JP2009162795A

JP2009162795A - 粒子配列による構造色を利用した認証シート及び認証方法

Info

Publication number: JP2009162795A
Application number: JP2007339076A
Authority: JP
Inventors: Motoi Nishimura; 基西村; Mitsutoshi Nakamura; 光俊中村; Aya Shirai; 亜弥白井; Satoru Uchino; 哲内野; Tatsuya Nagase; 達也長瀬
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】認証シートの偽造が難しく機械認証だけでなく視覚認証についても確実に認証可能で、かつ作製が容易な認証シート及び認証方法の提供。
【解決手段】２方向以上の観測角の認証を行う認証シートにおいて、構造色を発色せしめるように面上に粒子を規則配列させ、任意の記号或いは文字様に規則配列を破壊することで構造色に欠陥を作製することにより２方向以上の観測角での認証を可能としたことを特徴とする認証シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、２方向以上の観測角で認証を行うために構造色を発色できるように粒子を規則配列させ任意に構造色に欠陥を作製することで、２方向以上での認証を可能とした認証シート及び前記認証シートの認証方法に関する。

近年、犯罪予防や個人情報保護、さらにはサービス業におけるサービス向上のためにさまざまな分野で多くの認証シートや認証方法が使われている。

カラー写真及び磁気テープによる認証シートが紹介されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、最近のカラー複写装置の進歩により従来は困難であったカラー写真の複写が容易になり簡単に偽造することが可能となった。又、磁気テープも市販の装置で容易に複写可能であり、さらに磁気情報は磁石等の強磁場で情報が簡単に破壊されてしまうという問題点もある。

又、２次元バーコードを使用した認証シート、顔写真中に２次元バーコードを埋め込むことで視覚性と機械認証性の両立を図った認証シートが提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。

しかしながら、日進月歩のスキャナーの進歩で細密な複写も可能となり最近では偽造が可能となってきている。

さらに、ホログラムを貼り付けた認証シートが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

ホログラムは視覚性及び機械認証性を両立でき偽造防止にも効果があるものだが作製工程が煩雑であり簡便に作製することができないという問題点がある。

一方、ＩＣチップを埋め込んだ認証シートが提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
特開昭５９−３８０９８号公報特開平６−１５５９７１号公報特開２０００−７６４１１号公報特開平５−１２８３２３号公報特開平８−２４４３８７号公報

しかしながら、ＩＣチップは偽造性に対しては高い効果があるが視覚認識が不可能な上に高価であり、強い電磁場をかけた場合には情報が消失する可能性があるという問題を有する。

本発明は、認証シートの偽造が難しく機械認証だけでなく視覚認証についても確実に認証可能で、かつ作製が容易な認証シート及び認証方法を提供することにある。

上記課題は、下記に記載の構成を採ることにより解消されるものである。

１．２方向以上の観測角の認証を行う認証シートにおいて、構造色を発色せしめるように面上に粒子を規則配列させ、任意の記号或いは文字様に規則配列を破壊することで構造色に欠陥を作製することにより２方向以上の観測角での認証を可能としたことを特徴とする認証シート。

２．前記１記載の認証シートを認証する際に粒子配列面に対して２方向以上の観測角において認証を行うことを特徴とする認証方法。

本発明の認証シート及び認証方法は、認証シートの偽造が難しく機械認証性だけでなく視覚認証性についても確実に認証可能で、かつ作製が容易な優れた効果を有する。

本願発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を重ねた結果、シートの上に可視領域に構造色が発色できるように粒子を規則配列させた粒子層を形成し、エッチングやレーザ加工などで規則配列を破壊して構造色に欠陥を作製することで任意の記号や文字を発現させて２方向以上の観測角での認証が可能である認証シートを発明するに至った。

この認証シートは、粒子を規則配列させて任意の記号もしくは文字を削り取るという簡単な操作で作製可能であるにも関わらず、多方向の観測角で視覚したときに異なった反射光を観測できることから確実性の高い視覚認証が可能である。

又、機械認証においても２方向以上の観測角では反射光の波長変化（色の多色性）が読み取れるため、より確実性の高い認証が可能である。

本発明でいう破壊とは、粒子定位置からの移動、粒子の破壊、粒子の溶融または揮発、粒子の変色等があればよく、特に限定されない。これらの中で好ましいのは、粒子を溶融または揮発である。

先ず、本発明に係る規則配列される粒子について詳細に説明する。

本発明において規則配列とは、粒子が配列された際に最近接の粒子同士の粒子間距離のバラツキが少ない状態を指す。具体的には下記式（１）で表される最近接粒子間距離のバラツキ（ＣＶ（ｄ））の値が２０以下であることが好ましい。

式（１）
ＣＶ（ｄ）＝（最近接粒子間距離の標準偏差）／（最近接粒子平均間距離）×１００
尚、最近接粒子間距離の標準偏差及び最近接粒子間平均距離は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を解析して求める。

本発明の規則配列される粒子の粒径分布は単分散性の高いものが好ましい。具体的には粒子の粒径分布の単分散性を表す指標である下記式（２）で表されるで変動係数（ＣＶ（Ｒ））の値が１０以下であることが好ましく、さらに好ましくは５以下である。

式（２）
ＣＶ（Ｒ）＝（体積粒子径の標準偏差）／（体積平均粒子径）×１００
尚、粒子の体積平均粒子径及びその標準偏差は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真の投影面積（少なくとも１００粒子以上に対して求める）の平均値から得られた円換算平均粒径を、球形換算して求められる。標準偏差は、体積平均粒子径と体積粒子径の標準偏差を求め、標準偏差を体積平均粒子径で割ることで求められる。或いは、動的光散乱法を利用して変動係数を求めることもできる。例えば、大塚電子製レーザ粒径解析システムや、マルバーン社製ゼータサイザーを用いて求めることができる。

粒子の組成としては、ポリマー等に代表される有機粒子と、金属やシリカ等に代表される無機粒子、又有機、無機のハイブリッド粒子のいずれでも良い。これらの中では単分散性の高い粒子を安価に得ることが可能なことからポリマー粒子が好ましい。

具体的なポリマー粒子としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。又、ポリマーの組成は、単一でも複合させたものでも良く、ジビニルベンゼン等で架橋させたものでも良い。さらに粒子は中空や多重構造のものでも良い。

粒子の規則配列は、塗布、キャピラリー移流集積、電気泳動、沈殿等の方法で作製することが可能であり、粒子は最密充填されていることが好ましい。又粒子は１層だけ配列していても本発明の効果は実現可能であるが積層構造であることが好ましい。

ＣＶ（ｄ）値が２０以下の粒子配列面は、粒子を分散した液を、シート上に塗布、乾燥することにより作製することができる。尚、必要に応じ、その上にフィルムをラミネートしたりバインダー液を塗布して樹脂膜を設けることができる。

本発明の認証シートは、シート上に粒子を規則配列して粒子層を設けることにより作製することができる。

シートしては、粒子層をその上に設けることができ、規則配列の破壊方法で変形しなければ特に限定されず、フィルム、ガラス、プラスチックカード等を用いることができる。

又、シートは、その表面が平滑で２方向以上の観測角での認証が可能なものが好ましい。

粒子層は、粒子は１層だけ配列していても本発明の効果は実現可能であるが積層構造であることが好ましい。具体的には、粒子を式（１）満足するようにシート上に、粒子が好ましくは１〜７５層、より好ましくは１５〜５０層かさなった層で、膜厚が好ましくは１〜１５μｍ、より好ましくは３〜１０μｍの粒子層が設けられる。

粒子層は、粒子を液体中に分散し、分散した液をシートの上にディップ塗布、スプレー塗布、キャピラリー移流集積、電気泳動、沈殿等の方法で形成することができる。

尚、粒子層は、粒子層を補強するためにその上にフィルムを貼り付けたり、樹脂でカバーされていても良い。

図１は、認証シートの文字を認証する方法の一例を示す模式図である。

図１において、１は認証シート、２はシート、３は粒子層、４は規則配列部、５は規則配列破壊部、１１は観測機Ａ、１２は観測機Ａの観測角、２１は観測機Ｂ、２２は観測機Ｂの観測角を示す。

本発明では、観測機Ａと観測機Ｂの認証装置を用い、観測機Ａと観測機Ｂの観測角を変え、２方向の観測角で認証シートの文字を認証することができる。

本発明で用いる観測機としては、公知の分光光度計を用いることができる。

観測角は、２方向の観測角の１方向が９０度、２方向が４５〜７５度が好ましい。

粒子の屈折率は、構造色の発現のしやすさから１．３以上であることが好ましく、１．５以上であることがさらに好ましい。

粒子の体積平均粒径は目的とする構造色の波長によって決まるが可視領域の構造色を出すためには体積平均粒径が１００〜１０００ｎｍのものあることが好ましく、２００〜３００ｎｍがより好ましい。

尚、体積平均粒径は、電子顕微鏡で撮影した画像を解析して求めることができる。

本発明において発色する構造色は認証が可能な波長の色であれば可視、紫外、赤外を問わないが視覚認識が可能であることから可視領域（４００〜７００ｎｍ）にあることが好ましい。

本発明でいう構造色とは、屈折率の異なる粒子を規則的にならべたときに出る色である。より具体的には、実質的に無彩色である粒子が規則的な配列をなすことにより光の屈折、回折、散乱、干渉を生じ、可視光波長領域の光の照射下に視感される垂直反射光色が有彩光色を呈することをいう。

本発明における規則配列の破壊方法は、レーザ等による熱融解、薬品による溶解、ニードル等による物理的破壊等により可能である。又、破壊の幅は構造色の欠陥が認証可能な範囲であれば良く具体的には１μｍ以上１ｃｍ未満が好ましく、さらに好ましくは１００μ以上１ｍｍ未満である。

好ましい方法としては、シートに規則配列部を有する粒子層を設けた認証シートに、ＳＨＧ−ＹＡＧレーザ（スポット径２００μｍ）を照射することで規則配列の破壊を行う方法が挙げられる。

本発明の認証シートの形状、大きさに制約はないがカード状であることが好ましい。

本発明の認証シートにおいて粒子配列し構造色を発色せしめたシートを任意の記号或いは文字様に粒子の規則配列を破壊することにより構造色に欠陥を作製した後、物理的な破壊を防ぐために透明保護層を作製することも可能である。

本発明の認証シートは構造色による発色を利用しているため観測角により波長が変化するため粒子配列面に対する観測角が多方向であるほど高い認証が可能となる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

《認証シートの作製》
（認証シート１の作製）
分散重合法にて作製した体積平均粒径が２００ｎｍのポリスチレン粒子（変動係数（ＣＶ（Ｒ））＝５）を準備した。

準備したポリスチレン粒子を水中に分散し、ディップ塗布にて平滑なシート上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥してポリスチレン粒子を規則配列させた「認証シート１」を作製した。

（認証シート２〜６の作製）
認証シート１で用いた体積平均粒径２００ｎｍのポリスチレン粒子を、体積平均粒径２２５ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍのポリスチレン粒子、体積平均粒径１７５ｎｍ、２５０ｎｍのポリメタクリル酸メチル粒子に変更した以外は同様な方法で「認証シート２〜６」を作製した。

表１に、認証シートの作製に用いた粒子、認証シートの特性を示す。

（実施例１〜６）
認証シート１〜６の表面に、ＳＨＧ−ＹＡＧレーザ（スポット径２００μｍ）を用いて粒子配列を破壊して１ｃｍ角に文字を描き、「実施例１〜６」を作製した。

（比較例１〜３）
認証シート１で用いた平滑なシートの表面に、インクジェットプリンターを用いて実施例と同じ大きさの文字を描き、「比較例１〜３」を作製した。尚文字の色は反射波長の主波長が４５０ｎｍ（比較例１）、５５０ｎｍ（比較例２）、６５０ｎｍ（比較例３）になるように調整した。

《評価》
上記で作製した「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」と「比較例１〜３」の評価は、以下の方法で行った。尚、表において、○は確認可能、×は確認不可能を示す。

（視覚確認）
認証シートを観測角９０度、観測角６０度、観測角４５度で目視観察し文字の認識性と色の確認を行い、文字認識と観測角による色の多色性の評価を行った。

表２に、視覚確認の評価結果を示す。

文字認識は、実施例及び比較例の全てのサンプルで角度を変えてみることで認識が可能であった。

観測角による色の多色性は、「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」については確認できたが「比較例１〜３」のシートについては確認できず、多方向での確認を行うことでの認証性については実施例のサンプルのみで可能なことがわかった。

（認識装置による確認）
コニカミノルタ社製分光測色装置をスキャニング可能に改造して観測角９０度、６０度、４５度で分光反射波長と文字認識性の測定することで文字確認と観測角による色の多色性の評価を行った。

表３に、認識装置による確認の評価結果を示す。

文字認識は、実施例及び比較例の全てのサンプルで認識をすることができた。

観測角による色の多色性は、「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」では全てのサンプルで確認できるが、「比較例１〜３」では確認されず、多方向での測定を行うことでの認証性については実施例のサンプルのみで可能なことがわかった。

（偽造防止性）
光学スキャナーを使用して「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」の文字を読み込み、インクジェットプリンターで「認証シート１〜６」の複製を作製した。原本と複製を視覚及び認識装置で観察し両者の差異の確認を行った。

表４に、偽造防止性確認の評価結果を示す。

「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」は、いずれも原本と複製の間で観測角度を変化させることで容易に両者を目視で見分けることができた。又、観測機でも同様に「実施例１〜６」の「認証シート１〜６」については原本と複製の間に明確な反射波長差が見られた。一方、「比較例１〜３」では、原本と複製の間に反射波長差が見られなかった。

認証シートの文字を認証する方法の一例を示す模式図である。

符号の説明

１認証シート
２シート
３粒子層
４規則配列部
５規則配列破壊部
１１観測機Ａ
１２観測機Ａの観測角
２１観測機Ｂ
２２観測機Ｂの観測角

Claims

２方向以上の観測角の認証を行う認証シートにおいて、構造色を発色せしめるように面上に粒子を規則配列させ、任意の記号或いは文字様に規則配列を破壊することで構造色に欠陥を作製することにより２方向以上の観測角での認証を可能としたことを特徴とする認証シート。
請求項１記載の認証シートを認証する際に粒子配列面に対して２方向以上の観測角において認証を行うことを特徴とする認証方法。