(57)【要約】  情報パターン担体は、情報パターン（１２）が着色インクにより形成された情報パターンをマスク（１３）するか又は着色インクの色を情報記録媒体（１１）の地色若しくは下地着色印刷部の色と同一とすることにより非可視とされている。情報パターン（１２）を有する情報記録媒体（１１）が所定位置に載置され又は送り込まれると、発光ダイオード（１５）から半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光（Ｈ１）を情報パターン（１２）に照射して半導体量子ドットを熱膨張させる。そして、熱膨張した半導体量子ドットから、長波長側に遷移する波長を有する光を発光させ、遷移した長波長側部分に感度を有する光センサ（１６）でこの発光光を受光し、情報判定部（１７）で情報パターン（１２）を読み取る。
2010082625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成された情報パターンと、該情報パターン上に被着形成されており該情報パターンを非可視化するマスクとを備えた情報パターン担体であって、該情報パターンは、前記半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射された際に、前記半導体量子ドットが、熱膨張して長波長側に遷移した波長を有する光を発光するように構成されていることを特徴とする情報パターン担体。
【請求項２】
コア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成されており、情報記録媒体又は管理対象物の地色又は下地着色層の色と同一色化することによって非可視化された情報パターンを備えた情報パターン担体であって、該情報パターンは、前記半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射された際に、前記半導体量子ドットが、熱膨張して長波長側に遷移した波長を有する光を発光するように構成されていることを特徴とする情報パターン担体。
【請求項３】
前記着色インクは、染料、ロイコ色素、又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれか１つの着色材で着色されていることを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の情報パターン担体。
【請求項４】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、ＣｄＳｅ／ＺｎＳをコアとしていることを特徴とする請求の範囲１から３のいずれか１項に記載の記載の情報パターン担体。
【請求項５】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ａ）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、
（ｂ）（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）をコア又はシェルとする、
（ｃ）Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｄ）ＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｅ）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとする、
（ｆ）シリコンナノ粒子をコア又はシェルとする、
の上記（ａ）〜（ｆ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求の範囲１から４のいずれか１項に記載の情報パターン担体。
【請求項６】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ｇ）シリコンナノ粒子をコアとし、エルビウムをシェルとする、
（ｈ）エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする、
の上記（ｇ）、（ｈ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求の範囲１から４のいずれか１項に記載の情報パターン担体。
【請求項７】
情報記録媒体又は管理対象物上にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成され、その上にマスクが形成されることによって非可視化された情報パターンの光学読み取り方法であって、前記情報パターンに前記半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射して前記半導体量子ドットを熱膨張させ、該熱膨張した半導体量子ドットから、長波長側に遷移した波長に遷移した波長を有する光を発光させ、該遷移した長波長側部分に感度を有する光センサによって前記発光光を受光し、前記情報パターンを読み取ることを特徴とする光学読み取り方法。
【請求項８】
情報記録媒体又は管理対象物上にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成され、その地色又は下地着色層の色と同一色化することによって非可視化された情報パターンの光学読み取り方法であって、前記情報パターンに前記半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射して前記半導体量子ドットを熱膨張させ、該熱膨張した半導体量子ドットから、長波長側に遷移した波長を有する光を発光させ、該遷移した長波長側部分に感度を有する光センサによって前記発光光を受光し、前記情報パターンを読み取ることを特徴とする光学読み取り方法。
【請求項９】
前記着色インクは、染料、ロイコ色素、又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれか１つの着色材で着色されていることを特徴とする請求の範囲７又は８に記載の光学読み取り方法。
【請求項１０】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、ＣｄＳｅ／ＺｎＳをコアとしていることを特徴とする請求の範囲７から９のいずれか１項に記載の光学読み取り方法。
【請求項１１】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ａ）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、
（ｂ）（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）をコア又はシェルとする、
（ｃ）Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｄ）ＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｅ）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとする、
（ｆ）シリコンナノ粒子をコア又はシェルとする、
の上記（ａ）〜（ｆ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求の範囲７から１０のいずれか１項に記載の光学読み取り方法。
【請求項１２】
前記コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ｇ）シリコンナノ粒子をコアとし、エルビウムをシェルとする、
（ｈ）エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする、
の上記（ｇ）、（ｈ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求の範囲７から１０のいずれか１項に記載の光学読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーコード若しくはＱＲコード等の情報パターンが印刷された情報記録媒体又は管理対象物等の情報パターン担体、及びこの情報パターンの光学読み取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種物品、各種プリペイドカード若しくは通行カード等に、バーコード又はＱＲコード等の情報パターンを印刷しておき、光学読み取り装置を用いてこの情報パターンを読み取ることによって管理や認証チェックに利用することが行われている。この場合、情報パターンに偽造防止処理を施しておき、これを光学読み取りシステムにより読み取ることによって、情報パターンが偽造されたものであるか否かを判別するセキュリティシステムが種々提案されている。【０００３】
特許文献１には、蛍光体を含有したバーコード等の情報パターンを印刷し、この情報パターンに半導体レーザを照射して蛍光体を励起させ、蛍光体から発する蛍光を受光して情報パターンを光学読み取り装置で読み取る光学読み取り装置が開示されている。この装置では、読み取り時には半導体レーザダイオードからの励起光と蛍光体からの蛍光との波長のピークが互いに離れるので、蛍光体の発光スペクトルのみを読み取ることができる。このセキュリティシステムでは、蛍光体マークが偽造され難いこと及び蛍光体マークを読み取る技術が偽造され難いことから、比較的高いセキュリティを持たせることができる。【０００４】
特許文献２には、半導体レーザダイオードを用いた装置よりも小型化が可能でコストの安価な、発光ダイオードを用いた光学読み取りシステムが提案されている。この光学読み取りシステムは、非可視インクで印刷された印刷層を光学的に読み取るものであり、蛍光体がネオジウムを賦活元素として添加した無機酸化物からなる。この蛍光体では、蛍光体を励起する発光素子の発光中心波長と、印刷層からの蛍光を受光する受光素子の受光可能な波長領域とが離れる。よって、励起光の照射に半導体レーザダイオードより波長の幅が広い発光ダイオードを用いても、励起光と蛍光体の発光とが重なってしまうことがなく、読み取りの際に励起光が読み取られることで誤判定が生じることを防いでいる。この技術では、情報パターンが非可視なので読み取り時以外には情報パターンの存在を気付かれることがなく、高いセキュリティを持たせることができる。【０００５】
なお、特許文献３には、金属粒子を含む光データ担体において、照射の吸収の結果としての熱膨張に起因したデータ担体の体積の増加が、吸収する光の長い波長へのシフトの原因となることが開示されている。【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５２１０８号公報
【特許文献２】特開平６−２７４６７７号公報
【特許文献３】特開２００８−５１２８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光学読み取り装置では、光源として半導体レーザダイオードを使用しているので、光源の駆動回路が複雑かつ大型になり、光学読み取り装置のコストが高騰する。【０００８】
また、本願発明者が特許文献２の光学読み取りシステムについてテストしたところ、読み取り不能が生じることが多かった。これは発光ダイオードが半導体レーザダイオードよりも光の強度が弱く、充分な励起が得られないため蛍光体の発光が弱いためと、光の強度が弱いために蛍光体の発光を検出しにくく励起光を検出してしまうことが避けられないためと思われた。そのため、情報パターンをさらに明瞭に読み取ることのできる手段が望まれた。【０００９】
そこで本願発明者は、発光ダイオードの光を励起光として採用でき小型化が可能でコストの安価な光学読み取りシステムとすることができ、蛍光体からの発光が強く、特許文献１とは別の方法により励起光で励起される印刷層（情報パターン）からの発光を受光でき励起光の受光を回避できる、印刷層及び光学読み取り方法について、鋭意に探索した。【００１０】
さらに本願発明者は、特許文献３の熱膨張による波長の長波長側へのシフトに着目し、これを読み取り時において励起光の受光の回避に利用するとともに、非可視の情報パターンについて一段階高いセキュリティを得るための思索を積み重ねた。【００１１】
本発明は、上記事情にかんがみ案出されたもので、その目的とするところは、情報記録媒体若しくは管理対象物等の情報パターン担体上に、肉眼で認識できないように形成した、バーコード又はＱＲコード等の情報パターンについて、読み取り時には明瞭に読み取ることができ、しかも、情報パターンの存在に気付いてもこの情報パターンの情報を解読できるごとき光学読み取り装置を悪意に開発することが極めて困難であり、高いセキュリティシステムを実現でき、高い品質保証を与える非可視のトレイサビリティを実現できる情報パターン担体及び情報パターンの光学読み取り方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の情報パターン担体は、コア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成された情報パターンと、情報パターン上に被着形成されており情報パターンを非可視化するマスクとを備えている。情報パターンは、半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射された際に、半導体量子ドットが、熱膨張して長波長側に遷移した波長を有する光を発光するように構成されている。【００１３】
さらに、本発明の情報パターン担体は、コア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成されており、情報記録媒体又は管理対象物の地色又は下地着色層の色と同一色化することによって非可視化された情報パターンを備えている。情報パターンは、半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射された際に、半導体量子ドットが、熱膨張して長波長側に遷移した波長を有する光を発光するように構成されている。【００１４】
情報記録媒体若しくは管理対象物等の情報パターン担体は、その上に着色インクにより印刷され非可視状態に形成された情報パターンを有している。この情報パターンについて、読み取り時に半導体量子ドットを励起光線によって励起して熱膨張させ、そのときに発光する長波長側に遷移する波長の光を受光し、情報の解読を行う。このため、担体製造時には情報パターンが可視なのでパターンの形成が容易で、製造後には情報パターンが非可視なので読み取り時以外には情報パターンの存在を気付かれることがない。情報パターンの読み取り時には、コア／シェル型の半導体量子ドットが強い発光を行い、熱膨張によってその発光の波長が遷移することで励起光から波長領域が大きく離れるので励起光が読み取られることなく、情報が明確に読み取られる。さらに、発光の波長が遷移するので、読み取り装置の模倣が困難となる。着色インクによって励起光の照射による熱の吸収性が高められ、温度が変化し易いので半導体量子ドットが熱膨張し易くなる。着色インクについても簡単な模倣・製造が困難となり、セキュリティを高めることができる。したがって、情報パターンを肉眼認識できない取り扱いを補償すると共に、遷移した波長を解読できる光学読み取り装置によって情報パターンの確実な情報解読を行うことができる。【００１５】
着色インクは、染料、ロイコ色素又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれかの着色材で着色されていることが好ましい。これらの着色材を用いることで濃度の調節によって半導体量子ドットへの励起光の照射を阻害せず、可視光線を吸収する着色が容易に得られる。【００１６】
コア／シェル型の半導体量子ドットは、ＣｄＳｅ／ＺｎＳをコアとすることが好ましい。着色インクに対して良好に分散でき、凝集が起こらないので、インクとしての使用が良好で、情報パターンを良好に印刷できる。【００１７】
コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ａ）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、
（ｂ）（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）をコア又はシェルとする、
（ｃ）Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｄ）ＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｅ）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとする、
（ｆ）シリコンナノ粒子をコア又はシェルとする、
のいずれか１つであることも好ましい。これらの半導体量子ドットを用いることで、強い発光と、半導体量子ドットの熱膨張による波長の遷移が好適に得られる。【００１８】
コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ｇ）シリコンナノ粒子をコアとし、エルビウムをシェルとする、
（ｈ）エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする、
のいずれか１つであることも好ましい。エルビウムは熱膨張率が高いので、半導体量子ドットを熱膨張させた際に大きく膨張することで波長の遷移が大きくなる。そのため、より情報を鮮明に読み取ることができ、セキュリティを高めることができる。【００１９】
また、本発明の光学読み取り方法は、情報記録媒体又は管理対象物上にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成され、その上にマスクが形成されることによって非可視化された情報パターンの光学読み取り方法であって、この情報パターンに半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射して半導体量子ドットを熱膨張させ、熱膨張した半導体量子ドットから、長波長側に遷移した波長を有する光を発光させ、遷移した長波長側部分に感度を有する光センサによって発光光を受光し、情報パターンを読み取る。【００２０】
本発明の他の光学読み取り方法は、情報記録媒体又は管理対象物上にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで形成され、その地色又は下地着色層の色と同一色化することによって非可視化された情報パターンの光学読み取り方法であって、この情報パターンに半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光線を照射して半導体量子ドットを熱膨張させ、熱膨張した半導体量子ドットから、長波長側に遷移した波長を有する光を発光させ、遷移した長波長側部分に感度を有する光センサによって発光光を受光し、情報パターンを読み取る。【００２１】
情報記録媒体若しくは管理対象物等の情報パターン担体上に着色インクにより印刷され、非可視状態とされた情報パターンについて、読み取り時に半導体量子ドットを励起光線によって励起して熱膨張させ、そのときに発光する長波長側に遷移する波長の光を受光し、情報の解読を行う。このように、読み取り時には、コア／シェル型の半導体量子ドットが強い発光を行い、熱膨張によってその発光の波長が遷移することで励起光から波長領域が大きく離れるので励起光が読み取られることなく、情報が明確に読み取られる。さらに、発光の波長が遷移するので、読み取り装置の模倣が困難となる。着色インクによって励起光の照射による熱の吸収性が高められ、温度が変化し易いので半導体量子ドットが熱膨張し易くなる。着色インクについても簡単な模倣・製造が困難となり、セキュリティを高めることができる。したがって、情報パターンを肉眼認識できない取り扱いを補償すると共に、遷移した波長を解読できる光学読み取り装置によって情報パターンの確実な情報解読を行うことができる。【００２２】
着色インクは、染料、ロイコ色素又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれかの着色材で着色されていることも好ましい。これらの着色材を用いることで濃度の調節によって半導体量子ドットへの励起光の照射を阻害せず、可視光線を吸収する着色が容易に得られる。【００２３】
コア／シェル型の半導体量子ドットは、ＣｄＳｅ／ＺｎＳをコアとすることが好ましい。着色インクに対して良好に分散でき、凝集が起こらないので、インクとしての使用が良好で、情報パターンを良好に印刷できる。【００２４】
コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ａ）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、
（ｂ）（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）をコア又はシェルとする、
（ｃ）Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｄ）ＺｎＳナノ粒子をコアとする、
（ｅ）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとする、
（ｆ）シリコンナノ粒子をコア又はシェルとする、
のいずれか１つであることも好ましい。これらの半導体量子ドットを用いることで、強い発光と、半導体量子ドットの熱膨張による波長の遷移が好適に得られる。【００２５】
コア／シェル型の半導体量子ドットが、
（ｇ）シリコンナノ粒子をコアとし、エルビウムをシェルとする、
（ｈ）エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする、
のいずれか１つであることも好ましい。エルビウムは熱膨張率が高いので、半導体量子ドットを熱膨張させた際に大きく膨張することで波長の遷移が大きくなる。そのため、より情報を鮮明に読み取ることができ、セキュリティを高めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の情報パターン担体及び光学読み取り方法によれば、情報記録媒体若しくは管理対象物等の情報パターン担体上に着色インクにより印刷され、マスクによって又は担体と同一の色の着色インクによって非可視化された情報パターンについて、読み取り時に半導体量子ドットを励起光線によって励起させつつ熱膨張させ、そのときに発光する長波長側に遷移する波長の光を受光し、情報の解読を行う。このため、製造後には情報パターンが非可視なので読み取り時以外には情報パターンの存在を気付かれることがない。読み取り時には、コア／シェル型の半導体量子ドットが強い発光を行い、熱膨張によってその発光光の波長が遷移することで励起光から波長領域が大きく離れるので励起光が読み取られることなく、情報が明確に読み取られる。さらに、発光の波長が遷移するので、読み取り装置の模倣が困難となる。着色インクによって励起光の照射による熱の吸収性が高められ、温度が変化し易いので半導体量子ドットが熱膨張し易くなる。着色インクについても簡単な模倣・製造が困難となり、セキュリティを高めることができる。したがって、情報パターンを肉眼で認識できない取り扱いを補償すると共に、遷移した波長を解読できる光学読み取り装置によって情報パターンの確実な情報解読を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は第１の実施形態の光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。
【図２】図２は室温の半導体量子ドットを励起して発光する光の波長と強さの関係を示すグラフである。
【図３】図３は半導体量子ドットを膨張させて励起して発光する光の波長と強さの関係を示すグラフである。
【図４】図４は第２の実施形態の光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。
【図５】図５は第３の実施形態の光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。
【図６】図６は第３の実施形態の光学読み取り方法にかかり、半導体量子ドットを熱収縮させて励起して発光する光の波長と強さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１、１Ａ  読み取り装置
１０Ａ、１０Ｂ  情報記録カード
１１  情報記録媒体
１１Ａ、１１Ｂ  情報パターン担体
１２  情報パターン
１３  マスク
１４  下地印刷層
１５  発光ダイオード
１６、１６Ａ  光センサ
１７  情報判定部
２  光学読み取り機構
３  冷却手段
Ｈ１  励起光
Ｈ２  励起により発光する光線
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の情報パターン担体及び光学読み取り方法の実施形態について図面を参照して説明する。【００３０】
〔第１の実施形態〕
図１は、本実施形態の情報パターン担体及び光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。読み取り装置１は、情報記録カード１０Ａの情報を読み取るためのもので、発光ダイオード１５と、光学読み取り機構２とを備えて概略構成される。【００３１】
情報記録カード１０Ａは、情報記録媒体１１と、この情報記録媒体１１上に情報パターン担体１１Ａを備える。情報パターン担体１１Ａは、印刷された可視のバーコード又はＱＲコード等の情報パターン１２と、該情報パターン１２を印刷後に情報パターン１２の上に重ねて印刷することによりこの情報パターン１２を非可視とするためのマスク印刷体１３とを備える。情報記録カード１０Ａは、情報が記録されたカード状のものであり、例えばキャッシュカード、各種プリペイドカード、テレホンカード、通行カード、健康保険証等が適用される。【００３２】
情報記録媒体１１は、情報記録カード１０Ａの本体でありその上に情報パターン１２が印刷される媒体である。この情報記録媒体１１は、酸化チタン等の白色顔料を分散、保持した塩化ビニール系シート等から構成され、赤外線、可視光線、及び紫外線を反射する性質を有しているものが用いられる。【００３３】
情報パターン１２は、情報記録媒体１１上にコア／シェル型の半導体量子ドットを含有する着色インクで印刷することによって形成されている。本実施形態では、着色インクは半導体量子ドットと着色材及びこれらを分散保持するためのバインダとを含む。【００３４】
半導体量子ドットは、ナノメートルサイズの半導体の微細な粒子である。コア／シェル型は、内側の材質のコアを、外側の材質のシェル（殻）で覆った型をいう。本実施形態では、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットを用いている。【００３５】
着色材は、可視光線を吸収する材料である。着色材は、染料、ロイコ色素、又は粒子径がサブミクロンの顔料のいずれかを用い、着色材が前記励起光線の前記コア／シェル型の半導体量子ドットへの照射を阻害しない限度の濃度を含んでいるものとする。これらの着色材を用い、濃度を調節することによって、照射を阻害しない状態と可視光線を吸収する着色を容易に得られる。【００３６】
着色材として、特に顔料を用いると、染料、ロイコ色素に比べ、着色に耐久性・耐候性を持たせられるが、顔料の粒径が１μｍを超えて大きくなると、顔料が本来の遮光性を発揮し光を遮断しインク中に含まれる半導体量子ドットへの照射を阻害することになる。顔料の粒子径をサブミクロン（１μｍ未満）、好ましくは粒径が０．６〜０．８μｍの範囲に揃えると、カラーフィルタのように透光性を保有できるので、黒以外の有色インクとする場合には特に粒径が０．６〜０．８μｍの範囲の顔料を適量用いるのが好ましい。本実施形態では、着色インクは着色材にカーボンブラックを用いて黒インクとしている。【００３７】
情報パターン１２の上に不透明なマスク１３を形成することによりこの情報パターンが非可視とされている。ここで非可視とは、眼で見ることがほぼできないこと又は全くできないこと（いわゆる不可視を含む）を指している。【００３８】
本実施形態では、マスク１３は情報パターン１２と同じ色でパターンを一面に塗りつぶすマスク印刷により形成されている。マスク印刷は、励起光Ｈ１による情報パターン１２の励起を阻害しないよう、励起光Ｈ１を吸収又は遮断しないような印刷を用いる。具体的には励起光Ｈ１を吸収しない印刷用の着色材料としては、染料、ロイコ色素、又は粒径がサブミクロンの顔料などがある。特に、カーボンブラックを用いて黒インクとし情報パターン１２が認識できない濃度とするのが好ましい。マスク印刷の上には、隠蔽膜（図示せず）が形成され、マスク印刷を形成するインクは脱落不能とされる。【００３９】
情報記録カード１０Ａは、発光ダイオード１５及び光センサ１６に対して相対的かつ直線的に走査移動が可能なように構成されている。本実施形態では、走査移動は光学読み取り機構２に具備された機械機構（図示せず）によるものであるが、手動操作によるものであっても良い。【００４０】
発光ダイオード１５は、情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットに励起光Ｈ１を照射するものである。励起光Ｈ１が半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高くなるよう、発光ダイオード１５を選択する。本実施形態では、励起光Ｈ１の照射により情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットを励起すると共に、半導体量子ドットの熱膨張も起こるようにする。【００４１】
光学読み取り機構２は、光センサ１６と、情報判定部１７とを備えている。【００４２】
光センサ１６は、情報パターン１２に含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットが励起されて発光する光線Ｈ２を受光するものである。光センサ１６は、コア／シェル型の半導体量子ドットを含む情報パターン１２が熱膨張した状態で長波長側にシフトして発光する光の長波長側部分の波長、具体的には図３に示す長波長側の範囲Ｙに感度を有している必要がある。本実施形態では、光センサ１６にはフォトダイオードを用いている。【００４３】
光センサ１６は、情報パターン１２の温度上昇にかかる時間の経過の時点で情報パターン１２からの発光を受光し得るよう構成されている。具体的には、情報パターン１２が加熱される前の温度及び加熱された後の温度が例えば情報パターン１２に向けた放射温度センサで測定でき、かつ加熱される前の温度（例えば１５℃〜３０℃）から加熱された後の温度（例えば６０℃〜８５℃）までの時間を計測できるようになっており、この時間に受光が行われるよう構成される。【００４４】
情報判定部１７は、光センサ１６が受光して得た電気信号（矩形信号）を増幅し、情報パターン１２のコード情報に対応する電気的コード情報信号を形成する。【００４５】
本実施形態の光学読み取り方法は、マスク印刷１３により非可視とされた情報パターン１２を有する情報記録カード１０Ａが機械機構により所定位置に載置され又は送り込まれると、発光ダイオード１５が発光し、情報パターン１２に対して、半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光Ｈ１を照射する。励起光Ｈ１は半導体量子ドットを励起させると共に、情報パターン１２を加熱し半導体量子ドットを熱膨張させる。【００４６】
励起された半導体量子ドットは、熱膨張によって波長が遷移した光を発光する。具体的には、粒径の異なるものを含むＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットは、熱膨張しない状態で励起されると、発光の際には図２に示すように、粒径が異なる毎に波長が異なる複数の光を発光する。一方、熱膨張した状態で励起されると、図３に示すように、波長が長波長側に大きく遷移した光を発光する。なお、コア／シェル型の半導体量子ドットのコア粒子が単一の粒子径からなる場合にも、熱膨張によって波長が長波長側に大きく遷移する関係は同じである。半導体量子ドットはＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型なので、特に得られる発光が強い。【００４７】
半導体量子ドットからの発光光は、長波長側部分Ｙに感度を有する光センサ１６で受光し、電気信号に変換される。情報判定部１７はこの電気信号をパターン化し、情報パターン１２を読み取り得るか否か、さらに情報パターン１２のコード情報がデータベースに記録されているデータと一致しているか否かを照合することにより、情報パターン１２の真贋を判定する。【００４８】
本実施形態によれば、情報パターン１２を通常の安価な発光ダイオード１５によって励起することができ、かつ半導体量子ドットから強い光を発光させることができ（量子サイズ効果）る。また、半導体量子ドットが熱膨張を伴って励起し発光が長波長側にずれているので、励起光と発光光とが重なることなく明確に情報パターンを検出でき、通常の安価なシリコン系フォトダイオード等の受光素子で感度良く検出することができる。【００４９】
光学読み取り装置１は、半導体量子ドットの発光が長波長側に遷移して発光するため、長波長側部分に感度を有する光センサで発光光を受光して情報解読を行う構成となっている。このため、光学読み取り装置の模倣製作が難しく、高いセキュリティ又は品質保証を与える光学読み取り方法を実現することができる。その結果、クレジットカード、キャッシュカード、テレホンカード、ＩＤカード、学生証、スタンプカード、及びポイントカード等の偽造、変造、及び改ざんを防止できるとともに、システムの小型化及び省スペース化が可能であり、非可視のトレイサビリティを実現できる。【００５０】
情報記録媒体１１上にバーコードやＱＲコード等の情報パターンを非可視の状態として形成し、この情報パターンが肉眼で認識されないようにしている。また、万一、ＩＴ技術に熟知した悪意を有する者や組織が、情報記録媒体１１の表面の印刷膜の微小な盛り上がりから情報パターンの存在に仮に気付いたとしても、本実施形態のインクは模倣製造が難しい。さらに、情報パターンの発光源がコア／シェル型の半導体量子ドットであるものと分析し、それに基づいて半導体量子ドットの通常励起によって発光する光を受光して情報解読を行える読み取り装置を開発しても、発光光の波長が長波長側へずれているので、このような通常の読み取り装置によっては情報パターンの情報解読が行えない。【００５１】
なお、着色インクにより、情報パターン１２を情報記録媒体１１に印刷する際には情報パターン１２が可視となっているので、印刷されたパターンを確認しやすい。読み取り時には、着色インクが可視光を吸収するので、励起光の照射によって情報パターン１２が温度上昇し易くなり、半導体量子ドットが熱膨張し易くなる。特に本実施形態では、顔料を用いているので励起光の照射による熱の吸収性が良い。着色インクの組成についても簡単な模倣・製造が困難となるから、この点からも高いセキュリティを実現できる。特に本実施形態では、粒径がサブミクロンの顔料で着色したインクを用いて情報パターン１２を印刷しているので、色について高い耐候性、耐退色性を有する情報パターン１２が得られ、コア／シェル型の半導体量子ドットの化学的安定性が高いことと相俟って、長期間にわたり高い品質保証を与えるシステムを実現できる。また着色インクにＣｄＳｅ／ＺｎＳのコア／シェル型の半導体量子ドットを用いているので、トルエン等で良好に分散できて凝集が起こらず、インクとしての使用が良好で、情報パターンを良好に印刷できる。【００５２】
なお、本実施形態の変更態様として、読み取り装置に、半導体量子ドットを熱膨張させるための加熱手段が設けられていてもよい。例えば、加熱手段として、情報記録カード１０の下部であって情報パターン１２が印刷されている裏側に高熱を与え、情報パターン１２の半導体量子ドットを熱膨張させるための電気ヒータが設けられていてもよい。また、加熱手段として情報パターン１２に対して熱線（赤外線など）を照射する手段が設けられていてもよい。これらの手段によって、半導体量子ドット１２を確実に加熱し熱膨張することができ、より効果的に発光の遷移が得られる。【００５３】
励起光による半導体量子ドットの熱膨張を起こり易くするため、発光ダイオード１５の励起光Ｈ１を集光レンズを介して集光し情報パターン１２に照射するように構成してもよい。発光ダイオード１５については、高出力のものを選択する、複数使用して照射する、又は赤外線を発光する発光ダイオードと紫外線を発光する発光ダイオードとを併用してもよい。【００５４】
情報記録媒体１１に代えて、カード状以外の物体の管理対象物の情報パターンを読み取るように構成してもよい。管理対象物としては、カード以外の商品であってバーコードやＱＲ等が情報パターン１２として印刷されているもの、例えば書籍の背表紙や、情報パターン１２が印刷されたシールが貼付された商品などがある。【００５５】
〔第２の実施形態〕
図４は、第２の実施形態の光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。本実施形態の情報記録カード１０Ｂは、情報パターン担体１１Ｂを備え、情報パターン担体１１Ｂは情報記録媒体（又は管理対象物）１１と、情報記録媒体１１に印刷されているが情報パターンを形成しない下地印刷層１４と、情報記録媒体１１に印刷されたバーコード又はＱＲコード等の情報パターン１２とを備えている。なお、第１の実施形態と重複する部分については同符号を付して説明を省略する。【００５６】
本実施形態では、情報パターン１２の色と、情報記録媒体１１の上に情報パターン１２よりも先に下地印刷した下地着色印刷層１４の色とを同一とすることにより、情報パターン１２を非可視化している。ここでは、情報パターン１２に使用する着色インクは、下地印刷層１４と同じ色のものを使用している。すなわち、下地印刷層１４と情報パターン１２ともに粒径がサブミクロンのカーボンブラックの顔料を用いている。【００５７】
本実施形態によれば、読み取り時以外においては情報パターン１２が非可視の状態で取り扱われることを補償すると共に、読み取り時においては、着色インクが可視光を吸収するので励起光の照射によって情報パターン１２が温度上昇し易く半導体量子ドットが熱膨張し易くなって読み取りが可能となる。また、着色インクの組成については簡単な模倣や製造が困難であるから、この点からも高いセキュリティを実現することができる。【００５８】
本実施形態の変更態様として、下地印刷層１４を省き、情報パターン１２の色を、情報記録媒体１１又は管理対象物の情報パターン１２が印刷される面の地色と同じ色にして、情報パターン１２を非可視の状態としてもよい。例えば、情報記録カード１０Ｂの素材に混錬されている顔料と同一の着色材を情報パターン１２の着色インクに用い、情報記録カード１０Ｂに情報パターン１２を直接印刷してもよい。【００５９】
〔第３の実施形態〕
図５は、第３の実施形態の光学読み取り方法を実施するための読み取り装置の概略図である。本実施形態の読み取り装置１Ａでは、半導体量子ドットを冷却することにより半導体量子ドットを熱収縮させる冷却手段３が設けられている。なお、第１の実施形態と重複する部分については同符号を付して説明を省略する。【００６０】
冷却手段３は、本実施形態では、情報パターン１２を冷却し、半導体量子ドットを冷却するものである。ここでは、冷却手段３は情報記録媒体１１の情報パターン１２が印刷されていない側の面に隣接又は接触可能に設けられた電気冷却器で、−１０〜０℃の温度に冷却可能なものである。【００６１】
光学読み取り機構２Ａの備える光センサ１６Ａは、図２に示す波長領域から短波長側に外れた範囲である図６に示すＹａで示す波長領域に感度を有するものを用いるものとする。【００６２】
本実施形態では、情報パターン１２を有する情報記録媒体１０が所定位置に載置され又は送り込まれると、冷却手段３が情報パターン１２を冷却し、半導体量子ドットを熱収縮させる。そして、発光ダイオード１５が発光し、情報パターン１２に対して半導体量子ドットのバンドギャップよりもエネルギが高い励起光Ｈ１を照射する。熱収縮した半導体量子ドットは、熱収縮しない場合のこの半導体量子ドットから発光する波長（図２）に比べ、図６に示す短波長側に遷移する波長を有する発光を行う。この発光光を、長波長側部分Ｙａに感度を有する光センサ１６Ａで受光し、電気信号を発生する。情報判定部１７はこの電気信号をパターン化し、情報パターン１２を読み取り得るか否か、さらに情報パターン１２のコード情報がデータベースに記録されているデータと一致しているか否かを照合することにより、情報パターン１２の真贋を判定する。【００６３】
本実施形態によれば、情報パターン１２の発光源であるコア／シェル型の半導体量子ドットを熱収縮が伴うように励起し、そのときの発光が短波長側に遷移するので、その短波長側部分に感度を有する光センサでこの発光光を受光して情報解読を行う構成であるから、特殊な光学読み取り装置を用いることで、はじめて情報解読ができるものであり、一段と高いセキュリティあるいは品質保証を与えるシステムを実現できる。【００６４】
なお、本実施形態の変更態様として、冷却手段３は、情報パターン１２や情報記録カード１１を破損しない範囲で低温の空気や低温のガスを吹き付ける手段であってもよい。【００６５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態を技術的範囲に含まれるものである。例えば、上述した実施形態では、ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅのコア／シェル型の半導体量子ドットを用いたが、以下のようなコア／シェル型の半導体量子ドットを含んだ可視インクによりセキュリティ情報が印刷されても良い。【００６６】
（ａ）ＺｎＳｅナノ粒子にＴｅを加えたものをコアとし、ＺｎＳナノ粒子をシェルとする、コア／シェル型の半導体量子ドット、
（ｂ）コア／シェル型の半導体量子ドットが、Ｍｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子をコアとする、コア／シェル型の半導体量子ドット、
（ｃ）Ｚｎ２＋、Ｉｎ３＋及びＡｇ＋を含むチオール錯体を熱分解することにより、Ｉｎ３＋及びＡｇ＋がドープされたＺｎＳナノ粒子（Ｚｎ（１−２ｘ）ＩｎｘＡｇｘＳ）であるコア／シェル型の半導体量子ドット、
（ｄ）コアがＭｎイオンを含んだＺｎＳナノ粒子であるコア／シェル型の半導体量子ドット、
（ｅ）Ｚｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｓ系半導体ナノ粒子をコアとするコア／シェル型の半導体量子ドット、又は
（ｆ）シリコンナノ粒子をコア又はシェルとするコア／シェル型の半導体量子ドット。【００６７】
また、可視インクに含まれるコア／シェル型の半導体量子ドットは、
（ｇ）シリコンナノ粒子をコアとし、エルビウムをシェルとするコア／シェル型の半導体量子ドット、又は、
（ｈ）エルビウムをコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとするコア／シェル型の半導体量子ドット
であってもよい。エルビウムの熱膨張率は、２０℃において、７．６×１０−６／℃であり、これは、２０℃において、２．５×１０−６／℃であるシリコンの熱膨張率の約３倍に当たるため、エルビウムを採用することは、膨張による波長のシフトを実現する上で最も好ましい。【００６８】
シリコンナノ粒子をコアとしエルビウムナノ粒子をシェルとする場合には、シリコンナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとし、エルビウムナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとするのが好ましい。【００６９】
なお、シリコンナノ粒子をコアとしエルビウムナノ粒子をシェルとした半導体量子ドットについては、この半導体量子ドットを水中に分散して２２℃〜９０℃の範囲で水温を温めてから、波長３２５ｎｍの励起光を照射すると、半導体量子ドットから波長７２０〜７４０ｎｍの発光が得られることが確認されている。【００７０】
また、エルビウムナノ粒子をコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとする場合には、エルビウムナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとし、シリコンナノ粒子は、１．９ｎｍ〜４．３ｎｍとするのが好ましい。【００７１】
なお、エルビウムナノ粒子をコアとし、シリコンナノ粒子をシェルとした半導体量子ドットについては、この半導体量子ドットを水中に分散して２２℃〜９０℃の範囲で水温を温めてから、波長３２５ｎｍの励起光を照射すると、半導体量子ドットから波長７２０〜７４０ｎｍの強い発光が得られることが確認されている。【００７２】
また、表面に酸素をドーピングさせたシリコンナノ粒子、若しくは内部が酸化している酸化シリコンナノ粒子をコア又はシェルに用い、エルビウムをシェル又はコアに用いたコア／シェル型の半導体量子ドットとすると、一層強い光を放射するので好ましい。【００７３】
さらに、シリコンナノ粒子をコアとするコア／シェル型の半導体量子ドットは、複数の炭化水素基がシリコンナノ粒子内のそれぞれのＳｉ原子と結合し、Ｓｉ原子の表面が炭化水素基で覆われたものを用いてもよい。この半導体量子ドットは、発光波長及び発光効率の低下を防止でき、紫外線励起により可視光を発光することができる。また、Ｍｇ２ＳｉとＳｉＣｌ４（四塩化珪素）との反応条件により粒径を調整することができるので好ましい。【００７４】
本発明は、各種カードの真贋判定に利用できる他に、製品アイテムを追跡するトレイサビリティの可視情報の読み取りに利用できる。なお、本発明は、半導体レーザダイオードを励起光の光源とすることを排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明はカードや証明書の偽造、変造、及び改ざんを防止できるとともに、システムの小型化及び省スペース化が可能であり、非可視のトレイサビリティを実現でき、情報保持の必要とされる分野に広く貢献できるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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