JP2015210704A - Ｉｃタグ内蔵印刷用紙 - Google Patents

Abstract

【課題】物品に貼付されている間は十分な耐久性を備え、使用を終えて機能を果たし終えた後にＩＣタグラベルを引き剥がす際には、容易に自壊してＩＣタグ部分の再利用が難しいＩＣタグラベルを製造できる、ＩＣタグを内蔵した印刷用紙の提供を目的とした。
【解決手段】基材２上にループアンテナ３とループアンテナ３に接続するＩＣチップ４を備えるインレット１を、上紙６ａと下紙６ｂとで狭持し、上紙６ａと下紙６ｂ、上紙６ａとインレット１および下紙とインレットが接着層もしくは粘着層を介して貼り合わされていることを特徴とするＩＣタグ内蔵印刷用紙である。
【選択図】図２

Description

本発明は、物品から不正に剥離された場合にそれ自身が破断することでＩＣタグの再使用を防止する脆性機能を備えたＩＣタグ内蔵印刷用紙に関する。

無線によりＩＣチップに蓄積された情報を読みだせるＲＦＩＤタグ（以下、ＩＣタグと略記。）は、入出退管理用の非接触ＩＤカードに内蔵されて用いられる一方、市場に流通する種々の物品にラベルとして貼付され、万引き防止用、真贋判定用、履歴管理、流通管理、在庫管理、等の用途で利用されている。これらのキーパーツであるＩＣタグ自体は、図１（ａ），（ｂ）に示すような電磁波を送受信するコイル状のループアンテナ３とループアンテナ３につながるＩＣチップ４を薄い基材２上に敷設して、該基材（以下、インレット１と記す。）をフィルム基材あるいは紙基材で被覆しただけの非常に簡単な構造である。

ＩＣ駆動用のエネルギーは、一般にＩＣタグに近接して置かれたリーダライタから放射される電磁波から受け取り、エネルギー源として電池を内蔵する必要がないため小型軽量化でき、破壊されない限り半永久的に使用できる。通信周波数は、ループアンテナ３を小さくできる１３．５６ＭＨｚや９００ＭＨｚ帯あるいは２．４５ＧＨｚ帯が使用され、通信可能な距離は、数十ｃｍから１ｍ程度である。

特に封緘シール用のラベルとして段ボール、封印用袋、電子機器類の筺体などの折り目や、玩具などに貼り付けられたＩＣタグラベルは、貼付された物品が買い手に渡った後では、封緘シールとしての機能を果たし終えてしまうが、ＩＣタグの機能がそのまま維持されている。すると、ＩＣチップ４の内容が読み取られたりするおそれや、中身が改竄されて悪用されるおそれがある。そのため、ＩＣタグラベルを取り外して、開封する時に、外力によりＩＣタグ自体が自壊して、ＩＣタグとしての機能が失われることが好ましい。それもできるだけ弱い外力で破壊されるような脆性機能を有することが望ましい。

このような脆性を備えたＩＣタグの構成が特許文献１に開示されている。基本的には図１に記載のインレット１をフィルムで挟み込んだ構成であるが、ラベルを組成する内側のフィルム基材に、ミシン目、切り込み、隙間等、外力に弱い部分を形成して、ラベルを被着体から引き剥がすときにミシン目や切り込み部分からラベル自体が破断されるようにしたものである。その際に、ループアンテナが切断されて通信機能の全部あるいは一部が失われて開封したことが検知できるようになっている。

特に脆性の付与だけを目的としたものではないが脆性を有するＩＣタグラベルとして、厚みが６０〜１５０μｍ程度のインレット１を、抄紙機を使って紙層内に漉き込む技術が特許文献２に開示されている。インレット１を漉き込んだ紙基材は、一定程度の印刷適性を備えてはいるが、カールあるいは紙ぐせが生じやすく、またＩＣチップ４の存在が分かってしまうというマイナスがある。この他、水処理工程があるため通信上の機能障害を生じやすいという問題もある。

また、漉き込みタイプには、内蔵位置、大きさ、ＩＣチップ（タグ）の数など設計・検証に多大な時間と労力が必要である。フィルムタイプのＩＣタグにおいても脆性作用を効果的にするには、基材間の接着強度などを制御することが必要で、粘着剤等の選定開発が必要になる。汎用の粘着性フィルムが援用できない場合には、ラベル化以前に新しいタック紙製造工程が必要となるという問題がある。

脆性ラベルの多くはより脆性効果を高める目的で、インレット１にも切り込みやミシン目を入れる。ラベルのサイズとインレット１のサイズが同程度であると、ラベルエッジにインレット端部が露出してしまうため、層間剥離や、信頼性の低下、防水効果が皆無になるなど、ラベルとして使用できない場合がある。

その点を改善し、高信頼性を目的としてラベルを多層構成にしてしまうと、逆に脆性効果が失われてある程度の力で剥がさなければ、ラベルが自壊しないという問題がある。そのような場合には、剥がし方を工夫するとラベルにダメージを与えることなく、インレット１を取り出すことが可能となり、再利用の危険性が高まるという問題がある。

特許第５０３５０４１号公報 特開２００５−３５０８２３号公報

そこで本発明は、物品に貼付されている間は十分な耐久性を備え、使用を終えて機能を果たし終えた後にＩＣタグラベルを引き剥がす際には、容易に自壊してＩＣタグ部分の再利用が難しいＩＣタグラベルを製造できる、ＩＣタグを内蔵した印刷用紙の提供を目的とした。

上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、基材上にループアンテナとループアンテナに接続するＩＣチップを備えるインレットを、上紙と下紙とで狭持し、上紙と下紙、上紙とインレットおよび下紙とインレットが接着層もしくは粘着層を介して貼り合わされていることを特徴とするＩＣタグ内蔵印刷用紙としたものである。

上記課題を達成するための請求項２に記載の発明は、前記基材が、紙基材もしくはフィルム基材であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙としたものである。

上記課題を達成するための請求項３に記載の発明は、前記インレットの数が２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙としたものである。

上記課題を達成するための請求項４に記載の発明は、前記上紙と下紙は少なくとも片面にヒートシール剤が塗布され、熱圧着により貼り合わされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙としたものである。

上記課題を達成するための請求項５に記載の発明は、前記上紙と下紙は少なくとも片面に粘着剤が塗布され、加圧により貼り合わされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙としたものである。

本発明は、インレットの上下を上紙と下紙とで挟み込んだ構成であるため、インレットを傷つけずにインレットを取り外すことは不可能である。また、層間からも剥離することは不可能であるため、非常に高い脆性効果が見込める。

工法的には、インレットと紙のラミネート加工を、市販のヒートシール剤や粘着剤を使ってラミネート装置あるいはラベルコンバーターで容易に実行可能である。また、インレットは、フィルム基材でも脆性効果が見込めるが、紙にすることにより、紙同士が接着するためより高い脆性効果が期待できる。インレットの上下が紙で被覆されているためプリンターやコピー装置、印刷装置で印刷が可能である。ＩＣタグの用途に応じた表面印刷が可能である。

また、ラベルのエッジにインレットが露出していないため、断面が露出するタイプに比べて耐久性が高く層間剥離しにくいという効果が期待できる。加えて、本発明は、製造方法の変更や追加工程を増やすことなく通常のラベル加工機、ラベル加工工程で実現することが可能である。

インレットの構造を説明する（ａ）上面視の図、（ｂ）断面視の図である。 本発明になるＩＣタグ内蔵印刷用紙の構造を説明する断面視の図である。（ａ）上紙と下紙で挟み込む前、（ｂ）上紙と下紙で挟み込んだ後である。 ＲＦＩＤタグの送受信システムの概要を説明するブロック図である。

上下を紙基材で封印されたＩＣタグ内蔵印刷用紙２０は、基本的には、図２（ａ），（ｂ）に示すようにインレット１のＩＣチップ４側表面と裏面を保護用の上紙６ａと下紙６ｂで被覆した構成である。紙基材６間に内蔵される厚みが１００μｍ程度インレット１は、紙基材もしくはフィルム基材をベースにしており、該基材の表面もしくは表裏にループアンテナ３が形成され、ＩＣチップ４がループアンテナ３の末端に接続固定されている（図１参照）。

構造的には簡単であるが、運用・使用環境が苛酷であるためそれなりの耐久性、平坦性、印刷適性が要求される。インレット１は、図２に示すような単純な単層構成が好ましいが、多層であっても構わない。特に、本発明に係るＩＣタグ内蔵印刷用紙２０は、インレット１の表裏を、ヒートシール層７等粘着性素材を介して、厚みが１００〜２００μｍ程度の上紙６ａと下紙６ｂで被覆した構成で、上紙６ａ、下紙６ｂは表面に各種の印刷ができるようになっている。

ループアンテナ３は、図１に示すように厚みが４０〜６０μｍ程度のフィルム基材か紙基材２の表面にループ状に敷設されている。線幅が１０μｍ程度の配線パターン３を複数回ループ状に引き回し、一端を、スルーホール５を用いて裏面側に一度退避させてから再度表面に引き出してアンテナ両端を接続用アイランドにつなげている。ＩＣチップ４側端子が、接続用アイランドにはんだ接続もしくは異方性導電フィルム（ＡＣＦ）あるいは異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を介して接続・固定される。

フィルム基材には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ），ポリイミド（ＰＩ）等のフィルム基材が使用できるが、厚みの選択性、コストからＰＥＴが好ましい。

紙基材は、上質紙、アート紙、コート紙、マット紙、合成紙等の紙基材のいずれかから選択して用いられる。あるいは、これらフィルム、紙にカオリン、炭酸カルシウムの可塑剤を分散して脆性を付与した基材も使用できる。合成紙は、合成樹脂中に空孔を細かく分散させ多孔質状に成型されたもので固体と気体の不均一分散系である。

ループアンテナ３は、インレット１がフィルム基材である場合には、フィルムに貼合さ
れた厚みが２０μｍ程度の銅箔を、定法のフォトリソ・エッチング法を適用してパターン形成する。エッチング液には所定温度の塩化第二鉄溶液を用いる。紙の場合には、銀、金、白金等からなる導電性ペーストを用いる印刷・焼結法により配線パターン３を形成する。配線パターン形成と同時に配線パターンの側壁を対抗させて（図示せず。）コンデンサーを形成する。コンデンサーはアンテナと対となって送受信用の共振回路を構成するために必要である。エッチングの場合、銅箔はアルミ箔でも代用できるし、プレス法によって配線パターン３を形成してもよい。

アンテナ末端に接続するＩＣチップ４は、概ね０．４〜１．０ｍｍ角程度の大きさである。通信周波数は、１３．５６ＭＨｚ（ＨＦ）、９２０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ（ＵＨＦ）のいずれかが好ましいが、特にこの周波数に制限されず用途に応じて選択できる。ＩＣチップ４と接続部を保護するためにＩＣチップを封止樹脂で被覆する場合もある。

次に、ループアンテナ３を用いたＩＣタグの送受信システムの概要について説明する。図３は、ＩＣタグの送受信システムの一構成例をブロック図で表わしている。
システムは、リーダライタシステム２１と、ＩＣタグ側のＲＦＩＤシステム２０から構成されている。電源供給用のバッテリを有しないバッテリーレス型のＲＦＩＤが用いられている。ＲＦＩＤ側のコンデンサー２７とループアンテナ２６ｂは共振回路を構成し、リーダライタ側のアンテナ２６ａから放射された電磁波を受信し、受信した電磁波を電気信号に変換した後、ＩＣチップ７側で処理する。

リーダライタ２１は、ホストコンピュータ２２、ＤＰＵ（Digital ProcessingUnit２３）、変調・復調回路２４、２５、ループアンテナ２６ａから構成されている。ホストコンピュータ２２は、ＤＰＵ２３を制御して、ＩＣタグ側のメモリ３１に所定のデータを書き込むか、または、所定のデータを読み出して、リーダライタ側のディスプレイ上に表示する等の機能がある。

ＤＰＵ２３は、ホストコンピュータ２２からの指令に基づいて、各種制御用のコントロール信号と送信データを生成し変復調回路に供給する。逆に、変復調回路を介してＩＣチップ７からデータを取得して再生データを生成し、ホストコンピュータ２２に出力する。変復調回路２４，２５は、送信データを送信波に重畳して変調し、または、ＩＣチップ側からの変調波を復調し、ＤＰＵ２３に入力する。ループアンテナ２６ａは、変調信号に対応する電磁波を放射する。

ＲＦＩＤ２０側は、図３の右側に示すように、ループアンテナ２６ｂとコンデンサー７よりなる共振回路とＩＣチップから構成されている。共振回路の共振周波数は、一般にリーダライタ側の発振器の発振周波数に対応する値に設定されている。

ＩＣチップには、整流回路３２、変調回路２４、復調回路２５、レギュレータ２９、シーケンサ３０、ハイパスフィルター２８、メモリ３１等が組み込まれている。整流回路３２は、ループアンテナ２６ｂより供給された信号を整流平滑化し、正のレベルの電圧を、レギュレータ２９に供給している。レギュレータ２９は、前記電圧を、安定化させ、所定のレベルの直流電圧に変換し、シーケンサ３０、その他の電子回路に電力を供給する。

整流回路３２につながる変調回路２４は、図示はしないがインピーダンス素子とＦＥＴ（FieldEffect Transistor）の直列回路により構成されており、共振回路のコイルを構成するループアンテナ２６ｂと並列に接続されている。ＦＥＴは、シーケンサ３０からの信号に対応してインピーダンス素子がループアンテナ２６ｂに対して並列に挿入された状態、または挿入されない状態にスイッチングする機能がある。これにより、リーダライタ２１側のループアンテナ２６ａに対するＲＦＩＤ２０側の負荷が変化される。

ハイパスフィルター２８は、コンデンサーと抵抗から構成されるが、整流回路３２により整流平滑された信号に重畳されている高周波成分を抽出して、復調回路２５に供給する機能を有する。復調回路２５は、入力された高周波成分の信号を復調し、シーケンサ３０に出力する。シーケンサ３０は、ＲＯＭ（ReadOnly Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）を内部に有しており、復調回路２５より入力された信号（コンマンド）をＲＡＭに記憶させ、ＲＯＭに内蔵されているプログラムに従ってこれを解析し、解析された結果に基づいて、必要に応じてメモリに格納されているデータを読み出す。シーケンサ３０はさらに、コマンドに対応するレスポンスを返すためにレスポンス信号を生成し、変調回路２４に供給する機能を有している。

また、シーケンサ３０は、復調回路２５より供給されたコンマンドが読み出しコマンドである場合、そのコマンドに対応するデータをメモリから読み出す。シーケンサ３０は、読み出したデータに対応して、ＦＥＴをオン、またはオフする。ＦＥＴがオンされると、インピーダンス素子がループアンテナ２６ｂに並列に接続され、ＦＥＴがオフされると、その並列接続が解除される。その結果、ループアンテナ２６ｂを介して電磁結合しているリーダライタ側のループアンテナ２６ａの負荷回路のインピーダンスが、読み出しデータに対応して変化される。

リーダライタ側のループアンテナ２６ａ端子電圧は、その負荷のインピーダンスの変化に応じて変化する。復調回路２５は、この変化を読み取ることにより、読み出されたデータを復調し、ＤＰＵ２３に出力する。ＤＰＵ２３は、入力されたデータを適宜処理し、ホストコンピュータ２２に出力する。ホストコンピュータ２２は、ＤＰＵ２３より入力された読み出しデータを処理し、必要に応じて図示せぬディスプレイ上に表示する。

上述した通信システムを有するＩＣタグ２０を所定の大きさの紙基材に複数マトリックス状に内蔵したＩＣタグ内蔵印刷用紙に所望のパターンを一括で印刷した後、マトリックス状に断裁して個片の紙製ＩＣタグを得れば、種々の物品に貼付して使用することができる。紙基材、インレット間は粘着層によって固定されているので、インレットを取り外そうとしてもループアンテナ、ＩＣチップにダメージを与えることなしに取り外しはできない。
以下、その点について説明する。

ＵＨＦ帯のアンテナが形成された紙基材からなるインレット１とＨＦ帯のアンテナを備えたＰＥＴフィルムからなるインレット１を準備し、これを紙間に挟みこんでから、剥離試験を行い露出したインレットの状況を調べた。

＜実施例＞
ＩＣチップは、ＵＨＦ帯（EPC global Class-1 Generation-2）準拠品とＨＦ帯（ISO14443）準拠品を使用した。
厚み１０μｍの銅箔を貼り合わせた厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム上に、定法のウエットエッチングにて線幅が１０μｍのコイル状のループアンテナと接続用アイランドを形成した（タイプ１）。
これとは別に厚さ６０μｍのコート紙に線幅が１０μｍのループアンテナと接続用アイランドを銀ペーストを用いてスクリーン印刷し、その後焼結乾燥した（タイプ２）。

タイプ１のフィルム基材とタイプ２の紙基材の接続用アイランドに異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を介して前記のＩＣチップを接続・固定したものをインレット１、インレット２とした。インレット個片の外形は１０ｍｍ×２０ｍｍである
インレットを上下から挟み込む紙には、厚みが１５０μｍのヒートシール剤付のコート
紙を用いた。大きさは４０ｍｍ×８０ｍｍでインレットを２行２列の４面付けにした。ヒートシール層は、厚さ２０μｍのエポキシ系粘着層であり、図２（ａ）に示すようにコート紙の一方の面を完全に被覆している。面付け数については、適宜設定するが、ＩＣチップを多面付けした大判の紙ではグラビア印刷等で表面印刷が可能であるが今実施例では省略した。

ラミネート装置（ＬＡＭＩＰＡＣＫＥＲ３２２６Ｍｅｉｓｔｅｒ／ＦＵＪＩＰＬＡ Ｉｎｃ．）を用いて、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにインレットを上紙／下紙の間に挟みこむと同時に熱圧着を行いＩＣタグを作成した。ラミネート条件は、温度１５０℃、紙の移動速度は０．４ｍ／ｍｉｎ．であった。ヒートシール粘着層の粘着力は、概ね３Ｎ／１０ｍｍ程度の強度であった。粘着層は加熱により溶融して、概ね３０μ程度の厚みを呈し、ＩＣチップ４とループアンテナ３を含む紙間を満たした。
最後に、得られた大判紙を所定の大きさに断裁してＩＣタグ内蔵の紙片を作成した。

比較のためにループアンテナの内側に露出しているフィルム基材と紙基材に長さ２ｍｍ、ピッチ２ｍｍの切り込み（スリット）を入れたサンプルも作成した。ラミネート条件等は同じである。

このようにして作成した紙製のＩＣタグについて、剥離試験を行った。剥離はインレットの表裏を覆う上紙と下紙を端の境目から引き剥がした。結果については表１に示した。

表１中の×は上紙と下紙間に内蔵されているインレットが、引き剥がしによってダメージを受けてループアンテナが切断された上に、ＩＣチップが端子から外れて再使用できなくなった状態を意味している。インレット基材が紙であってもフィルムであっても破損状況には大差がなかったが、どちらかといえば紙の方がループアンテナのダメージが大きかった（ループアンテナの材質もある）。インレットにスリットを入れた場合は勿論であるが、スリットを形成しなくともインレットが受けるダメージは変わらず、紙と紙の組み合わせに高い脆性効果があることが確認された。

本発明は、実施例に記載した構成に限定されない。特に、紙間の粘着に用いた粘着層については、ヒートシール粘着剤に限らず、８０〜９０℃の温度で溶解して接着させるＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）系ホットメルト接着剤など、各種接着剤が使用できる。

１、インレット
２、基材
３、ループアンテナ（配線パターン）
４、ＩＣチップ
５、スルーホール
６、紙
６ａ、上紙
６ｂ、下紙
７、粘着層
８、コートボール紙
９、（一般）強粘着層
２０、ＲＦＩＤ
２１、リーダライタ（ＲＷ）
２２、ホストコンピュータ
２３、ＤＰＵ
２４、変調回路
２５、復調回路
２６、ループアンテナ
２６ａ、リーダライタ側
２６ｂ、ＲＦＩＤ側
２７、コンデンサー
２８、ハイパスフィルター
２９、レギュレータ
３０、シーケンサ
３１、メモリ
３２、整流回路

Claims (6)

1. 基材上にループアンテナとループアンテナに接続するＩＣチップを備えるインレットを、上紙と下紙とで狭持し、上紙と下紙、上紙とインレットおよび下紙とインレットが接着層もしくは粘着層を介して貼り合わされていることを特徴とするＩＣタグ内蔵印刷用紙。
2. 前記基材が、紙基材もしくはフィルム基材であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙。
3. 前記インレットの数が２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙。
4. 前記上紙と下紙は少なくとも片面にヒートシール剤が塗布され、熱圧着により貼り合わされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙。
5. 前記上紙と下紙は少なくとも片面に粘着剤が塗布され、加圧により貼り合わされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＩＣタグ内蔵印刷用紙。
6. 請求項３に記載のインレットは、印刷方向に対して水平に配置することを特徴とするＩＣタグ内蔵印刷用紙。