JPH03200192A - ホログラムの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ホログラムの製法に関するもので、より詳細
には、金属素材の表面にレリーフ型ホログラムを形成さ
せる方法に関する。

（従来の技術） ホログラムは物体の三次元像の再生が容易であると共に
、虹色に光る装飾性を有しており、ギフト、ノベルティ
、或は子供の玩具等のデイスプレィの分野、或は書籍、
雑誌の表紙、挿絵等の出版・印刷の分野に用いられてい
る。

更にホログラムは多重記録、或は高密度記録も可能であ
り、光メモリーとして応用され、その製造には精密機器
が必要であることから、容易に偽造もできないので、有
価証券、クレジットカード、ＩＤカード等の分野でも用
いられている。

ホログラムの複製については、感光材料を用いて露光及
び干渉等により直接ホログラムを作成する方法と、平滑
なプラスチック材料にエンホス加工して表面レリーフ型
のホログラムを作成する方法が知られている。

（発明か解決しようとする問題点） しかしながら、これらの方法で形成されるホログラムは
耐久性や微細なパターンの再現性に欠けるという欠点が
ある。

即ち、前者の方法によるものは、一般に種々のデイスプ
レィ用品として使用されているが、この方法は手数がか
かりスピードの遅い感光、現像工程が必要で、大量生産
に向いていないという難点がある。

また、後者の方法は、工具表面に形成されている凹凸の
形のホログラムを溶融状態においてプラスデックの表面
にレリーフの形で写しとる方法であるか、グラスチック
は、溶融時と室温時とにおける密度差が犬で収縮傾向か
大てあり、寸法精度が低く、微細なパターンの再現性に
乏しい。成形時に生ずる内部歪により、ホログラムが変
形しやすいことも難点である。

木発明者等は、凹凸の形てホログラムが形成されている
略平面状の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素材
とを面に直角方向に圧介するときには、全く意外にも、
金属素材の表面にレリーフ型ホログラムを転写させるこ
とが可能となること、及びかくして形成されるホログラ
ムは、凹凸模様の寸法精度や再現性及びホログラムの強
度や耐久性に顕著に優れていることを見出した。

即ち、本発明の目的は、金属素材の表面に、凹凸模様の
寸法精度や再現性に優れ、しかも該模様の強度や耐久性
にも優れたホログラムを形成させる方法を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、版の作成と正分操作とのみが必要
で、面倒で手数のかかる操作や精密な加工条件等が不要
であり、従って、前述した特性を有するホログラムを安
価にしかも効率よく製造し得る方法を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、面の全ゆる部分における凹凸
模様の再現が均一であるホログラムの製法を提供するに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、凹凸の形でホログラムが形成されてい
る略平面状の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素
材とを面に対して直角方向に圧介させ、該金属素材の塑
性変形によりその表面にレリーフ型ホログラムを転写さ
せることを特徴とするホログラムの製法が提供される。

本発明によればまた、凹凸の形でホログラムが形成され
ている平面状の薄い版を緩衝材の層を介して支持し、こ
の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素材とを面に
対して直角方向に圧介させ、該金属素材の塑性変形によ
りその表面にレリフ型ホログラムを転写させることを特
徴とするホログラムの製法が提供される。

（作用） 本発明は、凹凸の形でホログラムが形成されている略平
面状の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素材とを
、面に対して直角方向に圧介させた場合に、寸法精度の
高いホログラムが再現性よく金属素材上に転写されると
いう知見に基づくものである。

本発明に用いる加工法は、表面に凹凸のある版（型）で
圧し、素材面に型模様をつける加工である点て、コイニ
ング（圧印加工）に属するが、このようなコイニングで
微小凹凸のホログラムが形成されることは本発明以前全
く未知のことである。

即ち、本発明に用いる平面状の版においては、ホログラ
ムが凹凸の形で形成されているが、この凹凸とは、像と
して表現すべき原稿からの光の波面に相当する干渉縞が
凹凸の形となっているものであり、そのピッチは多くの
場合０．１乃至５μｍの範囲にあって著しく微細のもの
である。このような微細な凹凸模様が前述したコイニン
グにより金属素材表面に転写されること自体全く予想外
の知見であった。

本発明に用いる金属素材は平面状でしかもその表面は可
及的に平滑であることも重要である。

層具体的には、金属素材の表面は中心線平均あらさが０
．５７１ｍ以下、特に０．３μｍ以下であれば、ホログ
ラムの寸法精度及び再現性に関して満足すべき結果か得
られる。

金属表面における中心線平均あらさ（ＪＩＳ　Ｂ０１ｉ
０１）は、あらさ曲線からその中心線の方向に測定長さ
ｋの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸
、縦倍率の方向をＹ軸とし、あらさ曲線をｙ＝ｆ　（ｘ
）と表わしたとき、次式によって求められる値をマイク
ロメートル（μｍ）で表わしたものをいう。

即ち、中心線平均あらさば、金属表面の垂直方向の凹凸
の程度（振幅の程度）に関係するものであり、一方ホロ
グラムの再現性は凹凸のピッチか面方向に如何に正確に
刻まれているかに依存するものであるにもかかわらず、
本発明においては、Ｒａが０．５　μｍを超えると凹凸
パターンか転写されない部分が生し、再現性のシグナル
／ノイズ比（ｓ　／　ｎ比）が小さくなり、再生像がノ
イズに埋没される傾向があるのに対して、Ｒａを０，５
　μｍ以下とすることにより、シグナル／ノイズ比を実
用上差支えない範囲に向上させ得るものである。

ところで、剛体から成る版を型打加工（スタンピング）
に使用すると、接触圧力は周辺部において最も大ぎく、
中心部に向うに従って小さくなることから、これに接す
る金属素材においても前記周辺部に対応する部分では塑
性変形が大きく、前記中心部に対応する部分では塑性変
形が小さく、従って加工後の金属素材では、周辺部程凹
凸の程度が大きく中心部程凹凸の程度の小さい不均一な
ホログラムが形成される傾向が認められる。

本発明の好適態様に従い、略平面状の版として、表面に
向けて凸でゆるやかな曲面を形成している版を使用する
と、版と金属との接触圧力が周辺部においても中心部分
においても−様となり、どの部分においても均−且つ−
様なホログラムを金属素材表面に形成させることが可能
となる。

また、本発明の別の態様では、版を薄くして可変形性を
持たせると共に、緩衝材層を介して正合操作を行うこと
により、接触圧力が接触面のどの部分においても−様と
なり、版の凹凸模様が金属素材に対して均一にしかも忠
実に転写され、再現されることになる。

更に、金属素材は如何に表面が平滑であるといっても、
その表面には無視できない程のうねりや山谷が存在する
ことが多いが、後者の版の構成を採用すると、これらの
非平滑性要因が版により吸収緩和され、これらの要因の
有無にかかわらず均−且つ−様なレリーフ型ホログラム
の転写が可能となる。

（発明の好適態様） 本発明の詳細な説明するための第１図において、撮影工
程Ａにおいて、レーザー光源１、ホトレジスト感光層２
、原′ｇ４３及び反射鏡４を、原稿３からの反射光線と
、反射鏡４からの参照反射光とが同時にホトレジスト層
に入射する位置関係で配置する。これによりホトレジス
ト層には、像として表現すべと原稿からの光の波面に相
当する干渉縞が形成される。ホトレジスト層２は、露光
部分が硬化するネガ型のものでも露光部が溶解するポジ
型のものであってもよい。

現像工程Ｂにおいて、露光部ホトレジスト層２′をそれ
自体公知の現像処理に付する。これにより未硬化の未露
光部分或は溶解性の露光部分５が溶解され表面に凹凸パ
ターン６を有するホトレジスト版７が形成される。

金属版型の製作工程Ｃにおいて、ホトレジスト版７の表
面に金属薄膜層８を蒸着或は無電解メツキ等の手段によ
り形成させ、これを電気鋳造操作に付することによって
、ニッケルまたはクロム等の硬質金属から成る金属版型
９を形成させる。この金属版型からホトレジスト層７を
機械的に７１」離するか、化学的に溶解するかして、金
属版型９のみを取り出す。

金属素材への転写工程りにおいて、上側圧子１０に凹凸
パターン６゛を有する金属版型９を取付け、一方下側圧
子１１に金属素材１２を支持させ、これらの面に対し直
角方向（矢印方向）に両者を正分させて、金属素材１２
の表面にレリーフ型ホログラム６”を形成させる。

また、転写工程りの好適態様を示す第２図においては、
版９を支持する上側圧子１０の支持面１３を凸でゆるや
かな曲面（図では凸の程度が強調されている）として、
接触圧力がどの部分でも一様となるように配慮されてい
る。曲面の形状は、例えば球面、楕円回転面、放物線回
転面、双曲線回転面等の任意の二次曲線回転面であって
よいが、この例に限定されない。また、この曲面の径（
Ｄ）と凸出寸法（Ｐ）との比（Ｐ／Ｄ）は、般にＰ／Ｄ
＝１．ＯＸｌ０−５乃至５．ＯＸｌ０−２特に５、ＯＸ
　１０−’乃至１．ＯＸｌ０−２の範囲にあるのがよい
。

また、本発明の最も好適な態様では、第３図及び第４図
に示す通り、変形可能な薄手の金属版型９ａを、緩衝材
層１４を介して第１図及び第２図の上側圧子１０に支持
されるようにする。

ホトレジスト層のホログラムの作成方法は、従来公知の
方法を採用することができる。例えば、像として表現す
べき原稿（以下単に原稿という）にレーザー光（例えば
、Ａｒ’″レーザー、４８８ｎｍ、出力５ｍＷ）に照射
して得られる原稿からの反射光と、同一の光源から分割
した参照光とを同時にホトレジストを塗布した乾板に入
射させ、原稿からの光の波面に相当する干渉縞を乾板に
記録することにより、原稿の撮影を２乃至６０分間行っ
た後これを現像し、干渉縞の凹凸パターンを得えること
ができる。

ホトレジストは、通常低感度であるので、−旦銀塩感光
材料を用いて撮影を行い原版ホログラムを得て、これを
ホトレジストと密着させた後、原版ホログラムを通して
ホトレジストに露光して原版ホログラムの干渉縞をホト
レジストに複写し、その後ホトレジストを現像する方法
も採用することができる。

ホトレジスト層としては、光遊離反応、光分解反応、光
レドックス反応、光重合反応、光橋かけ反応等を利用し
たそれ自体公知のホトレジスト材料、例えばジアゾ樹脂
、環化ポリイソプレン系樹脂、フェノール樹脂、ノボラ
ック樹脂等を使用することができる。

次いて、ホトレジスト原版表面に、蒸着法により金の薄
膜、或は無電解メツキ法により銀のＲ膜を形成すること
により導電性を与え、この薄膜を電極として通常の電気
メツキ法によりニッケルメッキ、クロムメツキ等の金属
メツキ層をホトレジスト原版表面に形成させる。版の厚
みは、２５乃至２００μｍ１特に３０乃至１．　Ｏ０μ
ｍの範囲が適当である。

緩衝材としては、圧縮弾性率がＩ　Ｘ　１０６Ｐａ乃至
Ｉ　Ｘ　１０１０Ｐａ、特に１　ｘ　１０６Ｐａ乃至Ｉ
　Ｘ　１０９Ｐａの範囲にあり、弾性限界が高くて、復
原力の大きい任意の材料、例えばポリプロピレン、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル等の各種プラス
チックや、天然又は合成の各種ゴム等が使用され、その
厚みは１０μｍ乃至２００μｍ５特に３０μｍ乃至１０
０μｍの範囲にあるのがよい。

ホログラムが転写されるべき金属表面は、Ｒａが前述し
た範囲内にあるものであればよく、また版の凹凸のパタ
ーンを再現性よく転写すること及び金属版型の寿命を考
慮すると、転写されるべき金属表面の硬度が金属版型表
面の硬度より低いことが必要である。材料としては、一
般には表面のビッカーズ硬度が３００以下、特に２００
以下であるものが好ましく、例えば、純アルミニウムや
アルミニウム合金単独から成るものを使用し得る他、表
面に軟質金属をメツキ処理した鋼板類、例えば、ブリキ
、アルミメツキ鋼板、錫ニッケルメッキ鋼板等を使用で
きる。

また、金属素材としては、上述した金属板の他に、表面
が金属から成るという条件下で、金属板と他の材料、例
えば各種プラスチックとの積層体も用いることができる
。

正分に用いる圧力は、版の模様が金属素材表面にレリー
フ型ホログラムとして転写されるようなものであり、一
般に５乃至５０　ｋｇｆ／ｍｍ”　、特に１０乃至３０
　ｋｇｆ／ｍｍ２の圧力が適当である。正分の際の温度
は室温で十分であるが、所望により加温したり或いは冷
却したりすることもできる。

レリーフ型ホログラムを形成させた金属素材は、種々の
用途に供することができる。例えばこのホログラムを形
成させた金属素材は絞り加工を施しても、ホログラムが
失われないことから、絞り缶胴やキャップ、缶蓋等への
加工に用いることができるし、また溶接や接着或いはハ
ンダ付による側面継目缶胴の製造に用いることができる
。勿論、このホログラム付金属素材を、各種表示用プレ
ート乃至ラベル或いはシールやメダルの用途に供するこ
ともできる。

本発明においては、金属表面にホログラムを転写させた
後に、該表面に透明樹脂保護層を形成させることもでき
る。塗料としてて用いることができるのは、これに限定
されないが、熱硬化性樹脂塗料、例えば、フェノール−
ホルムアルデヒド樹脂、フラン−ホルムアルデヒド樹脂
、キシレン−ホルムアルデヒド樹脂、ケトン−ホルムア
ルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン
−ホルムアルデヒド樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ト
リアリルシアネレート樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、シ
リコーン樹脂、油性樹脂、或は熱可塑性樹脂塗料、例え
ば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体部分ケン化物、塩化ビニル−マレイン
酸共重合体、塩化ビニル−マレイン酸−酢酸ビニル共重
合体、アクリル重合体、飽和ポリエステル樹脂等を挙げ
ることができる。これらの樹脂塗料は単独でも２種以上
の組合せでも使用される。

この際、形成される膜厚は１乃至１５μｍ、特に３乃至
１０μｍであることが好ましい。上記範囲よりも厚いと
ホログラムが鮮明に見えなくなるおそれがあり、また上
記範囲よりも薄いと保護層としての機能を果たさなくな
るおそれがある。塗布の方法としては、スプレー法、ロ
ール法等従来公知の方法により施すことができる。塗膜
の焼付けは１６０乃至２１０℃の温度で５乃至１５分間
行うことが好ましい。

（発明の効果） 本発明によれば、凹凸の形でホログラムが形成されてい
る平面状の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素材
とを、面に対して直角方向に圧介させることにより、金
属表面に、凹凸模様の寸法精度や再現性に優れしかも該
模様の強度や耐久性にも優れたレリーフ型ホログラムを
高い生産性をもって容易に形成することが可能となった
。

また表面に向けて凸でゆるやかな曲面を形成している版
や、薄い版が緩衝材の層を介して設けられているものを
用いることにより、版と金属素材との接触圧力がどの部
分でも−様となり、均−且つ−様なホログラムを金属素
材表面に形成させることが可能となった。また、後者の
場合には金属素材に非平滑性要因があっても、これを吸
収緩和して−様なレリーフ型ホログラムの形成が可能と
なった。

実施例１ ピッチか０．４〜５μｍにわたって分布し、溝深さが１
μｍの凹凸縞の形でホログラムが形成されている厚さ５
０μｍのニッケル版を、ロックウェル硬度６０に調質し
表面に硬質クロムメツキを施した工具鋼からなる平面度
０．１　μｍ、　ＲｍａｘＯ８０１μｍの平面を有する
支持具に取り付けて直径２０ｍｍの円形断面形状を有す
る転写用上型を製作した。この上型と、ロックウェル硬
度６０に調質し表面に硬質クロムメツキを施した工具鋼
からなる平面度０．１　μｍ、　　Ｒｍａｘ　Ｏ，０１
μｍの平面を有する下型をプレス装置に取り付け、厚さ
０．３２＋ｎｍ、中心線平均粗さ０．１μｍ、ビッカー
ス硬度９５のアルミニウム合金板（ＪＩＳ　Ａ３００４
Ｐ）を上下型間に置いて、９　ｔｏｎの押圧力で版とア
ルミニウム合金板を圧介させたところ、表１に示すよう
に、版型の全領域にわたってホログラムが良好に転写さ
れた。転写されたホログラムの溝深さを触針式粗さ計で
測定したところ、溝深さは連続的に変化し、転写領域の
外縁部では１μｍ、中心部では０．２　μｍであった。

実施例２ 上型支持具の表面形状が２０００ｍｍの球面形状である
ほかは実施例１と同様にしてホログラムを転写したとこ
ろ、表１に示すように、版型の全領域にわたってホログ
ラムが良好に転写された。転写されたホログラムの溝深
さは転写領域の全部にわたって均一に１μｍであった。

実施例３ ホログラムが形成されているニッケル版を厚さ５０μｍ
のゴム製緩衝材を介して上型支持具に取り付ける他は実
施例１と同様にしてホログラムを転写したところ、表１
に示すように、版型の全領域にわたってホログラムが良
好に転写された。転写されたホログラムの溝深さは転写
領域の外縁部では０９μｍ、中心部では０．６　μｍで
あった。

実施例４ ホログラムが形成されているニッケル版を厚さ５０μｍ
のゴム製緩衝材を介して上型支持具に取り付りる他は実
施例２と同様にしてホログラムを転写したところ、表１
に示すように、版型の全領域にわたってホログラムが良
好に転写された。転写されたホログラムの溝深さは転写
領域の全部にわたって均一に０９μｍであった。

実施例５ 被転写材の表面に表面粗さ測定のカットオフ値より長い
周期約１ｍｍ、高さ約２μｍのうねりを有する他は実施
例３と同様にしてホログラムを転写したところ、表１に
示すように、版型の全領域にねってホログラムが良好に
転写された。転写されたホログラムの溝深さは転写領域
の外縁部では０．９　μｍ１中心部では０．６μｍであ
った。

実施例６ 被転写材が厚さ０．２４＋ｎｍ、錫メツキ量２．８ｇ／
ｍ２（片面当たり）、中心線平均粗さ０．０８μｍ、ビ
ッカース硬度９５の錫メツキ鋼板である他は実施例１と
同様にしてホログラムを転写したところ、表１に示すよ
うに、版型の全領域にわたってホログラムが良好に転写
された。転写されたホログラムの溝深さは転写領域の外
縁部では１μｍ、中心部では０．２　μｍであった。

比較例１ 押圧力が１　ｔｏｎである他は実施例１と同様にしてホ
ログラムを転写したところ、表１に示すように、版の接
触した外縁部にはホログラムが転写されたが中心部の直
径８ｍｍ内の領域では転写されなかった。転写されたホ
ログラムの溝深さは最大でも０．２　μｍであった。

比較例２ 押圧力か２０　ｔｏｎである他は実施例１と同様にして
ホログラムを転写したところ、表１に示すように、直径
版型の形状に対応する凹みは形成されたか、ホログラム
は転写されなかった。また押圧による被転写材の反りが
起こり板材の品質が劣化した。

比較例３ 上型支持具の表面形状が半径５００ｍｍの球面形状であ
るほかは実施例１と同様にしてホログラムを転写したと
ころ、表１に示すように、ホログラムは直径１６ｍｍの
範囲にしか転写されなかった。

また抑圧による被転写材の反りが起こり板材の品質が劣
化した。

比較例４ ホログラムが形成されているニッケル版の厚さが２０μ
ｍである他は実施例２と同様にしてホログラムを転写し
たところ、表１に示すように、押圧によって版が破れ、
ホログラムは転写されなかった。

比較例５ ホログラムが形成されているニッケル版の厚さ、’＋）
２５０μｍである他は実施例２と同様にしてホログラム
を転写したところ、表１に示すように、抑圧によって版
が破れ、ホログラムは転写されなかった。

比較例６ ホログラムが形成されているニッケル版を厚さ３００μ
ｍのゴム製緩衝材を介して上型支持具に取り付ける他は
実施例１と同様にしてホログラムを転写したところ、表
１に示すように、緩衝材の変形によって押圧力が吸収さ
れ、ホログラムは転写されなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレリーフ型ホログラムを作成するた
めの撮影工程Ａ、現像工程Ｂ、金属版型の作成工程Ｃ及
び金属素材の転写工程を示す説明図であり、 第２図は転写工程りの別の好適態様を示す説明図であり
、 ′ｆＪ３図及び第４図は転写工程の更に別な好適態様を
示す断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）凹凸の形でホログラムが形成されている略平面状
   の版と、平滑な表面を有する平面状の金属素材とを面に
   対して直角方向に圧介させ、該金属素材の塑性変形によ
   りその表面にレリーフ型ホログラムを転写させることを
   特徴とするホログラムの製法。
2. （２）略平面状の版が表面に向けて凸でゆるやかな曲面
   を形成している請求項１記載の製法。
3. （３）凹凸の形でホログラムが形成されている略平面状
   の薄い版を緩衝材の層を介して支持し、この版と、平滑
   な表面を有する平面状の金属素材とを面に対して直角方
   向に圧介させ、該金属素材の塑性変形によりその表面に
   レリーフ型ホログラムを転写させることを特徴とするホ
   ログラムの製法。