JP5691381B2

JP5691381B2 - 光学素子及びカード

Info

Publication number: JP5691381B2
Application number: JP2010235187A
Authority: JP
Inventors: 倫也中芝; 新藤　直彰; 直彰新藤
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: JP2012088532A

Description

本発明は、光学素子に関する技術である。詳しくは磁気カード等の上に形成する光学素子に関する。

従来、キャッシュカード、及びクレジットカード等において、磁気層とホログラムを一体化する事で、カードデザイン上有利であり、しかも機械情報処理を行なえる磁気カードが知られている（特許文献１参照）。
一般的にこれらのカードに設けるホログラムは、視角効果を高めるために金属蒸着薄膜から成る光反射層を設けた構成を用いている。これらカードは、製造時の加工機において、カード基材上に帯電した静電気が、ホログラムの金属蒸着薄膜（光反射層）の端部から、加工機の導電部等へスパークすることがある。このような問題を解決するために、ホログラムの金属蒸着薄膜（光反射層）を海島状の金属蒸着で構成することで、膜全体としては非導電性としてスパーク発生を防止し、製造上の火災、機械の損傷、さらには磁気カードにおける磁気読み取り時等の磁気データ損傷を防止する方法が知られている（特許文献２、３参照）。

しかし、ホログラムの金属蒸着薄膜（光反射層）を海島状の金属薄膜で構成した場合、金属薄膜のない海部において、磁気記録層の黒の色味が見えるため、ホログラムの視認性が悪くなるという問題がある。
また金属薄膜を海島状に形成する場合、島を形成する金属部分が微小なため表面の影響を受けやすく酸化しやすい。金属薄膜が酸化した場合、材料にもよるが酸化した部分の透過率があがるため、全体の光反射性が低下し、ホログラムの視認性が低下するという問題がある。

特開平６−１６７９２０特開２００８−１５０７１特開平３−１２９３８１

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、金属蒸着薄膜から成る光反射層を有するホログラム、またはホログラムを設けた磁気カード等のカードにおいて、スパーク発生を防止し、製造上の火災、機械の損傷を防止し、かつホログラムの視認性が良好なものとすることを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、ホログラム形成層と反射層を有するホログラム層を有する光学素子であって、該ホログラム形成層が、微小凹凸からなる回折構造を有し、該反射層が、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する第１反射層と、該第１反射層を覆うように、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有する第２反射層とを有することを特徴とする光学素子とする。

また本発明は、さらに磁気記録層を有することを特徴とする。

また本発明は、前記反射層の表面抵抗値１０^１０オーム以上であることを特徴とする。

また本発明は、カード基材と、カード基材上に形成されたホログラム層とを備える磁気カードであって、該ホログラム層が、ホログラム形成層と反射層を有し、該ホログラム形成層が、微小凹凸からなる回折構造を有し、該反射層が、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する第１反射層と、該第１反射層を覆うように、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有する第２反射層と、を有することを特徴とするカードとする。

また本発明は、前記カード基材とホログラム層の間に磁気記録層が形成されてなることを特徴とする。

また本発明は、さらにＩＣチップまたはＩＣモジュールを有することを特徴とする。

本発明によれば、金属蒸着薄膜から成る光反射層を有するホログラム、または磁気層上にホログラムを設けた磁気記録媒体において、磁気層上にスパーク発生を防止し、製造上の火災、、機械の損傷を防止し、かつホログラムの視認性が良好なものとすることができる。

本発明の光学素子の一具体例を示した断面説明図である。本発明の光学素子の反射層の一具体例を示した平面説明図である。本発明の光学素子の一具体例を示した断面説明図である。本発明の光学素子の一具体例を示した断面説明図である。本発明の磁気記録媒体の一具体例を示した断面説明図である。本発明の磁気記録媒体の一具体例を示した平面説明図である。本発明の光学素子の反射層の一具体例を示した平面説明図である。

以下、本発明の光学素子について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の光学素子の一具体例を示した断面図で、支持体１上に剥離層２、ホログラム層３、粘着層９を有するホログラム転写シートである。
ホログラム層３はホログラム形成層４と反射層５を有し、ホログラム形成層４は、微小凹凸からなる回折構造を有する。反射層５は、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する第１反射層６と、第１反射層６を覆うように、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有する第２反射層７を有する。

図３は、本発明の光学素子の他の一具体例を示した断面図で、支持体１上に剥離層２、ホログラム層３、磁気記録層１０、粘着層９を有するホログラム付磁気記録層転写シートである。
図４は、本発明の光学素子の他の一具体例を示した断面図で、支持体１の一方の面上にホログラム層３を有し、もう一方の面上に粘着層９を有するホログラムシールである。
図５は、カード基材上に図1のホログラム転写シートを転写し、支持体を剥離したホログラム付磁気カードの一具体例を示した断面図ある。

磁気記録層は一般的に長尺状（ストライプ状）であり、それにあわせ光学素子も長尺状（ストライプ状）の形状とすることができる。

支持体１としては、特に限定するものではないが、樹脂フィルム基材を用いることができる。樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、ポリエチレン樹脂フィルム、ポリプロピレン樹脂フィルム、耐熱塩化ビニルフィルム等が使用できる。これらの樹脂の中で、耐熱性が高く厚みが安定していることから、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムが好ましく使用できる
また、これら樹脂フィルムに剥離層を設けたり、易接着処理を行ったりして剥離保護層の剥離強度を調整したフィルムを支持体として利用することもできる。また、帯電防止処理、マット加工、エンボス処理等の加工を施したフィルムも使用することができる。

剥離保護層２としては、特に限定するものではないが、樹脂に滑剤を添加したものが使用できる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等が使用できる。例えば、アクリル樹脂やポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂である。また、滑剤としてはポリエチレンパウダーや、カルナバロウ等のワックスを使用することができ、２０重量部まで添加することが可能である。これらは剥離保護層として、支持体上にグラビア印刷法やマイクログラビア法等、公知の塗布方法によって形成される。

ホログラム層３のホログラム形成層４は、例えば微小凹凸からなる回折構造を有するレリーフ型回折格子を用いることができる。レリーフ型回折格子は、その表面に微細な凹凸パターンの形態で回折格子を記録したものである。
このような凹凸パターンは、例えば、二光束干渉法を使用して感光性樹脂の表面に互いに可干渉の２本の光線を照射してこの感光性樹脂表面に干渉縞を生成させ、この干渉縞を凹凸の形態で感光性樹脂に記録することで形成することができる。尚、この二光束性干渉法によって形成された干渉縞をホログラムと呼び、前記２本の光線の選択によって任意の立体画像を記録することが可能である。また、観察する角度に応じて異なる画像（以下チェンジング画像と言う）を見ることができるように記録することも可能である。
前記レリーフ型回折格子による回折構造形成層に適用される樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂等が使用できる。例えば、熱可塑性樹脂では、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂等が挙げられる。また、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加して架橋させたウレタン樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等が使用できる。また、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂としては、エポキシ（メタ）アクリル、ウレタン（メタ）アクリレート等が使用できる。
なお、微細な凹凸パターンは全面に設けてもよいし、部分的に設けてもよい。

反射層５は、ホログラム形成層４に直接接触して設ける必要はないが、ホログラム形成層４がレリーフ型回折格子の場合には、その凹凸パターンに光反射層を直接接触して設ける必要がある。この場合には、この反射層５によって反射した光がそのまま回折光となる。
本発明では反射層５は、第１反射層６と第２反射層７を有する。第１反射層６における光反射を第２反射層７が補完し、視認性を向上させ、かつ酸化の影響により第１反射層６の反射性が悪くなったとしても、第２反射層７により、反射の低下を最小限に抑えることができる

第１反射層６は、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する。このようにすることで、マクロ的には第１反射層６全面からの反射光が視認され、ホログラム形成層の視覚効果を向上させ、下層に位置することになる磁気記録層を隠蔽することができると共に、ミクロ的には個々の金属材料が独立しているため、全体では非導電性となるため、スパークの発生を抑えることが可能となる。
島部の径が８０μｍ未満になると、海部の面積が大きくなるため、下層が認識されやすくなり隠蔽効果が薄れる。なお、本発明では海部を第２反射層で覆うように形成し視認性を補完しているが、第２反射層は経時変化により変色するため、海部の面積が大きいと、時間と共に海部の視認性の影響が大きくなる。上記範囲に入っていれば、多少第２反射層が経時変化により変色しても、第１反射層に対する面積が比較的小さいため、視認性への影響は少ないものとなる。
島部の径が１２０μｍ以上になると、島部の間隔が狭くなり、導通する部分が出てくる危険性がある。

第１反射層６としては、反射輝度が高い点で金属材料からなる薄膜が好ましく利用できる。金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、真鍮等が挙げられる。第１反射層６は、特に限定するものではないが例えば真空製膜法により形成することができる。真空製膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が適用できる。
第１反射層６の厚みは１〜１０００ｎｍ程度、好ましくは１〜５０ｎｍ程度に制御できれば良い。

第１反射層６の海島構造は特に限定するものではないが、以下のようにして形成することができる。
第１の方法は、ホログラム形成層に海島構造パターンの開口部を有するマスクを重ねて真空製膜することにより、海島構造パターンに金属薄膜を製膜する方法である。
また、その第２の方法は、まず、溶剤溶解性の樹脂層を島構造パターンのネガパターンになるように設け、この溶剤溶解性樹脂層を被覆して全面一様に金属薄膜を形成した後、溶剤で前記の溶剤溶解性樹脂層を溶解して除去すると同時に、この溶剤溶解性樹脂層上に重ねられた金属薄膜を除去することによって、残存する金属薄膜が海島構造に形成される方法である。
また、第３の方法は、まず、ホログラム形成層上に、このホログラム形成層から剥離しやすい樹脂層をネガパターンに設け、この樹脂層を被覆して全面一様に金属薄膜を形成した後、粘着ロールや粘着紙等に押し当てることによって粘着ロールや粘着紙等にネガパターンに転写させて除去し、結果、金属薄膜が海島構造パターンに残存される方法である。

また、第４の方法は、全面一様に金属薄膜を形成し、この金属薄膜上に耐薬品性の樹脂層を海島構造パターンに設け、アルカリ性または酸性のエッチング液を適用して露出している金属薄膜を溶解して除去する方法である。この場合、金属薄膜を海島構造パターンに加工したした後、前記耐薬品性樹脂層を除去しても良いが、そのまま残存させて、耐薬品保護層として利用することもできる。
また、第５の方法は、全面一様に形成された金属薄膜上に感光性樹脂層を形成し、海島構造パターンに露光・現像した後、アルカリ性または酸性のエッチング液を適用して露出した金属薄膜を溶解して除去する方法である。この場合も、残存する感光性樹脂層をそのまま残存させて、耐薬品保護層として利用する事ができる。
図１、３、４においては、耐薬品性樹脂層または感光性樹脂層７を用いて海島構造を形成した例を示している。
また、第６の方法は、全面一様に形成された金属薄膜にレーザー光を照射して除去することにより、残存する金属薄膜が海島構造パターンとなる方法である。

この海島構造パターンとしては、図２に示すように規則的なパターン形状にしてもよいし、明確な意味を持たないランダムなパターンでも良い。また、島部自体を絵柄、図形、模様、文字、数字、記号等のパターンとして、この画像パターンに認知可能な情報を付与させることも可能である。また、図７に示すように複数の島部により絵柄、図形、模様、文字、数字、記号等のパターンを形成してもよい。

第２反射層７は、第１反射層６の海部の光反射を補完するために、第１反射層６の海島構造より微細な海島構造であることが好ましく、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有し、第１反射層６を覆うように形成される。また、第１反射層７の厚みは１〜１０００ｎｍ程度とすることができる。図２は、上記第４の方法を用いて海島状の第１反射層６を形成した後、第２反射層７を形成した状態を示した平面説明図である。
第２反射層７は、前記第１反射層６と同様の材料、方法で形成することが可能であるが、Ｓｎを用いて真空蒸着法により形成することが好ましい。Ｓｎを用いた真空蒸着法は、蒸着速度、蒸着膜厚等の蒸着条件を選択することで、非蒸着部と蒸着部が不規則に並んだ海島構造を形成することが可能である。

本発明の反射層５の表面抵抗値１０^１０オーム以上、好ましくは１０^１２オーム以上であることが好ましい。この範囲であれば製造時等において、スパークの発生を抑えることができる。
なお、表面抵抗値の測定は抵抗測定装置で測定可能である。表面抵抗値は長尺状の反射層の両端間の値を用いる。また、測定は第２反射層７側から測定できるが、最表面に帯電防止処理等の特殊加工を施していない場合は剥離保護層側から測定してもよい。

磁気記録層１０としては、通常の磁気カードや磁気テープ等に使用されている磁気記録層と同じものが使用できる。例えば、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、コバルト被着γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、バリウムフェライト等の磁性粉をバインダー中に分散して製造した磁性塗料を、光学素子又はカード上に公知の方法で均一に塗布して形成することができる。

接着層９としては、特に限定するものではなく、公知の粘着剤、接着剤を用いることができる。転写材とするときは熱及び圧力によって被転写材に接着するものを用いることができ、このようなものとして公知の感熱性接着材料を使用することができる。

本発明の磁気記録媒体としては、カード基材上に形成した磁気記録層とさらにその上に形成されたホログラム層を有するホログラム付磁気カードが挙げられる。
カード基材としては、単層または複数の層からなるコア基材とコア基材の片面または両面にオーバーシート基材を設けた構成が挙げられる。コア基材としては非晶質ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の基材を用いることができる。オーバーシート基材としては非晶質ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の基材を用いることができる。また、コア基材、オーバーシート基材は、紙や合成紙等を用いてもよい。

磁気記録層及びホログラム層は、カード基材に前述のホログラム付磁気記録層転写シートを転写し、支持体を剥離することにより形成してもよいし、カード基材のオーバーシート基材に磁気記録層を埋設形成し、その上に前述のホログラム転写シートを転写し、支持体を剥離することにより形成してもよい。

また、必要に応じ、カードとしたときに最表面に帯電防止層、防汚層、抗菌層などの機能層を形成してもよい。

さらに、本発明では、ＩＣチップ（ＩＣモジュール）とＩＣチップ（ＩＣモジュール）に接続されたアンテナ素子を有する非接触式ＩＣカード等においても適用可能で、本発明を利用することにより、スパークによるＩＣへのダメージを防ぐことができると共に、通信を阻害することがないものとすることができる。
非接触式ＩＣカードとする場合は、ＩＣカードの表面に転写シートからなる光学素子を転写により形成することができる。
また、カード表面に接触式のＩＣモジュールを埋設してもよい。この場合は、平面方向において光学素子と重ならな位置に形成する。非接触／接触機能を有するデュアルＩＣカードとする場合は、接触端子を光学素子と重ならない位置に形成する。

＜実施例１＞
基材として厚み２５μ、のポリエステルフィルムを用い、このフィルムの片面に下記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の各組成物を用い、剥離保護層（厚さ３μｍ）、回折構造形成層（厚さ１．５μｍ）、光反射層（１００μｍ）磁気記録層（１５μｍ）、接着層（３μｍ）を順次塗布形成して転写シートを作成した。尚、光反射層は金属薄膜１の海島構造を島平均径１００μｍ、島間隔５０μｍのアルミニウム蒸着で、金属薄膜２の海島構造を島平均径０．０２μｍ、島間隔０．５μｍの錫蒸着にて形成した。
上記積層した転写シートを０．１ｍｍの透明硬質塩化ビニルフィルムに熱転写し、支持体を取り除いた後、乳白及び透明硬質塩化ビニルフィルムを０．７〜０．８ｍｍの厚さになるように積層し、加熱，加圧により一枚の板にし、打ち抜きによりカードサイズ（５４×８６ｍｍ）に打ち抜くことにより、ホログラム、磁気入りの磁気カードを作成した。

（１）剥離保護層
アクリル樹脂（Ｔｇ．１０５℃）
ポリエチレンパウダー
メチルエチルケトン
トルエン
（２）ホログラム形成層
ウレタン樹脂
メチルエチルケトン
酢酸エチル
（３）第１反射層
アルミニウム（島平均径８０μｍ、島間隔６０μｍ、厚み５０ｎｍ）
（４）第２反射層
Ｓｎ（錫、島平均径０．０２μｍ、島間隔０．５μｍ、最大厚み６０ｎｍ）
（５）磁気記録層組成物
γ−Ｆｅ_２Ｏ_３
塩酸酢酸ビニル共重合体
ポリウレタンエラストマー
トルエン
メチルエチルケトン
イソプロピルアルコール
（６）接着層組成物
塩酸酢酸ビニル共重合体
アクリル樹脂
酢酸エチル
トルエン

＜実施例２＞
第１反射層を、アルミニウム（島平均径１２０μｍ、島間隔３０μｍ）とし、第２反射層を、Ｓｎ（錫、島平均径１μｍ、島間隔０．０１μｍ）とした以外は実施例１と同様に作成した。

＜実施例３＞
第１反射層を、アルミニウム（島平均径８０μｍ、島間隔６０μｍ）とし、第２反射層を、Ｓｎ（錫、島平均径１μｍ、島間隔０．０１μｍ）とした以外は実施例１と同様に作成した。

＜実施例４＞
第１反射層を、アルミニウム（島平均径１２０μｍ、島間隔３０μｍ）とし、第２反射層を、Ｓｎ（錫、島平均径０．０２μｍ、島間隔０．５μｍ）とした以外は実施例１と同様に作成した。

＜比較例１＞
光反射層を厚み５０ｎｍの連続したアルミニウム蒸着薄膜とした以外は実施例１と同様に作成した。

＜比較例２＞
光反射層を金属薄膜１の海島構造を島平均径７０μｍ、島間隔７０μｍ、厚み５０ｎｍのアルミニウム蒸着と、金属薄膜２の海島構造を島平均径０．０２μｍ、島間隔０．５μｍ、厚み６０ｎｍの錫蒸着で形成した以外は実施例１と同様に作成した。

＜比較例３＞
光反射層を金属薄膜１の海島構造を島平均径１００μｍ、島間隔５０μｍ、厚み５０ｎｍのアルミニウム蒸着のみで形成した以外は実施例１と同様に作成した。

＜評価＞
（スパーク試験）
得られた実施例１〜４、比較例１の磁気カードを、静電気減衰測定器にてコロナ放電により発生したイオンを照射ヘッドにより、回転させながらカードに照射・帯電させ、金属片を磁気カードに近づけたとき、実施例１〜４の磁気カードは放電（スパーク）しなかったが、比較例１の磁気カードは約２．２KVで放電を起こした。

（外観）
実施例１〜４、比較例１の磁気カードは、美麗な外観を呈し、時間が経っても外観に変化は見られなかった。比較例２の磁気カードはアルミニウム蒸着の面積が小さく、平面視において、錫蒸着の面積が大きいため、経時変化により錫蒸着が酸化して変色したの部分の影響を受けてホログラム全体の視認性が悪くなった。比較例３の磁気カードは、アルミニウム蒸着の間から磁気記録層の黒の色が見え、ホログラムの視認性が悪いものであった。

１・・・・支持体
２・・・・剥離保護層
３・・・・ホログラム層
４・・・・ホログラム形成層
５・・・・反射層
６・・・・第１反射層
７・・・・第２反射層
８・・・・耐薬品性樹脂層
９・・・・粘着層
１０・・・磁気記録層
１１・・・カード基材
１２・・・磁気カード

Claims

ホログラム形成層と反射層を有するホログラム層を有する光学素子であって、
該ホログラム形成層が、微小凹凸からなる回折構造を有し、
該反射層が、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する第１反射層と、
該第１反射層の海部を覆うように形成された、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有する第２反射層と、
を有することを特徴とする光学素子。
さらに磁気記録層を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子。
前記反射層の表面抵抗値１０^１０オーム以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
カード基材と、カード基材上に形成されたホログラム層とを備えるカードであって、
該ホログラム層が、ホログラム形成層と反射層を有し、
該ホログラム形成層が、微小凹凸からなる回折構造を有し、
該反射層が、平均径８０〜１２０μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が３０〜６０μｍである海島構造を有する第１反射層と、
該第１反射層の海部を覆うように形成された、平均径０．０２〜１μｍの金属材料からなる島部と該島部の間隔が０．０１〜０．５μｍである海島構造を有する第２反射層と、
を有することを特徴とするカード。
前記カード基材とホログラム層の間に磁気記録層が形成されてなることを特徴とする請求項４記載のカード。
さらにＩＣチップまたはＩＣモジュールを有することを特徴とする請求項４または５記載のカード。
前記反射層の表面抵抗値１０^１０オーム以上であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のカード。