(57)【要約】【課題】マスターホログラムやシムなどのホログラムひな型を作成若しくは利用することなく、個別化されたないしは個性化された回折要素、例えばホログラムを作成するための方法を提供すること。【解決手段】反復される製造過程にて順次連続して作成される回折要素を、記録層へ伝送すべきホログラフィック情報の変更によって、及び/又は表面上の感光記録層の配置構成の変更によって、変化させるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に塗布されている感光性記録層へホログラフィック情報が例えば露光によって伝送される、対象の表面上に回折要素、特にホログラムを作成するための方法において、
反復される製造過程にて順次連続して作成される回折要素を、記録層へ伝送すべきホログラフィック情報の変更によって、及び/又は表面上の感光記録層の配置構成の変更によって、変化させるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
伝送すべきホログラフィック情報の変更が少なくとも１つのホログラフィックな伝送すべき可変の対象ひな型の変更によって行われ、特にこの場合対象ひな型がコンピュータ制御で変更可能である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記対象ひな型は、プログラミング可能な表示装置であり、有利には、液晶表示装置である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
順次連続して作成される回折要素に対して、連続的に変更される画像/テキスト情報が記録層へ伝送され、この場合特に連続的な番号付与がなされる、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
制作過程において、ホログラフィック情報の伝送前に感光性記録層が表面に被着される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
感光性記録層、特にフォトポリマーが、スプレーコーティング、浸漬被覆及び/又はプリント技法、特にインクジェット印刷によって、対象の内部表面及び/又は外部表面に被着される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
記録層の配置構成によって表わされる情報が、ホログラフィックに記憶層内へもたらされる情報と相関付けされる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
対象上に存在している情報が、ホログラフィックに記憶層内にもたらされた情報と相関付けされる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの回折要素、特にホログラフィックラベルを有する対象において、
請求項１から８いずれか１項記載の方法に従って回折要素が対象上に被着されていることを特徴とする対象。
【請求項１０】
少なくとも１つの回折要素、特にホログラフィックラベルを有する対象において、
回折要素が、証書や有価証券、特に身分証明書、銀行券、金券のセキュリティ特徴を表わしていることを特徴とする対象。
【請求項１１】
回折要素、特にホログラフィックなラベルを有する対象を製造するための装置であって、前記回折要素により、ホログラフィック情報が対象表面に被着された感光性記録層に特に露光によって伝送可能である形式のものにおいて、
反復される製造過程にて順次連続して異なる回折要素が制作可能であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記装置内に少なくとも１つの印刷ユニットが含まれており、該印刷ユニットを用いて感光性記録層が対象の表面上にプリントされる、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
感光性記録層を対象表面上にプリントする前記印刷ユニットは、任意にプログラミング可能である、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記印刷ユニットは、ホログラフィックな露光ユニットを有しており、該露光ユニットを用いてホログラフィック情報、特に可変の対象ひな型が、被着されている記録層へ伝送可能である、請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
ホログラフィック情報を感光性記録層内に定着させるための少なくとも１つのモジュールが存在している、請求項１２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上に塗布されている感光性記録層へホログラフィック情報が例えば露光によって移される、対象の表面上に回折要素、特にホログラムを作成するための方法に関している。また本発明は、そのような方法を用いて作成される対象並びに当該方法を実施するための装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィの歴史は、最初にその創案をし記述を残したデニス・ガボールの功績から始まっている。今日では、格別な効果を得るために光波の相互干渉を利用するホログラフィ原理が利用されており、多くのバリエーションが存在している。その中でもいわゆるマスターホログラムから特殊な再コピー手法によって生成される回折ホログラムが最も広く知られている。
【０００３】
このコピーの場合では、空間的表示の次元が広範囲に失われてしまうが、それに対して純粋な平面ホログラムが得られる。これは適当な型押しローラによって簡単で低コストに、通常のプラスチックフィルムに複写され得る。そのように生成された型押しホログラムの表面構造は、大抵はまだ金属層によって減衰され、それによってホログラムの回折効果が非常に高く向上する。エナメルによるさらなるコーティング若しくは後続ステップにおける積層構造内のシーリングは、生成されるミクロ構造を外部からの影響、とりわけモールディング技法による不正コピーを防ぐ。前述した空間的次元の一失は、別の側では、回折効果、すなわち着目画像が視覚に依存してその色を変える。
【０００４】
そのようなホログラム若しくは一般的な回折要素は、例えば様々に色変わりする包装材料やステッカとして用いられる。様々な角度で種々異なる情報を付加的に示す、マイクロテキストを含んだ、あるいは動き経過を表わす複雑な構造は、例えば紙幣や身分証明書若しくは保護価値のある製品のセキュリティ上の特徴として用いられる。
【０００５】
しかしながらこれらの全てのホログラム、特に回折ホログラム（レインボーホログラム）は、常に静的なホログラフィック情報、すなわち特に製造過程の繰返される中でホログラム毎に個別に、外部可変データにマッチングできない情報を帯びている。
【０００６】
マスター生産に必要となるような、真のホログラムの製造には、ガラスパターンか感光性の記録層が付されているフォイルが用いられる。この感光性の物質としては、写真技術から公知のハロゲン化銀の感光乳剤が頻繁に適用される。なぜならこれは一方では市場で手に入りやすく、他方では、高い感光度の他に銀塩粒子が細かいからである。
【０００７】
このマスターホログラムは、レーザー光を用いた公知の装置では、あるいはコンピュータで生成されるホログラムのケースにおいては、相応の露光ユニットによって感光層に直接書き込まれる。この種のホログラフィック用露光装置は、当業者には周知である。
【０００８】
湿式の化学現像と定着のあとでは、このマスターホログラムからコピーが作成される。このコピーは大抵は、既に前述した回折効果を有している。このコピーは大抵は、表面構造の生成が可能な感光性の熱可塑性樹脂で生成される。この表面構造は、後続のステップにおいて伝導的にコーティングされる。次に続くガルバニックプロセスでは、数１００μｍの厚さのニッケル層がそのように伝導的に処理される表面上に析出される。そのように生成されたニッケルプレート（いわゆるシム）は、型押付け機の複写用刻印プレートとして用いられる。しかしながらホログラムの複写までの全ての過程にコストと時間がかかり、さらにホログラムの個別化ないし個人化が許容されないことは容易にわかる。なぜなら予め設定されたマスターホログラムが後続して作成されるすべてのコピーを強制的に同一化するからである。
【０００９】
前述したハロゲン化銀層に対する代替としてフォトポリマーが存在している。これはその組成に基づいてホログラムの製造に用いられる。この組成は、実質的にモノマー、オリゴマー、フォトイニシエータおよび感光剤からなる。そのようなポリマーと完成されたフィルムは、例えば“デュポン”社から製造され販売されている。
【００１０】
ポリマーを用いたホログラムの製造では、ポリマー層が相応のホログラフィック装置において適切な波長の光で照射される。これに対して有利には、レーザー光がその高い光出力に基づいて用いられる。これは高い単色性と所要のコヒーレンス長を備えている。このポリマーの最大分光感度は、その組成と、場合によっては、光学的スペクトルの紫外領域、青領域、緑領域、赤領域の増感に依存して存在する。それ故に、例えば市場で入手されるような、アルゴン・ローンレーザー、クリプトン・ローンレーザー、ルピー・ローンレーザー、ヘリウム・ネオンレーザー、メタルベーパレーザー、あるいは周波数倍加されたネオジム・ＹＡＧレーザー、周波数の倍加された一般的な赤外線レーザなどが適用可能である。もちろんダイオードレーザーも適用可能である。この場合適用されるレーザーは、連続動作モードか若しくはパルス制御モードで作動され得る。このことは、装置内の露光パラメータの適応化のみを必要とする。
【００１１】
ポリマー層の露光は、ホログラフィックな記録の間に自身に入射する空間的に変調された波面に基づいてポリマー層の各箇所毎に均等には行われない。それにより、僅かな露光を伴う領域に隣接して集中的な露光を伴う点状領域若しくはゾーンが存在し得る。この集中的な箇所においては、入射するビームによってモノマーの重合が開始される。それにより、モノマーにおける非露光箇所から露光箇所への濃度落差が生じる。
【００１２】
この濃度落差に基づいて、モノマーは集中的露光ゾーンへ移行する。それにより、空間的に変調された波面と同一であっていわゆる位相ホログラムを表わす層の屈折率の局所的変化が生成される。
【００１３】
コヒーレントではない拡散的ＵＶ光を用いた露光の終了後に行われる完全な重合は、前述したような状態に永続的に定着される。但し後続のステップにおいて付加的に、得られたホログラムを、所定の時間だけ比較的高温の炉の中においておくことも可能である。それにより、事前に露光した箇所と非露光箇所の屈折率の差をさらに高めることができ、このことは、屈折率の上昇に結び付く。このプロセスはアニーリング（焼きなまし）とも称する。
【００１４】
この方法は、既にホログラムの複写のために相応の機械において用いられている。しかしながらこの場合の主要な欠点も、マスターホログラムの同一コピーしか複写できないことである。このマスターホログラム自体は、従来方式で光学的なラボにおいて生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、マスターホログラムやシムなどのホログラムひな型を作成若しくは利用することなく、個別化されたないしは個性化された回折要素、例えばホログラムを作成するための方法を提供することである。また本発明の課題は、この方法を実施するのに適した装置を提供すること、並びに個々の可変の回折要素を伴う対象を可及的に簡単かつ低コストに提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題は本発明により、反復される製造過程において順次連続して作成される回折要素を、記録層へ伝送すべきホログラフィック情報の変更によって、及び/又は表面上の感光記録層の配置構成の変更によって、変化させるようにして解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
それにより回折要素、例えばホログラムの可変性は、２つの相互に組合わせ可能な手法によって得られる。
【００１８】
この手法によれば、連続的に動作する製造プロセス内で可変にかつ個別的/個性的に回折要素、例えばホログラムが作成でき、その場合の可変性は、一方ではホログラム構造内、つまり記録層へ露光される情報内に存在し得る。
【００１９】
他方では、記録層は、対象毎に異なる配置構成で被着可能である。ここでは記録層の可変の配置構成が、変更可能な情報を表わし得る。この２種類の可変性は相互に組み合わせてもよい。
【００２０】
記録層に関しては、これが例えば先行する製造過程中に対象へそれぞれ同一に若しくは対象毎に変更されて被着可能である。そのため引き続き本発明による方法において、可変性を達成すべく、例えばその都度記録層の同一の配置構成のもとで対象に対して常に異なる情報が記録層へホログラフィックに露光可能となる。
【００２１】
対象毎に異なる記録層の配置構成のもとでは、常に同じ情報若しくは対象毎に変更された情報が記録層に露光可能である。
【００２２】
この場合は、記録層を最初にホログラフィック情報の伝送直前に対象表面へ被着させることも可能である。
【００２３】
有利には、伝送すべきホログラフィック情報の変更を、少なくとも１つのホログラフィックな伝送すべき可変の対象ひな型の変更によっておこなってもよい。特にこの場合は対象ひな型がコンピュータ制御で制御可能である。
【００２４】
そのため変更可能な対象ひな型が通常のホログラフィック露光配置構成の中で対象ビームと参照ビームを用いて記録層へ露光可能である。ここでは２つのビームが干渉し合う。
【００２５】
同様に露光すべき干渉パターンは元の干渉の物理的な存在なしでも既にコンピュータを用いて生成可能であり、記録層へ露光可能である。コンピュータで生成されることに基づいて、可変性が与えられる。なぜならそのつどのプログラミング変更可能な干渉パターンが記録層内で生成可能であり層内へ露光可能である。
【００２６】
これらの可変の露光すべき情報は、この場合それぞれ例えばコンピュータシステムによって画像、テキスト、または機械で読めるコード、機械で読出し可能なホログラムなどの形態で生成可能である。
【００２７】
可変の対象ひな型の場合には、次のような対象であり得る。すなわち例えばその光学的出現の中で自動的に特にコンピュータにサポートされて変更、例えばプログラミングが可能な表示装置、特に液晶表示装置などであり得る。
【００２８】
目下の露光過程の中で表示装置に表示された情報は、引き続き回折要素へ取入れられる。それにより例えば順次連続して作成されるべき回折要素を連続的に変更させる画像/テキスト情報内に、例えば連続的識別番号付与が伝送される。
【００２９】
既に冒頭でも述べたように、感光性記録層は、ホログラフィック情報伝送前の製造過程において対象表面へ被着され得る。この場合は、対象の内側および/または外側表面であり得る。有利には、内側表面の場合には、その上に存在する材料はその材料を通して記録層内への露光を可能にするために透過性である。
【００３０】
この場合の記録層は、典型的なハロゲン化銀化合物を有し得るか、及び/又はフォトポリマーを含み得る。またその場合には、例えば層の消滅を回避するために被着された記録層を露光前に表面へ機械的に固定させることも可能である。このことは例えば溶剤の乾燥、蒸発、結合材の硬化などを行ってもよい。
【００３１】
特に有利には、感光性の記録層、特にフォトポリマーがスプレーコーティング、浸漬被覆、及び/又はプリント技法、特にインクジェット印刷などによって対象の表面に被着される。プリント技法を用いた場合、特にインクジェットプリントの場合には、記録層の配置構成が対象毎に簡単に変更できる。
【００３２】
対象毎の記録層の配置構成の変更の場合でも伝送すべきホログラフィック情報の変更の場合でもさらに、記録層の配置変更によって表わす情報と、記録層にホログラフィックにもたらす情報を相関付けさせてもよい。それにより、例えば記録層をテキスト形式や画像形式で被着させることも可能となる。その場合には、同じテキストないしは同じ画像が同時に記録層に露光される。
【００３３】
本発明による方法を用いれば、任意の表面（平面若しくは隆起面）を有する任意の対象に、ほとんどまちがいのない回折要素を被着させることが可能となる。
【００３４】
回折要素、特にホログラフィックなラベルを有する対象の製造のための装置は、印刷機であり得る。この印刷機を用いることによって感光性の記録層が、対象の表面に印刷される。この場合この印刷機は、ホログラフィックな露光ユニットを有しいてもよく、そのユニットを用いてホログラフィックな情報、特に可変の対象ひな型が、被着記録層に伝送される。
【００３５】
本発明の実施例によれば、特に感光性ポリマーが記録層として任意の対象の表面に被着される。このポリマーは、エナメルに類似して印刷産業からの従来の印刷機、例えばフレキソ印刷機、オフセット印刷機、スクリーン印刷機、タンポン印刷機などで処理可能である。
【００３６】
このポリマーは、従来のインクジェットカラーのようにインクジェットプリンタで用いることも可能である。それに対しては流動学的特性、例えば静的粘性、動的粘性、テアリング特性などが適切な形式で、使用されているインクジェットプリンタの要求に適応化される。このことは、反応性溶媒、気化性溶媒、添充剤などの付加によって行うことができる。さらに光学的な効果、例えば蛍光作用や燐光作用を生じさせるために、適切な顔料を添加してよい。
【００３７】
適応化されたポリマーの処理に対しては、基本的にはインクジェットプリンタの全ての技法、例えば連続的インクジェット方式やドロップオンデマンドインクジェット方式などが適する。作動方式は以下で説明する。
【実施例】
【００３８】
任意の対象は、通常のインクの代わりに前述したようなポリマーが使用されているインクジェットプリンタを用いて印刷される。この印刷画像は、コンピュータシステムと適切なソフトウエアによってインクジェットプリンタに送出される。この場合従来方式で任意のテキスト、ロゴ、画像が表面に印刷可能である。そのように印刷された情報には、後続するステップにおいてホログラム情報が前述したような形式で付加される。このホログラム情報は、有利には印刷された情報と相関付けされる。
【００３９】
そのため例えば同じ情報がホログラム内に書き込まれてもよいし、あるいは算術的なアルゴリズムや光学系を介して、印刷されている情報と相関付けされた変更情報が書き込まれてもよい。それにより、任意にプログラミング可能な情報が二重の形式で、相互に依存するようにして、例えば証明書の表面に被着可能となる。
【００４０】
それにより、非常に簡単でかつ低コストに、インクジェット印刷方式のみならず、その他の印刷方式によっても、種々異なる製品、例えば、紙製若しくは樹脂製枚様紙、フィルム、スマートカード、各種証明書、ＣＤまたはＤＶＤなどに対してコーティング処理が可能となり、それらの被覆加工された表面は、ホログラム用の感光性記録媒体として用いることができる。ホログラムの記録は、通常の公知の方式、例えば反射型ホログラムや透過型ホログラムとして、適用分野と担体材料の材料特性に依存して行われる。
【００４１】
それに対しては、被覆加工処理された対象が“フォトプレート”として、例えば通常のホログラフィック装置内で従来のフォトプレート箇所にもたらされ、適切な方式で、例えばレーザービームを用いて露光される。その際この対象の表面が平面であるのかあるいは曲面、すなわち立体的に成形されているのかは重要ではない。このようにして、例えば三次元の対象の表面にもホログラムを施すことが可能となる。
【００４２】
一例として、例えばびんや球体等のガラス又は樹脂からなる中空体に（例えばクリスマスツリーボール）ホログラムを付加することが可能である。それに対しては、ガラス又は樹脂からなる透過性の中空体の内部にポリマーがコーティングされる。その際には、容易にポリマーが既存の開口部から中空体内部に充填され、振動によってその内壁を完全に湿らせることができる。過剰のポリマーは、既存の開口部を通して排出され、再利用される。
【００４３】
ポリマー内に存在する溶媒の気化の後では、対象が、例えば光学的作用を生じさせるための簡単な回折構造やフィギュアを表わすために、中空体がホログラフィック装置の中でフォトプレートとして用いられる。
【００４４】
レーザー光による露光の後に引き続いて紫外線ビームを用いた定着化が行われ、また回折効果を高めるために炉の中で任意のアニーリングが行われる。さらに観察者に対してホログラムの視認性を高めるために、中空体の内部に付加的に暗色のカラーを慣例的な形式でコーティングしてもよい。
【００４５】
有利には、中空体内部にポリマーを適用した場合に、ホログラフィック層が中空体内部で機械的な影響や化学的な影響に対して良好に保護される。
【００４６】
この中空体の具体的な実施例に依存することなく、前述した方法ステップは、他の任意の全ての対象のもとでも、前述したような方式で用いることが可能である。
【００４７】
例えば任意にプログラミング可能なＬＣＤディスプレイがホログラフィの施される対象として用いられるならば、製造経過において可変のデータがホログラムに伝送可能であり、それによってホログラムの個性化が実現され得る。
【００４８】
例えば連続的番号付与、個別の名前、画像、あるいはそのようなディスプレイの複数の適用によるそれらの組合わせによって、個性化された（唯一つの）真のホログラムが作成できる。
【００４９】
使用された照射源、例えばレーザー（固体レーザー、半導体レーザー、気体レーザーなど）は、本発明の実施例によれば連続運転モードで動作する。この実施形態では、露光ユニットに安定した機械的構造が求められる。その理由としては、感光層内部で定着させるべきホログラムが空間的に変調された電磁波領域の瞬間的な記録となるからである。
【００５０】
但しこの空間的に変調された電磁波領域は、強い光強度ゾーンとそれに隣接する狭くて僅かな光強度のゾーンからなっており、これらのゾーン間隔は、使用される光波の半波長領域となる。例えば、５３２ｎｍのもとで発光するレーザー、周波数倍加型のネオジムヤグレーザーを用いた場合、これは２６６ｎｍとなる。
【００５１】
ここにおいて感光性記録層、当該実施例のケースでは感光性のポリマーが、前述したような電磁波領域にあるのならば、強い光強度のゾーンが局所的に重合の開始に作用する。ここにおいて、振動により、あるいはその他の影響により、変調された電磁波領域のずれが記録層内部で生じた場合には、そのようなケースでは、隣接ゾーンの重合も開始されてしまう（これらはこの時点ではホログラム生成のために重合されずに維持されなければならないものである）。そのため、ポリマー層は露光期間全体に亘って完全にかつ微視的観察のもとで均質に露光されなければならない。
【００５２】
このケースでは、ポリマー層内にはホログラムは記憶されない。露光時間及びずれの生じることが許されない時間は、連続的に動作するレーザーの利用される場合では通常は１秒以下から数分までの範囲にある。このことからホログラムの作成に対しては、振動のない安定した機械的構造が求められる。
【００５３】
その他の実施形態によれば、ホログラムが短い光パルスを用いて感光層に書き込まれる。このことは、機械的な全体構造が振動に対して連続動作するレーザーの適用の場合よりも不感となる利点を有する。可及的に短くて集中的なレーザーパルスの適用によれば、レーザーパルスの時間に対して、前述したようなずれ若しくは電磁波領域の変化が生じることが許されない時間も低減される。それ故に、レーザーパルスの持続時間よりも長い周期期間の機械的な振動は、ホログラムの生成に対して障害となる電磁波領域の変化を何も生じさせない。
【００５４】
ここで例えばフラッシュランプを用いてポンピングされるレーザーが用いられるならば、レーザー中のレーザー活性媒体に対して実質的にはフラッシュ励起の持続時間中にしかレーザービームは照射されない。このレーザーパルスの持続時間は、ここでは０.１ｍｓ〜１０ｍｓの間の範囲にある。より短いレーザーパルスは、アクティブに制御されるか受動素子として実施されるクオリティスイッチの付加的適用によって達成し得る。単にホログラム面が何も必要ないのであれば、その出力ビームがアクティブ・クオリティスイッチ若しくはパッシブ・クオリティスイッチを用いてパルス制御される連続的にポンピングされるレーザーが用いられてもよい。そのような装置を用いれば、数１０ｋＨｚのパルスシーケンス周波数が生成でき、これは製造スピードのアップを可能にする。
【００５５】
前記アクティブクオリティースイッチに対する例としては、音響光学的なモジュレータ、カー・セル、ポッケルス・セルが挙げられ、パッシブ・クオリティスイッチの例としては、液状若しくは固体状のいわゆる可飽和吸収体が挙げられる。そのようなレーザーパルスの持続時間は、ここでは通常の１０ｎｓ〜５００ｎｓの範囲である。そのため振動はほとんどマイナスに響くことはない。