JP7059055B2

JP7059055B2 - 情報形成シートの製造方法

Info

Publication number: JP7059055B2
Application number: JP2018045025A
Authority: JP
Inventors: 大輔都成; 喜栄石川; 和典外山; 隼一杉本; 悟史 ▲高▼木
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2022-04-25
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: JP2019155705A

Description

本発明は、認識形態の異なるそれぞれの情報を保持した情報形成シートの製造方法に関する。

近年、認識形態の異なる情報を保持するシート等として、目視情報の他に真贋判定用の情報が含まれるシートや、目視情報の他に種々のデータを保持するＩＣチップが搭載されたＩＣカード等が普及している。上記の情報認識形態としては、目視の他に光学的読み取りや電気的読み取りの機械的によるものがある。特に、シートによるものは製造性やコストの観点から優位性があることから、省スペースで認識形態の異なる多くの情報を保持させることが望まれ、また、認識技術が高精度化しているとはいえ、確実に認識させる形態の情報を形成させる必要がある。

従来、認識形態の異なる情報を保持したシートとして、例えば特許文献１に記載されているセキュリティ文書が知られている。特許文献１には、文書基材上に導電層を形成し、当該導電層の対象部分をレーザ加工等により除去することにより、情報部分を形成すると共に、当該情報部分と並設されたセキュリティ要素部分に、一連の凹部の形態のマーキング、多数の穿孔によるＱＲコード（登録商標）やＱＲドットコードを形成することが記載されている。また、特許文献２では、基材上に、記録層、光熱変換層、断熱層を順次積層し、当該記録層にレーザ光により情報を印字して記録し、一方で光熱変換層を発熱させることで記録層上の情報を消去することが記載されている。

特表２０１６－５３６１６２号公報特開２００２－１３７５４５号公報

しかしながら、上記特許文献１では目視可能な情報部分とセキュリティ要素部分とにそれぞれ対応の情報を形成させることで省スペース化が図れず、仮に目視可能な情報部分内にセキュリティ要素部分を含ませると全体的な意匠性を損なうという問題がある。また、上記セキュリティ要素部分の凹部やドット等が微小であると、これを読み取る測定器、例えば相対鏡面反射測定方式や相対拡散反射測定方式の測定器では当該セキュリティ要素部分に照準を合わせることが困難であり、位置がずれると反射率の差が生じ難く、一方で赤外線を用いたリーダで認識させることとしても凹凸での反射率の差が生じ難く十分な認識ができないという問題がある。さらに、特許文献２によるものは、印字する記録層と、消去する光熱変換層が別々の層構成であり、その分コスト高となるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、意匠性を損なわずに省スペースで認識形態の異なる多くの情報を保持させると共に、情報認識の高精度化を図る情報形成シートの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、基材上に認識形態の異なるそれぞれの情報を保持した情報形成シートの製造方法であって、前記基材上に、少なくとも赤外線吸収材を含有する有色の赤外線吸収層により第１情報部を形成させる工程と、前記第１情報部内に、前記赤外線吸収層をその厚さ方向で前記基材まで分解させて略貫通させた所定数の微小穿孔体を形成して第２情報部を形成させる工程と、を含む構成とする。

請求項１の発明によれば、基材上に、少なくとも赤外線吸収材を含有する有色の赤外線吸収層により第１情報部を形成し、当該第１情報部内に、赤外線吸収層をその厚さ方向で基材まで分解させて略貫通させた所定数の微小穿孔体を形成して第２情報部を形成する構成とすることにより、第１情報部内に微細且つ可変のコード情報を形成することが容易であり、形成形態の異なる情報を同一面上で形成情報量を増加させて形成させることができ、同じ第１情報部に対しても、レーザ加工にてオンデマンドで１枚ごと個別に秘匿情報の製造を可能とすることができると共に、赤外線を吸収する赤外線吸収層に対して赤外線撮影画像による情報認識させるための赤外線反射率の差を大とさせる微小穿孔体による情報を形成させることができるものである。

本発明の情報形成シートに係る第１実施形態の構成図である。図１の情報形成シートの製造工程図である。本発明の情報形成シートに係る第２実施形態の製造工程図である。本発明の情報形成シートに係る第３実施形態の製造工程図である。図４の情報形成シートの他の製造工程図である。

以下、本発明の実施形態を図により説明する。なお、図に示す断面図は、理解しやすいように寸法を無視している。
図１に、本発明の情報形成シートに係る第１実施形態の構成図を示す。図１（Ａ）、（Ｂ）において、情報形成シート１１は、少なくとも表面に樹脂部材が存在する例えばコート紙や樹脂部材そのもので構成される基材１２（ここでは樹脂基材で構成されるものとする）上に目視可能な、一例として形状に関する情報である「あ」の文字の第１情報部２１が設けられ、当該第１情報部２１は、後述するレーザ加工が自在であり、少なくとも赤外線吸収材を含有する有色の赤外線吸収層としての光熱変換層１３（後述する）で構成される。なお、第１情報部２１は、文字、記号、図形等の形状が対象となる。

上記基材１２は、隠蔽性を有する樹脂を主成分とするもので、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：融点８５～２１０℃）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴ－Ｇ）、ポリカーボネート（ＰＣ：融点約１５０℃）などが使用され、具体的にはＰＥＴ－Ｇを用いた太平化学製品株式会社製ＰＧ７００Ｍが使用される。

上記第１情報部２１は、赤外線吸収材を含有する有色の赤外線吸収層で形成されるもので、赤外線吸収材には、スズ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモン酸化スズ（ＡＴＯ）などがあり、特に所定の赤外線波長の光を選択的に強く吸収するものとして、例えば六ホウ化ランタン、セシウム酸化タングステンなどがある。第１実施形態では、一例として、有色の赤外線吸収層を光熱変換材でもあるセシウム酸化タングステンを含有する光熱変換層１３として適用する。

具体的には、光熱変換層１３は、赤外線を吸収する共に光を吸収して熱に変換する光熱変換材である例えばセシウム酸化タングステン水溶液に、基材１２との密着性を保持させるバインダ樹脂（例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液）を混合させたもので、具体的にはセシウム酸化タングステン水溶液を使用した有色の機能性インクとする住友金属鉱山株式会社の商品名ＹＭＯ－Ｄ２０のものを適用することができる。この場合、光熱変換材とバインダ樹脂との比率を１：３とすることが好ましいが、多少の多寡は問題とはならない。なお、バインダ樹脂にＰＶＡを用いなければ上記比率は大きく変わることから当該バインダ樹脂の選択に応じて決定すればよい。

また、上記第１情報部２１内の所定位置に、光熱変換層１３を厚さ方向で基材１２までレーザ加工により分解させて略貫通させた所定数の微小穿孔体としてのドット２２Ａで形成される第２情報部２２が設けられる。ここで、略貫通とは、基材１２に達するまで穿孔させた場合と、基材１２に達するぎりぎりまで穿孔させた場合とをいう。

上記第２情報部２２を構成する所定数のドット２２Ａは、例えば２ｍｍ四方内で識別し得るキードット、格子ドット、情報ドットなどで構成されるもので、同一大で形成される。キードットとは、ドットコードを解析する際に１つのパターンの範囲、角度を測定するための基準を表すドットコードである。格子ドットとは、情報ドットを四方で囲み、解析するための基準となる等間隔に配置されたドットコードである。また、情報ドットとは、識別ＩＤの値として扱われるドットコードであり、２ｍｍ四方内に１６個存在し、それぞれの配置により２ビット分の情報を表すものである。なお、コード情報部２１を、規格ではなく、自由ドットコードとしてもよく、この場合、ドットの個数、配置と情報とを関連付けておけばよい。なお、上記範囲でドット２２Ａの大きさを大小で異ならせてもよい。

上記図１（Ａ）、（Ｂ）に示す情報形成シート１１の構成で十分に省スペース化が図られて実用性があるが、図１（Ｃ）に示すように、第１情報部２１上に透明若しくは半透明の樹脂又は透明若しくは半透明の塗布材による保護層１４を設けてもよい。樹脂としては、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴ－Ｇ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが使用され、具体的にはＰＥＴ－Ｇを用いた太平化学製品株式会社製ＣＧ０３０Ｍが使用される。当該保護層１４は、例えば５０μｍ以上（例えば５０μｍ～１００μｍ）の厚さで設けられる。また、塗布材としては、例えばセルロースナノファイバーなどがある。なお、基材１２と保護層１４とは同種のものが好ましい。この保護層１４を設けることによって、第１情報部２１及び第２情報部２２が摩擦等により欠陥を生じることを防止することができる。

そこで、図２に、図１の情報形成シートの製造工程図を示す。図２は、図２（Ａ）、（Ｂ）を共通として、図２（Ｃ）、（Ｄ）と図２（Ｅ）、（Ｆ）との２系統の工程があり、いずれの系統で作製してもよい。

すなわち、図２（Ａ）において、上述の光熱変換層１３が、第１情報部２１の情報形状（例えば図１の「あ」）で塗布される。例えば、グラビアスクリーン印刷等により適宜厚塗りで塗布される。

上記塗布された光熱変換層１３を、図２（Ｂ）に示すように、照射ランプなどを用いて加熱光３１で加熱して当該光熱変換層１３を乾燥させることで第１情報部２１が形成される。なお、この乾燥工程は、自然乾燥や使用される光熱変換層１３に含まれる溶材を速乾性とさせることで照射ランプなどを使用しなくともよい。すなわち、この工程は、いずれの手段によらず塗布された光熱変換層１３を乾燥させるための工程である。なお、第１情報部２１の形成に際して、上述のように光熱変換層１３を情報の形状に沿って形成した場合としたが、基材１２上の全面に塗布して乾燥させた後、型抜きで形成することとしてもよい。要するに第１情報部２１は、その形成手段を問わない。

そこで、一の工程系統として、図２（Ｃ）に示すように、図２（Ｂ）で基材１２上に形成された第１情報部２１の所定位置に、レーザ光３２を照射し、図２（Ｄ）に示すように、当該光熱変換層１３を厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させた複数の上記ドット２２Ａを穿孔により形成し、その照射位置によって所望の第２情報部２２とする。レーザ加工は、公知のレーザ加工装置を適用することができ、例えば波長１０６４ｎｍのレーザ光３２をドット形成の最小限の出力で光熱変換層１３の表面上に照射することにより行われる。

一方、他の工程系統として、図２（Ｅ）に示すように、図２（Ｂ）で基材１２上に形成された光熱変換層１３及び当該基材１２の表面上に、透明若しくは半透明の保護層１４を形成する。そして、図２（Ｆ）に示すように、保護層１４側より、第１情報部２１の表面から穿孔する深さに焦点を合致させ、レーザ光３２を照射し、図２（Ｄ）に示すように、当該光熱変換層１３を厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させた複数の上記ドット２２Ａを穿孔により形成し、その形成位置によって所望の第２情報部２２とすることで図１（Ｃ）に示される情報形成シート１１を作製するものである。なお、第１情報部２１及び第２情報部２２を形成した後に保護層１４を形成してもよい。

上記第２情報部２２は、例えば、従前より知られている赤外線のリーダにより読み取ることができる。上記赤外線のリーダによる場合には、第１情報部２１上に赤外線を照射し、その反射を受光することにより反射率で第２情報部２２のドット２２Ａの有無を判別することでき、当該ドット２２Ａの配列で情報として認識することができるものである。特に、第１情報部２１を構成する光熱変換層１３が赤外線吸収機能を有し、ドット２２Ａが光熱変換層１３の厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させていることから、当該第１情報部２１のドット２２Ａが形成されていない部分と形成されているドット２２Ａとでは赤外線の反射との比較で反射率の差が大となって赤外線撮影画像において当該第２情報部２２の認識精度を向上させることができるものである。

このように、上述の情報形成シート１１とすることにより、第１情報部２１と第２情報部２２とは色差が殆どなく、同一箇所に設けることで意匠性を損なうことなく省スペース化を図ることができると共に、第１情報部２１に加えて第２情報部２２による多くの情報を保持させることができるものである。加えて、第１情報部２１と第２情報部２２とは色差が殆どないことから、複写防止、偽造防止を可能とすることができ、真贋判定用としても適用することができるものである。なお、第２情報部２２をドット２２Ａではなくバー形状として全体的にバーコードとしてもよい。

上記のような情報形成シート１１は、一例として運転免許証に適用することができる。例えば、当該運転免許証に所持者の氏名、住所等の上述のように形成させた第１情報部２１が表示され、当該第１情報部２１上に上述のようなドット２２Ａによる第２情報部２２を設けることで実現することができる。例えば、第１情報部２１における住所上に設けた第２情報部２２を当該所持者の本籍となる情報とすることができる。

次に、図３に、本発明の情報形成シートに係る第２実施形態の製造工程図を示す。図３により作製される情報形成シート１１は、赤外線吸収層を、図１で示した光熱変換層１３に、融点が樹脂融着温度以上の電子受容体（電子供与性）である顕色材と、当該顕色材と反応し無色から有色に変色する染料とを含有させた光熱変換層１３Ａとして第１情報部２１を形成させたものを対象とするが、構造的には図１（Ａ）～（Ｃ）と同様である。

上記顕色材は、融点が、上記基材１２の樹脂部材に含有される樹脂の融点よりも高いものであって、染料（後述のロイコ色素）と組み合わせて使用される。例えば、ビスフェノールＳ等のフェノール誘導体の成分を有するもので、具体的には融点２５０℃のビスフェノールＳを用いた日華化学株式会社製ＢＰＳ／ＦＦ－１が使用される（他社の製品でもよい）。染料は、例えば公知のロイコ色素が使用される。ロイコ色素は、発色する色相に応じて、例えばフタリド化合物、アザフタリド化合物、フルオラン化合物などより選択される。

上記バインダ樹脂は、上記のようにＰＶＡでもよいが、ここではガラス転位点が、基材１２の樹脂部材に含有される樹脂の融点と比較して低温側に３０℃以内のものであって、透明、半透明であり、反応不活性の性質を有し、乾燥後に十分な強度とされるもので、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ウレタン系、スチレン系、アクリル系などが挙げられ、具体的には、ガラス転移点Ｔｇが１３０℃以下（好ましくは１００℃）のアクリル系樹脂を使用するものとする。

そこで、図３（Ａ）において、基材１２上に、光熱変換層１３Ａが形成されており、当該光熱変換層１３Ａに対して、発色させるエネルギのレーザ光３２を照射すると、光熱変換層１３Ａに含まる光熱変換材がレーザ光を熱に変換して発熱し、こ当該発熱に伴い、図３（Ｂ）に示すように、顕色材及び染料により第１情報部２１として発現される。

続いて、図３（Ｃ）に示すように、光熱変換層１３Ａで形成されている第１情報部２１の所定位置に、当該光熱変換層１３Ａを分解させるエネルギのレーザ光３２を照射して複数の上記ドット２２Ａをその厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させ、その形成位置によって所望の第２情報部２２とすることで図１に示される構造の情報形成シート１１を作製するものである。

このような情報形成シート１１は、上述のように光熱変換材であるセシウム酸化タングステンが赤外線を吸収することから当該第１情報部２１のドット２２Ａが形成されていない部分と形成されているドット２２Ａとでは赤外線の反射との比較で反射率の差が大となって赤外線撮影画像において当該第２情報部２２の認識精度を向上させることができるものである。

なお、上記製造工程は、光熱変換層１３Ａ上に直接レーザ光３２を照射して第１情報部２１及び第２情報部２２を形成した場合を示したが、その後に保護層１４を形成することとしてもよい。また、上記のように保護層１４が設けられた状態で当該保護層１４側より光熱変換層１３Ａにレーザ光３２を照射して第１情報部２１及び第２情報部２２を形成してもよい。

次に、図４に本発明の情報形成シートに係る第３実施形態の製造工程図を示すと共に、図５に図４の情報形成シートの他の製造工程図を示す。なお、本願における第１情報部２１は、第３実施形態において、視認側から見たときに光熱変換層１３Ａの表出している部分をいう。

すなわち、第３実施形態に示す情報形成シート１１は、基材１２上に、第２実施形態で使用した光熱変換層１３Ａが設けられ、当該光熱変換層１３Ａ上に、当該光熱変換層１３Ａと異なる色であって情報形状に沿った開口部分が形成された情報形成表層１５が位置されて、当該開口部分の形状に沿った光熱変換層１３Ａが目視可能とされて第１情報部２１として設けられると共に、当該第１情報部２１の光熱変換層１３Ａにレーザ加工によりその厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させた所定数のドット２２Ａによる第２情報部２２が設けられる。そして、図示しないが、図１（Ｃ）に示すように、適宜第１情報部２１（第２情報部２２）上に透明若しくは半透明の保護層１４が設けられるものである。

図４に示す第１情報部２１は、基材１２の色と、光熱変換層１３Ａの色と、情報形成表層１５の色との関係で目視可能とするか否かが定まる。すなわち、光熱変換層１３Ａの色と情報形成表層１５の色とを異なる色（基材１２の色は問わない）とし、また、基材１２の色と情報形成表層１５の色とを異なる色として光熱変換層１３Ａを透明若しくは半透明することで目視可能とさせることができる。一方、光熱変換層１３Ａの色と情報形成表層１５の色とを同色系の色（基材１２の色は問わない）とすることで、例えば偽造防止用や真贋判定用として目視不能とさせることができる。

まず、図４（Ａ）において、基材１２上に順次光熱変換層１３Ａ、情報形成表層１５が設けられたシートに対して、当該情報形成表層１５に対してレーザ光３２を照射し、図４（Ｂ）に示すように、当該情報形成表層１５の照射位置の部分を除去して情報の形状に沿った開口部を形成させることにより光熱変換層１３Ａが表出して全体的に第１情報部２１が形成される。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、表出した第１情報部２１の光熱変換層１３Ａに対して、レーザ光３２をドットとして穿孔する深さに焦点を合致させて照射してその厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させることで所定数の上記ドット２２Ａを形成し、その形成位置によって所望の第２情報部２２とする。そして、図示しないが、情報形成表層１５及び第１情報部２１（光熱変換層１３Ａ）上に、透明若しくは半透明の保護層１４が形成されることで図１（Ｃ）に示される構造の情報形成シート１１を作製する。

また、他の製造工程として、図５においては、波長の異なる２つのレーザ光を同軸で出力する公知のレーザ発振技術を適用して第１情報部２１及び第２情報部２２を形成させる場合として示している。

すなわち、基材１２上に、順次、光熱変換層１３Ａ、情報形成表層１５が設けられたシートに対して、図５（Ａ）に示すように、第１波長レーザ光３２Ａを、情報形成表層１５を加工対象として当該情報形成表層１５を除去する深さに焦点を合致させると共に、第２波長レーザ光３２Ｂを光熱変換層１３Ａのドットとして穿孔する深さに焦点を合致させる。第１波長レーザ光３２Ａ及び第２波長レーザ光３２Ｂの波長は、それぞれの照射する位置の加工対象の部材に応じて設定されるものであり、例えば、上記構成の情報形成表層１５に対して第１波長レーザ光３２Ａの波長を５３２ｎｍとし、上記構成の第１情報部２１に対して第２波長レーザ光３２Ｂを１０６４ｎｍとする。

そして、第１波長レーザ光３２Ａと第２波長レーザ光３２Ｂとを同軸上で出力させることで、当該第１波長レーザ光３２Ａにより当該情報形成表層１５の照射位置の部分を除去して情報の形状に沿った開口部を形成させることにより光熱変換層１３Ａを表出させると共に、第２波長レーザ光３２Ｂにより表出させた光熱変換層１３Ａをその厚さ方向で基材１２まで分解させて略貫通させることで所定数の上記ドット２２Ａを形成して第２情報部２２とさせるものである。

ところで、上記第１情報部２１の形成に際して、第１実施形態のように第１情報部２１の形状に沿った形に塗布などにより形成してもよく、第２実施形態のように第１情報部２１の形状に削るなどして形成してもよい。

さらに、第３実施形態のように、情報形成表層１５に第１情報部２１の形状に沿った開口部を形成し光熱変換層１３Ａを表出させることで第１情報部２１を形成してもよい。なお、情報形成表層１５をレーザにより加工することで、第１情報部２１の情報の形状に沿った開口部を形成しているが、レーザ以外の加工手段により開口部を形成してもよく、また、予め第１情報部２１の情報の形状に沿った開口部を型抜き等により形成した情報形成表層１５を貼り合せるなどしてもよく、開口部の形成方法は限定されない。

本発明の情報形成シート及び情報形成シートの製造方法は、偽造防止用シート、真贋判定用シート、各種証明用や証書等のシート及びカード、クレジット等の各種カードなどの製造、使用、販売等の産業に利用可能である。

１１情報形成シート
１２基材
１３，１３Ａ光熱変換層
１４保護層
１５情報形成表層
２１第１情報部
２２第２情報部
２２Ａドット（微小穿孔体）
３１加熱光
３２レーザ光
３２Ａ第１波長レーザ光
３２Ｂ第２波長レーザ光

Claims

基材上に認識形態の異なるそれぞれの情報を保持した情報形成シートの製造方法であって、
前記基材上に、少なくとも赤外線吸収材を含有する有色の赤外線吸収層により第１情報部を形成させる工程と、
前記第１情報部内に、前記赤外線吸収層をその厚さ方向で前記基材まで分解させて略貫通させた所定数の微小穿孔体により第２情報部を形成させる工程と、
を含むことを特徴とする情報形成シートの製造方法。