JP5759150B2 - 共通の色を示す、磁気的に配向可能なカラーシフティングフレークと非磁気的に配向可能なカラーシフティングフレークとの混合物 - Google Patents

Description

本発明は、カラーシフティング顔料およびコーティング、特に、紙幣、ラベル、セキュリティ文書、および美観に優れたコーティング、または安全対策上カラーシフトするコーティングが必要とされるものにおいて用いられる種類に関する。

カラーシフティングコーティングは、良く知られており、米国紙幣の一部、および他の多数の国々の紙幣に見出すことができる。印刷された、または熱転写された回折構造物は、変色性であり、またカラーシフティングと呼ばれる場合もあるが、本発明は、主として薄膜干渉効果に基づき、すなわち、反射体、スペーサー、および吸収体を有する薄膜多層コーティング、または干渉層の集積物から生ずるカラーシフトに関する。Ｒｏｇｅｒ Ｐｈｉｌｌｉｐｓの米国特許第６，２３６，５１０号、同第５，５７０，８４７号、および同第５，２７９，６５７号は、薄膜干渉フレークを開示する、いくつかの典型的な特許である。Ｒａｋｓｈａらの米国特許第７，２５８，９００号、同第７，０４７，８８３号、および同第７，５１７，５７８号は、磁気的に整列可能な薄膜顔料フレーク、およびかかるフレークを整列させる方法を開示する。上記特許および出願のすべてを、本明細書において、あらゆる目的のために参照により援用する。

「視覚的に異なる複数の領域を有する単一コーティングを用いてコーティングされたセキュリティ画像」と題する、米国特許出願第２００８／００６９９７９号を、本明細書において参照により援用するが、同特許は、担体中に均一に混合された第二の異なる色を有するフレークと共に、第一の色を有するフレークから形成されたセキュリティ画像を開示する。当該第二の色を有するフレークは、磁気的に配向可能であり、当該第一の色を有するフレークは非磁性で、磁場中で整列または配向しない。フレークのコーティングがコーティングされた基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に対して実質的に直交する磁場に対して、少なくとも１つのコーティング領域を曝露すると、基材上で当該磁性フレークは立位状態になり、当該非磁性フレークは伏位状態になるので、この曝露により、当該第一の色を有する可視領域が生み出される。磁場が印加されない別の領域では、当該第一の色または第二の色とは異なる、第三の知覚色を有する可視領域が見える。かかる方法を用いれば興味深い効果がもたらされるが、本発明は、コーティングが見える方向、または入射光が位置する方向において柔軟性をもたらす。

米国特許第６，２３６，５１０号 米国特許第５，５７０，８４７号 米国特許第５，２７９，６５７号 米国特許第７，２５８，９００号 米国特許第７，０４７，８８３号 米国特許第７，５１７，５７８号 米国特許出願第２００８／００６９９７９号

本発明は、磁気的および非磁気的に配向するフレークは、磁場の存在下で異なる振る舞いをするという事実に基づく利点を有する。さらに、フレークの角度彩色特性、および磁場の角度を慎重に選択すれば、東から西に、または北から南に傾けたときに、カラーシフトを示す非常に有用なセキュリティコーティングが得られ、当該セキュリティコーティングは、東から西に、または北から南に傾けたときに、異なる色を示し、当該コーティングを法線角度で見たときには、同一の色を示す。

異なる２方向から眺めたときには、異なる２つのカラーシフティング効果を有し、法線角度で眺めたときには同一色を有するコーティングを生み出すことが本発明の目的である。

第一の軸について傾けたときには、第一の色と第二の色との中間のカラーシフトを生み出し、当該第一の軸と直交する軸について傾けたときには、当該第一の色から第三の色へのカラーシフトを生み出すことが本発明の目的であり、当該第一、第二、および第三の色は、視覚的に識別可能な異なる３色である。

磁気的配向性の磁性カラーシフティングフレークと、非磁気的非配向性カラーシフティングフレークとの混合物を用いることも、本発明のさらなる目的であるが、法線方向の入射角では当該フレークの色は同一である。

基材上で特定の配向に配置され、固定された２つの異なるフレークタイプのみからなる混合物を用いて、当該基材の傾きに応じて第一の色から第二の色、または第一の色から第三の色へのカラーシフトを実現することも本発明のさらなる目的である。

本発明の態様によれば、視角の変化に伴い、第一の色から第二の色にカラーシフトを示す、第一の複数の磁気的に整列可能な顔料フレークと、視角の変化に伴い、第一の色から第三の色、またはその逆にカラーシフトする、第二の複数のフレークとを含み、当該第一、第二、および第三の色が異なる３色である、顔料フレークの混合物が提供される。

本発明の別の態様によれば、磁気的に整列可能な磁性フレーク、および非磁性フレークの混合物を含み、当該磁性フレークが、視角の変化に伴い、薄膜干渉により、第一の色から第二の色にカラーシフトし、当該非磁性フレークが、視角の変化に伴い、薄膜干渉により、第三の色から第一の色にカラーシフトする、コーティングが提供される。

本発明の態様によれば、視角の変化に伴い、第一の色から第二の色にカラーシフトを示す、第一の複数の非磁性顔料フレーク（基材に対して平行に整列している）と、視角の変化に伴い、第一の色から第三の色、またはその逆にカラーシフトする、基材に対して所定の角度で磁気的に整列した、第二の複数の磁性フレークとを含み、当該第一、第二、および第三の色が異なる３色である、顔料フレーク混合物が提供される。

本発明の典型的な実施形態は、下記図面と共に説明される。

Ｌａｂ色座標、および観測角が５°から４５°に変化したときの、変化顔料の色を表すグラフである。 磁気的に整列したフレーク２０５、および基材と同一平面上にある非磁気的に整列可能なフレーク２０４を示す、本発明に基づく図である。 光が［Ｚ，Ｙ］の位置にあり、観測者は［Ｚ，−Ｙ］の位置から観測する場合における、フレーク上に入射する光線を示す図である。 光が［Ｚ，Ｙ］の位置にあり、観測者は［Ｚ，−Ｘ］の位置から観測する場合における、フレーク上に入射する光線を示す図である。 法線方向の入射における立位および伏位状態のフレークを示す基材の図であり、磁気的、非磁気的に整列可能なフレークについて、同一色に見える。 図３のＸ軸の周りを回転するように、対象物を観察者から反対側に傾けた場合の図である。 対象物がＹ軸の周りで傾き、磁性粒子面が観察方向と一致するように配向しているので、当該磁性粒子が見えなくなった図である。 チェッカー模様の四角形として示された磁性粒子が、明確に見えるようになり、対象物が金色に変化する図である。 図９ａ、９ｂ、１０ａおよび１０ｂは、金色から緑色に変化する磁性フレーク、および緑色から青色に変化する非磁性フレークでコーティングされた基材の写真であり、当該磁性フレークは磁気的に整列している。 図９ａ、９ｂ、１０ａおよび１０ｂは、金色から緑色に変化する磁性フレーク、および緑色から青色に変化する非磁性フレークでコーティングされた基材の写真であり、当該磁性フレークは磁気的に整列している。

本発明は、磁気的に配向可能なフレーク、および非磁気的に配向可能なフレークの２種類のフレークからなる混合物を提供する。当該フレークは一般的な特徴を有する。２種類のフレークは、観測者に対して傾けたとき、または入射光の角度がカラーシフトに影響を及ぼすように変化を受けたときに、同一色から異なる色にシフトする、薄膜干渉型カラーシフティングフレークである。したがって、フレーク混合物を基材上にコーティングし、そして磁性フレークが所望の配列で整列するように磁場を印加すると、当該基材を東から西に傾けたときに、第一の色から第二の色にカラーシフトし、また当該基材を北から南に傾けたときには、第二の色から第三の色にカラーシフトするが、当該第一、第二、および第三の色は、視覚的に識別可能な異なる色である。

以下に記載する種類の、本発明に基づき用いられる薄膜カラーシフティング顔料は、法線方向の観察角では１つの色を示し、法線角度からのずれがより大きな角度では異なる色を示す。顔料の知覚色は、ファブリペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）光学構造中のスペーサーの厚さに依存する。したがって、スペーサーの厚さは、法線方向の入射角および反射角からのずれが増大するに従い変化するので、顔料の色を認識する際には、入射角および反射角は重要な因子である。カラーシフティング顔料が、観察者に対して傾くと、顔料の当初の色は、徐々に別の色に変化する。Ｌａｂ色座標では、図１で、観察角が５°から４５°に変化すると共に、色を金色から緑色に（１０１）、または緑色から青色に（１０２）、または青色から赤色に（１０３）変化させる、仮想上の顔料について図示するように、顔料の色は、Ｌａｂスペースの１つの四分円から次の四分円へと、円周沿いに反時計まわりに進むに従い変化する。顔料のすべての粒子は、互いに、および実質的に平行光線を有する入射光線を反射する基材に対してほぼ平行に配向する。

本発明は、磁性顔料粒子および非磁性顔料粒子の混合物も用いる。磁性粒子は多層フレークで、磁気的に整列可能な物質の層を有する。磁性フレークおよび非磁性フレークの混合物は、バインダー、好ましくは有機バインダー中に分散され、これは、図２に示すように、柔軟性または非柔軟性の基材上に印刷可能である。インク２０２が当該基材２０１上に印刷される。当該インクは、磁性粒子２０３および非磁性顔料粒子２０４を含む。当該粒子は、意図的に形成可能であり、またはランダムな形状の粒子でもあり得る。フレークは、粒子表面を横断した長さが１ミクロンほどに小さくても、また１００ミクロンほどに大きくてもよい。さらに基材上にコーティングを形成して、当該印刷物に外部磁場を２０５の方向に印加すると、すべての磁性顔料粒子は、基材に対して、および非磁性粒子の表面に対して角α２０６の磁場の向きで、当該磁場に対して、また互いに平行に配向する。非磁性粒子２０４は磁場により影響を受けず、基材２０１に対して平行またはほぼ平行に配向する。インク中では、磁性粒子および非磁性粒子の空間的な位置が異なることに起因して、磁性粒子および非磁性粒子は、図３および図４に示すように、観測者に対して異なる方向に入射光を反射する。

説明目的に限り、磁気的に整列可能なフレークは、六角形のフレークとして挙げており、整列したフレーク２０３および２０５は、四角形である。さらに、２種類のフレークを視覚的に区別するために、説明目的に限定して、チェッカーボードおよびドット状のパターンが、磁性フレークおよび非磁性フレークについて、それぞれ用いられている。実際には、当該フレークはこのようにパターン表示されていない。

次に、図３に目を向けると、Ｘ＝０である座標ＸＹＺの場所にある離れた光源３０１を起源とする光線は、非磁性板表面上の領域０で衝突する場合、かかる光線は、Ｘ＝０およびＹ＜０である座標ＸＹＺの場所に向けて、３０３の方向に反射される。ＸＹ座標における入射光線および反射光線の投影ベクトルは、それぞれ点Ａおよび点Ｂである。

次に、図４を参照すると、同一光源を起源とする光は、磁気的に整列した粒子により反射されるが、図３に示す非磁性粒子により反射された場合と異なる。Ｘ＝０である同一の座標ＸＹＺの光源４０１を起源とする光は、方向４０２に沿って印刷物の領域０に至り、反時計回りに傾いた磁性板から、Ｙ＝０およびＸ＜０である座標ＸＹＺを有する方向４０３に向けて反射される。ＸＹ座標における入射光線および反射光線の投影ベクトルはこのとき、それぞれ点Ａおよび点Ｃである。

図３および４に共通して、入射光の方向は、同一の反射領域に至る。そこから、傾きのない非磁性粒子により、当該領域において反射された光は観察者に至るが、一方、磁気的に整列した磁性板により反射された光はその方向を変え、観察者には到達しなくなって、かかる特定の観察角において不可視となる。図３および図４で、サンプルをＸ座標の周りに５°から４５°まで反対に傾けると、非磁性顔料の色は０°から４５°まで変化する。各色は、図１の曲線１０１では、金色から緑色、または緑色から青色（１０２）、または青色から赤色（１０３）である。非磁性顔料の色は、高角度の磁性顔料の色により影響を受ける。図３および４で、サンプルをＹ座標の周りに０°から４５°まで反対に傾けると、磁性粒子は、高傾斜角の色から低傾斜角の色に変化する。一方、非磁性粒子は、光を観察者からそれた方向に反射するので不可視となり、対照物は、磁性顔料の色が支配的に見える。

一方の顔料の色の影響を軽減するために、例えば磁性顔料が、別の顔料、例えば非磁性顔料の色に与える影響を軽減するために、１つの共通色が、混合顔料中で用いられる。かかる顔料の例を図１に示す。これらは、金色から緑色にシフトする磁性顔料１０１と、緑色から青色にシフトする非磁性顔料１０２であり、緑色が両顔料に共通する共通色である。磁性顔料１０１は、その粒子が非磁性粒子に対して４５°の角度で磁気的に配向する場合には、緑色を有する。緑色から青色の非磁性顔料１０２は、基材に対して平行になっているので、０°では緑色を有する。図５に示す通り、両顔料は、対象物または基材を法線方向で観察するときには同一色を示す。入射光線のほとんどは、緑色を示す水玉模様の六角板である、非磁性のカラーシフティング顔料粒子５０１によって反射される。磁気的に配向した粒子は、基材に対して４５°で整列しているので、これも緑色を示す。図６に示すように対象物を観測者から遠ざけるように傾けるとき、これは図３のＸ軸の周りを回転する。非磁性粒子、すなわち水玉模様の六角形の粒子の色は、図１の曲線１０２に基づき青色に変化する。すでに記載した通り、図中の水玉模様およびチェッカーボード模様は、図中の２種類のフレークを区別する単なる説明手段に過ぎない。当該フレークは、実際にはかかる模様を有さない。

図７に示すように、対象物をＹ軸の周りを左側に傾けると、配向面と観察方向とが一致して配向している磁性粒子は不可視となる。しかし、図８に示すように対象物を右側に傾けると、磁性粒子、すなわちチェッカー模様の四角形は顕著に可視化され、当該対象物は金色に変化する。

図９ａから１０ｂに目を向けると、この典型的な実施形態では、磁性的な金色から緑色、および非磁性的な緑色から青色が用いられた。かかる顔料の組合せが、視覚的にどのように見えるかは、図９ａから１０ｂを見れば分る。図９ａに示す通り、法線角度で観察すると、かかる顔料を含む印刷物の色は緑色に見え得る。図９ｂに示すように、サンプルを観察者から遠ざけるように傾けると、青色に見える。傾きを法線角度に戻すと、図１０ａのように緑色が復活する。サンプルを右方向に傾けると、金色にシフトするのが、図１０ｂに示されている。

本発明のカラーシフティング顔料の混合物は、紙幣、ラベル、セキュリティ文書、および美観に優れたコーティングまたは安全対策上カラーシフトするコーティングが必要とされるもので用いることができる。

１０１ 曲線、金色から緑色にシフトする磁性顔料
１０２ 曲線、緑色から青色にシフトする非磁性顔料
１０３ 青色から赤色
２０１ 基材
２０２ インク
２０３ 磁性粒子
２０４ 非磁性顔料粒子
２０５ 方向
２０６ 角α
３０１ 光源
３０３ 方向
４０１ 光源
４０２ 方向
４０３ 方向
５０１ 非磁性のカラーシフティング顔料粒子

Claims (8)

1. 基材上にコーティングされた顔料フレークの混合物であって、
   第１の視角の変化に伴い、第一の色から第二の色へのカラーシフトを示す、第一の複数の磁気的に整列可能な顔料フレークと、
   第２の異なる視角の変化に伴い、前記第一の色から第三の色、またはその逆へのカラーシフトを示す、第二の複数の非磁気的に整列可能な顔料フレークとを含み、
   前記第一、第二、および第三の色が異なる３色であり、
   前記基材を法線方向で観察するとき前記第一および第二の複数のフレークが前記第一の色を示し、
   フレークの混合物を形成するバインダー中に、前記フレークが前記基材上にコーティングされており、
   前記第一の複数のフレークが、前記第二の複数のフレークの配向とは異なる、実質的に同じ配向で整列しており、
   前記第一の複数のフレークが、前記第二の複数のフレークとは異なる態様で、前記基材上で整列しており、それにより第一の軸について前記基材を傾けると、前記第一の色から第二の色に、またはその逆に観測可能なカラーシフトを引き起こし、および第二の異なる軸について前記基材を傾けると、前記第一の色から第三の色に、またはその逆にカラーシフトを引き起すものであり、
   前記第一の軸と前記第二の軸は直交する軸である、顔料フレークの混合物。
2. 前記第一および第二の複数のフレークが、これに入射する光の薄膜干渉効果によるカラーシフトを有し、前記第一および第二の複数のフレークが相互に混合されており、前記第二の複数のフレークが前記基材と同一平面上にある、請求項１に記載の顔料フレークの混合物。
3. 前記基材が、スレッドまたは紙幣または金融証書である、請求項２に記載の顔料フレークの混合物。
4. 前記フレークが、長さ１ミクロンより大きく、かつ１００ミクロンよりも小さい、請求項３に記載の顔料フレークの混合物。
5. 前記フレークが、１つまたは複数の事前決定された形状を有する、実質的に平面形状のフレークである、請求項４に記載の顔料フレークの混合物。
6. 前記混合物が、インクまたは塗料である、請求項２に記載の顔料フレークの混合物。
7. 前記第一の複数のフレークが、フレーク総数の４０％〜６０％を占める、請求項２に記載の顔料フレークの混合物。
8. 前記第一の複数のフレークが１００００個よりも多く、前記第二の複数のフレークが１００００個よりも多い、請求項１に記載の顔料フレークの混合物。
   

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