JPH0820689B2 - 再生防止方法及び再生防止基質 - Google Patents

再生防止方法及び再生防止基質

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JPH0820689B2
JPH0820689B2 JP3506259A JP50625991A JPH0820689B2 JP H0820689 B2 JPH0820689 B2 JP H0820689B2 JP 3506259 A JP3506259 A JP 3506259A JP 50625991 A JP50625991 A JP 50625991A JP H0820689 B2 JPH0820689 B2 JP H0820689B2
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Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は写真複写防止及びテレファクシミリ防止用
紙、即ち、従来の黒等の暗色で記載されている情報が判
読できる形で容易に写真複写されたりテレファクシミリ
で送られたりすることができない用紙に関する。
今日、写真複写機が改良されたことにより、「書類や
その一部の判読可能な写真複写を不能にする」という課
題が増大している。1985年６月11日発行米国特許第4,52
2,429号（ガードナー（Gardner）等）、1986年12月30日
発行米国特許第4,632,429号（ガードナー（Gardner）
等）及び1989年９月19日発行米国特許第4,867,481号
（ガンジャン（Gundjian））は、最新の写真複写機でも
判読可能な写真複写ができない写真複写防止用紙を開示
している（以下、ノコピ技術という）。
米国特許第4,522,429号は、色が波長約600ミリミクロ
ン以下の光に対して反射スペクトル応答が約10％以下で
あるが、その用紙を白色光で見たときタイプ等により記
載された情報は十分に視覚的なコントラストを有し人の
目で情報が読める写真複写防止用紙を示している。
米国特許第4,632,429号は、表面の色が、波長約625ミ
リミクロン以下の光に対して反射スペクトル応答がゼロ
で、約1000ミリミクロンまでの光に対して反射スペクト
ル応答が約１％以下である写真複写防止用紙を示してい
る。用紙の表面にほぼ非透過性情報がタイプ等で記載さ
れ、その後用紙が写真複写されてもその情報の判読はほ
とんど不能である。可視光が用紙の裏面から表面まで通
過するとき、可視光がほとんど透過しない情報の記載部
分と透過する情報が記載されていない部分との間に十分
なコントラストが生じる。従って、人が用紙の表面を見
るとき、そこに記載された情報を読むことができる。
上記の米国特許第4,867,481号は、特別の１つの又は
好ましくは複数の周波数における用紙の反射率の空間ス
ペクトル変調を用いることにより写真複写防止及びテレ
ファクシミリ防止効果が改善されることを示している。
発明の開示 ここに示される本発明の新規な技術は、異なる光学波
長で多重状態光学密度である多重状態光学特性を作り、
写真複写防止システムの製造に用いる事である。このよ
うなシステムは、例えばマーカーペンで紙等の基質にマ
ークするようにインクの形で実施してもよく、又は、紙
又は書類の一部又は全体の面に均一に被膜してもよい。
ペンマークや紙被膜は強い照射に晒されると可変光学特
性を示す。
本発明は、紙等の書類基質に用いるとき写真複写，テ
レファクス等の再生方法を防止するような、多くの方法
による光学多重状態特性基質を提供する。写真複写防止
システムは、ユーザーによって制御される方法（後に、
開ループ操作として説明する）でも、写真複写光源それ
自身が光学特性が変化する、即ち、機械によって操作さ
れる方法（後に、閉ループ操作として説明する）でもよ
い。このシステムに使用される基本的な物理的性質は、
所定の物質の物理的特性であり、これらの物質が所望の
波長で十分強い放射（光に代表される）に晒されたとき
に、これらの光吸収特性又は反射スペクトル特性は大き
く変わる。この変化の視覚効果は可視の色の変化であ
る。フォトクロミック等のこれら物質は一般に自然の状
態では透明であり、長波長の紫外線又は短波長の青の照
射に晒されると濃青色に変わる。特に、本発明は、スイ
ッチング活性化照射に晒されたときにより短い応答時間
でシステムが望ましい特別の可変光学特性を示す、特別
なインク又は色素の被膜システムを提供する。この被膜
システムを物理的に基質に適用して、基質に特別の空間
分布を付与する。その結果得られるスペクトル、空間、
時間の光学特性の組合せにより、そのシステムが適用さ
れた基質が、写真複写、テレファクス等により複写再生
できなくなる。従って、本発明は、可変光学スペクトル
特性，時間的挙動即ち晒される活性化光源に対する応答
時間，及び特別の空間分布を有する紙等の基質への適用
に関して、光学活性コーティングシステムの選択に関わ
るものである。
本発明の基本的な要素の１つは、元の書類の判読性と
複写不能性を完全に分離することによる写真複写防止問
題に対する新たな自由度である。全ての既存の技術で
は、２つの性質は密接に逆比例して結合していて、複写
されづらいほど、読みづらい、即ち読み手に不便であ
る。
各々、必要な可変光学特性，応答時間，及びコーティ
ングの空間分布として規定される本発明の特徴は、別々
に説明する。本発明の写真複写防止を実施するとき、理
想的には、上記の３つの全ての規定を考慮しなければな
らない。上記の１つの又は他の規定が考慮されないとき
は、質は劣るがそれでも所定の用途では十分適用でき
る。
本発明を添付の図面と以下の説明により更に詳細に説
明する。
図面の簡単な説明 図１は本発明による反射特性のグラフである。
図２は本発明によるフォトクロミック色素の反射特性
のグラフである。
図３は本発明の方法及び装置の反射特性のグラフであ
る。
図４は本発明の一実施例の断面図である。
図５は本発明の他の実施例を示す図である。
図６は図５の要素を用いた実施例の側面図である。
図7A及び図7Bは本発明の他の実施例を示す図である。
図8A及び図8Bは本発明のさらに他の実施例を示す図で
ある。
図９は図８の実施例の変更例を示す図である。
図10は本発明による薄膜光増強体を示す図である。
図11は図10の薄膜光増強体の単一散乱子を示す図であ
る。
図12は図10の散乱中心の分布を示す図である。
図13は球形散乱子の平面図である。
図14はn2及びL/d依存の光増幅因子Ｋを示すグラフ図
である。
図15は本発明の他の実施例の平面図である。
図16は図15の実施例の細部を示す図である。
発明の詳細な説明 I.コーティングの可変スペクトル特性 コーティングは、紙パルプの色素含浸の他、標準的な
紙コーティング，インキング，印刷技術の何れかを用い
て成される。代表的なコーティングの組成は、水性，ア
ルコール又は炭化水素溶液中の通常使用されるアクリル
物質又は樹脂（例：トルエン中のロームアンドハースB6
6（Rohm ＆ Haas））であり、ここに色素が添加され
「基礎スペクトル特性（基礎光学特性，基礎色）」と称
するものができる。
考えられる広範囲の適用において、基礎スペクトル特
性は以下の何れでもよい：無色（即ち、透明）；反射率
が可視スペクトルの全範囲で非常に高い無地の白色；約
400以上から500ナノメーターの波長で反射率ピークが約
30％以上の青領域の光色；約560ナノメーター以上の波
長で反射率が約30％以上で約560ナノメーター付近で遮
断されるの黄領域の光色；約600ナノメーター以上の波
長で反射率が約30％以上で約600ナノメーター付近で遮
断されるのピンク又は赤領域の光色；又は、ノコピ技術
で特に説明されそのスペクトル特性が図１に示されてい
る濃い赤紫色。
コーティング組成物に含まれる他の基本的な要素は、
可変光学特性色素であり、この色素は従来知られている
フォトクロミック色素から選択できる。その代表的な例
は濃度が0.5重量％のオーダーのオハイオ州デイトンの
クロマ・ケミカルズ社（Chroma Chemicals Inc.of Dayt
on,Ohio）のフォトクロミック色素クロマダイ（Chromad
ye）15又はクロマダイ２である。この色素はコーティン
グ組成物に単純に加えることができるが、この発明の重
要な特徴は、フォトクロミック色素がコーティング組成
物の他の構成要素から独立し影響を受けない最適な溶媒
を使用できるように、好ましくは非線形色素を現在確立
している技術を用いてマイクロカプセルに封入して加え
ることである。これにより、スペクトル挙動と活性化照
射源に対する応答時間の点で、複合コーティングシステ
ムの動的挙動を調整できる。本発明で使用されるフォト
クロミック色素は、活性化光に晒されたとき、上記の基
礎色のピーク又は最大反射率波長付近で幅広い最小値を
有する強い吸収バンドを有することが要求される。この
吸収最小値は図２に示すように600ナノメーター領域ま
で続くことが期待される。活性化フォトクロミック色素
は前述した基礎スペクトル特性を、スイッチングオンと
してここで説明される方法で、又は、濃い青又は前述し
た基礎スペクトル特性と組み合って基礎スペクトル特性
をそれぞれ青，紫，濃茶又は黒にする、いわゆる補色を
加えることにより変える。反射率の最小値が400ナノメ
ーター以下から600ナノメーター付近まで幅広く、最大
値が図３に示すように10％から好ましくは５％の範囲内
に限定されるとき、十分な写真複写防止効果が得られ
る。
非常に確実な写真複写防止効果を有する実施例の一つ
として、図４に示すように、写真複写防止基質が多層構
造で製造される。ここで、紙基質３の上にある第一の即
ち底層１は、ノコピ技術により規定される特性を有し、
前述した「基礎スペクトル特性」の一つを示すコーティ
ングからなる上層２により覆われている。しかし、本発
明のこの実施方法は限定しすぎで確実すぎる。従って、
好ましくは、第一の層のスペクトル特性は弛められ、不
活性化基質はかなり高い反射率を有することができ、そ
れによりかなり高い判読性を有することができる。上層
の基礎スペクトル特性が活性化光源により変換されると
き、全体の特性はノコピ規定によく適合するので書類は
複写されない。
本発明は、限定すると、可視スペクトルにおいて約15
％から白スペクトルの100％近くまでの反射率を有する
底層を用いて、実施される。この場合、二重層（層１と
層２からなる二層構造）の上に印刷された情報がフォト
クロミック層の変換されたスペクトル特性の色（たとえ
ば、例として上述した青，紫，濃茶，黒これらに限定さ
れない）である時、最も効果的な写真複写防止基質が得
られる。可変スペクトル特性コーティングが活性化され
ると印刷された情報と背景のコーティングの間のコント
ラストが無くなり、再生ができなくなる。
本発明の好ましい実施例では、多重非線形光学システ
ムは、幾つかの紫外線と可視波長（ａ1,a2,a3等）で活
性化され、これらの波長の１つに対する１つのフィルタ
ーによってシステムの活性化を妨げることのないように
する。
II.可変光学特性の動的挙動（応答時間） 活性化光源による多くの異なったタイプの動的応答
を、本発明に用いることができる。これらの動的応答は
可変光学特性の挙動を説明する。活性化光源は紫外線で
も可視スペクトル領域でもよく、より重要なのは応答速
度がミリ秒まで速まったり数秒まで遅くなりうることで
あり、活性化照射強度が非常に小さい値からcm2当り数
ジュールまで変わりうることである。
２つの基本的に異なる操作モードが考えられる。
A.開ループ操作モード、即ちユーザーが制御する操作モ
ード 本発明の「開ループ操作モード」、即ち「ユーザー制
御操作モード」では、フォトクロミック物質は、波長，
応答速度，必要強度に関する限り、かなり自由に選択で
きる。このモードでは、前述の層２を構成するフォトク
ロミックコーティングのスペクトル特性の変換を制御す
るのはユーザーである。ユーザーは、写真複写機の外
で、所望の光強度の紫外線又は可視波長を供給できる強
い光源を用いて所望時間（通常は数十秒）照射すること
により、可変スペクトル特性コーティングを複写防止状
態に切り替え、スペクトル特性を、最少反射率が前記し
たように５−10％のオーダーの十分に高い光学密度を有
する「暗」状態に変換する。前述した情報が担持された
２層が積層されている基質（二重層基質）を写真複写機
又はファクシミリ機で使用して、判読できる複写を得よ
うとしても得られない。
この操作モードは、コーティングが元の基礎スペクトル
特性に戻り始めるとき制御するユーザーが存在して書類
を判読できないようにできる場合に有用である。この戻
り時間はこの用途においてはできるだけ遅いのが好まし
く、通常は数十分から数時間のオーダーである。
B.閉ループ操作モード、即ち機械が制御する操作モード 「閉ループ操作モード」、即ち「機械制御操作モー
ド」では、スペクトル特性は、機械の光源それ自身の影
響で、変換する。閉ループでは、本発明は、光学活性層
に色素を使用する。この色素の代表的なものは、長波長
の紫外線又は好ましくは可視波長照射に応答するスピロ
ピランフォトクロミック族であり、その例としてクロマ
・ケミカルズ社のクロマダイ２がある。
しかしながら、閉ループ操作モードで不可欠なこと
は、光学活性色素システムの応答時間が非常に短いこと
である。即ち、スイッチング光エネルギー閾値が数分の
１ジュール/cm2であり、応答時間が数分の一秒から最大
で一秒のオーダーである。
従って、本発明の中心部分は、上述したように例えば
フォトクロミック色素システムの応答時間を速くしスイ
ッチング光強度閾値を低くするために、フォトクロミッ
ク色素システムを担持し、含み、又は囲む物体（光学要
素）である。
フォトクロミズム等の色変化現象の原因となる光化学
相互作用は、本来非常に速く、数ナノ秒より短い分子遷
移時間によってのみ制限されることが知られている。し
かしながら、緩和プロセス（フォトクロミック色素が光
に露出して色が変化した後元の状態に戻る過程）が色変
化の強度を制限するので、システムを複写防止状態に切
り替えるのに必要な濃さまで色が変化するのに通常数十
から数百秒の長い露出時間を必要とする。実際は、色切
替時間は活性化光の強度を高めることにより短くでき
る。
従って、本発明は、光強度増幅体の開発に関する。例
えば、複写機の光強度等の外から照射される活性化光強
度に対して、フォトクロミック色素に衝突する実際の光
強度を数倍にして、その分だけ色変化機構を加速する。
種々のフォトクロミック色切替時間の加速技術を以下に
示す。本発明の実施例は、所定の用途に必要なレベルま
で応答速度を高めるために、それらの１つ又は幾つかを
組合わせて使用できる。
1.フォトクロミック色素のカプセル封入：マクロカプセ
ル，大きなサイズのマクロカプセル 前述したように、フォトクロミック色素を、従来知ら
れている方法で、図５に示すように、球形マクロカプセ
ル10に封入する。カーボンレス用紙技術ではロイコ色素
を封入するが、この技術を用いて封入できる。
マイクロカプセルに封入することは、フォトクロミッ
ク色素を、印刷や色素のコーティングプロセスで使用さ
れる媒体から独立した環境で維持できる包囲を提供する
ことである。フォトクロミック色素は、より速い応答時
間とよりよいスペクトル特性を得るためには、トルエ
ン、酢酸セルロースなどの制御された環境が好ましい。
よいスペクトル特性を得ることだけを目的とした封入で
は一般にはマイクロカプセルの大きさは５ミクロンのオ
ーダーでなければならないが、本発明での好ましい大き
さははるかに大きく10から25さらには50ミクロンの範囲
である。通常のマイクロカプセルの大きさと比べて、こ
れをマクロカプセルと呼ぶ。
マクロカプセル10を図５に示すように光蓄積体として
使用する。
マクロカプセル球の外面の一部は反射コーティング11
で覆われている。これは、例えば、当業者に知られてい
るような、表面にアルミニウム等の物質を蒸着する、標
準的な真空蒸着技術により形成できる。光がこのような
カプセルに覆われていない方向から入射すると、球面鏡
効果により明らかに光Icは中央に集中され、入射光強度
Iiよりはるかに大きい強度を有するようになる。その強
められた強度は球の直径の関数である。その結果、Ｍ＝
Ic/Iiは、直径と入射光波長の比又は平方に、ほぼ比例
する。従って、この光強化方法は、Ｄ＝25ミクロン、λ
＝0.5ミクロン、Ｍ＝2500の時、Ｍ＝（D/λ）2のオーダ
ーで有効スィッチング光強度を増倍する。
この方法を実施するとき、Ｍが一桁又は二桁少なくな
っても、それでもなおＭ値は約25であり相当大きく、切
り替え時間を短くできる。
図６はこの方法の実際の例を示している。まず透明な
基質30を面31がフォトクロミック色素を充填したマクロ
カプセル10で覆う。その後、マクロカプセル10は、その
上を、金属製の光反射コーティング11で、蒸着やコーテ
ィング，含浸，スパッタリング，被着などの方法で塗布
する。これで、マクロカプセルは基質の面32に衝突する
光に対して球面鏡となる。面32は印刷、観察、写真複写
の面でもある。初めからある程度強い写真複写光が面32
から入射すると、集中され更に強められた光強度Icが瞬
時に多重光学特性を暗状態に切り替え、面32に印刷され
た情報を複写不能にする。一方、判読に用いられる通常
の周囲の光は面32における入射照射密度がはるかに小さ
く、マクロカプセル内のそれの集中された光強度は、基
質のフォトクロミックコーティングに認識できる色変化
を生ずることができない。周囲の照射光強度について
は、光強化因子Ｍの大きさが、速やかなスイッチングIc
レベルの約10％であることが要求される。
実施の際は、フォトクロミック色素のスイッチオフ時
間が短いことが重要である。スイッチオフ時間が遅い
と、光強度に晒された後暗化した色素はゆっくりと明る
くなる。しかしながら、基質が周囲の光に晒されると、
時間の経過と共にますます暗くなり、元の状態に戻れな
くなり、好ましくない。
スイッチオフ時間を速くするためには、色素の環境を
制御する必要がある。特に、色素は、マクロカプセル内
に、オフの状態で応答時間を明らかに速める液体溶媒で
保持される。
これに関しては、以下の溶媒及び色素が使用できる。
溶媒 シクロヘキサン ヘキサン 二塩基酸エステル−ディポン社（Dupont）のDBE フタル酸ジブチル 酢酸ジエチル ダイテック−Ａ（Dytek−Ａ）−ディポン社 KMC-113;ジ・イソプロピル・ナフテレン トルエン キシレン 安息香酸ｎ−ブチル アセトフェノン シクロヘキサノン 鉱油 トリクロロ・ベンゼン トリメチル・ベンゼン 色素（クロマ・ケミカルズ社からのクロマダイ） Ｃ−１ Ｃ−２ Ｃ−５ Ｃ−15 Ｃ−18 Ｃ−19 Ｃ−20 Ｃ−38 Ｃ−39 Ｃ−43 Ｃ−44 Ｃ−52 Ｃ−56 2.準ファブリー・ペロー構造 光学用語のファブリー・ペロー構造は、距離Ｌだけ離
れて向き合っている二つの部分反射面からなる。図７
は、セクションＩで述べた光学活性コーティング（構成
要素42）を含む構造を示している。構成要素41と43は部
分反射コーティングであり、それらは構成要素42の厚み
Ｌだけ離れている。
この構造の基本的な特徴は、強度Iiの入射照射に晒さ
れたとき、照射強度は劇的に増加し領域42内の照射強度
はレベルIeまで増加することである。これは、構成要素
42内で照射をとらえる反射体41,42間の多重反射によ
る。これは、よく知られたファブリー・ペロー構造の特
徴であり、強化比Ｆ＝Ie/Iiは入射角度と図７の構成要
素41,43の反射率によって数桁の大きさになる。
実際に要求される強化比は一般にかなり小さく因子25
のオーダーであるので、ファブリー・ペロー構造の入射
Iiの不規則な角度，反射体41,43等の構成要素の欠陥等
のパラメーター変動により因子Ｆが減じても、Ｆはまだ
必要な大きさであり、光学スィッチングは必要なだけ加
速される。
この構造の実際の例を図7Bに示す。まず初めに、紙又
は透明なアクリル基質40を軽金属溶射により反射コーテ
ィング43で覆い、次に厚みＬのフォトクロミック活性コ
ーティング42を塗布する。Ｌ値は通常は25から50ミクロ
ンの範囲である。最後に、第二の反射コーティング41を
軽金属溶射により塗布する。このファブリー・ペロー光
強化・スイッチング加速方式の写真複写防止体を用いて
写真複写防止紙を製造するときは、紙基質全体にこの写
真複写防止体を組み合わせて用いる。この写真複写防止
紙全体が写真複写を防止できる。また、写真複写防止体
を書類の一部に用いる場合は、自己粘着テープの透明ア
クリル基質とこの写真複写防止体を組み合わせて用い、
防止すべき箇所に貼ってその部分だけ写真複写を防止す
るようにする。
3.断面変換伝搬による照射密度強化 この技術の基本的な概念は図8Aに示される。図8Aに示
されるように、全光束は断面積Ａを有するガイド51に伝
搬され、その後、より小さい断面積ａを有するガイド52
に送られる。Ａの照射密度はIi＝φ/Aであり、ａの照射
密度はＩT＝φ/aである。従って、照射密度は変換因子
Ｋ＝ＩT/Ii＝A/aにより強化される。
この概念は図8Bに示されるプレーナー構造に適用され
る。ここで、図8Bに示されるように、プレーナーシート
又は膜の面に垂直な入射光束を偏向させ、厚みｔのシー
ト又は膜60内にシート面に平行に伝搬させて（光学ガイ
ドとして機能する）、断面積変換とそれに対応する光照
射密度変換がなされる。従って、得られる光学照射密度
強化Ｋ＝ＩT/Iiは、1/tに比例する。
その結果、シート又は膜は薄膜光増強体（TFLI）とし
て機能する。
この技術の代表的な実施例では、図８のプレーナーシ
ートが写真複写用紙シートのコーティング、又は透明ア
クリル自己粘着テープのコーティングを構成する。ｔは
通常非常に小さいので（通常は数ミクロンのオーダ
ー）、Ｋは非常に大きくなる。例えば、セクションＩ−
１で説明したマイクロカプセルに封入するフォトクロミ
ック活性色素システムを、コーティングの厚みｔ内に埋
め込む。従って、これが強化された光強度ＩTに晒さ
れ、暗状態への変換又はスイッチングが加速される。多
くの異なった方法又はその幾つかの組合せにより、光伝
搬方向をシート面に対して垂直から厚み内で平行へ偏向
できる。本発明では、伝搬方向の偏向のための技術は、
厚さｔにわたって能動的又は受動的光散乱中心があると
共に、光伝搬シート物質と自由空間の間のほぼ正の誘電
係数の示差による。
図９は、本発明の特別の実施例における、３種類の光
散乱子61,62,63を示していて、これらは単独で又は組み
合わせて用いられる。61は、プレーナーシート本体内
に、例えば、アルミニウム等の金属粉末種の反射不純物
を埋め込んで形成した受動的な点散乱中心である。
散乱子62は、プレーナーシート物質組成物に蛍光色を
導入して埋め込んだ、能動的な点散乱中心である。蛍光
色素は幅広い帯域の波長の入射光を吸収し、狭い帯域幅
だが全方向により長い波長で再発射する。
散乱子63は、通常は真空蒸着による金属溶射によりプ
レーナーシート60の底面に形成された、ミクロン波形反
射面である。
通常は、写真複写機により発生する光束φを外部から
当てプレーナーシートの上面に衝突しその中を通過する
と、散乱子61,62,63中心の全部から散乱した光はシート
の厚み内でほとんど捕えられる。これは、図９に示すよ
うに、よく知られているように、高い屈折率のプレーナ
ーシート物質と外の自由空間の間の境界面における、全
ての内部反射の親和性によるものである。
図９は、紙基質が写真複写防止基質であるときの紙基
質のコーティング又は自己粘着アクリルテープのコーテ
ィングを構成する、伝搬断面変換構造の最終的な形態を
示している。自己粘着アクリルテープは紙シートの一部
を選択的に複写不能にするために使用される。
TFLIの数学的モデルを導き出せる。TFLIは薄膜とその
薄膜に埋め込まれた散乱中心（散乱子）からなる。散乱
中心の屈折率が十分に高いと、散乱中心の吸収は小さく
なり、入射光学エネルギーのほとんどが垂直方向から水
平方向に変換される。それにより、高い強度の光出力が
得られる（図10）。その重要な条件は、ｎ1＜ｎ2＜ｎ3
である、ここでｎ1,n2,n3はそれぞれ周囲の物質，膜，
散乱子の屈折率である。散乱子は金属の反射体でもよ
い。
まず初めに、図11に示すように、一つの球形散乱子し
かない薄膜について説明する。光ビームが薄膜に当たる
と、点Ａ1から反射ビームＡ1Ｂ1の全てが面１で反射す
る。更に、点Ａ2はＡ2Ｂ2を面２上で全て反射させる。
これらに基づき、θ1とθ2は以下の式により計算でき
る。
sin2θ1＝ｎ1/n2 θ1＝（1/2）sin-1（ｎ1/n2） θ2＝π/2−θ1 この場合、球体の屈折率は十分高く球面で吸収されな
いと仮定すると、領域Ａ1Ａ2に当たる光エネルギーは全
て面1,2により反射される。球が金属の反射体の場合
も、同じである。
次に、正方形の薄膜について説明する。その大きさと
散乱子の分布を図12に示す。導出を簡単にするために、
この薄膜にＮ個の散乱中心が分布され、それら散乱中心
間の距離は十分大きく相互作用を考える必要が無いと仮
定する。その結果、放出される全エネルギーは、各散乱
子により反射されたエネルギーの総和である。
ヴァンデヒュルスト（Van De Hulst）わ、相互間隔が
粒子の半径の３倍なら、独立していて簡略できる、即ち
散乱子間の相互作用を無視できると指摘した。
入射エネルギーをＥO、表面積をＳOとすると、入射ビ
ームの強度はＥO/SOである。これをＩOとする、即ち、
ＩO＝ＥO/SOである。
ＥOが十分に分配されていると仮定すると、散乱子か
ら外れ散乱子間の空間を通過するエネルギーは失われる
がこれをＥlostとする。
面１でいくらか反射するので、ＥOの一部Ｔだけが膜に
入る。
散乱子間の空間面積をＳ′とすると、 Ｓ1＝mrLであり、Ｓ2＝mr2であるとき、 となる。
図12から、 である。Ｎ＞＞１なので、上記の式は以下の様に簡略化
できる。
置換えて、Ｎ1/2≒Ｎ1/2−１とすると、 Ｓ′＝Ｎ・ｍ（ｍ＋２）ｒ2＋Ｎ・2mr2＝Ｎ・ｍ（ｍ＋
４）ｒ2となる。
薄膜の上面の面積は、 ∴ Ｅlost＝（Ｓ′/S）TEO＝ ｛4n2／（１＋ｎ2）2｝・｛（ｍ2＋4m）／（ｍ2＋4m
＋４）｝ＥOとなる。
明らかに、これはＮから独立している。ＥOが一定な
ら、Ｅlostは膜の屈折率と図12に示すパラメータｍの関
数である。
散乱子上の入射光学エネルギーは Escatter＝TEO−Ｅlost ＝TEO−（Ｓ′/S）TEO＝｛4T/（ｍ2＋4m＋
４）｝Ｅoである。
更に、散乱子により反射された後面1,2により反射さ
れる全エネルギーを計算する。これを、ＥTRとする。
球体の平面図（図13）から、 ＥTR＝（リング域の面積）／（円形の面積）・Ｅ
scatter ＝｛π（rsinθ2）2−π（rsinθ1）2｝ ／（πｒ2）・Ｅscatter ＝（sin2θ2−sin2θ1）・Ｅscatter ＝（cos2θ1−sin2θ1）・Ｅscatter ＥTR＝cos2θ1・｛4T/（ｍ＋２）2｝・ＥOである。
最後に、出力光ビームの強度Ｉは、 ＝Ｔ2・ＥTR/4Ld＝cos2θ1・｛Ｔ2／（ｍ＋２）2｝・
（ＥO/Ld）である。
入射光ビーム強度は、ＩO＝ＥO/L2であるので、Ｉと
ＩOの比は、 Ｋ＝I/IO＝（L/d）cos2θ1・｛Ｔ2／（ｍ＋２）2｝ ＝｛4n2 2／（１＋ｎ2）2｝・（L/d）・｛cos2θ1／
（ｍ＋２）2｝である。
上記の式から、ＫはL/dに比例するのは明らかである
が、Ｋと屈折率ｎ2の関係は暗示的である。この問題を
数値的に解くのはより容易である。通常、ｎ2が1.7の
時、L/dの値を100から1000の範囲に選択すると、Ｋは最
大になり、θ1は18度に等しい0.314（ラド）となる。図
14はL/dとｎ2の関数としてのＫの変化を示す。
図14から明らかなように、ｎ2＝1.7,L/d＝1000の時、
Ｋは最大値7.04になる。明らかに、L/dの値が高くなれ
ば、Ｋの値は高くなる。
4.多層化 本発明の一実施例では、前記のセクションＩで規定し
たいわゆる２層システムの２番目の層を複数のサブ層と
する。個々のサブ層はセクションI,II,IIIに示された技
術を用いて形成する。この複合構造は、異なるサブ層の
伝達関数の結果である特性を有し、この多層複合システ
ムが上記に開示された種々の技術によりもたらされる利
点を有することができる。
III.コーティングの空間分布 本発明の他の重要な要素は、セクションI,IIに説明し
た１以上の考察を用いて得た可変スペクトル特性コーテ
ィングを規定することである。このコーティングは、セ
クションＩの図４で空間的に不均一な方法で紙又は他の
書類基質の上に置かれた構造で２層システムとして説明
した構造における、２番目の層である。この２番目の層
は、前述した米国特許第4,867,481号と同様な、単一，
多重一次元又は二次元空間的フーリエ周波数により、10
0％密度変調に応じて不均一に、印刷又はコーティング
の標準的な方法を用いて形成される。これが、本発明の
好ましい特徴である。密度の空間変調により、光学活性
上層の可変スペクトル特性が非常に幅広い動的範囲を有
することができるので、写真複写防止技術においてこの
技術を非常に有効なものとする。
特に薄膜光増強体に関しては、1990年６月29日に出願
された係属中のPCT/CA90/00203に開示されているスクラ
ンブル・パターンに従って、フォトクロミック色素を紙
基質に適用できる。
図15に示すように、色素は、上記のスクランブル・パ
ターンの円に対応するドーナッツ形101で、基質100に印
刷される。TELIはその上に塗布され、各ドーナッツ形の
中央102及びその周りの103を充填する。その結果、図16
に示すように、領域102に入る光Ｉ1は向きを変えられ色
素に向かい、領域103に入る光Ｉ3向きを変えられた色素
に向かい、光Ｉ2が光Ｉ1とＩ3に加わる。
本発明の基本的な特徴は、書類が写真複写されないと
きは空間密度変調のスクランブル効果をスイッチオフで
きる能力である。従って、フォトクロミックシステム
が、スイッチオフ状態にあるとき書類の判読性は損なわ
れない。実際セクションＩの２層構造の底層が光色又は
白色を有する時、写真複写防止紙はほとんど白色紙であ
る。ここに、相互作用複写不能用紙又は書類の製造を可
能にする新規な写真複写防止又はテレファクシミリ防止
技術の発明を開示する。この複写不能は、そのような書
類を写真複写しようとすると、スイッチオン又はオフす
る。更に、本発明は書類の複写不能特性と判読性を分離
しているので、判読性を非常に改善できる。
本発明の１つの効果は、偽造技術は通常光学活性効果
を変化させられないので、本発明による書類は、本発明
によらない偽造書類から、容易に区別できることであ
る。従って、偽造書類は、フォトクロミックテストに真
の原本が反応するようには反応しない。従って、本発明
は偽造防止にも使用できる。
本発明の他の実施例は、当業者に容易で明らかであろ
う。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−90480（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310381（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114872（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−191044（ＪＰ，Ｕ) 実公 平１−31513（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4137194（ＵＳ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一主面を有する基質があり、フ
    ォトクロミック色素を前記一主面に塗布し、前記一主面
    は応答時間光に露出するとその露出に応答して色が変わ
    り、 前記応答時間は一定時間前記色素によって吸収された光
    の量の関数であり、 写真複写，テレファクシミリ送信等により所定量の光が
    前記一主面に照射されると前記色の変化が前記一主面の
    情報の再生を防ぐ再生防止方法において、 光学要素（11,41,43,61,62,63,101）を前記一主面及び
    ／又は前記フォトクロミック色素に適用し、前記所定量
    光から前記色素が吸収する光の割合を増加させて、前記
    応答時間を減少させそれにより前記色素の色の変化を加
    速することを特徴とする写真複写、テレファクシミリ送
    信等による情報担持基質の再生防止方法。
  2. 【請求項２】透明な基質への前記フォトクロミック色素
    の塗布工程が、前記色素を透明球形カプセル（10）に封
    入し前記一主面を前記カプセルで塗布することからな
    り、 前記光学要素適用工程が前記一主面より離れ面している
    部分で前記球形カプセルの表面全部より少ない部分を反
    射コーティング（11）で覆うことからなる請求の範囲第
    １項記載の再生防止方法。
  3. 【請求項３】前記封入工程が前記色素を前記応答時間を
    減少する液体溶剤と共に封入することからなる請求の範
    囲第２項記載の再生防止方法。
  4. 【請求項４】前記光学要素適用工程が前記色素をファブ
    リー・ペロー構造に配置することからなり、前記ファブ
    リー・ペロー構造は前記一主面に隣接する少なくとも一
    部の反射面（41）及び少なくとも一部の反射面（43）を
    含みその間に前記色素（42）を有する請求の範囲第１項
    記載の再生防止方法。
  5. 【請求項５】前記光学要素適用工程が前記一主面に薄膜
    光増強体（61,62,63,101）を塗布することからなり、そ
    の表面に入射する光が増大した強度で前記一主面と平行
    の方向で前記色素に当たる請求の範囲第１項記載の再生
    防止方法。
  6. 【請求項６】一主面、及び前記一主面に塗布されたフォ
    トクロミック色素を有し、前記一主面は応答時間光に露
    出するとその露出に応答して色が変わり、前記応答時間
    は一定時間前記色素によって吸収された光の量の関数で
    あり、 写真複写，テレファクシミリ送信等により所定量の光が
    前記一主面に照射されると前記色の変化が前記一主面の
    情報の再生を防ぐ再生防止基質において、 光学要素（11,41,43,61,62,63,101）が前記一主面及び
    ／又は前記フォトクロミック色素に適用され、前記所定
    量光から前記色素が吸収する光の割合が増加され、前記
    応答時間が減少しそれにより前記色素の色の変化が加速
    されることを特徴とする写真複写、テレファクシミリ送
    信等による再生防止基質。
  7. 【請求項７】前記基質は透明であり、前記フォトクロミ
    ック色素は透明球形カプセルに封入され前記一主面を覆
    っており、前記光学要素が前記一主面より離れ面してい
    る部分で前記球形カプセルの表面全部より少ない部分を
    覆っている反射コーティング（11）である請求の範囲第
    ６項記載の再生防止基質。
  8. 【請求項８】前記色素は前記応答時間を減少させる液体
    溶剤と共に封入されている請求の範囲第７項記載の再生
    防止基質。
  9. 【請求項９】前記光学要素がファブリー・ペロー構造で
    あり、前記ファブリー・ペロー構造は前記一主面に隣接
    する少なくとも一部の反射面（43）及び少なくとも一部
    の反射面（41）があるその間に前記色素（42）を有する
    請求の範囲第６項記載の再生防止基質。
  10. 【請求項１０】前記光学要素が前記一主面に塗布された
    薄膜光増強体（61,62,63,101）であり、その表面に入射
    する光が増大した強度で前記一主面と平行の方向で前記
    色素に当たる請求の範囲第６項記載の再生防止基質。
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