JP2000501042A - 色マークされた物体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物体の表面をレーザー光で照射することによる、色マークされた物体の製造方法において、物体が、少なくともマーキングが施与される位置で、異なる波長でそれらの光吸収スペクトルに極大を示しかつレーザー光の影響下でその光吸収能力を失うところの少なくとも３つの光吸収成分を含むプラスチック組成物からなり、マーキングは、マトリックスドットの形で施与され、マトリックスドットの位置で、光吸収成分のうちの少なくとも１つが完全にまたは部分的にその光吸収能力を失うような波長および強度のレーザー光で、かつそのような持続時間、物体表面を照射することによってマーキングが施与されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】 色マークされた物体の製造方法 本発明は、物体の表面をレーザー光で照射することによる色マークされた（co lor-marked）物体の製造方法に関する。 そのような方法は、国際特許出願公開ＷＯ94/12352号から公知である。その特 許出願は、それによって物体の表面が、色マーキング（color marking）が得ら れるように任意に選ばれた条件下で照射されるところの方法を記載する。 この公知の方法の不都合は、得られる色が自由に選ばれずに、偶然によってな されることである。さらに、限られた数の色だけでしかマーキング（marking） を得ることができない。 本発明は、上記の不都合を持たない方法を提供することを目指す。 驚くべきことに、これは次のことによって達成される：すなわち、物体が、少 なくともマーキングが施与される位置で、異なる波長でそれらの光吸収スペクト ルに極大を示しかつレーザー光の影響下でその光吸収能力を失うところの少なく とも３つの光吸収成分を含むプラスチック組成物から成り、マーキングは、マト リックスドットの形で施与され、マトリックスドットの位置で、光吸収成分の少 なくとも１つが完全にまたは部分的にその光吸収能力を失うような波長および強 度を有するレーザー光で、そのような持 続時間、物体表面を照射することによってマーキングが施与される。 このようにして、色が自由に決められ、このマーキングは異なる色を含むこと ができ、かつ異なる色でのマーキングが同じプラスチック組成物の表面に得られ るところのマーキングを得ることができる。さらに、マーキングを、非常に多く の異なる色で、同じプラスチック組成物の表面に得ることすらできる。 マトリックスドットは、色吸収成分が完全にまたは部分的にその光吸収能力を 失う前は、色吸収成分によって吸収される光の色を持たない。 光吸収成分は、有彩色を有する成分、例えば染料および顔料であると理解され る。光吸収成分は、白または黒の成分、例えば二酸化チタン、チョーク、硫化バ リウム、カーボンブラックまたは硫化鉄を含まないと理解される。 光吸収成分は通常の昼光中ではその光吸収能力を失わない、またはほとんど失 わないことが重要である。この理由のために、光吸収成分は、ウール スケール （Ｗool Ｓcale）（ＤＩＮ ５４００３ に従う）で、５以上、より好ましくは７ 以上、なおさらに好ましくは７より大きい色安定性を有する。 適当な光吸収成分の例は、Ｉrgalith（商標） Ｒubine ４ ＢＰ（マジェンタ 色の顔料）、Ｉrgalith Ｂlue ＬＧＬＤ（シアン色の顔料）、またはＣromoptha l（商標）Ｙellow ６ＧおよびＣromopthal Ｙellow ３Ｇ（２つは、黄色の顔料 ）である。付随的に、ほとんどの光吸収成分は、レーザー光で照射さ れると、全部または一部、その光吸収能力を失う。 本発明の方法は、簡単なやり方で、マトリックスドットを表面に施与すること ができる。 特定の波長のレーザー光での照射は、予め選択された光吸収成分の光吸収能力 を減少させ、照射された部位の表面は、当該成分によってもはや吸収されない色 を反射する。反射された色の明るさは、レーザー光の強度を増加する、または照 射の持続時間を延ばすことによって、高めることができる。 表面に非常に多くのマトリックスドットを施与することによって、所望の色の マーキングが形成される。 表面に一面ずつ異なる色のマトリックスドットを施与することがまた可能であ る。観察者には、マトリックスドットの位置での表面の色は混ざった色である。 というのは、マトリックスドットの色は、それらが混ざっているかのように眼に 映るからである。混合されるべき色が一面ずつ配置される、この色混合の方法は 、区分法（partitive method）と呼ばれる。混ざった色は、マトリックスドット の表面積の比および色の明るさの比によって決められる。このように、非常に多 くの混ざった色が形成され得る。 この状況において、ドットの中心から中心の距離が小さいので、眼が個々のマ トリックスドットを区別できないことが重要である。新聞の写真はまた、このよ うにして着色される。 カラー印刷から知られているように、少なくとも３つの 異なる色のマトリックスドットを表面に施与することによって、非常によい結果 が達成される。これは、少なくとも３つの異なる波長のレーザー光で表面を照射 することによって成し遂げられ、この方法では、少なくとも３つの光吸収成分の うちの１つが、全部または部分的に、各波長でその光吸収能力を失う。このやり 方で、少なくとも３つの色の使用により、適当な量でその色を混ぜることによっ て、非常に多くの他の色を形成させることができる。 混ざった色は、種々の様式で成し遂げることができる。混ざった色は、例えば 互いに関してマトリックスドットの色の明るさを変えることにより；例えば他の マトリックスドットより長い特定の色のマトリックスドットを照射することによ って、成し遂げることができる。あるいは、異なる色の全面積の比を、例えば１ つのマトリックスドットを他より大きくすることによって、または１つの色のマ トリックスドットを他の色より多く形成することによって、互いに関して変える ことができる。マトリックスドットは、丸または四角であり得るが、例えば表面 をよりよくふさぐために、または表面の全反射を増加するために、例えば三角形 もしくは線状であることもできる。 色は、ＡＳＴＭ規格Ｅ３０８に従って特徴づけることができ、まず、色の三刺 激値を測定し、それから、上記した規格に記載されたようにして、ＣＩＥ Ｄ６ ５色ダイヤグラム（１０゜観察者）内でのその色の位置を決定する色度座標を計 算することによって行う。このように、色ダイヤグラム は、可視領域におけるすべての色のグラフ表示である。 区分混合法（partitive mixing technique）は、色ダイヤグラムにおいて、色 ダイヤグラム中のマトリックスポイント（matrix point）の少なくとも３つの異 なる色を示すポイント間の領域中に存在する色を形成させることができる。これ らのポイントは、その領域の頂点を形成する。 より異なる色を得ることができる本発明の方法は、マトリックスドットを、そ れが完全にまたは部分的に重なるように施与することを含む。この色混合法は、 減法混合（subtractive blending）と称する。 好ましくは、表面の色は、少なくとも３つの異なる色のマトリックスポイント の減法混色（subtractive mixing）によって決定される。減法混色（subtractiv e mixture）から出てきた色範囲は、色ダイヤグラムにおいて、色ダイヤグラム 中のマトリックスポイントの少なくとも３つの異なる色を示すポイント間の領域 の外側に存在する色を形成することができるということにおいて、区分混合の場 合より大きい。 プラスチック組成物は、原則として任意の熱硬化性もしくは熱可塑性プラスチ ックまたはエラストマーを含み得る。国際特許出願公開 ＷＯ９４/１２３５２号 に記載されているプラスチック組成物が含むことができるプラスチックが特に適 当である。 好ましくは、光吸収成分は、色ダイヤグラム中のマトリックスポイントの少な くとも３つの異なる色を示すポイン ト間の面積が、ダイヤグラムの面積の少なくとも１０％にわたるように選択され る。 好ましくは、この面積は、ダイヤグラムの少なくとも３０％にわたり、より好 ましくはダイヤグラムの少なくとも７５％にわたる。 所定の光吸収成分がその光吸収能力を失うように表面が照射されるべきレーザ ー光の波長は、実験により容易に決定できる。 好ましくは、表面が照射されるレーザー光の波長は、その光吸収能力を失うべ き光吸収成分の吸収スペクトルに極大が生じるところの波長である。このやり方 で、非常に良好な光の選択性および良好な光の明るさが得られる。 好ましくは、本発明の方法は、１またはそれ以上のマスクを用いて実行する。 そのようなマスクは、表面が照射されるそれらの位置において透過性であり、表 面が照射されないそれらの位置において透過性ではない。異なるマスクを用いて 、および異なる波長のレーザー光での表面の連続照射は、異なる色のマトリック スドットを速くかつ容易に表面に施与させる。 このことの利点は、マトリックスドットの大きさが、レーザー光線の直径によ ってではなく、マスクによって決定され、そのため、表面は大きい直径のレーザ ー光線で照射されることができることである。その結果、照射にあまり時間がか からない。 好ましくは、本発明の方法は、可変のマスクを用いて行 う。 好ましくは、ＬＣＤスクリーンによって製造されたマスクを使用する。 より好ましくは、ＰＤＬＣＤ（ポリマー分散液晶ディスプレイ）（Ｐolymer Ｄispersed Ｌiquid Ｃrystal Ｄisplay）マスクを使用し、これは、非透過レー ザー光線を吸収しないが散乱し、よってマスクは熱くならないという追加された 利点を有する。 これらのマスクの利点は、所望のマスクが、ＬＣＤスクリーンまたはＰＤＬＣ Ｄスクリーン上にコンピュータ生成でき、その結果、表面が、マスクを通して照 射されることができることである。次に、第２のマスクが同じ位置でスクリーン 上に持って来られる。これは、起こり得る位置決めの問題を避ける。別の利点は 、種々のマスクが非常に速く取り替えられることである。 本発明の方法が、互いに隣接した位置にある少なくとも３つのマスクの助けに よって物体の表面を同時に照射し、マスクは、異なる波長のレーザー光で、複数 のマスクの像が互いに重なって物体表面に投影されるようなやり方で照射される ところのレーザー装置を用いて行われると、非常に良好な結果が達成される。こ の利点は、１つの操作で、異なるマスクを用いて物体表面が照射されることであ る。この方法においてマスクが可変であるなら、特別の利点は、異なるマーキン グが非常に速く連続して施与され得ることである。同じ種類の構成は、ビデオ映 像から知られている。 本発明の方法はまた、可変の強度を有する制御されたレーザー光線を用いて実 行することができる。これは、照射されるべき物体の形および色の明るさに関し て、より大きい柔軟性を与える。 さらに、調整可能な波長を有するレーザー装置がまた、単一のレーザー装置を 用いて、異なる波長のレーザー光で表面を照射することが可能なので、最も望ま しい。 好ましくは、レーザーは、異なる光吸収成分の吸収スぺクトルの極大に合う異 なる波長の光を発することができる。よって、単一のレーザー装置を用いて、す べての可能な色を作ることが可能である。 より好ましくは、異なる波長の少なくとも３つのレーザー光線が単一繊維中に 一体にされていて、各光線の強度を他の光線とは独立に変えることができるレー ザー装置を使用する。これの利点は、物体の表面が、すべての色を発することが できる１つの合体したレーザー光線の助けによって容易に照射され得ることであ る。このことは、選択できる色の数および施与されるマーキングの形について、 非常に高い柔軟性をもたらす。実施例Ｉ ロンファリン（Ｒonfalin）（商標）ＳＦＡ−３４（アクリロニトリル−ブタ ジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、オランダ国、ＤＳＭ社により供給）１８ ９７重量部、チオファイン（Ｔiofine）（商標）Ｒ４１（二酸化チタン顔料、オ ランダ国、 チオファイン（Ｔiofine）社により供給）１００重量部および、イルガリス（Ｉ rgalith）（商標）ルビン（Ｒubine）４ＢＰ １重量部、イルガリス ブルー（ Ｉrgalith Ｂlue）ＬＧＬＤ １重量部およびクロモプタル（Ｃromopthal）（商 標）イエロー（Ｙellow）６Ｇ １重量部（それぞれ、マジェンタ、シアンおよび イエローの色の顔料、オランダ国、メサーズ チバガイギー（Ｍessers Ｃiba Ｇeigy）社により供給）から、ドライブレンドを製造した。 このドライブレンドを、ＺＳＫ（商標）３０ ２軸押出機（ドイツ国、ワーナ ー アンド フロイデラー（Ｗerner and Ｐfleiderer）により供給）にて溶融 し、２６０℃で混練し、顆粒状にした。この顆粒を、アールブルグオールラウン ダー（Ａrburg Ａllrounder）（商標）３２０−９０−７５０射出成形機にて、 温度２４０℃で、３.２x １２０x １２０mmの寸法のプラークに射出成形した。 プラーク中の色の顔料は可視光を吸収する。プラークは薄い灰色であった。 レーザーセットアップ（laserset−up）によって、マーキングを連続的に表面 に施与した。整調できる波長のレーザーセットアップ（ＴＭＷ レーザーセット アップ）を使用した。このレーザーセットアップはタイプＥＥＯ（商標）-３５ ５シーディングレーザー（seeding laser）を含んでおり、これは、タイプＧＣ Ｒ（商標）−２３０/５０ Ｎd：ＹＡＧレーザーのためのポンプレーザーとして 使用される。さらに、このレーザーセットアップは、タイプＭＯＰＯ（商標）７ １０光学パラメーターオシレーター（Ｏptical Ｐarameter Ｏscillator） （ＯＰＯ）を含んでおり、これは、周波数二倍オプティック（Ｆrequency Ｄoub ling Ｏptic）を経て、最後に記載したレーザーからの信号を受け取った。この セットアップは、米国のスパークラ−フィジークス（Ｓpercra-Ｐhysics）によ り供給された。 以下のレーザー設定を選んだ： パルス幅：５ ナノ秒 Ｑ−スイッチング周波数：30Ｈz ドット直径：３mm 書込み速度：１０mm／秒 線間隔：０．６６mm 焦点距離：＋８０mm。 以下に記載する方法により、上記したレーザーセットアップによって、カラー 写真を試料上に施与した。米国のコレル コーポレーション（Ｃorel Ｃorporat ion）の「ヒューレット パッカードのためのコレル−フォトプリント５．０（ Ｃorel-Ｐhotoprint ５．０ for Ｈewlett Ｐackard）」によって、カラー写真 を、「赤マスク」、「緑マスク」および「青マスク」（選択：スプリット チャ ンネルズ（split channels）ＲＧＢ）へと分裂させた。これらの黒白マスクを、 米国のメッサーズ ジェネラル パラメトリック コーポレーション（Ｍessrs Ｇeneral Ｐarametric Ｃorporation）の「スペクトラ スター（Ｓpectra Ｓta r）（商標）ＧＴx」カラー プリンターを用いて、透明画に印刷した。正確な位 置決めのため に、位置交差（position cross）が、像のまわりに与えられた。 次いで、「青マスク」を上記したプラークに適合させ、４５０nmの波長でレー ザーを照射した。次に、このマスクを除去し、「緑マスク」と取り替え、「緑マ スク」は、「青マスク」を用いて得られた像の上に正確に配置された。この「緑 マスク」を５３０nmの波長を有するレーザー光で照射した。最後に、「赤マスク 」を適合させ、６５０nmの波長を有するレーザー光で照射した。この最後の照射 を完成すると、消すことができないカラー写真がプラスチックに得られ、その写 真の色範囲は、元の写真と同等であった。実施例 II ウラクロン（Ｕracron）（商標）４７４ ＣＹ（ヒドロキシ官能性の樹脂、オ ランダ国、ＤＳＭ レジン社から供給）６５．０重量部、トロネート（Ｔolonate ）（商標）ＨＤＴ ＥＶ ４１２（ドイツ国、ヒュルス（Ｈuls）社から供給）２ ０．８重量部、ジブチリンジラウレート（べルギー国、アルドリッチ社から供給 ）０．６重量部、クロノス（Ｋronos）（商標）ＣＬ２２０ １０．０重量部、 クロモプタル（Ｃromoptal）（商標）イエロー（Ｙellow）３Ｇ（黄色顔料、オ ランダ国、チバ ガイギー社から供給）１．２重量部、パリオゲン（Ｐaliogen） （商標）レッド（Ｒed）Ｌ ３９１０ ＨＤ（赤色顔料、オランダ国、ＢＡＳＦ社 から供給）１．２重量部およびオラゾール（Ｏrasol）（商標）ブルー（Ｂlue） ＧＮ（青色着色剤、オランダ国、チバ ガイギー社から供給）１．２重量部から なるラッカーを、激 しく撹拌することにより、ビーカー中で製造した。ラッカーをアルミニウムシー ト上に施与して、５０μｍ厚のフィルムにした。このラッカーフィルムは、灰色 の色合いを持っていた。実施例Ｉに記載したようにして、このラッカーフィルム にマーキングした。 この実験についてのレーザー設定は以下のようであった： パルス幅：５ ナノ秒 Ｑ−スイッチング周波数：３０Ｈz ドット直径：３mm 書込み速度：２５mm/秒 線間隔：０．６６mm 焦点距離：＋４０mm。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ， ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｔ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物体の表面をレーザー光で照射することによる、色マークされた物体の製造 方法において、物体が、少なくともマーキングが施与される位置で、異なる波長 でそれらの光吸収スペクトルに極大を示しかつレーザー光の影響下でその光吸収 能力を失うところの少なくとも３つの光吸収成分を含むプラスチック組成物から なり、マーキングは、マトリックスドットの形で施与され、マトリックスドット の位置で、光吸収成分のうちの少なくとも１つが完全にまたは部分的にその光吸 収能力を失うような波長および強度のレーザー光で、かつそのような持続時間、 物体表面を照射することによってマーキングが施与されることを特徴とする方法 。 ２．表面の色が、少なくとも３つの異なる色のマトリックスポイントの減法混色 によって形成される請求項１記載の方法。 ３．表面の色が、マトリックスドットの色の区分混合によって形成される請求項 １記載の方法。 ４．光吸収成分が、色ダイヤグラム中のマトリックスポイントの少なくとも３つ の異なる色を示すポイント間の面積が、ダイヤグラムの面積の少なくとも１０％ にわたるよう に選ばれる請求項１、２および３のいずれか１項記載の方法。 ５．表面が照射されるレーザー光の波長が、異なる光吸収成分の吸収スペクトル に極大を生じるところの波長である請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。 ６．前記方法が、１またはそれ以上のマスクの助けによって実行される請求項１ 〜５のいずれか１項記載の方法。 ７．前記方法が、可変のマスクの助けによって実行される請求項１〜６のいずれ か１項記載の方法。 ８．マスクが、ＬＣＤスクリーンによって製造される請求項６記載の方法。 ９．可変のＰＤＬＣＤ（ポリマー分散液晶ディスプレイ）マスクを使用する請求 項６記載の方法。 10．互いに隣接して位置する少なくとも３つのマスクの助けによって、同時に物 体表面を照射するレーザー装置を用いて表面を照射し、マスクは、複数のマスク の像が互いに重なって物体表面に投影されるようなやり方で、異なる波長のレー ザー光で照射される請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。 11．異なる波長の少なくとも３つのレーザー光線が１つの繊維中に一体にされて いて、各光線の強度は他の光線とは独立に変化することが可能であることを特徴 とするレーザー装置。