(57)【要約】基体にマーキングを施す装置およびプロセスである。マーキングが施された基体は偽造を防止するセキュリティー機能として、例えば、クレジット・カード、身分証明書、あるいは銀行券のようなドキュメントに貼付される。このようなセキュリティー機能は回折またはホログラフィック構造体を備えている。マーキングはモールド成形によって施される。成形型を交換することにより、マーキングを変更することができるが、それには時間を要する。本発明の新しい装置およびプロセスの目的は安価な装置によって個別化されたマーキングを基体に施すことができるようにすることである。  基体、好ましくはフィルムにマーキング（４５）を施す本発明の装置の１つの実施の形態は、複製装置（４１）および複製装置（４１）と協働し複製装置の少なくとも１つの照射領域（４４）に放射線を照射し、少なくとも１つの付形領域を画成するためのレーザー装置（３０）を備えている。また、反対圧力装置（４２）も備え、複製装置（４１）と反対圧力装置（４２）との間に基体（４３）を配し、複製装置（４１）と基体（４３）との接触領域において、基体（４３）に付形領域が造形される。また、付形領域を画成するための放射線が基体（４３）の外部を通る経路によって供給される。
2005535482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（４３）にマーキング（４５）を施す装置であって、
複製面を備えた複製装置（４１）、
前記複製装置（４１）と協働し、該複製装置の少なくとも１つの照射領域（４４）に照射することにより、少なくとも１つの付形領域を画成するための放射線発生装置（３０）、および
反対圧力装置（４２）
を有して成り、
前記複製装置（４１）と反対圧力装置（４２）との間に基体（４３）を配し、前記複製装置（４１）と基体（４３）との接触領域において、該基体（４３）に前記付形領域を造形する装置において、
前記付形領域を画成するための放射線が、前記基体（４３）の外部を延びる経路によって供給されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複製装置（４１）に入射する前記放射線のポインティング・ベクトルが前記接触領域を指さずおよび／または前記複製装置（４１）に入射する前記放射線のポインティング・ベクトルが前記接触領域を指すが、前記放射線が前記基体（４３）の接触領域に到達しないことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
好ましくは前記放射線発生装置から独立した別の付加エネルギー源を有して成ることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記付加エネルギー源により、少なくとも前記複製装置（４１）の複製面の部分領域の温度が調整可能であることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記付加エネルギー源がレーザー加熱装置および/または誘導加熱装置および/または抵抗加熱装置および/または熱ビーム発生装置から成っていることを特徴とする請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
前記複製装置（４１）が型押パンチまたは型押シリンダー、特に回転式ローラであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記回転式ローラの長さが５００ｍｍ〜２５００ｍｍでありおよび／または外周が５００ｍｍ〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
好ましくは前記放射線発生装置を駆動制御するよう構成された前記照射領域を制御するための制御装置、特に完全にプログラマブルな制御装置を有して成ることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の装置。
【請求項９】
好ましくは送風機、ガス流冷却装置、または冷却ローラの形態を成す、前記複製面、特に該複製面の部分領域を冷却するための冷却装置を有して成ることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記付加エネルギー源が前記複製装置の内部に配されていることを特徴とする請求項３〜９いずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記放射線が前記複製装置（４１）の複製面に入射するよう照射されることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記放射線が前記基体（４３）に平行および／または前記複製装置（４１）の照射領域に垂直に配されることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記複製装置（４１）が前記複製面と平行および／または同心円を成す内表面（６０）を有し、前記放射線が該内表面（６０）に入射するよう誘導されることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記内表面（６０）と複製面との間に、金属フィルム、特にニッケルまたはニッケル化合物フィルムおよび/または吸収層および/または熱伝導層および/または透明層、特に前記放射線の波長に対し透明なプレートまたはシリンダーが配されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
基体（４３）にマーキング（４５）を施すプロセスであって、
放射線発生装置からの放射線の形態を成すエネルギーを用いて複製装置の複製面に少なくとも１つの付形領域を画成し、加圧接触している前記複製装置（４１）によって前記付形領域を前記基体（４３）に造形するプロセスにおいて、
前記付形領域を画成するための前記放射線を前記基体（４３）の外部を延びる経路によって供給することを特徴とするプロセス。
【請求項１６】
好ましくは前記放射線発生装置から独立した別の付加エネルギー源により、少なくとも前記複製装置（４１）の複製面の部分領域を温度制御することを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項１７】
前記付加エネルギー源および前記放射線発生装置からエネルギーを注入することにより、前記複製面に少なくとも１つの複合熱領域を画成することを特徴とする請求項１６記載のプロセス。
【請求項１８】
前記複合熱領域または該複合熱領域を補完する領域を前記付形領域とすることを特徴とする請求項１６または１７記載のプロセス。
【請求項１９】
前記複製面の複合熱領域以外の少なくとも１つの領域を温度制御することにより、造形処理における温度を可塑温度範囲の温度に設定し、前記複製面の複合熱領域の少なくとも１つの領域に放射線による付加エネルギーを注入することにより、前記造形処理における温度をフロー温度範囲の温度に設定することを特徴とする請求項１６〜１８いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２０】
前記複製面の複合熱領域以外の少なくとも１つの領域を温度制御することにより、造形処理における温度を弾性温度範囲の温度に設定し、前記複製面の複合熱領域の少なくとも１つの領域に放射線による付加エネルギーを注入することにより、前記造形処理における温度を可塑温度範囲の温度に設定することを特徴とする請求項１６〜１８いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２１】
基体固有の可塑温度の±２％の範囲を前記可塑温度範囲とすることを特徴とする請求項１５〜２０いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２２】
１８０℃±２．５℃を前記可塑温度範囲とすることを特徴とする請求項１５〜２１いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２３】
放射線発生装置からエネルギーを注入する前に、前記複製面全体または部分を均一に温度制御することを特徴とする請求項１５〜２２いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２４】
前記複製面の温度を少なくとも１００℃、好ましくは少なくとも１７０℃に設定することを特徴とする請求項１５〜２３いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２５】
電気加熱および/または予熱放射線、特に予熱レーザー・ビームによって、前記複製面の温度を制御することを特徴とする請求項１５〜２４いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２６】
前記造形処理終了後および/または前記放射線発生装置による次のエネルギーの注入前に前記複製面全体または部分を冷却することを特徴とする請求項１５〜２５いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２７】
前記複製装置の複製面および/または該複製面から離間した面に前記放射線を照射することを特徴とする請求項１５〜２６いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２８】
前記放射線の前記複製装置への照射が、該照射によって画成される複合熱領域が前記基体に接触する前および/または接触している間に行われることを特徴とする請求項１５〜２７いずれか１項記載のプロセス。
【請求項２９】
複製ローラを前記複製装置として用い、前記複製ローラの回転方向における第１角度位置と第２角度位置との成す角度を０°ではなく、好ましくは１８０°未満、特に９０°未満に設定し、前記第１角度位置において前記複製ローラに前記放射線を照射し、第２角度位置において前記複製ローラを前記基体に接触させることを特徴とする請求項１５〜２８いずれか１項記載のプロセス。
【請求項３０】
前記放射線を領域単位および/または逐次的な点として前記複製装置に作用させることを特徴とする請求項１５〜２９いずれか１項記載のプロセス。
【請求項３１】
前記放射線を一次元的または多次元的に移動することにより、該放射線が前記複製面に入射する位置の制御が可能でありおよび／または前記複製面に入射した位置における前記放射線の表面領域のパワー密度の制御が可能であることを特徴とする請求項１５〜３０いずれか１項記載のプロセス。
【請求項３２】
前記放射線発生装置が、好ましくは互いに離間して配され、特にレーザー・ダイオード・アレイの形態を成し、個別に駆動可能な複数のレーザー光源を有して成ることを特徴とする請求項１５〜３１いずれか１項記載のプロセス。
【請求項３３】
前記放射線発生装置の駆動制御シーケンスが、前記複製装置の１動作サイクル、例えば、複製ローラの１回転または型押パンチの１動作を超えていることを特徴とする請求項３１または３２記載のプロセス。
【請求項３４】
前記エネルギーが直接吸収およびまたは熱伝導により、前記放射線発生装置から前記複合熱領域に注入されることを特徴とする請求項１５〜３３いずれか１項記載のプロセス。
【請求項３５】
請求項１〜１４いずれか１項記載の装置を用いることを特徴とする請求項１５〜３４いずれか１項記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基体、好ましくはフィルム、特に転写フィルムにマーキングを施す装置に関するものである。この装置は、複製面を有する複製装置、複製装置と協働し複製装置の少なくとも１つの照射領域に照射することにより、少なくとも１つの付形領域を画成するための放射線発生装置、好ましくはレーザー装置、および反対圧力装置を備え、複製装置と反対圧力装置との間に基体を配し、複製装置と基体との接触領域において、基体に付形領域を造形するものである。また、本発明は基体、好ましくはフィルム、特に転写フィルムにマーキングを施すプロセスに関するものでもある。このプロセスは放射線発生装置からの放射線の形態を成すエネルギー、好ましくはレーザー光を用いて少なくとも１つの付形領域を複製装置の複製面に画成し、基体に加圧接触している複製装置によってこの複製面の付形領域を基体に造形するものである。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティー機能によってクレジット・カード、身分証明書、あるいは銀行券のようなドキュメントを保護することは今や通例になっている。セキュリティー機能の偽造防止特性は高度かつ特別な知識に基づいていると共に、その製造には広範囲に及ぶ装置が必要である。特に成功を収めている複写が困難なセキュリティー機能にＯＶＤ（光学可変素子）がある。このセキュリティー機能の実施の形態においては、セキュリティー機能の真正性の目視検査において光の入射角または視角が変化すると、例えば、色彩、モチーフ、またはその両方が変化する回折構造体またはホログラフィック構造体が用いられている。従って、別に補助器具がなくても真正性をチェックすることができる。一般に、このようなセキュリティー素子の主要構成要素は、回折構造体またはホログラフィック構造体が表面レリーフとしてエンボス加工されている熱可塑性層またはＵＶ固化層である。この層は転写フィルムの一部を成すことができ、その場合には、まずセキュリティー素子が製造され、その後保護するドキュメントに転写される。また、保護物品に直接貼付可能な別の層を前記層に付加することもできる。表面レリーフは、例えば、特許文献１に記載されているような回転式型押シリンダー、または特許文献２に記載されているような型押パンチによって成形型から熱可塑性層に転写される。回折構造体またはホログラフィック構造体は繊細であるため、成形型の製造には高い技術力と高コストが要求される。成形型の製造に当っては、まずマスターとも呼ばれるパターンが、例えば、干渉性レーザー・ビームとエッチング処理、または電子ビームによって形成され、次いで一般にガルバニック成形によって作製される。
【０００３】
前記周知のプロセスの場合、偽造防止特性を向上させるため、各々のドキュメントに同じセキュリティー機能を使用せず、それぞれのドキュメントまたはドキュメントの所有者に対応して作製する努力がなされている、即ち個別化されている。ここにおいて、前記プロセスには２つの問題がある。
【０００４】
１つは多数の個別マスターを作製する必要があり、非常にコスト高になることである。もう１つは複製装置の成形型を交換する必要があり、装置の準備時間が非常に長くなることである。
【０００５】
成形型の部分領域のみを造形する個別化セキュリティー機能を製造するための別のプロセスおよび装置が知られている。
【０００６】
成形型の部分領域のみを選択的に熱可塑性層に造形するレリーフ・パターンを熱可塑性情報担体に型押しするプロセスが特許文献３に記載されている。プロセス工学の面から見ると、電流を通す加熱バンドによって選択された付形領域のみが加熱されるか、または高さが調整可能な部分領域を備えた反対圧力装置によって選択された付形領域のみが基体に押圧される。このプロセスにおいては、加熱バンドの長時間のヒートアップおよび冷却時間中における熱伝導によって付形領域の境界が不明瞭になるため高局部解像度が望めないこと、あるいは付形領域の寸法が加熱バンドの寸法または高さが調整可能な部分領域の寸法に限定されてしまうという問題があるため、局部解像度が低いものに限定される。
【０００７】
基体にマーキングを施す装置およびプロセスが特許文献４に記載されている。この装置は非加熱式型押成形型を成す複製装置および反対圧力装置を成す加圧プレートを備えている。型押成形型は造形予定の微細構造体を備えた複製面を有している。また、前記装置は反対圧力装置を通して基体に照射されるレーザー・ビームを発生するレーザー装置も備えている。この周知の装置においては、まず型押パンチによって基体が加圧プレートに押圧される。基体の型押領域に直接入射したレーザー・ビーム、および型押パンチの複製面で反射した放射線が吸収されることにより、基体が局部的に選択加熱され、永続的に変形可能な温度に達する。このように、レーザー・ビームの位置を合わせることにより、付形領域を選択し転写することができる。このプロセスおよび装置の限界はレーザー・ビームが基体を通して誘導されることである。即ち、レーザー光を透過する基体の処理にプロセスが限定されることである。また、例えば、バッチに依存した材料のバラツキに起因する基体の吸収特性のバラツキに非常に敏感であることを意味する。
【特許文献１】欧州特許第０４１９７７３号明細書
【特許文献２】独国特許発明第２５５５２１４号明細書
【特許文献３】瑞西国特許第５９４４９５号明細書
【特許文献４】欧州特許第０１６９３２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、基体、好ましくはフィルムに個別化されたマーキングを施すことができる安価な装置およびプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は請求項１記載の装置および請求項１５記載のプロセスによって達成される。
【００１０】
本発明の装置は基体にマーキングを施す装置である。このマーキングは、複製プロセスによって基体、特に本体の熱可塑性層に造形された回折またはホログラム効果を有する表面構造体、あるいは拡散性または方向性散乱無光沢構造体を備えていることが好ましい。マーキングは図形、数字、文字、表面パターン、表面画像、テキスト、番号、セキュリティー機能、またはその他の形態を成すことができる。
【００１１】
本発明の装置はローラまたは型押パンチの形態を成す複製装置を備えている。複製装置は複製装置と基体とが協働する際に基体の接触領域に接触する複製面を備えている。
【００１２】
複製装置の照射領域に照射される放射線によって複製面に付形領域を画成することができ、複製面の表面付形体によって表面構造体が、好ましくは永続的に残るよう基体の造形領域に造形される。
【００１３】
前記放射線はレーザー装置によるものが好ましいが、非単色または非干渉性放射線を用いることもできる。
【００１４】
放射線は完全に基体の外部を通って複製装置に達しそこで部分的または完全に吸収されることが好ましい。複製装置に達するまでの放射線経路が基体と重複しないことが好ましい。複製装置に達する前に放射線が基体を透過しないことが好ましく、特に放射線の相当部分が基体に吸収されないことが好ましい。好ましい実施の形態において、レーザー装置を発した放射線を複製装置に向け基体に平行に配することにより放射線を基体の外部を通すことができる。
【００１５】
本発明の装置により、意図した型押成形型の部分領域を放射線によって選択することができるため、部分領域によって個別化したマーキングを施すことができる。この点において、放射線が実質的に複製装置によって吸収され基体には吸収されないため、基体の吸収特性とは無関係にプロセスを実行することができ特に有益である。また、セキュリティー機能、例えば、回折領域と共に同一複製処理によって、個別化識別子を選択領域として造形することができ更に有益である。
【００１６】
本発明の好ましい開発成果により、放射線発生装置とは別のエネルギー源が本発明の装置に提供される。制御可能な熱源であるこの付加エネルギー源によって、複製装置の複製面領域の温度、好ましくは複製面の比較的広い部分の温度を均一に制御することができる。接触熱伝導または放射による非接触熱伝導により、複製装置にエネルギーを伝達することができる。また、好ましい実施の形態において、付加エネルギー源は放射線発生装置とは独立した別のエネルギー源である。付加エネルギー源により、放射線発生装置によるエネルギー供給とは時間的および位置的に無関係に複製装置にエネルギーを供給することができる。好ましい実施の形態において、付加エネルギー源からのエネルギーの注入により、放射線発生装置からエネルギーが供給される前の期間、複製装置に不変的効果をもたらすか、または放射線発生装置からエネルギーが供給される前に複製装置の移動方向に関連した局部的効果をもたらすことが好ましい。付加エネルギー源からのエネルギーの注入により、局部解像度がまったく影響を受けないか、受けたとしても僅かであることが好ましい。また、注入エネルギーの局部的分布を急激に変化させる必要がないことが好ましい。付加エネルギー源は要求条件が低いことから、放射線発生装置とは対照的に構造が簡単で安価である。
【００１７】
付加エネルギー源によって画成された温度フィールドと連携し、放射線の熱潜像によって温度が異なるゾーンを複製面に画成することができる。造形処理における処理温度範囲内の温度を有する複製面のゾーンのみが基体に永続的に造形される。
【００１８】
付加エネルギー源は複製面の表面領域全体または部分に作用することができる。付加エネルギー源が略全表面に作用し、複製面の温度が好ましくは均一に設定される実施の形態において、例えば、レーザー光のような放射線によって付形領域を専ら決定することができる。別の構成において、複製面の部分領域のみが均一に温度制御される。この場合、付形領域が温度制御領域に限定されることが好ましい。このような実施の形態において、冒頭に、付加エネルギー源を作用させる部分領域を選択することにより付形領域が仮選択される。
【００１９】
付加エネルギー源を直接的な熱接触、例えば、完全または部分的に複製装置に組み込まれている加熱ワイヤ、加熱ストリップ、または誘導加熱装置によって永続的または一時的に複製装置に接続することができる。別の実施の形態において、干渉性または非干渉性放射線、特にレーザー光、または対流によってエネルギーを伝達することができる。対流による場合、付加エネルギー源は、例えば、レーザー加熱装置または熱放射装置とすることができる。
【００２０】
好ましい実施の形態において、好ましくは放射線発生装置を駆動制御することにより、照射領域を選択制御する制御手段、特に完全にプログラマブルな制御手段が提供される。この実施の形態において、画像処理プログラム、コンピュータ支援プロセス等によって生成された、好ましくはデジタル化されたマーキング・パターンが、例えば、データ・ファイルとして提供される。この情報が制御手段によって変換され、特にレーザー装置を駆動制御することにより、複製装置に入射するレーザー放射面領域のパワー密度が時間に応じて変更される。表面領域のパワー密度の変更は、レーザー・ビーム、または制御可能な画像マスクによるビーム・プロファイルの変更によって行われることが好ましい。照射領域を選択制御することにより、付形領域、従って、マーキング・パターンが決定される。
【００２１】
特に、複製装置が複製ローラの形態を成している場合、基体の進行方向におけるパターンの寸法が複製ローラの周縁部方向の寸法より長いマーキング・パターンを形成することができる。また、基体の進行方向における長手方向の寸法が横断方向における寸法の数倍である、例えば、テキストまたは壁紙を背景とした横断幕を成すパターンを形成することもできる。特に、パターンをエンドレスにすることができる。即ち、パターンの構成要素を反復しないか、またはローラの周縁部と無関係に反復した構成を採ることができる。
【００２２】
装置の別の有益な開発成果により、熱潜像を消去またはある程度変更することができる、複製面を冷却するための冷却装置が提供される。冷却装置は送風機の形態を成すことができ、この場合、送風機による空気流を複製面に誘導して冷却する。ガス流による冷却も同様に可能であり、この場合にはガス流、好ましくは窒素ガスまたは不活性ガス流によって複製面を冷却する。
【００２３】
別の構成において、冷却装置は冷却ローラの形態を成すことができる。複製ローラから平行移動した位置に配され、線状表面に沿って複製ローラに接触する。複製ローラと冷却ローラとが熱的に接触し、放熱によって複製ローラが冷却される。
【００２４】
複製ローラを用いる場合、複製ローラの回転方向における複製ローラと基体との接触領域と放射線の入射点との間の複製面領域に作用するよう冷却装置を配することが好ましい。    
装置の別の有益な開発成果により、複製面が表面レリーフによって構造化される。この表面レリーフは造形処理によって基体に転写される構造体の陰型である。複製面全体または部分を構造化することができる。表面レリーフの深さは約０〜２０μｍの範囲が好ましく、０．１〜０．５μｍの範囲が特に好ましい。特に、回折構造体またはホログラフィック構造体を基体に造形する場合、部分領域または関係する全表面領域に表面レリーフを格子構造体として形成することができる。格子間隔、即ち、空間周波数は１０〜４０００本/ｍｍの範囲であることが好ましく、１０００本/ｍｍが特に好ましい。また、空間周波数、格子方向、格子の種類またはその他のパラメータがそれぞれ異なる、好ましくは０．３ｍｍ未満の部分領域に複製面を分割することができる。
【００２５】
本発明の別の実施の形態において、部分領域を周期的に、好ましくは交互に反復させることができる。いくつかの実施の形態において、部分領域を様々に組み合わせることができる。例えば、２〜６、好ましくは３つの部分領域によって画素単位が構成される。複数の画素単位によって表面画像を形成することができる。例として示した３つの部分領域の格子構造体により３原色が表されることが好ましい。前記画素単位または部分領域を定期的または周期的に、例えば格子形状単位または交互に反復させて複製面に配することができる。
【００２６】
特に、無光沢構造体を基体に造形する場合、表面レリーフが確率論的または疑似確立論的分布を成す表面付形体を備えることができる。基体上の無光沢構造体は、特別な光学的効果として入射する光を拡散散乱する。無光沢構造体を造形する場合、複製面に均一、確率論的、または疑似確率論的に配することができる、個々の形状および/または方向が同じか、または任意の特性を有する、例えば、溝、チャネル、窪み、孔等を表面レリーフに設けることができる。例えば、表面レリーフが毛羽立った表面に似た面を有することができる。
【００２７】
別の好ましい実施の形態において、金属、特にニッケルまたはニッケル化合物のフィルムから成る圧力押出型または成形型が複製装置に備えられる。ニッケルまたはニッケル化合物から成る金属フィルムを用いることにより、マスター作製のための回折構造体のガルバニック成形が促進される。別の材料として、使用レーザー波長に対する吸収率の高い材料、特にニッケルより吸収率の高い材料を用いることができる。これにより、複製装置、好ましくは複製面における熱潜像の画成に必要なエネルギーを大幅に低減することができる。これにより、パワーの低いレーザー、従って安価なレーザー装置を用いることができる。
【００２８】
レーザー装置はスキャナーおよび/またはマスク投影システムを備えていることが好ましい。スキャナーを使用する場合、複製装置の入射点におけるレーザー・ビームのスポット径が０．０５〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。このレーザー・スポットをスキャナーで誘導することにより、複製装置に順次書き込むことができる。この場合、スキャナーは、例えば、偏向ミラーまたは飛行光学系から成る偏向装置を備えたシステムとすることができる。制御手段、好ましくは経路制御手段によって複製装置上のレーザー・スポットの位置を変えることができるため、多様な幾何学的形状、画像、文字および数字を複製装置に書き込むことができる。別の実施の形態において、複製装置の表面をマスク投影システムによって覆うことができる。この場合、ビーム形成システムは、例えば、４ｆ構造体によってレーザー・スポットの形状をマスク開口部の形状に対応させて複製装置にマスク・イメージを形成するものとすることができる。この場合、マスクは剛体マスクであってよいが、制御によってレーザー・ビームを伝送または消衰させる素子、例えば、可動ミラーまたは液晶素子から成るマトリックス配列が必要である。
【００２９】
また、本装置はレーザー装置から発せられたレーザー・ビームの、例えば、パワー、および/または表面領域のパワー密度、および/または表面領域のパワー密度分布のような別のパラメータを制御または調整できる構成とすることができる。複製装置に注入される全エネルギーはレーザー装置の出力と動作時間（レーザー・ビーム送出時間）によって決まる。時間に依存する複製面の表面領域におけるパワー密度およびレーザー装置の動作時間によって、複製装置に注入される単位表面領域当たりのエネルギーが決まる。
【００３０】
半導体、固体、またはガス・レーザー、特にＮｄ：ＹＡＧ、エキシマーまたはダイオード・レーザーを前記レーザー装置に用いることができる。半導体レーザーを代表するレーザー・ダイオードは迅速な出力調整が可能であり、入手の面で都合が良いという利点を有している。レーザー・ダイオード・アレイからのレーザー光は、一般的な光学システムによって共通の焦点を複製装置に結ぶことができる。あるいはレーザー・ダイオード・アレイによって表面領域に画像を形成することができ、この場合、各々のダイオードまたはレーザー・ダイオード・アレイの部分領域をオン/オフすることにより、複製装置の部分領域を制御可能なパワー密度またはパワー密度分布を有するレーザーを照射することができる。別の実施の形態において、レーザー・ビームが１つ以上の導光体、特に画像透過導光体に通される。
【００３１】
本装置の実施の形態において、レーザー・ビームが複製装置の複製面に誘導、照射される。この実施の形態において、レーザー・ビームがビーム・ガイドおよびビーム形成方法により、複製装置の複製面に誘導される。従って、レーザー・ビームの少なくとも一部が複製装置の複製面に吸収され、エネルギーが取り込まれる。回転式シリンダーの実施の形態において、レーザー照射位置がシリンダーの回転方向におけるシリンダー上の複製ギャップの手前にあることが好ましい。複製ギャップは複製装置と基体との接触領域である。シリンダー上の照射ポイントと複製ギャップとの間隔は、画成された熱潜像が熱伝導によって不鮮明にならない間隔且つ複製装置が基体にカバーされない間隔とすることができる。本実施の形態におけるレーザー・ビームと複製装置との相互作用は複製面において行われる。本実施の形態は温度フィールドの画成、従って付形領域の選択が成形型の材料に依存し、基体の材料特性、特に吸収または透過特性に依存しないという利点を有している。
【００３２】
本装置の別の実施の形態において、複製装置が複製面に平行および／または同心円の内面を有し、レーザー・ビームが内面に誘導され照射される。レーザー・ビームが複製面に誘導されず、または複製面にのみ誘導されず、複製面の背面に照射される。この第２面を複製面と熱伝導接触させることができ、その場合、特に熱伝導抵抗は全表面領域にわたり、または部分領域において同様または同じである。第２面にレーザーが照射され加熱されると、複製面も熱伝導によって加熱される。第２面にレーザーを照射する場合、レーザー・ビームを法線と反対方向の第２面に誘導しその内面に照射する。回転式シリンダーの形態を成す複製装置の実施の形態において、照射位置は、回転方向において、複製ギャップの上流部から開始し複製ギャップが終了するまでの領域とすることができる。この点において、複製ギャップとは、造形処理において基体とシリンダーとが接触する領域を意味する。レーザー照射位置は回転速度、レーザー・パワーおよび第２面と複製面との熱抵抗にも依存する。
【００３３】
複製装置の有益な開発成果により、内部第２表面と複製面との間に各種層が配される。既に述べたように、最外層は一般に金属フィルム、特にニッケルまたはニッケル化合物フィルムから成っている。熱伝導層および/または吸収層を複製面から離間した側に配することができ、この場合、吸収層は前記金属フィルムと異なる吸収率を有し、特に高い吸収率を有している。また、レーザー波長に対し透明であり、本体を成すこともできる、特にプレートまたはシリンダーの外被を成す透明層を配することもできる。
【００３４】
本発明の目的は請求項１５記載のプロセスによって更に達成することができる。このプロセスによって、基体、好ましくはフィルム、特に転写フィルムにマーキングを施すことができる。放射線発生装置からの放射線の形態を成すエネルギー、好ましくはレーザー光を用いて複製装置の複製面に少なくとも１つの付形領域が画成され、加圧接触している複製装置によって複製面の付形領域が基体に造形される。付形領域を画成するための放射線は完全に外部から供給される。    
複製装置に放射線が照射され、この放射線が成形型の複製面に直接作用するか、または複製装置の別の領域に吸収されることにより、成形型の複製面を加熱することができる。
【００３５】
複製装置の選択領域に放射線を照射することにより、成形型の複製面に温度が異なる領域を画成することができる。付形領域と呼ばれる造形処理を行う作業温度に対応する温度領域が画成される。
【００３６】
この場合、放射線は複製装置に照射される前に基体を透過しないよう誘導される。
【００３７】
基体と加圧された複製装置との協働により、成形型の付形領域を基体に永続的に造形することができる。
【００３８】
個別化されたマーキングは、造形処理における前記温度領域画成プロセスによって選択された複製面の部分領域の造形から成ることが好ましい。マーキングの個別化、即ち、付形領域の変更は、複製面の温度分布を変更することにより達成できる。温度分布の変更は、例えば、レーザー装置のような放射線発生装置の制御、またはビーム誘導および造形装置の制御によって達成できる。
【００３９】
本発明のプロセスの好ましい実施の形態によれば、複製面の少なくとも部分領域が付加エネルギー源によって温度制御される。付加エネルギー源は放射線発生装置とは別であることが好ましい。
【００４０】
本発明のプロセスの好ましい実施の形態におけるプロセス・ステップにおいて、複製装置の成形型の構造化された複製面領域または少なくとも部分領域を付加エネルギー源によって第１温度に加熱することができる。この点において、放射付加エネルギーが加えられない付加エネルギー源による加熱複製面領域または部分領域は造形処理の間第１温度に保持される。
【００４１】
本発明のプロセスの別のステップにおいて、複製装置に放射線が照射される。
【００４２】
付加エネルギー源による複製装置の加熱と放射線による選択的加熱とが相まって、成形型の複製面に温度が異なる領域、特に、異なる方法によって温度制御された少なくとも２つの領域が画成される。領域の一部が第１温度に、また別の一部が放射線による付加エネルギーの注入による第２温度に保持されることが好ましい。前記加熱方法から、第２温度領域を複合熱領域と呼ぶことができる。
【００４３】
第１温度または第２温度のいずれかを造形処理時の作業温度とすることができ、プロセスの別のステップにおいて、第１温度または第２温度の部分領域のいずれか一方を基体に永続的に造形することができる。
【００４４】
エネルギーが注入される位置から造形処理を行う位置に部分領域を移動するための時間が必要なため、付加エネルギー源または放射線発生装置によるエネルギーの注入と造形処理との間に時間差がある。複製面の部分領域の加熱と造形処理との間に時間差がある場合、最初に複製面に画成された熱フィールド分布が熱伝導によって変化する可能性がある。例えば、複製装置に熱が逃げてしまうため加熱領域の温度が低下する可能性がある。このため、複製面領域または部分領域をそれぞれ第１温度および第２温度より高くしておき、その後の造形処理における熱伝導による熱損失を補償することにより、複製面領域または部分領域をそれぞれ第１温度および第２温度にすることができる。
【００４５】
前記時間差をできるだけ短縮することが好ましい。また、少なくとも複製面のすべての部分領域における時間差を等しくすることにより熱伝導効果が同様に作用するようにすることが好ましい。
【００４６】
また、本発明のプロセスは連続的に実行することができる。この点において、複数のプロセス・ステップを同時に実行することもできる。
【００４７】
本発明のプロセスの実施の形態において、第１温度をそれぞれの基体の可塑温度範囲とし、第２温度をフロー温度範囲とすることができる。複製装置が加圧により基体に接触し、部分領域の温度が可塑温度範囲の温度である場合、構造化された複製面の構造体が基体に永続的に造形される。
【００４８】
前記温度が可塑温度範囲より高いフロー温度範囲の温度にある場合、成形型を基体から分離したとき、基体の変形材料が流れ始める。その結果、基体材料の造形表面構造体が平坦化され光学的活性構造体としての形態を成さなくなる。
【００４９】
従って、本プロセスの実施の形態においては、可塑温度に加熱され、放射付加熱の注入を受けない部分領域を基体に造形することができる。放射線によって部分領域をネガティブに選択することができる。
【００５０】
プロセスの別の実施の形態によれば、第１温度が可塑温度範囲より低い弾性温度範囲の温度、また第２温度が可塑温度範囲の温度に設定される。
【００５１】
造形処理を行うと、弾性温度範囲の温度を有する部分領域は弾性変形のみをもたらす。成形型を基体から分離すると、造形された表面構造体が弾性復元力によって略元の表面形状に戻る。
【００５２】
従って、本プロセスの実施の形態においては、複合熱領域が選択的に造形される。それ故、放射付加熱を注入することは部分領域をポジティブに選択することを意味する。
【００５３】
基体は複数の層から成ることができる。基体の仕様温度または仕様温度範囲は、特に基体の一部を成す熱可塑性層の仕様温度または仕様温度範囲を意味する。基体の別の層、例えば、担体層は別の温度であってよい。一般的に、基体の温度または温度範囲は、熱可塑性層の温度または温度範囲であることが好ましい。
【００５４】
プロセスの有益な開発成果により、複製面全体または部分が放射線の作用を受ける前に均一に加熱される。加熱しない場合、部分領域が造形処理における作業温度に達しないため、表面区分の加熱は初期段階における成形部分領域の大まかな選択を意味する。
【００５５】
別の有益な実施の形態において、造形処理が終了した後、放射線発生装置による次のエネルギーが注入される前に複製面全体または部分が冷却される。冷却は熱伝導による放熱および/または空気またはガス冷却によることができる。特に、装置を永続的に動作させる場合、冷却することにより複製面の温度フィールドを好ましくは造形処理に必要な温度未満に制御することができる。また、冷却することにより複製装置の過熱を未然に防止することができる。
【００５６】
更に別の実施の形態において、放射線が複製面に直接照射されるか、または複製面から離間した面に照射される。特に、複製装置がローラのような型押シリンダーの形態を成す場合、複製面にレーザーを照射する際、レーザー光の入射角を変更することができる。複製面に対するレーザー光の入射角を変更することにより、レーザー光の吸収を大幅に変更することができる。従って、この入射角をプロセスの可変付加パラメータとして利用することができる。
【００５７】
成形型が基体に接触する直前または既に接触しているときにレーザーを照射することができるため、複製面から離間した面に放射線を照射することが有益である。複製面から離間した面は、成形型が既に基体に接触しているときに放射線が照射可能な形態を成すことができる。これにより、放射線の照射と造形処理との時間差を自由に調整することができる。
【００５８】
本発明のプロセスの好ましい実施の形態において、複製装置を複製ローラとすることができ、複製ローラの第１角度位置において放射線を照射し、第２角度位置において複製ローラを基体に接触させる。任意として、複製ローラの第３角度位置において冷却し、第４角度位置において温度を制御することができる。複製ローラの回転方向における第１角度位置と第２角度位置との成す角度が非常に小さく、第１角度位置において画成された熱潜像が、複製ローラが第２角度位置に回転した後も明確な輪郭を保持しているようにすることが有益である。このことは、例えば、熱伝導に起因する熱潜像の鮮明さの欠如または不鮮明度が複製プロセスの望ましい解像度の逆数より低い場合に達成される。幾何光学における錯乱円の定義を鮮明さの欠如の尺度とすることができる。複製面の温度分布を均一化するためには、回転方向における第２角度位置と第１角度位置との成す角度をできるだけ大きく、特に１８０°を超える角度することが好ましい。また、第２角度位置と第３角度位置および/または第３角度位置と第４角度位置との成す角度をできるだけ小さく、特に９０°未満にすることが好ましい。
【００５９】
好ましい実施の形態において、放射線が領域単位または逐次書き込みモードの点として複製装置に伝送される。特に、回転式型押シリンダーに書込みプロセスを用いて複製面に放射線を照射すると効果が得られる。この実施の形態において、装置の構造により、造形処理の間複製面が基体によって覆われ放射線を照射することができないため、複製面の部分領域の加熱とその部分領域の造形処理との間に時間差が生じる。放射線によって成形型に情報を線状に伝達し、その線が複製ギャップと平行であれば、少なくとも成形型の任意の点における照射プロセス・ステップと造形プロセス・ステップとの時間差を略等しくすることができる。
【００６０】
領域照射と型押パンチとを組み合わせることによりこれに相当する効果が得られる。この場合、最初にすべての領域に同時に放射線を照射し、次いですべての部分領域を同時に造形することにより、加熱と造形との時間差を等しくすることができる。しかし、別の効果、例えば、放射線照射プロセスにおいて効果が得られる場合には、書込みプロセスと型押パンチとの組合せ、および領域照射と型押シリンダーとの組合せを用いることもできる。
【００６１】
従って、本装置および方法により、１つの成形型から、例えば、ドキュメントまたは個人に固有のマーキングを含む多様なマーキングを基体に施すことができる。この場合、造形処理において成形型の部分領域を選択的に活性化または非活性化することができる。
【００６２】
本発明の更なる特徴、詳細、および効果は、以下に述べるマーキング形成方法および装置の実施の形態例から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
図１ａは基体４３にマーキングを施す装置の実施の形態の構成を示す図である。図示の実施の形態において、基体４３はフィルムの形態を成している。このフィルムは転写フィルムであってよい。この装置は複製ローラ４１およびローラの形態を成す反対圧力装置４２を備え、基体４３が複製ローラ４１と反対圧力装置４２との間に誘導される。複製ローラ４１には外部からレーザー・ビーム３０が照射される。
【００６４】
基体４３の厚さは１ｍｍ未満であり、層複合体であってよい。少なくとも１つの層が透明プラスチック材料から成っている。別の層は金属層、干渉層、保護層、担体層または接着層であってよい。
【００６５】
複製面に回折体押型４６を成す表面付形体を有する金属または金属で覆った複製ローラ４１を備えることが好ましい。回折体押型４６の深さは、約０〜２０μｍであり、ライン間隔または空間周波数が１０本/ｍｍ〜４０００本/ｍｍである。
【００６６】
反対圧力装置４２は円筒ローラの形態を成し、ゴムから成るかまたはゴムから成る外被を備えることができる。
【００６７】
矢印４８および４９はそれぞれ複製ローラ４１および反対圧力装置４２の回転方向を示し、複製ローラ４１は時計方向、また反対圧力装置４２は反時計方向に回転する。矢印４７は、図１ａにおいて左方向である基体４３が進む方向を示している。複製ローラ４１、基体４３、および反対圧力装置４２が協働することにより、複製ローラ４１と反対圧力装置４２とが回転する間に、回折体押型４６を有する複製面が一般に調整可能な所定圧力によって基体４３に押圧される。複製ローラ４１と基体４３との接触領域において、マーキング４５を成す表面４４が基体４３に造形される。
【００６８】
レーザー・ビーム３０は領域単位、または別の実施の形態においては点状の逐次モードで表面４４に照射することができる。レーザー・ビーム３０のパワー、ビーム方向、表面領域のパワー密度等は制御装置によって制御される。レーザー・ビーム３０はパルス化またはパワー変調可能であり、パワーが一定であることが好ましい。レーザー・ビーム３０は照射時に固定または移動することができる。例えば、マスク投影プロセスによる領域照射の場合、複製ローラが回転している間、レーザー・ビーム３０は固定であることが好ましい。別の実施の形態においては、複製ローラ４１の回転に同期させてレーザー・ビーム３０が矢印９０の方向に移動される。点状または略点状のレーザー・ビーム３０による書込み照射プロセスにおいて、レーザー・ビーム３０を複製ローラ４１の回転に同期させて矢印９０の方向、および複製ローラ４１の回転軸に平行に矢印９１の方向に移動することができる。点状照射の場合、レーザー・ビームを絞ることによりビーム径を、例えば、１ｍｍ未満にすることができる。
【００６９】
複製ローラ４１は内部熱源、即ち、内部で動作する制御可能な熱源（図示せず）によって、回折体押型４６を有する複製面全体が、基体４３の造形温度、即ち、基体４３の可塑温度範囲より低い弾性温度範囲の温度に好ましくは均一に加熱される。
【００７０】
内部熱源による加熱に加え、レーザー・ビーム３０が照射され複合熱領域を構成する複製ローラ４１の部分領域のみが造形されることにより、永続的なマーキング４５が施される。任意の角度で複製ローラに誘導することができるレーザー・ビーム３０が照射された表面４４に付加エネルギーが注入され、図１ａにおいて複製ローラ上の矩形領域４４として示す熱潜像が画成される。熱潜像は、例えば、円、多角形、閉じ多角形のような簡単な幾何学形状のみならず、文字、数字、または記号を表す形状にすることもできる。レーザー・ビーム３０による表面４４へのエネルギーの注入は、造形処理が行われる領域から回転角で約９０°離間した回転中の複製ローラ４１の領域に対して行われる。この空間的間隔がエネルギーの照射と造形処理との時間差となる。照射された表面４４の温度が、基体４３の可塑温度範囲の温度、または前記時間差による熱伝導効果を補償するため、基体４３の可塑温度範囲より高い温度になるようレーザー・ビーム３０によってエネルギーが注入される。このような温度制御により、複製処理時において、複製ローラ４１の部分領域４４の表面温度が可塑温度範囲の温度に保持され、複製装置４１と基体４３との接触領域において、基体４３が永続的に造形される。エネルギー照射表面４４の形状および構成を変更することにより、任意の形状および構成を成すマーキング４５を基体４３に施すことができる。
【００７１】
本装置の１つの動作モードにおいて、レーザー・ビーム３０をオン/オフ制御することにより、空間的に離間したマーキング４５を施すことが好ましい。これらのマーキング４５の各々の構成を同じにするか、または、例えば、通し番号のような個別構成を採ることもできる。
【００７２】
図１ａに示す装置の別の動作モードにおいて、レーザー・ビームを連続的に発生させ、複製ローラ４１のレーザー・ビーム３０の入射点を複製ローラ４１の回転に同期させて矢印９０の方向、および矢印９１で示す複製ローラ４１を横断する方向に、例えば、平行または角度を持たせて移動することができる。この動作モードにより、基体４３が進む方向４７に応じて変化するパターンを成すマーキング４５を施すことができる。
【００７３】
特に、この動作モードにおいて、レーザー・ビーム３０の移動制御が可能であり、複製ローラの複数回転、即ち、複数の作業サイクルにわたり個別マーキングを施すことができる。
【００７４】
このようにして、例えば、進行方向４７の長さが任意のテキストを基体４３に形成することができる。
【００７５】
この動作モードの別の実施の形態において、レーザー・ビーム３０を連続的に発生させ、ビーム・プロファイルを変更することにより、複製ローラ４１の表面領域のパワー密度が変更される。
【００７６】
これらの動作モードを組み合せることもできる。
【００７７】
図１ｂは、領域照射プロセスを伴う、図１ａに示す装置の別の実施の形態を示す図である。図１ｂの装置は図１ａの装置と同様であるが、図１ｂの装置は、放射線発生装置として、レーザー・ダイオード・アレイ９３を備えている。
【００７８】
レーザー・ダイオード・アレイ９３は、放射線の出射方向がすべて同じになるよう互いに平行に同じ向きに配された複数のレーザー・ダイオード９４を有している。不図示の制御装置により、レーザー・ダイオード９４を個別に動作させ、パワー変調することができる。レーザー・ダイオード・アレイ９３は、長手方向が複製ローラ４１の回転軸方向と平行になるよう配され、レーザー・ビーム３０が複製ローラ４１に照射される。レーザー・ダイオード・アレイ９３と複製ローラ４１との間隔は、レーザー・ダイオード９４の放射特性、または不図示の介在光学系の配列方法に依存し、レーザー・ビーム３０によって複製ローラ３０において必要なパワー密度分布が得られるよう設定される。レーザー・ダイオード９４を変調制御することによって得られる表面領域におけるパワー密度変化と複製ローラ４１の回転との協働により、任意の照射パターンを複製ローラ４１に画成することができ、それによって任意のマーキング４５を基体４３に施すことができる。
【００７９】
図１ｃは、書込み照射プロセスを伴う、図１ａの装置の別の実施の形態を示す図である。図１ｃの装置は、図１ａの措置の構成と同様であり、基体４３が複製ローラ４１と反対圧力装置４２との間に誘導され、基体４３にマーキング４５が施される。また、外部からレーザー・ビーム３０が複製ローラ４１に照射される。レーザー・ビーム３０はレーザー光源９４から介在光学系９５および偏向装置９６を通して複製ローラ４１に達し入射点１０１が形成される。レーザー光源９４は、図１ｃにおいて直方体で示してあり、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、エキシマー、固体、ガス、半導体レーザー等、任意の形態を成すことができる。レーザー光源９４は、出力端におけるレーザー光３０が複製ローラの回転軸から略平行移動した位置に来るよう、複製ローラ４１から離間した基体４３の上部に配されている。別の装置構成において、出力端におけるレーザー光３０が基体４３に対し略垂直になるようレーザー光源９４を配し、角度を適切に変更することもできる。光学系９５はレーザー・ビーム３０の伝搬方向における下流に配され、ビーム誘導およびビーム形成のための光学素子を有している。
【００８０】
レーザー・ビーム３０の伝搬方向における下流に配されている偏向装置９６によって、レーザー・ビーム３０が制御可能な角度αをもって偏向され、複製ローラ４１上の入射点１０１を複製ローラ４１の回転軸に平行な方向に沿って移動することができる。
【００８１】
偏向装置９６は、例えば、モータ、特にサーボ・モータ、ステッピング・モータ、あるいはガルバノメータ・ドライブのような駆動装置９８、および駆動軸９９に取り付けられ表側に反射面を有する反射鏡９７を備えている。反射鏡９７が堅固に取り付けられている駆動軸９９は駆動装置９８によって駆動される。駆動軸９９の回転軸が反射鏡９７の表側反射面の平面上に来るように駆動軸９９と反射鏡９７とを配することによって、駆動軸９９によって反射鏡９７の表側反射面がマスクされないか、または僅かにマスクされるようにすることができる。この構成において、駆動装置９８による駆動軸９９の回転運動によって、回転軸を中心に反射鏡９７の表側反射面を回転することができる。
【００８２】
偏向装置９６は、レーザー・ビーム３０がα/２の角度を持って反射鏡９７の表側反射面に入射し、反射鏡９７の表側反射面の傾斜軸が偏向装置９６に入射し反射されるレーザー・ビーム３０によって画成される平面に対し略垂直になるよう配される。
【００８３】
光学系９５は偏向装置９６の下流に配することもできる。
【００８４】
複製ローラ４１の回転軸に平行な方向における、複製ローラ４１上の入射点１０１の位置が偏向装置によって制御される。複製ローラ４１の回転運動との協働により、複製ローラ４１に照射パターン１００が形成される。図１ｃに示す照射パターン１００は線状に書き込まれた熱経路であり連続した線を成している。熱経路は複製ローラ４１の回転軸に対し略平行に延び、入射点１０１の進行方向は線毎に異なる
図２ａは図１ａに示す装置の断面図である。基体４３は熱可塑性層５１、第２層５２、および、例えば、ポリエステルまたはポリカーボネート・フィルムのような担体フィルム５０から成る層複合体である。第２層５２および別の層は任意である。第２層５２および別の層は保護ラッカー層、金属層、干渉層、または接着層であることが好ましい。複製ローラ４１は図に概略を示す回折体押型４６を備えている。回折体押型４６は表面全体に形成されていることが好ましいが、部分領域にのみ形成することもできる。
【００８５】
既に述べたように、複製ローラ４１と基体４３が加圧下において協働し、複製ローラ４１が矢印４８で示す方向に回転し、基体４３がこの回転に呼応し滑りを伴うことなく矢印４７で示す方向に移動する。複製ローラ４１の全体または部分領域が、不図示の制御可能な内部熱源によって加熱される。外部からレーザー・ビーム３０が複製ローラ４１の複製ギャップ５３の上流領域の回折体押型４６を担持している複製面に照射される。複製ギャップは造形処理において複製ローラと基体とが接触する領域を意味する。
【００８６】
図２ａのプロセスの実施の形態において、制御可能な内部熱源によって複製面が弾性温度範囲の温度に加熱される。レーザー・ビーム３０による付加エネルギーの注入により、照射領域７０が更に加熱され複合熱領域に変化する。複製ローラ４１の複製面の領域７０が基体４３に接触したとき、その温度が基体４３の可塑温度範囲の温度に、またその他の領域の温度が可塑温度範囲より低く、例えば、基体の弾性温度範囲の温度になるようエネルギーが注入される。この温度分布において、回折体押型４６を基体に造形処理すると領域７０のみが熱可塑性層５１に永続的に造形される。このようにして、表面領域が回折構造体を成すマーキング４５が個別セキュリティー機能として基体４３に施される。
【００８７】
以下、図２ｂを参照して、基体に造形される複製装置の複製面の部分領域をポジティブまたはネガティブに選択する方法を詳細に説明する。
【００８８】
図２ｂは、型押ローラの周囲領域を横軸Ｘにプロットし、周囲領域に沿った型押ローラの複製面のそれぞれの温度を縦軸Ｙにプロットした座標２０示す図である。
【００８９】
温度スケールは定性的に３つの範囲に分割することができる。即ち、第１の温度範囲は弾性温度範囲Ｔelast であり、その上の温度範囲は可塑温度範囲Ｔplastである。また、図において最も高い温度範囲はフロー温度範囲Ｔfliessである。
【００９０】
可塑温度範囲Ｔplastにおいてのみ、ローラの表面付形体が基体に永続的に造形される。従って、この温度範囲が造形処理に必要なプロセス・ウィンドウとなる。
【００９１】
弾性温度範囲Ｔelastは可塑温度範囲より低く設定される。この温度範囲の温度、少なくともＴplastに近い温度において、型押ローラが押圧されると基体は弾性変形するが、型押ローラから分離されると直ちに弾性復元力または減衰運動により一般に平坦な元の表面に戻る。
【００９２】
フロー温度範囲Ｔfliessにおいて、型押ローラが押圧されると基体は変形する。しかし、型押ローラから分離されると高温のため基体材料が流れ始める。その結果、造形された構造体を含む基体表面の凹凸が平坦化される。フロー温度範囲および弾性温度範囲の温度によって基体に造形された造形効果は永続的には残らない。
【００９３】
図２ｂにおいて、領域Ｉの型押ローラの表面温度は弾性温度範囲Ｔplastにある。領域ＩＩにおいては可塑温度範囲Ｔplastの温度にあり、領域ＩＩＩにおいて再度弾性温度範囲Ｔplastの温度に戻っている。型押ローラの構造化面を基体に造形すると、領域ＩおよびＩＩＩにおいて構造体が基体に造形されるが、弾性復元力によって元の形状に戻る。領域ＩＩにおいて、造形処理により表面構造体が基体に永続的に造形される。このような温度プロファイルにより、領域ＩおよびＩＩＩにおいては永続的な表面構造体が造形されず、領域ＩＩにおいて造形されるポジティブ画像を有する基体が得られる。図２ｂの基体４３は図２ａの基体４３を拡大したものである。
【００９４】
図３ａは図２ａと同じ部分を示す本発明のプロセスの別の実施の形態を示す図である。図３ａにおいて、回折体押型４６を担持している複製ローラ４１の表面温度が制御可能な内部熱源によって基体４３の可塑温度範囲の温度に加熱されている。
【００９５】
レーザー光３０により付加エネルギーが注入され、領域７０が高温度に上昇している。付加エネルギーの加熱により、領域７０の温度が可塑温度範囲を超える温度に上昇している場合、放射線が照射されなかった回折体押型４６を成す複製面領域のみが造形される。
【００９６】
このプロセスを図３ｂに図解する。図において、領域ＩおよびＩＩＩにおけるローラの温度プロファイルＴが可塑温度範囲Ｔplastの温度にあるのに対し、領域ＩＩにおける温度はフロー温度範囲Ｔfliessにある。造形処理において、このようなプロセスにより、領域ＩおよびＩＩＩの表面構造体を有し、領域ＩＩの表面プロファイルが言わば治癒されネガティブ画像を有する基体４３が得られる。図３ｂの基体４３は図３ａの基体４３を拡大したものである。
【００９７】
図２ａのプロセスによりポジティブ画像を、図３ａのプロセスによってネガティブ画像を基体に形成することができる。
【００９８】
図４は、例えば、図１ａの複製ローラ４１のような複製装置３５の断面図である。複製装置３５は複製面に表面付形体３６を備えている。等温線３２は複製装置３５の表面付形体３６領域の温度分布を示している。簡略化のため、図ではそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３の温度を有する領域を区分する３つの等温線のみを示してある。また、表面付形体３６を有する複製面に誘導照射されるレーザー・ビーム３０、およびその吸収域３１も図解してある。図４は異なる温度を有する領域を画成するプロセスの実施の形態を示している。プロセスの第１ステップにおいて、表面付形体３６を有する複製面の近傍において、複製装置３５の領域Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩが制御可能な熱源によって第１温度に設定される。第１ステップと時間的に重複することができる次のステップにおいて、複製装置３５の領域ＩＩにレーザー・ビーム３０が照射される。これにより、レーザー・ビーム３０が、表面付形体３６を有する複製面の吸収域３１に吸収される。エネルギーが注入されることにより、吸収域３１の温度Ｔ１が温度Ｔ３に上昇する。熱伝導により、温度範囲Ｔ１が複製装置の下部に移動し、図４に示す熱分布が画成される。初期温度Ｔ１、エネルギー注入量、レーザー・ビーム３０の照射位置および範囲に依存するが、ポジティブ画像を形成するための図２ｂの温度プロファイル、またはネガティブ画像を形成するための図３ｂの温度プロファイルを複製面に画成することができる。
【００９９】
図５ａおよび５ｂは、本発明のプロセスのそれぞれの実施の形態によって個別セキュリティー機能を形成する方法を示している。それぞれの図の左側に平面図として示してあるのは、例えば、図１ａの複製ローラ４１のような構造化面２を有する複製面の部分領域である。図の右側に平面図として示してあるのは造形処理後の、例えば、図１ａの基体４３のような基体の部分４である。
【０１００】
図５ａにおいて、表面２の文字Ｋを成す表面部分３が基体の可塑温度範囲Ｔplastの温度Ｔを有している。この領域以外の表面２は可塑温度範囲Ｔplast外の温度を有している。この温度分布による造形処理により、鏡像文字Ｋを成す表面部分が構造化面２の表面付形体によって型押しされることによりポジティブ画像５が基体４３に形成される。
【０１０１】
図５ｂにおいて、文字Ｋを成す表面部分が基体の可塑温度範囲Ｔplast外の温度Ｔを有し、この領域以外の表面２が可塑温度範囲Ｔplastの温度を有している。この温度分布による造形処理によって得られる基体上の永続的な型は、鏡像文字Ｋを成す表面部分を補完する領域が構造化面２の表面付形体によって型押しされたネガティブ画像である。
【０１０２】
図６は図１ａの複製ローラ４１の複製面の別の部分を示す図である。この部分は各種部分領域に細分割された回折体押型４６を有している。これらの部分領域は、空間周波数、格子間隔、格子曲率、格子の対称性、またはその他のパラメータが異なる限定された数の回折パターンから成っている。多くの可能なオプションの代表として、図ではそれぞれ異なる３つの回折パターンを有する領域、８０、８１、８２が示されている。各々の部分領域８０、８１、８２はそれぞれ１つの回折パターンのみを有している。これら異なる部分領域８０、８１、８２が規則的に交互に配されている。部分領域８０、８１、８２は、例えば、辺の長さが０．３ｍｍ以下の方形輪郭によって画成された表面フィールドであることが好ましい。本明細書記載のプロセスにより、複製処理において放射線、特にレーザーを照射し、部分領域８０、８１、８２を活性化または非活性化することにより、ポジティブ画像またはネガティブ画像を複製ローラから基体に形成することができる。このようにして形成された画像８５は、部分領域８０、８１、８２に対応する部分領域造形体８０ａ、８１ａ、８２ａを有している。
【０１０３】
この実施の形態において、画像８５がそれぞれ１つの回折パターンを有する画像領域８６、８７、８８を有するよう、即ち、それぞれの画像領域が１つの部分領域８０、８１、８２によって形成された画像領域８６、８７、８８を有するよう回折体押型４６の部分領域８０、８１、８２が複製装置の熱分布によって選択される。画像８５を見ると、個別部分領域造形体から成る画像領域８６、８７、８８が、周知技術による画像のように全体が一様な画像領域として見えるが、それぞれが特定の光学特性を有している点が異なっている。
【０１０４】
図７の実施の形態において、装置の構造が図２ａの装置の構造に類似している。図７において、複製ローラ４１に対するレーザー・ビーム３０の照射が、回折体押型４６を担持しているローラ表面と同心円を成す内部に設けられた第２表面６０の照射領域７１に照射されることによって達成される。レーザー・ビームが完全または部分的に照射領域７１に吸収されることにより、複製装置に熱が注入される。内部の照射領域７１からの熱伝導によって複製面上の領域７０の温度が上昇する。レーザー・ビーム３０が照射される照射領域７１の形状は、図２ａの実施の形態同様、マスク投影プロセスまたは書込みプロセスによって形成することができる。本実施の形態は、照射面７１と、基体と複製ローラ４１との接触領域との回転角変位を非常に小さくすることができるため、照射と造形処理との時間差を非常に短くすることができる。一部の実施の形態において、特にレーザー・ダイオードを使用する場合、レーザー光源全体を複製ローラに組み込むことができる。好ましくは複製ローラ４１と同軸上に延びる空中ビーム誘導のみならず、１つ以上の導光体を用いて誘導することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１ａ】基体にマーキングを施す装置の実施の形態を示す図。
【図１ｂ】基体にマーキングを施す装置の実施の形態を示す図。
【図１ｃ】基体にマーキングを施す装置の実施の形態を示す図。
【図２ａ】第１のプロセスの実施における、図１ａの実施の形態による装置の基体に垂直な面を成すＩＩ−ＩＩ線詳細断面図。
【図２ｂ】図２ａのプロセスに基づく複製装置の熱分布と基体上の造形領域との関係を示す図。
【図３ａ】第２のプロセスの実施における、図１ａの実施の形態による装置の基体に垂直な面を成すＩＩ−ＩＩ線詳細断面図。
【図３ｂ】図３ａのプロセスに基づく複製装置の熱分布と基体上の造形領域との関係を示す図。
【図４】レーザー・ビームが照射されたときの複製装置の部分の熱分布を示す断面図。
【図５ａ】ポジティブ画像を形成する方法を説明する図。
【図５ｂ】ネガティブ画像を形成する方法を説明する図。
【図６】図１ａの複製装置の表面の一部およびその複製装置によって施されたマーキングを示す平面図。
【図７】別のプロセスの実施における、図１ａの実施の形態による装置の基体に垂直な面を成すＩＩ−ＩＩ線詳細断面図。
【符号の説明】
【０１０６】
３０          レーザー・ビーム（レーザー装置）
３１          吸収域
３２          等温線
３５、４１    複製装置
３６          表面付形体
４２          反対圧力装置
４３          基体
４４          照射領域
４５          マーキング
４６          回折体押型
９３          レーザー・ダイオード・アレイ
９４          レーザー・ダイオード
９５          介在光学系
９６          偏向装置
９７          反射鏡
９８          駆動装置
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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