationships.
[Explanation of symbols]
1 resin molded product 2 laser processing part 3 dot 4 lens

Claims

The process of processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product, the step of measuring the surface roughness of the laser processed portion of the surface of the resin molded product, and the obtained surface roughness is the target Changing the energy density of the laser-irradiated dots so as to be equal to the surface roughness to be measured, measuring the coloration degree of the laser machined portion that satisfies the target surface roughness, and obtaining the coloration degree of the target A method for controlling laser decoration on a resin molded product, comprising a step of changing a density of laser-irradiated dots so as to be equal to a coloring degree.

2. The method for controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 1, wherein the energy density of the dots is changed by changing the laser irradiation area in the laser processing section.

The method for controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 2, wherein the laser irradiation area is changed by changing the distance from the lens to the processed surface.

The method of controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 2, wherein the laser irradiation area is changed by changing the expander magnification and changing the spread angle of the laser beam.

The method for controlling laser decoration on a resin molded article according to claim 1, wherein the energy density of the dots is changed by changing the pulse energy of the laser that forms the dots.

6. The method for controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 5, wherein the energy density of the dots is changed by changing the pulse energy per unit time.

6. The method of controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 5, wherein the pulse energy is changed by changing the pulse irradiation time.

The method for controlling laser decoration on a resin molded product according to claim 1, wherein the density of the dots is changed by changing the interval between the dots.

2. The method for controlling laser decoration on a resin molded article according to claim 1, wherein the density of the dots is increased by additionally forming dots on the part once decorated with a low degree of color development.

Means for processing characters and patterns by applying laser processing to the surface of the resin molded product, means for measuring the surface roughness of the laser processed portion of the surface of the resin molded product, and the obtained surface roughness is a target Means for changing the energy density of the laser-irradiated dots so as to be equal to the surface roughness to be measured, means for measuring the coloration degree of the laser processed portion that satisfies the target surface roughness, and the obtained coloration degree is the target A control device for laser decoration on a resin molded product comprising means for changing the density of laser-irradiated dots so as to be equal to the degree of color development.