JP2015129943A - パターンの形式の印刷金属層を有するセキュリティ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷された金属層を使用して、視認性を向上させたセキュリティ装置の実現。【解決手段】光学的に可変なレリーフ微細構造が設けられた表面16を有する透明ベース層14と、ベース層の表面上の表面レリーフ微細構造に適合した透明高屈折率層18と、透明高屈折率層に印刷された反射金属層20と、を有し、反射金属層はパターンの形式で印刷され、透明高屈折率層の厚さは、透明高屈折率層の各表面で反射される４５０〜６５０ｎｍの範囲における波長λで光の建設的な干渉を達成するように、ｎが透明高屈折率層の屈折率である場合に、λ／２ｎであるように選択されており、金属層は、小片または小板のような金属粒子により形成され、金属粒子は、表面レリーフ微細構造に適合しているセキュリティ装置。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、セキュリティ装置およびその製造方法に関する。

特に、本発明は、物品および高価値の証書に幅広い応用が可能なホログラムおよび／またはＤＯＶＩＤＳ(Diffractive Optically Variable Identification Devices:回折式の光学的に可変な識別装置）の形式のセキュリティ装置に関する。

この種類のこれまでのセキュリティ装置では、ラッカーまたは樹脂のようなベース層に、光学的に可変なレリーフ（浮き彫り）の微細構造を設け、その上に装置の反射特性を向上するために金属層を真空蒸着してある。この金属層は、装置が物品または証書に取り付けられた時に情報を可視化するのを可能にするため、エッチングなどにより選択的に非金属化される。この種類のこれまでのセキュリティ装置は、金属の真空蒸着および選択的なエッチングの複雑さのために相対的に製造が高価になる。国際公開ＷＯ２００５／０４９７４５にはその改良が記載され、そこでは、小板状または小片状の金属インクが、表面レリーフ微細構造上に反射層として印刷される。これは、国際公開ＷＯ２００５／０５１６７５および米国特許ＵＳＡ５５４９７７４号にも記載されている。

真空蒸着層の代わりの印刷された金属層の使用は、反射向上層を提供するより単純な安価な方法であり、一部の領域に金属を選択的に付着させることにより、セキュリティ装置の設計における柔軟性を向上する、などの利点を提供する。さらに、特別な添加物を（ＷＯ２００５／０４９７４５に記載されたような）金属インク混合物に加えることができ、それにより化学的および／または物理的な特性を変更できる。透明有機顔料および／または溶剤溶解染料のインクへの導入により、多色効果が実現でき、色の付いた陰影が実現できる。

しかしながら、このような回折的およびホログラフィックな装置は、小板状または小片状の金属インクの表面からの低い反射率のために、真空蒸着された金属層の表面からの反射率に比べて、相対的に貧弱な回折的構造の再生を呈する。この劣化は、部分的に、インクが弱い反射の樹脂接合剤（バインダ）中に金属の小板または小片の浮遊が形成されるという事実に起因している。金属の小板または小片は、一般にインクの２５％未満の体積で構成されるから、反射率は連続した金属フィルムの場合より本質的に低くなる。金属の小板または小片がインク体積の２５％を構成する場合、最大でも反射率は、連続した真空蒸着金属フィルムの２５％に近づくに過ぎない。特に、板状の金属の小板は、これまでの金属の小片または顔料より優れているにもかかわらず、回折的またはホログラフィックな表面レリーフの微細構造に、真空蒸着されたコーティングと同程度で、密接に適合するができない。特に、バインダと接触するレリーフ構造の微細部分は、回折波面に大きく寄与しないが、その理由は、エンボス加工する層およびバインダの屈折率（ｎ＝１．４５〜１．５）における類似性のために、基本的に屈折率が一致するためである。さらに、小板または小片の整列における統計的な広がりがあり、それが回折光をさらに広げて、回折的またはホログラフィックな画像の明るさおよび光沢の低下を生じる。

国際公開ＷＯ２００５／０４９７４５は、顔料のバインダに対する比率を十分に高精度に保証することにより、顔料粒子が回折格子の外形に整列することを可能にして、そのような装置の効率を改善する試みを記載している。しかし、実際の回折格子での試行の結果は、真空蒸着金属層で観測されたほど明るくはない。

特開２００８−１３９７１３号公報は、キャリア層とリリース（剥離）層で作られたホログラム転写フォイル（箔）を記載しており、その上に、ホログラム層、酸化チタン(titanium oxide)のような反射層、有機脂肪酸または類似のもので処理され、任意に印刷される金属蒸着フィルム片表面を含む高輝度インク層、及び接着層が設けられる。この構造の目的は、高輝度インク層内の金属の腐食を防止することである。この文献は、小板状または小片状の金属インクの使用に関係する上記の問題については議論しておらず、さらに高輝度金属層とホログラム層の表面レリーフに適合するように十分に薄い反射層との間の境界効果についても議論していない。

本発明の第１の態様によれば、セキュリティ装置は、光学的に可変なレリーフ微細構造が設けられた表面を有する透明ベース層と、ベース層の表面上の表面レリーフ微細構造に適合した透明高屈折率層と、透明高屈折率層に印刷された反射金属層と、を備え、金属層はパターンの形式で印刷され、透明高屈折率層の厚さは、透明高屈折率層の各表面で反射される４５０〜６５０ｎｍの範囲における波長λで光の建設的な干渉を達成するように選択されていることを特徴とする。

本発明の第２の態様によれば、セキュリティ装置を製造する方法は、光学的に可変なレリーフ微細構造を有する表面を持つ透明ベース層を供給し、ベース層の表面上に、表面レリーフ微細構造に適合するように透明高屈折率層を提供し、透明高屈折率層に反射金属層を提供し、金属層はパターンの形式で印刷され、透明高屈折率層の厚さは、前記透明高屈折率層の各表面で反射される４５０〜６５０ｎｍの範囲における波長λで光の建設的な干渉を達成するように選択されていることを特徴とする。

本発明は、金属インクパターンを明るさの大きな損失無しに印刷可能にすることにより、上記の問題、特に特開２００８−１３９７１３公報に関連した問題を解決する。本願発明者は、印刷された金属パターンを検討して、金属が印刷された領域から反射される光を向上することが重要で、これは金属／高屈折率層の境界から反射される光線と高屈折率層の他の表面から反射される光線との間で建設的な干渉が発生し、金属が整列していない高屈折率層の対向する表面から反射される光線の間では破壊的な干渉が発生することを保証することによりなされる。したがって、これは、金属部分から反射される光の明るさを向上するだけでなく、他の部分におけるホログラムの再生を低下させ、これにより印刷された金属パターンの視認性をさらに向上させる。

ここでは、高屈折率は、屈折率が、透明で典型的にはエンボス加工されているベース層の屈折率を、０．５またはそれ以上の値超えていることを意味する。ベース層の屈折率は、典型的には１．４５〜１．５５の範囲内にあるので、高屈折率材料は、２．０以上の屈折率を有するものである。実際に、良好な視覚透明性を有する高屈折率材料は、２．０〜２．５の範囲の屈折率を有す。

最適な明るさは、高屈折率層の第１および第２の表面から回折される２つの部分的な振幅の間の建設的な干渉を保証するように、高屈折率層の厚さを注意深く決定することにより実現できる。第１の表面は、表面レリーフ微細構造との間で干渉を形成する境界であり、第２の表面は、金属層との間で干渉を形成する境界である。部分的な回折振幅間での建設的な干渉を保証するのに必要な高屈折率層の厚さは、２つの厳密に平面の境界で反射された部分的な振幅の間の建設的な干渉をするのに必要な厚さとは異なり、実際の方法により経験的に決定するのが最良であり、その理由は、正確な値は、光学的に可変の微細構造に存在する周期性および振幅、および入射波長に依存するためである。

金属の存在しない所で破壊的な干渉を実現するため、屈折率層の第２の表面の非金属領域は、低屈折率の本体を接触すべきである。この本体は、典型的には接着剤であるが、空気でもよい。

光学的に可変のレリーフ微細構造は、これまでの形状で実現でき、典型的には回折格子またはホログラムを有する。しかしながら、これらの組合せも可能である。ホログラフィックな発生構造は、光の回折のメカニズムにより、グラフィックな画像を発生するどのような構造でもよい。このようなホログラフィックな発生構造は、光干渉、ドットマトリクス干渉、リソグラフィ的な干渉または電子ビーム干渉などの技術リストにより形成されたものを含むが、これに限定されない。

ベース層も、これまでの材料で作ることができ、典型的にはラッカーまたは樹脂で作られる。光学的に可変のレリーフ微細構造は、ベース層の表面へのエンボス加工または鋳造／硬化処理により形成される。

透明高屈折率層に適した材料の典型的な例は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）および二酸化ジルコニューム（ＺｒＯ_２）の１つを含む。

金属層は、本出願において参考にされるように組み入れられるＷＯ２００５／０４９７４５Ａに詳細が記載された技術および材料のいずれかを使用して形成できる。

典型的には、金属層は、小板、小片またはひだ（ラメラ）およびバインダのような適当な金属粒子を含む１つ以上のインクから形成される。

金属粒子は、アルミニューム、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、金、銀、白金、または他の金属、または銅−アルミニューム、銅−亜鉛またはニッケル−クロムのような関連する合金のような金属から選択され、真空蒸着される。

所望の色を実現するために、バインダに有機着色剤または色素を加えてもよい。

本発明に必須ではないが、金属粒子は、自然に高度の小板またはひだであること、すなわち、反射境界に平行な軸に沿った金属粒子の寸法（小板長）が、反射境界を横切る方向の寸法（小板厚）より十分に大きいことが望ましい。ここでは、「十分に大きい」とは、小板長が、小板厚の少なくとも２〜５倍および望ましくはそれ以上であることを意味する。小板厚は製造の基本方法に依存し、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲であるが、ホログラフィックなまたは回折的構造に適用するには、好ましい厚さは１５ｎｍから１００ｎｍの範囲、特に２５ｎｍから５０ｎｍの範囲である。小片が、空間的な充足係数で光学的微細構造レリーフの形状に適合していることを保証するのが重要であり、これは、小板の長さと幅の両方の寸法が、光学的に可変の回折微細構造内にある周期を超えるように選択することにより、実現できる。

１０００ｎｍ程度の長さと幅を有するアルミニュームの小片（２５ｎｍの厚さ）が分散された構成のインクについて考察する。インクが乾燥するにしたがって、金属の小片は格子表面レリーフに非常に不規則に接触するが、小片間の隙間（ギャップ）の周期は、１００ｎｍの長さと幅を有する小片に比べて１０倍も減少し、これにより散乱が非常に低減される。さらに、小片の長さと幅が平均で厚さの４０倍という事実は、乾燥または硬化にしたがって、小片が重力および分散により生じる圧縮力の影響下で自立するのに十分なほど機械的に強固でないことを意味する。このため、インクが乾燥するにしたがって、小片は格子レリーフの形状に容易に適合しようとする。これは、格子プロフィールの形状への適合を向上すると共に、各個別の小片は途切れることなく１つの格子溝を跨ぐようになり、１００ｎｍの小片の場合よりもより高い回折効率を呈する。回折効率のさらなる改善は、小板の長さおよび幅をさらに増加させることにより行える。特に、もし各回折格子溝をコヒーレントな２次光源の連鎖（チェーン）または列内の障害の単一２次光源（すなわち格子列）とみなすならば、基本的な回折理論から、最大の回折効率は、コヒーレント２次光源、すなわち反射回折格子溝の８〜１０個またはそれ以上の途切れない列まで達成されないことが分かる。このように、例示のシナリオでは、小板の片は、少なくとも８〜１０個の回折格子溝を跨ぐのに十分な長さおよび幅を有する。これにより、典型的なＤＯＶＩＤについては、特に好ましい小板の長さおよび幅は、１００００ｎｍ程度またはそれ以上である。

バインダは、ニトロセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースプロピオネート（ＣＡＰ）、酢酸セルロースブチレート（ＣＡＢ）、アルコール可溶性プロピオネート（ＡＳＰ）、塩化ビニル、酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル、ビニル、アクリル、ポリウレタン、ポリアミド、エステルガム、炭化水素、アルデヒド、ケトン、ウレタン、ポリエチレンテレフタレート、テルペンフェノール、ポリオレフィン、シリコン、セルロース、ポリアミド、およびエステルガム樹脂を有するグループから選択されたいずれか１つ以上を有する。

好ましくは、バインダは、ニトロセルロースを５０％、ポリウレタンを５０％を有する。

混合物は、付加的に溶剤を有していてもよい。溶剤は、エステル／アルコールの混合物であればよく、好ましくは通常のプロパノールとエタノールの混合物である。さらに好ましくは、エステル／アルコール混合物は、１０：１と４０：１の間の比率で、より好ましくは２０：１と３０：１の間である。

金属インクに使用される溶剤は、ｎ−酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル；エチルアルコール、工業用メチルメタノール変性アルコール、イソプロピルアルコール、または通常のプロピルアルコールのようなアルコール；メチル・エチル・ケトンまたはアセトンのようなケトン；トルエンのような芳香族炭化水素；または水のうちの１つ以上を有する。

金属層は、典型的には、これまでのグラビア、輪転グラビア、フレキソ印刷、リソグラフ、オフセット、凸版印刷、孔版印刷および／またはスクリーン印刷、または他の印刷処理により、高屈折率層に付けられる。

１つのアプローチにおいては、金属層は、セキュリティパターン（形を有する領域または領域）の形式で印刷され、パターンは光学的に可変なレリーフ微細構造により発生されるパターンに配置されている。金属パターンは、少なくとも部分的には真正のセキュリティパターン作品の領域を構成でき、例えば、最小の大きさが５０μｍ程度のフィルグリー効果の形式のセキュリティパターンが構成される。金属のこのような真正のパターン化は、偽造者がカラー化された装飾箔を使用するホットスタンプ技術により再生または近似する範囲を超えている。

いくつかの場合には、金属層は、セキュリティ装置の全領域に渡って同一色を提供するように１種のインクで形成できる。同様の方法で、真空蒸着金属層とすることもできる。しかしながら、装置に亘ってまたは装置の異なる領域間で色を変化させることも、異なる色の金属インクを使用することにより実現できる。異なる色は、金属インク内で、現状のバインダに異なる着色剤（色素）を加えることにより、または異なる金属種（例えば、銅およびアルミニューム）から作られた金属小板または粒子を使用することにより、またはそれら両方の組合せにより、提供できる。小板または小片は、多重の光学的薄膜で構成することも可能で、薄膜のイリデセンス（真珠光）からその色を導出する。

セキュリティ装置は、当業者であれば知っている広い種類の応用に使用できる。典型的には、セキュリティ装置は、セキュリティ部材のように物品に取り付ける。そのようなセキュリティ部材の例は、銀行券、小切手、トラベラーチェック、証明書、収入印紙、電子的支払いカード（クレジットカード、デビットカード）、識別カードおよび証書、運転免許証、パスポート、ブランド防護または真正ラベルまたはスタンプを含む。

本発明によるセキュリティ装置および方法のいくつかの例が、付属の図面を参照して説明される。

図１Ａは、第１実施形態の装置の概略断面図を示す。 図１Ｂは、第１実施形態の装置の平面図を示す。 図１Ｃは、第２実施形態の装置の断面図を示す。 図１Ｄは、第３実施形態の装置の平面図を示す。 図２Ａは、第４実施形態の装置の平面図を示す。 図２Ｂは、第４実施形態の装置の断面図を示す。 図２Ｃは、第５実施形態の装置の平面図を示す。 図２Ｄは、第５実施形態の装置の断面図を示す。 図３Ａは、図２Ａに類似の図であるが、第３実施形態の図である。 図３Ｂは、図２Ｂに類似の図であるが、第３実施形態の図である。

図１Ａに示す装置は、これまでの形式のＰＥＴキャリア層１０を有する。キャリア層１０の表面１２は、ラッカー層１４でコートされている。（図示しない）別の例では、剥離（リリース）層を、層１０と１４の間に設けることができ、さらに別の例では、層１０が透明で、層１４に固定されて残された状態で使用される。

ラッカー層１４は、ホログラムまたは回折格子を規定する光学的に可変なレリーフ微細構造が、その表面１６に圧印（エンボス）加工される。

光学的に可変なレリーフ微細構造は、ＺｎＳのような透明高屈折率（ＨＲＩ）層１８でコートされる。ＨＲＩ層は、典型的には、熱蒸発またはスパッタリングの技術を使用して、真空蒸着により付加される。ＨＲＩ層１８は、十分に薄く、両方の面１８Ａおよび１８Ｂが光学的に可変なレリーフ微細構造１６に適合する。次に、金属インク小板または小片層２０が、層１８上にセキュリティパターンの形式で印刷され、次に接着コート層または複数のコート層２１が金属インクに付加される。適切な金属インクの例は、ニトロセルロース５０％でポリウレタン５０％のバインダ内に、１０００ｎｍの長さと幅で２５ｎｍ厚の金属片を含む。小板は、表面１８Ｂの表面レリーフ微細構造に接触して適合する。

通常の厚さおよびコート重量
・ ＰＥＴ（１０）は、１０〜５０マイクロメータ（μｍ）であり、特に１５〜２３μｍである。
・ エンボス加工されたラッカー（１４）は、０．５〜１０ｇｓｍであり、特に１〜５ｇｓｍである。
・ 金属インクは、１〜１０ｇｓｍの範囲であり、特に２〜５ｇｓｍの範囲である。
・ 接着コート層の重量は、１〜１０ｇｓｍであり、特に１〜７ｇｓｍである。

次に、第１と第２の部分的な振幅の間の構造的な干渉を発生するのに必要なＨＲＩ層１８の厚さを検討する。前述のように、ＨＲＩ層の最適な厚さを数学的に決定することは、主として入射波面における異なる点がＨＲＩ層を通過する異なる距離で進むため、原理的にはかなり複雑である。この変動は、格子構造の振幅が増加するにしたがって、またはその周期性が減少するにしたがって、大きくなる。

しかしながら、原理は、２つの平面の（すなわち、光学的に平滑な）層の間に形成されるＨＲＩ層の２つの界面から反射された光線の間の建設的な干渉（部分的な振幅）の原理のままである。図１Ａにおいて、第１および第２界面からの反射された光線または部分的な振幅（１と２）を考える。それでも結果は変わらないが、反射光について考慮し、回折光については考慮しないので、格子レリーフは入射光の波長より小さい強度の次数になることが許容される。そして、光線１に比べて、光線２は、ＨＲＩ層を通過する付加的な光学経路差（ＯＰＤ）２ｎｔｃｏｓθだけ余計に進行する。

ここで、ｔは薄膜１８の厚さ、ｎはＨＲＩ層の屈折率、θは基板に対して垂直な方向に対する入射／反射角である。

小板インク２０がＨＲＩ層より大きな屈折率を有し、ＨＲＩ層が浮き彫り加工ラッカー層１４より大きな屈折率を有する場合、第１および第２の界面の両方で、半波長（すなわち１８０度）の位相シフトがある。したがって、第１と第２の光線の間の位相差（すなわち第１と第２の部分的な振幅）は、ＯＰＤによってのみ決定される。

したがって、ＯＰＤは波長の整数（Ｐ）倍に等しくすべきであるという建設的な干渉の条件２ｎｔｃｏｓθ＝ｐλがある。

または、ｔの項を再配置して、ｔ＝ｐλ／２ｎｃｏｓθである。

ここで、λは対象とする光の波長、ｐは正の整数である。

ｐ＝１に対応する干渉の最小次数を考察することにより簡単化すると共に、θ＝０およびｃｏｓθ＝１のように垂直入射角を仮定する。

この場合、ｔ＝λ／２ｎ、すなわち光学波長厚さの半分である。もし、λについて５５０ｎｍ（可視スペクトルの中央）の値を、ｎについて２．０と仮定すると、ｔの値はおおよそ１４０ｎｍになる。

同様に、破壊的干渉の条件は、ＯＰＤが半波長の奇数値に等しく、２ｎｔｃｏｓθ＝（２ｐ＋１）λ／２になる。

または、ｔの項を再配置して、ｔ＝（２ｐ＋１）λ／４ｎｃｏｓθである。

このシナリオでは、破壊的干渉の最小次数はｐ＝０に対応し、これは垂直入射を仮定することになり、破壊的干渉を生じるのに必要なＨＲＩ層の最小厚さはｔ＝λ／４ｎである。

対象となる建設的干渉ｔ＝λ／２ｎの場合について考察する。ここで、２つの境界で反射された振幅（Ａ_１およびＡ_２）を有する光の強度（すなわち、明るさ）は、部分的な振幅の２乗の和に比例する。より簡潔には、
明るさ＝（Ａ_１＋ｅＡ_２）^２
ここで、ｅは、部分的な振幅の相対的な位相を規定するファクタである。建設的干渉の場合ｅ＝１で、したがって、
明るさ＝Ａ_１ ^２＋Ａ_２ ^２＋２Ａ_１Ａ_２
となる。

一般的に、第１の部分的な振幅は、入射振幅の相対的に小さな分数（すなわちおおよそ１２〜１４％）であることに注目する。この場合、ＨＲＩ層の無い小板で反射された光の明るさは、約Ａ_２ ^２である。

このため、ＨＲＩ層の存在は、Ａ_１ ^２＋２Ａ_１Ａ_２の項の値により小板インクの認識される明るさを増加させる。

もしＡ_１とＡ_２がほぼ等しい、すなわちＡ_１≒Ａ_２であるとさらに想定すると、ＨＲＩ層がある場合の反射構造の明るさのＨＲＩ層（１８）が無い場合の明るさに対する比は、４Ａ_２ ^２／Ａ_２ ^２＝４である。言い換えれば、この特別な場合に対する（建設的干渉のために最適化された厚さを有する）ＨＲＩ層の効果は、小板インクの実効的な明るさを４倍に増加させる。

回折光におけるＨＲＩ層（１８）の効果について考察すると、回折光（２ｂ）のＨＲＩ層を通過するＯＰＤの解析はより複雑であるが、同じ原理が適用されると認識される。回折光線（２ａと２ｂ）が実質的に同じ位相で建設的に干渉して、回折画像の知覚される明るさにおける大きな増加になり、もし小板インクが回折表面レリーフ上へ直接コートされたならば達成される明るさを超えることになるＨＲＩ層の最適な厚さが存在する。建設的な干渉を達成するのに必要な最適なＨＲＩ層の厚さは、存在する回折微細構造の振幅および周期性に依存しているが、実験によれば、第１の近似であれば、反射光の建設的な増加を達成するのに必要な厚さ（すなわちλ／２ｎ）が満足することを示している。

領域１８Ｃにおいては、高屈折率層１８の表面は、接着層２１に接触する。接着層２１は、典型的には、高屈折率層１８の屈折率より低い屈折率を有する。したがって、ＨＲＩ層１８と接着層２１の間の境界での反射光は、ラッカー層１４とＨＲＩ層１８の間の境界での同じ光の反射と破壊的に干渉し、それにより金属２０が存在する以外の領域における望ましくないホログラムの再生を抑制する効果がある。

図１Ｂにおいて、金属小板インクが、ＯＶＤ微細構造設計１６Ａに配置された個別領域２０Ａ，２０Ｂに付けられる。図１Ｃは、図１Ｂの断面図を示す。図１Ｂに示した例では、ＯＶＤ微細構造１６Ａは、装置全体に亘って存在するＯＶＤよりむしろ１つの金属インク部分２０Ａの内側に記録される。別の実施形態では、ＯＶＤ微細構造２４および金属インク２０Ａは、図１Ｄの平面図に示したように、実質的に同じ記録である。

真空蒸着金属層に比較して印刷金属インクを使用する利点の１つは、たとえば、顔料または染料を使用することにより、金属インクに着色剤を加えることが可能であることである。これは、反射層が記録された多色インクの印刷により形成されるため、多色ホログラムの生成を可能にする。さらに、インク中の金属小片または小板は、代表的なアルミニューム（銀色効果）、青銅（金色効果）、鉄、または亜鉛から変化させることができ、異なる色効果を与えられる。

着色剤は、エンボス加工ラッカー１４に加えることができ、鋳造・硬化処理がホログラフィックな発生構造を形成するのに使用されるならば、色がＵＶ硬化樹脂に加えることができる。ここで、図２Ａは、図１の例の変形を示し、そこでは、金属インク層２０は、多色金属インク２２および２３の列として記録するように印刷され、多色金属インクは、異なる色を有するインク２０，２２，２３を有する。図２Ｂから、異なる金属インク２２および２３の配置は、表面レリーフ微細構造により発生されるそれぞれのホログラフィック画像２４および２５に配置されるように、選択されることが分かる。これにより、金属インク層２０は背景を形成する。ホログラフィック画像２４が配置される断面図では、金属色２２は非ホログラフィックな領域を形成するようにＯＶＤ微細構造に配置され、金属色２３はホログラフィックな画像２５に配置される。装置は、接着剤２１の層でコートされる。

図２Ｃおよび２Ｂは、ＤＯＶＩＤアート作品に配置される２つの異なる色の金属インクを有する色縞ＤＯＶＩＤの平面図と断面図である。金属インク層２０および金属色インク２２は、表面レリーフ微細構造２４Ａ〜２４Ｃにより発生される個別のホログラフィックな画像に配置されるように印刷される。

金属インクの印刷は、エンボス加工するＨＲＩコーティング１８上にインクを配置することを可能にする。これは、エンボス加工するパターンと印刷された金属インクの間の位置合わせを容易にする。これにより、上記のように多色化できるデザインの範囲の創作が可能になる。

本発明がこれまでの金属インクに基づくホログラムの貧弱な再生の問題を解決するという事実は、印刷された金属インクを使用する利点が得られることを意味する。重要な利点の１つは、下にあるエンボス加工された画像に対する金属インクの位置合わせであり、これまでの印刷技術で５０μｍの分解能まで低下していたフィルグリー構造のようなセキュリティ・パターンを印刷することを可能にする。多色フィルグリー構造が図３に示される。図３Ａは、異なる色の金属インク６１，６２の個別の印刷領域により置き換えられた金属層２０を示す。

インク６１は、図３Ｂから分かるように、インク６２により規定された星形を囲むフィルグリー・パターンに印刷される。すなわち、表面レリーフ微細構造により発生されるホログラフィックな画像は、フィルグリー・パターンと星形に対応する部分に分けられる。

これらの装置を製造できる各種の方法がある。

方法１
１．ホログラフィックなパターンをエンボス加工用のラッカーすなわち変形可能キャリア層１２にエンボス加工する。

２．ＨＲＩ層１８を、エンボス加工用のラッカー１２上に真空蒸着する。

３．ＨＲＩ層１８上に、小板金属インクインク層２０をパターンの形で印刷する。この印刷ステップは、グラビア印刷、フレキソ印刷、リソ印刷およびスクリーン印刷を含む従来の印刷処理で行える。

別の実施形態では、方法１の第３ステップが、複数の異なる色の金属インクを位置合わせして印刷することを含んでもよい（図２参照）。

ＨＲＩ層は、典型的には、硫化亜鉛であるが、二酸化チタンまたは二酸化ジルコニュームでもよい。

ＷＯ２００５／０４９７４５に記載されたのと同様の金属小板インクを使用することもできる。金属小板インクは、金属顔料粒子およびバインダを有してもよい。金属顔料粒子は、適当などのような金属を有してもよい。粒子は、アルミニューム、ステンレス、ニクロム、金、銀、白金および銅を含むグループから１つ以上が任意に選択できる。好ましくは、粒子は、金属小片を有する。

そして、金属インク層は、下側の情報が見えるか見えないかに応じて、不透明でも半透明でもよい。

方法２
これは、ステップ１を、鋳造・硬化またはホログラフィックな構造のその場での樹脂化複製（ＩＳＰＲ）により置き換えたこと以外は、方法１と類似している。その場での樹脂化複製（ＩＳＰＲ）のような技術は、これまでに開発され、そこでは、樹脂がホログラフィックなまたは他の光学的に可変の効果を呈するプロフィールに対して鋳造または型取られ、続いて樹脂は基板上に保持され、プロフィールが硬化により保持され、またはプロフィール型から取り外される。このタイプの技術の１つの例は、ＵＶ鋳造である。典型的なＵＶ鋳造処理では、柔軟な樹脂フィルムがリールから繰り出され、ＵＶ硬化ポリマー樹脂がポリマーフィルム上にコートされる。必要であれば、乾燥ステージが樹脂からの溶液の除去を行う。ポリマーフィルムは、エンボス加工シリンダの形の製造装置と密接に接触して保持され、製造装置上の光学的に可変の構造が、樹脂フィルム上に保持された樹脂に複製される。ＵＶ光は、接触部分において樹脂を硬化するのに使用され、最後のステージで、型および硬化された樹脂を支持するフィルムがリールの再度巻き上げられる。この方法の例は、米国特許第３６８９３４６号、４７５８２９６号、４８４０７５７号、４９３３１２０号、５００３９１５号、５０８５５１４号、ＷＯ２００５／０５１６７および独国特許公開４１３２４７６号に記載されている。

製造の終了した装置は、各種の異なる方法で、物品または証書に取り付けることができ、そのいくつか以下に説明する。セキュリティ装置は、縞またはパッチのような場合には、証書の表面全体のどこでも配置できるが、証書の表面に部分的にのみ窓化されたセキュリティスレッドの形で配置してもよい。

セキュリティスレッドは、証明書、パスポート、トラベラーチェック、および他の証書と同様に、現在世界の通過の多くに存在する。多くの場合、スレッドは、部分的なエンボス加工または窓化された形で設けられ、そこにはスレッドが紙の内外に織りとして現れる。いわゆる窓化スレッドを有する紙を製造する１つの方法は、紙基板により広い部分的に露光されるスレッドをエンボス加工する異なる方法を記載しているＥＰ００５９０５６、ＥＰ０８６０２９８およびＷＯ０３０９５１８８に見出すことができる。広いスレッド、典型的には２〜６ｍｍの幅を有するスレッドは、特に有用で、付加的な露光部分が本発明のような光学的に可変の装置のより適切な使用を可能にする。

装置は、装置の領域が証書の両側から見えるように、証書に組み込まれる。技術は、紙とポリマーの基板の両方で、透明領域を形成する従来技術が知られている。たとえば、ＷＯ８３００６５９は、基板の両側に不透明化コーティングを有する透明基板から形成されたポリマーの銀行券を記載している。不透明化コーティングは、基板の両側のある位置の領域では除去され、透明領域を形成する。１つの実施形態では、ポリマーの銀行券の透明な基板は、セキュリティ装置のキャリア基板も形成する。

いずれにしろ、本発明のセキュリティ装置は、基板の一方からのみ見えるようにポリマーの銀行券に組み込むことができる。この場合、セキュリティ装置は、透明なポリマー基板に付けられ、基板の一方の側では、不透明化コーティングが除去されて、セキュリティ装置を見ることができるが、基板の他方の側では、不透明化コーティングがセキュリティ装置の上に付けられ、セキュリティ装置を隠す。

セキュリティ装置を紙の両側から見えるように取り付ける方法は、ＥＰ１１４１４８０およびＷＯ０３０５４２９７に記載されている。ＥＰ１１４１４８０に記載された方法では、装置の一方の側は、部分的に埋め込まれた証書の１つの表面で全体が露出され、基板のほかの表面では、窓に部分的に露出している。

縞状またはパッチ状の場合、セキュリティ装置は、キャリア基板上に形成され、次の動作ステップではセキュリティ基板に移される。装置は、接着層を使用するセキュリティ基板に付けることができる。接着層１５は、装置に付けるか、装置が付けられるセキュリティ基板の表面に付けられる。移された後、キャリア基板は、取り除かれ、セキュリティ装置は露光された層として残される。いずれにしろ、キャリア層は、外側防護層として機能する構造の一部として残すことができる。

セキュリティ装置１０の取り付けの次には、セキュリティ基板がセキュリティ証書を生成する標準のセキュリティ印刷プロセスが行われ、それには、湿式または乾式リソグラフ印刷、凹版印刷、凸版印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷および／またはグラビア印刷の１つまたはすべてが含まれる。

１つのアプローチにおいては、金属層は、セキュリティパターン（形を有する領域または領域）の形式で印刷され、パターンは光学的に可変なレリーフ微細構造により発生されるパターンに配置されている。金属パターンは、少なくとも部分的には真正のセキュリティパターン作品の領域を構成でき、例えば、最小の大きさが５０μｍ程度のフィリグリー効果の形式のセキュリティパターンが構成される。金属のこのような真正のパターン化は、偽造者がカラー化された装飾箔を使用するホットスタンプ技術により再生または近似する範囲を超えている。

本発明がこれまでの金属インクに基づくホログラムの貧弱な再生の問題を解決するという事実は、印刷された金属インクを使用する利点が得られることを意味する。重要な利点の１つは、下にあるエンボス加工された画像に対する金属インクの位置合わせであり、これまでの印刷技術で５０μｍの分解能まで低下していたフィリグリー構造のようなセキュリティ・パターンを印刷することを可能にする。多色フィリグリー構造が図３に示される。図３Ａは、異なる色の金属インク６１，６２の個別の印刷領域により置き換えられた金属層２０を示す。

インク６１は、図３Ｂから分かるように、インク６２により規定された星形を囲むフィリグリー・パターンに印刷される。すなわち、表面レリーフ微細構造により発生されるホログラフィックな画像は、フィリグリー・パターンと星形に対応する部分に分けられる。

Claims (34)

1. 光学的に可変なレリーフ微細構造が設けられた表面を有する透明ベース層と、前記ベース層の前記表面上の前記表面レリーフ微細構造に適合した透明高屈折率層と、前記透明高屈折率層に印刷された反射金属層と、を備えるセキュリティ装置であって、
   前記金属層はパターンの形式で印刷され、
   前記透明高屈折率層の厚さは、前記透明高屈折率層の各表面で反射される４５０〜６５０ｎｍの範囲における波長λで光の建設的な干渉を達成するように、ｎが前記透明高屈折率層の屈折率である場合に、λ／２ｎであるように選択されていることを特徴とするセキュリティ装置。
2. 前記光学的に可変なレリーフ微細構造は、回折格子またはホログラムを規定する請求項１記載の装置。
3. 前記ベース層は、ラッカーまたは樹脂を備える請求項１または２記載の装置。
4. 前記光学的に可変なレリーフ微細構造は、前記ベース層の表面にエンボス加工される請求項１記載の装置。
5. 前記光学的に可変なレリーフ微細構造は、前記ベース層の表面に鋳造／硬化処理により形成される請求項１記載の装置。
6. 前記透明高屈折率層は、ＺｎＳ、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２の１つから形成される請求項１記載の装置。
7. 前記波長λは、５５０ｎｍである請求項１から６のいずれか１項記載の装置。
8. 前記透明高屈折率層の屈折率は、１．８〜２．５の範囲内である請求項１から７のいずれか１項記載の装置。
9. 前記金属層は、小片または小板のような金属粒子により形成される請求項１から８のいずれか１項記載の装置。
10. 前記金属粒子は、前記表面レリーフ微細構造に適合している請求項９記載の装置。
11. 前記金属粒子は、少なくとも１μｍの平均直径の金属小片または小板を備える請求項９または１０記載の装置。
12. 前記金属粒子は、少なくとも５μｍの平均直径の金属小片または小板を備える請求項１１記載の装置。
13. 前記金属粒子は、少なくとも１０μｍの平均直径の金属小片または小板を備える請求項１２記載の装置。
14. 前記金属粒子は、１００ｎｍ以下の厚さ有する請求項９または１０記載の装置。
15. 前記金属粒子は、１５〜１００ｎｍの厚さ有する請求項１４記載の装置。
16. 前記金属粒子は、２５〜５０ｎｍの厚さ有する請求項１５記載の装置。
17. 前記金属層は、異なる色のインクにより形成される請求項１から１６のいずれか１項記載の装置。
18. 前記金属粒子は、異なる色を有する請求項９から１６のいずれかを引用する請求項１４に記載の装置。
19. 前記インクは、異なる着色剤を含む請求項１７または１８記載の装置。
20. 前記金属は、アルミニューム、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、金、銀、白金、または他の金属、または銅−アルミニューム、銅−亜鉛またはニッケル−クロムのような関連する合金の１つである請求項１から１９のいずれか１項記載の装置。
21. 前記金属層は、前記光学的に可変なレリーフ微細構造により発生されるパターンに配置されたパターンの形式で印刷される請求項１から２０のいずれか１項記載の装置。
22. 前記パターンは、セキュリティパターンである請求項１から２１のいずれか１項記載の装置。
23. 前記セキュリティパターンは、フィリグリー効果の形式のパターンである請求項２２記載の装置。
24. 前記セキュリティパターンは、最小の大きさが５０μｍである請求項２２記載の装置。
25. 請求項１から２４のいずれか１項記載のセキュリティ装置を携行する高価値の物品。
26. 銀行券、小切手、トラベラーチェック、証明書、収入印紙、電子的支払いカード（クレジットカード、デビットカード等）、識別カードおよび証書、運転免許証、パスポート、ブランド防護または真正ラベル、またはスタンプを備えるグループから選択された物品である請求項２５項記載の物品。
27. 光学的に可変なレリーフ微細構造を有する表面を持つ透明ベース層を供給し、
    前記ベース層の前記表面上に、前記表面レリーフ微細構造に適合するように透明高屈折率層を提供し、
    前記透明高屈折率層に反射金属層を提供する、セキュリティ装置を製造する方法であって、前記金属層はパターンの形式で印刷され、
    前記透明高屈折率層の厚さは、前記透明高屈折率層の各表面で反射される４５０〜６５０ｎｍの範囲における波長λで光の建設的な干渉を達成するように、ｎが前記透明高屈折率層の屈折率である場合に、λ／２ｎであるように選択されていることを特徴とする方法。
28. 前記印刷は、グラビア、輪転グラビア、フレキソ印刷、リソグラフ、オフセット、凸版印刷、孔版印刷および／またはスクリーン印刷の１つを備える請求項２７記載の方法。
29. 前記印刷は、バインダおよび金属小板または小片を含む１つ以上のインクを使用する請求項２７または２８記載の方法。
30. 前記バインダは、ニトロセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースプロピオネート（ＣＡＰ）、酢酸セルロースブチレート（ＣＡＢ）、アルコール可溶性プロピオネート（ＡＳＰ）、塩化ビニル、酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル、ビニル、アクリル、ポリウレタン、ポリアミド、エステルガム、炭化水素、アルデヒド、ケトン、ウレタン、ポリエチレンテレフタレート、テルペンフェノール、ポリオレフィン、シリコン、セルロース、ポリアミド、およびエステルガム樹脂を備えるグループから選択される請求項２９記載の方法。
31. 前記バインダは、ニトロセルロースを５０％、ポリウレタンを５０％備える請求項３０記載の方法。
32. 前記ベース層表面には、前記光学的に可変なレリーフ微細構造が、エンボス加工により設けられる請求項２７から３１のいずれか１項記載の方法。
33. 前記ベース層表面には、前記光学的に可変なレリーフ微細構造が、鋳造／硬化処理により設けられる請求項２７から３１のいずれか１項記載の方法。
34. 請求項１から２４のいずれか１項記載のセキュリティ装置を製造する請求項２７から３３のいずれか１項記載の方法。

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