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。
| 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） |
◎ |
○ |
× |
○ |
| 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 |
◎ |
○ |
× |
◎ |
| 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。
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。
このページのまとめQ&A
Q. DPM（ダイレクトパーツマーキング）が利用される理由は何ですか？
A. 部品へ直接印字でき、狭いスペースでも大きな情報量を保持できるため、確実な履歴管理が可能です。
Q. 材質によってマーキング方法が異なるのはなぜですか？
A. 樹脂・金属・ガラスなどで反応が異なり、溶かす・削る・酸化させるなど適切な加工方法が必要なためです。
Q. レーザーマーカーが多く使われる理由は何ですか？
A. 微細印字が可能で、極小部品にも高精度な2次元コードをマーキングできるためです。
Q. DPMで注意すべき印字仕様は何ですか？
A. クワイエットゾーンの確保、セルとスペースの1:1比率、セル形状の乱れ防止が重要です。
Q. ドット印字時の注意点は何ですか？
A. 印字圧不足でセルが小さくなると規格から逸脱し、位置検出ができず読み取り不能になるためです。
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