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技術 鋳物およびその製造方法

出願人 日立金属株式会社株式会社日立メタルプレシジョン
発明者 坂口裕樹青戸浩樹
出願日 2014年9月29日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2014-197716
公開日 2016年5月9日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-068099
状態 特許登録済
技術分野 鋳造後の仕上げ処理 デジタルマーク記録担体 マーク記録・解読・検査
主要キーワード スタンプ式 消失性材料 テスト番号 炭化水素系洗浄液 読み取り検査 マーキング面 読み取り感度 サンドブラスト後
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳放ちの鋳肌ブラスト処理された鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物、およびその製造方法を提供する。

解決手段

鋳放ちの鋳肌に、さらにブラスト処理された鋳肌に、インクによるマーキングを有する鋳物である。この鋳物は、金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、例えば産業用インクジェットプリンターによって耐アルコール性インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行う鋳物の製造方法である。

概要

背景

鋳物に対し、製造日製造番号などを表す文字数字、および図形などからなる個別の識別マークを付ける(以下、「マーキング」という。)ことがある。鋳物へのマーキングは、例えば、鋳型肌(鋳型の表面)に識別マークの鏡像を彫り込むことによって鋳肌(鋳物の表面)に凸の識別マークを鋳出す方法(特許文献1)や、レーザマーキング装置彫刻機によって鋳肌に対し、あるいは鋳肌を機械加工した後の平滑な表面に対し、凹の識別マークを彫り込む方法(特許文献2)などがある。また、特許文献2には、金型を用いて鋳造された鋳物(Mg鋳造製品)の機械加工後の加工面に対し、インクを用いてマーキングを行う記載がある。

概要

金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物、およびその製造方法を提供する。鋳放ちの鋳肌に、さらにブラスト処理された鋳肌に、インクによるマーキングを有する鋳物である。この鋳物は、金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、例えば産業用インクジェットプリンターによって耐アルコール性インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行う鋳物の製造方法である。

目的

本発明の目的は、金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌を対象とするインクを用いたマーキング技術に係る課題を解決し、そのような鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に、インクによるマーキングを有する、鋳物

請求項2

前記鋳肌の表面粗さ(Rz)が20μm以下である、請求項1に記載の鋳物。

請求項3

前記マーキングはバーコードまたは二次元コードである、請求項1または2に記載の鋳物。

請求項4

耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行う、鋳物の製造方法。

請求項5

前記表面温度を70℃以下に昇温する、請求項4に記載の鋳物の製造方法。

請求項6

前記昇温前に前記鋳肌のブラスト処理を行う、請求項4または5に記載の鋳物の製造方法。

請求項7

前記マーキングはインクジェット式印刷装置によって行う、請求項4乃至6のいずれか1項に記載の鋳物の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、鋳物およびその製造方法に関し、特に、金属溶湯との接触面が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳肌インクによるマーキングを有する鋳物およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

鋳物に対し、製造日製造番号などを表す文字数字、および図形などからなる個別の識別マークを付ける(以下、「マーキング」という。)ことがある。鋳物へのマーキングは、例えば、鋳型肌(鋳型の表面)に識別マークの鏡像を彫り込むことによって鋳肌(鋳物の表面)に凸の識別マークを鋳出す方法(特許文献1)や、レーザマーキング装置彫刻機によって鋳肌に対し、あるいは鋳肌を機械加工した後の平滑な表面に対し、凹の識別マークを彫り込む方法(特許文献2)などがある。また、特許文献2には、金型を用いて鋳造された鋳物(Mg鋳造製品)の機械加工後の加工面に対し、インクを用いてマーキングを行う記載がある。

先行技術

0003

特開平09−234543号公報
特開2001−205423号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1、2に記載された凸または凹のマーキング方法では、鋳物が、本来の機能を奏するために必要のない凸部または凹部を、その表面に有することになる。例えば、過給機用羽根車など、特に高速回転させて使用する鋳物の場合、回転中の振れ回りを抑制するためのバランスを考慮した設計が容易でないことや、実物のバランスの調整作業が難しいといった不都合があった。また、特許文献2に記載されたレーザ照射彫刻によるマーキング方法では、鋳物の表面性状および鋳造組織が変化して機械的性質が変化しやすいため、鋳物の品質に影響を与えることがあった。

0005

特許文献2に記載されたインクを用いたマーキング方法では、鋳物が、本来は必要のない凸部または凹部を、その表面に有することはない。しかし、このインクを用いたマーキング方法は、金型の平滑な表面の転写によって形成された比較的平滑な鋳肌や機械加工後の平滑な加工面を対象とし、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌を対象とする技術ではなかった。

0006

本発明の目的は、金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌を対象とするインクを用いたマーキング技術に係る課題を解決し、そのような鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物およびその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明者は、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌に対してインクを用いたマーキングを行う技術を開発する過程において、マーキングにおけるインクの滲みが鋳物の温度、特に鋳肌の温度の影響を強く受けることを見出し、本発明に到達した。

0008

すなわち本発明の鋳物は、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に、インクによるマーキングを有する。
前記鋳肌の表面粗さ(Rz)が20μm以下であることが好ましい。
前記マーキングはバーコードまたは二次元コードであってよい。
前記鋳肌はブラスト処理されていてもよい。

0009

上述した本発明の鋳物は、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行う製造方法によって作製することができる。
前記表面温度を70℃以下に昇温することが好ましい。
前記昇温前に前記鋳肌のブラスト処理を行うことが好ましい。
前記マーキングはインクジェット式印刷装置によって行うことができる。

発明の効果

0010

本発明の鋳物の製造方法によれば、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に対してインクによるマーキングを行うことができる。従って、鋳物の表面(鋳肌)にマーキングによる凸部またはマーキングを行うための凹部を形成する必要がなく、鋳物の表面性状および鋳造組織の変化を引き起こすことがない。よって、例えば、過給機用羽根車など、特に高速回転させて使用する鋳物の場合、本発明の作用効果を奏し、バランス設計や実物のバランス調整の効率向上に寄与することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明に係る鋳物の製造工程の概要を示す図である。
インクによるマーキングについて説明するための鋳物の概念図である。
ホットプレートを用いて鋳肌の表面を昇温する工程を含むマーキング工程を示す図である。
ハロゲンヒータを用いて鋳肌の表面を昇温する工程を含むマーキング工程を示す図である。

実施例

0012

以下、本発明に係る鋳物の実施形態およびその製造方法について、適宜図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)は、例えば、図1に示す精密鋳造プロセスによって作製することができる。具体的には、まず、消失性材料を用いて鋳物の外形に対応する外形を有する消失性模型を作製する(模型作製工程)。続いて、消失性模型の表面を耐火物粉末を含む鋳型材を用いて多層被覆して外殻を形成し、外殻内から消失性模型を除去し、外殻を構成する耐火物粉末を焼結して鋳型を作製する(鋳型作製工程)。その後、鋳型内に金属溶湯を注入して鋳物を鋳造する(鋳造工程)。冷却後、鋳型を除去して鋳物を取り出し、鋳物の表面を清浄化する(鋳型ばらし工程)。鋳型ばらし工程後、さらに、砂などを吹き付けることによって鋳物の表面に残存する鋳型材などを除去するブラスト処理を行ってもよい。こうした製造プロセスの場合、鋳物の形状は、消失性模型によって鋳型の内部に形成されたキャビティの形状と実質的に同等である。

0013

上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製された鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)は、耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)の転写によって形成された鋳肌を有する。耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)は、耐火物粉末に含まれる大きな粒子粗粒)や焼結組織に存在する空隙による無数凹凸を有するため、上述した機械加工による金型の平滑な肌に比べ、特段に粗い。そのため、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成される鋳造直後の鋳肌(鋳放ちの鋳肌)もまた、鋳型肌と同等程度に粗い。また、鋳放ちの鋳肌に対し、さらに一般的なブラスト処理を行った場合でも、表面組織の除去を伴う研磨加工および研削加工、あるいは表面溶出を伴う化成処理によるような表面平滑性が得られないため、その表面粗さを特段に小さくすることはできない。従って、特許文献2に記載されたマーキング方法では、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌に対し、インクによるマーキングを行うことができない。なお、本発明の「耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌」には、上記のブラスト処理を施されたものも含むものとする。

0014

本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを有する鋳物)は、例えば上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製された鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)の鋳肌、すなわち、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に対し、インクによるマーキングを行うことによって作製される。本発明に係る鋳物の材質は、一般的なロストワックス精密鋳造法の適用が可能な、Fe系合金Ni系合金Co系合金Ti系合金、および、これらの耐熱性強化された耐熱合金超耐熱合金であってよい。本発明に係る鋳物の概念図を図2に示す。図2に示す鋳物1は、外形が円錐台で、2つの平面と1つの斜面11からなる。この鋳物1を上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製し、その一方の平面(マーキング面10)に対し、インクによるマーキングを行う場合を挙げて説明する。マーキング面10および斜面11は、耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)の転写によって形成された鋳肌であり、サンドブラストなどのブラスト処理が行われていてもよい。なお、本発明はその主旨を越えない限り、図2に示す鋳物1に限定されない。

0015

(鋳肌の表面粗さ)
本発明においては、後述する理由により、鋳肌のように無数の凹凸を有するとともに非定常な凹凸を有する可能性がある表面性状を最も的確に表すことができる粗さパラメータとして最大高さ粗さ(Rz)を選定した。また、鋳肌の全体的な凹凸を有する表面性状の水準を最も的確に表すことができる粗さパラメータとして算術的平均粗さ(Ra)を選定した。なお、表面性状を表す粗さパラメータは、JIS−B0601:2013に規定される。

0016

Rz値は、粗さ曲線基準長さにおける最も高い山頂と最も低い谷底との縦倍率の方向の距離、すなわち測定表面に存在するキズおよび凹凸の山頂と谷底との標高差最大値である。そのため、Rz値は、山高さおよび谷深さの影響を強く受け、粗さ曲線すなわち測定表面に一つの異常なキズまたは凹凸が存在していた場合、その一つの異常なキズまたは凹凸が被測定面の表面性状を代表することになる。例えば、鋳肌上に異常なキズまたは凹凸を有する鋳物がマーキング工程に供給され、その異常なキズまたは凹凸に対してインクが付着してマーキングの一部を構成した場合、その異常なキズまたは凹凸に対応するマーキングの輪郭は大きく歪んでしまう可能性が大きい。こうした非定常で発生する異常なキズまたは凹凸を含む鋳肌の表面性状は、最大高さ粗さ(Rz値)によれば適切に表すことができる。

0017

Ra値は、粗さ曲線の基準長さにおける山高さおよび谷深さが一様に平均化された値であるため、測定表面の凹凸の大きさを一様に平均化した値といえる。従って、Ra値は、鋳肌の全体的な表面粗さ(表面性状)の水準を的確に表したい場合は好適である。しかし、鋳肌のように無数の凹凸を有するとともに非定常な凹凸を有する可能性がある表面性状を的確に表したい場合、一つひとつの凹凸の山高さおよび谷深さの影響が緩和されてしまうため、本発明ではRa値よりもRz値の方が適当である。

0018

鋳物1の鋳肌の表面粗さ(Rz値およびRa値)を確認するために、インクによるマーキングを行う前に、成分組成が同じ30個の鋳物1を任意に選び、そのマーキング面10および斜面11の表面粗さ(RzおよびRa)を測定した。測定においては、サンドブラスト後、マーキング面10および斜面11それぞれの表面上のほぼ同一領域を測定した。

0019

0020

表1は、30個分の鋳物1のマーキング面10における粗さ測定値平均値、最大値、および最小値である。本発明が対象とする鋳物は、例えばロストワックス法などの精密鋳造法で一般的に使用されている耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌を有すると考えてよく、特段に粗い表面性状が求められる鋳物の場合を除き、本発明における鋳物は、表1に示すマーキング面10の表面粗さと同等程度、つまり、やや大きいか、やや小さいか、程度の表面粗さの鋳肌を有すると考えてよい。従って、本発明における鋳物のインクによるマーキングを有する鋳肌は、Rz値が20μm以下、Ra値が3μm以下であってよい。また、少なくとも上述した研磨加工、研削加工、および化成処理によるような平滑性を有していない表面をもつ鋳物、すなわち、Rz値が5μm以上、Ra値が1μm以上の表面粗さをもつ鋳物であると、特に本発明の作用効果を奏し、有用である。

0021

なお、鋳肌のRz値が20μmを超える場合、鋳肌の表面の凸部の山頂から凹部の谷底までの距離(鋳肌の表面上からの谷深さ)が大きくなるため、マーキングを読み取るときに焦点が合う範囲(被写界深度)が広がる。そのため、インクによるマーキングを読み取る際に、そのマーキングの広い被写界深度に起因して焦点が合い難くなるため、マーキングの読み取り精度が低下することがある。従って、鋳肌のRz値は好ましくは15μm以下である。また、鋳肌のRz値およびRa値がより小さくなって鋳肌の表面がより平滑になることは好ましく、鋳肌にインクによるマーキングを有することも、鋳肌のマーキングを読み取ることも、より容易になる。

0022

本発明が対象とするインクによるマーキングは、バーコードまたは二次元コードであってよい。バーコードおよび二次元コードは、製造日や製造番号などの各種の情報が所定のルールに基づいてコード化された図形(グラフィックシンボル)であり、これを読み取って解析することによって有意な識別情報として利用できる。バーコードは、1つの方向に情報を持つ一次元コードであり、製造日や製造番号などの所定の情報を文字や数字で1文字ずつ印字する方式に比べ、識別に必要な印字面積を小さくできる。二次元コードは、水平および垂直の2つの方向に情報を持つため好ましく、一次元コードであるバーコードに比べ、より多くの情報を持たせ、かつ、印字面積をより小さくできる。なお、二次元コードは、小さな正方形上下左右に配列させるマトリックス式(マトリックスコード)でも、複数のバーコードを上下に重ねるスタック式(スタックコード)でもよい。

0023

本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを有する鋳物)は、鋳物の表面形状や鋳造組織を実質的に変化させることがない例えばインクジェット式やスタンプ式の印刷装置を使用し、マーキングを行う前の鋳物の鋳肌の表面上にインクを噴射もしくは転写して付着させることによって作製することができる。好ましくはインクジェット式の印刷装置であり、鋳肌に対して非接触で印字できるため表面形状の影響を受け難い。また、鋳肌へのマーキングに使用するインクは、例えば、工業用切削油および炭化水素系洗浄液に対して優れた耐性を有し、乾燥が早く、汎用性が高い、産業用インクジェットプリンターに適するインクを使用することが好ましい。例えば、沸点が約80℃のメチルエチルケトン(MEK)を主溶剤とする耐アルコール性インクを用いることができる。

0024

本発明に係る製造方法における重要な特徴は、リーダーによる読み取りを可能にするインクによるマーキングを行うに当たり、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行うことである。この場合、前記昇温前に、鋳肌のブラスト処理を行うことが好ましい。ブラスト処理は、鋳物に付着しやすく、インクの鋳肌上での濡れ拡がり阻害する鋳型片、鋳物バリ片、砂などの塵埃、および水分や油分などを除去することができる。これにより、鋳物の鋳肌は、ブラスト処理を行わない鋳肌に比べ、インクによるマーキングを行いやすい表面性状を有することができる。

0025

インクによるマーキングを行うときに、鋳肌の表面が室温(25℃程度)である場合、鋳肌に付着した液体のインクが鋳肌上で過剰に濡れ拡がって滲むことがある。インクの過剰な濡れ拡がりによる滲みを伴うマーキングは、鋳肌上でインクが乾燥した後に読み取り装置(リーダー)で読み取ることができたとしても、所定の情報として正確な識別を行うことができないことがある。鋳肌の表面温度が本発明において定める40℃以上である場合、鋳肌上に付着したインクの乾燥を早めることができるため、インクが鋳肌上で過剰に濡れ拡がって滲むことを抑制することができる。これにより、輪郭がはっきりしたマーキングを鋳肌上に定着することができる。従って、このマーキングをリーダーで読み取って解析することにより、マーキングの持つ識別情報を正確に得ることができる。

0026

また、上述した沸点が約80℃のメチルエチルケトン(MEK)を主溶剤とする耐アルコール性インクを使用する場合、鋳肌の表面温度が60℃を超えるようになると、鋳肌上に付着したインクの乾燥が特段に早まることがある。さらに70℃を超えると、インクの乾燥があまりにも早過ぎるため、鋳肌上に付着したインクの濡れ拡がりがマーキングとしての有意な輪郭を形成する前に止まることがある。このような場合、鋳肌の表面温度の昇温は70℃以下とすることが好ましい。これにより、鋳肌上でのインクの濡れ拡がりをマーキングとしての有意な輪郭を形成する程度まで継続させることができる。なお、前記昇温の上限値(前記70℃)は、本来、インクに含まれる液体成分(特に沸点)および鋳肌の表面性状(特に表面粗さRZ値)などの条件に適するように決定すればよいが、さらに、インクの入手のしやすさ、生産効率、およびマーキング品質の安定性の観点から、好ましくは65℃、より好ましくは60℃である。

0027

また、鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温する場合、鋳物を全体加熱してもよいし、マーキングを行う鋳肌を部分加熱してもよい。加熱方法は、直接加熱伝導加熱赤外線加熱遠赤外線加熱、高周波加熱、およびマイクロ波加熱などから、適宜選定すればよい。加熱装置は、例えば、バーナー熱風または温風吹付装置電熱器、ホットプレート、オーブンハロゲンヒター、カーボンヒーターセラミックスヒーター赤外線または遠赤外線のランプ高周波またはマイクロ波を利用した加熱装置などから、適宜選定すればよい。本発明においては、装置構成簡易、取り扱いが簡便、連続的に作業しやすいなどの利点から、ホットプレート、ヒーター類、およびランプ類の使用を推奨する。

0028

次に、インクを用いて図2に示す鋳物1のマーキング面10にマーキングを行うプロセス(マーキング工程)について、適宜図面を参照しながら説明する。

0029

図3に示すマーキング工程は、ホットプレート20を用いて鋳物1を部分加熱し、マーキングを行う領域を含む鋳肌の表面を昇温する工程を含む。
図3(a)に示す加熱工程では、マーキング面10がホットプレート20の加熱面21に向かうように、鋳物1をホットプレート20上に載置する。ホットプレート20が始動すると、加熱面21が発熱し、その熱が加熱面21から伝導あるいは輻射して鋳物1に達し、マーキング面10を含む領域の温度が上昇する。やがて、マーキング面10の表面温度が所定の温度(以下、「温度T1」という。)に達する。

0030

ホットプレート20を用いる加熱工程に続く、図3(b)に示すマーキング工程では、マーキング面10が印刷装置30の印字ヘッド31に向かうように、鋳物1を配置する。この移動の間に、マーキング面10の表面温度は徐々に下降する。接触式測温計や放射温度計などを用いて、マーキング面10の表面温度がマーキングを印刷する所定の温度(以下、「温度T2」という。)に達したことを確認した直後、速やかに印刷装置30を始動し、鋳肌であるマーキング面10に対してインクによるマーキングを行う。マーキング面10に付着したインクは、マーキング面10の表面温度に応じて液体成分の蒸発および色成分の定着が起こり、マーキング面10上にインクの色成分によるマーキングが形成される。このとき、インクの濡れ拡がりによる滲みの程度は、蒸発に要する時間、すなわちマーキング面10の表面の温度T2によって変化する。

0031

マーキングを行う領域を含む鋳肌の表面を昇温する工程は、図3(a)に示すホットプレート20を用いる加熱工程に替えて、ハロゲンヒーター25を用いる加熱工程によってもよい。図4は、ハロゲンヒーター25を用いる加熱工程を含むマーキング工程を示す。この工程では、図3(b)に示すマーキング工程と同様に、マーキング面10が印刷装置30の印字ヘッド31に向かうように、鋳物1を配置する。また、鋳物1のマーキング部2の上方からハロゲンヒーター25からの照射が行われるように、ハロゲンヒーター25の照射部26を配置する。このとき、鋳物1のマーキング部2に対し、可能な限り垂直に熱照射が行われると熱効率がよい。

0032

ハロゲンヒーター25を始動すると、照射部26から赤外域の光を熱源とする熱が鋳物1のマーキング部2を含む領域に照射され、鋳肌であるマーキング面10上のマーキング部2を含む領域の温度が上昇する。やがて、マーキング部2を含む領域の表面温度が所定の温度T2に達する。温度T2に達したことを確認した直後、上述したマーキング工程と同様に速やかに印刷装置30を始動し、鋳肌であるマーキング面10に対してインクによるマーキングを行う。なお、ハロゲンヒーターなどの赤外域の光を熱源とする加熱装置は、熱効率が良いため比較的短時間での昇温が可能であり、かつ、装置が小型で取扱いが簡便であるため、鋳肌の表面の昇温に好適である。

0033

その後の図3(c)に示す検査工程では、マーキングの目視検査に加え、リーダー(読み取り装置)40によるマーキングの読み取り検査を行う。マーキング面10上のマーキング部2がリーダー40の撮像レンズ41に向かうように鋳物1を配置し、リーダー40を始動してマーキング部2に印刷されているマーキングの読み取りを行う。目視検査では、マーキングの鮮明さを判定するために、インクの滲みの程度(滲みレベル)を確認する。読み取り検査では、マーキングのリーダーによる読み取りの可否読み取り感度レベル、およびマーキングのもつ有意な識別情報の再現性を確認する。なお、読み取り感度レベルにより、リーダーがマーキングを読み取って解析し、マーキングのもつ有意な識別情報を認識し、その認識情報を出力または表示する動作に要した処理時間、および読み取りの正確さなどを総合的に判定する。また、マーキングの設計上の情報と、リーダーによって読み取り表示された情報とを比較し、両者が一致している場合に識別情報の再現性ありと判定する。

0034

以上述べたように、図1に示す鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)の製造プロセスに次いで、図3(a)または図4に示す加熱工程、図3(b)に示すマーキング工程、および図3(c)に示す検査工程を含む製造プロセスにより、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌であるマーキング面10に対し、マーキング面10の表面温度を40℃以上に昇温した後にインクを用いてマーキングを行う製造方法により、インクによるマーキングを鋳肌であるマーキング面10に有する鋳物1を作製することができる。

0035

次に、実際にインクを用いて鋳肌にマーキングを印刷するマーキングテストを行った。マーキングは、縦が6mmで横が6mmのマトリックス式の二次元コード(マトリックスコード)とした。マーキングテストでは、鋳肌へのマーキングができるか否か、マーキングの輪郭がはっきりしているか否か、リーダー(読み取り装置)を用いたマーキングの読み取りができるか否か、読み取り情報信頼性(読み取り精度)について調べた。具体的には、表1に示す鋳肌の表面粗さ(Rz値およびRa値)を確認したときの鋳物1を使用し、上述したハロゲンヒーター25を用いた加熱工程およびマーキング工程と同様な方法により、鋳物1の鋳肌であるマーキング面10に対し、インクを用いてマーキングを行った。鋳物1のマーキング面10と印刷装置30の印字ヘッド31の間の距離は約30mmである。次いで、上述した検査工程と同様な方法により、鋳物1のマーキング面10上のインクによるマーキングを調べた。

0036

マーキングテストでは、加熱装置は75Wのハロゲンヒーターを使用した。印刷装置は、リンクス(Linx Printing Technologies plc)製の産業用インクジェットプリンター(型式7900、耐アルコール黒インク1075を耐アルコールソルベント1575で希釈)を使用した。なお、前記黒インクは、沸点が約80℃のメチルエチルケトンを含む液体成分と、黒色クロム錯体染料とを少なくとも含む。リーダーは、COGNEX製バーコードリーダー(DataMan100Q−ECC200、1/3−inch CMOS w/Global shutter(752×480 resolution、3 position adjustable lens(6.2mm、F:5 aperture) with 40mm、 65mm and 105mm working distances)を使用した。

0037

マーキングテストにおいて、マーキングを印刷する鋳肌の表面温度の狙い値(温度T2)は、室温(25℃)、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃の6条件とした。また、加熱装置にハロゲンヒーター25を用いた場合の照射時間は、マーキング部2を含む領域の表面温度(温度T2)が約50℃に達する約3秒の条件に加え、5秒および10秒の条件も確認した。なお、照射なし(照射時間0秒)では温度T2が約25℃であった。
マーキングテストの結果を表2に示す。

0038

0039

表1に示すように、鋳物1のマーキング面10の表面の温度T2が35℃以下のテスト番号1、2、7では、マーキングのインクの滲みが大きく輪郭が鮮明でなかったため、リーダ−によるマーキングの読み取りができなかった。また、温度T2が75℃のテスト番号10では、マーキングのインクの滲みが小さかった(ほとんどなかった)が、インクが濡れ拡がってマーキングを形成する前にインクの液体成分が蒸発してしまうことがあった。この場合、リーダーによる読み取り感度が小さく、マーキングの一部の読み取りができないこともあった。また、テスト番号3〜6、8、9では、マーキングのインクの滲みが小さく輪郭が鮮明であり、リーダ−によるマーキングの読み取りができ、識別情報の再現性にも特に問題がなかった。

0040

上より、インクを用いて耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面にマーキングを行う場合、マーキングを行う鋳肌の表面を、少なくとも温度T2が35℃を超え、40℃以上に昇温するとよいことが確認できた。また、この場合であっても、リーダ−によるマーキングの読み取り感度レベルに違いが認められた。読み取り感度レベルは、温度T2が50℃(テスト番号4、8)および60℃(テスト番号5、9)の場合が最も良好であった。次いで読み取り感度レベルが良好であったのは、表2中に「中〜大」で示す温度T2が40℃(テスト番号3)の場合であった。表2中に「小〜中」で示す温度T2が70℃(テスト番号6)の場合の読み取り感度レベルは比較的小さかった。従って、マーキングの読み取り効率を重視する場合は、温度T2を70℃未満に設定することが好ましいことが分った。

0041

1.鋳物、2.マーキング部、10.マーキング面、11.斜面、20.ホットプレート、21.加熱面、25.ハロゲンヒーター、26.照射部、30.印刷装置、31.印字ヘッド、40.リーダー、41.撮像レンズ

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