偽造防止構造体
【課題】本発明は、球状微粒子の規則正しい配列を促して、回折効果の向上を図ることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現することにある。
【解決手段】格子層３を溝部２１と土手部２２でなる凹凸形状に形成して、この格子層３の溝部２１に微粒子層４を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設し、反射層５を単層で、微粒子層４の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置するように構成したものである。
【解決手段】格子層３を溝部２１と土手部２２でなる凹凸形状に形成して、この格子層３の溝部２１に微粒子層４を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設し、反射層５を単層で、微粒子層４の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置するように構成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば商品券やクレジットカード等有価証券類、あるいはブランド品や高級品等のステッカー等に偽造防止に用いられる偽造防止構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙幣、商品券、クレジットカード、ブランド品や高級品等の真正品であることの証明として、ホログラムを初めとするＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が利用されている。尚、ＯＶＤの同義語としては、ＤＯＶＩＤ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）がある。
【０００３】
このＯＶＤは、高度な製造技術を要すること、独特な視覚効果を有し、一瞥で真偽が判定できることから有効な偽造防止手段として利用されている。最近では、有価証券以外にもスポーツ用品やコンピュータ部品をはじめとする電気製品ソフトウエアー等に貼り付けられ、その製品の真正さを証明する認証ステッカーや、それら商品のパッケージに貼りつけられる封印ステッカーとしても広く使われている
ところが、近年ではホログラム製造技術の広がりにより、ＯＶＤは以前に比べ容易に偽造されるようになっている。
【０００４】
そこで、偽造防止効果を向上すべく、従来よりも微細な構造による複雑なデザインの提案や、光の波長以下の微細な周期的凹凸パターンからなる素子（サブ波長構造素子）による、反射防止機能、偏光分離機能、位相差機能等を有する物品や、計算機ホログラム等の提案がなされている（例えば特許文献１、２、３参照。）。
【０００５】
ところで、従来のレリーフ型回折格子は、幅約１．０μｍ、深さ１００ｎｍ程度の凹凸が刻まれているが、これに上記サブ波長構造素子による場合は、１００ｎｍ〜８００ｎｍの微細で、かつ深さ２５０ｎｍ以上の高アスペクト比の凹凸であるために、偽造が困難となるが、一方で製造が難しいという問題を有する。
【０００６】
この凹凸形状を成形する手法としては、熱エンボス法やフォトポリマー法等の技術が利用されているが、構造が微細なため成型時におけるレリーフ型へ樹脂が貼りつきやすく、高速での加工が困難であるという問題を有する。
【０００７】
この問題に対し、従来の成型法を用いずに効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を製造する手法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献４の技術にあっては、単分散な微粒子を配列することで、高アスペクト比のサブ波長の回析格子を得る手法であり、回析結果が粒子の配列に大きく依存するために、規則的に配列して充填することが不可欠となるという問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−０４０２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５９９０号公報
【特許文献３】特開２００５−０１０２３１号公報
【特許文献４】特開２００９−１１６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、球状微粒子の規則正しい配列を促し、回折効果の向上を図り得るようにして、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に前記微粒子層を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設して、前記反射層を単層で、前記微粒子層の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置したことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、球状微粒子の配列用の溝を有する格子層を設けることで、球状微粒子の規則正しい配列を促し、より回折効果の高い幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を得ることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の格子層を、溝部と土手部の周期が２種類以上のピッチで形成し、同一のピッチの溝部と土手部が、それぞれ固有の領域に形成するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、格子層の溝と土手の周期（溝と土手の幅の和）を２種類とすることで、同一形状の球状微粒子を２つの異なる周期構造で配列することが可能となり、異なる色変化を付与することができる。これにより、視認性の向上と偽造防止効果の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１の微粒子層を、２種以上の平均粒径の球状微粒子で形成して、それぞれの球状微粒子を、格子層上において固有の領域を有するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、球状微粒子を２種類用いて、デザインや色変化を複雑にすることにより、さらに視認性の向上と偽造防止効果の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の偽造防止構造体の基本構成を示した断面図である。
【図２】本発明の格子層を説明するために示した断面図である。
【図３】本発明の格子層を説明するために示した平面図である。
【図４】本発明の偽造防止構造体のステッカー構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の偽造防止構造体について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係る偽造防止媒体の基本構成を示すものであり、格子層３、微粒子層４及び反射層５が順に積重されて形成されている。
【００２１】
微粒子層４は、平均粒径が２．５μm以下で、かつ平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に７０％以上の粒子個数を有する球状微粒子で形成されている。この球状微粒子は、入射された光を回折する効果を有し、光が微粒子によって回折されると、見る角度によって色調が変化する発色を示す。この微粒子による回折は、微粒子の輪郭が回折格子と同様の凹凸形状をなすことによって光が回折を受けると考えることができ、均一な微粒子を規則的に充填することによって、得られる効果である。特に、高い発色性、及び観察角度による鮮やかな色調変化を得る為に必要な、微粒子の形状、粒度分布、充填形状について以下に詳しく説明する。
【００２２】
球状微粒子の形状は、球形状が好ましく、より真球状にすることで、粒径の方向による形状の違いが小さくなり、粒子の周期構造のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができる。この球状微粒子とは、１個の粒子の最大径と最少径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。
【００２３】
球状微粒子の粒度分布は、より狭い範囲にあることが好ましい。この粒度分布を狭くすることで、回折角のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができるためである。
【００２４】
また、球状微粒子は、平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有し、粒度分布の狭い球状微粒子であることを特徴としており、より好ましくは、平均粒径の０．９倍以上、１．１倍以下の範囲に、９０％以上の粒子個数を有する。このようなシャープな粒度分布の球状粒子を使用することで、更に鮮やかな色調変化を得ることができる。ここで、平均粒径の確認方法、及び平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有することの確認方法としては、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による観察写真により確認することが好ましい。
【００２５】
さらに、上記球状微粒子は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）における観察写真にて、１個の粒子の最大径と最小径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。このため、粒子径の測定では、１個の粒子の最大径、又は最小径のどちらかに統一してデータ採取をする必要がある。なお、本明細書では最大径にて表示する。
【００２６】
また、球状微粒子の充填形状は、１重の平面状に、より密に配置されることが好ましい。２重以上にランダムに粒子を積層した場合には、１重目で回折された各波長の光が、２重目以降でランダムな方向へ散乱され、結果として、発色強度が低下され、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られない。
【００２７】
充填率に関するパラメーターとしては、球状微粒子の集積の程度を面積充填率によって規定される。ここで、面積充填率とは、偽造防止構造体の平面に対して垂直上方方向から、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察し、単位面積当たりの粒子面積（粒子１つの粒子面積を平均粒径の円の面積とする）によって算出され、測定する面積範囲としては、４００μｍ2以上が好ましい。
【００２８】
なお、面積範囲は、２５００μｍ2の範囲を任意に５ヵ所選定し、該範囲内の粒子数を計数し、粒子の面積充填率を算出することとした。この面積充填率が３０％未満になると、発色強度が低下し、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られないことから、３０％以上の面積充填率で粒子が集積されていることが好ましく、より好ましくは６０％以上である。
【００２９】
上記球状微粒子としては、有機材料系、又は無機材料系の単分散性球状微粒子が好ましく、具体的に、有機材料系としては、アクリル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリルアミド等の樹脂や、２種以上の樹脂からなる共重合樹脂等を挙げることができる。また、同様に無機系材料の単分散性球状微粒子としては、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネウム、珪酸カルシウム、珪酸バリウム、珪酸マグネシウム、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、燐酸マグネシウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、珪酸亜鉛、珪酸アルミニウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅、硫化亜鉛、ガラス、各種金属粒子などが挙げられる。上記の有機材料、無機材料の２種以上を使った、表面修飾型の微粒子、コアシェル型粒子、積層球状型粒子、数珠状の球状粒子等が挙げられる。
【００３０】
なお、球状微粒子としては、上記の有機材料、及び無機材料を使用した中空球状粒子、微粒子の球状凝集体、ポーラス球状粒子、熱膨張性球状粒子等も例として挙げたが、これらに限定されるものでない。
【００３１】
粒径としては、観察する波長領域が、紫外光領域、可視光領域、赤外光領域の全て（波長２５００ｎｍ以下）にわたる場合、粒径２．５μｍ以下が望ましい。この２．５μｍ以下であれば、観察する光線領域である２５００ｎｍ以下の全ての回折光を得ることができる。
【００３２】
微粒子層４の形成方法としては、例えば上述した球形微粒子を高分子樹脂と混合、溶剤で希釈し、公知の印刷法で塗工した後、溶媒媒乾燥して形成される。また、高分子樹脂分として架橋反応、熱硬化反応、光重合反応性の材料を用いてより強固に格子層３上に、球状微粒子を固定させることも可能である。
【００３３】
次に、上記格子層３について説明する。この格子層３は、図２及び図３に示すように球状微粒子の配列を規則正しく配置することを促すための溝部２１及び土手部２２を有し、その溝部２１に対して粒子を配置して球状微粒子が固定位置される。この溝部２１を作成する方法としては、金属金型を用いて成型加工する手法が挙げられる。それゆえ材料としては、成型加工が可能な高分子樹脂材料が用いられ、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加、架橋したウレタン樹脂や、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化樹脂、エポキシ（メタ）アクリル、ウレタン（メタ）アクリレート等の紫外線あるいは電子線硬化樹脂等が挙げられ、単独もしくはこれらを複合して使用に供される。
【００３４】
上記溝部２１及び土手部２２の幅は、用いる球状微粒子の粒径により決定され、溝部２１に粒子を１個ずつ配置するためには、溝部２１と土手部２２の和（周期）が粒径と等しい、あるいはそれ以上の大きさとする必要があり、かつ深さが球状粒子の半径以下とすることが好ましい。
【００３５】
また、格子層３は、その他、２種類以上の周期（溝部２１と土手部２２の和）を用いて視認可能な大きさの領域に分けて形成するように構成してもよい。これによれば、球状微粒子の配列構造を変えることが可能となり、１種の球状微粒子を用いて、複数の色変化を付与することもできる。
【００３６】
上記反射層５は、回折効率を高めるために設けられる層であり、材料としては、ＴｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳ、などの高屈折率材料やより反射効果の高いＡｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属材料が挙げられ、これら材料を単独あるいは積層して使用される。これらの材料は、真空蒸着法、スパッタリング等の公知の薄膜形成技術にて形成され、その膜厚は５〜１０００ｎｍ程度で形成される。
【００３７】
また、上記の金属材料、セラミックスの微粒子を有機高分子樹脂に分散して得られる高輝性光反射インキを使用することもできる。さらには、反射層５を部分的なパターン状に設けてもよい。この加工方法としては、パスタ加工、水洗シーライト加工、オイルアブレーション加工、レーザー加工などが例として挙げられる。
【００３８】
以上、基本となる格子層３、微粒子層４、反射層５を詳しく説明しましたが、続いて、本願発明による具体的な実施例と、比較例とを以下の如く作製して比較検討する。
【００３９】
（実施例）
実施例として、図４に示すステッカー構成の偽造防止構造体を作製し、厚み３８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる支持体４１を以下の如く積重配置した。
【００４０】
（１）格子層３として後述の塗料をグラビア法にて２μｍ塗布して形成した。
【００４１】
（２）ニッケル製のプレス版を用いて、ロールエンボス法にて成型加工を施し、溝部２１が巾０．４μｍ、深さ０．１μｍ、土手部２２が０．１μｍとなる格子層３を成型した。
【００４２】
（３）微粒子層４として後述の塗料をバーコート法にて０．５μｍ塗布して形成した。
【００４３】
（４）反射層５として真空蒸着法にて５０ｎｍのアルミニウムの金属薄膜を全面に塗布して形成した。
【００４４】
（５）予め離型紙（セパレータ）に接着層４６を形成する粘着剤を２０μｍ塗布し、上記のフィルムの反射層５上に貼り合わせてラベルを形成した。
【００４５】
［格子層３塗料］
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 … １５部
ウレタン樹脂 … １０部
メチルエチルケトン … ５０部
トルエン … ２５部
[微粒子層４塗料]
スチレン粒子 （粒径５００nm） … ４０部
ビニールアルコール樹脂 … ２部
水（溶媒） … ５８部
尚、スチレン粒子は、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に９０％以上の粒子個数を有する（株）モリテックス製粒子を用いた。
【００４６】
[接着層４６塗料]
アクリル系粘着剤 … ３０部
酢酸エチル … ４０部
酢酸ブチル … ３０部
（比較例）
比較例として、格子層３の溝部２１及び土手部２２を形成せずに球形微粒子を用いた偽造防止構造体を作製した。そして、この比較例は、その他の部分を上記実施例と同様の加工方法、材料を用いて成形加工した。
【００４７】
（検討結果）
充填面積率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により、単位面積当たりの粒子面積の比率を算出した。
【００４８】
この比較結果は、表１に示すように実施例の方が格子層３の溝部２１及び土手部２２の作用により、比較例に比して規則正しい配列が促され、充填面積率が向上されて、よりはっきりとした回折光による発色を示したことが確認された。
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を有した偽造防止構造体を実現することができる。
【符号の説明】
【００５０】
３…回析層
４…微粒子層
５…反射層
２１…溝部
２２…土手部
４１…支持体
４６…接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば商品券やクレジットカード等有価証券類、あるいはブランド品や高級品等のステッカー等に偽造防止に用いられる偽造防止構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙幣、商品券、クレジットカード、ブランド品や高級品等の真正品であることの証明として、ホログラムを初めとするＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が利用されている。尚、ＯＶＤの同義語としては、ＤＯＶＩＤ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）がある。
【０００３】
このＯＶＤは、高度な製造技術を要すること、独特な視覚効果を有し、一瞥で真偽が判定できることから有効な偽造防止手段として利用されている。最近では、有価証券以外にもスポーツ用品やコンピュータ部品をはじめとする電気製品ソフトウエアー等に貼り付けられ、その製品の真正さを証明する認証ステッカーや、それら商品のパッケージに貼りつけられる封印ステッカーとしても広く使われている
ところが、近年ではホログラム製造技術の広がりにより、ＯＶＤは以前に比べ容易に偽造されるようになっている。
【０００４】
そこで、偽造防止効果を向上すべく、従来よりも微細な構造による複雑なデザインの提案や、光の波長以下の微細な周期的凹凸パターンからなる素子（サブ波長構造素子）による、反射防止機能、偏光分離機能、位相差機能等を有する物品や、計算機ホログラム等の提案がなされている（例えば特許文献１、２、３参照。）。
【０００５】
ところで、従来のレリーフ型回折格子は、幅約１．０μｍ、深さ１００ｎｍ程度の凹凸が刻まれているが、これに上記サブ波長構造素子による場合は、１００ｎｍ〜８００ｎｍの微細で、かつ深さ２５０ｎｍ以上の高アスペクト比の凹凸であるために、偽造が困難となるが、一方で製造が難しいという問題を有する。
【０００６】
この凹凸形状を成形する手法としては、熱エンボス法やフォトポリマー法等の技術が利用されているが、構造が微細なため成型時におけるレリーフ型へ樹脂が貼りつきやすく、高速での加工が困難であるという問題を有する。
【０００７】
この問題に対し、従来の成型法を用いずに効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を製造する手法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献４の技術にあっては、単分散な微粒子を配列することで、高アスペクト比のサブ波長の回析格子を得る手法であり、回析結果が粒子の配列に大きく依存するために、規則的に配列して充填することが不可欠となるという問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−０４０２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５９９０号公報
【特許文献３】特開２００５−０１０２３１号公報
【特許文献４】特開２００９−１１６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、球状微粒子の規則正しい配列を促し、回折効果の向上を図り得るようにして、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に前記微粒子層を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設して、前記反射層を単層で、前記微粒子層の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置したことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、球状微粒子の配列用の溝を有する格子層を設けることで、球状微粒子の規則正しい配列を促し、より回折効果の高い幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を得ることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の格子層を、溝部と土手部の周期が２種類以上のピッチで形成し、同一のピッチの溝部と土手部が、それぞれ固有の領域に形成するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、格子層の溝と土手の周期（溝と土手の幅の和）を２種類とすることで、同一形状の球状微粒子を２つの異なる周期構造で配列することが可能となり、異なる色変化を付与することができる。これにより、視認性の向上と偽造防止効果の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１の微粒子層を、２種以上の平均粒径の球状微粒子で形成して、それぞれの球状微粒子を、格子層上において固有の領域を有するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、球状微粒子を２種類用いて、デザインや色変化を複雑にすることにより、さらに視認性の向上と偽造防止効果の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の偽造防止構造体の基本構成を示した断面図である。
【図２】本発明の格子層を説明するために示した断面図である。
【図３】本発明の格子層を説明するために示した平面図である。
【図４】本発明の偽造防止構造体のステッカー構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の偽造防止構造体について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係る偽造防止媒体の基本構成を示すものであり、格子層３、微粒子層４及び反射層５が順に積重されて形成されている。
【００２１】
微粒子層４は、平均粒径が２．５μm以下で、かつ平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に７０％以上の粒子個数を有する球状微粒子で形成されている。この球状微粒子は、入射された光を回折する効果を有し、光が微粒子によって回折されると、見る角度によって色調が変化する発色を示す。この微粒子による回折は、微粒子の輪郭が回折格子と同様の凹凸形状をなすことによって光が回折を受けると考えることができ、均一な微粒子を規則的に充填することによって、得られる効果である。特に、高い発色性、及び観察角度による鮮やかな色調変化を得る為に必要な、微粒子の形状、粒度分布、充填形状について以下に詳しく説明する。
【００２２】
球状微粒子の形状は、球形状が好ましく、より真球状にすることで、粒径の方向による形状の違いが小さくなり、粒子の周期構造のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができる。この球状微粒子とは、１個の粒子の最大径と最少径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。
【００２３】
球状微粒子の粒度分布は、より狭い範囲にあることが好ましい。この粒度分布を狭くすることで、回折角のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができるためである。
【００２４】
また、球状微粒子は、平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有し、粒度分布の狭い球状微粒子であることを特徴としており、より好ましくは、平均粒径の０．９倍以上、１．１倍以下の範囲に、９０％以上の粒子個数を有する。このようなシャープな粒度分布の球状粒子を使用することで、更に鮮やかな色調変化を得ることができる。ここで、平均粒径の確認方法、及び平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有することの確認方法としては、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による観察写真により確認することが好ましい。
【００２５】
さらに、上記球状微粒子は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）における観察写真にて、１個の粒子の最大径と最小径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。このため、粒子径の測定では、１個の粒子の最大径、又は最小径のどちらかに統一してデータ採取をする必要がある。なお、本明細書では最大径にて表示する。
【００２６】
また、球状微粒子の充填形状は、１重の平面状に、より密に配置されることが好ましい。２重以上にランダムに粒子を積層した場合には、１重目で回折された各波長の光が、２重目以降でランダムな方向へ散乱され、結果として、発色強度が低下され、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られない。
【００２７】
充填率に関するパラメーターとしては、球状微粒子の集積の程度を面積充填率によって規定される。ここで、面積充填率とは、偽造防止構造体の平面に対して垂直上方方向から、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察し、単位面積当たりの粒子面積（粒子１つの粒子面積を平均粒径の円の面積とする）によって算出され、測定する面積範囲としては、４００μｍ2以上が好ましい。
【００２８】
なお、面積範囲は、２５００μｍ2の範囲を任意に５ヵ所選定し、該範囲内の粒子数を計数し、粒子の面積充填率を算出することとした。この面積充填率が３０％未満になると、発色強度が低下し、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られないことから、３０％以上の面積充填率で粒子が集積されていることが好ましく、より好ましくは６０％以上である。
【００２９】
上記球状微粒子としては、有機材料系、又は無機材料系の単分散性球状微粒子が好ましく、具体的に、有機材料系としては、アクリル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリルアミド等の樹脂や、２種以上の樹脂からなる共重合樹脂等を挙げることができる。また、同様に無機系材料の単分散性球状微粒子としては、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネウム、珪酸カルシウム、珪酸バリウム、珪酸マグネシウム、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、燐酸マグネシウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、珪酸亜鉛、珪酸アルミニウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅、硫化亜鉛、ガラス、各種金属粒子などが挙げられる。上記の有機材料、無機材料の２種以上を使った、表面修飾型の微粒子、コアシェル型粒子、積層球状型粒子、数珠状の球状粒子等が挙げられる。
【００３０】
なお、球状微粒子としては、上記の有機材料、及び無機材料を使用した中空球状粒子、微粒子の球状凝集体、ポーラス球状粒子、熱膨張性球状粒子等も例として挙げたが、これらに限定されるものでない。
【００３１】
粒径としては、観察する波長領域が、紫外光領域、可視光領域、赤外光領域の全て（波長２５００ｎｍ以下）にわたる場合、粒径２．５μｍ以下が望ましい。この２．５μｍ以下であれば、観察する光線領域である２５００ｎｍ以下の全ての回折光を得ることができる。
【００３２】
微粒子層４の形成方法としては、例えば上述した球形微粒子を高分子樹脂と混合、溶剤で希釈し、公知の印刷法で塗工した後、溶媒媒乾燥して形成される。また、高分子樹脂分として架橋反応、熱硬化反応、光重合反応性の材料を用いてより強固に格子層３上に、球状微粒子を固定させることも可能である。
【００３３】
次に、上記格子層３について説明する。この格子層３は、図２及び図３に示すように球状微粒子の配列を規則正しく配置することを促すための溝部２１及び土手部２２を有し、その溝部２１に対して粒子を配置して球状微粒子が固定位置される。この溝部２１を作成する方法としては、金属金型を用いて成型加工する手法が挙げられる。それゆえ材料としては、成型加工が可能な高分子樹脂材料が用いられ、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加、架橋したウレタン樹脂や、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化樹脂、エポキシ（メタ）アクリル、ウレタン（メタ）アクリレート等の紫外線あるいは電子線硬化樹脂等が挙げられ、単独もしくはこれらを複合して使用に供される。
【００３４】
上記溝部２１及び土手部２２の幅は、用いる球状微粒子の粒径により決定され、溝部２１に粒子を１個ずつ配置するためには、溝部２１と土手部２２の和（周期）が粒径と等しい、あるいはそれ以上の大きさとする必要があり、かつ深さが球状粒子の半径以下とすることが好ましい。
【００３５】
また、格子層３は、その他、２種類以上の周期（溝部２１と土手部２２の和）を用いて視認可能な大きさの領域に分けて形成するように構成してもよい。これによれば、球状微粒子の配列構造を変えることが可能となり、１種の球状微粒子を用いて、複数の色変化を付与することもできる。
【００３６】
上記反射層５は、回折効率を高めるために設けられる層であり、材料としては、ＴｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳ、などの高屈折率材料やより反射効果の高いＡｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属材料が挙げられ、これら材料を単独あるいは積層して使用される。これらの材料は、真空蒸着法、スパッタリング等の公知の薄膜形成技術にて形成され、その膜厚は５〜１０００ｎｍ程度で形成される。
【００３７】
また、上記の金属材料、セラミックスの微粒子を有機高分子樹脂に分散して得られる高輝性光反射インキを使用することもできる。さらには、反射層５を部分的なパターン状に設けてもよい。この加工方法としては、パスタ加工、水洗シーライト加工、オイルアブレーション加工、レーザー加工などが例として挙げられる。
【００３８】
以上、基本となる格子層３、微粒子層４、反射層５を詳しく説明しましたが、続いて、本願発明による具体的な実施例と、比較例とを以下の如く作製して比較検討する。
【００３９】
（実施例）
実施例として、図４に示すステッカー構成の偽造防止構造体を作製し、厚み３８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる支持体４１を以下の如く積重配置した。
【００４０】
（１）格子層３として後述の塗料をグラビア法にて２μｍ塗布して形成した。
【００４１】
（２）ニッケル製のプレス版を用いて、ロールエンボス法にて成型加工を施し、溝部２１が巾０．４μｍ、深さ０．１μｍ、土手部２２が０．１μｍとなる格子層３を成型した。
【００４２】
（３）微粒子層４として後述の塗料をバーコート法にて０．５μｍ塗布して形成した。
【００４３】
（４）反射層５として真空蒸着法にて５０ｎｍのアルミニウムの金属薄膜を全面に塗布して形成した。
【００４４】
（５）予め離型紙（セパレータ）に接着層４６を形成する粘着剤を２０μｍ塗布し、上記のフィルムの反射層５上に貼り合わせてラベルを形成した。
【００４５】
［格子層３塗料］
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 … １５部
ウレタン樹脂 … １０部
メチルエチルケトン … ５０部
トルエン … ２５部
[微粒子層４塗料]
スチレン粒子 （粒径５００nm） … ４０部
ビニールアルコール樹脂 … ２部
水（溶媒） … ５８部
尚、スチレン粒子は、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に９０％以上の粒子個数を有する（株）モリテックス製粒子を用いた。
【００４６】
[接着層４６塗料]
アクリル系粘着剤 … ３０部
酢酸エチル … ４０部
酢酸ブチル … ３０部
（比較例）
比較例として、格子層３の溝部２１及び土手部２２を形成せずに球形微粒子を用いた偽造防止構造体を作製した。そして、この比較例は、その他の部分を上記実施例と同様の加工方法、材料を用いて成形加工した。
【００４７】
（検討結果）
充填面積率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により、単位面積当たりの粒子面積の比率を算出した。
【００４８】
この比較結果は、表１に示すように実施例の方が格子層３の溝部２１及び土手部２２の作用により、比較例に比して規則正しい配列が促され、充填面積率が向上されて、よりはっきりとした回折光による発色を示したことが確認された。
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を有した偽造防止構造体を実現することができる。
【符号の説明】
【００５０】
３…回析層
４…微粒子層
５…反射層
２１…溝部
２２…土手部
４１…支持体
４６…接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、
前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に前記微粒子層を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設して、前記反射層を単層で、前記微粒子層の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置したことを特徴とする偽装防止構造体。
【請求項２】
前記格子層は、前記溝部と前記土手部の周期が２種類以上のピッチで形成され、同一のピッチの溝部と土手部が、それぞれ固有の領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止構造体。
【請求項３】
前記微粒子層は、２種以上の平均粒径の球状微粒子で構成され、それぞれの球状微粒子は、前記格子層上において固有の領域を有することを特徴とする請求項１に記載の偽造防止構造体。
【請求項１】
高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、
前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に前記微粒子層を形成する粒子が平均粒径２．５μｍ以下で、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる球状微粒子を配設して、前記反射層を単層で、前記微粒子層の球状微粒子の高さの半分以上が埋没しないように、全面又は任意の形状で固定され、且つ、埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置したことを特徴とする偽装防止構造体。
【請求項２】
前記格子層は、前記溝部と前記土手部の周期が２種類以上のピッチで形成され、同一のピッチの溝部と土手部が、それぞれ固有の領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止構造体。
【請求項３】
前記微粒子層は、２種以上の平均粒径の球状微粒子で構成され、それぞれの球状微粒子は、前記格子層上において固有の領域を有することを特徴とする請求項１に記載の偽造防止構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５５２６５（Ｐ２０１２−１５５２６５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４１９（Ｐ２０１１−１６４１９）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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