JP4145415B2 - レーザマーキング方法およびこの方法によりマーキングが施された被加工物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザマーキング方法およびこの方法によりマーキングが施された被加工物に係り、特に複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面層を削り取って下地層を露出させることにより、被加工物の表面に図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法およびこの方法によりマーキングが施された被加工物に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、レーザ光を用いて被加工物の表面に所定の文字あるいは図形を描くためのレーザマーキング装置が多く用いられており、このレーザマーキング装置においては、例えば、比較的高出力が得られやすいNd:YAG結晶を活性媒質に用いるYAGレーザが多く用いられている。
【0003】
このような従来のレーザマーキング装置においては、励起ランプによる光の照射により、YAGロッド内に所定の固体レーザ光を発振させるのに十分な励起エネルギが蓄積された状態で、QスイッチをオフにしてこのQスイッチの損失を0にし、軸方向に進行してくる光を回折させずに出力ミラーを通過させて一気に固体レーザ光として発振させるようになっている。そして、この出力ミラーを通過した固体レーザ光を被加工物の表面に照射することにより、被加工物のマーキングを行なうようになっている。
【0004】
次に、このようなレーザマーキング装置を用いて、マーキングを行なう場合について説明する。
【0005】
図6および図7はこのような従来のマーキング方法を示したもので、被加工物10は、例えば、PCカード等のように所定の半導体や電気機器等が収納されるステンレス等の金属材料からなるケーシング11の表面に、例えば、白色塗装からなる下地層12を塗布形成するとともに、この下地層12の表面に、例えば、灰色塗装からなる表面層13を塗布形成してなる2層の表面処理が施されたものとされている。
【0006】
このような従来の被加工物10にマーキングを行なう場合は、前記レーザマーキング装置から被加工物10の表面にレーザ光を照射することにより、被加工物10の表面層13のみを削り取り、下地層12を露出させるようになっている。このように表面層13と色の異なる下地層12を露出させることにより、マーキングした図形等を認識することができるようになっている。
【0007】
また、前記被加工物10の表面に、例えば、バーコードの太線部等のようにレーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の図形等をマーキングする場合には、図6および図7に示すように、前記レーザマーキング装置から照射されるレーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインが一部重なるように位置をずらしながら複数回走査させることにより行なうようになっている。これにより、所望の範囲において、表面層13を全体を削り取るようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなマーキング手段においては、被加工物10の広い範囲にわたって表面層13を除去して下地層12を露出させるようにマーキングを行なうと、被加工物10を触った場合に、被加工物10の露出する下地層12に指が直接触れてしまうことがあり、下地層12の強度は比較的弱いため、下地層12が剥離してしまうという問題を有している。また、下地層12が露出していると、露出している下地層12に粘着テープ等が接触した場合に、その粘着テープの粘着力によっても下地層12が容易に剥離してしまうという問題を有している。
【0009】
このように、被加工物10の下地層12が剥離してしまうと、マーキングされた図形等が判別しにくくなり、しかも、外観上も汚くなり、下地層12の剥離した部分から錆等が発生してしまうという問題を有している。さらには、被加工物10に施されたマーキングがバーコードの場合には、下地層12が剥離すると、バーコードリーダによりそのバーコードを読み取ることができなくなってしまうという問題を有している。
【0010】
本発明は前述した点に鑑みてなされたもので、下地層に直接接触してしまうことを防止して、下地層の剥離を確実に防止することのできるレーザマーキング方法およびこの方法によりマーキングが施された被加工物を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項1に記載の発明に係るレーザマーキング方法は、複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、被加工物の表面に図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法において、被加工物の表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させ、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部が形成されるようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
この請求項1に記載の発明によれば、レーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、レーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明に係るマーキングが施された被加工物は、レーザ光を照射することにより、複数層からなる表面処理層の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、表面に図形等の所望のマーキングが施された被加工物において、その表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部を形成したことを特徴とするものである。
【0014】
この請求項2に記載の発明によれば、被加工物の表面におけるレーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0016】
図1および図2は本発明に係るレーザマーキング方法によりマーキングが施された被加工物の実施の一形態を示したもので、本発明に係る被加工物1は、図1に示すように、例えば、PCカード等のように所定の半導体や電気機器等が収納されるステンレス等の金属材料からなるケーシング2の表面に、例えば、白色塗装からなる下地層3を塗布形成するとともに、この下地層3の表面に、例えば、灰色塗装からなる表面層4を塗布形成してなる2層の表面処理層が施されたものとされている。そして、このような被加工物1の表面層4をレーザマーキングにより除去して下地層3を露出させることにより、所望の図形等を描くようにマーキングを行なうようになっている。
【0017】
また、本発明に係るレーザマーキング方法に用いられるレーザマーキング装置(図示せず)は、例えば、励起ランプによる光の照射により、光学特性に優れたレーザ結晶の一つであるYAGロッド内に所定の固体レーザ光を発振させるのに十分な励起エネルギが蓄積された状態で、QスイッチをオフにしてこのQスイッチの損失を0にし、軸方向に進行してくる光を回折させずに出力ミラーを通過させて一気に固体レーザ光として発振させ、この出力ミラーを通過した固体レーザ光を照射することができるようになっている。
【0018】
次に、本発明に係るレーザマーキング方法について説明する。
【0019】
本実施形態においては、前記被加工物1のケーシング2の厚さは、例えば、100μm、下地層3の厚さは10μm、表面層4の厚さは10μm程度とされている。
【0020】
そして、まず、被加工物1の表面に、例えば、バーコードの太線部等のようにレーザ光のビームスポット5よりも大きい範囲を削り取って、文字や図形等をマーキングする場合には、前記レーザマーキング装置から照射されるレーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより行なうようになっている。
【0021】
この場合に、本実施形態においては、レーザ光の走査を行なう際に、このレーザ光の走査ラインが重ならないようにして走査を行なうようになっている。
【0022】
すなわち、図1および図2に示すように、被加工物1にマーキングする際に、例えば、レーザマーキング装置から照射されるレーザ光のビームスポット5の径を70μmとした場合、走査ラインピッチを約0.1mm程度に設定して、レーザマーキング装置を動作させて被加工物1に対してレーザ光を照射しながら、このレーザ光を走査させることにより、被加工物1の表面の表面層4のみを削り取って下地層3を露出させ、この被加工物1の表面に所望の形状のマーキングを行なうようになっている。そして、本実施形態においては、このようにレーザ光を走査させてマーキングを行なうことにより、レーザ光の各走査ラインの間に、幅寸法が10μm程度の表面層4の残留部6が、縞状に形成されるようになっている。
【0023】
本実施形態においては、マーキングされた図形の中に縞状に残留部6が形成されることになるので、被加工物1に触れた場合に、前記残留部6により、指等が下地層3に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。
【0024】
また、前記実施形態においては、この表面層4を残留させる場合に、縞状に残留部6が形成されるようにマーキングを行なうようにしたが、例えば、図3に示すように、格子状に残留部6を形成するようにしてもよいし、図4に示すように、点状に残留部6を形成するようにしてもよいし、さらには、図5に示すように、同心円状に残留部6を形成するようにしてもよい。この残留部6の形状は、マーキングすべき図形の形状等に応じて適宜設定することができ、前述の各形状のみならず、各形状を組み合わせてもよいし、その他、いずれの形状であってもよい。
【0025】
本発明に係るレーザマーキング方法により、被加工物1としてステンレスからなるケーシング2の表面に、厚さ10μmの下地層3および厚さ10μmの表面層4の2層の表面処理を施したPCカードを用い、この被加工物1に対して、励起ランプの電流が13A、Qスイッチの周波数が30〜50kHz、レーザ光のスキャニング速度が500mm/s、レーザ光のビームスポット径が70μmの条件下で、約0.1mmの走査ラインピッチで、被加工物1に対して3回に分けてレーザ光を照射して表面層4の残留部6を縞状に形成するようにバーコードのマーキングを行なった結果、良好に文字の判読を行なうことができ、しかも、指が触れた場合でも、下地層3の剥離のない極めて良好なマーキングを行なうことができた。この場合に、残留部6の幅寸法は、約10μm程度となり、この程度の残留部6があっても、外観上あまり目立たず、しかも、バーコードリーダでマーキングされたバーコードを読み取る際にも支障がない。また、3回に分けてレーザ光を照射することにより、本実施例のように表面層4や下地層3の厚さが極めて薄い場合でも、下地層3までもが削り取られてケーシング2が露出してしまうことを防止することができ、しかも、大きい出力のレーザ光を1回照射してマーキングを行なう場合に生じる下地層3の変色をも防止することができるものである。
【0026】
したがって、本実施形態においては、マーキングされた図形の中に残留部6を形成し、この残留部6により、指等が下地層3に直接触れてしまうことを確実に防止することができるようにしているので、比較的強度の弱い下地層3が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下地層3における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下地層3の剥離を確実に防止することができるので、被加工物1に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【0027】
なお、前記実施形態においては、レーザとしてYAGレーザを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他のいずれのレーザを用いるようにしてもよい。また、レーザの励起方法についても、ランプ励起だけに限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ励起等の他のいずれかのレーザ励起方法に変更することが可能である。
【0028】
また、被加工物1も下地層3や表面層4のみに限定されるものではなく、例えば、3色以上を塗装してなる複数の表面処理層が形成されているものや、金属ケーシングと表面塗装との間にさび止め等の表面処理を施してなるもの等、複数層の表面処理層が形成されているものであれば、いずれの被加工物1にも適用することができる。
【0029】
さらに、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように請求項1に記載の発明に係るレーザマーキング方法は、レーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、レーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【0031】
また、請求項2に記載の発明に係るマーキングが施された被加工物は、被加工物の表面におけるレーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るレーザマーキング方法によりマーキングが施された被加工物の実施の一形態を示す概略構成断面図
【図2】 本発明のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態の一実施形態をを示す説明図
【図3】 本発明のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態の他の実施形態をを示す説明図
【図4】 本発明のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態の他の実施形態をを示す説明図
【図5】 本発明のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態の他の実施形態をを示す説明図
【図6】 従来のレーザマーキング方法によりマーキングが施された被加工物を示す概略構成図
【図7】 従来のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態を示す説明図
【符号の説明】
1 被加工物
2 ケーシング
3 下地層
4 表面層
6 残留部
Claims (2)
- 複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、被加工物の表面に図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法において、被加工物の表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させ、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部が形成されるようにしたことを特徴とするレーザマーキング方法。
- レーザ光を照射することにより、複数層からなる表面処理層の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、表面に図形等の所望のマーキングが施された被加工物において、その表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部を形成したことを特徴とするマーキングが施された被加工物。
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