JP2005186153A - レーザーマーキング方法とレーザーマーキング及びレーザーマーキングを有するパック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ容易に、しかも能率よく綺麗に、レーザーマーキングで３色以上に表示をする。
【解決手段】レーザーマーキング方法は、プラスチックケース１の表面の一部に塗膜層２を設ける塗膜積層工程と、この塗膜積層工程で形成された塗膜層２にレーザーを照射して塗膜層２を除去し、除去された塗膜層２を透過するレーザービームでプラスチックケース１を変色させて、塗膜層２に文字や図形等を表示するレーザー照射工程とからなる。レーザーマーキングは、プラスチックケース１の表面の一部に塗膜層２を設けており、この塗膜層２がレーザービームで除去されると共に、塗膜層２の除去された部分のプラスチックケース１がレーザービームで変色されて、塗膜層２を塗布している領域に変色したプラスチックケース１で文字や図形等を表示している。
【選択図】図４

Description

本発明は、主としてケース等の表面にレーザーを照射して文字や記号等を表示するレーザーマーキング方法とレーザーで表示されるレーザーマーキング及びケースの表面にレーザーマーキングを有するパック電池に関する。

集束されたレーザーが、ケース等の表面に照射されて、文字や図形等のレーザーマーキングを設ける技術が開発されている。レーザーマーキングは、レーザーの集束点を移動させて、ケース表面を変色して文字や図形を表示する。このようなレーザーマーキングは、ケースの表面にラベル等を接着することなく、ケースに直接に文字等の必要な表示を設けることができる。このため、ケースの表面にラベル等を付着する方法に比較すると、ケースを厚くしないで、消えないように文字や図形等を表示できる。この特徴が生かされて、レーザーマーキングは、小さくすることが要求されるパック電池等のケースの表面に製造番号や必要な文字や図形を表示するのに使用されている。

金属表面に塗膜を設け、この塗膜にレーザーを照射してレーザーマーキングする技術は開発されている。（特許文献１参照）
特開平１１−１１１２５０号公報

この公報に記載されるレーザーマーキングは、図１に示すように、金属母材１１の表面に黒塗膜１２と青塗膜１３を積層して設けている。レーザーを照射して青塗膜１３が除去されると、除去された部分に黒色が表出する。したがって、文字や図形として青塗膜１３を除去すると、青色を背景とする黒い文字や図形を表示できる。

この構造のレーザーマーキングは、塗膜を除去して文字等を表示するもので、レーザーで金属母材を腐食しない。このため、金属母材がレーザービームを反射することがなく、加工ムラができないように高い精度で美しく文字等を表示できる。しかしながら、この構造のレーザーマーキングは、表面の青塗料が背景色となり、下地塗料である黒塗料が文字を表示するので、背景と文字等を異なる色とする２色表示しかできない。

ケースは、その表面に、表示色の特定されるマークや文字等を付すことが要求されるものがある。色の特定されたマークや文字等を表示しながら、必要な表示が要求される場合、全体を３色以上で表示することが要求される。たとえばリサイクルマークは、背景色をブルーとして、これに特定されたマークを表示することが要求される。従来のレーザーマーキングでは３色以上にできないことから、背景を含む全体が３色以上になると、シルク印刷等が採用される。

この方法は、たとえば、プラスチックケースの表面に青色のシルク印刷をして、抜き部分にプラスチックケースを表出させて、プラスチックのボディーカラーでリサイクルマークを表示できる。この表示は、青の背景にプラスチックのボデッーカラーでリサイクルマークが表示されるので、極めて見にくい欠点がある。この欠点は、色が違う２回のシルク印刷で解消できる。ただ、シルク印刷に限らず、多色の印刷はコストが相当に高くなる欠点がある。１回のシルク印刷でリサイクルマークを明確に表示するには、図２の断面図に示すように、シルク印刷した抜き文字や図形に沿ってレーザーを照射する。この方法によると、レーザーの照射部分が暗色に変色するので、青の背景に目だつ暗色でリサイクルマークを表示できる。ただ、この方法は、シルク印刷１４の抜き部分１５に沿って、正確にレーザーを照射する必要がある。このため、シルク印刷１４とレーザー照射とを、極めて高い精度で位置調整する必要がある。シルク印刷１４の抜き部分１５とレーザー照射部１６とがずれると、リサイクルマークを綺麗に表示できなくなるからである。

本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単かつ容易に、しかも能率よく綺麗に、３色以上の表示ができるレーザーマーキング方法とレーザーマーキング及びレーザーマーキングを有するパック電池を提供することにある。

本発明のレーザーマーキング方法は、プラスチックケース１の表面の一部に塗膜層２を設ける塗膜積層工程と、この塗膜積層工程で形成された塗膜層２にレーザーを照射して塗膜層２を除去し、除去された塗膜層２を透過するレーザービームでプラスチックケース１を変色させて、塗膜層２に文字や図形等を表示するレーザー照射工程とからなる。

本発明の請求項２のレーザーマーキング方法は、レーザー照射工程において、プラスチックケース１の表面であって塗膜層２のない部分にもレーザーを照射して、プラスチックケース１を変色させて文字や図形等を表示する。

本発明の請求項３のレーザーマーキング方法は、塗膜積層工程において、色が異なる複数の塗膜層２を積層して設け、レーザー照射工程において、塗膜層２を除去してプラスチックケース１をレーザービームで変色して文字や図形等をすると共に、一部の塗膜層２を残して表面の塗膜層２をレーザービームで除去し、除去されないで残る塗膜層２で文字や図形等を表示する。

本発明の請求項４のレーザーマーキング方法は、レーザー照射工程において、複数回レーザーを照射して、塗膜層２を除去する。

本発明の請求項５のレーザーマーキングは、プラスチックケース１の表面の一部に塗膜層２を設けており、この塗膜層２がレーザービームで除去されると共に、塗膜層２の除去された部分のプラスチックケース１がレーザービームで変色されて、塗膜層２を塗布している領域に変色したプラスチックケース１で文字や図形等を表示している。

本発明の請求項６のレーザーマーキングは、プラスチックケース１の表面であって塗膜層２のない部分にもレーザーを照射して、プラスチックケース１を変色させて文字や図形等を表示している。

本発明の請求項７のレーザーマーキングは、プラスチックケース１の表面部に、異なる色の２層以上の塗膜層２を積層して設けており、塗膜層２を除去してプラスチックケース１をレーザービームで変色させて文字や図形等していると共に、一部の塗膜層２を残して表面の塗膜層２をレーザービームで除去して、除去されないで残る塗膜層２でもって、塗膜層２を設けている領域に文字や図形等を表示している。

本発明の請求項８のパック電池は、内部に電池を収納してなるプラスチックケース１の表面にレーザーマーキングを有する。このパック電池は、プラスチックケース１の表面の一部に塗膜層２を設けており、この塗膜層２がレーザービームで除去されると共に、塗膜層２の除去された部分のプラスチックケース１がレーザービームで変色されて、塗膜層２を塗布している領域に変色したプラスチックケース１で文字や図形等を表示してプラスチックケース１の表面にレーザーマーキングを施している。

さらに、本発明の請求項９のパック電池は、プラスチックケース１の表面にリサイクルマークをレーザーマーキングして表示している。

本発明のレーザーマーキングとレーザーマーキング方法及びレーザーマーキングを有するパック電池は、簡単かつ容易に、しかも能率よく綺麗に３色以上の表示ができる特長がある。それは、本発明がプラスチックケースの表面の一部に塗膜層を設け、この塗膜層にレーザーを照射して塗膜層を除去し、除去された塗膜層を透過させるレーザービームでプラスチックケースを変色させて、塗膜層に文字や図形等を表示するからである。この方法で文字や図形等を表示する塗膜層は、印刷するときに文字や図形等を設ける必要がなく、また、印刷して設けた文字や図形等に正確に位置をあわせてレーザービームを照射する必要もない。このため、塗膜層にレーザービームを照射し、さらにこのレーザービームでプラスチックケースを変色して、塗膜層を背景色として明瞭に文字や図形等を表示できる。

また、本発明の請求項２のレーザーマーキング方法と請求項６のレーザーマーキングは、塗膜層を設けない部分にもレーザービームを照射して文字や図形等を設けるので、塗膜層とこれがない部分の両方にレーザービームを照射して明瞭に文字や図形等を表示できる特長がある。

さらに、本発明の請求項３のレーザーマーキング方法と請求項７のレーザーマーキングは、塗膜層に照射するレーザービームの回数や出力の大きさをコントロールして表示する文字や図形等の色を多色にできる特長がある。色が異なる複数の塗膜層を設けると共に、レーザービームが色違いの塗膜層を除去する状態を変更するからである。

また、本発明の請求項４のレーザーマーキング方法は、レーザービームの出力を同じにして、塗膜層と塗膜層のない領域の両方を明確に文字や図形等を表示できる特長がある。塗膜層に照射するレーザービームの回数を複数回にすることで、レーザービームの出力を同じにしながら、塗膜層を除去し、また、プラスチックケースを変色して文字や図形等を明確に表示できるからである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのレーザーマーキングとレーザーマーキング方法及びレーザーマーキングを有するパック電池を例示するものであって、本発明はレーザーマーキングとその方法とパック電池を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図３は、本発明のレーザーマーキングを設けてなるパック電池３の一例を示している。図に示すパック電池３は、プラスチックケース１の内部に二次電池（図示せず）を収納している。図のパック電池３は、プラスチックケース１の表面にレーザーマーキングをして文字や図形等を表示している。本発明のレーザーマーキング方法は、図４に示す塗膜積層工程と、レーザー照射工程とで、プラスチックケース１の表面にレーザーマーキングをして文字や図形等を表示する。ただし、本明細書において、プラスチックケース１の表面にレーザーマーキングで表示される文字や図形等とは、記号やマーク、数字、絵等を含む広い意味で使用する。

塗膜積層工程は、プラスチックケース１の表面に一部に塗膜層２を設ける。塗膜層２は、シルク印刷等の方法で印刷して設け、あるいは塗料を刷毛塗りやスプレー等の方法で塗布して設ける。シルク印刷は、プラスチックケース１の特定の位置に正確に塗膜層２を設けることができる。塗膜層２はプラスチックケース１と異なる色で、プラスチックケース１の表面の全体に設けることなく、プラスチックケース１とは異なる色を表示する部分に設けられる。図のプラスチックケース１は、リサイクルマークを表示する部分に限って塗膜層２を設けている。リサイクルマークは青色で表示されるので、リサイクルマークを設ける塗膜層２は青色の塗料で設けられる。リサイクルマークは、資源再利用の観点から充電式の電池を種類ごとに分別して回収するためのものである。ユーザーは、このリサイクルマークをチェックすることで、電池の種類を確実に見分けて分別しながらリサイクルボックスへ廃棄できる。このように、パック電池３のプラスチックケース１の表面にリサイクルマークを表示することで、ユーザーに対して、環境問題を意識させると共に、廃棄するときに注意を促すことができる。

プラスチックケース１は、レーザービームで変色できるボディーカラーのプラスチックで成形されたケースである。図３と図４は、プラスチックケース１をパック電池３のケースとしている。レーザーマーキングは、ケースを厚くしないで、消えない文字や図形等の必要な表示ができる。したがって、レーザーマーキングは、小さいケースの表示に適している。ただ、大きいプラスチックケースであっても、消えない表示をするのにも適している。したがって、本発明は、プラスチックケースをパック電池以外のケース、たとえば種々の電気製品のケース、あるいは機械器具のケース等とすることができる。

プラスチックケース１のボディーカラーは、白色、明色、薄い色である。このボディーカラーのプラスチックケース１は、レーザービームで表示する文字や図形等を明瞭に表示できる。レーザービームが、プラスチックケース１の表面に、黒に近い暗色の文字や図形等を表示するからである。

塗膜層２は、プラスチックケース１の表面にひとつの層として設けられ、あるいは図５の断面図に示すように、色が異なる複数層を積層して設けられる。複数の塗膜層２を設ける構造は、異なる色で文字や図形等を表示できる。図５は、第１〜第３の塗膜層からなる３層の塗膜層２を設けている。この構造によると、全ての塗膜層２をレーザービームで除去してプラスチックケース１を変色させる第１色の文字や図形等と、第１の塗膜層２Ａと第２の塗膜層２Ｂを除去して第３の塗膜層２Ｃの色で表示される第２色の文字や図形等と、第１の塗膜層２Ａを除去して第２の塗膜層２Ｂの色で表示される第３色の文字や図形等とからなる３色の文字や図形等を表示できる。第２色と第３色の文字や図形等は、第３の塗膜層２Ｃと第２の塗膜層２Ｂの色で表示するので、この表示において、レーザービームが第３の塗膜層２Ｃと第２の塗膜層２Ｂを熱エネルギーで焼け色に変色させないように、いいかえると、レーザービームが第３の塗膜層２Ｃと第２の塗膜層２Ｂを熱エネルギーで焦がさないようにする。

塗膜層２の文字や図形等を表示する部分は、レーザービームで除去される。塗膜層２は、プラスチックケース１の表面を着色して、レーザービームで除去される膜厚として設けられる。塗膜層２の膜厚は、用途によって一定ではないが、好ましくは１０〜２００μｍ、さらに好ましくは１０〜１００μｍ、最適には１０〜５０μｍとされる。塗膜層を厚くしてプラスチックケースの表面に塗膜層を剥離し難いように設けることができる。ただ、厚い塗膜層は、レーザービームで除去するために大きなエネルギーを必要とするので、レーザービームの照射回数を多く、あるいはレーザービームの出力を大きくする必要がある。反対に薄い塗膜層は、弱いレーザービームで除去できるが、剥離しやすくなる欠点がある。

塗膜層２の耐久性と強度は、塗膜層２を構成する塗料の種類によって変化する。塗料には種々のタイプのものが現在使用されているが、塗料はほとんど例外なく集束されたレーザービームの熱エネルギーで消失できる。塗膜層２の塗料には、顔料をビヒクルに分散させて、調整剤等を添加したものが使用される。塗料として油性塗料と水性塗料があるが両方の塗料を使用することができる。塗膜層２の塗料も白色、明色、薄い色のものが適している。それは、塗膜層２を背景色として、プラスチックケース１をレーザービームで変色させた暗色の文字や図形等を表示するからである。プラスチックケース１に単層の塗膜層２を設けるものは、この塗膜層２を白色、明色、薄い色とする。複数の塗膜層２を設ける構造は、最も表面側にある塗膜層２を白色、明色、薄い色とし、その内側に積層する塗膜層２を暗色、濃い色とする。表面の塗膜層２を背景色として、その下の塗膜層２の色で明瞭に文字や図形等を表示するためである。

レーザー照射工程は、塗膜層２を設けたプラスチックケース１の表面にレーザービームを照射して文字や図形等を表示する。レーザーには、たとえば、レーザー励起方式をランプ式とするＹＡＧレーザーが使用できる。このレーザーは、たとえば、電流値を１３〜１６Ａ、周波数を４〜５ｋＨｚとしてレーザービームを照射して、プラスチックケース１の表面にレーザービームで印字する速度を１００〜１７０ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。図６は、プラスチックケース１にレーザービームを照射する状態を示している。この図は、レーザービームを複数回照射して、塗膜層２に文字や図形等を表示する。最初に塗膜層２にレーザービームを照射して、塗膜層２を除去する。次回に同じ位置にレーザービームを照射して、除去された塗膜層２を透過するレーザービームでプラスチックケース１を変色させて、塗膜層２に文字や図形等を表示する。以上のレーザー照射工程は、レーザービームを同じ位置に２回照射して、塗膜層２に文字や図形等を表示する。

以上のレーザー照射工程は、最初の塗膜層２を除去する工程で、塗膜層２のある部分と、塗膜層２のない部分にレーザービームを照射して、塗膜層２のない部分に文字や図形等を表示できる。塗膜層２のない部分は、照射されるレーザービームがプラスチックケース１を変色させて、文字や図形等を表示する。この方法は、最初に塗膜層２の領域と塗膜層２のない領域の両方にレーザービームを照射し、次回は塗膜層２の領域にのみレーザービームを照射する。

また、レーザービームを複数回に照射するレーザー照射工程は、塗膜層が除去された部分にレーザービームを照射する工程で、塗膜層のある部分のみでなく、プラスチックケースの塗膜層のない部分にもレーザービームを照射して、塗膜層のない部分に文字や図形等を表示できる。塗膜層のない部分は、照射されるレーザービームがプラスチックケースを変色させて、文字や図形等を表示する。この方法は、最初に塗膜層の領域にのみレーザービームを照射し、次回は塗膜層の領域と塗膜層のない領域とにレーザービームを照射する。

以上のように、塗膜層２に複数回にレーザービームを照射して、塗膜層２と塗膜層２のない領域の両方にプラスチックケース１を変色させた文字や図形等を表示する方法は、レーザービームの照射出力を同じにして、塗膜層２と、塗膜層２のない領域とに文字や図形等を明確に表示できる特長がある。ただ、塗膜層の領域を、塗膜層２ない領域よりも大出力のレーザービームを照射して、塗膜層にプラスチックケースを変色させた文字や図形等を表示することもできる。このレーザー照射工程は、塗膜層にレーザービームを１回照射して、プラスチックケースを変色させて文字や図形等を表示できる。

複数の塗膜層２を設けたプラスチックケース１は、図５の断面図に示すように、全ての塗膜層２を除去してプラスチックケース１をレーザービームで変色して第１色の文字や図形等を表示し、さらに一部の塗膜層２を残して、表面から塗膜層２をレーザービームで除去して、除去されないで残る塗膜層２で文字や図形等を表示して、文字や図形等を多色に表示できる。

このプラスチックケース１は、１回目のレーザービームで第１の塗膜層２Ａを除去すると、第１の塗膜層２Ａを背景色として第２の塗膜層２Ｂの色で文字や図形等を表示できる。さらに、１回目にレーザービームを照射した位置に２回目のレーザービームを照射して、第１の塗膜層２Ａと第２の塗膜層２Ｂを除去すると、第１の塗膜層２Ａを背景色として第３の塗膜層２Ｃの色で文字や図形等を表示できる。さらに、１回目と２回目にレーザービームを照射した位置に３回目のレーザービームを照射して、第１の塗膜層２Ａと第２の塗膜層２Ｂと第３の塗膜層２Ｃを除去すると、第１の塗膜層２Ａを背景色としてプラスチックケース１の色で文字や図形等を表示できる。さらに、１回目と２回目と３回目にレーザービームを照射した位置に４回目のレーザービームを照射して、第１の塗膜層２Ａと第２の塗膜層２Ｂと第３の塗膜層２Ｃをを除去し、さらにプラスチックケース１をレーザービームで変色させると、第１の塗膜層２を背景色としてプラスチックケース１を変色させた色で文字や図形等を表示できる。

従来のレーザーマーキングの一例を示す拡大断面図である。 従来のレーザーマーキングの他の一例を示す拡大断面図である。 本発明の一実施例にかかるレーザーマーキングを有するパック電池の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施例にかかるレーザーマーキング方法の工程を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるレーザーマーキングの一例を示す拡大断面図である。 レーザー照射工程の一例を示す断面図である。

符号の説明

１…プラスチックケース
２…塗膜層 ２Ａ…第１の塗膜層
２Ｂ…第２の塗膜層
２Ｃ…第３の塗膜層
３…パック電池
１１…金属母材
１２…黒塗装
１３…青塗装
１４…シルク印刷
１５…抜き部分
１６…レーザー照射部

Claims (9)

1. プラスチックケース(1)の表面の一部に塗膜層(2)を設ける塗膜積層工程と、
   この塗膜積層工程で形成された塗膜層(2)にレーザーを照射して塗膜層(2)を除去し、除去された塗膜層(2)を透過するレーザービームでプラスチックケース(1)を変色させて、塗膜層(2)に文字や図形等を表示するレーザー照射工程とからなるレーザーマーキング方法。
2. レーザー照射工程において、プラスチックケース(1)の表面であって塗膜層(2)のない部分にもレーザーを照射して、プラスチックケース(1)を変色させて文字や図形等を表示する請求項１に記載されるレーザーマーキング方法。
3. 塗膜積層工程において、色が異なる複数の塗膜層(2)を積層して設け、レーザー照射工程において、塗膜層(2)を除去してプラスチックケース(1)をレーザービームで変色して文字や図形等とすると共に、一部の塗膜層(2)を残して表面の塗膜層(2)をレーザービームで除去し、除去されないで残る塗膜層(2)で文字や図形等を表示する請求項１に記載されるレーザーマーキング方法。
4. レーザー照射工程において、複数回レーザーを照射して、塗膜層(2)を除去する請求項１ないし３のいずれかに記載されるレーザーマーキング方法。
5. プラスチックケース(1)の表面の一部に塗膜層(2)を設けており、この塗膜層(2)がレーザービームで除去されると共に、塗膜層(2)の除去された部分のプラスチックケース(1)がレーザービームで変色されて、塗膜層(2)を塗布している領域に変色したプラスチックケース(1)で文字や図形等を表示してなるレーザーマーキング。
6. プラスチックケース(1)の表面であって塗膜層(2)のない部分にもレーザーが照射されて、プラスチックケース(1)を変色させて文字や図形等を表示している請求項５に記載されるレーザーマーキング。
7. プラスチックケース(1)の表面部に、異なる色の２層以上の塗膜層(2)を積層して設けており、塗膜層(2)が除去されてプラスチックケース(1)をレーザービームで変色させて文字や図形等を表示していると共に、一部の塗膜層(2)を残して表面の塗膜層(2)がレーザービームで除去されて、除去されないで残る塗膜層(2)でもって、塗膜層(2)を設けている領域に文字や図形等を表示している請求項５に記載されるレーザーマーキング。
8. 内部に電池を収納してなるプラスチックケース(1)の表面にレーザーマーキングを有するパック電池において、
   プラスチックケース(1)の表面の一部に塗膜層(2)を設けており、この塗膜層(2)がレーザービームで除去されると共に、塗膜層(2)の除去された部分のプラスチックケース(1)がレーザービームで変色されて、塗膜層(2)を塗布している領域に変色したプラスチックケース(1)で文字や図形等を表示してプラスチックケース(1)の表面にレーザーマーキングを施してなるレーザーマーキングを有するパック電池。
9. プラスチックケース(1)の表面にリサイクルマークをレーザーマーキングしてなる請求項８に記載されるレーザーマーキングを有するパック電池
   

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