WO2017014258A1 - レーザー発色層を備える積層体 - Google Patents

Abstract

品位を低下させることなく、レーザ発色層よりも下側に印刷層を設けた積層体を提供する。　カード１は、基材１０に積層されたオフセット印刷層２０と、オフセット印刷層２０に積層され透光性を有するバリア層３０と、バリア層３０に積層されたレーザ発色層４０とを備え、バリア層３０は、レーザ発色層４０の発熱にともなうオフセット印刷層２０の損傷を抑制する。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　レーザー発色層を備える積層体

　本発明は、レーザ発色層を備える積層体に関するものである。

　従来、支持体（基材）よりも上側に、レーザ発色層が積層されたカードがあった（例えば特許文献１）。
　しかし、従来のカードに対してレーザ発色層よりも下側にオフセット印刷等による印刷層を設けると、レーザ発色層へのレーザ光の照射による発熱によって、その印刷層が損傷した。このため、従来のカードは、レーザ発色層の印刷情報の周囲に、損傷した印刷層が滲んだように観察されてしまい、品位が低下した。

特開２００６－１０３２２１号公報

　本発明の課題は、品位を低下させることなく、レーザ発色層よりも下側に印刷層を設けた積層体を提供することである。

　本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、基材（１０）と、前記基材よりも上側に積層された印刷層（２０）と、前記印刷層よりも上側に積層され、透光性を有するバリア層（３０）と、前記バリア層よりも上側に積層され、透光性を有するレーザ発色層（４０）とを備え、前記バリア層は、レーザ照射による前記レーザ発色層の発熱にともなう前記印刷層の損傷を抑制すること、を特徴とする積層体である。
・第２の発明は、第１の発明の積層体において、前記バリア層（３０）の厚さｔ（ｍｍ）は、０．０１≦ｔ≦０．０５であること、を特徴とする積層体である。
・第３の発明は、第１の発明の積層体において、前記バリア層（３０）の厚さｔ（ｍｍ）は、０．０１≦ｔ≦０．０２であること、を特徴とする積層体である。
・第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明の積層体において、前記レーザ発色層（４０）の上側に設けられ、透光性を有し、前記レーザ発色層を保護する保護層（５０）を備えること、を特徴とする積層体である。
・第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明の積層体において、前記バリア層（４０）は、光回折層構造を備えること、を特徴とする積層体である。
・第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明の積層体において、この積層体（１，２０１）は、カードであること、を特徴とする積層体である。

　本発明によれば、品位を低下させることなく、レーザ発色層よりも下側に印刷層を設けた積層体を提供できる。

第１実施形態のカード１を示す図である。 第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂの確認試験１の結果を示す写真画像である。 第１実施形態の試作品１Ｃと、比較品１０１Ｃとの比較の示す写真画像である。 第２実施形態のカード２０１を示す図である。

（実施形態）
　以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態のカード１を示す図である。
　図１（Ａ）は、カード１を上面から見た図である。
　図１（Ｂ）は、カード１の断面図（図１（Ａ）のＢ－Ｂ部断面図）である。
　実施形態、図面では、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けて説明する。この座標系は、図１（Ａ）の状態を基準に、左右方向Ｘ（左側Ｘ１、右側Ｘ２）、縦方向Ｙ（下側Ｙ１、上側Ｙ２）、厚さ方向Ｚ（下側Ｚ１、上側Ｚ２）を表す。
　図面では、適宜、厚さ方向Ｚの構成を誇張して図示する。

［カード１の構成］
　実施形態では、カード１（積層体）は、会社が発行する従業員の身分証（ＩＤカード）である例を説明する。
　カード１は、基材１０上に下側Ｚ１から上側Ｚ２に向けて、オフセット印刷層２０、バリア層３０、レーザ発色層４０、透明層５０が順に積層されている。
　基材１０、バリア層３０、レーザ発色層４０、透明層５０は、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＴ－Ｇ、ＰＶＣ等の樹脂シート、又はこれらの樹脂のアロイのシート材により形成される。これらの層間は、熱プレスによる熱溶着等によって接合されている。
　なお、実施形態では、基材１０よりも上側Ｚ２のみに層構成を設けた例を説明するが、必要に応じて、基材１０よりも下側Ｚ１にも層構成を設けてもよい。

　基材１０は、カード１のベースとなる部材である。基材１０は、光を透過しない層である。基材１０の色彩は、例えば白色等である。
　オフセット印刷層２０は、基材１０上に、直接、オフセット印刷をすることによって積層される。なお、印刷手法は、オフセット印刷に限定されず、他の印刷手法（シルク印刷等）であってもよい。
　オフセット印刷層２０の印刷内容は、記号「△○□」の組み合わせが複数配列された印刷情報２１、文字「ＩＤ　ＣＡＲＤ」の印刷情報２２である。図１（Ａ）には、印刷情報２１を、便宜上、破線で示した。
　なお、オフセット印刷層２０の印刷内容は、これに限定されず、例えば、図形、模様等であってもよい。また、オフセット印刷層２０は、黒色等の単色の印刷であっても、複数の色彩によるカラー印刷でもよい。

　バリア層３０は、透光性を有し、無色、透明である。後述するように、バリア層３０は、レーザ発色層４０の発熱にともなうオフセット印刷層２０の損傷を抑制する。
　なお、バリア層３０は、カード１の全面に積層された形態に限定されない。バリア層３０は、例えば、レーザ発色層４０の上のみ、又はレーザ発色により印刷情報が現れる部分のみに積層されていてもよい。
　また、バリア層３０は、１層から形成される形態では、製造が容易であるが、これに限定されない。バリア層３０は、同じ材料又は異なる材料の層が２層以上積層された形態であってもよい。
　レーザ発色層４０は、透光性を有し、無色、透明である。レーザ発色層４０は、発色剤を含有している。このため、レーザ発色層４０のうちレーザ光が照射された範囲は、発熱し、また黒色に発色する。実施形態では、このように発色させることを「レーザ印刷、レーザ印字」等ともいう。
　なお、図面には、レーザ発色層４０は、便宜上、厚さ方向Ｚの一部のみが発色した状態を図示するが、通常は、厚さ方向Ｚの全体に渡って発色する。
　また、レーザ発色層４０の材料は、レーザ光を照射することにより発色するものであれば、発色剤を含有していなくてもよい。また、発色は、黒色以外でもよい。
　レーザ発色層４０の印刷内容は、従業者の写真画像４１、文字情報である識別番号４２である。カード上面から見たときに、写真画像４１及び識別番号４２と、オフセット印刷層２０の印刷情報２１とは重なっている。
　なお、バリア層３０、レーザ発色層４０の色彩は、無色、透明である形態に限定されない。バリア層３０、レーザ発色層４０の色彩は、レーザ発色層４０及びオフセット印刷層２０の印刷情報が視認可能であればよい。
　透明層５０は、バリア層３０と同様な透光性を有する層である。透明層５０は、レーザ発色層４０を保護する保護層である。レーザ発色層４０が十分な強度を有する場合等には、透明層５０は、設けなくてもよい。

［観察態様］
　カード上面は、以下のように観察できる。
　オフセット印刷層２０の印刷情報２１，２２は、レーザ発色層４０及び透明層５０を通過して観察される（矢印Ａ２０ａ参照）。
　また、オフセット印刷層２０の印刷情報２１と、レーザ発色層４０の写真画像４１及び識別番号４２とが重なる範囲では、オフセット印刷層２０の印刷情報２１は、レーザ発色層４０の発色部分の隙間から、レーザ発色層４０及び透明層５０を通過して観察できる（矢印Ａ２０ｂ参照）。
　レーザ発色層４０の印刷情報である写真画像４１、識別番号４２は、透明層５０を通過して観察される（矢印Ａ４０参照）。

［製造方法］
　カード１の製造は、以下の工程に従う。
（オフセット印刷層形成工程）
　基材１０上に、オフセット印刷することにより、オフセット印刷層２０を形成する。
（積層工程）
　オフセット印刷した基材１０上に、下側Ｚ１から順に、バリア層３０、レーザ印刷前の状態のレーザ発色層４０、透明層５０を積層し、積層した状態で熱プレス等によって各層間を接合する。
　この場合、各層は、全体を一緒に接合するのではなく、予め、一部分を積層した積層シートを作製しておいてもよい。例えば、予め、バリア層３０、レーザ発色層４０、透明層５０を接合した積層シートを作製しておき、この積層シート及び基材１０を熱プレス等によって接合してもよい。このような積層シートは、市場から購入してもよい。
　また、カード１は、多面付けで製造してもよい。つまり、カード製造は、複数のカード１が配列された積層体を作製後に、抜き加工等によって個片にしてもよい。

（レーザ印刷工程）
　レーザ照射装置を用いてレーザ光を、カード上面に向けて照射する。レーザ光は、透明な層である透明層５０を通過後、レーザ発色層４０に到達して、レーザ発色層４０を発色させる（矢印Ｂ４０ａ参照）。
　このレーザ印刷工程は、カード製造メーカが行ってもよいし、カード納入先の会社がレーザ照射装置を所有している場合にはその会社が行ってもよい。
　上記工程を経て、カード１を製造できる。

　ここで、上記レーザ印刷工程において、レーザ発色層４０は、レーザ照射により発熱する。
　レーザ発色層４０の発熱は、バリア層３０に伝わり、その後、オフセット印刷層２０に伝わる（矢印Ｂ４０ｂ参照）。このため、バリア層３０が断熱材のように機能して、レーザ発色層４０の発熱は、オフセット印刷層２０に直接伝わらない。そのため、バリア層３０は、この発熱に起因するオフセット印刷情報の損傷を抑制できる作用、効果を奏する。

［確認試験］
　第１実施形態の試作品と、比較品とを作製し確認試験を行うことにより、上記作用、効果について詳細に検証した。
　第１実施形態の試作品の構成、比較品の構成、レーザ照射装置は、以下の通りである。
　なお、以下の構成は一例である。

・第１実施形態の試作品（図１参照）
　透明層５０：ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂、１０μｍ
　レーザ発色層４０：ＰＣ樹脂又はＰＣ樹脂のアロイ樹脂、５０μｍ
　バリア層３０（透明層５０と同様）：ＰＣ樹脂、１０μｍ
　基材１０：ＰＣ樹脂又はＰＣ樹脂のアロイ樹脂、１００μｍ
　なお、オフセット印刷層２０は、基材１０上面の全面に渡って、薄い色彩のカラーの模様２３を設けた。但し、模様２３は、ベタ印刷ではない。このため、模様２３が設けられていない範囲では、基材１０の上面が視認可能である。

・比較品
　比較品は、試作品からバリア層３０を取り除いた構成である。
　透明層：ＰＣ樹脂、厚さ１０μｍ
　レーザ発色層：ＰＣ樹脂又はＰＣ樹脂のアロイ樹脂、５０μｍ
　基材：ＰＣ樹脂又はＰＣ樹脂のアロイ樹脂、１００μｍ
　オフセット印刷層２０は、試作品と同様である。
・レーザ照射装置：日本電産コパル株式会社　レーザマーカＣＬＭ－２０

［確認試験１］
　確認試験１では、レーザ光の強度に起因するオフセット印刷層２０の損傷の有無を確認した。
　図２は、第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂの確認試験１の結果を示す写真画像である。

（レーザ光の強度）
　レーザ光の強度は、レーザ光自体の強度、ドット間隔（つまりドット密度）を以下にように変化させた。
　レーザ光自体の強度：レーザ照射装置の照射強度（Ｐｏｗ）を、２５～１００％まで、５％ずつ変化させた。
　ドット間隔（Ｓｔｅｐ）：３０～５５μｍまで、５μｍずつ変化させた。
　レーザ印刷の印刷情報４３，１４３は、レーザ光の強度の条件を示す文字情報である。

（確認試験１の結果）
・第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂ
　図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、試作品１Ａ，１Ｂは、全ての印刷情報４３が鮮明（シャープ）に観察できた。また、試作品１Ａ，１Ｂは、レーザ光の強度に応じて、グレーから黒色へと徐々に濃くなるように観察できた。
　さらに、図２（Ｃ）に示すように、発熱が最も大きい印字「Ｐｏｗ１００％Ｓｔｅｐ３０μｍ」であっても、オフセット印刷層２０の損傷がなかった。このため、オフセット印刷層２０の印刷情報４３は、鮮明に観察できた。
　これにより、試作品１Ａ，１Ｂは、全てのレーザ光の強度において、オフセット印刷層２０の損傷がないことを確認できた。

　なお、詳細な説明は省略するが、第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂからオフセット印刷層２０を省いた比較品（図示せず）、つまり基材１０が無地である比較品も作成した。
　この比較品のレーザ印刷の印刷情報と、第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂとのレーザ印刷の印刷情報とを肉眼で観察したところ、両者間において、品質の違いが確認できなかった。つまり、第１実施形態の試作品１Ａ，１Ｂは、オフセット印刷層２０を設けたことにともなう品質の低下がなかった。
　また、第１実施形態の他の試作品（図示せず）では、マイクロタガントのような肉眼では判別困難な細かい文字、図形等をレーザ印刷した。このような、細かい文字等でも、拡大鏡を用いて観察すると、潰れることがなく、つまり鮮明であった。なお、試作品によって、文字サイズが０．１３５μｍの印刷文字を判別できることを確認した。

［確認試験２］
　図３は、第１実施形態の試作品１Ｃと、比較品１０１Ｃとの比較の示す写真画像である。
　図３（Ａ）は、第１実施形態の試作品１Ｃの写真画像であり、図３（Ｂ）は、比較品１０１Ｃの写真画像である。
　確認試験２では、第１実施形態の試作品１Ｃ、比較品１０１Ｃに、印刷情報４３，１４３として、それぞれ「３１」という文字をレーザ印字した。文字サイズは、７ｐｔである。両者の印刷条件は、同じである。

　図３（Ａ）に示すように、第１実施形態の試作品１Ｃは、オフセット印刷層２０の模様２３（インク）の部分の損傷がほとんどなく、印刷情報４３の輪郭（つまり文字「３１」の輪郭）がシャープであった。
　一方、図３（Ｂ）に示すように、比較品１０１Ｃは、オフセット印刷層の模様１２３（インク）の損傷（焦げ）が発生した。これは、レーザ発色層の発熱がオフセット印刷層に直接伝達したためである。
　比較品１０１Ｃのオフセット印刷層の損傷は、レーザ発色層の印刷情報１４３の範囲及びその周囲に発生した。そのため、比較品１０１Ｃの文字は、滲んだように観察された。このため、比較品１０１Ｃのレーザ印字の品位は、第１実施形態の試作品１Ｃに比較すると、大きく劣っていた。

［確認試験３］
　確認試験３では、人物の顔の白黒写真をレーザ印刷することにより、オフセット印刷層２０の損傷を確認した。つまり、レーザ印刷した写真の精細さを確認した。
　レーザ印刷の範囲、人物の像の大きさは、図１に示す程度である。レーザ光の強度は、レーザ光自体の強度を一定にし、ドット間隔（ドット密度）のみによって調整した。

（確認試験３の結果）
　確認試験３の写真画像は、省略するが、第１実施形態の試作品は、オフセット印刷層の損傷が発生しなかった。このため、中間色であるグレーの濃淡を、鮮明に表現できた。そのため、人物の肌の色の濃淡を、鮮明に再現できた。
　また、髪の毛は、上記確認試験１，２と同様に滲みがなく、かつ、濃い黒色に印刷されることにより、細い黒色の線を表現できた。

　一方、比較品は、髪の毛及びその周囲のオフセット印刷層が、確認試験２と同様に損傷した。このため、髪の毛が、毛羽立ったように観察された。
　また、比較品では、髪の毛が毛羽立たない程度にレーザ光の強度を低くしてレーザ照射してしまえば、レーザ印刷の画像全体の色彩が薄くなってしまうという問題があった。

　以上の確認試験１から３によって、第１実施形態の試作品は、レーザ照射に起因するオフセット印刷層の損傷を抑制できることを確認でき、また、写真のように繊細な印刷であっても鮮明に再現できることを確認できた。このため、第１実施形態の試作品は、印刷の表現力（諧調等）を、比較品よりも大きくできた。
　また、第１実施形態の試作品は、レーザ光の強度を、比較品よりも強くしても、オフセット印刷層２０が損傷しないことを確認できた。このため、第１実施形態の試作品は、印刷条件であるレーザ光の強度の幅を、比較品よりも大きく設定できる。第１実施形態の試作品は、例えば、レーザ照射装置の設定条件であるドット間隔の選択の幅を、広くすることができる。このため、第１実施形態の試作品は、印刷条件の設定が比較品よりも容易であるため、容易に製造できる。

［バリア層３０の厚さ］
　上記確認試験の通り、バリア層３０は、１０μｍ（０．０１ｍｍ）であっても、レーザ発色層４０の発熱から、オフセット印刷層２０を十分に保護できることが確認できた。ここで、一般的なカード（例えばクレジットカード等）の厚さは、０．８ｍｍ程度である。このため、バリア層３０の厚さは、カード１の総厚さに比べて十分に薄くても、発熱からオフセット印刷層２０を保護できる。
　そのため、バリア層３０を設けることにより、カードが極端に厚くなったりすることがなく、又は総厚さを維持するために他の層を極端に薄くする必要がない。これにより、カード１は、身分証に限らず、例えば、コイルアンテナを有するフィルム基板を備えるクレジットカード等にも、利用することができる。

　また、第１実施形態の試作品は、バリア層３０の厚さが１０μｍの他に、３０μｍ（０．０３ｍｍ）、５０μｍ（０．０５ｍｍ）のものを作製した。これらの３つ試作品の間に、印刷品質の相違はなかった。
　このため、カード１は、バリア層３０の厚さｔ（ｍｍ）が「０．０１≦ｔ≦０．０５」であれば、オフセット印刷層２０の損傷を抑制できることを確認できた。
　また、カード１は、バリア層３０の厚さｔ（ｍｍ）が「０．０１≦ｔ≦０．０２」であれば、前述したように、カード１を極端に厚くすることなくオフセット印刷層２０を設ける効果を期待できる。
　なお、１０μｍ未満のバリア層３０を、基材１０及びレーザ発色層４０の間に積層できる場合には、バリア層３０は、１０μｍ未満でもよい。また、バリア層３０は、レーザ発色層４０の発熱にともなうオフセット印刷層２０の損傷を抑制する効果を奏すれば、５０μｍ以上でもよい。

　以上説明したように、第１実施形態のカード１は、レーザ発色層４０よりも下側Ｚ１にオフセット印刷層２０を設けても、レーザ発色層４０の発熱によるオフセット印刷層２０の損傷を抑制できる。これにより、カード１の品位を低下させることがない。

（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。
　なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
　図４は、第２実施形態のカード２０１を示す図である。
　図４（Ａ）は、カード２０１を上面から見た図である。
　図４（Ｂ）は、カード２０１の断面図（図４（Ａ）のＢ－Ｂ部断面図）である。
　カード２０１は、第１実施形態のカードの透明層５０の上に、下側Ｚ１から上側Ｚ２に向けて、リップマンホログラム層２６０、透明層２７０を積層したものである。

　リップマンホログラム層２６０は、リップマン型のホログラム画像２６１を有する層である。
　リップマンホログラム層２６０は、上下左右の立体感や奥行き感の表現に優れる。リップマンホログラム層２６０は、使用する材料や製造プロセスが特殊なことから、偽造することが極めて困難であり、例えばエンボス型のホログラムよりも、改ざん抑止効果、偽造抑制効果を向上できる。
　リップマンホログラム層２６０の外形は、他の層よりも小さい。リップマンホログラム層２６０は、レーザ発色層４０の写真画像４１に重なる位置に配置されている。

　リップマンホログラム層２６０は、透光性を有する。
　透明層２７０は、リップマンホログラム層２６０を保護する層であり、また、透光性を有する。
　このため、リップマンホログラム層２６０が設けられている範囲では、ホログラム画像２６１と、レーザ発色層４０の写真画像４１と、オフセット印刷層２０の記号「△○□」の印刷情報２１とが観察される。

　カード製造工程のレーザ印刷工程において、レーザ発色層４０の発熱は、透明層５０に伝わり、その後、リップマンホログラム層２６０に伝わる（矢印Ｂ２４０ｃ参照）。
　このため、透明層５０は、バリア層３０と同様に断熱材のように機能することにより、リップマンホログラム層２６０の損傷を抑制できる。
　なお、カード２０１は、実際に試作品を作製することにより、リップマンホログラム層２６０の損傷を抑制できる効果を奏することを確認した。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）実施形態において、カードは、オフセット印刷層が基材直上に印刷されている例を示したが、これに限定されない。オフセット印刷層は、基材及びバリア層の間に設けられていればよい。カードは、例えば、オフセット印刷層を備える透明なシートを、基材及びバリア層の間に積層してもよい。

（２）実施形態において、バリア層は、無色、透明な層である例を示したが、これに限定されない。バリア層は、例えば、透光性を有する光回折層構造（例えば透明なエンボスホログラム等）を備えていてもよい。この場合には、カードの偽造抑制効果を向上できる。

（３）実施形態において、積層体は、カードである例を示したが、これに限定されない。積層体は、例えばパスポート、交通機関の搭乗券等に用いてもよい。

　　１，２０１　カード
　　１０　基材
　　２０　オフセット印刷層
　　２１，２２　印刷情報
　　３０　バリア層
　　４０　レーザ発色層
　　５０　透明層

Claims (6)

1. 　基材と、
   　前記基材よりも上側に積層された印刷層と、
   　前記印刷層よりも上側に積層され、透光性を有するバリア層と、
   　前記バリア層よりも上側に積層され、透光性を有するレーザ発色層とを備え、
   　前記バリア層は、レーザ照射による前記レーザ発色層の発熱にともなう前記印刷層の損傷を抑制すること、
   　を特徴とする積層体。
2. 　請求項１に記載の積層体において、
   　前記バリア層の厚さｔ（ｍｍ）は、０．０１≦ｔ≦０．０５であること、
   　を特徴とする積層体。
3. 　請求項１に記載の積層体において、
   　前記バリア層の厚さｔ（ｍｍ）は、０．０１≦ｔ≦０．０２であること、
   　を特徴とする積層体。
4. 　請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層体において、
   　前記レーザ発色層の上側に設けられ、透光性を有し、前記レーザ発色層を保護する保護層を備えること、
   　を特徴とする積層体。
5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載の積層体において、
   　前記バリア層は、光回折層構造を備えること、
   　を特徴とする積層体。
6. 　請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層体において、
   　この積層体は、カードであること、
   　を特徴とする積層体。

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