JP6875241B2

JP6875241B2 - レーザーマーキング方法

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Publication number: JP6875241B2
Application number: JP2017182798A
Authority: JP
Inventors: 喜仁岡田; 目黒　章久; 章久目黒; 野田　和宏; 和宏野田; 好彦太田; 泰久山田; 邦宏安藤; 和宣瀬沼; 石田　裕一; 裕一石田
Original assignee: Hokuetsu Corp
Current assignee: Hokuetsu Corp
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-09-22
Also published as: JP2019055577A

Description

本発明は、有色インキで印刷された塗工紙へのレーザー光によるマーキング方法に関する。更に詳しくは、基紙の焦げが生じ難く、高精細なバーコード印刷が可能なレーザーマーキング方法に関する。

紙媒体へ可変情報を印刷する目的で、非接触印字が可能なインクジェットプリンターによる印字及びレーザーマーカーによるマーキングが広く利用されている。レーザーマーカーは、高速で高品質のマーキングが可能であり、かつランニングコストが安価であるといった特徴を有し、その用途が広がっている。また、医療用医薬品の包装ではより高精細なバーコード表示が求められるようになり、益々レーザーマーキングの用途が広がり、高精細なバーコードマーキングが可能な紙媒体が求められている。

産業用レーザーマーカーには、赤外線レーザーマーカー（炭酸ガスレーザーマーカー（波長１０６００ｎｍまたは９３００ｎｍ）、ＹＶＯ_４レーザーマーカー（波長１０６４ｎｍ）、可視光レーザーマーカー等が有り、紙媒体やペットフィルムを利用した包装材料へのマーキングには炭酸ガスレーザーマーカーが広く使用されている。

炭酸ガスレーザーを用いて紙媒体にマーキングする方法としては以下の二つの方法が有る。一つは炭酸ガスレーザー光の照射エネルギーにより紙媒体を焦がしてマーキングする方法である。この方法では、高精細な印字は得られにくい。もう一つは、紙媒体の表面に有色インキ層を形成した後、マーキングすべき箇所へ炭酸ガスレーザー光の照射を行い、そのエネルギーにより有色インキ層を除去し、下地の紙媒体を表に出し、周囲の有色インキ層とのコントラストによりマーキングする方法である。この方法は、適正な構成の紙媒体の選定と適正なレーザー光の照射条件の選定により、高精細な印字を得ることができる。しかしながら、適正ではない紙媒体を用い、適正ではないレーザー光の照射条件を選定すると、紙媒体自体が焦げることにより周囲とのコントラストが低くなり高精細な印字を得られない場合が有る。また、紙媒体自体が焦げることを避けるためにレーザー光の照射エネルギーを低下させると、有色インキ層の除去が不十分となりやすく、高精細な印字を得られない場合がある。

紙媒体自体の焦げを改善する方法として、炭酸ガスレーザー光の代わりにＹＶＯ_４レーザー光を使用するレーザー印刷方法（例えば、特許文献１を参照。）が提案されている。しかしながら、紙を利用した包装材料へのマーキングでは、産業用炭酸ガスレーザーマーカーが広く利用されており、炭酸ガスレーザーマーカーによる高精細な印字を可能とする方法が求められている。また、特許文献１には、従来の炭酸ガスレーザー光を用いた紙媒体へのレーザーマーキング方法として、紙媒体にアイボリー紙等の全層白色紙からなる板紙を使用することで、炭酸ガスレーザー光が紙媒体の表面を削ってしまっても、白い紙層が露出することにより高いコントラストが得られるとしている。しかし、実際には、白い紙層を有する紙媒体であっても、炭酸ガスレーザー光の照射部は、その照射エネルギーにより焦げる（変色する）ため、白い紙層を有するというだけでは高いコントラストを有する高精細な印字を行うことは困難であった。

特開２０１１−２３５４６２号公報

本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、紙媒体に炭酸ガスレーザー光によるレーザーマーキングを行った場合でも、高精細な印字を可能とするレーザーマーキング方法を提供することである。

本発明に係るレーザーマーキング方法は、基紙の少なくとも一方の面に、顔料と接着剤とを含有する塗工層を有する塗工紙の塗工層の表面に、有色インキ層を形成する工程と、有色インキ層の所望部分に対して炭酸ガスレーザー光を照射して有色インキ層の当該部分を除去して印刷部を形成する工程とを有し、前記塗工層が顔料としてカオリンを含有し、前記塗工層中の顔料としての炭酸カルシウムの含有量が、塗工層中の顔料１００質量部に対して４５質量部以下であることを特徴とする。

また、本発明においては、前記塗工層中のカオリンの含有量が、塗工層中の顔料１００質量部に対して５５質量部以上であってもよい。

また、本発明においては、前記基紙が単層構造であって、基紙中の炭酸カルシウムの含有量が２質量％以下であってもよい。

また、本発明においては、前記基紙が２層以上の多層構造であって、前記塗工層と接する基紙の層の炭酸カルシウムの含有量が２質量％以下であってもよい。

また、本発明においては、レーザーマーカーにより炭酸ガスレーザー光の照射が行われ、その条件がスキャン速度４０００ｍｍ〜６０００ｍｍ／秒であり、且つ出力が１８〜３０Ｗであってもよい。

本発明によれば、炭酸ガスレーザー光による基紙の焦げを抑制し、コントラストが良好で高精細な印字を行うことができるレーザーマーキング方法を提供することができる。

次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

本発明に用いる基紙は、単層構造であっても、多層構造であっても良い。多層構造において、２層構造の場合は、例えば、表層・表下層または裏層から成り、３層構造の場合は、例えば、表層・中層・裏層から成る。４層以上の構造の場合は、例えば、表層・表下層・中層・裏下層・裏層等の形態をとることができる。多層構造は、多層の抄き合わせによるものでもよく、多層の貼り合わせによるものでもよい。

本発明に用いる基紙は、木材パルプを主成分とする。木材パルプとしては、ＬＢＫＰ（広葉樹さらしクラフトパルプ）若しくはＮＢＫＰ（針葉樹さらしクラフトパルプ）などの化学パルプ、ＧＰ（砕木パルプ）、ＰＧＷ（加圧式砕木パルプ）、ＲＭＰ（リファイナーメカニカルパルプ）、ＴＭＰ（サーモメカニカルパルプ）、ＣＴＭＰ（ケミサーモメカニカルパルプ）、ＣＭＰ（ケミメカニカルパルプ）若しくはＣＧＰ（ケミグランドパルプ）などの機械パルプ、ＤＩＰ（脱インキパルプ）などの木材パルプ、又はケナフ、バガス、竹若しくはコットンなどの非木材パルプを用いることが可能である。これらのパルプは、単独又は任意の割合で混合して使用することができる。また、本発明の目的とする効果を損なわない範囲において、合成繊維を更に配合することができる。炭酸ガスレーザー光による基紙の焦げを抑制するためには、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰから成るバージンパルプが好ましい。本発明において基紙を多層構造とする場合、レーザー印字を行う面側の層（例えば表層）に用いるパルプとしては、５０質量％以上、好ましくは８０質量％以上のバージンパルプを含むことが好ましい。例えば、全パルプ中９０質量％以上をＬＢＫＰ、バージンパルプとすると良い。

ＤＩＰは、古紙から持ち込まれる炭酸カルシウムや、脱墨で除去しきれない印刷インキを含み、白色度が低いといった特徴を有する。その理由は定かでは無いが、基紙に炭酸カルシウムや印刷インキが多く含まれると、炭酸ガスレーザー光で焦げやすくなる傾向があり、また、基紙の白色度が低くなると炭酸ガスレーザー光での焦げが発生しなくとも印字画像のコントラストが低くなる。そのため、炭酸ガスレーザーマーキングを行う紙層中のＤＩＰの配合量は、パルプの乾燥質量１００質量部中、２０質量部以下とすることが好ましい。より好ましくは、１０質量部以下である。さらに好ましくは５質量部以下である。２０質量部を超えると炭酸ガスレーザー光で基紙が焦げ易くなる場合が有る。基紙が多層構造の場合は、レーザー印字を行う面側の層（例えば表層）のパルプの乾燥質量１００質量部に対して、２０質量部以下とすればよく、好ましくは５質量部以下であり、さらに好ましくは、表層のパルプとしてＤＩＰを使用しない方が良い。基紙が多層構造の場合は、レーザー印字を行う面側の層より内側の層（例えば、表下層、中層）はＤＩＰの配合量に特段の制限はないので、環境負荷を下げるために基紙全体としてはＤＩＰの配合量を比較的多くすることができる。なお、多層構造の場合、炭酸ガスレーザーマーキングを行う面側の層（例えば表層）の坪量は４０ｇ／ｍ^２以上が好ましい。より好ましくは、５０ｇ／ｍ^２以上である。さらに好ましくは６０ｇ／ｍ^２以上である。４０ｇ／ｍ^２ではレーザー印字を行う面側の層より内側の層（例えば表下層）の構成を表層と同等の構成にしないと炭酸ガスレーザー光で焦げ易くなる場合が有る。表層の米坪が低すぎて表下層を十分に被覆できず、表下層の影響が炭酸ガスレーザーマーキングの印字品質に影響を及ぼすためである。

一方、ＤＩＰは、脱墨、漂白及び洗浄を充分に行い、印刷インキと炭酸カルシウムを十分に除去したものであって、白色度が７５％以上のものであればその配合量に特に制限は無い。特に、炭酸カルシウムの含有量が５質量％以下のＤＩＰの使用が好ましく、３質量％以下のＤＩＰがより好ましく、１質量％以下のＤＩＰが更に好ましい。

前記塗工紙は、オフセット印刷等の各種印刷にも供されるため、木材パルプは、適切な叩解度（フリーネス）を有するパルプスラリーとし、また、カチオン化澱粉などの紙力増強剤を配合することが好ましい。パルプのカナディアンスタンダードフリーネス（ＣＳＦ）は特に限定するものではないが、多層構造の場合は、レーザー印字を行う面側の層（例えば表層）の原料中のパルプのＣＳＦは５００ｍｌ以下とすることが好ましい。好ましくは１００〜４５０ｍｌであり、より好ましくは１５０〜４３０ｍｌであり、例えば、３００〜４３０ｍｌである。理由は定かではないが、表層の原料中のパルプのＣＳＦをこのような範囲とすることで、炭酸ガスレーザーマーキングによる印字部の焦げを更に抑えることができる。

また、パルプスラリーへは填料を配合することができる。填料としては、従来公知の填料を使用することが可能であり、例えば、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、焼成カオリン、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、ホワイトカーボンなどが挙げられ、これらを単独または併用して用いることができる。これらの中でもカオリン、焼成カオリン、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、タルクが好ましい。より好ましくは、カオリン、焼成カオリン、水酸化アルミニウムである。さらに好ましくはカオリン、焼成カオリンである。カオリンを配合することにより炭酸ガスレーザーマーキングによる基紙の焦げを抑制することができる。本発明において、パルプスラリーへ填料を配合する必要はないが、配合する場合、基紙中の填料含有量は、基紙の灰分として２〜２０％であることが好ましい。より好ましくは、３〜１７％である。２％未満では白色度向上、不透明度向上の効果が得られにくい。２０％を超えると基紙の強度が不足し、オフセット印刷等で紙剥けが発生する場合がある。

炭酸カルシウムは、基紙の白色度向上、地黒感の抑制の効果が高い為、一般的に填料として多用されており、また高配合されている。しかし、本発明においては、炭酸ガスレーザーマーキングによる印字部の焦げの原因となるため、その配合量には制限がある。基紙が一層抄きの場合は、基紙中の炭酸カルシウムの含有量は、灰分として２質量％以下であることが好ましい。より好ましくは１質量％以下であり、さらに好ましくは０．５質量％以下であり、最も好ましくは０質量％である。２質量％を超えると炭酸ガスレーザーマーキングにより、基紙に焦げ（変色）が発生し易くなる。基紙が２層以上の多層構造の場合は、レーザー印字を行う面側の層（塗工層と接する層で、例えば表層）の炭酸カルシウムの含有量が、基紙の灰分として２質量％以下であることが好ましい。より好ましくは１質量％以下であり、さらに好ましくは０．５質量％以下であり、最も好ましくは０質量％である。基紙に炭酸カルシウムを多く含むと基紙に焦げが発生し易くなる理由は明確ではないが、炭酸カルシウムが炭酸ガスレーザー光照射エネルギーにより、分解時に高熱を発生するためではないかと推察される。基紙全層が晒化学パルプから成るバージンパルプから構成されるアイボリーであっても、基紙に炭酸カルシウムを多く含むと炭酸ガスレーザーマーキング時に基紙に焦げが発生する場合が有る。

基紙には、本発明の目的とする効果を損なわない範囲で、内添サイズ剤、嵩高剤、歩留り向上剤、濾水性向上剤、硫酸バンド、カチオン化剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、蛍光消色剤などの公知の添加剤が含まれていてもよい。

基紙の坪量は、特に限定されないが、４０〜６００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。また、基紙は酸性紙が好ましく、特に硫酸アルミニウムを原料に添加して抄紙された酸性紙が好ましい。その理由は定かではないが、硫酸アルミニウムを原料として用いられた酸性紙を用いることで、炭酸ガスレーザーマーキングによる焦げをより抑制することができる。

本発明に用いる塗工紙は、前述した基紙の少なくとも一方の面に、顔料と接着剤とを含有する塗工層を有するものである。本発明においては、塗工層は単層でも良いが、複数の層として設けることもでき、例えば、前記塗工紙中の基紙の少なくとも一方の面に、顔料とバインダーとを含有する下塗り塗工層と上塗り塗工層とを順次設けることもできる。前記塗工層には顔料としてカオリン（焼成カオリン、デラミネーテッドカオリン、エンジニアードカオリンを含む）を含有する。さらに、前記塗工層中の全顔料に対して５５質量％以上、好ましくは６０質量％以上、さらに好ましくは７０質量％以上のカオリンを含有するとよい。顔料として一定量以上のカオリンを含有することにより、炭酸ガスレーザーマーキングによる焦げを抑制することができる。

他の顔料としては、レーザーマーキングの際に紙層が焦げて変色しにくくなるものであれば特に限定するものではなく、タルク、酸化亜鉛、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム（軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムを含む）、サチンホワイト、硫酸バリウム、珪藻土、非晶質シリカ、非晶質アルミナ、擬ベーマイトなどを例示でき、これらを単独または２種以上含有していてもよい。これらの中でも二酸化チタン、水酸化アルミニウム、タルクが好ましい。より好ましくは、水酸化アルミニウムである。カオリンほどではないが、炭酸ガスレーザーマーキングによる基紙の焦げを抑制することができる。

塗工層の顔料として炭酸カルシウムを含有する場合は、その含有量は、塗工層が単層であっても、２層以上であっても、全塗工層中の顔料１００質量部に対して４５質量部以下である必要がある。さらに、塗工層の顔料としての炭酸カルシウム炭酸カルシウムの含有量は、４０質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下である。さらに好ましくは２０質量部以下である。４５質量部を超えると炭酸ガスレーザーマーキングにより、基紙に焦げが発生し易くなる。塗工層が２層以上の場合において、基紙に接する塗工層中の炭酸カルシウムの含有量が、４０質量部以下であることが好ましい。より好ましくは３０質量部以下である。さらに好ましくは２０質量部以下である。塗工層が２層以上の場合、基紙に接する塗工層以外の塗工層中の炭酸カルシウムが少ないことはさらに好ましく、４０質量部以下であることが好ましい。より好ましくは３０質量部以下である。さらに好ましくは２０質量部以下である。ただし、炭酸カルシウムを全く含まない塗工層はインキの受理性に乏しくなりやすいことから、炭酸カルシウムを含む形態としてもよい。インキの受理性を考慮すると、塗工層中の顔料１００質量部に対して炭酸カルシウムを５〜４０質量部、さらには５〜２０質量部含有することが好ましい。基紙全層が晒化学パルプから成るバージンパルプから構成されるアイボリーであっても、塗工層に炭酸カルシウムを多く含むと炭酸ガスレーザーマーキング時に焦げが発生する場合が有る。本発明においては、塗工層は複数の層として設ける場合において、全塗工層中の炭酸カルシウムの含有量が４５質量部以下であればよく、複数の層の中の一つの層において炭酸カルシウムが４５質量部を超える場合もある。すなわち、例えば、下塗り塗工層と上塗り塗工層とを表層上に順次同様の塗工量で設ける場合、上塗り塗工層においては、上塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを４０〜１００質量部かつ炭酸カルシウムを０〜６０質量部とすることができ、好ましくは、上塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを５０〜１００質量部、炭酸カルシウムを０〜５０質量部とすることができ、また、基紙に接する下塗り塗工層においては、下塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを４０〜１００質量部かつ炭酸カルシウムを０〜６０質量部とすることができ、好ましくは、下塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを６０〜１００質量部、炭酸カルシウムを０〜４０質量部とすることができる。

また、塗工層には、接着剤を含有する。接着剤としては、特に限定されるものでは無く、スチレンブタジエン系樹脂、アクリロニトリルブタジエン系樹脂、澱粉、変性澱粉、カゼイン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどが例示でき、単独又は２種以上を含有する。接着剤は無機顔料１００質量部に対して４〜２０質量部、例えば、８〜１８質量部含有しているのが通常である。

また、塗工層には、各種助剤、例えば、消泡剤、分散剤、蛍光増白剤、着色染料、着色顔料、粘度調整剤、防腐剤、耐水化剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、保水剤、架橋剤、ｐＨ調整剤、導電処理剤、金属塩、カチオン性樹脂などが含まれていてもよい。塗工層は白色度の高い方が炭酸ガスレーザー光を反射し易い為、着色染料、着色顔料の配合量は出来るだけ少ない量が好ましい。

塗工紙の塗工層表面の白色度は、ＪＩＳＰ８１４８：２００１「紙、板紙及びパルプ−ＩＳＯ白色度（拡散青色光反射率）」に準ずる測定において、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましい。炭酸ガスレーザーマーキングによる印字部とのコントラストが高くなる。

塗工層の全塗工量は、塗工層が単層であっても多層であっても、固形分換算で基紙の片面当り７〜４０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。より好ましくは１２〜３０ｇ／ｍ^２である。７ｇ／ｍ^２未満では基紙表面を十分に被覆できておらず、炭酸ガスレーザーマーキングによる基紙に焦げが発生し易くなる。４０ｇ／ｍ^２を超える場合は、塗工層の強度が低く、有色インキ層を形成する工程で紙剥けが発生する場合がある。

本発明では、前述の構成の塗工紙の表面に、有色インキ層を形成する。有色インキ層の形成方法は特に制限するものではなく、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、シルクスクリーン印刷等の各種印刷方式を用いることができる。インキは炭酸ガスレーザーマーキングによる印字部とのコントラストが高くなるように、濃色であることが好ましく、暗色であることが好ましく、黒色インキであることが最も好ましい。黒色インキは、カーボンブラック、チタンブラックなどの黒色顔料を含有するインキである。塗工紙及びその基紙は基本的には白色であるので、黒色インキで有色インキ層を構成することで印字部のコントラストを高くすることができる。

本発明では、有色インキ層の所望部分に対して、レーザーマーカーより炭酸ガスレーザー光を照射して炭酸ガスレーザーマーキングを行う。炭酸ガスレーザー光を照射することにより、有色インキ層の当該部分を除去し、印刷部を形成する。炭酸ガスレーザー光の照射条件は、スキャン速度４０００ｍｍ／秒以上、６０００ｍｍ／秒以下であり、且つ出力が１８Ｗ以上３０Ｗ以下にすることが好ましく、さらに好ましくは１８Ｗ以上２４Ｗ以下である。スキャン速度が４０００ｍｍ／秒未満では基紙が焦げ易くなる場合が有る。また、レーザーマーキング速度が下がることにより生産性が低下する場合が有る。スキャン速度が６０００ｍｍ／秒を超えると、前記有色インキ層の除去が不完全になる場合が有り、バーコードマーキングではバーコードの読み取り精度が低下する懸念がある。また、出力が３０Ｗを超えると塗工紙の塗工層が除去され基紙が焦げ易くなる場合が有る。出力が１８Ｗ未満では、前記有色インキ層の除去が不完全になる場合が有り、バーコードマーキングではバーコードの読み取り精度が低下する懸念が有る。

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、例中の「部」、「％」は、特に断らない限りそれぞれ「質量部」、「質量％」を示す。なお、添加部数は、固形分換算の値である。

（実施例１）
（基紙１の作製）
ＥＣＦ漂白したＬＢＫＰ（白色度８５％）１００部をフリーネス４００ｍｌに叩解してパルプスラリーとし、このパルプスラリーに、内添紙力増強剤としてカチオン化澱粉（ネオタック３０Ｔ：日本食品加工社製）１部と、硫酸バンド２部とを添加し、表層紙料を調製した。雑誌古紙パルプ（白色度５５％）１００部のスラリーに、内添紙力増強剤としてカチオン化澱粉（ネオタック３０Ｔ：日本食品加工社製）２部を添加し、表下層紙料を調整した。なおこれらの紙料には填料を添加しなかった。これらの紙料を角型手抄き装置を用いて２層を抄き合せを行い、表層中の炭酸カルシウムが０％、表層の坪量５０ｇ／ｍ^２、表下層の坪量９０ｇ／ｍ^２とし、原紙坪量１４０ｇ／ｍ^２の基紙１を作成した。

（下塗り塗工液の調製）
顔料としてカオリン（ケーシーエス：イメリスミネラルズジャパン社製）８０部及び湿式重質炭酸カルシウム（カービタル９０：イメリスミネラルズジャパン社製）２０部と接着剤としてＳＢＲ（スチレン-ブタジエンゴム）系ラテックス（Ｂ−１５４１：旭化成ケミカル社製）を１１部及び尿素リン酸エステル化澱粉３部からなる下塗り塗工液を調整した。

（上塗り塗工液の調製）
顔料としてカオリン（カオファイン９０：白石カルシウム社製）８０部及び湿式重質炭酸カルシウム（カービタル９０：イメリスミネラルズジャパン社製）２０部と接着剤としてＳＢＲ（スチレン-ブタジエンゴム）系ラテックス（Ｂ−１５４１：旭化成ケミカル社製）を１５部からなる下塗り塗工液を調整した。

（塗工紙の作製）
基紙１の表層側に、下塗り塗工液を塗工量が固形分換算で１０ｇ／ｍ^２になるようにメイヤーバーにて塗工、乾燥した。その後、下塗り塗工層上へ上塗り塗工液を塗工量が固形分換算で１０ｇ／ｍ^２になるようにメイヤーバーにて塗工、乾燥した。その後、カレンダー処理としてハードニップカレンダー処理を行い、坪量が１６０ｇ／ｍ^２の塗工紙を作成した。

（ＵＶインキの印刷）
基紙１の上に塗工層を設けた表面に、ＲＩ展色機にてＵＶインキの墨を展色し、その直後にＵＶ照射機により展色インキをＵＶ硬化させ、有色インキ層を形成した。

（炭酸ガスレーザーマーキング）
有色インキ層を形成した塗工紙の有色インキ層部分に、波長１０６００ｎｍ、出力３０Ｗの炭酸ガスレーザーマーカー（ＬＰ−４３０Ｕ：パナソニックデバイスＳＵＮＸ社製）を用いて、スキャン速度が４０００ｍｍ／秒、出力１００％（３０Ｗ）とスキャン速度が６０００ｍｍ／秒、出力１００％（３０Ｗ）の２条件にてバーコードをマーキングした。

（実施例２）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを１００部、湿式重質炭酸カルシウムを０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを１００部、湿式重質炭酸カルシウムを０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例３）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを６０部、湿式重質炭酸カルシウムを４０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを６０部、湿式重質炭酸カルシウムを４０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例４）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを８０部、湿式重質炭酸カルシウムを２０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを４０部、湿式重質炭酸カルシウムを６０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例５）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを４０部、湿式重質炭酸カルシウムを６０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを８０部、湿式重質炭酸カルシウムを２０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例６）
実施例２において、下塗り塗工液を塗工しない以外は、実施例２と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例７）
実施例３において、表層紙料に更に填料として湿式重質炭酸カルシウム（カービタル９０：イメリスミネラルズジャパン社製）を表層１００部に対して1部含有するように添加し、表層中の炭酸カルシウムを０％とした以外は、実施例３と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（実施例８）
実施例１において、スキャン速度が４０００ｍｍ／秒、出力８０％（２４Ｗ）及びスキャン速度が６０００ｍｍ／秒、出力６０％（１８Ｗ）とした以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例１）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを０部、湿式重質炭酸カルシウムを１００部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを０部、湿式重質炭酸カルシウムを１００部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例２）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを０部、湿式重質炭酸カルシウムを１００部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを１００部、湿式重質炭酸カルシウムを０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例３）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを１００部、湿式重質炭酸カルシウムを０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを０部、湿式重質炭酸カルシウムを１００部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例４）
実施例１において、下塗り塗工液のカオリンを５０部、湿式重質炭酸カルシウムを５０部に変更し、上塗り塗工液のカオリンを５０部、湿式重質炭酸カルシウムを５０部に変更した以外は、実施例１と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例５）
比較例３において、下塗り塗工液を塗工しない以外は、比較例３と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

（比較例６）
（基紙２の作製）
ＥＣＦ漂白したＬＢＫＰ（白色度８５％）１００部をフリーネス４００ｍｌに叩解してパルプスラリーとし、このパルプスラリーに、内添紙力増強剤としてカチオン化澱粉（ネオタック３０Ｔ：日本食品加工社製）１部と、硫酸バンド２部とを添加し、表層紙料を調製した。ＥＣＦ漂白したＬＢＫＰ（白色度８５％）１００部をフリーネス４００ｍｌに叩解してパルプスラリーとし、内添紙力増強剤としてカチオン化澱粉（ネオタック３０Ｔ：日本食品加工社製）１部を添加し、表下層紙料を調整した。これらの紙料を角型手抄き装置を用いて２層を抄き合せを行い、表層中の炭酸カルシウムが０％、表層の坪量５０ｇ／ｍ^２、表下層の坪量９０ｇ／ｍ^２とし、原紙坪量１４０ｇ／ｍ^２の基紙を作成した。

比較例４において、基紙１を基紙２に変更した以外は、比較例４と同様にして炭酸ガスレーザーマーキングを行った。

各実施例及び比較例で得られたレーザーマーキング物について、次に示す評価法に基づいて試験を行った。結果を表１に示す。

（１）焦げ評価
塗工紙表面の、炭酸ガスレーザーマーカー（ＬＰ−４３０Ｕ：パナソニックデバイスＳＵＮＸ社製）にて有色インキ層がバーコード状に除去された部分を目視にて観察し、９段階で評価した。
９：焦げがほとんど認められない（実用レベル）。
８：薄い焦げが極僅かに発生するが、良好である（実用レベル）。
７：薄い焦げが僅かに発生するが、良好である（実用レベル）。
６：薄い焦げが多少発生するが、良好である（実用レベル）。
５：薄茶色の焦げがエッジ部にのみ発生するが、良好である（実用上下限レベル）。
４：薄茶色の焦げが多少発生し、使用に耐えない（実用上不可レベル）。
３：薄茶色の焦げが発生し、使用に耐えない（実用上不可レベル）。
２：こげ茶色の焦げが発生し、使用に耐えない（実用上不可レベル）。
１：こげ茶黒の焦げが酷く発生し、使用に耐えない（実用上不可レベル）。

表１、２から明らかなように、実施例１〜７で得られた塗工紙上に有色インキ層を形成し、レーザーマーキングした部分の焦げ評価は実用範囲のものであった（実施例１〜８）。実施例３と実施例７を比較すると、表層中の炭酸カルシウム含有量が少ない塗工紙を用いて炭酸ガスレーザーでマーキングした方が、焦げ評価は良好であった。

これに対して比較例１〜６で得られた塗工紙上に有色インキ層を形成し、レーザーマーキングした部分の焦げ評価は、塗工層中の炭酸カルシウム含有量が多すぎるため、炭酸ガスレーザーで基紙が焦げ易くなり、レーザーマーキングした部分の焦げ評価は劣るものであった。また、比較例６で得られた塗工紙上に有色インキ層を形成し、レーザーマーキングした部分の焦げ評価は、古紙原料を使用しないアイボリー想定の塗工紙であっても塗工層中の炭酸カルシウム有量が多すぎるため、炭酸ガスレーザーで基紙が焦げ易くなり、レーザーマーキングした部分の焦げ評価は劣るものであった。

Claims

基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を有する塗工紙の塗工層の表面に、有色インキ層を形成する工程と、
有色インキ層の所望部分に対して炭酸ガスレーザー光を照射して有色インキ層の当該部分を除去して印刷部を形成する工程とを有し、
前記塗工層が二層以上であり、
前記塗工層が顔料としてカオリンを含有し、前記全塗工層中の顔料としての炭酸カルシウムの含有量が、全塗工層中の顔料１００質量部に対して４５質量部以下であり、
前記基紙が単層構造であって、基紙中の炭酸カルシウムの含有量が２質量％以下であることを特徴とするレーザーマーキング方法。
基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を有する塗工紙の塗工層の表面に、有色インキ層を形成する工程と、
有色インキ層の所望部分に対して炭酸ガスレーザー光を照射して有色インキ層の当該部分を除去して印刷部を形成する工程とを有し、
前記塗工層が二層以上であり、
前記塗工層が顔料としてカオリンを含有し、前記全塗工層中の顔料としての炭酸カルシウムの含有量が、全塗工層中の顔料１００質量部に対して４５質量部以下であり、
前記基紙が２層以上の多層構造であって、前記塗工層と接する基紙の層の炭酸カルシウムの含有量が２質量％以下であることを特徴とするレーザーマーキング方法。
前記全塗工層中のカオリンの含有量が、全塗工層中の顔料１００質量部に対して５５質量部以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザーマーキング方法。
レーザーマーカーにより炭酸ガスレーザー光の照射が行われ、その条件がスキャン速度４０００ｍｍ〜６０００ｍｍ／秒であり、かつ出力が１８〜３０Ｗであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザーマーキング方法。
基紙に接する塗工層（下塗り塗工層）中の炭酸カルシウムの含有量が他の塗工層中の炭酸カルシウム含有量より少なく、および／または、
下塗り塗工層中の炭酸カルシウムの含有量が顔料１００質量部に対して４０質量部以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザーマーキング方法。
前記塗工層が下塗り塗工層と上塗り塗工層との二層から成り、
上塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを５０〜１００質量部、炭酸カルシウムを０〜５０質量部を含み、基紙に接する下塗り塗工層においては、下塗り塗工層中の顔料１００質量部中、カオリンを６０〜１００質量部かつ炭酸カルシウムを０〜４０質量部含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザーマーキング方法。