JP4453496B2 - マーキング方法、ディスクカートリッジ、及びシャッター部材 - Google Patents

Description

本発明は、例えばディスクカートリッジのシャッター部材の表面に文字、数字、図形等でなる情報の表示部を形成するのに好適なマーキング方法およびこの方法を用いて製造されたシャッター部材を備えたディスクカートリッジに関する。

従来より、ディスクカートリッジにおけるシャッター部材は、当該ディスクカートリッジの外観を構成し人目に触れることから、シャッター部材の表面に美的処理を施してデザイン性を持たせたり、ディスク商品情報を付加している。具体的には、金属製のシャッター部材表面にヘアライン等の表面処理を施したり、シャッター部材表面にディスク名（例えば「Mini Disk」）、記録時間、メーカーロゴ名等を印刷、刻印等の手法により形成している（下記特許文献１参照）。

一方、従来より、レーザーマーキングによる印刷が知られている。レーザーマーキング法は、基材表面に形成したベタ状の着色膜に対してレーザー光を選択的に照射して不要着色膜領域を除去することにより、当該着色膜の下地色で文字、図形等を表示させる方法である。上記下地色としては、基材の素地色であったり、当該着色膜の下層に設けた他の色の着色層であったりする場合が多い（下記特許文献２参照）。

特開２００１−２９７５５５号公報 特開平１０−１３８６４１号公報

さて、例えば上述したディスクカートリッジにおけるシャッター部材の表面に、そのシャッター部材の素地色を用いて、図８Ａに示すようなレーザーマーキング法による情報の表示部Ｐを形成したい場合がある。この場合、従来では、シャッター部材の構成基材１の表面所定範囲にわたって着色層２をベタ状に形成した後、図８Ｂに示すように、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザー等のレーザー光３を照射して着色層２を選択的に除去し、基材１の素地色で形成された文字や図形等のパターン（図９Ａ）を外部に引き出すようにしている。

しかしながら、基材１の表面にヘアライン等の加工処理を施した場合には、図８Ｃに示すように基材１の表面には微細な凹凸５が形成されているため、レーザーマーキング法を実施しても凹凸５内部の着色層２を完全に除去することができず、パターンの内部に着色層２の一部が残留し、基材１の素地色を鮮明に引き出せないという問題がある（図９Ｂ参照）。

この問題は、レーザーマーキング法の基本原理がレーザー光の照射によって発生する熱エネルギーで塗膜を溶融、気化させて除去することにあるため、基材１が熱伝導性に優れた金属材料である場合、基材１にレーザー光３が到達した際に熱エネルギーが基材１に奪われ、これにより凹部５の内部に入り込んだ着色層２を完全に除去できなくなるのが、その主な理由である。

また、適正なマーキング（印字）が行えたとしても、その印字条件幅は小さく、製品によって印字条件のバラツキが大きくなるため、着色層の除去ムラが発生したり、レーザー光の印字条件出しに多大な時間を要することになるため、生産性及び作業性が悪いという問題もある。

以上のように、従来のレーザーマーキング法では、表面粗さが比較的大きな基材表面に適用する場合には基材１の素地色を鮮明に引き出すことができず、また、基材１の素地色を鮮明に引き出すためには基材１の表面に高い平滑性が要求され、これが原因でデザイン上の設計自由度が小さくなる等の弊害が生じている。更に、印字条件幅が狭いため、作業性及び生産性が悪いという問題もある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、作業性及び生産性に優れ、基材の表面粗さが比較的大きな場合でもその素地色を鮮明に引き出すことができるマーキング方法、及びこの方法を用いて製造されたシャッター部材を備えたディスクカートリッジを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明のマーキング方法は、基材の表面を覆う透明被覆層と、この透明被覆層を覆う着色層とを有し、レーザー光の照射により上記着色層を選択的に除去することで、基材の素地色を外部に引き出し、マーキングを行うことを特徴とする。

本発明では、基材表面と着色層との間に透明被覆層を介在させているので、基材が金属製で、表面粗さが比較的大きな場合でも、基材表面との密着層が当該透明被覆層であるため、レーザーマーキング処理の際、基材の素地色を鮮明に引き出すことが可能となり、マーキングの高品質化が図れる。

透明被覆層の構成材料は、透明であれば特に限定されず、例えばポリエステル系、エポキシ系等の透明な合成樹脂塗装膜が適用可能である。また、上層の着色層との間の融点の大小、熱吸収率の優劣等は問われない。透明被覆層および着色層は、基材の表面の全域に形成されていてもよいし、マーキング領域にのみ形成されていてもよい。

レーザー光の照射エネルギーは、着色層の除去が行える大きさのエネルギーであることは勿論、更に下地の透明被覆層の少なくとも一部をも除去できる大きさとする。これにより、着色層の完全除去が図れるとともに、レーザー光の条件出し作業が容易となり、作業性及び生産性の向上を図ることができる。なお、用いるレーザー光はＣＯ２レーザーやＹＡＧレーザー等、着色層および透明樹脂層の構成材料に合わせて適宜選定することができる。

また、透明被覆層の形成厚を基材の表面粗さ（Ｒｙ）以上の大きさとすることにより、基材の表面性状の影響を少なくでき、これにより印字条件幅の拡大が図られ、レーザーマーキング処理の容易化及び作業性の向上を図ることができる。

また、本発明のディスクカートリッジは、シャッター部材の表面に、透明被覆層と、この透明被覆層を覆う着色層とが形成されており、この着色層を選択的に除去して引き出されたシャッター部材の素地色によって、情報の表示部が形成されているので、シャッター部材の材質、表面性状に関係なく、高品質に表示部を形成することができる。

更に、本発明は、基材の表面に形成された着色層を選択的に除去することによって引き出された基材の素地色で所定の表示が形成されているマーキング体であって、上記基材と上記着色層との間に透明被覆層が設けられており、この透明被覆層を介して上記基材の素地色が外部に引き出されていることを特徴とする。着色層の除去は、レーザー光の照射に限らず、ルーター等の機械加工でもよい。この場合、透明被覆層は基材表面の保護膜として機能させることができる。

以上述べたように、本発明のレーザーマーキング法によれば、基材の材質、表面粗さの程度に関係なく、基材の素地色を鮮明に引き出すことが可能となるので、設計自由度、印字品質、デザイン性、作業性及び生産性等に優れたマーキング体（印刷物）を得ることができる。

また、本発明のディスクカートリッジによれば、上記手法でシャッター部材表面に高品質の表示部を形成することができるので、ディスクカートリッジの意匠性が高まるとともに、その生産性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、ディスクカートリッジにおけるシャッター部材の表面に形成された表示部の印刷に本発明のマーキング方法を適用した例について説明する。

図１〜図３は本発明の実施の形態によるディスクカートリッジ２０を示している。ここで、図１はディスクカートリッジ２０の分解斜視図、図２はディスクカートリッジ２０を上ハーフ２２側から見たときの全体斜視図、図３はディスクカートリッジ２０を下ハーフ２３側から見たときの全体斜視図である。

本実施の形態のディスクカートリッジ２０は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂製の方形状に形成された上ハーフ２２と下ハーフ２３とを互いに突き合わせ結合してカートリッジ本体２４を構成している。このカートリッジ本体２４内にディスク状記録媒体２１を回転可能に収納している。ディスク状記録媒体２１としては、一度記録した情報を消去しその上から新たな情報信号の再記録が可能な光磁気ディスクが用いられている。

図４及び図５は、それぞれ上ハーフ２２及び下ハーフ２３の内面構成を示している。図４及び図５に示すように、カートリッジ本体２４を構成する上ハーフ２２及び下ハーフ２３には、立上がり周壁３８及び立上がり周壁３９がそれぞれ周回りに一体に立設されている。これら立上がり周壁３８，３９は、上ハーフ２２と下ハーフ２３とを、突合せ嵌合凸部４０Ａ〜４０Ｃと突合せ嵌合凸部４１Ａ〜４１Ｃを介して一体に結合した状態において、互いに突き合わされてカートリッジ本体２４の外周壁を構成する。

また、図４及び図５に示すように、上ハーフ２２及び下ハーフ２３には、相対向する内面に、壁部４２及び壁部４３がそれぞれ一体に立設されている。これら壁部４２及び壁部４３は、上ハーフ２２と下ハーフ２３とを結合した状態においてディスク状記録媒体２１を回転自在に収納するディスク収納部４４を区画、形成する。また、これら壁部４２及び壁部４３は、立上がり周壁３８及び立上がり周壁３９にそれぞれほぼ内接する同一円周上に位置された複数の円弧に沿って形成されている。

カートリッジ本体２４には、このディスクカートリッジ２０を記録再生装置に装着したときに、カートリッジ本体２４に収納された光磁気ディスク２１を回転操作するディスク回転駆動装置のディスクテーブルが進入する、ディスクテーブル進入用開口部２５が形成されている。このディスクテーブル進入用開口部２５は、具体的には、上記ディスクテーブル上に載置される光磁気ディスク２１のセンター孔２１ａを含む内周側部分を外側に露出させるように、下ハーフ２３のほぼ中央部に円形の開口をもって形成されている。

カートリッジ本体２４の上ハーフ２２及び下ハーフ２３には、光磁気ディスク２１の信号記録領域を、その円周方向の一部で、かつその内周側から外周側に亘って外部に露出させる情報記録再生用開口部２６，２７がそれぞれ形成されている。これらの情報記録再生用開口部２６，２７は、ディスクテーブル進入用開口部２５の近傍位置から、カートリッジ本体２４の前面２４ａの近傍位置に亘って、かつその前面２４ａの長さ方向のほぼ中央部に位置すると共に、情報記録再生用開口部２６，２７はほぼ方形状に形成されている。

そして、カートリッジ本体２４には、情報記録再生用開口部２６，２７を通って内部に塵埃等が侵入して、内部に収納された光磁気ディスク２１に塵埃等が付着することを防止するため、情報記録再生用開口部２６，２７を閉塞するシャッター部材２８が設けられている。

シャッター部材２８は、薄い金属板を所定の形状に打ち抜き、それを折り曲げて形成されたものであって、情報記録再生用開口部２６，２７をそれぞれ閉塞するシャッター部２８ａ，２８ｂと、これらシャッター部２８ａ，２８ｂの側部を連結する連結片２８ｃとから構成され、全体として断面が略コの字形状に形成されている。連結片２８ｃの一端側には、シャッター部材２８がカートリッジ本体２４の前面２４ａに沿って平行にスライドし得るようにガイドするシャッタースライドガイド２８ｄが延設されている。

そして、シャッター部材２８は、各シャッター部２８ａ，２８ｂが情報記録再生用開口部２６，２７を閉塞する開口部閉塞位置と、情報記録再生用開口部２６，２７を開放する開口部開放位置間に亘って、図２において矢印Ｃ方向及びＤ方向にスライド可能となってカートリッジ本体２４に取り付けられている。シャッター部材２８は、バネ部材２９の付勢力を受けて開口部閉塞位置へ付勢されている。

なお、シャッター部材２８のシャッター部２８ａ，２８ｂの少なくとも何れか一方の表面には、後述するレーザーマーキング処理によってデザイン上の加飾が施されているが、その詳細については後述する。

一方、図１に示すように、カートリッジ本体２４を構成する下ハーフ２３の前面２４ａ側の一方のコーナー部には、シャッターロック部材３１が設けられている。このシャッターロック部材３１は、シャッター部材２８が図２及び図３に示すように、情報記録再生用開口部２６，２７を閉塞する位置にあるときに、不用意に移動操作されて情報記録再生用開口部２６，２７を開放しないようにするために設けられている。このシャッターロック部材３１は、図１に示すシャッター部材２８のシャッタースライドガイド部２８ｄの一部を折り曲げて形成した被係合片３０と係合して、シャッター部材２８を上記閉塞位置に保持する。

次に、図３に示すように、カートリッジ本体２４の下ハーフ２３側には、このディスクカートリッジ２０を記録再生装置内のカートリッジ装着部に装着させたときに、ディスクカートリッジ２０の装着位置の位置決めをする位置決めピンが係合する位置決めピン係合孔３４，３５が設けられている。これら位置決めピン係合孔３４，３５は、カートリッジ本体２４の側面２４ｃ側及び側面２４ｄ側の位置で、カートリッジ本体２４の前面２４ａ側寄りに位置して設けられている。

また、図３に示すように、カートリッジ本体２４の下ハーフ２３側には、ディスクカートリッジ２０を記録再生装置内のカートリッジ装着部に自動装着させるために用いられるオートローディング機構のカートリッジ保持爪が係合するローディング機構係合凹所３６，３６が形成されている。ローディング機構係合凹所３６，３６は、カートリッジ本体２４の側面２４ｃ寄りに位置して、カートリッジ本体２４の下面から前面２４ａ側に亘って、及びカートリッジ本体２４の下面から背面２４ｂ側に亘ってそれぞれ形成されている。

さらに、図３に示すように、カートリッジ本体２４の下ハーフ２３側には、このカートリッジ本体２４に収納されたディスク状記録媒体２１が光磁気ディスクであることを示す光磁気ディスク表示用凹部３７が設けられている。この光磁気ディスク表示用凹部３７は、カートリッジ本体２４の前面２４ａ側寄りに位置して、カートリッジ本体２４の側面２４ｃ側に形成されている。

そして、図３及び図５に示すように、カートリッジ本体２４の下ハーフ２３側であって、カートリッジ本体２４の側面２４ｄと背面２４ｂとが交差するコーナー部には、誤記録検出孔３３が穿設されている。この誤記録検出孔３３は、このディスクカートリッジ２０の誤記録防止機構の一部を構成しており、誤記録防止部材３２（図１）の移動操作によって開閉され、その開閉状態に対応して記録可能状態及び記録不可能状態がそれぞれ検出される。誤記録防止部材３２は、カートリッジ本体の側面２４ｄに形成された操作窓５１を介して移動操作されるようになっている。

本実施の形態のディスクカートリッジ２０は以上のように構成される。続いて、このディスクカートリッジ２０におけるシャッター部材２８の加飾構造及びその形成方法について説明する。

シャッター部材２８は、例えばアルミニウム系金属材料の薄板基材を所定の形状に打ち抜いた後、図１に示した形状に折り曲げて形成されている。シャッター部材２８（より具体的には、シャッター部２８ａ，２８ｂ）の表面及び裏面には、記録再生装置内のカートリッジ装着部への出し入れ時における基材の摩耗防止、及び、シャッター開閉時におけるカートリッジ本体２４に対する摺動性向上を目的とした透明被覆層がそれぞれ設けられている。そして、シャッター部材２８の表面側には、上記透明被覆層の上から赤、青、黒等の着色層（インク層）が設けられている。この着色層は後に、レーザー光で選択的に除去されることにより、図９Ａに示したような文字、数字、図形等の組合せで形成された表示部Ｐがパターニングされる。

透明被覆層１０ａ，１０ｂは透明であれば良く、特に材料は限定されないが、例えばポリエステル系、エポキシ系等の合成樹脂被膜が適用可能である。着色層２も同様に、特に材料は限定されず、例えば上記合成樹脂被膜に形成色の顔料を添加したものが適用可能である。レーザー光は、少なくとも着色層２を加熱溶融除去できる波長帯域のレーザー源が適用可能であり、ＣＯ２レーザーやＹＡＧレーザー等、仕様に応じて選定される。

図６Ａは、シャッター部材２８の断面構造を示す模式図である。図示するように、シャッター部材２８は、基材１の表面（図において上面側）と裏面（図において下面側）には所定厚の透明被覆層１０ａ，１０ｂがそれぞれ形成されており、基材１の表面側には更に着色層２が透明被覆層１０ａの上から形成されている。本実施の形態において、透明被覆層１０ａ，１０ｂは、基材１の表面全域及び裏面全域に形成されているが、着色層２は、シャッター部材２８の表面一部領域に形成されている。

表示部Ｐは、図６Ｂに示すように、着色層２の所定領域にレーザー光（本実施の形態ではＣＯ２レーザー）３を照射することによって、着色層２を選択的に溶融、気化させて除去するレーザーマーキング法によって形成される。これにより、着色層２の除去領域から基材１の素地色を外部に引き出し、図９Ａに示したような表示部Ｐを形成することができる。

上述のように、本実施の形態では、基材１の表面を覆う透明被覆層１０ａと、この透明被覆層１０ａを覆う着色層２とを有し、レーザー光３の照射により着色層３を選択的に除去することで、基材１の素地色を外部に引き出し、マーキングを行うようにしている。従って、本実施の形態によれば、基材１の表面と着色層２との間に透明被覆層１０ａを介在させているので、基材１が伝熱性に優れた金属材料製である場合でも、レーザー光３の照射領域に位置する着色層２の完全除去が可能となる。基材１の表面に透明被覆層１０ａが残存していても、これが透明であるために、基材１の素地色を鮮明に引き出すことができる。

また、従来のレーザーマーキング法では、レーザーパワー（照射エネルギー）が過剰であると基材表面を変性させる場合があるためにレーザーパワーの条件出しに厳密さが要求されていたのに対し、本実施の形態によれば、基材１と着色層２との間に透明被覆層１０ａを介在させているので、レーザーマーキングの際、着色層２だけでなく、下地の透明被覆層１０ａをも除去し得る程度のレーザーパワーでも許容されることになる。これにより、レーザー光３の印字条件出し作業が従来よりも容易となり、これにより印字条件幅が広がることによって作業性の向上を図ることができる。また、この被覆透明層１０ａをレーザー照射の際の基材１表面の保護膜として機能させることもできる。更に、印字条件幅の拡大により、印字条件のバラツキによる着色層の除去ムラの発生が抑えられ、表示部Ｐの仕上げ品質を向上させることができる。

一方、本実施の形態では、図６Ａに示したように、シャッター部材２８を構成するアルミニウム基材１の表面側に、デザイン性を高める目的でヘアライン加工が施されており、これにより基材１の表面側に微小な凹部５が形成されている。

このような表面性状を有する基材１に対して透明被覆層１０ａを形成するに当たり、本実施の形態では、凹部５を有する基材１表面の表面粗さ（Ｒｙ）以上の厚さで表面被覆層１０を形成している。「Ｒｙ」で表示される表面粗さ（最大高さ）は、図７Ａに示すように、基準長さにおける凹部５の最低谷底から最大山頂までの高さ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）である。

透明被覆層１０ａの形成厚が基材１の表面粗さ（Ｒｙ）よりも小さい場合、図７Ｂに示すように透明被覆層１０ａを被覆する着色層２は凹部５に一部埋没し、これが原因でレーザーマーキング時に熱エネルギーが基材１に拡散して着色層２の完全除去が困難になる。このため図９Ｂに示したように、基材１の素地色で表示されるべき表示部Ｐは、基材１の素地色（本例では銀）に着色層２の形成色（例えば黒）が微小な点状に分布した様相を呈することになるため、基材１の素地色を鮮明に引き出すことができなくなる。

これに対して、透明被覆層１０ａを図７Ｃに示すように基材１表面の表面粗さ（Ｒｙ）以上の形成厚で設けるようにすれば、着色層２を凹部５から離して形成できるため、レーザーマーキング時に着色層２の完全除去が可能となり、図９Ａに示したように基材１の素地色を鮮明に引き出して、高品質の表示部Ｐを形成することができるようになる。

この被覆透明層１０ａの形成厚の具体例を挙げると、基材１表面の表面粗さ（Ｒｙ）が１．５μｍ〜１．８μｍである場合、被覆透明層１０ａの形成厚は例えば２μｍ以上の厚さで十分とされるが、被覆透明層１０ａの膜厚バラツキ等を考慮して、３μｍ以上が好適とされる。また、ディスクカートリッジのシャッター部材を適用例とした本例のサンプルでは、被覆透明層１０ａ及び着色層２のトータル厚みを１２μｍ±２μｍとした。

以上のように、本実施の形態によれば、基材１の材質、表面粗さの程度に関係なく、レーザーマーキング法によって基材の素地色を鮮明に引き出すことが可能となるので、基材１の設計自由度及びデザイン性を広げて製品（本例ではディスクカートリッジ２０）の意匠性を高めることができるとともに、印字品質、作業性、生産性の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、シャッター部材２８の基材１としてアルミニウム系合金を例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、ステンレス等の打ち抜き鋼板や、表面に金属めっきや金属蒸着処理等が施されたプラスチック基体、あるいはプラスチック基体そのものであってもよい。また、基材１の凹部５はヘアライン加工によって形成されたものに限らず、エンボス加工やプレス加工等が施されたものであってもよい。

また、以上の実施の形態では、ディスクカートリッジ２０におけるシャッター部材２８の表面加飾に本発明のレーザーマーキング法を適用した例について説明したが、これに限らず、他の製品の金属部品またはプラスチック部品等をその適用対象とすることも可能である。

なお、着色層２を異なる形成色の多層膜として形成し、レーザー光３の照射によるパターニング深さを調整することによって、表示部２の多色化を図ることも可能である。

本発明の実施の形態によるディスクカートリッジ２０の分解斜視図である。 ディスクカートリッジ２０を上ハーフ２２側から見たときの全体斜視図である。 ディスクカートリッジ２０を下ハーフ２３側から見たときの全体斜視図である。 上ハーフ２２の内面図である。 下ハーフ２３の内面図である。 ディスクカートリッジ２０のシャッター部材２８の要部の構成を模式的に示す側断面図であり、表示部Ｐのレーザーマーキング工程を示している。 シャッター部材２８の構成基材の表面性状を模式的に示す側断面図であり、Ａは表面粗さ（Ｒｙ）の説明図、Ｂは透明被覆層１０ａの形成厚がＲｙ以下の断面図、Ｃは透明被覆層１０ａの形成厚がＲｙ以上の断面図である。 従来のレーザーマーキング方法を説明する図である。 シャッター部材表面に形成される表示部Ｐの一具体例を示す図で、Ａは本発明による処理例、Ｂは従来例による処理例をそれぞれ示している。

符号の説明

１…シャッター部材の基材、２…着色層、３…レーザー光、５…凹部、１０ａ，１０ｂ…透明被覆層、２０…ディスクカートリッジ、２１…ディスク状記録媒体、２４…カートリッジ本体、２６，２７…情報記録再生用開口部、２８…シャッター部材、Ｐ…表示部。

Claims (3)

1. 信号記録領域を有するディスク状記録媒体と、
   前記信号記録領域を露出させる開口部を有し、前記ディスク状記録媒体を回転可能に収容するカートリッジ本体と、
   ヘアライン加工が施された表面を有する基材と、前記表面の表面粗さ（Ｒｙ）以上の厚さで、前記表面上の全体に亘って形成された透明被覆層と、前記透明被覆層の一部に積層された有色層と、レーザー光の前記有色層への照射により、前記有色層の一部が選択的に除去されて形成された情報表示部とを有し、前記カートリッジ本体に前記開口部を開閉可能に設けられたシャッター部材と
   を具備するディスクカートリッジ。
2. 信号記録領域を有するディスク状記録媒体と、前記信号記録領域を露出させる開口部を有し、前記ディスク状記録媒体を回転可能に収容するカートリッジ本体と、ヘアライン加工が施された表面を有する基材を有し、前記カートリッジ本体に前記開口部を開閉可能に設けられたシャッター部材とを有するディスクカードリッジの、前記シャッター部材にマーキングを施すマーキング方法であって、
   前記表面の表面粗さ（Ｒｙ）以上の厚さで、前記表面上の全体に亘って透明被覆層を形成し、
   前記透明被覆層の一部に有色層を積層し、
   レーザー光を前記有色層へ照射して、前記有色層の一部を選択的に除去する
   マーキング方法。
3. 信号記録領域を有するディスク状記録媒体と、前記信号記録領域を露出させる開口部を有し、前記ディスク状記録媒体を回転可能に収容するカートリッジ本体とを有するディスクカートリッジの前記カートリッジ本体に、前記開口部を開閉可能に設けられたシャッター部材であって、
   ヘアライン加工が施された表面を有する基材と、
   前記表面の表面粗さ（Ｒｙ）以上の厚さで、前記表面上の全体に亘って形成された透明被覆層と、
   前記透明被覆層の一部に積層された有色層と、
   レーザー光の前記有色層への照射により、前記有色層の一部が選択的に除去されて形成された情報表示部と
   を具備するシャッター部材。

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