JP2023508103A - ハーベスティングを防止するためのセキュリティデバイスの基材への超音波結合 - Google Patents

ハーベスティングを防止するためのセキュリティデバイスの基材への超音波結合 Download PDF

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Abstract

セキュリティ文書(200)は、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面とを有する基材(205)を備え、第1の表面がセルロース系材料を有している。セキュリティ文書は、セキュリティ文書の真正性の光学的証印と第3の表面とを有する光学セキュリティデバイス(220)をさらに含み、第3の表面は熱可塑性ポリマーを有している。セキュリティ文書は、第1の表面の一部と第3の表面の一部との間に結合を形成する超音波溶着部(225)も含んでいる。

Description

本開示は、偽造文書を製造するためのセキュリティデバイスのハーベスティング(harvesting)に対するセキュリティ文書の耐性を強化することに関する。より具体的には、本開示は、ハーベスティングを防止するために、セキュリティデバイスを基材に超音波結合(ultrasonic bonding)することに関する。
パスポート、紙幣及びその他の文書(本明細書では「セキュリティ文書」と呼ぶ)は、その構造上の特徴に文書の真正性を示す複製困難な証印を含み、それらのセキュリティ文書の偽造を防止することは、セキュリティ文書設計の分野における技術的な課題と改善の機会の継続的な源泉となっている。悪意のある行為者が(例えば、水又は他の溶媒に文書を長期間浸すことによって)本物のセキュリティ文書を破壊して、セキュリティ文書の複製困難な構成要素を無傷で除去する「ハーベスティング」は、悪意のある行為者が偽造セキュリティ文書を作成するための材料を入手するための仕組みを提供する。実質的に無傷で除去された場合、光学セキュリティデバイスなどのセキュリティ文書の複製が困難な構成要素(例えば、セキュリティストリップやパッチ)を使用して、例えば、アップサイクルされた偽造物を製造すること(例えば、低額紙幣のセキュリティスレッドを高額紙幣の偽造物に組み込むこと)や、複数の偽造物を製造すること(例えば、真正紙幣のセキュリティスレッドの断片を使用して、2枚の偽造紙幣を製造すること)が可能となる。通常、中央銀行やセキュリティ文書の専門家であれば、ハーベスティングされた構成要素から製造された偽造セキュリティ文書を識別することができる。しかしながら、真正文書と実質的に一致する真正性の可視証印(visible indicia of authenticity)を提供する限り、そのような偽造物は、日常の利用者には真正なセキュリティ文書として通用するという点で、悪意のある行為者にとっては有益な品質である。
本開示は、ハーベスティングを防止するために、セキュリティデバイスを基材に超音波溶着する実施形態を示す。
第1の実施形態では、セキュリティ文書は、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面とを備え、第1の表面がセルロース系材料を含む、基材を備える。また、セキュリティ文書は、セキュリティ文書の真正性の光学的証印と、第3の表面とを備え、第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む、光学セキュリティデバイスを備える。加えて、セキュリティ文書は、第1の表面の一部と第3の表面の一部との間に結合を形成する超音波溶着部を備える。
第2の実施形態では、セキュリティ文書を作製する方法は、基材の第1の表面上に光学セキュリティデバイスを配置することを含み、基材が、第1の表面と第1の表面に対向する第2の表面とを備え、第1の表面がセルロース系材料を含む。さらに、光学セキュリティデバイスが、セキュリティ文書の真正性の光学的証印と第3の表面とを備え、第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む。この方法は、超音波プローブとモールドによって印加される予め定めた締め付け圧力で、光学セキュリティデバイスと基材とを一緒に挟み込むことと、光学セキュリティデバイスと基材とを一緒に挟み込んだ状態で、第1の表面の一部を第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することと、を含む。
他の技術的特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかであろう。
以下の詳細な説明を行う前に、本特許文書全体を通して使用される特定の単語及び語句の定義を記載することが有利であり得る。用語「結合する(couple)」及びその派生語は、2つ以上の要素が互いに物理的に接触しているか否かにかかわらず、それらの要素間の任意の直接的又は間接的なコミュニケーションを指す。用語「含む(include)」及び「含む(comprise)」、ならびにそれらの派生語は、制限なく包むことを意味する。「又は(or)」という用語は包括的であり、及び/又は(and/or)を意味する。「関連する(associated with)」という語句は、その派生語と同様に、含む(include)、内部に含まれる(be included within)、相互接続する(interconnect with)、含む(contain)、含有される(be contained within)、接続する(connect to or with)、結合する(couple to or with)、通信可能である(be communicable with)、協働する(cooperate with)、挟む(interleave)、並置する(juxtapose)、近接している(be proximate to)、結合される(be bound to or with)、有する(have)、特性を有する(have a property of)、関係を有する(have a relationship to or with)などを意味する。「のうちの少なくとも1つ(at least one of)」という語句は、項目のリストと共に使用される場合、リストされた項目のうちの1つ又は複数の異なる組合せを使用することができ、リスト内の1つの項目のみが必要とされ得ることを意味する。例えば、「A、B、及びCのうちの少なくとも1つ」は、以下の組み合わせのいずれかを含む。A、B、C、A及びB、A及びC、B及びC、ならびにA及びB及びC。
他の特定の語句の定義は、本特許文書全体を通して提供される。当業者であれば、ほとんどではないにしても多くの場合、そのような定義はそのような定義された単語及び語句の以前の使用だけでなく、将来の使用にも適用されることを理解すべきである。
本開示及びその利点をより完全に理解するために、以下の説明を添付の図面と併せて参照されたい。添付の図面では、同様の参照番号は同様の部分を表す。
悪意のある行為者にとって提供可能な品質の2つの偽造セキュリティ文書を製造するために、真正なセキュリティ文書内に埋め込まれたセキュリティデバイスをハーベスティングする例を、背景として示す図である。 本発明の様々な実施形態によるセキュリティ文書の2つの実施例を示す図である。 本発明の様々な実施形態によるセキュリティ文書の2つの実施例を示す図である。 本発明の特定の実施形態による、セキュリティ文書に組み込まれる光学セキュリティデバイスの一部の実施例を示す図である。 本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の実施例の態様と、本開示のいくつかの実施形態によるセキュリティ文書を製造するための方法の実施例の態様とを示す図である。 本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の実施例の態様と、本開示のいくつかの実施形態によるセキュリティ文書を製造するための方法の実施例の態様とを示す図である。 本開示の様々な実施形態による、光学セキュリティデバイスと、光学セキュリティデバイス内に形成された基材の1つ又は複数のセルロース系表面との間の超音波溶着の態様を示す図である。 本開示の様々な実施形態による、光学セキュリティデバイスと、光学セキュリティデバイス内に形成された基材の1つ又は複数のセルロース系表面との間の超音波溶着の態様を示す図である。 本開示の様々な実施形態による、光学セキュリティデバイスと、光学セキュリティデバイス内に形成された基材の1つ又は複数のセルロース系表面との間の超音波溶着の態様を示す図である。 本開示の特定の実施形態による超音波溶着によって光学セキュリティデバイスに形成される触覚特徴の例を示す図である。 本開示の特定の実施形態による超音波溶着によって光学セキュリティデバイスに形成される触覚特徴の例を示す図である。 本開示の特定の実施形態による超音波溶着によって光学セキュリティデバイスに形成される触覚特徴の例を示す図である。 本開示の様々な実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の動作を示す図である。
以下に説明する図1~図7、及び本開示の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、例示のためだけのものであり、本開示の範囲を限定するものと決して解釈されるべきではない。当業者であれば、本開示の原理が、任意の適切に構成されたセキュリティ文書において実施され得ることを理解するであろう。
本開示は様々な実施形態を用いて説明されてきたが、様々な変更及び改良が当業者に示唆され得る。本開示が、そのような変更及び改良を特許請求の範囲内に含まれるものとして包含することが、意図されている。
本開示による特定の実施形態によって対処される少なくとも1つの技術的課題の背景及び説明として、図1は、1つの真正なセキュリティ文書105(この例では紙幣)のセキュリティ特徴がハーベストされ、これを使用して、悪意のある行為者にとって提供可能な品質である2つの偽造セキュリティ文書を製造することができる仕組みの例100を示す。
図1の例を参照すると、セキュリティ文書105の一例が提供されている。図1に示すように、セキュリティ文書105は、セキュリティ文書105の真正性の可視及び不可視の証印を提供する複数の構造的特徴を組み込んだ基材107を備えている。文書の真正性の不可視の証印を提供する構造的特徴の例には、基材107に取り付けられるか、又は基材に埋め込まれた、磁気インク又は機械可読特徴(例えば、無線周波数ID(「RFID」))アンテナが含まれるが、これらに限定されるものではない。
真正性の可視の証印を提供する構造的特徴の例には、基材107に形成されるか、適用されるか、又は埋め込まれた、透かし、印刷効果、特殊インク、及びセキュリティデバイスが含まれる。この例示的な例では、真正性の可視の証印を提供するセキュリティ文書105の構成的特徴は、透かし109を含む。いくつかの実施形態では、透かし109は、基材107の紙の製造中に、パターン化されたダンディロールの使用を通して形成される。真正性の視覚的な証印を提供するセキュリティ文書105の構成的特徴の別の例は、凹版設計111を含む。凹版設計111は、再現が困難な線のパターンを含み、パターンの微細な解像度及び凹版印刷技術の使用により、特徴的なモアレ干渉効果を生じ、独特の表面テクスチャを有している。この例示的な例では、文書の真正性の視覚的な証印を提供するセキュリティ文書105の構成的特徴は、光学可変インク又はカラーシフトインクなどの、特殊で入手困難なインクで印刷された領域113を含み、その外観はインクに当たる光の入射角の変化に応じて変化する。また、セキュリティ文書105の真正性の可視の証印を提供する構造的特徴は、セキュリティデバイス115を含むこともできる。いくつかの実施形態では、セキュリティデバイス115は、例えば、レンズ、アイコン構造、又は回折格子などのマイクロスケール又はナノスケールの光学構造の1つ以上のアレイを支持する薄い材料の部分(例えば、ポリマー基材の幅の狭いリボン)を含み、これらは集合的に独特の光学効果を生じる。そのような光学効果の例としては、モアレ拡大効果(「合成拡大画像」又は「合成画像」と呼ばれることもある)、カラーシフト、又はホログラムが含まれるが、これらに限定される訳ではない。
画像形成及び印刷技術の向上と犯罪者の機知とにより、悪意のある行為者には、セキュリティ文書の真正性の可視の証印を提供する上述の構造的特徴の多くの利用可能な複製を実現する偽造セキュリティ文書を製造する能力及び材料が提供されてきたが、主要な例外はセキュリティデバイス115である。セキュリティデバイス115の光学構造の微小なスケールと、セキュリティデバイス115の製造に関与するツール、材料、及び技術のうちの特定のもの関する制度的管理(institutional controls)とを考慮すると、ほとんどの悪意のある行為者は、現在のところ、セキュリティデバイス115の偽造物を製造する手段や技術的なノウハウを有していない。
セキュリティデバイス115を複製できないことの回避策として、偽造セキュリティ文書を製造しようとする悪意のある行為者は、1つ又は複数の偽造セキュリティ文書に組み込むために、真正な文書からセキュリティデバイスを「ハーベスト(harvest)」する。図1の説明的な例を参照すると、セキュリティデバイス115は、セキュリティ文書100の幅にわたるマイクロ光学スレッド(micro-optic thread)である。図1に示すように、セキュリティデバイス115は、セキュリティデバイス115の一部が基材のウィンドウ117を通して見えるように、またセキュリティデバイスの他の部分がブリッジ119によって隠されるように、基材107に埋め込まれている。
図1の説明的な例を参照すると、悪意のある行為者は、場合によっては、セキュリティデバイス115と基材107との間の接着結合を解除するために、又は基材107を破壊するために、セキュリティ文書100を溶剤(例えば、水又は漂白剤)に長時間浸漬することによって、セキュリティデバイス115を実質的に無傷で除去することができる。一旦、実質的に無傷で除去されると、セキュリティデバイス115は、複数の偽造基材140A及び140Bの表面に、又は代替的に、埋め込まれたキャリアスレッドの表面に貼り付けることができる断片に注意深く切断され(130)、初期の数の真正なセキュリティ文書から、より多くの偽造文書を作成することができる。この偽造文書は、セキュリティ文書105の完全な複製ではないものの、十分な真正性の視覚的な証印を備えているため、多くのユーザによって容易に流通され、真正な文書と間違えられる。
図1の説明的な例では説明しなかったが、偽造セキュリティ文書を製造する他の方法は、セキュリティデバイス115を実質的に無傷でハーベストすることによって可能になり得る。例えば、一旦ハーベストされると、セキュリティデバイス115は、セキュリティ文書105よりも高額の偽造紙幣、又は場合によっては同じ額面の複数の偽造紙幣を製造するためにアップサイクルされる可能性がある。あるいは、セキュリティ文書が、身分証明書であるか、さもなければ認可された行為者に関連付けられている場合、セキュリティデバイス115を実質的に無傷でハーベストすることは、認可されていない行為者に関連付けられた偽造セキュリティ文書の作成(例えば、偽造パスポートを製造すること)を容易にするおそれがある。
図2A及び図2Bは、本開示の様々な実施形態によるセキュリティ文書の2つの例を示している。便宜上、図2A及び図2Bの例に共通する構造要素には、同様の番号が付されている。
図1の説明例に関して説明したように、真正なセキュリティ文書からセキュリティデバイスをハーベストするための操作上の前提の1つは、セキュリティデバイスが真正な文書の基材から分離され得るだけでなく、偽造文書で再利用するのに適した実質的に無傷の状態で分離され得ることである。有利なことに、本明細書でさらに説明するように、本開示による特定の実施形態は、セキュリティデバイスと基材との間の結合を強化すること(それによって、分離が成功する可能性を低下させること)と、かつセキュリティデバイスの一部を戦略的に変更又は損傷すること(それによって、ハーベストされた場合にセキュリティデバイスが偽造文書での使用に適さない可能性を高めること)とによって、この操作上の前提を崩すものである。
図2Aの非限定的な例を参照すると、本開示の様々な実施形態によるセキュリティ文書200の一例が示されている。いくつかの実施形態によれば、セキュリティ文書200は、第1の表面及び第2の表面を備える基材205を備えている。いくつかの実施形態(例えば、基材内にウィンドウ領域及びブリッジ領域を備えない実施形態)では、第1の表面は基材205の外側表面(exterior side)を含む。特定の実施形態(例えば、基材205にブリッジ領域を備える実施形態)では、第1の表面は基材205の内側表面(interior surface)である。
様々な実施形態によれば、第1の表面201はセルロース系材料を含む。特定の実施形態では、第1の表面201のセルロース系材料は、基材205の全体を形成するために使用されるセルロース系材料である。例えば、基材205は、長網抄紙機(Fourdrinier machine)によって形成された紙から作られていてもよく、第1の表面201のセルロース系材料は、基材の本体を作るために使用されるパルプ又は繊維状スラリーに由来する。いくつかの実施形態では、第1の表面は、多層基材構造のセルロース系外層を含む。様々な実施形態によれば、セルロース系材料は、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維、又はケナフ繊維のうちの1つ以上であるが、これらに限定される訳ではない。
図2Aの非限定的な例に示すように、セキュリティ文書200の構造的特徴は、セキュリティ文書の真正性の視覚的な証印を提供する1つ又は複数の要素を含む。この例示的な例では、真正性の視覚的な証印を提供する要素には、印刷された設計210(例えば、図1の凹版設計111)、光学可変インク(OVI)で印刷された領域215(例えば、図1の領域113)、及び光学セキュリティデバイス220(例えば、図1のセキュリティデバイス115又は図3の光学セキュリティデバイス300)が含まれるが、これらに限定される訳ではない。
図2Aの非限定的な例を参照すると、光学セキュリティデバイス220は、セキュリティ文書200の真正性の光学的証印を提供するマイクロスケール構造を含む、薄く連続したストリップである。この例示的な例では、光学セキュリティデバイス220は、基材205に埋め込まれると共に、基材205に貼付されており、1つ以上のウィンドウ領域(例えば、ウィンドウ領域221)で外側から見え、1つ以上のブリッジ領域(例えば、ブリッジ領域223)では外側から見えない。特定の実施形態では、光学セキュリティデバイス220は、熱可塑性ポリマーを含む第3の表面を備えている。好適な熱可塑性ポリマーの例には、ポリエステル、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレート(「PET」)が含まれるが、これらに限定される訳ではない。
いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイス220の第3の表面は、マイクロ光学セキュリティデバイスの封止層である(例えば、図3の封止層340)。様々な実施形態では、(例えば、封止層を有さないマイクロ光学系では)、第3の表面は、集光素子(focusing elements)の層である(例えば、図3の集光素子のアレイ305)。いくつかの実施形態では、第3の表面は、画像アイコン層である(例えば、図3の画像アイコンの配列320)。1つ又は複数の実施形態では、第3の表面は、光学セキュリティデバイス220の基材である(例えば、図3の第2の基材330)。様々な実施形態によれば、光学セキュリティデバイス220は、繊維状スラリーから基材205を形成するために使用されるロールツーロール(roll-to-roll)製紙プロセスの一部として基材205に埋め込まれる。特定の実施形態では、光学セキュリティデバイス220の少なくとも1つの面は、接着剤を用いて基材205の内側表面又は外側表面に接着される。
驚くべきことに、そして有利なことに、本開示の発明者らは、セキュリティ文書に使用するのに適した特定の光学セキュリティデバイス(例えば、マイクロ光学スレッド)を、セキュリティ文書の基材の1つ又は複数の表面上のセルロース系材料に超音波溶着できることを発見した。したがって、本開示による特定の実施形態では、超音波溶着部(例えば、超音波溶着部225)は、光学セキュリティデバイス220の1つ又は複数の熱可塑性表面を、セルロース系材料を含む基材205の1つ又は複数の表面に結合させる。本開示の他の箇所で詳細に説明するように、そのような超音波溶着(ultrasonic welds)は、少なくとも以下の点でハーベスティングに対抗する。第1に、それらは、光学セキュリティデバイス220を基材205に取り付けるためのさらなる機構を提供し、光学セキュリティデバイス220を基材205から分離することをより困難にする。第2に、光学セキュリティデバイス220を基材205に超音波溶着するプロセスは、たとえ基材205から分離されたとしても、光学セキュリティデバイス220が偽造セキュリティ文書での使用に適さないよう視覚的に変更される(visibly altered)ように、実行され得る。
図2Bは、本開示の様々な実施形態によるセキュリティ文書250の一例を示す。
図2Bの非限定的な例を参照すると、セキュリティ文書250は、光学セキュリティデバイス220が、基材205のブリッジ領域に埋め込まれるのではなく、基材205の外側の第1の表面201に表面実装される点で、図2Aのセキュリティ文書200と構造的に異なる。本開示の他の箇所で説明するように、特定の溶着パラメータ(例えば、超音波プローブ及びモールドによってセキュリティ文書に加えられる締め付け圧力(clamping pressure))に応じて、超音波溶着部の生成中に、光学セキュリティデバイスを変更又は損傷する(超音波溶着の領域において光学効果を提供するデバイスの能力が低下又は打ち消されるという意味で)ことができる。図2Bの非限定的な例を参照すると、光学セキュリティデバイス220は、セキュリティ文書250の真正性の光学的証印を提供する1つ又は複数の光学効果を生じる小さなスケールの光学構造(例えば、マイクロレンズ又は回折格子のリッジ)を含む画像領域(例えば、画像領域255)を含んでいる。この例示的な例に示されるように、いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイス220は、移行領域265を備えている。移行領域265は、セキュリティ文書250の真正性の光学的証印を提供する光学効果を生じる小さなスケールの光学構造を含んでいない。図2の非限定的な例には示されていないが、特定の実施形態では、移行領域265は、光学セキュリティデバイス220によって提供される光学効果において単に「ホワイトスペース(white space)」を提供するマイクロ光学構造を含む。図2Bの例示的な例では、超音波溶着部(例えば、超音波溶着部225)は、移行領域に登録されて、本明細書の他の箇所で説明されるように、超音波溶着中により高い締め付け力(clamping force)を加えることを容易にする。実施形態、及び使用される溶着装置に応じて、より高い締め付け力を加えることにより、基材205と光学セキュリティデバイス220との間により強い結合を生成することができると共に、セキュリティ文書内に真正性の触覚証印(例えば、バンプ又は点字テキストの署名パターン)を生成することによって、セキュリティ文書250の機能性を向上させることができる。
図3は、本開示の特定の実施形態による、セキュリティ文書360に組み込まれる光学セキュリティデバイス300の一部分の一例を示す。
図3の非限定的な例を参照すると、光学セキュリティデバイス300は、複数の集光素子305(例えば、集光素子307を含む)と、画像アイコンの配列320(例えば、画像アイコン321を含む)とを備えている。様々な実施形態によれば、複数の集光素子305の各集光素子は、画像アイコンの配列320の1つ又は複数の画像アイコンが配置されるフットプリントを有している。集合的に、複数の集光素子305の集光素子は、画像アイコン320の一部を拡大してモアレ拡大効果(「合成拡大画像」又はより簡単には「合成画像」とも呼ばれる)を生じさせる。個々の微細な画像アイコンは、複数の集光素子305によって集合的に拡大されて、視野角のシフトに応答して動的に反応する(例えば、動くように見えるか、又は色が変わるように見える)画像を生成する。モアレ拡大効果を提供する光学セキュリティデバイスの構成構造の小さなスケールと、厳しい製造公差とを考慮すると、多くの悪意のある行為者は、光学セキュリティデバイス300の偽造バージョンを製造することができない。したがって、光学セキュリティデバイス300は、多くの場合、セキュリティ文書(例えば、セキュリティ文書360)の真正性を示す信頼できる視覚的な証印である。
特定の実施形態によれば、複数の集光素子305は、マイクロ光学集光素子の平面アレイを含む。いくつかの実施形態では、複数の集光素子305の集光素子は、マイクロ光学屈折型集光素子(例えば、平凸レンズ又はGRINレンズ)を含む。複数の集光素子305の屈折型集光素子は、いくつかの実施形態では、1.35から1.7の範囲の屈折率を有する光硬化性樹脂から製造され、5μmから200μmの範囲の直径を有している。様々な実施形態では、複数の集光素子305の集光素子は、反射型集光素子(例えば、非常に小さな凹面ミラー)を含み、その直径は5μmから50μmの範囲である。この例示的な例では、複数の集光素子305の集光素子は、円形の平凸レンズを含むものとして示されているが、他の屈折レンズ形状、例えばレンチキュラレンズも可能であり、本開示の意図される範囲内である。
図3の例示的な例に示すように、画像アイコンの配列320は、複数の集光素子305の集光素子のフットプリント内の所定の位置に配置された画像アイコンのセット(画像アイコン321を含む)を含む。様々な実施形態によれば、画像アイコンの配列320の個々の画像アイコンは、1つ又は複数の所定範囲の視野角に関連付けられた投影点から複数の集光素子305を通過する構造化光(例えば、平行UV光)の焦点経路に関連付けられた光硬化性材料の領域を含む。いくつかの実施形態では、画像アイコンの配列320の個々の画像アイコンは、構造化された画像アイコン層内に設けられない。本開示で使用されるように、「構造化画像層」という用語は、画像アイコン材料を配置して保持するための構造(例えば、凹部、ポスト、溝、又はメサ)を備えるようにエンボス加工された、又は他の方法で形成された材料(例えば、光硬化性樹脂)の層を包含する。様々な実施形態によれば、画像アイコンの配列320の個々の画像アイコンは、構造化画像層内に設けられ、構造化画像層は、マイクロスケール及びナノスケールの体積の着色材料を保持するための保持構造として機能する1つ又は複数の空隙(voids)、メサ、又はポストを含む。
図3の例示的な例に示されるように、特定の実施形態では、光学セキュリティデバイス300は、光学スペーサ310を含む。様々な実施態様によれば、光学スペーサ310は、複数の集光素子305の集光素子の焦点面内又はその周囲に画像アイコンの配列320の画像アイコンを配置するように動作する実質的に透明な材料のフィルムを含む。本開示による特定の実施形態では、光学スペーサ310は、画像アイコンの配列320又は複数の集光素子305の1つ又は複数を形成するために、光硬化性材料の1つ又は複数の層をその上に適用できる製造基材を備えている。
様々な実施形態によれば、光学セキュリティデバイス300は、画像アイコンの配列320の画像アイコン間の空間を占有する光硬化性保護材料の1つ又は複数の領域を備えている。いくつかの実施形態では、画像アイコンの配列320が最初に形成される(例えば、光学スペーサ310上の液体光硬化性材料を選択的に硬化及び除去することによって)。次に、透明な光硬化性材料の層が、画像アイコンの配列320の画像アイコン間の空間を満たすように塗布され、次いで、フラッド硬化されて、保護層を生成する。この保護層は、複数の集光素子305の集光素子のフットプリント内のそれらの位置から画像アイコンを移動させないように保護するものである。特定の実施形態では、画像アイコンの配列320を形成するために使用される光硬化性材料は、顔料を含む紫外線(UV)硬化性ポリマーである。
いくつかの実施形態では、画像アイコンの配列320は、第2の基材330に貼り付けられる。第2の基材330は、画像アイコンの配列320を保護及び固定するように動作し、セキュリティ文書360の一部として光学セキュリティデバイス300を基材350(例えば、図2Aの基材205)に取り付けるためのインタフェースを提供する。
本開示による特定の実施形態では、光学セキュリティデバイス300は、封止層340を含む。特定の実施形態によれば、封止層340は、下面(lower surface)において、複数の集光素子305の集光素子とインタフェースする実質的に透明な材料の薄い層(例えば、2μmから50μmの厚さの層)を含むと共に、複数の集光素子305よりも曲率の変化が少ない上面を含む(例えば、滑らかであることによって、又は局所的な起伏が集光素子よりも曲率半径が大きい表面を有することによって)。様々な実施形態によれば、封止層340の上面は、セルロース系材料を含む表面に超音波溶着することができる熱可塑性材料から形成されている。
図3の非限定的な例に示すように、特定の実施形態では、光学セキュリティデバイス300は、基材350に取り付けられてセキュリティ文書360を形成することができる。様々な実施形態によれば、基材350は、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維、又はケナフ繊維などのセルロース系材料を含む少なくとも1つの表面を有する材料のシートを含む。
図3は様々な実施形態による光学セキュリティデバイス300の一例を提供するが、本開示は、そのように限定されるものではない。熱可塑性ポリマーを有する少なくとも1つの表面を含み、悪意のある行為者にハーベスティング対象を提供する光学構造であって再現が困難なマイクロスケール及びナノスケールの光学構造(例えば、ホログラム、薄膜効果を提供するデバイス、回折ベースの光学効果を生じるデバイス)を含む他の光学セキュリティデバイスは、本開示の意図される範囲内である。
図4A及び図4Bは、本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の実施例の態様と、本開示のいくつかの実施形態によるセキュリティ文書を製造するための方法の実施例とを示す。便宜上、図4A及び図4Bの例に共通する要素には、図面において同様の番号が付されている。
これらに限定される訳ではないが、紙幣及び身分証明書を含む特定のセキュリティ文書は、毎分500フィートのオーダのウェブ速度を有することができる抄紙機及び印刷機のような大容量のロールツーロール機で大量生産される。有利には、本開示の特定の実施形態によるセキュリティデバイス(例えば、図2A及び図2Bの超音波溶着部225)のハーベスティングに対するセキュリティ文書の耐性を強化するための超音波溶着部は、サブ秒の時間枠で形成され得る。本開示のいくつかの実施形態による超音波溶着は、高速で移動するウェブがロールツーロール処理機のセクションを通過する限られた時間枠内で実行することができるので、本開示によるセキュリティデバイスを基材に超音波溶着する方法は、セキュリティ文書の製造に使用される高速製造技術と互換性がある。
図4Aの例示的な例を参照すると、超音波溶着機の超音波プローブ405とモールド410との間を通過するセキュリティ文書400の一部の正面図が提供されている。座標軸420によって示されるように、特定の実施形態では、セキュリティ文書400は、移動するウェブ(この場合、座標軸420のz軸に沿って観察者に向かって移動するウェブ)の一部である。
特定の実施形態によれば、セキュリティ文書400は、光学セキュリティデバイス415の上面413及び基材の底面411の両方において、光学セキュリティデバイス415(例えば、図3の光学セキュリティデバイス300)が基材417(例えば、図3の基材350)とインタフェースするブリッジ領域(例えば、図2のブリッジ領域223)を備えている。
図4Aの説明例に示すように、超音波プローブ405は、電気信号を超音波周波数での下面407の高周波機械振動に変換するように構成された超音波スタックを備えている。本開示の様々な実施形態による超音波周波数の例は、15~40キロヘルツ(kHz)の間の周波数を含む。本開示によるいくつかの実施形態では、モールド410は、1つ又は複数の隆起特徴(raised features)419を備えたパターン化されたアンビルを含み、隆起特徴419は、基材417と光学セキュリティデバイスの1つ又は複数の面411及び413との間の超音波溶着部が形成されるピンチポイントを画定する。様々な実施形態によれば、セキュリティ文書400は、所定の締め付け圧力で、底面407とモールド410との間に(例えば、図示しない油圧プレスによって)挟み込まれる。挟み込んだ状態で、超音波プローブ405は、セキュリティ文書400の挟み込まれた部分に、所定時間、振動エネルギーを印加する。様々な実施形態によれば、所定時間は、0.5秒~1.0秒の間である。いくつかの実施形態では、所定時間は、0.3秒~0.5秒の間である。特定の実施形態では、所定時間は、0.1秒~0.3秒の間である。様々な実施形態では、所定時間は0.2秒以下である。
本開示の図5及び図6A~図6Cを参照して説明するように、超音波プローブ405とモールド410との間でセキュリティ文書400を保持するために印加される締め付け圧力は、セキュリティ文書400の全体的な設計目標及び製造目標を反映するように調整され得るパラメータである。特定の実施形態では、セキュリティ文書の設計目標及び製造目標は、セキュリティ文書の外側表面を可能な限り平滑にすることが、ハーベストされたセキュリティ文書が悪意のある再利用に適さない可能性を最大にすることよりも重要であると規定することができる。したがって、そのような実施形態では、所定の締め付け圧力を低くして、超音波溶着によって最終製品が「凹んだ(dented)」と感じる可能性を低下させてもよい。いくつかの実施形態では、セキュリティデバイスが、たとえうまくハーベストされたとしても、悪意のある再利用に適さないほど超音波溶着によって視覚的に変化することを保証することは、最終製品の完全な平滑性を達成することよりも優先順位が高い。いくつかの実施形態では、設計目標及び製造目標は、超音波溶着によるセキュリティデバイスの目に見える変化(visible alteration)を必要とし、同時に、超音波溶着中に所定の締め付け力を印加することによって、最終製品の表面の「凹み(denting)」を可能な限り最小限にすることを規定する。
本開示によるいくつかの実施形態では、最終製品の設計目標及び製造目標は、10ポンド/平方インチ(PSI)以下の所定の締め付け圧力で満たすことができる。特定の実施形態では、最終製品の設計目標及び製造目標は、10~20psiの所定の締め付け圧力で満たすことができる。様々な実施形態では、最終製品の設計目標及び製造目標は、20~30psiの所定の締め付け圧力で満たすことができる。当業者であれば、モールド410の特徴419の幾何形状が、締め付け力がセキュリティ文書400の領域にわたってどのように適用され、分散されるかに影響を及ぼすため、製造パラメータ及び設計パラメータの所与のセットに適した締め付け圧力を見つけるためにいくつかの実験が必要であることを理解するであろう。例えば、狭い間隔で配置された複数の「ドット」を有するモールドは、「釘のベッド(bed of nails)」効果を生じる可能性があり、締め付け圧力は多数の点に分散され、モールドの任意の1つの隆起特徴における締め付け力は、最終製品を著しく凹ませるには十分ではない。同様に、例えば、アスペクト比の高い台形の押し出し(例えば、キットカット(登録商標)バーの切り離された部分のような形状のモールド特徴)など、他のモールド特徴の形状は、比較的低い締め付け圧力で基材又はセキュリティデバイスの変形を生じさせる可能性がある。
図4Aの非限定的な実施例を参照すると、セキュリティ文書400の挟み込まれた部分に振動エネルギーを印加する組み合わせ作用によって、光学セキュリティデバイス415を基材417の底面411又は上面413の1つ又は複数に結合する超音波溶着部が形成される。様々な実施形態によれば、光学セキュリティデバイス415を基材417に超音波溶着する行為は、光学セキュリティデバイス415の構造を、再利用に対する適性を低下させる方法で目に見えて変化させる。いくつかの実施形態では、超音波溶着は、光学セキュリティデバイス415のマイクロ光学素子を押し潰すか、さもなければ構造的に損なうので、セキュリティデバイスの一部は、セキュリティ文書400の真正性の視覚的な署名又は証印として機能する光学効果をもはや提供しない。様々な実施形態では、所定の締め付け力は、(例えば、本開示の図5A~図5Cを参照して説明される「穿孔済みチケット(punched ticket)」効果を生じさせることによって)、光学セキュリティデバイス415の一部を再利用に適さないように変形させるか、又は分離する。
図4Aは、基材のブリッジ領域内で光学セキュリティデバイス415を超音波溶着する態様を示すが、本開示による実施形態は、そのように限定されるものではない。具体的には、図4Bは、セキュリティ文書450内に超音波溶着部を作成する態様の一例を示しており、ここで、光学セキュリティデバイス415は、超音波溶着の領域内において基材417の表面上に配置されている。図4Bの例示的な例を参照すると、特定の実施形態では、ブリッジ領域において超音波溶着部を形成するための装置を使用して、セキュリティデバイスが表面実装されるか、又はセキュリティ文書の外側表面を含む領域(例えば、図2Aのウィンドウ領域221を含む)に超音波溶着部を形成することができる。
特定の実施形態では、最終製品の設計パラメータ及び製造パラメータは、超音波溶着が光学セキュリティデバイス415を変更する一方で、セキュリティ文書450の真正性の証印として機能する光学効果(複数可)を生じさせるマイクロ光学構造に影響を及ぼさないことを必要とする。したがって、いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイス415は、超音波溶着から損傷を受ける可能性がある光学的な微細構造(例えば、集光素子及び画像アイコン)を含む画像領域451と、光学セキュリティデバイス415の署名光学効果(複数可)(signature optical effect(s))に関連する光学構造を含まない移行領域453とを含む。いくつかの実施形態では、悪意のある再利用に対する光学セキュリティデバイス415の適合性を低下させる方法で光学セキュリティデバイス415を基材417に固定すると同時に、画像領域451内のマイクロ光学構造の性能に悪影響を与えないようにするという複合目的を達成するために、超音波溶着が移行領域453において実行される。
図4Bは、光学セキュリティデバイス415を基材417に超音波溶着する例を示しており、セキュリティ文書450は、光学セキュリティデバイス415がモールド410に面し、基材417が超音波プローブ405の下面407に面するように、超音波溶着装置を通過するが、本開示による実施形態は、そのように限定されるものではない。特定の実施形態では、セキュリティ文書450は、モールド410の特徴419が基材417に接触し、超音波プローブ405が光学セキュリティデバイス415に接触するように、超音波プローブ405及びモールド410に対して「反転(flipped)」され得る。様々な実施形態によれば、また、モールド410のプロファイルに応じて、所定の締め付け圧力を印加することによって、光学セキュリティデバイス417に「バンプ」、すなわち隆起した特徴が生じる。いくつかの実施形態では、所定の締め付け圧力の印加によって生じる「バンプ」、すなわち隆起した特徴は、セキュリティ文書450の真正性の触覚証印を提供する。いくつかの実施形態によれば、超音波溶着プロセスのクランプ部分を通して生成された触覚証印は、バー(例えば、本開示の図6B及び図6Cに示す)、英数字(例えば、本開示の図6Aに示す)、又は点字文字(例えば、図6Aに示す)のうちの1つ又は複数として提供され得る。
図5A、図5B、及び図5Cは、本開示の様々な実施形態による、光学セキュリティデバイスと、基材の1つ又は複数のセルロース系表面との間の超音波溶着の態様を示す。便宜上、複数の図に共通する要素には同様の番号が付されている。
図5Aの非限定的な例を参照すると、光学セキュリティデバイス500の表面の無傷の部分が図示されている。特定の実施形態によれば、セキュリティ文書(例えば、図2Aのセキュリティ文書200)に組み込まれると、光学セキュリティデバイス500の可視部分の一部又は全部が、図5Aに示されるように見える。具体的には、いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイス500の可視部分は、第1の連続縁部(unbroken edge)501A及び第2の連続縁部501Bと、セキュリティ文書に組み込まれたときにセキュリティ文書の真正性の光学的証印を提供する署名光学効果をもたらす連続画像領域(unbroken image region)503とを含む。本開示の図1の説明で言及したように、多くの悪意のある行為者にとって、可能な限り多くの無傷の光学セキュリティデバイス500を得ることが、彼らのハーベスティング努力の主要な目標である。図5B及び図5Cの説明的な例によって示されるように、本開示による特定の実施形態は、特に、ハーベスティングから利用可能となる無傷の光学セキュリティデバイス500の長さを短くすることによって、悪意のある行為者がこの目標を実現するのを防止するのに役立つ。
図5Bは、基材510(例えば、図3の基材350)の一部分の一方の表面の表面図を提供する。光学セキュリティデバイス520の一部分は、基材510の反対側の面に超音波溶着されている。いくつかの実施形態では、図5Bに示す基材510の一部分は、(例えば、図2Aに示す)埋め込み型の光学セキュリティデバイスのブリッジ領域(例えば、図2Aのブリッジ領域223)における基材の一部に対応する。特定の実施形態では、図5Bに示される基材510の一部分は、(例えば、図2Bに示すように)セキュリティデバイスが反対側の面に表面実装されたセキュリティ文書の下面に対応する。
図5Bの非限定的な実施例を参照すると、本開示の実施形態に従って形成される超音波溶着部を覆う基材510の部分の表面外観は、超音波溶着プロセスで使用される所定の締め付け圧力の調節を通して調整され得る。留意すべきは、超音波溶着部を覆う基材の部分上での特定の表面外観に関連する締め付け圧力の特定のポンド単位の重量(poundage)は、基材の上にある部分の厚さ、光学セキュリティデバイスの厚さ、及び溶着用モールド(例えば、図4のモールド410)の表面積や形状を含むが、これに限定されない多種多様な変数に依存し得ることである。いくつかの実施形態によれば、より低い所定の締め付け圧力(いくつかの実施形態では、10psi以下の締め付け圧力)が利用される場合、超音波溶着部の直ぐ上にある基材511の領域は、超音波溶着プロセスから何らかの変形があったとしても、ほとんど変形を示さない。本開示による様々な実施形態では、溶着プロセス中に中間の締め付け圧力(特定の実施形態では、20psi以下)が印加される場合、超音波溶着部の直ぐ上にある基材513の領域は、中程度の表面偏位(surface deflection)を示す。様々な実施形態によれば、表面偏位は、溶着用モールドのパターン高さの関数である。本開示による特定の実施形態では、大きな締め付け圧力(本開示の様々な実施形態によれば、30psi以下)がある場合、超音波溶着部の直ぐ上にある基材の領域は、基材510の周囲の領域に対して、(セキュリティ文書の基準による)著しい偏位を示す(例えば、光学セキュリティデバイス520の厚さ以上の偏位)。
図5Cは、基材510の一部分の反対側の面を示す、図5Bに対応する図を提供する。図5Cは、図5Bの非限定的な例において、異なる締め付け圧力で実施された超音波溶着に関連する領域における光学セキュリティデバイス520を示す。図5Cの非限定的な例に示されるように、より低い所定の締め付け圧力が使用されるいくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイス520の表面輪郭は、超音波溶着部の直ぐ上にある光学セキュリティデバイス520の領域521で変形される。しかしながら、この例示的な例では、超音波溶着部は、光学セキュリティデバイス520の単一の表面に限定されたままである。特定の実施形態によれば、領域521における光学セキュリティデバイス520の一部の「凹み」又は片面変形は、セキュリティ文書内に触覚特徴(例えば、点字レタリング又は形状のパターン)を提供するために有利に利用することができる。
特定の実施形態によれば、中間の締め付け圧力において、超音波溶着部に近接する光学セキュリティデバイス520の領域523は、光学セキュリティデバイス500の無傷の部分とは異なって見えるか、又はもはや無傷の部分と同様には機能しないように、目に見えて変化するようになる。使用されるモールドの形状に応じて、光学セキュリティデバイスの変質は「穿孔済みチケット」効果として現れ、以前は連続していた境界(例えば、図5Aの第2の連続縁部501B)が破壊される。特定の実施形態では、締め付け動作は、超音波溶着部の周囲の領域に材料の「ぶら下がりチャッド(hanging chad)」524を残すことができる。このような実施形態では、溶着プロセスの効果が、光学セキュリティデバイスと基材510の部分との間の界面における溶着部から離れた光学セキュリティデバイス520の側で視認可能であるという点で、超音波溶着部は、光学セキュリティデバイスの第2の表面まで延在すると言える。様々な実施形態によれば、締め付け圧力を増大させることによって生じる前述の「穿孔済みチケット」効果及び「ぶら下がりチャッド」効果は、(例えば、ブリッジ領域内の)セキュリティ文書の観察面(viewing surface)から隠すことができ、同時に、上手くハーベストされた場合に悪意のある再利用に適した光学セキュリティデバイス520の数量を有利に低減することができる。
図5Cの例示的な例に示されるように、領域523に示される「穿孔済みチケット」効果又は「ぶら下がりチャッド」効果は、(例えば、偽造セキュリティ文書におけるリサイクルに適している光学セキュリティデバイス520を減らすことをさらに保証するために、)超音波溶着中に締め付け圧力を増加させることによって増幅され得る。様々な実施形態によれば、より大きな締め付け圧力を印加することによって、超音波溶着部に近接する光学セキュリティデバイスの領域525、光学セキュリティデバイス520の部分526は、光学セキュリティデバイス520の残りの部分から自由にするか(loosened)、又は完全に分離することができ、それによって偽造者が、光学セキュリティデバイス520を無傷の状態に修復しようとする機会を与えないようにすることができる。
本開示の他の箇所で説明するように、光学セキュリティデバイスと基材のセルロース系表面との間の結合を強化するための機構を提供し、光学セキュリティデバイスの一部を再利用に適さないようにすることに加えて、本開示の特定の実施形態による光学セキュリティデバイスの超音波溶着は、セキュリティ文書の視覚的特徴を補完する触覚証印を提供することによって、セキュリティ文書の機能性を強化することもできる。
図6A~図6Cは、本開示の特定の実施形態による、超音波溶着によって光学セキュリティデバイス内に形成される触覚特徴の例を示す。
図6Aの非限定的な例を参照すると、セルロース系表面への超音波溶着後に現れるような光学セキュリティデバイス600(例えば、図3の光学セキュリティデバイス300)の一部分の図が提供されている。この非限定的な例では、本開示の特定の実施形態に従って形成されたセルロース系表面への超音波溶着部に近接する、光学セキュリティデバイス600の表面の隆起部分を含む光学セキュリティデバイス600の2つの領域(601A及び601B)が、図6A中に図示されている。
図6Aの例示的な例を参照すると、超音波溶着部を形成するために振動エネルギーを印加しながら、光学セキュリティデバイス600と基材のセルロース面とをモールドと超音波プローブとの間に挟み込むことによって、モールドの形状に基づく隆起したパターン化形状を光学セキュリティデバイス内に形成することが可能である。超音波溶着部の配置と使用されるモールドとに応じて、これらの隆起したパターン化形状は、セキュリティ文書のアイデンティティ(例えば、紙幣の額面金額)又は真正性の触覚証印を提供することができる。特定の実施形態によれば、及び領域601Aに示されるように、超音波溶着中に生成される隆起した特徴は、数字「100」のような1つ又は複数の英数字を含む。実施形態によっては、超音波溶着によって形成される触覚特徴は、触ると単一の「バンプ」又は「ドット」のように感じられるが、拡大して見ると、数字又はパターン化された特徴として見えるようなスケール(例えば、50~100ミクロンのオーダ)であってもよい。いくつかの実施形態では、そのようなマイクロレベルの細部を作成することによって、セキュリティ文書の真正性のさらなる証印と、偽造を企てる者に対する技術的挑戦とが提供される。いくつかの実施形態において、及び領域601Bに示されるように、超音波溶着中に生成される隆起した特徴は、点字レタリングなど、ユーザの接触によって分析され得る明確な特徴を提供するように間隔を置いて形成される。
図6Bは、本開示の様々な実施形態による、セルロース系表面への超音波溶着中に光学セキュリティデバイス610(例えば、図3の光学セキュリティデバイス300)の表面上に提供される触覚特徴の例を示す。特定の実施形態によれば、光学セキュリティデバイス610は、署名光学効果を生じる微細構造(例えば、マイクロレンズ、回折格子、又は他の同様のスケールの構造)を含む。このような微細構造のサイズ及び正確な配置を考慮すると、本開示のいくつかの実施形態によるセルロース系表面への光学セキュリティデバイスの超音波溶着は、超音波溶着部の周囲の領域における署名光学効果の外観を損傷又は破壊する可能性がある。いくつかの実施形態(例えば、超音波溶着部がセキュリティ文書のブリッジ領域に形成される実施形態)では、そのような損傷は、光学セキュリティデバイスの潜在的に再利用可能な部分の長さを短くするという点で、有利であり得る。いくつかの実施形態では、セキュリティ文書の設計パラメータは、光学効果をサポートする微細構造が超音波溶着によって目に見えて損傷されることが望ましくないようなものであってもよい(例えば、光学セキュリティデバイス610が表面に取り付けられるセキュリティ文書の領域に超音波溶着が提供される場合)。
図6Bの非限定的な例を参照すると、光学セキュリティデバイス610の可視表面は、1つ以上の効果領域(例えば、効果領域615)と、1つ以上の移行領域(例えば、移行領域620)とを含む。様々な実施形態によれば、効果領域615は、光学セキュリティデバイス610内に、署名光学効果の提供に寄与する微細構造(例えば、図3の集光素子のアレイ305)を含む領域を備えている。本開示による特定の実施形態では、移行領域620は、微細構造が設けられていない光学セキュリティデバイス610の一部を含むか、又は代替的に、微細構造が存在するが、光学セキュリティデバイスの設計においてホワイトスペースを投影する光学セキュリティデバイス610の一部を含み、これにより、光学セキュリティデバイス610によって提供される光学効果が、超音波溶着プロセスの間に検出可能な損傷を受けない。いくつかの実施形態によれば、移行領域620は、セルロース系表面に超音波溶着される光学スペーサ(例えば、図3の光学スペーサ310)から構成される。特定の実施形態では、超音波溶着に加えて、光学セキュリティデバイス610は、アクリレート、熱可塑性又は熱硬化性接着剤などの接着剤を使用してセルロース系表面に貼付される。特定の実施形態によれば、超音波溶着部は、移行領域620に形成され、これに限定されるものではないが、バー、ドット、円、及びそれらのパターンを含む1つ又は複数の形状で、触覚特徴(例えば、触覚特徴625)を生成する。図6Cは、本開示のいくつかの実施形態による、光学セキュリティデバイスの移行領域635に形成された、隆起した触覚特徴630のさらなる例示的な例を提供する。
図6A~図6Cは、光学セキュリティデバイスの観察面に対して隆起した超音波溶着によって生成される触覚特徴の例を示すが、本開示による実施形態は、そのように限定されるものではなく、光学セキュリティデバイスの観察面に対して陥没した触覚特徴(例えば、光学セキュリティデバイスの表面の凹みやくぼみ)を包含する。
図7は、本開示の様々な実施形態によるセキュリティ文書を作成するための方法700の動作を示す。
図7の非限定的な例を参照すると、動作705において、光学セキュリティデバイス(例えば、図5Aの光学セキュリティデバイス500)、又はその一部は、基材の第1の表面上に配置される。いくつかの実施態様において、基材の第1の表面は、木材パルプ又は綿繊維などのセルロース系材料を含む。いくつかの実施形態によれば、基材の第1の表面は、基材の外側表面(例えば、光学セキュリティデバイスの表面実装のための部位)、又はブリッジ領域(例えば、図2Aのブリッジ領域223)によって提供されるような基材の内側表面であってもよい。いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイスは、例えば、抄紙機又は印刷機(例えば、OPTINOTA(登録商標)機)などの、セキュリティ文書を製造するためのロールツーロールプロセスを実行するためのより大きな装置内のステーションによって配置される。いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイスは、抄紙機のウェットエンドに配置され、基材が形成されるときに接着剤で所定の位置に保持され、その後、超音波溶着される。特定の実施形態では、光学セキュリティデバイスは、抄紙機のドライエンドで基材上に配置される。
図7の例示的な例に示すように、動作710では、一旦配置されると、光学セキュリティデバイス及び基材は、所定の締め付け圧力で一緒に挟み込まれる。所定の締め付け圧力は、超音波プローブ(例えば、図4Aの超音波プローブ405)及びモールド(例えば、図4Aのモールド410)によって印加される。本開示による特定の実施形態では、モールドは、1つ又は複数の特徴(例えば、特徴419)を有し、この特徴は、接触圧力を局所化して、超音波溶着部に近接した基材又は光学セキュリティデバイスの1つ又は複数に触覚構造(例えば、図6Aの領域601B内の点字レタリング)を生成する。いくつかの実施形態によれば、所定の締め付け圧力は、超音波溶着部に近接する領域(例えば、図5Cの領域525)に目に見える変化を生じさせるように選択される。いくつかの実施形態では、光学セキュリティデバイスは、光学セキュリティデバイス内の微細構造によって生成される署名視覚効果を変更しないように、移行領域(例えば、図6Bの移行領域620)でクランプされる。
図7の非限定的な実施例を参照すると、動作715において、光学セキュリティデバイス及び基材が一緒に挟み込まれている状態で、所定時間、超音波プローブを通して振動エネルギーが印加され、超音波溶着部が形成される。本開示によるいくつかの実施形態では、所定時間は0.25秒より長い。種々の実施形態において、前記所定の溶着時間は0.25秒以下である。本開示による少なくとも1つの実施形態では、所定の溶着時間は0.15秒以下である。本開示による様々な実施形態では、所定の溶着時間は0.1秒以下である。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを備え、前記第1の表面がセルロース系材料を含む、基材と、前記セキュリティ文書の真正性の光学的証印と第3の表面とを備え、前記第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む、光学セキュリティデバイスと、前記第1の表面の一部と前記第3の表面の一部との間に結合を形成する超音波溶着部と、を備えるセキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記セルロース系材料が、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維又はケナフ繊維のうちの少なくとも1つを含む、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記熱可塑性ポリマーが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はナイロンのうちの少なくとも1つを含む、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記超音波溶着部が、前記基材の前記第2の表面に接触する、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、ウィンドウ領域とブリッジ領域とをさらに備え、前記光学セキュリティデバイスの第1の部分が、前記ブリッジ領域内に埋め込まれ、前記超音波溶着部が、前記ブリッジ領域内に配置され、前記光学セキュリティデバイスの第2の部分が、前記ウィンドウ領域内で視認可能である、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記真正性の光学的証印が、前記超音波溶着部に近接する前記光学セキュリティデバイスの領域において損傷される、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記光学セキュリティデバイスが、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備えるマイクロ光学セキュリティデバイスである、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記光学セキュリティデバイスが、前記基材の前記第1の表面に表面実装されている、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記光学セキュリティデバイスが、効果領域を備えるマイクロ光学セキュリティデバイスであり、前記効果領域が、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備え、前記光学セキュリティデバイスが、移行領域を備え、前記超音波溶着部が、前記移行領域に配置されている、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記超音波溶着部を含む隆起部分をさらに備える、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記隆起部分が、前記セキュリティ文書の真正性の触覚証印を含む、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記真正性の触覚証印が、バー、ドット、ベタの円、ベタパターン、英数字、又は点字文字のうちの少なくとも1つを含む、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記光学セキュリティデバイスが、機械可読セキュリティ特徴を備えている、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書の例には、前記第3の表面が、アクリレート、熱可塑性接着剤、又は熱硬化性接着剤のうちの1つ又は複数でコーティングされている、セキュリティ文書が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の例には、基材の第1の表面上に光学セキュリティデバイスを配置することであって、前記基材が、前記第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを備え、前記第1の表面がセルロース系材料を含み、前記光学セキュリティデバイスが、前記セキュリティ文書の真正性の光学的証印と第3の表面とを備え、前記第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む、前記光学セキュリティデバイスを配置することと、超音波プローブとモールドによって印加される予め定めた締め付け圧力で、前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことと、前記光学セキュリティデバイスと基材とを一緒に挟み込んだ状態で、前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することと、を含む方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、抄紙機のウェットエンドで前記基材の前記第1の表面上に配置される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、抄紙機のドライエンドで前記基材の前記第1の表面上に配置される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記振動エネルギーが、抄紙機のドライエンドで印加される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記振動エネルギーが、抄紙機のドライエンドで印加される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記基材の前記第1の表面上に前記光学セキュリティデバイスを配置することが、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の例には、予め定めた締め付け圧力で前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことが、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することが、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた締め付け圧力が、30ポンド/平方インチ(psi)未満である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた締め付け圧力が、20psi未満である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた締め付け圧力が、10psi未満である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた溶着時間が、0.25秒より長い、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた溶着時間が、0.25秒以下である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた溶着時間が、0.15秒以下である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記予め定めた溶着時間が、0.1秒以下である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記セルロース系材料が、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維又はケナフ繊維の少なくとも1つを含む、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記熱可塑性ポリマーが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はナイロンのうちの少なくとも1つを含む、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記超音波溶着部が、前記基材の前記第2の表面に接触する、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、ウィンドウ領域及びブリッジ領域を画定する方法で前記基材の前記第1の表面上に配置され、前記光学セキュリティデバイスの第1の部分が、前記ブリッジ領域内に埋め込まれ、前記超音波溶着部が、前記ブリッジ領域内に配置され、前記光学セキュリティデバイスの第2の部分が、前記ウィンドウ領域内で視認可能である、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の例には、予め定めた締め付け圧力で前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことにより、前記超音波溶着部に近接する前記光学セキュリティデバイスの領域において前記真正性の光学的証印を損傷する、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備えるマイクロ光学セキュリティデバイスである、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記基材の前記第1の表面上に前記光学セキュリティデバイスを配置することが、前記光学セキュリティデバイスを前記基材の前記第1の表面に表面実装することを含む、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、効果領域を備えるマイクロ光学セキュリティデバイスであり、前記効果領域が、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備え、前記光学セキュリティデバイスが、移行領域を備え、前記超音波溶着部が、前記移行領域に配置される、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込み、超音波溶着部を生成するために振動エネルギーを印加することにより、前記超音波溶着部を含む隆起部分を形成する、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記隆起部分が、前記セキュリティ文書の真正性の触覚証印を含む、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記真正性の触覚証印が、バー、ドット、英数字、ベタパターン、又は点字文字のうちの少なくとも1つを含む、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作成する方法の例には、前記光学セキュリティデバイスが、機械可読セキュリティ特徴を備えている、方法が含まれる。
本開示の特定の実施形態によるセキュリティ文書を作製する方法の例には、超音波プローブとモールドによって印加される予め定めた締め付け圧力で、前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことと、前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することとが、印刷プロセスの一部として実行される、方法が含まれる。
本開示は、任意の特定の要素、ステップ、又は機能が、特許請求の範囲に含まれなければならない必須の要素、ステップ、又は機能であることを示唆するものとして解釈されるべきではない。さらに、特許請求の範囲は「~のための手段(means for)」という正確な単語の後に分詞が続かない限り、35 U.S.C. §112(f)を呼び出すことを意図していない。

Claims (42)

  1. セキュリティ文書(200)であって、
    第1の表面と、前記第1の表面に対向する第2の表面とを備え、前記第1の表面がセルロース系材料を含む、基材(205)と、
    前記セキュリティ文書の真正性の光学的証印と、第3の表面とを備え、前記第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む、光学セキュリティデバイス(220)と、
    前記第1の表面の一部と前記第3の表面の一部との間に結合を形成する超音波溶着部(225)と、
    を備えるセキュリティ文書。
  2. 前記セルロース系材料が、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維又はケナフ繊維のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  3. 前記熱可塑性ポリマーが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はナイロンのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  4. 前記超音波溶着部が、前記基材の前記第2の表面に接触する、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  5. ウィンドウ領域(221)とブリッジ領域(223)とをさらに備え、
    前記光学セキュリティデバイスの第1の部分が、前記ブリッジ領域内に埋め込まれ、
    前記超音波溶着部が、前記ブリッジ領域内に配置され、
    前記光学セキュリティデバイスの第2の部分が、前記ウィンドウ領域内で視認可能である、
    請求項1に記載のセキュリティ文書。
  6. 前記真正性の光学的証印が、前記超音波溶着部に近接する前記光学セキュリティデバイスの領域において損傷される、請求項5に記載のセキュリティ文書。
  7. 前記光学セキュリティデバイスが、集光素子(305)の層と画像アイコン要素(321)の層とを備えるマイクロ光学セキュリティデバイス(300)である、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  8. 前記光学セキュリティデバイスが、前記基材の前記第1の表面に表面実装されている、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  9. 前記光学セキュリティデバイスが、効果領域(615)を備えるマイクロ光学セキュリティデバイスであり、前記効果領域が、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備え、
    前記光学セキュリティデバイスが、移行領域(620)を備え、
    前記超音波溶着部が、前記移行領域に配置されている、
    請求項8に記載のセキュリティ文書。
  10. 前記超音波溶着部を含む隆起部分をさらに備える、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  11. 前記隆起部分が、前記セキュリティ文書の真正性の触覚証印(601A)を含む、請求項10に記載のセキュリティ文書。
  12. 前記真正性の触覚証印が、バー、ドット、ベタの円、ベタパターン、英数字、又は点字文字のうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載のセキュリティ文書。
  13. 前記光学セキュリティデバイスが、機械可読セキュリティ特徴を備えている、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  14. 前記第3の表面が、アクリレート、熱可塑性接着剤、又は熱硬化性接着剤のうちの1つ又は複数でコーティングされている、請求項1に記載のセキュリティ文書。
  15. セキュリティ文書を作製する方法であって、
    基材の第1の表面上に光学セキュリティデバイスを配置することであって、前記基材が、前記第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを備え、前記第1の表面がセルロース系材料を含み、前記光学セキュリティデバイスが、前記セキュリティ文書の真正性の光学的証印と第3の表面とを備え、前記第3の表面が熱可塑性ポリマーを含む、前記光学セキュリティデバイスを配置することと、
    超音波プローブとモールドによって印加される予め定めた締め付け圧力で、前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことと、
    前記光学セキュリティデバイスと基材とを一緒に挟み込んだ状態で、前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することと、
    を含む方法。
  16. 前記光学セキュリティデバイスが、抄紙機のウェットエンドで前記基材の前記第1の表面上に配置される、請求項15に記載の方法。
  17. 前記光学セキュリティデバイスが、抄紙機のドライエンドで前記基材の前記第1の表面上に配置される、請求項15に記載の方法。
  18. 前記振動エネルギーが、抄紙機のドライエンドで印加される、請求項15に記載の方法。
  19. 前記振動エネルギーが、印刷機で印加される、請求項15に記載の方法。
  20. 前記基材の前記第1の表面上に前記光学セキュリティデバイスを配置することが、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、請求項15に記載の方法。
  21. 予め定めた締め付け圧力で前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことは、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、請求項15に記載の方法。
  22. 前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することが、ロールツーロール製造プロセスの一部として実行される、請求項15に記載の方法。
  23. 前記予め定めた締め付け圧力が、30ポンド/平方インチ(psi)未満である、請求項15に記載の方法。
  24. 前記予め定めた締め付け圧力が、20psi未満である、請求項15に記載の方法。
  25. 前記予め定めた締め付け圧力が、10psi未満である、請求項15に記載の方法。
  26. 前記予め定めた溶着時間が、0.25秒より長い、請求項15に記載の方法。
  27. 前記予め定めた溶着時間が、0.25秒以下である、請求項15に記載の方法。
  28. 前記予め定めた溶着時間が、0.15秒以下である、請求項15に記載の方法。
  29. 前記予め定めた溶着時間が、0.1秒以下である、請求項15に記載の方法。
  30. 前記セルロース系材料が、木材パルプ、綿繊維、リネン繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、麻繊維、アバカ繊維、コゾ繊維、ミツマタ繊維、竹繊維又はケナフ繊維の少なくとも1つを含む、請求項15に記載の方法。
  31. 前記熱可塑性ポリマーが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はナイロンのうちの少なくとも1つを含む、請求項15に記載の方法。
  32. 前記超音波溶着部が、前記基材の前記第2の表面に接触する、請求項15に記載の方法。
  33. 前記光学セキュリティデバイスが、ウィンドウ領域及びブリッジ領域を画定する方法で前記基材の前記第1の表面上に配置され、
    前記光学セキュリティデバイスの第1の部分が、前記ブリッジ領域内に埋め込まれ、
    前記超音波溶着部が、前記ブリッジ領域内に配置され、
    前記光学セキュリティデバイスの第2の部分が、前記ウィンドウ領域内で視認可能である、
    請求項15に記載の方法。
  34. 予め定めた締め付け圧力で前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことにより、前記超音波溶着部に近接する前記光学セキュリティデバイスの領域において前記真正性の光学的証印を損傷する、請求項15に記載の方法。
  35. 前記光学セキュリティデバイスが、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備えるマイクロ光学セキュリティデバイスである、請求項15に記載の方法。
  36. 前記基材の前記第1の表面上に前記光学セキュリティデバイスを配置することが、前記光学セキュリティデバイスを前記基材の前記第1の表面に表面実装することを含む、請求項15に記載の方法。
  37. 前記光学セキュリティデバイスが、効果領域を備えるマイクロ光学セキュリティデバイスであり、前記効果領域が、集光素子の層と画像アイコン要素の層とを備え、
    前記光学セキュリティデバイスが、移行領域を備え、
    前記超音波溶着部が、前記移行領域に配置される、
    請求項36に記載の方法。
  38. 前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込み、超音波溶着部を生成するために振動エネルギーを印加することにより、前記超音波溶着部を含む隆起部分を形成する、請求項15に記載の方法。
  39. 前記隆起部分が、前記セキュリティ文書の真正性の触覚証印を含む、請求項38に記載の方法。
  40. 前記真正性の触覚証印が、バー、ドット、英数字、ベタパターン、又は点字文字のうちの少なくとも1つを含む、請求項39に記載の方法。
  41. 前記光学セキュリティデバイスが、機械可読セキュリティ特徴を備えている、請求項15に記載の方法。
  42. 超音波プローブとモールドによって印加される予め定めた締め付け圧力で、前記光学セキュリティデバイスと前記基材とを一緒に挟み込むことと、前記第1の表面の一部を前記第3の表面の一部に結合する超音波溶着部を生成するために、予め定めた溶着時間の間、前記超音波プローブを通して振動エネルギーを印加することとが、印刷プロセスの一部として実行される、請求項15記載の方法。
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