(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、被加工物の表面に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、被加工物の表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させ、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部が形成されるようにしたことを特徴とするレーザマーキング方法。
【請求項２】
レーザ光を照射することにより、複数層からなる表面処理層の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、表面に図形等の所望のマーキングが施された被加工物において、その表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部を形成したことを特徴とするマーキングが施された被加工物。
【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およびこの方法によりマーキングが施された被加工物に係り、特に複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面層を削り取って下地層を露出させることにより、被加工物の表面に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およびこの方法によりマーキングが施された被加工物に関する。
【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】
次に、このようなレーザマーキング装置を用いて、マーキングを行なう場合について説明する。
【０００５】
図６および図７はこのような従来のマーキング方法を示したもので、被加工物１０は、例えば、ＰＣカード等のように所定の半導体や電気機器等が収納されるステンレス等の金属材料からなるケーシング１１の表面に、例えば、白色塗装からなる下地層１２を塗布形成するとともに、この下地層１２の表面に、例えば、灰色塗装からなる表面層１３を塗布形成してなる２層の表面処理が施されたものとされている。
【０００６】
このような従来の被加工物１０にマーキングを行なう場合は、前記レーザマーキング装置から被加工物１０の表面にレーザ光を照射することにより、被加工物１０の表面層１３のみを削り取り、下地層１２を露出させるようになっている。このように表面層１３と色の異なる下地層１２を露出させることにより、マーキングした図形等を認識することができるようになっている。
【０００７】
また、前記被加工物１０の表面に、例えば、バーコードの太線部等のようにレーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の図形等をマーキングする場合には、図６および図７に示すように、前記レーザマーキング装置から照射されるレーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインが一部重なるように位置をずらしながら複数回走査させることにより行なうようになっている。これにより、所望の範囲において、表面層１３を全体を削り取るようになっている。
【０００８】
【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、被加工物１０の広い範囲にわたって表面層１３を除去して下地層１２を露出させるようにマーキングを行なうと、被加工物１０を触った場合に、被加工物１０の露出する下地層１２に指が直接触れてしまうことがあり、下地層１２の強度は比較的弱いため、下地層１２が剥離してしまうという問題を有している。また、下地層１２が露出していると、露出している下地層１２に粘着テープ等が接触した場合に、その粘着テープの粘着力によっても下地層１２が容易に剥離してしまうという問題を有している。
【０００９】
このように、被加工物１０の下地層１２が剥離してしまうと、マーキングされた図形等が判別しにくくなり、しかも、外観上も汚くなり、下地層１２の剥離した部分から錆等が発生してしまうという問題を有している。さらには、被加工物１０に施されたマーキングがバーコードの場合には、下地層１２が剥離すると、バーコードリーダによりそのバーコードを読み取ることができなくなってしまうという問題を有している。
【００１０】
本発明は前述した点に鑑みてなされたもので、下地層に直接接触してしまうことを防止して、下地層の剥離を確実に防止することのできるレーザマーキング方法およびこの方法によりマーキングが施された被加工物を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【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、複数層の表面処理層が形成された被加工物に対してレーザ光を照射することにより、被加工物の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、被加工物の表面に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、被加工物の表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させ、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部が形成されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
この請求項１に記載の発明によれば、レーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、レーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明に係るマーキングが施された被加工物は、レーザ光を照射することにより、複数層からなる表面処理層の表面を削り取って前記表面処理層の下層部を露出させることにより、表面に図形等の所望のマーキングが施された被加工物において、その表面に、前記レーザ光のビームスポットよりも大きい範囲の文字や図形等をマーキングする場合に、前記レーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、前記レーザ光の各走査ラインの間に前記表面処理層の残留部を形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
この請求項２に記載の発明によれば、被加工物の表面におけるレーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１および図２は本発明に係るレーザマーキング方法によりマーキングが施された被加工物の実施の一形態を示したもので、本発明に係る被加工物１は、図１に示すように、例えば、ＰＣカード等のように所定の半導体や電気機器等が収納されるステンレス等の金属材料からなるケーシング２の表面に、例えば、白色塗装からなる下地層３を塗布形成するとともに、この下地層３の表面に、例えば、灰色塗装からなる表面層４を塗布形成してなる２層の表面処理層が施されたものとされている。そして、このような被加工物１の表面層４をレーザマーキングにより除去して下地層３を露出させることにより、所望の図形等を描くようにマーキングを行なうようになっている。
【００１７】
また、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（図示せず）は、例えば、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。
【００１８】
次に、本発明に係るレーザマーキング方法について説明する。
【００１９】
本実施形態においては、前記被加工物１のケーシング２の厚さは、例えば、１００μｍ、下地層３の厚さは１０μｍ、表面層４の厚さは１０μｍ程度とされている。
【００２０】
そして、まず、被加工物１の表面に、例えば、バーコードの太線部等のようにレーザ光のビームスポット５よりも大きい範囲を削り取って、文字や図形等をマーキングする場合には、前記レーザマーキング装置から照射されるレーザ光を走査させるとともに、このレーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより行なうようになっている。
【００２１】
この場合に、本実施形態においては、レーザ光の走査を行なう際に、このレーザ光の走査ラインが重ならないようにして走査を行なうようになっている。
【００２２】
すなわち、図１および図２に示すように、被加工物１にマーキングする際に、例えば、レーザマーキング装置から照射されるレーザ光のビームスポット５の径を７０μｍとした場合、走査ラインピッチを約０．１ｍｍ程度に設定して、レーザマーキング装置を動作させて被加工物１に対してレーザ光を照射しながら、このレーザ光を走査させることにより、被加工物１の表面の表面層４のみを削り取って下地層３を露出させ、この被加工物１の表面に所望の形状のマーキングを行なうようになっている。そして、本実施形態においては、このようにレーザ光を走査させてマーキングを行なうことにより、レーザ光の各走査ラインの間に、幅寸法が１０μｍ程度の表面層４の残留部６が、縞状に形成されるようになっている。
【００２３】
本実施形態においては、マーキングされた図形の中に縞状に残留部６が形成されることになるので、被加工物１に触れた場合に、前記残留部６により、指等が下地層３に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。
【００２４】
また、前記実施形態においては、この表面層４を残留させる場合に、縞状に残留部６が形成されるようにマーキングを行なうようにしたが、例えば、図３に示すように、格子状に残留部６を形成するようにしてもよいし、図４に示すように、点状に残留部６を形成するようにしてもよいし、さらには、図５に示すように、同心円状に残留部６を形成するようにしてもよい。この残留部６の形状は、マーキングすべき図形の形状等に応じて適宜設定することができ、前述の各形状のみならず、各形状を組み合わせてもよいし、その他、いずれの形状であってもよい。
【００２５】
本発明に係るレーザマーキング方法により、被加工物１としてステンレスからなるケーシング２の表面に、厚さ１０μｍの下地層３および厚さ１０μｍの表面層４の２層の表面処理を施したＰＣカードを用い、この被加工物１に対して、励起ランプの電流が１３Ａ、Ｑスイッチの周波数が３０〜５０ｋＨｚ、レーザ光のスキャニング速度が５００ｍｍ／ｓ、レーザ光のビームスポット径が７０μｍの条件下で、約０．１ｍｍの走査ラインピッチで、被加工物１に対して３回に分けてレーザ光を照射して表面層４の残留部６を縞状に形成するようにバーコード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、指が触れた場合でも、下地層３の剥離のない極めて良好なマーキングを行なうことができた。この場合に、残留部６の幅寸法は、約１０μｍ程度となり、この程度の残留部６があっても、外観上あまり目立たず、しかも、バーコードリーダでマーキングされたバーコードを読み取る際にも支障がない。また、３回に分けてレーザ光を照射することにより、本実施例のように表面層４や下地層３の厚さが極めて薄い場合でも、下地層３までもが削り取られてケーシング２が露出してしまうことを防止することができ、しかも、大きい出力のレーザ光を１回照射してマーキングを行なう場合に生じる下地層３の変色をも防止することができるものである。
【００２６】
したがって、本実施形態においては、マーキングされた図形の中に残留部６を形成し、この残留部６により、指等が下地層３に直接触れてしまうことを確実に防止することができるようにしているので、比較的強度の弱い下地層３が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下地層３における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下地層３の剥離を確実に防止することができるので、被加工物１に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【００２７】
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。
【００２８】
また、被加工物１も下地層３や表面層４のみに限定されるものではなく、例えば、３色以上を塗装してなる複数の表面処理層が形成されているものや、金属ケーシングと表面塗装との間にさび止め等の表面処理を施してなるもの等、複数層の表面処理層が形成されているものであれば、いずれの被加工物１にも適用することができる。
【００２９】
さらに、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。
【００３０】
【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、レーザ光の走査ラインの位置をずらしながら複数回走査させることにより、レーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取ることができる。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明に係るマーキングが施された被加工物は、被加工物の表面におけるレーザ光の各走査ラインの間に表面処理層の残留部が形成されるようにしているので、被加工物に触れた場合に、前記残留部により、指等が下層部に直接触れてしまうことを確実に防止することができるものである。その結果、比較的強度の弱い下層部が剥離してしまうことを確実に防止することができ、マーキングされた図形等を確実に判別することができ、外観上もきれいであり、しかも、下層部における錆等の発生も確実に防止することができる。さらに、下層部の剥離を確実に防止することができるので、被加工物に施されたマーキングがバーコードの場合でも、バーコードリーダによりそのバーコードを確実に読み取る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によりマーキングが施された被加工物の実施の一形態を示す概略構成断面図
【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の一実施形態をを示す説明図
【図３】  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の他の実施形態をを示す説明図
【図４】  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の他の実施形態をを示す説明図
【図５】  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の他の実施形態をを示す説明図
【図６】  従来のレーザマーキング方法によりマーキングが施された被加工物を示す概略構成図
【図７】  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  被加工物
２  ケーシング
３  下地層
４  表面層
６  残留部
【図１】
0004145415.tif 000002
【図２】
0004145415.tif 000003
【図３】
0004145415.tif 000004
【図４】
0004145415.tif 000005
【図５】
0004145415.tif 000006
【図６】
0004145415.tif 000007
【図７】
0004145415.tif 000008