光学物品およびその製造方法
【課題】従来のレリーフ型回折格子とは異なった特有の視覚効果を持ち、かつ偽造防止効果の高い光学物品を提供する。
【解決手段】光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、観察者９側から光透過層１１、光透過被膜層１２、第一凹凸パターン形成層１３、光透過性基材１４、第二凹凸パターン形成層１５、光反射被膜層１６を順に積層してなり、前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品およびその製造方法。
【解決手段】光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、観察者９側から光透過層１１、光透過被膜層１２、第一凹凸パターン形成層１３、光透過性基材１４、第二凹凸パターン形成層１５、光反射被膜層１６を順に積層してなり、前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止効果の高いセキュリティ用光学物品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。
【０００３】
通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している光学物品としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ光学物品が知られている。この光学物品には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ光学物品は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。
【０００４】
この光学物品では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。
【０００５】
レリーフ型回折格子の製造では、通常、原版として所望の凹凸構造が形成されている金属版を作成し、この金属版を母型として用いて、レリーフ型の回折格子を複製する。
【０００６】
一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
【０００７】
その後、このようにして得られた光学物品を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した印刷物を得る。
【０００８】
レリーフ型回折格子を含んだ光学物品の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難であり、また、金属製版から樹脂層へのレリーフ構造の転写は高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ光学物品の製造には高い技術が要求される。
【０００９】
しかしながら、偽造防止対策が必要な光学物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ光学物品が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした光学物品を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきており、高い偽造防止技術が望まれている。そのためには、まず一般的なレリーフ型回折格子を用いた光学物品とは一線を画した視覚効果を持ち、なおかつ偽造が困難な光学物品が必要となる。
なお、セキュリティ性の向上を目的とした光学物品の従来技術としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２２５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記事情を鑑み、本発明は、特殊な視覚効果を持ち、なおかつ偽造防止効果の高い光学物品およびその製造方法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】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、
観察者側から光透過層、光透過被膜層、第一凹凸パターン形成層、光透過性基材、第二凹凸パターン形成層、光反射被膜層を順に積層してなり、
前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、
かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品である。
請求項２に記載の発明は、前記光透過被膜層が、屈折率が２．０以上の高屈折率材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学物品である。
請求項３に記載の発明は、前記光透過被膜層の屈折率をＭ、第一凹凸パターン形成層の屈折率をＮとしたとき、
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
が成立することを特徴とする請求項１または２に記載の光学物品である。
請求項４に記載の発明は、前記光反射被膜層が、金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学物品である。
請求項５に記載の発明は、前記光透過層が、ハードコート層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学物品である。
請求項６に記載の発明は、前記第一凹凸パターン形成層、又は前記第二凹凸パターン形成層、又はその両方が、光硬化性樹脂によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学物品である。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品を有する印刷物である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品において、前記光反射被膜層上に粘着剤、剥離紙を順に設けることを特徴とするステッカーである。
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む前記製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、前記光透過性基材の一方の主面に熱可塑性樹脂、もう一方の主面に光硬化性樹脂をそれぞれ塗布する工程と、一方の主面に塗布された前記熱可塑性樹脂と第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得て、もう一方の主面に塗布された前記光硬化性樹脂と第一凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化し、前記基材とともに前記金属版から剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることにより、前記光透過性基材の両面に所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることを特徴とする前記製造方法である。
請求項１１に記載の発明は、前記光照射が紫外線照射であることを特徴とする請求項９または１０に記載の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特殊な視覚効果を持ち、なおかつ偽造防止効果の高い光学物品およびその製造方法が提供される。
また本発明によれば、前記光学物品を用いた、偽造防止効果の高い印刷物およびステッカーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一態様に係る光学物品の概略断面図である。
【図２】本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図である。
【図３】本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図である。
【図４】凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。
【図５】凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。
【図６】本発明に係る凹凸パターン形成層の成形部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一態様に係る光学物品の概略断面図である。
【００１７】
この光学物品１０は、観察者９側から光透過層１１、光透過被膜層１２、第一凹凸パターン形成層１３、光透過性基材１４、第二凹凸パターン形成層１５、光反射被膜層１６を順に積層してなる構成をしている。
【００１８】
光透過層１１としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂等からなり、かつ硬度が高く耐傷性の良いハードコート用材料を用いる。これは、観察面側に位置する第一凹凸パターン形成層１３の凹凸面を外部の衝撃から保護するためである。膜厚は１〜２μｍ程度が好ましい。また、これらの材料の屈折率は一般的には１．５程度である。
【００１９】
光透過被膜層１２としては、隣り合うもの同士、すなわち光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率が異なる誘電体層、誘電体多層膜、もしくは高屈折率材料を使用する。例えば、屈折率が２．０以上であるＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＰｂＴｉＯ２、ＺｒＯ、ＺｎＴｅ、ＰｂＣｒＯ４等が好ましい。これは、前記した光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率差が小さいと、第一凹凸パターン形成層１３の凹凸による視覚効果が弱まってしまうためである。具体的には、光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率差は少なくとも０．５以上あると良い。すなわち、下記式が成立するのが好ましい。
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
（Ｍは光透過被膜層１２の屈折率であり、Ｎは第一凹凸パターン形成層１３の屈折率である）
また、膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００２０】
第一凹凸パターン形成層１３と、第二凹凸パターン形成層１５としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂、またはアクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、またはプロプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂等を光透過性基材１４の主面に設けた後、所望の凹凸パターン形成層を賦型することにより形成する。これらの樹脂の硬化物は全て光透過性であり、屈折率は一般的には１．５程度である。
【００２１】
光透過性基材１４の材料としては、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックシート等のプラスチックシートが挙げられる。その厚みも形成後の用途次第であるが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００２２】
光反射被膜層１６としては、例えば、アルミニウム、銀、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００２３】
図２および３は本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図であり、 図２に第一凹凸パターン形成層１３、図３に第二凹凸パターン形成層１５に採用可能な構造の一例を拡大して示している。
【００２４】
図２に示す第一凹凸パターン形成層１３には、複数の凸部２０が一次元的に設けられている。ここでは、複数の凸部２０のみにより第一凹凸パターン形成層１３が形成されているが、これは一例にすぎず、本発明では、複数の凹部、又は、複数の凹部と凸部を用いて第一凹凸パターン形成層１３を形成することができる。
【００２５】
図３に示す第二凹凸パターン形成層１５は、複数の凸部２１が二元的に設けられているレリーフ型の回折格子の凹凸パターンである。
【００２６】
次に、第一凹凸パターン形成層１３、及び第二凹凸パターン形成層１５に起因した光学物品１０の特殊な視覚効果について説明する。
【００２７】
図４は、凹凸パターンが回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４において、３１は照明光を示し、３２は正反射光又は０次回折光を示し、３３は１次回折光を示している。
【００２８】
本発明の凹凸パターンにおいて、凹部又は凸部又はその両方の中心間距離が一定の周期を有しているとき、凹凸構造領域を照明すると、凹凸構造領域は、入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に回折光を射出する。
【００２９】
最も代表的な回折光は、１次回折光である。１次回折光の射出角βは、下記等式（１）から算出することができる。
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）…（１）
この等式（１）において、ｄは凹部又は凸部の配列した周期、すなわち中心間距離を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、すなわち、透過光又は正反射光、の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角と等しく、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。
【００３０】
等式（１）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、凹凸パターンは、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、凹凸パターンの観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。
【００３１】
第二凹凸パターン形成層１５のようなレリーフ型回折格子の場合、図３の複数の凸部の中心間距離は一般的には１０００ｎｍ程度であり、λ＜ｄとなるため、等式（１）から、１次回折光の射出角度βは正反射光の射出角αよりも小さくなり、図４のように正面方向に一次回折光が射出されることになる。更に、より多くの光を反射させるため、光反射被膜層１６で凹凸パターンを被覆しているため、第二凹凸パターン形成層１５を正面方向から観察した場合には凹凸パターンは強く虹色に光るという視覚効果を生み出す。しかし等式（１）の通り、大きな角度に回折光は射出しないため、第二凹凸パターン形成層１５を大きく傾けると、虹色の光は観察できなくなる。
【００３２】
第一凹凸パターン１３の場合、図２の複数の凸部の中心間距離、もしくは凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にあり、ｄ＜λとなるため、一次回折光は、等式（１）より射出角βは負となるため、図５のように入射光側の深い角度に射出される。また、凹凸パターンの深さまたは高さは、前記凹凸パターン周期に対して１／２以上であり、アスペクト比（深さ／凹凸パターン周期）で表すと０．５以上となる。第一凹凸パターン形成層１３は、これらのように凹凸パターン周期が短く、かつアスペクト比が大きく、かつ凹凸が例えば一次元的に設けられているため、上述のレリーフ型回折格子と比較して表面積が非常に大きくなり、照明光の吸収が多く、正面方向への正反射光を著しく低減させる。更に、第一凹凸パターン形成層１３には、第二凹凸パターン形成層１５に設けた光反射被膜層１６の代わりに光透過被膜層１２を設けている。したがって、透明材料で形成された第一凹凸パターン形成層１３を正面方向から観察しても全く光らない透明層のように見えるが、大きく傾けて観察した場合にのみ回折光によって虹色に光るという視角効果を生み出す。
【００３３】
したがって、光透過性基材の観察者側の主面に透明材料で形成された第一凹凸パターン形成層１３、裏側の主面に光反射材料で形成されたレリーフ型回折格子の第二凹凸パターン形成層１５を設けた光学物品１０を正面方向から観察した場合、第二凹凸パターン形成層１５により、虹色に光って見える。更に、光学物品１０を大きく傾けて観察すると、第二凹凸パターン形成層１５により生じていた虹色の光は消失し、代わりに第一凹凸パターン形成層１３により生じる虹色の光が観察できる。
【００３４】
これらにより、例えば第一凹凸パターン形成層１３と第二凹凸パターン形成層１５でそれぞれ別の絵柄を表現することにより、大きく傾けると、正面方向から見えていた第二凹凸パターン形成層１５の絵柄に代わり、隠れていた第一凹凸パターン形成層１３の絵柄が突然浮かび出すといった従来に無いチェンジング効果が生まれる。
【００３５】
また、第一凹凸パターン形成層１３はアスペクト比が非常に高いため、製造や複製も困難である。したがって、前述したようにアスペクト比の高い第一凹凸パターン形成層１３と、一般的なレリーフ型回折格子である第二凹凸パターン形成層１５を組み合わせた光学物品１０は、従来に無い特殊な視角効果に加えて、偽造もより困難になり、非常に高い偽造防止効果を有したセキュリティ商材となる。
【００３６】
次に、上記本発明の第一凹凸パターン形成層と第二凹凸パターン形成層の形成方法を説明する。
該形成方法は、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む。好適な態様についてさらに詳しく説明する。
図６に凹凸パターン形成層の成形部の概略構成図を示す。
まず、ＰＥＴ等のプラスチックシートの基材４１の主面それぞれに熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂を、グラビアコーター等の一般的なコーティング機を用いて塗布する。次に、図６のエンボスにより、まず金型４４ａに熱可塑性樹脂層４２を押し当て、剥離することでレリーフ型回折格子である第二凹凸パターン形成層４５ａを形成する。更に、連続的に金型４４ｂに光硬化性樹脂層４３を押し当て、光照射４６して光硬化した後に剥離することでアスペクト比の高い微細凹凸構造である第一凹凸パターン形成層４５ｂを形成する。
また、熱可塑性樹脂層４２や光硬化性樹脂層４３は、目的とする凹凸形状の高さの１から１０倍程度の厚みが良いが、塗工機で塗工することを考えると０．５〜５μｍ程度が好ましい。
【００３７】
凹凸パターンの金型を作製する方法としては公知のレジストにＥＢ（electron beam）で描画する方法、シリコンをエッチングする方法等が知られている。
また、エンボス金型用として、微細凹凸形状を板状の平型とする方法としては、上記のレジストやシリコンからニッケル、鉄等金属を電鋳して型としたり、樹脂による型を作製したりする方法が知られている。
【００３８】
また、第一凹凸パターン形成層のようなアスペクトの高い微細凹凸構造は、熱可塑性樹脂では凹凸形状を精確に再現することが困難なため、光硬化性樹脂を用いてエンボスしている。具体的な方法としては、この光硬化性樹脂層４３に、エンボス金型４４ｂを用いて所望の凹凸構造のパターニング（エンボス加工）を行ない、次いで紫外線、電子線等の光照射４７により樹脂層を硬化させる。エンボス加工の条件としては、例えば金型ロ−ルとペーパーロールよりなる１対のエンボスロールを使用して通常の方法で、例えば、５０〜１５０℃、１０〜５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で行う。エンボスに当たっては、エンボスロールの温度設定が重要であり、エンボス形状を再現する観点からは比較的高温で、比較的高い圧力でエンボスする方が良く、エンボス版への付着を防止するためには全く逆の関係となる。
また、本発明の光硬化性樹脂の硬化に用いる光としては、紫外線光源の場合は例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。
上記のような、加熱し、金型の凹凸パターンへ未硬化樹脂層を圧接し、放射線を照射して樹脂層を硬化させて剥離し、凹凸パターンを得る方法は、アスペクト比が０．５以上の微細凹凸構造を形成する場合に特に有効である。
【００３９】
光硬化性樹脂の主剤としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコン系アクリル系樹脂、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等が挙げられる。
ここで、本発明では、硬化後の破断点応力が１００ＭＰａ以上であり、かつヤング率が５０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下となるようにするのが好ましいが、そのためにはアクリル繊維を主剤に混合させると良い。アクリル繊維は、ポリアクリロニトリルから作られ、アクリル酸エステルや酢酸ビニルなどを若干含む共重合体の形で使用される一般的なもので良い。アクリル繊維は非常に強靱で熱にも強い性質を持っているとともに、柔軟性も有しているため、樹脂の主剤に混ぜることによって、硬化後も破断しにくくかつ伸びの良い樹脂を作成することができる。
【００４０】
更に、本発明における光硬化性樹脂は、凹凸金型への耐刷性を向上させるため、上記で挙げた樹脂の他に、離型剤を含有する。本発明で用いられる離型剤としては従来公知の離型剤、例えば、ポリエチレンワックス、アミドワックス、テフロン（登録商標）パウダー等の固形ワックス、弗素系、リン酸エステル系の界面活性剤、シリコーン等が何れも使用可能である。特に好ましい離型剤は変性シリコーンであり、具体的には、
１）変性シリコーンオイル側鎖型、
２）変性シリコーンオイル両末端型、
３）変性シリコーンオイル片末端型、
４）変性シリコーンオイル側鎖両末端型、
５）トリメチルシロキシケイ酸を含有するメチルポリシロキサン（シリコーンレジンと呼ぶ）、
６）シリコーングラフトアクリル樹脂、及び
７）メチルフェニルシリコーンオイル等が挙げられる。
【００４１】
変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フッ素変性等が挙げられる。
【００４２】
上記シリコーンオイルの中でも、被膜形成成分と反応性である基を有する種類の反応性シリコーンオイルは、樹脂層の硬化とともに樹脂に反応して結合するので、後に凹凸パターンが形成された樹脂層の表面にブリードアウトすることが無く、多数回のエンボス処理を繰り返し行なった際にも金型の微細な凹凸パターンが損なわれることが無いため、特に優れた耐刷性を有することができる。更に、積層される金属蒸着膜との密着性等の向上も期待できる。
【００４３】
さらに、樹脂を紫外線により硬化させる場合には光増感剤を添加することが必要であり、一方、電子線によって硬化を行なう場合には光増感剤は不要である。光増感剤としては、従来の紫外線硬化型塗料の光増感剤として用いられている各種の光増感剤、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾイン等のベンゾイン系化合物；アントラキノン、メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物；ベンジル：ジアセチル；アセトフェノン、ベンゾフェノン等のフェニルケトン化合物；ジフェニルジスルフィド、テトラメチルチウラムスルフィド等のスルフィド化合物；α−クロルメチルナフタリン；アントラセン及びヘキサクロロブタジエン、ペンタクロロブタジエン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。このような光増感剤は前記ウレタン変性アクリル系樹脂１００重量部当たり約０．５〜１０重量部の範囲で使用することが好ましい。
【００４４】
本発明の樹脂は、上記の各成分に加えて、ハイドロキノン、ｔ−ブチルハイドロキノン、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール類；ベンゾキノン、ジフェニルベンゾキノン等のキノン類；フェノチアジン類：銅類等の重合防止剤を配合すると貯蔵安定性が向上する。更に、必要に応じて、促進剤、粘度調節剤、界面活性剤、消泡剤、シランカップリング剤等の各種助剤を配合してもよい。又、スチレン・ブタジエンラバー等の高分子体を配合することも可能である。
【００４５】
本発明の樹脂は、必要に応じてさらに反応性希釈剤、添加剤、顔料等を含有していても良い。
【００４６】
さらに、本発明の樹脂には、用途、塗工方法により溶剤、非反応性樹脂、各種添加剤を加えてもよい。溶剤としては、特に限定はされず公知のものを使用することができるが、溶解性や乾燥速度を考慮すれば、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が好ましい。また、非反応性樹脂としては、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリエーテル、エポキシ樹脂、スチレン含有ポリマー等を挙げることができる。また、添加剤としては、ケイ素化合物、レベリング剤、酸化防止剤、重合禁止剤、その他等を挙げることができる。
【００４７】
次に、両面に凹凸パターン形成層を得た基材のレリーフ型回折格子の凹凸である第二凹凸パターン形成層の表面に、真空蒸着機を用いて金属蒸着を行い、光反射被膜層を得る。
【００４８】
次に、もう片方の凹凸である第一凹凸パターン形成層の表面に、真空蒸着機を用いて透明蒸着を行い、光透過被膜層を得る。
【００４９】
上記光透過被膜層に、一般的なグラビアコーター等の塗工機を用いて光硬化性樹脂を塗布した後に光照射して樹脂硬化させ、光透過層を形成する。これは、観察者側の面側になる第一凹凸パターン形成層を外部の衝撃等から保護するために設ける膜である。
【００５０】
上述のように作製した多層フィルムからなる印刷物の光反射被膜層側に、粘着層、剥離紙等を更に設けてシール加工等を施すと、偽造防止用ステッカー等に用いることができる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【００５２】
紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（ＵＮ−９５２ 根上工業社製）を、ＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈し、グラビアロールコーターで５０μｍ厚のＰＥＴフィルム(東レ製ルミラー)の一方の主面に乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、凹凸パターン用フィルムとした。
【００５３】
熱可塑性のウレタンアクリレート樹脂（ＥＢＥＣＲＹＬ６２０２ ダイセルサイテック社製）をＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈し、グラビアロールコーターで上記ＰＥＴフィルムのもう一方の主面に乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、凹凸パターン用フィルムとした。
【００５４】
次に、複製に用いる金属版として、熱可塑性樹脂に形成する凹凸パターンとしては、様々な設計のレリーフ型回折格子を複数用いて全面的に絵柄を表現した一般的なホログラム用金属版を、紫外線硬化性樹脂に形成する凹凸パターンとしては、一次元的に一定の周期で配列したアスペクト比の高い微細凹凸パターンで絵柄をデザインした金属版をそれぞれ使用した。本実施例では、視覚効果を確認するために後者の金属版においては、凹凸パターンのピッチ（凹凸パターン周期）と深さを様々にふった金属版を用意し、それぞれのサンプルを作製した。
【００５５】
上記の金属版をロールエンボス装置にセットし、何れもロール型を９５度まで昇温させた。次に、まず熱可塑性樹脂を金属版に押し当てて、レリーフ型回折格子の凹凸パターンを形成した後、続けてもう一面に塗布された紫外線硬化性樹脂を金属版に押し当てて紫外線（メタルハライドランプ）を約５００ｍＪ照射して硬化させてから剥離し、微細凹凸パターンを形成し、所望の凹凸パターンを両面に得た。
【００５６】
真空蒸着機を用いてレリーフ型回折格子面に１００ｎｍのアルミ蒸着被膜を形成した。
【００５７】
真空蒸着機を用いてもう一面の微細凹凸パターン面に１００ｎｍのＺｎＳ透明被膜を形成した。
【００５８】
グラビアロールコーターで、上述のＺｎＳ透明被膜面に紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（ＵＮ−９５２ 根上工業社製）を乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、紫外線照射により硬化させてハードコート層を設けた。
【００５９】
上記のようにして得た各サンプルを目視確認により、視覚効果を確認した。その結果、微細凹凸パターンのピッチが２００ｎｍ未満であると、傾けても微細凹凸の絵柄は見えないことがわかった。また５００ｎｍを超えると、正面方向からも微細凹凸の絵柄が見えてしまう。また、アスペクト比が０．５未満であると微細凹凸が正反射光を射出するため、正面方向から回折格子の絵柄が見辛くなることがわかった。これらをまとめると、微細凹凸パターンのピッチが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつアスペクト比が０．５以上であると、正面方向からは回折格子の絵柄が視認でき、大きく傾けると前記絵柄が消失し、代わりに微細凹凸の絵柄が視認できることがわかった。
【００６０】
上述によれば、本発明により、従来のレリーフ型回折格子の上面に、凹凸パターンの周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上、すなわちアスペクト比が０．５以上となる高アスペクト比の透明な微細凹凸パターンを設けることにより、従来のレリーフ型回折格子とは異なった特有の視覚効果をもたらす偽造防止効果の高い光学物品を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
９・・・・観察者
１０・・・光学物品
１１・・・光透過層
１２・・・光透過皮膜層
１３・・・第一凹凸パターン形成層
１４・・・光透過性基材
１５・・・第二凹凸パターン形成層
１６・・・光反射皮膜層
２０・・・複数の凸部
３１・・・照明光
３２・・・正反射光又は０次回折光
３３・・・１次回折光
４１・・・基材
４２・・・熱可塑性樹脂層
４３・・・光硬化性樹脂層
４４ａ・・・第二凹凸パターン金型
４４ｂ・・・第一凹凸パターン金型
４５ａ・・・第二凹凸パターン形成層
４５ｂ・・・第一凹凸パターン形成層
４６・・・光照射
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止効果の高いセキュリティ用光学物品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。
【０００３】
通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している光学物品としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ光学物品が知られている。この光学物品には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ光学物品は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。
【０００４】
この光学物品では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。
【０００５】
レリーフ型回折格子の製造では、通常、原版として所望の凹凸構造が形成されている金属版を作成し、この金属版を母型として用いて、レリーフ型の回折格子を複製する。
【０００６】
一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
【０００７】
その後、このようにして得られた光学物品を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した印刷物を得る。
【０００８】
レリーフ型回折格子を含んだ光学物品の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難であり、また、金属製版から樹脂層へのレリーフ構造の転写は高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ光学物品の製造には高い技術が要求される。
【０００９】
しかしながら、偽造防止対策が必要な光学物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ光学物品が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした光学物品を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきており、高い偽造防止技術が望まれている。そのためには、まず一般的なレリーフ型回折格子を用いた光学物品とは一線を画した視覚効果を持ち、なおかつ偽造が困難な光学物品が必要となる。
なお、セキュリティ性の向上を目的とした光学物品の従来技術としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２２５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記事情を鑑み、本発明は、特殊な視覚効果を持ち、なおかつ偽造防止効果の高い光学物品およびその製造方法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】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、
観察者側から光透過層、光透過被膜層、第一凹凸パターン形成層、光透過性基材、第二凹凸パターン形成層、光反射被膜層を順に積層してなり、
前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、
かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品である。
請求項２に記載の発明は、前記光透過被膜層が、屈折率が２．０以上の高屈折率材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学物品である。
請求項３に記載の発明は、前記光透過被膜層の屈折率をＭ、第一凹凸パターン形成層の屈折率をＮとしたとき、
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
が成立することを特徴とする請求項１または２に記載の光学物品である。
請求項４に記載の発明は、前記光反射被膜層が、金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学物品である。
請求項５に記載の発明は、前記光透過層が、ハードコート層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学物品である。
請求項６に記載の発明は、前記第一凹凸パターン形成層、又は前記第二凹凸パターン形成層、又はその両方が、光硬化性樹脂によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学物品である。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品を有する印刷物である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品において、前記光反射被膜層上に粘着剤、剥離紙を順に設けることを特徴とするステッカーである。
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む前記製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、前記光透過性基材の一方の主面に熱可塑性樹脂、もう一方の主面に光硬化性樹脂をそれぞれ塗布する工程と、一方の主面に塗布された前記熱可塑性樹脂と第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得て、もう一方の主面に塗布された前記光硬化性樹脂と第一凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化し、前記基材とともに前記金属版から剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることにより、前記光透過性基材の両面に所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることを特徴とする前記製造方法である。
請求項１１に記載の発明は、前記光照射が紫外線照射であることを特徴とする請求項９または１０に記載の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特殊な視覚効果を持ち、なおかつ偽造防止効果の高い光学物品およびその製造方法が提供される。
また本発明によれば、前記光学物品を用いた、偽造防止効果の高い印刷物およびステッカーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一態様に係る光学物品の概略断面図である。
【図２】本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図である。
【図３】本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図である。
【図４】凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。
【図５】凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。
【図６】本発明に係る凹凸パターン形成層の成形部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一態様に係る光学物品の概略断面図である。
【００１７】
この光学物品１０は、観察者９側から光透過層１１、光透過被膜層１２、第一凹凸パターン形成層１３、光透過性基材１４、第二凹凸パターン形成層１５、光反射被膜層１６を順に積層してなる構成をしている。
【００１８】
光透過層１１としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂等からなり、かつ硬度が高く耐傷性の良いハードコート用材料を用いる。これは、観察面側に位置する第一凹凸パターン形成層１３の凹凸面を外部の衝撃から保護するためである。膜厚は１〜２μｍ程度が好ましい。また、これらの材料の屈折率は一般的には１．５程度である。
【００１９】
光透過被膜層１２としては、隣り合うもの同士、すなわち光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率が異なる誘電体層、誘電体多層膜、もしくは高屈折率材料を使用する。例えば、屈折率が２．０以上であるＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＰｂＴｉＯ２、ＺｒＯ、ＺｎＴｅ、ＰｂＣｒＯ４等が好ましい。これは、前記した光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率差が小さいと、第一凹凸パターン形成層１３の凹凸による視覚効果が弱まってしまうためである。具体的には、光透過層１１や第一凹凸パターン形成層１３との屈折率差は少なくとも０．５以上あると良い。すなわち、下記式が成立するのが好ましい。
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
（Ｍは光透過被膜層１２の屈折率であり、Ｎは第一凹凸パターン形成層１３の屈折率である）
また、膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００２０】
第一凹凸パターン形成層１３と、第二凹凸パターン形成層１５としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂、またはアクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、またはプロプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂等を光透過性基材１４の主面に設けた後、所望の凹凸パターン形成層を賦型することにより形成する。これらの樹脂の硬化物は全て光透過性であり、屈折率は一般的には１．５程度である。
【００２１】
光透過性基材１４の材料としては、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックシート等のプラスチックシートが挙げられる。その厚みも形成後の用途次第であるが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００２２】
光反射被膜層１６としては、例えば、アルミニウム、銀、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００２３】
図２および３は本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図であり、 図２に第一凹凸パターン形成層１３、図３に第二凹凸パターン形成層１５に採用可能な構造の一例を拡大して示している。
【００２４】
図２に示す第一凹凸パターン形成層１３には、複数の凸部２０が一次元的に設けられている。ここでは、複数の凸部２０のみにより第一凹凸パターン形成層１３が形成されているが、これは一例にすぎず、本発明では、複数の凹部、又は、複数の凹部と凸部を用いて第一凹凸パターン形成層１３を形成することができる。
【００２５】
図３に示す第二凹凸パターン形成層１５は、複数の凸部２１が二元的に設けられているレリーフ型の回折格子の凹凸パターンである。
【００２６】
次に、第一凹凸パターン形成層１３、及び第二凹凸パターン形成層１５に起因した光学物品１０の特殊な視覚効果について説明する。
【００２７】
図４は、凹凸パターンが回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４において、３１は照明光を示し、３２は正反射光又は０次回折光を示し、３３は１次回折光を示している。
【００２８】
本発明の凹凸パターンにおいて、凹部又は凸部又はその両方の中心間距離が一定の周期を有しているとき、凹凸構造領域を照明すると、凹凸構造領域は、入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に回折光を射出する。
【００２９】
最も代表的な回折光は、１次回折光である。１次回折光の射出角βは、下記等式（１）から算出することができる。
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）…（１）
この等式（１）において、ｄは凹部又は凸部の配列した周期、すなわち中心間距離を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、すなわち、透過光又は正反射光、の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角と等しく、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。
【００３０】
等式（１）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、凹凸パターンは、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、凹凸パターンの観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。
【００３１】
第二凹凸パターン形成層１５のようなレリーフ型回折格子の場合、図３の複数の凸部の中心間距離は一般的には１０００ｎｍ程度であり、λ＜ｄとなるため、等式（１）から、１次回折光の射出角度βは正反射光の射出角αよりも小さくなり、図４のように正面方向に一次回折光が射出されることになる。更に、より多くの光を反射させるため、光反射被膜層１６で凹凸パターンを被覆しているため、第二凹凸パターン形成層１５を正面方向から観察した場合には凹凸パターンは強く虹色に光るという視覚効果を生み出す。しかし等式（１）の通り、大きな角度に回折光は射出しないため、第二凹凸パターン形成層１５を大きく傾けると、虹色の光は観察できなくなる。
【００３２】
第一凹凸パターン１３の場合、図２の複数の凸部の中心間距離、もしくは凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にあり、ｄ＜λとなるため、一次回折光は、等式（１）より射出角βは負となるため、図５のように入射光側の深い角度に射出される。また、凹凸パターンの深さまたは高さは、前記凹凸パターン周期に対して１／２以上であり、アスペクト比（深さ／凹凸パターン周期）で表すと０．５以上となる。第一凹凸パターン形成層１３は、これらのように凹凸パターン周期が短く、かつアスペクト比が大きく、かつ凹凸が例えば一次元的に設けられているため、上述のレリーフ型回折格子と比較して表面積が非常に大きくなり、照明光の吸収が多く、正面方向への正反射光を著しく低減させる。更に、第一凹凸パターン形成層１３には、第二凹凸パターン形成層１５に設けた光反射被膜層１６の代わりに光透過被膜層１２を設けている。したがって、透明材料で形成された第一凹凸パターン形成層１３を正面方向から観察しても全く光らない透明層のように見えるが、大きく傾けて観察した場合にのみ回折光によって虹色に光るという視角効果を生み出す。
【００３３】
したがって、光透過性基材の観察者側の主面に透明材料で形成された第一凹凸パターン形成層１３、裏側の主面に光反射材料で形成されたレリーフ型回折格子の第二凹凸パターン形成層１５を設けた光学物品１０を正面方向から観察した場合、第二凹凸パターン形成層１５により、虹色に光って見える。更に、光学物品１０を大きく傾けて観察すると、第二凹凸パターン形成層１５により生じていた虹色の光は消失し、代わりに第一凹凸パターン形成層１３により生じる虹色の光が観察できる。
【００３４】
これらにより、例えば第一凹凸パターン形成層１３と第二凹凸パターン形成層１５でそれぞれ別の絵柄を表現することにより、大きく傾けると、正面方向から見えていた第二凹凸パターン形成層１５の絵柄に代わり、隠れていた第一凹凸パターン形成層１３の絵柄が突然浮かび出すといった従来に無いチェンジング効果が生まれる。
【００３５】
また、第一凹凸パターン形成層１３はアスペクト比が非常に高いため、製造や複製も困難である。したがって、前述したようにアスペクト比の高い第一凹凸パターン形成層１３と、一般的なレリーフ型回折格子である第二凹凸パターン形成層１５を組み合わせた光学物品１０は、従来に無い特殊な視角効果に加えて、偽造もより困難になり、非常に高い偽造防止効果を有したセキュリティ商材となる。
【００３６】
次に、上記本発明の第一凹凸パターン形成層と第二凹凸パターン形成層の形成方法を説明する。
該形成方法は、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む。好適な態様についてさらに詳しく説明する。
図６に凹凸パターン形成層の成形部の概略構成図を示す。
まず、ＰＥＴ等のプラスチックシートの基材４１の主面それぞれに熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂を、グラビアコーター等の一般的なコーティング機を用いて塗布する。次に、図６のエンボスにより、まず金型４４ａに熱可塑性樹脂層４２を押し当て、剥離することでレリーフ型回折格子である第二凹凸パターン形成層４５ａを形成する。更に、連続的に金型４４ｂに光硬化性樹脂層４３を押し当て、光照射４６して光硬化した後に剥離することでアスペクト比の高い微細凹凸構造である第一凹凸パターン形成層４５ｂを形成する。
また、熱可塑性樹脂層４２や光硬化性樹脂層４３は、目的とする凹凸形状の高さの１から１０倍程度の厚みが良いが、塗工機で塗工することを考えると０．５〜５μｍ程度が好ましい。
【００３７】
凹凸パターンの金型を作製する方法としては公知のレジストにＥＢ（electron beam）で描画する方法、シリコンをエッチングする方法等が知られている。
また、エンボス金型用として、微細凹凸形状を板状の平型とする方法としては、上記のレジストやシリコンからニッケル、鉄等金属を電鋳して型としたり、樹脂による型を作製したりする方法が知られている。
【００３８】
また、第一凹凸パターン形成層のようなアスペクトの高い微細凹凸構造は、熱可塑性樹脂では凹凸形状を精確に再現することが困難なため、光硬化性樹脂を用いてエンボスしている。具体的な方法としては、この光硬化性樹脂層４３に、エンボス金型４４ｂを用いて所望の凹凸構造のパターニング（エンボス加工）を行ない、次いで紫外線、電子線等の光照射４７により樹脂層を硬化させる。エンボス加工の条件としては、例えば金型ロ−ルとペーパーロールよりなる１対のエンボスロールを使用して通常の方法で、例えば、５０〜１５０℃、１０〜５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で行う。エンボスに当たっては、エンボスロールの温度設定が重要であり、エンボス形状を再現する観点からは比較的高温で、比較的高い圧力でエンボスする方が良く、エンボス版への付着を防止するためには全く逆の関係となる。
また、本発明の光硬化性樹脂の硬化に用いる光としては、紫外線光源の場合は例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。
上記のような、加熱し、金型の凹凸パターンへ未硬化樹脂層を圧接し、放射線を照射して樹脂層を硬化させて剥離し、凹凸パターンを得る方法は、アスペクト比が０．５以上の微細凹凸構造を形成する場合に特に有効である。
【００３９】
光硬化性樹脂の主剤としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコン系アクリル系樹脂、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等が挙げられる。
ここで、本発明では、硬化後の破断点応力が１００ＭＰａ以上であり、かつヤング率が５０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下となるようにするのが好ましいが、そのためにはアクリル繊維を主剤に混合させると良い。アクリル繊維は、ポリアクリロニトリルから作られ、アクリル酸エステルや酢酸ビニルなどを若干含む共重合体の形で使用される一般的なもので良い。アクリル繊維は非常に強靱で熱にも強い性質を持っているとともに、柔軟性も有しているため、樹脂の主剤に混ぜることによって、硬化後も破断しにくくかつ伸びの良い樹脂を作成することができる。
【００４０】
更に、本発明における光硬化性樹脂は、凹凸金型への耐刷性を向上させるため、上記で挙げた樹脂の他に、離型剤を含有する。本発明で用いられる離型剤としては従来公知の離型剤、例えば、ポリエチレンワックス、アミドワックス、テフロン（登録商標）パウダー等の固形ワックス、弗素系、リン酸エステル系の界面活性剤、シリコーン等が何れも使用可能である。特に好ましい離型剤は変性シリコーンであり、具体的には、
１）変性シリコーンオイル側鎖型、
２）変性シリコーンオイル両末端型、
３）変性シリコーンオイル片末端型、
４）変性シリコーンオイル側鎖両末端型、
５）トリメチルシロキシケイ酸を含有するメチルポリシロキサン（シリコーンレジンと呼ぶ）、
６）シリコーングラフトアクリル樹脂、及び
７）メチルフェニルシリコーンオイル等が挙げられる。
【００４１】
変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フッ素変性等が挙げられる。
【００４２】
上記シリコーンオイルの中でも、被膜形成成分と反応性である基を有する種類の反応性シリコーンオイルは、樹脂層の硬化とともに樹脂に反応して結合するので、後に凹凸パターンが形成された樹脂層の表面にブリードアウトすることが無く、多数回のエンボス処理を繰り返し行なった際にも金型の微細な凹凸パターンが損なわれることが無いため、特に優れた耐刷性を有することができる。更に、積層される金属蒸着膜との密着性等の向上も期待できる。
【００４３】
さらに、樹脂を紫外線により硬化させる場合には光増感剤を添加することが必要であり、一方、電子線によって硬化を行なう場合には光増感剤は不要である。光増感剤としては、従来の紫外線硬化型塗料の光増感剤として用いられている各種の光増感剤、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾイン等のベンゾイン系化合物；アントラキノン、メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物；ベンジル：ジアセチル；アセトフェノン、ベンゾフェノン等のフェニルケトン化合物；ジフェニルジスルフィド、テトラメチルチウラムスルフィド等のスルフィド化合物；α−クロルメチルナフタリン；アントラセン及びヘキサクロロブタジエン、ペンタクロロブタジエン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。このような光増感剤は前記ウレタン変性アクリル系樹脂１００重量部当たり約０．５〜１０重量部の範囲で使用することが好ましい。
【００４４】
本発明の樹脂は、上記の各成分に加えて、ハイドロキノン、ｔ−ブチルハイドロキノン、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール類；ベンゾキノン、ジフェニルベンゾキノン等のキノン類；フェノチアジン類：銅類等の重合防止剤を配合すると貯蔵安定性が向上する。更に、必要に応じて、促進剤、粘度調節剤、界面活性剤、消泡剤、シランカップリング剤等の各種助剤を配合してもよい。又、スチレン・ブタジエンラバー等の高分子体を配合することも可能である。
【００４５】
本発明の樹脂は、必要に応じてさらに反応性希釈剤、添加剤、顔料等を含有していても良い。
【００４６】
さらに、本発明の樹脂には、用途、塗工方法により溶剤、非反応性樹脂、各種添加剤を加えてもよい。溶剤としては、特に限定はされず公知のものを使用することができるが、溶解性や乾燥速度を考慮すれば、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が好ましい。また、非反応性樹脂としては、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリエーテル、エポキシ樹脂、スチレン含有ポリマー等を挙げることができる。また、添加剤としては、ケイ素化合物、レベリング剤、酸化防止剤、重合禁止剤、その他等を挙げることができる。
【００４７】
次に、両面に凹凸パターン形成層を得た基材のレリーフ型回折格子の凹凸である第二凹凸パターン形成層の表面に、真空蒸着機を用いて金属蒸着を行い、光反射被膜層を得る。
【００４８】
次に、もう片方の凹凸である第一凹凸パターン形成層の表面に、真空蒸着機を用いて透明蒸着を行い、光透過被膜層を得る。
【００４９】
上記光透過被膜層に、一般的なグラビアコーター等の塗工機を用いて光硬化性樹脂を塗布した後に光照射して樹脂硬化させ、光透過層を形成する。これは、観察者側の面側になる第一凹凸パターン形成層を外部の衝撃等から保護するために設ける膜である。
【００５０】
上述のように作製した多層フィルムからなる印刷物の光反射被膜層側に、粘着層、剥離紙等を更に設けてシール加工等を施すと、偽造防止用ステッカー等に用いることができる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【００５２】
紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（ＵＮ−９５２ 根上工業社製）を、ＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈し、グラビアロールコーターで５０μｍ厚のＰＥＴフィルム(東レ製ルミラー)の一方の主面に乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、凹凸パターン用フィルムとした。
【００５３】
熱可塑性のウレタンアクリレート樹脂（ＥＢＥＣＲＹＬ６２０２ ダイセルサイテック社製）をＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈し、グラビアロールコーターで上記ＰＥＴフィルムのもう一方の主面に乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、凹凸パターン用フィルムとした。
【００５４】
次に、複製に用いる金属版として、熱可塑性樹脂に形成する凹凸パターンとしては、様々な設計のレリーフ型回折格子を複数用いて全面的に絵柄を表現した一般的なホログラム用金属版を、紫外線硬化性樹脂に形成する凹凸パターンとしては、一次元的に一定の周期で配列したアスペクト比の高い微細凹凸パターンで絵柄をデザインした金属版をそれぞれ使用した。本実施例では、視覚効果を確認するために後者の金属版においては、凹凸パターンのピッチ（凹凸パターン周期）と深さを様々にふった金属版を用意し、それぞれのサンプルを作製した。
【００５５】
上記の金属版をロールエンボス装置にセットし、何れもロール型を９５度まで昇温させた。次に、まず熱可塑性樹脂を金属版に押し当てて、レリーフ型回折格子の凹凸パターンを形成した後、続けてもう一面に塗布された紫外線硬化性樹脂を金属版に押し当てて紫外線（メタルハライドランプ）を約５００ｍＪ照射して硬化させてから剥離し、微細凹凸パターンを形成し、所望の凹凸パターンを両面に得た。
【００５６】
真空蒸着機を用いてレリーフ型回折格子面に１００ｎｍのアルミ蒸着被膜を形成した。
【００５７】
真空蒸着機を用いてもう一面の微細凹凸パターン面に１００ｎｍのＺｎＳ透明被膜を形成した。
【００５８】
グラビアロールコーターで、上述のＺｎＳ透明被膜面に紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（ＵＮ−９５２ 根上工業社製）を乾燥後約２μｍの厚みになるように塗工し、紫外線照射により硬化させてハードコート層を設けた。
【００５９】
上記のようにして得た各サンプルを目視確認により、視覚効果を確認した。その結果、微細凹凸パターンのピッチが２００ｎｍ未満であると、傾けても微細凹凸の絵柄は見えないことがわかった。また５００ｎｍを超えると、正面方向からも微細凹凸の絵柄が見えてしまう。また、アスペクト比が０．５未満であると微細凹凸が正反射光を射出するため、正面方向から回折格子の絵柄が見辛くなることがわかった。これらをまとめると、微細凹凸パターンのピッチが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつアスペクト比が０．５以上であると、正面方向からは回折格子の絵柄が視認でき、大きく傾けると前記絵柄が消失し、代わりに微細凹凸の絵柄が視認できることがわかった。
【００６０】
上述によれば、本発明により、従来のレリーフ型回折格子の上面に、凹凸パターンの周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上、すなわちアスペクト比が０．５以上となる高アスペクト比の透明な微細凹凸パターンを設けることにより、従来のレリーフ型回折格子とは異なった特有の視覚効果をもたらす偽造防止効果の高い光学物品を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
９・・・・観察者
１０・・・光学物品
１１・・・光透過層
１２・・・光透過皮膜層
１３・・・第一凹凸パターン形成層
１４・・・光透過性基材
１５・・・第二凹凸パターン形成層
１６・・・光反射皮膜層
２０・・・複数の凸部
３１・・・照明光
３２・・・正反射光又は０次回折光
３３・・・１次回折光
４１・・・基材
４２・・・熱可塑性樹脂層
４３・・・光硬化性樹脂層
４４ａ・・・第二凹凸パターン金型
４４ｂ・・・第一凹凸パターン金型
４５ａ・・・第二凹凸パターン形成層
４５ｂ・・・第一凹凸パターン形成層
４６・・・光照射
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、
観察者側から光透過層、光透過被膜層、第一凹凸パターン形成層、光透過性基材、第二凹凸パターン形成層、光反射被膜層を順に積層してなり、
前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、
かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品。
【請求項２】
前記光透過被膜層が、屈折率が２．０以上の高屈折率材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学物品。
【請求項３】
前記光透過被膜層の屈折率をＭ、第一凹凸パターン形成層の屈折率をＮとしたとき、
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
が成立することを特徴とする請求項１または２に記載の光学物品。
【請求項４】
前記光反射被膜層が、金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学物品。
【請求項５】
前記光透過層が、ハードコート層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学物品。
【請求項６】
前記第一凹凸パターン形成層、又は前記第二凹凸パターン形成層、又はその両方が、光硬化性樹脂によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学物品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品を有する印刷物。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品において、前記光反射被膜層上に粘着剤、剥離紙を順に設けることを特徴とするステッカー。
【請求項９】
請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む前記製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、前記光透過性基材の一方の主面に熱可塑性樹脂、もう一方の主面に光硬化性樹脂をそれぞれ塗布する工程と、一方の主面に塗布された前記熱可塑性樹脂と第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得て、もう一方の主面に塗布された前記光硬化性樹脂と第一凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化し、前記基材とともに前記金属版から剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることにより、前記光透過性基材の両面に所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることを特徴とする前記製造方法。
【請求項１１】
前記光照射が紫外線照射であることを特徴とする請求項９または１０に記載の製造方法。
【請求項１】
光透過性基材の少なくとも一面に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターンが形成された光学物品において、
観察者側から光透過層、光透過被膜層、第一凹凸パターン形成層、光透過性基材、第二凹凸パターン形成層、光反射被膜層を順に積層してなり、
前記第一凹凸パターン形成層の凹凸パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記凹凸パターン周期に対する凹凸パターンの深さ又は高さが該周期の１／２以上であり、
かつ前記第二凹凸パターン形成層がレリーフ型ホログラム又は回折格子であることを特徴とする光学物品。
【請求項２】
前記光透過被膜層が、屈折率が２．０以上の高屈折率材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学物品。
【請求項３】
前記光透過被膜層の屈折率をＭ、第一凹凸パターン形成層の屈折率をＮとしたとき、
｜Ｍ−Ｎ｜≧０．５
が成立することを特徴とする請求項１または２に記載の光学物品。
【請求項４】
前記光反射被膜層が、金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学物品。
【請求項５】
前記光透過層が、ハードコート層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学物品。
【請求項６】
前記第一凹凸パターン形成層、又は前記第二凹凸パターン形成層、又はその両方が、光硬化性樹脂によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学物品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品を有する印刷物。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学物品において、前記光反射被膜層上に粘着剤、剥離紙を順に設けることを特徴とするステッカー。
【請求項９】
請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、光硬化性樹脂を光透過性基材に塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を塗布した光透過性基材と前記第一、又は第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを、前記樹脂と前記金属版とが接するように加熱して加圧貼合する工程と、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化する工程と、硬化した前記樹脂を前記基材とともに前記金属版から剥離して所望の凹凸パターンを有した凹凸パターン形成層を得る工程とを含む前記製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の光学物品の製造方法であって、前記光透過性基材の一方の主面に熱可塑性樹脂、もう一方の主面に光硬化性樹脂をそれぞれ塗布する工程と、一方の主面に塗布された前記熱可塑性樹脂と第二凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得て、もう一方の主面に塗布された前記光硬化性樹脂と第一凹凸パターン形成層の凹凸パターンが形成されている金属版とを加熱して加圧貼合し、貼合した状態で前記光透過性基材側から光照射することで前記樹脂を硬化し、前記基材とともに前記金属版から剥離することで所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることにより、前記光透過性基材の両面に所望の形状を有した凹凸パターン形成層を得ることを特徴とする前記製造方法。
【請求項１１】
前記光照射が紫外線照射であることを特徴とする請求項９または１０に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３３９３５（Ｐ２０１１−３３９３５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１６７３（Ｐ２００９−１８１６７３）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【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２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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