ダイレクトパーツマーキング

ダイレクトパーツマーキングにおいて、自動認識コードの中でも、限られたスペースへ大量の情報を付加することを目的として、2次元コードを利用されることが主流となっています。
2次元コードを利用することで情報量が多くできるため、製造履歴管理だけでなく、生産管理にも数多く利用されています。

医療用具への2次元コード印字

リードフレームへ1mm以下の2次元コード印字

PCBへの2次元コード印字

材質によるマーキング方法

ダイレクトパーツマーキングを行う部品の素材により、加工方法が異なります。
レーザーマーカーなどでは、以下のような加工方法でダイレクトパーツマーキングを実現しています。

加工内容	主な対象物の材質
表面を溶かす	樹脂
焦がす	紙、樹脂
表面層をはがす	めっきした金属、印刷した紙
表面を酸化させる	金属
削る、彫る	ガラス、金属
変色させる	樹脂

※樹脂の種類により反応が変わります。
※レーザー方式は、CO2、YAG等の限定をせず記載しています。

レーザーマーキングでは、レーザービームを細く絞ることで、微細な電子部品へのダイレクト印字や、極小スペースへの印字が可能となります。また、印字精度も高くなるため、極小スペースや極小部品であっても大容量データの自動認識コードが印字可能となります。
印字用レーザーの種類としては、一般的にYAG/YVO4/ファイバレーザと、CO2レーザに分かれます。
CO2レーザーは、カートン、樹脂、ガラス、木材など、多くの用途に使用されています。YAG/YVO4/ファイバレーザは、金属への印字が可能な上、多くの樹脂を発色させる効果があります。

材質ごとのマーキング機器の選定目安です。

樹脂
材質名	SHGレーザ	YVO4/YAG/ファイバレーザ	CO2レーザ	インクジェットプリンタ
PE（ポリエチレン）	◎	○	○	○
PC（ポリカーボネイト）	◎	○	○	◎
PP（ポリプロピレン）	◎	○	○	○
POM（ポリアセタール）	◎	◎	○	◎
PBT（プリブチレン・テレフタレート）	◎	◎	○	◎
PET（ポリエチレン・テレフタレート）	×	×	○	◎
ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）	◎	◎	○	◎
EP（エポキシ）	◎	◎	◎	◎
PF（フェノール）	◎	◎	◎	◎
UF（ユリア）	◎	◎	◎	△
PVC（塩化ビニール）	◎	◎	◎	◎
PA（ポリアミド）	◎	◎	○	◎
SI（シリコン）	◎	○	×	○

金属
材質名	SHGレーザ	YVO4/YAG/ファイバレーザ	CO2レーザ	インクジェットプリンタ
鉄	◎	◎	×	◎
アルミ	◎	◎	×	◎
ニッケル	◎	◎	×	◎
ステンレス	◎	◎	×	◎
銅	◎	○	×	◎
金	◎	○	×	◎

その他
材質名	SHGレーザ	YVO4/YAG/ファイバレーザ	CO2レーザ	インクジェットプリンタ
セラミック	○	○	○	◎
木材	△	△	◎	◎
紙類	△	△	◎	◎
ガラス	△	×	◎	○
ゴム	◎	◎	◎	○

2次元コードマーキング時の注意

ダイレクトパーツマーキング（DPM）では、印字された2次元コードを、コードリーダを使用して安定した読み取りを実現する必要があります。2次元コード仕様と、コードリーダの読み取り特性を考慮した2次元コードの印字を行いましょう。

2次元シンボルの仕様に注意する①　～クワイエットゾーン（マージン）～

右の2次元シンボルは、人の目から見れば、非常にきれいな印字状態ですが、2次元シンボルの仕様から逸脱しているため多くのコードリーダでは読み取れないケースが発生します。

どちらのQRコードも、コード自体の印字状態は、非常に印字精度の高いものとなっていますが、QRコードの外側にあるラインや模様の（赤枠）の位置が、QRコードの余白にかかっており、QRコードの仕様を満たさない状態となっています。
この余白をクワイエットゾーン（マージン）といい。2次元シンボルにより、以下のような広さを必要とします。

QRコード：最小セルサイズの4倍以上
MicroQRコード：最小セルサイズの2倍以上
DataMatrixコード：最小セルサイズの1倍以上

2次元シンボルの印字位置に関しては、上記のようなクワイエットゾーンを十分に確保できるような位置としてください。

2次元シンボルの仕様に注意する②　～セルとスペースの構成～

一般的に2次元シンボルを印字する場合は、ワーク面に対してセルを印字するケースが多くなります。
そのため、以下のような印字状態のセルとなり、2次元シンボルの仕様を逸脱する場合があります。

レーザーパワーが強い、または印字時間が長い状態 — レーザーパワーが強い、
または印字時間が長い状態

レーザーマーカーの印字条件により、ワーク面に印字した2次元シンボルの状態が変化します。
2次元シンボルのセルを印字するため、レーザーパワーの強弱や、印字時間の長さにより、印字が細くなったり、印字されたセルが大きくなることで、2次元シンボルのセル形状が異形化したり、スペース部分を焼きつぶしたりする事象が発生します。
2次元コードは以下の条件で、セル、スペースの大きさを規定しています。

セルの縦：横比率＝１：１
セル：スペース比率＝１：１

2次元シンボルの印字条件決定時には、上記のようなセル、スペースの比率を満足するような条件を設定してください。

2次元シンボルの仕様に注意する③　～セルサイズ～

ダイレクトパーツマーキングでは、刻印機、およびレーザーマーカーで2次元シンボルのセルをドット印字するケースが多く有ります。ドット印字されるセルは、印圧等によりセル自体が小さくなったり、ワーク条件によっては、位置ずれが発生し、2次元シンボルの仕様から逸脱するケースが発生します。

小ドット

左図の状態では、ドットサイズが小さくなり、DataMatrixコードのアライメントパターンに隙間が発生しています。

ドットずれ

縦方向のセル位置が、1段ごとにずれています。そのため、正しいセルレイアウトとならず、アライメントパターンも直線ではなくなっています。

↓

アライメントパターンが正しく印字されていない場合、コードリーダが正しくDataMatrixコードの位置を認識できず、読み取りできないケースが発生します。

ドット印字のセルについて

正方形で印字した場合

通常2次元シンボルのセルは正方形で印字するため、セルとスペースの比率は１：１となります。

ドット印字した場合

セルをドット印字した場合、セルの形状とスペースの形状が異なってくるため、ドット中心を基準とした場合のセル：スペース比率が１：１となっても、それ以外の部分ではセル＜スペースとなります。

①のラインの比率＝ 1:1:1
②のラインの比率＝ 1:2:1

印字圧がさらに低くなると…

ドットの印字圧が小さくなると、セル：スペース比率がさらに小さくなるため、注意が必要です。

2次元シンボルとしての正しいセル：スペース比率が、印字圧の変化により、ドットが小さくなり、スペースが広い状態になる傾向があります。コードリーダによっては、比率以上として、読み取りできない事象が発生する可能性があります。

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