WO2009136598A1 - 構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a structure that is an object of laser processing, a structure forming method that is a procedure for forming this structure, a laser processing method that performs predetermined processing by irradiating laser light, and these structure forming methods or
- the present invention relates to an authenticity determination method using a laser processing method, and more particularly, to a structure, a structure forming method, and an authenticity determination method that are marked by laser beam irradiation.
- Laser marking refers to a method of applying letters, symbols, marks, etc. to various industrial products by irradiating with laser light. This laser marking has been adopted in various fields because it has advantages such as a beautiful appearance, almost no deterioration, a short processing time, and labor saving.
- the laser marking is generally applied to the surface of the product. For this reason, a beautiful finish may be impaired due to scratches or dirt. There is also a problem that important data cannot be drawn because there is a risk of falsification and deletion.
- laser marking is intended for many industrial products, it is difficult to perform laser marking on a polymer processed product (plastic) that is transparent to laser light. This is because in such a workpiece, the absorption of laser light is small, and the interaction between light and a substance (for example, photothermal conversion) hardly occurs.
- a technique has been proposed that enables laser marking even on a workpiece made of a polymer workpiece that is transparent to laser light.
- a technique has been proposed in which a substance (light absorber) that absorbs a large amount of laser light is dispersed in a workpiece or applied to the surface of the workpiece (for example, see Patent Document 2).
- a substance light absorber
- Patent Document 2 a substance that absorbs a large amount of laser light is dispersed in a workpiece or applied to the surface of the workpiece.
- a technique has been proposed in which the transparent body is etched while changing the relative position of the lens and the transparent body so that the focus of the laser beam is aligned with the deepest part of the hole as the laser beam advances into the transparent body (for example, patents) Reference 3).
- the laser beam that has passed without being absorbed by the transparent body is absorbed by the solution, so the laser energy is indirectly transmitted to the transparent body in contact with the solution to etch the surface of the transparent body. can do.
- Patent Documents 1 to 3 described above have the following problems.
- the technique described in Patent Document 1 forms characters and figures by causing irradiation with laser light having a wavelength in the infrared region and applying thermal energy to cause carbonization, foaming or evaporation.
- the color of the formed part is single and the color is limited.
- carbonization it was brown, gray, and black.
- foaming it was white.
- evaporation it was concave, white, brown, gray, black.
- Patent Document 2 since the technique described in Patent Document 2 requires a new light absorber, it has led to an increase in cost. Furthermore, since a step of dispersing or applying the light absorber is added, the operation is complicated. In addition, when carbon black is used as the light absorber, the transparent workpiece becomes black, so that it cannot be commercialized in a transparent state.
- Patent Document 3 the technique described in Patent Document 3 is not practical because it requires an advanced technique in which the relative position between the lens and the transparent body is changed so that the focal point of the laser beam matches the deepest part of the hole. . Furthermore, a new light absorbing solution is required, leading to an increase in cost.
- the present invention has been considered in view of the above circumstances, and laser marking is surely applied to the second and subsequent layers of the structure having a laminated structure to prevent the marking portion from being damaged, soiled, tampered, and erased, It is an object of the present invention to provide a structure, a structure forming method, a laser processing method, and an authenticity determination method capable of marking various colors.
- the present invention has been considered in view of the above circumstances, and has at least a part of plastic that is transparent to laser light by a simple method without using a light absorber or a light absorbing solution. It is an object of the present invention to provide a structure, a structure forming method, a laser processing method, and an authenticity determination method capable of easily performing laser marking on a workpiece.
- the structure of the present invention is a structure having a structure in which an inner layer and an outer layer are laminated, the inner layer is formed of a resin that is impermeable to a specific wavelength, and the outer layer is As a configuration that is formed of a resin that is transparent to a specific wavelength, and that has a concave-convex fine periodic structure formed by the occurrence of photolysis on at least a part of the surface of the inner layer that faces the outer layer is there.
- the structure of the present invention is a structure having a structure in which an inner layer and an outer layer are laminated, the outer layer is formed of a resin that is transparent to a specific wavelength, and the inner layer is formed by laminating different resins. And at least one of the laminated inner layers is formed of a resin that is impermeable to a specific wavelength, and at least part of the surface of one layer facing the outer layer is photodecomposed. It is set as the structure which has the fine periodic structure of the uneven
- the structure of the present invention is a structure having a structure in which the outer layer is laminated on both sides of the inner layer, and the first outer layer formed on one surface of the inner layer and the first layer formed on the other surface of the inner layer.
- Two outer layers, the inner layer is formed of a resin that is opaque to a specific wavelength, and the first outer layer and / or the second outer layer is transparent to a specific wavelength.
- the structure has a fine periodic structure.
- the structure of the present invention is a structure having a structure in which the outer layer is laminated on both sides of the inner layer, and the first outer layer formed on one surface of the inner layer and the first layer formed on the other surface of the inner layer.
- Two outer layers, the first outer layer and / or the second outer layer is formed of a resin that is transparent to a specific wavelength, and the inner layer is formed by laminating different resins.
- At least one of the inner layers is formed of a resin that is impermeable to a specific wavelength, and at least a part of the surface of the one layer facing the first outer layer and / or the first layer.
- At least a part of the surface facing the second outer layer has a concavo-convex fine periodic structure formed by the occurrence of photolysis.
- the structure of the present invention is a structure having at least a part of a polymer compound that is transparent to laser light, and the light is applied to at least a part of the polymer compound so as to enhance absorption of the laser light.
- the structure is modified by irradiation.
- the structure forming method of the present invention includes at least an outer layer formed of a resin that is transparent to a specific wavelength and an inner layer formed of a resin that is opaque to a specific wavelength. Irradiate the structure with light of a specific wavelength to the inner layer through the outer layer, and cause photolysis on at least a part of the surface of the inner layer facing the outer layer, thereby forming a concave and convex fine periodic structure It is as a method of forming.
- the laser processing method of the present invention is a laser processing method for performing laser processing on a workpiece, and the workpiece has a polymer compound that is transparent to laser light at least in part, In this method, at least a part of the polymer compound is irradiated with light and modified, and then the modified part is irradiated with laser light to perform predetermined processing.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is a genuine product by using a layered structure. Then, at least a part of the workpiece to be determined to be genuine is irradiated with laser light, and the first marking is applied to the surface of the inner layer of the workpiece, and the second marking is applied to the exposed surface of the outer layer. When the first marking appears when suppressing the expression of the structural color due to the stage and the second marking, it is determined that the workpiece or the determination target to which the workpiece is attached is genuine. On the other hand, if the first marking does not appear, it is a method including an authenticity determination step of applying a functional material to the exposed surface of the outer layer in order to determine that the product is a counterfeit product.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is a genuine product by using a layered structure. Then, at least a part of the workpiece to be determined to be genuine is irradiated with laser light, and the first marking is applied to the surface of the inner layer of the workpiece, and the second marking is applied to the exposed surface of the outer layer. When the appearance of the structural color due to the stage and the second marking is suppressed, if the first marking that appears is of a predetermined shape, the workpiece or the determination target attached to the workpiece is authentic. On the other hand, if the first marking that appears is not a predetermined shape, the method includes an authenticity determination step of applying a functional material to the exposed surface of the outer layer in order to determine that it is a counterfeit product It is as.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is genuine by irradiating a laser beam.
- a preparation stage in which at least a part of a workpiece to be determined to be genuine is irradiated and modified, and when marking is performed when the workpiece is irradiated with laser light, the workpiece or The determination object to which the workpiece is attached is determined to be a genuine product.
- the method includes an authenticity determination step of determining that the product is a counterfeit product.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is genuine by irradiating a laser beam.
- the method includes an authenticity determination step of determining that the product is a counterfeit product when marking is performed in a shape that is not applied or different from a predetermined shape.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is genuine by illuminating the authenticity determination method.
- a preparation stage in which at least a part of the workpiece to be determined is irradiated and modified, and when the light appears in the transmitted or reflected light when the workpiece is illuminated, the workpiece or the workpiece It is a method having an authenticity determining step in which it is determined that the determination target to which the workpiece is attached is a genuine product, and on the other hand, if no shade appears, the product is determined to be a counterfeit product.
- the authenticity determination method of the present invention is an authenticity determination method for determining whether or not a workpiece or a determination target to which the workpiece is attached is genuine by illuminating the authenticity determination method.
- a preparatory stage in which the workpiece to be judged is irradiated with light through a shielding plate having an opening formed in the shape of a character or a figure, and transmitted light or light when the workpiece is illuminated
- the shade appears in the shape of the same letter or figure as the opening in the reflected light, it is determined that the workpiece or the judgment target attached to the workpiece is an authentic product, while the shade does not appear.
- the method includes an authenticity determination step of determining that the product is a counterfeit product when shading appears in a shape different from the predetermined shape.
- the outer layer showing transparency to a specific wavelength and the inner layer showing impermeability to the wavelength were included.
- the laser beam passes through the outer layer to reach the inner layer, and photodecomposition occurs on the surface of the inner layer, thereby forming a concave and convex shaped fine periodic structure.
- laser marking can be reliably applied to the second and subsequent layers of the structure having a laminated structure.
- the marking portion Since the first layer serves as a protective layer, the marking portion is not exposed and is not exposed to the outside air. As a result, the marking portion can be resistant to scratches and dirt, and the color development can be suppressed. Further, the marking portion can be prevented from being falsified or erased. In addition, since the marking to be applied is formed with a concavo-convex fine periodic structure, the marking can be performed in various colors equivalent to the hologram.
- the polymer compound of the workpiece is modified by irradiating light, and the laser light absorption rate is increased. be able to.
- the laser marking can be easily given to the high molecular compound.
- the method for increasing the absorption rate of laser light is light irradiation, it is not necessary to use a light absorber or the like, and thus an increase in cost can be suppressed.
- the work process can be simplified.
- the method for increasing the absorption rate of laser light is light irradiation, the transparency of the workpiece is not impaired, and the product can be commercialized while maintaining the transparency.
- FIG. 6 is a reflection microscopic image in which a portion B of the cross section of the structure shown in FIG. 5 is enlarged. It is the SEM image which expanded C part of the structure cross section shown in FIG. It is a perspective view which shows the external appearance of a three-layer structure. It is sectional drawing which represented typically the structure of the structure in which the fine periodic structure was formed in the outer layer side surface of a 1st inner layer.
- FIGS. 3D and 3D are diagrams showing structural colors that sometimes appear
- FIGS. 3D and 2D are diagrams showing the structural colors that appear when the functional material contacts the fine periodic structure of the outer layer.
- FIG. 1 is an external perspective view showing the structure of the structure according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG.
- the structure can have a stacked structure formed of a plurality of layers.
- the structure when it is formed of two layers, it has an outer layer 11 and an inner layer 12, as shown in FIG.
- the outer layer 11 is formed of a resin that is transparent to a specific wavelength.
- the inner layer 12 is formed of a resin that is impermeable to a specific wavelength.
- the transmissivity is 10% or more and less than 70% for light having a wavelength of around 320 nm, and the transmissivity is less than 10% for light having a wavelength of about 310 nm or less. It shows impermeability. And when the thing shows transparency with respect to a certain wavelength, the light of the wavelength enters the inside of the thing. On the other hand, in the case of impermeability, the light only enters near the surface of the object.
- a fine periodic structure 14 that causes light diffraction is formed as shown in FIG.
- the fine periodic structure 14 has the regular arrangement
- the “regular arrangement that expresses the structural color” means that the grating period is close to the visible light wavelength (about 400 nm to 700 nm).
- FIG. 4 is a transmission optical microscope image showing an enlarged portion of the outer layer side surface 13 of the inner layer 12 where the fine periodic structure 14 is formed.
- FIG. 5 is a reflection type optical microscope image showing an enlarged cross section of the structure 10a.
- FIG. 6 is a reflection type optical microscope image showing an enlarged B portion in the reflection type optical microscope image of FIG.
- FIG. 7 is an SEM image (an image taken by a scanning electron microscope) in which the portion C in the reflection optical microscope image of FIG. 6 is enlarged.
- the concave portions 15 and the convex portions 16 are alternately and regularly formed at substantially equal intervals along the outer layer side surface 13 of the inner layer 12. And since the space
- One cycle of the fine periodic structure 14 (distance between the vertices of adjacent convex portions 16) is about 1.0 to 2.0 ⁇ m.
- the fine periodic structure 14 is formed at the inner layer interface of the laminated structure.
- the images shown in FIGS. 4 to 7 use a three-layer extruded sheet in which the inner layer 12 is made of PEN and the first outer layer 11-1 and the second outer layer 11-2 are both made of PET as the structure 10a.
- the structure 10a is not limited to this, and may be a substance in which the fine periodic structure 14 is formed by light irradiation.
- the fine periodic structure 14 is formed on a portion of the outer layer side surface 13 of the inner layer 12 that has been irradiated with light. That is, if a part of the outer layer side surface 13 is irradiated with light, the fine periodic structure 14 can be formed in that part. Moreover, if light is irradiated to the whole outer layer side surface 13, the fine periodic structure 14 can be formed in the whole. However, when the fine periodic structure 14 is formed on the entire outer layer side surface 13, it is desirable to irradiate light at a plurality of locations without gaps in accordance with the area of the outer layer side surface 13.
- the structure 10a of the present embodiment has a structure having the fine periodic structure 14 on the outer layer side surface 13 of the inner layer 12. Then, marking is performed by expressing a structural color due to an optical phenomenon such as diffraction and interference from the fine periodic structure 14.
- the marking is drawn by appropriately arranging a region where a structural color and / or a portion that expresses diffracted light is uniformly formed, or a site that expresses a structural color and / or diffracted light. A figure or character.
- the outer layer 11 serves as a protective layer, so that the fine periodic structure 14 can be prevented from being scratched or soiled, and cannot be erased or altered.
- the formed shape is a concavo-convex periodic structure, the color is not a single color, but a variety of colors such as holograms.
- the structure 10 can have a three-layer structure.
- the structure 10b can be constituted by the outer layer 11, the first inner layer 12-1, and the second inner layer 12-2.
- the fine periodic structure 14 can be formed on the outer layer side surface 13-11 of the first inner layer 12-1, as shown in FIG.
- FIG. 10 it can be formed on the outer layer side surface 13-12 of the second inner layer 12-2.
- FIG. 11 it can be formed on both the outer layer side surface 13-11 of the first inner layer 12-1 and the outer layer side surface 13-12 of the second inner layer 12-2.
- the first inner layer 12-1 and the second inner layer 12-2 are formed of different resins.
- the structure 10c can have a three-layer structure of a first outer layer 11-1, an inner layer 12, and a second outer layer 11-2. That is, the outer layer 11 is laminated on both surfaces of the inner layer 12, the first outer layer 11-1 is formed on one surface, and the second outer layer 11-2 is formed on the other surface.
- the fine periodic structure 14 can be formed on the first outer layer side surface 13-21 of the inner layer 12, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 14, it can be formed on the second outer layer side surface 13-22 of the inner layer 12. Further, as shown in FIG. 15, the inner layer 12 can be formed on both the first outer layer side surface 13-21 and the second outer layer side surface 13-22.
- the difference between the structure 10b shown in FIG. 8 and the structure 10c shown in FIG. 12 is the difference between the third layer being the inner layer 12 or the outer layer 11. That is, when the fine periodic structure 14 is formed in the third layer (in the case shown in FIGS. 10 and 11), the third layer becomes the inner layer (second inner layer 12-2), and the structure 10b is formed. Constitute. On the other hand, when the fine periodic structure 14 is not formed in the third layer but is formed on the surface of the second layer on the third layer side (in the case shown in FIGS. 14 and 15), the third layer The eyes become the outer layer (second outer layer 11-2) and constitute the structure 10c. As shown in FIGS. 9 and 13, when the fine periodic structure 14 is formed only on the surface of the inner layer 12 on the (first) outer layer 11 side, the transparency of the third layer does not matter.
- the structure 10 can be formed of four or more layers. In this case, two or more layers having different resins are laminated as the inner layer 12 (first inner layers 12-1 to 12-n), and the outer layer 11 is laminated on one or both surfaces of the two or more laminated layers. Yes.
- the fine periodic structure 14 includes an outer layer side surface 13-1n in any one or more of the first inner layer 12-1 to the nth inner layer 12-n (if there are two outer layers 11, each layer 12 on one or both of the first outer layer side surface 13-21 and the second outer layer side surface 13-22).
- a polymer compound such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, nylon resin, acrylic resin, vinyl chloride resin, or phenol resin can be used.
- Polyester compounds such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), and polytrimethylene terephthalate (PTT) can also be used as a material.
- a material for forming the outer layer 11 or the inner layer 12 for example, a polymer compound obtained by kneading a plurality of types, a copolymerized polymer compound, or a polymer compound to which an appropriate additive is added can be used.
- the outer layer 11 or the inner layer 12 is not limited to the above-described material, and any conventionally known suitable material can be used. However, it is necessary that the fine periodic structure 14 be formed on the outer layer side surface 13 of the inner layer 12 by light irradiation. That is, the outer layer 11 needs to be transparent to the wavelength of the light, and the inner layer 12 forming the fine periodic structure 14 needs to be opaque to the wavelength of the light.
- the two-layer structure include “PET (outer layer 11) and PEN (inner layer 12)”, “Varnish material (outer layer) and PET (inner layer)”, “Hard coat material (outer layer) and polycarbonate”, etc. Combinations are listed.
- a polyurethane resin or an epoxy resin can be used for the varnish material
- a polyurethane resin or a silicone resin can be used for the hard coat material.
- a three-layer structure include “polypropylene (outer layer), adhesive (first inner layer) and PET (second inner layer)”, “polyethylene (outer layer) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (first inner layer) PET (second inner layer) "and the like.
- the adhesive urethane resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, or the like can be used.
- the structure 10 can be subjected to a modification process.
- the modifying step refers to a step of irradiating light for the purpose of modifying the structure 10 (workpiece 10d).
- the modification means changing the property of the workpiece 10d so that the laser machining can be performed on the workpiece 10d that cannot be laser machined.
- FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the structure 10 (workpiece 10d) before the reforming process is performed.
- FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the structure 10 (workpiece 10d) after the reforming process is performed.
- 18A and 18B are a waveform diagram and a cross-sectional schematic diagram illustrating a state in which light having a periodic intensity distribution is irradiated onto the structure 10 (the workpiece 10d).
- the workpiece 10d has a polymer compound at least partially (see FIG. 16). This high molecular compound has a property of transmitting to laser light.
- the workpiece 10d has a portion (modified portion) in which the absorption rate of laser light is increased after the modifying step (see FIG. 17). This is because, in the modification step, part or all of the polymer compound is irradiated with ultraviolet light, and the irradiated portion is modified.
- the workpiece 10d has the fine periodic structure 14 on the surface 17 after the laser processing step (see FIG. 18). This is because in the laser processing step, when the modified portion is irradiated with laser light, the fine periodic structure 14 is formed on the surface 17.
- the workpiece 10d may be a single-layer structure 10 or a multi-layer structure 10.
- the layer having permeability is modified and the fine periodic structure 14 can be formed.
- the layer to be modified is a layer having a property of transmitting laser light.
- the workpiece 10d is a single-layer structure 10
- it can be modified and the modified workpiece 10d can be used as one layer of the multilayer structure 10.
- the layer formed of the workpiece 10d may be the inner layer 12 or the outer layer 11. The details of the reforming step will be described later in [Laser processing method].
- FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the laser beam irradiation apparatus.
- the laser beam irradiation apparatus 20 includes a laser oscillator 21, a beam splitter (transmission type diffractive optical element) 22, a collimator element 23, a light beam selection element 24, and a condensing element 25. Yes.
- the laser oscillator (laser light source) 21 is a device that outputs a laser.
- a nanosecond laser or a picosecond laser such as a YAG laser, a YVO 4 laser, or a YLF laser can be used.
- These pulse lasers have a repetition frequency of several Hz to several tens of MHz, and emit energy stored during this repetition period in a very short time width of several ps to several tens ns. Therefore, a high peak power can be efficiently obtained from a small input energy.
- the laser oscillator 21 has a function of adjusting the number of irradiation pulses.
- the laser oscillator 21 can also control the energy density (fluence: energy per irradiation area of one pulse) by adjusting the output of the laser.
- the energy density can be controlled not only by adjusting the laser output in the laser oscillator 21, but also by changing the irradiation beam diameter with the same laser output.
- the beam splitter 22 is a transmissive optical element that diffracts because fine concave portions or convex portions are periodically carved on the surface, and divides the laser light into a plurality of light beams.
- the collimator element 23 for example, a synthetic quartz plano-convex lens having a focal length of 200 mm can be used. In this case, the collimator element 23 is placed at a position 200 mm from the beam splitter 22. The collimator element 23 passes a plurality of light beams divided by the beam splitter 22.
- the light beam selection element 24 can be a mask that is placed at a position where the light beam that has passed through the collimator element 23 is focused, blocks a light beam that is unnecessary for interference among a plurality of light beams, and allows only the necessary light beam to pass.
- the condensing element 25 for example, a synthetic quartz plano-convex lens having a focal length of 100 mm can be used, and the light flux that has passed through the light flux selecting element 24 is condensed, and the light fluxes cross and interfere with each other. As shown in FIG. 17, the interfering area has a high intensity region distribution, and the structure 10 is irradiated in this region.
- the interval (period) d of the high intensity region in the interference region varies depending on the crossing angle ⁇ of the light beams.
- an optical element such as a Fresnel lens or a GRIN (Graded-Index) lens can be used in addition to a convex lens.
- the structure 10 is arranged at a predetermined distance from the light condensing element 25 of the laser light irradiation device 20. This position is an interference region where a plurality of light beams intersect with each other through the light collecting element 25 (see FIG. 20).
- the laser light irradiation device 20 outputs laser light
- the beam splitter 22 divides the laser light to form a plurality of light beams
- the condensing element 25 crosses the plurality of light beams to form an interference region.
- the body 10 is irradiated (FIG. 21 (i)).
- the outer layer 11 of the structure 10 is formed of a resin that is transparent to the wavelength of the laser light. For this reason, the laser light passes through the outer layer 11.
- the inner layer 12 of the structure 10 is formed of a resin that is impermeable to the wavelength of the laser light. For this reason, the laser light transmitted through the outer layer 11 cannot enter the outer layer side surface 13 of the inner layer 12 first.
- Laser ablation refers to a photolysis phenomenon (transpiration) in which when a substance is irradiated with laser light, the substance becomes a molecular cluster and scatters from the surface.
- photodecomposition occurs
- an uneven fine periodic structure 14 is formed on the outer layer side surface 13 (FIG. 21 (ii)).
- the fine periodic structure 14 is formed with the same period as the periodic intensity distribution.
- the structure 10 has two layers
- the transmission spectrum of each layer is different for each layer as shown in FIG.
- the wavelength indicating the semi-transmission of the outer layer 11 is around 320 nm
- the semi-transmission of the inner layer 12 is made.
- the wavelength shown is around 380 nm.
- the wavelength of the irradiation light is the wavelength included in the wavelength region ⁇ a in which the outer layer 11 exhibits transparency and the inner layer 12 exhibits impermeability.
- YAG third harmonic: wavelength ⁇ 355 nm
- the light irradiated from the outer layer 11 passes through the outer layer 11 and reaches the inner layer 12 and cannot enter from the vicinity of the surface of the inner layer 12 first. Decomposition occurs, and the fine periodic structure 14 is formed.
- the transmission spectrum of each layer is different for each layer as shown in FIG.
- the fine periodic structure 14-11 is formed on the outer layer side surface 13-11 of the first inner layer 12-1 (as shown in FIG. 9)
- the wavelength of the irradiated light is such that the outer layer 11 is transmissive.
- the wavelength included in the wavelength region ⁇ b where the first inner layer 12-1 is impermeable is selected.
- the light emitted from the outer layer 11 passes through the outer layer 11 and reaches the first inner layer 12-1, and cannot enter the first inner layer 12-1 first from the vicinity of the surface thereof.
- a fine periodic structure 14-11 is formed on the outer layer side surface 13-11 of the inner layer 12-1.
- the wavelength of the irradiation light is set to the outer layer 11 and the first inner layer 12- A wavelength included in the wavelength region ⁇ c in which 1 indicates transparency and the second inner layer 12-2 does not transmit light is selected.
- the light irradiated from the outer layer 11 passes through the outer layer 11 and the first inner layer 12-1, reaches the second inner layer 12-2, and enters first from the vicinity of the surface of the second inner layer 12-2. Therefore, the fine periodic structure 14-12 is formed on the outer layer side surface 13-12 of the second inner layer 12-2.
- the fine periodic structures 14-11 and 14-12 are formed on the outer layer side surface 13-11 of the first inner layer 12-1 and the outer layer side surface 13-12 of the second inner layer 12-2, respectively (shown in FIG. 11).
- the outer layer 11 and the first inner layer 12-1 are transmissive and the second inner layer 12-2 is irradiated with light having a wavelength included in the wavelength region ⁇ c.
- the outer layer 11 is transparent, and the first inner layer 12-1 is irradiated with light having a wavelength included in the wavelength region ⁇ b where the outer layer 11 is impermeable.
- the fine periodic structure 14-12 and the fine periodic structure 14-11 are formed, respectively.
- the transmission spectrum of each layer is different between the outer layer 11 and the inner layer 12.
- the two outer layers 11 are both formed of the same resin, two spectra of the outer layer 11 and the inner layer 12 appear as shown in FIG.
- the fine periodic structure 14-21 is formed on the first outer layer side surface 13-21 of the inner layer 12 (as shown in FIG. 13)
- the wavelength of the irradiated light is such that the first outer layer 11-1 is transparent.
- a wavelength included in the wavelength region ( ⁇ a in FIG. 22) in which the inner layer 12 exhibits impermeableness is selected.
- the fine periodic structure 14-21 is formed on the first outer layer side surface 13-21 of the inner layer 12.
- the wavelength of the irradiated light is such that the second outer layer 11-2 is transparent.
- a wavelength included in the wavelength region ( ⁇ a in FIG. 22) in which the inner layer 12 exhibits impermeableness is selected. Then, light of this wavelength is irradiated from the second outer layer 11-2 toward the inner layer 12. As a result, the light passes through the second outer layer 11-2 and reaches the inner layer 12, but cannot enter from the vicinity of the surface of the inner layer 12 first. Therefore, the fine periodic structure 14-22 is formed on the second outer layer side surface 13-22 of the inner layer 12.
- the fine periodic structures 14-21 and 14-22 are formed on the first outer layer side surface 13-21 and the second outer layer side surface 13-22 of the inner layer 12, respectively (as shown in FIG. 15).
- the first outer layer 11-1 is transparent, and the inner layer 12 is irradiated with light having a wavelength included in the wavelength region where the inner layer 12 is impermeable.
- the second outer layer 11-2 The second outer layer 11-2 irradiates light having a wavelength included in a wavelength region that exhibits transparency and the inner layer 12 is impermeable.
- the fine periodic structure 14-21 and the fine periodic structure 14-22 are formed, respectively.
- FIG. (I) is a modification process
- FIG. (I) is a modification process
- (ii) is a laser processing process
- the modifying step refers to a step of irradiating light for the purpose of modifying the workpiece 10d.
- the workpiece 10d has a polymer compound at least partially. That is, it includes a case where a part of the workpiece 10d is formed of a polymer compound and a case where the entire workpiece 10d is formed of a polymer compound.
- the following can be included as an example of the former.
- it may include a case where the workpiece 10d has a laminated structure of two or more layers, and at least one of them is formed of a polymer compound.
- the workpiece 10d may be formed in a sheet shape, and a part thereof may be formed of a polymer compound.
- the polymer compound exhibits any of “transmissivity”, “semi-transparency”, and “impermeable” with respect to laser light.
- the “permeability”, “semi-transparency”, and “impermeable” are defined as follows. When a substance has a transmittance of 70% or more with respect to the wavelength of the laser beam, it is “transmissible”, and when the transmittance is 10% or more and less than 70%, it is “semi-transmissive”. This case is referred to as “impermeable”.
- FIG. 3 is a graph showing a transmission spectrum of a stretched PET sheet which is a polymer compound.
- the workpiece 10d in the case where the workpiece 10d is a stretched PET sheet, it exhibits “transmittance” properties with respect to laser light with a wavelength of about 330 nm or more, and with respect to laser light with a wavelength of about 325 nm. Indicates a “semi-transmissive” property and a “non-transparent” property to a laser beam having a wavelength of 320 nm or less.
- the portion formed of the polymer compound exhibits any of the above properties according to the wavelength of the laser beam.
- a high molecular compound shows permeability
- the laser beam of the wavelength penetrates to the inside of a high molecular compound. That is, the absorption of laser light is small, and the interaction between light and a substance (for example, photothermal conversion or the like) hardly occurs.
- the laser light enters only near the surface of the polymer compound.
- the light irradiated to the workpiece 10d includes ultraviolet light.
- Ultraviolet light (ultraviolet light, UV) is an invisible electromagnetic wave having a wavelength of 10 to 400 nm, that is, shorter than visible light and longer than soft X-rays.
- UV ultraviolet light
- the polymer compound is modified.
- PET polyethylene terephthalate
- PET polyethylene terephthalate
- polymer chains are decomposed and oxidized from the surface on the irradiation side.
- an oxidation functional group is produced
- the polymer compound thus modified has a high absorptance of the laser beam contained in the above-mentioned wavelength, and the interaction between the light and the substance is likely to occur.
- the inventor analyzed the surface of the workpiece 10d after UV treatment (specifically, a PET sheet that is a polymer compound). As a result, it was confirmed that oligomers were generated and oxidized functional groups in the PET main chain were generated. Further, in claims 13 and 22 of the claims, “the light to be irradiated for modification includes ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less”. Ultraviolet light having a wavelength that contributes to decomposition and oxidation of a compound (workpiece).
- the laser processing step refers to a step of performing predetermined processing by irradiating part or all of the modified portion with a laser beam with respect to the polymer compound partially or entirely modified in the modification step. . Since the polymer compound has an increased absorption rate of laser light by irradiation with ultraviolet light, predetermined laser processing can be easily performed.
- the predetermined laser processing includes, for example, laser marking.
- laser marking refers to a region in which a part that expresses a structural color is uniformly formed, or a character, a figure, a symbol, etc. drawn by appropriately arranging a part that expresses a structural color. Point to.
- this laser marking for example, as shown in FIG. 28 (iii-1), a star-shaped figure or the like applied to the surface 17 of the workpiece 10d can be cited.
- the workpiece 10d is irradiated with light having a wavelength included in a wavelength region in which the workpiece 10d exhibits transparency.
- light having a wavelength of 330 nm or more for example, YAG laser third harmonic (THG-YAG): wavelength 355 nm (see FIG. 3)
- TMG-YAG YAG laser third harmonic
- the laser beam absorptivity is low, so that laser marking cannot be performed even when laser light having a wavelength of 330 nm or more is irradiated.
- the laser beam has a high absorptance, so that laser marking can be performed by irradiating laser light having a wavelength of 330 nm or more.
- the fine periodic structure 14 can be formed on the surface 17 of the workpiece 10d by irradiating the workpiece 10d with light (irradiation light) having a periodic intensity distribution. .
- the fine periodic structure 14 is formed with the same period as the periodic intensity distribution.
- a laser beam having a wavelength exhibiting transparency is irradiated onto the workpiece 10d in the interference region, a periodic light intensity distribution is excited on the surface 17 of the workpiece 10d, resulting in high intensity.
- Laser ablation occurs at the part.
- Laser ablation refers to a phenomenon in which when a substance is irradiated with laser light, the substance becomes a molecular cluster and scatters from the surface. When this laser ablation occurs, the periodic structure 14 is formed on the surface 17 of the workpiece 10d.
- the structure 10 was an extruded sheet having a three-layer structure in which the inner layer 12 was made of polyethylene naphthalate (PEN), and the first outer layer 11-1 and the second outer layer 11-2 were both made of polyethylene terephthalate (PET).
- the thickness of each layer was about 100 ⁇ m.
- PEN polyethylene naphthalate
- PET polyethylene terephthalate
- As the laser light a Q-switch pulse YAG laser third harmonic (wavelength 355 nm) that is impermeable to PEN and transparent to PET was used.
- the transmittance of the third harmonic of YAG is 0% for PEN and 82.7% for PET.
- the specifications of the pulse YAG laser were a pulse width of 5 ns and a repetition frequency of 10 Hz.
- the structure 10 was irradiated with the YAG third harmonic using the laser beam irradiation device 20.
- a fine periodic structure 14 is formed on the inner layer 12 side at the interface between the outer layer 11 and the inner layer 12 on the laser beam irradiation side, and a rainbow color is generated. A structural color was observed.
- the period of the fine periodic structure formed at this time was about 1.6 ⁇ m.
- a multilayer film having a three-layer structure in which the outer layer is formed of polypropylene (PP), the first inner layer is formed of an adhesive, and the second inner layer is formed of polyethylene terephthalate (PET) is used.
- PP polypropylene
- PET polyethylene terephthalate
- a urethane-based adhesive was used as the adhesive.
- the thickness of each layer was about 24 ⁇ m for the PP layer, about 2 ⁇ m for the adhesive layer, and about 16 ⁇ m for the PET layer.
- a Q-switched pulse YAG laser fourth harmonic (wavelength 266 nm) showing transparency to PP and impermeable to the adhesive layer and PET was used.
- the transmittance of the fourth harmonic of the YAG is 78.1% for PP (when the thickness is 12 ⁇ m), and 0% for the adhesive (thickness 2 ⁇ m) and PET (thickness 12 ⁇ m). It is.
- the specification of the pulse YAG laser is that the pulse width is 5 ns and the repetition frequency is 10 Hz.
- the above structure was irradiated with YAG fourth harmonic from the outer layer side using a laser beam irradiation apparatus.
- a fine periodic structure is formed on the first inner layer side at the interface between the outer layer and the first inner layer, and a structural color that develops a rainbow color is observed. It was.
- the fine periodic structure formed at this time was formed, and a structural color that developed iridescent was observed.
- the period of the fine periodic structure formed at this time was about 1.55 ⁇ m.
- Example 1 A plurality of stretched PET sheets having a thickness of 150 ⁇ m were prepared as the workpiece 10d. One or several of these stretched PET sheets were irradiated with ultraviolet light emitted from a mercury / xenon lamp (manufactured by Ushio) for 10 minutes from a distance of 12 cm. Here, as a result of measuring the transmittance of the stretched PET sheet at a wavelength of 355 nm, it was 82.3% before irradiation and 76.7% after irradiation.
- the above-mentioned stretched PET sheet irradiated with UV and unstretched stretched PET sheet are prepared, and a Q-switch pulse YAG laser third harmonic (wavelength 355 nm) showing transparency in the stretched PET sheet is emitted by a laser beam irradiation device.
- the specifications of the pulse YAG laser were a pulse width of 5 ns and a repetition frequency of 10 Hz.
- the irradiation energy density was 400 [mJ / cm 2 ]
- one pulse was emitted
- the irradiation energy density was 100 [mJ / cm 2 ] 15 pulses were emitted.
- FIG. 6 (i) no change was observed in the unirradiated PET sheet.
- FIGS. (Ii) and (iii) in the PET sheet that had been irradiated with UV, laser marking was applied to the UV irradiated surface, and a structural color was observed.
- the laser marking applied to the upper half is the laser marking applied to the lower half when the fluence is 400 [mJ / cm 2 ].
- FIG. 3 (iii) is an enlarged SEM image of the portion of the stretched PET sheet shown in FIG.
- Example 2 A plurality of stretched PET sheets having a thickness of 150 ⁇ m were prepared as the workpiece 10d. One or several of these stretched PET sheets were irradiated with ultraviolet light emitted from a mercury / xenon lamp (manufactured by USHIO INC.) For 5 seconds from a distance of 55 mm.
- a mercury / xenon lamp manufactured by USHIO INC.
- the above-mentioned stretched PET sheet irradiated with UV and unstretched stretched PET sheet are prepared, and a Q-switch pulse YAG laser third harmonic wave (wavelength 355 nm) showing transparency in the stretched PET sheet is applied to the interference optical system (laser Irradiation was performed by a light irradiation device 20).
- the specifications of the pulse YAG laser were a pulse width of 5 ns and a repetition frequency of 10 Hz.
- one pulse was irradiated when the irradiation energy density was 400 [mJ / cm 2 ]. As a result, no change was observed in the unirradiated PET sheet.
- Example 3 Four stretched PET sheets having a thickness of 150 ⁇ m were prepared as the workpiece 10d. Of these, one stretched PET sheet was irradiated with a UV lamp (black light) having an emission peak wavelength of 254 nm for 90 minutes. The other sheet was irradiated with a 302 nm UV lamp for the same time. The other one was irradiated with a 365 nm UV lamp for the same time. The remaining stretched PET sheet was not irradiated with a UV lamp.
- a UV lamp black light
- the transmittance of the stretched PET sheet at a wavelength of 355 nm was 82.3% for unirradiated, 80.4% after 254 nm irradiation, 77.9% after 302 nm irradiation, and 81.8% after 365 nm irradiation. It was.
- YAG laser third harmonic (wavelength 355 nm) was irradiated to the four stretched PET sheets by a laser beam irradiation apparatus.
- Each PET sheet irradiated with UV at each peak wavelength was irradiated with one pulse at an irradiation energy density of 400 [mJ / cm 2 ].
- Laser marking was applied to the UV irradiation surface of the 302 nm irradiated PET sheet.
- the authenticity determination method of the present embodiment is such that laser marking is performed on the inner layer interface and the outer layer exposed surface of a workpiece to be determined as a genuine product, and the workpiece or counterfeit distribution product is exposed at a stage after the distribution stage.
- a functional material is applied to the surface and a laser marking of a predetermined shape appears, the workpiece or a distribution product to which the workpiece is attached is determined to be a genuine product.
- the authenticity determination method of the present embodiment includes a preparation stage (laser marking forming stage, FIG. (I)), a distribution stage (FIG. (Ii)), and an authenticity determination stage (FIG. iii)).
- the preparation step is a step of irradiating the workpiece 30 (structure 10) with laser light to form laser marking (fine periodic structure 14) on the inner layer interface and the outer layer exposed surface of the workpiece.
- the fine periodic structure 14-1 (laser marking 19-1) is formed on the outer layer side surface 13 of the inner layer 12 of the structure 10, and the exposed surface of the outer layer 11 is also formed.
- 18 is formed with a fine periodic structure 14-3 (laser marking 19-3).
- the outer layer 11 When the fine periodic structure 14-1 is applied to the outer layer side surface 13 of the inner layer 12, the outer layer 11 is irradiated with light having a wavelength at which the inner layer 12 is transmissive and the inner layer 12 is impermeable.
- the fine periodic structure 14-3 when the fine periodic structure 14-3 is applied to the exposed surface 18 of the outer layer 11, the outer layer 11 is irradiated with light having a wavelength that is opaque.
- the fine periodic structure 14-3 formed on the exposed surface 18 of the outer layer 11 also has a regular arrangement that expresses a structural color.
- the fine periodic structure 14-1 formed in the inner layer 12 and the fine periodic structure 14-3 formed in the outer layer 11 may have different ranges and shapes. However, when viewed from the outer layer 11, the fine periodic structure 14-1 and the fine periodic structure 14-3 are partially or entirely overlapped. In particular, the fine periodic structure 14-1 is overlapped so that the shape is hidden by the fine periodic structure 14-3 and cannot be discriminated. This is because the shape of the fine periodic structure 14-1 formed in the inner layer 12 is concealed at the distribution stage and is revealed for the first time at the authenticity determination stage.
- fine periodic structures 14-1 and 14-3 will be further described with reference to FIG.
- the fine periodic structure 14-1 is formed in a predetermined shape (for example, star shape) on the outer layer side surface 13 of the inner layer 12.
- a fine periodic structure 14-3 is formed on the entire exposed surface 18 of the outer layer 11, as shown in FIGS.
- FIGS. 2C1 and 2C2 only the structural color of the outer layer 11 due to the fine periodic structure 14-3 is visible, and the structural color of the inner layer 12 due to the fine periodic structure 14-1 is concealed.
- the structural color development by the fine periodic structure 14-3 is strong. This is because the structural color development by the fine periodic structure 14-1 is weak, so that when both are expressed, only relatively sufficiently strong color development can be recognized by the human eye. Even in the case of diffracted light, the same can be said if the light receiver is set not to detect weak light but to detect strong light like the human eye. As a result, the shape of the fine periodic structure 14-1 can be concealed up to the authenticity determination stage.
- the distribution stage is a stage in which the workpiece 30 to which the laser markings 19-1 and 19-2 are applied is distributed as the product itself or in a form attached to the product.
- the laser marking 19-1 of the workpiece 30 is hidden by the laser marking 19-2 and cannot be confirmed with the naked eye.
- a counterfeit distribution product 40 with a marking similar to the laser marking 19-2 or a counterfeit distribution product 40 (a counterfeit of the workpiece 30) that has not been subjected to laser marking will be available.
- the counterfeit distribution product 40 and the workpiece 30 cannot be distinguished visually.
- the authenticity determination stage when the functional material 50 is applied to the exposed surface of the outer layer 11 of the workpiece 30 or the counterfeit product 40, whether or not the laser marking 19-1 applied to the inner layer 12 appears, or appears In this step, it is determined whether or not the laser marking 19-1 is a genuine product by confirming whether or not the laser marking 19-1 has a predetermined shape.
- the functional material 50 covers the details of the laser marking 19-2 when being brought into contact with or in close contact with the exposed surface 18 of the outer layer 11, and the surface opposite to the surface in contact with the exposed surface 18 is a smooth surface.
- the smooth surface may be flat when viewed microscopically, and may be flat or curved when viewed macroscopically.
- the functional material 50 includes, for example, water such as water, oil such as glycerin, liquid such as benzene, acetone, isopropyl alcohol, xylene, toluene, ethyl alcohol, methyl alcohol, and other organic solvents, and an adhesive or pressure-sensitive adhesive that a sealing body has. There are solids. However, it is not limited to these.
- this determination target is The workpiece 30 can be determined.
- the workpiece 30 itself or the product (determination target) to which the workpiece 30 is attached can be determined to be a genuine product.
- the determination target is the counterfeit distribution product 40. It can be judged.
- the counterfeit distribution product 40 itself or the product to which the counterfeit distribution product 40 is attached can be determined to be a counterfeit product.
- FIG. 28 is a diagram illustrating a procedure of the first example of the second embodiment of the authenticity determination method.
- FIG. 29 is a diagram illustrating a procedure of the second example of the second embodiment of the authenticity determination method.
- the workpiece or counterfeit product is irradiated with laser light to determine the authenticity of the workpiece or the like.
- the authenticity determination method of this embodiment includes a reforming stage (preparation stage, FIG. (I)), a distribution stage (FIG. (Ii)), and an authenticity determination stage (FIG. (Iii) -1)).
- the modification step is a step of irradiating all or part of the polymer compound of the workpiece 10d with ultraviolet light.
- the ultraviolet light may be applied to the entire polymer compound or a part thereof.
- a shielding plate 60 can be used as shown in FIG.
- the shielding plate 60 is a member provided between an ultraviolet light irradiation device (not shown) and the workpiece 10d, and has an opening 61 formed therein.
- the opening 61 is an open part for allowing a part of ultraviolet light to pass therethrough. Since the shielding plate 60 has the opening 61, the ultraviolet light output from the ultraviolet light irradiation device is partially blocked by the body of the shielding plate 60 and does not reach the workpiece 10d, but the other passes through the opening 61. Thus, the workpiece 10d is reached.
- the surface 17 of the workpiece 10d is irradiated with ultraviolet light in the same shape as the opening 61, and the irradiated range is recorded as a range where laser marking is possible.
- the opening 61 can be formed in various shapes such as characters, figures and symbols.
- the reforming stage is a stage in which the workpiece 10d to be determined as a genuine product in the authenticity determination stage is preliminarily irradiated and modified before shifting to the distribution stage. Including the meaning.
- the distribution stage is a stage in which the workpiece 10d irradiated with ultraviolet light is distributed in the form of the product itself or attached to the product.
- the workpiece 10d is already irradiated with ultraviolet light.
- the change in the transmittance of the UV-irradiated portion is small, the change in the color of the irradiated portion has almost no visual difference, and is indistinguishable from the portion not irradiated with UV. For this reason, when the counterfeit distribution product 40 (imitation product of the workpiece 10d) that is not irradiated with ultraviolet light is available, the counterfeit distribution product 40 and the workpiece 10d cannot be visually distinguished.
- the authenticity depends on whether laser marking is applied when the workpiece 10d or counterfeit distribution product 40 is irradiated with laser light, or whether the applied laser marking has a predetermined shape. This is a stage for judging whether or not the product is a product. For example, when laser marking is applied when laser light is irradiated, or when the laser marking is in a predetermined shape, the irradiation target is a workpiece that has been irradiated with ultraviolet light in advance. It can be determined that it is 10d. The workpiece 10d itself or the product (determination target) to which the workpiece 10d is attached can be determined to be a genuine product.
- the irradiation target is a counterfeit distribution product 40 that is not irradiated with the ultraviolet light. It can be judged that there is.
- the counterfeit distribution product 40 itself or the product to which the counterfeit distribution product 40 is attached can be determined to be a counterfeit product.
- the laser beam is applied to the workpiece 10d when the laser is irradiated in the authenticity determination stage. Authenticity is determined by checking whether marking has been applied.
- the modified portion having a predetermined shape is formed on the workpiece 10d by irradiating the ultraviolet light through the shielding plate 60 in the modification stage, when the laser is irradiated in the authenticity determination stage. The authenticity is determined by checking whether or not laser marking is applied to the workpiece 10d in the predetermined shape.
- the authenticity of a workpiece or the like is determined by illuminating a workpiece or a counterfeit distribution product and checking whether or not a light and shade of a predetermined shape appears in the transmitted or reflected light. To do.
- the authenticity determination method of this embodiment includes a reforming stage (preparation stage, FIG. (I)), a distribution stage (FIG. (Ii)), and an authenticity determination stage (FIG. (Iii) -2)).
- the reforming stage and the distribution stage are the same as the reforming stage and the distribution stage in the first embodiment.
- the authenticity determination step whether illumination light is applied to the workpiece 10d or counterfeit distribution product 40 (illumination object), whether or not the density of the transmitted light or reflected light appears on the projection 70 in a predetermined shape.
- This is the stage for judging whether or not the product is genuine. For example, by illuminating an illumination object, when the shade 70 appears in the projection target 70 and this dark shadow portion appears in a predetermined shape, it can be determined that the illumination object is the workpiece 10d. .
- the workpiece 10d itself or the product (determination target) to which the workpiece 10d is attached can be determined to be a genuine product.
- the shade 70 does not appear in the projection object 70 even when illuminated, or the shade does not appear in a predetermined shape, it can be determined that the irradiation object is the counterfeit distribution product 40.
- the counterfeit distribution product 40 itself or the product to which the counterfeit distribution product 40 is attached can be determined to be a counterfeit product.
- the reason why such a determination can be made is as follows.
- the workpiece 10d which is a genuine product, is irradiated with ultraviolet light in a predetermined shape in advance at the modification stage. Since this irradiated portion is modified, the absorption rate of light having a predetermined wavelength is higher than that of other portions.
- the modified portion absorbs light more than the other portions. For this reason, a shadow according to the shape of the modified portion is projected on the projection target 70.
- the counterfeit distribution product 40 which is a counterfeit product is not irradiated with ultraviolet light, and there is no modified portion like the workpiece 10d. For this reason, even if illumination light is applied to the counterfeit distribution product 40 at the authenticity determination stage, light and shade are not projected on the projection target 70.
- the modified portion of PET has an increased absorptance in the vicinity of a wavelength of 355 nm (referred to as a modified wavelength band) compared to the unmodified portion. For this reason, when the determination target is illuminated with light including the modified wavelength band, the amount of light is reduced only at the portion corresponding to the modified portion of transmitted light or reflected light. Authenticity is determined by the presence or absence or shape of this shading (that is, shadow). At this time, since the modified wavelength band is an invisible range, the image pickup device such as a camera is used. Even if the illumination light to be used has the same wavelength as the laser light, the light intensity is low, so that the processing is not performed like the laser light.
- the illumination light may be light that illuminates brighter than the surroundings, and light or shade appears in transmitted light or reflected light.
- the illumination device is specified, and lower limit values such as light intensity, luminance, illuminance, and light quantity are limited. It is not something to do.
- the projection target 70 may be any surface that can project the density of transmitted light or reflected light, and the material, shape, size, color, and the like are not limited.
- FIG. 1 is a diagram comparing the first embodiment with the second embodiment regarding the authenticity determination method. As shown in the figure, the first embodiment and the second embodiment share the reforming stage (i) and the distribution stage (ii), but differ in the authenticity determination stage (iii).
- the workpiece 10d is irradiated with laser light, and marking is performed in a predetermined shape.
- the authenticity is judged by seeing whether it is applied or not.
- laser marking is an irreversible change, once applied, it cannot be returned to the state before application. For this reason, the work piece and the added object cannot be distributed thereafter.
- the authenticity determination step (iii-2) of the present embodiment as shown in FIG. ( ⁇ ) (determination method using illumination light), the workpiece 10d is illuminated and the transmitted light or reflected light is converted into the transmitted light or reflected light. The authenticity is determined by checking whether or not a shade of a predetermined shape appears.
- the workpiece 10d is merely illuminated, and no change occurs. For this reason, the workpiece 10d can be circulated even after the authenticity determination step (iii-2).
- the common effect is that the authenticity of the distribution product can be determined.
- the attached product is put on the distribution process thereafter, it is desirable to use the second embodiment.
- the outer layer of the structure having a laminated structure is made of a resin that is transparent to a specific wavelength. Since the inner layer is formed of a resin that is impermeable to the specific wavelength, a fine periodic structure can be formed at the inner layer interface by irradiating laser light of that wavelength from the outer layer side. Since this fine periodic structure has a regular arrangement that expresses a structural color, it can be colored like a hologram and can be used as a decoration in which a latent image appears.
- the outer layer serves as a protective layer.
- the outer layer plays the role of a protective layer, it is impossible to erase or tamper with markings that are fine periodic structures. In addition, it is not necessary to form a protective layer in a later process.
- this structure can be used for authenticity determination of the distribution product. That is, when a fine periodic structure is formed on the inner layer interface and the outer layer exposed surface of the structure, and a functional material is applied to or contacted with the fine periodic structure on the outer layer exposed surface, and there is color development due to the fine periodic structure formed on the inner layer interface. Alternatively, when it can be visually confirmed that the fine periodic structure of the inner layer interface is formed in a predetermined shape, the structure or a product having this structure can be determined to be a genuine product.
- this embodiment the structure and the structure forming method (hereinafter simply referred to as “this embodiment”) of the present embodiment are the same as the technology described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “document technology”) described in the background art.
- the comparison has the following characteristics.
- a marking method a fine periodic structure is formed at the inner layer interface by irradiating laser light including ultraviolet light to cause ablation (photolysis, transpiration).
- marking is performed by irradiating laser light including infrared light to cause carbonization, foaming or evaporation.
- the formed markings develop only specific colors such as black, white, brown, and gray.
- a fine periodic structure is formed at the inner layer interface, whereby a rainbow-colored structural color is developed. For this reason, this embodiment proposes a new rainbow color development technique that replaces the conventional hologram.
- the light including ultraviolet light (UV) having a wavelength of 400 nm or less is included in the workpiece made of transparent plastic.
- UV ultraviolet light
- the absorption of laser light in the workpiece increases, so that laser marking can be easily performed.
- the light absorbent disclosed in Patent Document 2 and the light absorbing solution disclosed in Patent Document 3 are not used, the laser marking process can be simplified and the cost can be reduced.
- the forgery prevention function can be provided by using the hidden marking that appears only in the UV irradiated portion.
- the structure, the structure forming method, the laser processing method, and the authenticity determining method of the present invention have been described above.
- the structure, the structure forming method, the laser processing method, and the authenticity determining method according to the present invention are described above. It is needless to say that various modifications can be made within the scope of the present invention.
- a flat plate-like structure is shown, but the structure is not limited to a flat plate shape, and may be various shapes such as a curved surface shape, a mountain shape, a corrugated shape, a cylindrical shape, and a prismatic shape. It can be formed in the shape of
- PET polyethylene terephthalate
- the material is not limited to PET.
- polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, nylon resin, acrylic resin, chloride High molecular compounds such as vinyl resin and phenol resin can be used as the material.
- Polyester compounds such as polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), and polytrimethylene terephthalate (PTT) can also be used as a material.
- PEN polyethylene naphthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- PTT polytrimethylene terephthalate
- the periodic structure 14 needs to be formed by laser light irradiation.
- authenticity is determined based on the presence or absence of the formation of laser marking.
- the present invention is not limited to this determination method. For example, even when laser marking is performed, a specific mark is determined. If it is not a shape, it can also be determined that it is a counterfeit product.
- laser marking has been described as the predetermined laser processing, but this project is considered to be an effective laser processing method for other laser processing such as drilling and cutting.
- a thin workpiece is particularly suitable.
- the present invention is an invention relating to the determination of the authenticity of a structure or an object using the structure, the present invention can be used for articles using the structure, products requiring authentication.
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Abstract
積層構造を有する構造体の二層目以降に確実にレーザマーキングを施して、マーキング部分の傷つき、汚れ、改ざん、抹消を防止するとともに、多彩な色でマーキングを施すことを可能とする。 内層12と外層11を積層した構造の構造体10であって、内層12が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、外層11が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、内層12の表面13のうち外層11に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造14を有した。
Description
本発明は、レーザ加工の対象物である構造体、この構造体の形成手順である構造体形成方法、レーザ光を照射して所定の加工を行うレーザ加工方法、及び、これら構造体形成方法又はレーザ加工方法を利用した真贋判定方法に関し、特に、レーザ光の照射によりマーキングが施された構造体、構造体形成方法及び真贋判定方法に関する。
レーザマーキングとは、レーザ光を照射することで、様々な工業製品に、文字,記号,マークなどを施す手法をいう。
このレーザマーキングは、見た目が綺麗なこと,劣化がほとんどないこと,加工時間が短いこと,省力化が図れることなどの利点を有することから各種分野において採用されている。
このレーザマーキングは、見た目が綺麗なこと,劣化がほとんどないこと,加工時間が短いこと,省力化が図れることなどの利点を有することから各種分野において採用されている。
ところが、レーザマーキングは、一般に、製品の表面に施されていた。このため、傷つきや汚れなどによって綺麗な仕上がりが損なわれることがあった。また、改ざんや抹消のおそれがあるため、重要なデータを描けないといった問題もあった。
そこで、傷つきや汚れ、さらに、改ざんや抹消を防止する技術が提案されている。
例えば、レーザ光の照射によって文字・図形が形成可能な樹脂基体に、レーザ光が透過可能な保護層を積層するとともに、樹脂基体の表面にレーザ光を照射して、文字・図形を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この技術によれば、文字や図形が保護層で保護されるため、それら文字や図形の傷つき、汚れ、さらに改ざんや抹消を防止できる。
例えば、レーザ光の照射によって文字・図形が形成可能な樹脂基体に、レーザ光が透過可能な保護層を積層するとともに、樹脂基体の表面にレーザ光を照射して、文字・図形を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この技術によれば、文字や図形が保護層で保護されるため、それら文字や図形の傷つき、汚れ、さらに改ざんや抹消を防止できる。
また、レーザマーキングは、多くの工業製品を対象とするものの、レーザ光に対して透過性を示す高分子加工物(プラスチック)に対しては、施すことが困難である。
これは、そうした被加工物の場合、レーザ光の吸収が小さく、光と物質の相互作用(例えば、光熱変換)が起こりにくいためである。
これは、そうした被加工物の場合、レーザ光の吸収が小さく、光と物質の相互作用(例えば、光熱変換)が起こりにくいためである。
そこで、レーザ光に対して透過性を示す高分子加工物からなる被加工物に対してもレーザマーキングを可能とする技術が提案されている。
例えば、レーザ光の吸収が大きい物質(光吸収剤)を被加工物中に分散させたり、被加工物の表面に塗布したりする技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
この技術によれば、分散又は塗布された物質によりレーザ光の吸収率が高まるため、レーザマーキングが可能となる。特に、カーボンブラックを所定量含有する熱可塑性樹脂組成物によって被覆された成形品にあっては、鮮明なコントラストを有するレーザマーキングが可能となる。
例えば、レーザ光の吸収が大きい物質(光吸収剤)を被加工物中に分散させたり、被加工物の表面に塗布したりする技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
この技術によれば、分散又は塗布された物質によりレーザ光の吸収率が高まるため、レーザマーキングが可能となる。特に、カーボンブラックを所定量含有する熱可塑性樹脂組成物によって被覆された成形品にあっては、鮮明なコントラストを有するレーザマーキングが可能となる。
また、レーザ光の吸収率の高い溶液を底面に接触させた透明体に、レンズを用いて集光したレーザ光を上面から照射し、その溶液と接触する透明体の界面部に形成された孔が透明体の内部に進展するにつれてレーザ光の焦点が孔の最深部に合うようにレンズと透明体との相対位置を変化させながら透明体をエッチング処理する技術が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
この技術によれば、透明体では吸収されずに通過したレーザ光が溶液で吸収されるため、この溶液に接触した透明体に間接的にレーザエネルギーを伝達させて、その透明体の表面をエッチングすることができる。
この技術によれば、透明体では吸収されずに通過したレーザ光が溶液で吸収されるため、この溶液に接触した透明体に間接的にレーザエネルギーを伝達させて、その透明体の表面をエッチングすることができる。
しかしながら、上述した特許文献1~3に記載の技術においては、次のような問題があった。
例えば、特許文献1に記載の技術は、照射されるレーザ光を赤外領域の波長とし、熱エネルギーを与えることで、炭化、発泡あるいは蒸発を起こして、文字や図形を形成していた。
例えば、特許文献1に記載の技術は、照射されるレーザ光を赤外領域の波長とし、熱エネルギーを与えることで、炭化、発泡あるいは蒸発を起こして、文字や図形を形成していた。
ここで、炭化を起こす場合は、供給する酸素の量を制限・調整する必要があった。ところが、樹脂基体と保護層との界面は、外気との接触がないため、酸素量を調整できず、炭化現象を起こすことができなかった。このため、界面での炭化によるマーキングは、実現が困難であった。
また、赤外光照射によって発泡を起こす場合は、光吸収体と発泡剤の化学反応によってポリマ内に気泡を発生させるものであった。この方法で多層積層体の内層界面にマーキングしようとすると、発生した気泡の圧力で界面が開かれ、積層体が変形するおそれがあった。このため、発泡によるマーキングは、実用的ではなかった。
さらに、蒸発は、ポリマの劣化によりエッチングするため、コントラストが非常に低く、マーキングには不向きであった。
また、赤外光照射によって発泡を起こす場合は、光吸収体と発泡剤の化学反応によってポリマ内に気泡を発生させるものであった。この方法で多層積層体の内層界面にマーキングしようとすると、発生した気泡の圧力で界面が開かれ、積層体が変形するおそれがあった。このため、発泡によるマーキングは、実用的ではなかった。
さらに、蒸発は、ポリマの劣化によりエッチングするため、コントラストが非常に低く、マーキングには不向きであった。
しかも、炭化、発泡あるいは蒸発によるマーキングは、形成された部分の色が単一であり、その色も限られていた。
例えば、炭化の場合は、茶色、灰色、黒色であった。
発泡の場合は、白色であった。
蒸発の場合は、凹状で白色、茶色、灰色、黒色であった。
このように、特許文献1に記載の技術を用いてマーキングを行っても、多彩な色を施すことはできなかった。
例えば、炭化の場合は、茶色、灰色、黒色であった。
発泡の場合は、白色であった。
蒸発の場合は、凹状で白色、茶色、灰色、黒色であった。
このように、特許文献1に記載の技術を用いてマーキングを行っても、多彩な色を施すことはできなかった。
また、特許文献2に記載の技術は、新たに光吸収剤が必要となるのでコストの増加に繋がっていた。
さらに、光吸収剤を分散あるいは塗布する工程が加わるので、作業が煩雑になっていた。
しかも、光吸収剤にカーボンブラックを用いると、透明の被加工物が黒くなるため、透明の状態で製品化することができなかった。
さらに、光吸収剤を分散あるいは塗布する工程が加わるので、作業が煩雑になっていた。
しかも、光吸収剤にカーボンブラックを用いると、透明の被加工物が黒くなるため、透明の状態で製品化することができなかった。
また、特許文献3に記載の技術は、レーザ光の焦点が孔の最深部に合うようにレンズと透明体との相対位置を変化させるという高度な技術を必要とするため、実用的でなかった。
さらに、新たに光吸収溶液が必要となるため、コストアップに繋がっていた。
さらに、新たに光吸収溶液が必要となるため、コストアップに繋がっていた。
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、積層構造を有する構造体の二層目以降に確実にレーザマーキングを施して、マーキング部分の傷つき、汚れ、改ざん、抹消を防止するとともに、多彩な色のマーキングを施すことを可能とする構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法の提供を目的とする。
また、本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、光吸収剤や光吸収溶液などを用いることなく、簡易な手法で、レーザ光に対し透過性を示すプラスチックを少なくとも一部に有する被加工物に容易にレーザマーキングを施すことを可能とする構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法の提供を目的とする。
また、本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、光吸収剤や光吸収溶液などを用いることなく、簡易な手法で、レーザ光に対し透過性を示すプラスチックを少なくとも一部に有する被加工物に容易にレーザマーキングを施すことを可能とする構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法の提供を目的とする。
この目的を達成するため、本発明の構造体は、内層と外層を積層した構造の構造体であって、内層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、内層の表面のうち外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した構成としてある。
また、本発明の構造体は、内層と外層を積層した構造の構造体であって、外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、内層が、異なる樹脂を積層してなり、この積層した内層のうち少なくとも一つの層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、一つの層の表面のうち外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した構成としてある。
また、本発明の構造体は、内層の両面に外層を積層した構造の構造体であって、内層の一方の面に形成された第一の外層と、内層の他方の面に形成された第二の外層とを有し、内層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、第一の外層及び/又は第二の外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、内層の表面のうち、第一の外層に対向する面の少なくとも一部及び/又は第二の外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した構成としてある。
また、本発明の構造体は、内層の両面に外層を積層した構造の構造体であって、内層の一方の面に形成された第一の外層と、内層の他方の面に形成された第二の外層とを有し、これら第一の外層及び/又は第二の外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、内層が、異なる樹脂を積層してなり、この積層した内層のうち少なくとも一つの層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、一つの層の表面のうち、第一の外層に対向する面の少なくとも一部及び/又は第二の外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した構成としてある。
また、本発明の構造体は、レーザ光に対して透過性を示す高分子化合物を少なくとも一部に有する構造体であって、レーザ光の吸収を高めるように高分子化合物の少なくとも一部分に光を照射して改質させた構成としてある。
また、本発明の構造体形成方法は、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成された外層と、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成された内層とを少なくとも有する構造体に、外層を介して内層に、特定の波長の光を照射し、内層の表面のうち外層に対向する面の少なくとも一部にて、光分解を生起させて、凹凸形状の微細周期構造を形成する方法としてある。
また、本発明のレーザ加工方法は、被加工物にレーザ加工を施すレーザ加工方法であって、被加工物が、レーザ光に対して透過性を示す高分子化合物を少なくとも一部に有し、高分子化合物の少なくとも一部分に光を照射して改質した後に、該改質部分にレーザ光を照射して所定の加工を行う方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、積層構造の構造体を用いて、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分にレーザ光を照射して、被加工物の内層の表面に第一のマーキングを施すとともに、外層の露出面に第二のマーキングを施しておく段階と、第二のマーキングによる構造色の発現を抑えたときに、第一のマーキングが現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、第一のマーキングが現れないと、偽造品であると判定するために、外層の露出面に機能材を塗布する真贋判定段階とを有した方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、積層構造の構造体を用いて、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分にレーザ光を照射して、被加工物の内層の表面に第一のマーキングを施すとともに、外層の露出面に第二のマーキングを施しておく段階と、第二のマーキングによる構造色の発現を抑えたときに、現れた第一のマーキングが所定の形状であると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、現れた第一のマーキングが所定の形状でないと、偽造品であると判定するために、外層の露出面に機能材を塗布する真贋判定段階とを有した方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、レーザ光を照射することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分に光を照射して改質しておく準備段階と、被加工物にレーザ光を照射したときにマーキングが施されると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、マーキングが施されないと、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、レーザ光を照射することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物に、文字又は図形の形状に形成された開口部を有する遮蔽板を介して光を照射して改質しておく準備段階と、被加工物にレーザ光を照射したときに開口部と同じ文字又は図形の形状でマーキングが施されると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、マーキングが施されない、または所定の形状と異なる形状でマーキングが施されると、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、照明することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分に光を照射して改質しておく準備段階と、被加工物を照明したときに透過光又は反射光に濃淡が現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、濃淡が現れないと、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した方法としてある。
また、本発明の真贋判定方法は、照明することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、真正品と判定させる被加工物に文字又は図形の形状に形成された開口部を有する遮蔽板を介して光を照射して改質しておく準備段階と、被加工物を照明したときに透過光又は反射光に開口部と同じ文字又は図形の形状で濃淡が現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、濃淡が現れない、または所定の形状と異なる形状で濃淡が現れると、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した方法としてある。
本発明の構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法によれば、特定の波長に対して透過性を示す外層と、その波長に対して不透過性を示す内層とを有した構造体に対して、その波長のレーザ光を照射すると、このレーザ光が外層を透過して内層に達し、この内層の表面で光分解を生起して、凹凸形状の微細周期構造を形成することができる。これにより、積層構造を有する構造体の二層目以降に確実にレーザマーキングを施すことができる。
そして、一層目が保護層の役割を果たすことから、マーキング部分が露出して外気に晒されることがない。これにより、マーキング部分に傷つきや汚れへの耐性をもたせて発色の低下をおさえることができ、さらに、マーキング部分の改ざんや抹消を防止できる。
しかも、施されるマーキングが凹凸形状の微細周期構造で形成されたものであるため、ホログラムと同等の多彩な色でマーキングを施すことができる。
しかも、施されるマーキングが凹凸形状の微細周期構造で形成されたものであるため、ホログラムと同等の多彩な色でマーキングを施すことができる。
また、本発明の構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法によれば、光を照射することで被加工物の高分子化合物が改質して、レーザ光の吸収率を高めることができる。これにより、レーザ光に対して透過性を示す高分子化合物を少なくとも一部に有する被加工物であっても、その高分子化合物に容易にレーザマーキングを施すことができる。
さらに、レーザ光の吸収率を高める手法が光の照射であるため、光吸収剤等を用いなくてもよいことから、コストアップを抑えることができる。しかも、光吸収剤を分散あるいは塗布する工程が無いことから、作業工程を簡略化できる。
しかも、レーザ光の吸収率を高める手法が光の照射であることから、被加工物の透明が損なわれず、透明を維持した状態で製品化することができる。
さらに、レーザ光の吸収率を高める手法が光の照射であるため、光吸収剤等を用いなくてもよいことから、コストアップを抑えることができる。しかも、光吸収剤を分散あるいは塗布する工程が無いことから、作業工程を簡略化できる。
しかも、レーザ光の吸収率を高める手法が光の照射であることから、被加工物の透明が損なわれず、透明を維持した状態で製品化することができる。
以下、本発明に係る構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
[構造体]
まず、本発明の構造体の実施形態について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態の構造体の構造を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す構造体のA-A断面図である。
まず、本発明の構造体の実施形態について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態の構造体の構造を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す構造体のA-A断面図である。
構造体は、複数の層で形成された積層構造を有することができる。
ここで、構造体が二層で形成されている場合には、図1に示すように、外層11と、内層12とを有している。
外層11は、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成されている。
内層12は、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成されている。
ここで、構造体が二層で形成されている場合には、図1に示すように、外層11と、内層12とを有している。
外層11は、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成されている。
内層12は、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成されている。
これら透過性、不透過性については、次のように定義される。
特定の波長に対して、その物における光の透過率が70%以上の場合を「透過性」、透過率が10%以上70%未満の場合を「半透過性」、透過率が10%未満の場合を「不透過性」とする。
具体例として延伸PETシート(PET:Polyethylene Terephthalate)について説明すると、図3に示すように、約330nm以上の波長の光に対して透過率が70%以上であることから、延伸PETシートは透過性を示し、320nm前後の波長の光に対しては透過率が10%以上70%未満であることから半透過性を示し、約310nm以下の波長の光に対しては透過率が10%未満であることから不透過性を示す。
そして、ある波長に対してその物が透過性を示す場合、その波長の光はその物の内部まで進入する。一方、不透過性を示す場合、その光はその物の表面近傍にしか進入しない。
特定の波長に対して、その物における光の透過率が70%以上の場合を「透過性」、透過率が10%以上70%未満の場合を「半透過性」、透過率が10%未満の場合を「不透過性」とする。
具体例として延伸PETシート(PET:Polyethylene Terephthalate)について説明すると、図3に示すように、約330nm以上の波長の光に対して透過率が70%以上であることから、延伸PETシートは透過性を示し、320nm前後の波長の光に対しては透過率が10%以上70%未満であることから半透過性を示し、約310nm以下の波長の光に対しては透過率が10%未満であることから不透過性を示す。
そして、ある波長に対してその物が透過性を示す場合、その波長の光はその物の内部まで進入する。一方、不透過性を示す場合、その光はその物の表面近傍にしか進入しない。
内層12の外層側表面13(外層11と内層12との界面における内層側)の全体又は一部には、図2に示すように、光回折を起こす微細周期構造14が形成されている。そして、その微細周期構造14が、構造色を発現する規則的配列を有している。
なお、ここでいう「構造色を発現する規則的配列」とは、格子周期が可視光波長(約400nm~700nm)に近いときのことをいう。
なお、ここでいう「構造色を発現する規則的配列」とは、格子周期が可視光波長(約400nm~700nm)に近いときのことをいう。
この微細周期構造14の拡大像を、図4~図7に示す。
図4は、内層12の外層側表面13のうち微細周期構造14が形成された部分を拡大して示した透過型光学顕微鏡像である。図5は、構造体10aの断面を拡大して示した反射型光学顕微鏡像である。図6は、図5の反射型光学顕微鏡像におけるB部分を拡大して示した反射型光学顕微鏡像である。図7は、図6の反射型光学顕微鏡像におけるC部分を拡大して示したSEM像(走査型電子顕微鏡(Scanning electron microscope)による像)である。
図4は、内層12の外層側表面13のうち微細周期構造14が形成された部分を拡大して示した透過型光学顕微鏡像である。図5は、構造体10aの断面を拡大して示した反射型光学顕微鏡像である。図6は、図5の反射型光学顕微鏡像におけるB部分を拡大して示した反射型光学顕微鏡像である。図7は、図6の反射型光学顕微鏡像におけるC部分を拡大して示したSEM像(走査型電子顕微鏡(Scanning electron microscope)による像)である。
図4に示すように、微細周期構造14は、凹部15と凸部16が内層12の外層側表面13に沿ってほぼ等間隔で交互かつ規則的に連続して形成されている。そして、凹部15の間隔又は凸部16の間隔が、可視光波長に近いことから構造色を発現する。
この微細周期構造14の1周期(隣り合う凸部16の各頂点間の距離)は、約1.0~2.0μm程度となっている。
この微細周期構造14の1周期(隣り合う凸部16の各頂点間の距離)は、約1.0~2.0μm程度となっている。
また、微細周期構造14は、図5~図7に示すように、積層構造の内層界面に形成される。
なお、図4~図7の画像は、構造体10aとして内層12がPEN、第一外層11-1および第二外層11-2がいずれもPETで形成された三層構造の押出シートを用いたものである。ただし、構造体10aは、これに限るものではなく、光の照射により微細周期構造14が形成される物質であればよい。
なお、図4~図7の画像は、構造体10aとして内層12がPEN、第一外層11-1および第二外層11-2がいずれもPETで形成された三層構造の押出シートを用いたものである。ただし、構造体10aは、これに限るものではなく、光の照射により微細周期構造14が形成される物質であればよい。
さらに、微細周期構造14は、内層12の外層側表面13のうち光が照射された部分に形成される。つまり、外層側表面13の一部に光を照射すれば、その部分に微細周期構造14を形成することができる。また、外層側表面13の全体に光を照射すれば、その全体に微細周期構造14を形成することができる。ただし、外層側表面13の全体に微細周期構造14を形成する場合には、この外層側表面13の面積に応じて光を複数箇所に隙間を空けずに照射するのが望ましい。
このように、本実施形態の構造体10aは、内層12の外層側表面13に微細な周期構造14を有する構造としてある。そして、その微細周期構造14から回折・干渉等の光学現象による構造色を発現させることで、マーキングをなす。
ここで、マーキングとは、構造色及び/又は回折光を発現する部位が一様に形成された領域、又は、構造色及び/又は回折光を発現する部位を適切に配置することにより描かれた図形もしくは文字などを指す。
ここで、マーキングとは、構造色及び/又は回折光を発現する部位が一様に形成された領域、又は、構造色及び/又は回折光を発現する部位を適切に配置することにより描かれた図形もしくは文字などを指す。
この微細周期構造14を内層12の外層側表面13に形成すると、外層11が保護層の役目を果たすため、微細周期構造14の傷つきや汚れを防止できるとともに、消去や改ざんが不可能となる。
しかも、形成される形状が凹凸形状の周期構造であるため、発色が単一でなく、ホログラムのような多彩な色となる。
しかも、形成される形状が凹凸形状の周期構造であるため、発色が単一でなく、ホログラムのような多彩な色となる。
また、構造体10は、三層構造とすることができる。この場合、構造体10bは、図8に示すように、外層11と、第一内層12-1と、第二内層12-2により構成できる。
このとき、微細周期構造14は、図9に示すように、第一内層12-1の外層側表面13-11に形成することができる。また、図10に示すように、第二内層12-2の外層側表面13-12に形成することができる。さらに、図11に示すように、第一内層12-1の外層側表面13-11と第二内層12-2の外層側表面13-12の両方に形成することができる。なお、第一内層12-1と第二内層12-2は、異なる樹脂で形成される。
このとき、微細周期構造14は、図9に示すように、第一内層12-1の外層側表面13-11に形成することができる。また、図10に示すように、第二内層12-2の外層側表面13-12に形成することができる。さらに、図11に示すように、第一内層12-1の外層側表面13-11と第二内層12-2の外層側表面13-12の両方に形成することができる。なお、第一内層12-1と第二内層12-2は、異なる樹脂で形成される。
また、図12に示すように、構造体10cは、第一外層11-1と、内層12と、第二外層11-2の三層構造とすることができる。すなわち、内層12の両方の面に外層11が積層され、一方の面に第一外層11-1が形成され、他方の面に第二外層11-2が形成される。
この場合、微細周期構造14は、図13に示すように、内層12の第一外層側表面13-21に形成することができる。また、図14に示すように、内層12の第二外層側表面13-22に形成することができる。さらに、図15に示すように、内層12の第一外層側表面13-21と第二外層側表面13-22の両方に形成することができる。
この場合、微細周期構造14は、図13に示すように、内層12の第一外層側表面13-21に形成することができる。また、図14に示すように、内層12の第二外層側表面13-22に形成することができる。さらに、図15に示すように、内層12の第一外層側表面13-21と第二外層側表面13-22の両方に形成することができる。
なお、図8に示す構造体10bと図12に示す構造体10cとの違いは、三層目を内層12とするか外層11とするかの違いである。
すなわち、第三層目に微細周期構造14を形成する場合(図10及び図11に示す場合)には、この第三層目は、内層(第二内層12-2)となり、構造体10bを構成する。これに対し、第三層目には微細周期構造14を形成せず、第二層目の第三層目側の面に形成する場合(図14及び図15に示す場合)は、第三層目は、外層(第二外層11-2)となり、構造体10cを構成する。
なお、図9及び図13に示すように、内層12の(第一)外層11側の面にのみ微細周期構造14を形成する場合、第三層目の透過性は、問わない。
すなわち、第三層目に微細周期構造14を形成する場合(図10及び図11に示す場合)には、この第三層目は、内層(第二内層12-2)となり、構造体10bを構成する。これに対し、第三層目には微細周期構造14を形成せず、第二層目の第三層目側の面に形成する場合(図14及び図15に示す場合)は、第三層目は、外層(第二外層11-2)となり、構造体10cを構成する。
なお、図9及び図13に示すように、内層12の(第一)外層11側の面にのみ微細周期構造14を形成する場合、第三層目の透過性は、問わない。
また、構造体10は、四層以上で形成することができる。この場合、内層12として樹脂の異なる二以上の層が積層され(第一内層12-1~12-n)、この積層された二以上の層の一方又は両方の面に外層11が積層されている。
そして、微細周期構造14は、第一内層12-1から第n内層12-nのうちのいずれか一つ以上の層12における外層側表面13-1n(外層11が二つある場合は、各層12における第一外層側表面13-21又は第二外層側表面13-22の一方又は双方)に形成することができる。
そして、微細周期構造14は、第一内層12-1から第n内層12-nのうちのいずれか一つ以上の層12における外層側表面13-1n(外層11が二つある場合は、各層12における第一外層側表面13-21又は第二外層側表面13-22の一方又は双方)に形成することができる。
外層11又は内層12を形成する材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂などの高分子化合物などを材料として用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)などのポリエステル化合物等を材料として用いることもできる。また、外層11又は内層12を形成する材料としては、例えば、複数種類を混練した高分子化合物や共重合させた高分子化合物、適切な添加剤を加えた高分子化合物を用いることができる。
なお、外層11又は内層12は、上述の材料に限るものではなく、従来公知の任意好適な材料を用いることができる。ただし、光の照射により内層12の外層側表面13に微細周期構造14が形成されることを要する。つまり、外層11は、その光の波長に対して透過性を示し、微細周期構造14を形成する内層12は、その光の波長に対して不透過性を示すことを必要とする。
具体的には、二層構造の例として「PET(外層11)とPEN(内層12)」、「ワニス材(外層)とPET(内層)」、「ハードコート材(外層)とポリカーボネート」などの組み合わせが挙げられる。なお、ワニス材にはポリウレタン系樹脂やエポキシ系樹脂など、ハードコート材にはポリウレタン系樹脂やシリコーン系樹脂など、を用いることができる。
また、三層構造の例として、「ポリプロピレン(外層)と接着材(第一内層)とPET(第二内層)」、「ポリエチレン(外層)とエチレン-ビニルアルコール共重合体(第一内層)とPET(第二内層)」などが挙げられる。なお、接着材にはウレタン系樹脂やエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂などを用いることができる。
具体的には、二層構造の例として「PET(外層11)とPEN(内層12)」、「ワニス材(外層)とPET(内層)」、「ハードコート材(外層)とポリカーボネート」などの組み合わせが挙げられる。なお、ワニス材にはポリウレタン系樹脂やエポキシ系樹脂など、ハードコート材にはポリウレタン系樹脂やシリコーン系樹脂など、を用いることができる。
また、三層構造の例として、「ポリプロピレン(外層)と接着材(第一内層)とPET(第二内層)」、「ポリエチレン(外層)とエチレン-ビニルアルコール共重合体(第一内層)とPET(第二内層)」などが挙げられる。なお、接着材にはウレタン系樹脂やエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂などを用いることができる。
なお、構造体10は、改質工程を経ることができる。
改質工程とは、構造体10(被加工体10d)を改質することを目的として、光を照射する工程をいう。
また、本実施形態において改質とは、レーザ加工が施せない被加工体10dを、レーザ加工が施せるように、その被加工体10dの性状を変えることをいう。
図16は、改質工程が行われる前の構造体10(被加工体10d)の断面形状を示す断面模式図である。図17は、改質工程が行われた後の構造体10(被加工体10d)の断面形状を示す断面模式図である。図18は、周期的強度分布を有する光を構造体10(被加工体10d)に照射する様子を示す波形図及び断面模式図である。
改質工程とは、構造体10(被加工体10d)を改質することを目的として、光を照射する工程をいう。
また、本実施形態において改質とは、レーザ加工が施せない被加工体10dを、レーザ加工が施せるように、その被加工体10dの性状を変えることをいう。
図16は、改質工程が行われる前の構造体10(被加工体10d)の断面形状を示す断面模式図である。図17は、改質工程が行われた後の構造体10(被加工体10d)の断面形状を示す断面模式図である。図18は、周期的強度分布を有する光を構造体10(被加工体10d)に照射する様子を示す波形図及び断面模式図である。
被加工体10dは、少なくとも一部に高分子化合物を有している(図16参照)。この高分子化合物は、レーザ光に対し透過性の性質を有している。
この被加工体10dは、改質工程を経ると、レーザ光の吸収率が高まった部分(改質部分)を有する(図17参照)。これは、改質工程において、高分子化合物の一部又は全部に紫外光が照射され、この照射された部分が改質するためである。
さらに、被加工体10dは、レーザ加工工程を経ると、表面17に微細周期構造14を有する(図18参照)。これは、レーザ加工工程において、その改質した部分に、レーザ光が照射されると、表面17に微細周期構造14が形成されるためである。
この被加工体10dは、改質工程を経ると、レーザ光の吸収率が高まった部分(改質部分)を有する(図17参照)。これは、改質工程において、高分子化合物の一部又は全部に紫外光が照射され、この照射された部分が改質するためである。
さらに、被加工体10dは、レーザ加工工程を経ると、表面17に微細周期構造14を有する(図18参照)。これは、レーザ加工工程において、その改質した部分に、レーザ光が照射されると、表面17に微細周期構造14が形成されるためである。
被加工体10dは、一層の構造体10であってもよく、あるいは、多層の構造体10であってもよい。
ここで、被加工体10dが多層の構造体10の場合、改質工程を経ると、透過性を有していた層が改質され、微細周期構造14を形成することができるようになる。この改質の対象とされる層は、レーザ光に対し透過性の性質を有している層である。
一方、被加工体10dが一層の構造体10の場合、これを改質し、この改質後の被加工体10dを多層の構造体10の一層として用いることもできる。この場合、被加工体10dで形成された層は、内層12であってもよく、外層11であってもよい。
なお、改質工程の詳細については、後記の[レーザ加工方法]で説明する。
ここで、被加工体10dが多層の構造体10の場合、改質工程を経ると、透過性を有していた層が改質され、微細周期構造14を形成することができるようになる。この改質の対象とされる層は、レーザ光に対し透過性の性質を有している層である。
一方、被加工体10dが一層の構造体10の場合、これを改質し、この改質後の被加工体10dを多層の構造体10の一層として用いることもできる。この場合、被加工体10dで形成された層は、内層12であってもよく、外層11であってもよい。
なお、改質工程の詳細については、後記の[レーザ加工方法]で説明する。
[レーザ光照射装置]
次に、周期的強度分布を有するレーザ光を発生するためのレーザ光照射装置について、図19を参照して説明する。
同図は、レーザ光照射装置の構成を示す模式的斜視図である。
同図に示すように、レーザ光照射装置20は、レーザ発振器21と、ビームスプリッタ(透過型回折光学素子)22と、コリメータ素子23と、光束選択素子24と、集光素子25とを備えている。
次に、周期的強度分布を有するレーザ光を発生するためのレーザ光照射装置について、図19を参照して説明する。
同図は、レーザ光照射装置の構成を示す模式的斜視図である。
同図に示すように、レーザ光照射装置20は、レーザ発振器21と、ビームスプリッタ(透過型回折光学素子)22と、コリメータ素子23と、光束選択素子24と、集光素子25とを備えている。
レーザ発振器(レーザ光源)21は、レーザを出力する装置であって、例えば、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザなどのナノ秒レーザもしくはピコ秒レーザを用いることができる。これらパルスレーザは、数Hz~数十MHzの繰り返し周波数を有するが、この繰り返し周期の間蓄えられたエネルギーを数ps~数十nsという極めて短い時間幅で放出する。そのため、少ない入力エネルギーから高いピークパワーを効率的に得ることができる。
このレーザ発振器21は、照射パルス数を調整する機能を有している。また、レーザ発振器21は、レーザの出力を調整することで、エネルギー密度(フルエンス:1パルスの照射面積あたりのエネルギー)をコントロールすることもできる。
なお、エネルギー密度のコントロールは、レーザ発振器21におけるレーザ出力の調整の他、例えば、レーザ出力が同じで照射ビーム径を変化させることによっても実現できる。
なお、エネルギー密度のコントロールは、レーザ発振器21におけるレーザ出力の調整の他、例えば、レーザ出力が同じで照射ビーム径を変化させることによっても実現できる。
ビームスプリッタ22は、表面に微細な凹部又は凸部が周期的に刻まれているために回折を起こす、透過型の光学素子であって、レーザ光を複数の光束に分割する。
コリメータ素子23は、例えば、焦点距離が200mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、この場合はビームスプリッタ22から200mmの位置に置かれる。そして、コリメータ素子23は、ビームスプリッタ22で分割された複数の光束を通す。
コリメータ素子23は、例えば、焦点距離が200mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、この場合はビームスプリッタ22から200mmの位置に置かれる。そして、コリメータ素子23は、ビームスプリッタ22で分割された複数の光束を通す。
光束選択素子24は、コリメータ素子23を通過した光束が焦点を結ぶ位置に置かれ、複数の光束のうち干渉に不必要な光束を遮り、必要な光束のみを通過させるマスクを用いることができる。
集光素子25は、例えば、焦点距離が100mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、光束選択素子24を通過した光束を集光し、光束を交差させ干渉させる。この干渉した領域は、図17に示すように高強度域の分布となり、この領域で構造体10に照射する。
このとき、干渉領域における高強度域の間隔(周期)dは、光束の交差角度θによって異なる。高強度域の周期dは、レーザ波長λ、光束の交差角度θを用いて次式から求められる。
d=λ/{2sin(θ/2)}
集光素子25は、例えば、焦点距離が100mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、光束選択素子24を通過した光束を集光し、光束を交差させ干渉させる。この干渉した領域は、図17に示すように高強度域の分布となり、この領域で構造体10に照射する。
このとき、干渉領域における高強度域の間隔(周期)dは、光束の交差角度θによって異なる。高強度域の周期dは、レーザ波長λ、光束の交差角度θを用いて次式から求められる。
d=λ/{2sin(θ/2)}
なお、コリメータ素子23や集光素子25としては、凸レンズの他、フレネルレンズやGRIN(Graded-Index)レンズなどの光学素子を用いることができる。
[構造体の形成方法]
次に、本実施形態の構造体の形成方法について、図20~図21(i),(ii)を参照して説明する。
次に、本実施形態の構造体の形成方法について、図20~図21(i),(ii)を参照して説明する。
まず、構造体10を、レーザ光照射装置20の集光素子25から所定の距離のところに配置する。この位置は、集光素子25により複数の光束が交差する干渉領域である(図20参照)。
レーザ光照射装置20が、レーザ光を出力し、ビームスプリッタ22がレーザ光を分割して複数の光束を形成し、集光素子25がそれら複数の光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体10に照射させる(図21(i))。
レーザ光照射装置20が、レーザ光を出力し、ビームスプリッタ22がレーザ光を分割して複数の光束を形成し、集光素子25がそれら複数の光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体10に照射させる(図21(i))。
ここで、構造体10の外層11は、レーザ光の波長に対して透過性を示す樹脂で形成されている。このため、レーザ光は、外層11を透過する。
構造体10の内層12は、レーザ光の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成されている。このため、外層11を透過したレーザ光は、内層12の外層側表面13から先に進入できない。
構造体10の内層12は、レーザ光の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成されている。このため、外層11を透過したレーザ光は、内層12の外層側表面13から先に進入できない。
さらに、レーザ光の照射を干渉領域で行うことで、内層12の外層側表面13に周期的な光強度分布が励起し、高強度部でレーザアブレーションが発生する。
レーザアブレーションとは、レーザ光を物質に照射したとき、その物質が分子クラスターとなって表面から飛散する光分解現象(蒸散)をいう。
このレーザアブレーションが発生(光分解が生起)することで、外層側表面13に凹凸形状の微細周期構造14が形成される(図21(ii))。この微細周期構造14は、周期的強度分布と同じ周期で形成される。
レーザアブレーションとは、レーザ光を物質に照射したとき、その物質が分子クラスターとなって表面から飛散する光分解現象(蒸散)をいう。
このレーザアブレーションが発生(光分解が生起)することで、外層側表面13に凹凸形状の微細周期構造14が形成される(図21(ii))。この微細周期構造14は、周期的強度分布と同じ周期で形成される。
次に、構造体が二層の場合と、三層の場合において、それぞれ用いられるレーザ光の波長について説明する。
(構造体が二層の場合)
構造体10が二層の場合、各層の透過スペクトルは、図22に示すように、層ごとに異なったスペクトルとなる。
例えば、外層11がPETで形成され、内層12がPENで形成されている場合には、同図に示すように、外層11の半透過性を示す波長が320nm付近、内層12の半透過性を示す波長が380nm付近となる。
(構造体が二層の場合)
構造体10が二層の場合、各層の透過スペクトルは、図22に示すように、層ごとに異なったスペクトルとなる。
例えば、外層11がPETで形成され、内層12がPENで形成されている場合には、同図に示すように、外層11の半透過性を示す波長が320nm付近、内層12の半透過性を示す波長が380nm付近となる。
そして、内層12の外層側表面13に微細周期構造14を形成する場合、照射光の波長は、外層11が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域λaに含まれる波長となる。
具体的に、同図に示す場合には、330nm~370nmの波長の光(例えば、YAG第3高調波:波長λ=355nm)を用いることができる。
具体的に、同図に示す場合には、330nm~370nmの波長の光(例えば、YAG第3高調波:波長λ=355nm)を用いることができる。
なお、YAG第3高調波355nmを用いた場合、外層11(PET)の透過率は、T=82.7%、内層12(PEN)の透過率は、T=0%となる。
これにより、外層11から照射された光は、外層11を透過して内層12に達し、この内層12の表面近傍から先に進入することができないため、その内層12の外層側表面13にて光分解が生起し、微細周期構造14が形成される。
これにより、外層11から照射された光は、外層11を透過して内層12に達し、この内層12の表面近傍から先に進入することができないため、その内層12の外層側表面13にて光分解が生起し、微細周期構造14が形成される。
(構造体が三層(内層が二層)の場合)
構造体10が三層で形成されており、内層12が二層ある場合(図8に示す場合)、各層の透過スペクトルは、図23に示すように、層ごとに異なったスペクトルとなる。
そして、第一内層12-1の外層側表面13-11に微細周期構造14-11を形成する場合(図9に示す場合)には、照射光の波長は、外層11が透過性を示すとともに、第一内層12-1が不透過性を示す波長領域λbに含まれる波長を選ぶ。
これにより、外層11から照射された光は、外層11を透過して第一内層12-1に達し、この第一内層12-1の表面近傍から先に進入することができないため、その第一内層12-1の外層側表面13-11に微細周期構造14-11が形成される。
構造体10が三層で形成されており、内層12が二層ある場合(図8に示す場合)、各層の透過スペクトルは、図23に示すように、層ごとに異なったスペクトルとなる。
そして、第一内層12-1の外層側表面13-11に微細周期構造14-11を形成する場合(図9に示す場合)には、照射光の波長は、外層11が透過性を示すとともに、第一内層12-1が不透過性を示す波長領域λbに含まれる波長を選ぶ。
これにより、外層11から照射された光は、外層11を透過して第一内層12-1に達し、この第一内層12-1の表面近傍から先に進入することができないため、その第一内層12-1の外層側表面13-11に微細周期構造14-11が形成される。
また、第二内層12-2の外層側表面13-12に微細周期構造14-12を形成する場合(図10に示す場合)には、照射光の波長は、外層11及び第一内層12-1が透過性を示すとともに、第二内層12-2が不透過性を示す波長領域λcに含まれる波長を選ぶ。
これにより、外層11から照射された光は、外層11及び第一内層12-1を透過して第二内層12-2に達し、この第二内層12-2の表面近傍から先に進入することができないため、その第二内層12-2の外層側表面13-12に微細周期構造14-12が形成される。
これにより、外層11から照射された光は、外層11及び第一内層12-1を透過して第二内層12-2に達し、この第二内層12-2の表面近傍から先に進入することができないため、その第二内層12-2の外層側表面13-12に微細周期構造14-12が形成される。
さらに、第一内層12-1の外層側表面13-11と第二内層12-2の外層側表面13-12にそれぞれ微細周期構造14-11,14-12を形成する場合(図11に示す場合)には、まず、外層11及び第一内層12-1が透過性を示すとともに、第二内層12-2が不透過性を示す波長領域λcに含まれる波長の光を照射し、その後に、外層11が透過性を示すとともに、第一内層12-1が不透過性を示す波長領域λbに含まれる波長の光を照射する。
これにより、微細周期構造14-12と微細周期構造14-11がそれぞれ形成される。
これにより、微細周期構造14-12と微細周期構造14-11がそれぞれ形成される。
(構造体が三層(外層が二層)の場合)
構造体10が三層で形成されており、外層11が二層ある場合(図12に示す場合)、各層の透過スペクトルは、外層11と内層12で異なったスペクトルとなる。特に、二つの外層11がいずれも同じ樹脂で形成されている場合には、図22に示すように、外層11のスペクトルと内層12のスペクトルの二つのスペクトルが表れる。
そして、内層12の第一外層側表面13-21に微細周期構造14-21を形成する場合(図13に示す場合)には、照射光の波長は、第一外層11-1が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域(図22においては、λa)に含まれる波長を選ぶ。そして、この波長の光を、第一外層11-1から内層12に向かって照射する。
これにより、その光は、第一外層11-1を透過して内層12に達するが、この内層12の表面近傍から先に進入することができない。このため、その内層12の第一外層側表面13-21に微細周期構造14-21が形成される。
構造体10が三層で形成されており、外層11が二層ある場合(図12に示す場合)、各層の透過スペクトルは、外層11と内層12で異なったスペクトルとなる。特に、二つの外層11がいずれも同じ樹脂で形成されている場合には、図22に示すように、外層11のスペクトルと内層12のスペクトルの二つのスペクトルが表れる。
そして、内層12の第一外層側表面13-21に微細周期構造14-21を形成する場合(図13に示す場合)には、照射光の波長は、第一外層11-1が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域(図22においては、λa)に含まれる波長を選ぶ。そして、この波長の光を、第一外層11-1から内層12に向かって照射する。
これにより、その光は、第一外層11-1を透過して内層12に達するが、この内層12の表面近傍から先に進入することができない。このため、その内層12の第一外層側表面13-21に微細周期構造14-21が形成される。
また、内層12の第二外層側表面13-22に微細周期構造14-22を形成する場合(図14に示す場合)には、照射光の波長は、第二外層11-2が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域(図22においては、λa)に含まれる波長を選ぶ。そして、この波長の光を、第二外層11-2から内層12に向かって照射する。
これにより、その光は、第二外層11-2を透過して内層12に達するが、この内層12の表面近傍から先に進入することができない。このため、その内層12の第二外層側表面13-22に微細周期構造14-22が形成される。
これにより、その光は、第二外層11-2を透過して内層12に達するが、この内層12の表面近傍から先に進入することができない。このため、その内層12の第二外層側表面13-22に微細周期構造14-22が形成される。
さらに、内層12の第一外層側表面13-21と第二外層側表面13-22のそれぞれに微細周期構造14-21,14-22を形成する場合(図15に示す場合)には、まず、第一外層11-1が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域に含まれる波長の光を第一外層11-1から照射し、次いで、第二外層11-2が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長領域に含まれる波長の光を第二外層11-2から照射する。
これにより、微細周期構造14-21と微細周期構造14-22がそれぞれ形成される。
これにより、微細周期構造14-21と微細周期構造14-22がそれぞれ形成される。
[レーザ加工方法]
次に、本発明のレーザ加工方法の実施形態について、図24を参照して説明する。
同図は、本実施形態のレーザ加工方法の手順(被加工物(構造体)を対象としてレーザ加工を施すための手順)を示す工程図である。
同図に示すように、本実施形態のレーザ加工方法は、改質工程(同図(i))と、レーザ加工工程(同図(ii))とを有している。
次に、本発明のレーザ加工方法の実施形態について、図24を参照して説明する。
同図は、本実施形態のレーザ加工方法の手順(被加工物(構造体)を対象としてレーザ加工を施すための手順)を示す工程図である。
同図に示すように、本実施形態のレーザ加工方法は、改質工程(同図(i))と、レーザ加工工程(同図(ii))とを有している。
ここで、改質工程とは、被加工体10dを改質することを目的として、光を照射する工程をいう。
被加工体10dは、少なくとも一部に高分子化合物を有している。つまり、被加工体10dの一部が高分子化合物で形成されている場合と、被加工体10dの全体が高分子化合物で形成されている場合とを含む。
なお、前者の例としては、次のものを含むことができる。例えば、被加工体10dが2層以上の積層構造になっており、そのうちの少なくとも1層以上が高分子化合物で形成されている場合を含むことができる。また、例えば、被加工体10dがシート状に形成されており、その一部分が高分子化合物で形成されているものを含むことができる。
被加工体10dは、少なくとも一部に高分子化合物を有している。つまり、被加工体10dの一部が高分子化合物で形成されている場合と、被加工体10dの全体が高分子化合物で形成されている場合とを含む。
なお、前者の例としては、次のものを含むことができる。例えば、被加工体10dが2層以上の積層構造になっており、そのうちの少なくとも1層以上が高分子化合物で形成されている場合を含むことができる。また、例えば、被加工体10dがシート状に形成されており、その一部分が高分子化合物で形成されているものを含むことができる。
高分子化合物は、レーザ光に対して「透過性」、「半透過性」、「不透過性」のいずれかを示す。
それら「透過性」、「半透過性」、「不透過性」については、次のように定義される。
ある物質が、レーザ光の波長に対して、透過率が70%以上の場合を「透過性」、透過率が10%以上70%未満の場合を「半透過性」、透過率が10%未満の場合を「不透過性」とする。
それら「透過性」、「半透過性」、「不透過性」については、次のように定義される。
ある物質が、レーザ光の波長に対して、透過率が70%以上の場合を「透過性」、透過率が10%以上70%未満の場合を「半透過性」、透過率が10%未満の場合を「不透過性」とする。
具体例を図3に示す。図3は、高分子化合物である延伸PETシートの透過スペクトルを示すグラフである。
図3に示すように、被加工体10dが延伸PETシートの場合、波長が約330nm以上のレーザ光に対しては「透過性」の性質を示し、波長が約325nm付近のレーザ光に対しては「半透過性」の性質を示し、波長が320nm以下のレーザ光に対しては「不透過性」の性質を示す。
図3に示すように、被加工体10dが延伸PETシートの場合、波長が約330nm以上のレーザ光に対しては「透過性」の性質を示し、波長が約325nm付近のレーザ光に対しては「半透過性」の性質を示し、波長が320nm以下のレーザ光に対しては「不透過性」の性質を示す。
このように、被加工体10dは、高分子化合物で形成された部分が、レーザ光の波長に応じて、上記いずれかの性質を示す。
そして、ある波長に対して高分子化合物が透過性を示す場合、その波長のレーザ光は高分子化合物の内部まで進入する。つまり、レーザ光の吸収が小さく、光と物質の相互作用(例えば、光熱変換など)が起こりにくい。
一方、不透過性を示す場合、レーザ光は高分子化合物の表面近傍にしか進入しない。
そして、ある波長に対して高分子化合物が透過性を示す場合、その波長のレーザ光は高分子化合物の内部まで進入する。つまり、レーザ光の吸収が小さく、光と物質の相互作用(例えば、光熱変換など)が起こりにくい。
一方、不透過性を示す場合、レーザ光は高分子化合物の表面近傍にしか進入しない。
改質工程において、被加工体10dに照射する光には、紫外光が含まれる。
紫外光(紫外線、UV)は、波長が10~400nm、すなわち可視光線よりも短く、軟X線より長い不可視光線の電磁波である。
この紫外光を照射することで、高分子化合物が改質する。
例えば、高分子化合物(プラスチック)の一種であるポリエチレンテレフタレート(PET)のシートに対してUV照射を行うと、照射側の表面から高分子鎖の分解と酸化が起こる。そして、オリゴマーとPET主鎖中に酸化官能基が生成され、この酸化官能基が、特定の波長の光を吸収することとなる。こうして改質した高分子化合物は、上記の波長に含まれるレーザ光の吸収率が高くなり、光と物質の相互作用が起こりやすくなる。
紫外光(紫外線、UV)は、波長が10~400nm、すなわち可視光線よりも短く、軟X線より長い不可視光線の電磁波である。
この紫外光を照射することで、高分子化合物が改質する。
例えば、高分子化合物(プラスチック)の一種であるポリエチレンテレフタレート(PET)のシートに対してUV照射を行うと、照射側の表面から高分子鎖の分解と酸化が起こる。そして、オリゴマーとPET主鎖中に酸化官能基が生成され、この酸化官能基が、特定の波長の光を吸収することとなる。こうして改質した高分子化合物は、上記の波長に含まれるレーザ光の吸収率が高くなり、光と物質の相互作用が起こりやすくなる。
なお、発明者は、UV処理後の被加工体10d(具体的には、高分子化合物であるPETシート)の表面を分析した。その結果、オリゴマーが生成されていることや、PET主鎖中の酸化官能基が生成されていることを確認した。
また、請求の範囲の請求項13及び請求項22に、「改質のために照射する光が、400nm以下の波長の紫外光を含む」とあるが、ここでいう紫外光とは、高分子化合物(被加工体)の分解や酸化に寄与する波長の紫外光のことである。
また、請求の範囲の請求項13及び請求項22に、「改質のために照射する光が、400nm以下の波長の紫外光を含む」とあるが、ここでいう紫外光とは、高分子化合物(被加工体)の分解や酸化に寄与する波長の紫外光のことである。
レーザ加工工程とは、改質工程で一部又は全部が改質された高分子化合物に対し、その改質部分の一部又は全部にレーザ光を照射して、所定の加工を行う工程をいう。
高分子化合物は、紫外光の照射によりレーザ光の吸収率が高められているため、所定のレーザ加工を容易に行うことができる。ここで、所定のレーザ加工には、例えば、レーザマーキングなどが含まれる。
なお、本実施形態において、レーザマーキングとは、構造色を発現する部位が一様に形成された領域、または構造色を発現する部位を適切に配置することにより描かれた文字,図形,記号などを指す。このレーザマーキングの実施例としては、例えば、図28(iii-1)に示すように、被加工体10dの表面17に施された星形の図形等が挙げられる。
高分子化合物は、紫外光の照射によりレーザ光の吸収率が高められているため、所定のレーザ加工を容易に行うことができる。ここで、所定のレーザ加工には、例えば、レーザマーキングなどが含まれる。
なお、本実施形態において、レーザマーキングとは、構造色を発現する部位が一様に形成された領域、または構造色を発現する部位を適切に配置することにより描かれた文字,図形,記号などを指す。このレーザマーキングの実施例としては、例えば、図28(iii-1)に示すように、被加工体10dの表面17に施された星形の図形等が挙げられる。
[レーザマーキング方法]
次に、レーザ加工工程におけるレーザマーキング方法について、図18を参照して説明する。
次に、レーザ加工工程におけるレーザマーキング方法について、図18を参照して説明する。
レーザ加工工程において、被加工体10dは、この被加工体10dが透過性を示す波長領域に含まれる波長の光が照射される。具体的には、波長が330nm以上(例えば、YAGレーザ第3高調波(THG-YAG):波長355nm(図3参照))の光が照射される。
ここで、被加工体10dが改質工程を経ていないときは、レーザ光の吸収率が低いため、波長が330nm以上のレーザ光を照射しても、レーザマーキングを施すことはできない。
一方、被加工体10dが改質工程を経ているときは、レーザ光の吸収率が高いため、波長が330nm以上のレーザ光を照射すると、レーザマーキングを施すことができる。
ここで、被加工体10dが改質工程を経ていないときは、レーザ光の吸収率が低いため、波長が330nm以上のレーザ光を照射しても、レーザマーキングを施すことはできない。
一方、被加工体10dが改質工程を経ているときは、レーザ光の吸収率が高いため、波長が330nm以上のレーザ光を照射すると、レーザマーキングを施すことができる。
さらに、図18に示すように、周期的強度分布を有した光(照射光)を被加工体10dに照射することで、被加工体10dの表面17に微細周期構造14を形成することができる。この微細周期構造14は、周期的強度分布と同じ周期で形成される。
特に、図18に示すように、透過性を示す波長のレーザ光を、干渉領域で被加工体10dに照射すると、被加工体10dの表面17に周期的な光強度分布が励起し、高強度部でレーザアブレーションが発生する。
レーザアブレーションとは、レーザ光を物質に照射したとき、その物質が分子クラスターとなって表面から飛散する現象をいう。
このレーザアブレーションが発生することで、被加工体10dの表面17に周期構造14が形成される。
特に、図18に示すように、透過性を示す波長のレーザ光を、干渉領域で被加工体10dに照射すると、被加工体10dの表面17に周期的な光強度分布が励起し、高強度部でレーザアブレーションが発生する。
レーザアブレーションとは、レーザ光を物質に照射したとき、その物質が分子クラスターとなって表面から飛散する現象をいう。
このレーザアブレーションが発生することで、被加工体10dの表面17に周期構造14が形成される。
[構造体形成方法の実施例]
次に、本実施形態の構造体形成方法の実施例について、説明する。
構造体10は、内層12がポリエチレンナフタレート(PEN)、第一外層11-1及び第二外層11-2がいずれもポリエチレンテレフタレート(PET)で形成された三層構造の押し出しシートを用いた。
各層の厚みは、約100μmであった。
レーザ光には、PENに対して不透過性を示し、PETに対して透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)を用いた。
なお、厚さ150μmの延伸シートにおいて、YAG第3高調波の透過率はPENに対しては0%、PETに対しては82.7%である。また、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅が5ns、繰り返し周波数が10Hzであった。
次に、本実施形態の構造体形成方法の実施例について、説明する。
構造体10は、内層12がポリエチレンナフタレート(PEN)、第一外層11-1及び第二外層11-2がいずれもポリエチレンテレフタレート(PET)で形成された三層構造の押し出しシートを用いた。
各層の厚みは、約100μmであった。
レーザ光には、PENに対して不透過性を示し、PETに対して透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)を用いた。
なお、厚さ150μmの延伸シートにおいて、YAG第3高調波の透過率はPENに対しては0%、PETに対しては82.7%である。また、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅が5ns、繰り返し周波数が10Hzであった。
上記の構造体10に、レーザ光照射装置20を用いて、YAG第3高調波を照射した。
照射エネルギー密度が43[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、レーザ光照射側の外層11と内層12の界面における内層12側に微細周期構造14が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造の周期は、約1.6μmであった。
照射エネルギー密度が43[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、レーザ光照射側の外層11と内層12の界面における内層12側に微細周期構造14が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造の周期は、約1.6μmであった。
多層構造を有する構造体には、外層がポリプロピレン(PP)、第一内層が接着材、第二内層がポリエチレンテレフタレート(PET)で形成された三層構造の多層フィルムを用いた。なお、接着材には、ウレタン系接着材を用いた。各層の厚みは、PP層が約24μm、接着材層が約2μm、PET層が約16μmであった。
レーザ光には、PPに対して透過性を示し、接着材層とPETに対して不透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第4高調波(波長266nm)を用いた。なお、YAG第4高調波の透過率は、PP(厚さ12μmの場合)に対しては78.1%、接着材(厚さ2μm)とPET(厚さ12μm)に対しては、0%である。また、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅が5ns、繰り返し周波数が10Hzである。
上記の構造体に、外層側からレーザ光照射装置を用いてYAG第4高調波を照射した。照射エネルギー密度が50[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、外層と第一内層の界面における第一内層側に微細周期構造が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造の周期は、約1.55μmであった。
レーザ光には、PPに対して透過性を示し、接着材層とPETに対して不透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第4高調波(波長266nm)を用いた。なお、YAG第4高調波の透過率は、PP(厚さ12μmの場合)に対しては78.1%、接着材(厚さ2μm)とPET(厚さ12μm)に対しては、0%である。また、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅が5ns、繰り返し周波数が10Hzである。
上記の構造体に、外層側からレーザ光照射装置を用いてYAG第4高調波を照射した。照射エネルギー密度が50[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、外層と第一内層の界面における第一内層側に微細周期構造が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造が形成され、虹色に発色する構造色が観察された。このとき形成された微細周期構造の周期は、約1.55μmであった。
[レーザ加工方法の第一実施例]
次に、レーザ加工方法の第一実施例について説明する。
次に、レーザ加工方法の第一実施例について説明する。
(実施例1)
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを複数枚用意した。
これらのうちの一枚又は数枚の延伸PETシートに、水銀・キセノンランプ(ウシオ電機製)から発せられる紫外光を、12cm離れたところから、10分間照射した。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率を測定した結果、照射前が82.3%、照射後が76.7%であった。
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを複数枚用意した。
これらのうちの一枚又は数枚の延伸PETシートに、水銀・キセノンランプ(ウシオ電機製)から発せられる紫外光を、12cm離れたところから、10分間照射した。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率を測定した結果、照射前が82.3%、照射後が76.7%であった。
続いて、UV照射した上記の延伸PETシートと未照射の延伸PETシートを用意し、延伸PETシートにおいて透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)をレーザ光照射装置により照射した。
ここで、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅5ns、繰り返し周波数10Hzであった。また、照射エネルギー密度が400[mJ/cm2]のときに、パルス1発、同100[mJ/cm2]のときに、パルス15発を照射した。
ここで、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅5ns、繰り返し周波数10Hzであった。また、照射エネルギー密度が400[mJ/cm2]のときに、パルス1発、同100[mJ/cm2]のときに、パルス15発を照射した。
その結果を図25(i)~(iii)に示す。同図(i)に示すように、未照射のPETシートでは、全く変化がみられなかった。一方、同図(ii),(iii)に示すように、UV照射しておいたPETシートでは、UV照射面にレーザマーキングが施され、構造色が観察された。
なお、同図(ii)に示す画像において、上半分に施されたレーザマーキングは、フルエンスが400[mJ/cm2]のレーザ光を1発照射した場合、下半分に施されたレーザマーキングは、フルエンスが100[mJ/cm2]のレーザ光を15発照射した場合を示す。
また、同図(iii)は、同図(ii)に示す延伸PETシートのレーザマーキングが施された部分の拡大SEM像である。
このように、実施例1を行った結果、高分子化合物に前もって紫外光を照射しておくことで、レーザ加工を行えることがわかった。
なお、同図(ii)に示す画像において、上半分に施されたレーザマーキングは、フルエンスが400[mJ/cm2]のレーザ光を1発照射した場合、下半分に施されたレーザマーキングは、フルエンスが100[mJ/cm2]のレーザ光を15発照射した場合を示す。
また、同図(iii)は、同図(ii)に示す延伸PETシートのレーザマーキングが施された部分の拡大SEM像である。
このように、実施例1を行った結果、高分子化合物に前もって紫外光を照射しておくことで、レーザ加工を行えることがわかった。
(実施例2)
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを複数枚用意した。
これらのうちの一枚又は数枚の延伸PETシートに、水銀・キセノンランプ(ウシオ電機製)から発せられる紫外光を、55mm離れたところから、5秒間照射した。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率を測定した結果、照射前が82.3%、照射後が82.1%であった。
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを複数枚用意した。
これらのうちの一枚又は数枚の延伸PETシートに、水銀・キセノンランプ(ウシオ電機製)から発せられる紫外光を、55mm離れたところから、5秒間照射した。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率を測定した結果、照射前が82.3%、照射後が82.1%であった。
続いて、UV照射した上記の延伸PETシートと未照射の延伸PETシートを用意し、延伸PETシートにおいて透過性を示すQ-スイッチパルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)を干渉光学系(レーザ光照射装置20)により照射した。
ここで、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅5ns、繰り返し周波数10Hzであった。また、照射エネルギー密度が400[mJ/cm2]のときに、パルス1発を照射した。
その結果、未照射のPETシートでは、全く変化がみられなかった。一方、UV照射したPETシートでは、UV照射面にレーザマーキングが施され、構造色が観察された。
このように、実施例2を行った結果、高分子化合物から55mm離れたところから紫外光を5秒間照射した場合でも、レーザ加工を行えることがわかった。
ここで、パルスYAGレーザの仕様は、パルス幅5ns、繰り返し周波数10Hzであった。また、照射エネルギー密度が400[mJ/cm2]のときに、パルス1発を照射した。
その結果、未照射のPETシートでは、全く変化がみられなかった。一方、UV照射したPETシートでは、UV照射面にレーザマーキングが施され、構造色が観察された。
このように、実施例2を行った結果、高分子化合物から55mm離れたところから紫外光を5秒間照射した場合でも、レーザ加工を行えることがわかった。
(実施例3)
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを4枚用意した。
これらのうち1枚の延伸PETシートには、発光ピーク波長が254nmのUVランプ(ブラックライト)を90分間照射した。また、他の1枚には、302nmのUVランプを同じ時間照射した。さらに他の1枚には、365nmのUVランプを同じ時間照射した。そして、残りの延伸PETシートには、UVランプを照射しなかった。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率は、未照射が82.3%、254nm照射後が80.4%、302nm照射後が77.9%、365nm照射後が81.8%であった。
被加工体10dとして、厚さ150μmの延伸PETシートを4枚用意した。
これらのうち1枚の延伸PETシートには、発光ピーク波長が254nmのUVランプ(ブラックライト)を90分間照射した。また、他の1枚には、302nmのUVランプを同じ時間照射した。さらに他の1枚には、365nmのUVランプを同じ時間照射した。そして、残りの延伸PETシートには、UVランプを照射しなかった。
ここで、延伸PETシートの波長355nmにおける透過率は、未照射が82.3%、254nm照射後が80.4%、302nm照射後が77.9%、365nm照射後が81.8%であった。
続いて、上記4枚の延伸PETシートに対して、YAGレーザ第3高調波(波長355nm)をレーザ光照射装置により照射した。
各ピーク波長でUV照射したそれぞれのPETシートに、照射エネルギー密度400[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、365nm照射のPETシートでは全く変化がみられなかったが、254nm照射と302nm照射のPETシートではUV照射面にレーザマーキングが施された。
各ピーク波長でUV照射したそれぞれのPETシートに、照射エネルギー密度400[mJ/cm2]でパルス1発を照射した結果、365nm照射のPETシートでは全く変化がみられなかったが、254nm照射と302nm照射のPETシートではUV照射面にレーザマーキングが施された。
[真贋判定方法の第一実施形態]
次に、本実施形態のレーザマーキングを利用した真贋判定方法の第一実施形態について、図26を参照して説明する。
同図は、真贋判定方法の手順を段階ごとに示す図である。
次に、本実施形態のレーザマーキングを利用した真贋判定方法の第一実施形態について、図26を参照して説明する。
同図は、真贋判定方法の手順を段階ごとに示す図である。
本実施形態の真贋判定方法は、真正品と判定させる被加工物の内層界面と外層露出面にレーザマーキングを施しておき、流通段階を経た後の段階で、被加工物又は偽造流通品の露出面に機能材を塗布し、所定の形状のレーザマーキングが現れれば、その被加工物又はこの被加工物が付された流通品は真正品であると判定する方法である。
同図に示すように、本実施形態の真贋判定方法は、準備段階(レーザマーキング形成段階、同図(i))と、流通段階(同図(ii))と、真贋判定段階(同図(iii))とを有している。
ここで、準備段階は、被加工物30(構造体10)にレーザ光を照射して、被加工物の内層界面と外層露出面にレーザマーキング(微細周期構造14)を形成する段階である。
具体的には、図27(c2)に示すように、構造体10の内層12の外層側表面13に微細周期構造14-1(レーザマーキング19-1)を形成するとともに、外層11の露出面18に微細周期構造14-3(レーザマーキング19-3)を形成する。
ここで、準備段階は、被加工物30(構造体10)にレーザ光を照射して、被加工物の内層界面と外層露出面にレーザマーキング(微細周期構造14)を形成する段階である。
具体的には、図27(c2)に示すように、構造体10の内層12の外層側表面13に微細周期構造14-1(レーザマーキング19-1)を形成するとともに、外層11の露出面18に微細周期構造14-3(レーザマーキング19-3)を形成する。
内層12の外層側表面13に微細周期構造14-1を施す場合は、外層11が透過性を示すとともに、内層12が不透過性を示す波長の光を照射する。
これに対し、外層11の露出面18に微細周期構造14-3を施す場合には、外層11が不透過性を示す波長の光を照射する。この外層11の露出面18に形成される微細周期構造14-3も、内層12に形成される微細周期構造14-1と同様、構造色を発現する規則的配列を有している。
これに対し、外層11の露出面18に微細周期構造14-3を施す場合には、外層11が不透過性を示す波長の光を照射する。この外層11の露出面18に形成される微細周期構造14-3も、内層12に形成される微細周期構造14-1と同様、構造色を発現する規則的配列を有している。
これら内層12に形成される微細周期構造14-1と外層11に形成される微細周期構造14-3とは、施される範囲や形状が異なっていてもよい。
ただし、外層11側から見たときに、それら微細周期構造14-1と微細周期構造14-3の一部又は全部が重なるようにしておく。特に、微細周期構造14-1の形状が、微細周期構造14-3によって隠されて判別できなくなるくらいに重ねておく。これは、内層12に形成した微細周期構造14-1の形状を、流通段階では秘匿しておき、真贋判定段階で初めて明らかにするためである。
ただし、外層11側から見たときに、それら微細周期構造14-1と微細周期構造14-3の一部又は全部が重なるようにしておく。特に、微細周期構造14-1の形状が、微細周期構造14-3によって隠されて判別できなくなるくらいに重ねておく。これは、内層12に形成した微細周期構造14-1の形状を、流通段階では秘匿しておき、真贋判定段階で初めて明らかにするためである。
これら微細周期構造14-1,14-3について、さらに、図27を参照して説明する。
例えば、同図(b1),(b2)に示すように、内層12の外層側表面13に、所定の形状(例えば、星形)で微細周期構造14-1を形成する。一方、同図(a1),(a2)に示すように、外層11の露出面18の全体に微細周期構造14-3を形成する。
そうすると、同図(c1),(c2)に示すように、外層11の微細周期構造14-3による構造色だけが視認でき、内層12の微細周期構造14-1による構造色は隠蔽される。これは、外層11の微細周期構造14-3による構造色と内層12の微細周期構造14-1による構造色との両方が発現しているものの、微細周期構造14-3による構造色発色が強く、微細周期構造14-1による構造色発色が弱いために、ヒトの目では、両方が発現しているとき、相対的に十分に強い発色の方しか認識できないからである。なお、回折光の場合でも、受光器をヒトの目と同じように、弱い光は検知せず、強い光を検知するように設定すれば、同じことが言える。
これにより、微細周期構造14-1の形状を、真贋判定段階まで秘匿できる。
例えば、同図(b1),(b2)に示すように、内層12の外層側表面13に、所定の形状(例えば、星形)で微細周期構造14-1を形成する。一方、同図(a1),(a2)に示すように、外層11の露出面18の全体に微細周期構造14-3を形成する。
そうすると、同図(c1),(c2)に示すように、外層11の微細周期構造14-3による構造色だけが視認でき、内層12の微細周期構造14-1による構造色は隠蔽される。これは、外層11の微細周期構造14-3による構造色と内層12の微細周期構造14-1による構造色との両方が発現しているものの、微細周期構造14-3による構造色発色が強く、微細周期構造14-1による構造色発色が弱いために、ヒトの目では、両方が発現しているとき、相対的に十分に強い発色の方しか認識できないからである。なお、回折光の場合でも、受光器をヒトの目と同じように、弱い光は検知せず、強い光を検知するように設定すれば、同じことが言える。
これにより、微細周期構造14-1の形状を、真贋判定段階まで秘匿できる。
流通段階は、レーザマーキング19-1,19-2が施された被加工物30が、製品そのものとして又は製品に付されたかたちで流通する段階である。
この流通段階において、被加工物30のレーザマーキング19-1は、レーザマーキング19-2に隠されて肉眼では確認できない。このため、そのレーザマーキング19-2に類似したマーキングが施された偽造流通品40、あるいは、レーザマーキングが施されていない偽造流通品40(被加工物30の模倣品)が出回ることが想定される。この場合、それら偽造流通品40と被加工物30は、目視で区別することはできない。
この流通段階において、被加工物30のレーザマーキング19-1は、レーザマーキング19-2に隠されて肉眼では確認できない。このため、そのレーザマーキング19-2に類似したマーキングが施された偽造流通品40、あるいは、レーザマーキングが施されていない偽造流通品40(被加工物30の模倣品)が出回ることが想定される。この場合、それら偽造流通品40と被加工物30は、目視で区別することはできない。
真贋判定段階は、被加工物30又は偽造流通品40の外層11の露出面に機能材50を塗布したときに、内層12に施されたレーザマーキング19-1が現れるか否か、または、現れたレーザマーキング19-1が所定の形状か否かを確認することによって、真正品であるか否かを判断する段階である。
機能材50は、外層11の露出面18に接触または密着させるとレーザマーキング19-2の細部まで覆い、かつ、露出面18に接する面と反対側は滑らかな面となるものである。滑らかな面は、微視的に見て平らであれば良く、巨視的に見れば平面でも曲面でも良い。
機能材50には、例えば、水、グリセリン等の油やベンゼン、アセトン、イソプロピルアルコール、キシレン、トルエン、エチルアルコール、メチルアルコール等の有機溶剤などの液体と、シール体などが有する接着体または粘着体などの固体がある。ただし、これらに限るものではない。
機能材50には、例えば、水、グリセリン等の油やベンゼン、アセトン、イソプロピルアルコール、キシレン、トルエン、エチルアルコール、メチルアルコール等の有機溶剤などの液体と、シール体などが有する接着体または粘着体などの固体がある。ただし、これらに限るものではない。
この真贋判定段階において、機能材50を塗布したときに、例えばレーザマーキング19-1が現れた場合、または、その現れたレーザマーキング19-1が所定の形状である場合には、この判定対象は、被加工物30であると判断できる。そして、この被加工物30そのもの又は被加工物30が付された製品(判定対象物)は、真正品であると判定できる。
一方、機能材50を塗布してもレーザマーキング19-1が現れない場合、または、その現れたレーザマーキング19-1が所定の形状でない場合には、この判定対象は、偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
一方、機能材50を塗布してもレーザマーキング19-1が現れない場合、または、その現れたレーザマーキング19-1が所定の形状でない場合には、この判定対象は、偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
このように、予めレーザマーキングが施された被加工物30が市場に流通する過程で、模倣品が混入してきた場合でも、内層にレーザマーキングが施されているか否か、または、そのレーザマーキングが特定の形状で施されるか否かを確認することで、真贋の判定を容易に行うことができる。
[真贋判定方法の第二実施形態]
次に、本実施形態のレーザマーキングを利用した真贋判定方法の第二実施形態について、図28、図29を参照して説明する。
図28は、真贋判定方法の第二実施形態の第一実施例の手順を示す図である。図29は、真贋判定方法の第二実施形態の第二実施例の手順を示す図である。
次に、本実施形態のレーザマーキングを利用した真贋判定方法の第二実施形態について、図28、図29を参照して説明する。
図28は、真贋判定方法の第二実施形態の第一実施例の手順を示す図である。図29は、真贋判定方法の第二実施形態の第二実施例の手順を示す図である。
(第一実施例)
第一実施例は、被加工物又は偽造流通品にレーザ光を照射して、それら被加工物等の真贋を判定するものである。
図28に示すように、本実施例の真贋判定方法は、改質段階(準備段階、同図(i))と、流通段階(同図(ii))と、真贋判定段階(同図(iii-1))とを有している。
第一実施例は、被加工物又は偽造流通品にレーザ光を照射して、それら被加工物等の真贋を判定するものである。
図28に示すように、本実施例の真贋判定方法は、改質段階(準備段階、同図(i))と、流通段階(同図(ii))と、真贋判定段階(同図(iii-1))とを有している。
ここで、改質段階は、被加工体10dの高分子化合物の全部又は一部に紫外光を照射する段階である。
紫外光は、高分子化合物の全体に照射してもよく、また、一部に照射してもよい。
紫外光を被加工体10dの一部に照射する場合は、同図(i)に示すように、遮蔽板60を用いることができる。
遮蔽板60は、紫外光照射装置(図示せず)と被加工体10dとの間に設けられた部材であって、開口61が形成されている。
紫外光は、高分子化合物の全体に照射してもよく、また、一部に照射してもよい。
紫外光を被加工体10dの一部に照射する場合は、同図(i)に示すように、遮蔽板60を用いることができる。
遮蔽板60は、紫外光照射装置(図示せず)と被加工体10dとの間に設けられた部材であって、開口61が形成されている。
開口61は、紫外光の一部を通過させるための開放部分である。遮蔽板60が開口61を有することで、紫外光照射装置から出力された紫外光は、一部が遮蔽板60の本体で遮られて被加工体10dまで届かないものの、他は開口61を通過して被加工体10dに到達する。
そして、被加工体10dの表面17には、その開口61と同じ形状で紫外光が照射され、この照射した範囲が、レーザマーキングが可能な範囲として記録される。
なお、開口61は、文字,図形,記号など、種々の形状に形成できる。
また、改質段階は、真贋判定段階で真正品と判定させる被加工体10dに対して、流通段階への移行前に、予め光を照射して改質しておく段階であるため、準備段階としての意味を含む。
そして、被加工体10dの表面17には、その開口61と同じ形状で紫外光が照射され、この照射した範囲が、レーザマーキングが可能な範囲として記録される。
なお、開口61は、文字,図形,記号など、種々の形状に形成できる。
また、改質段階は、真贋判定段階で真正品と判定させる被加工体10dに対して、流通段階への移行前に、予め光を照射して改質しておく段階であるため、準備段階としての意味を含む。
流通段階は、紫外光が照射された被加工体10dが、製品そのもの又は製品に付されたかたちで流通する段階である。
この流通段階において、被加工体10dは、既に紫外光が照射されている。ただし、そのUV照射された箇所の透過率の変化は小さいので、照射部分の色味の変化は、視覚的に差異がほとんど無く、UVが未照射の箇所と区別がつかない。このため、紫外光が照射されていない偽造流通品40(被加工体10dの模倣品)が出回った場合、この偽造流通品40と被加工体10dとを目視で区別することはできない。
この流通段階において、被加工体10dは、既に紫外光が照射されている。ただし、そのUV照射された箇所の透過率の変化は小さいので、照射部分の色味の変化は、視覚的に差異がほとんど無く、UVが未照射の箇所と区別がつかない。このため、紫外光が照射されていない偽造流通品40(被加工体10dの模倣品)が出回った場合、この偽造流通品40と被加工体10dとを目視で区別することはできない。
真贋判定段階は、被加工体10d又は偽造流通品40にレーザ光を照射したときに、レーザマーキングが施されるか否か、または、施されたレーザマーキングが所定の形状か否かによって、真正品であるか否かを判断する段階である。
例えば、レーザ光を照射したときにレーザマーキングが施された場合、または、その施されたレーザマーキングが所定の形状である場合には、この照射対象は、予め紫外光が照射された被加工体10dであると判断できる。そして、この被加工体10dそのもの又は被加工体10dが付された製品(判定対象物)は、真正品であると判定できる。
一方、レーザ光を照射してもレーザマーキングが施されない場合、または、その施されたレーザマーキングが所定の形状でない場合には、この照射対象は、紫外光が照射されていない偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
例えば、レーザ光を照射したときにレーザマーキングが施された場合、または、その施されたレーザマーキングが所定の形状である場合には、この照射対象は、予め紫外光が照射された被加工体10dであると判断できる。そして、この被加工体10dそのもの又は被加工体10dが付された製品(判定対象物)は、真正品であると判定できる。
一方、レーザ光を照射してもレーザマーキングが施されない場合、または、その施されたレーザマーキングが所定の形状でない場合には、この照射対象は、紫外光が照射されていない偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
なお、改質段階において、遮蔽板60などを用いずに、被加工体10dの全体に紫外光を照射したときは、真贋判定段階において、レーザを照射したときに、その被加工体10dにレーザマーキングが施されたか否かを見ることによって真贋を判定する。
一方、改質段階において、遮蔽板60を介して紫外光を照射したことで、被加工体10dに所定形状の改質部分が形成されたときは、真贋判定段階において、レーザを照射したときに、その被加工体10dにその所定の形状でレーザマーキングが施されたか否かを見ることによって真贋を判定する。
一方、改質段階において、遮蔽板60を介して紫外光を照射したことで、被加工体10dに所定形状の改質部分が形成されたときは、真贋判定段階において、レーザを照射したときに、その被加工体10dにその所定の形状でレーザマーキングが施されたか否かを見ることによって真贋を判定する。
このように、予めUV照射された被加工体10dが市場に流通する過程で、UVが未照射の模倣品が混入してきた場合でも、レーザマーキングが施されるか否か、または、特定の形状で施されるか否かを試行することで、真贋の判定を容易に行うことができる。
(第二実施例)
第二実施例は、被加工物又は偽造流通品を照明することで、その透過光又は反射光に所定の形状の濃淡が現れるか否かを見ることにより、それら被加工物等の真贋を判定するものである。
第二実施例は、被加工物又は偽造流通品を照明することで、その透過光又は反射光に所定の形状の濃淡が現れるか否かを見ることにより、それら被加工物等の真贋を判定するものである。
図29に示すように、本実施例の真贋判定方法は、改質段階(準備段階、同図(i))と、流通段階(同図(ii))と、真贋判定段階(同図(iii-2))とを有している。
ここで、改質段階及び流通段階は、第一実施例における改質段階及び流通段階と同様である。
ここで、改質段階及び流通段階は、第一実施例における改質段階及び流通段階と同様である。
真贋判定段階は、被加工体10d又は偽造流通品40(照明対象物)に照明光をあてたときに、その透過光又は反射光の濃淡が所定の形状で被投影体70に現れるか否かを見ることで、真正品であるか否かを判断する段階である。
例えば、照明対象物を照明することで、被投影体70に濃淡が現れ、この濃い影の部分が所定の形状で現れていると、その照明対象物は、被加工体10dであると判断できる。そして、この被加工体10dそのもの又は被加工体10dが付された製品(判定対象物)は、真正品であると判定できる。
一方、照明しても被投影体70に濃淡が現れないとき、又は、濃淡が現れても所定の形状で現れていないときは、その照射対象物は、偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
例えば、照明対象物を照明することで、被投影体70に濃淡が現れ、この濃い影の部分が所定の形状で現れていると、その照明対象物は、被加工体10dであると判断できる。そして、この被加工体10dそのもの又は被加工体10dが付された製品(判定対象物)は、真正品であると判定できる。
一方、照明しても被投影体70に濃淡が現れないとき、又は、濃淡が現れても所定の形状で現れていないときは、その照射対象物は、偽造流通品40であると判断できる。そして、この偽造流通品40そのもの又は偽造流通品40が付された製品は、偽造品であると判定できる。
このように判定できる理由は、次による。
真正品である被加工体10dには、改質段階で、予め紫外光が所定の形状で照射されている。この照射部分は改質していることから、他の部分に比べて所定波長の光の吸収率が高まっている。
そして、真贋判定段階で、被加工体10dに照明光をあてると、改質部分が他の部分よりも光を吸収する。このため、被投影体70には、改質部分の形状に応じた影が映し出される。
これに対し、偽造品である偽造流通品40には、紫外光が照射されておらず、被加工体10dのような改質部分が存在しない。このため、真贋判定段階で、偽造流通品40に照明光をあてても、被投影体70に濃淡が映し出されない。
真正品である被加工体10dには、改質段階で、予め紫外光が所定の形状で照射されている。この照射部分は改質していることから、他の部分に比べて所定波長の光の吸収率が高まっている。
そして、真贋判定段階で、被加工体10dに照明光をあてると、改質部分が他の部分よりも光を吸収する。このため、被投影体70には、改質部分の形状に応じた影が映し出される。
これに対し、偽造品である偽造流通品40には、紫外光が照射されておらず、被加工体10dのような改質部分が存在しない。このため、真贋判定段階で、偽造流通品40に照明光をあてても、被投影体70に濃淡が映し出されない。
この本実施例の具体例について説明する。ここでは、被加工体10dにPETを用いた場合について説明する。
PETの改質部分は、未改質部分と比べて波長355nm近傍(仮に、改質波長帯と呼ぶ)の吸収率が高まっている。そのため、改質波長帯を含む光で判定対象物を照明すると、透過光または反射光の改質部分に相当する箇所だけが光量が減少する。この濃淡(つまりは影)の有無あるいは形状により真贋を判定する。
このとき、改質波長帯は不可視域であるので、カメラなどの撮像素子を用いて実施することになる。また、用いる照明光は、レーザ光と同じ波長であっても、光強度が低いので、レーザ光のように加工は施されない。
PETの改質部分は、未改質部分と比べて波長355nm近傍(仮に、改質波長帯と呼ぶ)の吸収率が高まっている。そのため、改質波長帯を含む光で判定対象物を照明すると、透過光または反射光の改質部分に相当する箇所だけが光量が減少する。この濃淡(つまりは影)の有無あるいは形状により真贋を判定する。
このとき、改質波長帯は不可視域であるので、カメラなどの撮像素子を用いて実施することになる。また、用いる照明光は、レーザ光と同じ波長であっても、光強度が低いので、レーザ光のように加工は施されない。
このように、予めUV照射された被加工体10dが市場に流通する過程で、UVが未照射の模倣品が混入してきた場合でも、被加工体10dを照明して、その透過光又は反射光に濃淡が現れているか否かを見ることで、真贋の判定を容易に行うことができる。
なお、照明光は、周囲よりも明るく照明して、透過光又は反射光に濃淡が現れる光であればよく、照明装置が特定されたり、光度,輝度,照度,光量などの下限値が限定されたりするものではない。
また、被投影体70は、透過光又は反射光の濃淡を映し出すことが可能な面であればよく、材質,形状,大きさ,色などが限定されるものではない。
また、被投影体70は、透過光又は反射光の濃淡を映し出すことが可能な面であればよく、材質,形状,大きさ,色などが限定されるものではない。
(第二実施例の優位性)
次に、第二実施例の優位性について、図30を参照して説明する。
同図は、真贋判定方法について、第一実施例と第二実施例とを対比した図である。
同図に示すように、第一実施例と第二実施例とは、改質段階(i)と流通段階(ii)が共通しているものの、真贋判定段階(iii)が異なっている。
次に、第二実施例の優位性について、図30を参照して説明する。
同図は、真贋判定方法について、第一実施例と第二実施例とを対比した図である。
同図に示すように、第一実施例と第二実施例とは、改質段階(i)と流通段階(ii)が共通しているものの、真贋判定段階(iii)が異なっている。
第一実施例の真贋判定段階(iii-1)は、同図(α)(レーザマーキングによる判定方法)に示すように、被加工体10dにレーザ光を照射して、所定の形状でマーキングが施されるか否かを見ることで真贋を判定している。
ここで、レーザマーキングは、不可逆変化であるので、一度施されると、施される前の状態に戻すことはできない。このため、被加工物や付加された対象物は、その後は流通不可能になってしまう。
ここで、レーザマーキングは、不可逆変化であるので、一度施されると、施される前の状態に戻すことはできない。このため、被加工物や付加された対象物は、その後は流通不可能になってしまう。
これに対し、本実施例の真贋判定段階(iii-2)は、同図(β)(照明光による判定方法)に示すように、被加工体10dを照明し、この透過光又は反射光に所定形状の濃淡が現れるか否かを見ることで真贋を判定している。
ここで、被加工体10dは、照明されるだけで、何ら変化は生じない。このため、真贋判定段階(iii-2)を経た後も、その被加工体10dを流通させることができる。
ここで、被加工体10dは、照明されるだけで、何ら変化は生じない。このため、真贋判定段階(iii-2)を経た後も、その被加工体10dを流通させることができる。
このように、真贋判定方法の第一実施例と第二実施例とを比較した場合、共通した効果として、流通品の真贋を判定できる点を挙げることができるが、被加工体10dやこれを付した製品をその後も流通過程にのせる場合には、第二実施例を用いることが望ましい。
以上説明したように、本実施形態の構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法によれば、積層構造を有する構造体の外層を特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成し、内層をその特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成したため、その波長のレーザ光を外層の側から照射することで、内層界面に微細周期構造を形成することができる。
この微細周期構造は、構造色を発現する規則的配列を有することから、ホログラムのような発色を可能とし、潜像が現れる装飾として用いることができる。
この微細周期構造は、構造色を発現する規則的配列を有することから、ホログラムのような発色を可能とし、潜像が現れる装飾として用いることができる。
また、微細周期構造は、内層界面に形成されるため、外層が保護層の役割を果たす。これにより、微細周期構造に対する傷つきや汚れへの耐性を付加することができ、発色の低下をなくすことができる。
さらに、外層が保護層の役割を果たすため、微細周期構造であるマーキングの消去や改ざんが不可能となる。加えて、後工程による保護層の形成が不要となる。
さらに、外層が保護層の役割を果たすため、微細周期構造であるマーキングの消去や改ざんが不可能となる。加えて、後工程による保護層の形成が不要となる。
しかも、積層構造の構造体に内層界面と外層露出面にそれぞれ微細周期構造を形成することで、この構造体を流通製品の真贋判定に用いることができる。
すなわち、その構造体の内層界面と外層露出面に微細周期構造を形成し、外層露出面の微細周期構造に機能材を塗布又は接触させ、内層界面に形成された微細周期構造による発色があるとき、又は、その内層界面の微細周期構造が所定の形状で形成されていることが視認できるときには、その構造体又はこの構造体を有する製品は、真正品であると判定できる。
すなわち、その構造体の内層界面と外層露出面に微細周期構造を形成し、外層露出面の微細周期構造に機能材を塗布又は接触させ、内層界面に形成された微細周期構造による発色があるとき、又は、その内層界面の微細周期構造が所定の形状で形成されていることが視認できるときには、その構造体又はこの構造体を有する製品は、真正品であると判定できる。
さらに、本実施形態の構造体及び構造体形成方法(以下、単に「本実施形態」という。)は、背景技術で述べた特許文献1に記載の技術(以下、「文献技術」という。)との比較において、次の特徴を有している。
例えば、本実施形態では、マーキングの手法として、紫外光を含むレーザ光を照射してアブレーション(光分解、蒸散)を生起させて、内層界面に微細周期構造を形成する。これに対し、文献技術は、赤外光を含むレーザ光を照射して炭化、発泡あるいは蒸発の現象を起こしてマーキングを施す。
ここで、炭化は、酸素量の調整を必要とし、発泡は、積層構造を破壊する可能性を有し、赤外光による蒸発は、コントラストが低いためにマーキングとして用いることが難しい。
これに対し、本実施形態は、紫外光を含む特定波長のレーザ光を複数の光束の干渉領域で照射することで、図4~図7に示す微細周期構造を内層界面に簡易かつ確実に形成する技術である。この本実施形態では、文献技術の炭化等で生じる問題は、一切生じない。
例えば、本実施形態では、マーキングの手法として、紫外光を含むレーザ光を照射してアブレーション(光分解、蒸散)を生起させて、内層界面に微細周期構造を形成する。これに対し、文献技術は、赤外光を含むレーザ光を照射して炭化、発泡あるいは蒸発の現象を起こしてマーキングを施す。
ここで、炭化は、酸素量の調整を必要とし、発泡は、積層構造を破壊する可能性を有し、赤外光による蒸発は、コントラストが低いためにマーキングとして用いることが難しい。
これに対し、本実施形態は、紫外光を含む特定波長のレーザ光を複数の光束の干渉領域で照射することで、図4~図7に示す微細周期構造を内層界面に簡易かつ確実に形成する技術である。この本実施形態では、文献技術の炭化等で生じる問題は、一切生じない。
また、文献技術では、形成されたマーキングは、黒色、白色、茶色、灰色といった特定の色しか発色しない。これに対し、本実施形態では、内層界面に微細周期構造を形成し、これにより虹色の構造色発色を発現する。このため、本実施形態は、従来のホログラムに代わる新たな虹色発色技術を提案するものである。
以上説明したように、本実施形態の構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法によれば、透明プラスチックからなる被加工物に波長400nm以下の紫外光(UV)が含まれる光を照射し、被加工物を改質することで、この被加工物におけるレーザ光の吸収が増大するため、レーザマーキングを施しやすくすることができる。
また、前述の特許文献2に開示された光吸収剤や特許文献3に開示された光吸収溶液などを用いないので、レーザマーキングの工程の簡略化とコストの低減を図ることができる。
さらに、UV照射した箇所だけ現れる隠しマーキングを利用することで、偽造防止機能を付与できる。
また、前述の特許文献2に開示された光吸収剤や特許文献3に開示された光吸収溶液などを用いないので、レーザマーキングの工程の簡略化とコストの低減を図ることができる。
さらに、UV照射した箇所だけ現れる隠しマーキングを利用することで、偽造防止機能を付与できる。
以上、本発明の構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る構造体、構造体形成方法、レーザ加工方法及び真贋判定方法は上述した実施形態や実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、平板状の構造体を示したが、構造体は、平板状に限定されるものではなく、曲面状、山形状、波型状、円柱状、角柱状など、種々の形状に形成することができる。
例えば、上述した実施形態では、平板状の構造体を示したが、構造体は、平板状に限定されるものではなく、曲面状、山形状、波型状、円柱状、角柱状など、種々の形状に形成することができる。
また、上述した実施形態では、被加工物の材質としてポリエチレンテレフタレート(PET)を挙げたが、PETに限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂などの高分子化合物などを材料として用いることができる。また、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)などのポリエステル化合物等を材料として用いることもできる。ただし、レーザ光の照射により周期構造14が形成されることを要する。
さらに、上述した真贋判定方法の実施形態では、レーザマーキングの形成の有無により真贋を判定していたが、この判定の仕方に限るものではなく、例えば、レーザマーキングが施された場合でも、特定の形状でなければ偽造品であると判定することもできる。
ここまで、所定のレーザ加工としてレーザマーキングについて説明したが、本案件は、それ以外の穴開け、切断などのレーザ加工にも有効なレーザ加工方法であると考えられる。この場合、特には薄い被加工物が最適である。
本発明は、構造体や、この構造体を利用した対象物の真贋判定に関する発明であるため、その構造体を用いた物品、真贋判定を必要とする商品などに利用可能である。
10(10a、10b、10c) 構造体
10d 被加工体
11 外層
11-1 第一外層
11-2 第二外層
12 内層
12-1 第一内層
12-2 第二内層
13,13-11,13-12 外層側表面
13-21 第一外層側表面
13-22 第二外層側表面
14,14-11,14-12,14-21,14-22 微細周期構造
18 露出面
20 レーザ光照射装置
30 被加工物
40 偽造流通品
50 機能材
60 遮蔽板
61 開口
10d 被加工体
11 外層
11-1 第一外層
11-2 第二外層
12 内層
12-1 第一内層
12-2 第二内層
13,13-11,13-12 外層側表面
13-21 第一外層側表面
13-22 第二外層側表面
14,14-11,14-12,14-21,14-22 微細周期構造
18 露出面
20 レーザ光照射装置
30 被加工物
40 偽造流通品
50 機能材
60 遮蔽板
61 開口
Claims (22)
- 内層と外層を積層した構造の構造体であって、
前記内層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、
前記外層が、前記特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、
前記内層の表面のうち前記外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した
ことを特徴とする構造体。 - 内層と外層を積層した構造の構造体であって、
前記外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、
前記内層が、異なる樹脂を積層してなり、
この積層した内層のうち少なくとも一つの層が、前記特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、
前記一つの層の表面のうち前記外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した
ことを特徴とする構造体。 - 内層の両面に外層を積層した構造の構造体であって、
前記内層の一方の面に形成された第一の外層と、
前記内層の他方の面に形成された第二の外層とを有し、
前記内層が、特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、
前記第一の外層及び/又は第二の外層が、前記特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、
前記内層の表面のうち、前記第一の外層に対向する面の少なくとも一部及び/又は前記第二の外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した
ことを特徴とする構造体。 - 内層の両面に外層を積層した構造の構造体であって、
前記内層の一方の面に形成された第一の外層と、
前記内層の他方の面に形成された第二の外層とを有し、
これら第一の外層及び/又は第二の外層が、特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成され、
前記内層が、異なる樹脂を積層してなり、
この積層した内層のうち少なくとも一つの層が、前記特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成され、
前記一つの層の表面のうち、前記第一の外層に対向する面の少なくとも一部及び/又は前記第二の外層に対向する面の少なくとも一部に、光分解の生起により形成された凹凸形状の微細周期構造を有した
ことを特徴とする構造体。 - 前記微細周期構造が、構造色を発現する規則的配列を有する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の構造体。 - 前記光分解を生起させる光が紫外光を含む
ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の構造体。 - レーザ光に対して透過性を示す高分子化合物を少なくとも一部に有する構造体であって、
前記レーザ光の吸収を高めるように前記高分子化合物の少なくとも一部分に光を照射して改質させた
ことを特徴とする構造体。 - レーザ光の照射により前記改質部分に微細周期構造が形成された
ことを特徴とする請求項7記載の構造体。 - 特定の波長に対して透過性を示す樹脂で形成された外層と、前記特定の波長に対して不透過性を示す樹脂で形成された内層とを少なくとも有する構造体に、前記外層を介して前記内層に、前記特定の波長の光を照射し、
前記内層の表面のうち前記外層に対向する面の少なくとも一部にて、光分解を生起させて、凹凸形状の微細周期構造を形成する
ことを特徴とする構造体形成方法。 - レーザ発振器が前記特定の波長のレーザ光を出力し、
ビームスプリッタが前記レーザ光を複数の光束に分割し、
集光素子が前記複数の光束を交差させて干渉領域を形成し、
前記干渉領域に前記構造体を配置して、前記微細周期構造を形成する
ことを特徴とする請求項9記載の構造体形成方法。 - 前記レーザ光が紫外光を含む
ことを特徴とする請求項9又は10記載の構造体形成方法。 - 被加工物にレーザ加工を施すレーザ加工方法であって、
前記被加工物が、レーザ光に対して透過性を示す高分子化合物を少なくとも一部に有し、
前記高分子化合物の少なくとも一部分に光を照射して改質した後に、該改質部分に前記レーザ光を照射して所定の加工を行う
ことを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記改質のために照射する光が、400nm以下の波長の紫外光を含む
ことを特徴とする請求項12記載のレーザ加工方法。 - 前記被加工物の改質部分に、周期的強度分布で前記レーザ光を照射し、前記改質部分の表面に微細周期構造を形成する
ことを特徴とする請求項12又は13記載のレーザ加工方法。 - 文字又は図形の形状に形成された開口部を有する遮蔽板を介して、前記被加工物の改質部分に前記光を照射する
ことを特徴とする請求項12~14のいずれかに記載のレーザ加工方法。 - 積層構造の構造体を用いて、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分にレーザ光を照射して、前記被加工物の内層の表面に第一のマーキングを施すとともに、外層の露出面に第二のマーキングを施しておく段階と、
前記第二のマーキングによる構造色の発現を抑えたときに、前記第一のマーキングが現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、第一のマーキングが現れないと、偽造品であると判定するために、前記外層の露出面に機能材を塗布する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - 積層構造の構造体を用いて、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分にレーザ光を照射して、前記被加工物の内層の表面に第一のマーキングを施すとともに、外層の露出面に第二のマーキングを施しておく段階と、
前記第二のマーキングによる構造色の発現を抑えたときに、現れた前記第一のマーキングが所定の形状であると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、現れた第一のマーキングが所定の形状でないと、偽造品であると判定するために、前記外層の露出面に機能材を塗布する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - レーザ光を照射することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分に光を照射して改質しておく準備段階と、
前記被加工物にレーザ光を照射したときにマーキングが施されると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、マーキングが施されないと、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - レーザ光を照射することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物に、文字又は図形の形状に形成された開口部を有する遮蔽板を介して光を照射して改質しておく準備段階と、
前記被加工物にレーザ光を照射したときに前記開口部と同じ文字又は図形の形状でマーキングが施されると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、マーキングが施されない、または所定の形状と異なる形状でマーキングが施されると、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - 照明することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物の少なくとも一部分に光を照射して改質しておく準備段階と、
前記被加工物を照明したときに透過光又は反射光に濃淡が現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、濃淡が現れないと、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - 照明することで、被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であるか否かを判定する真贋判定方法であって、
真正品と判定させる被加工物に文字又は図形の形状に形成された開口部を有する遮蔽板を介して光を照射して改質しておく準備段階と、
前記被加工物を照明したときに透過光又は反射光に前記開口部と同じ文字又は図形の形状で濃淡が現れると、当該被加工物又はこの被加工物の付された判定対象物が真正品であると判定し、一方、濃淡が現れない、または所定の形状と異なる形状で濃淡が現れると、偽造品であると判定する真贋判定段階とを有した
ことを特徴とする真贋判定方法。 - 前記改質のために照射する光が、400nm以下の波長の紫外光を含む
ことを特徴とする請求項18~21のいずれかに記載の真贋判定方法。
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