(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラベル素材に形成されたスリット部分と非スリット部分とにより構成されるバーコードを備えたスリット型バーコードラベルであって、非スリット部分における法線方向への反射率をＲ５とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ６とする場合に、以下の条件を充足することを特徴とするスリット型バーコードラベル；
Ｒ５≧１０％                （４）
Ｒ６／Ｒ５≧０．２            （５）
【請求項２】
ラベル素材に形成されたスリット部分において、ラベル素材の厚さをＴとし、スリットの表面側の幅をＷ１とし、スリットの裏面側の幅をＷ２とした場合に、以下の条件を充足することを特徴とする請求項１に記載のスリット型バーコードラベル；
Ｗ２＞０．４Ｗ１＋０．７３Ｔ        （６）
２Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ１                  （７）
Ｔ＜２．２Ｗ１                    （８）
【請求項３】
バーコードラベルの裏面側にバーコードラベルに対し１０度以上の角度で非スリット部分よりも低反射率の反射板を配置した請求項１または２に記載のスリット型バーコードラベル。
【請求項４】
バーコードラベルの裏面側に非スリット部分よりも低反射率の光吸収板を配置した請求項１または２に記載のスリット型バーコードラベル。
【請求項５】
光吸収板の法線方向の反射率が１０％以下である請求項４に記載のスリット型バーコードラベル。
【請求項６】
ラベル素材が金属、セラミックスまたはプラスチックスからなる請求項１から５のいずれかに記載のバーコードラベル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バーコードラベルに関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
現在コンピュータを使用して各種のデータを管理しつつ行なわれている生産の自動化においては、製造工程の必要個所において各個別製品の生産関連データを読取り、生産の進行状況などを適確に把握する必要がある。この様な目的を達成するための正確で容易なデータ入力手段として、白地の素材に黒いインキでバーコードを印刷したバーコードラベルを製品に貼り付け、製品の認識を行なうことが多方面で実施されている。即ち、例えば、素材或いは製品などに或いはこれらを収容するケース、コンテナなどにバーコードラベルを貼り付け、バーコードの白地部分と黒字部分からの反射光の差を読取り、そこに含まれる情報に基いて、生産の進行状況を把握したり、異なる仕様の製品を混在させて並行的に生産（多品種少量生産）したり、生産計画の変更を適宜行なったりしている。
【０００３】
従来、バーコードラベルの素材としては、紙、プラスチックなどが主に使用されてきたが、高温或いは腐食性の雰囲気にさらされたり、強い衝撃力が加わる過酷な使用環境下においては、この様な素材は、使用できない。そこで、この様な過酷な環境下においても使用し得るバーコードラベルとして、セラミックス基板上にセラミックス系インキ材料からなるバーコードパターンを印刷し、焼成したものが開発され、実用化されている。
【０００４】
しかしながら、この様なセラミックス系のバーコードラベルによっても、対応し得ない使用環境があることが判明した。例えば、金属製品の場合には、５００〜１０００℃程度に加熱された素材を常温近傍の水、油などに投入し、急冷して、焼入れを行ない、その物性を改善する手法が広く採用されている。この際、印刷技術を採用する従来のセラミックス系バーコードラベルにおいては、熱的衝撃により基板上の印刷層の破損或いは溶出による情報の脱落乃至誤情報の発生を生じることがある。さらに、金属製品の表面の汚れを除去するためのサンドブラストも、一般的に行なわれているが、この場合にも、印刷層の除去に伴う情報の脱落乃至誤情報の発生を生じる。
【０００５】
また、例えば、航空機のエンジンの定期検査に際しては、分解した部品に付着したスラッジを除去するために、数百度の高濃度アルカリ洗浄溶液中で部品の洗浄が行なわれる。さらに、ブラウン管などのガラス製品を成形する金型なども、使用により表面に付着した汚れを除去するために、同様な高温アルカリ洗浄液で洗浄処理される。この様な過酷な洗浄条件下では、バーコードを形成する印刷層が溶解除去されてしまう。
【０００６】
またさらに、半導体の薬品による洗浄工程においては、バーコードラベル自体による汚染が問題となることがある。この汚染は、バーコード基板そのものに基因するのではなく、バーコードパターンを構成するインキ素材に含まれる重金属イオンにより引起こされたり、バーコードパターン印刷層の脱落により引起こされることが多い。
【０００７】
この様な理由で、一部の分野では、バーコードを使用して、コンピュータ管理による検査の自動化、金型のコンピュータ管理などを行なうことは、不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、高温度下、腐食性雰囲気中、腐食性溶液中などの極めて過酷な条件下においても、使用可能なバーコードラベルを提供することを主な目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、印刷層により形成されたバーコードの弊害を解消し得る新たな構成のバーコードラベルを提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の様な技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、バーコードラベルを構成する素材基板に直接バーコードを形成する場合には、従来技術の問題点が大幅に軽減されるか或いは実質的に解消されることを見出した。
【００１１】
即ち、本発明は、下記のバーコードラベルを提供するものである；
１．  単一の素材からなり且つ低反射率部分と高反射率部分とにより構成されるバーコードを備えたバーコードラベルであって、以下の条件を充足することを特徴とするバーコードラベル；
（ａ）高反射率部分における法線方向への反射率をＲ１とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ２とする場合に
Ｒ１≧１０％……………（１）
Ｒ２／Ｒ１≧０．２……（２）
（ｂ）低反射率部分における法線方向への反射率をＲ３とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ４とする場合に
Ｒ４／Ｒ３≦０．１……（３）
２．  ラベル素材が金属、セラミックスまたはプラスチックスからなり、高反射率部分および低反射率部分の少なくとも一方が素材表面への加工により形成されている上記項１に記載のバーコードラベル。
【００１２】
３．  ラベル素材に形成されたスリット部分と非スリット部分とにより構成されるバーコードを備えたスリット型バーコードラベルであって、非スリット部分における法線方向への反射率をＲ５とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ６とする場合に、以下の条件を充足することを特徴とするスリット型バーコードラベル；
Ｒ５≧１０％                （４）
Ｒ６／Ｒ５≧０．２            （５）
４．  ラベル素材に形成されたスリット部分において、ラベル素材の厚さをＴとし、スリットの表面側の幅をＷ１とし、スリットの裏面側の幅をＷ２とした場合に、以下の条件を充足することを特徴とする上記項３に記載のスリット型バーコードラベル；
Ｗ２＞０．４Ｗ１＋０．７３Ｔ        （６）
２Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ１                  （７）
Ｔ＜２．２Ｗ１                    （８）
５．  バーコードラベルの裏面側にバーコードラベルに対し１０度以上の角度で非スリット部分よりも高反射率の反射板を配置した上記項３または４に記載のスリット型バーコードラベル。
【００１３】
６．  バーコードラベルの裏面側に非スリット部分よりも低反射率の光吸収板を配置した上記項３または４に記載のスリット型バーコードラベル。
【００１４】
７．  光吸収板の法線方向の反射率が１０％以下である上記項６に記載のスリット型バーコードラベル。
【００１５】
本発明においては、ラベル素材のバーコードパターンに相当する部分をスリット状に溶解若しくは打抜いて除去するか、或いはラベル素材をエッチング加工、切削加工、電解加工、プレス加工、モールディング加工、鋳造加工、メッキ加工、サンドブラスト加工、酸化加工、レーザー加工などの手段により加工して、素材表面にバーコードパターンに相当する形状に反射率の異なる部分を形成し、これらの部分での表面の光学的特性の相違により、バーコードを表現する。
【００１６】
バーコードにおいては、ラベルの白地に相当する部分（上記のスリット状ラベルの場合には、通常スリット間に残存する部分）から、十分な光の反射が得られなければならない。しかしながら、ラベル素材が金属である場合には、その表面が光沢に富んでいることが多いので、法線方向の狭い範囲への入射光については十分な反射が得られるが、この範囲を外れると反射が著しく低下するので、スリット部分と残存部分との間で、通常のバーコードリーダーが認識し得る程度のコントラストを得ることができない。また、素材表面を加工してバーコードを形成させる場合にも、同様な問題を生じる。しかるに、生産ラインでの諸パラメーター認識用のバーコードラベルとしての実用性の観点からは、リーダーとバーコードラベルとの相対的な位置関係には、ある程度の誤差が生じることは避けられない。従って、金属素材などに単にスリットを設けたり、或いはその表面を加工したりするだけでは、実用的なバーコードを得ることはできない。
【００１７】
本発明者は、各種の素材を使用して、形状の異なるスリットを形成したり、或いは種々の方法によりその表面を加工して光反射特性の異なる部分を形成させて、スキャナーのリーダーの読取り機能を十分に発揮させるための必要条件を研究した結果、バーコードラベルに高反射率部分と低反射率部分とを形成させ、高反射率部分の反射率が特定の条件を満足する様に構成する場合には、実用上の要請に応え得るバーコードが得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１８】
なお、本発明においては、図１および図２に示す様に、バーコードラベル表面からの反射率を入射角度を種々変えて測定した場合に、実質的にラベル（Ｃ）の表面の法線方向にのみ高い反射率を示す高光沢の部分（Ａ）を低反射率部分といい、実質的にほぼ全ての方向に反射強度を示す低光沢の部分（Ｂ）を高反射率部分という。
【００１９】
以下、本発明バーコードラベルが充足すべき条件について詳細に説明する。
【００２０】
バーコードは、単一素材からなるラベルに設けられた低反射率部分と高反射率部分とから構成されている。本発明によるバーコードラベルの１例においては、ラベル素材の一部を抜き取ってスリット状部分を形成させ、スリット状部分とその間に残存する非加工の非スリット状部分とにより、それぞれ低反射率部分と高反射率部分とを構成させることができる。スリットの形成は、フォトエッチング法による素材の溶出、機械加工による切削、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザーなどによる素材の溶解除去などの方法で行なうことができる。これらの方法の中では、金属基板に対してはフォトエッチング法がより好ましく、樹脂基板に対しては機械加工による切削がより好ましい。
【００２１】
また、本発明によるバーコードラベルの他の１例においては、部分的な溶解によりラベル素材に凹凸を形成させるフォトファブリケイション加工、サンドブラスト加工、部分酸化加工などに供して、ラベル素材表面に一定幅の線として低反射率部分を形成させ、その間に残存する非加工部分を高反射率部分とすることができる。
【００２２】
さらに、本発明によるバーコードラベルの他の１例においては、上記とは逆に加工部分を高反射率部分とし、その間に残存する非加工部分を低反射率部分とすることもできる。
【００２３】
一般に、バーコードラベルは、その利用形態から、広い読取り角度を有していることが好ましく、実用的には、法線方向から測定して±２０度、より好ましくは±６０度の範囲の読取り角度を有していれば、問題がないことが判明した。
【００２４】
この様な状態において、本発明においては、図３に示す様に、ラベル素材の高反射率部分（通常非加工部分）の法線方向への反射率をＲ１  （％）とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ２  （％）とし、且つ低反射率部分（通常加工部分）における法線方向への反射率をＲ３とし、法線から６０度傾いた方向への反射率をＲ４とする場合に、
Ｒ１≧１０％……………（１）
Ｒ２／Ｒ１≧０．２……（２）
Ｒ４／Ｒ３≦０．１……（３）
であることを必須とする。これらの条件を充足する場合には、実用的に問題なくバーコードに示された情報を読み取ることができる。
【００２５】
また、スリット形式のバーコードを形成する場合には、ラベル強度を保持するために、素材基板は一定の厚さを有していることが必要である。この様な場合に、バーコードのスリットの幅をあまり小さくする場合には、バーコードリーダーからの読取りビームの入射角度（θ）が法線方向から傾くと、スリット部分からラベル後方に光が抜ける幅、即ちスリットの見掛けの幅が実際のスリット幅よりも狭くなる。極端な場合には、基板厚さと見掛けのスリット幅とが一致して、法線方向から４５度の角度でビームが入射した際に、バーコードの一部が消失することになる。バーコードにおいて、細幅の線（以下細線という）と太幅の線（以下太線という）とは、それぞれ固有の意味を有しているので、ビームの入射方向によってバーコードの一部が消失することは絶対に避けなければならないし、またバーコードを構成する線の幅が大きく変化することも、読取り不良の原因となるので、好ましくない。
【００２６】
本発明者の研究によれば、図４に示すスリット型のバーコードにおいては、バーコードラベルの厚さを（Ｔ）とし、バーコードの表面側のスリットの幅を（Ｗ１  ）とし、バーコードの裏面側のスリットの幅を（Ｗ２  ）とする時、これらが
Ｗ２  ＞０．４Ｗ１  ＋０．７３Ｔ        （４）
２Ｗ１  ＞Ｗ２  ＞Ｗ１                    （５）
２．２Ｗ１  ＞Ｔ                      （６）
なる関係式を満足する場合には、リーダーが法線から斜め約２０度の方向から反射ビームを読み取っても、細線の設定値の±３０％以内の範囲に収まり、通常のリーダーによる読取りが可能であることが判明した。
【００２７】
本発明は、上記のような新たな知見に基づいて完成されたものである。
【００２８】
なお、本発明によるスリット型のバーコードラベルにおいては、何らかのノイズ、例えば、スリットを通過したビームがラベルの背後に位置する何らかの材料から反射してくるビーム、或いはラベルの背後に位置する他の光源からの光などがバーコードリーダーに入射しない様に、裏面側に低反射率の材料（より好ましくは法線方向の反射率が１０％以下の材料）からなる光吸収板を配置することが好ましい。
【００２９】
或いは、非スリット部分が高反射率の表面（低光沢の表面）で構成されているスリット型のバーコードラベルの裏面側に、非スリット部分よりも低反射率の表面（高光沢の表面）を有する反射板を１０度以上の角度を持たせて配置することにより、スリットを通過したビームをバーコードリーダー方向とは異なる方向に反射させることができるので、上記の光反射板と同様の効果を達成することができる。
【００３０】
或いは、非スリット部分が低反射率の表面（高光沢の表面）により構成されているスリット型のバーコードラベルの裏面側に非スリット部分よりも高反射率の材料（低光沢の表面）からなる反射板を配置して、ここからの反射光を白地部分としてリーダーで読み取る様にしてもよい。
【００３１】
本発明によるバーコードラベルの素材としては、ステンレススチールなどの金属材料、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂などのプラスチック材料、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどのセラミックス材料などが例示される。
【００３２】
特に高温耐久性、耐蝕性などに優れたバーコードラベル素材の代表例としては、ステンレススチールが挙げられる。それ以外の素材は、ステンレススチールに比して、高温耐久性、耐蝕性などには劣るが、バーコードラベルの使用環境に応じて、それぞれの特性を利用できるように、適宜選択して使用すれば良い。例えば、半導体ウエハーの処理過程におけるフッ酸洗浄工程で使用するバーコード素材としては、フッ素樹脂が好適である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ラベル素材として例えばステンレススチールを選択することにより、従来のバーコードラベルでは対応することが出来なかった極めて過酷な高温且つ腐食環境条件下においても、バーコードによる管理システムを構築することができる。
【００３４】
また、本発明では、印刷によりバーコードを形成しないので、印刷インキの使用に伴なう汚染、バーコードの脱落によるデータエラー発生などの問題点を生じない。
【００３５】
なお、本発明は、高度の高温耐久性、耐蝕性などを必ずしも必要としない分野での使用に適したバーコードラベルにも、適用できることはいうまでもない。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００３７】
実施例１
図６に斜面図として概要を示す様に、表面を予めマット処理した耐熱ステンレススチール基板（厚さＴ＝０．５ｍｍ）をフォトエッチング加工して、表面側細線幅Ｗ１  ＝０．５ｍｍ、裏面側細線幅Ｗ２  ＝０．７ｍｍのスリット型バーコードパターンを形成した。バーコードは、ｃｏｄｅ３９であり、データ３桁で構成したので、バーコードの幅は、約８５ｍｍとなった。この際、バーコードのデータを目視で判読できるように、ハーフエッチングによりデータの内容を文字としてラベル表面に彫り込み、容易に判読できる様にした。このバーコードラベルにおいては、Ｔ、Ｗ１  およびＷ２  は、前記の式（４）、（５）および（６）に示す関係を満たしていた（図４をも参照）。
【００３８】
このラベルを自動車エンジン部品に取り付け、このエンジン部品を８００℃で焼入れしたところ、ラベルの表面は茶色に変色した。
【００３９】
焼き入れ工程を経たバーコードラベル表面の非スリット部の反射率は、Ｒ１  ＝２５％、Ｒ２  ＝８％で、Ｒ２  ／Ｒ１  ＝０．３２であり、これらは、前記式（１）および（２）に示す関係を満足していた（図３をも参照）。
【００４０】
また、８００℃での４時間の熱処理と８０℃の油への落とし込みとからなる焼入れ後に、上記のエンジン部品をサンドブラストに供してスラッジの除去を行なったが、いずれの工程においても、既存のバーコードリーダーの感度を通常のレベルより高く調整することにより、必要なデータを読み取ることができた。
【００４１】
このことから、本実施例によるバーコードラベルは、急激な温度変動に伴なう熱衝撃、油汚れ、サンドブラストによる機械的衝撃などに十分耐えることが明らかである。
【００４２】
実施例２
白色のジルコニア基板（厚さＴ＝０．２ｍｍ）をフォトエッチング加工して、表面側細線幅Ｗ１  ＝０．２５ｍｍ、裏面側細線幅Ｗ２  ＝０．２８ｍｍのスリット型バーコードパターンを形成した。この図６に示す形式のバーコードラベルにおいては、Ｔ、Ｗ１  およびＷ２  は、前記の式（４）、（５）および（６）に示す関係を満たしていた（図４をも参照）。
【００４３】
このラベルをアルミナ製電子回路用基板とともに焼成温度１７００℃の酸化雰囲気焼成路に装入しところ、ラベルは若干変形したものの、バーコードラベルとしての機能には問題はなかった。
【００４４】
ラベル表面の非スリット部の反射率は、Ｒ１  ＝８５％、Ｒ２  ＝６０％で、Ｒ２  ／Ｒ１  ＝０．７０であり、これらは、前記式（１）および（２）に示す関係を満足していた（図２をも参照）。
【００４５】
このことから、本実施例によるバーコードラベルは、１７００℃という高温条件下においても、製品の管理を行ない得ることが明らかである。従って、異なる種類の製品を混合生産するラインにおいても、生産の自動化が可能となり、品質の管理をより確実に行なうことが出来る。
【００４６】
なお、参考までに、白色のジルコニア基板上に有色の顔料を使用してバーコードパターンを焼成したラベルは、顔料の耐熱限度である１４００℃を上回る温度で使用することは、不可能であった。
【００４７】
実施例３
鏡面加工したステンレススチール基板にフォトレジストを塗布し、所望のバーコードパターンに相当する部分のレジストを露光し、現像処理して除去した後、パターンに相当する露出部分から腐食液により、基板の一部を溶解させて、図７に概要を示す形式の表面反射率変化型のバーコードラベルを製造した。
【００４８】
このバーコードラベルにおいては、凹部が梨地状に変化しており、凸部は鏡面状態を維持していた。この凹部は、前記の式（１）および（２）を満足しており、かつ凸部は式（３）で示される関係を満足していた。
【００４９】
この形式のバーコードラベルにおいては、スリット型のラベルと異なり、ラベル後方からのノイズに影響されることがないので、使用時の制限が少なく、かつ強アルカリ条件下での使用に適している。
【００５０】
実施例４
実施例３と同様にして得たバーコードラベルにおいて、さらに凸部の表面をマグネタイト処理することにより選択的に酸化させて黒色に変化させた。
【００５１】
この様にして得られたステンレススチール製バーコードラベルにおいては、凸部表面に形成された強固な酸化被膜での反射がさらに抑制されるので、読取りの安定性がより向上する。
【００５２】
実施例５
乳白色のフッ素樹脂基板（厚さＴ＝１ｍｍ）をドリル加工して、表面側細線幅Ｗ１  ＝１．５ｍｍ、裏面側細線幅Ｗ２  ＝２．０ｍｍのスリット型バーコードパターンを形成した。このバーコードラベルにおいては、Ｔ、Ｗ１  およびＷ２  は、前記の式（４）、（５）および（６）に示す関係を満たしていた（図４をも参照）。
【００５３】
また、ラベル表面の非スリット部の反射率は、Ｒ１  ＝６５％、Ｒ２  ＝４０％で、Ｒ２  ／Ｒ１  ＝０．６６であり、これらは、前記式（１）および（２）に示す関係を満足していた（図３をも参照）。
【００５４】
このフッ素樹脂製バーコードラベルは、フッ酸などの腐食性溶液に対する耐蝕性に優れているので、例えば、フッ酸による洗浄を必須とする半導体ウエハーの薬品処理工程におけるウエハーキャリヤーの管理にも使用可能である。
【００５５】
これに対し、金属、セラミックスなどは、フッ酸により侵蝕されるので、如何なる形態においても、バーコードラベル素材として使用することは出来ない。また、フッ素樹脂基板上にインキなどを用いてバーコードを形成する場合にも、インキ自体が溶解され、工程を汚染するので、使用できない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書におけるバーコードラベルについていう低反射率部分を説明するための概念図である。
【図２】本明細書におけるバーコードラベルについていう高反射率部分を説明するための概念図である。
【図３】本発明において、バーコードに示された情報を実用的に問題なく読み取ることができるための条件を示すための概念図である。
【図４】バーコードリーダーからの入射光が正確にデータを読み取るために必要な条件を示すための概念図である。
【図５】本発明のスリット型のバーコードにおいて、リーダーが斜め約２０度の方向から反射ビームを読み取っても、細線の設定値の±３０％以内の範囲に収まり、通常のリーダーによる読取りが可能である条件を示すための概念図である。
【図６】本発明によるスリット型バーコードラベルの一例の概要を示す斜面図である。
【図７】本発明による表面反射率変化型バーコードラベルの一例の概要を示す斜面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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