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マーキングの仕組み

  1. 反射・吸収・透過
  2. 色による影響
  3. マーキングの種類
  4. 樹脂発色の仕組み

反射・吸収・透過

マーキングの仕組み

全ての物体は、光を受けた時に“反射”と“吸収”と“透過”が起こります。
この関係が、レーザマーキングやレーザ加工でとても重要な要素になります。

受けた光のエネルギー「1」に対して、“反射”“吸収”“透過”の起こる割合を、
それぞれ“反射率” “吸収率” “透過率”と言い、下記の関係が成立します。


反射率+吸収率+透過率=1

“反射” や “透過” が大きいほど物体の温度が上がらず、加工が難しくなります。
“吸収” が大きいほど、効率よく加工が可能です。

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色による影響

白色・黒色の場合 [材質による、光の反射率(参考例)]

材質 反射率下限(%) 反射率上限(%)
白い布 50 70
白ペンキ 50 70
黒ペンキ 5 10
黒い布 2 3

材質が黒く表面の光沢が少ないほど、光や熱を吸収しやす
いため、マーキングや加工がしやすくなります。


基本的に、色が白に近く、光沢があるほど光の反射率 が大きくなります。逆に光を吸収する黒色では、光沢が無いものほど光の反射率が小さくなります。

濃淡の影響 [分光反射率曲線(分光カーブ)]

マーキングの仕組み

濃淡による光の反射率の基本的な考え方は、濃い 色ほどマーキングや加工がしやすく、逆に薄い 色ほどし難くなります。

参考 [なぜ、りんごは赤いの?]

マーキングの仕組み

物体は“全ての波長の光”をさまざまな割合で反射し、その反射する波長によって、見える色が決まります。


例えば左図の様に、赤い物体は長い波長の光を多く反射します。

マーキングの仕組み

左図は、赤色が反射する光の
波長分布です。


太陽からは、いろいろな波長(色)の光が放出されています。人の目で認識できる7色の色は、すべてりんごに当りますが、そのうち赤色の光だけが反射して、他の光は吸収されます。そして反射した赤色の光が人の目に入り、“赤い!”と感じる訳です。

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マーキングの種類

マーキングの原理は3つに大別されます。

I 印刷面剥離

ワーク表面の塗装や印刷を剥離させて基材色とのコントラストを出します。

II 表面層剥離

ワーク表面層を削り、彫り込みます。

III 発色          

ワークそのものが発色し、コントラストがでます。

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樹脂発色の仕組み

発色の原理は4つに大別されます。

I 発泡                       III 炭化(添加材を使用)
 
II 凝縮(添加材を使用) IV 化学変化               

I 発泡                     

発砲

レーザ光を照射すると、その熱効果により基材内でガス泡が発生します。
ガス化し蒸発した気泡が基材の表面層で封じ込められ、白っぽく隆起します。
特に濃色の基材では、その視認性も良く、「薄い基材色」になります。
(例)基材色:黒→グレーに発色/赤→ピンク色に発色

II 凝縮(添加材を使用)

発砲

「添加剤」にレーザのエネルギーが吸収されると、その熱効果により添加剤の
分子密度が上がり、凝縮されることにより濃色に変色します。
「添加剤」とは、一般に「発色剤」と言われますが、レーザ光の吸収率が高い「顔料」と考えて問題ありません。

III 炭化(添加材を使用)

発砲

更に高いエネルギーが照射し続けると、「添加剤」によって吸収率が上がり、「添加剤」周辺の素材の高分子が炭化して黒く発色します。基材だけでは炭化しません。
「添加剤」とは一般に「発色剤」と言われますが、レーザ光の吸収率が高い「顔料」と考えて問題ありません。

IV 化学変化              

発砲

基材中の「顔料」の成分には、必ず金属イオンを含みます。
レーザの照射によって、このイオンの結晶構造の変化や結晶中の水和量が
変化します。
結果、その成分の組成そのものが化学的に変化し、顔料の濃度が増加によって
発色する現象が起こります。

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