(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなりレーザ光の照射によって発生する熱と内部の熱拡散との関係で照射部位およびその周辺が溶融して盛り上がるようになる大きさを有する被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面に文字、図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法において、熱により発火しない性質を有する冷却液に、前記被加工物をこの被加工物のマーキング部位のみを冷却液から露出するようにして浸し、この状態で、前記被加工物に対してレーザ光を照射して、被加工物の冷却液から露出されたマーキング部位の表面に対して所望のマーキングを行なうようにしたことを特徴とするレーザマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザマーキング方法に係り、特に金属材料からなり比較的大きさの小さい被加工物に対してレーザ光を照射して文字、図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーザ光を用いて被加工物の表面に所定の文字あるいは図形を描くためのレーザマーキング装置が多く用いられており、このレーザマーキング装置においては、例えば、比較的高出力が得られやすいＮｄ：ＹＡＧ結晶を活性媒質に用いるＹＡＧレーザが多く用いられている。
【０００３】
このような従来のレーザマーキング装置においては、励起ランプによる光の照射により、ＹＡＧロッド内に所定の固体レーザ光を発振させるのに十分な励起エネルギが蓄積された状態で、ＱスイッチをオフにしてこのＱスイッチの損失を０にし、軸方向に進行してくる光を回折させずに出力ミラーを通過させて一気に固体レーザ光として発振させるようになっている。そして、この出力ミラーを通過した固体レーザ光を被加工物の表面に照射することにより、被加工物のマーキングを行なうようになっている。
【０００４】
図３はこのようなレーザマーキング装置を用いて金属からなる被加工物に対してマーキングを行なう場合の例を示したもので、この場合には、まず、銅等の比較的熱伝導率の良好な材料からなる支持台１０を使用し、この支持台１０の上面に被加工物１１を載置保持させる。この状態で、レーザマーキング装置１２を動作させて、被加工物１１に対してレーザ光を照射することにより、被加工物１１の表面に文字、図形等の所望のマーキングを行なうようになっている。
【０００５】
そして、前記レーザ光の照射により被加工物１１のマーキング部位は、極めて高温となるが、支持台１０を熱伝導率の良好な材料から形成することにより、被加工物１１に発生する熱を支持台１０に伝達させて、被加工物１１に発生する熱を効率よく放熱することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなマーキング手段においては、金属材料からなる被加工物１１にレーザ光を照射してマーキングを行なう際に、被加工物１１が極めて高い温度に加熱されることになる。
【０００７】
この場合に、被加工物１１の大きさがマーキングの部位に対して比較的大きい場合は、レーザ光の照射による発熱が被加工物１１の他の部位に拡散されるため、前記支持台１０による放熱により比較的問題なくマーキングを行なうことができる。しかしながら、例えば、時計の竜頭や指輪等のように金属材料からなり大きさが比較的小さい被加工物１１の場合は、レーザ光の照射により被加工物１１が発熱した場合に、被加工物１１の内部における熱拡散が不十分となるため、被加工物１１が極めて高温になってしまい、被加工物１１におけるレーザ光の照射部位およびその周辺が溶融して盛り上がってしまうという問題を有している。その結果、図４に示すように、マーキングされた文字等が判読できなくなってしまい、また、マーキング部位の溶融により被加工物１１のマーキング部位にざらつきが発生し、手触りが悪くなってしまうという問題を有している。さらに、マーキング部位が高温になってしまうことから、その部位の金属が空気中の酸素により酸化してしまい、変色が生じる等良好なマーキングを行なうことができないという問題をも有している。
【０００８】
本発明は前述した点に鑑みてなされたもので、被加工物の発熱を防止して、良好なマーキングを行なうことのできるレーザマーキング方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項１に記載の発明に係るレーザマーキング方法は、金属材料からなりレーザ光の照射によって発生する熱と内部の熱拡散との関係で照射部位およびその周辺が溶融して盛り上がるようになる大きさを有する被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面に文字、図形等の所望のマーキングを行なうためのレーザマーキング方法において、熱により発火しない性質を有する冷却液に、前記被加工物をこの被加工物のマーキング部位のみを冷却液から露出するようにして浸し、この状態で、前記被加工物に対してレーザ光を照射して、被加工物の冷却液から露出されたマーキング部位の表面に対して所望のマーキングを行なうようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
この請求項１に記載の発明によれば、冷却液に被加工物を浸すとともに、この被加工物のマーキング部位のみを冷却液の液面から露出させた状態で、被加工物に対してレーザ光を照射して、被加工物の表面に所望のマーキングを行なうようにしているので、冷却液により被加工物を冷却して、レーザ光の照射により発熱する被加工物のマーキング部位を効率よく冷却することができ、マーキングの際の発熱によるマーキング部位の溶融を確実に防止することができる。
【００１１】
その結果、マーキングされた文字等を良好に判読することができ、しかも、被加工物のマーキング部位が溶融して盛上がることがないので、マーキング部位のざらつき感がなく、良好な手触りを得ることができる。さらに、マーキング部位を効率よく冷却することができるので、その部位における酸化を防止して、変色等の発生を確実に防止することができ、極めて良好なマーキングを行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るレーザマーキング方法の実施の一形態を示したもので、本発明に係るレーザマーキング方法に用いられるレーザマーキング装置１は、詳細は図示しないが、励起ランプによる光の照射により、光学特性に優れたレーザ結晶の一つであるＹＡＧロッド内に所定の固体レーザ光を発振させるのに十分な励起エネルギが蓄積された状態で、ＱスイッチをオフにしてこのＱスイッチの損失を０にし、軸方向に進行してくる光を回折させずに出力ミラーを通過させて一気に固体レーザ光として発振させ、この出力ミラーを通過した固体レーザ光を照射することができるようになっている。
【００１４】
そして、本実施形態においては、まず、被加工物２を水あるいはアルコール等の熱により発火しない性質を有する冷却液３に浸すとともに、この被加工物２のマーキング部位のみを冷却液３の液面から露出させておく。
【００１５】
この状態で、前記レーザマーキング装置１を動作させることにより、レーザマーキング装置１から被加工物２に対してレーザ光を照射して、被加工物２の冷却液３から露出されたマーキング部位の表面に対して、図２に示すように、文字あるいは図形等の所望のマーキングを行なうようになっている。
【００１６】
この場合に、本実施形態においては、被加工物２を冷却液３に浸した状態でマーキングを行なうことにより、被加工物２を効率よく冷却することができるので、レーザ光の照射により発熱する被加工物２のマーキング部位を効率よく冷却することができ、マーキングの際の発熱によるマーキング部位の溶融を防止することができる。
【００１７】
なお、本実施形態においては、被加工物２を冷却液３に浸した状態で、マーキングを行なうようにしているが、例えば、レーザマーキング装置１からレーザ光を照射する間、被加工物２に冷却液３をかけることにより、被加工物２の冷却を行なうようにしてもよい。ただし、被加工物２を冷却液３に完全に浸した状態でマーキングを行なうと、マーキング品質が低下してしまうため、あまり好ましくない。
【００１８】
また、本実施形態におけるレーザマーキング方法が適用される被加工物２の材料としては、例えば、真鍮、ステンレス鋼、チタン、鉄、金、銀、銅等の金属材料が好適であり、被加工物２の大きさは、例えば、時計の竜頭、金属製のつまみ、指輪、ネックレス等の比較的大きさの小さいものに好適である。
【００１９】
すなわち、樹脂材料からなる被加工物２に対してマーキングを行なう場合は、レーザ光により比較的低い温度で被加工物２を溶融してマーキングを行なうことができるため、冷却液３により冷却を行なう必要がないからである。また、比較的大きさの大きい金属材料からなる被加工物２に対してマーキングを行なう場合は、レーザ光によりマーキング部位は高温となるが、被加工物２が大きければ、その熱が拡散してマーキング部位が局部的に高温となることを防止することができるため、冷却液３により冷却を行なう必要がないからである。
【００２０】
本発明に係るレーザマーキング方法により、被加工物２を真鍮からなる時計の竜頭とするとともに、冷却液３として水を用い、この竜頭に対して、励起ランプの電流が１５Ａ、Ｑスイッチの周波数が２ｋＨｚ、レーザ光のスキャニング速度が５０ｍｍ／ｓの条件下で、文字の深さが約１００μｍ程度のマーキングを行なった結果、良好に文字の判読を行なうことができ、しかも、マーキング部位の表面にざらつき感がまったく発生せず、極めて良好なマーキングを行なうことができた。
【００２１】
したがって、本実施形態においては、被加工物２を冷却液３に浸した状態でマーキングを行なうことにより、レーザ光の照射により発熱する被加工物２のマーキング部位を効率よく冷却して、マーキングの際の発熱によるマーキング部位の溶融を防止することができるので、マーキングされた文字等を良好に判読することができ、しかも、被加工物２のマーキング部位が溶融して盛上がることがないので、マーキング部位のざらつき感がなく、良好な手触りを得ることができる。さらに、マーキング部位を効率よく冷却することができるので、その部位の酸化を防止して、変色等の発生を確実に防止することができ、極めて良好なマーキングを行なうことができる。
【００２２】
なお、前記実施形態においては、レーザとしてＹＡＧレーザを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他のいずれのレーザを用いるようにしてもよい。また、レーザの励起方法についても、ランプ励起だけに限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ励起等の他のいずれかのレーザ励起方法に変更することが可能である。
【００２３】
また、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係るレーザマーキング方法は、冷却液により被加工物を冷却して、レーザ光の照射により発熱する被加工物のマーキング部位を効率よく冷却することができ、マーキングの際の発熱によるマーキング部位の溶融を確実に防止することができるので、マーキングされた文字等を良好に判読することができ、しかも、被加工物のマーキング部位が溶融して盛上がることがないので、マーキング部位のざらつき感がなく、良好な手触りを得ることができる。さらに、マーキング部位を効率よく冷却することができるので、その部位の酸化を防止して、変色等の発生を確実に防止することができ、極めて良好なマーキングを行なうことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザマーキング方法の実施の一形態を示す概略構成図
【図２】本発明のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態を示す説明図
【図３】従来のレーザマーキング方法を示す概略構成図
【図４】従来のレーザマーキング方法による被加工物のマーキング状態を示す説明図
【符号の説明】
１  レーザマーキング装置
２  被加工物
３  冷却液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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