JP2002241750A - 赤外発光蛍光体及び印刷物 - Google Patents

赤外発光蛍光体及び印刷物

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JP2002241750A
JP2002241750A JP2001045728A JP2001045728A JP2002241750A JP 2002241750 A JP2002241750 A JP 2002241750A JP 2001045728 A JP2001045728 A JP 2001045728A JP 2001045728 A JP2001045728 A JP 2001045728A JP 2002241750 A JP2002241750 A JP 2002241750A
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Yukinori Yamada
幸憲 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外光域で励起・発光を示す新規な赤外発光
蛍光体と、これを用いたセキュリティ性の高い印刷物を
提供する。 【解決手段】 光学活性元素として、赤外線領域に吸収
・発光をもつTm(ツリウム)を使用し、これを母体材
料に付活する。そして、母体材料には、金属酸化物、金
属酸硫化物、金属炭酸塩、金属燐酸塩、金属アルミン酸
塩、金属珪酸塩、金属モリブデン酸塩、金属タングステ
ン酸塩、金属チタン酸塩、金属バナジン酸塩の中から選
ばれるいずれか一種または二種以上を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を照射すること
で励起・発光する蛍光体に関し、更に詳しくは発光が可
視光領域ではなく赤外光領域であることによって、肉眼
で判別することができないセキュリティ性の高い真贋判
定に用いうる赤外発光蛍光体に関する。本発明の赤外発
光蛍光体は、例えば有価証券、紙幣、プリペイドカー
ド、クレジットカード、IDカード等に使用される偽造
防止印刷物に適用される。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、有価証券、紙幣、プリペイドカード、クレジットカ
ード、IDカード等の流通量は飛躍的に増大している。
これに伴い、特に金銭に係わる分野では、偽造防止、改
鼠防止等を目的として多くの提案がなされている。例え
ば、有価証券等の基材(支持体)である紙自体に偽造防
止を施す手段として、磁性粉末を含むインクもしくは塗
料を紙層間に印刷または塗布し、これによって紙の繊維
中、繊維上または繊維間に磁性体を含有させる方法が提
案されている。この方法には、磁性粉末を含むインクま
たは塗料の層を基材の全面に形成するものや、基材の一
部にストライプ状に形成するもの或いは任意の模様とし
て形成するもの等がある。
【0003】また、紫外線励起可視光線発光の蛍光体を
担持させた繊維または短冊を混抄して、紙の繊維中、繊
維上または繊維間に蛍光体を含有させた偽造防止用紙も
知られている。この種のものは、特開平6−8978号
公報、特開平6−28709号公報、特開平10−25
0270号公報、特開平8−260394号公報、特開
平8−13393号公報、特開平8−120598号公
報、特開平10−269333号公報等に記載されてい
る。
【0004】さらに、ホログラムを利用して偽造を防止
する技術も各種提案されている。例えば、特開平8−6
3086号公報、特開平9−73261号公報、特開平
9−175067号公報、特開平10−140500号
公報、特開平11−352863号公報等に記載された
技術が挙げられる。
【0005】これらの技術は、基本的には磁性体や蛍光
体の有無あるいは特定ホログラムの有無で真贋を判別す
るもので、大量生産に向いていると言える。しかし、こ
れらの技術では、個別の有価証券、紙幣、カード毎に個
別の情報を入れることは非常に困難である。
【0006】個別の情報を入れる方法として最も一般的
な方法は、支持体上に磁性層を形成し、この磁性層に個
別信号を記録する方法であるが、偽造防止の点では劣っ
ている。また、個別の情報を入れる他の方法として、蛍
光体を結合剤と共に分散した塗料を塗布してなるインク
リボン等を用いて、バーコード等を印字・印刷する方法
がある。この場合の蛍光体としては、紫外線励起可視光
線発光蛍光体、赤外線励起赤外線発光蛍光体等が使用さ
れる。
【0007】しかし、紫外線励起可視光線発光蛍光体を
使用した場合は、可視光を目で視認できるので偽造防止
効果は劣っている。また、赤外線励起赤外線発光蛍光体
を利用したものは、特開平7−90266号公報や特開
平8−3548号公報に示されているように、800n
m前後の近赤外光で励起し、約1μmで発光する蛍光体
に限られている。この場合、励起光である近赤外線の波
長領域と蛍光体の発する光の波長領域とが比較的近接し
ているため、例えば励起光を蛍光体からの発光として誤
って検出してしまうなど、必要としている真贋判定用の
情報を確実に検出するのが困難になるという問題があ
る。
【0008】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、有価証券や紙幣、カード等に対する偽造防
止効果が大きく、従来のものに比べて高いセキュリティ
性のある真贋判定を得ることができ、しかも記録した真
贋判定情報を確実に検出できる新規な赤外発光蛍光体
と、これを利用した印刷物を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、無機物質からなる母体材料と、発光性を
付与または高めるための光学活性元素(活性化剤)とを
含み、所定波長の光を照射することで赤外線を発光する
赤外発光蛍光体において、次のように構成したことを特
徴とする。
【0010】すなわち、前記光学活性元素として、赤外
線領域に吸収をもち赤外線領域に発光を持つTm(ツリ
ウム)を使用し、これを母体材料に付活する。そして、
母体材料には、金属酸化物、金属酸硫化物、金属炭酸
塩、金属燐酸塩、金属アルミン酸塩、金属珪酸塩、金属
モリブデン酸塩、金属タングステン酸塩、金属チタン酸
塩、金属バナジン酸塩の中から選ばれるいずれか一種ま
たは二種以上を使用する。具体的には後述するように、
母体材料に、Na、Mg、Ca、Sr、Y、La、C
e、Tiのうちのいずれか一種または二種以上を含有さ
せるのが良い。
【0011】光学活性元素であるTmの含有量は、母体
材料に対して0.01mol%以上50mol%未満であ
るのが好ましい。さらに好ましくは、0.1mol%以上
10mol%以下である。Tmの含有量が少ないと、励
起光の吸収が低く、含有量が多いと、吸収した光エネル
ギーがTm間で回遊して非発光遷移をするいわゆる濃度
消光を起こすため、いずれの場合も発光強度は低下す
る。このような理由からTmの含有量としては前記の範
囲が好ましい。
【0012】また、本発明の赤外発光蛍光体は、800
nm±50nmの波長域の光を照射することで、1.45
μm±0.1μmおよび1.75μm±0.15μmの波長域
で発光するものである。このような特性をもつ蛍光体
は、上述した構成を採用することによって得ることがで
きる。その理由を、図1を用いて次に説明する。なお、
図1は、3価の希土類イオンのエネルギーレベルを示し
たもの(デュークの準位図)である(オーム社発行「蛍
光体ハンドブック(第1版、発行日:平成3年6月20
日)」の第112頁参照)。
【0013】Tm3+などの希土類元素イオンは、光学遷
移を担う4f電子が内殻電子であるため、イオンを取り
囲む配位子場の影響を受けにくく、様々な母体材料中で
同じような波長での吸収・発光が期待できる(ただし、
遷移確率は異なる)。Tm3+
は、図1に示すように、その4f電子エネルギー準位の
634 遷移により800nm前後の近赤外光
を吸収する(図中のイ)。この吸収によって 34まで
励起されたエネルギーは、非発光遷移によって 35
よび 34 まで緩和し(図中のロ、ハ)、これらの励起
準位から基底準位である 36 まで発光遷移することに
より(図中のニ、ホ)各々1.45μm前後( 353
6 )および1.75μm前後( 3436 )の発光
を示す。こうして、800nm前後の光によって励起さ
れ、1.45μm前後および1.75μm前後の光(いずれ
も近赤外線である)を発する上記の赤外発光蛍光体が得
られる。
【0014】希土類元素イオンを取り囲む母体材料とし
ては、Tm3+の発光遷移をエネルギートラップにより阻
害する非発光中心となる欠陥が少ないような良好な結晶
性と、発光遷移確率が高くなるような対称性の低い結晶
系をもつものとして、金属酸化物、金属酸硫化物、金属
炭酸塩、金属燐酸塩、金属アルミン酸塩、金属珪酸塩、
金属モリブデン酸塩、金属タングステン酸塩、金属チタ
ン酸塩、金属バナジン酸塩等が挙げられる。材料の耐久
性の観点から更に好ましくは、金属酸化物、金属燐酸
塩、金属アルミン酸塩、金属珪酸塩、金属モリブデン酸
塩、金属タングステン酸塩、金属チタン酸塩、金属バナ
ジン酸塩がよい。母体材料の金属イオンとしては、希土
類元素イオンが置換しやすいように、イオン半径が近い
Na+ ,Ca2+,Y3+,La3+,Ce3+,Ti2+等がよ
い。
【0015】赤外発光蛍光体の粒子径は、0.01μm以
上10μm以下が好ましく、さらに、発光強度は粒子径
が大きいほど高いが、印刷物を形成するためには粒子径
の小さいほうが印刷適正が良いといった観点から、0.1
μm以上3μm以下が優れている。
【0016】本発明に係る印刷物は、上記の赤外発光蛍
光体を顔料として含むインクあるいは塗料を用いて基材
に所定の情報を印刷記録したものである。この場合のイ
ンクや塗料に使用する結合剤樹脂としては、ポリオール
樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−ア
クリル共重合体系樹脂、セルロース系樹脂、マレイン酸
系樹脂、ロジン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニル
ブララール系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキ
シ樹脂あるいはワックス類等を挙げることができる。基
材がプラスチックである場合には、基材との密着性向上
にはウレタン樹脂を単独または他の樹脂と共に用いるの
が有効である。また、蛍光体の分散性を向上する目的で
スルホ基、カルボシキル基、ホスホ基、水酸基、エポキ
シ基等の官能基を樹脂に導入しても良い。また、必要に
応じて非着色顔料(白色顔料、透明顔料)を添加するこ
ともできる。
【0017】これらのインクあるいは塗料を用いて基材
に所定の情報を印刷記録するにあたっては、スクリーン
印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、凸版印刷、フレ
キソ印刷、熱転写印刷、電子写真方式等の手段を用いる
ことができる。
【0018】さらに、このようにして得られる偽造防止
印刷物の上に、赤外線を透過する印刷物を重ね印刷した
り、プラスチックフィルム等でラミネートしたりしても
よい。
【0019】これらの非可視印刷物(つまり不可視情報
の印刷された印刷物)は、800nm前後の波長で発振
するLD(半導体レーザ素子)もしくはLED(発光ダ
イオード)を光源として印刷物に励起光を照射し、励起
光の印刷物からの反射光をカットするために1から1.3
μmあるいは1.6μmの間にカットオン波長のあるカッ
トフィルタを通して、1.4μm前後と1.75μm前後の
2波長域あるいは1.75μm波長域の発光のみをこの波
長域に検出感度をもつInGaAs−PD(フォトダイ
オード)やGe−PDによって、その存在を検出するこ
とができる。さらに、印刷物にバーコードのような情報
を含ませて、励起光を印刷物に対して走査することで、
その情報をデコードすることも可能である。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0021】<実施例1>
【0022】
【表1】
【0023】表1に示した原料粉を同表に示したモル比
で配合し、さらにこれらの原料粉重量に対して50%重
量のNa2 MoO4 ・2H2 O粉を融剤として乳鉢で乾
式混合したものを、750℃で2時間焼成し、水洗・濾
過することで融剤を除去した後、乾燥してCaMoO
4 :Tm蛍光体粉を得た。この蛍光体粉に810nmの
レーザ光を照射したときの発光スペクトルを図2に示し
た。このスペクトルより、1.45μm前後と1.75μm
前後で発光が得られることがわかる。さらにこの蛍光体
粉85%重量と蛍光体粉に対してVAGF(ユニオンカ
ーバイドコーポレーション製)15%を、シクロヘキサ
ノン90%重量とイソホロン10%重量を混合した溶剤
40%重量に対して60%重量となるように混合分散し
て、スクリーン印刷用のインクとし、スクリーン印刷機
によって白色PET(ポリエチレンテレフタレート)上
にスクリーン印刷法で印刷した。この印刷物における印
刷記録部(上記インクによって記録された部分、以下同
様)は、白色であるため非可視であったが、810nm
のLED(日立社製)と2.0μmにカットオフ波長のあ
るカットフィルタ(ユニオン社製赤外ショートウェイブ
パスフィルタ)およびInGaAs−PD(浜松ホトニ
クス社製)で構成した検出器によって、印刷物における
印刷記録部の存在を検出することができた。
【0024】<実施例2>
【0025】
【表2】
【0026】表2に示した原料粉を同表のモル比で配合
し、乳鉢で乾式混合したものを、750℃で2時間焼成
し、水洗・濾過することで余剰成分を除去した後、乾燥
してLaPO4 :Tm蛍光体粉を得た。この蛍光体粉8
5%重量と蛍光体粉に対してVAGF(ユニオンカーバ
イドコーポレーション製)15%を、シクロヘキサノン
90%重量とイソホロン10%重量を混合した溶剤40
%重量に対して60%重量となるように混合分散して、
スクリーン印刷用インクとし、スクリーン印刷機によっ
て白色PET上にスクリーン印刷法で印刷した。この印
刷物のおける印刷記録部は、白色であるため非可視であ
ったが、810nmのLEDと2.5μmにカットオフ波
長のあるカットフィルタおよびGe−PDで構成した検
出器によって、印刷物の存在を検出することができた。
【0027】<実施例3>
【0028】
【表3】
【0029】TmCl3 ,CaCl2 を表3のモル比で
水中に溶解した溶液と、Na2 WO 4 ・2H2 Oを同表
のモル量で水中に溶解した溶液を混合し、共析沈殿反応
させた後、スラリーを濾過・乾燥させて蛍光体前駆体を
得、この前駆体を750℃で2時間焼成して、CaWO
4 :Tm蛍光体粉を得た。この蛍光体粉60%重量とカ
ルナバワックス16%重量、ポリエチレンワックス12
%重量、エチレン酢酸ビニル共重合体6%重量、α−オ
レフィン・無水マレイン酸エステル共重合体2%重量、
ロジンエステル4%重量を、イスプロピルアルコール7
0%重量に対して30%重量で混合・分散した塗料を作
製し、これをPETフィルム上にグラビア塗布すること
で熱転写インクリボンとした。このインクリボンを用い
て熱転写印刷機により、紙にバーコードを印刷した。こ
の印刷物は、白色であるため非可視であったが、810
nmのLDと、レーザ光を捜査するガルバノミラーと、
2.0μmにカットオフ波長のあるカットフィルタと、I
nGaAs−PDで構成した検出器によって、印刷物の
バーコードをデコードすることができた。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、800n
m±50nmの波長域の光を照射することで、1.45±
0.1μmおよび1.75±0.15μmの波長域で発光する
赤外発光蛍光体と、これを利用した印刷物が得られる。
すなわち、有価証券や紙幣、カード等に対する偽造防止
効果が大きく、従来のものに比べて高いセキュリティ性
を得ることができ、しかも記録した真贋判定情報を確実
に検出できる新規な赤外発光蛍光体と、これを利用した
印刷物を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明赤外発光蛍光体の特性を説明するために
使用したもので、3価希土類イオンのエネルギーレベル
を示す図である。
【図2】実施例1の蛍光体粉に810nmのレーザ光を
照射したときの発光スペクトルを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 11/81 CPW C09K 11/81 CPW Fターム(参考) 4H001 CA01 XA08 XA11 XA12 XA15 XA20 XA22 XA38 XA39 XA42 XA57 XA58 XA74 YA69 4J038 BA021 BA211 BA231 CC061 CD021 CE021 CE071 CF031 CG001 CG071 CG141 DB001 DD001 DG001 DH001 HA216 HA246 HA266 HA356 HA416 HA456 KA08 NA19 4J039 AB02 AB12 AD03 AD04 AD06 AD07 AD09 AD10 AD14 AE04 AE05 AE06 AE09 BA12 BA15 BA16 BA18 BA19 BA22 BB01 EA28 GA01 GA02 GA03 GA09 GA10 GA13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機物質からなる母体材料と、光学活性
    元素とを含み、所定波長の光を照射することで赤外線を
    発光する赤外発光蛍光体であって、前記光学活性元素と
    してTmが用いられており、前記母体材料が、金属酸化
    物、金属酸硫化物、金属炭酸塩、金属燐酸塩、金属アル
    ミン酸塩、金属珪酸塩、金属モリブデン酸塩、金属タン
    グステン酸塩、金属チタン酸塩、金属バナジン酸塩の中
    から選ばれるいずれか一種または二種以上であることを
    特徴とする赤外発光蛍光体。
  2. 【請求項2】 母体材料には、Na、Mg、Ca、S
    r、Y、La、Ce、Tiのうちいずれか一種または二
    種以上が含まれている請求項1記載の赤外発光蛍光体。
  3. 【請求項3】 光学活性元素であるTmの含有量は、母
    体材料に対して0.01mol%以上50mol%未満で
    ある請求項1または2記載の赤外発光蛍光体。
  4. 【請求項4】 800nm±50nmの波長域の光を照
    射することで、1.45μm±0.1μmおよび1.75μm
    ±0.15μmの波長域で発光する請求項1ないし4のい
    ずれかに記載の赤外発光蛍光体。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載され
    た赤外発光蛍光体を顔料として含むインクあるいは塗料
    を用いて基材に所定の情報を印刷記録してなる印刷物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100959362B1 (ko) 2010-02-02 2010-05-20 한국조폐공사 발광체 및 이의 제조방법
JP2012184536A (ja) * 2011-02-16 2012-09-27 Sogo Keibi Hosho Co Ltd 複写防止用紙

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