JP2023160940A - パッケージングシステム上に３ｄマイクロ光学画像を印刷する方法 - Google Patents

パッケージングシステム上に３ｄマイクロ光学画像を印刷する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高速かつ費用効果の高い方法で、様々な基材上に３Ｄマイクロ光学効果を作り出すための新しいプロセスを提供する。【解決手段】本発明は、インラインプロセスにおいてパッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法に関し、方法は、基材を提供する工程と、複数の画像を基材の第１の主表面の少なくとも一部に印刷する工程と、基材の印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を塗布する工程と、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、を含む。【選択図】図９ａ

Description

本発明は、パッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法、及び３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムに関する。
製品及びパッケージで使用されるフィルムは、マイクロサイズのパターンから便益を得ることができる。このようなパターンは、光学効果（例えば、レンズ、ホログラム）、触覚効果（例えば、知覚される柔軟性）、及び／又は機能的効果（例えば、表面特性）などの様々な効果を提供することができる。モアレ拡大原理を利用することによって３Ｄ効果を付与することができ、基材は特定の相対配置を有する画像及びマイクロサイズパターンを備える。特に、パッケージングシステムの分野では、３Ｄマイクロ光学装飾技術には大きな関心がある。その理由は、それが製品の第一印象に強い影響を与え、消費者が製品に目を留めるための高い保留力を有するアイキャッチャとして機能するからである。
３Ｄマイクロ光学フィルムは、例えば、Ｎａｎｏｖｅｎｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．、Ｖｉｓｕａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，／ＬＬＣ、Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｏｐｔｉｃｓ，ＡＢ、及びＧｒａｐａｃ Ｊａｐａｎ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．により提供される。市販のフィルムは、一方の側に印刷された画像と、他方の側に印刷されたマイクロサイズのレンズとを有するか、又は、画像が一方の側に印刷され、同じ側に溝形状の連続的なレリーフ特徴部を有するかのいずれかであり得る。
しかし、これら市販のフィルムはいくつかの大きな欠点を有する。すなわち、画像とレンズが基材の異なる側にある場所では、レンズが配置されている側から画像が明瞭となるように、基材は透明でなければならない。レリーフ特徴部が連続的な場所では、所望のモアレ拡大効果は実現できない。
レンズが、１ｍｍ以上の範囲を有し、可撓性のフィルム又はラベル上の連続的なレリーフ特徴部設計を有するレンズ形設計は、多くの場合、その可撓性を低下させるなどの望ましくない特性をもたらす。
更に、１ｍｍ以上の範囲を有するレンズを有する既知のレンズ形設計は、多くの場合、外側表面上にこのようなレンズ形設計を有するパッケージングシステムを取り扱う際に、粗い表面が不快な感触をもたらすゆえに、消費者にとって魅力的ではない。
上記の欠点に基づいて、高速かつ費用効果の高い方法で、様々な基材上に３Ｄマイクロ光学効果を作り出すための新しいプロセスが依然として必要とされている。
本発明によれば、３Ｄマイクロ光学パッケージングシステムを作製するプロセスが提供される。本方法は、基材を提供する工程と、複数の画像を基材の第１の主表面の少なくとも一部に印刷する工程と、基材の印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を適用する工程と、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、を含む。
このプロセスにより、透明及び非透明であってもよい様々な異なる基材上にモアレ拡大効果を提供する３Ｄマイクロ光学画像が印刷された多種多様なパッケージングシステムを作製することが可能になる。マイクロレンズ設計は、パッケージングシステムの可撓性のフィルム及びラベルに容易に組み込むことができる。その理由は、これらが典型的には薄くかつ小さいからである。マイクロレンズ設計は、パッケージングシステムとしてのその適合性、例えば、その可撓性、厚さ、重量、感触に関する特性を著しく変化させることなく、パッケージングシステムに組み込むことができる。したがって、マイクロレンズ設計は、様々なパッケージングシステムに好適である。マイクロレンズ設計は、滑らかな表面を提供することができ、それにより消費者に訴求する。これらは薄く軽量であり、それにより可撓性のフィルム及びラベルの可撓性を保持することができる。
（本発明の簡単な説明）
本発明は、パッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法に関する。本方法は、第１及び第２の主表面を有する基材を用意する工程と、基材の第１の主表面の少なくとも一部に複数の画像を印刷して、印刷された第１の主表面を有する基材を用意する工程と、基材の印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を適用する工程であって、ワニス層は、基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する、工程と、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、を含む。
本発明は更に、第１及び第２の主表面を有する基材と、第１の主表面の少なくとも一部上の複数の画像と、印刷された画像を重ね合わせた基材の第１の主表面上の透明なワニス層であって、透明なワニス層が基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び基材から離れる方向に面した外側表面を有し、ワニス層は、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を有し、レリーフ特徴部はマイクロレンズである、透明なワニス層と、を備える３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムに関する。
本明細書は、本発明を詳細に示しかつ明確に特許請求する「特許請求の範囲」をもって結論とするが、添付図面と共に以下に記載する説明を参照することにより、本明細書の内容がよりよく理解されると考えられる。
インクジェット印刷プロセスの概略図である。 インモールドラベリングプロセスの概略図である。 インモールドラベリングプロセスの概略図である。 インモールドラベリングプロセスの概略図である。 インモールドラベリングプロセスの概略図である。 転写印刷プロセスの概略図である。 転写印刷プロセスの概略図である。 転写印刷プロセスの概略図である。 輪転グラビア印刷プロセスの概略図である。 シルクスクリーン印刷プロセスの概略図である。 凸版印刷プロセスの概略図である。 オフセットリソグラフィプロセスの概略図である。 フレキソ印刷プロセスの概略図である。 画像が印刷された基材の概略図である。 画像が印刷された基材の概略図である。 画像が印刷された基材の概略図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 マイクロレンズを有するワニス層の上面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 レリーフ特徴部を有するワニス層の側面図である。 観察者の視点からの３Ｄマイクロ光学画像の概略図である。 ３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムを作製するための方法の概略図である。 ３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムを作製するフローチャートである。 ３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムを作製するためのフレキソ印刷機の概略図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するフローチャートである。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するフローチャートである。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップの端面図である。 ３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムの側面図である。
本発明による「３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステム」は、観察者に対して３Ｄ光学効果を呈する画像がその表面上に印刷されたパッケージングシステムである。
本発明による「基材」は、印刷に好適であって第１及び第２の主表面を有する全ての材料である。好ましくは、基材はシート状の形状を有する。
本発明による「剛性基材」は、印加された力に応答した変形に対して抵抗性を有し、したがってインライン印刷プロセスでの使用に好適ではない基材である。
本発明による「レリーフ特徴部」は、基材表面から垂直方向へと、ワニスの最小範囲から突出する特徴部である。
「画像サイズ」は、画像の最大範囲を規定する。
本発明による「マイクロ」という用語は、１ｍｍ未満、好ましくは１μｍ以上、１ｍｍ未満の範囲を意味する。
本発明による「マイクロ画像」は、１ｍｍ未満の画像サイズを有する画像である。
本発明による「マイクロレンズ」は、１ｍｍ未満の最大高さ及び幅を有するレンズである。
本発明によれば、「画像間距離」は、画像間の最小距離を特徴付ける。したがって、「レリーフ特徴部間の距離」は、レリーフ特徴部間の最小距離を特徴付ける。
本発明による「高さ」は、表面から垂直方向への範囲として定義される。例えば、ワニス層の高さは、基材表面から垂直方向への範囲である。例えば、レリーフ特徴部の高さは、基材表面から垂直方向へのワニスの最大範囲と、基材表面から垂直方向へのワニスの最小範囲との間の差である。
層に関連して、高さはまた、「厚さ」と呼ばれてもよく、構造化層の厚さは、表面から垂直方向への層の最小範囲として説明される。
本発明による「複数」は２つ以上である。
本発明によれば、「透明」は、４００～７８０ｎｍの波長範囲及び１０ｍｍの材料層厚において、少なくとも０．５の透明性（Ｉ／Ｉ0）を有することを意味する。
本発明による「多孔性」は、少なくとも１ｎｍの細孔径を有する材料を定義する。より小さい細孔径、すなわち、サブナノメートル範囲の細孔径を有する材料、又は細孔を持たない材料は、非多孔性材料である。細孔径は、ＡＳＴＭ Ｄ４４０４により決定され得る。
審査中の本出願による「フォトポリマー」は、電磁照射、例えば光によって硬化され得るポリマー材料である。
本発明は、パッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法に関し、本方法は、
ａ．第１及び第２の主表面を有する基材を用意する工程と、
ｂ．基材の第１の主表面の少なくとも一部に複数の画像を印刷して、印刷された第１の主表面を有する基材を用意する工程と、
ｃ．基材の印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を適用する工程であって、ワニス層は、基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する、工程と、
ｄ．ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、を含む。
ステップａ。
本方法は、第１及び第２の主表面を有する基材を用意する工程を含む。基材は、可撓性又は剛性であってもよい。好ましくは、基材は剛性である。
基材は任意の形状であってもよい。例えば、基材は、シート状、例えば箔又はフィルムであってもよく、パッケージングシステムの形状を有してもよく、又はパッケージングシステムの一部の形状を有してもよい。基材は任意の厚さを有してもよい。例えば、基材は、１μｍ～１０ｃｍ、又は２μｍ～５ｃｍ、又は５μｍ～１ｃｍ、又は１０μｍ～５ｍｍ、又は２０μｍ～１ｍｍの厚さを有する。
基材は、ポリマー材料、ガラス、木材、石、セラミック、金属、織布若しくは不織布、紙、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。好ましくは、基材はポリマー材料を含む。より好ましくは、ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。
剛性基材は、ポリマー材料、ガラス、木材、石、セラミック、エナメル金属、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。好ましくは、基材はポリマー材料を含む。より好ましくは、ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。
基材はまた、可撓性であってもよい。可撓性基材は、ポリマー材料、金属材料、織布若しくは不織布、紙、又はこれらの組み合わせ、好ましくはポリマー材料を含んでもよい。可撓性基材は、好ましくはプラスチック箔又はプラスチックフィルムである。ポリマー材料は、好ましくは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。
基材は多孔質、又は非多孔質であってもよい。多孔質基材は、例えば、１μｍ未満、例えば５００ｎｍ未満、又は１～５００ｎｍ若しくは２～２００ｎｍの範囲の細孔径を有する微多孔性基材であってもよい。本発明による好ましい基材は非多孔質である。
ステップｂ。
本方法は、基材の第１の主表面の少なくとも一部に複数の画像を印刷して、印刷された第１の主表面を有する基材を用意する工程を含む。
画像は、基材の主表面上に画像を印刷するのに好適な当該技術分野において既知の任意の方法によって印刷されてもよい。好ましくは、画像は、インクジェット印刷、インモールドラベリング、転写印刷、輪転グラビア、シルクスクリーン印刷、凸版印刷、オフセットリソグラフィ、及びフレキソ印刷から選択されるプロセスによって印刷されてもよい。これらの印刷手順は、当該技術分野において周知である。
インクジェット印刷は、一般に、液体インクを収容容器から、ガン本体及び微小ノズルを介して誘導して、インク液滴を作り出す高圧ポンプを含む。インク液滴は、それらが形成されるにつれて静電界にさらされるので、各液滴を個々に帯電させることができる。次に、インク液滴は静電偏向プレートによって誘導されて基材上に印刷される。このプロセスを、図１を参照して以下に更に詳細に説明する。
インモールドラベリングは、プラスチック成形プロセスであり、プラスチック材料を成形し、一方で同時にその表面を装飾するために使用される。プラスチック部品に転写される装飾を保持するキャリア箔を、開いた成形装置の金型の内側に配置する。真空又は静電荷帯電を使用することにより、箔を金型内に固定する。プラスチック材料、例えばポリプロピレンを、溶融又は軟化した状態で金型内に導入する。成形装置を閉じる。熱及び／又は圧力を加えることによって、プラスチック材料は所望の形状に成形される。このステップでは、キャリア箔及びプラスチック材料は融解されて、印刷が基材と一体部分となった、印刷された基材が形成される。このプロセスを、図２ａ～図２ｄを参照して以下に更に詳細に説明する。
転写印刷は、一般に、転写装置を使用して、液体ベースのインクをインクパッドから基材上に転写する工程を含む。好適な転写装置は、例えば、銅板若しくは鋼板のようなエングレービングされた金属プレート、又はゴム印のような構造化されたポリマースタンプである。このプロセスを、図３ａ～図３ｃを参照して以下に更に詳細に説明する。
輪転グラビアは、画像を画像キャリア、すなわち回転印刷機の一部であるシリンダにエングレービングする工程を伴う回転印刷機を使用する印刷プロセスである。インクは、シリンダに直接適用され、シリンダから基材に転写される。このプロセスを、図４を参照して以下に更に詳細に説明する。
シルクスクリーン印刷は、メッシュスクリーン上にデザインが付与され、メッシュスクリーンを使用して基材上にインクを転写する印刷技術である。メッシュスクリーンは、任意のメッシュ材料、好ましくはポリエチレンテレフタレートで作製することができる。開いたメッシュ孔をインクで充填する。インクを充填したメッシュを基材と接触させ、それにより、インクが基材を濡らしメッシュ孔から引き出される。このプロセスを、図５を参照して以下に更に詳細に説明する。
凸版印刷は、印刷機を使用してレリーフを印刷する技術である。これにより、基材のシート又はロールに対してインク付き隆起表面の直接型押しを繰り返すことによって、多くの複製を製作することができる。このプロセスはいくつかのステップを含み、それは、構成、すなわち、可動片を組み立てて所望の画像を形成するステップと、組付け、すなわち、構成ステップからの様々なアセンブリを配置してプレス機で使用する準備が整った形態にするステップと、ロックアップ、すなわち、印刷エラーを回避するためにアセンブリを固定し、アセンブリのレリーフにインク付けし、それを基材表面上に押し付けることによって印刷するステップである。このプロセスを、図６を参照して以下に更に詳細に説明する。
オフセットリソグラフィは、インク付き画像が画像キャリアプレートから基材表面へと間接的に転写される印刷プロセスである。リソグラフィプロセスは、油と水の反発力に基づいている。リソグラフィプロセスは、平坦な画像キャリアプレート、すなわち、印刷される画像がインクローラからインクを取得する、平坦な、エングレービングされていない表面を有するプレートを使用する。画像キャリアプレートの非印刷領域が水性フィルムを引き付けるので、これら領域にはインクがないままである。画像キャリアプレートは、画像を転写ブランケットに転写し、次に、転写ブランケットはその画像を基材表面上に印刷する。一般に、このプロセスは、回転印刷機を使用して連続的に実行され、画像キャリアプレート及び転写ブランケットは、回転シリンダ、すなわち、版胴及びオフセットシリンダであり、基材はオフセットシリンダと圧胴との間を通過する。このプロセスを、図７を参照して以下に更に詳細に説明する。
例示されたフレキソ印刷手順は、以下のように説明される。画像のポジティブの鏡映マスタがフレキソ印刷プレート内に作成される。そのようなプレートは、以下に更に詳細に説明する、アナログ又はデジタルプレート作製プロセスによって作製することができる。そこにおいて、画像領域はプレート上の非画像領域の上方に隆起している。インクは、均一な厚さでプレートに転写される。次に、基材を、例えば、プレートと圧胴との間に挟むことによって、インク付きフレキソ印刷プレートに押し付けて画像を転写する。インクを乾燥させるために、基材を乾燥機に通すように供給する、又は基材にＵＶ光を照射することによってインクを硬化させる、などの様々な方法が利用可能である。画像が複数の色を含む場合、好ましくは各色に対して異なるフレキソ印刷プレートが使用される。この場合、プレートを作製し、印刷機内に配置されたシリンダ上に置く。画像を完成させるためには、各フレキソ印刷プレートからの画像が基材に転写される。フレキソ印刷は、可撓性基材を印刷するのに好ましい。このプロセスを、図８を参照して以下に更に詳細に説明する。
基材上に印刷された画像は、そのサイズ、形状、及び色において限定されない。画像は、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、少なくともいくつかの画像は同じである。例えば、全ての画像は同じである。印刷表面は、２つ以上、例えば２つ、又は３つ、又は４つ、又は５つ、又は６つ以上の画像アレイを含んでもよく、アレイ内の画像は同じである。
画像は、規則的なパターンで配置されてもよい。基材が画像アレイを含む場合、アレイ内の画像は、好ましくは規則的なパターンで配置されている。異なるアレイ内のパターンは、同じであっても異なっていてもよい。
好ましくは、画像はマイクロ画像である。画像サイズは、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０μｍ～３００μｍの範囲、例えば５０～１００μｍの範囲にあってもよい。画像は、画像サイズが同じであっても異なっていてもよい。基材が画像アレイを含む場合、アレイ内の画像は、好ましくは同じ画像サイズを有する。異なるアレイ内の画像サイズは異なっていてもよい。
画像間の距離は、１μｍ～１ｍｍの範囲、好ましくは５μｍ～１００μｍの範囲、より好ましくは１０～５０μｍの範囲にあってもよい。画像間の距離は画像サイズの程度であり、その違いが、例えば、５０％以下、又は３０％以下、又は１０％以下であることが好ましい場合がある。画像サイズと画像距離との比は、１０：１～１：１００の範囲、好ましくは５：１～１：５０、又は２：１～１：１０の範囲にあってもよい。基材が画像アレイを含む場合、アレイ内の画像は、好ましくは同じ画像距離を有する。異なるアレイ内の画像距離は異なっていてもよい。
画像の好適な配置の例を、図９ａ～図９ｃに示す。
ステップｃ。
本方法は、基材の印刷された第１の主表面に透明なワニス層を適用する工程を含む。ワニス層は、基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面、及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する。
本発明によれば、ワニス層は、印刷された基材の印刷された第１の主表面にワニス組成物を適用し、その後硬化させてワニス層を形成することによって形成されてもよい。例えば、ワニス組成物は、噴霧、滴下、圧延、フラッディング、スピンコーティング、又はディップコーティングプロセスによって適用されてもよい。
ワニス組成物は、可撓性基材をコーティングするのに好適であって、インラインプロセスでの使用に好適な、対応する基材材料に適合する、当該技術分野において既知の任意のワニスであってもよい。好ましくは、ワニスは、熱硬化性若しくは光硬化性、又はその両方であり、好ましくはＵＶ硬化性である。
ワニスは、例えば、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、好ましくはＬＬＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、又はポリプロピレン；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリアミド、例えばナイロン；ハロゲン化ビニル樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリレート、生分解性プラスチック、ポリウレタン、アルキド樹脂、エポキシフェノール樹脂、又はこれらの２つ以上の組み合わせ、を含んでもよい。
生分解性プラスチックは、細菌のような生体の作用によって分解されるプラスチックであり、特にバイオプラスチックである。これらは、例えば、脂肪族ポリエステル、ポリ無水物、ポリビニルアルコール、デンプン誘導体、セルロースアセテート及びニトロセルロースのようなセルロースエステル、並びにポリエチレンテレフタレートから選択されてもよい。バイオプラスチックは、植物性油脂、トウモロコシデンプン、又は微生物叢のような再生可能バイオマス源に由来するプラスチックであり、好ましくはデンプン、セルロース、又はバイオポリマーで構成される。これらは、例えば、デンプン系プラスチック、セルロース系プラスチック、タンパク質系プラスチック、ポリ－３－ヒドロキシブチレートのようなポリヒドロキシアルカノエート、ポリヒドロキシバレレート、ポリヒドロキシヘキサノエート、ポリ乳酸、及びポリヒドロキシウレタンから選択されてもよい。
好ましくは、ワニスはアクリルワニスである。本発明によるアクリルワニスは、ポリ（メタ）アクリレートを含むワニス、すなわち、ポリアクリル酸；ポリメタクリル酸；ポリアクリル酸誘導体、例えばカルボキシレート、エステル、アミド若しくはその塩；ポリメタクリル酸誘導体、例えばカルボキシレート、エステル、アミン若しくはその塩；これらのコポリマー；又はこれらの２つ以上の組み合わせ、を含むワニスであってもよい。好ましくは、塩は、アルカリ金属塩、好ましくはナトリウム塩、特にポリアクリル酸ナトリウムである。
好ましくは、アクリルワニスは、化学式（Ｉ）又は（ＩＩ）の構造要素を含む。
Figure 2023160940000002
 式中、Ｘ及びＹは、Ｎ及びＯ、好ましくはＯから選択されてもよく、
Ｒ1及びＲ2は、Ｈ、Ｃ1～Ｃ18アルキル、Ｃ1～Ｃ18アルケニル、Ｃ6～Ｃ14アリール、好ましくはＨ、メチル及びエチルから選択され得る。
ステップｄ。
本方法は、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程を含む。レリーフ特徴部は、インラインプロセスでコーティングを構築するのに好適な当該技術分野において既知の任意の方法によって、ワニス層上に形成されてもよい。
ワニス層上のレリーフ特徴部は、上述の印刷プロセスと同様のプロセスによって形成されてもよく、そのプロセスでは、画像の代わりにレリーフ特徴部が印刷される。好ましくは、レリーフ特徴部は、転写印刷、輪転グラビア、及びフレキソキャスティングから選択されるプロセスによって形成されてもよい。
レリーフ特徴部は、転写印刷によって形成されてもよい。転写印刷によってレリーフ特徴部を形成する一般的な手順は、上記のような、画像を印刷する転写印刷プロセスにしたがう。転写装置は、基材と接触するその下側表面が基材上に印刷されるレリーフ特徴部の反転形状、例えば、部分球を反転した形状を有するポストを備える。
レリーフ特徴部は、輪転グラビアによって形成されてもよい。輪転グラビアによってレリーフ特徴部を形成する一般的な手順は、上記のような、画像を印刷する輪転グラビアプロセスにしたがう。回転印刷機の画像キャリアシリンダの表面は、基材上に印刷されるレリーフ特徴部の形状の反転、例えば、部分球の反転の窪みを有する。
好ましくは、レリーフ特徴部は、フレキソキャスティングプレートを使用するフィルムレスキャスティングプロセスによって形成される。フィルムレスキャスティングプロセスでは、レリーフ特徴部の鏡映マスタがフレキソキャスティングプレート内に作成される。そのようなプレートを作製する方法を、以下に更に詳細に説明する。レリーフ特徴部領域は、プレート上の非レリーフ特徴部領域の上方に隆起している。ワニスをプレートに転写する。次に、印刷された基材を、例えば、プレートと圧胴との間に挟むことによって、フレキソキャスティングプレートに押し付けてワニスを転写し、それによりレリーフ特徴部を形成する。
ワニスを硬化させるために、熱硬化又はＵＶ硬化などの異なる方法が利用可能である。好ましくは、ワニスは、ＵＶ硬化によって硬化される。
ワニス層の外側表面上に形成されたレリーフ特徴部はマイクロレンズである。本発明によれば、マイクロレンズは不連続なレリーフ特徴部であり、すなわち、基材の一方向に連続しておらず、１つのレリーフ特徴部の最小範囲と最大範囲との比は、１：１０００～１：１、好ましくは１：１００～１：１、より好ましくは１：１０～１：１の範囲にある。平面図で見て、マイクロレンズは、円形であってもよく又は角を有してもよく、例えば、円形、楕円形、又は、３つ、若しくは４つ、若しくは５つ、若しくは６つ、若しくは８つ、若しくは９つ以上の角を有してもよい。好ましくは、角度方向マイクロレンズは、三角形、正方形、矩形、菱形、及び正多角形、例えば五角形、六角形、又は八角形からなる群から選択される。不連続なレリーフ特徴部の形状の例を図１０ａ～図１０ｆに示す。
側面図で見て、レリーフ特徴部は、例えば、三角形、台形、正方形、矩形、又は部分円の形状を有してもよい。レリーフ特徴部の好ましい側面視形状を図１１ａ～図１１ｇに示す。
好ましくは、レリーフ特徴部は、部分球、部分楕円体、円筒形、円錐形、四面体、角錐、六角形角錐、八角形角錐、立方体、直方体、五角プリズム、六角プリズムの形状である。レリーフ特徴部は、好ましくは、部分球の形状である。
レリーフ特徴部は、規則的なパターンで配置されてもよい。基材がレリーフ特徴部のアレイを含む場合、アレイ内のレリーフ特徴部は、好ましくは規則的なパターンで配置されている。異なるアレイ内のパターンは、同じであっても異なっていてもよい。
好ましくは、レリーフ特徴部は、５０ｎｍ～１５０μｍ、好ましくは１０～３０μｍの範囲の高さを有する。
好ましくは、レリーフ特徴部のサイズは、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０μｍ～３００μｍの範囲、例えば５０～１００μｍの範囲にある。レリーフ特徴部は、色が同じであっても異なっていてもよい。基材がレリーフ特徴部のアレイを含む場合、アレイ内のレリーフ特徴部は、好ましくは同じサイズを有する。異なるアレイ内のレリーフ特徴部のサイズは異なっていてもよい。
干渉パターン（モアレ拡大効果）が形成される限り、レリーフ特徴部及び画像の任意の繰り返しパターン、及びそれらの互いに対する任意の配置を使用することができる。この原理を図１２に示す。
レリーフ特徴部及び画像のパターンは、同じであっても異なっていてもよい。レリーフ特徴部と画像は、同一パターンを有することが好ましい。各画像がレリーフ特徴部と重ね合わされることが好ましい場合もある。
レリーフ特徴部の最大直径と画像の最大直径との比は、少なくとも１であってもよく、例えば、比は、５０：１～１：１０、又は１０：１～１：２、又は５：１～１：１．２、又は２：１～１：１、より好ましくは１．３：１～１：１の範囲にある。画像及び／又はレリーフ特徴部の異なるアレイが基材上に配置される場合、上述の直径比は、好ましくは少なくとも１つのアレイ、より好ましくは全てのアレイに関する。
本発明では、レリーフ特徴部と画像とは同一のパターンを有し、各画像はレリーフ特徴部に重ね合わされており、レリーフ特徴部は画像と少なくとも同じ最大直径を有し画像の上部で中心に配置されていることが、本発明にとって最も好ましい場合がある。
プロセスの好ましい例を、図１３～図１５を参照して更に詳細に説明する。
フレキソ印刷プレート／フレキソキャスティングプレート
画像がフレキソ印刷によって印刷される場合、好ましくはフレキソ印刷プレートが使用される。レリーフ特徴部がフィルムレスキャスティングプロセスによって形成される場合、好ましくはフレキソキャスティングプレートが使用される。
フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、プラスチック材料、例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの２つ以上の組み合わせ、好ましくはポリプロピレンから作製されてもよい。
フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、可撓性又は剛性、好ましくは可撓性であってもよい。
フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、射出成形、ブロー成形、エンボス加工、印刷、エングレービング、又はこれらの組み合わせを含むプロセスによって作製されてもよい。
本発明によると、フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、以下のステップ：
ｉ．パターン付き可撓性基材を用意するステップと、
ｉｉ．パターン付き基材のパターン付き表面を未硬化の軟質フォトポリマープレート上に押圧して、未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを用意するステップと、
ｉｉｉ．未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを硬化させて、パターン付きフレキソプレートを用意するステップと、
を含むプロセスによって作製されることが好ましい場合がある。
例えば、パターン付き基材を未硬化の軟質フォトポリマープレートに押し付けて、パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを形成することができ、これを使用して、マイクロサイズパターンをフィルム上の硬化性コーティングに付与することができる。このアナログインプレッションプロセスは、精密な機器制御、又は先行出願から既知のようなウォッシュアウトステップの使用を必要としない。得られたフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートは、従来のフレキソ装置上で市販のコーティングと共に使用することができ、数千サイクルにわたって持ちこたえることができるので、プレートは使用が容易かつ安価でもある。このプロセスを、図１６及び図１７ａ～図１７ｊを参照して更に詳細に説明する。
パターン付き基材は、可撓性又は剛性であってもよい。本発明に好適な、パターン付き可撓性基材、Ｏｖｅｒｌａｎｄ Ｐａｒｋ，Ｋａｎｓａｓ，Ｕｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＢｒｅｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なＣＡＳＴ ＡＮＤ ＣＵＲＥホログラムフィルムなどの、パターン付き可撓性フィルムの形態で商業的に購入することができる。パターン付き可撓性基材は、可撓性（例えば、薄く柔軟なシート状材料）であって、好適なレリーフ特徴部のパターンを有し、図１６を参照して説明したように処理できる、任意の好適な材料であってもよい。パターン付き可撓性基材の例としては、テクスチャ加工された紙、布地、マイクロエンボス加工されたフィルム、光学レンズフィルムが挙げられる。パターン付き剛性基材、例えば金属シート、成形プラスチックシート、又はシリコンウェハなどもまた本発明に好適であり得る。好ましくは、パターン付き基材は可撓性である。
未硬化の軟質フォトポリマープレートは、例えば、０．１ｍｍ～１０．０ｍｍ、又は０．５～５ｍｍ、又は０．８～３ｍｍ、好ましくは１．０～２ｍｍの、様々な全体的な厚さを有することができる。未硬化の軟質フォトポリマープレートは、例えば、１．１４ｍｍ、又は１．７０ｍｍの厚さを有してもよい。しかし、未硬化の軟質フォトポリマープレートはまた、保護マスク無しに提供されてもよい。未硬化のソフトフォトポリマーは、例えばＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｕｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＤｕＰｏｎｔから入手可能なＣＹＲＥＬ ＦＡＳＴ（例えば、ＤＦＵＶ、ＤＦＲ、ＤＦＭ、及びＤＦＰのタイプ）フレキソプレートなどのフレキソプレート（マスク層有り及び無し）、又は例えば、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ，Ｕｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＭａｃＤｅｒｍｉｄ，Ｉｎｃ．から入手可能なＵＶＲ、ＭＡＸ、及びＭＶＰなどのフレキソプレートの形態で市販されている。未硬化の軟質フォトポリマープレートは、１つ以上の好適な材料（例えば、モノマー、オリゴマー、及び／又は光開始剤の混合物などであって、一般的な形態はアクリレート及びシリコーンを含む）から作製されてもよく、この材料は、当該技術分野において既知の通り、可視光及び／又はＵＶ光に露出させることにより硬化して硬化状態になる。
本発明によると、フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、以下のステップ：
（ｉ）パターン付き剛性基材を用意するステップと、
（ｉｉ）パターン付き剛性基材上に、射出成形プロセスで、ポリマー材料、好ましくはポリプロピレンを適用して、パターン付きフレキソプレートを用意するステップと、
を含むプロセスによって作製されることが好ましい場合がある。
パターン付き剛性基材は、ポリマー材料、金属材料、ガラス、セラミック、鉱物、これらの２つ以上の組み合わせ、及び前述の材料のうちの１つ以上の複合材料、から選択される材料で作製されてもよい。好ましくは、パターン付き剛性基材は、パターン付き鋼板である。
剛性基材内のパターンは、剛性基材にパターンを形成するための任意の好適な方法、例えば、射出成形、ブロー成形、エンボス加工、印刷、エングレービング、又はこれらの組み合わせによって形成することができる。好ましくは、パターン付き剛性基材のパターンは、レーザーパルスエングレービングによって作製される。
ポリマー材料は、例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの２つ以上の組み合わせ、から選択される熱可塑性樹脂であってもよい。好ましくは、ポリマー材料はポリプロピレンである。
ポリマー材料は、射出成形プロセスでパターン付き剛性基材上に適用されてもよい。射出成形の通常動作は、当該技術分野において一般に既知である。例えば、以下の手順が続いてもよい。
ポリマー材料を加熱して溶融又は可鍛性状態にする。次に、材料を、強制的にノズルを通して、金型キャビティとして機能するパターン付き剛性基材上に載せる。次に、プラスチック材料は、例えば、冷えたままの金型によって、外部冷却によって、又はその両方によって金型上で冷却される。このプロセスを、図１８及び図１９ａ～図１９ｂを参照して更に詳細に説明する。
本発明は更に、３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムに関し、このシステムは、
Ａ．第１及び第２の主表面を有する可撓性基材と、
Ｂ．第１の主表面の少なくとも一部上の複数の画像と、
Ｃ．印刷された画像を重ね合わせた基材の第１の主表面上の透明なワニス層と、を含む。
そこでは、ワニス層は、基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面、及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する。更に、ワニス層は、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を有する。
本発明による方法に関して上述した可撓性基材、画像、ワニス層、及びレリーフ特徴部の好ましい実施形態はまた、３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムの可撓性基材、画像、ワニス層、及びレリーフ特徴部にも適用される。１つの例示的な３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムを図２０に示す。
３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムは、例えば、パーソナルケア製品及び薬用製品、家庭用及びガーデニング製品、娯楽及びメディア製品、電子デバイス、玩具、スポーツ製品をパッケージングするための、食品及び非食品のパッケージングシステムに好適である。
発明を実施するための形態
１）パッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法であって、
ａ．第１及び第２の主表面を有する基材を用意する工程と、
ｂ．基材の第１の主表面の少なくとも一部に複数の画像を印刷して、印刷された第１の主表面を有する基材を用意する工程と、
ｃ．基材の印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を適用する工程であって、ワニス層は、基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する、工程と、
ｄ．ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、
を含む、方法。
２）基材は剛性基材である、実施形態１）に記載の方法。
３）基材は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリマー材料である、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
４）基材は非多孔質である、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
５）基材は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される剛性の非多孔質ポリマー材料である、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
６）画像は、インクジェット印刷、インモールドラベリング、転写印刷、輪転グラビア、シルクスクリーン印刷、凸版印刷、オフセットリソグラフィ、及びフレキソ印刷から選択されるプロセスによって印刷される、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
７）画像はマイクロ画像である、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
８）画像は規則的なパターンで配置されている、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
９）画像のサイズは、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲にある、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１０）画像の間の距離は、１μｍ～１ｍｍ、好ましくは５μｍ～１００μｍ、より好ましくは１０～５０μｍの範囲にある、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１１）画像のサイズは、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲にあり、画像間の距離は、１μｍ～１ｍｍ、好ましくは５μｍ～１００μｍ、より好ましくは１０～５０μｍの範囲にある、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１２）ワニスは、熱硬化性若しくは光硬化性、又はその両方であり、好ましくはＵＶ硬化性である、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１３）ワニスはアクリルワニスである、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１４）ワニス層上のレリーフ特徴部は、フレキソキャスティングプレートを使用するフィルムレスキャスティングプロセスによって形成される、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１５）レリーフ特徴部は、５０ｎｍ～１５０μｍ、好ましくは１０～３０μｍの範囲の高さを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１６）レンズのサイズが、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲にある、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１７）レリーフ特徴部は部分球の形状を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１８）レリーフ特徴部は、５０ｎｍ～１５０μｍ、好ましくは１０～３０μｍの範囲の高さ、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲の直径、及び部分球の形状を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
１９）レリーフ特徴部と画像とは同一のパターンを有し、好ましくは画像の各々はレリーフ特徴部に重ね合わされており、レリーフ特徴部は画像と少なくとも同じ最大直径を有し画像の上部で中心に配置されている、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
２０）画像は、フレキソ印刷プレートを使用してフレキソ印刷によって印刷される、若しくはレリーフ特徴部は、フレキソキャスティングプレートを使用するフィルムレスキャスティングプロセスによって形成される、又はその両方であり、フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、射出成形、ブロー成形、エンボス加工、印刷、エングレービング、又はこれらの組み合わせを含むプロセスによって作製される、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。
２１）フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は可撓性であり、プラスチック材料、好ましくはポリプロピレンで作製されている、実施形態２０に記載の方法。
２２）フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は可撓性である、実施形態２０又は２１に記載の方法。
２３）フレキソ印刷プレート若しくはフレキソキャスティングプレート、又はその両方は、以下のステップ：
ｉ．パターン付き可撓性基材を用意するステップと、
ｉｉ．パターン付き基材のパターン付き表面を未硬化の軟質フォトポリマープレート上に押圧して、未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを用意するステップと、 ｉｉｉ．未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを硬化させて、パターン付きフレキソプレートを用意するステップと、
を含むプロセスによって作製される、実施形態２０～２２のいずれかに記載の方法。
２４）フレキソキャスティングプレートは、以下のステップ：
（ｉ）パターン付き剛性基材を用意するステップと、
（ｉｉ）パターン付き剛性基材上に、射出成形プロセスで、ポリマー材料、好ましくはポリプロピレンを適用して、フレキソキャスティングプレートを用意するステップと、 を含むプロセスによって作製される、実施形態２０～２２のいずれかに記載の方法。
２５）パターン付き剛性基材はパターン付き鋼板である、実施形態２４に記載の方法。
２６）パターン付き剛性基材のパターンが、レーザーパルスエングレービングによって作製される、実施形態２４又は２５に記載の方法。
２７）３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムであって、
Ａ．第１及び第２の主表面を有する基材と、
Ｂ．第１の主表面の少なくとも一部上の複数の画像と、
Ｃ．印刷された画像を重ね合わせた基材の第１の主表面上の透明なワニス層であって、透明なワニス層が基材の印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び基材から離れる方向に面した外側表面を有する、透明なワニス層と、を備える、３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムであって、ワニス層は、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を有し、レリーフ特徴部はマイクロレンズである、３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステム。
図面の詳細な説明
図１はインクジェット印刷プロセスを示す。高圧ポンプ１０３が、ガン本体及びノズル１０５を通して液体インク１０２を誘導する。圧電性結晶１０４が音波を生成し、それによりインク１０２が液滴１０６になる流れを切断する。インク液滴は、帯電電極１０７により静電界にさらされる。別の静電界１０９において、液滴は、静電偏向プレート１０８により誘導されて、基材１０１上に印刷されるか、又は偏向されないまま再使用のための回収樋１１０へと至る。その結果、基材１０１上にインク液滴１１１が配置され画像が形成されている。
図２ａ～図２ｄは、インモールドラベリングプロセスを示す。インモールドラベリングに使用される成形装置は、２つの部品、すなわち、金型２０５を備える下部部品２０１と、金型を閉鎖し、プラスチック材料を金型２０５の中に充填するための上部部品２０２とを備える。第１のステップでは、ハンドリング装置２０４を使用して、印刷されたラベル２０３を金型２０５の中に導入する。ハンドリング装置２０４を取り除く。印刷されたラベル２０３は、空気溜り又はしわが製品に悪影響を及ぼさないように、金型２０５に固定される。成形装置を閉じる。開口部２０７を通して、プラスチック材料２０６を金型２０５の中に導入する。加熱及び圧力処理、並びにその後の冷却の後、成形装置を開き、印刷表面２０８を有する成形プラスチック材料を得る。
図３ａ～図３ｃは、転写印刷プロセスを示す。転写装置３０２は、複数のポスト３０３を含む。ポスト３０２は、インクパッド３０１から液体ベースのインク３０４をピックアップすることができる。次に、ピックアップされたインク３０４を、転写装置３０２のポスト３０３から基材３０５の表面上に転写することができる。転写装置３０２を取り除いた後、印刷された画像３０６が、基材３０５の表面上に配置されている。
図４は、輪転グラビア印刷プロセスを示す。ここでは、基材４０１は、回転印刷機を方向４０６に通過することにより連続的に印刷される。回転印刷機は、グラビアシリンダ４０３及び圧胴４０２を備える。グラビアシリンダ４０３上には画像がエングレービングされている。グラビアシリンダ４０３は、インクリザーバ４０４と接触している。余分なインクは、印刷される基材４０１の主表面と接触する前に、ドクターブレード４０５によってグラビアシリンダ４０３から除去される。圧胴４０２は、基材４０１の他方の側から、すなわち、基材４０１の第２の主表面に圧力を印加する。これにより、印刷表面を有する基材が得られる。
図５は、シルクスクリーン印刷プロセスを示す。ここでは、好ましくはポリエチレンテレフタレートで作製され、メッシュ孔１９０２を有する、メッシュ１９０１が提供される。メッシュ１９０１は、インクがメッシュ孔１９０２を充填するようにインク１９０３と接触する。次に、インクが充填されたメッシュを基材１９０４と接触させる。スクィーザ１９０６を使用することにより、インクはメッシュ孔１９０２から押し出されて基材１９０４上に移る。メッシュ１９０１を除去して１９０５、印刷された基材１９０７を得る。
図６は、凸版印刷プロセスを示す。ここでは、ベッド２００１を用意する。ベッド２００１において、可動片２００２が組み立てられて画像が形成される。可動片２００２は、可動片２００２の上面がインク２００３でコーティングされるようにインクが塗られている。次に、基材２００４は可動片２００２に押し付けられ、その結果、インクを塗った面２００３が基材２００４に接触し、それによりインクが基材２００４に転写されて印刷された基材２００５が得られる。
図７は、オフセットリソグラフィプロセスを示す。ここでは、基材５０１は、回転印刷機を方向５０２に通過することにより連続的に印刷される。回転印刷機は、圧胴５０３、オフセットシリンダ５０４、及び版胴５０５を備える。版胴５０５は更に、水溜め及び湿しシリンダ５０７を備える湿しユニットと、インク溜め及びインクシリンダ５０６を備えるインキングユニットとに接触する。インキングユニット及び湿しユニットは、インク及び水を版胴５０５上に供給する。版胴５０５は、オフセットシリンダ５０４を覆うブランケット上にインクを転写する。基材５０１は、圧胴５０３によってオフセットシリンダ５０４に押し付けられ、インクが基材上に転写されて印刷された画像が形成される。
図８はフレキソ印刷プロセスの概略図である。可撓性基材６０１は、フレキソ印刷機を示された方向６０２に通過する。フレキソ印刷機を通過する間、複数の画像６０５を備えるインク層６０３が、インクステーション６０４を介して基材６０１上に印刷され、インクステーション６０４の各々が画像６０５の一部に寄与する。
図９ａ～図９ｃは、異なる画像の異なる規則的パターンを有する印刷された基材の概略図を示す。
図１０ａ～図１０ｆは、マイクロレンズの異なる上面形状を有するワニス層の上面図を示す。図１０ａ及び図１０ｂは、円形形状のレリーフ特徴部を示す。図１０ｄ～図１０ｅは、正方形形状のレリーフ特徴部を示す。図１０ｆは、菱形形状のレリーフ特徴部を示す。
図１１ａ～図１１ｇは、好ましい側面形状のレリーフ特徴部を有するワニス層の側面図を示す。図１１ａは、三角形形状のレリーフ特徴部を示す。図１１ｂは、台形形状のレリーフ特徴部を示す。図１１ｃは、正方形形状のレリーフ特徴部を示す。図１１ｄ及び図１１ｅは、矩形形状のレリーフ特徴部を示す。図１１ｆは、部分球形状のレリーフ特徴部を示す。図１１ｇは、部分楕円体形状のレリーフ特徴部を示す。
図１２は、観察者の視点から見た、３Ｄマイクロ光学画像の提示のモアレ拡大原理の概略図であり、規則的なパターンのマイクロ画像１００１を有する印刷された基材が、円形マイクロレンズ１００２を有するワニス層と重ね合わされている。得られた３Ｄマイクロ光学画像１００３は、モアレ拡大効果によって引き起こされている。
図１３は、３Ｄマイクロ光学画像をパッケージングシステム上に印刷するステップを示すフローチャートである。ステップ１１０１は、基材を用意する工程を含む。ステップ１１０２は、基材の第１の主表面上に複数の画像を印刷する工程を含む。ステップ１１０３は、基材の印刷された第１の主表面上にワニス層を適用する工程を含む。ステップ１１０４は、ワニス層の外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程を含む。結果１１０５は、ステップ１１０１～１１０４から得られる３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムである。３Ｄマイクロ光学効果は、画像とレリーフ特徴部との重ね合わせによって引き起こされ、その結果、モアレ拡大効果がもたらされる。
図１４は、本発明によるプロセスを示す。基材１２０１を用意する。フレキソ印刷プロセスにおいて、画像が、インクステーション１２０２を介して基材１２０１上に印刷され、基材１２０１の１つの表面上に、マイクロ画像１２０４を有するインク層１２０３を有する印刷された基材がもたらされる。次に、フレキソキャスティングプレート１２０５を使用して、ワニス層１２０６を適用し、マイクロ画像と重ね合わされるワニスマイクロレンズ１２０７をキャスティングする。
図１５は、３Ｄマイクロ光学画像をパッケージングシステム上に印刷するのに好適なフレキソ印刷機の概略図である。基材１３０１は、フレキソ印刷機を示された方向１３０５に通過する。フレキソ印刷機を通過する間、複数の画像１３０３を含むインク層１３０２が、インクステーション１３０６を介して基材１３０１上に印刷され、インクステーション１３０６の各々が画像１３０３の一部に寄与する。複数のレリーフ特徴部１０３４を含むワニス層は、ワニスステーション１３０７を介してキャスティングされる。
図１６は、本発明による、パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップを表すフローチャートである。ステップ１４０１は、パターン付き基材、好ましくはパターン付き可撓性基材を用意する工程を含み、図１７ａに関連して更に詳細に説明する。ステップ１４０２は、図１７ｂに関連して説明されるように、未硬化の軟質フォトポリマープレートを用意する工程を含む。ステップ１４０３は、図１７ｃ～図１７ｅに関連して説明するように、任意選択の、プレートの前処理ステップを含む。ステップ１４０４は、図１７ｆ及び図１７ｇに関連して説明するように、基材をプレートに型押しする工程を含む。ステップ１４０５は、図１７ｈ～図１７ｊに関連して説明するように、プレートを硬化させる工程を含む。結果１４０６は、ステップ１４０１～１４０５から得られるフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートである。
図１７ａは、パターン付き可撓性基材の端面図を示す。基材１５１０の１つの主表面の少なくとも一部はレリーフ特徴部を含む。レリーフ特徴部は、突出部１５１１及び凹部１５１２によって特徴付けられる。それらは、例えば、５０ｎｍ～１５０μｍの高さ（最も深い凹部から最も高い突出部まで基材に対して垂直に測定して）を有してもよい。突出部１５１１及び凹部１５１２は、一緒に例示的なパターンを形成し、これは、図１６の方法で作製されたフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートのマスタパターンとしての役割を担う。基材上のパターンは、任意の種類、任意の形状、任意のアスペクト比を有し、当該技術分野において既知の任意の分布を有する、任意の数の突出部及び／又は凹部を含むレリーフ特徴部を有することができ、好ましくは、パターンが５０ｎｍ～１５０μｍ、例えば、５０ｎｍ～７５μｍ、５０ｎｍ～３７μｍ、５０ｎｍ～１５μｍ、又は５０ｎｍ～７μｍの高さを有する限り、これら構成のいずれも、いかなる形であれ可変である。
図１７ｂは、保護マスク１５２０及びフォトポリマー材料１５２１を含む未硬化の軟質フォトポリマープレートの端面図を示す。未硬化の軟質フォトポリマープレート中の保護マスク１５２０の存在は任意選択である。
図１７ｃは、図１７ｂのプレートと同じプレートの一面を硬化させるステップの端面図を示す。ＵＶ光又は電子ビームエミッタなどの硬化源１５３４が硬化エネルギー１５３３（例えば、熱及び／又は光）を放出し、これが、フォトポリマー材料の外側部分を少なくとも部分的に硬化させ、その結果、フォトポリマー材料は硬化部分１５３２及び未硬化部分１５３１を有する。一例として、（本明細書に開示される任意の硬化ステップと共に使用する）硬化源は、ＤｅＧｒａｆ Ｃｏｎｃｅｐｔ ４００ ＥＣＬＦプレート硬化システム（Ｒｉｎｇｓｔｅｄ、ＤｅｎｍａｒｋのＧＬＵＮＺ＆ＪＥＮＳＥＮから入手可能）であってもよい。
図１７ｄは、マスク１５４０をプレートから除去するステップの端面図を示す。除去プロセス１５４３（例えばレーザーアブレーション）は、マスク１５４０を方向１５４４に除去する工程と、フォトポリマー材料の未硬化部分１５４１の表面上のマスクされていない領域１５４２を露出させる工程を含む。後述するような、後続の処理及び／又は型押し１５４０のためのプレートを作製するために、第１の側１５４２の全てがマスクされていない領域となるように、全てのマスクが除去されてもよい。保護マスク１５４０の一部のみが除去され得ることも可能である。この場合、マスクされていない領域は、連続又は不連続であってもよい。一例として、ＣＤＩ Ｓｐａｒｋ ４８３５ Ｉｎｌｉｎｅ ＵＶ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｌｅｘｏ ｉｍａｇｅ ｓｅｔｔｅｒ（Ｇｈｅｎｔ，ＢｅｌｇｉｕｍのＥＳＫＯから入手可能）を使用してマスクをアブレーションすることができる。
図１７ｅは、プレートを前処理するステップの端面図を示す。スプレーノズル、ドクターブレード、又はドローダウンロッドなどの処理源１５５２は処理１５５３を提供し、この処理は、例えば、接触後に表面を解放する能力を改善させるために、プレートの未硬化部分１５５０の外側部分の少なくとも一部を部分的に処理する。当該処理の一例は、薄いシリコーンコーティングを噴霧することである。未硬化部分１５５１は、部分的に又は完全に処理されてもよい。
図１７ｆは、パターン付き可撓性基材１５６０を、軟質フォトポリマープレートの未硬化部分１５６１の露出面に型押しするステップの端面図を示す。対向する内向きの力１５６３及び１５６４が、基材１５６０とプレートとを互いに押し付ける圧力を与え、その結果、基材１５６０のパターンがプレート上に付与され、パターン形状の突出部及び凹部が未硬化部分１５６１の少なくとも外側部分に付与され、基材１５６０のパターンの反転であるパターンになる。基材１５６０のレリーフ特徴部の突出部及び凹部は、プレート上のレリーフ特徴部の凹部及び突出部になる。対向する内向きの力は、例えば、図１７ｇに示すような圧力ローラを含む、当該技術分野において既知の様々な種類の機械装置によって加えることができる。型押しステップはまた、（例えば、伝導、対流、及び／又は放射を提供するヒータによって）熱を加えて、型押しの前及び／又は最中に軟質フォトポリマープレートを更に軟化させる工程を含んでもよい。
図１７ｇは、パターン付き可撓性基材１５７０を、軟質フォトポリマープレートの未硬化部分１５７１の露出面に型押しするステップで使用できる機械装置の一部の端面図を示す。第１のローラ１５７４は、反時計回りに回転し１５７６、第２のローラ１５７５は時計回りに回転する１５７７。ローラ１５７４及び１５７５は共に、基材１５７０とプレートとを互いに押し付ける、対向する内向きの力を分配し、その結果、基材１５７０及びプレートがローラ１５７４と１５７５との間を通過する１５７３につれて、基材１５７０のパターンがプレートに付与される。一対のローラ１５７４及び１５７５は、例えば、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ，Ｕｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＭａｃＤｅｒｍｉｄ，Ｉｎｃ．から入手可能なＬＵＸ Ｌａｍｉｎａｔｏｒ Ｍｏｄｅｌ ６２ Ｐｒｏ Ｓを含む、当該技術分野において既知の（加熱された又は加熱されていない）ロールラミネート機によって提供され得る。基材及びプレートは、１回以上、いずれかの側又は両方の側にキャリアシート有り又は無しで、そのようなローラの１つ以上の対を通過させてもよい。当該技術分野において既知の他の種類のラミネート機又はプレス機（ローラ有り又は無しで）を代替として使用してもよい。
図１７ｈは、プレートの面を部分的に硬化させるステップの端面図を示す。ここでは、プレートは、図１７ｆ及び／又は図１７ｇの型押しステップからのパターン付き可撓性基材１５８０と接触している。基材１５８０は、硬化エネルギーの伝達を可能にする材料特性、例えば、透光性を有する。第１の硬化源１５８６が、基材１５８０の外側に位置し、硬化エネルギー１５８５を放出し、それが基材１５８０を通って進行する。硬化エネルギーが、フォトポリマー材料の未硬化部分１５８１の少なくとも一部を部分的に硬化させる。第２の硬化源１５８４が、プレート１５８２の硬化部分の外側に位置し、硬化エネルギー１５８３を放出し、それがプレートを通って進行する。プレートは、硬化エネルギーの伝達を可能にする材料特性、例えば、透光性を有する。これにより、未硬化部分１５８１が少なくとも部分的に硬化されるように、フォトポリマー材料の未硬化部分１５８１の少なくとも一部が硬化される。これにより、プレート上に形成されたパターンを歪める又は損傷することなく、基材１５８０をプレートからより容易に除去することができる。１つ以上の硬化源が１つの側のみで使用されることも可能である。典型的には、硬化エネルギーは、紫外線Ａ（波長３１５～４００ｎｍ）、紫外線Ｂ（波長２８０～３１５ｎｍ）、及び紫外線Ｃ（波長１００～２８０ｎｍ）などの紫外線スペクトルの範囲に含まれ、このような波長を供給するように構成された水銀球又はＬＥＤ器具などの様々な供給源によって提供され得る。代替として、部分的に硬化された部分１５８１が完全に硬化されるように、部分硬化のステップが完全硬化のステップで置換される。更なる代替として、部分的に硬化された部分１５８１が硬化されないように、部分硬化のステップは省略される。
図１７ｉは、プレートの面の端面図を示す。パターン付き可撓性基材１５９０は、例えば、引張り又は剥ぎ取りによって、プレートから除去される１５９５。プレートのフォトポリマー材料は、硬化部分１５９２と、前のステップに応じて未硬化、部分硬化、又は完全硬化であり得る部分１５９１を有する。部分１５９１の少なくとも一部は、突出部１５９４及び凹部１５９３を含み、これらは共に、フレキソ印刷プレート上の付与されたパターンである例示的なパターンを形成している。
図１７ｊは、プレートのフォトポリマー材料を完全に硬化させるステップの端面図を示す。プレートの部分１５０１の外側に位置する第１の硬化源１５０６が硬化エネルギー１５０５を放出し、それが部分１５０１に進み、部分１５０１の完全に硬化させることに寄与する。プレートの硬化部分１５０２の外側に位置する第２の硬化源１５０４が硬化エネルギー１５０３を放出し、それが、硬化エネルギーの伝達を可能にする材料特性（例えば、透光性）を有する硬化部分１５０２を通って進行する。当該硬化エネルギー１５０３は、部分１５０１が完全に硬化されるように、部分１５０１を完全に硬化させることに寄与する。これにより、プレート上に形成されたパターンが最終的に硬化され、プレートは最終用途のために更に処理される。
代替として、１５０６は粘着性除去エネルギー１５０５を放出する第１の処理源であり、粘着性除去エネルギー１５０５は部分１５０１に進行し、フォトポリマー材料の更なる重合によって部分１５０１を完全に硬化させることに寄与する。１５０４は粘着性除去エネルギー１５０３を放出する第２の処理源であり、粘着性除去エネルギー１５０３は硬化部分１５０２を通って進行し、フォトポリマー材料の更なる重合に寄与する。これにより、プレート上に形成されたパターンが最終的に硬化され、プレートは最終用途のために更に処理される。
１つ以上の処理源が１つの側のみに使用されてもよい。硬化されたフォトポリマープレートは、当該技術分野において既知の任意の他の方法で、例えば、１つ以上の化学溶液（例えば、ハロゲン溶液）中にプレートを浸漬することによって、粘着性を除去することができる。プレートを粘着性除去するステップは任意選択である。典型的には、粘着性除去エネルギーは、紫外線Ｃスペクトル（波長１００～２８０ｎｍ）の範囲に含まれる。
図１８は、本発明による、パターン付きのフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートを作製するステップを表すフローチャートである。ステップ１６０１は、パターン付き剛性基材、好ましくはパターン付き鋼板を用意する工程を含み、図１９ａに関連して更に詳細に説明する。ステップ１６０２は、ポリマー材料、好ましくはポリプロピレンを用意する工程を含む。ステップ１６０３は、ポリマー材料を溶融又は可鍛性状態にするために、ポリマー材料を加熱する工程を含む。ステップ１６０４は、例えば、図１９ｂに関連して説明されるように、溶融された又は可鍛性のポリマー材料を基材上に押し当てる工程を含む。ステップ１６０５は、ポリマー材料を冷却する工程を含む。結果１６０６は、ステップ１６０１～１６０５から得られるフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートである。
図１９ａは、パターン付き剛性基材の端面図を示す。基材１７０１の１つの主表面の少なくとも一部はレリーフ特徴部を含む。レリーフ特徴部は、突出部１７０２及び凹部１７０３によって特徴付けられる。それらは、例えば、５０ｎｍ～１５０μｍの高さ（最も深い凹部から最も高い突出部まで基材に対して垂直に測定して）を有してもよい。突出部１７０２及び凹部１７０３は共に例示的なパターンを形成し、これは、図１８の方法で作製されたフレキソ印刷プレート又はフレキソキャスティングプレートのマスタパターンとしての役割を担う。基材上のパターンは、任意の種類、任意の形状、任意のアスペクト比を有し、当該技術分野において既知の任意の分布を有する、任意の数の突出部及び／又は凹部を含むレリーフ特徴部を有することができ、好ましくは、パターンが５０ｎｍ～１５０μｍ、例えば、５０ｎｍ～７５μｍ、５０ｎｍ～３７μｍ、５０ｎｍ～１５μｍ、又は５０ｎｍ～７μｍの高さを有する限り、これら構成のいずれも、いかなる形であれ可変である。
図１９ｂは射出成形装置を示す。固体ポリマー材料が、ホッパー１７２４を介して容器１７２３内に装填される。容器１７２３は加熱可能であり、その結果、ポリマー材料は、容器１７２３内で溶融され得るか又は可鍛性にされ得る。代替として、ポリマー材料を、既に溶融した又は可鍛性の状態で、容器１７２３の中に装填することができる。容器１７２３から、溶融した又は可鍛性のポリマー材料が、ノズル１７２２を通して、金型１７２０によって画定される空洞１７２１の中に押し込まれる。金型１７２０は、図１９ａに示すように、パターン付き剛性基材を備える。
図２０は、側面から見た、マイクロ光学画像パッケージングシステム１８００の実施例を示す。システムは、基材１８１０、マイクロ画像１８３０を含むインク層１８２０、及びワニス層１８４０を含む。ワニス層１８４０はインク層１８２０上に重ね合わされている。ワニス層１８４０の内側表面はインク層と接触している。ワニス層１８４０の外側表面は、インク層１８２０及び基材１８１０から離れる方向に面している。ワニス層１８４０の外側表面には、複数のレリーフ特徴部１８５０が配置されている。画像１８３０の各々は１つのレリーフ特徴部１８５０に重ね合わされており、レリーフ特徴部は画像１８３０と少なくとも同じ最大直径を有し画像１８３０の上部で中心に配置されている。
本明細書において開示された寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。代わりに、特に指示がない限り、このような寸法はそれぞれ、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図されている。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。

Claims (15)

  1. パッケージングシステム上に３Ｄマイクロ光学画像を印刷する方法であって、
    ａ．第１及び第２の主表面を有する基材を用意する工程と、
    ｂ．前記基材の前記第１の主表面の少なくとも一部に複数の画像を印刷して、印刷された第１の主表面を有する基材を用意する工程と、
    ｃ．前記基材の前記印刷された第１の主表面上に透明なワニス層を適用する工程であって、前記ワニス層は、前記基材の前記印刷された第１の主表面と接触している内側表面及び前記基材から離れる方向に面した外側表面を有する、工程と、
    ｄ．前記ワニス層の前記外側表面上に複数のレリーフ特徴部を形成する工程であって、前記レリーフ特徴部がマイクロレンズである、工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記基材は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される剛性の非多孔質ポリマー材料である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記画像は、インクジェット印刷、インモールドラベリング、転写印刷、輪転グラビア、シルクスクリーン印刷、凸版印刷、オフセットリソグラフィ、及びフレキソ印刷から選択されるプロセスによって印刷される、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記画像はマイクロ画像である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記画像は規則的なパターンで配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記画像のサイズは、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲にあり、前記画像間の距離は、１μｍ～１ｍｍ、好ましくは５μｍ～１００μｍ、より好ましくは１０～５０μｍの範囲にある、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ワニスは、熱硬化性若しくは光硬化性、又はその両方であり、好ましくはＵＶ硬化性であり、好ましくは前記ワニスはアクリルワニスである、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記ワニス層上の前記レリーフ特徴部は、フレキソキャスティングプレートを使用するフィルムレスキャスティングプロセスによって形成される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記レリーフ特徴部は、５０ｎｍ～１５０μｍ、好ましくは１０～３０μｍの範囲の高さ、少なくとも２０μｍ、好ましくは２０～３００μｍの範囲の直径、及び部分球の形状を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記レリーフ特徴部と前記画像とは同一のパターンを有し、好ましくは画像の各々はレリーフ特徴部に重ね合わされており、前記レリーフ特徴部は前記画像と少なくとも同じ最大直径を有し前記画像の上部で中心に配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記画像は、フレキソ印刷プレートを使用してフレキソ印刷によって印刷されるか、若しくは前記レリーフフィーチャは、フレキソキャスティングプレートを使用するフィルムレスキャスティングプロセスによって形成されるか、又はその両方であり、前記フレキソ印刷プレート、前記フレキソキャスティングプレート、又はその両方は、射出成形、ブロー成形、エンボス加工、印刷、エングレービング、又はこれらの組み合わせを含むプロセスによって作製される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記フレキソ印刷プレート若しくは前記フレキソキャスティングプレート、又はその両方は可撓性であり、プラスチック材料、好ましくはポリプロピレンで作製されている、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記フレキソ印刷プレート若しくは前記フレキソキャスティングプレート、又はその両方は、以下のステップ：
    ｉ．可撓性の、パターン付き基材を用意するステップと、
    ｉｉ．前記パターン付き基材のパターン付き表面を未硬化の軟質フォトポリマープレート上に押圧して、未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを用意するステップと、
    ｉｉｉ．前記未硬化の、パターン付きフォトポリマープレートを硬化させて、パターン付きフレキソプレートを用意するステップと、
    を含むプロセスによって作製される、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. 前記フレキソキャスティングプレートは、以下のステップ：
    （ｉ）レーザーパルスエングレービングによって作製された、パターン付き剛性基材、好ましくはパターン付き鋼板を用意するステップと、
    （ｉｉ）前記パターン付き剛性基材上に、射出成形プロセスで、ポリマー材料、好ましくはポリプロピレンを適用して、前記フレキソキャスティングプレートを用意するステップと、
    を含むプロセスによって作製される、請求項１１又は１２に記載の方法。
  15. Ａ．第１及び第２の主表面を有する基材と、
    Ｂ．前記第１の主表面の少なくとも一部上の複数の画像と、
    Ｃ．印刷された前記画像を重ね合わせた前記基材の前記第１の主表面上の透明なワニス層であって、前記透明なワニス層が前記基材の印刷された前記第１の主表面と接触している内側表面及び前記基材から離れる方向に面した外側表面を有する、透明なワニス層と、 を備える、３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステムであって、前記ワニス層は、前記ワニス層の前記外側表面上に複数のレリーフ特徴部を有し、前記レリーフ特徴部はマイクロレンズである、
    ３Ｄマイクロ光学画像パッケージングシステム。
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