JP2011197726A

JP2011197726A - 非接触ｉｃラベル付キャップ

Info

Publication number: JP2011197726A
Application number: JP2010060556A
Authority: JP
Inventors: Kunio Omura; 国雄大村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】ボトルのキャップに貼り付けられているタイプの非接触ＩＣラベルにおいて、非接触ＩＣラベルをキャップより剥離する行為がおこなわれると、確実に通信機能および外観が損なわれる技術を提供することにある。
【解決手段】ラベル基材上に、機能層と、パターン化された第一の導電層と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記第一の導電層と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップと、パターン化された接着層と、がこの順に積層された非接触ＩＣラベルが、キャップの上面に設けられた接着剤塗布穴に前記ＩＣチップが位置された状態で、前記キャップの上面に貼られ、前記接着剤塗布穴にはＵＶ光硬化性接着剤が塗布されキャップ内壁と勘合する内蓋と前記非接触ＩＣラベルが記接着剤塗布穴を介して接着していることを特徴とする非接触ＩＣラベル付キャップ。
【選択図】図８

Description

本発明は、光学的な視覚効果を呈する光学変化デバイスを備え、外部のデータ読取装置との間で、非接触でデータの送受信をすることができる非接触ＩＣラベル付キャップの応用に関する。

従来、小売店やレンタル店等における商品管理に、ＩＣチップとアンテナとを備えた非接触ＩＣラベルが使用されている。これは、管理すべき商品に非接触ＩＣラベルを取り付け、専用のデータ読み書き装置でＩＣチップに格納されたデータを読み書きし、商品の出入庫管理、在庫管理、貸し出し管理等を行うものである。ＩＣチップを備えている為、商品コードだけでなく、入荷日、担当者等の豊富な情報を商品と一体で記録管理することができる。

非接触ＩＣラベルが普及するにつれ、非接触ＩＣラベルに光学変化デバイス（ＯＰＴＩＣＡＬＶＡＲＩＡＢＬＥＥＶＩＣＥ：以下、「ＯＶＤ」と称する。）を組み合わせることが行われている。ＯＶＤとは、光の干渉を用いて立体画像や特殊な装飾画像を表現できるホログラムや回折格子、光学特性の異なる薄膜を重ねることにより見る角度により色の変化を生じる多層薄膜の総称である。これらＯＶＤは立体画像や色の変化といった独特な印象を与えるため、優れた装飾効果を有しており、各種包装材や絵本、カタログ等の一般的な印刷物に利用されている。ＯＶＤは高度な製造技術を要することから偽造防止手段としても使用され、同様な意味でクレジットカード、有価証券、証明書類等にも利用されている。

上述の非接触ＩＣラベルのデータ読み書き機能とＯＶＤの偽造防止機能や装飾効果を組み合わせることによって、より高レベルの偽造防止効果を実現したり、偽造防止効果又は装飾効果と商品管理機能を併せ持つラベルを構成したりすることができる等の利点がある。一例として、ホログラム加工を施した金属薄膜の一部をエッチング、レーザ照射などにより除去し残った導電性金属部分をアンテナパターンとした非接触型データ送受信体が提案されている（特許文献１）。

また、ＯＶＤ加工を施したパターン状金属薄膜と、この金属薄膜上に絶縁層を介してＩＣチップとＩＣチップに接続されたアンテナ層（接続層）を設け、アンテナ層（接続層）と金属薄膜を容量結合で電気的に接続することでアンテナ層と金属薄膜が共同して一つのアンテナとして機能し良好な通信が可能となる非接触ＩＣラベルが提案されている（特許文献２）

ペットボトル等の液体容器に使われるスクリューキャップに対しては、開封の有無が判断できるタンパーエビデントバンド又はリングと呼ばれるいたずら防止機能付きキャップが提案されている（特許文献３）。

特開２００２−４２０８８号公報ＷＯ２００８／０３８６７２号公報特開２００８／３０８１７１号公報

本発明の非接触ＩＣラベルが貼られる主なものとしては、酒瓶、飲料瓶、液体容器などキャップで閉開栓される物品である。

現状、高級酒の偽造品は数多く出回っており、その偽造防止対策として、前述のＯＶＤを備える非接触ＩＣラベルをボトル（瓶）のいたずら防止機能付きキャップに貼り付けるなどの方法が考えられているが、従来の非接触ＩＣラベルは、加熱によって接着層の接着強度を低下させたり、または有機溶剤等を用いて接着層を溶解させるなどして、キャップから簡単に剥がされ、その後偽造キャップに貼り替えられてしまうという課題があった。

具体的には、飲用後のキャップ付き空ボトルが売買され偽造組織に環流され、そこで正規品の非接触ＩＣラベルが剥がし取られ、いたずら防止機能が未破壊の偽造キャップに貼り付けられ再使用されるといったケースである。この場合、偽造品には正規品の非接触ＩＣラベルが貼られているので、外部の非接触読み取り装置でＩＣチップの真贋判定をおこなっても本物と判断されてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ボトルのキャップに貼り付けられているタイプの非接触ＩＣラベルにおいて、非接触ＩＣラベルをキャップより剥離する行為がおこなわれると、確実に通信機能および外観が損なわれる非接触ＩＣラベルを提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ラベル基材上に、機能層と、パターン化された導電層（ＯＶＤアンテナ）と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記導電層（ＯＶＤアンテナ）と静電容量的に結合するパターン化された接続層（アンテナ）、補助アンテナと、前記接続層（アンテナ）に跨って電気的に接続するＩＣチップと、パターン化された接着層と、がこの順に積層された非接触ＩＣラベルが、キャップの上面に設けられた接着剤塗布穴に前記ＩＣチップが位置された状態で、前記キャップの上面に貼られ、前記接着剤塗布穴にはＵＶ光硬化性接着剤が塗布されキャップ内壁と嵌合する内蓋と前記非接触ＩＣラベルが前記接着剤塗布穴を介して接着していることを特徴とする非接触ＩＣラベル付キャップである。

また、請求項２に記載の発明は、前記キャップの内壁に凹凸形状を施し、前記凹凸形状と嵌合する外周に凹凸形状が施された内蓋を具備し、内蓋が外力によって回転しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル付キャップである。

また、請求項３に記載の発明は、前記内蓋がＵＶ光を透過し、内蓋を通して前記ＵＶ光硬化性接着剤にＵＶ光を照射して硬化させたことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣラベル付キャップである。

また、請求項４に記載の発明は、前記接着剤塗布穴の内壁には離型剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル付キャップである。

本発明によれば、ボトルのキャップに貼り付けられているタイプの非接触ＩＣラベルにおいて、非接触ＩＣラベルをキャップより剥離する行為がおこなわれると、確実に通信機能および外観が損なわれる非接触ＩＣラベルを提供することができる。

本発明のキャップ本体の上面から見た概念図である。中蓋の上面図である。本発明の非接触ＩＣラベルの外観上面図である。図３の上面透視図である。図４の破線Ａの断面過拡大図である。キャップ本体に非接触ＩＣラベルが貼られた状態の上面図である。ＵＶ硬化接着剤が塗布された状態における、図４の破線Ａの断面図である。キャップ本体に中蓋が押し込まれ、ＵＶ光が照射されている状態の断面図である

以下、本発明の実施形態の一例である非接触ＩＣラベル（以下、単に「ＩＣラベル」と称する）およびプラスチック製キャップ本体（以下、単に「キャップ本体」と称する）ついて図１から図８を参照して説明する。

図１は、本発明のキャップ本体１の上面図である。キャップ本体１には、図１に示す位置にキャップ本体１を貫通している接着剤塗布穴２が設けられている。図２は、キャップ本体１の中に押し込まれる中蓋３の上面図であり、外周には図に示すような凹凸形状２０が施されており、キャップ本体１の内壁に施された凹凸形状と勘合する。キャップ本体１を回転させ開栓、閉栓する際に、中蓋３とボトル容器口部とが接する摩擦抵抗によってキャップ本体１に対して中蓋３が回転するのを防止している。

図３は本発明のＩＣラベル４の外観上面図で、図４はその透視図である。図５は、図４の破線Ａの断面過拡大図である。
ＩＣラベル４は、キャップ本体１の上面形状に合わせた円形である。以下にＩＣラベル４について説明する。

ラベル基材５は、機能層１１と導電層１０が視認できるような透明の樹脂等からなる。具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等の樹脂等からなる透明なシート状の材料である好適に採用することができる。なお、ラベル基材５は、下方の機能層１１と導電層１０が視認できれば、必ずしも無色でなくてもよく、透明性を有する有色の材料で形成されてもよい。

ラベル基材５上にＯＶＤとして機能する機能層１１を形成し、その上にパターン状の導電層１０が設けられている。機能層１１は、立体画像が表現されたり、見る角度によって色が変化するレリーフ型や体積型のホログラム、複数種類の回折格子が画素として配置された回折格子画像、カラーシフトを生じるセラミクスや金属材料の薄膜積層体等が、適宜選択されて公知の方法により形成されている。これらの中では、量産性やコストを考慮すると、レリーフ型ホログラム（回折格子）や多層薄膜方式のものが好ましい。

導電層１０は、アルミ等の金属を機能層１１上に蒸着することによって蒸着膜として形成されている。導電層１０は、ポリアミドイミド等からなる所望の形状のマスク層（絶縁層）９で被覆し、デメタライズ処理を施すことによって、所望の形状に形成することができる。

導電層１０は、接続層（アンテナ）７を介してＩＣチップ６と静電容量的に接続されて、ＩＣチップ６のアンテナとして非接触通信を可能にするとともに、反射層として機能するため、機能層１１が発揮する視覚効果を高める。特に、機能層１１がレリーフホログラムや回折格子等の場合は、これらの回折効果が高められ、より鮮明にホログラム画像、回折格子画像が認識できるようになる効果がある。

基材上のマスク層９及び機能層１１の上部にＩＣラベル４を基材面を通して見たとき（平面視）に接続層（アンテナ）７、ＩＣチップ６および後述する補助アンテナ８を可視光下で視認不能にするための隠蔽層１２が積層されている。

隠蔽層１２は、後述する導電層１０と接続層（アンテナ）７、導電層１０と補助アンテナ８とが静電容量結合可能となるように、絶縁性材料で形成されている。本実施形態においては、絶縁性インキを印刷することによって隠蔽層１２が形成されている。

隠蔽層１２は、ＩＣチップ６、接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８が平面視において見えなくなるような印刷インキ等を用いる。例えば、所定の波長の可視光線を反射して特定の色彩を呈するものでも良いし、すべての波長の可視光線を吸収するような黒色のものでもよい。さらに、すべての波長の可視光線を反射するものでもよい。

隠蔽層１２は、少なくともＩＣチップ６、接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８を覆うように形成してもよいが、全面に形成してもよい。全面に形成することにより、基材側から見たときに、導電性を設けていない部分全域が隠蔽層１２で隠蔽でき、よりＩＣチップの位置がわかりづらくなるため好ましい。

接続層７および補助アンテナ８は、銀ペーストインキ等の導電性ペーストを用いて隠蔽層１２の下面に公知の方法で印刷することによって、例えば図４に示すような形状に形成されている。

ＩＣチップ６は、シリコンの単結晶等からなり、図示しないバンプが異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧接着し接続層７に電気的に接続され実装されている。導電層１０と接続層７とは、両者の間に介在する絶縁性のマスク層９と非導電性インキの隠蔽層１２を誘電体として、図５で示した破線円Ｃの範囲における静電容量結合により電気的に接続されており、ＩＣチップ６が、外部の読取装置と電波方式の非接触データ通信が可能となっている。ＩＣチップ６と外部の読取装置との交信に使用する周波数は、マイクロ波帯（２．４５ギガヘルツ）及びＵＨＦ波帯（８４０〜９６０メガヘルツ）となっている。

ＩＣチップ６として、１個１個異なる識別情報（ユニークＩＤ、以下、「ＵＩＤ」と称する。）が付されたものが用いられてもよい。ＵＩＤは、例えば、数字、英文字、記号等またはこれらの組み合わせからできており、それぞれのＩＣチップのメモリに、対応するＵＩＤが記憶されている。このようなＩＣチップを用いると、ＵＩＤを読み取り利用することによって、そのＩＣチップ（又はそのＩＣチップが付いたＩＣラベル）のトレーサビリティを確保することができる。

接続層（アンテナ）７、補助アンテナ８を含む隠蔽層１２の下方には、パターン化された接着層１３が設けられており、その接着力によってキャップ本体１の上面に接着される。

上記のように構成されたＩＣラベル４は、ラベル基材５の一方の面に機能層１１を形成し、機能層１１上に金属蒸着膜を形成してマスク層９を用いて導電層１０を所望の形状に形成し、さらに隠蔽層１２、接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８の順番で印刷によってそれぞれの層を設け、ＩＣチップ６を接続層（アンテナ）７に実装し、最後に接着層１３を設けることによって製造することができる。隠蔽層１２、接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８については、例えば、多色スクリーン印刷機で最初に隠蔽層１２を印刷し、続いて接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８を印刷し、その印刷直後に乾燥工程を入れることで効率的に形成できる。

図６はキャップ本体１にＩＣラベル４が貼られた状態の上面図であり、接着剤塗布穴２の中心にＩＣラベル４のＩＣチップ６が入るようにして貼り付けられている。図７は図６の破線Ｂの断面図であり、図に示すように接着剤塗布穴２は、キャップ本体１の下面からみてすり鉢状に開口しており、その開口部の内壁には離型剤１７が塗布されている。なお図７および図８のキャップは、いたずら防止機能の部分を省略して描いている。

接着剤塗布穴２の中にＩＣチップ６を包み込むようにしてＵＶ硬化接着剤１６がディスペンサー等によって塗布されている。この状態で図に示すように中蓋３を押し込むが、中蓋３の外周に施された凹凸形状２０とキャップ本体１の内壁に施された図示しない凹凸形状２０とが勘合するようにして、中蓋３を突き当たるまで押し込む。

図８はキャップ本体１に中蓋３が押し込まれ、ＵＶ光が照射されている状態の断面図である。ＵＶ光源１８はＩＣラベル４の下面に位置し、ＵＶ光源１８から照射されたＵＶ光は、ＵＶ光が透過し易い材質でできている中蓋３を透過してＵＶ硬化接着剤１６に届き、硬化が開始される。なおＵＶ硬化接着剤１６は短時間で硬化するために生産性がよいとされており、また物性的に低吸水、低収縮、低膨張の接着剤であるため、本発明には好適な接着剤といえる。

本ＩＣラベルを不正に剥がそうとする場合、接着層１３は前述の通り加熱または有機溶剤によって剥がされてしまうが、ＩＣチップ６および周辺部のみ、接着層１３とは異なるＵＶ硬化接着剤１６によって接着され、接着方法も異なっている。ＵＶ硬化接着剤１６は、物性的に加熱による接着強度低下はなく、また有機溶剤等を用いても溶解はしないことから接着層１３のようには剥がすことはできない。また接着剤塗布穴２は、キャップ本体１の下面からみてすり鉢状になっているので、そのままでは引き上げることもできない。

不正行為において、キャップ本体１の下面から回転ドリル等で中蓋３に穴を開けてＵＶ硬化接着剤１６を除去しようとすることも考えられる。この場合、ＵＶ硬化接着剤１６からみた接着面は、離型剤１７が塗布されていることから接着剤塗布穴２の内壁とは接着力がないため、中蓋３とＩＣラベル４のＩＣチップ６、接続層７、隠蔽層１２が接着面になる。回転ドリルの刃が進み、中蓋３が除去され硬化接着剤１６との接着力がなくなった時点で、硬化接着剤１６からみた接着面はＩＣラベル４だけとなり、接着剤塗布穴２がすり鉢形状であるため、少しの力が掛かってもＩＣラベル４から剥がれてしまう状態となる。よってキャップ本体１に貼られたＩＣラベル４を剥がすことは非常に困難であるといえる。

次に実施例に示すアンテナの特徴と性能について説明する。図４は、ＩＣラベル内の接続層（アンテナ）７のアンテナ部および補助アンテナ８を破線で示した図である。導電層１０、接続層（アンテナ）７および補助アンテナ８は共にＩＣラベルのアンテナとして機能する。接続層（アンテナ）７にはＩＣチップ６が実装されており、またアンテナ側のインピーダンスとＩＣチップ側の内部インピーダンスとを整合するインピーダンス整合回路がＩＣチップ６付近にスリットパターンとして形成されている。接続層（アンテナ）７は、さらに図に示すよう半円形状のアンテナであり、また導電層１０との静電容量結合用の接続パッド１４を備え、図５で示した波線円Ｃの範囲における静電容量結合によって、接続パッド１４と導電層１０とが電気的に接続される。

半円形状の補助アンテナ８は、図５で示した波線円Ｄの範囲における静電容量結合によって接続パッド１５と導電層１０と電気的に接続されており、導電層１０の補助アンテナ機能として作用し、ＩＣラベル４のアンテナ利得向上のために設けてある。

図４に示すアンテナは、一般的な半波長ダイポールアンテナを変形させた変形ダイポールアンテナである。従来のホログラムラベルと同様に、ホログラムの特徴である立体画像、特殊な装飾画像、色変化などの光学効果を最大限に得るためには、欠け、切れ目等のない面で、かつある程度の面積を有する表現面が必要であり、この表現面を得るためにデザインされたアンテナが図４に示す変形ダイポールアンテナである。

図４に示す変形ダイポールアンテナの性能であるが、電磁界シミュレーター（Ａｎｓｏｆｔ社製ＨＦＳＳ）でシミュレーションを行った結果、標準半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得が２．１４dBiであるのに対して、本発明のアンテナは２．４５ＧＨｚ仕様でラベルの直径が２５ｍｍのサイズでアンテナ利得は約１．１dBiであった。接続層７のアンテナ部分が双方に折り返されていることから全体の放射効率が低下し、アンテナ利得が下がったものと考えられる。なおシミュレーションの際の被接着体モデル（キャップ本体相当）は２ｍｍ厚で誘電率εsを３．２とした。

本発明のＩＣラベルは物流等で使われるＲＦＩＤタグのような長距離での読み取り通信距離性能は必要ではない。ハンディリーダーで近接して読み取りできる通信距離があればよいので、前述のアンテナ利得約１．１dBiという性能であっても問題はなく、また被接着体であるプラスチック製キャップの誘電率により波長短縮効果が働き、検証実験では良好な通信距離が得られている。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、ＩＣラベルおよびキャップの内容や目的に応じて適宜その構成や材料等において最適化することができる

１・・・キャップ本体
２・・・接着剤塗布穴
３・・・中蓋
４・・・ＩＣラベル
５・・・ラベル基材
６・・・ＩＣチップ
７・・・接続層（アンテナ）
８・・・補助アンテナ
９・・・マスク層（絶縁層）
１０・・・導電層（ＯＶＤアンテナ）
１１・・・機能層
１２・・・隠蔽層
１３・・・接着層
１４・・・接続パッド
１５・・・接続パッド
１６・・・ＵＶ硬化接着剤
１７・・・離型剤
１８・・・ＵＶ光源
１９・・・ボトル
２０・・・凹凸形状
Ａ・・・断面
Ｂ・・・断面
Ｃ・・・静電容量結合
Ｄ・・・静電容量結合

Claims

ラベル基材上に、機能層と、パターン化された導電層（ＯＶＤアンテナ）と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記導電層（ＯＶＤアンテナ）と静電容量的に結合するパターン化された接続層（アンテナ）、補助アンテナと、前記接続層（アンテナ）に跨って電気的に接続するＩＣチップと、パターン化された接着層と、がこの順に積層された非接触ＩＣラベルが、キャップの上面に設けられた接着剤塗布穴に前記ＩＣチップが位置された状態で、前記キャップの上面に貼られ、前記接着剤塗布穴にはＵＶ光硬化性接着剤が塗布されキャップ内壁と嵌合する内蓋と前記非接触ＩＣラベルが前記接着剤塗布穴を介して接着していることを特徴とする非接触ＩＣラベル付キャップ。
前記キャップの内壁に凹凸形状を施し、前記凹凸形状と嵌合する外周に凹凸形状が施された内蓋を具備し、内蓋が外力によって回転しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル付キャップ。
前記内蓋がＵＶ光を透過し、内蓋を通して前記ＵＶ光硬化性接着剤にＵＶ光を照射して硬化させたことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣラベル付キャップ。
前記接着剤塗布穴の内壁には離型剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル付キャップ。