レーザーカラーマーキング方法及び装置
【課題】 マーキングが施される基材の変形を抑えつつ、フルカラーの定着に適したレーザーカラーマーキング方法及び装置を提供する。
【解決手段】 近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布し、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させる。そのため、近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッド２と、近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備える。
【解決手段】 近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布し、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させる。そのため、近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッド２と、近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて加工物の表面に多色カラーによるマーキングを施す方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工物の表面にレーザー光による損傷や熱変形加工を施し、消すことのできないパーマネントマーキングをリアルタイムで書き入れるレーザーカラーマーキング方法が広く知られている。
【０００３】
しかしながら、この種のレーザーカラーマーキング方法は、大出力で大型のレーザー照射装置を使用し、高価なガルバノスキャナーやＸ−Ｙステージを用いる必要があったため、装置が高価となっていた。また、この種のレーザーカラーマーキング方法は、書き込める色が単色で、多色カラー化できない点が大きな制約となっていた。
【０００４】
そこで、装置の小型化と簡素化を実現するため、例えば、赤外線吸収剤を樹脂の表面に所定のパターンを形成するように塗布し、塗布した赤外線吸収剤が樹脂の表面に定着するような照射条件で、レーザーヘッドから樹脂表面に赤外領域の波長のレーザー光線を照射し、赤外線吸収剤を樹脂表面に定着させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、上記のように赤外線吸収材を塗布してレーザーで固着する場合、赤外線吸収剤はレーザー光のエネルギーを吸収することによって発熱し、その結果、大部分の赤外線吸収剤は飛散し、基板上に発色するのは難しく、さらに発色に偏りがあり青色から緑色が多く、フルカラーは不可能であった。
【０００６】
フルカラー化を可能にするレーザーカラーマーキングに関する技術として、熱可塑性材料から成る基材の表面に、色料を分散した状態で含有する色料含有層を形成し、この色料含有層に予め定めるマーキング形状に沿ってレーザー光を照射して、前記レーザー光を照射した部分の基材を軟化させ、この軟化した部分に前記色料含有層の色料を混在させることによって、基材の表面に前記予め定めるマーキング形状を発現させる方法（特許文献２）、あるいは、熱可塑性合成樹脂からなる布地に、分散染料をパッティングした後、当該熱可塑性合成繊維の選択的吸収波長域にあるレーザー光を照射して照射部分を発熱させ、乾燥と同時に分散染料を繊維内部に拡散染着する染色加工方法（特許文献３）等が知られている。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示されたマーキング方法は、何れもレーザー光によって基材を発熱させることを基本とするため、基材の変形を生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、昇華性染料あるいはこれを含むインクを被染物（合成繊維等）に塗布し、前記被染物に可視光域の波長のレーザー光を照射することで、レーザー光を被染物ではなく染料に吸収させ、基材である被染物を傷めないようにする発色方法が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１５５２３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８６９号公報
【特許文献３】特開昭５９−１０６５８９号
【特許文献４】特開２００６−２４９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、可視光域の波長を持つブルーレーザーは、多くの染料に吸収があるが、レーザーの出力が数百ｍＷと小さく、マーキング加工には高速化、大型化等において制限が生じる。また、可視光域の波長を持つグリーンレーザーでは大出力が得られるが、黄色染料ではグリーン帯（４９０〜５７５ｎｍ）に吸収が小さく、黄色染料には不向きであり、フルカラーの定着には向かない。
【００１１】
本発明は、マーキングが施される基材の変形を抑えつつ、フルカラーの定着に適したレーザーカラーマーキング方法及び装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、を含むことを特徴とする。前記インクは、前記近赤外線吸収剤を０．３〜３重量％含有することが好ましい。なお、近赤外線は、０．７６〜２．５μｍの波長範囲の電磁波である。また、染料とは、可視光領域に最大の吸収があるものを言う。
【００１３】
また、本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、他の形態において、染料インクを樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、前記染料インクの塗布部上に、近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤溶液を付与するステップと、近赤外レーザー光を、前記近赤外線吸収剤溶液が付与された染料インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置は、近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッドと、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置は、他の形態において、染料インクを噴射するインクジェットヘッドと、近赤外線吸収剤溶液を噴射する噴射装置と、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とする。この場合において、前記インクジェットヘッドと前記噴射装置とが並列配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、近赤外線吸収剤の吸収発熱により染料の固着（染色）が起こるため、染料の制限がなく、フルカラーの印刷ができる。また、樹脂材料は一般に近赤外線の吸収が少ないため、近赤外レーザーを樹脂加工品に照射してもマーキングが施される樹脂加工品の全体形状が変形することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係るレーザーマーキング装置の一実施形態を概略的に示す側面図である。
【図２】図１のレーザーマーキング装置の正面図である。
【図３】本発明実施品の分光特性を示すグラフである。
【図４】比較例の分光特性を示すグラフである。
【図５】本発明によりレーザーカラーマーキングを施した実施品を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００１９】
本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂製被マーキング面に塗布し、しかる後、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記樹脂製被マーキング面に定着させる。
【００２０】
本発明においてレーザーカラーマーキングを施す対象物は、樹脂加工品であり、特に、熱可塑性樹脂加工品である。熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチック、準汎用プラスチックの他、エンジニアリング・プラスチックも使用することができ、特に限定されるものではないが、たとえば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリメチルペンテン，ポリブテン，結晶性ポリブタジエン，ポリスチレン，ポリブタジエン，スチレンブタジエン樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸ビニル，ポリ塩化ビニリデン，エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ，ＡＳ，ＡＢＳ，アイオノマー，ＡＡＳ，ＡＣＳ），ポリメチルメタクリレート（アクリル），ポリアセタール（ポリオキシメチレン），ポリアミド，ポリカーボネート，ポリフェニレンエーテル，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリアリレート（Ｕポリマー），ポリスチレン，ポリエーテルスルホン，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリフェニレンスルフィド，ポリオキシベンゾイル，ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルイミド，液晶ポリエステル，酢酸セルロース，酪酸セルロース，セロファン，セルロイド，熱可塑性エラストマーなどを例示することができる。なお、これらの樹脂は近赤外領域の吸収が少ない。
【００２１】
近赤外線吸収剤は、７６０〜１６００ｎｍの波長領域に最大吸収波長がある、アミウユム化合物（主な吸収波長１μｍ）、ジイモニウム化合物（主な吸収波長：１．１μｍ）、シアニン化合物（主な吸収波長：０．８μｍ）、ポリメチン化合物（主な吸収波長：０．８μｍ）、ニッケルジチオール化合物、フタロシアニン化合物などを用いることができ、これらを主な吸収波長で分類すると、０．８μｍ前後と１μｍ前後の２種である。
【００２２】
上記のような近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させて、市販の昇華性染料インクと混合し、必要なインクを調製することができる。そのような有機溶剤としては、２−メトキシエタノール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等、樹脂加工品に影響の少ないアルコール系有機溶剤を好適に用いることができ、これらの有機溶媒の１種又は２種以上を近赤外線吸収剤の種類や基板（樹脂加工品）の種類に応じて用いることができる。なお、用途によっては、アセトン、N，Ｎ−ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、アセトニトリル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、トルエン等も使用可能である。
【００２３】
前記近赤外線吸収剤と前記有機溶媒と昇華性染料インクの配合割合は、近赤外線吸収剤が０．３〜３重量％、染料が５〜１５重量％となるように配合されることが好ましい。市販の昇華性染料インクに一定割合の染料が含まれているため、染料インク内に含有されている染料の量に応じて、染料が上記範囲の割合となるように、昇華性染料インクの配合割合が決定される。
【００２４】
近赤外線吸収剤の配合割合が０．５重量％未満であるとレーザー光吸収による発熱量が不足することにより染料の定着が不十分となる傾向にあり、近赤外線吸収剤の配合割合が３重量％を超えると、発熱量が過多となって発色に寄与させるための染料が蒸発する傾向にあるとともに、近赤外線吸収剤の有機溶媒に対する溶解度が低い傾向にあるため、好ましくない。
【００２５】
染料の配合割合が５重量％未満であると、インクが薄くなって十分な発色が得られない傾向にあり、染料の配合割合が１５重量％を超えると、染料の溶解しにくい傾向になって好ましくない一方、１０重量％前後の配合割合でも十分に染色が可能である。
【００２６】
市販の昇華性染料インクは、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック等、インクジェット用インク等の市販の染料インクを用いることができる。用いられる市販の染料インクに含まれている染料は、近赤外領域の吸収が少ないか殆どない染料であって、アクリル系樹脂、塩化ビニル、ポリウレタン等の多くの種類の樹脂に対して染着性の良い昇華性分散染料やナフトール染料等が好ましく、上記のような樹脂の種類に応じて染着性の良いものを適宜選択することができる。
【００２７】
市販の染料インクを用いる代わりに、上記のような染料と近赤外線吸収剤とを有機溶媒に溶解させて、所望のインクを調製することもできる。この場合、有機溶媒として上記した種類の有機溶媒を用いることができる。配合割合は、上記と同様である。
【００２８】
上記のようにして調製したインクを、樹脂製被マーキング面に所定形状となるように、文字、図柄等を塗布する。インクを樹脂製被マーキング面に塗布する方法としては、インクジェット印刷が好ましいが、スクリーン印刷、その他の公知の塗布方法を採用することができる。
【００２９】
なお、上記の説明においては、樹脂製被マーキング面に、近赤外線吸収剤を予め含有させたインクをインクジェット法により塗布する場合を説明したが、染料インクを樹脂製被マーキング面に塗布した後、塗布された染料インクの部分に近赤外線吸収剤を塗布することもできる。染料インク以外の部分に近赤外線吸収剤を塗布すると基材を変形させる恐れがあるため、近赤外線吸収剤は、染料インクの塗布部に沿って該塗布部のみに塗布する。その場合、近赤外線吸収剤は、上記した有機溶媒に溶解させて近赤外線吸収剤溶液とし、インクジェットと同様の噴射方式によって塗布することができ、インクジェットヘッドのインクタンクに近赤外線吸収剤液を収納して近赤外線吸収剤液を噴射させても良い。染料インクは、上記した市販の染料インクの他、染料を溶媒に溶解させて調製したインクを用いることができ、また、近赤外線吸収剤も上記したものと同様の材料・配合とすることができる。
【００３０】
こうして調製されたインク若しくは前記近赤外線吸収剤溶液が、樹脂製被マーキング面に塗布された後、その塗布部に近赤外レーザーを照射する。近赤外レーザーの照射には、小型で安価な近赤外半導体レーザー照射装置を使用することができる。近赤外半導体レーザー照射装置は、発振するレーザー光が近赤外線吸収剤の最大吸収波長と同等かそれに近い波長のものが用いることができる。半導体レーザーの他に、ファイバーレーザーを用いることもできる。
【００３１】
図１、図２は、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００３２】
レーザーカラーマーキング装置１は、インクジェットヘッド２と、近赤外半導体レーザー照射装置３と、を備える。レーザーカラーマーキング装置１は、さらに、近赤外半導体レーザー照射装置３から発振されたレーザーを所望形状のビームに集光する光学系としての集光レンズ４と、レーザーカラーマーキングされるべき樹脂加工品Ｗを設置する設置部５と、設置部５に対してインクジェットヘッド２及び近赤外半導体レーザー照射装置３を相対的に移動させる駆動部としての第１リニアアクチュエータ６，第２リニアアクチュエータ７，第３リニアアクチュエータ８と、を備える。
【００３３】
図示例では、インクジェットヘッド２は、図示都合上、複数個のインクジェットヘッドを１つのように図示しているが、ブラックインク用ヘッドと、シアン、イエロー、マゼンタ等の調色インク用ヘッドを並列に備えることができる。インクジェットヘッド２は、公知のものを採用することができる。これらのインクジェットヘッド２のインクタンクには、昇華性分散染料インクに近赤外線吸収剤と有機溶媒を調合した上述のインクがそれぞれ収容されている。
【００３４】
インクジェットヘッド２は、第１リニアアクチュエータ６のスライダー６ａに連結されており、水平第１方向（Ｘ軸方向）に往復駆動自在に設けられている。第１リニアアクチュエータ６は、支持部材９、１０によって基台１１上に水平に架設されている。なお、図示例に於いて、インクジェットヘッド２は、第２リニアアクチュエータ７の下部に固定されており、第２リニアアクチュエータ７は、第１リニアアクチュエータ６のスライダー６ａに鉛直方向（Ｚ軸方向）に向けて固定されている。
【００３５】
また、基台１１上には、第３リニアアクチュエータ８がＸ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延設されていて、第３リニアアクチュエータ８のスライダー８ａが加工されるべき樹脂加工品を載置するための設置台を提供している。
【００３６】
第２リニアアクチュエータ７のスライダー７ａにアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して、近赤外半導体レーザー照射装置３が取り付けられている。図示例では、近赤外半導体レーザー照射装置３がヒートシンク１３に固定され、ヒートシンク１３には更に放熱ファン１４が取り付けられている。ヒートシンク１３にアーム１２ｄが固定されており、アーム１２ｄは、軸１５周りに回転角度を調節可能に取り付けられている。近赤外半導体レーザー照射装置３は、近赤外領域（０．７５〜２．５μｍ）で任意の波長を選択することができる。
【００３７】
アーム１２ｃの下部に、アーム１２ｅを介して、集光レンズ４が取り付けられている。集光レンズ４は、近赤外半導体レーザー照射装置３から発振されたレーザー光線を所望のビーム形状に集光する。ビーム形状は、スポット状、ライン状とすることができる。
【００３８】
インクジェットヘッド２、第１リニアアクチュエータ６、及び、第３リニアアクチュエータ８は、市販の家庭用インクジェットプリンタと同様に、図示しない外部コントローラによって制御され、所望の文字、色彩、図柄等を、加工すべき樹脂加工品Ｗ上に印字、印画するように、駆動させることができる。すなわち、第１リニアアクチュエータ６によってインクジェットヘッド２をＸ軸方向に往復移動させつつ、インクジェットヘッド２から所望のインクを噴射させ、第３リニアアクチュエータ８により所定の送りピッチで樹脂加工品をＹ軸方向に送る。なお、第２リニアアクチュエータ７は、印字、印画の際には駆動させる必要はなく、初期設定時に、レーザービームの焦点位置の調整等に駆動され得る。
【００３９】
近赤外半導体レーザー照射装置３は、図１に示すように、レーザー光線の中心が、樹脂加工品Ｗ上の予定されたインク着弾位置Ｐの近傍であってインクが先行塗布される部分（インク塗布部）の位置Ｋに向けられている。図１に示す例では、レーザー光線の中心を、予定されたインク着弾位置Ｐから、第３リニアアクチュエータ８の送りピッチで１〜数ピッチ分だけずれた位置に向けることができる。
【００４０】
インク着弾位置Ｐの近傍位置Ｋにレーザー光線の中心が位置するように照射することで、インク噴射後の所定時間内に、その着弾したインクにレーザー光線を照射することができるため、インク中の色素の凝集が始まらないうちにレーザー光線を照射し、ムラの無いマーキングを施すことができる。一般に、樹脂加工品は、紙や繊維と異なり、インクが浸み込まないため、インクが樹脂加工品の表面上に載っている状態となる。特に水性インクでは、水分の蒸発に時間がかかるため、放置しておくと、色素成分が凝集し、色ムラの原因となる。したがって、色素成分が凝集し始める前にレーザー光線を照射することで、色ムラの無いカラーマーキングを施すことができる。
【００４１】
なお、図示例では、第１リニアアクチュエータ６をＸ方向へ移動可能とし、第３リニアアクチュエータ８をＹ方向へ移動可能に構成したが、図示しない他の実施例においては、第１リニアアクチュエータ６をＹ方向へ移動可能とし、第３リニアアクチュエータ８をＸ方向へ移動可能に構成することもできる。
【００４２】
上記のようなレーザーカラーマーキング装置を用いて、樹脂加工品にレーザーカラーマーキングを施す方法について、以下に説明する。
【００４３】
まず、図１，２に示す設置台としてのスライダー５上に、レーザーカラーマーキングを施すべき樹脂加工品Ｗを設置する。そして、図外の制御装置からの制御信号に基づいて、第１リニアアクチュエータ６、第３リニアアクチュエータ８を駆動しつつ、樹脂加工品Ｗの表面Ｗａに、インクジェットヘッド２からインク２ａを噴射して、所望の色彩で印字・印画を施す。
【００４４】
インクの噴射と並行して、樹脂加工品Ｗの表面に塗布されたインク塗布部に、近赤外レーザー照射装置３からレーザー光線３ａが照射される。
【００４５】
インク中の近赤外線吸収剤がレーザー光のエネルギーを吸収して発熱することにより、インクが加熱されて樹脂加工品１の表面内部にインク中の染料を拡散させ、その結果、樹脂加工品１の表面にカラーマーキングが施される。このとき、近赤外線吸収剤は発熱により蒸散するが、樹脂加工品及び発色ための染料は近赤外線の吸収が少なく殆ど発熱することがないため、樹脂加工品の変形が少なく、しかも、染料も殆ど蒸散することなく樹脂内面に染料を定着させることができる。
【００４６】
レーザー光線は、必要に応じてデフォーカスすることにより、エネルギーの集中による樹脂加工品の変形を防止することができる。レーザー光線をデフォーカスしてスキャン照射する場合、部分的に重ね打ちすることもできる。すなわち、レーザー光線をデフォーカスした場合、周辺部のエネルギー密度が中心部のエネルギー密度に比較して低下するため、その低下分を補うため、レーザー光を重ね打ちしても良い。
【００４７】
また、樹脂加工品Ｗの内部の発熱を抑制するため、スキャン照射するレーザー光線をパルスレーザーとしても良い。この場合、パルスのデューティ比は、２０〜５０％が好ましい。
【００４８】
上記実施形態では、複数個が並列配置されたインクジェットヘッド２のインクタンク（図では図示都合上一つしか示されていない。）の全てに近赤外線吸収剤が含まれている例を示したが、更に他の実施形態において、詳細は図示しないが、複数のヘッドが並列配置されたインクジェットヘッド２のうち、一つ又は必要に応じて複数のインクジェットヘッドは、そのインクタンクに染料インクを入れずに近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤液を収容しておくことができる。この場合、近赤外線吸収剤液を収容したインクジェットヘッドは、近赤外線吸収剤液の噴射装置として機能する。そうすることで、染料インクと近赤外線吸収剤液が別々に噴射されるが、近赤外線吸収剤液は、染料インクの塗布部上に塗布されるように、制御される。近赤外線吸収剤液の層が染料インクの層の下層となると、近赤外レーザーを照射したときに、近赤外吸収剤液の層の下層にある樹脂加工品を加熱変形させる恐れがあるからである。
【実施例】
【００４９】
以下に実施例を示して本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
実施例
シアニン系近赤外線吸収剤（日本化薬製 Ｃｙ−２０Ｔ）を２−メトキシエタノールに溶かし、シアニン系近赤外線吸収剤の濃度が２重量%の近赤外線吸収剤溶液を作成した。得られた近赤外線吸収剤溶液２５重量部を、昇華性染料インク（日本化薬社製昇華転写インク：シアン）５０重量部に加えて撹拌し、シアンインク（Ｃ１）を調製した。
【００５０】
同様にして、イエローインク（Ｙ１）、マゼンダインク（Ｍ１）、ブラックインク（Ｂ１）を調製した。
【００５１】
図１，２に示した装置と同様の装置で、これらのインクを用いて縦５ｃｍ、横５ｃｍ、厚さ０．２ｃｍの樹脂製プレート上に印字した。樹脂製プレートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂のそれぞれにて製作した。
【００５２】
ＰＥＴ製プレートに、４色のインクを塗布した分光特性を図３に示す。なお、ＰＥＴ製プレートは、右半分をベタ塗りし、左半分に文字パターンを印字して、ベタ塗りの部分の分光特性を測定した。分光特性の測定には、日立製作所製Ｕ−４１００を用いた。図３の分光特性において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率（％）である。
【００５３】
固着用レーザーには、シアニン系近赤外線吸収剤が波長８００ｎｍ付近に主な吸収があるため、最大出力４Ｗ、発振波長は８０５ｎｍの半導体レーザー（オプトエナジー社製マルチモードレーザー）を用いた。レーザー光は、集光レンズで集光し、インク塗布部をスキャン照射した。
【００５４】
図３の分光特性に使用したサンプルのレーザー光照射後の分光特性を図４に示す。図３及び図４の分光特性を比較すれば、レーザー照射前の図３では近赤外線吸収剤（ＩＲ剤）の吸収波長域である８００ｎｍ付近に吸収が見られるが、レーザー照射後の図４では、８００ｎｍ付近で殆ど吸収されずに透過しており、近赤外線吸収剤が蒸散していることが推測される。
【００５５】
図３の分光特性に使用したサンプルにレーザー光を照射した後の文字パターン印刷物の写真を図５に示す。図５の写真は、グレースケールで表示されているが、実際にはカラー写真であり、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の文字パターンが映されている。
【００５６】
レーザー照射後において、サンプルに用いた何れの樹脂製プレートも、目視で確認できるような変形はなかった。
【００５７】
次に、レーザー照射後の印刷特性について、評価した。評価方法は、印刷面へのインクの馴染み性を、目視評価し、インクの生地上でハジキが見えないでかすれが無い場合を◎、ハジキが見られてかすれが見られる場合を○、ハジキやかすれ、凝集が見られる場合を△と判定した。また、他の評価方法として、印字面をアルコールでふき取った後の色素の固着性を、分光測定器を用いて評価し、分光特性が殆ど変化しなかった場合を◎、分光特性において透過率が上がった場合を△、分光特性において染料の吸収が消失した場合を×と判定した。判定結果を下記表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
比較例
比較例として、実施例と同じ昇華性染料インクを、実施例と同様の樹脂製プレート上に、実施例と同じ方法で印刷した後、１日間放置し、アルコールで印刷面を拭き取り、上記と同様にインクの馴染み性と、染料の固着性とを判定した。判定結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
上記表１、表２から、本発明の実施例は、比較例よりもインク馴染み性、色素固着性に優れていることが分かる。また、本発明の実施例では、樹脂内に染料が拡散染色されるため、樹脂表面にインク被膜を形成する比較例よりも印刷物の耐摩耗性に優れていた。
【符号の説明】
【００６２】
１ 樹脂加工品
２ インクジェットヘッド
２ａ インク
３ 近赤外レーザー照射装置
３ａ レーザー光
４ 光学系（集光レンズ）
５ 設置台
６，７，８ 駆動部（リニアアクチュエータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて加工物の表面に多色カラーによるマーキングを施す方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工物の表面にレーザー光による損傷や熱変形加工を施し、消すことのできないパーマネントマーキングをリアルタイムで書き入れるレーザーカラーマーキング方法が広く知られている。
【０００３】
しかしながら、この種のレーザーカラーマーキング方法は、大出力で大型のレーザー照射装置を使用し、高価なガルバノスキャナーやＸ−Ｙステージを用いる必要があったため、装置が高価となっていた。また、この種のレーザーカラーマーキング方法は、書き込める色が単色で、多色カラー化できない点が大きな制約となっていた。
【０００４】
そこで、装置の小型化と簡素化を実現するため、例えば、赤外線吸収剤を樹脂の表面に所定のパターンを形成するように塗布し、塗布した赤外線吸収剤が樹脂の表面に定着するような照射条件で、レーザーヘッドから樹脂表面に赤外領域の波長のレーザー光線を照射し、赤外線吸収剤を樹脂表面に定着させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、上記のように赤外線吸収材を塗布してレーザーで固着する場合、赤外線吸収剤はレーザー光のエネルギーを吸収することによって発熱し、その結果、大部分の赤外線吸収剤は飛散し、基板上に発色するのは難しく、さらに発色に偏りがあり青色から緑色が多く、フルカラーは不可能であった。
【０００６】
フルカラー化を可能にするレーザーカラーマーキングに関する技術として、熱可塑性材料から成る基材の表面に、色料を分散した状態で含有する色料含有層を形成し、この色料含有層に予め定めるマーキング形状に沿ってレーザー光を照射して、前記レーザー光を照射した部分の基材を軟化させ、この軟化した部分に前記色料含有層の色料を混在させることによって、基材の表面に前記予め定めるマーキング形状を発現させる方法（特許文献２）、あるいは、熱可塑性合成樹脂からなる布地に、分散染料をパッティングした後、当該熱可塑性合成繊維の選択的吸収波長域にあるレーザー光を照射して照射部分を発熱させ、乾燥と同時に分散染料を繊維内部に拡散染着する染色加工方法（特許文献３）等が知られている。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示されたマーキング方法は、何れもレーザー光によって基材を発熱させることを基本とするため、基材の変形を生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、昇華性染料あるいはこれを含むインクを被染物（合成繊維等）に塗布し、前記被染物に可視光域の波長のレーザー光を照射することで、レーザー光を被染物ではなく染料に吸収させ、基材である被染物を傷めないようにする発色方法が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１５５２３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８６９号公報
【特許文献３】特開昭５９−１０６５８９号
【特許文献４】特開２００６−２４９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、可視光域の波長を持つブルーレーザーは、多くの染料に吸収があるが、レーザーの出力が数百ｍＷと小さく、マーキング加工には高速化、大型化等において制限が生じる。また、可視光域の波長を持つグリーンレーザーでは大出力が得られるが、黄色染料ではグリーン帯（４９０〜５７５ｎｍ）に吸収が小さく、黄色染料には不向きであり、フルカラーの定着には向かない。
【００１１】
本発明は、マーキングが施される基材の変形を抑えつつ、フルカラーの定着に適したレーザーカラーマーキング方法及び装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、を含むことを特徴とする。前記インクは、前記近赤外線吸収剤を０．３〜３重量％含有することが好ましい。なお、近赤外線は、０．７６〜２．５μｍの波長範囲の電磁波である。また、染料とは、可視光領域に最大の吸収があるものを言う。
【００１３】
また、本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、他の形態において、染料インクを樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、前記染料インクの塗布部上に、近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤溶液を付与するステップと、近赤外レーザー光を、前記近赤外線吸収剤溶液が付与された染料インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置は、近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッドと、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置は、他の形態において、染料インクを噴射するインクジェットヘッドと、近赤外線吸収剤溶液を噴射する噴射装置と、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とする。この場合において、前記インクジェットヘッドと前記噴射装置とが並列配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、近赤外線吸収剤の吸収発熱により染料の固着（染色）が起こるため、染料の制限がなく、フルカラーの印刷ができる。また、樹脂材料は一般に近赤外線の吸収が少ないため、近赤外レーザーを樹脂加工品に照射してもマーキングが施される樹脂加工品の全体形状が変形することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係るレーザーマーキング装置の一実施形態を概略的に示す側面図である。
【図２】図１のレーザーマーキング装置の正面図である。
【図３】本発明実施品の分光特性を示すグラフである。
【図４】比較例の分光特性を示すグラフである。
【図５】本発明によりレーザーカラーマーキングを施した実施品を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００１９】
本発明に係るレーザーカラーマーキング方法は、近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂製被マーキング面に塗布し、しかる後、近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記樹脂製被マーキング面に定着させる。
【００２０】
本発明においてレーザーカラーマーキングを施す対象物は、樹脂加工品であり、特に、熱可塑性樹脂加工品である。熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチック、準汎用プラスチックの他、エンジニアリング・プラスチックも使用することができ、特に限定されるものではないが、たとえば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリメチルペンテン，ポリブテン，結晶性ポリブタジエン，ポリスチレン，ポリブタジエン，スチレンブタジエン樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸ビニル，ポリ塩化ビニリデン，エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ，ＡＳ，ＡＢＳ，アイオノマー，ＡＡＳ，ＡＣＳ），ポリメチルメタクリレート（アクリル），ポリアセタール（ポリオキシメチレン），ポリアミド，ポリカーボネート，ポリフェニレンエーテル，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリアリレート（Ｕポリマー），ポリスチレン，ポリエーテルスルホン，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリフェニレンスルフィド，ポリオキシベンゾイル，ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルイミド，液晶ポリエステル，酢酸セルロース，酪酸セルロース，セロファン，セルロイド，熱可塑性エラストマーなどを例示することができる。なお、これらの樹脂は近赤外領域の吸収が少ない。
【００２１】
近赤外線吸収剤は、７６０〜１６００ｎｍの波長領域に最大吸収波長がある、アミウユム化合物（主な吸収波長１μｍ）、ジイモニウム化合物（主な吸収波長：１．１μｍ）、シアニン化合物（主な吸収波長：０．８μｍ）、ポリメチン化合物（主な吸収波長：０．８μｍ）、ニッケルジチオール化合物、フタロシアニン化合物などを用いることができ、これらを主な吸収波長で分類すると、０．８μｍ前後と１μｍ前後の２種である。
【００２２】
上記のような近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させて、市販の昇華性染料インクと混合し、必要なインクを調製することができる。そのような有機溶剤としては、２−メトキシエタノール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等、樹脂加工品に影響の少ないアルコール系有機溶剤を好適に用いることができ、これらの有機溶媒の１種又は２種以上を近赤外線吸収剤の種類や基板（樹脂加工品）の種類に応じて用いることができる。なお、用途によっては、アセトン、N，Ｎ−ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、アセトニトリル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、トルエン等も使用可能である。
【００２３】
前記近赤外線吸収剤と前記有機溶媒と昇華性染料インクの配合割合は、近赤外線吸収剤が０．３〜３重量％、染料が５〜１５重量％となるように配合されることが好ましい。市販の昇華性染料インクに一定割合の染料が含まれているため、染料インク内に含有されている染料の量に応じて、染料が上記範囲の割合となるように、昇華性染料インクの配合割合が決定される。
【００２４】
近赤外線吸収剤の配合割合が０．５重量％未満であるとレーザー光吸収による発熱量が不足することにより染料の定着が不十分となる傾向にあり、近赤外線吸収剤の配合割合が３重量％を超えると、発熱量が過多となって発色に寄与させるための染料が蒸発する傾向にあるとともに、近赤外線吸収剤の有機溶媒に対する溶解度が低い傾向にあるため、好ましくない。
【００２５】
染料の配合割合が５重量％未満であると、インクが薄くなって十分な発色が得られない傾向にあり、染料の配合割合が１５重量％を超えると、染料の溶解しにくい傾向になって好ましくない一方、１０重量％前後の配合割合でも十分に染色が可能である。
【００２６】
市販の昇華性染料インクは、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック等、インクジェット用インク等の市販の染料インクを用いることができる。用いられる市販の染料インクに含まれている染料は、近赤外領域の吸収が少ないか殆どない染料であって、アクリル系樹脂、塩化ビニル、ポリウレタン等の多くの種類の樹脂に対して染着性の良い昇華性分散染料やナフトール染料等が好ましく、上記のような樹脂の種類に応じて染着性の良いものを適宜選択することができる。
【００２７】
市販の染料インクを用いる代わりに、上記のような染料と近赤外線吸収剤とを有機溶媒に溶解させて、所望のインクを調製することもできる。この場合、有機溶媒として上記した種類の有機溶媒を用いることができる。配合割合は、上記と同様である。
【００２８】
上記のようにして調製したインクを、樹脂製被マーキング面に所定形状となるように、文字、図柄等を塗布する。インクを樹脂製被マーキング面に塗布する方法としては、インクジェット印刷が好ましいが、スクリーン印刷、その他の公知の塗布方法を採用することができる。
【００２９】
なお、上記の説明においては、樹脂製被マーキング面に、近赤外線吸収剤を予め含有させたインクをインクジェット法により塗布する場合を説明したが、染料インクを樹脂製被マーキング面に塗布した後、塗布された染料インクの部分に近赤外線吸収剤を塗布することもできる。染料インク以外の部分に近赤外線吸収剤を塗布すると基材を変形させる恐れがあるため、近赤外線吸収剤は、染料インクの塗布部に沿って該塗布部のみに塗布する。その場合、近赤外線吸収剤は、上記した有機溶媒に溶解させて近赤外線吸収剤溶液とし、インクジェットと同様の噴射方式によって塗布することができ、インクジェットヘッドのインクタンクに近赤外線吸収剤液を収納して近赤外線吸収剤液を噴射させても良い。染料インクは、上記した市販の染料インクの他、染料を溶媒に溶解させて調製したインクを用いることができ、また、近赤外線吸収剤も上記したものと同様の材料・配合とすることができる。
【００３０】
こうして調製されたインク若しくは前記近赤外線吸収剤溶液が、樹脂製被マーキング面に塗布された後、その塗布部に近赤外レーザーを照射する。近赤外レーザーの照射には、小型で安価な近赤外半導体レーザー照射装置を使用することができる。近赤外半導体レーザー照射装置は、発振するレーザー光が近赤外線吸収剤の最大吸収波長と同等かそれに近い波長のものが用いることができる。半導体レーザーの他に、ファイバーレーザーを用いることもできる。
【００３１】
図１、図２は、本発明に係るレーザーカラーマーキング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００３２】
レーザーカラーマーキング装置１は、インクジェットヘッド２と、近赤外半導体レーザー照射装置３と、を備える。レーザーカラーマーキング装置１は、さらに、近赤外半導体レーザー照射装置３から発振されたレーザーを所望形状のビームに集光する光学系としての集光レンズ４と、レーザーカラーマーキングされるべき樹脂加工品Ｗを設置する設置部５と、設置部５に対してインクジェットヘッド２及び近赤外半導体レーザー照射装置３を相対的に移動させる駆動部としての第１リニアアクチュエータ６，第２リニアアクチュエータ７，第３リニアアクチュエータ８と、を備える。
【００３３】
図示例では、インクジェットヘッド２は、図示都合上、複数個のインクジェットヘッドを１つのように図示しているが、ブラックインク用ヘッドと、シアン、イエロー、マゼンタ等の調色インク用ヘッドを並列に備えることができる。インクジェットヘッド２は、公知のものを採用することができる。これらのインクジェットヘッド２のインクタンクには、昇華性分散染料インクに近赤外線吸収剤と有機溶媒を調合した上述のインクがそれぞれ収容されている。
【００３４】
インクジェットヘッド２は、第１リニアアクチュエータ６のスライダー６ａに連結されており、水平第１方向（Ｘ軸方向）に往復駆動自在に設けられている。第１リニアアクチュエータ６は、支持部材９、１０によって基台１１上に水平に架設されている。なお、図示例に於いて、インクジェットヘッド２は、第２リニアアクチュエータ７の下部に固定されており、第２リニアアクチュエータ７は、第１リニアアクチュエータ６のスライダー６ａに鉛直方向（Ｚ軸方向）に向けて固定されている。
【００３５】
また、基台１１上には、第３リニアアクチュエータ８がＸ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延設されていて、第３リニアアクチュエータ８のスライダー８ａが加工されるべき樹脂加工品を載置するための設置台を提供している。
【００３６】
第２リニアアクチュエータ７のスライダー７ａにアーム１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して、近赤外半導体レーザー照射装置３が取り付けられている。図示例では、近赤外半導体レーザー照射装置３がヒートシンク１３に固定され、ヒートシンク１３には更に放熱ファン１４が取り付けられている。ヒートシンク１３にアーム１２ｄが固定されており、アーム１２ｄは、軸１５周りに回転角度を調節可能に取り付けられている。近赤外半導体レーザー照射装置３は、近赤外領域（０．７５〜２．５μｍ）で任意の波長を選択することができる。
【００３７】
アーム１２ｃの下部に、アーム１２ｅを介して、集光レンズ４が取り付けられている。集光レンズ４は、近赤外半導体レーザー照射装置３から発振されたレーザー光線を所望のビーム形状に集光する。ビーム形状は、スポット状、ライン状とすることができる。
【００３８】
インクジェットヘッド２、第１リニアアクチュエータ６、及び、第３リニアアクチュエータ８は、市販の家庭用インクジェットプリンタと同様に、図示しない外部コントローラによって制御され、所望の文字、色彩、図柄等を、加工すべき樹脂加工品Ｗ上に印字、印画するように、駆動させることができる。すなわち、第１リニアアクチュエータ６によってインクジェットヘッド２をＸ軸方向に往復移動させつつ、インクジェットヘッド２から所望のインクを噴射させ、第３リニアアクチュエータ８により所定の送りピッチで樹脂加工品をＹ軸方向に送る。なお、第２リニアアクチュエータ７は、印字、印画の際には駆動させる必要はなく、初期設定時に、レーザービームの焦点位置の調整等に駆動され得る。
【００３９】
近赤外半導体レーザー照射装置３は、図１に示すように、レーザー光線の中心が、樹脂加工品Ｗ上の予定されたインク着弾位置Ｐの近傍であってインクが先行塗布される部分（インク塗布部）の位置Ｋに向けられている。図１に示す例では、レーザー光線の中心を、予定されたインク着弾位置Ｐから、第３リニアアクチュエータ８の送りピッチで１〜数ピッチ分だけずれた位置に向けることができる。
【００４０】
インク着弾位置Ｐの近傍位置Ｋにレーザー光線の中心が位置するように照射することで、インク噴射後の所定時間内に、その着弾したインクにレーザー光線を照射することができるため、インク中の色素の凝集が始まらないうちにレーザー光線を照射し、ムラの無いマーキングを施すことができる。一般に、樹脂加工品は、紙や繊維と異なり、インクが浸み込まないため、インクが樹脂加工品の表面上に載っている状態となる。特に水性インクでは、水分の蒸発に時間がかかるため、放置しておくと、色素成分が凝集し、色ムラの原因となる。したがって、色素成分が凝集し始める前にレーザー光線を照射することで、色ムラの無いカラーマーキングを施すことができる。
【００４１】
なお、図示例では、第１リニアアクチュエータ６をＸ方向へ移動可能とし、第３リニアアクチュエータ８をＹ方向へ移動可能に構成したが、図示しない他の実施例においては、第１リニアアクチュエータ６をＹ方向へ移動可能とし、第３リニアアクチュエータ８をＸ方向へ移動可能に構成することもできる。
【００４２】
上記のようなレーザーカラーマーキング装置を用いて、樹脂加工品にレーザーカラーマーキングを施す方法について、以下に説明する。
【００４３】
まず、図１，２に示す設置台としてのスライダー５上に、レーザーカラーマーキングを施すべき樹脂加工品Ｗを設置する。そして、図外の制御装置からの制御信号に基づいて、第１リニアアクチュエータ６、第３リニアアクチュエータ８を駆動しつつ、樹脂加工品Ｗの表面Ｗａに、インクジェットヘッド２からインク２ａを噴射して、所望の色彩で印字・印画を施す。
【００４４】
インクの噴射と並行して、樹脂加工品Ｗの表面に塗布されたインク塗布部に、近赤外レーザー照射装置３からレーザー光線３ａが照射される。
【００４５】
インク中の近赤外線吸収剤がレーザー光のエネルギーを吸収して発熱することにより、インクが加熱されて樹脂加工品１の表面内部にインク中の染料を拡散させ、その結果、樹脂加工品１の表面にカラーマーキングが施される。このとき、近赤外線吸収剤は発熱により蒸散するが、樹脂加工品及び発色ための染料は近赤外線の吸収が少なく殆ど発熱することがないため、樹脂加工品の変形が少なく、しかも、染料も殆ど蒸散することなく樹脂内面に染料を定着させることができる。
【００４６】
レーザー光線は、必要に応じてデフォーカスすることにより、エネルギーの集中による樹脂加工品の変形を防止することができる。レーザー光線をデフォーカスしてスキャン照射する場合、部分的に重ね打ちすることもできる。すなわち、レーザー光線をデフォーカスした場合、周辺部のエネルギー密度が中心部のエネルギー密度に比較して低下するため、その低下分を補うため、レーザー光を重ね打ちしても良い。
【００４７】
また、樹脂加工品Ｗの内部の発熱を抑制するため、スキャン照射するレーザー光線をパルスレーザーとしても良い。この場合、パルスのデューティ比は、２０〜５０％が好ましい。
【００４８】
上記実施形態では、複数個が並列配置されたインクジェットヘッド２のインクタンク（図では図示都合上一つしか示されていない。）の全てに近赤外線吸収剤が含まれている例を示したが、更に他の実施形態において、詳細は図示しないが、複数のヘッドが並列配置されたインクジェットヘッド２のうち、一つ又は必要に応じて複数のインクジェットヘッドは、そのインクタンクに染料インクを入れずに近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤液を収容しておくことができる。この場合、近赤外線吸収剤液を収容したインクジェットヘッドは、近赤外線吸収剤液の噴射装置として機能する。そうすることで、染料インクと近赤外線吸収剤液が別々に噴射されるが、近赤外線吸収剤液は、染料インクの塗布部上に塗布されるように、制御される。近赤外線吸収剤液の層が染料インクの層の下層となると、近赤外レーザーを照射したときに、近赤外吸収剤液の層の下層にある樹脂加工品を加熱変形させる恐れがあるからである。
【実施例】
【００４９】
以下に実施例を示して本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
実施例
シアニン系近赤外線吸収剤（日本化薬製 Ｃｙ−２０Ｔ）を２−メトキシエタノールに溶かし、シアニン系近赤外線吸収剤の濃度が２重量%の近赤外線吸収剤溶液を作成した。得られた近赤外線吸収剤溶液２５重量部を、昇華性染料インク（日本化薬社製昇華転写インク：シアン）５０重量部に加えて撹拌し、シアンインク（Ｃ１）を調製した。
【００５０】
同様にして、イエローインク（Ｙ１）、マゼンダインク（Ｍ１）、ブラックインク（Ｂ１）を調製した。
【００５１】
図１，２に示した装置と同様の装置で、これらのインクを用いて縦５ｃｍ、横５ｃｍ、厚さ０．２ｃｍの樹脂製プレート上に印字した。樹脂製プレートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂のそれぞれにて製作した。
【００５２】
ＰＥＴ製プレートに、４色のインクを塗布した分光特性を図３に示す。なお、ＰＥＴ製プレートは、右半分をベタ塗りし、左半分に文字パターンを印字して、ベタ塗りの部分の分光特性を測定した。分光特性の測定には、日立製作所製Ｕ−４１００を用いた。図３の分光特性において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率（％）である。
【００５３】
固着用レーザーには、シアニン系近赤外線吸収剤が波長８００ｎｍ付近に主な吸収があるため、最大出力４Ｗ、発振波長は８０５ｎｍの半導体レーザー（オプトエナジー社製マルチモードレーザー）を用いた。レーザー光は、集光レンズで集光し、インク塗布部をスキャン照射した。
【００５４】
図３の分光特性に使用したサンプルのレーザー光照射後の分光特性を図４に示す。図３及び図４の分光特性を比較すれば、レーザー照射前の図３では近赤外線吸収剤（ＩＲ剤）の吸収波長域である８００ｎｍ付近に吸収が見られるが、レーザー照射後の図４では、８００ｎｍ付近で殆ど吸収されずに透過しており、近赤外線吸収剤が蒸散していることが推測される。
【００５５】
図３の分光特性に使用したサンプルにレーザー光を照射した後の文字パターン印刷物の写真を図５に示す。図５の写真は、グレースケールで表示されているが、実際にはカラー写真であり、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の文字パターンが映されている。
【００５６】
レーザー照射後において、サンプルに用いた何れの樹脂製プレートも、目視で確認できるような変形はなかった。
【００５７】
次に、レーザー照射後の印刷特性について、評価した。評価方法は、印刷面へのインクの馴染み性を、目視評価し、インクの生地上でハジキが見えないでかすれが無い場合を◎、ハジキが見られてかすれが見られる場合を○、ハジキやかすれ、凝集が見られる場合を△と判定した。また、他の評価方法として、印字面をアルコールでふき取った後の色素の固着性を、分光測定器を用いて評価し、分光特性が殆ど変化しなかった場合を◎、分光特性において透過率が上がった場合を△、分光特性において染料の吸収が消失した場合を×と判定した。判定結果を下記表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
比較例
比較例として、実施例と同じ昇華性染料インクを、実施例と同様の樹脂製プレート上に、実施例と同じ方法で印刷した後、１日間放置し、アルコールで印刷面を拭き取り、上記と同様にインクの馴染み性と、染料の固着性とを判定した。判定結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
上記表１、表２から、本発明の実施例は、比較例よりもインク馴染み性、色素固着性に優れていることが分かる。また、本発明の実施例では、樹脂内に染料が拡散染色されるため、樹脂表面にインク被膜を形成する比較例よりも印刷物の耐摩耗性に優れていた。
【符号の説明】
【００６２】
１ 樹脂加工品
２ インクジェットヘッド
２ａ インク
３ 近赤外レーザー照射装置
３ａ レーザー光
４ 光学系（集光レンズ）
５ 設置台
６，７，８ 駆動部（リニアアクチュエータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、
近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、
を含むことを特徴とするレーザーカラーマーキング方法。
【請求項２】
染料インクを樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、
前記染料インクの塗布部上に、近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤溶液を付与するステップと、
近赤外レーザー光を、前記近赤外線吸収剤溶液が付与された染料インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、
を含むことを特徴とするレーザーカラーマーキング方法。
【請求項３】
前記インクは、前記近赤外線吸収剤を０．３〜３重量％含有することを特徴とする請求項１に記載のレーザーカラーマーキング方法。
【請求項４】
近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッドと、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とするレーザーカラーマーキング装置。
【請求項５】
染料インクを噴射するインクジェットヘッドと、近赤外線吸収剤溶液を噴射する噴射装置と、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とするレーザーカラーマーキング装置。
【請求項６】
前記インクジェットヘッドと前記噴射装置とが並列配置されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザーカラーマーキング装置。
【請求項１】
近赤外線吸収剤液と、少なくとも近赤外線吸収剤を溶解させる有機溶媒と、染料とを含有するインクを、樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、
近赤外レーザー光を前記インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、
を含むことを特徴とするレーザーカラーマーキング方法。
【請求項２】
染料インクを樹脂加工品の被マーキング面に塗布するステップと、
前記染料インクの塗布部上に、近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解させた近赤外線吸収剤溶液を付与するステップと、
近赤外レーザー光を、前記近赤外線吸収剤溶液が付与された染料インクの塗布部に照射し、前記近赤外線吸収剤を発熱させることにより前記染料を前記被マーキング面に定着させるステップと、
を含むことを特徴とするレーザーカラーマーキング方法。
【請求項３】
前記インクは、前記近赤外線吸収剤を０．３〜３重量％含有することを特徴とする請求項１に記載のレーザーカラーマーキング方法。
【請求項４】
近赤外線吸収剤と染料とを含有するインクを噴射するインクジェットヘッドと、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とするレーザーカラーマーキング装置。
【請求項５】
染料インクを噴射するインクジェットヘッドと、近赤外線吸収剤溶液を噴射する噴射装置と、前記近赤外線吸収剤に吸収させて該近赤外線吸収剤を発熱させるための近赤外レーザー光を照射する近赤外レーザー照射装置と、を備えることを特徴とするレーザーカラーマーキング装置。
【請求項６】
前記インクジェットヘッドと前記噴射装置とが並列配置されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザーカラーマーキング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１６８８（Ｐ２０１２−１１６８８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１０６８（Ｐ２０１０−１５１０６８）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５１０１８３３３８）株式会社レーザー応用技研 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（５１０１８３３３８）株式会社レーザー応用技研 (2)
【Ｆターム（参考）】
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