(57)【要約】【課題】  用紙における紙層の厚薄によって形成するすき入れ画像及び印刷によって形成する疑似すき入れ画像の組み合わせによる画像を、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）イメージング法により識別する手法に関する。【解決手段】  ＦＴＩＲの透過イメージングモードで、ＩＲスペクトルを二次元領域において取得し、取得したＩＲスペクトルから、２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において用紙の持つ官能基由来のピーク波数におけるケミカルイメージングを行ったすき入れ画像と、２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において樹脂の持つ官能基由来のピーク波数におけるケミカルイメージングを行った疑似すき入れ画像を取得し、取得したすき入れ画像と疑似すき入れ画像の識別を行う。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙の抄紙工程において、前記用紙の紙層を部分的に圧縮させて厚薄を形成し、前記用紙の光透過度に差を生じさせることで形成したすき入れ画像と、
印刷工程において、前記用紙におけるセルロースの屈折率に近似した屈折率を持つ樹脂を印刷することによって、前記用紙を透明化させて形成した疑似すき入れ画像からなる前記用紙の識別方法において、
前記用紙に対して、フーリエ変換赤外分光光度計において、透過イメージングモードによって分析することで、二次元領域において第１のＩＲスペクトルと第２のＩＲスペクトルを取得し、
前記第１のＩＲスペクトルにおける２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において、前記セルロースの持つ官能基由来のピーク波数に対するケミカルイメージングを行ってすき入れ画像を取得し、
前記第２のＩＲスペクトルにおける２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において、前記樹脂の持つ官能基由来のピーク波数に対するケミカルイメージングを行って疑似すき入れ画像を取得し、
取得した前記すき入れ画像とあらかじめ記憶してある正規のすき入れ画像及び前記疑似すき入れ画像とあらかじめ記憶してある疑似すき入れ画像とをそれぞれ比較して識別を行うことを特徴とする前記用紙におけるすき入れ画像と疑似すき入れ画像の識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙における紙層の厚薄によって形成したすき入れ画像及び印刷によって形成した疑似すき入れ画像の組み合わせによる画像を、フーリエ変換赤外分光光度計（以下、「ＦＴＩＲ」という。）のイメージング法により識別する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
用紙における「すき入れ」とは、抄紙工程において用紙の紙層を部分的に圧縮させて厚薄を形成し、模様等を形成するものである。通常、すき入れの模様が入った用紙は透過光により透かして識別を行っている。
【０００３】
また、用紙における「疑似すき入れ」とは、セルロースの屈折率に近似した屈折率を有する樹脂によって模様等を形成し、その部分の用紙を透明化させることで、用紙の「すき入れ」と同様の可視的効果を得ることができるすき入れのことである。
【０００４】
用紙に疑似すき入れを形成する方法として、有機溶剤に、芳香族飽和炭化水素樹脂、パラフィンワックス、動植物油脂及び飽和脂肪酸の一種又は二種以上を配合した液を用いて印刷機で用紙に印刷し、その印刷部分と用紙との光透過度の差により、用紙にすかしを入れる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、用紙に疑似すき入れを形成する別の方法として、光屈折率がセルロースの光屈折率に近く常温で固体である樹脂を単独又は複数で有機溶剤に溶解して混合した液を使用して用紙に印刷し、その後７０℃以上の温度をかけて印刷した部分を半透明化させ、用紙にすかしを入れる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、すき入れと疑似すき入れを組み合わせた用紙として、折線により連接された複数の折り片部分を折り畳んで圧着される圧着葉書の一部にすき入れ部を設け、そのすき入れ部が、紙厚の薄い凹陥部から成る白すき入れ部と、透明化インキを塗布して成る疑似すき入れ部で構成した用紙が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１２７５９９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１０８１８９号公報
【特許文献３】特開２０００−３２６６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すき入れ画像を施した用紙、疑似すき入れ画像を施した用紙及びすき入れ画像と疑似すき入れ画像を組み合わせた画像を施した用紙、いずれの場合の識別方法も、透過光により用紙を透かして識別を行っていた。
【０００９】
しかしながら、すき入れ画像と疑似すき入れ画像を組み合わせた用紙を識別する場合、透過光により用紙を透かして視認できるすかし部分において、用紙の紙層を部分的に圧縮させて厚薄を形成して作製した「すき入れ」画像と、樹脂等を印刷して用紙を透明化することで作製した「疑似すき入れ」部画像との差別化は困難であった。
【００１０】
また、透過光による目視での差別化はもちろん、紫外から近赤外における分光反射率曲線を数値的に比較する方法でも「すき入れ」画像と「疑似すき入れ」画像の差別化は困難であった。
【００１１】
本発明は、上記課題の解決を目的とするものであり、すき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせによる画像を形成した用紙において、ＦＴＩＲイメージング法を用いて、中赤外領域の用紙のセルロースと疑似すき入れに用いた樹脂に帰属される特定波長におけるケミカルイメージングを行い、中赤外領域においてすき入れ画像と疑似すき入れ画像をそれぞれ識別する方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、抄紙工程において用紙の紙層を部分的に圧縮させて厚薄を形成し、用紙の光透過度に差を生じさせることで形成したすき入れ画像と、印刷工程において、用紙におけるセルロースの屈折率に近似した屈折率を持つ樹脂を印刷することによって、用紙を透明化させて形成した疑似すき入れ画像を、組み合わせ画像として形成されて成る用紙に関するすき入れ画像と疑似すき入れ画像の識別方法である。ここでいう、用紙におけるセルロースの屈折率は１．４９であり、それに近似した屈折率を持つ樹脂の屈折率は１．４５〜１．４９の範囲である。
【００１３】
まず、用紙のすき入れ画像に模様が重なるように印刷された透明樹脂の疑似すき入れ画像の部分に、ＦＴＩＲにおいて透過イメージングモードでＩＲスペクトルを二次元領域について取得する。
【００１４】
その後、取得した第１のＩＲスペクトルにおける２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において、セルロースの持つ官能基由来のピーク波数に関するケミカルイメージングを行ってすき入れ画像を取得し、取得した第２のＩＲスペクトルにおける２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域において、樹脂の持つ官能基由来のピーク波数に関するケミカルイメージングを行って疑似すき入れ画像を取得し、取得したすき入れ画像とあらかじめ記憶してある正規のすき入れ画像及び疑似すき入れ画像とあらかじめ記憶してある疑似すき入れ画像とをそれぞれ比較して識別を行う。
【００１５】
ＦＴＩＲにより用紙を透過法で測定すると、セルロースの主要成分のピークは飽和するため、一般に分析に用いられることはない。しかし、本発明の場合、中赤外領域の透過する部分における特定波数をイメージング分析に用いるため、同一基材上に形成されたすき入れ画像と疑似すき入れ画像を取得することが可能となり、識別することができる。
【発明の効果】
【００１６】
可視から近赤外領域までの透過光によって識別した際には、同一基材上に同一手法によって形成したように見えるすき入れ画像及び疑似すき入れ画像を、中赤外領域におけるケミカルイメージとして取得することにより、すき入れ画像と疑似すき入れ画像とを、それぞれ別々に取得することが可能である。
【００１７】
用紙の分子化学構造情報を取得するための前処理を全く必要とせず、そのままの状態でイメージング分析ができるため、分析から解析までに要する時間を大幅に短縮できる。
【００１８】
すき入れ画像及び疑似すき入れ画像の組み合わせ画像による読み取りを利用して、セキュリティ製品の真偽判別方法や組み合わせ技術による偽造抑止技術、更には中赤外線透過光を用いた機械読み取り技術にも応用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明におけるすき入れ画像を示し、（ｂ）は疑似すき入れ画像を示し、（ｃ）はすき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像を示す。図２（ａ）は本発明におけるすき入れ画像を示し、（ｂ）は疑似すき入れ画像を示し、（ｃ）はすき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像を示す。図３は、ＦＴＩＲイメージング法における赤外スペクトルを得る原理を示す。図４は、本発明の一実施例におけるすき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像を示す。図５は、図４に示した組み合わせ画像の透過画像及び測定箇所（点線枠内）を示す。図６は、本発明の一実施例における総合吸光度イメージング像を示す。図７は、本発明の一実施例における図６に示す「＋１」と「＋２」の箇所のＩＲスペクトルを示す。図８は、本発明の一実施例における２１４０ｃｍ−１のケミカルイメージング像を示す。図９は、本発明の一実施例における１７３０ｃｍ−１のケミカルイメージング像を示す。
【００２０】
最初に、すき入れ画像及び疑似すき入れ画像の組み合わせ画像について説明する。図１（ａ）は、すき入れ画像を示す。これは、抄紙工程において用紙の紙層を部分的に圧縮させて厚薄を形成し、用紙の光透過度に差を生じさせることで、「ＮＰＢ」の文字を形成したものである。また、図１（ｂ）は、疑似すき入れ画像である。これは、用紙のセルロースの屈折率に近似した屈折率を有する樹脂によって、模様等を印刷によって重ねて施し用紙を透明化させ、「縦万線と鳳凰」による模様を形成したものである。また、図１（ｃ）は、「ＮＰＢ」の文字によるすき入れ画像と「縦万線と鳳凰」による疑似すき入れ画像とを同一基材上に重ね合わせた組み合わせ画像である。
【００２１】
図１に示した組み合わせ画像のように、すき入れ画像（１ａ）と疑似すき入れ画像（１ｂ）は、同じ領域内で重ね合わせて形成しても良いが、図２に示すように、すき入れ画像（２ａ）と疑似すき入れ画像（２ｂ）とを重ね合わせた際に、一つの画像となるように形成しても良い。
【００２２】
次に、作製したすき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像のイメージング方法について説明する。ＦＴＩＲイメージング方法には、透過法と反射法があり，赤外スペクトルを得る方法において試料を反射するか、又は透過するかの違いがある。反射法では擬似すき入れを印刷した面を測定しないと擬似すき入れの特定波長を検出できないことがあるが、透過法では表裏どちらの面に擬似すき入れが施されていたとしても特定波長を検出できる。そのため、紙のすき入れ画像と擬似すき入れ画像の組み合わせ画像のイメージングには透過法が有効である。
【００２３】
図３に示すように、ＦＴＩＲイメージング法における赤外スペクトルを得る原理は、試料（３）に赤外線（４）を照射し、透過した赤外光を検出器（５）にてピクセル単位で測定し、測定したピクセルをもとに赤外スペクトルを得る方法である。検出器（５）で測定する方法には、１ピクセル（６）ずつ検出する方法、広範囲のピクセルのスペクトルを一度に測定する方法、複数のピクセルの測定とステージの動きをリンクさせてイメージング測定を行う（７）方法が挙げられる。
【００２４】
ＦＴＩＲイメージング法を用いて、すき入れ画像及び疑似すき入れ画像の分子化学構造の情報を取得する方法は、まず、分解能及びイメージピクセルサイズの選定を行う。例えば、イメージピクセルサイズは６．２５μｍ×６．２５μｍ又は２５μｍ×２５μｍの中から選定し、試料の微小部位を高感度でイメージングする場合は６．２５μｍ×６．２５μｍのイメージピクセルサイズを、試料の比較的広い範囲を高速でイメージングする場合は２５μｍ×２５μｍのイメージピクセルサイズを選定するのが望ましい。
【００２５】
次に、透過イメージングモードで分析を行い、ＩＲスペクトルを取得する。透過イメージングモードは、試料の厚さは通常５０μｍ以下の赤外線を透過する材料の分析を行うことが望ましい。５０μｍ以上の紙を透過法で分析すると、多くの官能基に由来するピークは飽和するため、２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の波数領域における飽和しない吸収帯をイメージング分析に用いる。
【００２６】
次に、取得したＩＲスペクトルから、２５００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の官能基由来のピーク波数においてケミカルイメージングを行う。
【００２７】
ここで得られたケミカルイメージング像とあらかじめ記憶してある正規のケミカルイメージング像とを比較することで、正否の識別が可能となる。
【００２８】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２９】
最初に、図４を参照して、すき入れ画像及び疑似すき入れ画像の組み合わせ画像について説明する。図では「田」の文字であるが、横方向の３本ラインは抄紙段階で用紙に付与したすき入れ画像（８）であり、縦方向の３本のラインは、市販オフセット用ＵＶ透明インキ（帝国インキ（株）製ユニマーク）を用いて付与した擬似すき入れ画像（９）である。また、組み合わせ画像には、すき入れ画像（８）と疑似すき入れ画像（９）の重複部分（１０）が存在する。
【００３０】
図５に、図４に示した、すき入れ画像及び疑似すき入れ画像の組み合わせ画像の透過画像を示す。可視光の透過光下では、「田」の文字として認識できる。この透過画像の点線部分を本実施例の測定箇所（分析箇所）とする。測定条件（分析条件）としては、高速ＩＲイメージングシステムを用い、測定範囲４０００ｃｍ−１〜７２０ｃｍ−１、分解能８ｃｍ−１、イメージピクセルサイズ２５μｍ×２５μｍを反射イメージングモードで分析を行う。イメージ取得時間は約３０分である。
【００３１】
図６に、組み合わせ画像の実線部分である測定箇所（分析箇所）のＩＲスペクトルの総合吸光度イメージ像を示す。総合吸光度は４０００ｃｍ−１〜７２０ｃｍ−１の平均吸光度を表す。総合吸光度イメージ像からは「田」の文字が認識され、用紙のすき入れ画像と擬似すき入れ画像の違いはみられない。
【００３２】
図７に、図６で取得した総合吸光度イメージ像のすき入れ画像及び疑似すき入れ画像のＩＲスペクトルを示す。図６の中に示す「＋１」の箇所のＩＲスペクトルが図７に示す「＋１」であり、用紙のすき入れ画像のＩＲスペクトルである。また、図６の中に示す「＋２」の箇所のＩＲスペクトルが図７に示す「＋２」であり、疑似すき入れ画像のＩＲスペクトルである。
【００３３】
「＋１」の用紙のすきいれ画像部分と「＋２」の印刷による疑似すき入れ画像部分のＩＲスペクトルを比較すると、１７３０ｃｍ−１のピークは印刷インキの樹脂成分に由来するのＣ＝Ｏ伸縮振動に帰属するものであり、また、２１４０ｃｍ−１のピークは紙のセルロースに由来するＣＨ２伸縮倍音振動に帰属するものである。
【００３４】
図８は、用紙のセルロースに由来する２１４０ｃｍ−１のピークによるケミカルイメージング像である。吸光度の小さい領域として、すき入れにより形成した横方向に平行な３本線が確認できた。しかし、縦方向の擬似すき入れによる画像はほとんど確認できない。
【００３５】
図９は、透明インキの樹脂成分に由来する１７３０ｃｍ−１付近のピークによるケミカルイメージング像である。疑似すき入れにより形成した縦方向に平行な３本線のみが確認できた。
【００３６】
以上のことから、中赤外領域の飽和していない部分のセルロースの吸収ピークにおけるケミカルマッピング像により、用紙の厚さの違いによる得られた「すき入れ」部分を画像として認識でき、樹脂の特性吸収ピークにおけるケミカルマッピング像により付与した「擬似すき入れ」部分を画像として認識できた。中赤外領域のＦＴＩＲイメージング法により、可視光下から近赤外光下では識別が困難であった「すき入れ」画像と「擬似すき入れ」画像の組み合わせ画像を容易に識別が可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は、本発明におけるすき入れ画像を示し、（ｂ）は、疑似すき入れ画像を示し、（ｃ）は、すき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像を示す。
【図２】（ａ）は、本発明におけるすき入れ画像を示し、（ｂ）は、疑似すき入れ画像を示し、（ｃ）は、すき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像を示す。
【図３】ＦＴＩＲイメージング法における赤外スペクトルを得る原理を示す。
【図４】すき入れ画像と疑似すき入れ画像の組み合わせ画像の概略図を示す。
【図５】本発明の一実施例における図４に示した組み合わせ画像の透過画像及び測定箇所（点線枠内）を示す。
【図６】本発明の一実施例における組み合わせ画像枠部分の総合吸光度イメージング像を示す。
【図７】本発明の一実施例における図６に示す「＋１」と「＋２」の箇所のＩＲスペクトルを示す。
【図８】本発明の一実施例における２１４０ｃｍ−１のケミカルイメージング像を示す。
【図９】本発明の一実施例における１７３０ｃｍ−１のケミカルイメージング像を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ、２ａ  すき入れ画像
１ｂ、２ｂ  疑似すき入れ画像
３  試料
４  赤外線
５  検出器
６  １ピクセル検出素子
７  イメージング測定面
８  すき入れ画像
９  疑似すき入れ画像
１０  重複部分
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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