(57)【要約】【課題】積層体にレーザマーキングして情報表示体を製造するにあたり、印字された情報表示体の品質の維持又はその向上を図る技術を提供すること。【解決手段】  積層体１０は、レーザマーキングのための印字層１２と表皮層１３とが積層されてなり、印字層１２が、レーザ光の照射により発生するガスの移動又は拡散を許容する通気部２０を有している。通気部２０は、例えば印字層１２を貫通する複数の貫通孔２１と、印字層１２に接する通気層２２とにより形成される。このような積層体１０によれば、レーザマーキング時に発生するガスを、貫通孔２１及び通気層２２を通じて効率よく移動又は拡散させることができる。これにより、積層体１０におけるガスの内圧が抑えられ、表皮層１３の剥離や浮き上がりを防ぐことができる。したがって、積層体１０の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体であって、
前記印字層が、レーザ光の照射により発生するガスの移動を許容する通気部を有している積層体。
【請求項２】
前記通気部が前記印字層を貫通する複数の貫通孔を含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記印字層が前記表皮層と基材層との間に配置され、前記貫通孔に接して前記ガスの移動を可能とする通気層を更に備える、請求項２に記載の積層体。
【請求項４】
前記通気層が前記印字層の被印字面の反対側に配置されている、請求項３に記載の積層体。
【請求項５】
前記貫通孔の孔径が、前記通気層側よりも前記表皮層側の方が小さい、請求項４に記載の積層体。
【請求項６】
前記通気層が繊維状素材により形成されている、請求項３〜５の何れか１項に記載の積層体。
【請求項７】
前記表皮層が粘着層を介して前記印字層に粘着されている、請求項１〜６の何れか１項に記載の積層体。
【請求項８】
少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体であって、
前記印字層が、レーザ光の照射により発生するガスを吸着可能な吸着部を有している積層体。
【請求項９】
少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体の製造方法であって、
印字層に通気部を形成するステップと、
前記印字層の被印字面側に表皮層を配置するステップと
を含む、積層体の製造方法。
【請求項１０】
前記印字層にレーザ光を照射して複数の貫通孔を貫通させることにより前記通気部を形成する、請求項９に記載の積層体の製造方法。
【請求項１１】
前記印字層に通気部を形成した後、前記被印字面の反対側に通気層を配置するステップを更に含む、請求項９又は１０に記載の積層体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８の何れかに記載の積層体をレーザマーキングすることにより情報を印字した情報表示体の製造方法であって、
前記表皮層を透過して前記印字層の被印字面にレーザ光を照射するステップと、
前記レーザ光を走査して前記被印字面に情報を印字するステップと
を含む、情報表示体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザマーキングにより情報が印字される情報表示体の製造に適した積層体、そのような積層体の製造方法、そのような積層体に情報をレーザマーキングして得られる情報表示体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や樹脂など素材を問わずに様々な形状の対象物に印字を行うことができる技術として、レーザマーキング法が広く使われている。近年では、各種固体レーザ、ファイバーレーザにパルス幅、繰り返し周波数等をコントロールすることにより、グレイスケール化した白黒多階調写真やＱＲコード（登録商標）等の高精細な二次元イメージの印字ができる、高性能のレーザマーカも開発されている。
【０００３】
文字、符号又は高精細な二次元イメージが印字される代表的な情報表示体として、例えば個人の識別情報を表示したＩＤカードがある。従来のＩＤカードにおいては、文字の擦（かす）れや、意図的な情報の改ざん等を防ぐために、印字面が透明なラミネート（表皮層）でコーティングされる構造が一般的である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２９３４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のＩＤカードは、カード基体に情報をレーザマーキングした後、カード基体の印字面に透明な表皮層をコーティングして製造される。しかし、印字層に予め表皮層をコーティングした積層体に、後から情報をレーザマーキングしたほうが、ＩＤカードの生産効率上望ましい。また、そのようにすれば、製造業者が、カード、ラベル、テープ等の無地の積層体を工業的に量産し、レーザマーキングを行う需要者（例えばＩＤカードの発行者）にそのような汎用の積層体を安価かつ安定的に供給できるようにもなる。
【０００６】
しかし、実際にそのような表皮層をコーティングした積層体に高パワーのレーザ光を照射すると、積層体内部で印字層が熱分解して発生するガスの内圧が高まり、それによって表皮層の剥離や浮き上がり等の外観損傷の不具合が多く生じた。
【０００７】
本発明の目的は、印字層に表皮層を積層した積層体にレーザマーキングして情報表示体を製造するにあたり、積層体にガスの通気又は拡散を許容する通気部を設ける等することにより、レーザマーキングされた情報表示体の品質の維持又はその向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体であって、前記印字層が、レーザ光の照射により発生するガスの移動を許容する通気部を有している積層体である。
【０００９】
この構成によれば、通気部がレーザ光の照射により発生するガスの移動を許容するので、積層体におけるガスの内圧が高まるのを抑えることができる。したがって、表皮層の剥離や浮き上がり等を防ぎ、積層体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【００１０】
また、積層体は、前記通気部が前記印字層を貫通する複数の貫通孔を含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、前記印字層を貫通する複数の貫通孔を通して、レーザ光の照射により発生するガスを積層体の内部で効率よく移動又は拡散させることができる。
【００１２】
また、積層体は、前記印字層が前記表皮層と基材層との間に配置され、前記貫通孔に接して前記ガスの移動を可能とする通気層を更に備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、印字層が表皮層と基材層との間に配置されるため、レーザ光の照射により発生するガスの内圧がより高くなるおそれがあるが、貫通孔に接する通気層が貫通孔を通して移動するガスを、効率よく移動又は拡散させることができる。
【００１４】
また、積層体は、前記通気層が前記印字層の被印字面の反対側に配置されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、レーザ光の照射により発生する黒色のガスを拡散させる通気層が印字層の被印字面の反対側に配置されているので、積層体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【００１６】
また、積層体は、前記貫通孔の孔径が、前記通気層側よりも前記表皮層側の方が小さいことが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、表皮層側の貫通孔の孔径が小さいほど、積層体の外観品質を向上させることができ、なおかつ、通気層側の貫通孔の孔径が大きいほどガスの通気性や拡散の効率を向上させることができる。
【００１８】
また、積層体は、前記通気層が繊維状素材により形成されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、前記通気層が繊維状素材により形成されているので、繊維状素材の間隙を通してガスの通気性や拡散の効率を向上させることができる。
【００２０】
また、積層体は、前記表皮層が粘着層を介して前記印字層に粘着されていることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、粘着層を介して表皮層が印字層に粘着されることにより、レーザ光の照射により発生する黒色のガスを粘着層に封じ込めることができる。したがって、ガスが粘着層に留まり印字を濃くすることができる。
【００２２】
更に本発明は、少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体であって、前記印字層が、レーザ光の照射により発生するガスを吸着可能な吸着部を有している積層体である。
【００２３】
この構成によれば、印字層の吸着部がレーザ光の照射により発生するガスを吸着するので、積層体におけるガスの内圧が高まるのを抑えることができる。したがって、表皮層の剥離や浮き上がり等を防ぎ、積層体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【００２４】
更に本発明は、少なくともレーザマーキングのための印字層と表皮層とが積層されてなる積層体の製造方法であって、印字層に通気部を形成するステップと、前記印字層の被印字面側に表皮層を配置するステップとを含む、積層体の製造方法である。
【００２５】
この方法によれば、レーザ照射による印字の工程を経ることなく積層体を製造でき、積層体の生産効率を向上させることができる。
【００２６】
積層体の製造方法において、前記印字層にレーザ光を照射して複数の貫通孔を貫通させることにより前記通気部を形成することが好ましい。
【００２７】
この方法によれば、印字層の種類や材質を問わずに貫通孔を容易に形成することができる。
【００２８】
また、積層体の製造方法において、前記印字層に通気部を形成した後、前記被印字面の反対側に通気層を配置するステップを更に含むことが好ましい。
【００２９】
この方法によれば、レーザ光の照射により発生する黒色のガスを拡散する通気層が、被印字面の反対側に配置されるので、印字された積層体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【００３０】
更に本発明は、前記何れかの積層体をレーザマーキングすることにより情報を印字した情報表示体の製造方法であって、前記表皮層を透過して前記印字層の被印字面にレーザ光を照射するステップと、前記レーザ光を走査して前記被印字面に情報を印字するステップとを含む、情報表示体の製造方法である。
【００３１】
この方法によれば、表皮層を透過して印字層の被印字面にレーザ光を照射しても、通気部がレーザ光の照射により発生するガスの移動を許容するので、積層体におけるガスの内圧が高まるのを抑えることができる。したがって、表皮層の剥離や浮き上がり等を防ぎ、印字された情報表示体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、表皮層を透過してレーザ光を照射してレーザマーキングする場合でも、印字層の熱分解により発生するガスの移動を通気部が許容する。これにより、積層体におけるガスの内圧が高まるのを抑えることができ、したがって、表皮層の剥離や浮き上がり等を防ぎ、印字された情報表示体の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による積層体１０Ａの断面を模式的に示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態による積層体１０Ｂの断面を模式的に示す図である。
【図３】印字層の被印字面を示す平面図であって、貫通孔の配列を例示する図である。
【図４】印字層に貫通孔をレーザ加工する方法を説明するための断面図である。
【図５】印字層に形成される貫通孔の部分を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態である、凹凸部を加工した印字層を有する積層体１０Ｃの断面を模式的に示す図である。
【図７】図６の凹凸部を加工した印字層の平面図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態による積層体１０Ｄにおいて、（ａ）は溝部を加工した印字層の平面図であり、（ｂ）はその印字層の溝部を拡大して示す断面図である。
【図９】積層体の一実施例を示す分解斜視図である。
【図１０Ａ】図９の積層体の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０Ｂ】図９の積層体の製造方法を更に説明するための断面図である。
【図１０Ｃ】図９の積層体の製造方法を更に説明するための断面図である。
【図１０Ｄ】図９の積層体の製造方法を更に説明するための断面図である。
【図１０Ｅ】図９の積層体の製造方法を更に説明するための断面図である。
【図１１】レーザマーカの一実施例を示す正面図である。
【図１２】図１１のレーザユニットの概略構成を示す平面図である。
【図１３】図１１のレーザマーカの制御回路構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】図１１のレーザマーカによる印字の方法を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１１のレーザマーカのＸＺ平面における、ＸＹガイド光とＺガイド光の光路を示す図である。
【図１６】情報が印字された情報表示体の例であるＩＤカードを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（積層体の構造）
はじめに、本発明に係る積層体の実施形態を説明する。図１は、一実施形態による積層体１０Ａの断面構造を模式的に示す図である。積層体１０Ａは、少なくともレーザマーキングのための印字層１２と表皮層１３とが積層されてなり、印字層１２が、レーザ光の照射により発生するガスの移動又は拡散を許容する通気部２０を有している。
【００３５】
ここで、積層体１０Ａは、基材層１１、通気層２２、印字層１２及び表皮層１３が、この順で積層された積層構造を有している。また、図１の実施形態では、印字層１２及び粘着層１４、１５を貫通する複数の貫通孔２１と通気層２２とが形成されている。積層体１０Ａをレーザマーキングする際には、レーザ光のエネルギーで印字層１２が熱分解し、積層体１０Ａの内部で黒色のガスが発生する。通気部２０（貫通孔２１）は、このようなレーザ光の照射により発生するガスを移動又は拡散させることにより、積層体１０Ａにおけるガスの内圧を低減することを意図して設けられている。
【００３６】
積層体１０Ａが、例えばＩＤカードの情報表示体（本明細書において「情報表示体」とは、レーザマーキングにより積層体に情報を印字したものをいう。）の基板として提供される場合、基材層１１の素材としては、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等、比較的軽量の汎用プラスチック板を採用することができる。また、例えば商品のタグやラベル等のシート状の情報表示体に用いる場合には、積層体１０Ａの基材層１１を可撓性のあるシート又は紙とすることができる。更に、図２の他の実施形態による積層体１０Ｂのように、情報表示体を対象物に貼り付けできるようにするため、通気層２２又は基材層（図２には基材層は図示されていない。）に接して両面テープ１６を設けてもよい。この態様によれば、剥離紙１６ａを剥がして露出させた粘着層１６を介して、任意の表面形状の対象物に情報表示体を貼り付けることができる。なお、図２の積層体１０Ｂの例において、粘着層１６が基材層として機能してもよい。例えば積層体１０Ｂがロール状に巻回されているような状態であれば、図１の基材層１１のような可撓性のあるシート又は紙などを有さない場合もあり、このような場合には粘着層１６が基材層に相当する。
【００３７】
印字層１２は、レーザマーキングに適したレーザラベルである。レーザマーキングによる印字は、例えば樹脂材料の場合、印字面にレーザ光を照射し、表層の剥離、発泡、溶融、炭化、化学変化で印字がされる。表層剥離の場合、印刷面をレーザ光により表面を剥離して下側の基層の色を視認できるようにすることで印字する。化学変化の場合、印字面をレーザ光によって化学変化させるなどして印字を行う。そのため、印字層１２としては、例えばレーザ光で剥離可能なポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等の樹脂であったり、レーザ光によって色が変わる添加物などを含んでいてもよい。また、印字層１２として、例えばレーザ光によって剥離する対象となる層と着色した基層との複数層によって構成されていてもよい。
【００３８】
なお、図示はしないが、印字層は、レーザ光の照射により発生するガスを吸着可能な吸着部を有するものでもよい。そのような吸着部を有する印字層は、ガスを吸着するための例えば独立気泡又は連続気泡を多数有する多孔質構造体により形成することができる。
【００３９】
表皮層１３は、例えば透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、アクリル等の光を透す透明なコーティング材又はラミネートフィルムからなる。表皮層１３は、少なくとも波長１０６４ｎｍの光を透過するという意味において透明であればよく、必ずしも可視光（波長約４００〜７００ｎｍ）帯において透明でなくてもよい。
【００４０】
本実施形態において表皮層１３は、両面テープ等の粘着層１４を介して、印字層１２の被印字面１２Ａ側に配置される。粘着層１４を介して表皮層１３が印字層１２に粘着されることにより、レーザ光の照射により発生する黒色のガスを粘着層１４に封じ込めることができ、したがってガスが粘着層１４に留まり印字を濃くすることができる。
【００４１】
図１に示した実施形態では、印字層１２が表皮層１３と基材層１１との間に配置されるとともに、通気層２２が粘着層１５を介して印字層１２に設けられている。また、通気層２２は、貫通孔２１に接して設けられている。通気層２２は、例えば繊維状素材からなり、例えばサージカルテープを用いることが好ましい。なお、サージカルテープ以外にも、フェルト等の不織布や、キュプラ等の織布を採用してもよい。また、通気層２２に用いる繊維状素材は、植物繊維又は合成繊維のいずれでもよい。このように、貫通孔２１に接する通気層２２は、貫通孔２１を通して移動するガスを、繊維の間隙を通して効率よく逃がし、拡散させることができる。
【００４２】
また、通気層２２は、両面テープ等の粘着層１５を介して、印字層１２の被印字面１２Ａとは反対側（基材層１１側）に配置される。レーザ光の照射により発生する黒色のガスを拡散する通気層２２が被印字面１２Ａ又は表皮層１３の反対側に配置されるので、印字された積層体１０（複数態様の積層体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを包含する、本発明の上位概念としての積層体を、積層体１０と表記する。以下の説明においても同様。）の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。なお、粘着層１５を介さずに、印字層１２及び通気層２２が圧着等で直接的に接着されてもよい。
【００４３】
本発明の実施形態による積層体１０によれば、レーザマーキング時のレーザ照射によって印字層１２の内部にガスが発生しても、貫通孔２１及び通気層２２からなる通気部２０を通じて、積層体１０の内部でガスを効率よく移動又は拡散させることができる。これにより、積層体１０におけるガスの内圧が抑えられ、表皮層１３の剥離や浮き上がりを防ぐことができる。したがって、積層体１０の外観品質が損なわれるのを軽減することができる。
【００４４】
また、本実施形態の積層体１０によれば、印字層１２を貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。これら複数の貫通孔２１は、レーザマーキングにより発生するガスを通気層１３に逃がすために設けられ、例えば図３に示すように、印字層１２表面の格子交点上に互いに等間隔に配列形成される。貫通孔２１は、表皮層１３を透して外観上見えにくいことが好ましく、そのためにその孔径はできるだけ小さいほうが望ましい。一方で、ガスが通り抜けるためには、貫通孔２１の孔径が少なくとも１μｍ以上あればよい。貫通孔２１の実用的かつ合理的な孔径としては、５０〜１５０μｍである。
【００４５】
このような貫通孔２１を形成する方法に特に限定はないが、一例としてレーザ加工により形成することが好ましい。例えば図４に示すように、印字層１２の上下に両面テープ１５、１４を貼り付け、レーザ光を走査させながら、一定の間隔でレーザ光を印字層１２に照射する。このようなレーザ加工によれば、貫通孔２１を効率よく、かつ容易に形成することができる。また、貫通孔２１を形成するためのレーザとしては、各種固体レーザ、ＣＯ２レーザなどを用いることができる。例えば、ＣＯ２レーザであれば、印字層１２や両面テープ１４、１５の種類や材質を問わずに、また積層体１０を構成する各層の材料が複数種類であってもワンショットで積層体を貫通させやすい。
【００４６】
また、貫通孔２１は、図５に拡大して示すように、通気層２２側の孔径ｄ２よりも表皮層１３側の孔径ｄ１の方が小さいことが好ましい。いうまでもなく、表皮層１３側の貫通孔２１の孔径ｄ１が小さいほど、積層体１０の外観上の品質が向上するからである。また、通気層２２側の孔径ｄ２が大きいほどガスを通気層２２に逃がしやくなり、通気性や拡散の効率も向上する。
【００４７】
なお、このような孔径ｄ１、ｄ２が異なる貫通孔２１は、被印字面１２Ａの反対側（図４では被印字面１２Ａが下向きとなっている。）からレーザ光を照射することにより形成することができる。このときのレーザの強度は、被印字面１２Ａ側の両面テープ１４の剥離紙の破砕状況を考慮して調整することが好ましい。例えば、剥離紙に孔が空くか空かないか程度にレーザの強度を調節すれば、貫通孔２１の孔径ｄ１、ｄ２を極力小さくすることができる。
【００４８】
なお、他の実施形態による積層体１０Ｃは、例えば図６及び７に示すように、印字層１２′の被印字面１２Ａ′に凹凸部３０をエンボス加工するものでもよい。また、例えば図８に例示する更に他の実施形態の積層体１０Ｄのように、印字層１２″の被印字面１２Ａ″に縦横格子状の溝部４０ａ、４０ｂを加工することによっても同様の効果が得られる。なお、図８（ａ）は溝部４０ａ、４０ｂを有する印字層１２″の平面図であり、図８（ｂ）は溝部４０ａ、４０ｂを拡大して示す印字層１２″の断面図である。
これらの実施形態（積層体１０Ｃ、１０Ｄ）においても、表皮層１３と印字層１２との境界でガスを移動又は拡散させる通気部が形成され、上述した実施形態（積層体１０Ａ、１０Ｂ）と同様に、表皮層１３の浮き上がりを防止して、積層体の外観品質の維持向上を図ることができる。
【００４９】
＜＜積層体及び情報表示体の実施例＞＞
次に積層体及び情報表示体の実施例として、個人の識別情報が印字されるＩＤカードを例に、その製造方法とともに具体的に説明する。
【００５０】
（カード積層体の製造）
図９は、ＩＤカードの基板に用いる積層体１０の構成を示す分解斜視図である。各層の仕様を下記に示す。
表皮層１３：透明ＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）
印字層１２：レーザラベル（独国テサテープ社、品番６９３１白）
通気層２２：サージカルテープ（米国３Ｍ社）
基材層１１：ポリスチレン合成樹脂板（厚さ１ｍｍ）
【００５１】
積層体１０は、次のようにして製造される。先ず、テープ状のレーザラベル１２の上下の面に両面テープ１４、１５を貼り付ける（図１０Ａ）。
【００５２】
両面テープ１４、１５を張り付けたレーザラベル１２に対し、下側、つまり基材層１１が配置される方向からＣＯ２レーザを照射して、貫通孔２１を等間隔に多数形成する（図１０Ｂ）。
貫通孔２１の孔径は、表皮層側ｄ１が約５０〜８０μｍ、基板層側ｄ２が約１００〜１５０μｍである。貫通孔２１の間隔（ピッチ）は約０．５ｍｍである（貫通孔２１の密度は約４個／ｍｍ２）。
【００５３】
例えば、本実施形態におけるＣＯ２レーザの照射条件は、一例として以下のように設定してもよい。
・パルス幅（５０〜１００μｓｅｃ）
・加工点でのパルスエネルギー（１０〜２０ｍＪ）
・加工点におけるビームスポット径（１００〜１５０μｍ）
また、貫通孔を形成するのに必要なレーザの照射回数などの各種照射条件は、粘着層１４、１５および印字層１２の厚さや材質等に応じて適宜決定すればよい。
【００５４】
両面テープ１４、１５の剥離紙を剥がし、透明ＰＥＴフィルム１３及びサージカルテープ２２を、レーザラベル１２の各面に貼り付ける（図１０Ｃ）。また、サージカルテープ２２の反対側の面に、両面テープ１７を介して合成樹脂板１１を貼り付ける（図１０Ｄ）。
【００５５】
このようにして製造した積層体１０を所定寸法にて裁断して、カード積層体１９を得る（図１０Ｅ）。
【００５６】
（レーザマーカの構成）
次に、カード積層体１９に情報を印字するレーザマーカを説明する。なお、レーザマーカは、図１０Ｂに示したように、両面テープ１４、１５が貼り付けられた状態の印字層１２に貫通孔を形成する場合にも用いられる。ここでは一例としてＹＡＧレーザマーカを説明するが、他の各種レーザマーカが用いられてもよい。例えば、レーザマーカによる印字の場合には、ＹＡＧレーザマーカ、ファイバーレーザマーカなど、貫通孔の形成にはＣＯ２レーザマーカなどを用いてもよい。
【００５７】
図１１に本実施例によるレーザマーカ１００を示す。レーザマーカ１００は、加工部１１０、制御装置１３０及び操作端末１４０を備える。加工部１１０は、レーザユニット１２０及び支持台１１２を備える。
【００５８】
制御装置１３０は、レーザユニット１２０が照射するレーザ光Ｌのパワー制御、ガルバノスキャナ１５０によるレーザ光Ｌの二次元走査制御及び支持台１１２のＺ位置（高さ位置）制御等、レーザマーカ１００の全般的な制御を行う装置である。
【００５９】
操作端末１４０は、制御装置１３０に通信可能に接続された例えばノートＰＣであり、ユーザインタフェース機能を有する専用のアプリケーションソフトを使って、加工データや印字データの編集、設定等を行うことができる。例えば、図１０Ｂのように、両面テープ１４、１５が貼り付けられた状態の印字層１２（加工対象物）に貫通孔を形成する場合、貫通孔の間隔やレーザ光のパワーなど設定することができる。カード積層体１９に印字する場合、印字しようとするデータ（例えば識別番号、氏名、顔写真等）の入力、作成及びその編集を行うことができる。また、マーキング対象物の材質や印字精度に応じて、レーザマーキングの動作条件設定、すなわち制御装置１３０における各種加工パラメータの設定や変更等も操作端末１４０を介して行うことができる。
【００６０】
貫通孔を形成する加工対象物やマーキング対象物であるカード積層体１９は、水平な面を有する支持台１１２に設置される。支持台１１２は、図示しない搬送装置により三次元（ＸＹＺ）方向に移動可能であり、支持台１１２の位置を制御することにより、加工対象物やカード積層体１９とレーザ光Ｌとが位置合わせされる。
【００６１】
図１２は、レーザユニット１２０のヘッドカバーを外した状態で、その内部の概略構成を示す平面図である。レーザユニット１２０の本体ベース１２１上には、ＹＡＧレーザ発振器１２２、ビームエキスパンダ１２３、光シャッタ１２４、反射ミラー１２５、ダイクロイックミラー１２６、ＸＹガイド光出射部１２７、Ｚガイド光出射部１２８、ガルバノスキャナ１５０、及びｆθレンズ１５２等が、レーザ光Ｌの光軸に沿う所定位置に配置されている。
【００６２】
ＹＡＧレーザ発振器１２２から出射されたレーザ光Ｌは、ビームエキスパンダ１２３によってビーム径が調整される。
【００６３】
光シャッタ１２４は、シャッタモータ１２９により回転し、レーザ光Ｌを遮る位置に回転された際には、レーザ光Ｌを光ダンパ（図示省略）に向けて反射する。一方、レーザ光Ｌを通過させる位置に回転された際には、レーザ光Ｌは反射ミラー１２５で反射し、ダイクロイックミラー１２６に入射する。
【００６４】
ダイクロイックミラー１２６は、反射ミラー１２５によって反射されたレーザ光Ｌの光軸に対し４５度の角度で配設されている。ダイクロイックミラー１２６は、一定の透過率を有し、入射されたレーザ光Ｌの大部分を、ガルバノスキャナ１５０に向けて反射する。ダイクロイックミラー１２６を透過したレーザ光Ｌの一部は、図示しない光センサに入射し、この光センサによってレーザ光Ｌの実強度が検出される。
【００６５】
ＸＹガイド光出射部１２７は、例えば半導体赤色レーザから構成される。ＸＹガイド光出射部１２７が出射するＸＹガイド光Ｇｘｙの光路と、ダイクロイックミラー１２６で反射するレーザ光Ｌの光軸とが一致する位置に、ＸＹガイド光出射部１２７がダイクロイックミラー１２６の後方に配置されている。
【００６６】
ガルバノスキャナ１５０は、Ｘ軸モータ１５１ｘ及びＹ軸モータ１５１ｙを有し、Ｘ軸モータ１５１ｘ及びＹ軸モータ１５１ｙの各回転軸の先端部には、図示しない走査ミラーが取り付けられている。ガルバノスキャナ１５０のＸＹ各軸の走査ミラーの向きが変更されることで、レーザ光Ｌが二次元走査される。ｆθレンズ１５２は、ガルバノスキャナ１５０によって二次元走査されたレーザ光Ｌを支持台１１２に向けて収束させる。
【００６７】
Ｚガイド光出射部１２８は、例えば半導体赤色レーザから構成される。Ｚガイド光出射部１２８が支持台１１２に向けて出射するＺガイド光Ｇｚ（回折光）と、ガルバノスキャナ１５０から出射されるＸＹガイド光Ｇｘｙの位置関係に基づいて、加工対象物やカード積層体１９（正確にはレーザラベル１２の被印字面１２Ａ）と、ｆθレンズ１５２で収束されたレーザ光Ｌの焦点とを一致させるＺ位置合わせが行われる。
【００６８】
次に、レーザマーカ１００の制御回路構成について、図１３を参照し説明する。先ず、操作端末１４０は、データ作成手段１４１、加工パラメータ設定手段１４２、ＸＹＺ位置調整手段１４３を備える。これらの制御手段は、操作端末１４０のＯＳ（オペレーションシステム）で動作する専用のアプリケーションソフトが起動することにより動作する。
【００６９】
データ作成手段１４１は、操作端末１４０を操作するオペレータによる貫通孔形成などの加工やマーキング対象物（カード積層体１９）に印字するデータや貫通孔を形成する際の位置情報などを含む加工データの入力、作成及びその編集を行うための手段である。
【００７０】
加工パラメータ設定手段１４２は、操作端末１４０を操作するオペレータによるレーザマーキングの際のワット数、駆動電流、走査レート、スポット径等の各種加工パラメータを入力又は設定変更を行うための手段である。
【００７１】
ＸＹＺ位置調整手段１４３は、オペレータの操作により貫通孔を形成する加工対象物やマーキング対象物（カード積層体１９）を三次元の基準位置（ＸＹＺ位置）に位置合わせするための手段である。
【００７２】
制御装置１３０は、レーザ光パワー制御部１３１、データ記憶部１３２、レーザ光走査制御部１３３、レーザ光切換制御部１３４、ＸＹガイド光制御部１３５、Ｚガイド光制御部１３６、ＸＹ位置制御部１３６、Ｚ位置制御部１３７を備える。これらの制御手段は、制御装置１３０のプロセッサがメモリに記憶されたプログラムデータに従って演算処理を実行することにより実現される。
【００７３】
レーザ光パワー制御部１３１は、レーザユニット１２０の発振器ドライバ１２２ａを制御することで、ＹＡＧレーザ発振器１２２の起動及び停止とともに、出射するレーザ光Ｌのパワー制御を行うための制御手段である。
【００７４】
レーザ光走査制御部１３３は、データ記憶部１３２に記憶されている印字データ及び加工データに基づいて、ガルバノスキャナ１５０のガルバノドライバ１５３が駆動するＸ軸モータ１５１ｘ及びＹ軸モータ１５１ｙを制御することで、マーキング対象物（カード積層体１９）に向けて出射するレーザ光Ｌを二次元（ＸＹ）走査する制御手段である。
【００７５】
レーザ光切換制御部１３４は、レーザユニット１２０のシャッタモータ１２９を制御することで、ＹＡＧレーザ発振器１２２が出射するレーザ光Ｌを光学的にオンオフする制御手段である。
【００７６】
ＸＹガイド光制御部１３５は、レーザユニット１２０のＸＹガイド光ドライバ１２７ａが駆動するＸＹガイド光出射部１２７の動作制御を行うための制御手段である。
【００７７】
Ｚガイド光制御部１３６は、レーザユニット１２０のＺガイド光ドライバ１２８ａが駆動するＺガイド光出射部１２８の動作制御を行うための制御手段である。
【００７８】
ＸＹ位置制御部１３７は、操作端末１４０のＸＹＺ位置調整手段１４３からのＸＹ位置制御コマンドに従って、加工部１１０のＸＹステージ１１３を駆動することで、支持台１１２のＸＹ位置を微調整する制御手段である。
【００７９】
Ｚ位置制御部１３８は、操作端末１４０のＸＹＺ位置調整手段１４３からのＺ位置制御コマンドに従って、加工部１１０のＺステージ１１４を駆動することで、支持台１１２のＺ位置を微調整する制御手段である。
【００８０】
（カード積層体への情報の印字）
次に、図１４のフローを参照しながら、レーザマーカ１００によるカード積層体１９への印字の方法について説明する。先ず、オペレータは、操作端末１４０においてデータ作成手段１４１を起動し、カード積層体１９に印字しようとする識別番号、氏名、顔写真等のデータを作成する（ステップＳ１）。作成されたデータは、制御装置１３０のデータ記憶部１３２に自動的にロードされる。
【００８１】
また、オペレータは、操作端末１４０において起動された加工パラメータ設定手段１４２により、レーザマーキングの際の各種加工パラメータ（パワー、周波数、パルス幅、走査速度、スポット径など）を、積層体１０の材質や厚さ等に応じて、適宜入力し又は変更する（ステップＳ２）。本実施例による印字加工の条件を下記に示す。
レーザ光パワー：１．５〜３．０Ｗ
走査レート    ：３００ｍｍ／ｓｅｃ
【００８２】
オペレータは、無地のカード積層体１９を、加工部１１０の支持台１１２に設置する（ステップＳ３）。そして、ＸＹガイド光Ｇｘｙ及びＺガイド光Ｇｚを出射し、これらをカード積層体１９の表面に表示する（ステップＳ４）。
【００８３】
オペレータは、操作端末１４０において起動されたＸＹＺ位置調整手段１４３により、モニターに映し出された画像を見ながらＸＹステージ１１３を操作制御して、カード積層体１９のＸＹ位置合わせを行う（ステップＳ５）。すなわち、ＸＹガイド光Ｇｘｙの交点と、カード積層体１９の印字原点とが一致する位置に、支持台１１２のＸＹ位置を微調整することにより、ＩＤカードの被印字面１２Ａに対しレーザ光Ｌの印字範囲を正確に設定することができる。
【００８４】
また、オペレータは、同様に操作端末１４０のＸＹＺ位置調整手段１４３によりＺステージ１１４を操作制御して、カード積層体１９のＺ位置合わせを行う（ステップＳ６）。図１５に示すように、Ｚガイド光出射部１２８が出射するＺガイド光Ｇｚのスポットは、ガルバノスキャナ１５０から出射されるレーザ光Ｌの収光焦点と交差している。またレーザ光Ｌの光軸と、ＸＹガイド光Ｇｘｙの交点とは一致しているので、オペレータは、ＸＹガイド光Ｇｘｙの交点とＺガイド光Ｇｚのスポットとが一致するように、支持台１１２のＺ位置を微調整することで、ＩＤカードの被印字面１２Ａを、レーザ光Ｌの焦点位置（図１５に示すＺ０位置）に正確に設定することができる。
【００８５】
オペレータが操作端末１４０から加工開始の指示を行うと、制御装置１３０のレーザ光パワー制御部１３１は、ＹＡＧレーザ発振器１２２を起動し、設定されたワット数のレーザ光Ｌを発振させる。そして、レーザ光走査制御部１３３は、データ記憶部１３２に記憶されている印字データに基づいてガルバノスキャナ１５０を制御し、これによりレーザ光Ｌを二次元（ＸＹ）走査しながらカード積層体１９に印字データの情報を印字する（ステップＳ７）。ステップＳ７のレーザマーキングの工程においては、レーザ光Ｌはカード積層体１９の透明ＰＥＴフィルム（表皮層）１３を透過して、レーザラベル（印字層）１２の被印字面１２Ａに照射される。
【００８６】
印字加工処理が終了すると、レーザ光パワー制御部１３１は、ＹＡＧレーザ発振器１２２のレーザ発振を停止させる。オペレータは、レーザマーカ１００の安全を確認した後、情報が印字されたカード積層体１９、つまり完成したＩＤカード（例えば図１６参照）を、加工部１１０から取り出すことができる。
【００８７】
本実施例によれば、レーザ光Ｌの照射によりレーザラベル１２にガスが発生しても、そのガスを貫通孔２１からサージカルテープ２２側に逃がすことができ、またサージカルテープ２２内でガスが拡散するので、完成品であるＩＤカードには、透明ＰＥＴフィルム１３の剥離や浮き上がり等の外観損傷は見受けられない。また、レーザマーキングによる黒色のガスが、ＩＤカードの表側、つまりレーザラベル１２と透明ＰＥＴフィルム１３との界面に染み出ることもない。したがって、レーザマーキングによる高精細な印字品質が損なわれることもない。
【００８８】
以上、本発明に係る好適な実施形態をいくつか説明したが、本発明の実施にあたっては、ここで説明された態様に限定されるものではない。また、本分野における当業者は、上記の実施形態から適宜変更又は改良を加えることができる。例えば下記に例示される変形例は、本発明の技術的範囲に包含される。
（１）印字層に形成される通気部としては、印字層自体がメッシュ状若しくは繊維状に形成されていてもよい。これらの態様であっても、レーザ光の照射により発生したガスが印字層の内部を拡散できる。
（２）貫通孔を含めた通気部としてレーザマーキングにより発生したガスが通過できるものであれば、貫通孔の形状や大きさを任意適宜に定めることができる。
（３）貫通孔の配置は実施例では等間隔であるが、どのような配置で形成されてもよい。また複数形成される貫通孔の径はそれぞれ異なっていてもよい。
（４）貫通孔は印字層の全面に設けられていても一部分に形成されてもよい。少なくとも、レーザマーキングにより印字をする領域である印字領域に設けられていればよい。
（５）積層体は実施例のＩＤカードのような平板状のものに限定されず、可撓性のある材質で構成されてロール状としてもよい。この場合、ロール状の積層体であっても、印字層に形成された貫通孔などの通気部によって、レーザ光の照射により発生したガスが拡散される。そのため、積層体内で局所的に内圧が高まり、表皮層の剥離や浮き上がり等の発生を軽減することができる。印字層がガスを吸着可能な吸着部を有している場合も同様の効果を奏する。
（６）積層体はレーザマーキングにより印字してから所望の形状に切断してもよいし、所望の形状に切断してから印字してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ    積層体
１１    基材層
１２    印字層（レーザラベル）
１２Ａ  被印字面
１３    表皮層（透明ＰＥＴフィルム）
１４、１５、１６、１７  粘着層（両面テープ）
１９  カード積層体（カード基板）
２０    通気部
２１    貫通孔
２２    通気層（サージカルテープ）
３０    凹凸部
４０ａ、４０ｂ  溝部
５０    レーザヘッド
１００  レーザマーカ
１１０  加工部
１１２  支持台
１２０  レーザユニット
１２１  本体ベース
１２２  ＹＡＧレーザ発振器
１２７  ＸＹガイド光出射部
１２８  Ｚガイド光出射部
１３０  制御装置
１４０  操作端末
１５０  ガルバノスキャナ
１５２  ｆθレンズ
１５３  ガルバノドライバ
Ｌ      レーザ光
Ｇｘｙ  ＸＹガイド光
Ｇｚ    Ｚガイド光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2019119143.tif 000015
【図１０Ｅ】
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【図１１】
2019119143.tif 000017
【図１２】
2019119143.tif 000018
【図１３】
2019119143.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
2019119143.tif 000021
【図１６】
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