【発明の詳細な説明】
本発明は表面に微細な凹凸形状を賦与して情報
を記録するレリーフホログラムの量産に適した複
製方法に関する。
ホログラムは、一般に光の干渉のパターンを記
録したものであり、三次元画像の記録をはじめ、
高密度な情報記録が可能である特性を利用して光
メモリー等多方面への応用が期待されている。
ホログラムの記録材料としては、高解像力の銀
塩感光材料が一般に用いられるが、この材料は高
価であり、また撮影あるいは複製も困難であるた
め、ホログラム製品は高価格となり、また現像等
の処理を必要とするため大量生産には向かない欠
点がある。
一方、レリーフホログラムの場合は、フオトレ
ジスト等にホログラム情報を凹凸のパターンで記
録した後、この凹凸パターンをメツキ等により型
取りし、この金型を透明な熱可塑性樹脂等に型押
しすることにより、透過光再生型の形で簡単且つ
大量に複製が作れるという利点がある。しかしな
がら、レリーフホログラムを透過光で観察する透
過光再生型レリーフホログラムは、汚れに弱く、
例えば、ホログラム表面に水、油等が付着した場
合に、その凹凸形状が埋まり、一時的にホログラ
ム情報が消える欠点がある。
また、このような複製の際に、熱可塑性樹脂の
裏面平面に予め光反射層を設けておき、その表面
に上記の金型を型押しして、通常の物体を見るの
と同様に再生光源側から記録物を看取するように
した反射型ホログラムを複製する技術を本発明者
等が提案したが（「計測と制御」Vol.20，No.9，
p.69）、凹凸形状が透明な熱可塑性樹脂の表面に
形成されるため、上記の透過光再生型レリーフホ
ログラムと同様に、汚れに弱く、水、油等が付着
した場合に、その凹凸形状が埋まり、一時的にホ
ログラム情報が消えてしまい、また、ホログラム
表面を保護するために表面に透明保護層を設ける
と、保護層と熱可塑性樹脂の間の屈折率差がなく
なるか小さくなるために、ホログラム情報が消え
てしまうという欠点があつた。
ところで、上記した透過光再生型レリーフホロ
グラムの表面の凹凸パターン面上に金属の蒸着膜
を形成して、通常の物体を見るのと同様に再生光
源側から記録物を看取するようにした反射光再生
型レリーフホログラムも考えられる。このように
すると、ホログラム表面に水、油等が付着して
も、透過光再生型レリーフホログラムのようにホ
ログラム情報が消えることがないし、上記の裏面
平面に光反射層を設けた複製反射型ホログラムの
ように表面に透明保護層を設けても、ホログラム
情報が消えることがない。
このように、反射光再生型レリーフホログラム
は優れた特徴を有するが、金型を用いて熱可塑性
合成樹脂シート若しくは板に賦型し、しかる後、
金属を蒸着する方法によつて作製するため、レリ
ーフホログラムの微細な凹凸に沿つて、均一な薄
膜を形成するための蒸着工程は高度な制御を必要
とし、連続処理が難しく経済的でない。従つて、
このような反射光再生型レリーフホログラムは高
価格で量産性のないものである。
本発明は、以上の問題点を解消して、ホログラ
ム表面に水、油等が付着しても、また、表面に透
明保護層を設けても、ホログラム情報が消えるこ
とがない高回折効率の反射光再生型レリーフホロ
グラムの量産性に優れた複製方法であつて、複製
されたホログラムが高品質なものであるレリーフ
ホログラムの複製方法を提供することを目的とす
るものである。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明において用いる熱可塑性合成樹脂からな
る基材１としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ナイロ
ン、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル共重合
体、エチレンビニルアルコール共重合体、アイオ
ノマー、セルロースジアセテート及びセルロース
トリアセテート等のうちから、用途、プレス成形
性を考慮して選択し使用する。基材の厚みは0.01
〜10mm、好ましくは0.1〜１mmである。
次に以上のような基材の表面に形成する蒸着金
属薄膜層２について述べると、素材としては蒸着
後の表面の反射率が高い金属が好ましく、例え
ば、アルミニウム、金、銀、錫等及び以上の金属
を含む合金を用いることができ、又、以上のよう
な素材を用いて蒸着する方法としては公知の真空
蒸着、スパツタリング、イオンブレーテイング等
の方法によつて行ない、蒸着金属薄膜層の厚みと
しては、300〜1000Åの範囲にある必要がある。
この厚みが300Åより薄いと、実用上十分な反射
率が得られず、また、後記する凹凸パターンの金
型で複製する際、加熱されて流動状態になつてい
る熱可塑性合成樹脂の表面張力によつて賦型表面
が平面に戻ろうとするのを金属薄膜が阻止し得な
くなり、品質の良いレリーフホログラムを複製す
ることができなくなる。他方、この厚みが1000Å
より厚いと、エンボスをゆつくり行わなければな
らず、かつ、金属薄膜の蒸着時間がかかるため、
生産速度が低下する。そして、熱可塑性合成樹脂
に対して金属薄膜が固くなりすぎるため、金型に
金属薄膜表面が追従しなくなり、また、金属薄膜
にクラツクが入ることになる。そのため、複製ホ
ログラムの品質が落ち、歩留りが悪くなつて量生
産が悪くなり、本発明の目的を達成し得ない。
レリーフホログラムの凹凸形状を有する金型３
としては公知のものが使用でき、例えば、フオト
レジストに通常のホログラム記録方式によりレー
ザー光を用いて被写体を撮影し、レーザー光の干
渉縞を記録し、現像を行なつて干渉縞に応じた凹
凸パターンを得、更に該凹凸パターン表面に蒸着
等により金属薄膜を設け、該金属薄膜を電極とし
て電鋳法により金属層を形成してなるものや、或
いは又、銀塩感光材料を用いて撮影を行なつてホ
ログラムを得、該ホログラムを介してフオトレジ
ストを密着露光した後現像を行なつて凹凸パター
ンを得、以下前記と同様にしてなるものを用いる
ことができ、更に以上のような金型を電鋳法の繰
り返しにより複製し、複数の金型を作成してもよ
い。
以上述べたような、熱可塑性合成樹脂からなる
基材１の表面に蒸着金属薄膜層２を有する複合基
材と、金型を用いて第１図示のごときホログラム
Ａを複製するには、第２図示のごとく平プレス４
及び４を用いて、プレスの両熱板間に金型の金型
面と前記複合基材の蒸着金属薄膜層とが接するよ
うにして挾持し、好ましくは鏡面板５を基材と熱
板の間に配し、加熱及び加圧する方法、或いは前
記金型をロールに取り付けて金型ロールとし、別
のロールと付接させて加圧し両ロールを回転させ
てその間を前記複合基材を通過せしめて加圧する
と同時に加熱する方法によればよく、平プレスを
用いる方法においては熱板温度50℃〜500℃、圧
力0.1〜100Kg／cm2、ロールを用いる際にはロール
温度50〜500℃、線圧0.1〜100Kg／cm2が好ましい。
又、プレスを用いるときは基材側に鏡面板を配す
ると仕上がり状態が好ましい。
以上のような本発明のレリーフホログラムの複
製方法によれば、ホログラム表面に水、油等が付
着しても、また、表面に透明保護層を設けても、
ホログラム情報が消えることがない高回折効率の
反射光再生型レリーフホログラムであつて高品質
のものの量産が可能になり、しかも、蒸着工程
は、蒸着金属薄膜層の反射率が均一であつて300
〜1000Åの範囲の厚さにあればよいので、高度な
制御を必要とせず、連続処理が可能である。
本発明の複製方法はフレネルホログラム、フー
リエ変換ホログラム、フラウンホーフアーホログ
等のホログラムのいずれにも応用でき、これらホ
ログラムの形式を利用したイメージホログラム、
レインボーホログラム、ホログラフイツクステレ
オグラム等、及び一般の回折格子類に適用でき
る。
以下本発明のホログラムの複製方法を実施例に
より具体的に説明する。
実施例
第３図に示すごとき配置のアルゴンレーザー１
１、ビームスプリツター１２、ミラー１３、レン
ズ１４ａ及び１４ｂを用いて、フオトレジスト１
５（シプレー社製、AZ−1350J）をガラス基板１
６に厚み2.5μｍに塗布してなる乾板１７に被写体
１８をフレネルホログラムとして撮影した後、所
定の現像液（シプレー社製、AZデベロツパー）
により現像し、レリーフホログラム化した後、ホ
ログラム面に銀を用いて厚みが400Åとなるよう
蒸着し、更に銀蒸着膜を電極として厚みが１mmに
なるようニツケルをめつきし、剥離してレリーフ
ホログラムの凹凸形状の金型を作製した。
別に、基材として厚み0.4mmのポリ塩化ビニル
シートにアルミニウムを厚み500Åになるよう蒸
着し、この蒸着面に前記のレリーフホログラムの
凹凸形状の金型の金型面を重ね、基材側に鏡面板
を重ねて熱プレスを用いてプレス熱板温度150℃、
圧力10Kg／cm2、時間５分の条件で加熱及び加圧し
た後冷却し、反射型レリーフホログラムを得た。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a reproduction method suitable for mass production of relief holograms in which information is recorded by imparting fine irregularities to the surface. A hologram is generally a record of a pattern of light interference, and can be used to record three-dimensional images, etc.
Taking advantage of its ability to record high-density information, it is expected to be applied to many fields such as optical memory. High-resolution silver salt photosensitive materials are generally used as recording materials for holograms, but this material is expensive and difficult to photograph or reproduce, making hologram products expensive and requiring processing such as development. It has the disadvantage that it is not suitable for mass production because it requires On the other hand, in the case of a relief hologram, the hologram information is recorded in a pattern of concave and convex parts on a photoresist, etc., then this concave and convex pattern is molded by plating, etc., and this mold is embossed into a transparent thermoplastic resin, etc. It has the advantage that it can be easily and mass-produced in the form of a transmitted light reproduction type. However, transmitted light reproduction type relief holograms, which observe relief holograms using transmitted light, are susceptible to dirt.
For example, if water, oil, etc. adhere to the hologram surface, the uneven shape will be filled in and the hologram information will temporarily disappear. In addition, when making such reproductions, a light-reflecting layer is provided in advance on the back plane of the thermoplastic resin, and the above-mentioned mold is embossed on the surface, and the reproduced light source is used in the same way as when viewing a normal object. The present inventors have proposed a technique for replicating a reflection hologram that allows recorded objects to be viewed from the side ("Measurement and Control" Vol. 20, No. 9,
(p.69) Since the uneven shape is formed on the surface of a transparent thermoplastic resin, it is susceptible to dirt, similar to the transmitted light reproduction type relief hologram mentioned above, and if water, oil, etc. adhere to it, the uneven shape , and the hologram information temporarily disappears.Also, when a transparent protective layer is provided on the hologram surface to protect it, the refractive index difference between the protective layer and the thermoplastic resin disappears or becomes small. However, the drawback was that the hologram information disappeared. By the way, a metal evaporated film is formed on the uneven pattern surface of the surface of the transmitted light reproduction type relief hologram described above, so that the recorded object can be viewed from the reproduction light source side in the same way as viewing a normal object. A photo-reproducible relief hologram is also conceivable. In this way, even if water, oil, etc. adhere to the hologram surface, the hologram information will not disappear unlike in the case of transmitted light reproduction type relief holograms, and the hologram information will not disappear even if water, oil, etc. adhere to the hologram surface. Even if a transparent protective layer is provided on the surface, the hologram information will not disappear. As described above, reflected light reproduction type relief holograms have excellent characteristics, but they are molded onto a thermoplastic synthetic resin sheet or plate using a mold, and then
Since it is manufactured by a metal vapor deposition method, the vapor deposition process to form a uniform thin film along the fine irregularities of the relief hologram requires advanced control, making continuous processing difficult and uneconomical. Therefore,
Such reflected light reproduction type relief holograms are expensive and cannot be mass-produced. The present invention solves the above problems and provides high diffraction efficiency reflection that prevents hologram information from disappearing even if water, oil, etc. adhere to the hologram surface or even if a transparent protective layer is provided on the surface. An object of the present invention is to provide a method for copying a relief hologram that is excellent in mass production of optically reproduced relief holograms, and in which the copied holograms are of high quality. The present invention will be explained in detail below. The base material 1 made of thermoplastic synthetic resin used in the present invention includes polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate, polycarbonate, acrylic resin, nylon, polystyrene, ethylene vinyl acetate copolymer, It is selected and used from among ethylene vinyl alcohol copolymers, ionomers, cellulose diacetate, cellulose triacetate, etc., taking into consideration the intended use and press moldability. The thickness of the base material is 0.01
-10 mm, preferably 0.1-1 mm. Next, regarding the vapor-deposited metal thin film layer 2 formed on the surface of the base material as described above, the material is preferably a metal whose surface has a high reflectance after vapor deposition, such as aluminum, gold, silver, tin, etc. The thickness of the deposited metal thin film layer can be determined by using an alloy containing a metal of It needs to be in the range of 300-1000 Å.
If this thickness is thinner than 300 Å, it will not be possible to obtain sufficient reflectance for practical use, and when duplicating with a mold with a concavo-convex pattern as described later, the surface tension of the thermoplastic synthetic resin that has been heated and turned into a fluid state will be affected. As a result, the metal thin film cannot prevent the imprinted surface from returning to a flat surface, making it impossible to reproduce a high-quality relief hologram. On the other hand, this thickness is 1000Å
If it is thicker, the embossing must be done slowly and the deposition time of the metal thin film is longer.
Production speed decreases. Since the metal thin film becomes too hard relative to the thermoplastic synthetic resin, the surface of the metal thin film will not follow the mold, and cracks will occur in the metal thin film. As a result, the quality of the replicated hologram deteriorates, the yield becomes poor, and mass production becomes poor, making it impossible to achieve the object of the present invention. Mold 3 with relief hologram uneven shape
For example, a photoresist is photographed using a laser beam using a normal hologram recording method, the interference fringes of the laser beam are recorded, and development is performed to create irregularities corresponding to the interference fringes. A pattern is obtained, a metal thin film is provided on the surface of the uneven pattern by vapor deposition, etc., and a metal layer is formed by electroforming using the metal thin film as an electrode, or a silver salt photosensitive material is used to photograph the pattern. The photoresist is closely exposed to light through the hologram, and then developed to obtain a concavo-convex pattern, and the same method as described above can be used thereafter, and the mold as described above can be used. may be replicated by repeated electroforming to create a plurality of molds. In order to reproduce the hologram A as shown in the first figure using the above-described composite base material having the vapor-deposited metal thin film layer 2 on the surface of the base material 1 made of thermoplastic synthetic resin and a mold, the second Flat press 4 as shown
and 4 are used to sandwich the mold surface of the mold and the vapor-deposited metal thin film layer of the composite base material between both hot plates of the press, and preferably a mirror plate 5 is placed between the base material and the hot plate. Alternatively, the mold is attached to a roll to form a mold roll, and the mold roll is brought into contact with another roll and pressurized, and both rolls are rotated and the composite base material is passed between them to apply the mold roll. A method of pressing and heating at the same time may be used. When using a flat press, the hot plate temperature is 50°C to 500°C and the pressure is 0.1 to 100 Kg/cm 2 . When using a roll, the roll temperature is 50 to 500°C and the linear pressure 0.1-100Kg/ cm2 is preferred.
Furthermore, when using a press, it is preferable to place a mirror plate on the base material side for a better finish. According to the relief hologram replication method of the present invention as described above, even if water, oil, etc. adhere to the hologram surface, or even if a transparent protective layer is provided on the surface,
It is now possible to mass-produce high-quality reflected light reproduction type relief holograms with high diffraction efficiency that prevents hologram information from disappearing.Moreover, the vapor deposition process allows the vapor-deposited metal thin film layer to have a uniform reflectance of 300%.
Since the thickness only needs to be in the range of ~1000 Å, continuous processing is possible without requiring sophisticated control. The duplication method of the present invention can be applied to any hologram such as Fresnel hologram, Fourier transform hologram, Fraunhofer hologram, etc., and image holograms using these hologram formats,
It can be applied to rainbow holograms, holographic stereograms, etc., and general diffraction gratings. The hologram duplication method of the present invention will be specifically explained below with reference to Examples. Example Argon laser 1 arranged as shown in Figure 3
1. Using the beam splitter 12, mirror 13, lenses 14a and 14b, photoresist 1
5 (manufactured by Shipley, AZ-1350J) on glass substrate 1
After photographing the subject 18 as a Fresnel hologram on a dry plate 17 made by applying a coating to a thickness of 2.5 μm on a dry plate 17, a prescribed developer (AZ Developer, manufactured by Shipley) is applied.
After developing and creating a relief hologram, silver was deposited on the hologram surface to a thickness of 400 Å, and then nickel was plated to a thickness of 1 mm using the silver evaporated film as an electrode, and peeled off to create a relief hologram. A mold with an uneven shape was fabricated. Separately, aluminum was vapor-deposited to a thickness of 500 Å on a polyvinyl chloride sheet with a thickness of 0.4 mm as a base material, and the mold surface of the uneven mold for the relief hologram was placed on this vapor-deposited surface, and a mirror was placed on the base material side. Layer the face plates and press using a heat press at a hot plate temperature of 150℃.
It was heated and pressurized at a pressure of 10 kg/cm 2 for 5 minutes and then cooled to obtain a reflection type relief hologram.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明により得られるホログラムの模
式的な断面図、第２図は本発明のプレス工程を示
す模式的な断面図、第３図は金型の母型を作成す
る際の光学系の模式図である。
１…基材、２…蒸着金属薄膜層、３…金型、
４，４′…プレス、５…熱板、１１…アルゴンレ
ーザー、１２…ビームスプリツター、１３…ミラ
ー、１４ａ，１４ｂ…レンズ、１５…フオトレジ
スト、１６…ガラス基板、１７…乾板、１８…被
写体。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a hologram obtained by the present invention, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing the pressing process of the present invention, and Fig. 3 is an optical system used when creating a mold matrix. FIG. 1... Base material, 2... Vapor deposited metal thin film layer, 3... Mold,
4, 4'... Press, 5... Hot plate, 11... Argon laser, 12... Beam splitter, 13... Mirror, 14a, 14b... Lens, 15... Photoresist, 16... Glass substrate, 17... Dry plate, 18... Subject .