JP5547174B2 - セキュリティエレメントおよびセキュリティエレメントの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、体積ホログラム層を有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメントと、そのようなセキュリティエレメントの製造方法に関する。

紙幣、代替通貨、クレジットカード、パスポート、または身分証等のセキュリティドキュメントを保護し、また、製品を保護するために、セキュリティエレメントとして、ホログラムが用いられる。大量生産品では、しばしば表面ホログラムが用いられ、それにより、例えば動的効果等の興味深い光学可変効果を得ることができ、それらは高光度で識別される。

表面ホログラムとは対照的に、白色光ホログラムとも呼ばれる体積ホログラムは、屈折率に局所的差異を有する透明層のブラッグ平面での光の回折に基づく。

体積ホログラムを含むセキュリティエレメントおよびそのようなセキュリティエレメントの製造が、例えば特許文献１に記載されている。体積ホログラムを含む多層体を製造するために、表面レリーフがマスターとして用いられる。マスターの表側は、多層体の感光層に、直接、または透明な光学媒体を介して接し、感光層には、体積ホログラムが記録される。その後、マスターはコヒーレントな光で露光され、マスターに照射される光とマスターにより回折される光との重畳により、干渉パターンが形成され、この干渉パターンが、体積ホログラムとして、感光層に記録される。このようにして感光層に形成された体積ホログラムは、感光層の硬化後に固定される。この場合、マスターの特徴的な構造により、２つ以上の独立した画像情報が、感光層に書き込み可能である。

さらに、特許文献２は、順に重ねた２つの体積ホログラムの積層を記述しており、これらの層には、異なるホログラム記録方法により、画像情報が書き込まれている。観察者に対しては、２つの体積ホログラム層の画像情報から成る全体的な印象が生じる。

本発明は、光学的な複製では模倣することができず、異なる光学効果のシームレスな遷移が実行される改良されたセキュリティエレメントと、異なる光学的効果を提示する複数の構造を互いに部分的に精確な配置状態で適用する必要なく、該セキュリティエレメントを製造する製造方法を定める目的に基づいている。

本発明の目的は、観察者に対向する上面を有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメントであって、セキュリティエレメントは、第一の光学可変情報を提供する体積ホログラムが記録される体積ホログラム層を有し、セキュリティエレメントは、表面に第二の光学可変情報を提供するレリーフ構造が成型され、体積ホログラム層の上に配置される、複製層を有し、体積ホログラム層と複製層との間に部分的な金属層が配置され、金属層は、セキュリティエレメントの一つまたは多数の第一のゾーンに備えられ、金属層は、セキュリティエレメントの一つまたは多数の第二のゾーンには備えられないセキュリティエレメントにより達成される。さらに、本目的は、観察者に対向する上面を有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメントの製造方法であって、部分的な金属層および複製層を含む多層体が備えられ、第二の光学可変情報を提供するレリーフ構造が複製層の表面に成型され、金属層がセキュリティエレメントの一つまたは多数の第一のゾーンに備えられ、金属層がセキュリティエレメントの一つまたは多数の第二のゾーンには備えられず、体積ホログラム層が多層フィルム体の複製層よりも金属層に近い表面に適用され、部分的な金属層が体積ホログラムと複製層との間に配置され、体積ホログラム層に体積ホログラムを記録するために、体積ホログラム層が、部分的な金属層を通して、多層体の体積ホログラム層から離れた側からコヒーレント光で露光されるセキュリティエレメントの製造方法により達成される。

本発明は、偽造が非常に困難であり、しかしながら目的に適った方法で製造可能なセキュリティエレメントを提供する。レリーフ構造が成型される、体積ホログラム層と複製層との間の部分的な金属層の配置により、一方では、第一のゾーンにおいて金属層の下にある体積ホログラム層の領域の光学効果が抑制され、他方では、レリーフ構造の光学効果が、これらのゾーンで生じて示される。従って、体積ホログラム層とレリーフ構造とを互いに部分的に精確な配置状態で適用する必要なく、第一および第二のゾーンで生じる異なる光学効果のシームレスな遷移が実行される。その結果、第一および第二の情報が、精確な配置精度で互いに平行に存在する領域において、歪みのない状態および高光度で生じ、その結果、観察者に対して、鮮明で印象的な光学可変全体インプレッションを生じる。さらに、このインプレッションは、一方では、体積ホログラム層により生じる光学可変効果と、他方では、下方に金属層を備える複製層により生じる光学可変効果とが、各場合に、それぞれ他の技術によって模倣が困難であり、従って、第一および第二の光学可変情報を生じる構造が、偽造に対して互いに保護するため、光学的な複製では模倣することができない。さらに、第一および第二の情報を提供する構造の密接な関連性が、層の配列により得られ、一つの構造の模倣の試みが自動的に他の構造の光学的インプレッションに影響し、模倣の試みが直ちに分かる。さらに、本発明の方法によれば、体積ホログラムが、部分的な金属層を通じて、体積ホログラム層に書き込まれ、従って、部分的な金属層が、体積ホログラムを書き込むための露光マスクの機能を生じるという事実により、層の密接な関連性が得られる。従って、体積ホログラム層は、層に体積ホログラムが書き込まれていない領域を有するため、第一に、層の後分離がより困難となり、第二に、そのような模倣の試みは、直ちに分かる。

本発明のさらなる好ましい実施形態が、従属項に示される。

レリーフ構造が、複製層の下面に成型され、部分的な金属層が、複製層と体積ホログラム層との間に直接配置されること、が特に好ましい。第一のゾーンにおいて、金属層の第一の表面が、複製層に隣接し、第一の表面とは反対側にある金属層の第二の表面が、体積ホログラム層に隣接する。さらに、第二のゾーンにおいて、複製層が体積ホログラム層と隣接する。

従って、体積ホログラム層は、第一のゾーンにおいて金属層と直接隣接し、第二のゾーンにおいて複製層と直接隣接し、第二のゾーンにおいて形成される接着ブリッジのために、体積ホログラム層の後分離が困難である。さらに、第一および第二のゾーンにおける異なる接着作用および接着力のために、分離の試みは、得られる表面パターンから直ちに分かる。

この場合、特に複製層に用いられる材料を選ぶことにより、複製層の材料と体積ホログラム層の上面に備えられる材料との間に、0.2未満の異なる屈折率を選択し、好ましくは、これらの材料の屈折率をほぼ同一であるように選択することが特に好ましい。これにより、体積ホログラム層の適用時に、第二のゾーンにおいて複製層の下面に成型される表面構造が、同じ屈折率を有する透明な材料、すなわち、体積ホログラム層の材料で充填され、従って、これらの構造の光学効果をキャンセルさせることができる。これは、第一に、レリーフ構造および複製層を成型するプロセスと、金属層を構築するプロセスの位置合わせが不要である、という利点を提供する。さらに、第二のゾーンの領域において複製層に成型される可能性のあるレリーフ構造が、体積ホログラムが体積ホログラム層に書き込まれる際に、記録結果の歪みまたは破損を導かない、という点が保証される。従って、例えば、表面レリーフは、全エリアにわたり複製層に成型可能であり、観察者に対して生じる光学可変情報は、例えば、レーザーによる金属層の個性化によって、第二のステップにおいてのみ規定することができる。この場合、体積ホログラムの記録後のレーザーによる金属層の後処理によるこの情報の後修正は、本発明の方法により記録された体積ホログラムの場合、この体積ホログラムが体積ホログラム層のある領域のみに存在するため、直ちに分かり、その結果、そのような模倣の試みは、直ちに分かる。

互いに隣接する複製層および体積ホログラム層に用いられる材料に依り、場合によっては複製層と体積ホログラム層との間に接着促進層を配置してもよく、この接着促進層の役割は、２つの層の接着を互いに強め、または、複製層と接着促進層との間、および体積ホログラム層と接着促進層との間に、複製層と体積ホログラム層との間の直接接着より強い接着を行うことである。この場合、接着促進層は、複製層の屈折率および体積ホログラム層の上面に備えられた材料の屈折率と0.2未満異なる屈折率を有する。その結果、接着促進層は、セキュリティエレメントの製造中、または後使用時に、特に光学的な撹乱効果を生じない。

さらに、セキュリティエレメントの多数の層の重ね刷りにより、または穿孔により、セキュリティエレメントの個性化を実施することもできる。従って、例えば、観察者に対向するセキュリティエレメントの上面に、一つまたは多数の第一のゾーンと一つまたは多数の第二のゾーンとの間のゾーン境界にわたって好ましくは延びる、個性化印を適用することができる。この場合、個性化情報の適用は、凹版印刷で実施することが、この方法によって、複製層に成型されたレリーフ構造および体積ホログラム層が、適用される圧力により変形され、光学特性に関して継続的に変化するため、特に好ましい。少なくとも複製層と体積ホログラム層とを通じて延びる微穿孔の形成も、光学効果を生じる層の継続的および不可逆変化を導く。その結果、例えば重ね刷りの剥離または除去による個性化情報の後変更は、もはや不可能であり、模倣の試みは、直ちに分かるようになる。

本発明の好ましい一実施形態によれば、第三の情報を形成するために、一つまたは多数の第一のゾーンまたは一つまたは多数の第二のゾーンは、パターン形態で形成されている。従って、例えば、第一または第二のゾーンは、第二および／または第一のゾーンにより形成された背景に対して、例えば、ポートレート、ロゴ、ギロシェ、または英数字情報を表す、パターン領域を形成する。この場合、第一および／または第二のゾーンを、300μm未満、好ましくは150μm未満のライン幅を有する細いラインの形態で形成し、このようなラインにより、例えばギロシェまたは観察者が知覚できる他の情報、例えばポートレートを形成することが特に好ましい。

本発明のさらなる好ましい例示的一実施形態によれば、第一または第二のゾーンは、セキュリティエレメントの第一の領域において交互に備えられ、この場合、少なくとも一方向において互いに連なる第一のゾーンは、互いに300μm未満の間隔を空ける。これにより、第一の領域において、第一および第二の光学可変情報が、同一の領域において観察者に対して生じ、特に簡潔で偽造が困難な光学可変インプレッションが、第一の領域において観察者に対して生じる。従って、セキュリティ特性として、第一の領域において、観察者に対して、全体的に新しい色および動的効果を生じることが可能であり、この効果は、体積ホログラムまたは表面ホログラムそれ自体では提供することができない。

第一の領域における第一のゾーンの平均幅の比率と第二のゾーンの平均幅の比率は、0.75：1から1：5であることが好ましい。従って、例えば、第一のゾーンの幅が120μm未満で選択され、第二のゾーンの幅が120μm以上で選択されることが好ましい。第一および第二のゾーンの幅がこのように選択される場合、第一の領域において観察者に対して生じる光学可変インプレッションが、特に鮮明で高光度であることが、研究で分かっている。

第一および第二のゾーンは、規則的な、一または二次元のグリッド、例えば、ライングリッドまたはエリアグリッドに従って配置されることが好ましい。この場合、第一および第二のゾーンの形態は、例えば、さらに、英数字またはシンボルの形態を有し、補助器具によってのみ知覚可能となるセキュリティ特性を提供するように構築してもよい。エリアグリッドが選択された場合、第一のゾーンおよび／または第二のゾーンは、点状または多角形の形態で形成されることが好ましい。さらに、一または二次元のグリッドは、幾何学的な変換グリッド、例えば環状または波状の一次元変換グリッドであり、例えば、第一のゾーンが、第一の領域において、同心環の形態、または波状のラインの形態で備えられてもよい。

本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、第一の領域は、300μm以上の最小寸法を有し、第四の情報を形成するために、パターン形態で形成される。従って、第一の領域において生じる、上述した、重ね合わされた光学可変インプレッションは、例えば十字領域、またはポートレートの形成領域において提供され、その結果、さらに興味深く人目を引く可変効果が得られる。

複製層に形成されるレリーフ構造は、50μm未満の寸法のレリ−フ構造、例えば、100から3500ライン／mmの空間周波数を有する回折格子、ホログラム、0次回折構造、ブレーズ格子、キノフォルム、好ましくは異方性のマット構造または等方性のマット構造、屈折構造、例えばレンズ構造、例えばマイクロレンズ構造、ブレーズ格子またはプリズム構造、または上述したレリーフ構造の一つ以上の組み合わせであることが好ましい。さらに、レリーフ構造は、複製層の全エリアにわたり、または複製層の部分的領域にのみ成型されてもよく、第一のゾーンの領域のみにおける複製層に成型されることが好ましい。

金属層は、アルミニウム、銀、金、銅、クロム、SiOx、またはこれらの材料の合金からなることが好ましい。金属層の層厚は、0.1から100nmであることが好ましく、金属層の層厚は、金属層の不透明度が40％から50％以上、好ましくは80％以上であるように選択されることが好ましい。

本発明のさらなる好ましい例示的一実施形態によれば、第一、第二、第三および第四の情報のグループからの２つ以上の情報が、全体としてさらなる情報を表す。従って、例えば、モチーフ全体の部分的なモチーフが、第一および第二の光学可変情報により、それぞれ形成される。例えば、第二の情報が、第一の情報が表す樹木の葉を形成する。その結果、セキュリティエレメントの一つの層の操作は、ごく軽度の操作であっても、直ちに、直感的に観察者に知覚される。

さらに、第一、第二、第三、および第四の情報は、セキュリティエレメントにおいて、互いに平行な、または互いに重なった状態で備えられてもよい。従って、例えば、第一の領域において、第一のゾーンをあるイメージの形態、例えば花のパターンで形成し（第三の情報）、第二の領域において、第一および第二のゾーンをグリッドに従ってパターン形態で配置し（第四の情報）、第三の領域において、第一のゾーンを、画像を形成し、好ましくは120μm未満のライン幅を有する、細いラインの形態で形成してもよい。これらの領域は、部分的に互いに重なっていてもよい。さらに、例えば第一のゾーンを微小文字の形態で形成するため、さらなる領域において、50μm未満のライン幅を有する第一の領域を備えてもよい。

本発明のさらなる好ましい例示的一実施形態によれば、体積ホログラムマスターは、体積ホログラム層と直接接触して、または光学媒体により体積ホログラム層と分離した状態で、体積ホログラム層の下方に配置される。この場合、用いられる体積ホログラムマスターは、光学可変表面レリーフを有し、反射層が備えられた体積ホログラムマスターであることが好ましい。しかしながら、また、体積ホログラムの記録に体積ホログラムマスターが用いられる、体積ホログラムに対する従来の記録技術の場合のように、体積ホログラムマスターとして、表面レリーフの代わりに、体積ホログラムを用いてもよい。体積ホログラムの記録では、表面レリーフマスターと体積ホログラムマスターとの組み合わせも用いることができる。さらに、体積ホログラムマスターは、体積ホログラム層から離れた側に配置され、体積ホログラムの記録に用いられるコヒーレント光は、体積ホログラム層を露光するために、このように配置された体積ホログラムマスターを通過し、または、複製層および部分的な金属層を通過する前に、このように配置された体積ホログラムマスターに反射されてもよい。この場合、干渉パターンを形成するために、参照光が、反対側、すなわち、体積ホログラム層に面した側から、体積ホログラム層に照射されることが好ましい。

体積ホログラム層に記録される体積ホログラムの色は、露光に用いられる光の波長、露光に用いられる光の入射角度、体積ホログラムマスターの回折作用、特に、その表面レリーフ、格子周期またはアジマス角度、およびフォトポリマー、フォトポリマーの硬化プロセス、および体積ホログラム層の収縮または膨張に対するフォトポリマーの光学的処理により、決定されることが好ましい。

従って、多色体積ホログラムの製造のために、例えば、ある領域における異なる硬化プロセスまたは異なる後処理で、ある領域の体積ホログラム層を収縮または膨張させ、これにより、体積ホログラム層の体積ホログラムが複数の色を示す領域を生じることができる。

本発明の好ましい一実施形態によれば、多色体積ホログラムの製造のために、以下の方法が実施される。

２つ以上のレーザーが、体積ホログラム層の露光に用いられる。この場合、まず、体積ホログラム層は、各レーザーにより生じる光ビームにより異なる入射角度で露光可能であり、各レーザーは、異なる色値を有する体積ホログラムのイメージ領域を作り出す。さらに、レーザーが、異なる波長を有する光を照射し、異なる色値を有するイメージ領域が、各レーザーにより、体積ホログラムに記録されてもよい。この場合、２つ以上のレーザーにより生じる光は、カプラーにより、体積ホログラム層において体積ホログラムを記録するために用いられる光ビームに結合されることが、特に好ましい。上述した方法は、互いに組み合わせ可能である。

異なる色値を有するイメージ領域を備えた多色体積ホログラムを生じるために、この場合に採用される工程は、好ましくは以下の通りである。

レーザー、各レーザーと体積ホログラム層との間のビーム経路に配置された変調器、および／または露光ビームの入射角度を決定する偏向エレメントは、所定の色値を有するべき各イメージ領域が、露光波長を有する光、および／または、ある角度で作用し、所定の色値を備えた体積ホログラムイメージ領域の記録をもたらす光で露光されるように、相応に駆動される。さらに、この場合、２つ以上のレーザーと体積ホログラム層との間のビーム経路に、各レーザーにより記録されるイメージ領域の位置および形状を決定する露光マスクを配置してもよい。

この場合、２つ以上のレーザー、変調器、および／または、偏向エレメントは、コントロールユニットにより駆動されることが好ましく、それは、多色体積ホログラムを生じるため、例えば、位置センサーによりレーザーに対する体積ホログラムマスターの位置を測定し、２つ以上のレーザーによる体積ホログラムマスターの精確な配置精度の露光を制御する。その結果、それぞれが異なる回折構造（例えば、構造プロファイル、アジマス、またはライン間隔が異なる）を有する体積ホログラムマスターの異なる領域が、異なるパラメータ（例えば、入射角度、波長、または偏光）を有するレーザー光で露光可能となる。

本発明の目的は、観察者に対向する上面を有するともに体積ホログラムを有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメントであって、セキュリティエレメントは複製層を有し、その表面にはレリーフ構造が成型され、10μm以上、好ましくは15μm以上のレリーフ構造のレリーフ深度を有する一つまたは多数の第一の領域を有するとともに、2μm未満、特に1μm未満のレリーフ構造のレリーフ深度を有する一つまたは多数の第二の領域を有し、複製層の第一の領域が、体積ホログラム材料で充填され、そこに第一の光学可変情報を提供する体積ホログラムが記録されるセキュリティエレメントにより、さらに達成される。さらに、本目的は、観察者に対向する上面を有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメントの製造方法であって、複製層を含む多層体が備えられ、その表面にはレリーフ構造が成型され、10μm以上のレリーフ構造のレリーフ深度を有する一つまたは多数の第一の領域と、2μm未満、特に1μm未満のレリーフ構造のレリーフ深度を有する一つまたは多数の第二の領域とを有し、複製層の第一の領域が、体積ホログラム材料で充填され、体積ホログラムを記録するために、体積ホログラム材料が第一の領域において露光されるセキュリティエレメントの製造方法により、達成される。

体積ホログラムの記録は、体積ホログラムマスターにより行われる。その後に、体積ホログラム材料は硬化され、体積ホログラムが固定される。これらのプロセスステップに関しては、本例示的実施形態に相応に適用可能であり、好ましくは本例示的実施形態に相応に組み合わせ可能な、上記説明を参照されたい。

上述した工程は、光学的複製方法による体積ホログラムの模倣が困難であり、偽造が困難であるとともに新しい光学可変効果により識別されるセキュリティエレメントが提供されるように、体積ホログラムの光学的外観に影響を与えることができる。第一の領域において、10μm以上、好ましくは15μm以上のレリーフ深度を備えたレリーフ構造が、複製ラッカー層に成型されるという事実により、体積ホログラム材料が第一および第二の領域双方において全エリアにわたり適用され、その後に体積ホログラムが体積ホログラム層に記録された場合でも、第一および第二の領域において明らかに異なる光学的インプレッションが生じる。特に、体積ホログラム材料の適用重量を適切に選択することで（全エリア適用の場合でも）、露光および硬化後に、体積ホログラムが第一の領域で生じ、第二の領域では生じなくすることができる。これは、例えば、観察者に見える体積ホログラムの輝度を付加的に調整するために用いることができ、従って、観察者に対して示される光学可変外観に付加的なグレースケール情報を導入するために用いることができる。しかしながら、さらに、体積ホログラムより生じる光学可変効果および表面レリーフ構造によりもたらされる光学可変効果は、セキュリティエレメントにおいて、互いに関して精確な配置精度の配向状態で実現可能である。

この場合、レリーフ構造のレリーフ深度は、最も厚い位置での複製層の層厚と、対象としている各局所的位置での複製層の層厚との差を意味するものと理解されたい。

第一の領域において体積ホログラム材料が備えられる層厚は、第二の領域において体積ホログラム材料が備えられる層厚と、少なくとも8μm、より好ましくは少なくとも15μm異なることが好ましい。第二の領域における体積ホログラム材料の層厚は、好ましくは5μm未満であり、第一の領域における体積ホログラム材料の層厚は、10μm以上、好ましくは15μm以上である。

この場合、複製層は、キャリアフィルムから成り、または多数の層を含む。

本発明の好ましい例示的一実施形態によれば、液体体積ホログラム材料が、注入、噴霧、または印刷により、複製層を含む多層体に適用される。

この場合、体積ホログラム材料は、好ましくは液体の形態で、すなわち、約0.001N*s/m²と約50N*s/m²との間の動的粘性を備えて適用されることが好ましい。水の濃度にほぼ一致し、レリーフ構造をよく充填する、例えば約0.001N*s/m²の低粘性を有する低粘性体積ホログラム材料が好適である。

液体の形態で適用された体積ホログラム材料は、ドクターブレードにより取り除かれ、第一の領域において体積ホログラム材料はレリーフ構造を完全に充填し、第二の領域において体積ホログラム材料は存在しないか、薄い層厚、好ましくは5μm未満の層厚で存在する。体積ホログラム材料が相応に低い粘性で多層体に適用され、第一の領域における層厚と第二の領域における層厚とが少なくとも10μm異なるように適用重量が選択される場合、ドクターブレードの利用は省略も可能である。しかしながら、体積ホログラム材料は、高い粘性を有してもよく、すなわち、例えば蜂蜜状またはペースト状で存在してもよく、この場合、第一の領域において、体積ホログラム材料がレリーフ構造を完全に充填し、第二の領域においては、体積ホログラム材料は存在しないか、薄い層厚、好ましくは5μm未満の層厚で存在するように、ドクターブレードによる処理が必要となる。

本発明の好ましい例示的一実施形態によれば、レリーフ構造は、第二の領域または第二の領域の部分的領域において、第二の光学可変情報を提供する構造エレメントを有する。従って、レリーフ構造は、第二の領域または第二の領域の部分的領域において1μm未満のレリーフ深度を有する微細構造と、第一の領域において10μm以上のレリーフ深度を有する粗構造の凹部とを有し、微細構造は第二の光学可変情報の情報内容を決定し、粗構造は体積ホログラムが最終的に光学効果を示す領域を規定する。微細構造および粗構造は、単一の複製ステップで成型されるので、第一および第二の光学可変情報が生じる領域は、互いに完全な配置精度で、すなわち、共通の体積ホログラムマスター上で互いに領域の配置または位置決めの偏差なく、配置される。さらに、これにより、第一および第二の情報を提供する構造の密結合が得られ、上述したように、ある構造に手を加えようとすれば、自動的に他の構造の光学的インプレッションに影響し、どのような操作試行も、直ちに分かってしまう。

第二の領域または第二の領域の部分的領域に備えられる構造エレメントは、回折構造、例えばホログラムまたはキネグラム（登録商標）、マット構造、線形または交差回折格子、等方性または異方性マット構造、ブレーズ格子、0次回折格子、またはこれらの回折構造の組み合わせ、または屈折構造、または微細構造を形成することが好ましく、上述した方法で形成されることが好ましい。さらに、第二の領域または第二の領域の部分的領域は、反射層、特に不透明金属層が備えられることが好ましく、例えば、セキュリティエレメントは、第二の領域または第二の領域の部分的領域に備えられ、第一の領域には備えられない金属層を有する。第二の領域における金属層は、全エリアにわたり、または部分的に備えられてもよい。また、金属層は、規則的または不規則的な、部分的または全エリアのグリッドとして備えられてもよい。金属層は、第二の領域において、部分的に、および、回折構造のデザインに対して精確な配置精度で、配置されることが好ましい。

金属層に代わって、非金属反射層、例えば、構造エレメントの材料に対して好ましくは大きく異なる屈折率を有する不透明ラッカーが備えられてもよい。高い屈折率（HRI）を有するHRI材料から成る非金属透明反射層が備えられてもよい。

複製層および体積ホログラム材料の光学屈折率を適切に選択することで（屈折率の差が約0.2より大きく、好ましくは0.5より大きい）、および／または、体積ホログラム材料の適用後に（全エリアの）反射層を多層体に適切に適用することで、前記反射層は省略することもできる。

この場合、複製層の第二の領域において、以下に述べる方法により、反射層を適用することが、実質的に好ましいことが分かっている。

従って、例えば、体積ホログラム材料の適用前に、薄い金属層を備えたレリーフ構造を有する多層体の表面を提供し、第一の領域における前記金属層の精確な配置精度の金属除去のために、第一および第二の領域において異なるレリーフ深度のレリーフ構造を用いることが可能である。従って、例えば、印刷により、エッチングレジストを適用してもよく、この場合、印刷ローラーによるインク塗布は、隆起した第二の領域のみで行われ、明瞭に凹んだ第一の領域では行われない。この後に、エッチングプロセスにおいて、エッチングレジスト層でカバーされない領域、すなわち、凹んだ第一の領域において、金属層が除去される。さらに、ドクターブレードにより、凹部、すなわち第一の領域に、エッチャントを導入し、この部分で金属層を除去してもよい。

本発明の好ましい例示的一実施形態によれば、セキュリティエレメントの少なくとも一つの第一の領域のエリアにおいて第一の領域により占められる面積の比率は、セキュリティエレメントの少なくとも一つの第二の領域のエリアにおいて第一の領域により占められる面積の比率と異なる。これは、体積ホログラムの光度が、第一の領域と第二の領域とで異なる、という効果を有する。第一の領域により占められる面積の比率を適切に選択することで、体積ホログラムのピクセルの輝度を設定し、体積ホログラムに付加的な“グレースケール情報”を調整することができる。

この目的のため、第一の領域は、400μm未満、好ましくは200μm未満の最小寸法を有することが好ましい。これは、第一および第二の領域への分割は、もはや観察者には見えず、連続するイメージインプレッションが生じる、という効果を有する。第一の領域の最小寸法は、体積ホログラム材料を第一の領域へ信頼性高く充填することを保証するために、20μm以上の最小寸法を有することが好ましい。

さらに、第一の領域の間隔を変化させることにより、および／または各第一の領域により占有されるエリアを変化させることにより、体積ホログラムの輝度を増すことができる。第一の領域を、一または二次元グリッドに配置し、グリッド幅および／または各第一の領域に占有される面積を、第一／第二の領域において相応に異なるように選択してもよい。第一および第二の領域は、上述した第一および第二のゾーンに一致して構成されてもよい。

さらに、第二の領域の部分的領域または第二の領域は、上述した第一のゾーンに一致して形成されてもよく、上述した第二のゾーンに割り当てられる領域が、第一および第二の領域を有してもよい。

本発明は、添付図面を用いた多数の例示的な実施形態に基づいて、以下に例として説明される。

本発明によるセキュリティエレメントの製造方法に従う方法シーケンスの概略図を示す。 本発明によるセキュリティエレメントの製造方法に従う方法シーケンスの概略図を示す。 本発明によるセキュリティエレメントの製造方法に従う方法シーケンスの概略図を示す。 図１ａから図１ｃによる方法を実行するために提供されるフィルム体の概略断面図を示す。 図１ａから図１ｃによる方法において中間性生物として生じる多層体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態において中間性生物を形成する多層体の概略断面図を示す。 図１ａから図１ｃによる方法において中間性生物として生じる多層体の概略断面図を示す。 図１ａから図１ｃによる方法において中間性生物として生じる多層体の概略断面図を示す。 多層フィルム体の概略断面図を示す。 図７によるセキュリティエレメントの概略拡大平面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明によるフィルム体により提供される光学情報の図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明のさらなる例示的実施形態のフィルム体の概略断面図を示す。 本発明によるフィルム体により提供される光学情報の図を示す。 体積ホログラムマスターの概略平面図を示す。 多数の露光領域を備えた体積ホログラムマスターの概略平面図を示す。

図１ａは、本発明によるセキュリティエレメントを製造する際の工程を示している。図１ａは、コーティングステーション３８、露光ステーション４０、露光ステーション４７、及びコーティングステーション３９を示している。フィルム体５１は、コーティングステーション３８に供給される。コーティングステーション３８により、例えば、フィルム体５１の表面が、体積ホログラム層を形成するフォトポリマー材料３７で、印刷、噴霧、または注入により全エリアにわたりまたは部分的にコーティングされることにより、体積ホログラム層がフィルム体５１に適用される。その結果得られた多層体５２は、続いて露光ステーション４０に供給され、体積ホログラム層に体積ホログラムを記録するために、レーザー４４からのコヒーレント光４５で露光され、続いてUV光源４６により照射される。その結果得られた多層体５３は、体積ホログラム層を完全に硬化するために、露光ステーション４７に供給される。その結果得られた多層体５４は、コーティングステーション３９に供給され、一つまたは多数のさらなる層が多層体５４に適用される。従って、例えば、コーティングステーション３９により、多層体５４の表面の全エリアにわたり、接着層が適用され、多層体５５が得られる。

図１ａに示した方法の詳細なシーケンスが、以降の図を参照して説明される。

図２は、多層体５１を示す。多層体５１は、透明キャリアフィルム１０及び複製層１１を有している。キャリアフィルム１０は、15から100μm、好ましくは16から30μmの層厚を有する、２軸延伸プラスティックフィルムであることが好ましい。例えば、キャリアフィルムは、PET、PEN、またはBOPPフィルムである。

複製層１１は、0.1から25μm、好ましくは約20μmの層厚で、キャリアフィルム１０に適用されることが好ましい。複製層１１は、熱可塑性物質、即ち熱硬化性および／または熱乾燥性であり、または、UV硬化複製ラッカー、あるいは、熱可塑性物質およびUV硬化成分を含む複製ラッカーから成っている。その代替として、キャリアフィルム１０自体が複製層として機能する、すなわち、レリーフ構造２０がキャリアフィルム１０に直接成型されてもよい。複製ラッカーから成る分離型複製層は、もはや必要ではなく、その結果、セキュリティエレメントの厚みを低減可能である。さらに、複製層が、キャリアフィルム１０と複製ラッカー層とから成ることも可能であり、レリーフ深度に依存して、レリーフ構造は複製層またはキャリア層へ伸び、すなわち、複製ラッカー層は、深い構造の領域において貫通エンボス加工される。レリーフ構造２０は、複製層１１の下面の全エリアにわたり、成型される。例えば、加熱エンボス加工ツールにより、レリーフ構造２０は、熱可塑性複製ラッカーにより形成される複製層１１への過熱および加圧によって、成型される。さらに、レリーフ構造２０は、対応して逆向きに形成された型による表面レリーフの成型後に、複製層１１がUV光で照射され硬化される工程によるUV複製によって、複製層１１の下面にも成型可能である。さらに、レリーフ構造２０が、レーザーまたは他の切除方法により、複製層１１の表面に形成されてもよい。

レリーフ構造２０は、回折光学可変表面構造であり、例えば、ホログラム、好ましくは正弦回折格子、非対称レリーフ構造、ブレーズ格子、好ましくは異方性または等方性の、ホログラム的に形成されたマット構造、キネグラム（登録商標）、コンピュータで生成されたホログラム、または回折光学効果を有するこれらの微細なレリーフ構造の組み合わせであり、その構造サイズは、ほぼ可視光の波長サイズの範囲、すなわち、約1000nm以下の範囲である。

この場合、隣り合う極大間の距離は、50μm未満であることが好ましく、より高い回折次数が抑制され、明瞭に知覚可能な光学可変インプレッションがレリ−フ構造２０により提供される。さらに、レリ−フ構造は、0次数回折格子により形成されてもよく、隣り合う構造エレメントの間の距離は、観察者が視認可能な光の波長の範囲または未満である。さらに、レリ−フ構造２０は、屈折効果を有するマクロ構造、例えば、マイクロプリズムまたはレンズタイプ構造または二元矩形構造により形成されてもよく、その間の局所距離は数mm、好ましくは500μmまでの範囲である。構造寸法は、40μm未満であることが好ましい。レリーフ構造２０は、例えば、屈折効果を有するマクロ構造と回折効果を有するミクロ構造とから成る、または、屈折効果を有するマクロ構造と回折効果を有するミクロ構造との重畳から成る、互いに平行に配置されたエリア領域の組み合わせにより、形成することも可能である。回折および屈折構造は、同一のエンボス加工ツールにより、複製層１１に同時に形成可能であり、両構造の互いに精確な配置精度の配置が行われる。従って、回折および屈折構造が、個別領域または共通領域において、例えば、互いに織り合せ状態で、互いに平行に存在可能である。

この場合、レリーフ構造２０の極大またはレリーフ構造２０の局所的周期の間隔は、第一および第二の領域により形成されるグリッドの周期性、および、第一および第二の領域の幅とは無関係に選択される。

さらに、部分的な金属層１３が、複製層１１に適用され、図２の例に示されるように、多層体５１の第一のゾーン３１においては金属層１３が備えられ、多層体５１の第二のゾーン３２においては金属層１３は備えられない。金属層１３は、アルミニウム、銅、金、銀、クロムまたはSiOxまたはこれらの材料の合金から成ることが好ましく、0.1から100nmの厚みを有することが好ましい。

この場合、部分的な金属層１３を形成するために、複製層１１の下面が好ましくは全エリアにわたって金属層でコーティングされ、続いて、ゾーン３２において、金属層が、ポジ型／ネガ型のエッチングにより、または切除により、再び除去される。この場合、製造するセキュリティエレメントの個別化を図るために、特に、ゾーン３２において、レーザーにより金属層を除去することが可能である。さらに、金属層を、ある領域のみに、および、ある状況下で、蒸着マスクにより、パターン形態で、複製層１１に適用することも可能である。例えば、個別化した情報、例えば連続した数字を、部分的領域に形成するために、上述した金属除去と切除方法の組み合わせも可能である。

さらに、多層体５１は、図２に示す層に平行な、一つまたは多数のさらなる層を付加的に有してもよい。従って、例えば、多層体５１は、例えば、転写フィルム、例えば、加熱エンボス加工フィルムを最終製品として利用可能とするために、キャリア層１０と複製層１１との間に、一つまたは多数のさらなる層を付加的に有してもよい。この場合、フィルム体５１は、キャリア層１０と複製層１１との間に備えられる、剥離層と保護ラッカー層とを付加的に有することが好ましい。さらに、多層体５１は、一つまたは多数のさらなる加飾層を付加的に有する、例えば、一つまたは複数のカラーラッカー層を付加的に有してもよい。

続いて、第一ステップにおいて、体積ホログラム層を形成するポリマーが、多層体５１の下面に適用される。これは、印刷法、例えば、好ましくは、塗布法により行われる。この場合、フォトポリマーは、5から100μmの層厚で、さらに好ましくは、約20μmの層厚で、多層体５１の下面に適用されることが好ましい。これにより、図３に示す多層体５２が得られ、この多層体は、図２を参照して説明した層１０、１１、および１３に平行な体積ホログラム層１２をさらに有する。

体積ホログラム層１２が部分的にのみ形成される場合、多層体５１は、好ましくは約10から50μmの深度、特に好ましくは約15から20μmの深度を有する、巨視的なおよび／または微視的な表面プロファイルを有することができる。印刷、噴霧または注入によってフォトポリマー材料３７を好ましくは全エリアに適用した後、フォトポリマー材料３７は、ドクターブレードにより、例えば、均一なより大きい範囲で深い構造に加圧され、少なくとも実質的にフィルム体５１の表面から凹部の外側に除去され、これにより、フォトポリマー材料３７にカバーされるフィルム体５１の表面領域と、フォトポリマー材料３７が可能な限り存在せず、またはカバーされない、隣接する表面領域とが得られる。これは、図９ａから図１１ｂを参照して、以降さらに詳細に説明する。
体積ホログラム層１２に用いられるフォトポリマーは、例えば、Dupont社製Omni DEX 706フォトポリマーである。さらに、液体基質として存在し、重合し、例えばUV光の作用で硬化するフォトポリマーを用いることが可能である。注入により層としてフォトポリマーを適用し、弱UV光作用または熱処理により硬化することも可能である。

この場合、複製層１１に用いられる材料は、複製層１１の材料の屈折率および未露光の体積ホログラム層の屈折率が、ほぼ同一か、屈折率の差が0.2未満となるように選択されることが好ましい。これは、引き続く露光中に、図３に示すようにゾーン３２に存在する表面構造２０の領域が、ほぼ同じ屈折率を有する材料で充填され、従って、体積ホログラム層１２における体積ホログラムの記録を破損しないことを保証する。

従って、例えば、以下の層が、複製層１１として用いられる。
複製層１１
メチルエチルケトン 2100g
トルエン 750g
シクロヘキサノン 1000g
アセチルトリブチルクエン酸塩 30g
ニトロセルロース（エステル可溶性、基準34 E） 1000g
メチルメタクリル酸ブチルアクリル酸共重合体 180g
（T_glas 80℃、T_erweich ca. 120℃）
T_glas＝ガラス遷移温度
T_erweich ＝柔化温度

さらに、層１３に加えて、例えば、ZnSから成り、好ましくは全エリアにわたり表面構造２０をカバーする、高い屈折率を有するHRI（high refractive index）層を備えてもよい。この付加的な層は、層１３の形成の前または後に、フィルム体に適用可能である。

図４は、図２および図３を参照して上述したように形成されるキャリア層１０、複製層１１および体積ホログラム層１２を有する、多層体６１を示す。多層体５２とは対照的に、多層体６１の場合、全エリアにわたってではなくゾーン３１においてのみ複製層１１に成型されたレリーフ構造２１が、複製層１１に成型される。さらに、複製層１１にレリーフ構造２１が成型される領域および金属層１３が備えられるゾーン３１は、金属除去プロセスと複製プロセスとの間の製造プロセスで用いられる配置手法において生じる配置偏差の場合、それらの寸法に関して、レリーフ構造２１がゾーン３１に成型されることを保証するように設計することができる。例えば、レリーフ構造２１を備えた領域の寸法は、ゾーン３１に対して、配置偏差または配置偏差の2倍に拡大される。さらに、ゾーン３１は、ある領域のみにレリーフ構造２１を備えてもよく、また、例えば、レリーフ構造２１を備えた領域は、ゾーン３１の形成にかかわらず、パターン形態で選択されてもよい。

図３に示す多層体５２は、続いて露光ステーション４０に供給される。露光ステーション４０は、露光ローラーの表面に取り付けられた体積ホログラムマスター４１を有している。この場合、多層体５２の下面が、露光ローラーの表面に圧接し、その結果、図５に示す配置が得られる。表面構造４３および４２を備えた体積ホログラムマスター４１が、まだ柔らかい材料の体積ホログラム層１２に直接接している。さらに、例えばマスターの耐用年数を増すために、体積ホログラムマスターと多層体５２との間に、透明スペーサー層を備えてもよい。

さらに、用いられる体積ホログラムマスターは、表面レリーフを備えたマスターでなく、体積ホログラムであってもよく、体積ホログラム層における体積ホログラムの記録は、透過または反射ホログラムを体積ホログラム層に形成するための従来のホログラムコピー法により実行されてもよい。

さらに、体積ホログラムマスターは、図３に示すように、露光ローラーに取り付けられなくてもよく、露光は、連続するロールトゥロールプロセスで行われなくてもよく、露光は、“ステップアンドリピート”プロセスで部分毎に行われてもよい。

レリーフ構造４２および４３としては、例えば、特許文献１に記載された構造が用いられてもよく、例えば、構造４３は、モスアイ構造である。露光法に関する詳細に関しては、同様に前記文献を参照されたい。

構造４２および４３により事前に規定された体積ホログラムを体積ホログラム層１２に書き込むために、体積ホログラム層がコヒーレント光４５でレーザー４４により照射された場合、図６に示す結果が生じる。入射光４５は、ゾーン３１における金属層１３で反射され、下方にある体積ホログラム層１２には貫通しない。この場合、コヒーレント光４５は、多層体５２の上面の法線に対して約１５度の入射角度で照射されることが好ましい。ゾーン３２では、光４５が体積ホログラム層１２を貫通し、下方にある体積ホログラムマスター４１の表面レリーフにより回折し、その結果、ゾーン３２において、入射および回折光線の重畳から、体積ホログラム層１２に干渉パターンが形成される。続いて、この干渉パターンが、体積ホログラム層１２に記録される。

従って、体積ホログラムは、ゾーン３２およびゾーン３１のエッジ領域のみにおいて、体積ホログラム層１２に書き込まれる。ゾーン３１の中心部分への体積ホログラムの書き込みは、部分的な金属層１３により妨げられる。

この場合、好ましくは走査形態で制御される、２つ以上のレーザーが用いられてもよく、これらから照射されるコヒーレント光は、異なる入射角で、体積ホログラム層１２に入射する。図１ｂおよび図１ｃに、これを例示する。この場合、レーザーの入射角度は、図１ｂおよび図１ｃにおける円筒状の体積ホログラムマスター４１の円筒軸にほぼ垂直に配置された平面上に位置してもよく、あるいは、図１ｂおよび図１ｃにおける円筒状の体積ホログラムマスター４１の円筒軸にほぼ平行に配置された平面上に位置してもよい。

図１ｂは、２つのレーザーが用いられる方法を示し、それらは、照射されるコヒーレント光が、体積ホログラム層１２に異なる入射角度で入射するように配置されている。従って、図１ｂによる方法は、図１ａによる方法と一致するが、レーザー４４に代わり２つのレーザー４４ａおよび４４ｂが備えられ、該レーザー４４ａおよび４４ｂにより生じるコヒーレント光４５ａおよび４５ｂが、体積ホログラム層１２に異なる角度で入射する点が異なる。さらに、詳細は以降で説明するが、体積ホログラム層１２に入射するコヒーレント光４５ａおよび４５ｂをそれぞれ制御するために、個別の変調器４４１および４４２が、レーザー４４ａおよび４４ｂと体積ホログラム層１２との間のビーム経路に配置される。この場合、変調器４４１および／または４４２は、光学エレメントである。変調器４４１および／または４４２がない場合は、レーザーは体積ホログラム層を全エリアにわたって露光し、または、レーザーは、マスク（詳細に図示しない）により修正され、またはレーザー内部で調整される。

レーザー４４ａおよび４４ｂは、同一のまたは異なる波長を有するコヒーレント光４５ａおよび４５ｂを照射する。その結果、レーザービームがそれぞれ異なる角度でフォトポリマーに作用し、またはそれぞれ異なる角度で該フォトポリマーを通過し、これにより、光学イメージに重要な、異なって広がるブラッグ平面を生じるので、体積ホログラム層１２に多色イメージが生じる。入射角度および／またはレーザー光波長の変化により、異なる色の光学イメージまたは光学的に知覚可能な効果が得られる。

フォトポリマー材料および所定の構造を備えた体積ホログラムマスターおよび所定の色／波長を有するコヒーレント光の所定の配置から、多層体５２の上面の法線に対するコヒーレント光の入射角度の変化が、光学的に知覚可能な効果の光線色の波長の変化を生じる。たとえば、入射角度が増すと、すなわち、コヒーレント光が多層体５２の上面に対してよりフラットな角度で照射される場合、よりフラットな入射の場合にはフォトポリマーの材料層におけるビーム経路が長くなるため、光学的に知覚可能な効果の光線色の波長は、より長い波長帯域にシフトする。例えば、緑色のコヒーレント光の入射角度を増すことにより、黄緑色（緑色に比べてより長い波長を備える）の光学的に知覚可能な効果の光線色を得ることができ、または、緑色のコヒーレント光の入射角度を減らすことにより、青緑色（緑色に比べてより短い波長を備える）の光学的に知覚可能な効果の光線色を得ることができる。

所定の体積ホログラムマスターおよび異なる色のコヒーレント光を備えた多数のレーザーによって、コヒーレント光の入射角度の変化により、光学的に知覚可能な効果が観察角度に依存するか否か、に影響を与えることができる。異なる色のコヒーレント光が、ほぼ同一の入射角度で照射される場合、光学的に知覚可能な多色効果が生じるが、観察角度に依存し、観察角度によって各場合に得られる色の一つのみが示される。生じる色のすべてを同時に、すなわち同一の観察角度で見えるようにする場合、コヒーレント光の各色の入射角度は異なる必要があり、この場合、入射コヒーレント光の波長が大きいほど、多層体５２の上面の法線に対する所望の入射角度は小さくなる。また、この場合、長波長の赤色光の場合は約0度、例えば、緑色光の場合は約15度（可視スペクトルの中波長帯域）、および、短波長の青色光の場合は約30度の入射角度が考えられる。赤色、緑色および青色成分から成る知覚可能な光学効果が、共通の観察角度または共通の観察角度範囲で見える。

これらに代わるものとして、好ましくは走査状態で制御する、２つ以上のレーザーを用いてもよく、それらは異なる波長を有するコヒーレント光を照射し、偏光または反射に基づくカプラー（例えば、基部で接着接合された２つのプリズム）によりビームが互いに結合され、すべてのレーザーの結合ビームが、共通の入射角度で、体積ホログラム層１２に入射する。

このように配置された露光配置により体積ホログラム層１２が露光される方法を、図１ｃに例示する。図１ｃによる方法は、図１ａによるものと一致するが、レーザー４４による露光に代わり、体積ホログラム層１２の露光が、２つのレーザー４４ａおよび４４ｃ、２つの変調器４４３および４４４、およびカプラー４４５から成る露光配置により行われることが異なる。レーザー４４ａおよび４４ｃは、異なる波長を有するコヒーレント光を生じ、カプラー４４５により結合され、光４５として体積ホログラム層１２に照射される。２つのレーザー４４ａおよび４４ｃによる体積ホログラム層１２の露光は、カプラー４４５の駆動を介して、容易にかつ迅速に制御可能である。

この結合されたまたは組み合わされた光ビームでイメージを形成するためには、個々のビームがオンオフすること（バイナリー変調）により、光ビーム強度が変調されることが好ましい。特定のレーザー（例えば、ダイオードレーザー）は、直接変調可能である。他のレーザーは、外部変調器、例えば、変調器４４３および４４４により、例えば音響光学的または電気光学的変調器によって、十分に速い速度で変調可能である。また、シャッターまたはチョッパーによる変調も可能であり、マスクまたはダイアフラムにより、レーザービームを個別にまたは一緒に変調することもできる。

図１ｂおよび図１ｃによる配置は、センサーエレメントおよびコントロールユニットを有することが好ましい。センサーエレメントは、体積ホログラムマスターの位置を検出する。この目的のため、シリンダー４１の表面を光学的に感知するか、ロータリーエンコーダーによりシリンダー４１の角度位置を検出する。コントロールユニットは、センサーエレメントにより直接的にまたは間接的に測定された体積ホログラムマスターの位置を、レーザー４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、および／または変調器４４１から４４４を駆動するための入力パラメータとして用いる。この場合、これらのコンポーネントは、センサーエレメントにより測定された計測値に基づくとともに、多色体積ホログラムの所定の明度分布に基づいて、体積ホログラムマスターへの光の照射が体積ホログラムの所定の明度と一致して行われるように、異なる波長を有する光により、または異なる入射角度を有する光により行われるように、コントロールユニットによって駆動される。センサーエレメントを用いることで、例えば、多層体５２に適用した光学的位置合わせマークにより、体積ホログラム層１２を備えた多層体５２の位置を検出することができ、これにより、体積ホログラムマスターへの光の照射が精確な配置精度で、または多層体５２に既存のデザインエレメントに一致して行われるように、レーザー４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、および／または変調器４４１から４４４を駆動することができる。

図１２ａは、図１ｂまたは図１ｃにより生じる多色体積ホログラムの考えられる一実施形態である、観察者に対して生じる光学的インプレッション８０を示す。数“50”および文字“50 DOLLARS”は、赤色に見える。“50”を囲むラインは、エレメントが水平に傾けられ／動かされた際に、外見上緑色の矩形から緑色の星型に動的モーフィングまたはクロスフェードする光学効果を示す。文字“USA”は、青色に見える。

図１２ｂは、体積ホログラムの書き込みに用いられる体積ホログラムマスター８１を示す。その背景は、黒色鏡構造またはモスアイ構造（イメージを生じない）により形成され、デザインエレメントは、それらとは異なる回折構造タイプで形成される。緑色の矩形から緑色の星型へのモーフィングは、例えば可変アジマスを有する同一構造により生じる。赤色および青色エレメント“50”、“50 DOLLARS”および“USA”は、それらとは異なる構造を有するが、全て同じ構造であり、同じアジマス、例えば0度を含む。デザインエレメントは、距離８２、８３を有し、これは、マスターにレーザービームを配置する場合の必要公差より大きい必要がある。

図１２ｃは、体積ホログラムマスター８１と、異なる色のレーザーにより照射される体積ホログラムマスター８１の領域を示す。赤色の光を発する第一のレーザーは、第一の入射角度で領域８４を照射し、赤色のデザインエレメントを生じる。緑色の光を発する第二のレーザーは、領域８６を照射し、緑色のデザインエレメントを生じる。青色の光を発する第三のレーザーは、領域８５を照射し、青色のデザインエレメントを生じる。異なる色のレーザーの入射角度は、各場合において、等しくまたは異なってもよい。この例において、異なる色のレーザーの代わりに、同じ色であるが、領域８４、８５、８６毎に体積ホログラムマスター８１の表面に対して異なる入射角度を備えたレーザーを使うこともできる。

このようにして、多色体積ホログラムを形成することができる。異なる色の密接領域（画素）を備えた相応の細かいグリッド構造を有する体積ホログラムマスター８１の場合（例えばRGB）、付加的な色混合により、各色の互いにかみ合うグリッドの色混合に基づいて、実色のカラーホログラムを形成することもできる。この目的のため、体積ホログラムマスター８１は、この場合、異なる色を有し、および／または異なる入射角度を有するコヒーレント光で各場合に照射される、均一で揃った構造を有してもよい。しかしながら、また、この目的のため、体積ホログラムマスター８１は、ある領域においてのみ、均一で揃った構造を有してもよい。さらに、露光ステーション４０において、フィルム体５２は、体積ホログラムのフォトポリマーを少なくとも部分的に硬化し、体積ホログラム層のブラッグ平面を固定するため、体積ホログラムの書き込み後、多層体５２の上面側からUV光４６で付加的に露光される。この露光は、部分的な金属層１３の下方に配置された体積ホログラム層１２の領域のできる限り大きい領域が、照射で硬化されるように、非平行UV光源を用いて行われることが好ましい。また、平行UV光を用いた露光も可能である。

続いて、得られた多層体５３は、露光ステーション５４に供給され、多層体５３は下方からUV光で露光され、体積ホログラム層の完全に硬化されずに残存する領域が、同様に完全に硬化される。

続いて、図７は、上述した方法により形成されたセキュリティエレメント６２の構造を示す。セキュリティエレメント６２は、キャリア層１０、複製層１１、部分的な金属層１３、体積ホログラム層１２、および接着層１４を有する。この場合、接着層１４は、色があり、好ましくは暗色の色素を有していてもよい。この場合、接着層１４は黒色であるか、黒色の中間層が体積ホログラム層１２と接着層１４との間に備えられていることが好ましい。また、接着層は省略も可能であり、接着層１４に加えてまたは代えて、一つまたは多数のさらなる層、例えばさらなる金属層および／または加飾層が、備えられてもよい。従って、例えば、パターン形態で形成された加飾層、例えばカラー層が、接着層１４が適用される前に、体積ホログラム層に適用されてもよい。この場合、加飾層は、印刷法により、例えばロゴまたはパターンの形態で、印刷されることが好ましい。また、加飾層は、セキュリティエレメント６２の基質への適用前に適用され（詳細は図示せず）、好ましくは、印刷法、例えばオフセット印刷、フレキソ印刷、またはスクリーン印刷により、例えばロゴまたはパターンの形態で、印刷されてもよい。続いて、セキュリティエレメント６２は、基質の装飾に対して、特に精確な配置精度で、適用することができる。
この場合、装飾は、従来の印刷インクだけでなく、特に、光学可変効果を生じる特別な色素、例えばメルク社のイリオジン効果色素を含む、特別なセキュリティカラーまたはセキュリティインクから成ってもよい。
金属層１３は、セキュリティエレメント６２のゾーン３１に備えられ、セキュリティエレメント６２のゾーン３２には備えられない。図７に示すように、レリーフ構造２１が、ゾーン３１にさらに成型される。ゾーン３２では、上述したように、レリーフ構造は、体積ホログラム層の材料でのコーティングにより削除され、または、そもそも複製層１１には実際に成型されていない。ゾーン３２では、体積ホログラムが体積ホログラム層に書き込まれ、体積ホログラムのブラッグ平面が体積ホログラム層１２に形成される領域が、図７において相応に特定される。この場合、上述したように、ゾーン３１では、体積ホログラム層１２に体積ホログラムが書き込まれない領域が備えられる。金属層１３にカバーされたレリーフ構造２１により、第一の光学可変情報が、ゾーン３１において備えられる。ゾーン３２では、第一の情報に代わり、それとは異なる第二の光学可変情報が、ゾーン３２の体積ホログラム層１２に書き込まれた体積ホログラムにより備えられる。従って、ゾーン３１および３２では、異なる光学効果が生じ、該効果を妨げ、または崩す重畳現象が境界領域において生じないように、互いに真っ直ぐ平行な境界領域なしに生じる。さらに、ゾーン３１が交互に備えられ、少なくとも一方向に互いに連続する第一のゾーンが、互いに300μm未満の間隔を空けてもよい。ゾーン３１および３２のこのような配置が、図８に例示される。

図８は、セキュリティエレメント６２のある領域の概略拡大図を示す。セキュリティエレメント６２の領域３０では、ゾーン３１および３２は、規則的な、１次元周期グリッドに従って配置されている。ゾーン３１の幅は、約100μmの範囲であり、連続するゾーン３１間の距離は、約240μmである。ゾーン３１の長さは、ゾーン３１および３２のこの配置を有する領域３０が、十字の形態のパターン形態で形成されるように選択される。ゾーン３１および３２のこのような構造により、第一および第二の光学可変情報の重畳から得られる光学可変インプレッション、例えば金属十字３１および数３２が、領域３０において、観察者に対して生じる。

周期的グリッドに従って配置されないゾーン３１および３２により、さまざまな興味深い光学効果を得ることができる。この場合、ゾーン３１は、300μm未満の幅、好ましくは150から50μmの幅を有し、300μmより大きい長さを有する細いライン形態で形成される。さらに、これらのラインは、例えば、ギロシェ形態、または、画像表現、例えばポートレートを表す、複雑なパターン形態で形成される。さらに、第一のゾーン３１は、例えば、繰り返し数または繰り返しロゴの形態の、反復パターンを形成してもよい。

一実施形態の変形例では、複製層は、上述したように、互いに並んで配置され、好ましくは完全にまたは部分的に金属化された（または他の反射層で部分的にカバーされた）回折構造と、フォトポリマー材料３７で充填され、これにより部分的な体積ホログラム層１２を形成する、微視的な屈折構造の凹部とを有する。このように構成された多層体５２が、露光ステーション４０において、コヒーレント光４５を備えたレーザー４４および体積ホログラムマスター４１により露光され、続いて硬化されると、体積ホログラムの干渉パターンが、この目的のために十分な層厚でフォトポリマー材料３７が存在する領域のみに生じる。他の領域では、体積ホログラムは生じない。その結果、精確な配置精度で互いに平行に並ぶ金属反射ホログラムを有する領域と、それらに隣り合って配置された体積ホログラムを有する領域とを組み合わせることができる。同様に、フォトポリマー材料３７で充填された部分的な領域を、規則的または不規則的なグリッドにドットとして配置することができ、ここでグリッドは、非常に細かく、人間の目では解像できないことが好ましい。例えば、このようなグリッドは、300dpi（dots per inch）またはそれ以上の解像度を有する。体積ホログラムの干渉パターン、従って光学可変効果が生じるのは、この体積ホログラムドット内のみである。グリッドのドット外では、対照的に、異なる光学効果が見え、または光学効果は見えない。この結果、体積ホログラムマスター４１に含まれるイメージ情報が、体積ホログラム層１２に部分的にのみ再生され、または、体積ホログラムマスター４１に含まれるイメージ情報が、フォトポリマー材料３７で充填された領域の形状の形態のさらなるイメージ情報と重畳可能である。

図９ａから図１１ｂを参照して、以下にこれを説明する。

図９ａは、図１ａから図８を参照して上述した方法で形成された、キャリア層１０および複製層１１を有するフィルム体９１を示す。この場合、レリーフ構造２２が、複製層１１に成型され、このレリーフ構造は、第一の領域７１において、10μm以上、好ましくは20から50μmのレリーフ深度を有し、第二の領域７２において、1μm未満のレリーフ深度、本例示的実施形態では0のレリーフ深度を有する。

続いて、液体形態で存在するフォトポリマーが、例えば図１ａから図８による例示的実施形態において上述したように、体積ホログラム材料として、フィルム体９１の下面に適用される。上述したフォトポリマー３７に相当するフォトポリマーを、体積ホログラム材料として用いることができる。体積ホログラム材料は、ドクターブレードにより、レリーフ構造の凹部に導入されることが好ましく、これにより、図９ｂに示すフィルム体が得られ、領域７１においてレリーフ構造２２は体積ホログラム材料で充填される。しかしながら、また、体積ホログラム材料が、適用後に、特有の流れで、実質的に自力で凹部に流入するように、体積ホログラム材料が相応に低い粘性選択された場合は、ドクターブレードによる体積ホログラム材料の導入を省くことも可能である。さらに、体積ホログラム材料は、領域７１のみではなく、領域７２に存在してもよく、ここで、存在する体積ホログラム層の層厚は、領域７１において、領域７２よりも少なくとも10μm厚いことが重要である。

その後、図１ａから図８を参照して上述したように、体積ホログラムが、領域７１に部分的に存在する体積ホログラム層１２に記録され、続いて、体積ホログラム層１２の体積ホログラム材料が硬化され、そして、体積ホログラムが固定される。この方法のこの部分の詳細に関しては、図１ａから図８に関する説明を参照し、すなわち、この方法のこの部分は、図１ａから図８を参照して記述したものに相当する方法で実施される。

領域７１では、レリーフ構造２２は、10から50μm、より好ましくは15から40μmのレリーフ深度を有することが好ましい。領域７１の幅、すなわちその最小寸法は、20μm以上であることが好ましい。領域７１は、図２から８によるゾーン３２に従って形成されてもよい。さらに、また、領域７１は、最小寸法が400μm未満、好ましくは200μm未満であり、体積ホログラムの領域において領域７１により占められる面積比率が、さらに、観察者に見える体積ホログラムの輝度がさらに変化するために変更されるように、選択されてもよい。この場合、まず、領域７１は、実質的に一様に形成され、点または多角形の形態を有し、領域７１間の距離は、局所的に変化してもよく、その結果、領域７１による領域の面積占有率が隣り合う領域で異なる。さらに、領域７１は、規則的なグリッドに配置され、領域７１はそのサイズに関して変化し、すなわち、占有されるエリアが変化してもよい。

さらに、領域７１は、20μmから400μm、好ましくは75μmから200μm、特に好ましくは30μmから60μmの範囲のライン幅を有する、細いラインの形態で形成されてもよい。領域７１のこのような構成により、偽造が困難なセキュリティエレメントを作ることができる。このようなセキュリティエレメントは、体積ホログラム材料の通常の特性のために、体積ホログラムの部分的な書き込みによる複製はできず、印刷法等によっても得ることはできず、その結果、偽造がたいへん困難な印象的なセキュリティ特性が備えられる。この場合、細いラインは、画像情報、例えばポートレートまたは数字コードを表す。さらに、セキュリティパターンの形態、例えばギロシェまたはモアレパターンの形態でラインを形成することも望ましい。

図１０ａから図１０ｃは、本発明によるさらなるセキュリティエレメントの製造を示している。

図１０ａは、キャリア層１０および複製層１１を有するフィルム体９３を示している。レリーフ構造２３が、複製層１１に成型されている。レリーフ構造２３は、2μm未満、特に1μm未満の、光学可変効果の発生に適したレリーフ深度を有する構造エレメントが領域７２に成型される点で、図９ａによるレリーフ構造２２と異なる。従って、領域７２におけるレリーフ構造は、例えば、図２から図８によるレリーフ構造２０および／または２１と同様に形成されたレリーフ構造を形成する。

続いて、レリーフ構造２３が備えられた複製層１１の表面に、領域７２の一部または領域７２の部分的領域において、金属層である金属層１３が備えられ、従って、図２から図８を参照して上述したように、金属層は、ゾーン３１には存在し、ゾーン３２には存在しない。

これは、蒸着マスクにより領域７２にのみ金属層１３を適用することにより、または、レリーフ構造２３の表面の全エリアにわたって金属層を与え、領域７１および構造エレメントにより形成される微細構造が備えられていない領域７２において再び金属層を除去することにより、実現可能である。

これは、例えばエッチャント／エッチングレジストの印刷により、実現可能である。

これにより、領域７１には金属層１３が備えられず、領域７２の全部または一部あるいは領域７２の部分的領域に金属層１３が備えられた、フィルム体９４が得られる。

その後、図９ｂを参照して上述したように、体積ホログラム材料が、フィルム体９４の下面、すなわち、部分的な金属層が備えられたフィルム体９４の面に適用され、体積ホログラムが書き込まれ、体積ホログラム材料がクロスリンクされ、図１０ｃに示すフィルム体が得られる。このフィルム体は、例えば、図７ａおよび図８によるフィルム体と同じ光学的外観を示し、上述したように、ゾーン３２において、体積ホログラムの光度が、領域７１の構造により、さらに変化する点が異なる。

図１０ｄは、例として、フィルム体９５の一つの可能な光学的外観を示し、光度が変化するポートレートの形態の体積ホログラムが、フォトポリマーでコーティングされたゾーン３２に表示され、輪郭を備えた数“100”の形態で形成されたキネグラム（登録商標）が、フォトポリマーのないゾーン３１に表示され、該ゾーンは、ゾーン３２におけるギャップとして形成される。ゾーン３１および３２を形成する、同じ体積ホログラムマスターで形成される構造により、ゾーン３１のキネグラム（登録商標）は、図１０ｄに示すように、ゾーン３２のエッジに対して密接し、均一な距離で、精確な配置精度で配置され、これらは偽造が困難であり、偽造が困難なセキュリティエレメントが得られる。この場合、上述したように、体積ホログラムを備えたゾーン３２は、フォトポリマーを備えた小さい領域のグリッドから、すなわち、グリッド形態で部分的に適用されたフォトポリマーから成り、局所的グリッド幅が、体積ホログラムの局所的輝度値を生じる。体積ホログラムを備えたゾーン３２も、同じように、該ゾーン３２において全エリアにわたり適用され、モチーフが露光されたフォトポリマーから成ってもよい。

本発明によるフィルム体の製造のさらなる可能性を、図１１ａおよび図１１ｂを参照して以下に説明する。

図１１ａは、キャリア層１０および複製層１１を有するフィルム体９６を示す。フィルム体９６は、図９ａによるフィルム体９１と同様に構築され、レリーフ構造２２の代わりに、レリーフ構造２４が複製層１１の下面に成型され、領域７２全てが金属層１３でカバーされる点が異なる。レリーフ構造２４は、図１０ａによるレリーフ構造２３と同様に形成され、領域７２全てが、光学可変情報を生じる構造エレメントで占められる点が異なる。しかしながら、これは必須ではない。この場合、部分的な金属層１３を形成するために、以下の方法が用いられることが好ましい。レリーフ構造２４を備えた複製層１１の下面が、例えば蒸着およびスパッタにより、全エリアに渡って金属層でコーティングされる。続いて、印刷ローラーにより、エッチングレジストが適用される。領域７１と７２とのレリーフ深度の相対的に大きい差によって、印刷ローラーは、“隆起した”領域７２のみをエッチングレジストで塗布し、エッチングレジストは、付加的な計測を行うことなく、精確な配置精度で、領域７２に適用される。続いて、エッチングプロセスにおいて、エッチングレジストで保護されていない領域で、金属層が除去される。さらに、領域７１と７２とのレリーフ深度の相対的に大きい差は、領域７１において金属層を除去し、領域７２では除去しないように、ドクターブレードにより、領域７１にエッチャントを適用して流入させるという効果に利用することもできる。

図１０ｂ、１０ｃ、および１１ａ、１１ｂは、各場合とも、レリーフ構造２３、２４が金属層１３で完全にカバーされる場合を示している。同様に、金属層１３は、レリーフ構造２３、２４における成型デザインと一致する、例えば、面積グリッドの形態で、または、部分的な金属層１３として、レリーフ構造２３、２４を部分的にのみカバーしてもよい。

その後、図９ｂを参照して上述したように、フィルム体９６は、体積ホログラム材料でコーティングされ、形成された体積ホログラム層に体積ホログラムが書き込まれ、体積ホログラム材料が硬化され、体積ホログラムが固定される。これにより、フィルム体９７が得られる。上述したように、この場合、領域７２では、体積ホログラム層１２は存在する必要はない。図１１ｂに示すように、体積ホログラム層１２は、領域７２において、好ましくは5μm未満の層厚を有するのがよい。

DE 10 2006 016 139 A1 EP 1 187 728 B1

Claims (15)

1. 多層フィルム体の形態のセキュリティエレメント（６２）であって、観察者に対向する上面を有し、該セキュリティエレメント（６２）は、第一の光学可変情報を提供する体積ホログラムが記録される体積ホログラム層（１２）を有し、
   前記セキュリティエレメント（６２）は、表面に第二の光学可変情報を提供するレリーフ構造（２０、２１）が成型され、前記体積ホログラム層（１２）の上に配置される、複製層（１１）を有し、前記体積ホログラム層（１２）と前記複製層（１１）との間に部分的な金属層（１３）が配置され、該金属層（１３）は、前記セキュリティエレメントの一つまたは多数の第一のゾーン（３１）に備えられ、該金属層は、前記セキュリティエレメントの一つまたは多数の第二のゾーン（３２）には備えられず、前記体積ホログラムが、露光マスクとして機能する前記部分的な金属層を通じて、前記体積ホログラム層に書き込まれること、
   を特徴とするセキュリティエレメント（６２）。
2. 前記レリーフ構造（２０、２１）が、前記複製層（１１）の下面に成型され、前記第一のゾーン（３１）において、前記金属層（１３）の第一の表面が、前記複製層（１１）に隣接し、前記第一の表面とは反対側にある前記金属層の第二の表面が、前記体積ホログラム層（１２）に隣接し、前記第二のゾーン（３２）において、前記複製層（１１）が前記体積ホログラム層（１２）と隣接すること、
   を特徴とする請求項１に記載のセキュリティエレメント（６２）。
3. 前記複製層（１１）の材料と、前記体積ホログラム層（１２）の上面に備えられる材料との屈折率の差が、0.2未満であること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のセキュリティエレメント。
4. 前記金属層（１３）の材料および層厚が、該金属層の不透明度が80%以上となるように選択されること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のセキュリティエレメント。
5. 一つまたは多数の前記第一または第二のゾーン（３１、３２）が、第三の情報を形成するために、パターン形態で形成されること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセキュリティエレメント。
6. 第一および第二のゾーン（３１、３２）が、前記セキュリティエレメントの第一の領域（３０）において交互に備えられ、少なくとも一方向において互いに連なる第一のゾーン（３１）が、互いに300μm未満の間隔を空けること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセキュリティエレメント（６２）。
7. 前記第一の領域における前記第一のゾーンの平均幅の比率と前記第二のゾーンの平均幅の比率が、0.75：1から1：5であること、
   を特徴とする請求項６に記載のセキュリティエレメント。
8. 前記第一および第二のゾーン（３１、３２）が、規則的な、一または二次元のグリッドに従って配置されること、
   を特徴とする請求項６または７に記載のセキュリティエレメント。
9. 前記第一の領域（３０）が、第四の情報を形成するために、300μm以上の最小寸法を有し、パターン形態で形成されること、
   を特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載のセキュリティエレメント（６２）。
10. 第一、第二、第三および第四の情報のグループからの２つ以上の情報が、全体としてさらなる情報を表すこと、
    を特徴とする請求項５に従属する請求項９に記載のセキュリティエレメント。
11. 前記レリーフ構造（２１）が、前記第一のゾーン（３１）においては、前記複製層（１１）に形成されるが、前記第二のゾーン（３２）においては形成されないこと、
    を特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のセキュリティエレメント。
12. 観察者に対向する上面を有する多層フィルム体の形態のセキュリティエレメント（６２）の製造方法であって、
    部分的な金属層（１３）および複製層（１１）を含む多層体（５１）が備えられ、第二の光学可変情報を提供するレリーフ構造（２０）が前記複製層の表面に成型され、前記金属層（１３）が前記セキュリティエレメントの一つまたは多数の第一のゾーン（３１）に備えられ、前記金属層（１３）が前記セキュリティエレメントの一つまたは多数の第二のゾーン（３２）には備えられず、体積ホログラム層（１２）が、前記第一のゾーン（３１）において、前記金属層（１３）の前記複製層（１１）が適用される表面とは反対側の表面と、前記第二のゾーン（３２）において、前記複製層（１１）の表面とに適用され、前記部分的な金属層（１３）が前記体積ホログラム層（１２）と前記複製層（１１）との間に配置され、前記体積ホログラム層（１２）に体積ホログラムを記録するために、前記体積ホログラム層（１２）が、前記部分的な金属層（１３）を通して、前記多層体の前記体積ホログラム層から離れた側からコヒーレント光（４５）で露光されること、
    を特徴とするセキュリティエレメント（６２）の製造方法。
13. 露光の間、体積ホログラムマスターが前記体積ホログラム層の下に配置されること、
    を特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 露光の間、前記多層体が、体積ホログラムマスターを形成する表面レリーフが外側面に成型されたローラーにより、ガイドされること、
    を特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記体積ホログラムマスターへの前記露光のための光の照射が、２つ以上のレーザー（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）により行われ、体積ホログラムとして多色体積ホログラムが前記体積ホログラム層（１２）に記録され、２つ以上のレーザーにより生じた光ビーム（４５ａ、４５ｂ）が、異なる入射角度で前記体積ホログラム層（１２）に作用し、または、前記２つ以上のレーザー（４４ａ、４４ｃ）により生じた前記光が、カプラー（４４５）により、前記体積ホログラム層（１２）を露光するために用いられる光ビーム（４５）に結合されること、
    を特徴とする請求項１２に記載の方法。

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