JP2005062838A - 顕在的および／または隠在的パターン化層を有する真空ロール被覆偽造防止薄膜干渉品 - Google Patents

Abstract

【課題】文書、通貨または包装などのシートの中もしくは上に埋め込むためのセキュリティスレッドを提供する。
【解決手段】セキュリティスレッドはその上に蒸着された薄膜干渉構造を有する。この構造は単一フィルタまたは間隔を置いて並んだ複数のフィルタの形をしたファブリー−ペロー構造とすることができる。このスレッドはその上に蒸着された分離干渉フィルタを有している。好ましくはこのスレッドは、被覆加工時にその場で蒸着される材を除去する油アブレーション法を用いて、先ず油でロール被覆される。薄膜干渉構造の中、後ろまたは前には磁性層を蒸着してもよい。
【選択図】図２

Description

紙幣、クレジットカード、その他の貴重文書を保護するためのセキュリティスレッド（security thread）の使用はよく知られている。

セキュリティスレッドは、お札などの紙幣文書またはシートの表面に置かれる一片の物質である。代わりに、セキュリティスレッドは紙幣に更なる安全（信憑性）を与えるために紙幣用紙に縫い込まれるか織り込まれることもある（ウィンドウ効果）。ホットスタンプスレッドの典型的な寸法は、幅１から５ｍｍ、厚さ３から４μｍである。ポリテレフタル酸エステル（ＰＥＴ）のウィンドウ型のスレッドは厚さ約０．５ミル、つまり１２．５ミクロンである。例えば、セキュリティスレッドで最も初期のものの１つは、紙幣表面にホットスタンピングで転写された反射性ホイルでできていた（ＧＢ２１１９３１２Ａ）。この反射性ホイルは、印刷機、ＰＣプリンタおよび複写機を用いた印刷による偽造紙幣の複製を防いだ。ホログラム（ＥＰ−Ａ−０６２４６８８）、サーモクロミック機能と組み合わせたホログラム機能（ＧＢ２３４７６４６）、発光物質と組み合わせた透過光で読取り可能な特徴およびパターンを有する不透明塗膜（ＵＳ６４７４６９５）、磁気／磁気証印またはメタルドットの繰返しパターン（Ｗ０２１０３６２４）、レーザエッチング細線およびレーザテキスト（German "Auslegeschrift" no. 22 05 428）および（ＷＯ０２１０１１４７）、透明耐酸インクで透明金属化プラスチックにマイクロ文字を印刷した後、未印刷部位を酸エッチングで処理して透明基板上に光沢のあるマイクロ文字を形成する方法（ＵＳ４６５２０１５）、相補核酸分子が既に文書に付着した分子に結合できるように接着された核酸分子（ＤＥ１０１２２８３６）、および液晶材料を使用した光学的可変偽造防止要素（ＥＰ０４３５０２９）がセキュリティスレッド作成のために使用されてきた。しかし、これら前記スレッドの作成にはあまりに多くの時間がかかり、かつ／または他の関連する問題がある。例えば、レーザエッチングの時間がかかりすぎて費用効果が悪く、化学薬品を使用するエッチングは複数のステップが必要でありかつ環境にやさしいと考えられていない。ホログラムは容易にコピーされ、多くの例ではスレッドの特徴は平均的な人の目で容易に見ることができず、機械で読む必要がある。

真空槽で金属またはカーボンの単一層をパターン化する方法は、Piwcyzkによって米国特許第４０２２９２８号に提案されている。Piwcyzkは、ＦＯＭＢＬＩＮ（商標）またはＫｒｙｔｏｘ（商標）として知られているペルフルオロポリエーテルを真空蒸着層のパターンを必要とする基板に塗布する各種方法を用いた。ペルフルオロポリエーテルは、ウェブまたはプラスチック基板に対する蒸着材の蒸着を妨げた。この流体の塗布には、レーザまたは電子ビームのような選定された除去プロセスと組み合わせたスプレーまたは真空蒸着を用いた。印刷方式も記載されている。活版印刷またはフレキソ印刷のような凸版印刷、オフセット石版印刷などの平版印刷、グラビアおよびシルクスクリーンのようなスクリーン印刷を含んだ印刷技術が開示されている。
その後、Ronchiは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４７４９５９１号、およびＰＣＴ出願ＷＯ８７００２０８（Ａ１）において、プラスチック基板への薄膜のパターニングが望まれる真空ロール被覆機に阻止油（inhibiting oil）ＦＯＭＢＬＩＮを適用することによってこの印刷法を進歩させた。
米国特許第４０２２９２８号 米国特許第４７４９５９１号 ＷＯ８７００２０８（Ａ１）

Ronchiは米国特許第４７４９５９１号においては、図１に示すように例えばアルミニウムなどの金属の単一層を蒸着された真空薄膜層として塗布する方法を開示しているだけである。紙幣に埋め込まれたセキュリティスレッドの場合における脱金属化されたアルミニウム層は、単に金属化ポリエステルを上記方法の１つでパターン化することにより簡単に作出できる。Ronchiの手法で作成した単一層をもつセキュリティスレッドを模倣しようとする場合は、苛性エッチング液と組み合わせた写真平版、または前記方法のいずれか、または銀の鉛筆を用いてセキュリティスレッドを模する手法によるパターニングが利用できた。その層の１つ以上がパターン化されている多層膜をもつセキュリティスレッドは、以前は考慮されなかった。多層薄膜を提供する上での主な障害は、像の上、およびウェブの非パターン化領域の上に残っている残油であった。使い残しの油は「ゴースト」を引き起こすので、この残油は更なる薄膜被覆に有害であった。「ゴースト」とはロール被覆時に阻止油がプラスチックフィルムの裏面へ移動するプロセスで、それにより今度は阻止油がウェブ上を更に移動して前面に至る。使い残しの阻止油は以降の薄膜層の接着不全も引き起こす。

「ゴースト」および残留阻止油除去能はこの発明で克服される。この進歩を通して初めて、ロール被覆によってセキュリティスレッドの上にパターン化された多層光学スタックを経済的に都合よく製造することができた。特に、高いパターン解像度を有し、磁気署名などの隠在的特徴も取り込み可能な可読テキストまたはグラフィックイメージを含んだ新規光学的可変セキュリティスレッドを作成した。

本発明の目的は、パターンと区別できる背景、あるいはパターンが目立つような背景に対して見ることができる光学的可変パターンなどの光学的に可変な特徴を有するセキュリティスレッドを提供することである。

本発明の他の目的は、ウェブまたはシートの中もしくはその上に多層パターンのセキュリティスレッドを作成するための、例えば認証のために通貨、文書または包装上に作成するための比較的簡単で安価な方法を提供することである。

本発明に従い、シートまたは文書の中またはその上に埋め込むためのセキュリティスレッドが提供され、それは、
第１の面と第２の面を有する細長基板と、
前記細長基板の第１および第２の面のうちの１つに配置された光学的可変構造とを備え、
前記光学的可変構造が薄膜干渉構造を備え、それが複数の分離干渉フィルタの外観を有し、前記分離干渉フィルタが並んで互いに間隔を置いて配置され、異なる色の前景および背景の１つに対して視覚的に分離され区別できる証印の可視パターンの形態で可視色移行特性を有する。

本発明は、シート、文書または包装に対して偽造防止手段となるセキュリティスレッドを提供するものであって、スレッドは、シートの少なくとも１つの面から見ることができる可視光学的可変構造をその上に有する。この光学的可変構造は、ファブリー−ペローキャビティの前にパターン層を形成することによって、大きなファブリー−ペローキャビティまたは干渉フィルタを形成する連続する複数の層とすることができるが、この干渉フィルタは間隔をあけた別々のフィルタの外観を有する。他の実施形態では、同じように分離された光学的可変構造の外観を有する複数の分離されたフィルタが提供される。

本発明に従い、セキュリティスレッドがそこに埋め込まれまたはその上に配置されたシートがさらに提供され、このセキュリティスレッドは、
第１の面と第２の面を有する基板と、
前記基板の第１の面に並んで配置された複数の分離されたｎ層ファブリー−ペローキャビティとを備え、このファブリー−ペローキャビティが互いに間隔を置いて配置され、各ｎ層ファブリー−ペローキャビティが可視色移行特性を有する薄膜干渉フィルタであり、この複数のキャビティが色移行特性の結果として可視パターンを形成するために前記基板に沿って配置される。

本発明の他の態様に従い、シート中に埋め込むまたはその上に配置するためのセキュリティスレッドが更に提供され、このセキュリティスレッドは、間隔を置いて並んだ干渉フィルタを形成する薄膜色移行塗膜層が蒸着されたプラスチックウェブを備え、この干渉フィルタが異なる色の背景に対してパターンとして見える。

本発明の１つの実施形態に従って、１つまたは複数のキャビティを規定する複数の層を有する連続的ファブリー−ペロー構造が、ウェブまたは基板の１つの面に配置されうる。ウェブの第２の面には、ファブリー−ペロー構造と視覚的に区別できるアルミニウムまたは他の材料のパターンが油アブレーション法の使用により配置されうる。パターン化されたアルミニウム側からスレッドを視覚的に見ると、アルミニウムの存在しない部分は光学的可変部として見え、アルミニウムのある部分は対照的なアルミニウム領域として見える。それ故にこの実施形態では、パターン側から見た場合アルミニウムがパターンを提供している部分を覆い隠すことから、連続的ファブリー−ペロー構造は間隔を空けて並んだ複数のＦＰキャビティとして見える。

本発明の他の態様に従い、光学的可変装置を作る方法が提供され、それは、
パターン化反射層を形成するための油アブレーション法を使用して、第１の面と第２の面を有するウェブ基板に反射層をパターニングするステップと、
前記ウェブの第１の面から残留油を取り除いて前記ウェブ基板の上に薄膜層を蒸着して光学的可変装置を作るステップとを含む。

本発明の他の態様に従って、金属のパターニングの方法が提供され、それは、
油パターンを形成するためにウェブ基板の第１の表面の選定された部分にノンウェッティング油を塗布するステップと、
前記ウェブ基板の第１の表面に金属を蒸着し、前記ノンウェッティング油が前記油パターンから蒸着金属を除去するステップと、
前記ウェブの第１の表面に印加された第１のグロー放電および前記ウェブの第２の表面に印加された第２のグロー放電を使用して残油を除去するステップとを含む。

本発明の他の態様に従い、機械読取り可能な偽造防止装置が提供され、それは、その上に配置されたウェブと２つの金属層にはさまれた磁性体のパターン層とを備える。

本発明に従い、セキュリティスレッドが油アブレーション法を使用してパターン化された磁性体を含む、機械読取り可能な偽造防止装置も提供される。

油アブレーション法の使用は好ましい実施形態であり、被覆槽内での被覆およびロールオンしたパターンの除去により、可視パターン干渉構造を有するパターン化ウェブを与える。それにもかかわらず、油に類似した特性を有している他の材料を使用する方法であって、その除去が原位置での以降の層の被覆に適合する方法は本発明の適用範囲内である。あるいは、あまり望ましくはないが、洗浄によって後に除去できる水溶性ポリマー被覆が可能であるが、この種の一時的な被覆は蒸着槽内で除去できる油の塗布ほど有用ではない。

本発明は、反射または透過性がテキストまたは他のパターンに伴って光学的に変化する新規セキュリティスレッドを真空ロール被覆機内でオールドライ法をインラインで使用して提供することにより、パターニングのための湿式化学エッチング方法で遭遇する困難を回避する。スレッドの光学的性能は、スレッドが前後に傾く時に色の変化として人間の目で容易に見ることができる。テキストもしくはパターンが透明または光沢のある反射性背景に対して光学的に変化するか、あるいは、透過下で簡単に見られるテキストもしくはパターンに対して背景が光学的に変化する。更に、スレッドとそのパターンはそれを備えたシートの背景と区別できる。あるいは、スレッドは反射下で見ると、アルミニウムもしくは銅などの他の色のついた金属の反射性背景、または光学的に変化する、あるいは非光学的に変化する薄膜光学スタックに対してホイルもしくは色移行インクを使用すると、像は着色されているか光学的に変化して見える。あるいは、発明の１つの実施形態では、上記の構造の反転像または陰画像が提供される。光学的に可変な光学スタックは、Phillipsに対する米国特許第４７０５３５６号、４８３８６４８号、５１３５８１２号、５２１４５３０号、５２７８５９０号、５２７８５９０号、６１５７４８９号、６２４１８５８号、６２４３２０４号、６２４１８５８号、６５６９５２９号、および６６９９３１３号に記載されている形態を取ることができる。更に、TiO₂またはFe₂O₃塗布雲母などの雲母ベースの干渉顔料は、色移行インクの色移行顔料として使用できる。

本発明の各種実施形態は、詳細な説明および添付図に記載され示されている。スレッドは、CunninghamおよびBrian名義のＥＰ１２５８３３４Ａ３とほとんど同じ手法で紙幣にウィンドウ表示できるか、紙幣の全表面に適用できる。

写真複写、写真撮影、および印刷などの技術は光学的に変化する効果を有しないことから、これらの技術で本発明に従って記載されたこのようなスレッドを正確に複製することはできない。更に、光学的可変ホイルの場合、複写機の光学素子では直角入射における表面色の画像化さえ妨げられる。それは、光学的に可変的なスレッドの反射面としての黒い像の結果は、まさに光が複写機の入射光学素子からそれる原因になるからである。更に、６０ミクロンまでの解像度を有するテキストの複雑なデザインは、どんな偽造者に対してもこの偽造防止装置を模倣するために鋏を用いることを防ぐ。

本発明の典型的な実施形態を図面と共に記載する。

ここで図２を参照すると、ＰＥＴウェブ２０上のパターン化アルミニウム層２２が示されている。この実施形態は、反射体材料および他の反射性材料としてアルミニウムの使用に限定されず、例えば別の反射性金属をアルミニウムの代わりに使用できる。ＰＥＴウェブはセキュリティスレッドの基礎を形成し、その上に図示の層が蒸着される。しかし、プラスチックなどの他の材料をＰＥＴの代わりに使用できる。アルミニウムのパターン層２２はパターン化アルミニウムおよびウェブの上に蒸着したMgF₂のスペーサ層２４で覆われ、このウェブ層は蒸着アルミニウムのないウェブ上の領域にウィンドウ２８を形成する。クロム薄層などの吸収材の層２６はスペーサ層２４上に蒸着される。光学干渉構造は、ウェブのAlが除去された部分ではなくパターン化金属の残りの部分上の反射体／誘電スペーサ／吸収材（Ｒ／Ｄ／Ａｂ）スタックから形成される。これらのAlが除去された部分はウィンドウ部と呼ばれる。光学干渉構造２１は、パターン化金属に特定の外観を与えるカラーフィルタでもよく、パターン化金属に色移行性の「光学的に変化する」外観を与えるカラーフィルタでもよい。アルミニウムは、「阻止油」を使ってプラスチックウェブ２０上にイメージまたはパターンを印刷し、その後アルミニウムの薄膜を蒸着することによりパターン化する。基板への真空蒸着の付着を油が妨げる正確なメカニズムは完全には理解できないかもしれないが、この方法はそれにもかかわらず機能する。様々な理論がこの現象を説明するために提唱された。１つの理論は、蒸着材の凝縮熱が油をガスに変えて、結果的に金属を除去するという考えに基づく。他の説明は、油が単に蒸着材の凝集を妨げ、それ故に到達する材料は散逸するというものである。

図２で示した実施形態では、Al-MgF₂-Crスタックが各々ファブリー−ペロー（「Ｆ−Ｐ」）吸収体−スペーサ−反射体タイプの光学的可変装置（「ＯＶＤ」）を形成するが、ウェブのウィンドウ部分はファブリー−ペロー構造が欠如しているのでこれらは形成されない。プラスチックウェブは透明、着色、半透明または不透明でよく、パターン化金属層と上層の薄膜用として選択された材料は単なる例示である。薄膜層を覆った後に、示されていないがラッカーの薄層かラミネート用接着剤でＯＶＤに接着された薄い（例えば０．５ミル）プラスチックフィルムなどの保護層が任意に塗布される。

図３は、ウェブ３０の前面の図２のそれと類似の層状構造を示す。パターン化アルミニウムは、ＰＥＴウェブ「前」面のウェブ３０の所定領域上への恒久的付着を防ぐために、阻止油をロール被覆機と共に使用して油のパターンを塗布してから蒸着させる。MgF₂とCrの層３４と３６は、前面に蒸着させてAlの上に光学干渉構造を形成する。Alは、ファブリー−ペロー構造で反射体の役割をする。ウェブの「裏」面には、別の光学構造３９、例えば連続的もしくはパターン化、またはアルミニウム層に挟まれているかあるいは単一層もしくは蛍光層として、反射層、光学的可変（ＯＶ）層、および磁性層が形成される。この実施形態では、保護層はＯＶＤの両方の表面に任意に塗布される。光学構造は不透明でも半透過性でもよい。

本発明に従って、磁性層が反射層の間にはさまれる実施形態では、同じ発明者名義の米国特許出願番号第２００２／０１６０１９４Ａ１号およびＷＯ０２０９０００２（Ａ２）で記載されているように、カバー署名が存在する。肉眼で見えないデジタルコードの番号がバーコードのようなものに存在してもよく、そのような番号は請求書のシリアル番号または５０．００ドルなどの額面を確認するためのものでもよい。

この実施形態では磁気バーコードが装置内に隠れ、アルミニウムと同じ反射特性を示すが、適切な磁気検出器で読み取れる磁気署名を有する。磁気検出は、隠れたバーコードまたは隠れたロゴなどの磁気イメージの場合のように磁性体そのものの存在かもしれないし、デジタルもしくはアナログの記録情報の信号であるかもしれない。

最も単純なケースでは、図４で示すように、磁性体の単一層４２がプラスチックウェブ４０の上に蒸着され、油結像法によってパターン化し、その後セキュリティスレッド、ラベルまたはホットスタンプイメージを形成してもよい。より複雑な構造では、図５に示すように基板５０で支えられたパターン化磁性層５２が２つのアルミニウム層５４と５６に挟まれているか、または図６で詳細に示されるような、基板６０の上にパターン化アルミニウム層６２が蒸着されたファブリー−ペロー光学スタックの２枚のアルミニウム層に挟まれている。層６２の上にはCr層６３、誘電層６４、および誘電層６４上の２つのAl層６５と６７に挟まれた磁性層６６がある。セキュリティスレッドの１つの面だけが見える場合は、磁性層６６はアルミニウムの単一層６７によって覆われてもよく、このような２つの層で挟まれる必要はない。

次に図５を参照すると、プラスチック基板５０の上にアルミニウムの非磁性層５４が蒸着された断面図が示されている。もちろん他の非磁性体を使用できる。次に、阻止油のパターンが塗布され、デザインによって決まる油の所定のバーコードパターンを、油を拾ってプラスチックウェブ５０上に塗布するローラ上に形成する。その後磁性層５２が蒸着され、真空被覆と洗浄工程の間油が塗布されなかった場所には磁性体だけが残る。非磁性体５６の最終的な層は、効果的に磁性層５２を２つの非磁性層の間に挟む。

ここで示した別の実施形態では、レベリング層としての役目をする追加の層をパターン層の上に使用できる。Yializisが米国特許第６７０６４１２号で教示しているように、このことは真空中で有機平滑層を蒸発させて架橋により硬化させることによって可能である。本発明に従って記載された実施形態では、真空蒸着層の深さは油パターンの厚みよりかなり薄い。それ故に、約１０，０００オングストロームの油厚みと比較して、真空蒸着層の１，０００オングストローム以下の小さな隆起は無視できよう。多層膜のためのパターニングは、未パターン化領域または既パターン化領域でも可能である。

図６は図５のそれよりも複雑な構造であるが、製造方法は基本的に同じで、パターニングとそれに続く層の蒸着である。

本発明の他の実施形態では、パターン化薄膜とそれには限定されないが被覆雲母をベースにした真珠光沢のあるタイプの顔料を含んでいるインクなどの色移行インク、SecureShift（登録商標）カラー（Flex Productsへの登録）、光学的可変インク（ＯＶＩ（登録商標））（SICPAへの登録）、回析ベースの顔料に基づくインク、または液晶色移行インクとの組み合わせが存在してもよい。顔料は平らな薄膜光学構造、または米国特許第６６９２８３０号および国際出願ＷＯ０３０１１９８０Ａ１で記載されているように、回析フレークで形成されてもよい。

次に図７と図８を参照すると、色移行インクを使用した本発明の１実施形態が示されている。この場合、色移行インク７５は、パターン化薄膜７３の穴またはウィンドウ７６を通して見える。最も単純なケースでは、パターン化アルミニウム７３は、ポリテレフタル酸エステル（ＰＥＴ）のようなプラスチックフィルム７０上に形成され、色移行インク７５はパターン化アルミニウム上に塗布される結果、反対側の面からはテキストまたはグラフィックイメージを通した視角で色移行が見えるか、または反射性テキストまたはグラフィックスの周辺の背景として現れる。

図８は、背景は非色移行性で前景は色移行性、またはその逆でもよいことを示す図である。

あるいは、色移行インクはパターン化アルミニウムの反対側の表面に塗布される結果、偽造防止装置はパターン化アルミニウム側から見える。この場合、色移行インクは、パターン化アルミニウムの開口部を通して見える。これまでに記載された実施形態におけるように、パターン化アルミニウムは引っ掻き抵抗性ラッカーなどの更なる保護層をその上に有してもよく、または通常厚みが０．５ミル以下の薄いＰＥＴシートに積層される。図９と１０はこれらの構造を例示する。

図９では、プラスチックウェブ９０はその上側に光学的可変構造９２を有し、その例としては光学的可変インク、色移行インク、光学的可変顔料、または薄膜ファブリー−ペローキャビティ構造の形をしたものがある。ウェブの下側には、アルミニウムのパターン層９４が示されている。図１０では、色移行インク層１０６がプラスチック基板１００上に置かれており、アルミニウムのパターン層１０４は保護ラッカー塗膜１０６を有している基板１００の下側に配置されている。

１実施形態では、反射層は不透明なアルミニウムの層であり、そのため、パターン層のウィンドウ部分は反射するように見える。間にあるＰＥＴウェブが可視光域でファブリー−ペロー構造内のスペーサとして使うには比較的厚いので、裏面の反射体は一般的には前面のMgF₂-Cr層とＯＶ構造を形成することはない。図３で示されているように、ウィンドウ部は反射して見え、一方前面のＦ−Ｐ構造はＯＶＤを提供する。

あるいは、ウェブの裏面の光学構造は光学干渉構造であり、例えばＰＥＴウェブ上の薄膜吸収層、吸収層の上のスペーサ層、および吸収層の上の反射層などであり、それ故図１１で示されているようにウェブの前面にはＦ−Ｐ構造に加えて第２のＦ−Ｐ構造が形成される。鏡のような背景が前面ＯＶＤの変色に対する視覚上の良い参照を提供するので、反射する裏面の層１１２ａは特にＯＶＤのセキュリティスレッドにとって望ましい。この反射する裏面の層は、２つの隣接した層、Cr層１１５ａおよび誘電層１１１ａ、によって規定される光学的可変構造内で層の役目もする。図１１はパターン化アルミニウム層１１２を有するプラスチック基板１１０とそれに続く最上部にCr層１１５を有する誘電層１１１を示す。

あるいは、色移行インク層をウェブの裏面に塗布できる。色移行インクをウェブの裏面に塗布すると、その構造をどちら側から見ても光学的に変化する（ＯＶ）効果を可能にする。裏面から見たとき、色移行インクのＯＶ効果が観察される。前面から見たとき、色移行インクのＯＶ効果に加えてパターン化Al層で形成された色移行インク構造のＯＶ効果も観察される。

図１２を参照すると、前面にパターン化アルミニウム１１２、裏面に光学構造を有するＰＥＴウェブ１２０が示されている。１実施形態では、上記光学構造は粉状のアンチストークス材を含んでいる有機層１２８である。より長い波長で照らされるとき、アンチストークス層はより短い波長で蛍光を発する。多くの適した材料が存在し、一般的にはキャリヤ中の微粒子としてウェブの裏面に塗布される。粉末状のアンチストークス材はSTAR DUST TECHNOLOGIESから入手可能である。この粒子は通常クリームまたは淡黄褐色などの明るい色で、可視光範囲外の近赤外光で照射を受けると、青、緑、黄色またはオレンジなどの蛍光を発する。このように、ウィンドウ部が近赤外光で照射されると、ウィンドウ部は可視光の蛍光を発する。アンチストークス被覆は無頓着な観察では簡単に見ることはできないので、この方法は隠在的偽造防止手段として使うことができる。

あるいは、図１３に示したが、アルミニウムのパターン層１３２、誘電層１３１、Cr層１３５を含むパターン化光学的可変ホイルはＰＥＴの一方の面で形成でき、普通のインクの印刷層１３６はＰＥＴ基板１３０の第２の面に印刷される。印刷されたインク１３６は、黒色か色移行ホイルの正規（９０度）色の補色である。この場合、この黒色または補色はパターン化ＯＶＤのウィンドウを通して見えるか、または反転像ではこの黒色または補色は色移行パターン化テキストに対する背景の役目をする。例えば、緑色から青色への色移行ホイルは、ＰＥＴの第２の面ではマゼンタ色の印刷インクを有するであろう。この例では、緑とマゼンタは補色関係にある。両方の例で、印刷されたインク層と色移行ホイルとのコントラストにより反射光の中で見ることが容易になる。テキストの反射色が通常角度以外の角度のみで現れるように、マッチング色を印刷することもできる。

図３ｂで示した実施形態では、プラスチックウェブのプラスチックフィルム３０はパターン化塗膜３４の反対側にアルミニウム層３２で被覆されたエンボス加工の表面を有する結果、ホログラフィックイメージまたは回析イメージが穴３６を通して見える。

図１４は、ウェブ１４０上に形成されたＯＶＤ（光学的可変装置）を示すが、この例ではAl層などの反射層１４２が蒸着され、MgF₂層などの上部のスペーサ層１４４が油「阻止」法でパターン化されている。クロム薄層などの吸収材の層１４６は下層の上に蒸着されてＯＶＤを形成し、そこでは反射層、スペーサ層と吸収層がＦ−Ｐ構造を形成している。裏面の光学構造が反射層である図３で示したＯＶＤと同様に、図１４で示した実施形態は、ＯＶＤを観察するとき視覚上の参照を提供する強い反射の領域をＯＶＤ構造の近くに有することができる。他の実施形態では、より誘電性の高い層材がパターン化誘電体上に蒸着できるので、一旦最終吸収層が蒸着されると色移行パターンが異なる色移行パターンの上端に形成される。

図１５はウェブ１５０上に形成されたＯＶＤを示し、このＯＶＤはウェブ上に形成された反射層１５２とスペーサ層１５４、ならびに上部のパターン化吸収層１５６を有する。吸収層は、油アブレーション法を使ってパターン化される。吸収材が残った所にＯＶＤは形成される。

図１６は、本発明の１実施形態に従った、簡略化された被覆機械を示す。被覆機（coater）は、巻戻しローラ１６０ａ、巻上げローラ１６０ｂ、印刷ヘッド１６２、蒸発ボート１６４およびグロー放電素子１６６ａと１６６ｂを含む。運転中は、印刷ヘッド１６２はピックアップローラ１６８から「阻止油」油を受け取り、ＰＥＴウェブ１７０に油を塗布する。

油は、ロール被覆機の真空中では容易に蒸発しないが、蒸発材の凝縮熱に曝されると容易に蒸発する特性を有する。更に、油はプラスチックウェブの表面上に伸展しない特性を有し、つまりあったとしても僅かなドットゲインである。

油は基板に付着しなければならないが、印刷されるイメージ領域を越えて広がってはならない。理想的には、油はプラスチックウェブとの相互作用がなければならないが、広がってはならない。油が刷り込みシリンダーのイメージを越えて広がるならば、イメージは忠実には再現されない。グラフィックイメージがピクセル形式であるならば、ピクセルは相互に区別できて、互いに衝突するエッジその他の部分を有しないことが重要である。そのようなピクセルサイズの不必要な増加は、ドットゲインとして知られている。非常に薄い油層の場合、油がウェッティング油であるかノンウェッティング油であるかで何ら差はない。しかし、油が玉状になるのは好ましくはない。油が濃くてノンウェッティングであるならば、油は簡単に玉になってウェブから転がり落ち、印刷イメージを維持できなくなるだろう。１つの材の他の材への伸展（Spreading）はそれぞれの表面エネルギー、γA、γBとγABによって決まり、ここでγAはプラスチックウェブの表面張力（すなわち表面エネルギー）、γBは油の表面張力、γABは界面張力である。伸展は、方程式S_L/S＝γA−γB−γABで決められ、式中S_L/Sは伸展係数である。S_L/Sが正であるならば、伸展が起こる。換言すると、γAはγBとγABの合計より大きく、（γBプラスγAB）はγAより低い表面エネルギーを持つことを意味する。このように、エネルギーを最小にするために伸展は起こる。従って、プラスチック基板上で油の伸展が起こらないようにS_L/Sは負である必要がある。上記のように、ドットゲインがパターン化イメージングローラ上の元の印刷イメージの解像度を低下させるので、伸展は有害であろう。油の蒸気圧は低いので、ウェブ上へイメージを印刷した後は蒸発しない。FOMBLINまたはKrytox油は伸展規準を満たしている。しかし、使用する基板によっては蒸気圧の低い他の油も使用できる。

運転中は、ウェブが蒸発ボートへ送られると、蒸発ボートはウェブ表面にAlまたは他の材料を蒸着する。油がAlの下になっている場所でAlの凝縮熱が油を蒸発させ、油の存在していた領域からAlが除去されるように加工条件は調節される。他の説明は、油が蒸着アルミニウムの凝集を妨げる、つまりアルミニウムは付着せず槽内に再気化するというものである。しかし、たとえ加工が真空下で起こるとしても、油の分解生成物および／または残油（通常、「残さ油」）のどちらも真空蒸着後のウェブ裏面を含めウェブの一部に存在するかもしれないことが発見された。このような残留物は、ウェブ上でその後形成されるＯＶＤの光学的性能を低下させ、以降の塗膜層の許容できる接着を妨げる。ＯＶＤの形成やその光学的性能の評価なしには、このような残留物の存在すら発見することは非常に難しい。薄膜ＯＶＤ構造をこのような残油の洗浄なしでパターン化Alを有するウェブ上に蒸着したときには、ゴースト、スミアリングその他の望ましくない影響が観察された。Alは１つの真空被覆機で蒸着およびパターン化され、ＯＶＤは別の真空被覆機で蒸着された。パターニング後にはAl被覆機内で、蒸着前にはＯＶＤ被覆機内で残さ油を除去できること、あるいは、間に洗浄工程を入れると、１つの真空ロール被覆機を使用してAlを蒸着およびパターン化しＯＶＤ層を蒸着できることが分かった。

グロー放電クリーニング法を利用して都合よく残さ油を取り除くことができた。数種類のグロー放電クリーニング法と同様に他のクリーニング法を評価した。アルゴンガスを使うグロー放電クリーニング法を試みたが、この手法ではパターニング工程で使われる油の残りは十分に洗浄されなかった。被覆前に赤外ヒータが使われたがそれでも油の移動が起こり、それはおそらくウェブの層間で油移動が起こったからであろう。例えば、ウェブの前面の残さ油はウェブの裏面の巻上げロール上に移動する。ウェブの層が一緒に巻かれる前にＯＶＤを被覆するインライン工程では、前面の残さ洗浄で十分かもしれない。しかし、この例で使われた油ではパターニング工程で若干の交差汚染が起こったと思われ、図１７で示すように、前面と裏面の両方の洗浄が実施された。

テンションローラとチャンバデバイダなどの被覆機の多くの追加機能は省略されている。同様に、アルミニウムの蒸着／パターニングの間は、ウェブはドラムに対して保持されてもよい。

図１７は、パターン化ウェブの洗浄のための簡略化された蒸着装置を示す。パターン化ウェブ１７０は、巻戻しローラ１７０ｂから一連のテンションローラに沿って送られる。ウェブの裏面は、第１のステーションで、図では露出して見える第１のグローバー１７１で洗浄される。ウェブの前面は、ウェブを更に進んだ第２のステーション１７２で囲われているグローバーで洗浄される。グロー放電が他のシステムコンポーネントに影響を及ぼさないならば、囲いは任意に省略される。同様に、全ての実施形態においてウェブの裏面の洗浄は必要ないかもしれない。酸素はグローバーの囲いに供給されているが、槽の他の位置にも供給できる。囲いに供給される酸素は第１のグローバー領域に拡散してクリーニング放電を形成した。チャンバデバイダ１７９は、ＯＶ源からの物質がテンションローラと他のシステムコンポーネント上に蒸着するのを妨げる。ウェブは、ＯＶ層の蒸着の間被覆ドラム１７８から引っ張られている。前駆物質としてO₂を使っているグロー放電が、ウェブから残さ油を十分取り除くことが分かった。他の油または液体のためには、またはこの種の残さ油にとっても他の前駆物質が好ましいかもしれない。特定の実施形態では、幅８．５インチのＰＥＴのウェブが０．５メートル／秒の速度でグロー放電クリーニング段階を通って送られた。裏面のグローバーおよび前面グローバーへの全電流は１００ｍＡで、これらグローバーは２，２００ボルトで操作された。純粋なO₂が前面のグローバーの囲いに供給され、それにより５×１０^−３トールの圧を槽内に発生させてパターン化ウェブの両側から残油を取り除いた。この様式で洗浄の後にパターン化ウェブ上で形成したＯＶＤは、商品としての使用に適した良い光学的特徴を示した。

本発明の他の実施形態の記載
本発明は、一般的には、イメージホイルならびに光学的可変ホイルおよび偽造防止ラベルなどの偽造防止製品を製造する方法と装置を対象としている。特定の実施例では、全真空インライン工程を使用して光学的可変ホイルが生産される。

Aerre Machineによる米国出版物「Proceedings of the Fourteenth International Conference on Vacuum Web Coating, October 25-27,2000」に記載されているように、０．２５から５ミル、好ましくは０．５から１．０ミル（１ミル＝２５．４ミクロン）のＰＥＴからなる基板が先ず幅２インチから６０インチ以上のウェブ上にパターン化され、これは過フッ素酸ポリエーテルによる正または負のイメージを有する。米国特許第４７４９５９１号に記載のものと類似の印刷ステーションが使われ、かつ参照として本明細書に組み込まれている。しかし、印刷方式は米国特許第４７４９５９１号に記載されているものには必ずしも限定されない。例えば、使用できる他の印刷方法として、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷または平版捺染が含まれ、あるいはドットマトリックス印刷でさえ可能である。インクジェット式印刷の場合、真空を破壊することなくパターンまたはイメージを変えることができる。有利には、このことにより予め像を描いた印刷ローラを必要とする印刷ステーション上のロールを必要とせずにプラスチックロール上でのカスタマイズされたパターンの形成が可能になる。インクジェット式方法によるそのようなパターニングにより、偽造防止ラベルやその他のセキュリティ装置に連番を付けることが可能になり、このことは非常に有利である。１つのパターニングロールを使用した、またはインクジェット印刷方法を用いた以降の薄膜層で異なるパターンを使用している多層パターニングを使用して、セキュリティスレッドに複雑なグラフィックスもしくはマイクロエレクトロニクスさえ作出できる。特に、標準のバーコードの場合のように、または２Ｄバーコードフォーマットのような２次元の場合、光学的可変機能を有するセキュリティスレッドはどちらかの１次元の隠れた磁気バーコードと組み合わせてもよい。磁性層は、例えば反射層の後ろなど薄膜デザインの他の層の間に隠れているか、あるいは、図１８と図１９で示すように２つの強く反射するアルミニウム層の間に挟まれている。

良いイメージ忠実度を確保するために、印刷ステーションは一般的にアルミニウムからなる第１の層の蒸着の直前に、冷却されたドラム上に設置する必要があるが、この第１の層はイメージ化された油を気化させるのに十分な凝縮熱を有する材料であればどんな材料でもよい。ポリイミド、ポリヘキサジエン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネートトリアセテート、ビアセテート、polynathphanate（ＰＥＮ）などの他の基板をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の代わりに使用できる。他の基板および他の表面とでは、先に述べたような遭遇した基本的表面エネルギーと要求される低蒸気圧に基づくパターニング油が使われることになる。

イメージ化することになっている第１の層の蒸着は、次に実施する加工ステップである。光学的に変化するＯＶＤセキュリティイメージの場合、反射層か吸収層かのどちらか一方をイメージ化できる。一般に、油パターニング工程で独立した油イメージが作成される限り、どの層をイメージ化してもよい。例えば、油イメージを前もって蒸着された層に置くことによって、イメージングが誘電層で起きてもよい。言い換えると、反射層または吸収層は、その上に油イメージが置かれる層であってもよい。パターン化油上に金属層を蒸着すると、液体油が爆発的に気体に変わり、その結果蒸着層が除去される。パターン化領域の中に若干の残油（いくつかの単一油層）が残っているかもしれないが、このイメージ化油がウェブ上を更に移動して次には後の如何なる蒸着層のゴースト（別のイメージパターン）を引き起こすのを防ぐために、この油は取り除かなければならない。

典型的ケースでは、アルミニウム層またはクロム層がイメージ化されてから残りのデザインが追加されてファブリー−ペロー構造、つまりAl（不透明、パターン化）／MgF₂ 1QW＠400nmないし8QW@700nm／Cr 30%T、が完成される。低いインデックスのMgF₂層は、可視光下で非常に透過性の高い如何なる誘電材で代えてもよい。高いインデックスの誘電材を使用すると、低いインデックスの誘電材が使われた場合の大きな光学的シフトを有するものよりも色の変化が少ない光学的可変ホイルが生じる。不透明な点、例えば２００から８００ｎｍの厚みの下に厚みを有する一部アルミニウムの層は部分的に透明な色移行膜を生じる結果、情報は光学スタックを通して紙から読まれるか、あるいは、ＰＥＴに印刷されたものが読まれる。全ての色変化は長波長から短波長まで、つまり赤から青まで移行する。

パターン化地域の残油を取り除くために、冷却されたドラム上の蒸着源の直後にある酸素グローが使われる。グローは、蒸着領域の前後にあるウェブの裏面で使用してもよい。この場合、O₂グローはウェブの裏面から如何なる油も除去するが、このような油は「インキング加工」の間に移行したものかもしれないし、または蒸着工程でフラッシュオーバーして巻上げの間に裏面に付着するかもしれない。一般的には、酸素グローは１２インチのグローシステムでは２，２００ボルト、１００ｍＡで作動される。残油は、しみもしくは元のイメージのゴースト様イメージなどの色の変化に注意することによって、最終的な被覆ウェブ上で検出できる。

フレキソ印刷を使用したイメージの解像度は、公称７０ミクロンのところ２０ミクロンを示した。これを図２０に示す。ソフトウェアプログラムCORELDRAW（商標）にあるようなFloydSteinburg法を使って走査イメージを処理することにより、テキストの他にグラフィックイメージも作成できる。このプログラムは、イメージを黒（イメージ）と白（イメージ以外）の良い対照を示す四角いピクセルに変換する。被覆の後にウェブが１から５ミリ幅のリボンに切り裂かれると、テキストは通常リボンの中央に位置する。図２１は紙幣にウィンドウ表示された本発明の光学的可変スレッドを示し、図２２は透過下で見たテキストシンボルを示す。

リボンの代わりに、図２３で示されているように、ＰＥＴの１つの面に接着剤２３２を塗布し、ペーパーキャリア２３６で支えられた剥離層２３４に積層してラベル２３０を打ち抜くことによって、この装置はセキュリティ粘着ラベルとして機能することができる。この接着剤は溶剤ベースの接着剤でも水性接着剤でもよい。多くある中で、適当な接着剤はアクリル接着剤である。ラベルの代わりに、キャリアウェブと真空蒸着層の間に剥離層を挿入することによって、この製品はホットスタンプセキュリティ製品にすることもできる。

当然、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他にも多くの実施形態を想定できる。

ＰＥＴ基板またはウェブ上のパターン化アルミニウム層を有する先行技術装置を例示している図である。 Cr層によって覆われるMgF₂のスペーサ層で覆われているＰＥＴウェブ上でパターン化アルミニウム層によって干渉構造が形成されるところが示されている本発明の実施形態を示す断面図であり、３つの層はその間にウィンドウを有し隣接している複数の光学干渉構造を形成している。 ＰＥＴウェブの１つの面にパターン化アルミニウム、ＰＥＴウェブの同じ側に光学的可変ホイル被覆、およびＰＥＴウェブの反対側に別の光学的被覆を有する階層構造の断面図である。 図３と類似の断面図であり、プラスチック層のエンボス加工が追加されている。 ＰＥＴウェブ上のパターン化磁性層を例示している１実施形態の図である。 パターン化磁性層がＰＥＴウェブ上で２枚のアルミニウム層に挟まれている本発明の１実施形態を示す。 １実施形態を示し、ＰＥＴウェブの１つの面にパターン化アルミニウム層があり、ＰＥＴウェブの同じ側に隠れた磁性層を有する光学的可変ホイルがある。 ＰＥＴウェブの一方の面における色移行インクで被覆されたプラスチック基板の上に蒸着したパターン化アルミニウム層を例示している図である。 ＰＥＴウェブの一方の面における色移行インク層で被覆された陽と陰のパターン化アルミニウム層の影響を示す。 パターン化アルミニウム層がＰＥＴウェブの一方に蒸着し、色移行インク層がＰＥＴウェブの反対側に塗布されている本発明の１実施形態の図である。 磨耗抵抗ラッカーの保護層で被覆されたＰＥＴウェブの一方の面に蒸着したパターン化アルミニウム層と、ＰＥＴの反対側の色移行インクを例示している断面図である。 ＰＥＴウェブの一方の面におけるファブリー−ペローデザインで被覆されたパターン化アルミニウム層と、ＰＥＴの第２の面における第２の異なるファブリー−ペローデザインで被覆されたパターン化アルミニウム層を示す。 ＰＥＴウェブの一方の面のパターン化アルミニウム層と、ＰＥＴの第２の面の連続的光学構造の断面図である。 ＰＥＴの第１の面のパターン化色移行ホイルと、ＰＥＴの第２の面におけるインク（黒か色移行ホイルの補色）の印刷された層を示す。 誘電スペーサ層がパターン化されたＰＥＴウェブ上のファブリー−ペローデザインを示す断面図である。 吸収層がパターン化されたＰＥＴウェブ上のファブリー−ペローデザインを示す断面図である。 本発明の１実施形態に従った、簡略化された被覆機を例示する。 残留「阻止油」を除去するための被覆槽内における洗浄構成を例示する図である。 アルミニウム層内に隠れた一次元の磁気バーコードパターンを示す図で、この図ではAl層はバーコードが見えるように便宜上透明に示されている。 アルミニウム層内に隠れた二次元の磁気バーコードパターンを示す。 パターン化光学的可変セキュリティスレッド内のテキストシンボルの解像度を示す写真である。 紙幣にウィンドウ表示型フォーマットで埋め込まれたパターン化光学的可変スレッドの写真である。 透過下で見られる紙幣のパターン化光学的可変スレッドのテキストを示す写真である。 感圧型接着剤解放可能なラベル用紙ストック上のパターン化光学的可変ホイル構造から形成されたグラフィック偽造防止ラベルを示す。

Claims (23)

1. シートまたは文書の中または上に埋め込むためのセキュリティスレッドであって、
   第１の面と第２の面を有する細長基板と、
   前記細長基板の第１および第２の面のうちの１つに配置された光学的可変構造とを備え、
   前記光学的可変構造が薄膜干渉構造を備え、それが複数の分離干渉フィルタとして現れ、前記分離干渉フィルタが並んで互いに間隔を置いて配置され、異なる色の前景および背景の１つに対して視覚的に分離され区別できる証印の可視パターンの形態で可視色移行特性を有するセキュリティスレッド。
2. 前記可視パターンが、
   ａ）前記パターンまたはその逆の形で第１の材を用いて前記基板に塗布するステップと、
   ｂ）前記第１の材と、第１の材が塗布される場所と隣接した第１の材が欠落している前記基板の部分上に第２の材の層を塗布するステップと、
   ｃ）第１の材およびそれを覆う第２の材の層を除去し、第１の材で被覆されなかった基板の領域に第２の材を残すステップと、
   ｄ）第２の材の上に第３および第４の層を塗布して別々の領域に複数のファブリー−ペローフィルタを形成するステップとで作成された請求項１に記載のセキュリティスレッド。
3. 前記細長基板の第１の面がその上に蒸着された反射材の第１の層を有し、前記第１の層が間隔をおいて並んだ複数の反射領域を含み、前記間隔をおいた反射領域の少なくとも一部が複数のｎ層ファブリー−ペローキャビティを備えた干渉構造の第１の層を形成している請求項１に記載のセキュリティスレッド。
4. 第２の光学構造が前記細長基板の第２の面に蒸着され、少なくとも１パターン化層を含むパターンが前記細長基板の第１の面に存在する請求項１に記載のセキュリティスレッド。
5. 前記第２の光学構造がアンチストークス顔料を含む有機層を備えた請求項４に記載のセキュリティスレッド。
6. 前記干渉フィルタの中または後ろに磁性層を更に含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
7. 前記細長基板の前記分離干渉フィルタとは反対側に蒸着されたファブリー−ペロー構造を更に含み、前記ファブリー−ペロー構造と干渉フィルタのうち１つがそれを通して他のものが見えるウィンドウを有する請求項１に記載のセキュリティスレッド。
8. 前記第２の光学構造が色移行インクを含む請求項４に記載のセキュリティスレッド。
9. 少なくとも前記間隔をおいて並んだ干渉フィルタの一部の間に蒸着された磁性層を更に含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
10. 反射層の上に置かれた、または少なくとも１つの面が前記複数の分離干渉フィルタと共通の反射層で覆われた磁性層を更に含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
11. 前記干渉フィルタの中およびまたはその間もしくはその後ろに置かれた磁性層を更に含み、前記磁性層が前記スレッドもしくはシートの信憑性を検証するための機械解読できる情報を含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
12. 前記セキュリティスレッドが前記シートの中または上に蒸着され、前記シートがイメージ化偽造防止ラベル、通貨またはパスポートの偽造防止装置の１つを形成する請求項１に記載のセキュリティスレッド。
13. 前記薄膜干渉フィルタが色移行インクを含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
14. 色移行インクを更に備えた請求項１に記載のセキュリティスレッド。
15. 前記薄膜干渉フィルタが光学的可変顔料を含む請求項１に記載のセキュリティスレッド。
16. ウェブ上に光学的可変装置を形成する方法であって、
    第１の面と第２の面を有するウェブ上に油アブレーション法を用いて反射層のパターニングを行うステップと、
    前記ウェブ基板の第１の面から残さ油を除去するステップと、
    前記ウェブで支えられる薄膜層を蒸着して前記光学的可変装置を形成するステップとを含む方法。
17. 前記反射層をパターニングするステップが前記ウェブの第１の面で実施され、前記薄膜層が前記ウェブの第１の面の前記パターン化反射層上に蒸着される請求項１６に記載の方法。
18. 前記ウェブの第２の面から残さ油を除去するステップを更に含む請求項１７の方法。
19. 前記パターン化反射層の上、または前記ウェブの反対側の前記反射層の後ろに光学的構造を蒸着するステップを更に含む請求項１６の方法。
20. 残さ油を除去する前記ステップがグロー放電の使用を含む請求項１６の方法。
21. 前記グロー放電が酸素を含む前駆体から形成される請求項２０の方法。
22. 前記油アブレーション法がインクジェット装置でパターン状に油を塗布するステップを含む請求項１６の方法。
23. 前記細長基板が光学的可変構造とは反対側の基板面に反射層で被覆されたエンボス加工の回析パターンを有し、その結果前記エンボス加工のパターンが前記干渉構造を有する基板面から少なくともその一部が見える請求項１に記載のセキュリティスレッド。
    

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