JPH01215589A

JPH01215589A - レーザーマーキング方法

Info

Publication number: JPH01215589A
Application number: JP63041187A
Authority: JP
Inventors: Tadao Amasaka; 天坂　格郎; Bunkichi Itou; 伊藤　聞吉
Original assignee: TOKYO PAINT KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: TOKYO PAINT KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-08-29
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JP2589128B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車部品等に自動的にマーキングを行なう
ためのレーザーマーキング方法に関し、特にマーキング
が峻しいとされている暗色基体上にも鮮明なマーキング
を自動的に行なうことのできるレーザーマーキング方法
に関する。

（従来の技術）近年、自動車を例にとると、自動車アセンブリ工場へ生
産台数に対応した数量の各種主要部品を供給する際、供
給する部品の種類や数量の間違いを防止するため、部品
製造段階で各種主要部品に１つずつ種類や部品番号を明
示するためのマーキングが必要とされている。

従来、このマーキングは手作業で行なわれていたが、表
示するマーク、例えば部品番号の見誤シなどによる書き
間違い、あるいは手書き特有の、例えば１と７．０とり
、ＣとＬ等の様な見誤シが散見された。

これに対し、最近、レーザーマーキング装置が普及し始
め、部品製造時にＣＰｖと連動してこの装置を使用する
ことによシ自動的に誤認率の低い活字タイプの数字、記
号、文字等を自動車部品等のワークにマーキングするこ
とが出来るようになってきている。

このレーザーマーキング装置を使用したレーザーマーキ
ング方法は、レーザー装置に主として高出力のパルス見
損が得られるＴＥＡＣＯ，レーザー（波長１１６　ｐｍ
　）又はＹＡＧレーザ−（ａ長１０ｇ６．ｇｍ）を使用
し、ワークに照射する光路途中に金属ステンシル等のマ
スクを介装したり、スキャンニングしてレーザー光をワ
ークに照射することＫよりマーキングするものであり、
ワーク表面に直接、あるいはワーク表面にマーキング層
を形成した後にこのマーキング層て蝕刻、変質、酸化す
ることによシマーキングを行なうこの内、ワーク表面に
マーキング層を形成した後にこのマーキング層にマーキ
ングを行なうレーザーマーキング方式は、マーキング層
の材質にもよるが、ワークの材質によらず比較的低エネ
ルギーのレーザー光照射でマーキングを行危うことが可
能であり、この様なレーザーマーキング方式に関しては
、例えば（１）黄色酸化鉄のレーザー光による赤色ないし褐色へ
の色変化を利用するもの（特開昭６０−１５５４９３号
、６２−５０５６０号）、（２）金属表面に無機ジンク
シ日ツブプライマーを塗布した後レーザー光照射を行な
い無機ジンクシ冒ツブプライマーを含むマーキング層を
白色化するもの（特開昭６０−１７２５９０号）、（３
）金属水酸化物及び／又は金属含水化合物と着色剤とを
含むマーキング層を使用し、このマーキング層にレーザ
ー照射を行ない、白色化又はその他の発色を行なうもの
（特開昭６０−１６６４８８号）、（４）　　マーキング層に００５〜五〇重量易の黒色有
機染料を含有させてマーキングコントラストの改良を行
なうもの（４１Ｆ開昭６０−４７０６５号）等の提案が
なされている。

更に、マーキング層に所定温度で所定の色に発色する示
温材料を使用して、これ等材料を上述したＴＥＡＣＯ，
レーザーやＹＡＧレーザーの照射熱エネルギーにより変
色するレーザーマーキング方式も原理的に可能であり、
この様な示温材料は例えば特開昭４９−１０１８０号、
５５−５８２６８号、５６−７７１９１号明細書等に記
載されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、例えば防錆用塗膜を施し、基体色が黒色
や灰黒色等の暗色を呈するシ璽ツクアブソーバ−等のワ
ークにマーキング層を形成してこのマーキング層に鮮明
なレーザーマーキングを行なおうとする場合、前記（１
）及び（２）のマーキング層はいずれも透明性に劣り、
従ってマーキング後のマークと周囲の明度差コノトラス
トが小さく、鮮明なマークが得られないという問題を有
する。また、（３）及び（４）のマーキング層は鮮明な
マークを形成するために着色剤を含有して着色しておシ
、ワークの種類によってはこのマーキング層の着色によ
り美観が損なわれるなどの問題が生じる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ワーク表面
にマーキング層を形成して、このマーキング層にレーザ
ーマーキングを行なうタイプのレーザーマーキング方法
であって、マーキング層によってワークの美観が損われ
ることなく、シかもワークの基体色が暗色である場合に
も鮮明なマーキングを行なうことのできるレーザーマー
キング方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためになされた本発明のレーザーマ
ーキング方法は、ワーク表面に、樹脂及び微細シリカ粉
末を含み、微細シリカ粉末の含量が該樹脂１００重量部
に対し１〜５０重量部である透明なマーキング層を形成
し、然る後、前記マーキング層にレーザー光照射を行な
うことを特徴とする。

以下に本発明を更に詳しく説明する。

本発明に係るマーキング層に使用される樹脂としては、
＠細シリカ粉末と共に使用されて透明層を形成する、例
えばアルキッド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メ
ラミン樹脂、フェノールＩｆ、ニトロセルロース等ノセ
ルロース系樹脂、ウレタン樹脂が挙げられ、これ等の樹
脂の１種又は２種以上の混合樹脂を使用することができ
る。

また、微細シリカ粉末としては、８ｉ０．を９５憾以上
含み、平均粒径ｒ１．０１〜３０μｍのものが好ましい
。

更に本発明においては、マーキング層に染料を含有する
こともでき、この場合の染料としては塩基性染料、直接
染料、酸性染料、油溶性染料、含金属錯塩染料が好まし
く、その好ましい配合量は樹脂１００重量部に対し０〜
２０重量部である。

これ等の成分を含む透明なマーキング層は、例えばシリ
カ粉末を除く固形成分、□即ち、樹脂及び染料を含む場
合の染料を溶剤に溶解し、次いで得られた溶液にシリカ
粉末を均一に分散して得られた塗布液をワ゛−りのマー
キングを行なう所定位置く塗布すること罠より形成され
る。

また、マーキングを行なうためのレーザー装置にはＴＥ
Ａ　ＣＯｒレーザーが好適に使用される。

（作　用）本発明方法によれば、ワーク表面に形成されたマーキン
グ層にレーザー″ｊｔ、を照射することによシ光照射部
分がマーキング層に染料を含まない場合に白色化し、染
料を含む場合にはその染料色に着色する。この変化は第
５図に模式的に示すように光照射部分に微細なりラック
が発生して光を散乱することによるものと推定される。

（実施例）以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれ等の実施例によって制限されるものではない
。

実施例１ａ）マーキング層の形成リン酸亜鉛処理鋼板上に黒色塗料を塗布し、その乾燥膜
厚ｔ−１５μｍ以上とした。

こうして得られた黒色基板上に、下記固形成分ラメチル
エチルケトン、キシレン、トルエン、メタノールを含む
シンナーに添加し、その内のアクリル樹脂、硝化綿、黄
色ピラゾロ／系含金属染料を溶解し、シリカ粉末を均一
に分散して調整した塗布液１．１を吹付は塗装して乾燥
し、マーキング層を形成した。

ｂ）レーザーマー、キング上記マーキング層に対するマーキングは、第１図の様に
レーザー装置２及び折返しミラー３゜４、ビーム調整用
レンズ５、結像レンズ６により構成された照射光学系か
ら成るＴＥＡＣＯ，マーキング装置１（ウシオ電機■社
製）ｔ−使用し、レーザー装置２から出力されるレーザ
ー光（ＣＯ。

ガスレーザー）ｔ−所定の空間に合わせて折返しミラー
３．４で反射して折返し、次いでビーム調整用レンズ５
で変調して回転ステンシル６で形成されるマークのネガ
幅忙合わせ、このマークのネガを通過したマークパター
ンのレーザー光を結像レンズ７により焦光して行なった
。また、黒色基板上にマーキング層が形成されたワ一り
８１に組付コンベア９によシ、図中、表から裏に向かう
方向に移動しながら行ない、このマーキングの様子を作
業者は防護カバー１Ｏｆ：通して観察した。この際のレ
ーザー装置２Ｙ−は１００Ｖ１φ１５Ａで波長１１１６
μｍのＣＯ冨ガスレーザーをパルス幅１μｓｅｃ以下の
パルス動作で発振するものが使用され、また、ビーム調
整用レンズ５にはシリンドリカルレンズ、結像レンズ７
にはメニスカスレンズが使用されて込る。例、ｔばマー
キング層は２．６Ｊ／−のエネルギー密度のレーザー光
を照射する場合には、レーザー装置２のレーザー光出口
からビーム調整用レンズ（シリンドリカルレンズ）５に
至る光路長１２ｓく８００ｒｍ、ビーム調整用レンズ（
シリンドリカルレンズ）５から回転ステ／シル６に至る
光路長１５８　”　１９７　ｍ、回転ステンシル６から
結像レンズ（メニスカスレンズ）７に至る光路長Ｉ！釘
＝　５０５　ｍ１結像レンズ（メニスカスレンズ）７か
らワーｖ８に至る光路長１１Ｂ＝２２９ｍ、　開放時の
照射部の面積Ｓ　＝　２１　Ｘ　５　ｍ”となるよう照
射光学系を調整し、光路長及びレーザー光のシ嘗フト数
（パルス数）により総エネルギー密度を変えてレーザー
光の照射を黒色基板上に形成されたマーキング層に行な
った。また、このマーキング層へのマーキングを第２図
に示すタイムチャートに従い、まず、レーザー装置２の
電源を入れてレーザー光を発振し、いつでもマーキング
出来る状態、即ちスタンバイ信号を作動状態にし、次い
で組付はコンベア９によりレーザー光路を遮りながら通
過し、その遮断間隔が図中、１つの凸形で表わされるワ
ーク８の通過ピッチに合わせて、予め回転ステンシル６
にワーク毎にネガ入力を行なってマークのネガを形成し
、また、スタート信号を作動させて回転ステンシル６を
回転させ、然る後、一定時間、マークのネガ位置を光路
に合わせて光路の遮断を開放する搬送信号の作動によシ
、前記一定時間内で連続的、かつ自動的に行なった。

Ｃ）評価１）ａ）における塗布液Ｉにより形成したマーキング層
に対するマーキング性評価上記マーキング層ｔ１乾燥条件：８０℃で０〜１０分間
、乾燥膜厚：１５〜２０μｍの範囲で作成し、下記照射
条件：でレーザー照射してマーキング性を評価した。

マーキング性は、マーキング層に対しては膜厚５０μｍ
、乾燥時間６０秒において、レーザー光照射条件に対し
ては総エネルギー密度が五６Ｊ／ｃｄの場合において特
に良好な結果が得られ、黄色の鮮明なマークが得られた
。

１）ａ）における塗布液ＩＫより形成したマーキング層
に対するマーキング性評価乾燥膜厚が１０〜１５μになるようにバーコータで塗布
した後、ヘヤードライヤー（８０〜９０℃の温風）で、
３０秒、４５秒、６０秒、１２０秒それぞれ乾燥させ、
それぞれのマーキング層に総合−エネルギー密度２．６
Ｊ／ｃｌｄでレーザー光を照射し、マーキング性を評価
した。

結果は下記の通りであった。

また、上記乾燥時間が６０秒以上の５μｍ及び１０μｍ
の乾燥膜厚のマーキング層に対しては下記結果を得た。

実施例２ワークに自動車足ＩＩ！ｊＡり部品の１つであるシップ
クアプンーバーを使用し、そのマーク位置に実施例１の
ａ）と同様にして黒色塗料及び塗布液２１に順次塗布し
、２０℃で（Ｌ５時間乾燥し、乾燥膜厚１０〜２０μｍ
のヤーキング層を形成した。

このマーキング層に実施例１のｂ）Ｋ：従って２〜４Ｊ
／−のレーザー光を照射したところ、第４図に模式的に
示す様に鮮明な黄色のマーキングを行なうことができた
。

実施例３黄色とラゾロン系含金属染料を除〈実施例１のａ）！ｌ
ｃ記載されている塗布液■を使用し、実施例２と同様の
ショックアプンーバーのマーキングを行なったところ、
鮮明な白色のマークがンッックアプノーバーのマーク位
置に形成された。

比較例１塗布液Ｉ又はＩに代えて下記組成国王ば化鉄　　５７．５重量慢マレイン化ロジン　　　　１２．５　　　＃１０αＯｌの示温塗料を使用した以外は実施例１のａ）と同様にし
て乾燥膜厚２０μｍのマーキング層を形成した。

なお、上記塗料は下記反応式に従って変色することが知られている。

上記マーキング層【対し、実施例１のｂ）に従い、総合
エネルギー密度を１〜１００　Ｊ／ｃｄの範囲で変化さ
せてレーザー光照射を行なった。

この結果、総合エネルギー密度が１２　Ｊ／ｃｔＡ以上
ではマーキング層が貫通して損失し、１７冒ット当りの
密度が約ｔ、ＯＪ／ｃｄ以下と低い場合には数シ冒ット
の重ね打ちを行なっても塗膜は貫通しないものの発色が
見られず、加えてマーキング層にひび割れが観察され、
その熱的な影響はマーキング層の表面に８０μＩｎまで
及んでいた。

比較例２塗布液Ｉ又は酉に代えて黄色染料又は赤色染料によシ着
色したアクリルラッカーを使用した以外は実施例１と同
様にしてマーキング層を形成し、レーザーマーキングを
行なってマーキング性を評価したところ、レーザー照射
部にほとんどマークが観察されなかった。

次いで、ワークに白色基体全使用して上記と同様乾燥膜
４５０μｍのマーキング層を形成し、下記照射条件でレ
ーザーマーキングを行なった。

この結果、総エネルギー密度五１　Ｊ／ｉでマーキング
層のレーザー光照射部に着色コントラストが得られたも
ののムラがあり、このマーキング層はそのマーキング性
があまシ芳しいものではなかった。

比較例３塗布液■又はＨに代えて鉄系顔料、有機顔料を含み、黒
、ライトブルー又はライトブラウンウに着色し２液エポキシ塗料を便用した以外は実施例１と
同様にして乾燥膜厚１００μｍのマーキング層を形成し
、レーザーマーキングを行なってマーキング性を評価し
た。なおレーザーマーキングの際の照射条件は下記の通
りである。

この結果、マーキング層に黒色の有機カーボンを使用し
た場合には、そのマーキング層にマーキングの跡が認め
られるものの、エネルギー密度を変えても良好なコント
ラストは得られず、マーキング性【劣るものであった。

（発明の効果）以上、説明してきた様に本発明方法によれば、ワーク表
面に形成されたマーキング層にレーザー光を照射するこ
とにより光照射部分がマーキング層に染料を含まない場
合に白色化し、染料を含む場合にはその染料色に着色し
、鮮明なマーキングを行なうことができる。従って本発
明方法は、特に基、体色が黒色や灰黒色等の暗色を呈す
る場合、のマーキングに好適である。

また、本発明方法によればＯＣＲの読み取りに対しても
誤認率の少ない文字及び数字マークが形成できるので、
本発明方法により得られた文字をＯＣＲで読み取らせて
ＣＰＵに連動させることにより、より一層確実かつ迅速
な７目ツクアプンーバー等の主要部品の管理を実現する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に使用されるレーザーマーキング
装置の一例を示す概略図、第２図は、マーキング時の第１図の装置の動きを説明す
るためのタイムチャート、第５因は、本発明方法の推定マーキング原理を示す模式
図、第４図は、本発明方法に係るマーキング層を形成したマ
ーキング前後のショックアプンーバーの概略図である。１・・・マーキング装置２・・・レーザー装置８・・・ワーク出　願　人　　トヨタ自動車株式会社固　　　　東京ペイント株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

ワーク表面に、樹脂及び微細シリカ粉末を含み、微細シ
リカ粉末の含量が該樹脂１００重量部に対し１〜５０重
量部である透明なマーキング層を形成し、然る後、前記
マーキング層にレーザー光照射を行なうことを特徴とす
るレーザーマーキング方法。