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永久刻印を実現する技術
A レーザーマーキングマシン 集光された増幅光のビームを用いて、物理的な接触・インク・機械的工具を用いることなく、材料表面に永久的な刻印を施します。インクジェット印刷（表面にインクを付着させる）やドットピーン刻印（衝撃により材料を塑性変形させる）とは異なり、レーザー刻印は材料自体を改変します。具体的には、酸化による色調変化、表面の極薄層を除去して下地の対比色を露出させること、または表面のテクスチャーを変化させて視認性のあるコントラストを生み出すといった方法です。
このプロセスは、材料および望ましい結果に応じて、4つの異なるメカニズムで動作します。アニーリング（ステンレス鋼やチタンで一般的）では、金属表面を局所的に加熱して酸化膜を形成し、その温度に応じて黒、茶、または他の色のマーキングが得られます。この方法では材料の除去は伴いません。プラスチックや有機材料へのカーボン移行マーキングは、局所的な加熱によって表面を暗色化させますが、アブレーション（蒸発除去）は発生しません。エングレービングでは、0.01～0.1 mmの材料を除去し、深さを感じ取れるマーキングを実現します。アブレーションでは、陽極酸化皮膜、塗料、めっきなどの表面コーティングを除去し、下地の対比のある素材を露出させます。
ステンレス鋼製キッチンウェアメーカーが、スクリーン印刷を20Wファイバーレーザーに置き換えました レーザーマーキングマシン 調理器具へのブランドロゴおよびお手入れ指示の印字に使用。シルクスクリーン印刷ではインクの硬化工程が必要であり、約5,000回の印刷ごとにスクリーンが摩耗して交換が必要となり、1枚あたり80～120ドルのコストがかかった。また、消費者テストでは200～300回の食器洗い機使用後に印字が褪色した。一方、ファイバーレーザーはアニーリングによる印字を1～2秒／ロゴで実現し、消耗品を一切使用せず、1,000回以上の食器洗い機使用後も品質劣化が認められなかった。単位あたりの印字コストは、スクリーン・インク・不良品償却を含めた約0.04ドルから、電力のみの0.001ドル未満へと大幅に削減された。
材質特有の印字メカニズム
メタルへのファイバーレーザーマーキング
ファイバ レーザーマーキングマシン 波長1064nmで 金属が効率的に吸収する近赤外線波長を放射します 不鋼では,レーザーで黒い焼痕 (表面を200~300°Cに熱してクロム酸化物を生成する) や白い痕 (表面の質感が光を異なって散らす) や深層彫刻 (0.05~0.1mmの材料除去で,磨きに耐えるシリアル番号).
アルミのマークは鋼のマークとは少し違うパラメータを使います 低溶融点 (660°C対1,400°C) は,マークするよりも溶融を防ぐために,電力の密度が低下する必要があります. アノジスアルミは,染料色の酸化層を脱いで,の下の明るいアルミを露出させることでマークされる.これはレーザーが金属を修正するのではなくマイクロ薄層を除去しているため,裸アルミマークに必要な電力の10~20%しか必要ないプロセスである.
金属へのファイバーマーキングの主な利点は、その耐久性です。ステンレス鋼へのアニールマーキングは、塩水噴霧試験（1,000時間以上）、オートクレーブ滅菌サイクル、および産業用洗浄剤による化学薬品暴露といった厳しい条件下でも維持されます。これに対し、印刷ラベルやインクによるマーキングは数週間から数か月で剥離・劣化します。この優れた耐久性により、ファイバーレーザーマーキングは医療機器のUDI（ユニバーサルデバイス識別子）適合性、航空宇宙分野における部品トレーサビリティ、自動車部品の識別において標準的な手法となっています。
感光性材料へのUVレーザーマーキング
355nmのUVレーザーは、1064nmのファイバーレーザーが熱によって損傷を与える可能性のある材料にマーキングできます。ABS、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ナイロンなどのプラスチックは、熱効果ではなく光化学反応によってマーキングされます。高エネルギーUV光子が直接ポリマーの分子結合を切断し、基材を溶融または変形させることなく表面に色調変化を生じさせます。
この「コールドマーキング」機能により、ファイバーレーザーやCO₂レーザーでは実現できない応用が可能になります。シリコンウェハーには、微小亀裂を生じさせることなくウェハーIDをマーキングできます。医療用カテーテルには、細菌の繁殖を招く可能性のある表面損傷を伴わず、UDIコードを付与できます。透明PETボトルには、特定の照明下でのみ見える日付コード（「フロストマーキング」と呼ばれる）を付与でき、透明な外観を保ったままトレーサビリティを確保します。
UVレーザーによるガラスへのマーキングは、CO₂レーザーによるマーキングで発生する微小亀裂を回避します。355nmの波長はガラスに一部吸収され、ガラスを破断させる応力集中を生じさせることなく、滑らかなフロスト状のマーキングを実現します。
よく 聞かれる 質問
レーザーマーキング機器で加工可能な材料は何ですか？
ファイバーレーザーは金属（鋼、アルミニウム、チタン、真鍮、銅）および一部の暗色プラスチックにマーキングします。UVレーザーはプラスチック、ガラス、セラミックス、シリコン、薄膜にマーキングします。CO₂レーザーは木材、紙、革、アクリル、ガラスにマーキングします。天宇レーザー（Tianyu Laser）では、ファイバーレーザー、UVレーザー、CO₂レーザーの各システムを提供しており、あらゆる材料に対応しています。
部品1個あたりのレーザーマーキングに要する時間はどれくらいですか？
マーキングに要する時間は、内容の複雑さ、サイズ、および材料によって異なります。金属へのシンプルなロゴやシリアル番号のマーキングには通常1～3秒、50×50mmの領域に塗りつぶされたQRコードや詳細なグラフィックをマーキングする場合は5～15秒かかります。自動化されたシステムにおける生産能力（スループット）は、1時間あたり500～3,000個です。
レーザーマーキングは永久的ですか？ それとも除去可能ですか？
ステンレス鋼上のアニール痕およびプラスチック上の炭素拡散痕は永久的です。これらは材料表面への付着物ではなく、材料そのものに生じた化学変化です。エングレービングによる印字は、除去するには0.05mm以上の表面材を研削する必要があります。アブレーション（蒸発）によるコーティング印字（アルマイト処理されたアルミニウムや塗装面など）では、基材が露出するため、再コーティングしない限り「消去」することはできません。
レーザー印字にはインクや溶剤などの消耗品が必要ですか？
いいえ。ファイバーレーザーおよびUVレーザー印字機は、インク・溶剤・リボン・プリントヘッドなどの消耗品を一切使用しません。レーザー光源は機種により10,000～100,000時間の稼働後に交換が必要です。運転時の定常コストは、人件費に加えて、500～800Wの電力消費のみです。
レーザーマーキング機はカラーマークを作成できますか？
はい、MOPA（マスターオシレーター・パワーアンプリファイア）ファイバーレーザー技術を用いて可能です。パルス持続時間および周波数を制御することで、MOPAレーザーはステンレス鋼およびチタン表面に金から青、黒に至るまでの多彩な色調を生成します。これは酸化被膜の厚さを精密に制御することによって実現されます。一方、標準的なQスイッチ式ファイバーレーザーでは、黒または白のマーキングしか行えません。
レーザーマーキング装置が対応するファイル形式は何ですか？
標準的なシステムでは、EZCADまたは同様のソフトウェアを介してAI、PLT、DXF、PNG、JPG、BMP形式のファイルをサポートしています。バーコードおよびQRコードの生成機能はソフトウェアに内蔵されており、外部のデザインアプリケーションを別途使用する必要はありません。天宇レーザー（Tianyu Laser）製マシンはCorelDRAW、AutoCAD、Photoshopからのインポートにも対応しており、スムーズなワークフロー統合が可能です。