(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルム材料を含むデバイスの表面又は内部に１つまたは複数の静止した２次元画像をレーザでマーキングするための方法であって、前記光学フィルム材料は、集光要素の１以上の配列、画像アイコンの１以上の配列、及び前記画像アイコンの少なくとも一部の少なくとも１つの合成拡大画像を形成する前記集光要素の少なくとも一部を備え、前記方法は、
レーザエネルギにより、又はレーザを受光する層内でのレーザ吸収により生じる熱とガスにより損傷を受け得る、前記光学フィルム材料内の１つまたは複数のレーザ感応層またはレーザ感応界面を特定し、
レーザエネルギでマーキング可能な１つまたは複数の層を前記レーザ感応層又は前記レーザ感応界面の上方に配置するか、１つまたは複数の熱スペーサ層と１つまたは複数のレーザマーキング可能な層を前記光学フィルム材料の下方に配置して、前記１つまたは複数の熱スペーサ層が前記光学フィルム材料と前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層との間に配置されるようにするか、前記レーザ感応界面を改質して前記レーザ感応界面の結合強度及び熱抵抗の少なくとも一方を向上させるか、または、前記レーザ感応層を、より高い結合強度及びより高い熱抵抗の少なくとも一方を有する材料からできた層に置き換えるかし、
熱と圧力をかけて前記複数の層を一緒に成形して、前記光学フィルム材料を含むデバイスを形成し、
前記デバイスをレーザエネルギで照射して、前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層の上又は内部に１つまたは複数の静的２次元画像をマーキングする、
ことを含み、
前記上方は、前記デバイスの前記レーザが入射する側であり、
前記下方は、前記デバイスの前記レーザが入射する側とは反対の側である、
方法。
【請求項２】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は前記レーザ感応層の前記上方に配置され、
前記光学フィルム材料は、屈折型集光素子の１つまたは複数のカプセル化された配列と、光学的スペーサ層の反対側に配置された画像アイコンの１つまたは複数の配列とから成り、前記画像アイコンの１つまたは複数の配列は、レーザエネルギにより損傷を受け得る前記光学フィルム材料の１つまたは複数の層を構成し、
又は、
前記光学フィルム材料は、反射型集光素子の１つまたは複数のカプセル化された配列と、光学的スペーサ層の反対側に配置された画像アイコンの１つまたは複数の配列とから成り、前記反射型集光素子の１つまたは複数のカプセル化された配列は、レーザエネルギにより損傷を受け得る前記光学フィルム材料内の１つまたは複数の層を構成し、
前記デバイスは、前記レーザマーキング可能な層の中に識別可能なマークが形成されるのに十分な量のレーザエネルギの照射を受ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリカーボネート、及びポリフェニレンサルファイドから成る群から選択される、熱可塑性ポリマーを利用して準備され、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、レーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルムであり、
又は、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、レーザマーキング可能な透明ポリカーボネートシートである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、レーザエネルギでマーキング可能であり、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、１つまたは複数のレーザ添加物と、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレンテレフタレート、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンから成る群から選択される、１つまたは複数の熱可塑性ポリマーとを用いて準備され、
前記１つまたは複数のレーザ添加物はカーボンブラックから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つまたは複数の熱スペーサ層と前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層は、前記光学フィルム材料の前記下方に配置され、前記１つまたは複数の熱スペーサ層は前記光学フィルム材料と前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な層との間に配置され、
前記光学フィルム材料は、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学的スペーサ層によって分離された画像アイコンの配列とを備え、
又は、
前記１つまたは複数の熱スペーサ層は、透明な熱可塑性材料を用いて準備され、
又は、
前記１つまたは複数の熱スペーサ層は、５μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有し、
又は、
前記デバイスは、前記レーザマーキング可能な層の中に識別可能なマークが形成されるのに十分な量のレーザエネルギの照射を受ける、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
集光素子の１つまたは複数のカプセル化された配列と、光学的スペーサ層の反対側に配置された画像アイコンの１つまたは複数の配列とを備え、前記集光素子の少なくとも一部が、前記画像アイコンの少なくとも一部が成す少なくとも１つの合成拡大画像を形成する、光学フィルム材料と、
前記光学フィルム材料の上方及び下方の少なくとも一方に配置された１つまたは複数の層と、
を備えるレーザマーキング可能な光学デバイスであって、
前記光学フィルム材料の内部の少なくとも１つの配列又は層、又は前記光学フィルム材料の前記上方又は前記下方にある少なくとも１つの層は、レーザエネルギでマーキング可能であり、
前記光学フィルム材料の前記集光素子や前記画像アイコンを損傷することなしに、前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層の上又は内部で、静的な２次元画像がレーザマーキングされることが可能であり、
前記上方は、前記光学デバイスのレーザが入射する側であり、
前記下方は、前記光学デバイスの前記レーザが入射する側とは反対の側である、
レーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項７】
前記光学フィルム材料は、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学的スペーサ層により分離された画像アイコン配列とを備え、
前記画像アイコン配列の前記上方に配置された１つまたは複数の配列又は層はレーザマーキング可能である、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項８】
前記光学フィルム材料の前記上方及び前記下方の少なくとも一方に位置する前記１つまたは複数の層が、前記光学デバイスの所望の全体厚さを実現する役目を果たし、又は、最外層として配置されている場合には、デバイスの不正改竄又は改変、及び摩耗に対する耐性を向上させる、１つまたは複数の透明な熱可塑性材料の層を含み、
又は、
前記光学フィルム材料は、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学的スペーサ層により分離された画像アイコン配列とを備え、前記画像アイコン配列の前記上方に配置された１つまたは複数の配列又は層はレーザマーキング可能であり、
前記光学フィルム材料の前記上方に配置された最外層は、透明な熱可塑性材料層であり、前記の透明熱可塑性材料層は、５μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有し、
又は、
前記屈折型集光素子は、前記屈折型集光素子の形成に用いられる材料の屈折率とは、計測できる程度に異なる屈折率を有する材料を用いてカプセル化され、
前記屈折率の違いにより、前記集光素子の焦点距離が前記１つまたは複数の画像アイコンの配列上に収束し、
又は、
前記カプセル化された前記材料は、透明または半透明であるか、薄く着色または色素が含まれており、光学効果、電気伝導度や、静電容量、磁場の検出に依存する、自動通貨認証、検証、追跡、計数及び検出のシステムのサポートを含む、セキュリティと認証のための追加的な機能を提供し、前記カプセル化された前記材料は、光の屈折が完全には乱されないとして、接着剤、ジェル、グル−、ラッカー、液体、成形ポリマー、及びポリマーや、有機物または金属分散物を含有するそのほかの材料、から成る群から選択される、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項９】
前記光学フィルム材料は、カプセル化された反射型集光素子の配列と、光学的スペーサ層により分離された光学アイコンの配列とを備え、前記カプセル化された反射型集光素子の配列の前記上方に配置された１つまたは複数の配列又は層は、レーザマーキング可能であり、
前記反射型集光素子は、金属被覆されているか、又は高屈折率の非金属材料で被覆されて、前記反射型集光素子は、硫化亜鉛、インジウム錫酸化物、及びそれらの組合せから成る群から選択される高屈折率の非金属材料で被覆されている、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項１０】
カプセル化された屈折型もしくは反射型集光素子の配列と、レーザマーキング可能な光学的スペーサ層により分離された画像アイコンの配列とを備える独立型デバイスである、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項１１】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層は、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリカーボネート、及びポリフェニレンサルファイドから成る群から選択される熱可塑性ポリマーを利用して準備され、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層は、レーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルムであり、
又は、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層は、レーザマーキング可能なポリカーボネート透明シートである、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項１２】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層は、レーザエネルギでマーキング可能であり、
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層は、１つまたは複数のレーザ添加物と、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレンテレフタレート、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンから成る群から選択される１つまたは複数の熱可塑性ポリマーとを用いて準備され、
前記１つまたは複数のレーザ添加物はカーボンブラックを含む、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項１３】
前記光学デバイスは、前記光学フィルム材料、１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層、及び、前記光学フィルム材料と前記１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層との間に配置された１つまたは複数の熱スペーサ層から構成され、
前記光学フィルム材料は、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学的スペーサ層によって分離された画像アイコンの配列とを備え、
又は、
前記１つまたは複数の熱スペーサ層は、透明熱可塑性材料を用いて準備され、
又は、
前記１つまたは複数の熱スペーサ層は、５μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有する、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス。
【請求項１４】
前記１つまたは複数のレーザマーキング可能な配列又は層がその上に１つまたは複数のレーザマーキングされた静的２次元画像を有する、請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイスで準備される、レーザマーキングされた光学デバイス。
【請求項１５】
請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス又は請求項１４に記載のレーザマーキングされた光学デバイスから作製されたシート材料。
【請求項１６】
請求項６に記載のレーザマーキング可能な光学デバイス又は請求項１４に記載のレーザマーキングされた光学デバイスから作製された基本プラットフォーム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシート材料又は請求項１６に記載の基本プラットフォームで作られた文書。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年１月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／４３７，１５７号の優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書中に取り込まれる。
【０００２】
本発明は一般にレーザでマーキングされたデバイスに関し、より具体的には、１つまたは複数の２次元（２Ｄ）画像でレーザマーキングされた、１つまたは複数の合成拡大画像を投影する光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
合成画像を投影するマイクロ光学フィルム材料は一般に、（ａ）光透過性のポリマー基板、（ｂ）そのポリマー基板上または基板内に配置された微小寸法の画像アイコンの配列、及び（ｃ）集光素子（例えばマイクロレンズ）の配列、からなる。画像アイコン及び集光素子の配列は、画像アイコンの配列を集光素子の配列を通してみると１つまたは複数の合成画像が投影されるように構成される。この投影された画像は、いくつかの異なる光学効果を示しうる。そのような効果を示しうる材料構成は、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号、Ｃｏｍｍａｎｄｅｒらに対する米国特許第７，８３０，６２７号、Ｋａｕｌｅらに対する米国特許出願公開第２００９／０００８９２３号、Ｋａｕｌｅらに対する米国特許出願公開第２０１０／０１７７０９４号、Ｋａｕｌｅらに対する米国特許出願公開第２０１０／０１８２２２１号、Ｋａｕｌｅらに対する欧州特許出願公開第０８７８４５４８．３号（又は欧州特許第２１６２２９４号）、及びＫａｕｌｅらに対する欧州特許出願公開第０８７５９３４２．２号（又は欧州特許第２１６４７１３号）に記載されている。
【０００４】
このようなフィルム材料は、紙幣やセキュア文書や製品を認証するためのセキュリティデバイスとして使用しうる。紙幣やセキュア文書に関しては、これらの材料は典型的には、ストリップ、スレッドの形態で紙幣や文書内に部分的に埋め込まれるか、またはその表面に貼付されて使用される。パスポートやそのほかの身分証明書（ＩＤ）用文書では、これらの材料はポリカーボネートのパスポート中に偽造防止用の特徴として全面ラミネート又は埋め込んで利用することができる。
【０００５】
近年、溶融多層ポリマーフィルム材料から成るセキュア文書が益々普及してきている。これらのセキュア文書の一般的な形態としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）や、その他の熱可塑性ポリマーの複数層が溶融されて、安全で不可分な構造に形成された、パスポートのデータページやＩＤカードが含まれる。そのような製品は、例えばポリカーボネートなどの１種類のポリマーの複数の層で形成され、いくつかの層のポリカーボネートの組成が異なっていたりすることが多い。組成の異なる層には、不透明層や透明層が含まれる。透明層は、レーザマーキング可能材料を含んでも、含まなくてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，３３３，２６８号
【特許文献２】米国特許第７，４６８，８４２号
【特許文献３】米国特許第７，７３８，１７５号
【特許文献４】米国特許第７，８３０，６２７号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０００８９２３号
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／０１７７０９４号
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１０／０１８２２２１号
【特許文献８】欧州特許出願公開第０８７８４５４８．３号
【特許文献９】欧州特許出願公開第０８７５９３４２．２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、レーザマーキング可能な、もしくはレーザマーキングされた、光学（例えばマイクロ光学）フィルム材料を組み込むことによって、これらのセキュア文書の複雑さを増して偽造に対する耐性を向上させることにある。これらのフィルムの上、又は内部、又はその下方にレーザでマーキングされた静的な二次元（２Ｄ）画像は、文書（例えば、経済的価値のある文書、身分証明用文書、非セキュア文書など）及びそれを用いる製品の真正さの判定に役立つ。本発明の材料は、レーザマーキングされた２Ｄ画像で、例えば会社のロゴやそのほかのブランドを識別するものを提供することにより、（例えば、製品ラベルまたはその一部として）単純にブランド強化の目的で利用されてもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
レーザパーソナライゼーション（ｌａｓｅｒ  ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ）は、発行時点でセキュア文書に個別に個人化データを付与する手段として広く利用されている。この個人化は、発行元が対象とする受取人の個人情報を入れて文書を個人化することで、政府や法人により発行されるセキュア文書の保護性を更に高めている。本発明により、セキュア文書での利用に好適な光学フィルム材料の上又は内部又はその下方に、この個人化機能が組み込まれ、それによってこれらの文書のセキュリティが向上する。過去において、合成画像を提供可能なマイクロ光学システムには、レーザマーキング可能な基板材料は含まれていなかった。また、現在に至るまで、レーザマーキング可能な製品に、合成画像を提供可能なマイクロ光学システムは含まれていない。
【０００９】
過去においては、レーザマーキングできるマイクロ光学フィルム材料は、これらの材料に恒久的な損傷を与える危険があるために、実用性がない（つまり、実現不能である）と考えられていた。当業者は周知のように、レーザ書き込みはこれらのフィルム材料を過熱し、膨張させ、これによって発泡、分離や、構造内の界面での層間剥離、及び／又は、マイクロレンズ及び／又は微小寸法の画像アイコンに対する恒久的損傷をもたらす。その結果合成画像に恒久的な歪みが生じる。
【００１０】
本発明者らは、光学フィルム材料を含むデバイスに対して、材料を物理的に損傷したり、その材料が投影する画像を歪ませたりしないで、レーザマーキングする方法を開発した。
【００１１】
具体的には本発明は、少なくとも１つの合成拡大画像を投影する光学フィルム材料を含むデバイスの表面又は内部に１つまたは複数の静止した２次元画像をレーザでマーキングするための方法を提供し、この方法は、
レーザエネルギにより、又はレーザ受光層内でのレーザ吸収により生じる熱とガスにより、損傷を受け得る光学フィルム材料内の１つまたは複数の層または界面（以後、“レーザ感応層又は感応界面”と称する）を特定し、
レーザでマーキング可能な１つまたは複数の層（以後“レーザマーキング可能層”と称す）を前記レーザ感応層又は感応界面の上方に配置するか、１つまたは複数の熱スペーサ層と１つまたは複数のレーザマーキング可能層を光学フィルム材料の下方に配置して、熱スペーサ層が光学フィルム材料と１つまたは複数のレーザマーキング可能層との間に配置されるようにするか、レーザ感応界面を改質して界面の結合強度及び／又は熱抵抗を向上させるか、または、レーザ感応層を、より高い結合強度及び／又はより高い熱抵抗を有する材料からできた層に置き換えるかし、
任意選択として、熱と圧力をかけてこれらの層を一緒に成形して、光学フィルム材料を含むデバイス（例えばカード又は複合構造）を形成し、
デバイスをレーザエネルギで照射して、１つまたは複数のレーザマーキング可能層上又はその内部に１つまたは複数の静的２次元画像をマーキングする、ことを含む。
【００１２】
本明細書で用いる“上”という用語は、本発明のデバイスにおいて他の層よりもレーザエネルギ源により近い側の層を指すものとする。他方、ここで用いた“下”という用語は、本発明のデバイスにおいて他の層よりもレーザエネルギ源からより遠い側の層を指すものとする。
【００１３】
本明細書で用いる、“レーザマーキング可能”という用語又はその任意の変形表現は、レーザにより誘起又は形成される物理的または化学的変化が可能なことを意味し、それには、例えば炭化、変色を伴うか伴わない彫り込み、表面炭化を伴う彫り込み、変色又は内部黒化、被覆除去によるレーザマーキング、アブレーション、漂白、融解、膨張、蒸発、などが含まれるル。ただしこれらに限定されるものではない。本明細書における、“レーザマーキングされた”という用語もしくはその変形表現は、レーザ又はレーザに類似の装置で形成された任意のマーキングがあるか、表示していることを意味している。
【００１４】
本発明は、レーザマーキング可能な光学デバイスもまた提供し、これは、
集光素子の１つまたは複数の任意選択的にカプセル化された配列と、光学的スペーサ層の反対側に配置された画像アイコンの１つまたは複数の配列とを備え、集光素子の少なくとも一部が、少なくとも画像アイコンの一部の少なくとも１つの合成拡大画像を形成する、光学フィルム材料と、
任意選択で、光学フィルム材料の上方、及び／又は下方に配置された１つまたは複数の層と、を備え、
光学フィルム材料の内部の少なくとも１つの配列又は層、又は光学フィルム材料の上方又は下方にある少なくとも１つの層は、レーザエネルギでマーキング可能であり、
レーザマーキング可能な配列又は層の上又は内部に、光学フィルム材料の集光素子や画像アイコンを損傷することなしに、又デバイス内のいずれの界面においても発泡や分離や層間剥離なしに、静的な２Ｄ画像がレーザマーキング可能である。
【００１５】
第１の実施形態において、レーザマーキング可能な光学デバイスの光学フィルム材料は、そのフィルム材料の上方及び／又は下方に配置された１つまたは複数の層を持っている（以後、フィルム材料の上方及び下方に配置された層を持つ光学フィルム材料を“複合セキュリティ構造”と呼ぶこともある）。
【００１６】
そのような実施形態の１つにおいて、レーザマーキング可能なデバイスが、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学スペーサ層で分離された画像アイコンの配列と、その光学フィルム材料の上方又は上下に配置された１つまたは複数の層と、から構成され、画像アイコン配列の上方に配置された１つまたは複数の配列または層は、レーザマーキング可能な配列又は層である。
【００１７】
そのような実施形態の別のものにおいて、集光素子の配列は、反射型集光素子の配列であり、その反射型集光素子の配列の上方にある１つまたは複数の配列または層は、レーザマーキング可能な配列または層である。
【００１８】
更に別の実施形態において、レーザマーキング可能なデバイスは、光学フィルム材料と、１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層と、光学フィルム材料と１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層との間に配置された１つまたは複数の熱スペーサ層とから構成される。この実施形態において、レーザマーキングは光学フィルム材料を介して起きる。
【００１９】
そのような更なる実施形態において、レーザマーキング可能なデバイスは、接着材料内に埋め込まれた集光素子の配列と、１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層と、光学フィルム材料と１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能な層との間に配置された接着層とで構成される。この実施形態において、レーザマーキングは光学フィルム材料を介して起きる。
【００２０】
第２の例示的実施形態において、レーザマーキング可能な光学デバイスの光学フィルム材料は、覆われたり埋め込まれたりしていない、独立型のフィルム材料である。
【００２１】
例示的な”独立型”の実施形態では、レーザマーキング可能なデバイスは、屈折型又は反射型の集光素子の配列と、光学スペーサとしても機能するレーザマーキング可能層で分離された画像アイコンの配列とで構成される。
【００２２】
本発明は更にレーザでマーキングされた光学デバイスを提供し、これは基本的に上記の光学フィルム材料と、その光学フィルム材料の上方及び／又は下方に配置された任意選択的な１つまたは複数の層とを備え、光学フィルム材料の少なくとも１つの配列又は層、あるいは光学フィルム材料の上方及び／又は下方の少なくとも１つの層はレーザマーキング可能な配列または層であり、レーザマーキング可能な配列または層は、その上に１つまたは複数のレーザマーキングされた静止２Ｄ画像を持っている。
【００２３】
本発明はさらに、本発明のレーザマーキング可能な、又はレーザマーキングされた光学デバイス、並びにこれらの材料でできた文書からつくられた、またはそれを用いた、シート材料と基本プラットフォーム（ｂａｓｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）も提供する。本明細書で使用する“文書”という用語は、紙幣又は通貨などのような経済的価値を有する任意の種類のもの、又はパスポートやＩＤカードや運転免許証などのような身分証明用文書、又はタグやラベルのようなその他の文書などの任意の種類の文書を表している。本発明の光学システムはまた、消費財並びに例えばポテトチップの袋などの、消費財と共に使用されるバッグや梱包とともに利用することも考えられる。
【００２４】
本発明のその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と添付の図面とにより当業者には明らかとなるであろう。
【００２５】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。ここで言及されるすべての出版物、特許出願、特許及び他の参考資料は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。不一致の場合には、定義を含む本明細書の記載が優先される。さらに、材料、方法及び実施例は例示に過ぎず、限定することを意図していない。
【００２６】
本開示は、以下の図面を参照することにより、よりよく理解できる。一致する参照番号は図面全体を通じて対応する部品を示す。図中の構成要素は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに本開示の原理を明確に図解することに重きを置いている。複数の実施形態をこれらの図面に関連して開示するが、本発明をここに開示している一つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。むしろ、すべての代替物、変形物及び同等物を包含することを意図している。
【００２７】
開示した発明の具体的な特徴は添付の図面を参照して図解される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光学フィルム材料としてカプセル化された屈折型集光素子の配列を用いる複合セキュリティ構造をした、本発明によるレーザマーキング可能デバイスの例示的実施形態の断面側面図である。
【図２】光学フィルム材料として反射型集光素子の配列を用いる複合セキュリティ構造をした、本発明によるレーザマーキング可能デバイスの別の例示的実施形態の断面側面図である。
【図３】光学フィルム材料が、屈折型集光素子の配列と、レーザマーキング可能光学スペーサ層で分離された画像アイコン配列とを備える、本発明による“独立型”レーザマーキング可能デバイスの例示的実施形態の断面側面図である。
【図４】光学フィルム材料が、反射型集光素子の配列と、レーザマーキング可能光学スペーサ層で分離された画像アイコン配列とを備える、本発明による別の“独立型”レーザマーキング可能デバイスの例示的実施形態の断面側面図である。
【図５】光学フィルム材料と、下層のレーザマーキング可能層と、光学フィルム材料と下層のレーザマーキング可能層との間に配置された熱スペーサ層とから構成される、本発明による更に別のレーザマーキング可能デバイスの例示的実施形態の断面側面図である。
【図６】接着剤で埋め込まれた集光素子を有する光学フィルム材料と、下層のレーザマーキング可能層と、乳白色層とから構成され、接着層は光学フィルム材料と下層のレーザマーキング可能層との間に配置された、本発明によるレーザマーキング可能デバイスの更なる例示的実施形態の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明により、既知の光学（例えばマイクロ光学）フィルム材料、並びにこれらの材料を用いる文書の複雑さが向上し、それに従って、偽造に対する耐性が向上する。それに加えて、本明細書で説明する本発明のデバイスのいくつかの実施形態が、不正改竄又は改変、及び摩耗に対する耐性の向上を提供する。本明細書で説明する実施形態は、光学フィルム材料の上方又は内部または下方に配置された１つまたは複数のレーザマーキング可能な層を有するが、本発明はそれに限定されるものではない。又、本発明では光学フィルム材料の両側にレーザマーキング可能な層が配置されたデバイスも考慮されており、これは恐らくは、複合セキュリティ構造内でフィルム材料の上に配置された、透明またはレーザ受光用の窓と組み合わせたものとなっている。
【００３０】
上に述べたように、本発明のレーザマーキング可能なデバイスは基本的に、１つまたは複数の任意選択的にカプセル化された集光素子の配列と、光学スペーサ層の反対側に配置された、１つまたは複数の画像アイコンの配列とを備える、少なくとも１つの合成拡大画像を投影する光学フィルム材料と、任意選択で、光学フィルム材料の上方、及び／又は下方に位置する１つまたは複数の層と、を備える。ここで光学フィルム材料の内部の少なくとも１つの配列又は層、又は光学フィルム材料の上方又は下方にある少なくとも１つの層は、レーザマーキング可能な配列または層である。これ以降、本発明を説明する文脈における名詞は、本文中にそうでないと明記された場合又は内容的に明らかにそうでない場合を除き、単数と複数の両方を包含するものとみなされるべきである。“層”という用語は、光学フィルム材料の上方又は下方又はその内部に位置する配列と層の両方に等しく関係する。
【００３１】
静止２Ｄ画像（例えば文字、数字、記号、絵、デジタル写真、意匠、あるいは機械可読情報）が、レーザマーキング可能なデバイスのレーザマーキング可能層の上又は内部に、レーザでマーキングされる。本発明のデバイスは、光学フィルム材料の集光素子又は画像アイコンに損傷を与えることなく、かつデバイス内のいかなる界面においても発泡、分離又は界面剥離を生じさせないで、レーザによってレーザマーキング可能層を視覚的に変化させられるように設計されている。
【００３２】
どの層又は界面が損傷を受けやすい感応層であって、レーザエネルギに曝すことによる損傷から保護すべきであるかということは、レーザマーキング可能層の位置で決まってくる。レーザマーキング可能層がレーザ放射のエネルギを吸収すると、熱とガスが発生するので、このレーザマーキング可能層に最も近い層と界面が損傷（例えば、発泡、分離、層剥離）を受けやすい。
【００３３】
光学フィルム材料の上にあるレーザマーキング可能層にマーキングしようとする場合には、レーザマーキング可能層がレーザエネルギを吸収して黒化し、それによってレーザエネルギの吸収による熱とガスを発生する結果として生じる損傷を、光学フィルム材料と光学フィルム材料の上方にある界面が受けやすい。他方、光学フィルム材料の下にあるレーザマーキング可能な層をマーキングしようとする場合には、光学フィルム材料と光学フィルム材料の下方にある界面が、特に損傷を受けやすい。
【００３４】
集光素子が反射型集光素子である場合、反射型材料は不透明であるために、反射型集光素子の配列が損傷を受けやすく、すなわち感応層となる。
【００３５】
レーザエネルギの照射による損傷と、レーザマーキング可能層にけるレーザ吸収の副産物から感応層および界面を保護するために、本発明のデバイス内でのレーザマーキング可能層の相対位置が検討され、これらの層内のレーザエネルギ吸収含有物濃度と界面結合強度とレーザマーキング中のレーザ光強度とが選択される。例示的実施形態のあるものでは、熱スペーサ層を用いて、レーザマーキング可能層内で充分なエネルギを吸収させてこれらの層にマーキングする一方で、感応層又は界面への損傷を回避するようにする。他の例示的実施形態においては、レーザ感応界面を改質して、界面の結合強度及び／又は熱抵抗を向上させるか、レーザ感応層を、結合強度が高く、及び／又は熱抵抗が高い材料からできた層に置き換える。一例として、界面に接着フィルム、溶媒接着したプライマ組成、又は強固な界面接合を形成する２成分系エポキシ、又は本発明の方法の任意選択の成形工程において結合を形成する熱可塑性材料を界面に用いることにより、レーザ感応界面を改質してもよい。
【００３６】
好適なレーザマーキング可能層は熱可塑性ポリマーを利用して形成されてもよい。第１の分類では、良好な吸収と炭化性を持つ熱可塑性ポリマーが使用され得る。これらは、使用するレーザ波長の光を吸収してそれを熱に変換する化合物である、いわゆるレーザ添加物を含まない、レーザマーキング可能なポリマーである。レーザで照射された領域に甚大な黒化をもたらすこれらのポリマーの例として、ポリエチレンスルフォン（ＰＥＳ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）がある。第２の分類では、レーザ添加物（例えば、顔料又は特定の添加物）を有する熱可塑性ポリマーが使用され得る。均一かつ良品質にマーキングできるこれらのポリマーの例としては、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、及びポリエチレンがある。これらのレーザ添加物の例としては、カーボンブラック、アンチモン金属、酸化アンチモン、錫−アンチモン混合酸化物、燐を含有する鉄、銅、錫、及び／又はアンチモンの混合酸化物、金属酸化物で被覆されたマイカ（層状ケイ酸塩）、がある。レーザマーキング可能層は、好ましくは約５μｍ〜約５００μｍの範囲、より好ましくは、約２５μｍ〜約２００μｍの範囲の厚さを有する。光学フィルム材料が複合セキュリティ構造で覆われるかその一部を構成する好適な実施形態において、本発明のレーザマーキング可能なデバイスのレーザマーキング可能層は、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス社（“ＳＡＢＩＣ”）（Ｏｎｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ａｖｅ．，  Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，  ＭＡ  ０１２０１）から製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ９４フィルムとして市販されている、レーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルム（膜厚約５μｍ〜約５００μｍ）である。光学フィルム材料が覆われたり、組み込まれたりしていない“独立型”の実施形態の好適な例においては、レーザマーキング可能な光学スペーサは、３Ｍ社（“３Ｍ”）（３Ｍ  Ｃｅｎｔｅｒ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮ  ５５１４４−１００）から市販されている、透明なポリカーボネートシート（厚さ約５μｍ〜約５００μｍ）である。
【００３７】
本発明のレーザマーキング可能デバイスのこれらの例示的実施形態では、それぞれが代表的に１０６４、５３２、３５５ｎｍのレーザ波長を持ち、ガルバノメータを組み込んだミラーと２次元の領域上にマーキング可能な走査レンズとを持った、パルス型Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＯ４レーザ、又はＦＡＹｂレーザなどのような任意の好適なレーザを用いてマーキングされる。この範囲内（並びにこれより上及び下）の波長を持ち、かつさまざまな制御機構を有する任意のレーザが本目的に使用し得る。好適なレーザの他の例としては、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、あるいは倍周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザがある。本発明のデバイスは、所与の点に集光され、所与のパルスエネルギを持ったレーザビームで照射される。レーザで照射された領域はレーザエネルギを吸収して熱を発生させ、炭化する。これにより、レーザマーキング可能な配列又は層内に可視的な変色又は黒化を生じる。この可視的な変色が“マーク”として作用し、通常、さまざまな色合いの灰色から不透明な黒色までの範囲の色として見える。
【００３８】
好適なレーザマーキング技術では、１０ワット、Ｑスイッチ、１０６４ｎｍのＶ−Ｌａｓｅレーザマーキングシステムを使用して、本発明のレーザマーキング可能デバイスにマーキングを行い、このレーザマーキングシステムは、３０，０００ヘルツの設定周波数でのレーザ発光を行う。このレーザマーキングシステムは最大出力の８０％に設定され、走査速度は２００ｍｍ／秒である。これらの設定により、本発明のレーザマーキング可能デバイス内の所望の位置に、バーニングや露光オーバなしに高いコントラストでのマーキングができる。レーザマーキングされるデバイスは、自動搭載機構又は手動配置により、レーザマーキングシステムのレーザ走査ヘッドの下に配置される。次に、マーキングパターンを含むデータファイルを利用してコンピュータによるレーザ制御が行われる。マーキング工程の前に、任意選択で低出力の照準光を利用したデバイス配置の確認が行われる。レーザマーキングシステムが命令を受信すると、集光されたレーザがマーキング領域をパルスレーザ出力で走査し、走査速度、パルス周波数、出力は制御データファイルに従って変調される。デバイスの種類と、厚さと、書き込まれるマーキングの所望の外観とに従って入力変数を調整する。これらの変数を合わせることにより、明るめ又は暗めのマーキングをすることができる。特定の材料とマークに対して設定が最適化され、すべての設定の調整は、モニタされてデバイスの過度の黒化や膨張やバーニングがないようにされる。
【００３９】
上で説明したように、本発明のレーザマーキング可能な光学デバイスの光学フィルム材料は覆われていたり、埋め込まれていたりしてもよいし、そうでなくてもよい。
【００４０】
そのような実施形態の１つにおいて、レーザマーキング可能なデバイスは、カプセル化された屈折型集光素子の配列と、光学スペーサによって分離された画像アイコンの配列とから成る光学フィルム材料と、その光学フィルム材料の上方及び／又は下方に配置された１つまたは複数の層、とから構成されている。そのような一実施形態において、画像アイコン配列の上方に位置する１つまたは複数の層は、レーザ受光層であって、その最外層は透明な熱可塑性材料層となっている。最外層の透明な熱可塑性材料層が、本発明のデバイスの、不正改竄や改変、及び摩耗に対する耐力を向上させる。
【００４１】
この例示的実施形態の光学フィルム材料は、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号の教示に従って準備されてもよい。これらの全ては、参照により、そのすべてを説明したものとして本明細書に援用される。これらの参照文献に記載されているように、集光素子アレイと画像アイコンアレイは、アクリル、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ウレタンなどのような透明すなわち透き通った、または色のついた、また色のないポリマーなどのような種々の材料から形成することができる。その製法も、当マイクロ光学及び微細構造複製の技術分野において既知の複数の方法が利用され、それらには、押出加工（例えば押出エンボス加工、ソフトエンボス加工）、放射線硬化鋳造、及び射出成形、反応性射出成形、及び反応性鋳造が含まれる。また、Ｈｏｆｆｍｕｌｌｅｒらの米国特許出願公開第２０１０／０１０９３１７号に記載されているような、屈折率（５８９ｎｍ、２０℃における）が、１．５、１．６、１．７またはそれより高い、高屈折率の有色または無色の材料もまた、本発明の実施に利用され得る。
【００４２】
光学フィルム材料の例示的な製造方法は、７５ゲージの接着促進ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどのベースフィルム（すなわち光学スペーサ）に対してキャスティングした放射線硬化液晶ポリマー（例えば、ウレタンアクリレート）に空洞としてアイコンを形成し、次にベースフィルムの反対面にアイコンに対して正確に位置合わせまたはスキューさせて放射線硬化ポリマーからレンズを形成し、次にフィルム表面をグラビア印刷のドクターブレード法のように掻き取ってアイコン空洞にサブミクロン粒子の着色材を充填した後に、充填物を好適な手段（例えば溶媒除去、放射線硬化、または化学反応）によって凝固させる。
【００４３】
光学フィルム材料の屈折型集光素子は、集光要素の形成に利用される材料の屈折率とは実質的又は計測できる程度に異なる屈折率を有する材料を用いてカプセル化される。具体的には、これらの屈折率の違いが、集光要素の焦点距離を画像アイコンの配列上に収束させる。
【００４４】
カプセル化材料は、透明または半透明であるか、薄く着色または色素が含まれていてもよく、セキュリティと認証のための追加的な機能を提供し得る。これには、光学効果、電気伝導度や、静電容量、磁場の検出に依存する、自動的な通貨の認証、検証、追跡、計数及び検出システムのサポートが含まれる。好適な材料としては、光の屈折が完全には乱されないことを条件に、接着剤、ジェル、グル−、ラッカー、液体、成形ポリマー、有機物または金属分散物を含有するポリマーやその他の材料が含まれる。
【００４５】
カプセル化材料は、集光素子配列に塗布される。その方法として、透明印刷、成形、ゾルゲル法（化学溶液堆積法）、カーテン塗布すなわちブレーディング、フラッドコーティングと大気開放乾燥／硬化、平滑円筒への塗布と紫外線（ＵＶ）／エネルギ硬化、接着剤裏打ちフィルムへのラミネート、アニロックス（Ａｎｉｌｏｘ）すなわちメータリングローラ（ｍｅｔｅｒｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒ）、蒸着、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、または、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、及びＳｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号に記載されているものを含む、表面に物質を塗布するその他の任意の手段が含まれる。参照により上記の特許はすべて、本明細書にその全体が記載されているものとして援用される。
【００４６】
この例示的実施形態の光学フィルム材料はさらに、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号、及びＣｒａｎｅらの米国特許出願公開第２００７／０２７３１４３号に記載されているような、追加的な特徴も備えている。その例示として、光学フィルム材料により生成される合成拡大画像を静止２Ｄ画像と組み合わせて重ね合わせることにより、Ｃｒａｎｅらの米国特許出願公開第２００７／０２７３１４３号に記載されている効果などのような、拡張された光学的可変効果（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｅｆｆｅｃｔ）を形成し得る。
【００４７】
別の例示的実施形態において、本発明のレーザマーキング可能光学デバイスの集光素子配列は反射型集光素子の配列であり、反射型集光素子の配列の上方にある１つまたは複数の層はレーザマーキング可能な層であって、光学フィルム材料の直上に位置する層は、任意選択で透明な熱可塑性材料層である。反射型集光素子は、メタライズにより、又は硫化亜鉛（ＺｎＳ）又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような高反射率の非金属材料での被覆により反射性を持つようにされる。
【００４８】
この例示的実施形態の光学システムは又、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、及びＳｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号に記載の材料と製造手法を利用して作製されてもよい。また、これらの特許並びにＣｒａｎｅらの米国特許出願公開第２００７／０２７３１４３号に記載されているような、追加的な特徴を備えていてもよい。
【００４９】
これらの各実施形態において、光学フィルム材料の上方にある透明な熱可塑性材料層が追加されて、構造的又は他の機能的理由により複合デバイスの所望の膜厚が達成されてもよいし、また複合デバイス内の様々な場所に配置されてもよい。最外層に配置される場合には、本発明デバイスに不正改竄や改変、及び摩耗に対する向上した耐性を付与する目的にも資する。この任意選択層は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、エチレンビニルアセテート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリウレタン、ポリビニルアセテート、ポリビニリデンクロライド、等の材料から作製されてよい。透明な熱可塑性材料層は、約５μｍ〜約５００μｍ、好ましくは約２５μｍ〜約１５０μｍの厚さを有し、約５０μｍ〜約１２０μｍ、及び約８０μｍ〜約１００μｍの分布幅をもっている。好適な実施形態において、透明な熱可塑性材料層は、ＳＡＢＩＣ社から市販されている製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ１４フィルムの透明ポリカーボネートフィルムである。
【００５０】
基層または支持層として光学フィルムの下方に任意選択で配置される、不透明又は透明の熱可塑性又は熱硬化性の材料は、アクリロニトリルブタジエンスチレン、エチレンビニルアセテート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリウレタン、ポリビニルアセテート、ポリビニリデンクロライド、等の材料で準備されてよい。不透明とするために有機又は無機の添加物又はフィラーを含みうる、不透明又は透明の基層は、好ましくは約５μｍ〜約５００μｍ、より好ましくは約２５μｍ〜約１５０μｍの厚さを持っている。好適な実施形態では、この任意選択層は、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ２４フィルムの乳白色のポリカーボネートフィルムである。
【００５１】
更に別の実施形態において、本発明のレーザマーキング可能デバイスは、光学フィルム材料と、１つまたは複数の下層のレーザマーキング可能層と、光学フィルム材料と下層のレーザマーキング可能層との間に配置された１つまたは複数の熱スペーサ層とから構成される。この例示的実施形態において、レーザマーキングは光学フィルム材料を介して起きる。
【００５２】
熱スペーサ層は、レーザマーキングプロセス時に生成される熱から光学フィルム材料を分離する目的を果たす。この層は、アクリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、エチレンビニルアセテート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリウレタン、ポリビニルアセテート、ポリビニリデンクロライド、等の材料から、接着剤（例えば透明アクリル熱可塑性接着剤）またはシート材料（例えば、透明熱可塑性シート材料）として作製されてよい。これらはレーザマーキング照射に対して透明であり、レーザマーキング用添加物を含まない。熱スペーサ層は、約５μｍ〜約５００μｍの範囲、より好ましくは、約２５μｍ〜約１５０μｍの範囲の厚さを有する。上記の広範な範囲に入らない厚さを有する熱スペーサ層は、光学フィルム材料の熱分離には薄すぎるか、又はＩＤカードやセキュア文書用としては厚すぎるかのいずれかである。好適な実施形態において、熱スペーサ層は、ＳＡＢＩＣ社から市販されている製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ１４の透明ポリカーボネートフィルムである。
【００５３】
光学フィルムの上方及び／又は下方に位置する層は、窓（ｗｉｎｄｏｗ）、追加的な光学可変デバイス、ＲＦＩＤチップ、及びポリマーセキュリティデバイスに利用されるその他の種々の特徴などの、別の特徴を含んでいてもよい。
【００５４】
例示的な“独立型”の実施形態では、レーザマーキング可能なデバイスは、屈折型又は反射型の集光素子の配列と、光学スペーサとしても機能するレーザマーキング可能な層で分離された画像アイコンの配列とで構成される。
【００５５】
これらの実施形態についても、上に述べた一般的なルールが当てはまる。具体的には、集光素子が屈折型集光素子である場合、レーザマーキング可能層（すなわち、レーザマーキング可能な光学スペーサ）は、画像アイコン配列の上方に配置され、他方、集光素子が反射型集光素子である場合、レーザマーキング可能層（すなわち、レーザマーキング可能な光学スペーサ）は反射型集光素子配列の上方におかれる。
【００５６】
ここでは光学スペーサがレーザマーキング可能であること、更に集光素子が屈折型集光素子である場合には集光素子は空気に開放されていてもポリマーでカプセル化されていてもよい、という点を除けば、本発明のデバイスの光学フィルム材料は、前述したように準備されてよい。本発明デバイスの光学フィルム材料もまた、列挙した参照文献に記述したような追加的な特徴を含んでいてもよい。
【００５７】
黒く、識別可能なマークを与える出力レベルに設定されたレーザマーキングシステムを用いて、本発明のデバイスのレーザ受光層内に画像がマーキングされる。出力レベルは、周波数、走査速度、レーザの集光スポットサイズに加え、レーザマーキングシステムの最大出力とその動作波長に特定なものである。設定が適切でない場合には、マーキング領域に生成される損傷が薄すぎるか、濃すぎて、マーキングを識別できなくなる。
【００５８】
次に、以上述べたように準備及びレーザマーキングされた例示的実施形態のいくつかを図示した図面を詳細に参照する。これらの実施形態に関する以下の説明は、網羅的であることや、本発明を図示したそのものの形状に限定することを意図するものではない。
【００５９】
実施例１
図１に示すこの実施例では、熱硬化性ポリマー層１４の下にカプセル化された屈折型レンズ１２と、光学スペーサ１６と、画像アイコン１８とを含む光学フィルム材料１０が準備され、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ２４フィルムの乳白色のポリカーボネートフィルムで作られた１５０μｍ厚の基層２０と、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ９４フィルムの、厚さ１５０μｍのレーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルムから成る３つのレーザマーキング可能層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及びＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ１４フィルムの、透明なポリカーボネートフィルムを用いて作られた厚さ１５０μｍの外層２４とから構成される多層構造との間に埋め込まれる。
【００６０】
次に、Ｖ−Ｌａｓｅの１０ワット、波長１０６４ｎｍのＱスイッチレーザマーキングシステムを用いて発光３０，０００Ｈｚ、出力設定８０％、走査速度２００ｍｍ／秒の条件で、透明ポリカーボネートフィルム層２２ａ、２２ｂ、２２ｃに画像がマーキングされた。得られた材料すなわちデバイスの中には、光学フィルム材料にも内部界面にも検出可能な損傷なしに、レーザマーキング画像が包含された。
【００６１】
実施例２
図２に示すこの実施例では、金属被覆された反射型レンズ２８と、光学スペーサ３０と、画像アイコン３２とを含む光学フィルム材料２６が準備されて、厚さ１５０μｍのＬｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ２４の乳白色ポリカーボネートフィルム基層３４と、厚さ１５０μｍのＬｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ１４の無色ポリカーボネート内層３６、及び厚さ１５０μｍのＬｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ９４  のレーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルムでできた３層の上層３８ａ、３８ｂ、３８ｃとで構成される多層構造との間に埋め込まれた。
【００６２】
次に、実施例１と同じレーザマーキングシステムにより同一の設定条件で、レーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルム層３８ａ、３８ｂ、３８ｃの中に、画像がマーキングされた。その結果、同様に、光学フィルム材料にも内部界面にも検出可能な損傷なしに、材料すなわちデバイスの中にレーザマーキング画像が包含された。
【００６３】
実施例３
図３に示すこの実施例では、屈折型レンズ４２とレーザマーキング可能な光学スペーサ４４と画像アイコン４６を含む光学フィルム材料４０が準備された。レーザマーキング可能な光学スペーサ４４は、３Ｍ  Ｃｅｎｔｅｒ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮ  ５５１４４−１００の３Ｍ社（３Ｍ）の製品記号が透明ＬＥである透明ポリカーボネートフィルムでできた、厚さ５０ミクロンの透明ポリカーボネートシートを用いた。焦点距離が５８μｍの屈折型レンズ４２のアレイが、光学スペーサ４４の最上面に形成された。そして、厚さ３ミクロンの着色された画像アイコン４６の配列あるいは層が、光学スペーサ４４の最下面に形成された。準備されたマイクロ光学フィルム材料が、鮮明な合成拡大画像を投影した。
【００６４】
前に示した実施例１と同じレーザマーキングシステムと設定を用いて、光学スペーサ４４に画像をマーキングした。その結果、反射型レンズ４２への検出可能な損傷なしに、材料すなわちデバイスにレーザマーキング画像が包含された。この実施例において、レンズは１０６４ｎｍのレーザ光に対して透明であり、レンズ４２に損傷を与えず、また合成画像に顕著な膨張や変形を与えずにレーザマーキング可能光学スペーサ４４を透過し、構造内に消えることのないマーキングすなわち黒化をもたらした。
【００６５】
実施例４
図４に示すこの実施例では、反射型レンズ５０とレーザマーキング可能な光学スペーサ５２と画像アイコン５４を含む光学フィルム材料４８が準備された。レーザマーキング可能な光学スペーサ５２は、３Ｍ  Ｃｅｎｔｅｒ，  Ｓｔ．  Ｐａｕｌ，  ＭＮ  ５５１４４−１００の３Ｍ社（”３Ｍ”）の製品記号が透明ＬＥである透明ポリカーボネートフィルムでできた、厚さ５０ミクロンの透明ポリカーボネートシートを用いた。焦点距離が５２μｍの屈折型レンズ５０のアレイが、光学スペーサ５２の最下面に形成された。そして、厚さ３ミクロンの着色された画像アイコン５４の配列あるいは層が、光学スペーサ５２の最上面に形成された。準備されたマイクロ光学フィルム材料が、鮮明な合成拡大画像を投影した。
【００６６】
前に示した実施例１と同じレーザマーキングシステムと設定を用いて、光学スペーサ５２に画像をマーキングした。その結果、反射型レンズ５０への検出可能な損傷なしに、材料すなわちデバイスにレーザマーキング画像が包含された。この実施例において、画像アイコンは１０６４ｎｍのレーザ光に対して透明であり、レーザ光は画像アイコン５４に損傷を与えず、また合成画像に顕著な膨張や変形を与えずにレーザマーキング可能光学スペーサ５２の中へ透過し、構造内に消えることのないマーキングすなわち黒化を形成した。
【００６７】
実施例５
図５に示すこの実施例では、熱硬化性ポリマー６０の層の下にカプセル化された屈折型レンズ５８と光学スペーサ６２と画像アイコン６４を含む光学フィルム材料５６が準備された。次に、ＳＡＢＩＣ社の製品記号ＳＤ８Ｂ１４フィルムの透明なポリカーボネートフィルムで形成された厚さ１５０μｍの熱スペーサ層６６が、アクリル熱可塑性接着剤を用いて光学フィルム材料５６の下側に貼り付けられた。その次に、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ９４フィルムで作られた１５０μｍ厚のレーザマーキング可能透明ポリカーボネートフィルム６８が熱スペーサ層６６の下側に貼り付けられた。
【００６８】
Ｖ−Ｌａｓｅの１０ワット、波長１０６４ｎｍのＱスイッチレーザマーキングシステムを用いて、発光３０，０００Ｈｚ、出力８０％、走査速度２００ｍｍ／秒の設定で、画像がレーザマーキング可能フィルム６８の中にマーキングされた。その結果、光学フィルム材料５６に検出可能な損傷なしに、またデバイスの層間の剥離なしに、材料すなわちデバイスにレーザマーキング画像が包含された。
【００６９】
実施例６
図６に示すこの実施例では、アクリル熱可塑性接着剤７４の層の下にカプセル化された屈折型レンズ７２と光学スペーサ７６と画像アイコン７８を含む光学フィルム材料７０が準備された。光学フィルム材料７０が５μｍ厚のアクリル接着層８０で裏打ちされた後、直径１９ｍｍ（０．７５インチ）の円形に打抜かれた。打抜かれた光学フィルム材料７０の上に、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ１４フィルムの、厚さ１５０μｍの透明ポリカーボネートフィルム層８２が配置された。次に、ＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ９４フィルムの、厚さ１５０μｍのレーザマーキング可能な透明ポリカーボネートフィルム８４と、その後にＳＡＢＩＣ社の製品記号Ｌｅｘａｎ  ＳＤ８Ｂ２４フィルムの、厚さ１５０μｍの乳白色ポリカーボネートフィルム８６が、光学フィルム材料７０の下側に接着剤で被覆された。この構造を８９ｍｍ×１２７ｍｍの形状に切り取り、加熱平板プレス内に入れて、これらの層を温度１７７℃（３５０°Ｆ）、圧力１５．８ＭＰａ（２．２８６ｐｓｉ）で１０分間成形した。その結果、光学フィルム材料７０のパッチが成形されて組み込まれた複合カードができた。
【００７０】
Ｖ−Ｌａｓｅの１０ワット、波長１０６４ｎｍのＱスイッチレーザマーキングシステムを用いて、３０，０００Ｈｚ、走査速度２００ｍｍ／秒、出力５０％の設定で、画像がレーザマーキング可能フィルム８４の中にマーキングされた。得られた複合カードには、光学フィルム材料７０の検出可能な損傷も、またカードの層間の剥離もなしに、レーザマーキング画像が包含された。
【００７１】
本発明のレーザマーキング可能、及びレーザマーキングされたデバイスは、一例として例えば紙幣、パスポートなどを作製するためのシート材料として使用され、あるいはより厚くより頑丈な形態として、例えばＩＤカードや、高価値またはその他のセキュリティ文書の基材として使用され得る。本発明のデバイスは、例えば、セキュリティストリップ、スレッド、パッチ、またはオーバレイの形で利用されてもよいし、繊維質または非繊維質のシート材料（例えば紙幣、パスポート、ＩＤカード、クレジットカード、ラベルなど）、または商業製品（例えば、光ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、医薬品パッケージ）などに、認証目的で、その表面に取り付けられるか、または少なくとも部分的に埋め込まれて使用されてもよい。
【００７２】
ＩＤカードや、高価なセキュリティ文書またはその他のセキュリティ文書のベースプラットフォームの形で利用される場合には、光学フィルム材料内の屈折型又は反射型の集光素子の底面直径は、好ましくは約５０μｍ未満、好ましくは約５μｍ〜約３０μｍ、より好ましくは約１０μｍ〜約２５μｍであり、本発明のデバイスの全体の厚さは、その範囲が約１ｍｍ〜約３ｍｍ、約５００μｍ〜約１ｍｍ、約２００μｍ〜約５００μｍ、約５０μｍ〜約１９９μｍ、及び約５０μｍ未満である厚さ（必ずしも厚さとは限らないが）を含んで、好ましくは約３ｍｍ以下である。
【００７３】
セキュリティストリップ、スレッド、パッチ、またはオーバレイの形で利用される場合には、屈折型又は反射型の集光素子の底面直径は、好ましくは約５０μｍ未満、好ましくは約５μｍ〜約３０μｍ、より好ましくは約１０μｍ〜約２５μｍであって、本発明のデバイスの全体厚さは、約５０μｍ未満（より好ましくは約４５μｍ未満、最も好ましくは約１０μｍ〜約４０μｍ）である。
【００７４】
セキュリティストリップ、スレッド、パッチ、およびオーバレイは、文書の中に部分的に埋め込まれるか、その表面に取り付けられてよい。部分的に埋め込まれたストリップとスレッドについては、その一部分が、文書内の窓すなわち開口において、ストリップまたはスレッドの長さに沿って間を置いた間隔で文書の表面に露出される。
【００７５】
本発明のデバイスは、製紙業界で一般的に用いられる手法によって、製造段階で少なくとも部分的にセキュリティ用紙の中に組み込まれてもよい。例えば、ストリップまたはスレッドの形態をした本発明のデバイスは、円筒モールド製紙機械や円筒バット機械または周知の種類の類似の機械の中に供給されて、その結果完成した用紙の本体内部にストリップまたはスレッドが全面的または部分的に埋め込まれてもよい。
【００７６】
セキュリティストリップ、スレッド、パッチ、およびオーバレイは、接着剤を使用してまたは使用しないで、文書の表面に付着または接着されてもよい。接着剤を利用しない貼り付けは、例えば加熱平板プレス、超音波溶接、振動溶接、及びレーザ溶着などの熱溶接技術を利用して実現してもよい。本発明のデバイスを文書の表面に付着させるための接着剤は、熱溶融性接着剤、熱活性化接着剤、感圧接着剤、及びポリマー積層フィルムのうちの一つであってよい。これらの接着剤は好ましくは、ＵＶ硬化アクリルまたはエポキシなどのように本質的に架橋可能なものである。
【００７７】
意図された別の実施形態において、本発明のデバイスは、透明又は半透明の接着剤（すなわち透明な熱可塑性材料層）を含むラベル構造の一部を成す。本発明のデバイスは、梱包の内側に配置されて、合成画像と２Ｄ画像が見えるようになったままであってもよい。この実施形態において、光学フィルム材料の屈折型又は反射型の集光素子の底面直径は、好ましくは約５０μｍ未満、好ましくは約５μｍ〜約３０μｍ、より好ましくは約１０μｍ〜約２５μｍであって、本発明のデバイスの全体厚さは、好ましくは約２００μｍ未満（より好ましくは約７５μｍ未満、最も好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍ）である。
【００７８】
以上本発明の様々な実施形態を述べたが、これらは例示のためだけのものであり、限定するためのものではないことを理解されたい。従って、本発明の広さと範囲は例示的実施形態のいずれによっても制限されるものではない。
【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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