JPH04220180A - プラスチック製品塗布物のレーザー融蝕マーキング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック製品、例
えば、薄いプラスチックスライドに画像、例えば、バー
コードをマークするのに有用な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状被検体を分析するための分析器中で
用いる、乾燥した、スライド様試験要素上にバーコード
を付けることは通常行うことである。バーコード情報は
、機械読み取り可能情報、例えば、その要素の分析タイ
プ、及び場合により、特定の試験要素を検量するために
必要な検量データを与える。

【０００３】試験要素体は典型的にはプラスチック材料
例えば、ポリスチレンである。この基板材料（ｕｎｄｅ
ｒｌｙｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ）　はその上に印刷す
るのが容易な材料ではない。したがって、慣用の印刷技
法は常に十分にコントラストのあるカラーを与えるとは
限らないので、それらを用いるのは困難であった。好ま
しいフォーマットは、白色の試験要素（以下“スライド
”）を濃いインク又は黒インキと共に用いることである
。黒インキのフレキソ印刷が用いられてきたが、この方
法には、高コスト、連続ウェブフォーマットで印刷する
必要性及び印刷中に空隙が生じる可能性がある等の難点
がある。

【０００４】したがって、本発明以前には、印刷以外の
技法によりプラスチックスライドにマークする方法を開
発する必要性があった。

【０００５】例えば、米国特許第　４，３２３，７５５
号及び同４，５１５，８６７　号に記載されているよう
に、レーザーによるマーキングが、一般の製品用に開発
されてきた。しかしながら、この技法を一般のプラスチ
ック製品、特にポリスチレン製品に応用するのには問題
がある。すなわち、融蝕されて元のプラスチック下塗り
のコントラストカラーを暴露するコーティングは、レー
ザーによるプラスチックの損傷なしには容易に融蝕可能
ではない。すなわち、コントラストカラーコーティング
はプラスチックによく接着しているのでカラーの最後の
分子はプラスチックを過度に損傷することなしには容易
には融蝕しない。このことは、液状被検体を分析するた
めに用いる乾燥試薬を含有するある種のプラスチック製
品、例えば、ポリスチレンスライドには特に問題である
。すなわち、これらのプラスチック製品は、融蝕されて
幾分かのプラスチックを除去すると、流動してゆがんだ
り、ひずみが生じたりしやすい。

【０００６】コントラストカラーのコーティングがプラ
スチックにしっかり結合するメカニズムがどんなもので
あるかは完全には判明していない。プラスチックに対す
る溶媒による作用、プラスチック表面固有の多孔性、又
は融蝕工程の加熱により高められた結合さえも考えられ
るかもしれない。コントラストカラーコーティングが溶
媒ベースで行われても水性ベースで行われても、このこ
とがおこるようである。

【０００７】レーザー融蝕によりマーキングを行う際に
おこる更なる問題は、レーザー工程がコントラストコー
ティングの他区域への再沈澱をひきおこす傾向があると
いうことである。この理由のために、ボトル上へのロッ
トナンバーのレーザーマーキングは過去においては広い
濃色区域を用いその区域の中心を融蝕するので、融蝕に
より生じる屑は白色区域よりむしろ濃色区域の境界線に
落下する。この方法の不利な点は、要求される広い濃色
区域のかなりの区域が汚れることである。

【０００８】したがって、更なる問題は、白色区域に屑
を残すことなくそして濃色境界線の区域を広く要求する
ことなく、レーザー融蝕により任意の物質にマークをつ
けることである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】先に詳述した問題を回
避して薄いプラスチック製品にレーザーマーキングを行
う方法を提供することが本発明の目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれば
、本発明の課題は、製品上のインキを融蝕（ａｂｌａｔ
ｅ）して画像を形成する際の、着色プラスチック製品の
損傷を防止する方法により達成される。本方法は、

【０
０１１】ａ）前記プラスチック製品に、少くとも約１．
５ｇ／ｍ２　の乾燥コーティング被覆量になるのに十分
なウェット−レイダウン（ｗｅｔ−ｌａｙｄｏｗｎ）　
で、バインダー及び溶媒の第１層をコーティングする工
程、

【００１２】ｂ）前記プラスチック製品のカラーと
比較して少くとも０．７５の最少プリントコントラスト
を生じさせるのに十分な乾燥厚さを与えるに十分なウェ
ット−レイダウンで、バインダー及び前記プラスチック
製品の顔料のカラーと反対のコントラストカラーを含ん
でなる着色コーティングで前記第１層及びプラスチック
製品上をコーティングする工程、並びに

【００１３】ｃ）画像を形成する所定部分において、す
べての前記着色コーティング及び少くとも幾分かの前記
第１層をレーザーを用いて融蝕する工程を含んでなる。

【００１４】本発明の第２の態様によれば、本発明の目
的は、レーザーにより支持体から融蝕される濃色コーテ
ィング材料の支持体上への再沈澱を防止する方法であっ
て、前記方法が、情報記録に必要な区域の支持体上の濃
色コーティングを融蝕する工程、及び追加の部分が再沈
澱材料を含まないように情報記録用の前記区域を超えた
追加のコーティング部分を融蝕する工程を含んでなる方
法により、達成される。

【００１５】本発明について以下に好ましい態様に関し
て述べるが、これら好ましい態様においては、濃色コー
ティングを融蝕して白色支持体上にバーコードを形成す
るのに好ましいレーザーを用いて、液体分析用に用いる
ポリスチレンスライドに特に好ましいコーティングが施
されている。更に、本発明の中間層を用いて基板プラス
チックがゆがまないように保たれているならば、本発明
は、任意の種類のマーキング又は画像を生じさせるため
に、任意のタイプのレーザーにより選択的に除去が施さ
れる任意のプラスチック製品に応用される、任意のコー
ティング配合物、例えば、白色又は濃色の配合物に応用
可能である。

【００１６】かくして、バーコードを付すべきプラスチ
ック製品の好ましいものはポリスチレンの液体分析用ス
ライドである。特に好ましいものは、Ｅａｓｔｍａｎ　
Ｋｏｄａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙ　から商標”Ｅｋｔａｃｈ
ｅｍ”の下で入手可能のスライドである。かかるスライ
ドは、色を白く製造して、バーコードはコントラストカ
ラーとして黒く形成するのが好ましい。しかしながら、
このスライドカラーを黒色顔料を用いて調製して、コン
トラストのつく白色の塗布層からバーコードを形成する
ことができる。このコントラストカラーは純粋な白色及
び純粋な黒色である必要がないことが更に明らかになる
であろう。重要なことはむしろ、少くとも０．７５の最
少プリントコントラストが、バーコードとバーコードコ
ーティングの下に露出されるものとの間に生じるように
カラーを選択することである。この“最少プリントコン
トラスト”はＭａｃＢｅｔｈ　から商標”ＰＣ　Ｍｅｔ
ｅｒ　ＩＩ”　の下で入手可能の反射計を用い、そして
式“プリントコントラスト”＝（白色反射率−濃色反射
率）／白色反射率を用いて、白色反射率及び濃色反射率
を測定することにより決定する。

【００１７】上記の最少プリントコントラストが達成さ
れる限り、任意の濃色コーティングを白色スライド上に
施して、レーザーにより融蝕される物質を提供すること
ができる。特に好ましいのは慣用の黒インキ又はカーボ
ンブラックもしくは黒色色素を含有するコーティングで
ある。溶媒ベースコーティング及び水性ベースコーティ
ングの両者とも有用である。事実、それぞれ２層のうち
の１層を溶媒又は水性ベースコーティングとし、そして
他層を水性又は溶媒ベースコーティングとすることがで
きる。濃色コーティングはスライドを完全に覆うように
塗布することもできるし、又はスライドを部分的に覆う
だけにすることもできる。被覆量は、　７００ｎｍで読
み取った場合に、約５％未満の濃色コーティングの反射
率を与える限り、限定的ではない。過剰の厚さ（約１０
ｇ／ｍ２　より厚いもの）は、除去するのによい多くの
レーザー融蝕を必要とするので避けるべきである。

【００１８】黒色コーティングは慣用されているので、
更なる詳細は不要である。

【００１９】本発明によれば、任意の場所での最終的に
残留する濃色コーティングの融蝕が、基板のプラスチッ
クを過剰にゆがめることなしに少くとも幾分かの中間層
を融蝕するのに十分な厚さの中間層をプラスチックスラ
イドと濃色コーティングの間に施す。この厚さが達成さ
れていれば、この中間層がすべて直ちに施されるか又は
層状で施されるかは重要ではない。

【００２０】必要とされる実際の最低厚さはある因子に
依存して変動するであろう。すなわち、用いられるレー
ザーの出力及び効率が発生する融蝕の厚さを変動させる
であろう−レーザーがより強力ならば、より多くの中間
層が融蝕されるであろうから、必要とされる中間層はよ
り厚くなるであろう。もう一つファクターは中間層の融
蝕を受ける能力である−融蝕がより困難なバインダーが
用いられると、より薄いものが要求される。

【００２１】上記の好ましいコーティング及びレーザー
を用いる場合、中間層の好ましい最小厚さは約１．５ｇ
／ｍ２　の乾燥被覆量を与えるものである。特に好まし
いのは３〜６ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量の最小値である。 これは濃色コーティングがプラスチックから十分に離れ
た位置を保証するものであり、レーザーからプラスチッ
クへの損傷は、例えあるとしても無視できる。

【００２２】この層をコーティングする際には、基板プ
ラスチック、特にポリスチレンがカールして曲がらない
ように注意しなければならない。このことはある種の溶
媒、すなわち、問題のプラスチックに作用するであろう
任意の溶媒の作用により起こさる。ポリスチレンにとっ
ては、非アルコール性及び非水性にある溶媒は注意して
用いることが必要であることを意味する。溶媒ベースの
中間層にとって特に好ましい溶媒はエチルアセテート及
びｎ−プロピルアセテートであり、これらは約２０ｇ／
ｍ２　未満の量使用すべきである。

【００２３】したがって、中間層はバインダー、バイン
ダー用の溶媒及び場合により基板プラスチックの顔料と
色が匹敵する顔料、例えば、二酸化チタンを含んでなる
であろう。もし顔料が存在するならば、好ましくは顔料
はバインダーの量の１／２〜２倍の範囲の量存在する。 もし顔料が存在しないならば、バインダーは透明である
ことが好ましい。

【００２４】中間層用の特に好ましいバインダーとして
は硝酸セルロース、ポリアルキルメタクリレート、例え
ば、ポリ（エチルメタクリレート）、及びコポリエステ
ル類、例えば、ジエチレングリコールとフタレート（例
えば、ジメチルイソフタレート及びジメチルソジオスル
ホイソフタレートを単独に又は一緒に用いる）のコポリ
エステルが挙げられる。好ましいかかるコポリエステル
類としては、Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ　Ｅａｓｔｍａｎ　Ｃ
ｏｍｐａｎｙ　から商標ＡＱ５５及びＡＱ２９の下で入
手可能なものが挙げられる。これらの前者としてはまた
アルコール成分として１，４−シクロヘキサンジメタノ
ールが挙げられる。バインダーはこれらの混合物であっ
てよく、その比率は限定的ではない。

【００２５】上記の好ましいバインダーは、水性ベース
中間層においてもまた有用である。濃色コーティングを
中間層の上に施す際は、前者の溶媒が後者に対して作用
効果がある場合には基板層を完全に侵すことがないよう
に注意しなければならない。これを実行するための一方
法は中間層のコーティング厚さを増加することである。

【００２６】したがって、溶媒被覆量は、先に注意した
ように、カールを引き起こすのに有効な厚さより薄いと
いう条件で、中間層は５ｇ／ｍ２　よりかなり厚くする
ことができる。中間層の最大厚さの特に好ましいものは
、約１０ｇ／ｍ２　の最大乾燥被覆量を与えるものであ
る。この厚さより厚くすると、仕上げ操作により層がフ
レーク化しすぎること、及び乾燥時間がかかりすぎると
いう難点が生じる。

【００２７】場合により、例えば、中間層に用いられる
バインダー層の最終仕上げの明澄な保護コーティングを
濃色層に、好ましくは約２．０ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量
以下の量施すことができる。

【００２８】最も好ましくは、中間層は濃色コーティン
グを塗覆する前に乾燥する。任意の乾燥方法を用いるこ
とができる。

【００２９】任意のコーティング技法が、中間層及びコ
ントラストカラーを有する最終着色層のいずれ又は両者
を施すのに用いることができる。例えば、慣用の押し出
しホッパーコーティング、マルチ−スロットダイ、又は
マルチ−ステーションホッパーを用いることができるが
、１回のパスで２層の各々を作成するのが好ましい。

【００３０】次に用いるレーザーについて述べるが、す
べての中間層を融蝕することなしに、濃色コーティング
を融蝕することができる任意のレーザーが有用である。 かかる目的にとって特に好ましいものは短時間に１又は
それ以上のパルスで高エネルギーを送出する慣用のパル
スレーザーである。最も好ましいものは、約１．２ｃｍ
２　の面積に亘って１０−６秒当り少くとも４ジュール
を送出するもの、例えば、ＣＯ２　レーザーである。慣
用のＴＥＡ　ＣＯ２　レーザーは、例えば、文献”Ｉｍ
ａｇｅ　Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　　ｗｉｔｈ
　ＴＥＡ　ＣＯ２　Ｌａｓｅｒｓ”、Ｎｅｌｓｏｎ等、
ＭＲ７５−５８４　として、ＳＭＥ　Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ　Ｐａｐｅｒ　に１９７５年に刊行されたものに記載
されているように、この目的のために有用であることが
よく知られている。有用なエネルギーを送出するなお別
の有用なレーザーとしてはパルスＹＡＧ　及び走査ビー
ムレーザー、例えば連続ＣＯ２　又はＱスウィッチＹＡ
Ｇ　レーザーが挙げられる。

【００３１】〈例〉次の例は本発明を更に説明するもの
である。これらの例は本発明の可能性をあますところな
く列挙したものではなく、本発明は次例によって限定さ
れるものではない：

【００３２】例１：溶媒ベースの顔料着色コーティング
約１ｍｍの厚さのポリスチレンスライドを色が白色であ
るように製造した。このスライド上に、中間保護層を次
のようにコーティングした：次の組成の押し出しホッパ
ーにより、１２ｇ／ｍ２　のウェット−レイダウンを施
した：

【００３３】

【表１】

【００３４】これを炉中で約６５℃で約７．５分加熱す
ることにより乾燥して約６ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量とし
た。得られた中間層は最終乾燥被覆量約６ｇ／ｍ２　を
有した。

【００３５】その後、黒色層を同様のホッパーを用いて
、次の組成の約３ｇ／ｍ２　のウェット−レイダウンで
施した：

【００３６】

【表２】

【００３７】これを炉中、約６５℃で約３分間加熱する
ことにより乾燥して約１ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量とした
。

【００３８】同一バインダーの保護オーバーコートを黒
色層に、イソプロピルアセテート中４０％の重量％濃度
を用いて４ｇ／ｍ２　のウェット−レイダウンを施すこ
とにより塗布した。これを炉中６５℃で３分間加熱乾燥
した。

【００３９】最終製品を次に、ＴＥＡ　ＣＯ２　レーザ
ーで次のように処理した：

【００４０】レーザーの発射点から約　３０５ｍｍの距
離に置き、バーコードマスクをその間に配置した。この
マスクは約１．２ｃｍ２の面積を露光した。レーザーは
約１×１０−６秒について約５ジュールのパルスで発射
された。これは露光されたスライド上の黒色層のすべて
を、そして中間層のいく分かを除去するのに効果的であ
った。

【００４１】例２：水ベースのコーティング例１の操作
を、次のこと以外は同様にして繰り返した。

【００４２】中間層を同様に施した。中間層上に、着色
（黒色）層を、次の組成の２．４ｇ／ｍ２　のウェット
−レイダウン被覆量として施した。

【００４３】

【表３】

【００４４】炉中、約３分間、約６５℃で乾燥を行って
、約０．６ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量を有する最終層を形
成した。

【００４５】上記方法を更に図１で説明する。プラスチ
ック支持体、例えば、白色ポリスチレンスライド１０は
その上にコーティングされた中間層１２を有し、黒色コ
ーティング１４をその上に施す。レーザー（図示せず）
を用いて光線、矢印１６及び１８を、マスク（図示せず
）を介して送ってコーティング１４から部分２０，　２
２を除去する。更に、部分２０の下の層１２のすべては
除去するが、しかし部分２２の下は層１２の一部だけを
レーザーで除去する。したがって、プラスチック１０の
幾分かはレーザー光線１６の作用にさらされる。しかし
ながら、層１２の厚さ“ｔ”をプラスチック１０が有意
のゆがみをおこさないように選択する。注意したように
、“ｔ”は約１．５ｇ／ｍ２　の乾燥被覆量を与えるの
に少くとも十分なものである。

【００４６】上記方法の他に、図１のコーティング１４
を、白色又は透明層１２上に落下する、コーティング１
４からの屑及びほこり量を最少にするような方法で融蝕
することが好ましい。すなわち、レーザー融蝕の際、コ
ーティング１４の一部の散乱がおこりやすく、それが白
色又は透明層１２上によごれ、ほこり又は脱色として残
る傾向がある。これを修正する方法を図２に示す。先に
述べたものと同様に部分は識別符Ａをつけて同一の参照
番号を付してある。

【００４７】すなわち、黒色細片１４Ａをコーティング
として任意の適切な支持体１０Ａ（上記したような中間
層を有するか又は有しないで）に塗布する。支持体は白
色なので、黒色細片の外側に落下する屑は目立つであろ
う。 バーコード３０又は他のマーキングは細片を横切って巾
方向に形成されるので、従来技術の技法を用いるレーザ
ー融蝕は細片の両端の少しだけ外側に停止する。すなわ
ち、レーザーは従来技術においては距離“ｘ”だけ作業
する。しかしながら、本発明によると、レーザーと共に
用いるマスクは点線で示した区域３２及び３４をも更に
融蝕する。これはバーコード３０の高さｙ′を好ましく
は超える寸法“ｙ”を含む。区域３２及び３４は少くと
も細片１４Ａに接触しており、そして好ましくは細片と
重なることが重要である。その結果、区域３２又は３４
中に落下するかもしれない屑は融蝕により除去される。 好ましくは、区域３２及び３４の各々の巾は約４ｍｍで
あり、高さｙは約６ｍｍである。比較のために述べれば
、ｙ′は代表的には僅か４ｍｍである。

【００４８】図３は従来の技術の方法を示す。数字“１
１”はレーザーにより黒色細片４０中に融蝕され、マー
キングを取り囲むすべての大きな黒色境界区域４２を残
す。 結果として、この数字は細片端に近接して形成すること
ができず、したがって境界域でははるかに広い区域が汚
される。

【００４９】

【発明の効果】したがって、バーコード標識のようなマ
ーキングを、レーザーを用いてプラスチック製品上に容
易に付すことができることが、本発明の有用な技術的効
果である。

【００５０】レーザー融蝕をプラスチック製品をゆがめ
ることなしにかかるプロセスに用いることができるのは
、本発明の技術効果の関連した利点である。情報区域の
まわりの広い濃色境界区域を必要とすることなく、かか
る融蝕を行うことができることが、更に有利な技術的効
果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様の、レーザーでマーキングされ
たプラスチック製品の断面拡大立面図である。

【図２】本発明の別の態様の、レーザーにより形成され
たマーキングの部分平面図である。

【図３】比較のために包含された、従来技術のレーザー
マーキングの平面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ…プラスチック支持体 １２…中間保護層 １４，１４Ａ…コントラストカラー層 “ｔ”…保護層の厚さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　着色プラスチック製品上のインキを融
   蝕（ａｂｌａｔｅ）して画像を形成する際の前記製品の
   損傷防止方法であって、前記方法が、 ａ）前記プラスチック製品に、少くとも約１．５ｇ／ｍ
   ２　の乾燥コーティング被覆量になるのに十分なウェッ
   ト−レイダウン（ｗｅｔ−ｌａｙｄｏｗｎ）　で、バイ
   ンダー及び溶媒の第１層をコーティングする工程、 ｂ）前記プラスチック製品のカラーと比較して少くとも
   ０．７５の最小プリントコントラストを生じさせるのに
   十分な乾燥厚さを与えるに十分なウェット−レイダウン
   で、バインダー及び前記プラスチック製品の顔料のカラ
   ーと反対のコントラストカラーを含んでなる着色コーテ
   ィングで前記第１層及びプラスチック製品上をコーティ
   ングする工程、並びに ｃ）画像を形成する所定部分において、すべての前記着
   色コーティング及び少くとも幾分かの前記第１層をレー
   ザーを用いて融蝕する工程、を含んでなる方法。
2. 【請求項２】　　着色ポリスチレン試験要素上のインク
   を融蝕してバーコードを形成する際の前記試験要素の損
   傷防止方法であって、前記方法が、 ａ）少くとも約１．５ｇ／ｍ２　の乾燥コーティング被
   覆量となるのに十分なウェット−レイダウンで、バイン
   ダー及び溶媒の層を試験要素にコーティングする工程、
   ｂ）前記試験要素体のカラーと比較して少くとも約０．
   ７５の最少プリントコントラストを生じるのに十分な乾
   燥厚さとするのに十分なウェット−レイダウンで、前記
   バインダーコーティング及び試験要素上を、バインダー
   及び前記試験要素の顔料のカラーと反対のコントラスト
   カラーを含んでなる着色コーティングでコーティングす
   る工程、並びに ｃ）バーコードを形成する所定部分において、前記着色
   コーティングのすべて及び前記第１層の少くとも幾分か
   を融蝕する工程、を含んでなる方法。
3. 【請求項３】　　支持体からレーザー融蝕された暗色コ
   ーティング材の支持体上への再沈着防止方法であって、
   前記方法が、情報記録のために必要な区域の支持体上の
   濃色コーティングを融蝕する工程、及び前記情報記録区
   域を超えた追加のコーティング部分を融蝕して前記追加
   の部分に再沈着物質がないようにする工程、を含んでな
   る方法。