【発明の詳細な説明】
印刷製品上にホログラフィ微細構造及び他の回折格子を複製するための方法、そ
の印刷材料及びその装置
本発明は種々の印刷材料上に請求の範囲第1項の上位概念によるホログラム及
び他の光回折又は光屈折微細構造(回折格子)の形成のためのホログラフィ複製
法、印刷材料上にホログラムを形成するための装置及び関連する印刷マトリック
スの製造並びにこの方法に好適な印刷材料に関する。
ホログラフィは物体を立体的に表示することを可能にする図示及び再生技術で
ある。記憶媒体及び情報キャリアは通常のフィルム及びプレートである。
通常のホログラムは正本であるか又は経済的に、例えば写真のような比較的限
られた個数のみ光学的に複写されることができる。
表面レリーフホログラムの構造を熱可塑的に形成しかつその後に種々の印刷材
料(キャリア)上に移すことは公知である。
従来表面レリーフホログラム及びその集積の印刷物上へ複製するには3つの製
造段階がある。
ホログラム像は通常キャリア材料上に表面レリーフ構造として形成されかつそ
れから他の装置に従って第3の処理ステップで接着剤又は接着媒体と共に印刷材
料上に移される。
その際エンボススタンプ、ベルト又はローラによって押圧及び温度によって熱
可塑的に変形可能な合成樹脂表面に形成される。
このようなエンボスホログラムは成形後従来2つの製造態様、即ちいわゆるシ
ールホログラム又は自己接着ホログラムで処理される。
両製造態様では、追加の作業工程における再処理又は仕上げ工程において初め
て印刷材料上に貼付けられることができる中間製品が対象とされる。本発明者の
西独国特許明細書3744650から公知のような、次の移行ステップなしの印
刷材料上への直接的熱可塑的エンボス加工も可能である。
ホログラムの製造方法は通常の方法で次のように実施される。
オリジナルから前段階、いわゆるマスタリングにおいて、レーザ光によって物
体の3次元像としてレーザ透過ホログラムが作られる。しかし干渉形態における
物体の全表面情報を記憶するこのマスタホログラムはレーザ光の下においてのみ
観察可能である。
レーザ透過ホログラム、マスタによって正常の、白色光によって観察可能な複
写が作られる。このホログラム型は白色光透過ホログラムと称される。
レーザ光によってホログラフィとして又はグラビアによって機械的に他の回折
格子が同様に形成され、この回折格子は装飾的又は技術的/経済的に適用可能な
光効果を生じさせる。
エンボス加工工程、重ね合わせ又は複製のために、形成可能な表面レリーフ構
造を得るために、このマスタホログラム又は回折格子はフオトレジストを成層し
たプレート又は表面レリーフを形成する他の材料上に複写される。
露光の際の部分的強度分布に従って、例えば塗布された写真ラッカがネガチブ
法において多かれ少なかれ著しく硬化され又はポジチブ法において多かれ少なか
れ著しく溶解される。次の現像によって各網状物形成又は溶解に相応して表面レ
リーフ構造が現像される。この表面レリーフ構造及び後でエンボス加工される表
面構造で光が像形成しつつ回折される。
光を回折し及び光を屈折させる表面レリーフ構造は機械的にも形成されること
ができ、即ち切削され又は彫刻され又はレーザによって彫刻されることもできる
。機械的に形成された回折格子の分解能又は線幅はその形成のために選択された
技術方法に依存する。
表面レリーフホログラムは略0.2〜1myの高低差と1mm当たり800〜
1800線の分解能を有する。
エンボススタンプを電気メッキ的に形成することができるために、フオトレジ
ストの表面は導電的に作られる。このことはニッケル還元法又は銀還元法による
化学的金属被覆によって行われる。真空蒸着又はスパッタリングを実施されるこ
とができる。
フオトレジストによって電気メッキ的な硫酸ニッケル浴中でポジチブ/ネガチ
ブ法を介していわゆるファミリーが作られる。エンボスマトリックスとしてニッ
ケル中でいわゆる中間製品が複数のステップで作られる。ここで作られるファミ
リーは曾祖母、祖母、異母及びその任意の多くの娘に相応する、中間製品(エン
ボスマトリックス)から成る。
ホログラムによって作られる製品マトリックスは必要に応じて50〜100m
y及びそれ以上及び熱可塑的エンボス加工法において複製されることができる。
特別の目的のために、厚いエンボスプレート及びエンボススタンプ、無端ベルト
又はシリンダが製造されることができる。
特定の圧力及び温度の使用の下にエンボスマトリックスの表面構造は熱可塑的
に変形可能な表面又はラッカ層にエンボス加工される。その際圧力、温度及び速
度の3つのエンボスパラメータの材料的及び運動的なマッチングが重要である。
エンボス加工されるべき材料の表面加熱は非常に正確に制御されなければならな
い。理想的なエンボス温度は材料の軟化点と融点の間の特定された範囲で求めら
れる。
エンボス加工の前にエンボス加工されるべき表面は既に金属被覆されることが
できる。このことは特にエンボスの間のエンボス結果の光学的制御(品質管理)
を可能にする。更に金属化学マトリックスへの印刷材料の接着を阻止する。
従来本質的に2つの材料及びシステムが使用された。
A 自己接着製品
フィルム又は押し出し成形フィルム又は熱可塑性ラッカシステムにおいてエン
ボス加工が行われ、これらのシステムは例えばポリエステルフィルムのような熱
的に寸法の安定した基体(キャリア)上に貼付けられる。これらのシステムは一
般に自己接着可能に実施され又は拡散キャリア上にラミネートされる。
通常のホログラフィ又は回折性自己接着性フィルムの代表的層構造は次のもの
から成る。
1.50〜100myの厚さのポリエステル基体(キャリア)
2.接着剤はオプションである
3.0.9〜2.5myの厚さ又は略1.2〜3.5g/qmのホログラムキャ
リアとしての熱可塑的に変形可能なラッカ層
又は上記1.+2.+3.の代わりに、
4.50〜100myのPVC又はビニールフィルム又は他の熱可塑的に変形可
能なフィルム及び
5.1.8〜2の良好な光学的密度のために、略300オングストロームの金属
被覆
6.アクリル接着剤4〜10g/qm
7.レッテル張りつけ(ロール製品)のための例えば50g/qm又はステッカ
(ステー・フラット・バージョン)のための90g/qmのシリコーン保護ペー
パ
自己接着ホログラムの貼付けの際にホログラムはキャリアフィルムと共に基板
上に集められて接着される。このために通常50my及びより厚いキャリアフィ
ルムがエンボス後金属被覆された面に自己接着性層を備えかつ貼付けの前又は貼
付けの間に引き込まれるシリコーン保護ペーパによってカバーされる。
熱シールフィルム
熱シールフィルムにおけるホログラムのエンボス加工の際に、エンボス加工さ
れたホログラフィ微細構造を有する、例えばラッカ層が、続いて他の製造ステッ
プで熱活性化可能な熱シール接着剤によって印刷材料上に移される。
熱シールフィルムの通常の層構造は次のものから成る。
1.12〜25myの厚さのポリエステル基体(キャリア)
2.0.5〜2g/qmの分離層
3.場合によっては0.5〜1.5g/qmの透明又はカラーカバーラッカ層
4.固有のホログラムキャリアとしての0.9〜2.5myの厚さで、略1.1
〜3.25g/qmの一層又は多層のラッカ層又はカラーラッカ層
5.1.8〜2の良好な光学的密度のために、略300オングストロームの金属
被覆
6.0.7〜2.5g/qmの熱シール接着剤
一般にエンボスの前に金属被覆が行われるが、金属被覆に続いて行われること
もできる。
使用された構造収容ラッカは一般に光学的に透明でかつ熱可塑的に変形可能で
ある。その軟化点又はガラス移行温度は後に金属被覆上に貼付けられる、熱活性
化可能な熱シール接着剤の融点よりも高い。従ってこの熱シール接着剤は、エン
ボス後に初めて、熱シール接着剤のエンボス加工された金属面上に貼付けられる
ことができる。
熱シールフィルムのラッカ中にあるホログラム又は回折格子は特定された圧力
及び温度によって印刷材料上に移される。
加熱された印刷プレート又はローラによって転移される熱によって熱シール接
着剤及び分離層が活性化される。
所定の圧力の印加によってフィルムのラッカ層は印刷材料と結合される。所定
の滞留時間後最終的にポリエステルフィルムは形成された新たな複合体によって
引き込まれる。
熱可塑性エンボス法自体も比較的迅速に、例えば1時間に2,000と25,
000の間で行われる場合、装飾されるべき製品上への追加的に必要な貼付ける
が、特に熱シール法において、時間的かつ計算的隘路を示す。
熱シール平板印刷によるシール速度は1時間当たり800〜2,200である
。熱シールシリンダ機械によるシール速度は1時間当たり1,500〜3、50
0である。
実施される昇降式印刷又はコード式印刷は小さいフオーマットでは1時間に6
,000(ホログラム貼付け)で得られる。
シール速度は、エンボス物が完全な接着の達成の前に所定の温度及び所定の滞
留時間で印刷材料上に必要である。
速度によっては印刷材料又は接着剤のガス化による気泡形成の危険があり、こ
のことは平版印刷では特に障害となることが注目される。
即ち、この方法の欠点は特に、ヒートシールフィルム自体のために付加的な材
科/経費の費え、第二に浮き出しを行って後にヒートシール接着剤の塗布、そし
て第三にホログラムを写すのに必要な付加的なヒートシール方法にある。
上記の公知の方法は特に、現今のコムニケーション技術において一般的な高い
発行部数或いは生産速度および合理的な費用−利益−関係の必然性を考慮した場
合の費用のかかる方法である。
本発明の根底をなす課題は、印刷材料、特に紙、カートンおよび不透明なフィ
ルムにホログラム或いは他の微細構造を直接印刷するための、僅かな費用で高い
印刷速度を可能にする方法を提供することである。
更に本発明の根底をなす課題は、本発明の目的に適している印刷材料もしくは
その構造を提供することである。
更に本発明の根底をなす課題は、ホログラムを印刷材料に成形或いは直接適用
するための装置を提供することである。
最後に、本発明の根底をなす課題は適当な印刷マトリックスもしくは成形マト
リックスを提供することである。
これらの課題は、請求の範囲第1項、第8項および第18項に記載した発明に
より解決される。本発明の有利な他の構成は、他の請求の範囲に記載した。
本発明により特に以下のような利点が達せられる。
1.ホログラムの従来浮き出し後に必要とした接着剤の塗布を必要としない。
2.接着剤の塗布後に必要な適用段階、即ち記録し終わったホログラムの被印刷
物への写しを必要としない。
本発明による方法は、中間担体を使用することなく、また中間工程を行うこと
なく、紙、カートンおよび他の印刷材料に直接印刷することを可能にする。
従来、ヒートシールホログラム或いは自己接着性に処理したホログラムに必要
とする材料および次位処理段階は本発明により必要としないし、また行わなくて
済む。
本発明は、ホログラフイック情報の印刷媒体に即応した材料多様化或いは回折
格子を僅かな費用と著しく高度な生産速度で可能にする。
紫外線−透過性の印刷シリンダと紫外線−透過性のマトリックスを透過する透
過放射線によるホログラムの或いは他の回折格子の紫外線−硬化成形の本発明に
よる方法は、従来の方法に比して、特に他の放射線硬化作用による方法、例えば
極めて方法特有のかつハードウエアとして経費を要する電子放射線硬化のような
方法に比して、大きな品質上の、技術上のかつ経済的な利点を与える。
特に、紙或いはカートン或いは不透明をフィルム、合成樹脂紙および織物のよ
うな十分に紫外線−不透過性の印刷材料上のホログラフイックの微細構造と他の
回折格子の成形の際、本発明による方法は大きな利点を提供する。何故なら、シ
リンダおよびマトリックスを通して、成形を行う媒体が紫外線−放射線により型
シリンダと接触して硬化可能であるからである。
従来、紫外線−不透過な印刷材料にあっては、熱可塑性の成形により作業を行
うこと、或いは被印刷側空或いはキャリヤーフィルム側からの紙を透過する電子
放射線硬化により成形媒体に作用させて硬化するしか可能でなかった。
本発明により、成形および硬化は、回転方法により紫外線−放射線をマトリッ
クスから紫外線を透過するマトリックスを通して、そして同様に紫外線を透過す
る型シリンダ壁を通して、シリンダの内部内に設けられている紫外線−放射線源
により行われる。
本発明により、成形と硬化は個々の方法工程(ステップ−アンド−レピート)
により行われる。この場合、回転と異なり、平坦なマトリックスおよび平坦なマ
トリックス担体板が使用され、これらは両者は同様に紫外線−透過性である。
以下の製品形は、例えば本発明による方法により同様な機械的な基本構造で造
ることが可能である。
1.紙およびカートンおよび他の十分に紫外線−不透過性の印刷材料或いは合成
樹脂紙、例えばいわゆるPE−紙/ボリエステル紙。
値段が手頃な紙は特に、ラベル、進物用包装紙および包装紙、ボール箱および
梱包、装飾紙或いはテーブル掛けに更に加工される。
2.自己担持性の合成樹脂フィルム、透明或いは不透明、15〜50μ或いはそ
れ以上の厚み。この製品形は部分的に自己接着性に形成されているか或いは積層
体に加工することが可能である。この場合、固い支持体として織物も使用される
。透明な製品形は金属被覆されることなく透過回折格子或いは拡散格子として、
技術的な、科学的なかつ光学的な目的並びに放射線効果およびショウ効果の目的
で使用される。
3.成形作用を行う紫外線−硬化する媒体が硬化後担持フィルム(支持体)上に
とどまるり、結合が付加的に支持体上に盛られた付着媒体(プライマー)により
強化可能である、透明な或いは不透明なフィルム上のフィルム−多層システム。
製品形2と3は主として、そして製品形1は部分的に自己接着性に処理されて
おり、板状製品或いは巻体製品として装飾用のフィルムとして処理されるか、或
いはこのフィルムから打抜かれて、像、ラベル、刺繍、標識テープおよび接着テ
ープのようなホログラフイックな或いは回折的な製品に加工される。
4.ヒートシールおよび他の透明フィルム、 これらにおいては成形媒体と担体
フィルムとの間に付着媒体の代わりに、この場合分離層(レリーズコーテイング
)が予め担持フィルム上に盛られている。この分離層は、紫外線−硬化する成形
媒体に加えて、僅かな触覚性を、金属被覆の後成形媒体および金属層に盛られる
ヒートシール接着剤或いは透明接着剤として印刷材料に有しており、これらの接
着剤は極めて薄いモテイーフを担持している形層の担体からの剥離とこの極めて
薄いモテイーフを担持している形層の印刷材料との剥離することのない結合を可
能にする。
5.繊維織物、産業上の使用目的の並びに安全、モードおよび装飾の領域におけ
る使用目的の寸法安定した微細織物(例えばミクロ繊維、ナイロン、ポリエステ
ル)。この製品形にあっては、一方では可撓性の繊維特性を得るために、かつ他
方ではホログラミックな微細構造の盛付けるための平滑な表面を保証するために
、軟/弾性的に硬化する予備ラッカーにより、比較的厚い(重い)層で作業が行
われる。
放射線源が印刷シリンダの内部に設けられているのが有利なので、この目的の
ため、印刷シリンダは場合によってはその担体とを放射線透過性に形成される。
成形マトリックスは円筒形スリーブとして或いは無端のベルトループとして(
成形され)造られるか、或いは接着されるか、或いは超音波溶接される。
優れた方法にあっては、透明な紫外線−透過性の成形マトリックスは光学的に
清澄な液体接着剤により或いは光学的に清澄なトランスフアー接着剤により放射
線透過性の印刷シリンダ上に固着される。
マトリックスはフィルムとして或いは巻板として、経験上50〜250μの厚
みで造られる。
他の優れて方法により、円筒形スリーブ或いはベルトループは先ず自体構造を
担持するネガティブ−成形シリンダの内側に鋳込まれる。
この成形は赤外線により硬化する、化学的に硬化作用のある(2成分)或いは
特に紫外線−硬化する媒体を使用して行われる。その際、硬化はネガティブ−成
形シリンダの内側からの照射により行われる。
本発明により造られるマトリックスの内面の均一な肉厚と平滑を補償するため
に、形を記録する、成形後スリーブ或いはベルトループとしてのマトリックスを
形成する媒体が遠心方法により、即ちネガティブ−成形シリンダの回転により塗
布される。
成形を行う媒体(後のマトリックス)の層厚みは次の処理の必要性に応じて5
0〜250μ或いはそれ以上である。
マトリックスもしくは成形を行う媒体の特別な特徴は紫外線−放射線に対する
その透明性である。
成形を行う構造は、予めフィルム内に或いは薄い板内に表面レリーフホログラ
ムにより成形されており、この構造はネガテイーブ−成形シリンダの内側に固定
される。
ネガティブ−成形シリンダは少なくとも二つ或いは多数の円筒形側壁(部分円
筒形)から成り、この部分円筒形はマトリックスを形成しているポジティブスリ
ーブの硬化後型抜きのために開かれる(はね上げられる)。
しかし、ポジティブスリーブは真空吸引装置により真空シリンダの内室表面か
ら取外すことも可能である。
型抜きを容易にし、微細構造の締付けを回避するために、0,2〜2重量%の
離型剤、例えば米国在のダウ コーニング社製のヒドロキシ化ポリシロキサン−
Typ Q4−3667、或いはドイツ連邦共和国在のプラ インターナショナ
ル社製のPura−ADDIV6845或いは6890が成形媒体内に混合され
る。
次いで、このようにして造られた円筒形スリーブ(マトリックス)は印刷シリ
ンダ上に収縮処理により挿入されるか、或いは印刷シリンダはスリーブが挿入さ
れる以前に例えば窒素で冷却して一時的に収縮される。改めて常温が達せられ、
従って改めてシリンダが伸長して後、スリーブは定位置を占める。他方、印刷シ
リンダは印刷工程の間、紫外線−放射線の部分吸収と熱への変換により、スリー
ブが定位置を占めるまで、伸長する。以後にスリーブは接着される。
円筒形スリーブ(マトリックス)は比較的大きな環形で造られるので、無端の
ループが形成される。この無端のループは印刷シリンダの周囲をかつ付加的なロ
ールの周囲を案内されており、このローラによりこの無端のループのウエッブテ
ンションが調節可能である。
印刷シリンダ/スリーブシステム或いはベルトループ/印刷シリンダ/テンシ
ョンプーリシステムの外周を決定するにあたって重要なことは、印刷像長さ或い
はグラフイック産業における色々な次の処理のための回転機械の円筒周囲の一倍
或いは多数倍に相応する寸法を選択することである。ここで問題になるのは、例
えば輪転印刷機或いは回転打抜き機、積層機或いは上記の機械の組合せである。
通常の印刷像長さ或いはロール巻回は大抵12−インチ−システム或いは24
−インチ−システムの一倍或いは多数倍である。
円筒形スリーブ(マトリックス)は、以下に説明するように、直接ポジテイー
フシリンダ上に成形することも可能である。その際、この他の優れた方法にあっ
ては、先ず平滑な印刷シリンダは本来のネガティブシリンダ内にまとめられて設
けられている。
ネガティブシリンダとの内壁と印刷シリンダの表面間の壁部中間空域は製造さ
れたシ円筒スリーブの壁厚に相当する。
成形作用を行う媒体の一定の壁厚を保証するため、ネガティブシリンダ内とポ
ジティブシリンダは共通の軸上にまとめて設けられている。
二重のスリーブ厚みと印刷シリンダの実際直径の和は、ポジティブシリンダの
総直径に相当し、この総直径はΠと乗算して所望の繰返し長さ(巻戻し)或いは
印刷像長さを与える。
マトリックスの紫外線−硬化は特に紫外線−透過性のポジティブシリンダの内
側からの照射により行われる。この方法により円筒形スリーブ(マトリックス)
造る際は、スリーブが直接的にかつ完全に継ぎ目無く印刷シリンダ上に盛られ、
そこにとどまると言う利点が得られる。
しかし、型抜き後、本発明により造られたスリーブは極めて容易に再び取外さ
れ、シリンダに改めて他のスリーブを設けることが可能である。何故ならスリー
ブは本質的に厚みが僅かな合成樹脂から成るからである。
同様に、上に記載した、巻回板としてシリンダ上に固定されたマトリックスを
簡単に取外し、その後印刷シリンダに改めて他のマトリックスを設けることが可
能である。
シリンダが印刷材料の帯状材料により巻回されている間、即ち成形工程の間、
シリンダに沿って印刷材料をより確実に案内するために、必要に応じて付加的な
可撓性のループをロールシステム内に挿入することが可能である。
このループのウエブテンションは、例えばスピンドルによりリンクブロック内
に支承されている緊張ローラを介して制御される。
成形シリンダ内に設けられている紫外線−放射線源の照射角度は、重ねられて
いる円形のかつまとめて設けられている絞り(遮光板)により変えることが可能
である。同様に紫外線−放射線は、同様に成形シリンダ内に設けられている調節
可能な中空鏡により、軸長さに関してより強く或いは弱く焦点を形成することが
可能である。
次に、実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
図1は技術水準によるヒートシールホログラムの層構造の断面図、
図2は本発明に従って構成された印刷材料の層構造の断面図、
図3は表面層断面の拡大図、
図4は印刷装置の概略図、
図5は成形型を有する無端ベルトループを備えた他の印刷装置を示す図、
図6は前後に接続配置された複数の印刷機構を備えた印刷設備を示す図、そし
て
図7は印刷シリンダを製作するための方法を示す概略図である。
図1は、技術水準によるいわゆる“ヒートシール技術”のエンボスフィルムの
構造を示している。このフィルムは、約12〜25myの厚さのポリエステルウ
ェッブ(1)上に、ワッスクまたはシリコンを含む薄い分離層(2)が塗布され
、そしてその上に、0.9〜2.5my(または1.1〜3.25g/qm)のラッカー層(
3)が塗布され、更にその上に、0.05〜0.2myの厚さの、例えばアルミニウム
のような金属の反射層(4)が塗布される。300オングストロームは1.8〜2
の良好な光学濃度を生じる。
ホログラムは、一般的にニッケル製のエンボスマトリックス内で浮き出し(レ
リーフ)構造として生じるいわゆるエンボス加工(エンボシング)ホログラムと
して、ラッカー層(3)に金属被覆(金属化または金属置換)(4)によってエ
ンボス加工される。
続いて、温度活性化接着剤(ホットメルト接着剤)(5)が0.7g/qm塗布
される。この接着剤によって、情報を有するラッカー層が印刷材料に移され、そ
こで固定される。
“ヒートシールホログラム”を貼り付けるために、このようにして製作された
フィルムは、例えば110〜130℃の加熱作用と例えば50〜150KP/c
mおよびそれ以上の圧力で、印刷材料、例えば紙またはカートンに密着接触させ
られる。この場合、ホットメルト接着剤(5)は溶融し、分離層(2)が活性化
される。それによって、ラッカー層/金属被覆(3/4)が下地に永久的に連結
される。
最後に、ポリエステルフィルム(1)が分離層(2)で分離されるので、印刷
材料上には、ラッカー層(3)、金属被覆(4)およびホットメルト接着剤(5
)が残る。
この方法の変形では、ホログラムのエンボス加工は、金属被覆(4)の側から
行われ、従ってエンボス加工板は左右を実際と合わせて配置して製作可能である
。それによって、ホログラムは後で観察すると、透明なラッカー層(3)を通っ
て左右が正しく合った状態で見える。
図2は、担体(6)上のホログラムの構造を示している。このホログラムはド
イツ連邦共和国特許出願公開3744650号明細書記載の方法に従って塗布さ
れている。担体は紙またはカートンである。しかし、担体は透明なまたは不透明
な合成樹脂または他の担体でもよい。
完全なエンボス加工、ひいては塗布すべきホログラムの変調および回析効率を
達成するために、担体の表面が非常に滑らかであることが望まれる。
そうでない場合には、エンボス加工または型による成形の際に、エンボス加工
されたまたはエンボス加工されない領域が“オレンジの皮のような”凹部を生じ
、かつ無光沢で、不鮮明で拡散反射する表面を生じ、全体の明るさが不充分とな
る。
印刷材料の密度や厚さが不均一であるときには、今まではある程度可撓性の背
圧ロールによって補償していた。この場合、背圧ロールまたは型は例えばシリコ
ンゴムまたは類似のコーティングを備えている。これは経験によれば60〜90
のショア硬度を有する。
市販されているいわゆる“アート紙およびカートン”は、例えば本発明のため
の担体として適している。なぜなら、このアート紙およびカートンは表面を被覆
して予備圧縮された“コア”を備え、機械被覆または鋳造被覆したコーティング
に基づいて良好な表面品質を有するからである。
続いて塗布される成形ラッカー(7)および場合によって塗布される滑らかに
する予備ラッカーのための下地として、印刷材料(6)は特に機械被覆または鋳
造被覆した表面(10)を有する。それによって、細孔を閉じ、滑らかさおよび
凸凹の深さに関する表面品質を最適化することができる。
場合によって必要である、表面の予備平滑化は、予備ラッカーの硬化の間、研
磨されたシリンダまたは滑らかな無端ベルトループあるいは硬化後再び引き出さ
れる滑らかなカバーフィルムにより成形することによって行われる。
担体(6)またはコーティング(10)の滑らかなまたは予備硬化された表面
には、放射線で硬化する成形ラッカー(7)が、特に1.5〜2myの厚さで塗布
される。その際、場合によって担体(6)上に塗布されるコーティング(10)
と、場合によって塗布される予備ラッカーは、担体(6)内へのラッカーの吸着
を効果的に防止し、支持体の平らな最適な表面を生じる。
200〜1000nmのエンボス加工深さと、800〜1800本/ミリメー
トルの解像度を有するエンボス加工すべき構造体がきわめて微細であるので、放
射線で硬化する成形ラッカー層の厚さによって、どんな表面の凸凹も補償するこ
とが絶対に必要である。印刷材料の表面構造に応じてあるいは予備ラッカーの使
用に応じて、エンボス加工層の厚さは2gから10g/qmまでまたは20g/
qmまでとなる。その際、経験によれば、表面状態に応じて、1.5〜15myの厚
さのラッカー層が塗布される。
鏡のように平らな予備ラッカー層の表面は特に、硬化または乾燥の間、研磨さ
れたシリンダによって得られる。
本発明による成形方法は、マトリックス、ベルトループ、円筒スリーブまたは
ロールに接触させてラッカー層および微細構造物を成形および硬化することに基
づいている。この場合特に、放射線で硬化するラッカーが使用される。
その際、硬化または網状化は、紫外線硬化またはエレクトロン放射硬化によっ
て開始および実施可能である。
最後に、型を有するラッカー層には、20〜200nmの厚さの金属被覆(8
)、例えばアルミニウムが塗布される。この金属被覆はホログラムの観察光の反
射を生じ、例えば300オングストロームの強さのときに良好な光学濃度または
反射を有する。
金属被覆は特にホログラム構造体の成形後塗布される。
滑らかにする予備ラッカーを使用する場合あるいは例えば合成樹脂フィルムの
ときに印刷材料が既に鏡のように滑らかな場合、金属化層は予備ラッカー上に前
もって塗布してもよい。
不透明な、すなわち見えない印刷材料の場合に、エンボス加工は、エンボス加
工ダイを実際と左右逆にして準備して行われる。
続いて、ホログラム表面を後で保護するために、金属皮膜(8)上に保護ラッ
カー(9)またはその他の透明な、場合によっては色つきの保護層を塗布するこ
とができる。
本発明による方法によって、直接的な方法段階で製作されたホログラム担体が
形成される。
続いて移すべき担体でエンボス加工を、行わなければならない技術水準と異な
り、本発明による方法によって、印刷材料で直接的な成形を行うことができる。
それによって、コストが大幅に節約され、印刷工程が加速される。
本発明の有利な実施の形態では、ラッカー(7)は一つの層または二つの異な
る層からなっている。この場合、最初に印刷材料または鋳造層(10)に塗布さ
れるラッカー層は、鏡のように滑らかな表面状態を生じる。唯一のまたは第2の
ラッカー層は情報を持っている。
金属被覆(8)は特にラッカー層上に蒸着されるがしかし、ホログラム構造体
が金属被覆の後で移される場合には、異なる方法、例えば間接的な転写金属被覆
によって塗布することができる。
前の金属被覆(8)は、光を反射するという役目のほかに、成形中に、回析効
率または反射を観察または測定してエンボス加工結果を直ちに光学的に品質チェ
ックすることかできるという利点がある。
実施された設備では、本発明による方法により、1時間あたり5000〜25
000個およびそれ以上の印刷物を得ることができる。
図3は、ホログラムを持つ本来の層の間の拡大断面図である。ハッチングで示
した領域は、ホログラムの浮き出し構造体の成形深さに相当する。成形部の最も
深い個所は、ラッカー層(7)内に達している。従って、成形された浮き出し構
造体が担体まで突き抜けないように、ラッカー層(7)の厚さを選択することが
できる。
更に、ラッカー層(7)の厚さは、担体(6)または表面コーティング(10
)の凸凹を補償することができるように選択されている。
ホログラムのほかに、光を回析する構造体と、機械的にまたはレーザ彫刻によ
って切断および彫り込まれたいわゆる回析格子にエンボス加工することができる
。
実質的に印刷材料の層構造によって決まる表面品質が充分に高い場合には、上
記の方法により、前記の3段階の方法、すなわち、成形、接着成層および印刷材
料への貼り付けに従って、あるいはエレクトロン放射硬化の直接的なハードウェ
ア的な方法に従って、直接的な大量複製を低コストで行うことができる。
図4は、ホログラムを印刷材料上に複製および同時に貼り付けるための装置を
概略的に示している。
ロール(11)上には均一な表面品質を有する印刷材料が設けられている。こ
の印刷材料は対をなしたプーリ(16,17)によって引き出される。印刷材料
は対をなした他のプーリ(22,23)を経て印刷シリンダ(14)へ案内され
る。この印刷シリンダには約180度またはそれ以下にわたって印刷材料が巻き
つけられる。続いて、印刷材料は対をなしたプーリ(30,31)、対をなした
他のプーリ(24,25)および2個のプーリ(18,19)を経て、巻取りロ
ーラ(13)に供給される。
担体材料が使用される場合には、担体材料は印刷材料と共にウェッブ(37)
として貼り付け装置を通って案内され、対をなしたプーリ(26,27)と2個
のプーリ(21,22)を通ってロール(12)に巻き取られる。
印刷シリンダに対する印刷材料の押圧力を高めるために、ベルトループ(15
)を印刷材料と共に、印刷シリンダ(14)の表面を経て案内することができる
。ベルトループはプーリ(23,30,29,28)を経て循環し、必要な場合
には更に、ウェッブ張力を調節するためのテンションプーリ(36)の下を案内
される。
塗布ロール(35)を備えた塗布機構(34)によって、ラッカー層が印刷シ
リンダに塗布されるかまたはプーリ(23)上でウェッブに塗布される。このウ
ェッブは印刷シリンダの回転ときにプーリ(23)と印刷シリンダの間を通って
印刷材料に走入する。
印刷シリンダ(14)は石英ガラスシリンダまたはアクリルガラスシリンダ(
PMMA)として形成され、内部に放射線源(33)、特に紫外線源を備えてい
る。配向して光を放射するために、放物線状の凹面鏡(39)と遮光板(38)
が設けられている。この遮光板は調節可能に形成され、印刷シリンダ上へ案内さ
れた印刷材料に対する紫外線光の作用範囲を調節する。
多少幅広の帯状体またはスリットに放射線を焦点合わせすると、印刷シリンダ
周りの印刷材料の巻きつけ角度を減少することができる。
印刷シリンダ内室は通気装置を備えている。この通気装置は一方では冷却空気
を供給し、他方ではオゾンを吸い出す。
高い効率を得るために、水冷式のバーナー管で作動させることができる。
塗布ロール(35)を介して塗布されたラッカーが放射線で硬化するので、印
刷シリンダの周りを印刷材料が循環する間にラッカーは硬化し、他のプーリを経
て直ちに案内することができ、表面構造に影響を与えないで、巻取りローラ(1
3)または(12)に巻取り可能である。
紫外線光源の代わりに、エレクトロン放射源を、それに合ったラッカー系と共
に使用することができる。しかし、印刷材料に比較的に水っぽいラッカー系を塗
布することは共通である。このラッカー系はマトリックスで成形するときにすで
に大きな圧力を加えないで硬化可能である。これは紫外線光源の使用時には特に
、
本発明による印刷シリンダと本発明によるマトリックス自体が紫外線を通るよう
に形成され、それによって印刷シリンダの内部から硬化を行うことができること
によって達成される。
図5は図4の装置の代替的な装置を示している。この装置の場合、印刷シリン
ダの代わりに型を有する無端ベルトループが使用されている。
無端ベルトループ(40)は複数の微細構造または縦方向印刷像を前後に収容
している。無端ベルトループは印刷シリンダ(14)と案内プーリ(41)の周
りを案内されている。この装置は印刷機構内のマトリックスの迅速な交換を可能
にする。更に、この変形例によって、印刷シリンダを変更しないで、いろいろな
長さの印刷像に容易に適合させることができる。
この場合、塗布ロール(35)は無端ベルトループ(40)上にラッカーを直
接塗布する。図5の装置のその他の点は、図4の装置に一致している。
図6は複数の印刷機構からなる装置を示している。個々の印刷機構は実質的に
、図4または5の装置に一致している。この場合、第1の印刷機構では、印刷材
料の表面を充分に滑らかにするために、予備ラッカーが印刷材料に塗布される。
塗布された予備ラッカーは同様に、紫外線放射によって硬化させることができる
。
主印刷機構(46)では、印刷材料への微細構造の本来の貼り付けが行われる
。所望される場合には、第2の印刷機構(47)を接続配置することができる。
この第2の印刷機構では主印刷機構に対して逆に配向して配置され、それによっ
て印刷材料の背面に印刷することができる。
印刷材料のベルト張力を一定に保持するため、およびウェッブ内の縦方向見当
を補正するために、釣り合いプーリ(42,45)が設けられている。各々の印
刷機構には、それぞれ1個の塗布機構(34,48または49)が付設されてい
る。
図7は印刷シリンダを製造するための工程を略示している。
最も下側には、コーティングされ展開されたフォトレジスト層(53)を有す
るガラス基板54が設けられている。このフォトレジスト層は表面構造体ホログ
ラムを持っている。ホログラフィー構造のフォトレジスト層(53)上には紫外
線硬化する成形媒体(52)が塗布される。
この塗布はスプレー鋳造(ノズル塗布装置。所定のノズル径を有する一列の比
例ノズルが板上を直線的に移動する)、浸漬、らせん状塗布または鋳造および遠
心機によって行われる。
層厚さは少なくとも2my以上である。
成形媒体上には、成形媒体の後の担体としての、紫外線透過性アクリルフィル
ムまたはアクリル板(PMMA)が、密に接触して位置決めされる。
この板またはフィルムは、硬化した後容易に剥がすことができるようにするた
め、および他の組立工程および再生工程を容易にするために、可撓性でなければ
ならない。
均一な押圧力によって絶対的に平らな姿勢を保証しかつ成形媒体(52)とア
クリルフィルム(54)の密な接触を保証するために、アクリルフィルム(51
)上に、同様に赤外線透過性石英ガラス板(50)が位置決めされる。
この成形工程または複写工程は特に、真空複写枠内で行われる。それによって
、複写層の最適な接触が保証され、空気の封じ込みが回避される。
紫外線露光による複写工程の後で、アクリルフィルムはフォトレジストから剥
がされ、多重利用複写(集団作業)のために繰り返して複写されるかまたはネガ
型シリンダに押し込まれる。
このアクリルと成形媒体のサンドイッチは、ネガ型収容体(55)内に挿入さ
れる。このネガ収容体は特に、ヒンジ(56〜58)を介して互いに連結された
4個の成形周壁からなっている。ネガ型収容体(55)を閉鎖した後、成形媒体
は“内部コーティング”として中空シリンダ内に設けられている。石英ガラスシ
リンダ(54)はネガ型収容体(55)内に同心的に挿入されている。図7のd
にはこの方法段階が示してある。
図7のeには、印刷ロールを製造するための装置が示してある。ガラスシリン
ダ(54)とフォトレジスト(52)の間の中間空間には、タンク(59)内に
設けられた成形ラッカーが管(60)を経て供給される。中間空間に一杯に満た
しかつ脱気するために、接続された真空接続部(61)が補助的作用をする。成
形ラッカーの硬化は紫外線光によって行われる。この場合、ガラスシリンダ(5
4)内に適当な光源が設けられている。
成形ラッカーが硬化した後、ネガ型収容体が開放され、印刷シリンダ(62)
が取り出される。この印刷シリンダはその表面に、フォトレジスト(52)を介
して形成された微細構造を有する。
印刷シリンダ(62)を印刷機構に挿入した後、印刷材料の本来の印刷が行わ
れる。
参照符号一覧表
1 ポリエステル担体
2 分離層
3 ラッカー
4 金属被覆
5 ホットメタル接着剤
6 担体、印刷材料
7 ラッカー
8 金属被覆
9 保護ラッカー
10 鋳造塗布
11 ロール
12 ルール
13 巻取りローラ
14 印刷シリンダ
15 ベルトループ
16,17 プーリ対
18,19 プーリ対
20,21 プーリ対
22,23 プーリ対
24,25 プーリ対
26,27 プーリ対
28,29 プーリ対
30,31 プーリ対
32 プーリ
33 放射線源
34 塗布機構
35 塗布ロール
36 テンションプーリ
37 ウェッブ
38 シャッター
39 凹面鏡
40 無端ベルトループ
41 プーリ
42,45 釣り合いプーリ
46 主印刷機構
47 再印刷機構
48 塗布機構
49 塗布機構
50 石英ガラス板
51 アクリル板
52 紫外線硬化性成形媒体
53 フォトレジスト
54 ガラス基板
55 ガラスシリンダ
56 ネガ型収容体
57,59 ヒンジ
60 タンク
61 管
62 真空接続部
63 印刷シリンダ
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年5月5日
【補正内容】
(1頁)
印刷物上にホログラフィ微細構造及び他の回折格子を複製するための方法及びそ
の装置
本発明は種々の印刷物上に請求の範囲第1項の上位概念によるホログラム及び
他の光回折又は光屈折微細構造(回折格子)の形成のためのホログラフィ複製方
法に関する。
ホログラフィは物体を立体的に表示することを可能にする図示及び再生技術で
ある。記憶媒体及び情報キャリアは通常のフィルム及びプレートである。
通常のホログラムは正本であるか又は経済的に写真のような比較的限られた個
数のみ光学的に複写されることができる。
表面レリーフホログラムの構造を熱可塑的に形成しかつその後に種々の印刷材
料(キャリア)上に移すことは公知である。
従来表面レリーフホログラム及びその集積の印刷物上への複製には3つの製造
段階がある。
ホログラム像は通常キャリア材料上に表面レリーフ構造として形成されかつそ
れから他の装備に従って第3の処理ステップで接着剤又は接着媒体と共に印刷材
料上に移される。
その際エンボススタンプ、ベルト又はローラによって押圧及び温度によって熱
可塑的に変形可能な合成樹脂表面に形成される。
(7頁)
即ち、この方法の欠点は特に、ヒートシールフイルム自体のために付加的な材
料/経費の費え、第二に浮き出しを行って後にヒートシール接着剤の塗布、そし
て第三にホログラムを写すのに必要な付加的なヒートシール方法にある。
上記の公知の方法は特に、現今のコムニケーション技術において一般的な高い
発行部数或いは生産速度および合理的な費用−利益−関係の必然性を考慮した場
合費用のかかる方法である。
米国特許第4,758,296号には、印刷材料上にホログラムを塗布するた
めの連続方法が記載されているが、この方法にあってはテープ状或いは円箇状の
、本質的に透明なホログラム担体はラッカー層を備えており、このラッカー層は
印刷材料がこのホログラム担体の傍らを通過している間印刷材料の背面に設けら
れている放射線源により硬化される。この方法は放射線透過性の印刷材料に適し
ている。
本発明の根底をなす課題は、印刷材料、特に紙、カートンおよび不透明なフイ
ルムにホログラム或いは他の微細構造を直接印刷するための、僅かな費用で高い
印刷速度を可能にする方法を提供することである。
更に本発明の根底をなす課題は、ホログラムを印刷材料に成形或いは直接適用
するための装置を提供することである。
これらの課題は、請求の範囲第1項と第5項に記載した発明により解決される
。本発明の有利なたの構成は、他の請求の範囲に記載した。
本発明により特に以下のような利点が達せられる。
1.ホログラムの従来浮き出しの後に必要とした接着剤の塗布を必要としない。
(9頁)
本発明により、成形および硬化は、回転方法により紫外線−光線をマトリック
スから紫外線を透過するマトリックスを通して、そして同様に紫外線を透過する
型シリンダ壁を通して、シリンダの内部内に設けられている紫外線−光線源によ
り行われる。
成形と硬化は個々の方法工程(ステップ−アンド−レピート)により行われる
。この場合、回転と異なり、平坦なマトリックスおよび平坦なマトリックス担体
板が使用され、これらは両者は同様に紫外線−透過性である。
以下の製品形は、例えば本発明による方法により同様な機械的な基本構造で造
ることが可能である。
1.紙およびカートンおよび他の十分に紫外線−不透過性の印刷材料或いは合成
樹脂紙、例えばいわゆるPE−紙/ボリエステル紙。
値段が手頃な紙は特に、ラベル、進物用包装紙および包装紙、ボール箱および梱
包、装飾紙或いはテーブル掛けに更に加工される。
2.自己担持性の合成樹脂フイルム、透明或いは不透明、15〜50μ或いはそ
れ以上の厚み。この製品形は部分的に自己接着性に形成されているか或いは積層
体に加工することが可能である。この場合、固い支持体として織物も使用される
。透明な製品形は金属被覆されることなく透過回折格子或いは拡散格子として、
技術的な、科学的なかつ光学的な目的並びに光線効果およびショウ効果の目的で
使用される。
3.成形作用を行う紫外線−硬化する媒体が硬化後担体フイルム(支持体)上に
とどまるり、結合が付加的に支持体上に盛られた付着媒体(プライマー)により
強化可能である、透明な或いは不透明なフイルム上のフイルム−多層システム。
請求の範囲
1.微細構造を表面浮き出し構造として持っているマトリックスを使用する成形
方法で、印刷材料(6)特に紙またはカートンに、微細構造特にホログラムまた
は他の回析格子を同時に複製および直接的に貼り付けるための方法であって、印
刷材料(6)に一つまたは複数のラッカー層(3,7,9)が塗布され、このラ
ッカー層によって印刷材料(6)の表面が平滑化され、ホログラムが印刷材料(
6)に塗布されたコーティングの表面に成形され、微細構造を収容するラッカー
層(3)が放射線硬化可能、特に紫外線硬化可能である方法において、印刷材料
が円筒状の成形シリンダの周りを循環する間、ラッカー層(3)の硬化が、型シ
リンダの内部に設けられた放射線源(33)によってマトリックス側から、放射
線を透過するマトリックス(14)と放射線を透過する成形シリンダを通過する
放射線で行われることを特徴とする方法。
2.紫外線を透過する成形マトリックスが単一マトリックス、無端ベルトループ
、シリンダまたは円箇スリーブとして形成されていることを特徴とする請求の範
囲第1項記載の方法。
3.硬化した成形媒体を剥がすことができるようにする、およびホログラフィー
のポジ/ネガ微細構造の固着を防止するために、放射線で硬化する成形媒体に、
0.2〜3重量パーセントの分離剤が添加されることを特徴とする請求の範囲第1
項記載の方法。
4.硬化する成形媒体がマトリックスよりも印刷材料に対してはるかに大きな付
着作用を有することを特徴とする請求の範囲第3項記載の方法。
5.印刷材料(6)、特に紙またはカートンにホログラムを貼り付けるための、
請求の範囲第1項記載の方法を実施する装置であって、ウェッブ状の印刷材料(
6)がホログラムを表面浮き出し構造として有するマトリックスを経て案内され
、マトリックスに放射線源(33)特に紫外線源が付設され、この放射線源によ
って、印刷材料(6)に塗布された放射線で硬化するラッカー層(3)が、マト
リックスとの接触の間、硬化可能である装置において、放射線源(33)が円筒
状の印刷シリンダ(63)の内部に設けられ、ラッカー層(3)が
放射線を透過する印刷シリンダ(63)と放射線を透過するマトリックスを通過
する放射線によって硬化可能であることを特徴とする装置。
6.放射線源(33)が紫外線光源またはエレクトロン放射源であることを特徴
とする請求の範囲第5項記載の装置。
7.印刷シリンダ(63)またはマトリックス収容体が実質的に、合成樹脂、特
に紫外線を透過するアクリルガラス(ポリメチルメタクリタート,PMMA)か
らなっていることを特徴とする請求の範囲第5項記載の装置。
8.紫外線光源の放射線の通路か、光学的な反射鏡、遮光板(38)およびまた
は焦点合わせ装置によって調節可能に形成されていることを特徴とする請求の範
囲第5項記載の装置。
9.装置が並べて配置された二つ以上の印刷機構(46,47)からなっている
かまたはこの印刷機構がモジュール式に後付け装備可能であることを特徴とする
請求の範囲第5項記載の装置。
10.対向して配置された2個の印刷機構(46,47)が、ウェッブを、同時に
寸法通りに前側と後側から印刷することを特徴とする請求の範囲第5項記載の装
置。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,SN,TD,
TG),AT,AU,BB,BG,BR,CA,CH,
CZ,DE,DK,ES,FI,GB,HU,JP,K
P,KR,LK,LU,MG,MN,MW,NL,NO
,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SK,
UA,US