(57)【要約】【課題】金属ナノ粒子インクの不十分な付着性によって生じる問題に対処した、そのようなインクを利用する光学セキュリティ装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１の面および第２の面を有する基材（１０２）と、第１の面（１０２）の少なくとも１つの領域に断続的に供給されて、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチを形成している金属ナノ粒子インク（１０４）とを含み、金属ナノ粒子インクが供給された１つまたは複数の領域（１０８）に、高屈折率のコーティング（１０６）が施され、高屈折率のコーティング（１０６）は、金属ナノ粒子インクが存在しない第１の面（１０２）に付着し、それにより、第１の面（１０２）と高屈折率のコーティング（１０６）との間に金属ナノ粒子インク（１０４）を保持する、光学セキュリティ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面および第２の面を有する基材と、前記第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に供給されて、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチを形成している金属ナノ粒子インクとを含む光学セキュリティ装置であって、前記金属ナノ粒子インクが供給された前記１つまたは複数の領域を覆う高屈折率のコーティングが施され、前記高屈折率のコーティングは、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面に付着し、それにより、前記第１の面と前記高屈折率のコーティングとの間に前記金属ナノ粒子インクを保持する、光学セキュリティ装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチは、凹凸構造を少なくとも部分的に覆い、前記凹凸構造は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられる、請求項１に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、前記基材の前記第１の面に設けられる、請求項２に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項４】
前記凹凸構造は、前記基材の前記第２の面に設けられる、請求項２に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項５】
半透明または透明のコーティングが、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチが存在しない前記凹凸構造または各凹凸構造の少なくとも一部に直接施される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項６】
前記透明または半透明のコーティングの屈折率は、前記凹凸構造または各凹凸構造の屈折率と実質的に同じである、請求項５に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項７】
前記高屈折率コーティング、および前記透明または半透明のコーティングは同じ屈折率を有する、請求項５または６に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項８】
前記凹凸構造は回折構造である、請求項２〜７のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項９】
前記凹凸構造は回折光学素子である、請求項２〜８のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１０】
前記金属ナノ粒子インクは、前記第１の面に複数の実質的に平行な線で供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１１】
各線は１ｎｍ〜２００μｍの幅を有する、請求項１０に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１２】
前記線は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する、請求項１０または１１に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１３】
前記金属ナノ粒子インクは、複数の略円形の点で供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１４】
各略円形の点は、１ｎｍ〜２００μｍの直径を有する、請求項１３に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１５】
前記点は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する、請求項１３または１４に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１６】
前記実質的に平行な線または略円形の点の寸法および間隔は、０．１を超える光学密度をもたらす、請求項１０または１３に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１７】
前記金属ナノ粒子インクは、実質的に不透明な反射層を形成する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１８】
前記金属ナノ粒子インクは、屈折率が前記凹凸構造の屈折率よりも大きい半透明層を形成する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１９】
前記高屈折率コーティングは硬化性コーティングである、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２０】
前記金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インクである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２１】
前記銀ナノ粒子インクは、銀が４０％未満である、請求項２０に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２２】
前記金属ナノ粒子インクは、アルミニウムナノ粒子インクである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２３】
前記金属ナノ粒子インクは、チタンナノ粒子インクである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２４】
前記基材は透明または半透明である、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２５】
前記透明または半透明基材の前記第１の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含む、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２６】
前記透明または半透明基材の前記第２の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含む、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの不透明層は、少なくとも部分的に除去されて、前記基材の前記第１および第２の面の少なくとも１つで、前記金属ナノ粒子インクおよび高屈折率コーティングが供給された領域に窓または半窓を形成する、請求項２５または２６に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２８】
前記不透明層の少なくとも１つが、前記金属ナノ粒子インクの領域で前記基材の前記第２の面に断続的に供給されて、印または画像を形成する、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの不透明層は、不透明コーティング、好ましくは不透明インク層である、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項３０】
光学セキュリティ装置を製造する方法であって、金属ナノ粒子インクを基材の第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に塗布することと、前記金属ナノ粒子インクが塗布された前記領域または各領域を覆う高屈折率コーティングを施し、それにより、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面に前記高屈折率コーティングが付着し、それにより、前記金属ナノ粒子インクを前記第１の面と前記高屈折率コーティングとの間に保持することとを含む方法。
【請求項３１】
凹凸構造を少なくとも部分的に覆うように、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチを塗布し、前記凹凸構造は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられるステップをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記凹凸構造を前記基材の前記第１の面に付けるステップをさらに含む、請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記凹凸構造を前記基材の前記第２の面に付けるステップをさらに含む、請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチが存在しない前記凹凸構造または各凹凸構造の少なくとも一部に、透明または半透明のコーティングを直接施すステップを含む、請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記透明または半透明のコーティングの屈折率は、前記凹凸構造または各凹凸構造の屈折率と実質的に同じである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記高屈折率コーティング、および透明または半透明のコーティングは、同じコーティングとして施される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記凹凸構造を回折構造として付けるステップをさらに含む、請求項３０〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記凹凸構造を回折光学素子として付けるステップをさらに含む、請求項３０〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記金属ナノ粒子インクを前記第１の面に複数の実質的に平行な線で塗布するステップをさらに含む、請求項３０〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
各線は１ｎｍ〜２００μｍの幅で塗布される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記線は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する、請求項３９または４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記金属ナノ粒子インクは、複数の略円形の点で塗布される、請求項３０〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
各略円形の点は、１ｎｍ〜２００μｍの直径を有する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記点は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する、請求項４２または４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記実質的に平行な線または略円形の点の寸法および間隔は、０．１を超える光学密度をもたらす、請求項３９または４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記金属ナノ粒子インクは、実質的に不透明な反射層として塗布される、請求項３０〜４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記金属ナノ粒子インクは、屈折率が前記凹凸構造の屈折率よりも大きい半透明層として塗布される、請求項３０〜４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記高屈折率コーティングは硬化性コーティングである、請求項３０〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インクである、請求項３０〜４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記銀ナノ粒子インクは、銀が４０％未満である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記金属ナノ粒子インクは、アルミニウムナノ粒子インクである、請求項３０〜５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属ナノ粒子インクは、チタンナノ粒子インクである、請求項３０〜５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記基材は透明または半透明である、請求項３０〜５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
前記光学セキュリティ装置は、前記透明または半透明の基材の前記第１の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含む、請求項３０〜５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
前記光学セキュリティ装置は、前記透明または半透明の基材の前記第２の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含む、請求項３０〜５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの不透明層は、少なくとも部分的に除去されて、前記金属ナノ粒子インクおよび高いリトラクションインデックスコーティングが供給された領域に窓または半窓を形成する、請求項５４または５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの不透明層が、金属ナノ粒子インクの領域で前記基材の前記第２の面に断続的に供給されて、印または画像を形成する、請求項５４〜５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの不透明層は、不透明コーティング、好ましくは不透明インク層である、請求項５４〜５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
請求項３０〜５８のいずれか一項に記載の方法によって製造される光学セキュリティ装置。
【請求項６０】
請求項１〜２９または５９のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置を含む、紙幣などのセキュリティ書類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学セキュリティ装置およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、構築するのにナノ粒子インクを利用する光学セキュリティ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学セキュリティ装置は、通常、セキュリティ書類の無断複製または偽造を回避する手段としてそのような文書で使用される。通常、そのような装置は、潜在的偽造者が複製するのに困難な光学効果を生じさせる。
【０００３】
広範な光学セキュリティ装置が当技術分野において公知である。多くの場合、そのような装置は、光学的効果を示すために、反射コーティングまたは高屈折率を有する半透明コーティングを施すことで対処する。例えば、回折パターンをポリマー層にエンボス加工して、表面の凹凸パターンを形成し、パターン上に薄い反射金属層を設けることで光学セキュリティ装置を構築するのが一般的である。このようにして、回折パターンで生じる効果は反射で視認することができる。あるいは、高屈折率を有する透明層の代わりに金属層を使用して、回折効果が見えるようにするとともに、装置の裏の情報も見ることができるようにする。
【０００４】
薄い金属反射層は、いくつかの方法で設けることができる。１つの方法は、真空蒸着法を使用することである。この方法では、コーティングされる材料は真空中に置かれ、金属は気化される。気化した金属が材料に接触すると、金属は凝結し、材料上に金属層を形成する。この手法は反射層を設けるのに有効であるが、比較的費用がかかる。
【０００５】
真空蒸着法の代替案は、金属ナノ粒子インクを利用して、必要とされる面にコーティングすることである。そのようなインクの塗布は、真空蒸着法と比較して、かなり低いコストで行うことができるが、それにもかかわらず、インクの組成に応じて、高い反射性か、または高屈折率で半透明かのいずれかの薄いコーティングが得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インクが塗布される面に対する弱い付着性を示すなど、金属ナノ粒子インクの使用には以前から問題があった。結果として、これらのインクの魅力的な光学特性にもかかわらず、光学セキュリティ装置を製造する際に、これらのタイプのインクを実際に使用するのは困難であることが分かっている。
【０００７】
したがって、金属ナノ粒子インクの不十分な付着性によって生じる問題に対処した、そのようなインクを利用する光学セキュリティ装置を提供することが望ましい。そのような光学セキュリティ装置を製造する方法を提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１の面および第２の面を有する基材と、第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に供給されて、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチを形成している金属ナノ粒子インクとを含み、金属ナノ粒子インクが供給された１つまたは複数の領域を覆う高屈折率のコーティングが施され、高屈折率のコーティングは、金属ナノ粒子インクが存在しない第１の面に付着し、それにより、第１の面と高屈折率のコーティングとの間に金属ナノ粒子インクを保持し、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチは、回折凹凸構造を少なくとも部分的に覆う、光学セキュリティ装置が提供される。
【０００９】
回折凹凸構造は、基材の第１の面に設けることができる。あるいは、回折凹凸構造は、基材の第２の面に設けることができる。凹凸構造は、回折光学素子とすることができる。
【００１０】
透明または半透明のコーティングは、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチが存在しないその凹凸構造または各凹凸構造の少なくとも一部に直接施すことができる。透明または半透明のコーティングの屈折率は、その凹凸構造または各凹凸構造の屈折率と実質的に同じとすることができる。
【００１１】
高屈折率コーティング、および透明または半透明のコーティングは、同じ屈折率を有することができるのが好ましい。コーティングは同じとすることができ、好ましくは同時に施すことができるのがさらにいっそう好ましい。
【００１２】
これは、必要に応じて、凹凸構造の、金属ナノ粒子インクを供給されない部分を見えなくすることを可能にする。
【００１３】
あるいは、凹凸構造は、偏光回折格子などのｑ高分解能（ｑ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）または高アスペクト比の回折格子とすることができる。
【００１４】
金属ナノ粒子インクは、第１の面に複数の実質的に平行な線で供給することができる。金属ナノ粒子インクがこのように供給される場合、各線は１ｎｍ〜２００μｍの幅を有するのが好ましく、線は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間するのがさらに好ましい。
【００１５】
あるいは、金属ナノ粒子インクは、複数の略円形の点で供給される。金属ナノ粒子インクがこのように供給される場合、各略円形の点は、１ｎｍ〜２００μｍの直径を有するのが好ましく、点は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間するのがさらに好ましい。
【００１６】
実質的に平行な線または略円形の点の寸法および間隔は、０．１を超える光学密度をもたらす。
【００１７】
コーティングは硬化性コーティングとすることができる。
【００１８】
金属ナノ粒子インクは、実質的に不透明の反射層を形成することができる。あるいは、金属ナノ粒子インクは、凹凸構造よりも大きい屈折率を有する半透明層を形成することができる。
【００１９】
金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インクとすることができる。この場合に、銀ナノ粒子インクは、銀が４０％未満であるのが好ましい。
【００２０】
あるいは、金属ナノ粒子インクは、アルミニウムナノ粒子インクとすることができる。さらなる代替案として、金属ナノ粒子インクは、チタンナノ粒子インクとされる。
【００２１】
光学セキュリティ装置の基材は、透明または半透明とすることができる。光学セキュリティ装置は、透明または半透明基材の第１の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含むことができる。さらに、光学セキュリティ装置は、透明または半透明基材の第２の面の少なくとも一部に塗布された少なくとも１つの不透明層を含むことができる。
【００２２】
好ましくは、少なくとも１つの不透明層は、少なくとも部分的に除去されて、基材の第１および第２の面の少なくとも１つで、金属ナノ粒子インクおよび高屈折率コーティングが供給された領域に窓または半窓を形成する。
【００２３】
さらにより好ましくは、不透明層の少なくとも１つは、金属ナノ粒子インクの領域で基材の第２の面に断続的に供給されて、印または画像を形成する。
【００２４】
少なくとも１つの不透明層は、不透明コーティング、好ましくは不透明インク層である。
【００２５】
本発明のさらなる態様によれば、金属ナノ粒子インクを基材の第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に塗布することと、金属ナノ粒子インクが塗布されたその領域または各領域を覆う高屈折率コーティングを施し、それにより、金属ナノ粒子インクが存在しない第１の面に高屈折率コーティングが付着し、それにより、金属ナノ粒子インクを第１の面と高屈折率コーティングとの間に保持することとを含み、さらに、金属ナノ粒子インクを塗布する前に、基材の第１または第２の面に回折凹凸構造を設けるステップを含む、光学セキュリティ装置を製造する方法が提供される。
【００２６】
凹凸構造は、回折光学素子として設けることができる。
【００２７】
方法はまた、１つまたは複数の反射パッチまたは部分反射パッチが存在しないその凹凸構造または各凹凸構造の少なくとも一部に、透明または半透明のコーティングを直接施すステップを含むことができ、透明または半透明のコーティングの屈折率は、その凹凸構造または各凹凸構造の屈折率と実質的に同じである。
【００２８】
高屈折率コーティング、および透明または半透明のコーティングは、同じ屈折率を有することができるのが好ましい。コーティングは、同時に施すことができるのがさらにいっそう好ましい。
【００２９】
あるいは、凹凸構造は、偏光回折格子などのｑ高分解能または高アスペクト比の回折格子として設けることができる。
【００３０】
金属ナノ粒子インクは、第１の面に複数の実質的に平行な線で塗布することができる。金属ナノ粒子インクがこのように塗布された場合、好ましくは、各線は１ｎｍ〜２００μｍの幅を有し、さらに好ましくは、線は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する。
【００３１】
あるいは、方法は、金属ナノ粒子インクが、複数の略円形の点で塗布されることを含む。金属ナノ粒子インクがこのように供給された場合、好ましくは、各略円形の点は、１ｎｍ〜２００μｍの直径を有し、さらに好ましくは、点は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間する。
【００３２】
実質的に平行な線または略円形の点の寸法および間隔は、０．１を超える光学密度をもたらす。
【００３３】
コーティングは硬化性コーティングとして施すことができる。
【００３４】
方法は、実質的に不透明の反射層として、金属ナノ粒子インクを塗布するステップを含むことができる。あるいは、金属ナノ粒子インクは、凹凸構造よりも大きい屈折率を有する半透明層を塗布され得る。
【００３５】
金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インクとして塗布することができる。この場合に、銀ナノ粒子インクは、銀が４０％未満であるのが好ましい。
【００３６】
あるいは、方法は、アルミニウムナノ粒子インクまたはチタンナノ粒子インクを塗布することを含むことができる。
【００３７】
方法は、透明または半透明の基材を用意することを含むことができる。
【００３８】
方法は、透明または半透明基材の第１の面の少なくとも一部に塗布される少なくとも１つの不透明層を塗布することをさらに含むことができる。さらに、方法は、少なくとも１つの不透明層が、透明または半透明基材の第２の面の少なくとも一部に塗布されることを含むことができる。
【００３９】
方法のさらなるステップは、少なくとも部分的に除去されて、基材の第１および第２の面の少なくとも１つで、金属ナノ粒子インクおよび高屈折率コーティングが供給された領域に、窓または半窓を形成する少なくとも１つの不透明層を含むことができる。方法はまた、金属ナノ粒子インクの領域で基材の第２の面に断続的に供給された不透明層の少なくとも１つを塗布して、印または画像を形成することを含むことができる。
【００４０】
方法はまた、不透明コーティング、好ましくは不透明インク層である少なくとも１つの不透明層を設けるステップを含む。
【００４１】
本発明のさらなる態様は、実施形態のいずれかで説明するような光学セキュリティ装置を含む紙幣などのセキュリティ書類に関する。
【００４２】
本発明の特定の実施形態が、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図２】本発明の代替の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図３】本発明のさらなる実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図４ａ】本発明の別の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図４ｂ】本発明の別の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図５ａ】本発明のさらに別の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【図５ｂ】本発明のさらに別の実施形態による光学セキュリティ装置の典型的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
定義
セキュリティ書類
本明細書において、セキュリティ書類という用語は、それらに限定されるものではないが、以下のもの、すなわち、紙幣および硬貨などの貨幣、クレジットカード、小切手、パスポート、身分証明書、有価証券および株券、運転免許証、不動産権利証書、航空および鉄道乗車券などの旅券、入場カードおよび入場券、出産、死亡、および結婚証明書、ならびに成績証明書といった種目を含む価値および識別書類のすべてのタイプの証印付き書類を含む。
【００４５】
金属ナノ粒子インク
本明細書において、金属ナノ粒子インクという用語は、平均粒径が１μｍ未満の金属粒子を有するインクを指す。
【００４６】
回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）
本明細書において、回折光学素子という用語は、数値型（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ−ｔｙｐｅ）回折光学素子（ＤＯＥ）を指す。数値型回折光学素子（ＤＯＥ）は、遠視野（または再構築平面）で２次元強度パターンを再構築する複素データのマッピングを利用する。したがって、例えば、点光源またはレーザからの実質的に平行な光がＤＯＥに入射すると、適切な観察面が再構築平面に配置された場合に、またはＤＯＥを再構築平面で透かして見た場合に見ることができる投影画像を再構築平面に形成する干渉パターンが生じる。２つの平面間の変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって近似することができる。したがって、振幅および位相情報を含む複素データは、ＤＯＥの極小構造で物理的に符合化されなければならない。このＤＯＥデータは、所望の再構築（すなわち、遠視野の所望の強度パターン）に関する逆ＦＦＴ変換を実行することで算出することができる。
【００４７】
ＤＯＥは、計算機ホログラムと呼ばれることがあるが、レインボーホログラム、フレネルホログラム、および体積反射ホログラムなどの他のタイプのホログラムとは異なる。
【００４８】
図１を参照すると、光学セキュリティ装置の断面が示されており、金属ナノ粒子インク１０４が、基材１０２の第１の面の領域に断続的に供給されている。コーティング１０６は、金属ナノ粒子インク１０４が供給された領域を覆って施されている。コーティング１０６は、金属ナノ粒子インク１０４の部分間の、金属ナノ粒子インク１０４が存在しない領域１０８で、基材１０２の表面に付着している。このようにして、金属ナノ粒子インク１０４の個々の部分は、基材１０２の表面に対する金属ナノ粒子インクの弱い付着性にもかかわらず、基材１０２の表面とコーティング１０６との間の所定の位置に保持される。
【００４９】
金属ナノ粒子インク１０４の各部分はともに、基材１０２上に反射または部分反射パッチを形成する。複数の反射パッチまたは部分反射パッチが望ましい場合、このようにして、基材の複数の領域に金属ナノ粒子インクを供給することができる。
【００５０】
本発明の代替の実施形態では、金属ナノ粒子インクを使用して、回折構造などの凹凸構造に薄い反射コーティングを施すことができる。そのような構成が図２に示されており、図２では、回折構造２０８が基材２０２の第１の面に設けられている。回折構造２０８は、例えば、ポリマー基材にエンボス加工して、基材と一体化しても、例えば、基材に付けられた層またはコーティングにエンボス加工することで、別個の要素として加えられてもよい。
【００５１】
金属ナノ粒子インク２０４は、回折構造２０８の領域に断続的に供給される。コーティング２０６は、金属ナノ粒子インク２０４が供給された領域を覆って施されている。コーティング２０６は、高屈折率（ＨＲＩ）のコーティングであるのが好ましいが、それは、金属ナノ粒子インク２０４が非常に薄い層で塗布された場合でさえ、回折構造２０８によって生じた光学効果が、変わらず目に見えるのを保証する助けとなるからである。コーティング２０６は、金属ナノ粒子インク２０４の部分間の、金属ナノ粒子インク２０４が存在しない領域２１０で回折構造２０８に付着する。このようにして、回折構造を覆った１つまたは複数の反射パッチを設けることができる。このパッチが、実質的に不透明の反射層を形成する場合に、回折構造によって生じた回折効果は、１つまたは複数のパッチが設けられた領域の反射で見ることができる。
【００５２】
あるいは、図３に示すように、回折構造は、基材の金属ナノ粒子インクとは反対の側に設けることができる。この場合に、金属ナノ粒子インク３０４およびコーティング３０６は、基材の第１の側に設けられ、回折構造３０８は、基材３０２の第２の面に設けられている。保護ワニス３１０は、回折構造３０８上に塗布することができる。この場合に、保護ワニス３１０は、（基材３０２とは少なくとも０．２だけ異なる屈折率を有する）高屈折率のコーティングとすべきであり、そうでなければ、回折構造３０８は明瞭に見えない。この構成では、基材３０２および回折構造３０８の少なくとも一部は透明であり、金属ナノ粒子インクによって形成されたパッチは、基材および回折構造よりも高い屈折率を有する半透明層であるのが好ましい。このようにして、回折構造３０８によって生じた回折効果は、３２２に位置する観察者が透かして見ることができ、一方、３２１に位置する観察者が反射で見ることができる。この結果は、ナノ粒子インクの使用により、高い反射面が得られるとともに、回折効果を透過で見ることができるようにする十分な光の透過が可能になる場合に起こり得る。さらに、ナノ粒子インクは、インクが印刷法によって塗布されたときに、真空金属蒸着で得られるものと同等であるが、より安価で、かつ効率的に提供できる反射性を付与する。
【００５３】
図４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂは、凹凸構造４０８，５０８が、透明または半透明の基材４０２、５０２の第１の面に設けられた光学セキュリティ装置のさらなる実施形態の断面図を示している。基材４０２、５０２は、２軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）または当技術分野で公知の他の任意のポリマー材料で形成することができる。凹凸構造４０８，５０８は、エンボス加工などによって基材４０２、５０２と一体で形成されても、例えば、基材に付けられた層またはコーティングにエンボス加工することで、別個の要素として加えられてもよい。
【００５４】
金属ナノ粒子インク４０４、５０４は断続的に塗布されて、凹凸構造４０８、５０８を覆った１つまたは複数の反射パッチを形成している。コーティング４０６、５０６は、金属ナノ粒子インク４０４が供給された領域を覆って施されている。コーティング４０６、５０６は、高屈折率（ＨＲＩ）のコーティングであるのが好ましいが、それは、金属ナノ粒子インク４０４、５０４が非常に薄い層で塗布された場合でさえ、回折構造４０８、５０８によって生じた光学効果が、変わらず目に見えるのを保証する助けとなるからである。コーティング４０６、５０６は、金属ナノ粒子インク４０４、５０４の部分間の、金属ナノ粒子インク４０４、５０４が存在しない領域で回折構造４０８、５０８に付着する。このようにして、回折構造４０８、５０８を覆った１つまたは複数の反射パッチを設けることができる。このパッチが、実質的に不透明の反射層を形成する場合に、回折構造によって生じた回折効果は、１つまたは複数のパッチが設けられた領域の反射で見ることができる。
【００５５】
図４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂの光学セキュリティ装置は、反射面４０４、５０４が、実質的に不透明な反射層であるか、または少なくとも部分的に透過な層であるかに応じて、反射および／または透過装置として機能することができる。
【００５６】
図５ａ、５ｂにおいて、回折構造５０８の一部のみに金属ナノ粒子インク５０４が供給されている。領域Ａは、金属ナノ粒子インク５０４を塗布されていない。図５ａ、５ｂは、回折構造５０８の、金属ナノ粒子インクを塗布された部分にＨＲＩコーティング５０６が施されているのを示している。さらに、回折構造の、金属ナノ粒子インク５０８がない部分である領域Ａに透明または半透明コーティング５１６が施されている。
【００５７】
図５ｂは、透明または半透明のコーティング５１４が、回折構造５０８の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する場合の効果を示している。これは、これらの領域Ａの回折構造５０８を実際に見えないようにし、回折構造の、金属ナノ粒子インクで覆われた部分のみが見える。さらなる実施形態では、コーティング５０６、５１４は、同じコーティングとして、単一のステップで施すことができる。
【００５８】
不透明層４１２、５１２は、透明または半透明基材４０２、５０２の第１および／または第２の面に塗布されて、基材４０２、５０２の１つまたは複数の側から光学セキュリティ装置を見ることができる窓または半窓４２０、５２０を形成している。窓または半窓は、紙幣などのセキュリティ書類の一部とすることができる。図４ａ〜５ｂは、全窓構成の光学装置を示している。不透明層のさらなる領域４１４、５１４は、凹凸構造４０８、５０８とは反対側の基材４０２、５０２の第２の面に、１つまたは複数の画像または印を形成することができる。不透明層４１２、不透明層４１４、不透明層５１２、または不透明層５１４は、グラビア印刷、インタリオ印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、または当技術分野で公知の他の適切な技術などの印刷法によって塗布することができる、不透明インクなどの不透明コーティングであるのが好ましい。
【００５９】
図２、３の両方を参照すると、回折構造２０８または回折構造３０８は、例えば、回折光学素子などの任意の所望する凹凸構造で容易に置き換えることができる。あるいは、偏光回折格子などの高分解能または高アスペクト比の回折格子を使用することができ、その場合には、１００ｎｍ未満のナノ粒子を使用すべきである。
【００６０】
本発明の一実施形態では、金属ナノ粒子インクは、銀が４０％未満の銀ナノ粒子である。しかし、例えば、銀が４０％を超える銀ナノ粒子インク、アルミニウムナノ粒子インク、およびチタンナノ粒子インクなどの他の様々な金属ナノ粒子インクも、本発明に従って使用するのに適する。
【００６１】
当然のことながら、適切なコーティングは、次の属性、すなわち、基材に対する良好な付着性、高い透明性、一般的な無色性、および頑強性の１つまたはすべてを示さなければならない。使用可能なコーティングには、透明で屈折率が高くないワニスがあり得る。ワニスとは、耐久性のある保護仕上げが得られる材料を意味する。例示的な透明ワニスには、それらに限定するものではないが、ニトロセルロースおよびセルロースアセチルブチレートがあり得る。あるいは、コーティングは、キャリア、結合剤、または樹脂中に分散された、粒径が小さく、高屈折率の金属酸化物成分を有するコーティングである、高屈折率コーティングとすることができる。そのような高屈折率のコーティングは、分散液として溶媒を含有する。この種の高屈折率のコーティングが使用される場合、このコーティングは、空気またはＵＶで硬化することができる。あるいは、硫黄含有または臭素化有機ポリマーなどの金属を含まないポリマーを利用する高屈折率のコーティングを使用することもできる。
【００６２】
金属ナノ粒子インクは、複数の実質的に平行な線か、または複数の略円形の点のいずれかで基材の表面に塗布されるのが好ましい。金属ナノ粒子インクが、複数の実質的に平行な線で供給された場合、その線は、１ｎｍ〜２００μｍの幅を有するのが好ましく、１ｎｍ〜２００μｍだけ離間するのが好ましい。金属ナノ粒子インクが、複数の略円形の点で供給された場合、その点は、１ｎｍ〜２００μｍの直径を有するのが好ましく、１ｎｍ〜２００μｍだけ離間するのが好ましい。インクの縞または点は、約１００μｍの幅または直径を有し、約１００〜２００μｍだけ離間するのがさらに好ましい。これらの間隔は、望ましい反射率を達成するための適切な光学密度をもたらすことが分かった。光学密度は０．１を超えるのが好ましい。
【００６３】
金属ナノ粒子インクは、当業者には明らかであるいくつかの技術の１つによって塗布することができる。インクは、グラビア印刷で塗布されるのが好ましいが、フレキソ印刷またはオフセット印刷などの他の適切な技術によって塗布することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２  基材
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４  金属ナノ粒子インク
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、５１４、５１６  コーティング
１０８、２１０  存在しない領域
２０８、３０８、４０８、５０８  回折構造
３１０  保護ワニス
４１２、４１４、５１２、５１４  不透明層
４２０、５２０  窓または半窓
【図１】
2018086845.tif 000003
【図２】
2018086845.tif 000004
【図３】
2018086845.tif 000005
【図４ａ】
2018086845.tif 000006
【図４ｂ】
2018086845.tif 000007
【図５ａ】
2018086845.tif 000008
【図５ｂ】
2018086845.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月16日(2018.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面および第２の面を有する基材と、前記第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に供給されて、反射パッチまたは部分反射パッチを形成している金属ナノ粒子インクとを含む光学セキュリティ装置であって、前記金属ナノ粒子インクが供給された前記１つまたは複数の領域を覆う第１のコーティングが施され、前記第１のコーティングは、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面に付着し、それにより、前記第１の面と前記第１のコーティングとの間に前記金属ナノ粒子インクを保持し、
前記金属ナノ粒子インクが断続的に供給される前記少なくとも１つの領域内に、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面の部分が１ｎｍ〜２００μｍの最小の寸法を有し、前記金属ナノ粒子インクが存在する前記第１の面の部分が１ｎｍ〜２００μｍの最小の寸法を有する、光学セキュリティ装置。
【請求項２】
前記反射パッチまたは部分反射パッチは、回折凹凸構造を少なくとも部分的に覆い、前記回折凹凸構造は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられる、請求項１に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項３】
半透明または透明のコーティングが、前記反射パッチまたは部分反射パッチが存在しない前記回折凹凸構造または各回折凹凸構造の少なくとも一部に直接施される、請求項２に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項４】
前記透明または半透明のコーティングの屈折率は、前記回折凹凸構造または各回折凹凸構造の屈折率と同じであり、及び／又は前記第１のコーティング及び前記半透明または透明のコーティングが同じ屈折率を有する、請求項３に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項５】
前記回折凹凸構造は回折光学素子である、請求項２に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項６】
前記金属ナノ粒子インクは、前記第１の面に複数の平行な線で供給されるか又は前記第１の面に円形の点で供給される、請求項１ないし５のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項７】
前記線又は点は１ｎｍ〜２００μｍだけ離間している、請求項６に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項８】
前記平行な線、又は点の大きさおよび間隔は、０．１を超える光学密度をもたらす、請求項６に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項９】
前記金属ナノ粒子インクは、不透明な反射層を形成するか、又は  前記金属ナノ粒子インクは、屈折率が前記回折凹凸構造の屈折率よりも大きい半透明層を形成する、請求項２ないし５のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１０】
前記金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インク又は、アルミニウムナノ粒子インク又は、チタンナノ粒子インクから選択される、請求項１ないし９のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１１】
前記第１のコーティングは高屈折率コーティングである、請求項１ないし１０のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１２】
前記第１のコーティングは透明、非高屈折率ワニスである、請求項１ないし１１のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置。
【請求項１３】
光学セキュリティ装置を製造する方法であって、反射パッチまたは部分反射パッチを形成するように金属ナノ粒子インクを基材の第１の面の少なくとも１つの領域に断続的に塗布することと、前記金属ナノ粒子インクが塗布された前記領域または各領域を覆う第１のコーティングを施し、それにより、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面に前記第１のコーティングが付着し、それにより、前記金属ナノ粒子インクを前記第１の面と前記第１のコーティングとの間に保持することとを含み、
前記金属ナノ粒子インクが断続的に供給される前記少なくとも１つの領域内に、前記金属ナノ粒子インクが存在しない前記第１の面の部分が１ｎｍ〜２００μｍの最小の寸法を有し、前記金属ナノ粒子インクが存在する前記第１の面の部分が１ｎｍ〜２００μｍの最小の寸法を有する、方法。
【請求項１４】
さらに、回折凹凸構造を少なくとも部分的に覆うように、前記反射パッチまたは部分反射パッチを塗布し、前記回折凹凸構造は、前記基材の前記第１または第２の面に設けられるステップを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記反射パッチまたは部分反射パッチが存在しない前記回折凹凸構造または各回折凹凸構造の少なくとも一部に、透明または半透明のコーティングを直接施すステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記透明または半透明のコーティングの屈折率は、前記回折凹凸構造または各回折凹凸構造の屈折率と実質的に同じである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のコーティング、および透明または半透明のコーティングは、同じコーティングとして施される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属ナノ粒子インクを前記第１の面に複数の平行な線、又は点で塗布するステップをさらに含む、請求項１３ないし１７のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属ナノ粒子インクは、不透明な反射層として塗布されるか、又は前記金属ナノ粒子インクは、屈折率が前記回折凹凸構造の屈折率よりも大きい半透明層として塗布される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のコーティングは硬化性コーティングである、請求項１４ないし１７のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属ナノ粒子インクは、銀ナノ粒子インク、又はアルミニウムナノ粒子インク、又はチタンナノ粒子インクから選択される請求項１３ないし２０のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のコーティングは高屈折率コーティングである、請求項１３ないし２１のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のコーティングは透明、非高屈折率ワニスである、請求項１３ないし２１のいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１ないし１２のいずれかの請求項に記載の光学セキュリティ装置を含む、紙幣などのセキュリティ書類。