(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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７記載の構造体形成方法。
【請求項９】
前記レーザ光が紫外光を含む
ことを特徴とする請求項７又は８記載の構造体形成方法。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層構造を有する構造体、この構造体の形成手順である構造体形成方法、及び、この構造体形成方法を用い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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、傷つきや汚れ、さらに、改ざんや抹消を防止可能と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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９１６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１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、照射されるレーザ光は、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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、構造体形成方法及び真贋判定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構造体、構造体形成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。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の構造体の構造を模式的に表した斜視図である。
【図２】本実施形態の構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図３】延伸ＰＥＴシートの透過スペクトルを示すグラフである。
【図４】構造体の内層表面を拡大した透過顕微像である。
【図５】構造体の断面を拡大した反射顕微像である。
【図６】図５に示す構造体断面のＢ部分を拡大した反射顕微像である。
【図７】図６に示す構造体断面のＣ部分を拡大したＳＥＭ像である。
【図８】三層の構造体の外観を示す斜視図である。
【図９】第一内層の外層側表面に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１０】第二内層の外層側表面に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１１】第一内層の外層側表面と第二内層の外層側表面の両方に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１２】三層の構造体の外観を示す斜視図である。
【図１３】内層の第一外層側表面に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１４】内層の第二外層側表面に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１５】内層の第一外層側表面と第二外層側表面の両方に微細周期構造が形成された構造体の構造を模式的に表した断面図である。
【図１６】レーザ光照射装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１７】構造体に照射される光の干渉領域を示す模式図である。
【図１８】構造体形成方法の手順を示す模式図である。
【図１９】外層を形成するＰＥＴと内層を形成するＰＥＮのそれぞれの透過スペクトルを示すグラフである。
【図２０】外層、第一内層、第二内層のそれぞれの透過スペクトルを示すグラフである。
【図２１】真贋判定方法の手順を示す模式図であって、（ｉ）は、準備段階（レーザマーキング形成段階）、（ii）は、流通段階、（iii）は、真贋判定段階を示す。
【図２２】本実施形態の構造体を用いた真贋判定方法を説明するための図であって、（ａ１）及び（ａ２）は、外層に微細周期構造が形成されたときに発現する構造色を示す図、（ｂ１）及び（ｂ２）は、内層に微細周期構造が形成されたときに発現する構造色を示す図、（ｃ１）及び（ｃ２）は、外層と内層のそれぞれに微細周期構造が形成されたときに発現する構造色を示す図、（ｄ１）及び（ｄ２）は、外層の微細周期構造に機能材が接触したときに発現する構造色を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る構造体、構造体形成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。
【００２１】
［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、図２は、図１に示す構造体のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
構造体は、複数の層で形成された積層構造を有している。
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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、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、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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１６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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
光束選択素子２４、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）}
【００４２】
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。
【００４３】
［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１６〜図１８（ｉ），（ii）を参照して説明する。
【００４４】
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１７参照）。
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（同図（ｉ））。
【００４５】
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。
【００４６】
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（同図（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。
【００４７】
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１９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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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２０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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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１９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１９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。
【００５４】
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１９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。
【００５５】
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。
【００５６】
［実施例］
次に、本実施形態の実施例について、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
［真贋判定方法］
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について、図２１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。
【００６０】
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。
【００６１】
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２２（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１８−１）を形成するとともに、外層１１の露出面１７に微細周期構造１４−３（レーザマーキング１８−３）を形成する。
【００６２】
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１７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１７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。
【００６３】
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。
【００６４】
これら微細周期構造１４−１，１４−３について、さらに、図２２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１７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。
【００６５】
流通段階は、レーザマーキング１８−１，１８−２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１８−１は、レーザマーキング１８−２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１８−２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１０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。
【００６６】
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１８−１が現れるか否か、または、現れたレーザマーキング１８−１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。
【００６７】
機能材５０は、外層１１の露出面１７に接触または密着させるとレーザマーキング１８−２の細部まで覆い、かつ、露出面１７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。
【００６８】
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１８−１が現れた場合、または、その現れたレーザマーキング１８−１が所定の形状である場合には、この判定対象は、被加工物１０であると判断できる。そして、この被加工物１０そのもの又は被加工物１０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１８−１が現れない場合、または、その現れたレーザマーキング１８−１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。
【００６９】
このように、予めレーザマーキングが施された被加工物１０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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
以上、本発明の構造体、構造体形成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。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
１０  構造体
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
１７  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
【図１】
2010030279.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２２】
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