特許 5691567 偽造防止構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5691567

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月1日

(54)【発明の名称】偽造防止構造体

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20150312BHJP

   B42D 25/30 20140101ALI20150312BHJP

   B42D 25/29 20140101ALI20150312BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/18

   B42D15/10 501P

   B42D15/10 531B

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-16419(P2011-16419)

(22)【出願日】2011年1月28日

(65)【公開番号】特開2012-155265(P2012-155265A)

(43)【公開日】2012年8月16日

【審査請求日】2013年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】新藤 直彰

(72)【発明者】

【氏名】屋鋪 一尋

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実用新案登録第３１５８９８５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２００９−１１６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４９４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３８０１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、
前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に、平均粒径２．５μｍ以下で平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる複数の球状微粒子を１重の平面状に、且つ、前記球状微粒子の各々の高さの半分以上が前記溝部に埋没しないように全面又は任意の形状で固定して前記微粒子層を形成し、且つ、前記反射層を、前記微粒子層のうち、前記溝部に埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置し、
前記格子層は、複数の前記溝部と複数の前記土手部とを備え、複数の前記溝部と複数の前記土手部とは、交互に連続して１つの方向に沿って並び、且つ、前記溝部の各々と前記土手部の各々とは、前記１つの方向と直交する方向に沿って、複数の前記微粒子が並ぶような幅を有し、前記１つの方向に沿う前記溝部の幅と前記土手部の幅との和である周期が前記微粒子の粒径以上であり、
前記格子層において、前記周期には２種類以上のピッチが含まれ、且つ、同一のピッチの溝部と土手部とが、それぞれ固有の領域に形成され、
前記複数の球状微粒子が、１種の球状微粒子から構成されていることを特徴とする偽造防止構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば商品券やクレジットカード等有価証券類、あるいはブランド品や高級品等のステッカー等に偽造防止に用いられる偽造防止構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、紙幣、商品券、クレジットカード、ブランド品や高級品等の真正品であることの証明として、ホログラムを初めとするＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が利用されている。尚、ＯＶＤの同義語としては、ＤＯＶＩＤ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）がある。

【0003】

このＯＶＤは、高度な製造技術を要すること、独特な視覚効果を有し、一瞥で真偽が判定できることから有効な偽造防止手段として利用されている。最近では、有価証券以外にもスポーツ用品やコンピュータ部品をはじめとする電気製品ソフトウエアー等に貼り付けられ、その製品の真正さを証明する認証ステッカーや、それら商品のパッケージに貼りつけられる封印ステッカーとしても広く使われている
ところが、近年ではホログラム製造技術の広がりにより、ＯＶＤは以前に比べ容易に偽造されるようになっている。

【0004】

そこで、偽造防止効果を向上すべく、従来よりも微細な構造による複雑なデザインの提案や、光の波長以下の微細な周期的凹凸パターンからなる素子（サブ波長構造素子）による、反射防止機能、偏光分離機能、位相差機能等を有する物品や、計算機ホログラム等の提案がなされている（例えば特許文献１、２、３参照。）。

【0005】

ところで、従来のレリーフ型回折格子は、幅約１．０μｍ、深さ１００ｎｍ程度の凹凸が刻まれているが、これに上記サブ波長構造素子による場合は、１００ｎｍ〜８００ｎｍの微細で、かつ深さ２５０ｎｍ以上の高アスペクト比の凹凸であるために、偽造が困難となるが、一方で製造が難しいという問題を有する。

【0006】

この凹凸形状を成形する手法としては、熱エンボス法やフォトポリマー法等の技術が利用されているが、構造が微細なため成型時におけるレリーフ型へ樹脂が貼りつきやすく、高速での加工が困難であるという問題を有する。

【0007】

この問題に対し、従来の成型法を用いずに効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を製造する手法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

【0008】

しかしながら、上記特許文献４の技術にあっては、単分散な微粒子を配列することで、高アスペクト比のサブ波長の回析格子を得る手法であり、回析結果が粒子の配列に大きく依存するために、規則的に配列して充填することが不可欠となるという問題を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−０４０２１９号公報

【特許文献2】特開２００４−２０５９９０号公報

【特許文献3】特開２００５−０１０２３１号公報

【特許文献4】特開２００９−１１６８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、球状微粒子の規則正しい配列を促し、回折効果の向上を図り得るようにして、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体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】

【0011】

請求項１の発明は、高分子樹脂からなる格子層上に微粒子層、反射層が配置固定された球状微粒子回折構造体であって、前記格子層を溝部と土手部でなる凹凸形状に形成して、この格子層の溝部に、平均粒径２．５μｍ以下で平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に７０％以上の粒子個数を有する粒度分布でなる複数の球状微粒子を１重の平面状に、且つ、前記球状微粒子の各々の高さの半分以上が前記溝部に埋没しないように全面又は任意の形状で固定して前記微粒子層を形成し、且つ、前記反射層を、前記微粒子層のうち、前記溝
部に埋没されていない部分の少なくとも一部分を覆うよう配置し、前記格子層は、複数の前記溝部と複数の前記土手部とを備え、複数の前記溝部と複数の前記土手部とは、交互に連続して１つの方向に沿って並び、且つ、前記溝部の各々と前記土手部の各々とは、前記１つの方向と直交する方向に沿って、複数の前記微粒子が並ぶような幅を有し、前記１つの方向に沿う前記溝部の幅と前記土手部の幅との和である周期が前記微粒子の粒径以上であり、前記格子層において、前記周期には２種類以上のピッチが含まれ、且つ、同一のピッチの溝部と土手部とが、それぞれ固有の領域に形成され、前記複数の球状微粒子が、１種の球状微粒子から構成されていることを特徴とする。

【0012】

上記構成によれば、球状微粒子の配列用の溝を有する格子層を設けることで、球状微粒子の規則正しい配列を促し、より回折効果の高い幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を得ることができる。

【0014】

上記構成によれば、格子層の溝と土手の周期（溝と土手の幅の和）を２種類とすることで、同一形状の球状微粒子を２つの異なる周期構造で配列することが可能となり、異なる色変化を付与することができる。これにより、視認性の向上と偽造防止効果の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を実現した偽造防止構造体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の偽造防止構造体の基本構成を示した断面図である。

【図2】本発明の格子層を説明するために示した断面図である。

【図3】本発明の格子層を説明するために示した平面図である。

【図4】本発明の偽造防止構造体のステッカー構成を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の偽造防止構造体について図面を参照して詳細に説明する。

【0020】

図１は本発明の一実施の形態に係る偽造防止媒体の基本構成を示すものであり、格子層３、微粒子層４及び反射層５が順に積重されて形成されている。

【0021】

微粒子層４は、平均粒径が２．５μm以下で、かつ平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に７０％以上の粒子個数を有する球状微粒子で形成されている。この球状微粒子は、入射された光を回折する効果を有し、光が微粒子によって回折されると、見る角度によって色調が変化する発色を示す。この微粒子による回折は、微粒子の輪郭が回折格子と同様の凹凸形状をなすことによって光が回折を受けると考えることができ、均一な微粒子を規則的に充填することによって、得られる効果である。特に、高い発色性、及び観察角度による鮮やかな色調変化を得る為に必要な、微粒子の形状、粒度分布、充填形状について以下に詳しく説明する。

【0022】

球状微粒子の形状は、球形状が好ましく、より真球状にすることで、粒径の方向による形状の違いが小さくなり、粒子の周期構造のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができる。この球状微粒子とは、１個の粒子の最大径と最少径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。

【0023】

球状微粒子の粒度分布は、より狭い範囲にあることが好ましい。この粒度分布を狭くすることで、回折角のバラツキが低減されて、鮮やかな色調変化を得ることができるためである。

【0024】

また、球状微粒子は、平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有し、粒度分布の狭い球状微粒子であることを特徴としており、より好ましくは、平均粒径の０．９倍以上、１．１倍以下の範囲に、９０％以上の粒子個数を有する。このようなシャープな粒度分布の球状粒子を使用することで、更に鮮やかな色調変化を得ることができる。ここで、平均粒径の確認方法、及び平均粒径の０．８倍以上、１．２倍以下の範囲に、７０％以上の粒子個数を有することの確認方法としては、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による観察写真により確認することが好ましい。

【0025】

さらに、上記球状微粒子は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）における観察写真にて、１個の粒子の最大径と最小径の比が１．０以上１．２以内である粒子を指す。このため、粒子径の測定では、１個の粒子の最大径、又は最小径のどちらかに統一してデータ採取をする必要がある。なお、本明細書では最大径にて表示する。

【0026】

また、球状微粒子の充填形状は、１重の平面状に、より密に配置されることが好ましい。２重以上にランダムに粒子を積層した場合には、１重目で回折された各波長の光が、２重目以降でランダムな方向へ散乱され、結果として、発色強度が低下され、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られない。

【0027】

充填率に関するパラメーターとしては、球状微粒子の集積の程度を面積充填率によって規定される。ここで、面積充填率とは、偽造防止構造体の平面に対して垂直上方方向から、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察し、単位面積当たりの粒子面積（粒子１つの粒子面積を平均粒径の円の面積とする）によって算出され、測定する面積範囲としては、４００μｍ²以上が好ましい。

【0028】

なお、面積範囲は、２５００μｍ²の範囲を任意に５ヵ所選定し、該範囲内の粒子数を計数し、粒子の面積充填率を算出することとした。この面積充填率が３０％未満になると、発色強度が低下し、また、観察角度による鮮やかな色調変化も得られないことから、３０％以上の面積充填率で粒子が集積されていることが好ましく、より好ましくは６０％以上である。

【0029】

上記球状微粒子としては、有機材料系、又は無機材料系の単分散性球状微粒子が好ましく、具体的に、有機材料系としては、アクリル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリルアミド等の樹脂や、２種以上の樹脂からなる共重合樹脂等を挙げることができる。また、同様に無機系材料の単分散性球状微粒子としては、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネウム、珪酸カルシウム、珪酸バリウム、珪酸マグネシウム、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、燐酸マグネシウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化ニッケル、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、珪酸亜鉛、珪酸アルミニウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅、硫化亜鉛、ガラス、各種金属粒子などが挙げられる。上記の有機材料、無機材料の２種以上を使った、表面修飾型の微粒子、コアシェル型粒子、積層球状型粒子、数珠状の球状粒子等が挙げられる。

【0030】

なお、球状微粒子としては、上記の有機材料、及び無機材料を使用した中空球状粒子、微粒子の球状凝集体、ポーラス球状粒子、熱膨張性球状粒子等も例として挙げたが、これらに限定されるものでない。

【0031】

粒径としては、観察する波長領域が、紫外光領域、可視光領域、赤外光領域の全て（波長２５００ｎｍ以下）にわたる場合、粒径２．５μｍ以下が望ましい。この２．５μｍ以下であれば、観察する光線領域である２５００ｎｍ以下の全ての回折光を得ることができる。

【0032】

微粒子層４の形成方法としては、例えば上述した球形微粒子を高分子樹脂と混合、溶剤で希釈し、公知の印刷法で塗工した後、溶媒媒乾燥して形成される。また、高分子樹脂分として架橋反応、熱硬化反応、光重合反応性の材料を用いてより強固に格子層３上に、球状微粒子を固定させることも可能である。

【0033】

次に、上記格子層３について説明する。この格子層３は、図２及び図３に示すように球状微粒子の配列を規則正しく配置することを促すための溝部２１及び土手部２２を有し、その溝部２１に対して粒子を配置して球状微粒子が固定位置される。この溝部２１を作成する方法としては、金属金型を用いて成型加工する手法が挙げられる。それゆえ材料としては、成型加工が可能な高分子樹脂材料が用いられ、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加、架橋したウレタン樹脂や、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化樹脂、エポキシ（メタ）アクリル、ウレタン（メタ）アクリレート等の紫外線あるいは電子線硬化樹脂等が挙げられ、単独もしくはこれらを複合して使用に供される。

【0034】

上記溝部２１及び土手部２２の幅は、用いる球状微粒子の粒径により決定され、溝部２１に粒子を１個ずつ配置するためには、溝部２１と土手部２２の和（周期）が粒径と等しい、あるいはそれ以上の大きさとする必要があり、かつ深さが球状粒子の半径以下とすることが好ましい。

【0035】

また、格子層３は、その他、２種類以上の周期（溝部２１と土手部２２の和）を用いて視認可能な大きさの領域に分けて形成するように構成してもよい。これによれば、球状微粒子の配列構造を変えることが可能となり、１種の球状微粒子を用いて、複数の色変化を付与することもできる。

【0036】

上記反射層５は、回折効率を高めるために設けられる層であり、材料としては、ＴｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳ、などの高屈折率材料やより反射効果の高いＡｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属材料が挙げられ、これら材料を単独あるいは積層して使用される。これらの材料は、真空蒸着法、スパッタリング等の公知の薄膜形成技術にて形成され、その膜厚は５〜１０００ｎｍ程度で形成される。

【0037】

また、上記の金属材料、セラミックスの微粒子を有機高分子樹脂に分散して得られる高輝性光反射インキを使用することもできる。さらには、反射層５を部分的なパターン状に設けてもよい。この加工方法としては、パスタ加工、水洗シーライト加工、オイルアブレーション加工、レーザー加工などが例として挙げられる。

【0038】

以上、基本となる格子層３、微粒子層４、反射層５を詳しく説明しましたが、続いて、本願発明による具体的な実施例と、比較例とを以下の如く作製して比較検討する。

【0039】

（実施例）
実施例として、図４に示すステッカー構成の偽造防止構造体を作製し、厚み３８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる支持体４１を以下の如く積重配置した。

【0040】

（１）格子層３として後述の塗料をグラビア法にて２μｍ塗布して形成した。

【0041】

（２）ニッケル製のプレス版を用いて、ロールエンボス法にて成型加工を施し、溝部２１が巾０．４μｍ、深さ０．１μｍ、土手部２２が０．１μｍとなる格子層３を成型した。

【0042】

（３）微粒子層４として後述の塗料をバーコート法にて０．５μｍ塗布して形成した。

【0043】

（４）反射層５として真空蒸着法にて５０ｎｍのアルミニウムの金属薄膜を全面に塗布して形成した。

【0044】

（５）予め離型紙（セパレータ）に接着層４６を形成する粘着剤を２０μｍ塗布し、上記のフィルムの反射層５上に貼り合わせてラベルを形成した。

【0045】

［格子層３塗料］
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 … １５部
ウレタン樹脂 … １０部
メチルエチルケトン … ５０部
トルエン … ２５部
[微粒子層４塗料]
スチレン粒子 （粒径５００nm） … ４０部
ビニールアルコール樹脂 … ２部
水（溶媒） … ５８部
尚、スチレン粒子は、平均粒径の０．８〜１．２倍の範囲に９０％以上の粒子個数を有する（株）モリテックス製粒子を用いた。

【0046】

[接着層４６塗料]
アクリル系粘着剤 … ３０部
酢酸エチル … ４０部
酢酸ブチル … ３０部
（比較例）
比較例として、格子層３の溝部２１及び土手部２２を形成せずに球形微粒子を用いた偽造防止構造体を作製した。そして、この比較例は、その他の部分を上記実施例と同様の加工方法、材料を用いて成形加工した。

【0047】

（検討結果）
充填面積率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により、単位面積当たりの粒子面積の比率を算出した。

【0048】

この比較結果は、表１に示すように実施例の方が格子層３の溝部２１及び土手部２２の作用により、比較例に比して規則正しい配列が促され、充填面積率が向上されて、よりはっきりとした回折光による発色を示したことが確認された。

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明によれば、球状微粒子の規則正しい配列が促されて、回折効果の向上を図ることができることにより、効率よく、幅が狭くかつ高アスペクト比のサブ波長の回折格子構造を有した偽造防止構造体を実現することができる。

【符号の説明】

【0050】

３…回析層
４…微粒子層
５…反射層
２１…溝部
２２…土手部
４１…支持体
４６…接着層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】