特開 2015-137413 マーキング方法、金属製品、およびマーキングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-137413(P2015-137413A)

(43)【公開日】2015年7月30日

(54)【発明の名称】マーキング方法、金属製品、およびマーキングシステム

(51)【国際特許分類】

   C25F 3/00 20060101AFI20150703BHJP

   B23K 26/361 20140101ALI20150703BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20150703BHJP

【ＦＩ】

   C25F3/00 C

   B23K26/361

   B23K26/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-11119(P2014-11119)

(22)【出願日】2014年1月24日

(71)【出願人】

【識別番号】592249496

【氏名又は名称】オーウエル株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504459467

【氏名又は名称】有限会社Ｓｅｅｄ

(71)【出願人】

【識別番号】000001096

【氏名又は名称】倉敷紡績株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 大

(72)【発明者】

【氏名】▲吉▼田 雅宣

(72)【発明者】

【氏名】的場 敏浩

(72)【発明者】

【氏名】高山 真一

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD03

4E168DA23

4E168DA28

4E168JA11

(57)【要約】

【課題】マーキングの微細化を図ることが可能なマーキング方法を提供する。
【解決手段】マーキング方法は、金属の表面５０ａに塗膜５１を形成する工程と、塗膜５１を部分的に除去してパターニングする工程と、パターニングされた塗膜５１ａをマスクとして、電解により金属の表面５０ａにマーキングする工程と、パターニングされた塗膜５１ａを除去する工程とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属の表面に塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を部分的に除去してパターニングする工程と、
パターニングされた前記塗膜をマスクとして、電解により前記金属の表面にマーキングする工程と、
パターニングされた前記塗膜を除去する工程とを備えることを特徴とするマーキング方法。

【請求項2】

請求項１に記載のマーキング方法において、
前記塗膜のパターニングはレーザにより行われることを特徴とするマーキング方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載のマーキング方法において、
前記塗膜はシロキサン結合を有する化合物を含むことを特徴とするマーキング方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載のマーキング方法によりマーキングが施されていることを特徴とする金属製品。

【請求項5】

金属の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、
前記塗膜を部分的に除去してパターニングするパターン形成装置と、
パターニングされた前記塗膜をマスクとして、電解により前記金属の表面にマーキングするマーキング装置と、
パターニングされた前記塗膜を除去する除去装置とを備えることを特徴とするマーキングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マーキング方法、金属製品、およびマーキングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属の表面に対してマーキングする電解マーキング方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

一般的に、従来の電解マーキング方法は、所定のパターンが形成されたステンシル（版）を金属の表面に配置する工程と、電解液を浸み込ませたマーキングヘッドをステンシルに押し当てる工程と、金属とマーキングヘッドとの間で通電させる工程とを備えている。これにより、ステンシルに形成されたパターンに対応する領域の金属が電解されることによって、金属の表面にマーキングが施される。ここで、ステンシルは、たとえばフィルム状物品である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−１６７７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記した従来の電解マーキング方法では、ステンシルに形成されるパターンの微細化を図ることが困難であることから、マーキングの微細化を図ることが困難である。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、マーキングの微細化を図ることが可能なマーキング方法、金属製品、およびマーキングシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によるマーキング方法は、金属の表面に塗膜を形成する工程と、塗膜を部分的に除去してパターニングする工程と、パターニングされた塗膜をマスクとして、電解により金属の表面にマーキングする工程と、パターニングされた塗膜を除去する工程とを備える。

【0008】

このように、金属の表面に直接塗膜を形成し、その塗膜をパターニングすることにより、従来のステンシルを用いる場合に比べて、パターンの微細化を図ることができるので、マーキングの微細化を図ることができる。

【0009】

上記マーキング方法において、塗膜のパターニングはレーザにより行われていてもよい。

【0010】

上記マーキング方法において、塗膜はシロキサン結合を有する化合物を含んでいてもよい。

【0011】

また、本発明による金属製品は、上記したいずれか１つのマーキング方法によりマーキングが施されている。

【0012】

このように構成することによって、マーキングを微細化した金属製品を得ることができる。

【0013】

また、本発明によるマーキングシステムは、金属の表面に塗膜を形成する塗膜形成装置と、塗膜を部分的に除去してパターニングするパターン形成装置と、パターニングされた塗膜をマスクとして、電解により金属の表面にマーキングするマーキング装置と、パターニングされた塗膜を除去する除去装置とを備える。

【0014】

このように、金属の表面に直接塗膜を形成し、その塗膜をパターニングすることにより、従来のステンシルを用いる場合に比べて、パターンの微細化を図ることができるので、マーキングの微細化を図ることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のマーキング方法、金属製品、およびマーキングシステムによれば、マーキングの微細化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態によるマーキングシステムの全体構成を示したブロック図である。

【図2】金属製品に塗膜が形成された状態を模式的に示した断面図である。

【図3】レーザにより塗膜がパターニングされた状態を模式的に示した断面図である。

【図4】マーキング装置によりマーキングを行っている状態を模式的に示した断面図である。

【図5】金属製品にマーキングが施された状態を模式的に示した断面図である。

【図6】パターニングされた塗膜が金属製品から除去された状態を模式的に示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0018】

−マーキングシステム−
まず、図１〜図６を参照して、本実施形態によるマーキングシステム１００について説明する。

【0019】

マーキングシステム１００は、図１に示すように、塗膜形成装置１と、パターン形成装置２と、マーキング装置３と、除去装置４とを備えている。このマーキングシステム１００は、金属製品５０の表面５０ａ（図２参照）に対して電解（電気分解）によりマーキングを施すように構成されている。金属製品５０は、たとえば、ステンレス製の医療用器具（メスや剪刀、鉗子など）である。マーキングシステム１００は、金属製品５０に二次元コードなどをマーキング可能に構成されている。

【0020】

塗膜形成装置１は、金属製品５０の表面５０ａに塗膜５１（図２参照）を形成するように構成されている。この塗膜形成装置１は、たとえば、塗料を塗布するエアスプレー、および、塗布された塗膜５１を加熱して硬化させる加熱装置などを含んでいる。なお、エアスプレーは、吐出量および空気圧などを調整することにより塗膜５１の厚みを調整可能である。

【0021】

塗膜５１は、５〜５００μｍ程度、好ましくは７〜２０μｍ程度の厚みを有しており、金属表面に対して電解によりマーキングする際のレジスト膜として機能する。このため、塗膜５１は、金属製品５０の表面５０ａの所定領域に形成されている。なお、所定領域は、平面的に見て表面５０ａに施されるマーキングを取り囲む領域である。塗膜５１は、表面粗さの小さい金属表面に対して高い吸着性を有するとともに、高い電気絶縁性および耐電圧性を有する。また、塗膜５１は、パターン形成装置２により溶融されることによって、除去可能に構成されている。すなわち、塗膜５１は、電解によりマーキングする際のレジスト膜として要求される特性を有している。

【0022】

具体的には、塗膜５１は、たとえば、シロキサン結合を主鎖とする架橋密度の高い三次元架橋構造を有する化合物を含んでいる。この塗膜５１を形成するための塗料としては、たとえば、シリコン系塗料であり、好ましくはシロキサン結合を含むゾルゲル法による有機無機ハイブリッド塗料などが挙げられる。

【0023】

パターン形成装置２は、たとえばＣＯ₂レーザマーカであり、塗膜５１を部分的に除去してパターニングするように構成されている。具体的には、パターン形成装置２は、塗膜５１にレーザＬ（図３参照）を照射することにより、レーザＬが照射された塗膜５１を溶融させて除去するように構成されている。また、パターン形成装置２は、塗膜５１の面上でレーザＬを走査させることにより、所定のパターンを形成するようになっている。これにより、平面的に見て、塗膜５１が形成された所定領域内において、所定のパターンが形成された領域の表面５０ａが露出されている。

【0024】

なお、所定のパターンは、表面５０ａに施されるマーキングと対応する形状であり、たとえば二次元コードを表す形状である。すなわち、パターン形成装置２は、マーキングが施される部分の塗膜５１を除去し、その部分の表面５０ａを露出させるように構成されている。つまり、パターン形成装置２は、金属製品５０の表面５０ａにパターニングされた塗膜５１ａ（図３参照）を形成するために設けられている。

【0025】

また、パターン形成装置２は、レーザＬを出力する発振器、および、そのレーザＬを塗膜５１に照射させる偏向ミラーなどを含んでいる。このパターン形成装置２は、塗膜５１に所定のパターンが適切に形成されるように、レーザ出力、Ｑスイッチ周波数および走査速度などが設定される。

【0026】

マーキング装置３は、パターニングされた塗膜５１ａをマスクとして、電解により金属表面にマーキングするように構成されている。このマーキング装置３は、マーキングヘッド３１および交流電源３２などを含んでいる。マーキングヘッド３１には、電解液３１ａ（図４参照）を浸み込ませることが可能なフェルト（図示省略）などが設けられている。交流電源３２は、金属製品５０とマーキングヘッド３１との間で通電させるために設けられている。

【0027】

そして、マーキング装置３では、電解液３１ａを浸み込ませたマーキングヘッド３１がパターニングされた塗膜５１ａに押し当てられた状態で、交流電源３２により通電されるようになっている。これにより、金属製品５０の表面５０ａに着色領域５０ｂ（図５参照）が形成されることによって、表面５０ａに所定のパターンと対応する形状のマーキングが施される。

【0028】

除去装置４は、苛性ソーダなどを用いたアルカリ洗浄を行うことにより、パターニングされた塗膜５１ａを金属製品５０の表面５０ａ（図６参照）から除去するように構成されている。

【0029】

−マーキング方法−
次に、図１〜図６を参照して、マーキングシステム１００のマーキング方法について説明する。

【0030】

まず、図２に示すように、金属製品５０の表面５０ａに塗膜５１が形成される。具体的には、塗膜形成装置１（図１参照）のエアスプレーにより、表面５０ａの所定領域に塗料が塗布される。そして、塗膜形成装置１の加熱装置により、その塗膜５１が加熱されて硬化される。

【0031】

なお、塗膜５１を形成するための塗料は、たとえば、シリコン系塗料であり、好ましくはシロキサン結合を含むゾルゲル法による有機無機ハイブリッド塗料であり、塗膜５１の厚みは、たとえば１０〜１５μｍである。また、塗膜５１を加熱する条件は、たとえば、温度が１６０℃であり、時間が２０分である。

【0032】

次に、図３に示すように、パターン形成装置２（図１参照）により、塗膜５１にレーザＬが照射される。これにより、塗膜５１が部分的に除去されてパターニングされる。これにより、金属製品５０の表面５０ａにパターニングされた塗膜５１ａが形成される。塗膜５１に形成されるパターンは、平面的に見て、表面５０ａに施されるマーキングと対応する形状であり、たとえば、データマトリクスやＱＲコード（登録商標）などの二次元コードを表す形状である。なお、パターン形成装置２は、たとえば、株式会社キーエンス製のＭＬ−Ｚ９５１０であり、レーザ出力条件が７０％である。

【0033】

次に、図４に示すように、マーキング装置３（図１参照）により、パターニングされた塗膜５１ａをマスクとして、電解により表面５０ａにマーキングが施される。具体的には、パターニングされた塗膜５１ａにマーキングヘッド３１が押し当てられる。すなわち、マーキングヘッド３１がパターニングされた塗膜５１ａを介して表面５０ａと対向するように配置される。マーキングヘッド３１には、電解液３１ａを浸み込ませたフェルト（図示省略）が設けられている。そして、交流電源３２により、金属製品５０とマーキングヘッド３１との間で通電される。これにより、金属製品５０が陽極になっている場合に、表面５０ａから電解液３１ａに金属イオンが溶け出し、電解液３１ａ中の金属イオンが化学反応により着色される。そして、交流電源３２の極性が切り替わり、金属製品５０が陰極になった場合に、着色された金属イオンが表面５０ａに戻される。

【0034】

このため、図５に示すように、金属製品５０の表面５０ａに着色領域５０ｂが形成され、表面５０ａにパターンと対応する形状のマーキングが施される。たとえば、金属製品５０の表面５０ａには、二次元コードのマーキングが施される。なお、この交流電源３２を用いたマーキングでは、電解液３１ａに溶け出した金属イオンが表面５０ａに戻されるため、マーキングが施された状態において表面５０ａがほぼ平坦になっている。

【0035】

その後、図６に示すように、除去装置４（図１参照）により、パターニングされた塗膜５１ａが金属製品５０の表面５０ａから除去される。

【0036】

以上により、表面５０ａに形成された着色領域５０ｂによるマーキングが施された金属製品５０が得られる。

【0037】

−効果−
本実施形態では、上記のように、金属製品５０の表面５０ａに直接塗膜５１を形成し、その塗膜５１をレーザＬによりパターニングすることによって、従来のステンシルを用いる場合に比べて、パターンの微細化を図ることができるので、マーキングの微細化を図ることができる。したがって、マーキングすることが可能な領域が小さい金属製品５０であっても、適切にマーキングを施すことができる。なお、パターンの最小セルサイズ（パターンを構成する最小単位の正方形領域の一辺の長さ）は、たとえば３０μｍ程度である。

【0038】

また、本実施形態では、金属表面に直接塗布された塗膜５１をパターニングし、そのパターニングされた塗膜５１ａをマスクとして電解によるマーキングを行うことによって、金属表面が湾曲している場合であっても、金属表面に対してマスクを追従させることができるとともに、金属表面に対してマスクがずれるのを防止することができる。これにより、金属表面が湾曲している場合であっても、電解によるマーキングを適切に行うことができる。

【0039】

また、本実施形態では、マーキングが施された状態において表面５０ａがほぼ平坦であることによって、金属表面に凹部を形成してマーキングする場合に比べて、金属製品５０を洗浄しやすくすることができる。

【0040】

また、本実施形態では、電解によりマーキングを行うことによって、打刻式のマーキングやレーザマーキングを行う場合に比べて、金属製品５０の表面５０ａに対するダメージを抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態では、金属製品５０に二次元コードのマーキングを施すことによって、金属製品５０を容易に識別することができるので、金属製品５０の使用履歴などを容易に管理することができる。すなわち、金属製品５０のトレーサビリティを向上させることができる。

【0042】

このように、本実施形態の特徴である湾曲面への追従性の高さや洗浄のしやすさ、また、金属表面へのダメージの少なさは、剪刀や鉗子など医療用鋼製器具へのマーキングに特に適している。

【0043】

また、本実施形態では、塗膜５１がシロキサン結合を有する化合物を含むことによって、電解によりマーキングする際のレジスト膜として要求される条件を満たすことができる。

【0044】

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0045】

たとえば、本実施形態では、レーザＬにより塗膜５１をパターニングする例を示したが、これに限らず、フォトリソグラフィ技術を用いて塗膜をパターニングするようにしてもよい。

【0046】

また、本実施形態では、金属製品５０がステンレス製である例を示したが、これに限らず、金属製品がチタンなどのその他の金属製であってもよい。

【0047】

また、本実施形態では、金属製品５０が医療用器具である例を示したが、これに限らず、金属製品が食品加工用器具などであってもよい。

【0048】

また、本実施形態では、金属製品５０に二次元コードがマーキングされる例を示したが、これに限らず、金属製品に文字や図形などがマーキングされるようにしてもよい。

【0049】

また、本実施形態では、エアスプレーにより塗膜５１を形成する例を示したが、これに限らず、その他の塗装方法により塗膜を形成するようにしてもよい。

【0050】

また、本実施形態では、パターン形成装置２がＣＯ₂レーザマーカである例を示したが、これに限らず、パターン形成装置がファイバレーザマーカなどのその他のレーザマーカであってもよい。

【0051】

また、本実施形態では、マーキング装置３が交流電源３２を含む例を示したが、これに限らず、マーキング装置が直流電源を含んでいてもよい。すなわち、金属表面に凹部または凸部を形成してマーキングするようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、マーキング方法、金属製品、およびマーキングシステムに利用可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 塗膜形成装置
２ パターン形成装置
３ マーキング装置
４ 除去装置
５０ 金属製品
５０ａ 表面
５１ 塗膜
５１ａ パターニングされた塗膜
１００ マーキングシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】