レーザーマーキング/溝加工

レーザーマーキングは、物品の認証やトレーサビリティーを高速かつ自由なパターンで行えるように、小スケールから大スケールまで幅広く使用されています。パターンは、文字、2Dバーコード/データマトリックス、ロゴ、ビットマップ、幾何学図形など多岐に及んでおり、Spectra-Physicsは、幅広いマーキングの要求に答えるべく、Qスイッチ、MOPA、CW更にIR、グリーン、UVに及ぶ幅広いレーザーを提供します。Spectra-PhysicsのファイバーレーザーやDPSSは、小型でメンテナンス性に優れたレーザーで、多種多様なマーキングを可能にします。

レーザー溝加工は、溝加工の深さや表面加工品質また加工サイズにおいて、他の手法における溝加工やマーキングと比較して大きな優位性を発揮します。Spectra-PhysicsのVGEN-QSファイバーレーザーは、コーティングを施していない素材、コーティング素材、セラミック、ガラス、ポリマー、また、種々の工業用宝石やアートプリンティング、電子部品、自動車、その他の対象に高品質でハイスピードな溝加工を実現します。

  • 多様なマーキングと溝加工に対応
  • 幅広いラインナップ：IR、グリーン、UV、Qスイッチ、MOPA、CW
  • 高品質、高速、低コスト
  • コンパクト、メンテナンスフリー

レーザーマーキング/溝加工

レーザーマーキングのトレンドは、より短波長へ

Marking on Peek polymer used for medical devices
図 1. 医療機器に使用されるピークポリマーのマーキング
40年以上にわたり、レーザーはさまざまなマーキングアプリケーションで使用されてきました。長年にわたり、レーザーを使用したマーキングアプリケーションに求められてきたのは、フィーチャーサイズの縮小、コントラストの向上、生産プロセスの効率化、カスタマイズされたソリューションの必要性などであり、機器メーカーが直面してきた最大の課題でもあります。この10年間で、コスト、性能、サイズの面で優れているIRファイバーレーザーが主流となりました。しかし、最近の応用研究では、より短波長のグリーンやUVのDPSSレーザーが性能や柔軟性に優れ、システムインテグレーターやエンドユーザーにメリットをもたらすことがわかってきました。DPSSレーザーは、小型化、軽量化、性能向上、信頼性、堅牢性、耐久性の向上により、レーザーマーキング用途に再登場しました。
Marks measuring 30 x 100 µm, created on a nickel surface with Explorer 532 nm, 10 ns pulse width laser
図 2. 30×100µmのマークを、Explorer532nm、パルス幅10nsのレーザーでニッケル表面に作成

より短い波長のレーザーの採用を推進しているアプリケーション例：

  • 2Dマトリックスコードのフィーチャサイズの縮小
  • 素材の破片が出ないマーキング技術を採用した医療用インプラント
  • モバイルデバイスの製造には次世代デバイスカバー用のカラーレイヤーマーキングが必須
  • 薄膜コーティングには非破壊マーキングまたは高品質な細線のスクライビングプロセスが必須
  • ワイヤー、チューブ、複合フォイルなどのプラスチック材料は、フィーチャサイズを小さくし、コントラストを向上させるために、より短い波長に依存
  • UVレーザーは、不要な熱を含まずにガラス内またはガラス表面のマーキングが可能
2D-Labeling on silicon wafer with Explorer XP 532-5
図 3. Explorer XP 532-5を使用したシリコンウェーハ上の2Dラベリング

UVレーザーマーキングの利点

包装材料のレーザーマーキングは、その低い運用コストと高い柔軟性のおかげでますます普及しています。取得コストが比較的低いため、パッケージのマーキングには赤外線(IR)レーザー(炭酸ガスレーザーを含む)が使用されています。しかし、多くの場合、これらのIRレーザーでは所望のマーキング品質が得られず、UV(紫外線)パルスレーザーの方が優れた結果が得られるため、より良い選択となります。たとえば、一部のプラスチック材料は、UV波長に対してのみ光化学的色の変化を示しますが、IRレーザーでは、マーキングのコントラストが低くなります(図4a)。さらに、UVレーザー光の浸透深さが浅いため、薄い箔にも穿孔なくマーキングすることができます(図4b)。最後に、UVビームはIRビームに比べて発散が少ないため、レイリーレンジが長く、表面形状の変化に対する許容範囲が大きく、プロセスの歩留まりが高くなります(図4c、4d)。

Advantages of UV laser marking compared to IR laser marking
図 4. IRレーザーマーキングと比較したUVレーザーマーキングの利点

これらの品質基準に加えて、特に大量生産における包装材料のマーキングに関しては、高いプロセス速度が依然として不可欠です。高スループットには、高いダイナミクスを備えたビーム偏向システムだけでなく、数百kHzのパルス繰返しレートでも十分に高いパルスエネルギーを提供することによってこのダイナミクスを利用できるレーザーが必要です。

Constant marking contrast for a barcode marked on a curved surface and letters marked across the overlap of two packaging foils
図 5. 曲面にマーキングされたバーコード(a)と、2枚の包装フィルムの重なり部分にマーキングされた文字(b)のマーキングコントラストが一定であること

レーザーマーキング/溝加工向けレーザー

アプリケーションノート

レーザーマーキング短波長化

Explorerレーザーには、豊富な機能を持つソフトウェアが搭載されており、新しいマーキングツールやテーブルトップ機器を開発する際の製品統合サイクルを短縮することができます。E-Pulse™は、幅広い繰返しの範囲にわたって一定のパルスエネルギーを提供する非常に便利な機能であり、レーザーをガントリーベースのシステムとスキャナーベースのシステムの両方に統合する場合に最適なソリューションです。詳細については、Explorer®によるレーザーマーキング短波長化をご参照ください。

食品および飲料製品のマーキング

食品・飲料業界では、従来、賞味期限や原産地の情報を記載したラベルをインクで印刷していました。しかし、インクカートリッジは頻繁に交換する必要があり、コストもかかりますし、インクは健康に害を及ぼすこともあります。包装材料のレーザーマーキングは、その低い運用コストと高い柔軟性のおかげでますます普及しています。取得コストが比較的低いため、パッケージのマーキングには赤外線(IR)レーザー(炭酸ガスレーザーを含む)が使用されています。詳細については、ハイスループット生産ラインにおける食品および飲料製品のマーキングをご参照ください。