レーザーマーカーの選び方

用途にあったレーザーマーカーの仕様を決める上で重要な条件は、レーザー出力だけではありません。レーザーマーカー検討時に考慮すべき条件をご紹介します。

印字速度と印字品質に影響を与える条件

1. パワー密度

印字品質を決定づけるのは、レーザー出力 (ワット数) ではなく、印字対象面におけるパワー密度です。

パワー密度には「マーキングしきい値」と「破壊限界」という 2 種類のしきい値があります。

パワー密度がマーキングしきい値より低い場合、印字が薄くなったり、コントラストが弱くなったりします。逆にパワー密度が大きすぎて破壊限界を超えてしまうと、材質が損傷してしまう可能性が出てきます。

材質ごとにパワー密度をマーキングしきい値と破壊限界の間に調整することで、安定した品質の高い印字をすることができます。

パワー密度は、スポットサイズ (直径) と印字速度によって左右されます。

同じレーザー出力でも、スポットサイズが違えばパワー密度も異なります。レーザー光がスポット領域全体に照射されるためです。

スポットサイズはマーキングヘッドの開口部とレンズの組み合わせで決まります。ここでは、同じ出力でもスポットサイズが大きくなると、パワー密度は小さくなるということに注意が必要です。

印字速度とは、マーキングヘッドが文字や記号を刻印する速度を指します。レーザー光は線を構成する領域に均等に広がるため、印字速度が倍になると、レーザーの照射領域も倍になります。

つまり、印字速度が速くなると、印字対象面が受けるパワー密度が半減します。

2. マーキングヘッドの性能 (焦点距離)

レンズの焦点距離は、マーキングヘッドの性能の決め手となる重要な要素です。

大きな文字は、小さな文字より印字に時間がかかります。これはガルバノモーターによるミラーの回転角度を大きくする必要があり、ミラーの回転に時間がかかるためです。印字する文字が小さい場合、ミラーの回転角度が小さくて済むため、大きい文字の印字に比べてマーキングの性能 (速度・品質) が高くなります。

大きい文字を印字する必要がある場合、焦点距離の長いレンズを選ぶことでマーキングの性能を上げることができます。同じ大きさの文字を印字するとき、焦点距離が短いレンズはミラーの回転角度が大きくなります。一方、焦点距離が長いレンズは、回転角度が小さくて済むため、マーキングの性能が高くなります。ただ、焦点距離が長いとスポットサイズも大きくなるので、高いレーザー出力が必要になります。

印字可能な時間の効率的な利用

1. 移動中の製品に印字

移動する製品に印字する場合、走査距離を短くすることで印字可能な時間が長くなり、それにより低いレーザー出力で使用することができます。(低いレーザー出力で使用することでレーザー管の寿命が延びます)

生産ラインの設置条件に合わせて印字可能な時間が最大になるように、レンズとマーキングヘッドの組み合わせを選ぶことが重要です。

印字にかかる実際の時間は、「印字対象物が印字領域に入ってくるまでの時間」+「印字をしている時間」で求められます。印字領域と印字時間を最大化することで高速印字が可能になり、生産性を上げることができます。

2. 静止／間欠モードでの印字

用途に適した波長のレーザーを選ぶ

製品の材質やブランドイメージに合った印字を実現するには、適切なレーザー波長を選ぶことが必要です。材質によって各波長への反応が違うため、レーザー波長もシステムの仕様を検討する上で重要なポイントです。

波長	10.6μm	10.2μm	9.3μm
用途	一般的な消費材パッケージ。 厚紙、段ボール、プラスチック、ラベル、木、ガラス、 塗装された金属製品など。	化粧品、医薬品向け製品でよく使用されるラミネート済み化粧箱。PVCなどのプラスチック。	PETボトル、プラスチックラベル、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)フィルム。
印字例

ビデオジェットのレーザーマーカー製品一覧

設置性に影響を与える条件

目的にあったレーザーマーカーのシステム構成を選定することも大切ですが、生産ラインへシームレスに設置できるかどうかも重要なポイントです。

適切に設置されていないと、ダウンタイムや印字の浪打ち、安全上のトラブルの原因となることがあります。

理想的なレーザーマーカーの取り付け位置は、生産ライン装置の内部です。これは印字対象となる製品をコントロールしやすくするためです。高い印字品質を維持するためには、製品が安定した搬送状態にあることが重要なポイントとなります。

ビデオジェットでは、様々な生産ライン環境に対応するため、マーキングヘッドとビームの伝送装置の取り付け一を分離したり、光学配管 (ビーム屈折ユニット = BTU) により生産ラインの装置内部にぴったりと取り付けられるオプションをご用意しております。また一方で、レーザー本体をオペレータから離れた安全性の高い位置に設置することも可能です。

設置性に影響を与える条件

様々な生産ライン環境に対応するため、BTUで生産ラインの装置内部にピッタリと取り付けられます。
詳しくはビデオをご覧ください。