(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学特性の異なる複数の回折格子パターンのそれぞれが形成された複数のパターンエリアが互いに線状の境界部を介して隣接するように設けられた回折格子画像が形成された画像形成体であって、
前記各パターンエリアは略円形又は略楕円形の複数の回折格子ドットで構成され、前記各パターンエリアを縁取るようにいずれの回折格子パターンも形成されていない前記線状の境界部が設けられていることを特徴とする画像形成体。
【請求項２】
光学特性の異なる複数の回折格子パターンそれぞれが設けられた各原版と被転写体とを重ね合わせてレーザー光を照射し、前記レーザー光の照射を、照射位置に対応する前記被転写体の表面を溶融させつつ前記照射位置を移動させることにより、前記各原版に設けられた回折格子パターンが、前記被転写体における前記各回折格子に対応するパターンエリアに転写されるように制御して、前記各回折格子パターンに対応するパターンエリアが互いに線状の境界部を介して隣接するように設けられた回折格子画像を前記被転写体の表面に形成する画像形成法であって、
前記各パターンエリアが形成される際に、前記レーザー光の照射を、前記各パターンエリアに対応する回折格子パターンがドット状に転写されるように、かつ、前記各パターンエリアを縁取るようにいずれの回折格子パターンも形成されていない前記線状の境界部が設けられるように、制御することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回折格子パターンによって構成される回折格子画像を有する画像形成体、及び、その回折格子画像の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の回折格子パターンのそれぞれに対応する回折格子ドットで構成される回折格子画像を形成する方法として、レーザー光の二光束干渉によって各ドットを形成する方法や、電子ビームによって各回折格子ドットを形成する方法が知られている（特許文献１参照）。また、レーザー光を光熱変換して原版の回折格子パターンをドット状にパターン形成材上に転写することによって回折格子画像を描画する方法（以下、「レーザー描画法」という）も知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−７２３２９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、二光束干渉による方法は、ドット一つ一つのレーザー照射時のガウシアン分布により各回折格子パターンの最適深さに到達していない周辺領域が発生するため、必然的に回折格子パターンの有効描画領域が減少し、最大輝度が低下する。また、電子ビームによる方法は、設備が高価で大面積画像を形成するのに適していない。一方、レーザー描画法の場合、ガウシアン分布は発生せず高価な設備も不要である。しかしながら、この方法では、形成される回折格子画像における回折格子パターンの有効面積が広すぎ、画像全体が一様に虹色に光ってしまうという問題がある。即ち、複数の回折格子パターンで構成される回折格子画像であっても平坦な見栄えとなり、特に、砂目模様、簾模様、ランダム配置の地紋模様など角度によって光り方が切り替わるように設計されている回折格子画像は、意図した視覚的効果が得られないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、意図した視覚的効果が得られる回折格子画像を有する画像形成体及びその回折格子画像を安価に形成する画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の方法により上述した課題を解決する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の画像形成体は、光学特性が異なる複数の回折格子パターン（Ｑ）のそれぞれが形成されたパターンエリア（ＰＡ）が互いに線状の境界部（１０２）を介して隣接するように設けられた回折格子画像（１０１）が形成された画像形成体（１００）であって、前記各パターンエリアは略円形又は略楕円形の複数の回折格子ドットで構成され、前記各パターンエリアを縁取るようにいずれの回折格子パターンも形成されていない前記線状の境界部が設けられていることにより、上記の課題を解決する。
【００１４】
境界付近に形成された回折格子パターンが光ってはみ出して見えるためにパターンエリアの境界があいまいになる場合があるが、本発明の第二の画像形成体によれば、各回折格子パターンのそれぞれに対応するパターンエリアの境界部分にいずれの回折格子パターンも形成されていない境界部が設けられる。境界部は光らないので、境界部付近の回折格子パターンが光ってはみ出して見えることを回避することができる。従って、各パターンエリアの境界部分が明確なメリハリのある画像を表現することができる。なお、複数のパターンエリアで構成される回折格子画像は、所定の形状を有する画像の一部であってもよい。なお、回折格子ドットが略円形又は略楕円形であるのは、回折格子パターンが設けられた原版と被転写体を重ね合わせてレーザー光を照射し、照射部位のレーザー光の光が光熱変換されて被転写体の表面を溶融させることにより、原版の回折格子パターンを被転写体へ転写するレーザー描画法特有の形状である。
【００１５】
本願発明の画像形成方法は、光学特性の異なる複数の回折格子パターン（Ｑ）それぞれが設けられた各原版（２０）と被転写体（３０）とを重ね合わせてレーザー光（Ｌ）を照射し、前記レーザー光の照射を、照射位置に対応する前記被転写体の表面を溶融させつつ前記照射位置を移動させることにより、前記各原版に設けられた回折格子パターンが、前記被転写体における前記各回折格子に対応するパターンエリア（ＰＡ）に転写されるように制御して、前記各回折格子パターンに対応するパターンエリアが互いに線状の境界部（１０２）を介して隣接するように設けられた回折格子画像（１０１）を前記被転写体の表面に形成する画像形成法であって、前記各パターンエリアが形成される際に、前記レーザー光の照射を、前記各パターンエリアに対応する回折格子パターンがドット状に転写されるように、かつ、前記各パターンエリアを縁取るようにいずれの回折格子パターンも形成されていない前記線状の境界部が設けられるように、制御する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、光学特性の異なる複数の回折格子パターンのそれぞれに対応する回折格子ドットが密接した状態で構成される回折格子画像において、一部の回折格子ドットを意図的に形成しないことにより、意図した視覚的効果が得られる回折格子画像を有する画像形成体及びその回折格子画像を形成する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第一の画像形成体１に形成された回折格子画像２の一例を示す図である。本形態の回折格子画像２は、光学特性の異なる複数の回折格子パターンのそれぞれに対応する回折格子ドットが密接した状態で構成され、観察される角度によってきらきら光る砂目模様を表現する。回折格子画像２には６種の回折格子パターンはＰ１〜Ｐ６が使用され、回折格子画像２は、回折格子パターンＰ１が形成された回折格子ドットＤ１、回折格子パターンＰ２が形成された回折格子ドットＤ２、回折格子パターンＰ３が形成された回折格子ドットＤ３、回折格子パターンＰ４が形成された回折格子ドットＤ４、及び回折格子パターンＰ５が形成された回折格子ドットＤ５、及び回折格子パターンＰ６が形成された回折格子ドットＤ６によって構成される。
【００１８】
各回折格子ドットＤ１〜Ｄ６は、回折格子画像２が砂目模様を視覚的に表現できるように設計された位置に配置されている。以下、回折格子パターンＰ１〜Ｐ６を区別する必要のない時は「回折格子パターンＰ」といい、回折格子ドットＤ１〜Ｄ６を区別する必要のない時は「回折格子ドットＤ」という。回折格子画像２を構成する複数のドットには、回折格子ドットＤの他にいずれの回折格子パターンＰも形成されていない複数の平滑ドットＨＤも含まれる。従って、回折格子画像２は、複数の回折格子ドットＤによるパターン形成部と複数の平滑ドットＨＤによる不形成部とで構成される。本発明の回折格子画像２では、画像全体のドット数の２０％〜７０％が回折格子ドットＤとして形成されている。
【００１９】
観察者に対して、不形成部は光らず黒く視認されるので、各回折格子ドットＤの回折格子パターンＰが表現すべき柄を暗闇から浮き上がらせるように視認させることができ、角度によって光り方の異なる砂目模様を表現することができる。
【００２０】
次に、従来のレーザー描画法を用いて回折格子画像２を形成する方法について図２〜図５を用いて説明する。以下、回折格子パターンＰを形成することを描画するというときがある。回折格子画像２は図２に示す画像形成装置１０によって形成される。画像形成装置１０は、ドラム装置１１とドラムモータ１２とレーザー光Ｌを照射する照射装置１３と移動レール１４とレールモータ１５と制御装置１６とで構成される。ドラム装置１１はドラムモータ１２の駆動によって方向Ａに回転可能であり、照射装置１３はレールモータ１５の駆動によって移動レール１４上を移動して方向Ｂに移動可能である。ドラム装置１１の胴部１１ａの表面には、所定の回折格子パターンＰに対応する原版２０とパターン形成材３０とが重ね合わされた状態で真空吸着される。照射装置１３は重ね合わされた原版２０及びパターン形成材３０に向かってレーザー光Ｌを照射する。
【００２１】
制御装置１６は、ＣＰＵとその動作に必要なＲＡＭ及びＲＯＭ等を含む記憶部１６ａとユーザの操作を受け付ける入力部１６ｂと備えたコンピュータとして構成される。制御装置１６は、例えば、記憶部１６ａに記憶されているプログラムに従って各モータ１２、１５の駆動制御の他、ビーム径、照射タイミング、照射速度及び照射位置等のレーザー光Ｌの照射に関する制御を行う。制御装置１６によるドラムモータ１２の駆動制御によってドラム装置１１の方向Ａの回転速度や回転量が制御される。これにより制御部１６は照射位置ＬＰの方向ａに関する移動を制御できる。また、制御装置１６によるレールモータ１５の駆動制御によって照射装置１３の方向Ｂに関する移動速度や移動量が制御される。これにより制御部１６は照射位置ＬＰの方向ｂに関する移動を制御できる。
【００２２】
パターン形成材３０は、基材層３１上に熱可塑性樹脂で構成される樹脂層３２が積層されている。基材層３１を構成する素材は、耐熱性を有するものであればよく、画像形成体１の使用用途によって適宜決定されればよい。樹脂層３２には光熱変換触媒が含まれ、これによって照射されたレーザー光Ｌの光熱変換が促進される。本形態の原版２０は、各回折格子パターンＰ１〜Ｐ６のそれぞれに対して用意される。レーザー光Ｌは原版２０側から照射されるので、各原版２０を構成する素材はレーザー光Ｌを透過させるものであればよい。
【００２３】
照射装置１３によって照射されたレーザー光Ｌの光は、樹脂層３２にて光熱変換される。照射位置ＬＰの樹脂層３２の樹脂が融点まで熱せられと照射位置ＬＰの樹脂が溶融する。そして、その溶融部分に重ね合わされた原版２０のパターンが樹脂層３２に転写する。照射位置ＬＰの移動に伴って、原版２０のパターンが転写された樹脂は硬化し、新たな照射位置ＬＰとなる樹脂は溶融し、その溶融部分に原版２０のパターンが転写される。樹脂層３２の所定の位置に原版２０のパターンが転写されるように、制御装置１６によって照射位置ＬＰが制御されることによって、回折格子パターンＰを樹脂層３２の所定位置に形成することができる。
【００２４】
本形態は、各回折格子パターンＰ１〜Ｐ６に対応する原版２０が使用されるので、例えば、最初に回折格子パターンＰ１、回折格子パターンＰ２、回折格子パターンＰ３、回折格子パターンＰ４、回折格子パターンＰ５、回折格子パターンＰ６の順で、各回折格子パターンＰの原版２０を樹脂層３２上に形成する。当該形成時に、砂目模様を表現するために各回折格子ドットＤの配置が設計された設計パターンに基づいて、各回折格子ドットＤが設計パターンにおける位置に対応する樹脂層３２の位置にドット単位で形成されるように、レーザー光Ｌの照射位置ＬＰを制御することにより設計パターンに従った回折格子画像２を形成することができる。なお、回折格子ドットＤの大きさは、形成する画像の解像度及び画像形成装置１０の解像能力により適宜決定されればよい。
【００２５】
上述したレーザー描画法によって回折格子画像２を形成するために、制御装置１６によって行われる描画制御処理の流れを図５のフローチャートに従って説明する。まず、制御部１６は、設計工程として、ステップＳ５０にて形成する回折格子画像２を表現するための回折格子ドットＤの配置を設計して設計パターンを作成する。本形態では砂目模様を表現するための設計パターンが作成される。次に、ユーザに対して回折格子ドットＤの充填率を２０％〜７０％の範囲で入力を要求し、充填率が入力されると、ステップＳ５１に進み、入力された充填率を実際に形成する回折格子ドットＤの充填率として設定する。本形態では充填率として５０％が設定されたとする。
【００２６】
次に、制御部１６はステップＳ５２へ進んで、形成パターン作成工程として、設計パターン及び充填率に基づいて形成パターンとしての描画パターンを作成する。描画パターンとは、設計パターンにおける複数の回折格子ドットＤにおいて、充填率に基づいて、形成工程において実際にパターン形成材に形成される形成回折格子ドットとしての回折格子ドットＤの位置と、形成工程において形成されない回折格子ドットＤ、即ち平滑ドットＨＤの位置とが決定されたパターンである。充填率５０％の場合、実際に形成される形成回折格子ドットとしての回折格子ドットＤが設計パターンにおける回折格子画像２の全体のドットの５０％になるように、回折格子画像２を構成する複数の回折格子ドットＤについて、どの位置のドットを平滑ドットＨＤにするかを決定する。この決定方法は、例えば、ランダムに決定してもよいし、所定の公式に従って決定してもよい。
【００２７】
設定される充填率は５０％以下が望ましいが、使用される回折格子パターンＰの種類が多い場合は５０％％以上であってもよい。回折格子画像２が一様に虹色に輝いて見えるのは、近隣に同じ光学特性を有する回折格子ドットＤが形成されるためであるが、使用される回折格子パターンＰの種類が多い場合は、設計パターンにおいて近隣に同じ光学特性を有する回折格子ドットＤが配置される確率が低くなるからである。
【００２８】
描画パターン作成後、制御装置１６はステップＳ５３へ進んで開始指示待ち状態となり、ユーザによる開始操作があるとステップＳ５４へ進んでレーザー光Ｌによる回折格子画像２の描画を開始する。制御部１６は描画パターンにおいて形成回折格子ドットとして決定された回折格子ドットＤのみが樹脂層３２に形成されるように、レーザー光Ｌの照射位置ＬＰの照射位置を制御する。描画パターンにおける全ての回折格子ドットＤを形成すると描画制御処理を終了する。レーザー光Ｌの照射速度は、レーザー光Ｌの強度や樹脂層３２の素材等に応じて制御されればよい。
【００２９】
本発明の第二の画像形成体１００に形成された回折格子画像１０１の一例を図６に示す。回折格子画像１０１は、所定の形状を表現し、４色の各色に対応する回折格子パターンＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４によって各色が表現されたカラー画像である。回折格子画像１０１の一部を拡大した図を図７に示す。図７に示すように、回折格子パターンＱ１で表現される色の領域であるパターンエリアＰＡ１には回折格子パターンＱ１が形成され、回折格子パターンＱ２で表現される色の領域であるパターンエリアＰＡ２には回折格子Ｑ２が形成され、回折格子パターンＱ３で表現される色の領域であるパターンエリアＰＡ３には回折格子パターンＱ３が形成され、回折格子パターンＱ４で表現される色の領域であるパターンエリアＰＡ４には回折格子パターンＱ４が形成されている。以下、回折格子パターンＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を区別する必要のない時は回折格子パターンＱといい、パターンエリアＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を区別する必要のない時はパターンエリアＰＡという。
【００３０】
各パターンエリアＰＡの境界部分には、いずれの回折格子パターンＱも形成されていない境界部１０２が黒い縁取りのように形成されている。このように、境界部１０２はパターンエリアＰＡを縁取る線状の領域である。これにより、回折格子パターンＱが形成され明るく視認されるパターンエリアＰＡと、いずれの回折格子パターンＱも形成されず黒く視認される境界部１０２とのコントラストを形成できる。境界部１０２がない場合は、パターンエリアＰＡの境界付近の回折格子パターンＱの輝きにより、色が各パターンエリアＰＡの境界からはみだして視認されるが、境界部分に境界部１０２が設けられることによって、回折格子パターンによる輝きをパターンエリアＰＡ内に留めることができ、各色を明確に表現でき、メリハリのあるカラー画像を得ることができる。
【００３１】
回折格子画像１０１を形成するために制御装置１６によって行われるカラー描画制御処理を図８のフローチャートに従って説明する。回折格子画像１０１も、上述したレーザー描画法によって形成されるので、前述したレーザー描画法と異なる処理について主に説明する。まず、制御装置１６はステップＳ１１０にて、回折格子画像１０１を形成するための各パターンエリアＰＡの配置が設計された設計パターンを作成する。次に、ステップＳ１１１において、設計パターンにおける各パターンエリアＰＡの境界部分に境界部１０２を設けた状態の描画パターンを作成する。当該描画パターンの作成は、例えば市販の画像処理プログラムによって作成できる。
【００３２】
描画パターン作成後、ステップＳ１１２に進んで開始指示待ち状態になり、ユーザによる開始操作があるとステップＳ１１３に進んで各回折格子パターンＱの描画処理を開始する。例えば、パターンエリアＰＡ１を形成する場合は、回折格子パターンＱ１の原版２０とパターン形成材３０とを重ね合わせ、レーザー光Ｌを照射することにより、原版２０のパターンを樹脂層３２へ転写すればよい。その際、制御装置１６は、描画パターンに従って、全てのパターンエリアＰＡ１内に回折格子パターンＱ１がドット状に転写されるようにレーザー光Ｌの照射位置ＬＰを制御する。レーザー光Ｌの照射速度は、レーザー光Ｌの強度や樹脂層３２の素材等に応じて制御されればよい。これにより、描画パターンにおける全てのパターンエリアＰＡ１が樹脂層３２に形成される。
【００３３】
続いて、その他のパターンエリアＰＡについても同様に形成すればよい。これにより、描画パターンにおいてパターンエリアＰＡと指定されたエリアのみに回折格子パターンＱが形成され、パターンエリアＰＡの境界部分には回折格子パターンＱが形成されず、パターンエリアＰＡを縁取るような境界部１０２として残る。制御装置１６は描画パターンにおける全てのパターンエリアＰＡが形成されると、カラー描画制御処理を終了する。なお、上記形成方法によって形成されたパターンエリアＰＡの回折格子ドットの形状は、略円形又は略楕円形である。パターンエリアＰＡ１に形成された略円形又は略楕円形の複数の回折格子ドットＤＤのようすを図９に示す。各回折格子ドットＤＤの幅ｗは本形態では約４８μｍである。
【００３４】
なお、回折格子画像１０１において、この境界部１０２の線幅は、境界部１０２の面積率が回折格子画像１０１全体の２０％〜７０％の範囲で回折格子ドットの明るさに応じて設定されればよい。具体的には、境界部１０２を介して隣接する回折格子ドットが肉眼でくっついて見えないような幅に設定すればよい。これにより、粒状感を表現可能な回折格子画像１０１を得ることができる。また、各パターンエリアＰＡの縁取りとなる境界部１０２の幅は、一律に同じ幅であってもよいし、異なる幅であてもよい。また、パターンエリアＰＡの形状は矩形に限らず円形や不定形であってもよい。
【００３５】
本発明は、上述した形態に限らず、種々の形態にて実施されてよい。回折格子画像２を構成する回折格子パターンＰの種類は、複数であればよく上述した形態の数に限らない。また、回折格子画像１０１の色のパターンエリアＰＡの種類は、複数であればよく上述した形態の数に限らない。描画パターン作成後、制御装置１６はユーザによる開始指示待ち状態とならずに、描画パターンを記憶部１６ａに記憶して処理を一旦終了してもよい。
【００３６】
回折格子画像２の形成において、描画パターンを作成しないで設計パターンに基づいて、レーザー光のビーム径を制御することにより、いずれの回折格子パターンＰが形成されない不形成部を形成してもよいし、レーザー光の照射のパルス幅が短くなるように制御して回折格子ドットＤを点線状に形成することにより、いずれの回折格子パターンＰが形成されない不形成部を形成してもよい。密接した複数のパターンエリアＰＡによって構成される回折格子画像は、所定の形状を有する画像の一部であってもよい。また、各パターンエリアＰＡの縁取りとなる境界部１０２の幅は、一律に同じ幅であってもよいし、異なる幅であてもよい。また、パターンエリアＰＡの形状は矩形に限らず円形や不定形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第一の画像形成体の回折格子画像の一例を示す図。
【図２】本形態の画像形成装置を示す図。
【図３】原版とパターン形成材とが重ね合わされるようすを示す図。
【図４】照射位置が原版上を移動するようすを示す図。
【図５】第一の画像形成体の回折格子画像を形成する描画制御処理における処理の流れを示すフローチャート。
【図６】第二の画像形成体の回折格子画像の一例を示す図。
【図７】図６に示す回折格子画像の拡大図。
【図８】第二の画像形成体の回折格子画像を形成するカラー描画制御処理における処理の流れを示すフローチャート。
【図９】図７に示すパターンエリアＰＡ１の拡大図。
【符号の説明】
【００３８】
１          第一の画像形成体
１００      第二の画像形成体
２、１０１  回折格子画像
Ｄ          回折格子ドット
ＨＤ          平滑ドット
２０          原版
３０          パターン形成材
３２          樹脂層
Ｌ            レーザー光
【図１】
0004887921.tif 000002
【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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