(57)【要約】【課題】段差が無くかつ鮮明なマーキングを有するステンレス鋼、及びステンレス鋼に段差が無くかつ鮮明なマーキングを施す方法を提供すること。【解決手段】レーザ波長を１０５９ｎｍ〜１０６１ｎｍ、レーザ出力を１１Ｗ〜１３Ｗ、レーザ走査速度を４９ｍｍ／ｓ〜５１ｍｍ／ｓ、及びステンレス鋼表面とレーザ出力面との距離を３５１ｍｍ〜３５２ｍｍに設定して、ステンレス鋼表面にレーザマーキングを形成する。ステンレス鋼の種類としては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｒ系が適している。【選択図】図５
2009090358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザによって形成された、段差が無く、かつ鮮明なマーキングを表面に有することを特徴とするステンレス鋼。
【請求項２】
前記マーキングは、黒色を呈していることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
前記マーキングは、レーザ波長１０５９ｎｍ〜１０６１ｎｍ、レーザ出力１１Ｗ〜１３Ｗ、レーザ走査速度４９ｍｍ／ｓ〜５１ｍｍ／ｓ、及びステンレス鋼表面とレーザ出力面との距離３５１ｍｍ〜３５２ｍｍの条件下で照射されたレーザで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステンレス鋼。
【請求項４】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｒ系であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項５】
レーザによってステンレス鋼表面にマーキングを形成する方法であって、
前記ステンレス鋼表面の酸化に十分なエネルギー量であり、かつ前記ステンレス鋼表面に段差を形成するほど高くないエネルギー量の前記レーザを前記ステンレス鋼表面に照射することを特徴とするマーキング方法。
【請求項６】
前記エネルギー量は、レーザ波長、レーザ出力、レーザ走査速度、及び前記ステンレス鋼とレーザ出力面間の距離によって調整することを特徴とする請求項５に記載のマーキング方法。
【請求項７】
前記レーザ波長を１０５９ｎｍ〜１０６１ｎｍ、
前記レーザ出力を１１Ｗ〜１３Ｗ、
前記レーザ走査速度を４９ｍｍ／ｓ〜５１ｍｍ／ｓ、
前記距離を３５１ｍｍ〜３５２ｍｍに設定することを特徴とする請求項６に記載のマーキング方法。
【請求項８】
前記マーキングを形成するステンレス鋼として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｒ系のステンレス鋼を使用することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼及びそのマーキング方法に関し、特にレーザマーキング（印字）を施されたステンレス鋼及びステンレス鋼にレーザマーキング（印字）を施す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼へのマーキング方法として、シルクスクリーン印刷による方法が知られている。しかしながら、シルクスクリーン印刷には、印字が欠けるなど品質が安定しない、工程数が多い、印字の乾燥の必要のため長時間を要する、印字部分が隆起する（図７及び図８参照）、化学物質（インク）を使用するので自然環境への配慮に欠けるなどの問題がある。図７は、シルクスクリーン印刷によってステンレス鋼表面に形成したマーキングの写真であり、図８は、図７の部分拡大写真である。そこで、ステンレス鋼に対してレーザを用いてマーキングする方法が、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザマーキング方法においては、金属質被加工物の表面に、該被加工物の表面材料と同一又はより高温の融点を有するコーティング材を塗布した後、レーザを該被加工物の表面に照射し、照射された部分のコーティング材を加熱融解させて被加工物の表面と融合させ、レーザ照射後に未融解のコーティング材を除去して、マーキングを施している。
【０００４】
特許文献２に記載の、金属材料に形成するバーコードのマーキング方法においては、バーコード部分に照射するレーザと、その背景部分に照射するレーザの強度を異ならせることにより、バーコード部分とその背景部分とを鮮明に識別できるようにしている。
【０００５】
特許文献３に記載のマーキング方法においては、金属材料よりなる被マーキング材へのレーザ光の照射位置を２０から９０容量％の酸素濃度の不活性ガス雰囲気で被包しつつ、５０から３００Ｗのレーザ出力で、レーザ光照射を行って被マーキング材に熔痕を形成している。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１１０８９１号公報
【特許文献２】特開平８−１５０４８６号公報
【特許文献３】特開平８−２６７２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、レーザによる金属材へのマーキング方法においては、例えば特許文献３のように、金属表面をレーザで焼いて掘ることで、文字等のマーキングを形成している。しかしながら、これまでのレーザマーキング方法においては、金属材（例えばステンレス鋼）に掘れ（例えば０．１ｍｍより深く）が生じてしまい（すなわち、マーキング部分と非マーキング部分の境界に段差が生じ）、金属材表面に凹凸（段差）の無いマーキングを形成することができなかった。図９に、背景技術に係るレーザマーキングによってステンレス鋼表面に形成したマーキングの写真を示し、図１０に、図９の部分拡大写真を示す。
【０００８】
また、一般に、金属材にレーザによって形成されたマーキングは、不鮮明になるという問題もある。特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、鮮明なマーキングの形成を目的としているが、特許文献１に記載の方法においては、レーザ照射工程の他に、コーティング材の塗布工程及び除去工程が別途必要であり、また、特許文献２に記載の方法においても、マーキングの背景部分へのレーザ照射が必要であり、迅速性・簡易性の点で問題がある。また、特許文献３に記載の方法によれば、熔痕（掘れ）が生じると共に、ガス雰囲気を整える必要があり、簡易性・コストの点で問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、凹凸の無いかつ黒色のマーキングを有するステンレス鋼、及びステンレス鋼に凹凸の無いかつ黒色のマーキングを施す方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１視点によれば、レーザによって形成された、段差が無く、かつ鮮明なマーキングを表面に有するステンレス鋼を提供する。
【００１１】
上記第１視点の好ましい形態によれば、マーキングは、黒色を呈している。
【００１２】
上記第１視点の好ましい形態によれば、マーキングは、レーザ波長１０５９ｎｍ〜１０６１ｎｍ、レーザ出力１１Ｗ〜１３Ｗ、レーザ走査速度４９ｍｍ／ｓ〜５１ｍｍ／ｓ、及びステンレス鋼表面とレーザ出力面との距離３５１ｍｍ〜３５２ｍｍの条件下で照射されたレーザで形成されている。
【００１３】
上記第１視点の好ましい形態によれば、ステンレス鋼は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｒ系である。
【００１４】
本発明の第２視点によれば、レーザによってステンレス鋼表面にマーキングを形成する方法であって、ステンレス鋼表面の酸化に十分なエネルギー量であり、かつステンレス鋼表面に段差を形成するほど高くないエネルギー量のレーザをステンレス鋼表面に照射するマーキング方法を提供する。
【００１５】
上記第２視点の好ましい形態によれば、エネルギー量は、レーザ波長、レーザ出力、レーザ走査速度、及びステンレス鋼とレーザ出力面間の距離によって調整する。
【００１６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、レーザ波長を１０５９ｎｍ〜１０６１ｎｍ、レーザ出力を１１Ｗ〜１３Ｗ、レーザ走査速度を４９ｍｍ／ｓ〜５１ｍｍ／ｓ、距離を３５１ｍｍ〜３５２ｍｍに設定する。
【００１７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、マーキングを形成するステンレス鋼として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｒ系のステンレス鋼を使用する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザマーキングを使用しているので、シルクスクリーン印刷に比べて、マーキングの品質を安定させることができ、マーキング作成工程及び時間を短縮することができ、そして化学物質の使用量を削減することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、凹凸（段差）が無く、かつ鮮明な（例えば黒色の）マーキングを有するステンレス鋼を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のステンレス鋼及びそのマーキング方法について説明する。
【００２１】
本発明のステンレス鋼は、その表面に、レーザで形成された凹凸の無い鮮明なマーキングを有する。鮮明なマーキングとしては、例えば黒色のマーキングが挙げられる。また、凹凸の無いマーキングとしては、掘れも隆起もないマーキングが好ましい。すなわち、マーキング部分と非マーキング部分の境界に段差を有しないマーキングが好ましい。
【００２２】
本発明のステンレス鋼を作製するためには、マーキング部分の鮮明化（酸化）に十分なエネルギー量であり、かつステンレス鋼表面に凹凸（段差）を形成しないような（マーキング部分が掘れにならないような）エネルギー量のレーザをステンレス鋼表面に付与する。このレーザのエネルギー量は、レーザ波長、レーザ出力、被マーキング材に対するレーザの走査速度、及び被マーキング材とレーザ出力面との距離によって調整すると好ましい。
【００２３】
例えば、本発明のマーキング方法においては、レーザ照射条件として、レーザ波長を１０６０±１ｎｍ、レーザ出力１２±１Ｗ、被マーキング材に対するレーザの走査速度を５０±１ｍｍ／ｓ、及び被マーキング材とレーザ出力面との距離を３５２±１ｍｍに設定すると好ましい。この条件によれば、被マーキング材（ステンレス鋼）の表面に掘れを形成することなく、被マーキング材の表面のＦｅをＦｅ３Ｏ４に酸化することができる。すなわち、凹凸（段差）の無い黒色のマーキングを有するステンレス鋼を製造することができる。
【００２４】
本発明のマーキング方法に使用するレーザ装置としては、ＹＡＧレーザが好適である。
【００２５】
本発明の方法に好適なステンレス鋼の種類は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系（特にオーステナイト系）及びＦｅ−Ｃｒ系（特にフェライト系）であり、例えばＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６系又はＳＵＳ４３０系（いずれもＪＩＳ規格）が適しており、特にＳＵＳ４３０系が適している。
【００２６】
本発明における被マーキング材としては、ステンレス鋼のみならず、他の金属材（例えば鉄）も使用することができる。
【実施例１】
【００２７】
ＳＵＳ４３０材からなる通信機のユニット表示部にマーキングを施した。使用したマーキング装置の概略斜視図を図１〜図３に示す。図１はマーキング装置１の概略斜視図であり、図２は扉４を開けた状態のマーキング装置１の概略斜視図であり、図３はトレー６を引き出した状態のマーキング装置１の概略斜視図である。また、被マーキング材である通信機のユニット表示部の概略斜視図を図４に示す。なお、図４には、マーキングを形成するレーザも図示してある。
【００２８】
マーキング装置１は、波長１０６０ｎｍのレーザを照射するＹＡＧレーザであるレーザ装置２（ＳＵＮＸ社製）及び板金等から形成される照射ボックス３を有する。照射ボックス３は、レーザの光路を板金等で取り囲んだ構造であり、扉４、及びユニット表示部７を複数個配置するためのトレー６を有する。トレー６は、扉４を開けずに出し入れすることが可能となっている。扉４には、照射ボックス３内部の状態を確認できるように、レーザ（波長１０６０ｎｍ）を吸収する半透明のプラスチック板（山本光学製）の窓５を形成した。
【００２９】
ユニット表示部７の被マーキング表面とレーザ装置２のレーザ出力面との距離は３５２ｍｍに設定した。また、レーザ装置２の照射出力は１２Ｗ、レーザの走査速度は５０ｍｍ／ｓに設定した。マーキングのレイアウトをレイアウト作成専用ソフトに設定し、専用ソフトによって制御されたレーザ光８をレーザ装置２からユニット表示部７の表面へ照射した。その結果、ＳＵＳ４３０材であるユニット表示部７表面に凹凸のない黒色のマーキングを形成することができた。図５に、実施例１において形成したマーキングの写真を示し、図６に、図５の部分拡大写真を示す。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、上記実施形態及び実施例を基に説明したが、上記実施形態及び実施例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変更、変形、改良等を含むことはいうまでもない。また、本発明の範囲内において、開示した要素の多様な組み合わせ、置換ないし選択が可能である。
【００３１】
本発明のさらなる課題・目的及び展開形態は、特許請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１において使用したマーキング装置の概略斜視図。
【図２】実施例１において使用したマーキング装置の概略斜視図。
【図３】実施例１において使用したマーキング装置の概略斜視図。
【図４】実施例１において使用した被マーキング材の概略斜視図。
【図５】実施例１において形成したマーキングの写真。
【図６】図５の部分拡大写真。
【図７】シルクスクリーン印刷によってステンレス鋼表面に形成したマーキングの写真。
【図８】図７の部分拡大写真。
【図９】背景技術に係るレーザマーキングによってステンレス鋼表面に形成したマーキングの写真。
【図１０】図９の部分拡大写真。
【符号の説明】
【００３３】
１        マーキング装置
２        レーザ装置
３        照射ボックス
４        扉
５        窓
６        トレー
７        通信機のユニット表示部（被マーキング材）
８        レーザ光
【図１】
2009090358.tif 000003
【図２】
2009090358.tif 000004
【図３】
2009090358.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009090358.tif 000007
【図６】
2009090358.tif 000008
【図７】
2009090358.tif 000009
【図８】
2009090358.tif 000010
【図９】
2009090358.tif 000011
【図１０】
2009090358.tif 000012