JP4739618B2

JP4739618B2 - 窯業系建築材のレーザ刻印方法

Info

Publication number: JP4739618B2
Application number: JP2001294560A
Authority: JP
Inventors: 守村瀬; 信正高木
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: JP2003103383A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，主としてセメントなどの無機質からなる窯業系建築材の表面側に，レーザ照射により凹状マークを施すレーザ刻印方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
住宅等の建築物の出隅部に施工される出隅材などの窯業系建築材には，製造過程を追跡できるようにするために，製造者名やロット番号などのマークが付されていることが多い。
【０００３】
上記マークは，施工後に，建築材の表面側から認識できる必要があるため，建築材の表面側にレーザ照射により凹状マークを刻印することが提案されている（特願２００１−２９８１）。
特に，無機質系の窯業系建築材の場合には，塗膜にレーザを照射したとき，照射部分以外のところへ熱が伝わりにくいため，より鮮明に凹状マークを付すことができる。
【０００４】
窯業系建築材の表面側に刻印される上記凹状マークは，過度に目立ちすぎると施工後における壁面の外観を損ねてしまうことがある。一方，施工後において，ある程度は認識しやすいものであることが必要である。
上記表面側とは，窯業系建築材における意匠面側，つまり建築物に施工したときに人の目に触れる面をいう。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかるに，窯業系建築材は，その施工場所，施工主の好み等に対応するため，窯業系建築材の塗装には様々な塗料色が用いられている。そのため，上記凹状マークをレーザ刻印するにあたって，レーザ刻印装置のレーザ照射条件を同一にしておくと，刻印される凹状マークは上記塗料色の違いによって，その見え方が相違し，ある場合には認識が困難であり，ある場合には目立ちすぎて建築材の外観が損なわれてしまうという問題がある。
【０００６】
そこで，本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，窯業系建築材の表面に塗装された塗料色に対応して，上記窯業系建築材の外観を損なわない程度に見易く，かつ施工後にも認識することができる凹状マークを施す，窯業系建築材のレーザ刻印方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
本発明は，窯業系建築材の表面側に塗装した塗膜に，レーザ照射により凹状マークを刻印する方法において，
上記レーザ照射にあたっては，上記塗膜の塗料色を特定するためのマンセル表色系におけるマンセル記号に基づいて，レーザ出力値を選定することを特徴とする窯業系建築材のレーザ刻印方法である（請求項１）。
【０００８】
本発明において最も注目すべきことは，上記凹状マークをレーザ刻印するにあたって，上記塗料色を特定する上記マンセル記号に基づいてレーザ出力値を選定していることである。
【０００９】
本発明によれば，窯業系建築材における塗膜の塗料色が相違しても，その塗料色のマンセル記号に基づいてレーザ出力値を選定しているので，その塗料色に応じて，外観を損なわず，かつ，認識が容易な凹状マークを刻印することができる。
つまり，必要以上に目立たず建築材の外観を損なわないことと，認識しやすいことという２つの排反する要求を，上記塗料色に応じて，両立することができる。
【００１０】
また，人間の知覚特性を定量化したマンセル表色系におけるマンセル記号によれば，人間の視覚特性に近い状態により，上記塗膜の塗料を特定することができる。
したがって，本発明によれば，窯業系建築材の表面に塗装された塗料色に対応して，上記窯業系建築材の外観を損なわない程度に見易く，かつ施工後にも認識することができる凹状マークを施す窯業系建築材のレーザ刻印方法を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において，上記マンセル表色系とはＪＩＳＺ８７２１として採用されたものである。また，マンセル記号は，マンセル表色系に基づき色を定義するものである。マンセル記号には，色相を表す色相記号と明度を表す明度値と彩度を表す彩度値がある。
また，レーザ出力値は，上記塗料の材質によっても異なるが，通常は，１．８〜１２ワットを用いる。
【００１２】
本発明においては，窯業系建築材における塗膜の塗料色を特定するマンセル記号のうち，明度値Ｙを用いることができる。該明度値Ｙが大きく，明調の塗料色に対しては上記レーザ出力値を低く，一方明度値Ｙが小さく，暗調の塗料色に対しては上記レーザ出力値を高くすることが好ましい。
【００１３】
以上のごとく，上記明度値Ｙに相応して上記レーザ出力値を設定することで，上記窯業系建築材の外観を損なわない程度に見易く，かつ施工後にも認識することができる凹状マークをレーザ刻印することができる。
【００１４】
また，上記マンセル記号のうち，色相記号Ｘを用いることができる。明度値Ｙが同様であっても，色相記号Ｘの違いによって，レーザ刻印される凹状マークの見え方に違いが生じるからである。
【００１５】
ここに，色相記号ＸがＲ（赤），ＹＲ（黄赤），Ｙ（黄），ＧＹ（黄緑），Ｇ（緑）である集合を第１グループとし，色相記号ＸがＢＧ（青緑），Ｂ（青），ＰＢ（青紫），Ｐ（紫），ＲＰ（赤紫）である集合を第２グループとした場合に，第１グループに属する色相記号を有する塗料による塗膜は，第２グループに属する色相記号を有する塗料による塗膜と比較して，レーザ照射による凹状マークが目立ちやすい。
【００１６】
したがって，第１グループの色相記号を有する塗料色と第２グループの色相記号を有する塗料色が同一明度値を有する場合，第１グループの塗料色に対応するレーザ出力値は，第２グループの色相記号の塗料色に対応するレーザ出力値よりも低く設定することが好ましい。
【００１７】
以上のごとく，上記塗料の色相記号Ｘがいずれのグループに属するかに相応して上記レーザ出力値を設定することで，上記窯業系建築材の外観を損なわない程度に見易く，かつ施工後にも認識することができる凹状マークをレーザ刻印することができる。
【００１８】
なお，色相記号の分類方法は，２つのグループに分類する方法のほか，２つ以上のグループに分類する方法もある。
また，レーザ照射時の印字速度が遅いほど凹状マークの凹形状が深くなって，その視認性が向上し，印字速度が速いほど凹形状が浅くなってその視認性が低くなる。
また，上記窯業系建築材に施す塗料としては，アクリル系塗料，シリコンアクリル系塗料等がある。
【００１９】
次に，上記マンセル記号のうち，色相記号ＸがＲ（赤），ＹＲ（黄赤），Ｙ（黄），ＧＹ（黄緑），Ｇ（緑）の第１グループであるときには，
上記マンセル記号のうち，明度値Ｙが０．０以上〜５．０未満の場合に，上記凹状マークを刻印するに適切なレーザ出力値を，基準出力値Ｌ₁としたとき，
上記明度値Ｙが５．０以上〜５．５未満の場合は，レーザ出力値を０．７Ｌ₁以上〜１．０Ｌ₁未満に設定し，
上記明度値Ｙが５．５以上〜６．５未満の場合は，レーザ出力値を０．５Ｌ₁以上〜０．７Ｌ₁未満に設定し，
上記明度値Ｙが６．５以上〜７．０未満の場合は，レーザ出力値を０．３Ｌ₁以上〜０．５Ｌ₁未満に設定し，
上記明度値Ｙが７．０以上〜１０．０以下の場合は，レーザ出力値を０．３Ｌ₁未満に設定することが好ましい（請求項２）。
【００２０】
この場合には，色相記号Ｘが上記第１グループのとき，上記塗料色の明度値Ｙに相応したレーザ出力を選定するので，一層外観性に優れ，凹状マークの視認性にも優れたレーザ刻印をすることができる。
また，上記の基準出力値Ｌ₁は，上記塗料の材質によって異なるので，予め実験によって定めておく。
【００２１】
なお，色相記号Ｘが上記第１グループのとき，上記塗料色の明度値Ｙと，明度値に相応したレーザ出力値の関係を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
次に，上記マンセル記号のうち，色相記号ＸがＢＧ（青緑），Ｂ（青），ＰＢ（青紫），Ｐ（紫），ＲＰ（赤紫）の第２グループであるときには，
上記マンセル記号のうち，明度値Ｙが０．０以上〜５．０未満の場合に，上記凹状マークを刻印するに適切なレーザ出力値を，基準出力値Ｌ₂としたとき，
上記明度値Ｙが５．０以上〜５．５未満の場合は，レーザ出力値を０．８Ｌ₂以上〜１．０Ｌ₂未満に設定し，
上記明度値Ｙが５．５以上〜６．５未満の場合は，レーザ出力値を０．６Ｌ₂以上〜０．８Ｌ₂未満に設定し，
上記明度値Ｙが６．５以上〜７．０未満の場合は，レーザ出力値を０．４Ｌ₂以上〜０．６Ｌ₂未満に設定し，
上記明度値Ｙが７．０以上〜１０．０以下の場合は，レーザ出力値を０．４Ｌ₂未満に設定することが好ましい（請求項３）。
【００２４】
この場合には，色相記号Ｘが上記第２グループのとき，上記塗料色の明度値Ｙに相応したレーザ出力を選定するので，一層外観性に優れ，凹状マークの視認性にも優れたレーザ刻印をすることができる。
また，上記の基準出力値Ｌ₂は，上記塗料の材質によって異なるので，予め実験によって定めておく必要がある。
【００２５】
なお，色相記号Ｘが上記第２グループのとき，上記塗料色の明度値Ｙと，明度値に相応したレーザ出力値の関係を表１に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる窯業系建築材のレーザ刻印方法につき，図１〜図４を用いて説明する。
本例は，図１に示すごとく，窯業系建築材３０の表面側に塗装した塗膜に，レーザ照射により凹状マーク３１を刻印する方法において，上記レーザ照射にあたっては，上記塗膜の塗料色を特定するためのマンセル表色系におけるマンセル記号に基づいて，レーザ出力値を選定するレーザ刻印方法である。上記レーザ刻印方法を行うにあたっては，制御用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０と，レーザ刻印装置２０を用いる。
【００２８】
上記制御用ＰＣ１０と上記レーザ刻印装置２０とは，シリアルケーブルやパラレルケーブル等の制御信号線１１によって連結する。また，窯業系建築材３０は，図示しない作業台上に固定されている。
上記制御用ＰＣ１０は，上記レーザ刻印装置２０のレーザ照射条件を入力する入力手段と，上記レーザ照射条件をレーザ刻印装置２０へ指令する通信手段を有する。通信手段としては，シリアル通信，パラレル通信などの方法が考えられる。
【００２９】
上記レーザ刻印装置２０は，制御用コントローラ２１と，レーザ光源２２と，Ｘ軸ガルバノメータ２３と，Ｘ軸ガルバノミラー２４と，Ｙ軸ガルバノメータ２５と，Ｙ軸ガルバノミラー２６と，集光レンズ２７とよりなる。レーザ刻印装置２０は，最大出力１２Ｗ，波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザであり，０．１８ｍｍのスポットレーザが１００〜２００ｍｍ／ｓの印字速度で凹状マークを刻印する。
【００３０】
凹状マークを刻印しようとする窯業系建築材３０は，建築物のコーナー部分に設けられるＬ字状の出隅材である。
該窯業系建築材３０は，たとえば，セメント，珪砂，パルプなどの原料を混合し硬化養生させて平板とし，その２枚の一端に４５°のテーパーを付けその部分を貼り合わせて作製されたものである。
さらに，窯業系建築材３０には，その表面側（意匠面側）にシリコンアクリル系塗料により，およそ４０〜６５μｍの厚みの塗膜が形成されている。
該塗膜の塗料色は，マンセル記号のうち色相記号Ｘが上記第１グループに属する３．１Ｙ（黄色）であり，明度値Ｙが７．３のものである。
【００３１】
次に，レーザ刻印にあたっては上記制御用ＰＣ１０に，刻印すべき文字，大きさ，位置，印字速度，レーザ出力値などのレーザ照射条件を入力する。本実施例では，刻印すべき文字を「チハ」，大きさを１．５ｍｍ角，印字速度を２００ｍｍ／ｓとしている。
【００３２】
本例では，上記塗料色の色相記号Ｘが上記第１グループであることから，上記表１にしたがってレーザ出力値を０．３Ｌ₁未満とするのが適切である。ここに，予め行った実験により，上記第１グループの色相記号を有する上記シリコンアクリル系塗料に対する上記基準出力値Ｌ₁を１２ワットに定めている。
したがって，本実施例においては，上記レーザ出力値を０．３Ｌ₁未満である３．５ワットとしている。
【００３３】
次に，上記のように制御用ＰＣ１０により入力された上記レーザ照射条件は，制御信号線１１を介して，制御値として上記レーザ刻印装置２０に送信される。
レーザ刻印装置２０の制御用コントローラ２１は，制御用ＰＣ１０から送信されたレーザ照射条件を受信し，制御信号線２８を介してレーザ光源２２，Ｘ軸ガルバノメータ２３，及びＹ軸ガルバノメータ２５を制御し，レーザ刻印装置２０が所定の動作をするように制御する。
【００３４】
レーザ光源２２から発光されたレーザビームは，Ｘ軸ガルバノメータ２３に接続されたＸ軸ガルバノミラー２４と，Ｙ軸ガルバノメータ２５に接続されたＹ軸ガルバノミラー２６によって，そのビーム方向が制御され，窯業系建築材３０の表面の塗膜に凹状マークを刻印する。
【００３５】
本実施例においては，図２に示すごとく，上記制御用ＰＣ１０に入力されたレーザ照射条件により，１．５ｍｍ角の「チハ」の凹状マーク３１が上記塗膜に刻印される。
【００３６】
図３に示すごとく，窯業系建築材３０の表面に形成された塗膜に刻印された「チハ」の文字は，レーザ照射による溝３２によって構成されている。図４に示すごとく，レーザ照射によって形成された溝３２は，窯業系建築材３０の表面の塗膜に形成された凹状部分である。
【００３７】
なお，表３には，本実施例の窯業系建築材を試料１として，色相記号Ｘと明度記号Ｙとレーザ照射時のレーザ出力値を示している。
【００３８】
【表３】
【００３９】
本実施例において，上記試料１に刻印した凹状マーク３１の「チハ」の文字は，窯業系建築材の表面に塗装された塗料色に対応して，上記窯業系建築材の外観を損なわない程度に見易く，かつ施工後にも認識することができる凹状マークとなっていた。なお，本例では，上記レーザ照射条件を入力するにあたって制御用ＰＣ１０を用いたが，これを用いることなく直接に制御用コントローラ２１に入力することもできる。
【００４０】
（実施例２）
表３に示すごとく，各種シリコンアクリル系塗料を施した窯業系建築材３０（試料２〜試料８）に対して，実施例１に準じて凹状マークのレーザ刻印を行った。
【００４１】
表３において，試料２〜試料８のうち，試料２〜試料７は上記第１グループに属する試料であり，試料８は上記第２グループに属する試料である。第１グループに属する試料については上記表１を適用し，第２グループに属する試料については上記表２を適用して上記レーザ出力値を設定した。
【００４２】
ここに，上記のように上記第１グループの色相記号を有するシリコンアクリル系塗料に対する基準出力値Ｌ₁は１２ワットであり，また，予め行った実験により，上記第２グループの色相記号を有するシリコンアクリル系塗料に対する基準出力値Ｌ₂も１２ワットである。
【００４３】
実験の結果，試料２〜試料８にレーザ刻印された凹状マークは，すべての試料において，同程度の見易さを有し，かつ，いずれも窯業系建築材３０の外観を損なうことがない優れたものであった。
【００４４】
（比較例）
本発明の実施例と比較するため，本発明とは異なるレーザ出力による凹状マークの刻印を行った。これを比較試料Ｃ１，Ｃ２とし，設定したレーザ出力値を表３に示した。
ここに，比較試料Ｃ１，Ｃ２は，上記第１グループの色相記号を有するシリコンアクリル系塗料を施した窯業系建築材であり，上記のように基準出力値Ｌ₁は１２ワットである。
【００４５】
比較試料Ｃ１は，色相記号Ｘが第１グループで，かつ明度値Ｙが７．３であるから，適正なレーザ出力値は０．３Ｌ₁未満であるが，この範囲を上回るレーザ出力値１０ワットを設定している。
【００４６】
一方，比較試料Ｃ２は，色相記号Ｘが第１グループで，かつ明度値Ｙが４．４であるから，適正なレーザ出力値は，１．０Ｌ₁であるが，これより小さいレーザ出力値３ワットを設定している。
【００４７】
比較試料Ｃ１において，レーザ刻印された凹状マークは，窯業系建築材３０の塗膜の塗料色に対して溝が深すぎ，外部光によって過度の陰影を生じていた。そのため，窯業系建築材３０の外観を損なうものであった。
【００４８】
比較試料Ｃ２において，レーザ刻印された凹状マークは，窯業系建築材３０の塗膜の塗料色に対して溝が浅すぎ，外部光によって生じる陰影が目立たず，非常に見えにくく，視認性が不足していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレーザ刻印システム構成図。
【図２】実施例１における，凹状マークが刻印された窯業系建築材である出隅材の斜視図。
【図３】実施例１における，凹状マーク部分の拡大図。
【図４】実施例１における，凹状マーク部分の断面図。
【符号の説明】
１０．．．制御用ＰＣ，
２０．．．レーザ刻印装置，
２１．．．制御用コントローラ，
２２．．．レーザ光源，
３０．．．窯業系建築材，
３１．．．凹状マーク，
３３．．．塗膜，

Claims

窯業系建築材の表面側に塗装した塗膜に，レーザ照射により凹状マークを刻印する方法において，
上記レーザ照射にあたっては，上記塗膜の塗料色を特定するためのマンセル表色系におけるマンセル記号の色相記号Ｘと明度値Ｙに基づいており，
上記マンセル記号のうち，色相記号ＸがＲ（赤），ＹＲ（黄赤），Ｙ（黄），ＧＹ（黄緑），Ｇ（緑）の第１グループで，明度値Ｙが０．０以上〜５．０未満の場合には，上記凹状マークを刻印するに適切なレーザ出力値を，基準出力値Ｌ ₁ としたとき，上記明度値Ｙが５．０以上〜５．５未満の場合は，レーザ出力値を０．７Ｌ ₁ 以上〜１．０Ｌ ₁ 未満に設定し，上記明度値Ｙが５．５以上〜６．５未満の場合は，レーザ出力値を０．５Ｌ ₁ 以上〜０．７Ｌ ₁ 未満に設定し，上記明度値Ｙが６．５以上〜７．０未満の場合は，レーザ出力値を０．３Ｌ ₁ 以上〜０．５Ｌ ₁ 未満に設定し，上記明度値Ｙが７．０以上〜１０．０以下の場合は，レーザ出力値を０．３Ｌ ₁ 未満に設定して，レーザ出力値を１．８〜１２ワットに選定する
ことを特徴とする窯業系建築材のレーザ刻印方法。
窯業系建築材の表面側に塗装した塗膜に，レーザ照射により凹状マークを刻印する方法において，
上記レーザ照射にあたっては，上記塗膜の塗料色を特定するためのマンセル表色系におけるマンセル記号の色相記号Ｘと明度値Ｙに基づいており，
上記マンセル記号のうち，色相記号ＸがＢＧ（青緑），Ｂ（青），ＰＢ（青紫），Ｐ（紫），ＲＰ（赤紫）の第２グループで，上記マンセル記号のうち，明度値Ｙが０．０以上〜５．０未満の場合に，上記凹状マークを刻印するに適切なレーザ出力値を，基準出力値Ｌ ₂としたとき，上記明度値Ｙが５．０以上〜５．５未満の場合は，レーザ出力値を０．８Ｌ ₂以上〜１．０Ｌ ₂ 未満に設定し，上記明度値Ｙが５．５以上〜６．５未満の場合は，レーザ出力値を０．６Ｌ ₂以上〜０．８Ｌ ₂未満に設定し，上記明度値Ｙが６．５以上〜７．０未満の場合は，レーザ出力値を０．４Ｌ ₂以上〜０．６Ｌ ₂未満に設定し，上記明度値Ｙが７．０以上〜１０．０以下の場合は，レーザ出力値を０．４Ｌ ₂未満に設定して，レーザ出力値を１．８〜１２ワットに選定する
ことを特徴とする窯業系建築材のレーザ刻印方法。