JP6499434B2 - 透明樹脂成形品へのマーキング方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明樹脂成形品の表面へのマーキング方法に関し、具体的には、レーザー光を用いて当該成形品表面に文字及び／又は図形のマーキングをする方法に関する。

従来より、樹脂成形品の表面に、種々の情報を表示するために文字及び／又は図形などが視認できるようにマーキングすることが頻繁に行われている。マーキング方法として種々の方法が知られているが、中でも、レーザー光を用いてのマーキングは簡便であり利便性が高いため広く利用されている。ところが、レーザー光の照射による発熱を利用してマーキングする場合、透明樹脂はレーザー光の透過率が高いため、レーザー光を照射しても成形品の表面で発熱せず、そのままではマーキングが困難である。そこで、透明樹脂成形品へのマーキングを容易にするため種々の方法が提案されている（特許文献１〜２参照）。

特許文献１には、片面に塗料を一定膜厚で付着させた耐熱樹脂製のフィルムの、塗料が付着した面を被転写物である樹脂成形体の表面に密着させ、フィルムの塗料が付着した面とは反対の面に、偏向装置によって照射位置が制御されるレーザー光線あるいはエネルギー線を照射し、照射された部位のみの塗料をフィルム面から樹脂成形体の表面へ転写させて固着させるマーキング方法が開示されている。
特許文献２には、雲母を含有し、かつ透明性を有するレーザーマーキング用ポリエチレンテレフタレート樹脂組成物を使用した樹脂成形物にレーザー光を照射する成形物のマーキング方法が開示されている。

特開平１１−１８００９９号公報 特開平１０−２９２１００号公報

しかしながら、上記特許文献１〜２に記載のマーキング方法では、塗料を付着させた特殊なフィルムを作製する必要があったり、雲母などの材料を予め添加した特殊な樹脂を作製する必要があったりするなど、簡便かつ低コストなマーキング方法とは言えなかった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、透明樹脂成形品の表面に対し、レーザー光を用いて簡便かつ低コストでマーキングすることができる、透明樹脂成形品表面へのマーキング方法を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
（１）透明樹脂成形品の表面にレーザー光の照射により文字及び／又は図形の形態でマーキングする方法であって、
前記成形品のマーキング対象位置に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置するステップ、
前記成形品側から前記レーザー光吸収性樹脂の表面に向けてレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光吸収性樹脂の面において文字及び／又は図形を描画するようにレーザー光を走査するステップ、及び
前記透明樹脂成形品と前記レーザー光吸収性樹脂とを脱離するステップ、
を有する、透明樹脂成形品へのマーキング方法。

（２）前記透明樹脂成形品を構成する透明樹脂が、熱可塑性樹脂である、前記（１）に記載の透明樹脂成形品へのマーキング方法。

（３）前記透明樹脂成形品を構成する透明樹脂が、ポリスチレン樹脂、または環状ポリオレフィン系樹脂からなる、前記（２）に記載の透明樹脂成形品へのマーキング方法。

（４）前記レーザー光吸収性樹脂が、ポリオキシメチレン樹脂である、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の透明樹脂成形品へのマーキング方法。

本発明によれば、透明樹脂成形品の表面に対し、レーザー光を用いて簡便かつ低コストでマーキングすることができる、透明樹脂成形品表面へのマーキング方法を提供することができる。

本発明の方法により、レーザー光の照射により透明樹脂成形品にマーキングをしている様相を示す概念図である。 本発明の透明樹脂成形品へのマーキング方法によりマーキングした透明樹脂成形品を示す図面代用写真である。 図２に示すマーキングの３箇所（（Ａ）〜（Ｃ)）を拡大観察した状態を示す図面代用写真である。

本発明の透明樹脂成形品の表面へのマーキング方法は、透明樹脂成形品の表面にレーザー光の照射により文字及び／又は図形の形態でマーキングする方法であって、前記成形品のマーキング対象位置に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置するステップ（以下、「ステップＡ」と称する。）、前記成形品側から前記レーザー光吸収性樹脂の表面に向けてレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光吸収性樹脂の面において文字及び／又は図形を描画するようにレーザー光を走査するステップ（以下、「ステップＢ」と称する。）、及び前記透明樹脂成形品と前記レーザー光吸収性樹脂とを脱離するステップ（以下、「ステップＣ」と称する。）、を有することを特徴としている。

本発明においては、マーキングの対象となる透明樹脂成形品に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置し、配置後、透明樹脂側からレーザー光吸収性樹脂に向けてレーザー光を照射する。そうすると、レーザー光吸収性樹脂の面において、レーザー光が照射された部位に熱が発生し、その熱が対向位置にある透明樹脂成形品に伝達され、透明樹脂成形品が部分的に溶融又は変形することとなる。当該溶融・変形部分は平滑性が失われ、その部分において光は散乱する。従って、溶融・変形部分は不透明となり、その周辺は透明であるため、溶融・変形部分、すなわちレーザー光照射部分が視認可能となる。従って、所望の文字や図形を描画するようにレーザー光を走査することで透明樹脂成形品の表面に対してマーキングが可能となる。
以下に、本発明の方法の各ステップについて説明する。

［ステップＡ］
ステップＡでは、透明樹脂成形品のマーキング対象面に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置する。
以下に先ず、透明樹脂成形品及びレーザー光吸収性樹脂について説明する。

（透明樹脂成形品）
透明樹脂成形品を構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂が望ましい。熱可塑性樹脂は、レーザー光吸収性樹脂の発する熱を受けて、これに接触又は近接する表面が溶融または変形しやすいため、マーキングが容易となる。マーキングに用いるレーザー光が透過しやすい樹脂であって、具体的には、環状オレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、、アクリル樹脂等が挙げられる。このような熱可塑性樹脂の中でも、結晶性よりも熱により変形しやすい非晶性のものが好ましい。
ここで、「透明」とは、成形品とこれに接触又は近接するレーザー光吸収性樹脂に対して成形品側からレーザー光を照射する際に、成形品において、レーザー光が入射する成形品の表面ではマーキングされず、レーザー光吸収性樹脂の表面においてマーキングするに十分な発熱をするエネルギーを透過することをいう。
透明樹脂成形品の形状としては特に限定はなく、成形品のマーキング対象位置に、レーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置し、成形品側からレーザー光吸収性樹脂に向けてレーザー光を照射したとき、当該レーザー光がレーザー光吸収性樹脂の表面にレーザー光が入射できるような形状であればよい。例えば、板状、直方体状、球状、ケース状等が挙げられる。

（レーザー光吸収性樹脂）
レーザー光吸収性樹脂は、マーキングに使用するレーザー光を吸収して発熱する樹脂であれば、特に限定されるものではない。レーザー光を吸収し発熱しにくい樹脂であっても、カーボンブラックなどのレーザー光を吸収し発熱する添加剤を配合することにより、レーザー光吸収性樹脂として利用できる。また、レーザー光吸収性樹脂は、レーザー光の照射により発熱し膨張することが好ましい。透明樹脂成形品に近接するように配置した状態でレーザー光を照射する際、レーザー光照射部が盛り上ることで近接する透明樹脂成形品に溶融樹脂が接近し、効果的に熱を伝えることが出来る。具体的には、ポリオキシメチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。中でも、レーザー光照射部が発泡し盛り上がることで透明樹脂成形品に熱を効果的に伝え易いことからポリオキシメチレン樹脂が好ましい。

レーザー光吸収性樹脂は、透明樹脂成形品のマーキング対象面に接触又は近接するように配置するため、形状はそのような配置に適した形状とすることが好ましく、例えば、板状、シート状等、マーキング対称面に応じた形状とすることが好ましい。
また、レーザー光吸収性樹脂のサイズとしては、マーキングしようとする文字や図形を包含するサイズとすることが好ましい。

以上の透明樹脂成形品及びレーザー光吸収性樹脂は、後のステップで脱離する必要があることから、それぞれの樹脂同士が熱溶着し難い組み合わせとする必要がある。透明樹脂成形品と熱溶着し易い樹脂の組み合わせの場合、レーザー光を照射する際に熱溶着することがあり、レーザー光照射後に脱離することが困難になる。そのような透明樹脂成形品及びレーザー光吸収性樹脂の組み合わせを確認する簡便なやり方として、レーザー光吸収性樹脂の成形品を加熱溶融し透明樹脂成形品に接触させる際に溶着するかどうかを確認する方法がある。一例として、それぞれ、環状オレフィン系共重合体及びポリオキシメチレン樹脂の組み合わせが好ましい。

ステップＡにおいては、以上の透明樹脂成形品及びレーザー光吸収性樹脂を、透明樹脂成形品のマーキング対象面に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置する。
透明樹脂成形品とレーザー光吸収性樹脂とを近接するように配置する場合の離間距離は、レーザー光を照射することでレーザー光吸収性樹脂から発せられた熱が対向位置の透明樹脂成形品に達して当該成形品の表面を溶融・変形させ得る程度の近距離である必要がある。また、そのような離間距離を維持するため、透明樹脂成形品とレーザー光吸収性樹脂とを配置する際に固定する治具を用いてもよい。

［ステップＢ］
ステップＢでは、前記透明樹脂成形品側から前記レーザー光吸収性樹脂の表面に向けてレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光吸収性樹脂の面において文字及び／又は図形を描画するようにレーザー光を走査する。
本ステップでは、レーザー光吸収性樹脂の面にレーザー光を照射することで、既述の通り、レーザー光吸収性樹脂が熱を発し、その熱が対向位置にある透明樹脂成形品に伝達され、当該成形品の表面が溶融・変形し、外部から視認可能となる。そして、文字及び／又は図形を描画するようにレーザー光を走査することで、透明樹脂成形品の表面において、文字及び／又は図形の形態で溶融・変形が生じ、文字及び／又は図形のマーキングがなされる。描画する文字、図形は特に制限はなく自由に選定することができる。

使用するレーザー光としては、レーザー光吸収性樹脂を発熱させ得るものであればよく、一般的にはＹＡＧレーザー、などが用いられる。
本ステップにおいては、所望の文字や図形を描くようにレーザー光を走査することから、市販のレーザーマーキング装置を用いることができる。この場合、レーザー光が照射されたレーザー光吸収性樹脂が発熱し、対向位置にある透明樹脂成形品を溶融・変形する程度となるようにレーザー光出力、走査速度などを調整する。

透明樹脂成形品に対するマーキングは、レーザー光照射側から見て正像となるように行ってもよいし、鏡像となるように行ってもよい。正像となるようにマーキングした場合には、透明樹脂成形品のマーキング面とは反対側から見てマーキングは正像として視認される。

［ステップＣ］
ステップＣでは、前記透明樹脂成形品と前記レーザー吸収性樹脂とを脱離する。すなわち、ステップＢにおいて、文字及び／又は図形が描画された透明樹脂成形品を、レーザー吸収性樹脂から脱離することで、表面に文字及び／又は図形がマーキングされた透明樹脂成形品が得られる。

透明樹脂成形品のマーキング面にレーザー吸収性樹脂が発熱することにより発生する付着物が生じた場合、エタノールなどの溶媒で拭き取り除去することが出来る。

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

先ず、透明樹脂成形品として、環状オレフィン系樹脂（ポリプラスチックス（株）製、ＴＯＰＡＳ（登録商標） ６０１３Ｓ−０４）の平板（７０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍ）を、レーザー光吸収性樹脂として、ＰＯＭ樹脂（ポリプラスチックス（株）製、ジュラコン（登録商標） Ｍ２７０−４４ ＣＤ３０６９）の平板（７０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍ）を準備した。
次いで、図１に示すように、レーザー光吸収性樹脂（平板）１２の上に、透明樹脂成形品（平板）１０を、そのマーキング対象面がレーザー光吸収性樹脂（平板）１２に接触するように配置した。図１は、レーザー光ピックアップ２０から出射したレーザー光が透明樹脂成形品１０を透過し、レーザー光吸収性樹脂（１２）の表面に入射した様子を示している。

上記のように配置した透明樹脂成形品及びレーザー光吸収性樹脂の透明樹脂成形品側から、レーザーマーカ（（株）キーエンス製、3-Axis YVO4レーザマーカ MD-V9900A、レーザー波長：１０６４ｎｍ、平均出力：１３Ｗ）を用い、図１に示すようにレーザーを照射してマーキングを実行した。具体的には、レーザー光吸収性樹脂の面において文字（図２参照）を描画するようにレーザー光を走査（スキャン）した。このときのマーキング条件は以下の通りである。なお、マーキングは、マーキング形成面の反対側から視認することを想定し、その側から文字が正しく判読できる向き（つまり、鏡文字とはならないように）となるように描画した。
〜マーキング条件〜
レーザー出力：３０％
スキャンスピード：２５０ｍｍ／ｓ
スイッチ周波数：０ｋＨｚ

上記のようにしてマーキングした後、透明樹脂成形品とレーザー光吸収性樹脂とを脱離し、透明樹脂成形品のマーキング形成面に生じた付着物をエタノールを用いて拭き取り除去した。このときのマーキング形成面を図２の図面代用写真にて示す。また、図２における「６」の鏡文字の一部（四角囲み部分）を、観察装置（（株）キーエンス製、ハイスピードマイクロスコープ ＶＷ−９０００）を用い４００倍で観察した画像を図３に示す。図３において、（Ａ）〜（Ｃ）は図２における「６」の鏡文字の文字サイズに対応し、（Ａ）は文字サイズ：大、（Ｂ）は文字サイズ：中、（Ｃ）は文字サイズ：小を示す。
図２、図３より、鮮明な文字のマーキングが、以上のような簡便な工程により得られたことが分かる。また、図３に示す通り、文字サイズが小さい場合でも鮮明に描画できており、解像度が高いマーキングが得られることが分かる。
なお、上記組合せの片方を、透明樹脂成形品を市販のポリスチレン製ＣＤケース平板とした場合、レーザ吸収性樹脂をＰＢＴ樹脂（ポリプラスチックス（株）製、ジュラネックス ３３００ ＥＤ３００２）の平板とした場合についても同様にマーキングを実行し、透明樹脂成形品表面に鮮明な文字のマーキングが得られることを確認した。

１０ レーザー光吸収性樹脂（平板）
２０ 透明樹脂成形品（平板）

Claims (1)

1. 熱可塑性の透明樹脂成形品の表面にレーザー光の照射により文字及び／又は図形の形態でマーキングする方法であって、
   前記成形品のマーキング対象位置に、レーザー光を吸収して発熱するレーザー光吸収性樹脂を接触又は近接するように配置するステップ、
   前記成形品側から前記レーザー光吸収性樹脂の表面に向けてレーザー光を照射するとともに、前記レーザー光吸収性樹脂の面において文字及び／又は図形を描画するようにレーザー光を走査するステップ、及び
   前記透明樹脂成形品と前記レーザー光吸収性樹脂とを脱離するステップ、
   を有し、
   前記透明樹脂成形品を構成する透明樹脂が、環状ポリオレフィン系樹脂であり、かつ、前記レーザー光吸収性樹脂が、ポリアセタール樹脂である、透明樹脂成形品へのマーキング方法。