JP2014047284A

JP2014047284A - 顔料フレークとそれを用いた画像形成体及びその画像形成体の製造方法

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Publication number: JP2014047284A
Application number: JP2012191530A
Authority: JP
Inventors: Hirotaku Kobayashi; 裕卓小林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】特殊な視覚効果を持った磁性顔料フレークを提供し、それを用いて虹色で光る従来のＯＶＤ画像とは一線を画した特殊な視覚効果を有し、かつ偽造防止効果の高い画像形成体を提供する。
【解決手段】少なくとも一層に、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターン形成層と、該凹凸パターンに追従するように被覆した光反射性被膜層とを設けてなり、かつ、前記凹凸パターン形成層のパターン周期の長さが近紫外線領域にある可視光線の波長以下であり、周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の半分以上であり、少なくとも一層が磁性を有してなり、磁場を印加することで該磁場の線に沿って配向することを特徴とする顔料フレークであること。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁場によって配列する磁気配向可能な顔料フレークと、それを用いた偽造防止効果の高いセキュリティ向けの画像形成体とその画像形成体の製造方法に関する。

一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。近年では、これら以外の物品についても偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような種々の物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。

通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している光学物品としては、ホログラムや回折格子あるいは多層干渉を用いた光学的薄膜（光学設計によりカラーシフト等の効果を得られる。）を用いることによる画像に代表されるところの、いわゆるＯＶＤ画像を具備するもの等が知られている（ＯＶＤは、ＯｐｔｉｃａｌＶａｒｉａｂｌｅＤｅｖｉｃｅの略）。これは、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができるが、ホログラムや回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができなかった。

ホログラムや回折格子のＯＶＤ技術は、高度な製造技術を要し、複製が難しいことから有効な偽造防止手段として、クレジットカード、ＩＤカード、プリペイドカード等のカード類に利用されてきた。さらには、その装飾性の高さから、包装材、書籍、パンフレット、ＰＯＰ等への利用も少なくない。

これらＯＶＤを物品に貼着するための手段としては、従来から転写箔を用いて転写形成するといった方法が採られてきた。この種の転写は、支持体上に剥離層、ホログラムや回折格子の画像パターンを形成しているレリーフ層と、公知の薄膜形成手段により形成される反射層、接着層を順次積層してなる構成のものが知られている。これら、転写箔に刻まれたＯＶＤパターン（ホログラムおよび回折格子パターン）は、微少な凹凸パターンをニッケル性のプレス版に複製し、レリーフ層に加熱押圧するという周知の方法により大量の複製が可能である。

上記反射層は屈折率の異なる透明な物質を真空蒸着法等の公知の薄膜形成手段により形成することで（以下、透明薄膜層と呼ぶ。）、透明ホログラムや透明回折格子形成体となることは公知な技術である。この場合、レリーフ層と透明薄膜層との間の屈折率差が大きい程、反射率も大きくなることは、光学的見地からも明らかである。但し、ここで、一般的には、（レリーフ層の屈折率）＜（透明薄膜層の屈折率）の関係がある。

この様にして得られたホログラムまたは回折格子構造物は、偽造防止手段としてクレジットカード、キャッシュカード、会員証カード、社員証カード、プリペイドカード、運転免許証等の各種カード類、商品券、ギフト券等の各種紙券類や申込用紙、領収書、複写伝票等の各種帳票類や、パスポート、通帳、年金手帳等の各種冊子類の他、本や手帳などの表紙やパネル等のディスプレイ用途等の一部または全体に貼着して使用されている。

本発明で述べている全体とは、概念的な意味であり、柄、パターン等を問わず、スポット状、ストライプ状、格子上に貼着されたものや、定型、不定形の網点状のドットで貼着されたものも含まれる。

なお、ＯＶＤパターンの製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難であり、また、金属製版から樹脂層へのレリーフ構造の転写は高い精度で行わなければならない。即ち、ＯＶＤパターンを含んだ光学物品の製造には高い技術が要求される。

また、上記技術以外でも、光学的可変顔料ＯＶＰ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙｖａｒｉａｂｌｅｐｉｇｍｅｎｔ）を偽造防止技術に適用することがある。これは、主に、ＯＶＰを塗料もしくはインクと混合して使用する。ＯＶＰの１つのタイプとしては、光干渉効果を有する多層膜をフレーク状に加工して作成された光干渉顔料が挙げられる。通常、誘電体（スペーサ）層が反射体上に形成され、次に、スペーサ層上に光吸収材料の層が形成される。例えば、さらなるスペーサ吸収体層ペアの付加のように、さらなる効果のための付加層を追加してもよい。別法として、（高―低―高）^ｎまたは（低―高―低）^ｎ誘電体、あるいは両方の組合せからなる光学的スタックを作製してもよい。

別タイプのＯＶＰとしては、多層膜の一層に、回折格子状の凹凸パターンを有する回折顔料が挙げられる。この回折顔料は、印刷物、塗料、例えば、自動車塗料などにも虹色の視覚効果を生み出すために使用されている。

また、ＯＶＰを用いて特殊な視覚効果を発現する方法もある。例えば、被塗布物の裏面に磁石を設置して置き、磁性金属で被覆したＯＶＰを含有する塗料を用いて塗装し、塗料が未硬化状態にあるときに、磁石の磁力によりＯＶＰに基づいて模様を形成させるようにした塗装方法とその塗装物は従来より知られている（特許文献１参照）。上記特許文献１記載の磁性金属被覆顔料は、雲母、二酸化チタン被覆雲母等の鱗片状顔料の表面に、ニッケル、鉄等から選択される一種以上の磁性金属を被覆したもので、磁石の磁力によって模様を形成させるようにしている。

同様に偏光パール粉を含有する偏光パール塗料を用いて印刷した装飾層を容器表面に有する偏光パール装飾容器も従来より知られている（特許文献２参照）。また、塗料やインキと混合させた光干渉顔料、更にはホログラム又はレリーフ凹凸パターンを有する光回折顔料のフレークにおいても、磁性を有する層が設けられていれば、磁気配向が可能となり、偽造防止用途に利用できる画像を提供するための顔料フレークの生成および配列方法が開発されてきた（特許文献３，４参照）。

特開２００４−２０９４５８号公報特開２００４−３５８８１２号公報特開２００８−１０６２７８号公報特開２００８− ９０３１９号公報

しかしながら、偽造防止対策が必要な光学物品の多くのもので、上記技術が用いられるようになったが、その結果、これらの技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にあるのが現実である。

また、単純な光干渉色を特徴にしたり、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴にした光学物品を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきており、高い偽造防止技術が望まれている。そのためには、従来技術とは一線を画した視覚効果を持ち、なおかつ偽造が困難な光学物品が必要となる。

本発明は、上記事情を鑑みなされたものであり、特殊な視覚効果を持った磁性顔料フレークを提供し、かつそれを用いて作製できる偽造防止効果の高い画像形成体を有した光学物品を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、多層膜に形成された顔料フレークにおいて、前記多層膜は、少なくとも、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターン形成層と、該凹凸パターン形成層に前記凹凸パターンに追従するように被覆した光反射性被膜層とを含み、かつ、前記凹凸パターン形成層のパターン周期の長さが近紫外線領域にある可視光線の波長以下であり、かつ周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の半分以上であり、更に、前記多層膜の少なくとも一層のものが磁性を有してなり、磁場を印加することで該磁場の線に沿って配向することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記凹凸パターン形成層のパターン周期の長さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の０．５以上１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の顔料フレークである。

請求項３の発明は、前記光反射性被膜層が、磁性を有する金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の顔料フレークである。

請求項４の発明は、前記凹凸パターン形成層が、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂の硬化物によって形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の顔料フレークである。

請求項５の発明は、ひしがた形状である請求項１乃至４に記載の顔料フレークである。

また、請求項６の発明は、請求項１乃至５に記載の顔料フレークを、透明又は着色半透明な光硬化性樹脂内に分散させることで得られる光硬化性インキである。

請求項７の発明は、請求項１乃至５に記載の顔料フレークの磁気配向によって得られた画像形成体である。

請求項８の発明は、請求項７に記載の画像形成体が設けられたセキュリティ用途の印刷物である。

請求項９の発明は、ａ）請求項６に記載の光硬化性インキを基材上に塗工するステップと、ｂ）前記塗工膜に磁場を印加し、該磁場の線に沿って前記フレーク顔料を配向させるステップと、ｃ）配列した前記顔料コーティングに光照射し、硬化するステップを含んだ画像形成体製造方法である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のステップにより画像形成体を製造する画像形成体製造装置である。

請求項１乃至４の発明によれば、磁気で配向が可能であり、かつ従来の光回折顔料や光干渉顔料とは異なった特別な視覚効果を有する顔料フレークを提供できる。

請求項５の発明によれば、磁気で配向が可能であり、かつ従来のインキとは異なった特別な視覚効果を有する光硬化性インキを提供できる。

請求項６乃至８の発明によれば、虹色で光る従来のＯＶＤ画像とは一線を画した特殊な視覚効果を有すると共に、偽造が困難な画像形成体、セキュリティ用途の印刷物を提供できる。

本発明の一態様に係る顔料フレークの概略断面図である。本発明の一態様に係る顔料フレークの概略断面図である。本発明の一態様に係る顔料フレークの概略断面図である。本発明の一態様に係る一つの顔料フレークの形状を示す平面図である。本発明に係る光学物品における凹凸構造の拡大斜視図である。凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。凹凸構造が回折光を射出する様子を示す図である。顔料フレークの磁気配向する様子を示す断面図である。顔料フレークが磁気配向して形成された画像の一例を示す説明図である。

本発明は、磁気配向性を有し、かつ一層に凹凸パターンを有する光回折顔料フレークを提供する。以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１、２、３は、本発明の一態様に係る顔料フレークをそれぞれ示す概略断面図である。
図１で示す顔料フレーク１０は、光透過層１１、凹凸パターン形成層１２、光反射性被膜層１３を、この記述した順に積層してなる構成をしている。

光透過層１１の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂などを挙げることができる。また、光透過層１１は、下記に記述のフレーク加工の際に基材フィルムから剥離させるために、シリコーンやフッ素系の添加剤を加えたものが好ましく、もしくはフッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂等も好ましい。

凹凸パターン形成層１２の材料としては、例えば、アクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、またはプロプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて、所望の凹凸を賦型することにより形成することができる。また、本発明の場合、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂であると、耐久性、凹凸賦型性などの点からより好ましい。これらの樹脂の硬化物は全て光透過性であり、屈折率は一般的には１．５程度である。

光反射性被膜層１３の材料としては、例えば一般的なものではアルミニウム、銀、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。また、膜厚は、凹凸形状を維持したまま十分な反射率が得られる５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、光反射性被膜層１３の材料としては、ニッケル、コバルト、鉄、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、エルビウム、およびこれらの合金と酸化物、Ｆｅ／Ｓｉ、Ｆｅ／Ｎｉ、Ｆｅ／Ｃｏ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｍｏ、ＳｍＣｏ_５、ＮｄＣｏ_５、Ｓｍ_２ＣＯ_１７、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ、ＴｂＦｅ_２、Ｆｅ_３０_４、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４、およびＣｏＦｅ_２Ｏ_４などの磁性材料を用いても良い。

また、顔料フレーク１０は、図２に示すように、光透過層１１と凹凸パターン形成層１２の間に上記のような磁性材料の磁気層１４を一層設けた構成にしても良い。

また、顔料フレーク１０は、図３のように、凹凸パターン形成層１２の凹凸パターン形成面に上記のような磁性材料からなる被膜層１５を設け、更に一般的なアルミニウムや銀などの金属層を被覆するような構成にしても良い。

顔料フレーク１０は、何れの構成であっても、最表層となる反射性被覆層には、反射率の高いアルミニウムや銀が設けられていると、下記に示す視覚効果も増大するため、より好ましい。

次に、図１に示す構成の顔料フレーク１０の製造手法を説明する。まず、例えばＰＥＴ等のプラスチックフィルムの基材の主面に光透過層１１、凹凸パターン形成層１２となる材料を、グラビアコーター等の一般的なコーティング機を用いて塗工する。光透過層１１や凹凸パターン形成層１２は、目的とする凹凸形状の高さの１から１０倍程度の厚みが良いが、塗工機で塗工することを考えると、０．５〜５μｍ程度の厚みが好ましい。

次に、金属スタンパに凹凸パターン形成層１２を押し当て、金属スタンパから剥離することで凹凸パターン形成層１２に所望の凹凸パターンを形成する。そして、凹凸パターン形成層１２に所望の凹凸パターンを設けた後に、該凹凸パターン上に真空蒸着によって光反射性被膜層１３を形成する。

上記のようにして作成したフィルムに張力、応力などの外力をかけ、上記プラスチックフィルムと光透過層１１の界面で剥離させてフレーク状に破砕することで所望の顔料フレーク１０を得ることができる。顔料フレークの平均粒径としては、特に制限は無いが、概ね５〜３０μｍ程度となると磁気配向し易くなるため、その範囲のものが好ましい。フレークの形状も、特別な形状である必要はないが、磁線とほぼ平行となるような長軸をもつようにパターン化できるようにすることが望ましい。また、フレークに意図して形状を付与しても、フレークまたは基板の製造過程の所産としてフレークに形状が付与されてもよく、適切な形状を付与されたフレークの割合を増やすためにフレークをふるい分けしてもよい。

図２に示す構成の顔料フレーク１０を製造する場合には、凹凸パターン形成層１２を形成する前に光透過層１１の表面に磁性材料の磁気層１４を一層形成するようにするとよい。
また、図３に示す構成の顔料フレーク１０の製造する場合には、凹凸パターン形成層１２の凹凸パターン形成面に上記のような磁性材料からなる被膜層１５を形成するようにするとよい。

一般に、図４に示したような「ダイヤモンド」と呼ばれるひし形の形状のフレーク１０では、それぞれほぼ直線状の長軸４１と短軸４２を持つ。このような形状のフレーク１０に磁場４０を掛けると、長軸４１が磁場４０に本質的に平行となるように整列しようとするため、磁気特性が生じやすい。

また、凹凸パターンを形成するための金属スタンパを作製する方法としては公知のレジストにＥＢ（electron beam）で描画する方法、シリコンをエッチングする方法等が知られている。

また、エンボス金型用として、微細凹凸形状を板状の平型とする方法としては、上記のレジストやシリコンからニッケル、鉄等金属を電鋳して母型としたり、樹脂による母型を作製したりする方法が知られている。

本発明の顔料フレークに設けられる凹凸パターンは、パターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の０．５以上１．０以下と、細かくてアスペクト比の高い微細凹凸構造であり、従来の方法では凹凸形状を精確に再現することが困難であるものの、本発明では偽造防止性にも優れた顔料フレークを提供できるようになる。

ここで、上記で挙げた光硬化性樹脂を用いた場合の凹凸パターン形成の具体的な方法を説明する。まず、上記のようにフィルム上に塗工した未硬化状態の光硬化性樹脂に、金属スタンパを用いて所望の凹凸構造のパターニング（エンボス加工）を行ない、次いで、紫外線、電子線等の光照射により樹脂層を硬化させる。エンボス加工の条件としては、例えばスタンパロ−ルとペーパーロールよりなる１対のエンボスロールを使用して通常の方法で、例えば、５０〜１５０℃、１０〜５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で行う。このエンボス加工に当たっては、エンボスロールの温度設定が重要であり、エンボス形状を再現する観点からは比較的高温で、比較的高い圧力でエンボスする方が良く、エンボス版への付着を防止するためには全く逆の関係となる。

また、本発明の光硬化型樹脂の硬化に用いる光としては、紫外線光源の場合は、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。

上記のような、加熱し、スタンパの凹凸パターンへ未硬化樹脂層を圧接し、放射線を照射して樹脂層を硬化させて剥離し、凹凸パターンを得る方法は、アスペクト比が０．５以上の微細凹凸構造を形成する場合に特に有効である。

また、金属スタンパへの耐刷性を向上させるため、上記で挙げた樹脂内に離型剤を添加しても良い。例えば、従来公知の離型剤であるポリエチレンワックス、アミドワックス、テフロン（登録商標）パウダー等の固形ワックス、弗素系、リン酸エステル系の界面活性剤、シリコーン等が何れも使用可能である。特に好ましい離型剤は変性シリコーンであり、具体的には、
１）変性シリコーンオイル側鎖型
２）変性シリコーンオイル両末端型
３）変性シリコーンオイル片末端型
４）変性シリコーンオイル側鎖両末端型
５）トリメチルシロキシケイ酸を含有するメチルポリシロキサン（シリコーンレジンと呼ぶ）
６）シリコーングラフトアクリル樹脂、及び
７）メチルフェニルシリコーンオイル等が挙げられる。

変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フッ素変性等が挙げられる。

上記シリコーンオイルの中でも、被膜形成成分と反応性である基を有する種類の反応性シリコーンオイルは、樹脂層の硬化とともに樹脂に反応して結合するので、後に凹凸パターンが形成された樹脂層の表面にブリードアウトすることが無く、多数回のエンボス処理を繰り返し行なった際にも金属スタンパの微細な凹凸パターンが損なわれることが無いため、特に優れた耐刷性を有することができる。更に、積層される金属蒸着膜との密着性等の向上も期待できる。

さらに、樹脂を紫外線により硬化させる場合には光増感剤を添加することが必要であり、一方、電子線によって硬化を行なう場合には光増感剤は不要である。光増感剤としては、従来の紫外線硬化型塗料の光増感剤として用いられている各種の光増感剤、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾイン等のベンゾイン系化合物；アントラキノン、メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物；ベンジル：ジアセチル；アセトフェノン、ベンゾフェノン等のフェニルケトン化合物；ジフェニルジスルフィド、テトラメチルチウラムスルフィド等のスルフィド化合物；α−クロルメチルナフタリン；アントラセン及びヘキサクロロブタジエン、ペンタクロロブタジエン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。このような光増感剤は前記ウレタン変性アクリル系樹脂１００重量部当たり約０．５〜１０重量部の範囲で使用することが好ましい。

また、上記の各成分に加えて、ハイドロキノン、ｔ−ブチルハイドロキノン、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール類；ベンゾキノン、ジフェニルベンゾキノン等のキノン類；フェノチアジン類：銅類等の重合防止剤を配合すると貯蔵安定性が向上する。更に、必要に応じて、促進剤、粘度調節剤、界面活性剤、消泡剤、シランカップリング剤等の各種助剤を配合してもよい。又、スチレン・ブタジエンラバー等の高分子体を配合することも可能である。また、必要に応じてさらに反応性希釈剤、添加剤、顔料等を含有していても良い。

更に、用途、塗工方法により溶剤、非反応性樹脂、各種添加剤を加えてもよい。溶剤としては、特に限定はされず公知のものを使用することができるが、溶解性や乾燥速度を考慮すれば、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が好ましい。また、非反応性樹脂としては、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリエーテル、エポキシ樹脂、スチレン含有ポリマー等を挙げることができる。また、添加剤としては、ケイ素化合物、レベリング剤、酸化防止剤、重合禁止剤、その他のものを挙げることができる。

図５は、凹凸パターン形成層１２の構造の一例を拡大して示す斜視図である。また、図６は、凹凸パターンが回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図６において、３１は照明光を示し、３２は正反射光又は０次回折光を示し、３３は１次回折光を示している。

本発明の凹凸パターンにおいて、凹部又は凸部又はその両方の中心間距離が一定の周期を有しているとき、凹凸構造領域を照明すると、凹凸構造領域は、入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に回折光を射出する。

最も代表的な回折光は、１次回折光である。この１次回折光の射出角βは、下記等式（１）から算出することができる。
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）…（１）
この等式（１）において、ｄは、凹部又は凸部の配列した周期、すなわち中心間距離を表し、λは、入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、すなわち、透過光又は正反射光、の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角と等しく、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。

等式（１）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、凹凸パターンは、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、凹凸パターンの観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。

本発明の凹凸パターンの場合、凹凸パターンの周期の長さが近紫外線領域にある可視光線の波長以下であり、周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の半分以上である。具体的には、図５で示すところの複数の凸部の中心間距離、もしくはパターン周期が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、ｄ＜λとなるため、一次回折光は、等式（１）より射出角βは負となる。このため、図７のように、入射光側の深い角度に射出される。更に、深い角度に傾けると、観察方向からの視認角度範囲も大きく狭くなり、回折光自体も一色に集中して射出されているように見えるため、観察できる射出光は虹色というよりも一色で深く色付いて見える。また、凹凸パターンの深さは、周期の長さに対して０．５以上であり、つまりアスペクト比（深さ／凹凸周期）が０．５以上となる。これらのように凹凸周期が短く、かつアスペクト比が大きく、かつ凹凸が一次元的に設けられているため、上述のレリーフ型回折格子と比較して表面積が非常に大きくなり、照明光の吸収が多く、正面方向への正反射光を著しく低減させる。したがって、光反射性被膜層１３で形成された凹凸パターン形成層１２を正面方向から観察すると黒色に見えるが、大きく傾けて観察した場合にのみ回折光によって深く色付いて見えるという目新しい視覚効果を生み出す。なお、凹凸パターンの深さの比が、周期の長さに対して１．０以上であると、光の吸収が大きすぎて射出される回折光が弱くなり、視覚効果が弱まってしまうため、周期の長さに対する凹凸パターンの深さは、０．５以上１．０以下が好ましい。

次に、上記顔料フレークを分散させてインキ化するためのメジウム材料としては、公知の透明な光硬化性樹脂であれば特に限定は無い。また、その他の色顔料や染料などによって着色された樹脂であっても透過性を有していれば問題は無い。また、顔料フレークを均一に分散させるため、公知の界面活性剤などを添加するとより好ましい。メジウム材料に対する顔料フレークの比率としては特に限定は無いが、２０〜５０質量％程度であると好ましい。

ここで、上記インキの磁気配向プロセスについて詳しく説明する。一般的に、未硬化状態のインキ中の顔料フレークが、磁力によって吸引され、該顔料フレークの長手方向が磁力線に平行になるように配向される。次いで、インキを硬化させると、磁力によって該フレークが配向した状態のままの模様を表現した画像形成体を得ることができる。

磁力線の方向と磁力の強さに応じて顔料フレークの配向度を調整することにより、種々の表現が可能になる。図８は、画像形成体における顔料フレーク４４の配向する様子を示した断面図である。磁力４３が掛からない部分では配向は起こらず、顔料フレーク４４はその画像形成体の表面に対して平行な状態のままである。そして、図８に示すように、顔料フレーク４４の表面に対して垂直な方向に磁力をかけることにより、磁力の中心部分では表面に対して垂直方向に、磁力の周縁では表面に対して角度が付いた状態で配向させることができる。したがって、磁力の模様、パターンによって顔料フレークの配向角度が異なり、本発明の顔料フレークを用いて画像形成体を得ると、正面方向から観察すると磁力の掛かっていない部分では黒色、磁力の掛かった部分では、顔料フレークの傾いた角度に応じた深い色の回折光が観察できる。したがって、黒色と特定の深い色でコントラストの高い光った模様もしくは画像が表現できるため、虹色で光る従来のＯＶＤ画像とは一線を画した特殊な視覚効果を実現できる。

図９は、顔料フレーク４４が磁気配向して形成された画像４５の一例を示す図である。また、これらの特徴を生かし、所有者の個別情報などを磁力線で表し、顔料フレークを配向させることでパスポートなどにも用いることができる。

また、図９は、顔料フレーク４４が磁気配向して形成された、画像形成体の画像４５の一例を示したが、磁気によるフレークの配向に関して、顔料フレーク４４を垂直な方向の配向にすることによって、深い角度で回折光がでるので、この回折格子フレークの例ではフレークが垂直に配向している部分（星形）では回折光が見え（星形）、水平に配向している部分（星形の周辺）では回折光がでず、黒く見えるようになっている。

なお、磁力を掛けるために、一般的には、永久磁石、電磁石、或いは可撓性のあるマグネットラバー、マグネットシートを用いれば良いが、より複雑なパターン状に磁力線分布を制御するには、磁気モジュレータなどの磁気回路を用いると好ましい。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。

基材として厚み１６μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、光透過層、凹凸パターン形成層の順にグラビアコーターで塗工を行った。オーブンでの乾燥後、剥離層の膜厚は０．６μｍ、凹凸パターン形成層の膜厚は２．０μｍであった。ここで、光透過層には熱可塑性のウレタンアクリレート樹脂（ＥＢＥＣＲＹＬ６２０２ダイセルサイテック社製）をＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈したインキを用い、凹凸パターン形成層には紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（ＵＮ−９５２根上工業社製）を、ＭＥＫ：トルエン＝５０：５０の溶剤で希釈したインキを用いた。

このフィルムを、全面が均一に同ピッチ同深さの凹凸パターンが形成されている金属スタンパを用いてロールエンボス装置にて凹凸パターン形成層に凹凸パターンを成形した。ここで、凹凸パターンについては、一次元的に一定の周期で配列したアスペクト比の高い微細凹凸であり、視覚効果をそれぞれ確認するために凹凸パターンのピッチと深さを様々にふった金属スタンパを用意し、それぞれのフィルムサンプルを作製した。また、比較用として、ピッチ１０００μｍ、深さ１００ｎｍで二次元状に一定周期で配列した従来のレリーフホログラム凹凸パターンの金属スタンパも別途用意し、同様にフィルムサンプルを作成し、下記の加工を進めた。

上記の金属スタンパをロールエンボス装置にセットし、何れもロール型を９５度まで昇温させた。次に、上記プロセスでフィルムに塗工された紫外線硬化性樹脂を金属スタンパに押し当てて紫外線（メタルハライドランプ）を約５００ｍＪ照射して硬化させてから剥離し、所望の凹凸パターンを形成した。

真空蒸着機を用いて凹凸パターン面に５０ｎｍのニッケル蒸着被膜（磁性材料）を設け、続けて更に５０ｎｍアルミ蒸着被膜を重ねて形成した。

上記フィルムに応力を掛けることで、基材と光透過層の界面から剥離し、ボールミルによって破砕することで顔料フレークを得た。なお、顔料フレークの平均粒径は、２０〜３０μｍであった。

上記のようにして得た顔料フレークを、紫外線硬化性のウレタンアクリレート樹脂（５０５Ａ−６荒川化学工業社製）と２０：８０の割合で混合させてインキ化した。

上記のようにして得たインキを１６μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗工し、簡易的な模様パターンに磁力線分布を制御した磁気モジュレータにより、インキ内に分散している顔料フレークを配向させた。

上記のように顔料フレークの配向した状態で紫外線を照射し、硬化することで画像形成体を得た。

上記のようにして得た各サンプルを目視確認により、視覚効果を確認した。その結果、凹凸パターンのピッチが２００ｎｍ未満であると、顔料フレークが傾いても回折光がほとんど射出せず、狙いの視覚効果を確認できなかった。また、５００ｎｍを超えると、正面方向においても回折光が射出して虹色に近い表現となり、狙いの視覚効果を確認できなかった。また、ピッチに対する凹凸深さが０．５未満であると、光の吸収が少なく正面方向からは白っぽい色合いになり、傾けても回折光が淡く、狙いの視覚効果を確認できなかった。また、ピッチに対する凹凸深さの比が１．０を超えると、顔料フレークが傾いても回折光がほとんど射出せず、狙いの視覚効果を確認できなかった。

また、比較用として作成した従来のレリーフホログラム凹凸パターンの顔料フレークであると、磁気によって正面方向であっても傾いても虹色の回折光が射出するため、模様や画像を表現することはできても、従来のＯＶＤ画像と差別化できるような画像は得られなかった。

これらをまとめると、ピッチが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつピッチに対する凹凸深さの比が０．５以上１．０以下の微細凹凸パターンを有する顔料フレークを用いると、黒色と特定の深い色でコントラストの高い光った模様もしくは画像が表現でき、虹色で光る従来のＯＶＤ画像とは一線を画した特殊な視覚効果を実現できることがわかった。

１０…顔料フレーク
１１…光透過層
１２…凹凸パターン形成層
１３…光反射性被膜
１４…磁性層
１５…磁性被膜層
２０…複数の凸部
３１…照明光
３２…正反射光又は０次回折光
３３…１次回折光
４０…磁線
４１…長軸
４２…短軸
４３…磁力線
４４…顔料フレーク
４５…顔料フレーク配向よる画像

Claims

多層膜に形成された顔料フレークにおいて、
前記多層膜は、少なくとも、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部又はその両方を含んだ凹凸パターン形成層と、該凹凸パターン形成層に前記凹凸パターンに追従するように被覆した光反射性被膜層とを含み、かつ、前記凹凸パターン形成層のパターン周期の長さが近紫外線領域にある可視光線の波長以下であり、かつ周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の半分以上であり、
更に、前記多層膜の少なくとも一層のものが磁性を有してなり、磁場を印加することで該磁場の線に沿って配向することを特徴とする顔料フレーク。
前記凹凸パターン形成層のパターン周期の長さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、周期の長さに対する深さ又は高さの比が該周期の０．５以上１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の顔料フレーク。
前記光反射性被膜層が、磁性を有する金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の顔料フレーク。
前記凹凸パターン形成層が、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂の硬化物によって形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の顔料フレーク。
ひしがた形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の顔料フレーク。
請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の顔料フレークを、透明又は着色半透明な光硬化性樹脂内に分散させることで得られる光硬化性インキ。
請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の顔料フレークの磁気配向によって得られた画像形成体。
請求項７に記載の画像形成体が設けられたセキュリティ用途の印刷物。
ａ）請求項６に記載の光硬化性インキを基材上に塗工するステップと、
ｂ）前記塗工膜に磁場を印加し、該磁場の線に沿って前記フレーク顔料を配向させるステップと、
ｃ）配列した前記顔料コーティングに光照射し、硬化するステップを含んだ画像形成体の製造方法。
請求項９に記載のステップにより画像形成体を製造する画像形成体製造装置。