JPH0761198A - レーザによる金属のカラーマーキング方法 - Google Patents
レーザによる金属のカラーマーキング方法Info
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- JPH0761198A JPH0761198A JP21146793A JP21146793A JPH0761198A JP H0761198 A JPH0761198 A JP H0761198A JP 21146793 A JP21146793 A JP 21146793A JP 21146793 A JP21146793 A JP 21146793A JP H0761198 A JPH0761198 A JP H0761198A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
- B44C1/22—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching
- B44C1/228—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching by laser radiation
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- Toxicology (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属に文字や模様等をカラーで半永久的かつ
高品質にマーキング可能とし、装飾性を高める。 【構成】 金属表面にレーザ光を照射して文字，模様に
相当する凹部を金属酸化皮膜とともに形成し、この金属
酸化皮膜からの反射光と基体金属からの反射光との干渉
を利用して発色させる場合に、レーザパワーや周波数な
どの刻印のための条件を適宜に選ぶことにより、所望の
色に発色させられるようにする。
高品質にマーキング可能とし、装飾性を高める。 【構成】 金属表面にレーザ光を照射して文字，模様に
相当する凹部を金属酸化皮膜とともに形成し、この金属
酸化皮膜からの反射光と基体金属からの反射光との干渉
を利用して発色させる場合に、レーザパワーや周波数な
どの刻印のための条件を適宜に選ぶことにより、所望の
色に発色させられるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属の表面に文字や
模様等をマーキングすると同時に色を付けることによ
り、付加価値を高めることができ、しかも製造工程を大
幅に削減することが可能なレーザによる金属のカラーマ
ーキング方法に関する。
模様等をマーキングすると同時に色を付けることによ
り、付加価値を高めることができ、しかも製造工程を大
幅に削減することが可能なレーザによる金属のカラーマ
ーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ刻印は良く知られているように、
彫刻，超音波加工またはエッチング等に代わるものとし
て発展利用されて来ており、金属の表面を溶解して凹部
を形成することにより、高精度で永久的なマーキングを
可能とするものである。これらの刻印を施されたものに
色を付けるには、従来から例えば七宝や印刷インク等の
液体を入れ込む方法があるが、これらの作業は手作業で
行なわれる場合が殆どで、その量産性や品質の均一性の
点などで難点がある。
彫刻，超音波加工またはエッチング等に代わるものとし
て発展利用されて来ており、金属の表面を溶解して凹部
を形成することにより、高精度で永久的なマーキングを
可能とするものである。これらの刻印を施されたものに
色を付けるには、従来から例えば七宝や印刷インク等の
液体を入れ込む方法があるが、これらの作業は手作業で
行なわれる場合が殆どで、その量産性や品質の均一性の
点などで難点がある。
【０００３】また、金属素地の上に下地層（特にメッキ
等）と上部層（メッキまたはイオンプレーティングな
ど）の２層を施し、その上部層のみをレーザ刻印により
昇華させ下地層を表面に出すことにより、刻印部のみ別
な色（下地層の色）を表現することも可能であるが、こ
の方法も手間が掛かるだけでなくコスト高になるという
欠点がある。なお、この方法では下地層も昇華させてし
まい、素地が表に出てしまうという恐れもある。
等）と上部層（メッキまたはイオンプレーティングな
ど）の２層を施し、その上部層のみをレーザ刻印により
昇華させ下地層を表面に出すことにより、刻印部のみ別
な色（下地層の色）を表現することも可能であるが、こ
の方法も手間が掛かるだけでなくコスト高になるという
欠点がある。なお、この方法では下地層も昇華させてし
まい、素地が表に出てしまうという恐れもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さらに、金属の発色に
ついては陽極酸化による酸化皮膜の形成が既に知られて
いるが、このような原理を用いて或る文字や模様等を表
現するには、表現部以外の部分をすべて樹脂膜等でマス
キングを施した上で、これを電解質溶液中に漬けて電流
を流す必要があり、特に実用性の点で問題がある。した
がって、この発明の課題は金属に文字，模様等を半永久
的かつ高品質にカラーマーキング可能とし、装飾性を高
めることを低コストで汎用的に実現可能にすることにあ
る。
ついては陽極酸化による酸化皮膜の形成が既に知られて
いるが、このような原理を用いて或る文字や模様等を表
現するには、表現部以外の部分をすべて樹脂膜等でマス
キングを施した上で、これを電解質溶液中に漬けて電流
を流す必要があり、特に実用性の点で問題がある。した
がって、この発明の課題は金属に文字，模様等を半永久
的かつ高品質にカラーマーキング可能とし、装飾性を高
めることを低コストで汎用的に実現可能にすることにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、レーザ刻印機から金属表面にレ
ーザ光を照射して文字，模様に相当する凹部を金属酸化
皮膜とともに形成し、この金属酸化皮膜表面からの反射
光と基体金属からの反射光との干渉を利用して所望の色
を発色させるレーザによる金属のカラーマーキング方法
において、前記レーザ刻印機に与えるレーザ光の電流，
繰り返し周波数，積算光量，照射時間または気温のそれ
ぞれを所定の値に選ぶことにより、所定の色に発色させ
ることを特徴としている。
るため、この発明では、レーザ刻印機から金属表面にレ
ーザ光を照射して文字，模様に相当する凹部を金属酸化
皮膜とともに形成し、この金属酸化皮膜表面からの反射
光と基体金属からの反射光との干渉を利用して所望の色
を発色させるレーザによる金属のカラーマーキング方法
において、前記レーザ刻印機に与えるレーザ光の電流，
繰り返し周波数，積算光量，照射時間または気温のそれ
ぞれを所定の値に選ぶことにより、所定の色に発色させ
ることを特徴としている。
【０００６】
【作用】レーザマーキングにおける電流，繰り返し周波
数，積算光量，照射時間または気温を含むマーキング条
件を所定の値に選定することにより、文字や模様などの
刻印に所定の色（酸化皮膜の干渉色）を出せるようにす
る。
数，積算光量，照射時間または気温を含むマーキング条
件を所定の値に選定することにより、文字や模様などの
刻印に所定の色（酸化皮膜の干渉色）を出せるようにす
る。
【０００７】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す概要図であ
る。同図において、１はスキャナ等の図形入力装置、２
は入力編集装置、３はレーザ制御装置、３ａはスタート
スイッチ、４はワーク取付治具、５はワーク、６はレー
ザ発振器、６ａはレーザ媒体、６ｂはレーザ光線、６ｃ
はアパーチャ（絞り）、６ｄは偏向鏡、６ｅは集光レン
ズをそれぞれ示している。
る。同図において、１はスキャナ等の図形入力装置、２
は入力編集装置、３はレーザ制御装置、３ａはスタート
スイッチ、４はワーク取付治具、５はワーク、６はレー
ザ発振器、６ａはレーザ媒体、６ｂはレーザ光線、６ｃ
はアパーチャ（絞り）、６ｄは偏向鏡、６ｅは集光レン
ズをそれぞれ示している。
【０００８】すなわち、図形入力装置１により任意の文
字，模様等を入力し、これを入力編集装置２に記憶させ
るとともに、刻印すべき内容，条件（大きさ，時間，回
数等）の指定を行なう。レーザ制御装置３により出力条
件（電流，繰り返し周波数，積算光量，照射時間，気温
等）を適宜に設定し、所定のアパーチャ６ｃを選択す
る。しかる後、ワーク５をワーク取付治具４にセット
し、このワーク取付治具４をＸ，Ｙ，Ｚ方向に動かし、
レーザ照射焦点に位置合わせする。
字，模様等を入力し、これを入力編集装置２に記憶させ
るとともに、刻印すべき内容，条件（大きさ，時間，回
数等）の指定を行なう。レーザ制御装置３により出力条
件（電流，繰り返し周波数，積算光量，照射時間，気温
等）を適宜に設定し、所定のアパーチャ６ｃを選択す
る。しかる後、ワーク５をワーク取付治具４にセット
し、このワーク取付治具４をＸ，Ｙ，Ｚ方向に動かし、
レーザ照射焦点に位置合わせする。
【０００９】ここで、レーザ制御装置３のスタートスイ
ッチ３ａをオンにすると、これと連動するレーザ発振器
６のレーザ媒体６ａよりレーザ光線６ｂが発振され、こ
れがアパーチャ６ｃを通り、偏向鏡６ｄで反射して集光
レンズ６ｅを介して集光されるので、ワーク５には図形
入力装置１により入力した任意の文字，模様等がマーキ
ングされる。
ッチ３ａをオンにすると、これと連動するレーザ発振器
６のレーザ媒体６ａよりレーザ光線６ｂが発振され、こ
れがアパーチャ６ｃを通り、偏向鏡６ｄで反射して集光
レンズ６ｅを介して集光されるので、ワーク５には図形
入力装置１により入力した任意の文字，模様等がマーキ
ングされる。
【００１０】以下、この発明の原理を図２も参照して説
明する。すなわち、レーザ光線６ｂが例えばチタン等の
金属からなるワーク５に照射されると、その熱によって
その一部が溶解または昇華し刻印凹部７が形成される。
このとき、電解された金属イオン（Ｔｉ）と大気中の酸
素イオン（Ｏ）とが結合し、酸化皮膜８（ここでは、Ｔ
ｉＯ2 ）が形成される。そして、白色光（自然光）の皮
膜表面の反射光線と、皮膜内の基体金属の反射光線との
相互干渉により、発色する。
明する。すなわち、レーザ光線６ｂが例えばチタン等の
金属からなるワーク５に照射されると、その熱によって
その一部が溶解または昇華し刻印凹部７が形成される。
このとき、電解された金属イオン（Ｔｉ）と大気中の酸
素イオン（Ｏ）とが結合し、酸化皮膜８（ここでは、Ｔ
ｉＯ2 ）が形成される。そして、白色光（自然光）の皮
膜表面の反射光線と、皮膜内の基体金属の反射光線との
相互干渉により、発色する。
【００１１】この干渉色は皮膜の厚さによって異なり、
同一金属に同一条件で刻印した場合は、ほぼ同じ発色と
なることが判明している。チタン干渉色の１例を、表１
に示す。なお、このときの金属としてはＫＳ−５０チタ
ンと呼ばれる材料を用い、条件としては大気中（気温１
５度）で、 電流＝１９．５Ａ，時間＝３０ｍ／ｓ，アパーチャ径＝
４φ とした。
同一金属に同一条件で刻印した場合は、ほぼ同じ発色と
なることが判明している。チタン干渉色の１例を、表１
に示す。なお、このときの金属としてはＫＳ−５０チタ
ンと呼ばれる材料を用い、条件としては大気中（気温１
５度）で、 電流＝１９．５Ａ，時間＝３０ｍ／ｓ，アパーチャ径＝
４φ とした。
【００１２】
【表１】 また、例えば周波数（レーザ発振器の繰り返し周波数）
は表１の場合と同様とし、電流値（または積算光量，照
射時間，気温）を変えると干渉色が変化することが確か
められている。つまり、同じ金属材料であっても電流，
繰り返し周波数，積算光量，照射時間または気温を含む
刻印条件を変えれば発色も変わることが判明している。
したがって、或る金属材料で刻印条件を変えて学習を繰
り返し、そのデータを収集しておくことにより、所望の
色を得ることが可能となる。
は表１の場合と同様とし、電流値（または積算光量，照
射時間，気温）を変えると干渉色が変化することが確か
められている。つまり、同じ金属材料であっても電流，
繰り返し周波数，積算光量，照射時間または気温を含む
刻印条件を変えれば発色も変わることが判明している。
したがって、或る金属材料で刻印条件を変えて学習を繰
り返し、そのデータを収集しておくことにより、所望の
色を得ることが可能となる。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、電流，繰り返し周波
数，積算光量，照射時間または気温を含むマーキング条
件を所定の値に選定するだけで、文字や模様などの刻印
だけでなく、多彩な色（酸化皮膜の干渉色）を高品質か
つ低コストに出せるという利点がもたらされる。この発
明の方法により酸化発色させたチタン材を最終製品とし
て使用した場合の検査結果を表２に示す。なお、この場
合の条件としては塩化ナトリウム５０ｇ／リットル，酢
酸３ｃｃ／リットル，塩化第２銅０．２ｇ／リットルの
混合溶液中で、温度３５°Ｃ，噴霧圧力１Ｋｇ／ｃｍ2
とした場合の例である。
数，積算光量，照射時間または気温を含むマーキング条
件を所定の値に選定するだけで、文字や模様などの刻印
だけでなく、多彩な色（酸化皮膜の干渉色）を高品質か
つ低コストに出せるという利点がもたらされる。この発
明の方法により酸化発色させたチタン材を最終製品とし
て使用した場合の検査結果を表２に示す。なお、この場
合の条件としては塩化ナトリウム５０ｇ／リットル，酢
酸３ｃｃ／リットル，塩化第２銅０．２ｇ／リットルの
混合溶液中で、温度３５°Ｃ，噴霧圧力１Ｋｇ／ｃｍ2
とした場合の例である。
【００１４】
【表２】
【００１５】また、条件を酪酸５ｃｃ，尿素１ｇ，塩化
ナトリウム７ｇ，メタノール５００ｃｃ，水５００ｃｃ
の混合溶液中で、温度１５°Ｃとした例を表３に示す。
ナトリウム７ｇ，メタノール５００ｃｃ，水５００ｃｃ
の混合溶液中で、温度１５°Ｃとした例を表３に示す。
【表３】
【００１６】なお、酸化発色させた金属材を最終製品と
するものは、加工後そのままでも耐蝕性はあるものの、
図２にも示すように刻印部は酸化皮膜層を形成していて
も、その表面は凹状になっているケースが殆どであり、
そこに汚物等が溜まる可能性が考えられる。そこで、製
品化する際にはこの酸化皮膜層の上あるいは全体に、透
明なコーティング等の表面処理を施しておくのが望まし
いことが分かる。
するものは、加工後そのままでも耐蝕性はあるものの、
図２にも示すように刻印部は酸化皮膜層を形成していて
も、その表面は凹状になっているケースが殆どであり、
そこに汚物等が溜まる可能性が考えられる。そこで、製
品化する際にはこの酸化皮膜層の上あるいは全体に、透
明なコーティング等の表面処理を施しておくのが望まし
いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す概要図である。
【図２】図１の原理を説明するための説明図である。
１…図形入力装置、２…入力編集装置、３…レーザ制御
装置、３ａ…スタートスイッチ、４…ワーク取付治具、
５…ワーク、６…レーザ発振器、６ａ…レーザ媒体、６
ｂ…レーザ光線、６ｃ…アパーチャ（絞り）、６ｄ…偏
向鏡、６ｅ…集光レンズ、７…刻印凹部、８…酸化皮膜
層。
装置、３ａ…スタートスイッチ、４…ワーク取付治具、
５…ワーク、６…レーザ発振器、６ａ…レーザ媒体、６
ｂ…レーザ光線、６ｃ…アパーチャ（絞り）、６ｄ…偏
向鏡、６ｅ…集光レンズ、７…刻印凹部、８…酸化皮膜
層。
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ刻印機から金属表面にレーザ光を
照射して文字，模様に相当する凹部を金属酸化皮膜とと
もに形成し、この金属酸化皮膜表面からの反射光と基体
金属からの反射光との干渉を利用して所望の色を発色さ
せるレーザによる金属のカラーマーキング方法であっ
て、 前記レーザ刻印機に与えるレーザ光の電流，繰り返し周
波数，積算光量，照射時間または気温のそれぞれを所定
の値に選ぶことにより、所定の色に発色させることを特
徴とするレーザによる金属のカラーマーキング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21146793A JPH0761198A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | レーザによる金属のカラーマーキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21146793A JPH0761198A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | レーザによる金属のカラーマーキング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0761198A true JPH0761198A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16606427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21146793A Pending JPH0761198A (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | レーザによる金属のカラーマーキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761198A (ja) |
Cited By (19)
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-
1993
- 1993-08-26 JP JP21146793A patent/JPH0761198A/ja active Pending
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