JP4799893B2 - Laser marking method and apparatus for workpiece yarn - Google Patents

Description

本発明は、モノフィラメントおよびスリットヤーンなどの糸条によって実現される被加工糸に、文字および図柄などの微細なマーキングパターンを明瞭に形成することができる被加工糸のレーザマーキング方法および装置に関する。   The present invention relates to a laser-marking method and apparatus for a processed yarn that can clearly form a fine marking pattern such as letters and designs on a processed yarn realized by yarns such as monofilaments and slit yarns.

典型的な従来の技術は、特許文献１に記載されている。この従来の技術では、文字、記号、符号、およびバーコードなどをマスクパターンとして描いたマスクを予め準備し、結像レンズを調整して、ＹＡＧレーザまたは炭酸ガスレーザのレーザ光を、成形品の表面に照射して、一括転写によってマーキングを行っている。   A typical prior art is described in US Pat. In this conventional technique, a mask in which characters, symbols, codes, barcodes, and the like are drawn as a mask pattern is prepared in advance, the imaging lens is adjusted, and laser light from a YAG laser or a carbon dioxide gas laser is applied to the surface of the molded product. And marking is performed by batch transfer.

前記成形品は、ポリエステル樹脂組成物から成り、ＹＡＧレーザおよび炭酸ガスレーザのいずれについても、ポリエステルに酸化チタンおよびカーボンブラックの一方または双方を添加したポリエステル樹脂組成物を用いることによって、マーキング性を改善する技術が開示されている。   The molded article is composed of a polyester resin composition, and the marking property is improved by using a polyester resin composition obtained by adding one or both of titanium oxide and carbon black to polyester for both YAG laser and carbon dioxide laser. Technology is disclosed.

ポリエステル樹脂組成物は、熱可塑性ポリエステル樹脂５８〜９６重量％に、臭素系難燃剤２〜２５重量％、アンチモン系難燃助剤２〜１５重量％、ならびに高熱伝導度のカーボンブラックおよび／またはグラファイト０．００１〜２重量％を添加した組成物から成る。   The polyester resin composition comprises a thermoplastic polyester resin 58 to 96% by weight, a bromine-based flame retardant 2 to 25% by weight, an antimony-based flame retardant auxiliary 2 to 15% by weight, and high thermal conductivity carbon black and / or graphite. It consists of a composition to which 0.001 to 2% by weight is added.

マーキング性の評価は、発泡状態、細線性、削れ性およびコントラスト比について判断される。発泡状態は、グラファイトのレーザ光の吸収による発熱によって、周囲のポリマが熱分解して発泡する現象であり、電子顕微鏡によって観察される。また、細線性は、表面粗さ計によって測定されるマーキング部の深さであり、コントラスト比は、５００±５０ルックスの輝度で拡散照明し、バックグラウンド輝度ＢＬと特性輝度ＣＬとを測定し、バックグラウンド輝度ＢＬと特性輝度ＣＬとの比（ＢＬ：ＣＬ）によって求められる。   The evaluation of the marking property is judged with respect to the foamed state, fine line property, shaving property and contrast ratio. The foaming state is a phenomenon in which surrounding polymer is thermally decomposed and foamed by heat generated by absorption of laser light of graphite, and is observed with an electron microscope. Further, the fine linearity is the depth of the marking portion measured by a surface roughness meter, the contrast ratio is diffusely illuminated with a luminance of 500 ± 50 lux, the background luminance BL and the characteristic luminance CL are measured, It is obtained by the ratio (BL: CL) between the background luminance BL and the characteristic luminance CL.

これらの評価項目について、前記ポリエステル樹脂組成物で組成を変えた実施例および比較例の複数のブロック状のサンプル成形品を作成し、レーザ光を照射部位を観察した結果として、良好なマーキング性が得られる前述の熱可塑性ポリエステル樹脂、臭素系難燃剤、アンチモン系難燃助剤、ならびに高熱伝導度のカーボンブラックおよび／またはグラファイトの配合比が提案されている。   About these evaluation items, as a result of creating a plurality of block-shaped sample molded products of Examples and Comparative Examples in which the composition was changed with the polyester resin composition, and observing the site irradiated with laser light, good marking properties were obtained. A blending ratio of the obtained thermoplastic polyester resin, brominated flame retardant, antimony flame retardant auxiliary, and carbon black and / or graphite having high thermal conductivity has been proposed.

他の従来の技術は、非特許文献１に記載されている。この従来の技術では、ＡＢＳ樹脂成形品の表面にレーザ光を照射して、鮮明な着色、平滑性および光沢のある加飾を実現するために、発色性については成形品の吸光度を制御し、平滑性についてはカーボンブラックの配合量を制御し、光沢についてはレーザ照射部位に照射されるレーザパルスエネルギに対する明度および表面粗さの関係からレーザパルスエネルギを制御することが提案されている。   Other conventional techniques are described in Non-Patent Document 1. In this conventional technique, the surface of the ABS resin molded product is irradiated with a laser beam to achieve clear coloring, smoothness, and glossy decoration. It has been proposed to control the blending amount of carbon black for smoothness and to control the laser pulse energy from the relationship between brightness and surface roughness with respect to the laser pulse energy irradiated to the laser irradiation site for gloss.

特開平４−２４６４５６号公報JP-A-4-246456 桝井 幹生、北村 啓明、佐藤 信、渡辺 治、近藤 真樹 松下電工技報 「配線器具へのレーザ加飾」 Ｄｅｃ．２００１ ｐ４１〜ｐ４５Mikio Sakurai, Hiroaki Kitamura, Shin Sato, Osamu Watanabe, Maki Kondo Matsushita Electric Engineering Report “Laser decoration on wiring equipment” Dec. 2001 p41-p45

前記特許文献１および非特許文献１に記載される従来の技術では、レーザ光を照射してマーキングされる被加工物が成形品である。この成形品は、特許文献１に記載される従来の技術では、ポリエステル樹脂組成物を押出機によって押し出されたペレット、組成の異なるペレットを用いて成形した成形品、および組成の異なるペレットの一部を用いて成形した成形品が、マーキングされる被加工物とされる。また、非特許文献１に記載される従来の技術では、射出成形機によって成形された平板状の成形物が被加工物とされる。   In the conventional techniques described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a workpiece to be marked by irradiation with laser light is a molded product. In the conventional technique described in Patent Document 1, this molded article is a pellet obtained by extruding a polyester resin composition by an extruder, a molded article formed using pellets having different compositions, and a part of pellets having different compositions. A molded product molded using the is used as a workpiece to be marked. Further, in the conventional technique described in Non-Patent Document 1, a flat molded product molded by an injection molding machine is used as a workpiece.

したがって、これらの従来の技術では、肉眼で充分に識別可能な大きさのマーキングパターンを明瞭に形成する技術を提案するものであるため、肉眼で直接視認することができない大きさ、たとえば幅１ｍｍ以下の微小領域にマーキングパターンを形成することはできない。   Therefore, since these conventional techniques propose a technique for clearly forming a marking pattern having a size that can be sufficiently identified with the naked eye, a size that cannot be directly visually recognized with the naked eye, for example, a width of 1 mm or less. It is not possible to form a marking pattern in the minute area.

肉眼で直接視認することができない大きさの微小領域にマーキングが要求される場合として、たとえば繊維製品の偽造防止という観点から、製造者名、品番、製造年月日およびロゴマークなどの各種の文字・図柄を、たとえば合成樹脂製のモノフィラメントなどの直径０．１ｍｍ程度の細い糸に、マーキングパターンとして形成する技術が求められている。   Various markings such as the manufacturer's name, product number, date of manufacture, and logo mark are required when marking is required for small areas that cannot be directly seen with the naked eye. A technique for forming a pattern as a marking pattern on a thin thread having a diameter of about 0.1 mm such as a monofilament made of synthetic resin is required.

このような糸にレーザ光によってマーキングする場合には、その糸の幅以下の領域内でレーザ光の照射位置を正確に位置決めして、レーザ光をマーキングパターンに沿って走査させながら照射しなければならないため、高い位置決め精度が要求されるとともに、糸の直径以下の微小領域に文字および図柄などの希望するマーキングパターンを、微細に、しかも明瞭かつ連続して形成することができ、拡大視したときに充分な可判読性が得られなければならない。したがって、前述の特許文献１および非特許文献１に記載の各従来の技術では、被加工糸である糸に対して、マーキングパターンを明瞭にかつ連続して形成することができないという問題がある。   When marking such a thread with laser light, the laser light irradiation position must be accurately positioned within an area that is less than the width of the thread, and the laser light must be irradiated while scanning along the marking pattern. Therefore, high positioning accuracy is required, and the desired marking pattern such as letters and designs can be formed minutely, clearly and continuously in a minute area below the thread diameter. Sufficient legibility must be obtained. Therefore, each of the conventional techniques described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 has a problem in that a marking pattern cannot be clearly and continuously formed on a thread that is a processed thread.

したがって本発明の目的は、被加工糸を高精度で容易に位置決めして、微小領域に微細なマーキングパターンを明確にかつ連続して形成することができる被加工糸のレーザマーキング方法および装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser marking method and apparatus for a processed yarn that can easily position the processed yarn with high accuracy and form a fine marking pattern clearly and continuously in a minute region. It is to be.

本発明は、緊張した状態で張架される被加工糸を、その被加工糸にレーザマーキングを行うために予め設定された照射条件のレーザ光を、合成樹脂からなる案内部材に照射して形成された一直線状の案内溝に嵌合させることで、その被加工糸の直径よりも小さい幅および予め定める長さのレーザ光照射領域に位置決めして配置し、
前記レーザ光照射領域に配置された被加工糸に、この被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径に集光されたレーザ光を、パルスで照射しながら走査して、所定のマーキングパターンを形成し、
マーキングパターンが形成された被加工糸を、前記レーザ光の走査速度に同期して、間欠的または連続的に移動させて、前記被加工糸にマーキングすることを特徴とする被加工糸のレーザマーキング方法である。 The present invention forms a work yarn stretched in a tension state by irradiating a guide member made of a synthetic resin with laser light having a preset irradiation condition for performing laser marking on the work yarn. By being fitted in the straight guide groove, the laser beam is irradiated with a laser beam irradiation region having a width smaller than the diameter of the thread to be processed and a predetermined length.
A predetermined marking pattern is formed by scanning a laser beam focused on a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the workpiece yarn while irradiating with a pulse on the workpiece yarn arranged in the laser beam irradiation region. Forming,
Laser marking of a processed yarn, wherein the processed yarn on which a marking pattern is formed is marked on the processed yarn by moving intermittently or continuously in synchronization with the scanning speed of the laser beam. Is the method.

本発明に従えば、被加工糸は緊張した状態で張架され、その被加工糸の直径よりも小さい幅およびマーキングパターンを構成する文字・図柄などの数や形態によって決まる予め定める長さのレーザ光照射領域に、位置決めして、配置される。   According to the present invention, the thread to be processed is stretched in a tensioned state, the width is smaller than the diameter of the thread to be processed, and the laser has a predetermined length that is determined by the number and form of characters / designs constituting the marking pattern. It is positioned and arranged in the light irradiation region.

このようなレーザ光照射領域に配置された被加工糸には、レーザ光を、パルスで照射しながら走査することによって、前記文字および図柄などによって構成される所定のマーキングパターンが形成される。   A predetermined marking pattern composed of the characters and designs is formed on the workpiece yarn arranged in such a laser beam irradiation region by scanning the laser beam while irradiating it with a pulse.

前記被加工糸としては、レーザ光の照射によって、熱的および化学的に安定に溶融する合成樹脂を紡糸して製造されるモノフィラメントなどによって実現されてもよく、あるいはスリットヤーンによって実現されてもよい。   The processed yarn may be realized by a monofilament manufactured by spinning a synthetic resin that is thermally and chemically stably melted by laser light irradiation, or may be realized by a slit yarn. .

前記被加工糸に照射されるレーザ光は、そのスポット径が被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径、たとえば直径が約１００μｍの被加工糸であれば１２μｍに集光されるので、幅６０μｍ程度の微小領域に微細なマーキングパターンを明確に形成することができる。前記レーザ光のスポット径を被加工糸の直径よりも小さくなるように集光するにあたっては、レーザ光源から発振されたレーザビーム光を、集光レンズによって集光すればよく、レーザ光の照射面でのエネルギ密度は、被加工糸の材質および表面性状に応じて適宜、調整することによって、最適な発色状態または変色状態でマーキングパターンを明瞭に形成することができる。   The laser beam applied to the workpiece yarn is focused on a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the workpiece yarn, for example, a workpiece yarn having a diameter of about 100 μm. A fine marking pattern can be clearly formed in a minute region of about 60 μm. In condensing the laser light so that the spot diameter is smaller than the diameter of the thread to be processed, the laser beam emitted from the laser light source may be condensed by a condenser lens, By appropriately adjusting the energy density in accordance with the material and surface properties of the yarn to be processed, the marking pattern can be clearly formed in an optimal coloring state or discoloration state.

また前記被加工糸の位置決めは、たとえばコンピュータによって制御されるレーザ光照射装置に前記レーザ光照射領域を予め設定しておき、このレーザ光照射領域が、被加工糸の前記所定のマーキングパターンが形成されるべき被照射部位に一致するように、レーザ光照射領域または被加工糸を正確に配置し、それらの位置関係が、少なくともレーザ光の照射期間中に変化しないように、被加工糸を治具などによって保持することによって、達成される。   For positioning of the work yarn, for example, the laser light irradiation region is set in advance in a laser light irradiation device controlled by a computer, and the laser beam irradiation region forms the predetermined marking pattern of the work yarn. The laser beam irradiation region or the processed yarn is accurately arranged so as to match the irradiated region to be irradiated, and the processed yarn is cured so that their positional relationship does not change at least during the laser beam irradiation period. This is achieved by holding the tool.

１つのマーキングパターンの一部または全部が形成された被加工糸は、前記レーザ光の走査速度に同期して、間欠的または連続的に移動させて、被加工糸の次の領域にマーキングされる。間欠的に被加工糸を移動させる場合には、１つのマーキングパターンが形成されるたびに被加工糸を移動させてもよく、１つのマーキングパターンを形成する期間を複数に時分割してもよい。   The processed yarn on which a part or all of one marking pattern is formed is marked intermittently or continuously in synchronization with the scanning speed of the laser beam to mark the next region of the processed yarn. . When the workpiece yarn is moved intermittently, the workpiece yarn may be moved each time one marking pattern is formed, and the period for forming one marking pattern may be divided into a plurality of times. .

また連続的に被加工糸を移動させる場合には、レーザ光照射装置の走査速度に同期させて追従させることができる範囲で、被加工糸を一定速度で移動させながら連続してレーザ光を照射してもよく、マーキングの進行速度に追従させて被加工糸の送り速度を変化させて、変則的な移動速度で被加工糸を移動させながらレーザ光を連続して照射してもよい。   Also, when moving the workpiece yarn continuously, the laser beam is irradiated continuously while moving the workpiece yarn at a constant speed within the range that can be synchronized with the scanning speed of the laser beam irradiation device. Alternatively, the laser beam may be continuously irradiated while moving the work yarn at an irregular moving speed by changing the feed speed of the work yarn so as to follow the progress speed of the marking.

このように正確に位置決めされた被加工糸に微小なスポット径でレーザ光をパルス照射で走査してマーキングするので、微小領域に微細なマーキングパターンを明確に、しかも連続して形成することができる。   Since the laser beam is scanned and scanned with a laser beam with a minute spot diameter on the precisely positioned yarn in this way, a minute marking pattern can be clearly and continuously formed in a minute region. .

また、前記被加工糸の位置決めは、その被加工糸にレーザマーキングを行うために予め設定された照射条件のレーザ光を、合成樹脂からなる案内部材に照射して形成された一直線状の案内溝に嵌合させることによって実現される。 Also, the positioning of the yarn, the to be processed yarn with laser light of a preset irradiation conditions in order to perform the laser marking, made of a synthetic resin guide member in a straight line guide which is formed by irradiating Ru is achieved by fitting the groove.

さらに本発明は、前記予め設定された照射条件は、所定の材質および直径の被加工糸に対して、レーザ光のレーザ光照射領域の幅およびスポット径を決定した後、少なくともレーザ光の照射パワー、繰り返し周波数、パルス幅および走査速度を、個別に変化させながら判読可能な値を抽出して、順次的に設定されることを特徴とする。   Further, in the present invention, the preset irradiation condition is that at least a laser beam irradiation power is determined after determining a width and a spot diameter of a laser beam irradiation region of a laser beam with respect to a workpiece having a predetermined material and diameter. Further, a readable value is extracted while changing the repetition frequency, the pulse width, and the scanning speed individually, and is set sequentially.

さらに本発明は、前記案内部材および被加工糸のうち少なくともいずれか一方は、除電されていることを特徴とする。   Furthermore, the present invention is characterized in that at least one of the guide member and the processed yarn is neutralized.

さらに本発明は、被加工糸が巻回される供給リールと、
被加工糸に所定のマーキングパターンが形成された被加工糸を巻き取る巻取リールと、
供給リールおよび巻取リール間にわたって張架される被加工糸が嵌まり込みかつ被加工糸の張架方向に沿って一直線状に延びる案内溝が形成される案内部材と、
前記案内部材によって前記案内溝に嵌まり込んだ状態で配置される被加工糸に、前記レーザ光照射領域内で前記被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径に集光されたレーザ光を、パルスで照射しながら走査して、前記所定のマーキングパターンを被加工糸の直径よりも小さい幅および予め定める長さのレーザ光照射領域に形成するレーザ光照射手段と、
前記供給リールを、被加工糸に張力が発生する方向に回転トルクを付与する供給側トルク付与手段と、
前記巻取リールを、被加工糸の張力および移動速度が一定になるように回転を付与する巻取側回転付与手段とを含むことを特徴とする被加工糸のレーザマーキング装置である。 Furthermore, the present invention provides a supply reel on which a work thread is wound,
A take-up reel that winds up the processed yarn in which a predetermined marking pattern is formed on the processed yarn;
A guide member in which a work thread stretched between a supply reel and a take-up reel is fitted, and a guide groove extending in a straight line along the stretch direction of the work thread is formed;
Laser light focused on a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the workpiece yarn in the laser beam irradiation region is applied to the workpiece yarn arranged in a state of being fitted into the guide groove by the guide member. Scanning with irradiation with a pulse, laser beam irradiation means for forming the predetermined marking pattern in a laser beam irradiation region having a width smaller than the diameter of the thread to be processed and a predetermined length;
Supply-side torque applying means for applying a rotational torque to the supply reel in a direction in which tension is generated in the work thread;
A laser marking device for a processed yarn, comprising: a winding-side rotation imparting means for imparting rotation to the take-up reel so that a tension and a moving speed of the processed yarn are constant.

本発明に従えば、供給リールおよび巻取リール間にわたって張架される被加工糸には、供給リールへの供給側トルク付与手段による回転トルクによって張力が与えられ、案内部材の案内溝に緊張された状態で嵌まり込む。   According to the present invention, the work yarn stretched between the supply reel and the take-up reel is tensioned by the rotational torque from the supply-side torque applying means to the supply reel, and is tensioned in the guide groove of the guide member. Fit in the state.

レーザ光照射手段は、前記案内部材の案内溝に緊張された状態で嵌まり込んだ被加工糸に、レーザ光を照射する。このレーザ光照射手段から被加工糸に照射されるレーザ光は、レーザ光照射領域内で被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径に集光され、文字および図柄などの所定のマーキングパターンに沿って走査され、そのマーキングパターンが被加工糸に形成される。   The laser beam irradiating unit irradiates the processed yarn fitted in a tensioned state in the guide groove of the guide member with the laser beam. The laser light emitted from the laser light irradiation means to the work yarn is condensed to a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the work yarn within the laser light irradiation region, and is applied to a predetermined marking pattern such as a character and a pattern. The marking pattern is formed on the processed yarn.

前記マーキングパターンが形成された被加工糸、すなわちマーキング糸は、巻取側回転付与手段によって巻取方向に巻取回転量が付与された巻取リールに一定の移動速度で巻き取られ、レーザ光の照射位置がずれることなく、正確に、連続して、マーキングパターンが形成される。   The processed yarn on which the marking pattern is formed, that is, the marking yarn, is wound at a constant moving speed on a take-up reel provided with a take-up rotation amount in the take-up direction by the take-up side rotation applying means, and laser light is emitted. The marking pattern is formed accurately and continuously without shifting the irradiation position.

また本発明は、前記案内部材よりも被加工糸の移動方向上流側および下流側のうち少なくともいずれか一方に設けられ、被加工糸を案内部材の案内溝よりも下方に案内する押さえ手段を含むことを特徴とする。   Further, the present invention includes a pressing unit that is provided on at least one of the upstream side and the downstream side in the movement direction of the workpiece yarn relative to the guide member and guides the workpiece yarn below the guide groove of the guide member. It is characterized by that.

本発明に従えば、前記案内部材よりも被加工糸の移動方向上流側および下流側のうち少なくともいずれか一方には被加工糸を案内部材の案内溝よりも下方に案内する押さえ手段が設けられるので、被加工糸の案内溝からの抜け出しなどの不所望な被加工糸の挙動が抑制され、案内溝に沿って一定の移動速度で案内される被加工糸に安定に、かつ確実にマーキングパターンが形成される。   According to the present invention, at least one of the upstream side and the downstream side in the moving direction of the workpiece yarn with respect to the guide member is provided with pressing means for guiding the workpiece yarn below the guide groove of the guide member. As a result, undesired behavior of the work thread such as the work thread coming out from the guide groove is suppressed, and the marking pattern is stably and reliably applied to the work thread guided at a constant moving speed along the guide groove. Is formed.

さらに本発明は、前記レーザ光照射手段には、所定の材質および直径の被加工糸に対して、レーザ光のレーザ光照射領域の幅およびスポット径を決定した後、少なくともレーザ光の照射パワー、繰り返し周波数、パルス幅および走査速度を、個別に変化させながら判読可能な値を抽出して、順次的に決定されたレーザ光照射条件が設定されていることを特徴とする。   Further, in the present invention, the laser beam irradiation means determines at least the laser beam irradiation power after determining the width and spot diameter of the laser beam irradiation region of the laser beam with respect to the workpiece having a predetermined material and diameter. A readable value is extracted while changing the repetition frequency, pulse width, and scanning speed individually, and sequentially determined laser light irradiation conditions are set.

さらに本発明は、前記案内部材および被加工糸のうち少なくともいずれか一方は、除電されていることを特徴とする。   Furthermore, the present invention is characterized in that at least one of the guide member and the processed yarn is neutralized.

本発明によれば、正確に位置決めされた被加工糸に、微小なスポット径でレーザ光をパルス照射で走査してマーキングするので、微小領域に微細なマーキングパターンを明確に、しかも連続して形成することができる。   According to the present invention, a precisely positioned workpiece thread is marked by scanning with laser light with a minute spot diameter by pulse irradiation, so that a fine marking pattern is clearly and continuously formed in a minute region. can do.

また本発明によれば、供給リールおよび巻取リール間にわたって張架される被加工糸を、張力が与えられた状態で案内部材の案内溝によって位置決めし、レーザ光照射手段から被加工糸の直径よりも小さいスポット径のレーザ光をパルス照射しながら走査して、マーキングパターンを形成し、巻取リールに巻き取るように構成されるので、微細なマーキングパターンが明瞭に形成された糸を、連続して製造することができる。   Further, according to the present invention, the work yarn stretched between the supply reel and the take-up reel is positioned by the guide groove of the guide member in a state where tension is applied, and the diameter of the work yarn is measured from the laser beam irradiation means. Scanning while irradiating a laser beam with a smaller spot diameter to form a marking pattern and winding it around a take-up reel, continuous yarn with a fine marking pattern clearly formed Can be manufactured.

さらに本発明によれば、案内部材よりも被加工糸の移動方向上流側および下流側のうち少なくともいずれか一方に押さえ手段が設けられるので、供給リールに巻回された被加工糸の繰り出し位置に拘らず、被加工糸の案内溝からの抜け出しなどの不所望な被加工糸の挙動が抑制され、案内溝に沿って一定の移動速度で案内される被加工糸を、安定して正確にレーザ光の照射位置に供給することができ、ずれや欠落のない高品質のマーキングパターンを形成することができる。   Furthermore, according to the present invention, since the pressing means is provided on at least one of the upstream side and the downstream side in the movement direction of the work thread relative to the guide member, the work thread wound around the supply reel is positioned at the feeding position. Regardless, the undesired behavior of the work thread, such as the work thread coming out of the guide groove, is suppressed, and the work thread guided at a constant moving speed along the guide groove can be stably and accurately lasered. It can be supplied to the light irradiation position, and a high-quality marking pattern can be formed without any deviation or omission.

図１は、本発明の実施の一形態の被加工糸のレーザマーキング方法が実施される被加工糸のレーザマーキング装置１の構成を簡素化して示す側面図である。なお、本実施の形態において「被加工糸」とは、その構造形態上、繊維を揃えて長く連続させたものをいい、短い繊維（ステープル）を紡績によって連続させた紡績糸と、長い繊維（フィラメント）を集束させたフィラメント糸とを含み、一例として、単一の繊維からなるモノフィラメント糸へのレーザマーキング方法について説明する。このモノフィラメント糸は、溶融紡糸によって製造されるため、表面に毛羽がなく平滑であり、内部に空隙が少なく緊密であり、撚りがないため、所定の文字、図形およびロゴマークなどのマーキングパターンを連続的に均一な表示品位で形成することができる。   FIG. 1 is a side view showing, in a simplified manner, the configuration of a laser marking device 1 for a processed yarn in which the laser marking method for a processed yarn according to an embodiment of the present invention is performed. In the present embodiment, the “processed yarn” refers to a structure in which fibers are aligned and continuous for a long time, a spun yarn in which short fibers (staples) are continuously spun, and a long fiber ( As an example, a laser marking method for a monofilament yarn composed of a single fiber will be described. Since this monofilament yarn is manufactured by melt spinning, it has a smooth surface with no fluff on the surface, is tight with few voids inside, and is not twisted, so it allows continuous marking patterns such as predetermined letters, figures, and logo marks. And uniform display quality.

本実施の形態のレーザマーキング装置１は、供給リール２、巻取リール３、案内部材である糸案内板４、レーザ光照射手段であるレーザ光照射装置５、供給側トルク付与手段６、巻取側回転付与手段７、押さえ手段である一対のガイドリング８ａ，８ｂ、および制御装置１０を含む。   The laser marking device 1 of the present embodiment includes a supply reel 2, a take-up reel 3, a yarn guide plate 4 that is a guide member, a laser light irradiation device 5 that is a laser light irradiation means, a supply-side torque applying means 6, and a winding. It includes a side rotation applying means 7, a pair of guide rings 8 a and 8 b which are pressing means, and a control device 10.

前記供給リール２は、図示しない基台に図１の上下方向である鉛直軸線まわりに回転自在に設けられ、被加工糸９が巻回される。巻取リール３は、図示しない基台に図１の紙面に垂直な水平軸線まわり回転自在に設けられ、レーザ光照射装置５によって所定のマーキングパターンが形成された被加工糸９を巻き取る。   The supply reel 2 is provided on a base (not shown) so as to be rotatable around a vertical axis that is the vertical direction in FIG. 1, and a work yarn 9 is wound around the supply reel 2. The take-up reel 3 is provided on a base (not shown) so as to be rotatable about a horizontal axis perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and takes up a processed yarn 9 on which a predetermined marking pattern is formed by a laser beam irradiation device 5.

これらの供給リール２および巻取リール３間には、前記レーザ光照射装置５が設けられる。レーザ光照射装置５は、レーザ光照射ヘッド１１を有し、このレーザ光照射ヘッド１１の下方には前記糸案内板４が設けられる。糸案内板４は、図示しない位置調整用テーブルに被加工糸９の移動経路に下方から臨むようにして設置され、後述の図６に示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向の直線移動、および各軸Ｘ，Ｙ，Ｚまわりの角変位方向α，β，γの角変位が可能であり、被加工糸９を案内すべき位置に移動させて高精度で位置決めすることができる。   Between the supply reel 2 and the take-up reel 3, the laser beam irradiation device 5 is provided. The laser beam irradiation device 5 has a laser beam irradiation head 11, and the yarn guide plate 4 is provided below the laser beam irradiation head 11. The yarn guide plate 4 is installed on a position adjustment table (not shown) so as to face the moving path of the processed yarn 9 from below, and as shown in FIG. 6 to be described later, the three orthogonal axes of the X, Y, and Z axes. Can move linearly in the direction and angular displacements in the angular displacement directions α, β, γ around the axes X, Y, Z, and move the workpiece 9 to the position to be guided and position it with high accuracy. Can do.

各ガイドリング８ａ，８ｂは、円環状またはＣ字状の滑り性の良好な合成樹脂または金属からなり、前記糸案内板４よりも被加工糸９の移動方向上流側（図１の左側）および下流側（図１の右側）に設けられ、糸案内板４に対する高さ方向（図１の上下方向）および左右方向（図１の紙面に垂直方向）の位置を調整することができるように、図示しない装置フレームなどに対して連結されている。   Each guide ring 8a, 8b is made of an annular or C-shaped synthetic resin or metal having good slipperiness, and is upstream of the yarn guide plate 4 in the movement direction of the processed yarn 9 (left side in FIG. 1) and Provided on the downstream side (the right side in FIG. 1), so that the position in the height direction (vertical direction in FIG. 1) and the horizontal direction (perpendicular to the plane of FIG. 1) relative to the yarn guide plate 4 can be adjusted. It is connected to a device frame (not shown).

これらのガイドリング８ａ，８ｂには、被加工糸９が挿通され、その被加工糸９を糸案内板４の前記移動方向上流側および下流側で、糸案内板４に形成される案内溝１２よりも下方に案内して、被加工糸９の案内溝１２からの離脱を防止する。   A thread 9 to be processed is inserted into the guide rings 8 a and 8 b, and the guide thread 12 is formed in the thread guide plate 4 on the upstream side and the downstream side in the movement direction of the thread guide plate 4. In this way, the thread 9 to be processed is prevented from being detached from the guide groove 12.

前記供給側トルク付与手段６は、鉛直軸線まわりに回転駆動される出力軸を有するトルクモータ１５と、トルクモータ１５の出力軸に固定される駆動プーリ１６と、前記供給リール２のリール軸１７の下端部に同軸に固定される従動プーリ１８と、駆動プーリ１６および従動プーリ１８間にわたって巻き掛けられて張架される無端状のベルト１９とを有する。   The supply-side torque applying means 6 includes a torque motor 15 having an output shaft that is rotationally driven around a vertical axis, a drive pulley 16 that is fixed to the output shaft of the torque motor 15, and a reel shaft 17 of the supply reel 2. A driven pulley 18 that is coaxially fixed to the lower end portion, and an endless belt 19 that is wound and stretched between the driving pulley 16 and the driven pulley 18 are provided.

トルクモータ１５は、制御装置１０によって回転動作が制御され、出力軸を一方向に最適なトルクで回転駆動される。その回転トルクは駆動プーリ１６からベルト１９を経て従動プーリ１８に伝達され、供給リール２に被加工糸９に張力が発生する方向に回転トルクが付与される。   The rotation operation of the torque motor 15 is controlled by the control device 10, and the output shaft is driven to rotate with an optimum torque in one direction. The rotational torque is transmitted from the drive pulley 16 through the belt 19 to the driven pulley 18, and the rotational torque is applied to the supply reel 2 in a direction in which tension is generated in the work thread 9.

巻取側回転付与手段７は、水平軸線まわりに回転駆動される出力軸を有するステッピングモータ２１と、ステッピングモータ２１の出力軸に固定される駆動プーリ２２と、水平な回転軸線まわりに回転自在に軸支された引張用フリクションドラム２３と、この引張用フリクションドラム２３の軸に同軸に固定される従動プーリ２４と、駆動プーリ２２および従動プーリ２４間にわたって巻き掛けられて張架されるタイミングベルト２５とを有する。   The winding-side rotation imparting means 7 includes a stepping motor 21 having an output shaft that is driven to rotate about a horizontal axis, a drive pulley 22 that is fixed to the output shaft of the stepping motor 21, and a rotation about a horizontal rotation axis. A shaft-supported tension friction drum 23, a driven pulley 24 that is coaxially fixed to the shaft of the tension friction drum 23, and a timing belt 25 that is wound and stretched between the drive pulley 22 and the driven pulley 24. And have.

ステッピングモータ２１は、前記制御装置１０によって回転動作が制御され、その回動トルクは駆動プーリ２２からタイミングベルト２５を経て、従動プーリ２４に伝達され、引張用フリクションドラム２３が矢印で示す巻取方向に回転駆動される。この引張用フリクションドラム２３上には、前記巻取リール３が巻回された糸の外周部を接触させた状態で水平な回転軸線まわりに回転自在に設けられ、引張用フリクションドラム２３の回転に従動して、マーキングされた糸を巻き取るように構成される。前記制御装置１０は、巻取リール３の最外周径が変化しても、被加工糸９の移動速度および巻取量が一定になるように、ステッピングモータ２１を連続または間欠で動作させる。このステッピングモータ２１は、引き出し方向に２０μｍで間欠動作させることができる。   The rotation operation of the stepping motor 21 is controlled by the control device 10, and the rotational torque is transmitted from the driving pulley 22 to the driven pulley 24 via the timing belt 25, and the tension friction drum 23 is wound in the winding direction indicated by the arrow. Is driven to rotate. On the tension friction drum 23, the winding reel 3 is provided so as to be rotatable around a horizontal rotation axis in contact with the outer periphery of the wound yarn. It is configured to follow and wind up the marked yarn. The control device 10 operates the stepping motor 21 continuously or intermittently so that the moving speed and the winding amount of the work yarn 9 are constant even when the outermost peripheral diameter of the winding reel 3 changes. The stepping motor 21 can be intermittently operated at 20 μm in the drawing direction.

前記レーザ光照射装置５は、最大パルス発振出力１０Ｗ（平均出力８Ｗ）で、レーザ照射パワーを０〜１００％、パルス幅を２μｍ〜２００μｍ、繰り返し周波数を５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、走査速度１ｍｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で制御装置１０から設定可能なスキャニング式ＬＤ励起Ｎｄ−ＹＡＧレーザマーキング装置によって実現される。   The laser beam irradiation device 5 has a maximum pulse oscillation output of 10 W (average output of 8 W), a laser irradiation power of 0 to 100%, a pulse width of 2 μm to 200 μm, a repetition frequency of 5 kHz to 50 kHz, a scanning speed of 1 mm / sec to 2000 mm. This is realized by a scanning LD-excited Nd-YAG laser marking device that can be set from the control device 10 in the range of / sec.

また前記制御装置１０は、パーソナルコンピュータによって実現され、オペレータがディスプレイ装置に表示された設定用画像を見ながら、糸案内板４の案内溝１２に嵌まり込んだ被加工糸９に対するレーザ光照射領域を設定し、そのレーザ光照射領域内で前記被加工糸９の直径よりも小さいスポット径、レーザ照射パワー、パルス幅、繰り返し周波数、走査速度などの照射条件を、キーボードおよびマウスなどの入力装置を用いて入力して、設定することができるように構成されている。   Further, the control device 10 is realized by a personal computer, and an operator observes a setting image displayed on a display device while irradiating a laser beam on a workpiece yarn 9 fitted in the guide groove 12 of the yarn guide plate 4. And set the irradiation conditions such as spot diameter, laser irradiation power, pulse width, repetition frequency, scanning speed, etc. smaller than the diameter of the workpiece yarn 9 within the laser light irradiation area, using an input device such as a keyboard and a mouse. It is configured to be able to be input and set using.

図２は、レーザ光照射装置５のレーザ光照射ヘッド１１の具体的構成を示す分解斜視図である。前記レーザ光照射ヘッド１１は、反射ミラー３０、レーザロッド３１、励起ランプ３２、Ｑスイッチ３３、シャッタ３４、出力ミラー３５、ビームエキスパンダ３６、ガルバノスキャナ３７、集光レンズ４０およびＮＤ（Neutral Density）フィルタ３８を含む。   FIG. 2 is an exploded perspective view showing a specific configuration of the laser light irradiation head 11 of the laser light irradiation device 5. The laser beam irradiation head 11 includes a reflection mirror 30, a laser rod 31, an excitation lamp 32, a Q switch 33, a shutter 34, an output mirror 35, a beam expander 36, a galvano scanner 37, a condenser lens 40, and an ND (Neutral Density). A filter 38 is included.

レーザロッド３１は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）の母体結晶にネオジウムイオンＮＤ^３＋を活性物質として混入したＮｄ−ＹＡＧレーザ媒質であって、励起ランプ３２の励起光によって励起準位に励起されるとレーザ光が連続発振され、設定されたＱ値に応じてＱスイッチ３３が開くと、パルス幅の短い尖頭値の大きなレーザ光をパルスとして発振する。 The laser rod 31 is an Nd-YAG laser medium in which a neodymium ion ND ³⁺ is mixed as an active substance in a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) base crystal. When the laser rod 31 is excited to the excitation level by the excitation light of the excitation lamp 32, When the light is continuously oscillated and the Q switch 33 is opened according to the set Q value, laser light having a short peak and a large peak value is oscillated as a pulse.

出力ミラー３５は、シャッタ３５を介して発振されたレーザ光から特定波長の光だけが分波して取り出し、ビームエキスパンダ３６によって、ビーム径を大きくして広がり角の小さい、回折損失が抑制されたレーザビーム光に修正され、制御装置１０からの走査信号に応答して、ガルバノスキャナ３７の２枚の反射ミラー３９ａ，３９ｂの時系列的な角度変化によって、レーザビーム光を偏向する。こうして偏向しながら出力されるレーザ光は、集光レンズ４０によって所定のスポット径（本実施の形態ではφ＝１２μｍ）に集光され、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ３８によって、被加工糸９のマーキングに適した光強度に減衰されて、制御装置１０に設定したレーザ光照射領域Ｓ内で、被加工糸９に照射される。   The output mirror 35 demultiplexes and extracts only light of a specific wavelength from the laser light oscillated through the shutter 35, and the beam expander 36 suppresses diffraction loss with a large beam diameter and a small divergence angle. In response to the scanning signal from the control device 10, the laser beam light is deflected by the time-series angle change of the two reflecting mirrors 39a and 39b of the galvano scanner 37. The laser beam output while being deflected in this way is condensed to a predetermined spot diameter (φ = 12 μm in the present embodiment) by the condenser lens 40 and is marked on the workpiece 9 by an ND (Neutral Density) filter 38. Is attenuated to a light intensity suitable for the laser beam, and is irradiated on the work yarn 9 within the laser light irradiation region S set in the control device 10.

図３は、糸案内板４の拡大断面図である。前記被加工糸９を保持する糸案内板４は、被加工糸９に対する滑り性が良好な合成樹脂、たとえばジュラコンからなり、形状については、１本の被加工糸９を保持する場合の一例として、厚みＴ＝５ｍｍ、被加工糸９に張架方向に平行なＸ軸方向に沿う長さＡ＝５ｍｍ〜１１５ｍｍ、Ｘ軸方向に水平面上で垂直なＹ軸方向に沿う長さＢ＝１５ｍｍ〜１１５ｍｍ（図２参照）の板状体によって実現される。本実施の形態では、１本の被加工糸９を保持する糸案内板４であり、Ｙ軸方向中央部に、上方（図３の上方）に臨んで開放するＶ字状の案内溝１２が、Ｘ軸方向全長にわたって一直線状に形成される。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the yarn guide plate 4. The yarn guide plate 4 that holds the processed yarn 9 is made of a synthetic resin having good slipperiness with respect to the processed yarn 9, such as Duracon, and the shape is an example of the case where one processed yarn 9 is held. , Thickness T = 5 mm, length A along the X-axis direction parallel to the stretching direction to the work yarn 9 = 5 mm-115 mm, length B along the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction on the horizontal plane B = 15 mm- This is realized by a plate-like body of 115 mm (see FIG. 2). In the present embodiment, it is a yarn guide plate 4 that holds one workpiece yarn 9, and a V-shaped guide groove 12 that opens upward (upward in FIG. 3) at the center in the Y-axis direction. , Formed in a straight line over the entire length in the X-axis direction.

前記案内溝１２は、上面４１から垂直な方向（＝Ｚ軸方向）に深さＤを有し、この深さＤは、Ｄ＝約１４０μｍに選ばれる。また案内溝１２を規定する２つの内面４２ａ，４２ｂが成す角度θは、被加工糸９の直径、断面形状、上面４１からの突出量などに応じて、θ＝６０°〜９０°の範囲から決定される。これらの内面４２ａ，４２ｂは、被加工糸９を２つの支持位置４３ａ，４３ｂにおいて安定に支持する。各内面４２ａ，４２ｂの交点４４は、図３の紙面に垂直なＹ軸方向に一直線に延びる。   The guide groove 12 has a depth D in a direction perpendicular to the upper surface 41 (= Z-axis direction), and this depth D is selected to be D = about 140 μm. The angle θ formed by the two inner surfaces 42a and 42b defining the guide groove 12 is in the range of θ = 60 ° to 90 ° depending on the diameter, cross-sectional shape, amount of protrusion from the upper surface 41, and the like. It is determined. These inner surfaces 42a and 42b stably support the work yarn 9 at the two support positions 43a and 43b. The intersection 44 of each inner surface 42a, 42b extends in a straight line in the Y-axis direction perpendicular to the paper surface of FIG.

このような案内溝１２は、前記レーザ光照射装置５を用いたレーザ光の照射による食刻によって形成される。なお、案内溝１２の両側で上面４１から突出する部分４５ａ，４５ｂは、レーザ光の照射によって発生したバリである。   Such a guide groove 12 is formed by etching by laser light irradiation using the laser light irradiation device 5. The portions 45a and 45b protruding from the upper surface 41 on both sides of the guide groove 12 are burrs generated by laser light irradiation.

図４は、糸案内板４の表面粗さを確認するための表面粗さ測定結果を示すグラフであり、図５は糸案内溝１２に被加工糸９が支持された状態の表面粗さの測定結果を示すグラフである。前述のように、レーザ光照射装置５によるレーザ照射によって案内溝１２が形成された糸案内板４の表面を、表面粗さ測定機（テーラーホブソン株式会社製 Form Talysurf S4C）して測定したところ、各内面４２ａ，４２ｂは左右対称に高精度で形成されていることが確認された。また、被加工糸９を案内溝１２に装着した状態では、図５に示されるように、各内面４２ａ，４２ｂのほぼ同一高さで被加工糸９が支持されており、これによって各内面４２ａ，４２ｂが高精度で左右対称に形成されていることが確認された。   4 is a graph showing the surface roughness measurement result for confirming the surface roughness of the yarn guide plate 4. FIG. 5 is a graph showing the surface roughness of the yarn guide groove 12 with the workpiece 9 supported. It is a graph which shows a measurement result. As described above, when the surface of the yarn guide plate 4 on which the guide groove 12 was formed by laser irradiation with the laser beam irradiation device 5 was measured with a surface roughness measuring machine (Form Talysurf S4C manufactured by Taylor Hobson Co., Ltd.), It was confirmed that the inner surfaces 42a and 42b were formed with high accuracy symmetrically. Further, in the state where the work yarn 9 is mounted in the guide groove 12, as shown in FIG. 5, the work yarn 9 is supported at substantially the same height of the inner surfaces 42a and 42b, and thereby the inner surfaces 42a. , 42b are confirmed to be symmetrical with high precision.

このような糸案内板４は接地されており、被加工糸９の摺動などによって発生した静電気を除去して、円滑に被加工糸９が案内溝１２を摺動して案内することができるとともに、レーザ光の照射による被加工糸９の蒸散物の再付着を防止し、マーキング品位の低下を防止している。   Such a thread guide plate 4 is grounded, and static electricity generated by sliding of the thread 9 to be processed is removed, so that the thread 9 can smoothly slide and guide the guide groove 12. At the same time, the re-deposition of the transpiration material of the processed yarn 9 due to the irradiation of the laser beam is prevented, and the deterioration of the marking quality is prevented.

前記静電気の除去対策としては、前述の糸案内板４の接地に限るものではなく、レーザマーキング装置１が設置される作業空間の空気をブロアなどを備える静電気除去装置によって除電してもよく、被加工糸９だけを接地して除電してもよく、あるいは、これらを選択的に組合せてもよい。   The countermeasure for removing static electricity is not limited to the above-described grounding of the yarn guide plate 4, and the air in the work space where the laser marking device 1 is installed may be removed by a static electricity removing device including a blower. Only the processed yarn 9 may be grounded for static elimination, or these may be selectively combined.

図６は、糸案内板４の案内溝１２に被加工糸９が装着された状態を示す斜視図である。被加工糸９を構成する繊維としては、合成繊維、半合成繊維、再生繊維および無機繊維などを用いることができる。合成繊維は、ポリエステル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニロン、アクリル、ポリビニルアルコールおよびポリウレタンなどが挙げられる。また半合成繊維としては、アセテート、トリアセテートおよびプロミックスなどが挙げられる。さらに無機繊維としては、炭素繊維、セラミック繊維およびガラス繊維などが挙げられる。   FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the thread 9 to be processed is mounted in the guide groove 12 of the yarn guide plate 4. Synthetic fibers, semi-synthetic fibers, regenerated fibers, inorganic fibers, and the like can be used as the fibers constituting the processed yarn 9. Examples of the synthetic fiber include polyester, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polyethylene, polypropylene, vinylon, acrylic, polyvinyl alcohol, and polyurethane. Semisynthetic fibers include acetate, triacetate and promix. Further, examples of the inorganic fiber include carbon fiber, ceramic fiber, and glass fiber.

上記人造繊維においては、合成繊維が好ましく、この合成繊維の中でもポリエステルがより好ましい。ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートおよびポリテトラメチレンテレフタレートなどが挙げられる。   In the said artificial fiber, a synthetic fiber is preferable and polyester is more preferable among this synthetic fiber. Examples of the polyester include polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, and polytetramethylene terephthalate.

人造繊維には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのプラスチックフィルムをスリットして得られるスリットヤーンを含む。このスリットヤーンは、幅が０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度が選ばれ、好ましくは０．１５ｍｍ〜０．３７ｍｍに選ばれる。またこのスリットヤーンの厚みは、２０μｍ程度のものが用いられ、好ましくは２μｍ〜１２μｍのものが選ばれる。このような人造繊維は、繊維をそのまま単独で用いてもよく、混紡されたものであってもよく、交撚されたものであってもよく、さらには合撚されたものであってもよい。   Man-made fibers include slit yarns obtained by slitting plastic films such as polyethylene terephthalate, polyethylene and polypropylene. The slit yarn has a width of about 0.1 mm to 0.8 mm, preferably 0.15 mm to 0.37 mm. The slit yarn has a thickness of about 20 μm, preferably 2 μm to 12 μm. Such an artificial fiber may be used alone as it is, may be a spun fiber, a twisted fiber, or a twisted fiber. .

また上記の人造繊維は、芯鞘構造であってもよい。芯鞘構造に人造繊維は、例えば芯にスリットヤーンを用い、その周りに他の繊維である紡績糸またはフィラメント糸を巻回したものであってもよく、内部が芯鞘構造のモノフィラメント糸であってもよい。   The artificial fiber may have a core-sheath structure. For example, a man-made fiber having a core-sheath structure may be formed by using a slit yarn as a core and wound around another spun yarn or filament yarn, which is a monofilament yarn having a core-sheath structure. May be.

レーザ光によって変色する充填剤としては、雲母、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、三酸化二アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）、燐酸銅（Ｃｕ_３（ＰＯ_４）_２）トコフェノールおよびリトポンなどが挙げられる。これらの１種または複数種を混合して用いられる。これらの中では、硫酸バリウムおよび三酸化二アンチモンが好ましい。トコフェノール（ビタミンＥ）には、α−トコフェノールおよびβ−トコフェノールが含まれる。 Examples of fillers that change color by laser light include mica, barium sulfate (BaSO ₄ ), zinc sulfide (ZnS), antimony trioxide (Sb ₂ O ₃ ), copper phosphate (Cu ₃ (PO ₄ ) ₂ ) tocophenol, and Examples include lithopone. These 1 type or multiple types are mixed and used. Of these, barium sulfate and antimony trioxide are preferred. Tocophenol (vitamin E) includes α-tocophenol and β-tocophenol.

雲母としては、天然雲母の粒子を含有するグリマ−顔料を用いることができる。充填剤は粒子であることが好ましい。平均粒径は１５μｍ程度以下でかつ１μｍ以上に選ばれる。この粒径は、例えばレーザ回折法によって測定することができる。   As the mica, a grima pigment containing natural mica particles can be used. The filler is preferably a particle. The average particle size is selected to be about 15 μm or less and 1 μm or more. This particle size can be measured, for example, by a laser diffraction method.

レーザ光によって全体が変色したように見える充填剤混合物は、レーザ光によって変色する充填剤と白色顔料と混合物、または白色充填剤と黒色顔料との混合物を用いることができる。   As the filler mixture that appears to be entirely discolored by the laser beam, a filler and white pigment mixture or a white filler and black pigment mixture that changes color by the laser beam can be used.

レーザ光によって変色する充填剤のうち、雲母、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、三酸化二アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）およびトコフェノールは、白色から黒色に変色する。 Among the fillers that change color by laser light, mica, zinc sulfide (ZnS), antimony trioxide (Sb ₂ O ₃ ), and tocophenol change color from white to black.

これらの充填剤は、繊維中で白色ベースとして働く白色顔料との組み合わせて用いられ、充填剤に白色顔料を混合した混合物は、白色から黒色に変化させる場合に用いられる。   These fillers are used in combination with a white pigment that acts as a white base in the fiber, and a mixture in which a white pigment is mixed with the filler is used when changing from white to black.

白色顔料としては、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化亜鉛などを用いることができ、これら１種または複数種の組み合わせが可能である。白色顔料の平均粒径は、１０ｎｍ〜３μｍに選ばれ、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍに選ばれる。白色顔料の使用量は、レーザ光によって変色する充填剤に対して、５〜９０重量％、好ましくは１０〜７０重量％に選ばれる。レーザ光によって変色する充填剤が白色である場合、この白色の充填剤は、繊維中で黒色ベースとして働く黒色顔料と組み合わせて使用される。白色の充填剤と黒色の顔料との混合物は、黒色顔料の相分離および気泡の発生などによって、全体が黒色から白色に変色する。白色充填剤には、雲母、硫酸バリウムなどの１種または複数種を組み合わせて含有され、好ましくは硫酸バリウムが用いられる。   As the white pigment, calcium carbonate, titanium dioxide, zinc oxide or the like can be used, and one or a combination of these can be used. The average particle size of the white pigment is selected from 10 nm to 3 μm, preferably from 10 nm to 1 μm. The amount of the white pigment used is selected to be 5 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, based on the filler that changes color by laser light. When the filler that changes color by laser light is white, this white filler is used in combination with a black pigment that acts as a black base in the fiber. The mixture of the white filler and the black pigment changes from black to white as a whole due to the phase separation of the black pigment and the generation of bubbles. The white filler contains one or a combination of mica, barium sulfate and the like, and preferably barium sulfate is used.

黒色顔料としては、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラックおよび黒色酸化鉄などが用いられる。カーボンブラックは、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラックおよびケッチェンブラックなどが挙げられる。このような黒色顔料のうち、分散性、コスト面からカーボンブラックが好ましい。黒色顔料は、１種単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。なお、カーボンブラックは、原料の相違によって、アセチレンブラック、オイルブラック、ガスブラックなどに分類されるが、素材に応じて最適なものが用いられる。   As the black pigment, carbon black, graphite, titanium black, black iron oxide and the like are used. Examples of carbon black include acetylene black, lamp black, thermal black, furnace black, channel black, and ketjen black. Among such black pigments, carbon black is preferable from the viewpoint of dispersibility and cost. A black pigment can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Carbon black is classified into acetylene black, oil black, gas black, and the like depending on the difference in raw materials, and the most suitable one is used depending on the material.

黒色顔料の平均粒径は、１０ｎｍ〜３μｍに選ばれ、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍに選ばれる。カーボンブラックの場合は、１０ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。また黒色顔料の使用量は、白色充填剤に対して０．１〜８０重量％に選ばれ、好ましくは１０〜５０重量％に選ばれる。   The average particle diameter of the black pigment is selected from 10 nm to 3 μm, preferably from 10 nm to 1 μm. In the case of carbon black, 10 nm to 30 nm is preferable. Moreover, the usage-amount of a black pigment is chosen to 0.1 to 80 weight% with respect to a white filler, Preferably it is chosen to 10 to 50 weight%.

被加工糸９に含まれる充填剤の量は、糸の全重量に対して０．０１〜１０重量％に選ばれ、好ましくは０．３〜３重量％に選ばれ、さらに好ましくは０．６〜１．２重量％に選ばれる。   The amount of filler contained in the processed yarn 9 is selected to be 0.01 to 10% by weight, preferably 0.3 to 3% by weight, more preferably 0.6 to the total weight of the yarn. ˜1.2% by weight.

使用可能なレーザとしては、前記ＹＡＧレーザの他に、エキシマレーザ、ＣＯ_２ガスレーザが挙げられる。レーザ波長は、充填剤が変色する波長として、Ｎｄ・ＹＡＧレーザであれば、３５４ｎｍ、５３２ｎｍ、１０６４ｎｍのいずれかを採用することができる。 Usable lasers include an excimer laser and a CO ₂ gas laser in addition to the YAG laser. As the laser wavelength, any of 354 nm, 532 nm, and 1064 nm can be adopted as the wavelength at which the filler discolors in the case of an Nd / YAG laser.

充填剤が白色充填剤と黒色顔料との混合物である場合、黒色顔料が相分離などが生じ、白色充填剤が繊維または繊維製品の表面に顕在化し、その結果、レーザ光を照射した部分だけ繊維または繊維製品を黒色から白色に変色させることができる。   When the filler is a mixture of a white filler and a black pigment, the black pigment undergoes phase separation and the like, and the white filler becomes apparent on the surface of the fiber or fiber product. Alternatively, the textile product can be changed from black to white.

前述の「相分離」とは、高分子と溶媒の２成分系における相平衡は、高分子の温度を上げていくと、熱力学的に不安定化し、内部に濃度の揺らぎが発生し、外見上、曇りが生じるため、この点を曇り点と呼ぶが、曇り点を通過して温度を上げると、ある点で相分離が生じ、高分子希薄相と高分子濃厚相とに分離する。高分子濃度が臨界点における高分子濃度よりも低いと、高分子濃厚相の体積比が高分子希薄相の体積比よりも小さくなるが、逆であれば、体積比は逆転する。発色のメカニズムは解明されていないが、熱溶融によって分子間結合力が低い状態の表層の照射領域で、顔料による高い熱吸収によって局部的に高温に曝され、この熱によって照射領域内の表層に存在している顔料およびその周囲の分子が相分離を伴いながら溶融および熱分解した状態となり、照射終了後に冷却されることによって凝固すると推定される。これを外見上、照射領域だけがその周囲に比べて変色しているため、発色したものとして、所定の文字・図柄を発現させることによってマーキングを実現している。   The above-mentioned “phase separation” means that the phase equilibrium in the two-component system of polymer and solvent becomes thermodynamically unstable as the temperature of the polymer is raised, and concentration fluctuations occur inside. Since clouding occurs above, this point is called the clouding point. When the temperature is increased by passing through the clouding point, phase separation occurs at a certain point and the polymer is separated into a polymer thin phase and a polymer rich phase. If the polymer concentration is lower than the polymer concentration at the critical point, the volume ratio of the polymer rich phase is smaller than the volume ratio of the polymer dilute phase, but if it is reversed, the volume ratio is reversed. Although the mechanism of color development has not been elucidated, it is an irradiation region of the surface layer where the intermolecular bonding force is low due to heat melting, and is locally exposed to high temperatures by high heat absorption by the pigment, and this heat causes the surface layer in the irradiation region to be exposed to the surface layer. It is presumed that the existing pigment and surrounding molecules are melted and thermally decomposed with phase separation, and are solidified by being cooled after the irradiation. In appearance, since only the irradiated area is discolored compared to the surrounding area, marking is realized by expressing predetermined characters / designs as colored.

具体的に述べると、プラスチック表面にレーザ光を照射し、エネルギを変化させると、レーザの熱エネルギによってプラスチック表面が燃焼、炭化が相応して発生する。この炭化の度合いによってコントラストが変化する。カーボンブラックはエネルギ吸収率が高い添加剤である。この場合、被加工糸９のベース基材と文字形成とは組成変化していない。   More specifically, when a laser beam is irradiated on the plastic surface and the energy is changed, the plastic surface is combusted and carbonized correspondingly by the thermal energy of the laser. The contrast changes depending on the degree of carbonization. Carbon black is an additive having a high energy absorption rate. In this case, the composition of the base substrate and the character formation of the processed yarn 9 is not changed.

またレーザ発振をパルス化する利点は、パルスオフによる適度な冷却効果と被加工物への入熱過多の防止を図ることができるとともに、レーザ照射部位の周辺への熱影響も低減できるためである。また、前述のように微小スポット径の短パルス照射では、被加工糸９への入熱量がわずかであり、照射時間が短いために、熱伝導範囲が狭く、***部の発生も少ない。   Further, the advantage of pulsing laser oscillation is that an appropriate cooling effect by pulse-off and prevention of excessive heat input to the workpiece can be achieved, and the influence of heat on the periphery of the laser irradiation site can be reduced. Further, as described above, in short pulse irradiation with a small spot diameter, the amount of heat input to the work yarn 9 is small and the irradiation time is short, so that the heat conduction range is narrow and the occurrence of raised portions is small.

本実施の形態では、同じ場所にレーザ光が照射される回数が多くなると、熱溶融によって発生するドロスが冷却されて再凝固し成長してバリが発生するため、パルス周波数は高くして溶融よりも蒸散させることが好ましい。   In this embodiment, when the number of times the laser beam is irradiated to the same place increases, the dross generated by thermal melting is cooled, resolidifies and grows, and burrs are generated. It is also preferable to evaporate.

なお、レーザ光照射装置５は、前述のＹＡＧレーザに限るものではなく、ＹＶＯ４（イットリウム・バナデート結晶）をレーザ媒体として用いるものであってもよい。このＹＶＯ４レーザを用いた場合には、ＹＡＧレーザに比べてさらなる微細化・高精細化を図ることができる。   The laser beam irradiation device 5 is not limited to the YAG laser described above, and YVO4 (yttrium vanadate crystal) may be used as a laser medium. When this YVO4 laser is used, further miniaturization and higher definition can be achieved as compared with the YAG laser.

本件発明者は、最適なレーザ光照射条件を確認するため、照射パワーＰ（Ｗ）、パルス幅Ｗｄ（μｓｅｃ）、繰り返し周波数Ｆ（ｋＨｚ）および走査速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）について実験を行った。この実験では目視による文字判読の可否によるマーキング状態と照射パワーＰ（Ｗ）との関係を検討する。   The present inventor conducted experiments on the irradiation power P (W), the pulse width Wd (μsec), the repetition frequency F (kHz), and the scanning speed V (mm / sec) in order to confirm the optimum laser light irradiation conditions. . In this experiment, the relationship between the marking state and the irradiation power P (W) depending on whether or not the character can be visually read is examined.

実験条件について述べると、実験に使用したレーザ光照射装置５は、前述したように、ＹＡＧレーザであり、照射条件を、装置の平均出力Ｐ０＝０〜１００％、パルス幅Ｗｄ＝２μｓｅｃ〜２００μｓｅｃ、繰り返し周波数Ｆ＝５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、走査速度Ｖ＝１〜２０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で設定可能なＹＡＧレーザ照射装置を用いた。材料は、直径０．１ｍｍの黒いポリエステル製のモノフィラメントを使用し、スポット径φは１２μｍとし、レーザ光の照射条件を変えて被加工糸上に幅６０μｍのマーキングを行い、その書き込み状態を目視で確認した。   To describe the experimental conditions, the laser beam irradiation device 5 used in the experiment is a YAG laser as described above, and the irradiation conditions are the average output P0 = 0 to 100% of the device, the pulse width Wd = 2 μsec to 200 μsec, A YAG laser irradiation apparatus that can be set in a range of a repetition frequency F = 5 kHz to 50 kHz and a scanning speed V = 1 to 2000 mm / sec was used. The material is a monofilament made of black polyester with a diameter of 0.1 mm, the spot diameter φ is 12 μm, the laser light irradiation conditions are changed, the marking of the width of 60 μm is performed on the processed yarn, and the writing state is visually observed. confirmed.

まず、照射パワーＰの違いによるマイクロ文字への影響を確認するため、パルス幅Ｗｄを２μｓｅｃ、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚ、走査速度Ｖを７５ｍｍ／ｓｅｃに仮定値として設定し、照射パワーＰを８．０Ｗ、７．２Ｗ、６，４Ｗ、５．６Ｗ、４．８Ｗ、４．０Ｗ、３．２Ｗにそれぞれに変化させ、１０％透過フィルタ２枚を透過させてレーザ照射し、文字判読の良否を目視によって確認した。その結果を表１に示す。なお、表１において、エネルギ密度Ｅは、１０％透過フィルタ２枚を透過させたレーザ光の１ｃｍ^２あたりのエネルギの値である。 First, in order to confirm the influence on the micro characters due to the difference in the irradiation power P, the pulse width Wd is set to 2 μsec, the repetition frequency F is set to 5 kHz, the scanning speed V is set to 75 mm / sec, and the irradiation power P is set to 8. Change to 0W, 7.2W, 6, 4W, 5.6W, 4.8W, 4.0W, 3.2W, respectively, and pass through two 10% transmission filters. This was confirmed by visual inspection. The results are shown in Table 1. In Table 1, the energy density E is the energy value per 1 cm ^{2 of} the laser light transmitted through two 10% transmission filters.

このような実験によって、目視で比較的明瞭にマーキング文字が認識できるのは、照射パワーＰが７．２Ｗ、６．４Ｗ、５．６Ｗ、４．８Ｗ、４．０Ｗ、３．２Ｗの場合である。これによって良好にマーキングすることができる照射パワーＰは３．６Ｗ以上でかつ７．２Ｗ以下であることを確認した。   Through such experiments, the marking characters can be recognized relatively clearly by visual observation when the irradiation power P is 7.2 W, 6.4 W, 5.6 W, 4.8 W, 4.0 W, 3.2 W. is there. It was confirmed that the irradiation power P that can be marked well by this is 3.6 W or more and 7.2 W or less.

次に、パルス幅Ｗｄの違いによるマイクロ文字への影響を確認するために、上記の表１のうちでマーキングが良好であった照射パワーＰのうちの１つであるＰ＝５．６Ｗを固定値として設定し、繰り返し周波数Ｆを５ｋＨｚ、走査速度Ｖを７５ｍｍ／ｓｅｃを仮定値として設定し、パルス幅Ｗｄを２μｓｅｃ、５０μｓｅｃ、１００μｓｅｃ、１５０μｓｅｃ、２００μｓｅｃにそれぞれ変化させて、文字判読が良好なパルス幅Ｗｄを確認した。その結果を表２に示す。   Next, in order to confirm the influence on the micro character due to the difference in the pulse width Wd, P = 5.6 W, which is one of the irradiation powers P in which the marking is good in Table 1 above, is fixed. As a value, the repetition frequency F is set to 5 kHz, the scanning speed V is set as an assumed value of 75 mm / sec, and the pulse width Wd is changed to 2 μsec, 50 μsec, 100 μsec, 150 μsec, and 200 μsec, respectively. The width Wd was confirmed. The results are shown in Table 2.

このようなパルス幅Ｗｄをパラメータとした実験によって目視で綺麗にマーキングされたと確認できたのは、パルス幅Ｗｄが２μｓｅｃ、５０μｓｅｃ、１００μｓｅｃの場合であった。これによって良好にマーキングすることができる照射部位へのレーザ光のパルス幅Ｗｄは、２μｓｅｃ以上でかつ１００μｓｅｃ以下であることを確認した。   It was confirmed by the experiment using such a pulse width Wd as a parameter that it was visually marked clearly when the pulse width Wd was 2 μsec, 50 μsec, and 100 μsec. It was confirmed that the pulse width Wd of the laser beam to the irradiated part that can be marked well by this is 2 μsec or more and 100 μsec or less.

繰り返し周波数Ｆの違いによるマイクロ文字への影響を確認するために、前述の表２において文字判読が良好であった照射条件のうちの１つである照射パワーＰ＝５．６Ｗおよびパルス幅Ｗｄ＝２μｓｅｃを固定値として設定し、繰り返し周波数Ｆを変化させて、文字判読が良好な繰り返し周波数Ｆを確認した。その結果を表３に示す。   In order to confirm the influence on the micro characters due to the difference in the repetition frequency F, the irradiation power P = 5.6 W and the pulse width Wd = which are one of the irradiation conditions in which the character interpretation was good in Table 2 above. 2 μsec was set as a fixed value, the repetition frequency F was changed, and the repetition frequency F with good character interpretation was confirmed. The results are shown in Table 3.

このような繰り返し周波数Ｆをパラメータとした実験によって目視で綺麗にマーキングされたと確認できたのは、繰り返し周波数Ｆが５ｋＨｚ、１５ｋＨｚの場合であり、下限は確認不可能であった。これによって良好にマーキングすることができる照射部位へのレーザ光の繰り返し周波数Ｆは、５ｋＨｚ以上でかつ１５ｋＨｚ以下であることを確認した。   It was confirmed by the experiment using the repetition frequency F as a parameter that it was clearly marked visually when the repetition frequency F was 5 kHz and 15 kHz, and the lower limit could not be confirmed. It was confirmed that the repetition frequency F of the laser beam to the irradiated part that can be marked well by this is 5 kHz or more and 15 kHz or less.

最後に、前述の照射パワーＰ、パルス幅Ｗｄおよび繰り返し周波数Ｆに関する実験結果を踏まえて、走査速度Ｖの違いによるマイクロ文字への影響を確認するために、文字判読が良好であった照射条件のうちの１つである照射パワーＰ＝５．６Ｗ、パルス幅Ｗｄ＝２μｓｅｃおよび繰り返し周波数Ｆ＝５ｋＨｚを固定値として設定し、走査速度Ｖを５ｍｍ／ｓｅｃ、５０ｍｍ／ｓｅｃ、７５ｍｍ／ｓｅｃ、１００ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、２００ｍｍ／ｓｅｃ、３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃにそれぞれ変化させて、文字判読が良好な走査速度Ｖを確認した。その結果を表４に示す。   Finally, in order to confirm the influence on the micro characters due to the difference in the scanning speed V based on the experimental results regarding the irradiation power P, the pulse width Wd, and the repetition frequency F, the irradiation conditions under which the character interpretation was good The irradiation power P = 5.6 W, the pulse width Wd = 2 μsec, and the repetition frequency F = 5 kHz, which are one of them, are set as fixed values, and the scanning speed V is 5 mm / sec, 50 mm / sec, 75 mm / sec, 100 mm / The scanning speed V with good character reading was confirmed by changing to 150 mm / sec, 150 mm / sec, 200 mm / sec, 300 mm / sec, and 500 mm / sec. The results are shown in Table 4.

このような走査速度Ｖをパラメータとした実験によって目視で綺麗にマーキングされたと確認できたのは、走査速度Ｖが２５ｍｍ／ｓｅｃ、５０ｍｍ／ｓｅｃ、７５ｍｍ／ｓｅｃ、１００ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、２００ｍｍ／ｓｅｃの場合であり、これによって良好にマーキングすることができる照射部位へのレーザ光の走査速度Ｖは、２５ｍｍ／ｓｅｃ以上でかつ２００ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを確認した。   It was confirmed that the marking was visually marked by an experiment using the scanning speed V as a parameter. The scanning speed V was 25 mm / sec, 50 mm / sec, 75 mm / sec, 100 mm / sec, 150 mm / sec, 200 mm. It was confirmed that the scanning speed V of the laser beam to the irradiated part that can be marked well by this is 25 mm / sec or more and 200 mm / sec or less.

以上のように本実施の形態によれば、被加工糸９に照射されるレーザ光は、そのスポット径が被加工糸９の直径よりも小さい予め定めるスポット径、たとえば直径が約１００μｍの被加工糸９であれば１２μｍに集光されるので、幅６０μｍ程度の微小領域に微細なマーキングパターンを明確に形成することができる。   As described above, according to the present embodiment, the laser beam irradiated to the work yarn 9 has a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the work yarn 9, for example, a work having a diameter of about 100 μm. Since the yarn 9 is condensed to 12 μm, a fine marking pattern can be clearly formed in a minute region having a width of about 60 μm.

前記レーザ光のスポット径を被加工糸９の直径よりも小さくなるように集光するにあたっては、レーザ光源から発振されたレーザビーム光を、集光レンズ４０によって集光すればよく、レーザ光の照射面での照射パワーＰは、被加工糸９の材質および表面性状に応じて適宜、調整することによって、最適な発色状態または変色状態でマーキングパターンを明瞭に形成することができる。   In condensing the spot diameter of the laser light so as to be smaller than the diameter of the thread 9 to be processed, the laser beam light oscillated from the laser light source may be condensed by the condenser lens 40, By appropriately adjusting the irradiation power P on the irradiated surface according to the material and surface properties of the processed yarn 9, it is possible to clearly form the marking pattern in an optimal coloring state or discoloration state.

前述の表１〜表４のような照射パワーＰ、パルス幅Ｗｄ、繰り返し周波数Ｆおよび走査速度Ｖの各照射条件に関するデータは、被加工糸９の材質、直径、顔料などのマーキング対象の諸元とともに、コンピュータの学習機能などを利用してサンプリングデータとして蓄積し、それをデータベース化する。これによって、コンピュータの入力手段によって入力した被加工糸９の諸元に対して、最適なレーザ光照射条件を前記データベースから抽出し、その値がレーザ光照射装置５の制御装置１０にレーザ光照射条件として設定されるコンピュータプログラムとして実現されてもよい。   Data relating to the irradiation conditions of irradiation power P, pulse width Wd, repetition frequency F, and scanning speed V as shown in Tables 1 to 4 above are the specifications of the marking object such as the material, diameter, and pigment of the processed yarn 9. At the same time, it is stored as sampling data using a computer learning function and the like, and is made into a database. As a result, the optimum laser light irradiation conditions are extracted from the database for the specifications of the processed yarn 9 input by the input means of the computer, and the value is applied to the control device 10 of the laser light irradiation device 5 by the laser light irradiation. You may implement | achieve as a computer program set as conditions.

また、前述の実施の形態では、レーザ照射条件の決定は、照射パワーＰ、パルス幅Ｗｄ、繰り返し周波数Ｆおよび走査速度Ｖをこの順序で決定するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、実験データが照射条件とマーキング結果との間の相関を確認し得る程度に蓄積された場合には、前記照射パワーＰ、パルス幅Ｗｄ、繰り返し周波数Ｆおよび走査速度Ｖに対して、被加工糸９の諸元のうちで材料の特性を最もよく表した量、たとえば熱吸収率に着目して重み付けした１つのパラメータとしてデータベース化し、前述のように制御装置１０に抽出させ、その抽出した照射条件を設定するコンピュータプログラムとして実現されてもよい。   In the above-described embodiment, the laser irradiation conditions are determined by determining the irradiation power P, the pulse width Wd, the repetition frequency F, and the scanning speed V in this order. However, the present invention is not limited to this. If the experimental data is accumulated to such an extent that the correlation between the irradiation condition and the marking result can be confirmed, the workpiece is processed with respect to the irradiation power P, the pulse width Wd, the repetition frequency F, and the scanning speed V. Of the specifications of the yarn 9, the quantity that best represents the characteristics of the material, for example, a database as one parameter weighted by paying attention to the heat absorption rate, is extracted by the control device 10 as described above, and the extracted irradiation You may implement | achieve as a computer program which sets conditions.

また前記被加工糸９の位置決めは、コンピュータによって制御されるレーザ光照射装置５に前記レーザ光照射領域Ｓを予め設定しておき、このレーザ光照射領域Ｓが、被加工糸９の前記所定のマーキングパターンが形成されるべき被照射部位に一致するように、レーザ光照射領域Ｓまたは被加工糸９を正確に配置し、それらの位置関係が、少なくともレーザ光の照射期間中に変化しないように、被加工糸９を治具などによって保持することによって、達成される。   Further, the positioning of the work yarn 9 is performed by setting the laser light irradiation region S in advance in the laser light irradiation device 5 controlled by a computer, and this laser light irradiation region S is the predetermined region of the work yarn 9. The laser beam irradiation region S or the processed yarn 9 is accurately arranged so that the marking pattern coincides with the irradiation site to be formed, and the positional relationship thereof does not change at least during the laser beam irradiation period. This is achieved by holding the workpiece 9 with a jig or the like.

１つのマーキングパターンの一部または全部が形成された被加工糸９は、前記レーザ光の走査速度Ｖに同期して、間欠的または連続的に移動させて、被加工糸９の次の領域にマーキングされる。間欠的に被加工糸９を移動させる場合には、１つのマーキングパターンが形成されるたびに被加工糸９を移動させてもよく、１つのマーキングパターンを形成する期間を複数に時分割してもよい。   The processed yarn 9 on which a part or all of one marking pattern is formed is moved intermittently or continuously in synchronization with the scanning speed V of the laser beam to the next region of the processed yarn 9. Marked. When the workpiece yarn 9 is moved intermittently, the workpiece yarn 9 may be moved every time one marking pattern is formed, and a period for forming one marking pattern is divided into a plurality of time divisions. Also good.

また連続的に被加工糸９を移動させる場合には、レーザ光照射装置５の走査速度Ｖに同期させて追従させることができる範囲で、被加工糸９を一定速度で移動させながら連続してレーザ光を照射してもよく、マーキングの進行速度に追従させて被加工糸９の送り速度を変化させて、変則的な移動速度で被加工糸９を移動させながらレーザ光を連続して照射してもよい。   Further, when the workpiece yarn 9 is continuously moved, the workpiece yarn 9 is continuously moved while moving at a constant speed within a range in which the workpiece yarn 9 can be synchronized with the scanning speed V of the laser beam irradiation device 5. Laser light may be irradiated, and the laser beam is continuously irradiated while moving the work yarn 9 at an irregular moving speed by changing the feed speed of the work yarn 9 to follow the marking speed. May be.

このように正確に位置決めされた被加工糸９に微小なスポット径でレーザ光をパルス照射で走査してマーキングするので、微小領域に微細なマーキングパターンを明確に、しかも連続して形成することができる。   Since the laser beam is scanned and scanned with a laser beam with a minute spot diameter on the workpiece 9 positioned accurately in this way, a minute marking pattern can be clearly and continuously formed in a minute region. it can.

さらに供給リール２および巻取リール３間にわたって張架される被加工糸９には、供給リール２への供給側トルク付与手段６による回転トルクによって張力が与えられ、糸案内板４の案内溝１２に緊張された状態で嵌まり込む。レーザ光照射装置５は、前記糸案内板４の案内溝１２に緊張された状態で嵌まり込んだ被加工糸９に、レーザ光を照射する。このレーザ光照射装置５から被加工糸９に照射されるレーザ光は、集光レンズ４０によって被加工糸９の直径よりも小さい予め定めるスポット径φに集光され、レーザ光照射領域Ｓ内で文字および図柄などの所定のマーキングパターンに沿って走査され、そのマーキングパターンが被加工糸９に形成される。   Further, tension is applied to the work yarn 9 stretched between the supply reel 2 and the take-up reel 3 by the rotational torque by the supply-side torque applying means 6 to the supply reel 2, so that the guide groove 12 of the yarn guide plate 4 is provided. Fits in tension. The laser beam irradiation device 5 irradiates the workpiece yarn 9 fitted in a tensioned state in the guide groove 12 of the yarn guide plate 4 with a laser beam. The laser light irradiated from the laser beam irradiation device 5 onto the workpiece yarn 9 is collected by the condenser lens 40 to a predetermined spot diameter φ smaller than the diameter of the workpiece yarn 9, and the laser beam is irradiated in the laser beam irradiation region S. Scanning is performed along a predetermined marking pattern such as characters and designs, and the marking pattern is formed on the processed yarn 9.

前記マーキングパターンが形成された被加工糸９、すなわちマーキング糸は、巻取側回転付与手段７によって巻取方向に巻取回転量が付与された巻取リール３に一定の移動速度で巻き取られ、糸案内板４上で被加工糸９に対するレーザ光の照射位置がずれることなく、正確に、連続して、マーキングパターンが形成される。   The processed yarn 9 on which the marking pattern is formed, that is, the marking yarn, is wound around the winding reel 3 to which the winding rotation amount is applied in the winding direction by the winding side rotation applying means 7 at a constant moving speed. The marking pattern is accurately and continuously formed on the yarn guide plate 4 without shifting the irradiation position of the laser beam on the yarn 9 to be processed.

さらに本実施の形態によれば、糸案内板４よりも被加工糸９の移動方向上流側および下流側のうち少なくともいずれか一方には被加工糸９を糸案内板４の案内溝１２よりも下方に案内するガイドリング８ａ，８ｂが設けられるので、被加工糸９の案内溝１２からの抜け出しなどの不所望な被加工糸９の挙動が抑制され、案内溝１２に沿って一定の移動速度で案内される被加工糸９に安定に、かつ確実にマーキングパターンが形成される。   Furthermore, according to the present embodiment, the thread 9 to be processed is positioned at least one of the upstream side and the downstream side in the movement direction of the thread 9 from the yarn guide plate 4 than the guide groove 12 of the yarn guide plate 4. Since guide rings 8 a and 8 b that guide downward are provided, undesired behavior of the processed yarn 9 such as withdrawal of the processed yarn 9 from the guide groove 12 is suppressed, and a constant moving speed along the guide groove 12. A marking pattern is stably and reliably formed on the work yarn 9 guided in step (1).

本発明の実施の他の形態では、図７に示されるように、複数の案内溝１２が平行に形成される糸案内板４ａを用いて、同時に複数の被加工糸９にマーキングを行なうようにしてもよい。   In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a plurality of yarns 9 to be processed are marked simultaneously using a yarn guide plate 4a in which a plurality of guide grooves 12 are formed in parallel. May be.

本発明の実施のさらに他の形態では、図８に示されるように、被加工糸９に中心位置を示す数値「０００」と、この中心位置から軸線に垂直な方向（＝Ｘ軸方向）のずれ量を示す数値「００２５」、「００５０」、「００７５」、「０１００」を、各ずれ量に相当する位置に各数値を対応させてマーキングしてもよい。これによって、所望のマーキングパターンが被加工糸９に中心に対してどの程度ずれているかを、顕微鏡および拡大レンズなどを利用して確認することができる。   In still another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, a numerical value “000” indicating the center position of the work yarn 9 and a direction perpendicular to the axis from the center position (= X-axis direction). The numerical values “0025”, “0050”, “0075”, and “0100” indicating the deviation amount may be marked in correspondence with each numerical value at a position corresponding to each deviation amount. Thereby, it can be confirmed by using a microscope and a magnifying lens how much the desired marking pattern is shifted from the center of the processed yarn 9.

図９は、本発明の実施のさらに他の形態の被加工糸のレーザマーキング方法が実施されるレーザマーキング装置１ａを簡略化して示す側面図である。前述の図１〜図８に示される実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。本実施の形態のマーキング装置１ａは、供給リール２、巻取リール３、案内部材である糸案内板４、レーザ光照射手段であるレーザ光照射装置５、供給側トルク付与手段６、巻取側回転付与手段７、および押さえ手段である一対のガイドリング８ａ，８ｂを含み、さらに送り出しロール５０、ニップロール５１、ステッピングモータ５２、ガイドリング８ｃおよび張力検出装置５３を含む。   FIG. 9 is a side view schematically showing a laser marking apparatus 1a in which a laser marking method for a workpiece yarn according to still another embodiment of the present invention is implemented. Portions corresponding to those in the embodiment shown in FIGS. 1 to 8 are given the same reference numerals, and description thereof is omitted to avoid duplication. The marking device 1a of the present embodiment includes a supply reel 2, a take-up reel 3, a thread guide plate 4 as a guide member, a laser light irradiation device 5 as laser light irradiation means, a supply-side torque applying means 6, and a winding side. It includes a rotation applying means 7 and a pair of guide rings 8a and 8b which are pressing means, and further includes a feed roll 50, a nip roll 51, a stepping motor 52, a guide ring 8c and a tension detecting device 53.

供給リール２から繰り出された被加工糸９は、最も糸移動方向の上流側のガイドリング８ｃを挿通して、ニップロール５１に巻回され、このニップロール５１に外周面が被加工糸９に対して適度の摩擦が発生するように粗面状に外周面が表面処理された送り出しロール５０を当接させて、前記ニップロール５１と送り出しロール５０とによって挟着される。前記ニップロール５１は、被加工糸９の滑りを防止し得る最適な硬度の表面層を有する。   The work yarn 9 fed out from the supply reel 2 is passed through the guide ring 8 c on the most upstream side in the yarn moving direction, and is wound around the nip roll 51. The delivery roll 50 whose outer peripheral surface is roughened so as to generate appropriate friction is brought into contact with the nip roll 51 and the delivery roll 50 to be sandwiched. The nip roll 51 has a surface layer having an optimum hardness that can prevent the workpiece yarn 9 from slipping.

送り出しロール５０と前記ガイドリング８ｃとの間には、前記張力検出装置５３が設けられる。この張力検出装置５３は、ガイドリング８ｃと送り出しロール５０とを最短距離で結ぶ仮想一平面よりも一方側（図９の左側）に突出し、前記仮想一平面に垂直な方向に変位自在な検出ロール５５を有する。この検出ロール５５は、前記一方側から巻き掛けられた被加工糸９の張力変化によって直線変位し、その検出ロール変位量に対応する張力検出信号を出力する。   The tension detector 53 is provided between the feed roll 50 and the guide ring 8c. The tension detection device 53 protrudes to one side (left side in FIG. 9) from a virtual plane that connects the guide ring 8c and the delivery roll 50 with the shortest distance, and can be displaced in a direction perpendicular to the virtual plane. 55. The detection roll 55 is linearly displaced by a change in tension of the work yarn 9 wound from the one side, and outputs a tension detection signal corresponding to the detected roll displacement amount.

張力検出装置５３からの張力検出信号は、前記制御装置１０に入力され、制御装置１０は入力した張力検出信号に応答して、ステッピングモータ５２の回転速度を制御する。ステッピングモータ５２は、その出力軸に駆動プーリ５６が固定され、また送り出しローラ５０には同軸に従動プーリ５７が固定され、これらの駆動プーリ５６および従動プーリ５７には無端状のタイミングベルト５８が巻き掛けられて張架される。したがって、ステッピングモータ５６の出力軸の回転は、駆動プーリ、タイミングベルト、駆動プーリを介して、前記送り出しローラに伝達され、制御装置１０からに前記張力検出信号に基づく回転速度で送り出しローラの送り出し速度が制御される。このような送り出しローラの送り出し動作は、制御装置１０によって、間欠引き出し時の送り出し量２０μｍの精度で制御され、この送り出し制御量に応じて、前記巻取リールの回転トルクが制御される。   A tension detection signal from the tension detection device 53 is input to the control device 10, and the control device 10 controls the rotational speed of the stepping motor 52 in response to the input tension detection signal. The stepping motor 52 has a drive pulley 56 fixed to its output shaft, a coaxial driven pulley 57 fixed to the feed roller 50, and an endless timing belt 58 wound around these drive pulley 56 and driven pulley 57. It is hung and stretched. Accordingly, the rotation of the output shaft of the stepping motor 56 is transmitted to the delivery roller via the drive pulley, the timing belt, and the drive pulley, and the delivery speed of the delivery roller is transmitted from the control device 10 at a rotational speed based on the tension detection signal. Is controlled. Such a feed operation of the feed roller is controlled by the control device 10 with an accuracy of a feed amount of 20 μm at the time of intermittent pulling, and the rotational torque of the take-up reel is controlled according to this feed control amount.

このようなレーザマーキング装置１によれば、２０μｍという高精度で被加工糸９の送り出し量が制御されるので、レーザ光照射装置の照射位置のずれが極めて小さく、高精度でマーキングパターンを被加工糸に形成することができる。   According to such a laser marking device 1, since the feed amount of the processing yarn 9 is controlled with a high accuracy of 20 μm, the deviation of the irradiation position of the laser light irradiation device is extremely small, and the marking pattern is processed with a high accuracy. Can be formed into yarn.

以上の実施の各形態では、被加工糸であるモノフィラメントへのレーザ光照射によって、マーキングパターンを母材に対して可視光の波長帯域での発色または変色によって発現させる手法について述べたが、本発明の実施の他の形態では、被加工糸のレーザ光照射による発色または変色は、可視光帯域の光に限るものではなく、赤外線帯域などの他の波長帯域における発色および変色であってもよい。この場合には、電荷結合素子（Charge Coupled Device；略称ＣＣＤ）を用いた赤外線用撮像装置によってレーザマーキングされた糸を撮像し、その画像を表示装置によって表示させ、あるいは印刷して、表記された内容を容易に確認することができ、ブランド商品などの模倣の抑制および防止を支援することができる。   In each of the embodiments described above, the technique for expressing the marking pattern by color development or discoloration in the wavelength band of visible light with respect to the base material by laser light irradiation to the monofilament that is the processed yarn has been described. In another embodiment of the present invention, the coloring or discoloration of the yarn to be processed by laser light irradiation is not limited to light in the visible light band, but may be coloring and discoloration in other wavelength bands such as an infrared band. In this case, the laser-marked yarn is imaged by an infrared imaging device using a charge coupled device (abbreviated as CCD), and the image is displayed or printed by a display device. The contents can be easily confirmed, and the suppression and prevention of imitation of branded products can be supported.

本発明の実施の一形態の被加工糸のレーザマーキング方法が実施される被加工糸のレーザマーキング装置１の構成を簡素化して示す側面図である。It is a side view which simplifies and shows the structure of the laser marking apparatus 1 of the workpiece yarn in which the laser marking method of the workpiece yarn of one Embodiment of this invention is implemented. レーザ光照射装置５のレーザ光照射ヘッド１１の具体的構成を示す分解斜視図である。4 is an exploded perspective view showing a specific configuration of a laser light irradiation head 11 of the laser light irradiation device 5. FIG. 糸案内板４の拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of a yarn guide plate 4. FIG. 糸案内板４の表面粗さを確認するための表面粗さ測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the surface roughness measurement result for confirming the surface roughness of the thread guide plate. 糸案内溝１２に被加工糸９が支持された状態の表面粗さの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the surface roughness of the state by which the to-be-processed thread | yarn 9 was supported by the thread | yarn guide groove 12. FIG. 糸案内板４の案内溝１２に被加工糸９が装着された状態を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a thread 9 to be processed is mounted in the guide groove 12 of the yarn guide plate 4. 本発明の実施の他の形態の糸案内板４ａを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the thread guide plate 4a of the other form of implementation of this invention. 中心位置を示す数値および中心位置から軸線に垂直な方向（＝Ｘ軸方向）のずれ量を示す数値がマーキングされた被加工糸９の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of the to-be-processed yarn 9 marked with the numerical value which shows the numerical value which shows the center position, and the numerical value which shows the deviation | shift amount from the center position to a direction (= X-axis direction) perpendicular to an axis line. 本発明の実施のさらに他の形態の被加工糸のレーザマーキング装置１ａを簡略化して示す側面図である。It is a side view which simplifies and shows the laser marking apparatus 1a of the to-be-processed thread | yarn of other form of implementation of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，１ａ レーザマーキング装置
２ 供給リール
３ 巻取リール
４ 糸案内板
５ レーザ光照射装置
６ 供給側トルク付与手段
７ 巻取側回転付与手段
８ａ，８ｂ ガイドリング
９ 被加工糸
１０ 制御装置
１１ レーザ光照射ヘッド
１２ 案内溝
１５ トルクモータ
１６，２１ 駆動プーリ
１７ リール軸
１８，２４ 従動プーリ
１９，２５ ベルト
２１ ステッピングモータ
２３ 引張用フリクションドラム
３０ 反射ミラー
３１ レーザロッド
３２ 励起ランプ
３３ Ｑスイッチ
３４ シャッタ
３５ 出力ミラー
３６ ビームエキスパンダ
３７ ガルバノスキャナ
３８ ＮＤフィルタ
４０ 集光レンズ
４１ 上面
４２ａ，４２ｂ 内面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Laser marking apparatus 2 Supply reel 3 Take-up reel 4 Yarn guide plate 5 Laser beam irradiation apparatus 6 Supply side torque provision means 7 Take-up side rotation provision means 8a, 8b Guide ring 9 Processed yarn 10 Control apparatus 11 Laser light Irradiation head 12 Guide groove 15 Torque motor 16, 21 Drive pulley 17 Reel shaft 18, 24 Drive pulley 19, 25 Belt 21 Stepping motor 23 Tension friction drum 30 Reflection mirror 31 Laser rod 32 Excitation lamp 33 Q switch 34 Shutter 35 Output mirror 36 beam expander 37 galvano scanner 38 ND filter 40 condenser lens 41 upper surface 42a, 42b inner surface

Claims (7)

緊張した状態で張架される被加工糸を、その被加工糸にレーザマーキングを行うために予め設定された照射条件のレーザ光を、合成樹脂からなる案内部材に照射して形成された一直線状の案内溝に嵌合させることで、その被加工糸の直径よりも小さい幅および予め定める長さのレーザ光照射領域に位置決めして配置し、
前記レーザ光照射領域に配置された被加工糸に、この被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径に集光されたレーザ光を、パルスで照射しながら走査して、所定のマーキングパターンを形成し、
マーキングパターンが形成された被加工糸を、前記レーザ光の走査速度に同期して、間欠的または連続的に移動させて、前記被加工糸にマーキングすることを特徴とする被加工糸のレーザマーキング方法。 A straight line formed by irradiating a guide member made of synthetic resin with a laser beam under a preset irradiation condition for performing laser marking on the workpiece yarn stretched in tension. Are positioned and arranged in a laser beam irradiation region having a width smaller than the diameter of the thread to be processed and a predetermined length.
A predetermined marking pattern is formed by scanning a laser beam focused on a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the workpiece yarn while irradiating with a pulse on the workpiece yarn arranged in the laser beam irradiation region. Forming,
Laser marking of a processed yarn, wherein the processed yarn on which a marking pattern is formed is marked on the processed yarn by moving intermittently or continuously in synchronization with the scanning speed of the laser beam. Method. 前記予め設定された照射条件は、所定の材質および直径の被加工糸に対して、レーザ光のレーザ光照射領域の幅およびスポット径を決定した後、少なくともレーザ光の照射パワー、繰り返し周波数、パルス幅および走査速度を、個別に変化させながら判読可能な値を抽出して、順次的に設定されることを特徴とする請求項１記載の被加工糸のレーザマーキング方法。 The predetermined irradiation condition is that, after determining the width and spot diameter of the laser beam irradiation region of the laser beam for a workpiece having a predetermined material and diameter, at least the laser beam irradiation power, repetition frequency, pulse the width and scanning speed, to extract readable values while changing individually, laser marking method of the yarn according to claim 1, characterized in that it is sequentially set. 前記案内部材および被加工糸のうち少なくともいずれか一方は、除電されていることを特徴とする請求項１または２記載の被加工糸のレーザマーキング方法。 The guide member and at least one of the yarn, the laser marking method of the yarn of claim 1, wherein in that it is neutralizing. 被加工糸が巻回される供給リールと、
被加工糸に所定のマーキングパターンが形成された被加工糸を巻き取る巻取リールと、
供給リールおよび巻取リール間にわたって張架される被加工糸が嵌まり込みかつ被加工糸の張架方向に沿って一直線状に延びる案内溝が形成される案内部材と、
前記案内部材によって前記案内溝に嵌まり込んだ状態で配置される被加工糸に、前記レーザ光照射領域内で前記被加工糸の直径よりも小さい予め定めるスポット径に集光されたレーザ光を、パルスで照射しながら走査して、前記所定のマーキングパターンを被加工糸の直径よりも小さい幅および予め定める長さのレーザ光照射領域に形成するレーザ光照射手段と、
前記供給リールを、被加工糸に張力が発生する方向に回転トルクを付与する供給側トルク付与手段と、
前記巻取リールを、被加工糸の張力および移動速度が一定になるように回転を付与する巻取側回転付与手段とを含むことを特徴とする被加工糸のレーザマーキング装置。 A supply reel around which the work thread is wound;
A take-up reel that winds up the processed yarn in which a predetermined marking pattern is formed on the processed yarn;
A guide member in which a work thread stretched between a supply reel and a take-up reel is fitted, and a guide groove extending in a straight line along the stretch direction of the work thread is formed;
Laser light focused on a predetermined spot diameter smaller than the diameter of the workpiece yarn in the laser beam irradiation region is applied to the workpiece yarn arranged in a state of being fitted into the guide groove by the guide member. Scanning with irradiation with a pulse, laser beam irradiation means for forming the predetermined marking pattern in a laser beam irradiation region having a width smaller than the diameter of the thread to be processed and a predetermined length;
Supply-side torque applying means for applying a rotational torque to the supply reel in a direction in which tension is generated in the work thread;
A laser marking device for a processing yarn, comprising: a winding-side rotation imparting unit that imparts rotation to the winding reel so that a tension and a moving speed of the processing yarn are constant. 前記案内部材よりも被加工糸の移動方向上流側および下流側のうち少なくともいずれか一方に設けられ、被加工糸を案内部材の案内溝よりも下方に案内する押さえ手段を含むことを特徴とする請求項４記載の被加工糸のレーザマーキング装置。 A pressing means is provided on at least one of the upstream side and the downstream side in the movement direction of the workpiece thread relative to the guide member, and guides the workpiece yarn below the guide groove of the guide member. A laser marking device for a processed yarn according to claim 4 . 前記レーザ光照射手段には、所定の材質および直径の被加工糸に対して、レーザ光のレーザ光照射領域の幅およびスポット径を決定した後、少なくともレーザ光の照射パワー、繰り返し周波数、パルス幅および走査速度を、個別に変化させながら判読可能な値を抽出して、順次的に決定されたレーザ光照射条件が設定されていることを特徴とする請求項４または５記載の被加工糸のレーザマーキング装置。 The laser light irradiation means determines at least the width of the laser light irradiation region and the spot diameter of the laser light with respect to a workpiece having a predetermined material and diameter, and then at least the laser light irradiation power, repetition frequency, and pulse width. the and scanning speed, to extract readable values while changing individually, of the yarn of claim 4 or 5, wherein it is set sequentially determined laser light irradiation conditions Laser marking device. 前記案内部材および被加工糸のうち少なくともいずれか一方は、除電されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の被加工糸のレーザマーキング装置。 The laser marking device for a processed yarn according to any one of claims 4 to 6 , wherein at least one of the guide member and the processed yarn is neutralized.

Images