JP6896480B2

JP6896480B2 - レーザマーキングシート

Info

Publication number: JP6896480B2
Application number: JP2017068620A
Authority: JP
Inventors: 喜栄石川; 隼一杉本; 悟史 ▲高▼木
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP2018167542A

Description

本発明は、シート上にレーザ光によりマーキングされたレーザマーキングシートに関する。

近年、例えばＩＣカード等の種々のカードが普及しており、これらカード上に表示させる情報等を偽造防止も含めて鮮明に形成させる手段としてレーザマーキングの技術が知られている。このようなレーザマーキングによる各種情報が良好な視認性として高品質化を図ることが望まれる。

従来、レーザマーキングの技術として、以下の特許文献等に記載されているものが知られている。特許文献１には、支持体上に、特定の波長を吸収する光熱変換材料を含有した光熱変換層と加熱冷却で発消色する記録層とを一体として複数積層させ、各光熱変換層に対応したそれぞれの波長の光を照射することで、各記録層にそれぞれの色で発色させることが記載されている。

特開２００７−０９８７３５号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、記録層を発色させるためにレーザを照射した際、レーザが集光された部分は非常に高温となる為、樹脂材料が溶融または削られることとなり、記録層に色がつかず、このため発色の視認性が低下す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、マーキングにより形成された情報の視認性を良好として高品質化を図るレーザマーキングシート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、透過視認可能な透明度でレーザ光吸収材により構成されるレーザ光吸収層と、前記レーザ光吸収層の上面上の全部又は一部に感熱発色材により構成されて設けられ、前記レーザ光吸収層の強出力レーザ光で照射された部分に対応して不可逆で感熱発色部が発現されている感熱発色層と、前記レーザ光吸収層の下面上の全部又は一部に前記感熱発色層と同一色で発色する感熱発色材により構成されて設けられ、当該レーザ光吸収層を介して前記感熱発色層で発現されている前記感熱発色部の内側に生じる未発色部の位置に対応して不可逆で補完感熱発色部が発現されて当該感熱発色層側から視認させる補完感熱発色層と、を有するレーザマーキングシートの構成とする。

請求項２の発明では、前記感熱発色層及び前記補完感熱発色層を一単位として前記レーザ光吸収層の上面及び下面に複数単位で設けられ、当該単位ごとに異なる色で発色する感熱発色材が使用されて、当該単位ごとに当該感熱発色材に応じた色で前記感熱発色部及び補完感熱発色部が発現されているレーザマーキングシートの構成とする。

請求項１の発明によれば、透過視認可能な透明度でレーザ光吸収材により構成されるレーザ光吸収層の上面上の全部又は一部に感熱発色材により構成され、レーザ光吸収層の強出力レーザ光で照射された部分に対応して不可逆で感熱発色部が発現されている感熱発色層が設けられると共に、レーザ光吸収層の下面上の全部又は一部に当該感熱発色層と同一色で発色する感熱発色材により構成され、レーザ光吸収層を介して上記感熱発色層で発現されている感熱発色部の内側に生じる未発色部の位置に対応して不可逆で補完感熱発色部が発現されて当該感熱発色層側から視認させる補完感熱発色層が設けられる構成とすることにより、感熱発色層の未発色部分を補完感熱発色層の発色で補わせることが可能なり、マーキングにより形成させる情報の視認性を良好とさせて高品質化を図ることが可能となるものである。

請求項２の発明によれば、感熱発色層及び前記補完感熱発色層を一単位としてレーザ光吸収層の上面及び下面に複数単位で設けられ、当該単位ごとに異なる色で発色する感熱発色材が使用されて、当該単位ごとに当該感熱発色材に応じた色で感熱発色部及び補完感熱発色部が発現されている構成とすることにより、視認性良好なマーキン情報を平面上で多色表示とさせることができるものである。

本発明に係るレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートの第１実施形態の構成図である。図１のレーザマーキングシートの製造の工程図である。本発明に係るレーザマーキングシートのマーキングに対する比較例の説明図である。図１のレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートにおける感熱発色層の他の構成説明図（１）である。図１のレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートにおける感熱発色層の他の構成説明図（２）である。本発明に係るレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートの第２実施形態の構成図である。

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、本発明に係るレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートの第１実施形態の構成図を示す。図１（Ａ）において、レーザマーキング用シート１１は、例えば紙類や樹脂フィルム等の基材１５上の全面に補完感熱発色層１３Ａが設けられ、当該補完感熱発色層１３Ａ上に、順次レーザ光吸収層１２、感熱発色層１３Ｂが設けられ、当該感熱発色層１３Ｂ上に保護層１４が設けられて構成される。

上記レーザ光吸収層１２は、レーザ光を通過させる透明若しくは有色の樹脂にレーザ光吸収材を含ませた形態として構成される。当該樹脂としては、熱可塑性樹脂、例えば、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）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが使用される。また、上記レーザ光吸収材は、レーザ光を吸収して熱に変換すると共に所定の色に変色するもので、例えば、黒色に変色するものとしてフタロシアニン系染料、シアニン系染料、金属錯体染料、ジインモニウム系染料が使用される。なお、黒色以外の染料を使用してもよい。当該レーザ光吸収層１２の厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍとしている。

上記補完感熱発色層１３Ａ及び感熱発色層１３Ｂは同じ組成のもので、ここでは透過視認可能な透明度の感熱発色材により構成される。すなわち、補完感熱発色層１３Ａと感熱発色層１３Ｂとは同一色で発色させるものとして構成される。当該感熱発色層１３Ｂはレーザ光吸収層１２の上面の全面に感熱発色材が塗工により形成され、また、補完感熱発色層１３Ａは基材１５上の全面に感熱発色剤が塗工により形成され、当該補完感熱発色層１３Ａ上にレーザ光吸収層１２が設けられることにより、当該補完感熱発色層１３Ａはレーザ光吸収層１２の下面に位置されて設けられた形態となる。

ここでの透明度とは視認可能な程度としての意味合いである。特に感熱発色層１３Ｂを視認可能とすることで、図１（Ｂ）で説明する感熱発色部（２１Ａ）の内側の未発色部（２１Ｂ）から補完感熱発色部（２２）を視認させることが可能となるものである。また、例えばレーザ光吸収層１２に対して弱出力（補完感熱発色層１３Ａ及び感熱発色層１３Ｂが感熱せずに発色しない程度の出力）のレーザ光を照射することにより他色でマーキングしたときに保護層１４側から視認可能とし、全体として多色でマーキングする場合に有効となる。また、補完感熱発色層１３Ａは、感熱発色層１３Ｂと同一色で発色すれば足り、必ずしも視認可能とする必要はない。

上記感熱発色材としては、例えば、ロイコ色素、顕色剤及びバインダを含んで構成される。上記ロイコ色素は、公知のもので、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が挙げられる。上記顕色剤は、ロイコ色素と組み合わせて使用される公知のもので、例えば、フェノール化合物などが挙げられる。上記バインダは、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る。当該補完感熱発色層１３Ａ及び感熱発色層１３Ｂの厚みは、同じ厚みとして例えば５μｍ〜１００μｍとしている。

上記保護層１４は、透明、半透明のもので、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＴ−Ｇ、ＰＣ、ＰＶＣなどが挙げられる。当該保護層１４の厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍとしている。当該保護層１４は、例えば感熱発色層１３Ｂが塗工された感熱発色層１３Ｂに低温の熱ラミネートや粘着剤等で接着し積層することにより形成される。

続いて、図１（Ｂ）に示すレーザマーキングシート１１Ａは、図１（Ａ）のレーザマーキング用シート１１にレーザ光によりマーキングしたものとして示したもので、単に直線状のマーキングとして示すが、文字、図形等のマーキング情報としてマーキングできることは当然である。すなわち、レーザマーキングシート１１Ａは、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、保護層１４側から見て、上記感熱発色材に赤色を発現させる材料を使用された場合として、例えば直線状のマーキング情報２１が、感熱発色層１３Ｂで発現されている感熱発色部２１Ａと、当該感熱発色部２１Ａの内側の未発色部２１Ｂより、補完感熱発色層１３Ａで発現されている補完感熱発色部２２とが視認されている状態となる。なお、感熱発色層１３Ｂで発現する感熱発色部２１Ａ及び未発色部２１Ｂについては、図２及び図３で説明する。

そこで、図２に図１のレーザマーキングシートの製造の工程図を示すと共に、図３に本発明に係るレーザマーキングシートのマーキングに対する比較例の説明図を示す。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）はレーザ光吸収層１２の下方に補完感熱発色層１３Ａを設けなかった場合の比較として示したものである。

まず、図２（Ａ）において、レーザマーキング用シート１１の所定部分に対し、保護層１４側よりレーザ光吸収層１２に焦点を合致させ、強出力レーザ光３１を照射する。すると、レーザ光吸収層１２に含まるレーザ光吸収材が当該強出力レーザ光３１を吸収して高温で発熱する。なお、「強出力」とは、上記レーザ光吸収材が高温で発熱することで、当該高温の発熱により感熱発色層１３Ｂ及び補完感熱発色層１３Ａの感熱発色材を発色させる温度とする程度の意である。

本来、上記発熱が感熱発色層１３Ｂに伝わって感熱発色材で感熱発色部が発現するが、レーザ光吸収層１２では、レーザ光が集光された集光部が非常に高温となって発色範囲を超える温度となり、そのため上述のレーザ光吸収材が含有された部分の樹脂成分が溶融若しくは削られて着色せず、また感熱発色層１３Ｂにおいても集光部に対応する部分で感熱発色材が溶融若しくは削られて発色せずにその周囲が当該感熱発色材に対応した色で発色することとなる。

すなわち、レーザ光照射が一点照射ならばドーナツ状の感熱発色部が発現し、レーザ光の照射を直線状に移動させることで当該感熱発色層１３Ｂでは、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、直線状の感熱発色部２１Ａが発現し、その内側が発色せずに未発色部２１Ｂとなり、当該感熱発色層１３Ｂが視認可能な透明度であることから保護層１４側から見てレーザ光吸収層１２が透過視認可能な透明度の状態として視認状態となる。

そこで、上記感熱発色層１３Ｂに感熱発色部２１Ａが発現すると同時に、レーザ光吸収層１２における集光部の下方では樹脂が高温となり、図２（Ｃ）に示すように、レーザ光吸収層１２の下面に位置された補完感熱発色層１３Ａにおける対向する感熱発色材に熱が伝わって同一色の感熱発色材により補完感熱発色部２２が発現する。

すなわち、保護層１４側から見て、感熱発色層１３Ｂで発現した感熱発色部２１Ａと、その内側から視認可能な透明度の未発色部２１Ｂ及びレーザ光吸収層１２を介して視認される補完感熱発色層１３Ａで発現した同一色の補完感熱発色部２２とが視認状態となり、感熱発色部２１Ａの内側の未発色部２１Ｂを補完感熱発色部２２で補わせることによって全体的に筋目のない発色形態となって良好な視認性のマーキングされた情報とさせることができるものである。

ここで、図４及び図５に、図１のレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートにおける感熱発色層の他の構成説明図を示す。図４において、感熱発色層１３Ｂを発色させるに際して、レーザ光吸収層１２の上面に、一の色（例えば赤色）を発現させる種類の感熱発色材の第１感熱発色層１３Ｂ−１と、別の異なる色（例えば青色）を発現させる種類の感熱発色材の第２感熱発色層１３Ｂ−２を適宜な位置に並設させた構成とし、また、レーザ光吸収層１２の下面に、前記第１感熱発色層１３Ｂ−１及び第２感熱発色層１３Ｂ−２に対応させた第１補完感熱発色部２２−１及び第２補完感熱発色部２２−２としたものである。この場合、第１感熱発色層１３Ｂ−１と第２感熱発色層１３Ｂ−２は、例えば、第１感熱発色層１３Ｂ−１を塗布して形成した後、第１感熱発色層１３Ｂ−１と重ならない位置に第２感熱発色層１３Ｂ−２を塗布して形成することにより、別の異なる色を発現させる種類の感熱発色材を塗り分けることで並設させるものである。

すなわち、同一色で発色する感熱発色材の第１感熱発色層１３Ｂ−１と第１補完感熱発色層２２−１とを一単位とし、他の色で発色する感熱発色剤の第２感熱発色層１３Ｂ−２と第２補完感熱発色層２２−２とを並設させたものであり、単位ごとに異なる色で発色する感熱発色材を使用して複数単位で並設させるものである。

そこで、レーザ光吸収層１２の第１感熱発色層１３Ｂ−１側の位置に焦点を合致させて強出力のレーザ光３１を照射することで、第１感熱発色層１３Ｂ−１の当該レーザ光３１の周囲の部分で第１感熱発色部２１Ａ−１を発現させ、レーザ光吸収層１２の下面における第１感熱発色部２１Ａ―１の内側の未発色部２１Ｂに対応した位置の第１補完感熱発色層１３Ａ−１に第１補完感熱発色部２２−１を発現させる。

また、レーザ光吸収層１２の第２感熱発色層１３Ｂ−２側の位置に焦点を合致させて強出力のレーザ光３１を照射することで、第２感熱発色層１３Ｂ−２の当該レーザ光３１の周囲の部分で第２感熱発色部２１Ａ−２を発現させ、第２感熱発色部２１Ａ―２の内側の未発色部２１Ｂに対応した位置の第２補完感熱発色層１３Ａ−２に第２補完感熱発色部２２−２を発現させたものである。

このような構成とすることにより、同一平面上で多色表示とさせることができるものである。このことは、以下の実施形態においても適用することができる。

続いて、図５において、図５（Ａ）は、レーザ光吸収層１２の上面であって、マーキング情報２１を発現させる感熱発色層１３Ｂの領域以外の領域上に補完層３２を設けたものである。当該補完層３２は有色、無色（透過視認可能な透明度）を問わないが、レーザ光吸収層１２に直接弱出力のレーザ光を照射したマーキングさせて全体的に多色とする場合には透過視認可能な透明度とする。当該補完層３２は、例えば、感熱発色層１３Ｂを構成した部材のうち、上記バインダのみで構成したものを使用することができる。

また、レーザ光吸収層１２の下面であって、感熱発色層１３Ｂに対向した補完感熱発色層１３Ａの領域以外の領域上に補完層３３を設けたものである。当該補完層３２は有色、無色（透過視認可能な透明度）を問わない。当該補完層３３においても、上記同様に、例えば、感熱発色層１３Ｂを構成した部材のうち、上記バインダのみで構成したものを使用することができる。

さらに、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の補完層３２に代えて保護層１４を一体的に設けたものである。

上記構成とすることは、レーザ光吸収層１２の上面のうち、レーザ光吸収層１２上にマーキング情報２１を発現させるに際して、マーキングしない領域に感熱発色層１３Ｂをあえて設ける必要はなく、当該レーザ光吸収層１２の下面であっても同様である。これらことは以下に示す実施形態においても適用することができる。

次に、図６に、本発明に係るレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシートの第２実施形態の構成図を示す。図６に示すレーザマーキングシート１１Ａは、図１（Ａ）に示すレーザマーキング用シート１１の構成を、基材１５の裏面側においても同様に構成したもので、基材１５の裏面上より補完感熱発色層１３Ａ、レーザ光吸収層１２、感熱発色層１３Ｂ及び保護層１４を順次位置させた構成としたもので、裏面においても視認良好なマーキングを可能としたものである。この場合、基材１５は、一方面のマーキングが他方面で視認できないように透過視認不能な透明度とすることが必要である。

これによって、上記レーザマーキングシート１１Ａの構成とすることにより、表裏両面への視認良好なマーキングを可能とすることができるものである。

本発明のレーザマーキング用シート及びレーザマーキングシート並びに多色レーザマーキングシートは、媒体上にレーザ光を用いて情報等をマーキングするシートの製造、使用、販売等の産業に利用可能である。

１１レーザマーキング用シート
１１Ａレーザマーキングシート
１２レーザ光吸収層
１３Ａ補完感熱発色層
１３Ａ−１第１補完感熱発色層
１３Ａ−２第２補完感熱発色層
１３Ｂ感熱発色層
１３Ｂ−１第１感熱発色層
１３Ｂ−２第２感熱発色層
１４保護層
１５基材
２１マーキング情報
２１Ａ感熱発色部
２１Ａ−１第１感熱発色部
２１Ａ−２第２感熱発色部
２１Ｂ未発色部
２２補完感熱発色部
２２−１第１補完感熱発色部
２２−２第２補完感熱発色部
３１レーザ光
３２、３３補完層

Claims

透過視認可能な透明度でレーザ光吸収材により構成されるレーザ光吸収層と、
前記レーザ光吸収層の上面上の全部又は一部に感熱発色材により構成されて設けられ、前記レーザ光吸収層の強出力レーザ光で照射された部分に対応して不可逆で感熱発色部が発現されている感熱発色層と、
前記レーザ光吸収層の下面上の全部又は一部に前記感熱発色層と同一色で発色する感熱発色材により構成されて設けられ、当該レーザ光吸収層を介して前記感熱発色層で発現されている前記感熱発色部の内側に生じる未発色部の位置に対応して不可逆で補完感熱発色部が発現されて当該感熱発色層側から視認させる補完感熱発色層と、
を有することを特徴とするレーザマーキングシート。
請求項１記載のレーザマーキングシートであって、
前記感熱発色層及び前記補完感熱発色層を一単位として前記レーザ光吸収層の上面及び下面に複数単位で設けられ、当該単位ごとに異なる色で発色する感熱発色材が使用されて、当該単位ごとに当該感熱発色材に応じた色で前記感熱発色部及び補完感熱発色部が発現されていることを特徴とするレーザマーキングシート。