JPH08174263A - Laser marking method - Google Patents
Laser marking methodInfo
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- JPH08174263A JPH08174263A JP6325448A JP32544894A JPH08174263A JP H08174263 A JPH08174263 A JP H08174263A JP 6325448 A JP6325448 A JP 6325448A JP 32544894 A JP32544894 A JP 32544894A JP H08174263 A JPH08174263 A JP H08174263A
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- resin
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Landscapes
- Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザーマーキングの
方法に関する。さらに詳しくは、従来では困難とされて
きた樹脂成形体の表面に、任意形状の模様、文字、図形
若しくは記号をマーキングすることができ、レーザーマ
ーキングの適用可能性を大幅に広げた新規なレーザーマ
ーキングの方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of laser marking. More specifically, it is possible to mark patterns, letters, figures or symbols of any shape on the surface of resin moldings, which has been difficult to do in the past, and to broaden the applicability of laser marking. Regarding the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザーマーキング技術は、任意形状の
模様、文字、図形若しくは記号もしくはこれらの結合の
マーキング( 刻印 )が、高速にかつコンピューターの制
御によって容易に行えるため、様々な分野に用いられて
きた。例えば、大量に製造した多数の製品群を管理する
ためのバーコード記号の付与は、レーザーマーキングに
よるマーキングが適している。かかるバーコード情報に
より、多数の製品の一個一個についての個別情報データ
の付与および該データを基礎とする個々の商品(群 )ロ
ットの正確な個別認識が可能となり、POSにより販売
・在庫管理、売れ筋商品管理、品質管理等複雑な流通販
路を効果的に統制する総括的な物流制御を行う上で、重
要な役割を果している。レーザーマーキングは、1つ1
つの製品ごとに、コンピューターから指令により個別に
異なる情報を与えて、対応する異なるバーコードを製品
にマーキングすることができるからである。2. Description of the Related Art Laser marking technology has been used in various fields since marking (engraving) patterns, letters, figures or symbols of any shape or their combination can be performed easily at high speed by controlling a computer. It was For example, laser marking is suitable for giving a bar code symbol to control a large number of mass-produced product groups. With such bar code information, it becomes possible to add individual information data for each of a number of products and to accurately identify individual product (group) lots based on the data. It plays an important role in comprehensively controlling physical distribution such as product management and quality control, which effectively controls complicated online shopping routes. 1 laser marking
This is because, for each product, different information can be individually given by a command from a computer, and corresponding different barcodes can be marked on the product.
【0003】また、レーザーマーキングにより、バーコ
ード等の記号の代わりに、製品について文字のマーキン
グを行うこともできる。この場合においても、コンピュ
ーターによる管理を行うことが可能であり、バーコード
の場合と同様に、製品・商品のPOS管理等に好適に利
用されている。Further, by laser marking, characters can be marked on the product instead of symbols such as bar codes. Even in this case, it is possible to perform management by a computer, and like the barcode, it is preferably used for POS management of products / commodities.
【0004】しかして、通常用いられるレーザーマーキ
ングを行うためのレーザーマーカーは、比較的安価でか
つ高出力が得られるYAGレーザーにより代表される固
体レーザーであり、照射されるレーザーは、400nm
以上2000nm以下の、可視光域から近赤外光域の光
を発振するものできるものが用いられる。このレーザー
の出力は、最大30W程度のものが通常用いられる。A laser marker for laser marking which is usually used is a solid laser represented by a YAG laser which is relatively inexpensive and can obtain a high output, and the laser used for irradiation is 400 nm.
A material capable of oscillating light in the visible light range to the near infrared light range of 2,000 nm or less is used. The output of this laser is usually about 30 W at maximum.
【0005】また、レーザーマーカーは、Qスイッチ付
きの共振系を備えた発振器により、照射レーザー光のエ
ネルギー量を高めるために、パルス化したレーザー光と
して取り出すことができる。さらに、レンズを用いて集
光することにより、照射面において、該レーザーエネル
ギーを高めている。その結果、照射面における照射エネ
ルギー密度を1×107 J/cm2 以上にまで高めること
ができるのである。通常用いられるQスイッチ周波数は
1kHz以上であり、20kHz以上の周波数を備えて
いれば問題ない。Further, the laser marker can be taken out as pulsed laser light in order to increase the energy amount of the irradiation laser light by an oscillator equipped with a resonance system with a Q switch. Furthermore, the laser energy is increased on the irradiation surface by condensing with a lens. As a result, the irradiation energy density on the irradiation surface can be increased to 1 × 10 7 J / cm 2 or more. The Q switch frequency that is normally used is 1 kHz or higher, and there is no problem if it has a frequency of 20 kHz or higher.
【0006】さらに、レーザーは長焦点型のfθレンズ
を用い、できるだけ長い焦点距離をもたせることによ
り、広い面積において、高エネルギーレーザー光を照射
することができるようになっているものが望ましく使用
される。焦点距離としては、10cm以上、20cm以下で
あることが標準的である。例えば、焦点距離が15cmの
場合には、平坦な加工面において、半径5cm程度の範囲
が、中心加工位置におけるレーザーエネルギー値からの
低下を11%以下に押さえることができ、マーキング可
能範囲である。Further, a long focus type fθ lens is used as the laser, and a laser capable of irradiating a high energy laser beam in a wide area is preferably used by having a focal length as long as possible. . The standard focal length is 10 cm or more and 20 cm or less. For example, when the focal length is 15 cm, a range of about 5 cm in radius on a flat processed surface can suppress the decrease from the laser energy value at the central processing position to 11% or less, and is a markable range.
【0007】さらに、レーザー照射位置の制御について
は、レンズの向きをコントローラーにより制御すること
により照射位置を変化させることのできる、ガルバノメ
ーター・ミラー系を採用することにより、被照射物の位
置を変更させることなく、マーキングを行うことができ
る。Further, regarding the control of the laser irradiation position, by changing the irradiation position by controlling the direction of the lens by the controller, the position of the irradiation object is changed by adopting the galvanometer mirror system. The marking can be performed without the need to do so.
【0008】しかしながら、本発明者らが検討したとこ
ろによると、かかる可視光および近赤外光を利用したレ
ーザーによるマーキングは、レーザー照射面の物性によ
りその加工特性が大きく制限される。すなわち、金属や
セラミック等は、高エネルギーレーザーの照射によりマ
ーキングは容易になされるのに対し、樹脂等の表面には
簡単にはマーキング出来ないことを見いだした。However, according to the studies made by the present inventors, the marking characteristics by the laser utilizing the visible light and the near-infrared light are greatly limited in the processing characteristics due to the physical properties of the laser irradiation surface. That is, it was found that marking of metal, ceramic, etc. can be easily performed by irradiation with a high-energy laser, whereas marking cannot be easily performed on the surface of resin, etc.
【0009】すなわち、一般に、高エネルギー密度を有
するパルスレーザー光を利用した固体表面の加工におい
ては、照射されるレーザー光は固体に照射される際に、
レーザー光の持つエネルギーの一部が固体のごく表面近
傍に吸収され、固体内部の分子結合を亀裂させるととも
に、分子同士を引き離すに充分なエネルギーを与えら
れ、一気に飛散させてしまうレーザーアブレーション現
象が発生することによりなされる。That is, in general, in the processing of a solid surface using a pulsed laser beam having a high energy density, when the laser beam to be irradiated is irradiated onto the solid,
Part of the energy of laser light is absorbed near the surface of the solid, cracking the molecular bonds inside the solid and giving enough energy to separate the molecules from each other, causing the laser ablation phenomenon to scatter at a stretch. It is done by doing.
【0010】従って、レーザーの照射エネルギーによ
り、結合分子がより容易に引き離され、気相中に飛散す
るためには、分子自体の大きさのできるだけ小さい方が
好ましい。その点から、金属やセラミック等は、高エネ
ルギーレーザーの照射によるマーキングが容易である。Therefore, it is preferable that the size of the molecule itself is as small as possible in order that the bound molecules are more easily separated by the irradiation energy of the laser and scattered in the gas phase. From this point, marking of metal, ceramic, etc. by irradiation with a high energy laser is easy.
【0011】しかしながら、プラスチックス、天然ゴム
( あるいは合成ゴム )もしくはペイント等の塗装面にお
いては、少なくとも該表面が高分子により構成されてい
るために、分子自体の構造が大きく、おそらくレーザー
による照射のように、局所的でかつ、極めて短い時間内
に付与されるエネルギーによっては、分子が蒸発もしく
は飛散によって、固体表面から除去されることはほとん
ど不可能であることを本発明者らは見いだした。However, plastics and natural rubber
(Or synthetic rubber) or a paint surface, the structure of the molecule itself is large because at least the surface is composed of polymer, and it is probably local and extremely short like laser irradiation. The inventors have found that depending on the energy applied in time, it is almost impossible for molecules to be removed from the solid surface by evaporation or scattering.
【0012】このように、金属あるいはセラミックのよ
うに、分子量の小さなものから形成されている固体は、
可視光あるいは近赤外光を用いたレーザーによる照射に
よって、該固体表面にマーキングを施すことが容易であ
るのに対し、プラスチックス、ゴムもしくはペイント等
の塗装面等の、高分子により構成された固体表面にレー
ザーマーキングを行うことは困難であった。As described above, a solid formed of a substance having a small molecular weight such as metal or ceramic is
The solid surface can be easily marked by irradiation with a laser using visible light or near-infrared light, while it is composed of a polymer such as a coated surface such as plastics, rubber or paint. Laser marking on solid surfaces has been difficult.
【0013】なお、高分子内の分子結合を切断するに
は、固体における吸収係数の高い、紫外線域のような4
00nm以下の波長の短いエキシマレーザー光を用いる
ことによって行うこともできる。従って、エキシマレー
ザーを用いた、レーザーマーキングを行うことは可能で
あると考えられる。しかしながら、固体表面にマーキン
グを行うことのできる程の、高出力のレーザーを照射す
ることのできる装置は極めて高価であり、しかもメンテ
ナンスに要する手間が固体レーザーを用いる場合に比較
して格段に多いために、全く実用的ではない。Incidentally, in order to break the molecular bonds in the polymer, it is necessary to use a high absorption coefficient in solids, such as in the ultraviolet region.
It can also be performed by using excimer laser light having a short wavelength of 00 nm or less. Therefore, it is considered possible to perform laser marking using an excimer laser. However, a device capable of irradiating a high-power laser, which is capable of marking on a solid surface, is extremely expensive, and the time and effort required for maintenance are far greater than when a solid laser is used. However, it is not practical at all.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高エネルギ
ーパルスレーザーを照射することによって、任意形状の
模様、文字、図形若しくは記号を、レーザーマーキング
する方法にして、従来ではレーザーによるマーキングが
困難であったプラスチックスやゴム等の樹脂成形体の固
体表面上に、無機物質を含む樹脂粉末を塗布することに
より、レーザーマーキングすることを可能たらしめる方
法を提供せんとするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method of laser marking a pattern, character, figure or symbol of an arbitrary shape by irradiating a high energy pulsed laser, which is difficult to mark with a laser in the past. It is intended to provide a method for making it possible to perform laser marking by applying a resin powder containing an inorganic substance onto the solid surface of a resin molding such as plastics or rubber which has been used.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、樹
脂成形体表面に、高エネルギーパルスレーザーの照射に
より任意形状の模様、文字、図形若しくは記号をマーキ
ングする方法であって、無機粒子を含有する樹脂粉末を
該樹脂成形体表面に塗布し、該マーキングに対応するパ
ターンにレーザーを照射することによって、該マーキン
グを成さしめるレーザーマーキング方法、または、樹脂
成形体の少なくとも表面が、プラスチックス、合成ゴ
ム、天然ゴムまたは樹脂を主成分とする塗料からなるレ
ーザーマーキング方法であり、または、無機粒子が、カ
ーボンブラックまたは顔料からなるレーザーマーキング
方法であり、また、無機粒子が、色彩を有するものであ
るレーザーマーキング方法である。Means for Solving the Problems That is, the present invention is a method for marking a pattern, character, figure or symbol of an arbitrary shape on the surface of a resin molded body by irradiation with a high energy pulse laser, containing inorganic particles. By applying a resin powder to the surface of the resin molded body, by irradiating the pattern corresponding to the marking with a laser, a laser marking method for forming the marking, or at least the surface of the resin molded body is plastics, It is a laser marking method comprising a synthetic rubber, a natural rubber or a coating material containing a resin as a main component, or the inorganic particles are a laser marking method comprising carbon black or a pigment, and the inorganic particles have a color. It is a laser marking method.
【0016】本発明において、樹脂成形体とは、プラス
チックやゴム自体にある形態を付与したものや、合成も
しくは天然の樹脂を主成分とする塗料が、ある形態の成
形体( かならずしもプラスチックやゴム製でなくてもよ
く、金属、セラミック、皮革またはガラス、鉱物、陶
器、磁器製等であってもよい )の表面に塗装されたもの
であって、要するに少なくともその表面層が樹脂により
形成されているものを云う。In the present invention, the term "resin molding" refers to a plastic or rubber which is given a certain shape, or a coating containing a synthetic or natural resin as a main component. It does not have to be, but may be made of metal, ceramic, leather or glass, mineral, pottery, porcelain, etc.), in short, at least its surface layer is made of resin. Say something.
【0017】本発明において、樹脂成形体を形成する樹
脂としては、特に限定するものではないが、例えば好ま
しくものを例示すれば、ポリエチレン、ポリスチレン、
ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、
ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、塩化ビニル樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ア
イオノマー樹脂、フッ素系樹脂、ベークライト、セルロ
イド等のプラスチックスや、天然または人造の皮革、天
然ゴム、また、プラスチックス系のポリイソプレンゴ
ム、ポリ・ブタジエン・スチレンゴム、ポリ・ブタジエ
ン・ニトリルゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリイソプ
レンゴム、ポリエチレン・プロピレンゴム、ポリシリコ
ーンゴム、ポリアクリルゴム、フッ素系等の素材から合
成された合成ゴムなどが適している。In the present invention, the resin forming the resin molded body is not particularly limited, but for example, preferred examples include polyethylene, polystyrene,
Polypropylene, polycarbonate, polyarylate,
Plastics such as polyamide, polyimide, acrylic resin, vinyl chloride resin, phenol resin, epoxy resin, urethane resin, ionomer resin, fluororesin, bakelite, celluloid, natural or artificial leather, natural rubber, and plastics Polyisoprene rubber, poly-butadiene-styrene rubber, poly-butadiene-nitrile rubber, polychloroprene rubber, polyisoprene rubber, polyethylene / propylene rubber, polysilicone rubber, polyacrylic rubber, fluorine-based synthetic materials Rubber is suitable.
【0018】また、金属、セラミック、ガラス、鉱物、
木、竹、皮革、磁器、陶器等からなる成形体の表面、も
しくは上記樹脂やゴムからなる成形体の表面に塗布され
るべき塗料としては、塩化ビニル樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂
等の合成樹脂を主成分とする塗料や、漆など天然の樹脂
を主体とする塗料が好適に使用できる。In addition, metals, ceramics, glass, minerals,
As a paint to be applied to the surface of a molded body made of wood, bamboo, leather, porcelain, pottery, or the like, or the surface of a molded body made of the above resin or rubber, vinyl chloride resin, phenol resin, epoxy resin, alkyd resin, A paint mainly composed of a synthetic resin such as a polyurethane resin or a paint mainly composed of a natural resin such as lacquer can be used.
【0019】本発明に云う、成形体とは、板状、球状、
円柱、紡錘形、円錐形、三角錐、直方体、立方体、多面
体、フィルム、シート、繊維状等の単純な形態は勿論、
不規則な曲面を有するものであってもよい。また、成形
体の表面の形状は平滑なものであっても、粗いものであ
ってもかまわないし、さらには、エンボス、窪み、ディ
ンプル、凹凸等が形成されていてもかまわない。The term "molded product" as used in the present invention means a plate-like, spherical,
Of course, simple forms such as cylinders, spindles, cones, triangular pyramids, cuboids, cubes, polyhedra, films, sheets, and fibrous shapes,
It may have an irregular curved surface. Further, the shape of the surface of the molded body may be smooth or rough, and further, embosses, depressions, dimples, irregularities, etc. may be formed.
【0020】本発明は、かかる樹脂成形体の表面に、無
機粒子を含有する樹脂粉末を利用して、好適にレーザー
マーキングする技術である。ここで、無機粒子として
は、黒色を有するカーボンブラック粒子や、白色、黒色
またはその他の色彩を有する無機顔料粒子が好ましい。
かかる無機顔料としては、鉛白、亜鉛華、リトポン、チ
タン白、オーレオリン、コバルトグリーン、セルリアン
ブルー、コバルトブルー、コバルトバイオレット、カド
ミウムイエロー、カドミウムレッド、ウルトラマリン、
ベンガラ、群青等の、鉛、亜鉛、バリウム、コバルト、
クロム、カドミウム、鉄、マグネシウム等の、酸化物、
硫化物、炭酸塩、シアン塩、硫酸塩、燐酸塩からなるも
のが代表的であるが、レーザー照射により分解・消失す
るようなものでないかぎり、これに限られるものではな
い。The present invention is a technique for suitably carrying out laser marking on the surface of such a resin molding using a resin powder containing inorganic particles. Here, as the inorganic particles, carbon black particles having black color and inorganic pigment particles having white color, black color or other colors are preferable.
Such inorganic pigments include lead white, zinc white, lithopone, titanium white, aureoline, cobalt green, cerulean blue, cobalt blue, cobalt violet, cadmium yellow, cadmium red, ultramarine,
Red, zinc, barium, cobalt, such as red iron oxide and ultramarine
Oxides of chromium, cadmium, iron, magnesium, etc.,
The representative ones are sulfides, carbonates, cyanates, sulfates and phosphates, but not limited to these unless they are decomposed / disappeared by laser irradiation.
【0021】かかる無機粒子を含有する樹脂粉末として
は、スチレン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリア
ミド系等のものが好ましく用いられるが、レーザー照射
により成形体表面に固着しうるようなものあれば、これ
らに限定されない。樹脂粉末の大きさは、特に限定され
るものではないが、その粒径が、1μm以上100μm
以下程度のものが適しており、さらに好ましくは、5μ
m以上20μm以下程度である。As the resin powder containing such inorganic particles, styrene-based, acrylic-based, polyester-based, polyamide-based, etc. are preferably used. However, as long as they can be fixed to the surface of the molded product by laser irradiation, It is not limited to these. The size of the resin powder is not particularly limited, but the particle size is 1 μm or more and 100 μm.
The following is suitable, and more preferably 5μ
It is about m or more and 20 μm or less.
【0022】樹脂粉末中に混合される無機粒子の割合
は、特に限定されるものではないが、1%から20%程
度の割合であることが好ましい。また、無機粒子の粒径
は、特に限定されるものではないが、1μm以上100
μm以下程度のものが適しており、さらに好ましくは、
5μm以上20μm以下程度のものである。The ratio of the inorganic particles mixed in the resin powder is not particularly limited, but it is preferably about 1% to 20%. The particle size of the inorganic particles is not particularly limited, but is 1 μm or more and 100 μm or more.
A material having a size of about μm or less is suitable, and more preferably,
It is about 5 μm or more and 20 μm or less.
【0023】無機粒子を含有する樹脂粉末としては、上
記した樹脂粉末と、無機粒子を任意に混合して調整して
もよいし、または市販されている、所謂PPC複写機用
のトナーをそのまま使用することもできる。その場合、
トナーしては、モノクロ用のカーボンブラック粒子含有
のトナーのみでなく、カラーコピー用のカラートナーを
も好適に使用することができる。As the resin powder containing inorganic particles, the above-mentioned resin powder and inorganic particles may be arbitrarily mixed and prepared, or a commercially available toner for a so-called PPC copying machine is used as it is. You can also do it. In that case,
As the toner, not only a toner containing carbon black particles for monochrome, but also a color toner for color copying can be preferably used.
【0024】ここで、添付図面について説明するに、
〔図1〕は、本発明のために用いるレーザーマーキング
を行うために装置の概略図である。ここで、1は樹脂成
形体、2はレーザー光、31はガルバノメータースキャナ
ー(Y方向)、32は同じくガルバノメータースキャナー
(X方向)、33はレーザーロッド、34はQスイッチ素
子、35はシャッター、36はリアミラー、37はフロントミ
ラー、38はfθレンズ、41はコントローラー、42はコン
ピューターである。照射されるレーザー光2は、400
nm以上2000nm以下の、可視光域から近赤外光域
の光を発振することのできる固体レーザーが用いられ
る。このレーザーの出力は、10Wあれば充分であり、
5Wのレーザー出力でも対応可能である。Here, to explain the attached drawings,
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for performing laser marking used for the present invention. Here, 1 is a resin molded body, 2 is laser light, 31 is a galvanometer scanner (Y direction), 32 is also a galvanometer scanner (X direction), 33 is a laser rod, 34 is a Q switch element, 35 is a shutter, 36 is a rear mirror, 37 is a front mirror, 38 is an fθ lens, 41 is a controller, and 42 is a computer. The laser light 2 emitted is 400
A solid-state laser capable of oscillating light in the visible light range to the near-infrared light range, which is in the range of nm to 2000 nm, is used. If the output of this laser is 10 W, it is enough.
A laser output of 5W is also available.
【0025】このレーザー設備自体は、従来公知のもの
がそのまま使用できる。その条件等についてはすでに、
〔従来の技術〕の項で述べたとおりである。照射される
レーザーは、高速での操作が可能であり、かつ高出力が
得られるように、CWレーザーをQスイッチによりパル
ス化させたものを照射させることができることが不可欠
である。パルス化のためのQスイッチ周波数は、1kH
z以上であり、20kHz以上の周波数を備えていれば
問題ない。As the laser equipment itself, conventionally known equipment can be used as it is. Regarding the conditions etc.,
This is as described in the section [Prior Art]. It is essential that the laser to be irradiated can be operated at high speed, and that a CW laser pulsed by a Q switch can be irradiated so that a high output can be obtained. Q-switch frequency for pulsing is 1 kHz
There is no problem as long as it is z or more and has a frequency of 20 kHz or more.
【0026】さらに、Qスイッチによるパルスレーザー
を、照射レーザー光のエネルギー量を高めるために、パ
ルス化したレーザー光として取り出せるように、図に示
したごとくレンズを用いて集光させる。その結果、照射
面における照射エネルギー密度を1×107 J/cm2 以
上にまで高めることができることが好ましい。その上、
長焦点距離にての集光が可能なようにfθレンズを用い
ることにより、できるだけ長い焦点距離をもたせること
ができる。かくして、より広い面積において、高エネル
ギーレーザー光を照射することができるようになってい
ることが望ましいのである。焦点距離としては、10cm
以上20cm以下であることが標準的である。例えば、焦
点距離が15cmの場合には、平坦な加工面において、半
径5cm程度の範囲が、中心加工位置におけるレーザーエ
ネルギー値からの低下を11%以下に押さえることがで
き、マーキング可能範囲である。Further, in order to increase the energy amount of the irradiation laser light, the pulse laser by the Q switch is condensed by using a lens as shown in the figure so that it can be taken out as pulsed laser light. As a result, it is preferable that the irradiation energy density on the irradiation surface can be increased to 1 × 10 7 J / cm 2 or more. Moreover,
By using the fθ lens so that light can be condensed at a long focal length, it is possible to have a focal length as long as possible. Thus, it is desirable to be able to irradiate high energy laser light over a wider area. The focal length is 10 cm
It is standard that the distance is 20 cm or less. For example, when the focal length is 15 cm, a range of about 5 cm in radius on a flat processed surface can suppress the decrease from the laser energy value at the central processing position to 11% or less, and is a markable range.
【0027】さらに、レーザー照射位置の制御について
は、レンズの向きをコントローラーにより制御すること
により照射位置を変化させることのできる、ガルバノメ
ーター・ミラー系31、32を採用することにより、被照射
物の位置を変更させることなく、マーキングを行うこと
ができる。Further, regarding the control of the laser irradiation position, by adopting the galvanometer / mirror system 31, 32 which can change the irradiation position by controlling the direction of the lens by the controller, the object to be irradiated can be controlled. Marking can be performed without changing the position.
【0028】本発明においては、無機粒子を含む樹脂粉
末を、樹脂成形体表面に塗布し、この塗布面を高エネル
ギーレーザーを用いて照射することにより、照射面にお
いて無機粒子を固定させることができるのであるが、樹
脂成形物表面に、無機粒子を含む樹脂粉末を塗布する手
順について説明する。In the present invention, the resin powder containing the inorganic particles is applied to the surface of the resin molding, and the applied surface is irradiated with a high energy laser, whereby the inorganic particles can be fixed on the irradiated surface. The procedure for applying the resin powder containing the inorganic particles to the surface of the resin molded product will be described.
【0029】樹脂成形体表面に塗布する方法は、無機粒
子を含む樹脂粉末を、基本的には該表面に薄く蒔き、そ
の上から軽く加圧し該樹脂成形体表面に保持させればよ
い。この加圧は、ローラー等で行ってもよいし、または
指圧にてこするような操作であっても充分である。な
お、場合によっては、操作性を上げるため、該樹脂粉末
を溶解しうる溶媒、またはこれをこれを分散しうる溶媒
を加えて、これをエマルションないしスラリー状態とし
て塗布し、塗布後乾燥して溶媒を除くことにより、塗装
膜を形成せしめてもよい。なお、その際、塗膜の塗布性
を上げるため、樹脂バインダーや界面活性剤を添加して
もよい。As a method of applying the resin powder onto the surface of the resin molded body, basically, a resin powder containing inorganic particles may be basically spread thinly on the surface and lightly pressed from above to be held on the surface of the resin molded body. This pressurization may be performed with a roller or the like, or an operation such as rubbing with finger pressure is sufficient. In some cases, in order to improve operability, a solvent capable of dissolving the resin powder or a solvent capable of dispersing the resin powder is added, and this is applied in an emulsion or slurry state, and then dried after application to form a solvent. The coating film may be formed by removing. At that time, a resin binder or a surfactant may be added in order to improve the coating property of the coating film.
【0030】表面に塗布する無機粒子を含む樹脂粉末の
厚みは、特に限定するものではないが、通常0.3mm以
下であることが望ましく、さらに好ましくは0.1mm以
下、0.001mm以上である。すでに述べたように、樹
脂成形体の固体表面が、凹凸形状を有しているものであ
っても、その凹凸の程度が、過大でなく、0.3mm程度
以内であれば、本発明を適用してマーキングすることが
充分に可能である。The thickness of the resin powder containing inorganic particles to be applied to the surface is not particularly limited, but is usually preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.1 mm or less and 0.001 mm or more. . As described above, even if the solid surface of the resin molding has an uneven shape, if the degree of the unevenness is not excessive and is within about 0.3 mm, the present invention is applied. It is quite possible to mark it.
【0031】本発明においては、この状態で高エネルギ
ーレーザーを照射することにより、照射面において、無
機粒子が樹脂粉末をバインダーとして表面に固定・ない
し定着されると考えられる。レーザーによるマーキング
幅は、特に制限はないが、通常0.1mm以上2.0mm以
下好ましくは0.3mm以内程度であることが好ましい。
これは、集光レンズによって高密度化したレーザーエネ
ルギーの出力をできるだけ高くする必要があるためであ
り、また、マーキング幅が上記以内であれば、マーキン
グされた部分が目視によって明瞭に確認できるためでも
ある。なお、一回の照射でのマーキングの固定が不充分
のときは、所望により、数回の照射を繰り返すことによ
り、よりマーキングは完全に行われる。In the present invention, it is considered that by irradiating with a high energy laser in this state, the inorganic particles are fixed or fixed on the surface of the irradiated surface by using the resin powder as a binder. The marking width by the laser is not particularly limited, but is usually 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, preferably about 0.3 mm or less.
This is because it is necessary to increase the output of the laser energy densified by the condenser lens as high as possible, and if the marking width is within the above range, the marked part can be clearly confirmed by visual observation. is there. When the marking is not sufficiently fixed in one irradiation, the marking is more completely performed by repeating irradiation several times, if desired.
【0032】本発明においては、斯くしてレーザー照射
により、マーキングを行った後は、樹脂成形体の表面を
柔らかい紙、布、またはブラシ等で拭き取るか、もしく
は振動を与えることにより、レーザー照射されていない
部分の無機粒子は容易に表面から除去され、レーザー照
射面に固定された無機粒子からなる模様、文字、図形、
もしくは記号からなるパターンがマーキングされる。す
なわち、レーザーにて照射した部分にのみ、無機粒子が
固定され、明瞭に目視によってそのマーキング形状また
はパターンを確認することができるのである。In the present invention, after marking by the laser irradiation as described above, the surface of the resin molding is wiped with a soft paper, cloth, brush or the like, or is irradiated with the laser so as to be vibrated. Inorganic particles in the non-exposed area are easily removed from the surface, and patterns, letters, figures, etc. consisting of inorganic particles fixed on the laser-irradiated surface
Alternatively, a pattern consisting of symbols is marked. That is, the inorganic particles are fixed only in the portion irradiated with the laser, and the marking shape or pattern can be clearly confirmed by visual inspection.
【0033】本発明によって得られたかかるマーキング
した任意の模様、文字、図形若しくは記号は、充分強固
であって、マーキング表面を擦っても容易には落剥して
消えたり薄くなったりしないものである。また、マーキ
ング箇所を水洗しても全く消えることはないことを確認
した。Any marked pattern, character, figure or symbol obtained according to the present invention is sufficiently strong that it does not easily come off, disappear or become thin even when the marking surface is rubbed. . In addition, it was confirmed that the markings did not disappear even if they were washed with water.
【0034】本発明において、樹脂成形体が例えば球体
であるような場合においては、レーザーのマーキングを
行うことのできる範囲が極端に狭くなってしまう。この
ような場合においては、レーザーが照射される樹脂成形
体を回転させうる装置上に設置し、照射距離をレーザー
の出力が例えば10%程度以内に保たせるように配置す
ることによって、球体全面にマーキングすることができ
るのである。さらに、曲面を有するその他の形態の樹脂
成形体の場合も、適宜該成形体を、球体に倣って、随時
回転ないし移動させるような同様の装置を使用すること
により、同様にして曲面上に好適にマーキングすること
ができる。In the present invention, when the resin molding is, for example, a sphere, the range in which laser marking can be performed becomes extremely narrow. In such a case, the resin molding to be irradiated with the laser is installed on a device capable of rotating, and the irradiation distance is arranged so that the output of the laser is kept within, for example, about 10% so that the entire surface of the sphere is It can be marked. Further, also in the case of other forms of resin molding having a curved surface, by using a similar device that appropriately rotates or moves the molded body in a manner similar to a spherical body, it is similarly suitable for a curved surface. Can be marked.
【0035】[0035]
実施例1 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施
例においては、樹脂成形品として、市販のゴルフボール
を選択し、その外皮( 最外殻表面 )に、YAGレーザー
加工機を用いて該表面に文字をマーキングした例を用い
て説明する。Example 1 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. In the examples, a commercially available golf ball is selected as the resin molded product, and the outer skin (outermost shell surface) of the golf ball is marked with characters using a YAG laser processing machine. .
【0036】ゴルフボールの外皮は、ポリイソプレンゴ
ムにより成っている、通常の種類のものであり、さらに
その表面にポリウレタンペイントによる塗装を施してい
る。なお、本実施例においては、表面の色が白いものと
橙色のものを用いて行った。無機粒子を含む樹脂粉末に
は、コピー機に用いられるPPCトナーを用いた。用い
たPPCトナーはカーボンブラックと、スチレン系の粉
末を混合させたものである。The outer skin of the golf ball is of a usual type made of polyisoprene rubber, and the surface thereof is coated with polyurethane paint. In this example, the surface color was white and orange. As the resin powder containing inorganic particles, PPC toner used in a copying machine was used. The PPC toner used is a mixture of carbon black and styrene-based powder.
【0037】レーザーマーカーは、YAGレーザーを搭
載した、レーザ・マーカ(三井東圧化学株式会社製)を
用いた。本レーザ・マーカは、マルチモードにおいて、
最大30Wのエネルギーを持つ、波長1064nmのレ
ーザー光を発振することができるCWタイプのものであ
り、Qスイッチにより1kHzから50kHzまでの、
パルスレーザーを発振させることができる。また、fθ
レンズを用いて、マーキング可能なワーキング距離、す
なわちレンズ下端からマーキング面までの距離を150
mmとしている。さらに、マーキング速度は1mm/sから4
00mm/sにおいて可変である。As the laser marker, a laser marker (manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) equipped with a YAG laser was used. This laser marker is
It is a CW type that can oscillate a laser beam with a wavelength of 1064 nm, which has a maximum energy of 30 W, and from 1 kHz to 50 kHz by a Q switch.
A pulsed laser can be oscillated. Also, fθ
Using a lens, the working distance that can be marked, that is, the distance from the lower end of the lens to the marking surface is 150
mm. Furthermore, marking speed is from 1 mm / s to 4
It is variable at 00 mm / s.
【0038】マーキングの位置はガルバノメーター方式
により、X,Y方向に平面操作が可能であり、それぞれ
X,Yともに折り返しミラーの向きを操作するガルバノ
メータ・スキャナーのコンピューター制御により、照射
面において、任意形状の模様や記号あるいは文字をマー
キングすることができる。The position of the marking can be planarly operated in the X and Y directions by a galvanometer system, and an arbitrary shape can be obtained on the irradiation surface by computer control of a galvanometer scanner which operates the directions of the folding mirrors in both X and Y. It is possible to mark patterns, symbols, or characters.
【0039】さて、ゴルフボールの外皮表面に、PPC
トナーを塗布した後に、無塵布にて指圧にて軽く押しつ
け、塗布面を下にしても落ちないように保持させた。こ
の時、ゴルフボールのディンプルにPPCトナーが多く
付着し、ディンプル以外の表皮部分には薄く付着した。Now, on the surface of the outer surface of the golf ball, PPC
After the toner was applied, it was lightly pressed with a dust-free cloth by finger pressure to keep it from falling even if the application surface was down. At this time, a large amount of PPC toner adhered to the dimples of the golf ball, and thinly adhered to the skin portion other than the dimples.
【0040】この状態で、fθレンズの真下150mmの
位置に、ゴルフボールのPPCトナー塗布面が上にくる
ようにゴルフボールを設置し、この状態で、レーザーの
照射を行った。レーザーの照射条件および操作条件は下
記のとおりである。すなわち、照射レーザーのパルス当
たりのエネルギーは3×108 J/cm2 し、マーキング
による加工幅は0.2mmになるように制御した。さら
に、Qスイッチ周波数を5kHzとし、可動ステージの
移動速度は100mm/sとした。In this state, the golf ball was placed at a position 150 mm directly below the fθ lens so that the surface of the golf ball on which the PPC toner was applied faced up, and laser irradiation was performed in this state. Laser irradiation conditions and operating conditions are as follows. That is, the energy per pulse of the irradiation laser was 3 × 10 8 J / cm 2, and the processing width by marking was controlled to be 0.2 mm. Further, the Q switch frequency was set to 5 kHz, and the moving speed of the movable stage was set to 100 mm / s.
【0041】マーキングの文字は、全長が10mm以内に
納まるように、三井東圧化学( 株 )を意味する「MT
C」の3文字をマーキングした。レーザーの照射回数が
1回の時でも、マーキングした3文字を読み取ることが
できたが、照射回数を3回にすることにより、マーキン
グした文字はより鮮明になった。The letters of the marking are "MT" which means Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. so that the total length is within 10 mm.
Three letters "C" were marked. Even when the laser was irradiated once, the three marked characters could be read, but by making the irradiation three times, the marked characters became clearer.
【0042】レーザーの照射後、余分のトナーを同じ
く、無塵布にて拭き取った。この拭き取りにより、マー
キングした文字を鮮明に残したまま、ゴルフボールの表
面に残存するトナーはきれいに除去することができた。
得られたマーキングは「MTC」の文字がはっきりと鮮
やかに刻印されているものであった。After the laser irradiation, excess toner was similarly wiped off with a dust-free cloth. By this wiping, the toner remaining on the surface of the golf ball could be removed cleanly while leaving the marked characters clear.
The marking obtained was one in which the letters "MTC" were clearly and vividly engraved.
【0043】このマーキングしたゴルフボールを水洗い
したが、文字の鮮明さは全く変化しなかった。また、指
によって、マーキングした文字を数回擦ったが、その鮮
明さは全く変化がなかった。さらに、通常のゴルフクラ
ブにて、室内用の簡易ゴルフ練習場にて、10回試し打
ちを行ったが、ゴルフボールに傷を受けた部分以外の部
分においてはマーキングした文字の鮮明さは全く変化が
なかった。なお、本実施例において、白いゴルフボール
および橙色のカラーゴルフボールの両者において検討を
行ったが、両者ともにマーキング文字の鮮明さには差が
なかった。When this marked golf ball was washed with water, the sharpness of the characters did not change at all. Moreover, the marked characters were rubbed with the finger several times, but the sharpness thereof was not changed at all. In addition, 10 times of trial hits were carried out at an indoor simple golf driving range at an ordinary golf club, but the sharpness of the marked characters changed completely in the area other than the area where the golf ball was scratched. There was no In this example, the white golf ball and the orange color golf ball were both examined, but there was no difference in the sharpness of the marking characters in both.
【0044】比較例1 実施例の場合と同様に、比較例においても、白いゴルフ
ボールおよび橙色のカラーゴルフボールを用いて検討し
た。ただし、比較例においては、ゴルフボールの外表面
に、無機粒子を含む樹脂粉末は塗布せず、そのままレー
ザー照射した。Comparative Example 1 Similar to the case of the example, the comparative example was also examined using a white golf ball and an orange color golf ball. However, in the comparative example, the resin powder containing the inorganic particles was not applied to the outer surface of the golf ball, but laser irradiation was performed as it was.
【0045】レーザーは、実施例と全く同じ装置を用い
て行い、かつその操作条件もほぼ同様の条件で行った。
しかしながら、本比較例においては、ゴルフボール表面
の色に関わらず、目視によって確認できる程度のマーキ
ングを行うことは全くできなかった。そこで、レーザー
の出力をあげ、5×108 J/cm2の条件にて検討し
が、やはり目視によって確認できる程度のマーキングを
行うことは全くできなかった。The laser was used in the same apparatus as in the example, and the operating conditions were almost the same.
However, in this comparative example, it was not possible to carry out marking that could be visually confirmed regardless of the color of the surface of the golf ball. Then, the output of the laser was increased and the examination was conducted under the condition of 5 × 10 8 J / cm 2 , but it was not possible to make the marking which could be visually confirmed.
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明は、高エネルギーパルスレーザー
の照射により任意形状の模様や記号、文字をマーキング
する方法において、無機粒子を混在させた樹脂粉末を塗
布することにより、従来困難とされていた成形樹脂表面
にマーキングすることを可能足らしめたものであり、レ
ーザーマーキングの様々な応用範囲への道を開拓するも
のである。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention has hitherto been considered to be difficult in a method of marking a pattern, symbol or character of arbitrary shape by irradiation with a high energy pulse laser, by applying a resin powder mixed with inorganic particles. It is possible to mark on the surface of molding resin, and it will open the way to various application areas of laser marking.
【図1】本発明のために用いたレーザーマーキングを行
うために装置の概略図1 is a schematic diagram of an apparatus for performing laser marking used for the present invention.
1 成形樹脂 2 レーザー光 31 ガルバノメータースキャナー(Y方向) 32 ガルバノメータースキャナー(X方向) 33 レーザーロッド 34 Qスイッチ素子 35 シャッター 36 リアミラー 37 フロントミラー 38 fθレンズ 41 コントローラー 42 コンピューター 1 Molding resin 2 Laser light 31 Galvanometer scanner (Y direction) 32 Galvanometer scanner (X direction) 33 Laser rod 34 Q switch element 35 Shutter 36 Rear mirror 37 Front mirror 38 fθ lens 41 Controller 42 Computer
Claims (4)
レーザーの照射により任意形状の模様、文字、図形若し
くは記号をマーキングする方法であって、無機粒子を含
有する樹脂粉末を該樹脂成形体表面に塗布し、該マーキ
ングに対応するパターンにレーザーを照射することによ
って、該マーキングを成さしめるレーザーマーキング方
法。1. A method for marking a pattern, a character, a figure or a symbol of an arbitrary shape on a surface of a resin molded body by irradiation with a high energy pulse laser, wherein resin powder containing inorganic particles is applied to the surface of the resin molded body. A laser marking method in which the marking is completed by applying and irradiating a laser on a pattern corresponding to the marking.
チックス、合成ゴム、天然ゴムまたは樹脂を主成分とす
る塗料からなるものである請求項1記載のレーザーマー
キング方法。2. The laser marking method according to claim 1, wherein at least the surface of the resin molding is made of plastics, synthetic rubber, natural rubber, or a coating material containing resin as a main component.
料からなる請求項1記載のレーザーマーキング方法。3. The laser marking method according to claim 1, wherein the inorganic particles are carbon black or a pigment.
求項1記載のレーザーマーキング方法。4. The laser marking method according to claim 1, wherein the inorganic particles have a color.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6325448A JPH08174263A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Laser marking method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JPH08174263A true JPH08174263A (en) | 1996-07-09 |
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ID=18176982
Family Applications (1)
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JP6325448A Pending JPH08174263A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Laser marking method |
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