JPH09286169A - レーザマーキング用記録体及びレーザマーキング方法 - Google Patents
レーザマーキング用記録体及びレーザマーキング方法Info
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- JPH09286169A JPH09286169A JP8099986A JP9998696A JPH09286169A JP H09286169 A JPH09286169 A JP H09286169A JP 8099986 A JP8099986 A JP 8099986A JP 9998696 A JP9998696 A JP 9998696A JP H09286169 A JPH09286169 A JP H09286169A
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Abstract
の表示体や文書を作成するための、発色感度が高く画像
安定性に優れた記録体及び記録方法を提供する。 【構成】 支持体と着色層との間に、レーザ光を熱に変
換するレーザ用増感剤を含有する増感層を形成し、弱い
レーザ光でも効率よく着色層を破壊、蝕刻しうるごとく
して、情報量の多い記録を高速で可能とさせる。レーザ
用増感剤として合成雲母、コージェライト、カオリン等
の無機珪酸金属塩類、無機硼酸金属塩類の中から選ばれ
る少なくとも1種を使用する。
Description
の表面或は工場出荷品に貼付されたラベル等の表示を必
要とする各種表示体に関連し、その識別の為に表示体に
入力される商品名、ロット番号、製造時期、賞味期限、
バーコード等任意のパターンを生産、包装等の直前、ラ
イン中、直後に高速にて効率良く簡便にマーキングでき
るレーザマーキング用表示体とレーザマーキング方法に
関する。
方法は、基材の表面に任意のパターンのレーザ光を照
射、或いは走査し、基材の表層等を蒸発・飛散により破
壊させ、露出した下地と非破壊部分との明度や色相の異
なり、或は破壊部分の凹凸による光の乱反射により得ら
れたコントラストを利用し、視認性を得るマーキング方
法である。表面の細かな凹凸による光の乱反射に比較し
て、例えば、包装紙や紙ラベルの上に印刷された着色イ
ンキ層をレーザ光により破壊し、露出した下地の紙の白
さと非破壊部分の着色インキとの明度、色相差を用いる
方法は視認性が高く、簡便で有効であった。
発或は飛散させるのに高いレーザエネルギーを必要とす
る。従って、マスクを用いる高速のパルス発振のレーザ
の場合には、矩形或は円形の照射光を光学系で絞り、レ
ーザエネルギ密度を高める必要があり、マーキング可能
な領域が狭くなる為、一度に表示できる情報量が限定さ
れる、或は二度に分けレーザ照射し、マーキングしなけ
ればならなかった。また、小さな面積のレーザ光を走査
させる連続発振の走査型レーザの場合には、破壊を高エ
ネルギーで行なう為に、破壊する部分にレーザ光を長く
照射しなければならず、走査時間がかかり、必要なマー
キングを行なうのに時間を要した。
て、PL法への対応から賞味期限表示、ロット番号等の
オンラインで表示しなければならない情報量が増加し、
生産工程で高速で、信頼性の高い効率的なマーキング方
法が要望されていた。
に鑑み、オンラインで、非接触、高速マーキングという
特徴を有するレーザマーキング方法において、一度に多
くの情報量を効率良くマーキング可能にする、低いレー
ザ照射エネルギーで着色層が破壊できるレーザマーキン
グ用記録体、とりわけレーザマーキング用表示体を提供
することにある。
意検討した結果、支持体の上に着色層を有する記録体に
おいて、支持体と着色層の間にレーザ用増感剤を含有す
る増感層を形成させた記録体を用いた場合、着色層を破
壊するのに必要なレーザ照射エネルギーを著しく低くす
ることができ、一度に高速に広い面積のレーザマーキン
グを可能にすることを見出し、本発明に至った。
する記録体において、支持体と着色層の間にレーザ用増
感剤を含有する増感層が形成され、該着色層がレーザ光
の増感層への到達を妨げない程度に薄層とされるか調色
されており、且つ熱により破壊、蝕刻されるものとされ
たことを特徴とするレーザマーキング用記録体に関す
る。
記録体に文字及び/又は図形を刻印するためのレーザ光
を照射し、着色層を熱により破壊、蝕刻してマーキング
を行なうレーザマーキング方法において、該記録体が、
支持体と着色層の間にレーザ用増感剤を含有する増感層
が形成され、該着色層がレーザ光の増感層への到達を妨
げない程度に薄層とされるか調色されている記録体とさ
れたことを特徴とするレーザマーキング方法に関する。
法において、レーザ用増感剤としては無機硼酸金属塩
類、無機珪酸金属塩類のいずれか1種以上が用いられ、
無機珪酸金属塩類としては、合成雲母、コージェライ
ト、カオリンのいずれか1種以上特に好適に用いられ
る。
は、5〜90重量%の含有率とすることができる。
0.1〜10μmの範囲であることが好ましく、この程
度であれば熱によって効果的に破壊、蝕刻される。しか
も本発明においては、増感層及び/又は支持体が着色層
との間で色彩的コントラストを有するものである場合に
は、着色層が熱により破壊、蝕刻された際に、その下層
に位置する増感層等の色彩が顕在化し、明瞭なマーキン
グが得られる結果となる。
色層保護用のオーバーコート層が形成されていることが
望ましい。このオーバーコート層は、マーキングに際し
レーザ光によって着色層と共に破壊される様にすること
によって、マーキングを効果的に行うことができる。
ラベルとして利用すると特に効果的である。
上に着色層を有する記録体にレーザ光を照射してレーザ
マーキングを行った際、支持体と着色層の間にレーザ用
増感剤を含有する増感層が形成されているので、着色層
が確実に破壊されてマーキングが達成される。
々存在し、その詳細については後述するが、レーザ光が
照射された場合、着色層を通してレーザ用増感剤を含有
する層に到達し、そのレーザ用増感剤が、照射されたレ
ーザ光を効率良く熱に変換する為、レーザ用増感剤がな
い場合に比較して、低いエネルギー密度のレーザエネル
ギーで高熱が得られ、上部にある着色層がその熱で蒸
発、飛散により破壊するものと推測され、しかも着色
層、増感層等に用いる固着剤の種類を適宜選択すること
によって、更に効果的に目的を達することができる。
然と形成するのが種々の観点から好都合であるが、支持
体それ自体の中に増感剤を含有させることによっても本
発明の効果を達成することができ、この様な実施態様も
本発明の範囲に包含されるものとする。また支持体は、
その形態は限定されず、シート状、立体形状を問わな
い。
しては、レーザ光を熱に変換できる物質であれば既に公
知のものが利用できる。レーザ用増感剤は、それ自体は
支持体或は支持体上の層の中に粒子状に分散、或は樹脂
に溶解した状態で存在させる。その粒子状に存在させた
場合、その粒子径は、通常50μm以下であり、なかで
も0.1〜10μmのものが好ましい。また、これらレ
ーザ用増感剤は、粒子状に分散させた時の均一性を高め
るために、チタンカップリング剤、シランカップリング
剤、金属石鹸、界面活性剤、樹脂等であらかじめ表面処
理してもよい。
るレーザ用増感剤としては、無機硼酸金属塩類、無機珪
酸金属塩類等が好ましい。無機硼酸金属塩類として
は、、硼酸の金属塩である硼酸亜鉛、硼酸カルシウム、
硼酸マグネシウム、硼酸リチウム、硼酸アルミニウム、
硼酸ナトリウム、硼酸マンガン、硼酸バリウム等が挙げ
られ、これらは結合水を含んでいても無水物でもよい。
あるいは珪酸アルミニウムの複合金属塩である、珪酸ナ
トリウム、コ−ジェライト、天然雲母(マスコバイト、
フロゴバイト、バイオタイト、セリサイト等)、合成雲
母(弗素金雲母、弗素四珪素雲母等)、タルク、カオリ
ン、ベントナイト、ゼオライト(A型及びX型)等が挙
げられ、これらは結合水を含んでいても無水物でもよ
い。
ら、合成雲母、コージェライト、カオリンが好ましい。
可視から近赤外波長領域のレーザに用いるレーザ用増感
剤としては、公知の近赤外吸収色素を用いる事ができ、
例えば、シアニン染料、キノン染料、フタロシアニン染
料、ナフタロシアニン染料、ジチオレンメタル錯体、フ
ェニレンジアミンメタル錯体、インドアニリン系金属錯
体が挙げられる。
2種以上を併用してもよい。本発明の支持体としては、
特に限定されるものではなく、適宜使用される用途によ
り要求される耐久性、意匠性から選択されるが、従来か
らある普通紙、アート紙、コート紙、アルミ蒸着紙や塩
化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹
脂、金属等材質のシート、合成紙、またはラミネート紙
等が使用できる。立体物であっても構わない。
にも、その含有量が十分であれば同様の効果が得られ
る。支持体にレーザ用増感剤を含有させる方法は、その
支持体の作製方法により異なり、例えば、紙の場合に
は、通常の抄紙を行なう液中、アート紙やコート紙では
コーティングされる液中に、適当な一般的方法でレーザ
用増感剤を分散或は溶解させ、抄紙やコーティングを行
い、レーザ用増感剤含有させた紙、コート紙、アート紙
等を作製できる。
ムをTダイ押出成形等で製造する工程において、フィル
ム化される樹脂に含有させるか予め高濃度にレーザ増感
剤を含有させた樹脂と一緒にフィルム化すれば良い。支
持体の厚さは特に限定されない。
としては、層を形成するのに特殊な方法は必要ではな
く、従来からある塗工による方法が利用でき、例えば、
グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリ
ーン印刷、エアーナイフコーティング、ブレードコーテ
ィング等の塗工方法が挙げられる。
g/m2または0.1〜20μm、好ましくは0.5〜
10g/m2または0.5〜10μmである。着色層の
塗膜厚は、低いエネルギー密度でも、蒸発、飛散による
破壊がし易く、また、着色層の飛散量の少ない方が周辺
の汚染を低減する為、必要な色相が得られる範囲で薄い
塗膜厚がよく、乾燥後で0.1〜10g/m2または
0.1〜10μm、好ましくは、0.5〜5g/m2ま
たは0.5〜5μmがよい。
した樹脂成分からなる固着剤に、レーザ用増感剤を含有
する層の場合にはレーザ用増感剤が存在し、着色層の場
合には顔料や染料等の着色剤が粒子状に分散、或は溶解
している。樹脂成分としては、例えばポリアミド系樹
脂、ポリブチラール系樹脂、ポリビニルブチラール樹
脂、ポリビニルアルコール樹脂、ニトロセルロース系樹
脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹
脂、ウレタン系樹脂、石油系樹脂、塩化ゴム系樹脂、環
化ゴム系樹脂、アルキッド系樹脂、フェノール系樹脂、
エポキシ系樹脂等があり、これら樹脂成分は塗工時に
は、塗工方法により適した有機溶剤や水等に溶解、或は
分散された状態で用いられる。また、無溶剤で熱、エネ
ルギー線等の方法で乾燥させてもよい。
応じ、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、マ
グネシア、チタニア、硫酸バリウム、酸化亜鉛等の充填
剤、顔料や染料等の着色剤を加える事ができる。
色剤は、着色層が蒸発飛散し破壊されレーザ用増感剤含
有層が露出した部分とレーザ照射後の未破壊部分のコン
トラストによる視認性から、着色層と異なる色相の着色
剤を用いる事が好ましい。
のレーザ用増感剤の含有率は、塗工できる範囲で多い方
がよく、5〜90wt%、好ましくは、30〜80wt
%がよい。着色層に用いる着色剤、充填剤は、化学組
成、構造、色等で、特に限定されるものではなく、一般
使用される染顔料、蛍光染料、体質顔料、有機微粒子、
中空粒子、金属粉、金属コート粒子等が挙げられるが、
中でもレーザ光の透過性が高いものが好ましく(カーボ
ンブラックは透過性が低い)、更に着色剤の乾燥塗膜中
の含有率は、必要な色相、色濃度が得られる範囲で少な
い方がよく、0.1〜80wt%が好ましい。
二層以上の多層にしてもよい。また、支持体の要求物性
を低下させない範囲で、レーザ用増感剤を含有する層と
着色層に用いる固着剤の樹脂成分は異なる方が、低エネ
ルギーでの蒸発、飛散による破壊が効率的になる。ま
た、低いエネルギー密度で破壊し易くする為、レーザ用
増感剤を含有する層にシリコン系等の撥水、撥油剤のよ
うな離型剤を加えても良い。
増感剤を含有する層(即ち増感層)の密着性を高める
為、レーザ用増感剤含有層と支持体の間に、ニトロセル
ロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹
脂、シリコン系樹脂、ふっ素系樹脂等の各種ポリマーを
主成分とする樹脂や充填剤を含有したアンダーコート層
を形成しても良い。
性を高める、或は外力による損傷を抑制する為に、ポリ
エチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、エチレン−ビ
ニルアセテート系樹脂、エチレン−エチルアクリレート
系樹脂、アセテートニトロセルロース系樹脂、ニトロセ
ルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、
ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系
樹脂、シリコン系樹脂、ふっ素系樹脂等を主成分とする
樹脂やこれら樹脂に充填剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化
防止剤、撥水剤、撥油剤等の助剤を加えたオーバーコー
ト層を着色層の上に用いることができる。
防止剤の添加は、表示体の光や熱による劣化を抑制し、
表示体の長期保存性を高める。オーバーコート層に用い
る樹脂種は、着色層の蒸発、飛散による破壊の妨げにな
らないように、樹脂の熱分解温度が低い方がよく、45
0℃以下、好ましくは350℃以下がよい。また、オー
バーコート層の膜厚も着色層の蒸発、飛散による破壊に
影響を与えるので、好ましくは15μm以下がよい。好
ましくは、アクリル系樹脂、ニトロセルロース系樹脂、
ポリアミド系樹脂がよい。
色層の塗工液には、分散剤、粘度調整剤、充填剤、レベ
リング剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止
剤、着色剤、感熱用増感剤、防腐剤等に分類される助剤
を添加することができる。
ーザマーキング用記録体にレーザ光を照射してマーキン
グすればよく、レーザ装置としては、出力が0.2ジュ
ール/cm2・パルス以上、好ましくは0.3ジュール
/cm2・パルス以上のエネルギーを照射表面に与えら
れるパルス型レーザ、或は出力0.5W以上の出力を有
する走査型レーザが好ましく、例えば炭酸ガスレーザ、
一酸化炭素レーザ、半導体レーザ、イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット(YAG)レーザ等が挙げられ、
なかでもTransversely Excited
Atomospheric Pressure(TE
A)型炭酸ガスレーザが高速で且つ1パルスで広い領域
に照射できる為、多くの情報が高速にマーキング可能に
なり、特に好ましい。
に具体的に説明するが、これらに限定されるものではな
い。尚、例中の部及び%は重量基準である。
L 805墨コンク] (希釈溶剤:トルエン/イソプロピルアルコール/酢酸
エチル)
ーで3時間振とうして分散させた後、墨インキBを調整
した。 (希釈溶剤:メタノール)
整では、所定の配合をガラスビーズと共にペイントコン
ディショナーで3時間振とうして、調整した。用いる各
インキは#3ザーンカップ法粘度測定において18±1
秒になるように希釈溶剤を添加して印刷粘度に調整し、
70線/cmのヘリオ方式のグラビア版を用い、基紙上
に所定の順番にグラビア印刷を行なって、記録体を作製
した。
TEA型炭酸ガスレーザ照射装置を用い文字型に切り抜
いたメタルマスクを介し、照射面での照射エネルギー密
度=0.31〜0.54ジュール/cm2 パルス)。い
ずれもレーザ照射により墨インキ層が、蒸発・飛散して
視認性の高いレーザマーキングが得られた時の照射エネ
ルギー密度により評価した。低いエネルギー密度ほど、
高感度であり、広い印字領域にマーキング可能で有用で
ある。
クの位置にディテクター{GENTEC社製型式番号E
D−500}を設置し、これに1パルスの炭酸ガスレー
ザ光を照射し、ディテクターの出力電圧をレーザエネル
ギーメータ{GENTEC社製 型式番号EM−1}で
換算された全照射エネルギーを読み取った後、この測定
値を照射面での全レーザ光の面積で除算し、単位面積1
パルス当りの照射エネルギー密度を求めた。
白インキA、墨インキA、OPニスの順にグラビア印刷
し、記録体を得、レーザ照射して黒地に白のマーキング
を得た。その評価結果を表1−1に示す。
増感剤を含有しない以外は同様にして記録体を得、実施
例1と同様にレーザ照射した結果を表1−2に示す。実
施例1と同じ照射エネルギー密度では、墨インキ層を蒸
発・飛散させることができず、マーキングできなかっ
た。墨インキ層を蒸発・飛散させるには、より高いエネ
ルギー密度のレーザ光の照射を必要として、不十分なも
のであった。
して記録体を作成し、実施例2と同様にレーザ光を照射
した結果、実施例2と同じエネルギー密度で墨インキ層
が、蒸発・飛散し視認性の高い印字が得られた(表1−
1)。
用いた以外は同様にして、記録体を作製し、実施例4と
同様にレーザ光を照射した結果、実施例4より低いエネ
ルギー密度で墨インキ層が蒸発・飛散し、視認性の高い
印字が得られた(表1−1)。
いインキを使用し、白インキと墨インキの印刷の間にレ
ーザ用増感剤を分散したクリアインキを印刷した記録体
を作製し、レーザ光を照射した。その結果、0.48Joule/
cm2の低いエネルギー密度で墨インキ層が蒸発・飛散
し、視認性の高い印字が得られた(表1−2)。
用いた以外は同様にして、記録体を得た。この記録体に
レーザ光を照射した結果、0.53Joule/cm2 の低いエネル
ギー密度で墨インキ層が蒸発・飛散し、視認性の高い印
字が得られた(表1−2)。
以外は同様にして記録体を作製し、レーザ照射した。実
施例6と同じ照射エネルギー密度では、墨インキ層を蒸
発・飛散させることができず、マーキングできなかっ
た。墨インキ層を蒸発・飛散させるには、より高いエネ
ルギー密度のレーザ光の照射を必要として、不十分なも
のであった。
以外は同様にして記録体を作製し、レーザ照射した。実
施例9と同じ照射エネルギー密度では、墨インキ層を蒸
発・飛散させることができず、マーキングできなかっ
た。墨インキ層を蒸発・飛散させるには、より高いエネ
ルギー密度のレーザ光の照射を必要として、不十分なも
のであった。
A、レーザ用増感剤を含有する墨インキC、OPニスの
順にグラビア印刷し、記録体を作製し、実施例1と同様
にレーザ照射したが、照射エネルギー密度0.65Joul
e/cm2 でも蒸発・飛散させることができず、マーキング
できなかった。墨インキ層を蒸発・飛散させるには、よ
り高いエネルギー密度のレーザ光の照射を必要として、
不十分なものであった。比較例2〜4の結果を表1−2
に示す。
れば、低エネルギーのレーザ光で着色層が破壊でき、一
度に広い範囲にレーザマーキングが可能になるため、従
来にない高速で情報量の多い記録又は表示が可能にな
り、品名、ロット番号、コード、賞味期限等の印字を必
要とするラベル・銘板・カード、容器等のオンラインマ
ーキングに特に好適である。
Claims (14)
- 【請求項1】 支持体の上に着色層を有する記録体にお
いて、支持体と着色層の間にレーザ用増感剤を含有する
増感層が形成され、該着色層がレーザ光の増感層への到
達を妨げない程度に薄層とされるか調色されており、且
つ熱により破壊、蝕刻されるものとされたことを特徴と
するレーザマーキング用記録体。 - 【請求項2】 増感層における増感剤の含有率が、5〜
90重量%である請求項1記載の記録体。 - 【請求項3】 記録体が表示用ラベルである請求項1又
は2記載の記録体。 - 【請求項4】 レーザ用増感剤が無機硼酸金属塩類、無
機珪酸金属塩類のいずれか1種以上である請求項1、2
又は3記載の記録体。 - 【請求項5】 レーザ用増感剤が合成雲母、コージェラ
イト、カオリンのいずれか1種以上である請求項1〜4
のいずれか1つに記載の記録体。 - 【請求項6】 着色層の膜厚が0.1〜10μmである
請求項1〜5のいずれか1つに記載の記録体。 - 【請求項7】 増感層及び/又は支持体が着色層との間
で色彩的コントラストを有するものである請求項1〜6
のいずれか1つに記載の記録体。 - 【請求項8】 着色層の上に着色層保護用のオーバーコ
ート層が形成されている請求項1〜7のいずれか1つに
記載の記録体。 - 【請求項9】 オーバーコート層が、マーキングに際し
レーザ光によって着色層と共に破壊されるものである請
求項8に記載の記録体。 - 【請求項10】 支持体上に着色層を有する記録体に文
字及び/又は図形を刻印するためのレーザ光を照射し、
着色層を熱により破壊、蝕刻してマーキングを行なうレ
ーザマーキング方法において、該記録体が、支持体と着
色層の間にレーザ用増感剤を含有する増感層が形成さ
れ、該着色層がレーザ光の増感層への到達を妨げない程
度に薄層とされるか調色されている記録体とされたこと
を特徴とするレーザマーキング方法。 - 【請求項11】 記録体が表示用ラベルである請求項1
0記載の方法。 - 【請求項12】 レーザ用増感剤が無機硼酸金属塩類、
無機珪酸金属塩類のいずれか1種以上である請求項10
又は11記載の方法。 - 【請求項13】 レーザ用増感剤が合成雲母、コージェ
ライト、カオリンのいずれか1種以上である請求項1
0、11又は12記載の方法。 - 【請求項14】 着色層の上に着色層保護用のオーバー
コート層が形成されており、該オーバーコート層を、マ
ーキングに際しレーザ光によって着色層と共に破壊する
請求項10〜13のいずれか1つに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09998696A JP3617178B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | レーザマーキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09998696A JP3617178B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | レーザマーキング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286169A true JPH09286169A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3617178B2 JP3617178B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=14261985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09998696A Expired - Lifetime JP3617178B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | レーザマーキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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