JPH11147059A - 基材上に表面構造、特にホログラム表面構造を作製する方法及び装置 - Google Patents

基材上に表面構造、特にホログラム表面構造を作製する方法及び装置

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JPH11147059A
JPH11147059A JP22037698A JP22037698A JPH11147059A JP H11147059 A JPH11147059 A JP H11147059A JP 22037698 A JP22037698 A JP 22037698A JP 22037698 A JP22037698 A JP 22037698A JP H11147059 A JPH11147059 A JP H11147059A
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radiation
substrate
surface structure
curable
irradiation
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JP22037698A
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Jongh Rudi De
ド ジョング ルディー
Bernhard Podratzki
ポドラツキー ベルンハルト
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HSM Holographic Systems Muenchen GmbH
HSM GmbH and Co KG
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HSM Holographic Systems Muenchen GmbH
HSM GmbH and Co KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面構造、特にホログラム表面構造を簡単な
手法で基材上に個別的に作製できる装置及び方法を提供
する。 【解決手段】 表面構造の簡単且つ個別的な作製のため
に、基材（４）に放射線硬化性物質、特に放射線硬化性
モノマー（５）を塗布する。エンボスパターンを例えば
円筒体（10）によって塗膜中に付ける。エンボスパター
ンを変調された照射ビーム（1a,1b ）で硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材上に表面構
造、特にホログラム表面構造を作製する方法及びかかる
方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】作製さ
れることになっている表面構造は一般にレリーフ構造で
ある。所与又は特定の表面構造又はレリーフ構造を基材
又は基板に施さなければならない。すると、この基材を
特にホログラムをエンボス（型押し）するためのダイ
（レリーフマスター）として使用できる。本発明の目的
は、表面構造、特にホログラム表面構造の個別的な作製
を簡単な手法で可能にする上述した形式の方法及び装置
を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】独立請求項に記載されて
いる第１の構成上の特徴によれば、この目的は、基材に
放射線硬化性物質、特に放射線硬化性モノマーを塗布
し、エンボスパターンを塗膜中に付け、エンボスパター
ンを変調された照射ビームで硬化させることを特徴とす
る上記タイプの方法によって達成される。放射線硬化性
物質は好ましくは、流体である。この物質を電磁光線、
例えば紫外線光で硬化させるのが好ましい。規則正しい
エンボスパターンを生じさせるのが良い。放射線硬化性
物質を少なくとも一つの変調照射ビームの到達するその
領域について照射ビームで硬化させる。当然のことなが
ら、ビームは、放射線硬化性物質を硬化させるのに適し
たものでなければならない。
【０００４】本発明の有利な実施形態が従属項に記載さ
れている。エンボスパターンを好ましくは円筒体によっ
て付ける。しかしながら、断続的に動かされる平面要素
によってエンボスパターンを付けても良い。円筒体は、
その表面上に規則正しいレリーフ構造を備えるのが良
い。変調照射ビームによる照射をスキャナー、特にライ
ンスキャナーにより行うのが良い。これは、エンボスパ
ターンを円筒体によって付ける場合に特に有利である。
この場合、ラインスキャナーのラインは好ましくは、エ
ンボシング円筒体の周囲方向ラインに平行に、又はスキ
ャナーの前方運動方向と直角に延びる。さらに有利な実
施形態は、照射がＬＣＤによって行われることを特徴と
している。ＬＣＤをＰＣ又は他のコンピュータによって
制御して、硬化されるべき表面構造の領域を個々に非常
に迅速且つ簡単にプログラムできるようにするのが良
い。
【０００５】本発明の方法は、一回又は数回繰り返し実
施できる。このようにすると、必要に応じて互いに異な
り、互いに隣り合わせに配置でき、或いはオーバーラッ
プすることもできる幾つかの表面構造を基材上に次々に
作製できる。たとえば、非硬化物質又は非硬化モノマー
を、照射又は硬化後に洗浄除去する。基材上に表面構
造、特にホログラム表面構造を作製する装置は本発明に
よれば、放射線硬化性物質、特に放射線硬化性モノマー
が塗布された基材を案内できる円筒体と、塗布された基
材を変調された照射ビームで照射する照射装置とを有す
ることを特徴とする。有利な実施形態が従属項に記載さ
れている。
【０００６】好ましくは、基材に放射線硬化性物質、特
に放射線硬化性モノマーを塗布する塗工装置が、円筒体
の前に連続して連結されている。好ましくは、照射装置
は、円筒体の外部に設けられている。この場合、基材
は、照射装置の光線に対して透明である。しかしなが
ら、照射装置を円筒体の内部に設けても良い。この場
合、円筒体の表面は、照射ビームに対して透明である。
好ましくは、照射装置は、光変調器、例えばスキャナ
ー、特にラインスキャナー及び／又はＬＣＤから成る。
好ましくは、本発明の装置は数個が次々に連続して連結
される。基材は、次々にこれら装置を通過する。このよ
うにすると、必要に応じて互いに異なるものであっても
良い幾つかの表面構造を基材上に次々に作製でき、この
場合、これら表面構造は、互いに隣り合わせの状態で、
しかも或いは基材上でオーバーラップした状態で設けら
れる。
【０００７】たとえば、非硬化物質又は非硬化モノマー
を洗浄除去する洗浄ユニットが、円筒体の後に連結され
ている。本発明の目的は、もう一つの独立請求項に記載
されている第２の構成上の特徴によれば、基材上に表面
構造、特にホログラム表面構造を作製する方法であっ
て、作製されるべき表面構造に従って基材に放射線硬化
性物質、特に放射線硬化性モノマーを塗布し、放射線硬
化性物質に放射線ビームを照射することを特徴とする上
述したタイプの方法によって達成される。したがって、
この場合、放射線硬化性物質を基材の表面領域全体には
塗布せず、表面構造を後に作製することになっている領
域にのみ塗布する。次に、放射線硬化性物質を照射して
硬化させる。この方式の一利点は、表面構造が設けられ
ない領域の液状物質を洗浄除去することがもはや必要が
ないことにある。
【０００８】本発明の上記２つの方法は、以下の点にお
いて互いに異なっている。すなわち、第１の方法では、
先ず最初に放射線硬化性物質を基材全体に、しかしなが
ら、少なくとも、表面構造を後に作製することになって
いる領域よりも広い基材領域に塗布する。次に、表面構
造が後に現れることになっている領域のみを照射ビーム
で照射することにより表面構造を作製する。これとは対
照的に、第２の方法では、放射線硬化性物質を最初か
ら、表面構造が後に現れることになっている領域のみに
塗布する。この場合、硬化用ビームを変調させる必要は
ない（さらに新たなホログラムを照射しないことを条件
とする）。有利な実施形態が従属項に記載されている。
放射線硬化性物質又は放射線硬化性モノマーを特定の塗
布法、例えば吹きつけ法、オーバープリント法、或いは
別の方法により塗布しても良い。別の有利な構成上の特
徴によれば、放射線硬化性物質又は放射線硬化性モノマ
ーを表面レリーフを備えた円筒体に塗布し、照射による
硬化後にこれから基材に転移させても良い。この場合、
放射線硬化性物質又は放射線硬化性モノマーを例えばイ
ンクジェットノズルによりエンボシング円筒体に個々に
付着させる。硬化のためには、均一の非変調放射線だけ
が必要である。
【０００９】本発明の方法を一回又は数回繰り返し実施
して、必要に応じて互いに異なる表面構造を基材に作製
し、互いに隣り合わせになっており、或いはオーバーラ
ップした基材の領域に作製しても良い。基材上に表面構
造、特にホログラム表面構造を作製する装置は、本発明
のさらにもう一つの構成上の特徴によれば、作製される
べき表面構造に従って基材に放射線硬化性物質、特に放
射線硬化性モノマーを塗布する塗工装置と、放射線硬化
性物質を照射する照射装置とを有する。有利な実施形態
が従属項に記載されている。この装置は好ましくは、円
筒体をに有する。塗工装置は、例えば、放射線硬化性物
質又は放射線硬化性モノマーを基材と円筒体の両方又は
何れか一方に塗布するインクジェットノズルを含む。こ
れは、必要に応じて互いに異なる表面構造を基材に作製
し、互いに隣り合わせになっており、或いはオーバーラ
ップした基材の領域に作製するために、数個の装置が連
続して連結されている場合に有利である。
【００１０】本発明により、特にホログラム表面構造を
作製できる。しかしながら、他の表面構造、例えば回折
格子を作ることも可能である。表面構造は注型法又は成
形法により作製される。本発明の実施形態を添付の図面
を参照して以下に詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に概略的な形態で示す装置に
おいて、液状の放射線硬化性モノマー（単量体）５を塗
布した箔又は膜４が、回転円筒体１０に送られる。円筒
体１０は、円筒面（円筒壁）３を有し、その外面には表
面構造２が施されている。この表面構造は、例えばホロ
グラム表面構造である。まず最初に、箔４を第１の案内
ローラ７の周りに案内する。すると、箔は、液状放射線
硬化性モノマー５が、表面構造２に向いた箔４の側上に
塗布されるような仕方で表面構造２に接触する。箔４の
送り速度１１は、円筒体の壁３の周速度とちょうど同じ
である。次に、箔はもう１つの案内ローラ７′によって
偏向され、そして運び去られる。箔４が表面構造２と接
触している間、エンボス（型押し）パターン、即ち表面
構造２の（ネガの）エンボスパターンが箔４のモノマー
塗膜５に付けられる。このエンボスパターンは、変調照
射ビーム１ａと１ｂの両方又はいずれか一方で照射され
る。照射を内側、即ち円筒体の内部から変調照射ビーム
１ａによって行うのが良い。この場合、円筒体の壁３
は、半透明でなければならない。しかしながら、照射は
外側から又は内側から変調照射ビーム１ｂによって行う
こともできる。外側から照射を行う場合には、箔４は半
透明であり、内側から照射を行う場合には、エンボシン
グ円筒体は、モノマー５の照射及び硬化を可能にするた
めに半透明であることが必要である。
【００１２】照射ビーム１ａと照射ビーム１ｂの両方又
はいずれか一方は、エンボスパターンの或る所定の領域
だけが光で照射されるように変調される。これらの領域
は、図１に黒でぬりつぶした状態で示されている。これ
らの領域において、モノマー５が硬化する。このよう
に、所定の表面構造が、照射によって硬化したモノマー
６の付いた箔上に形成される。硬化した領域相互間には
依然として液状モノマー５が見える。図２では、円筒体
の前に配置された塗工装置が示されており、この塗工装
置は、液状モノマーで満たされたタンク８と、下側塗り
ローラ９と、上側塗りローラ９′とから成る。下側塗り
ローラ９は、タンク８内の液状モノマー中へ浸漬されて
いる。下側塗りローラ９は反時計回りに回転し、時計回
りに回転する上側塗りローラと接触しており、上側塗り
ローラの周速度は、膜４の送り速度１１と同一である。
【００１３】図２の実施形態では、照射はラインスキャ
ナー１２によって変調照射ビーム１で行われ、ラインス
キャナーは、回転多角形ミラーからなり、変調能力を備
えたビーム源３によって照射される。ラインスキャナー
１２のラインは、円筒体１０の周囲方向ラインと並列に
延びている。このようにして、硬化モノマーの領域１４
が箔４に付けられる。図３に示す変形例は、ラインスキ
ャナーに代え、ＬＣＤ２３を備えていて、レンズ系２２
を通して拡大照射ビーム１によって照射される照射装置
を用いている点において図２の実施形態と異なってい
る。所定の表面構造が、ＬＣＤ２３上に作製される。拡
大照射ビーム１はレンズ系２２によってＬＣＤ２３上に
案内されここで変調される。ＬＣＤは円筒体１０の上
に、その周囲方向ラインのうち１つと平行に且つこれと
或る距離を置いて位置している。
【００１４】図４には、非照射モノマーの洗浄ユニット
が示されている。この洗浄ユニットは、洗浄溶液３３の
入った容器内で回転する洗浄ドラム３４から成る。硬化
モノマーの領域及び液状モノマーの領域が設けられた箔
３１は、第１のゴム製スクレーパ３２を経て案内ローラ
３５に導かれる。ここから、箔３１はモノマー領域が洗
浄ドラム３４の外周部上に位置するようにその外周部に
至る。次に、洗浄溶液３３中で液状モノマーを箔３１か
ら除去する。次に、このように洗浄した箔３１は洗浄ド
ラム３４の周りに一回転した後、ゴム製ローラ３６によ
って案内される。洗浄ドラム３４と接触しているゴム製
ローラ３６によって、依然として箔３１に付着している
溶剤が同時に絞り取られる。次に、硬化モノマーの付い
た箔３７を、箔３７の両側に設けられていて、モノマー
及び／又は溶剤の残留物を掻き取るもう一つのゴム製ス
クレーパ３２に導く。これらの次には、熱風ノズル３８
が箔３１の両側に設けられており、かかる熱風ノズル
は、依然として残っているモノマー及び／又は溶剤残留
物を吹き飛ばす。
【００１５】図５は、次々に連結された図２に示すタイ
プの２つの装置を示している。同一の部品には同一の符
号が付けられており、したがってこれらの再度の説明は
不要であろう。第１の書込みビーム１によって、第１の
表面構造１４が箔４に施される。第２の書込みビーム
１′が第２の表面構造１４′を膜４に施す。図５の実施
形態では、領域１４，１４′は互いに隣り合っている。
しかしながら、これらは全体又は一部がオーバーラップ
してもよい。図６及び図７では、本発明にしたがって第
２の溶液を用いる実施形態が示されている。図６の実施
形態では、放射線硬化性モノマーが、インクジェットノ
ズル４１によって表面構造４４に一致して箔４に塗布さ
れる。すると、この放射線硬化性モノマーは、所定の表
面構造の吹付けモノマー４２として箔４上に生じること
が分かる。この所定の表面構造は、これに応じたインク
ジェットノズル４１の制御によって作製される。円筒体
１０上の通過中、箔４は拡大照射ビーム４３で照射され
る。このように、所定の領域に配置されたモノマーが硬
化する。すると、領域４４において硬化したモノマーが
箔４上に見られる。
【００１６】図７は、変形例を示しており、この変形例
では、インクジェットノズル４１はモノマーを箔４に直
接塗布せず、まず最初に規則正しい表面構造又はレリー
フ構造を備えた円筒体１０に塗布する。インクジェット
ノズル４１は、円筒体の下方に設けられている。円筒体
１０を一回転させた後、その表面は拡大照射ビーム５２
によって照射される。インクジェットノズル４１は、表
面構造５７が作製されるべき所定の領域上にのみモノマ
ーを円筒体１０に付着させている。次に、モノマーを拡
大照射ビーム５２によって硬化させる。次に、このモノ
マーを箔４に転移させる。箔４を、円筒体１０の上に配
置した案内ローラ５５によってまず最初に下方へ偏向さ
せる。箔４は、圧力ローラ５６によって円筒体１０の表
面に接触する。次に、箔４をもう一つの案内ローラ５５
によって案内して運び去る。
【００１７】図６及び図７の実施形態の場合と同様に、
モノマーは表面構造が作製されるべき所定の領域にのみ
付着するので、洗浄ユニットは不要である。本発明によ
り、秘密保持用ホログラムの複製及び模造は、実質的に
一層困難になる。簡単な方法で偽造を困難にするミクロ
構造を作ることが可能である。これらミクロ構造は、個
別化手段、例えば番号付け、バーコード、パーソナルイ
メージ（例えば、身分証明等）、或いはこれらに類似し
たものによって作製可能である。本発明により、表面構
造を半透明な基材及び不透明な基材上に個々に区別して
転写する方法及び装置が提供されている。大がかりなホ
ログラフィー装置は不要である。特に、とりわけ非コヒ
ーレントな光源を用いて照射を行うことができる。転写
されるべき情報の個別化は、ほんの僅かな労力で、しか
も既存の技術、例えば液晶表示装置（プロジェクタ
ー）、変調レーザ（レーザプリンター）、インクジェッ
ト方式モノマー塗布装置（インクジェットプリンタ
ー）、電子ビームスキャナー（溶接、穿孔）、電子機械
的可調式マスク、熱移動技術（プリンター、ファクシミ
リ機）、及び／又はレーザースキャナーを備えた静電放
電技術を利用して達成できる。
【００１８】互いに異なる構造の組合せ又はオーバーラ
ップにより、複雑な構造を一工程で簡単に製造できる。
広い面積の構造であっても、最小限の機器を用いるだけ
で製造できる。本発明により、コヒーレントなレーザ及
びホログラフィー装置の使用の有無を問わず、型押しホ
ログラフィー用のレリーフマスターの簡単且つ直接的な
調製が可能になる。異なる色素、蛍光色素、可逆熱色素
及び／又はマイクロカプセル化形態の（或いは又、モノ
マーに対して直接的）強磁性体をモノマーに混ぜること
により、模造又は偽造が一層困難になる。オーバーラッ
プ領域上への多重塗り又はオーバープリントによって、
浮上り部又はレリーフ構造を基材上に作ることができ
る。本発明の第１の解決策によれば、基材に放射線硬化
性物質、特に放射線硬化性モノマーを塗布する。しかし
ながら、予め塗布を施した基材を用いる場合には、この
工程を省くことができる。この場合、エンボスパターン
を予め塗布を施した基材上に付け、次にこのエンボスパ
ターンを変調又は非変調照射ビームで照射する。
【００１９】図５に示すモノマーの多重塗り又はオーバ
ープリントでは、各場合に塗膜が施されている領域がオ
ーバーラップしていれば、硬化モノマー層の浮上り部を
作ることができる。これら浮上り部は、触知でき、或い
は目にはっきりと見え、それにより真正性が一段と強化
される。加うるに、第１の円筒体１０に第１の構造を、
第２の円筒体１０′に第２の又は多数の構造を与えるこ
とができる。これら構造は第１の色及び第２の色に一致
するのが良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 円筒体を用いて表面構造を基材上に作る装置
の側面図である。
【図２】 塗工装置及びラインスキャナーを更に備えた
図１に示す装置の斜視図である。
【図３】 ＬＣＤを備えた図２に示す装置の変形例を示
す図である。
【図４】 洗浄ユニットの側面図である。
【図５】 図２の装置を２つ次々に連結して示す図であ
る。
【図６】 インクジェットノズルを用いて表面構造を基
材上に作る装置の斜視図である。
【図７】 インクジェットノズルを用いて表面構造を円
筒体に付着させて表面構造を基材上に作る装置の斜視図
である。
【符号の説明】
２ 表面構造 ３ 円筒面 ４ 箔 ５ 液状放射線硬化性モノマー １０ 回転円筒体 １２ ラインスキャナー ２２ レンズ系 ２３ ＬＣＤ ３２ スクレーパ ３４ 洗浄ドラム ３８ 熱風ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 1/02 Ｇ０３Ｆ 1/02 Ｇ０３Ｈ 1/18 Ｇ０３Ｈ 1/18

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材上に表面構造、特にホログラム表面
    構造を作製する方法であって、基材に放射線硬化性物
    質、特に放射線硬化性モノマー（５）を塗布し、エンボ
    スパターンを塗膜中に付け、エンボスパターンを変調さ
    れた照射ビーム（1a,1b ）で硬化させることを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 エンボスパターンを円筒体（10）によっ
    て付けることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 照射を塗膜から遠ざかる方向に向いた基
    材の側から行うことを特徴とする請求項１又は２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 照射をスキャナー、特にラインスキャナ
    ー（12）によって行うことを特徴とする請求項１〜３の
    うち何れか一に記載の方法。
  5. 【請求項５】 照射をＬＣＤ（23）で行うことを特徴と
    する請求項１〜４のうち何れか一に記載の方法。
  6. 【請求項６】 一回又は数回繰り返し実施することを特
    徴とする請求項１〜５のうち何れか一に記載の方法。
  7. 【請求項７】 非硬化物質又は非硬化モノマーを洗浄除
    去することを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 基材上に表面構造、特にホログラム表面
    構造を作製する装置であって、放射線硬化性物質、特に
    放射線硬化性モノマーが塗布された基材（４）を案内で
    きる円筒体（10）と、塗布された基材を変調された照射
    ビーム（1a,1b ）で照射する照射装置とを有することを
    特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 基材に放射線硬化性物質、特に放射線硬
    化性モノマーを塗布する塗工装置（8,9, 9′）が、円筒
    体（10）の前に連続して連結されていることを特徴とす
    る請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 照射装置は、円筒体（10）の外部に設
    けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 照射装置は、円筒体（10）の内部に設
    けられていることを特徴とする請求項８〜１０のうち何
    れか一に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 照射装置は、スキャナー、特にライン
    スキャナー（12）から成ることを特徴とする請求項８〜
    １１のうち何れか一に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 照射装置は、ＬＣＤ（23）から成るこ
    とを特徴とする請求項８〜１１のうち何れか一に記載の
    装置。
  14. 【請求項１４】 数個が次々に連続して連結されている
    ことを特徴とする請求項８〜１３のうち何れか一に記載
    の装置。
  15. 【請求項１５】 非硬化物質又は非硬化モノマーを洗浄
    除去する洗浄ユニット（33,34 ）が、円筒体（10）の後
    に連続して連結されていることを特徴とする請求項８〜
    １４のうち何れか一に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 基材上に表面構造、特にホログラム表
    面構造を作製する方法であって、作製されるべき表面構
    造（44,57 ）に従って基材（４）に放射線硬化性物質、
    特に放射線硬化性モノマーを塗布し、放射線硬化性物質
    に放射線ビーム（43,52 ）を照射することを特徴とする
    方法。
  17. 【請求項１７】 放射線硬化性物質又は放射線硬化性モ
    ノマーを表面レリーフを備えた円筒体（10）に、特定の
    塗布法、例えば吹きつけ法、オーバープリント法等によ
    り塗布することを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 放射線硬化性物質又は放射線硬化性モ
    ノマーを表面レリーフを備えた円筒体（10）に塗布し、
    照射（52）による硬化後、円筒体から基材（４）へ転移
    させることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 一回又は数回繰り返し実施することを
    特徴とする請求項１６〜１８のうち何れか一に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 基材上に表面構造、特にホログラム表
    面構造を作製する装置であって、作製されるべき表面構
    造（44,57 ）に従って基材（４）に放射線硬化性物質、
    特に放射線硬化性モノマーを塗布する塗工装置と、放射
    線硬化性物質を照射する照射装置（43,52 ）とを有する
    ことを特徴とする装置。
  21. 【請求項２１】 円筒体（10）を更に有することを特徴
    とする請求項２０記載の装置。
  22. 【請求項２２】 塗工装置は、例えば、放射線硬化性物
    質又は放射線硬化性モノマーを基材（４）と円筒体（1
    0）の両方又は何れか一方に塗布するインクジェットノ
    ズル（41）を含むことを特徴とする請求項２０又は２１
    記載の装置。
  23. 【請求項２３】 数個が次々に連続して連結されている
    ことを特徴とする請求項２０〜２２のうち何れか一に記
    載の装置。
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