KR20070097500A - 보안 형상부, 이의 이용 및 이의 제조 방법 - Google Patents

보안 형상부, 이의 이용 및 이의 제조 방법 Download PDF

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리차드 안토니 아인혼
스콧 토마스 하우브리크
네드 제이 하드만
자이니샤 알. 샤흐
림플 브하티아
랄프 이. 코른브레케
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Abstract

본 발명은 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로부터 형성, 생성, 인쇄되는 보안 형상부에 관한 것이다. 바람직하게, 보안 형상부는 금속 나노입자를 포함하는 반사성 보안 형상부이고, 반사성 보안 형상부는 직접 기록 방법, 예를 들어 금속 나노입자를 포함하는 잉크를 이용한 잉크젯 인쇄 방법에 의해 형성된다. 본 발명은 또한 많은 적용예에서의 이들 보안 형상부의 사용에 관한 것이고 이들을 형성하는 방법에 관한 것이다.
금속 입자, 나노입자, 인쇄, 보안, 형상부, 반사성, 전도성, 잉크

Description

보안 형상부, 이의 이용 및 이의 제조 방법 {SECURITY FEATURES, THEIR USE, AND PROCESSES FOR MAKING THEM}
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 전체 개시 내용이 여기에서 참조로 포함되는 2005년 1월 14일자로 출원된 미국 가출원 제60/643,577호의 권리를 청구한다.
본 발명은 보안 형상부, 이의 이용 및 보안 형상부의 제조 공정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반사성이고 바람직하게는 적어도 부분적으로 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자로 형성된 보안 형상부에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 보안 형상부를 제조하는 공정에 관한 것으로, 특히 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크를 이용하여 반사성 보안 형상부를 인쇄하는 공정에 관한 것이다.
최근 컬러 복사 및 인쇄의 발달로 인하여 은행권과 같은 보안 증서의 위조를 방지하기 위한 새로운 방법의 개발에 대한 중요성이 증가하고 있다. 많은 기술들이 개발되는 한편, 중요성을 증가시키는 분야로는 특히 컬러 복사기나 프린터로 용이하게 복사할 수 없는 보안 형상부를 개발하는 것이다.
개발되어온 하나의 해결책은 복사물과 시각적으로 구분되는 인쇄된 이미지를 생성하는 잉크를 개발하는 것이다. 예를 들어, 전체가 여기에 참조로서 포함된 미국 특허 제5,059,245호, 제5,569,535호 및 제4,434,010호는 적층된 얇은 박판 또는 박편의 사용을 개시한다. 이들 안료로 생성된 이미지는 각 조건 등색(angular metamerism), 즉 보이는 각에 따라 색이 변하는 특성을 나타낸다. 이들 안료는, 예를 들어 지폐에 사용되는 보안 잉크 내에 포함되어 왔다. 이들 안료는 또한 플라스틱 제품의 응용예에 포함된다(2000년 5월 4일자로 공개된 PCT 공개 제WO 00/24580호 참조). 부가적인 잉크 및 보안 형상부가, 여기에 전체가 참조로 포함된 미국 특허 제4,705,356호, 제4,779,898호, 제5,278,590호, 제5,766,738호 및 제6,114,018호에 개시되어 있다.
전체가 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제6,013,307호는 2개의 한정된 타입의 조도(illumination)를 기초로 제형화된 잉크와 기준 잉크 사이에 최대로 가능한 조건 등색을 생성하기 위하여 제형화된 단일 염료 또는 적어도 2개 염료의 혼합물을 포함하는 인쇄용 잉크를 개시한다. 원본 이미지는 그의 복사본과 비교하여 시각적으로 명확히 확인할 수 있는 차이를 갖는 것으로 설명된다.
보안 증서를 제조하는 데 사용되는 다른 해결책은 육안으로는 볼 수 없으나 특정 조건 하에서는 볼 수 있는 재료를 포함하는 "잠복" 이미지를 생성하는 것이다. 예를 들어, 미국 특허 제5,324,567호, 제5,718,754호 및 제5,853,464호는 라만(Raman) 활성 합성물의 사용을 개시한다. 미국 특허 제5,944,881호 및 제5,980,593호는 잉크에 사용될 수 있는 형광 재료를 설명한다. 또한, 미국 특허 제4,504,084호는 적외선에서 적어도 부분적으로 불투명하거나 보이는 제1 컬러와 가 시 스펙트럼에서 제1 컬러를 숨기지만 적외선에는 보이지 않는 제2 컬러로 구성된 정보 표시를 포함하는 증서를 개시한다.
화학 약품에 노출될 때 변하는 잉크가 보안 증서에 대해 또한 사용되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,720,801호, 제5,498,283호 및 제5,304,587호는 인쇄될 때는 보이지 않고 표백되었을 때 현색(顯色)하는 잉크 조성물을 개시한다.
이러한 노력이 복사가 힘든 인쇄된 이미지를 제공하는지만, 컬러 복사기 또는 컬러 인쇄기는 계속하여 진보되고 있다. 따라서, 쉽게 복사될 수 없고 복제물과 시각적으로 구별되는 이미지, 특히 보안 증서용 이미지를 생성하는 방법이 제공될 필요성이 남아 있다.
더욱이, 가변 정보가 쉽고 용이하게 복제 또는 복사될 수 없는 일련 번호와 같이 특정 제품 단위에 대해 개별화되는 정보와 같은 가변 정보를 표시하는 보안 형상부를 생성할 수 있도록 하는 필요성이 존재한다. 또한, 상업적으로 수용할 만한 비용으로 높은 해상도를 갖고 가변 정보를 표시하는 보안 형상부를 생성할 수 있도록 하는 필요성이 존재한다.
일 실시예에서, 본 발명은 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부에 관한 것이다.
다른 실시예에서, 본 발명은 금속 입자를 선택적으로 포함하는 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부에 관한 것이다.
금속 입자는 대략 5 μm보다 작은, 대략 1 μm보다 작은, 대략 500 nm보다 작은, 또는 대략 100 nm보다 작은 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 금속 입자는 선택적으로 대략 50 nm 내지 대략 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는다. 보안 형상부는 선택적으로 금속 나노입자를 포함한다. 반사성 보안 형상부의 적어도 일부는 바람직하게는 가변 정보를 표시한다. 또한, 반사성 보안 형상부는 발광성일 수 있다.
일 태양에서, 반사성 보안 형상부는 기재(substrate) 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩된다. 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 반사성 보안 형상부를 통하여 선택적으로 볼 수 있으나, 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐리다.
반사성 보안 형상부는 금속 입자를 포함하는 잉크로 기재 상에 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게, 반사성 보안 형상부는 복제하기 어려운 광학 효과를 나타낸다. 예를 들어, 반사성 보안 형상부는 선택적으로 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하는 기재 상에 배치되고, 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 반사성 보안 형상부는 투명 표면 상에 배치된다. 본 태양에서, 반사성 보안 형상부는 바람직하게는 광 간섭 패턴을 나타낸다.
금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 선택적으로 포함한다. 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 선택적으로 대략 700 nm보다 작다. 예를 들어, 금속 입자의 대부분은 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성(neck)될 수 있다.
일 실시예에서, 반사성 보안 형상부는 적어도 부분적으로 반투명한 반사층을 포함한다. 일 실시예에서, 반사층은 불연속 반사층을 포함하고, 불연속 반사층은 금속 입자를 포함한다. 반사층은, 적어도 하나가 선택적으로 가변 정보를 포함하는 다수의 마이크로 이미지를 포함할 수 있다. 바람직하게, 다수의 마이크로 이미지는 대략 0.5 mm보다 작은 평균 최대 직경을 갖는다. 다른 실시예에서, 반사층은 연속 반사층은 포함하고, 연속 반사층은 금속 입자를 포함한다. 연속 반사층은 아반투명(translucent) 또는 불투명일 수 있다. 예를 들어, 연속 반사층은 선택적으로 기재 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되고, 이미지는 종방향 변화 지형부(longitudinally varying topography)를 갖는다. 본 실시예에서, 연속 반사층은 바람직하게는 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이(translation)를 나타낸다.
다른 실시예에서, 본 발명은 (a) 이미지를 포함하는 표면을 갖는 기재와, (b) 이 표면의 적어도 일부 상에 배치된 금속 입자를 포함하고 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되는 반사층을 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다. 바람직하게, 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 반사층을 통하여 볼 수 있으나, 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐릴 수 있다. 바람직하게, 제2 각도는 대략 180도에서 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도이다. 반사층은 다수의 반사 이미지를 포함한다. 이미지는 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정으로부터 선택적으로 형성된다. 다른 태양에서, 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 (a) 금속 입자를 포함하는 잉크를 제공하는 단계와, (b) 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함하는, 반사성 보안 형상부를 형성하는 공정에 관한 것이다. 반사성 보안 형상부의 적어도 일부는, 잠복(covert) 정보 및/또는 현시(overt) 정보를 선택적으로 포함하는 가변 정보를 선택적으로 표시한다. 이상적으로, 반사성 보안 형상부는 대략 15 m/s보다 높은 속도로 형성된다. 단계 (b)는 바람직하게는 사실상 일정한 온도에서 연속적으로 일어난다. 일 실시예에서, 단계 (b)는 잉크 저장조로부터의 잉크로 인쇄 헤드를 통하여 기재 상에 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하고, 잉크 저장조 또는 인쇄 헤드의 온도는 대략 섭씨 30도보다 크다. 선택적으로, 공정은 (c) 자외선 또는 적외선 복사선을 인쇄된 잉크 상에 인가하는 단계를 더 포함한다. 선택적으로, 잉크는 비자외선 경화 비히클(non-UV-curable vehicle)을 포함하고, 공정은 (c) 자외선 복사선을 인쇄된 잉크에 인가하는 단계를 더 포함한다. 선택적으로, 반사성 보안 형상부는 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하는 기재 상에 인쇄되고, 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 반사성 보안 형상부는 투명 표면 상에 인쇄되어, 보안 형상부는 바람직하게는 광 간섭 패턴을 나타내게 된다. 특히 바람직한 실시예에서, 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하기 위하여 이미지를 갖는 기재 표면 상에 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함한다. 본 태양에서, 바람직하게, 이미지는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 반사성 보안 형상부를 통하여 볼 수 있으나, 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐릴 수 있다. 이미지는 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정으로부터 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 직접 기록 헤드를 갖는 직접 기록 프린터를 이용하여 보안 형상부를 인쇄하는 직접 기록 인쇄 공정에 관한 것으로, 직접 기록 헤드는 잉크의 액적을 생성하여 기재 상에 침착할 수 있고, 잉크는 금속 입자를 포함하고, 이러한 공정은 생성된 잉크의 각 액적이 대략 5 피코리터 내지 대략 100 피코리터의 잉크를 포함하도록 5000 s-1보다 큰 값으로 직접 기록 헤드를 작동시키는 단계를 포함하고, 기재는 1 m/s보다 높은 속도로 이동한다. 공정은 선택적으로 잉크 및/또는 직접 기록 헤드를 가열하는 단계를 더 포함한다. 특히, 잉크 또는 직접 기록 헤드의 온도는 대략 섭씨 30도 내지 대략 섭씨 100도의 온도에서 선택적으로 유지된다. 바람직하게, 이러한 작동은 사실상 일정한 온도에서 연속하여 일어난다. 바람직하게, 직접 기록 헤드는 대략 100 μm보다 크지 않은 직경을 갖는 하나 이상의 오리피스를 포함한다. 형성된 보안 형상부는 바람직하게는 대략 200 μm보다 작은 크기를 갖고, 가변 정보, 선택적으로는 잠복 정보 및/또는 현시 정보를 선택적으로 포함한다. 바람직하게, 보안 형상부는 대략 15 m/s보다 높은 속도로 형성된다. 이러한 공정은 자외선 또는 적외선 복사선을 침착된 액적에 인가하는 단계를 선택적으로 더 포함한다. 일 태양에서, 잉크는 비자외선 경화 비히클을 포함하고, 이 공정은 침착된 잉크에 자외선 복사선을 인가하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 (a) 금속 입자를 포함하는 잉크를 제공하는 단계와, (b) 기재의 속도를 기초로 1 m/s보다 높은 (예를 들어, 대략 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s 또는 20 m/s보다 높은) 속도로 반사성 보안 형상부를 형성하도록 기재 상에 잉크로 인쇄하는 단계를 포함하는, 반사성 보안 형상부를 형성하는 공정에 관한 것이다. 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 직접 기록 인쇄(예를 들어, 잉크젯 인쇄 또는 디지털 인쇄)하는 단계를 선택적으로 포함한다. 바람직하게, 보안 형상부는, 적어도 부분적으로, x 및 y 방향으로 대략 200 dpi보다 큰 (예를 들어, 대략 300 dpi보다 큰, 또는 대략 400 dpi보다 큰) 해상도를 갖는다.
다른 실시예에서, 본 발명은 금속 입자를 포함하고 전도성 인증 형상부를 나타내는 보안 형상부에 관한 것이다. 예를 들어, 금속 입자는 바람직하게는 벌크 금속(bulk metal)을 포함하고, 보안 형상부의 적어도 일부는 벌크 금속의 비저항(resistivity)의 대략 30배보다 크지 않은, 또는 대략 20배보다 크지 않은 비저항을 가질 수 있다. 보안 형상부는 또한 바람직하게는 반사성이고, 그리고/또는 자기 특성을 포함한다. 일 태양에서, 보안 형상부는 사실상 비전도성이나 전도성 부분을 포함한다. 예를 들어, 전도성 부분은 벌크 금속의 비저항의 대략 30배보다 작은, 또는 대략 20배보다 작은 비저항을 가질 수 있는 한편, 보안 형상부는 벌크 금속의 비저항의 적어도 30배, 또는 적어도 50배인 비저항을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 금속 입자를 포함하고 자외선 경화 유기 조성물이 없는 자외선 경화 보안 형상부에 관한 것이다. 금속 입자는 바람직하게는 대략 5 μm보다 작은, 또는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 자외선 경화 보안 형상부는 선택적으로 금속 나노입자를 포함한다. 자외선 경화 유기 조성물은 선택적으로 자외선 경화 비히클 또는 자외선 경화 모노머(monomer) 또는 폴리머(polymer)이다. 이상적으로, 자외선 경화 보안 형상부는 금속 나노입자의 소결된 망상 조직을 형성하도록 경화 가능하다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전도성 부분 또는 성분을 포함하는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부에 관한 것으로, 보안 형상부는 자외선 경화 조성물이 없다.
다른 실시예에서, 본 발명은 (a) 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 입자를 포함하는 제1 층과, (b) 제1 층 상에 적어도 부분적으로 배치되고, 제2 금속 산화물을 포함하는 제2 금속 입자를 포함하는 제2 층을 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다. 바람직하게, 보안 형상부는 (c) 제2 층 상에 적어도 부분적으로 배치되고, 제1 금속 산화물을 포함하는 제3 금속 입자를 포함하는 제3 층을 더 포함한다. 선택적으로, 제1 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 제2 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 제1 금속 산화물은 제2 금속 산화물과 서로 다르다. 바람직한 실시예에서, 제1 금속 산화물은 티타니아를 포함하고, 제2 금속 산화물은 운모를 포함한다. 이러한 보안 형상부는 바람직하게는 잠재 위조자가 복제하는 것을 매우 어렵게 하는 광학 효과를 제공하도록 경사짐에 따라 색이 변화하는 것을 나타낸다.
다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 본 발명의 보안 형상부를 포함하는 은행권, 브랜드 인증 태그, 제품 또는 생산품, 납세필 인지, 알코올 음료 병 및 담배 제품에 관한 것이다.
본 발명은 이하의 제한하지 않는 도면으로 보다 더 잘 이해될 것이다.
도1A 내지 도1E는 구멍 또는 갭을 갖는 반투명한 반사 형상부를 형성하도록 채용될 수 있는 패턴의 몇몇 예를 나타내는 도면이다.
도2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 태양에 따른 광 흐림(photo-obscuring) 효과를 설명하는 보안 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보안 형상부의 단면을 나타내는 도면이다.
도4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보안 형상부의 단면을 나타내는 도면이다.
도입
예를 들어 향수, 약품, 담배, 알코올 제품 등의 브랜드가 찍힌 제품과, 예를 들어 여권, 채권, 표, 납세필 인지, 은행권 등의 보안 증서와 같은 다양한 적용례의 보안 형상부는 매우 중요한 산업이 되어 왔다. 위조자들은 보다 교묘해지고, 진보된 컬러 복사기와 같은 기술 개발품들은 이들이 1년에 수십억 달러에 달하는 사업 및 소비자들을 빼앗아가는 것을 용이하게 한다.
오늘날 이미 사용 중인 많은 보안 장치가 있다. 통상 보안 형상부는 다양한 공정 및 많은 형태의 잉크로 형성되어 왔다. 일반적으로, 이러한 공정으로는 종래의 페이스트나 페이스트 잉크를 사용하는 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 및 음각 인쇄를 포함한다. 그러나, 독창적인 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자와 같은 독특한 재료를 제조하는 독창적인 공정의 개발 전까지, 본 발명의 보안 형상부는 불가능했다. 잉크, 바람직하게는 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 금속 입자, 바람직하게는 나노입자를 포함하는 디지털 잉크는 전술된 공정을 개선할 뿐만 아니라 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 직접 기록 인쇄, 디지털 인쇄, 또는 잉크젯 인쇄할 수 있게 한다. 더욱이, 직접 기록 인쇄, 특히 잉크젯 인쇄는 종래의 공정으로는 형성될 수 없는 보안 형상부를 형성할 수 있도록 한다. 본 발명은 또한, 예를 들어 일련 번호화(serialization) 또는 개별화 등을 통하여 가변 정보를 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다. 만일 불가능하지 않다면, 직접 기록 인쇄를 하지 않고서 이는 상당히 비효율적이고 고가일 것이다. 더욱이, 본 발명의 잉크는 고속 인쇄가 요구되는 상업적인 적용예에서 상당히 도움이 될 것이다.
금속 입자
몇몇 실시예에서, 본 발명은 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부와, 이들 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크, 바람직하게는 디지털 잉크로 이러한 보안 형상부 를 형성하기 위한 공정에 관한 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "금속 입자"는 금속 또는 금속적 특성을 포함하고 대략 10 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 입자를 의미한다. 바람직하게, 금속 입자는 대략 7 μm보다 작은, 바람직하게는 대략 5 μm보다 작은, 보다 바람직하게는 대략 3 μm보다 작은, 그리고 더욱 바람직하게는 2 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 용어 "금속 나노입자"는 금속 또는 금속적 특성을 포함하고 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 입자를 의미한다. 본 기술 분야의 숙련자는 입자 개체군의 평균 입자 크기를 측정하는 많은 기술이 있다는 것을 인식할 것인 데, 전자 주사 현미경(scanning electron microscopy: SEM)이 특히 바람직한 기술이다. 미크론 크기의 (예를 들어, 대략 1 μm 내지 대략 10 μm의) 입자들의 평균 입자 크기를 측정하는 다른 방법은 (예를 들어, 등록 상표 아큐사이저(AccuSizerTM) 입자 크기 분석기를 이용한) 단일 입자 광 감쇄 기술(single particle light obscuration technique)에 의한 것이다. 작은 (예를 들어, 대략 1 μm보다 작은) 입자들의 평균 입자 크기는 (예를 들어, 등록 상표 말번(MalvernTM), 등록 상표 제타사이저(ZetaSizerTM)를 이용하는) 준탄성 광 산란(quasi-elastic light scattering: QELS)을 이용하여 또한 측정 가능하다. "금속을 포함"함으로써, 입자의 전부 또는 일부가 금속(예를 들어, (산화 상태가 아닌) 기본 금속 또는 금속의 혼합물이나 합금)이나 금속 함유 화합물(예를 들어, 금속 산화물 또는 금속 질화물)을 전체적으로 또는 부분적으로 포함하는 것을 의미하게 된다. 따라서, 바람직한 일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나 노입자는 금속, 금속 합금 및 금속 함유 화합물(예를 들어, 금속 산화물)로 구성된 그룹으로부터 선택된 성분을 포함한다. 그에 더하여, 또는 이와 달리, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속적 특성을 갖는 성분을 포함할 수 있다. 용어 "금속적 특성"은 금속과 유사한 광학적 반사 또는 광택 특성을 의미한다. 예를 들어, 성분은 작은 전자 밴드 갭을 갖는 특성에 의해 금속적 특성을 나타낼 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 바람직하게는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 대략 500 nm보다 작은, 보다 바람직하게는 대략 250 nm보다 작은, 보다 더 바람직하게는 대략 100 nm보다 작은, 그리고 가장 바람직하게는 대략 80 nm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 선택적으로 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 대략 20 nm보다 큰, 대략 25 nm보다 큰, 대략 30 nm보다 큰, 대략 40 nm보다 큰, 대략 50 nm보다 큰, 대략 100 nm보다 큰, 대략 250 nm보다 큰, 또는 대략 500 nm보다 큰 평균 입자 크기를 갖는다. 범위의 관점에서, 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 선택적으로 대략 20 nm 내지 대략 5 μm, 바람직하게는 대략 25 nm 내지 대략 3 μm, 보다 바람직하게는 대략 30 nm 내지 대략 2 μm, 보다 더 바람직하게는 대략 40 nm 내지 대략 1 μm, 보다 바람직하게는 대략 50 nm 내지 대략 500 nm, 보다 바람직하게는 대략 50 nm 내지 대략 100 nm, 그리고 가장 바람직하게는 대략 50 nm 내지 대략 80 nm인 범위의 평균 입자 크기를 갖는다. 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 일봉(single modal) 또는 (이봉(bimodal), 삼봉(trimodal) 등과 같은) 다봉(multi-modal) 입자 크기 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 5 μm보다 큰, 예를 들어 4 μm보다 큰, 3 μm보다 큰, 2 μm보다 큰, 1 μm보다 큰, 500 nm보다 큰, 250 nm보다 큰, 또는 100 nm보다 큰 (구형 입자의 직경과 같이 가장 큰 치수를 의미하는) 입자 크기를 갖는 입자가 사실상 없다. 본 특허의 명세서 및 첨부된 청구항을 위해, "사실상 없음"은 무게로 대략 50%보다 많지 않은, 바람직하게는 대략 40%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 대략 30%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 대략 20%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 10%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 대략 5%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 대략 1%보다 많지 않은, 보다 바람직하게는 대략 0.5%보다 많지 않은, 그리고 가장 바람직하게는 대략 0.25%보다 많지 않은 것을 포함한다.
본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자와 보안 형상부에 사용하기 위한 금속의 한정되지 않는 예는, 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈, 코발트, 팔라듐, 백금, 인듐, 주석, 아연, 티타늄, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 철, 로듐, 인듐, 루테늄, 오스뮴, 납 및 이들의 혼합물과 같은 주요 그룹 금속뿐만 아니라 전이 금속도 포함한다. 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 금속의 한정되지 않는 예는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 니켈, 코발트, 로듐, 팔라듐 및 백금을 포함하는 데, 은, 구리 및 니켈이 특히 바람직하다. 선택적으로, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함한다. 금속적 특성을 나타내고 본 발명의 보안 형상부 및 잉크의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로서 유용할 수 있는 금속 함유 화합물 또는 성분의 한정되지 않는 예는 금속 산화물, 금속 질화물 (예를 들어, 질화티타늄 또는 질화탄탈), 금속 황화물 및 몇몇 반도체를 포함한다. 금속 함유 화합물(들)은 바람직하게는 금속적 특질 또는 특성을 발생시키는 작은 전자 밴드 갭을 갖는다. 예시적인 금속 산화물의 한정되지 않는 목록에는 인청동과 같은 다른 청동뿐만 아니라 산화수소텅스텐, 산화나트륨텅스텐 및 산화리듐텅스텐을 포함하는 텅스텐청동과 같은 청동을 포함한다. 추가의 산화텅스텐은 전체가 여기에서 참조로 포함되고 2005년 12월 8일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2005/0271566Al호에 개시되어 있다. 일 태양에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속적 특성을 갖는 광물을 포함한다. 금속 입자 및/또는 금속 나노입자에 적절한 예시적 재료의 한정되지 않는 목록에는 백철광 및 황철광을 포함한다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속적 특성을 제공하는 에나멜 또는 유리/금속 복합물을 포함한다. 일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속적 특성을 제공하는 진주 광택 재료 및/또는 유백광 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부는 또한 (본 발명의 보안 형상부를 제조, 형성, 인쇄 또는 생성하는 데 이용되는 잉크뿐만 아니라), 안료 또는 염료를 선택적으로 포함하는 둘 이상의 상이한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 혼합물을 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부는 금속 합금이나 금속 혼합물 또는 금속 함유 화합물의 형태인 둘 이상의 금속을 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다. 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로서 유용한 합금의 한정되지 않는 예는 Cu/Zn, Cu/Sn, Ag/Ni, Ag/Cu, Pt/Cu, Ru/Pt, Ir/Pt 및 Ag/Co을 포함한다. 선택적으로, 금속 입자 및/또는 나노입자는 청동, 텅스텐청동, 또는 황동과 같은 합금을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는, 예를 들어 (대략 15 nm 두께의 은으로 된 쉘에 의해 둘러싸인 대략 20 nm 직경의 니켈 코어와 같이) 니켈을 포함하는 코어와 은을 포함하는 쉘과 같은 2개의 상이한 금속으로 제조된 코어-쉘 구조를 갖는다. 다른 실시예에서, 코어-쉘 구조는 금속 산화물 코어에 다른 금속 산화물 코팅이 구비된 것으로 이루어질 수 있다. 한정되지 않는 예는 운모 코어 및 티타니아 코팅을 포함하는 나노입자 코어-쉘 구조이다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속-효과 입자 및/또는 안료를 포함한다. 금속 효과 안료를 생성하기 위한 하나의 방법은 (예를 들어, 운모 상에 TiO2와 같이) 금속 산화물 또는 세라믹의 하나를 다른 하나 위에 얇은 층으로 침착시키는 것이다. 금속-효과 안료는 전체가 여기에 참조로 포함된 문헌[CENEAR Vol. 81, No. 44, pp. 25-27 (November 3, 2003) (ISSN 0009-2347)]에 더 개시되어 있다.
다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속성의 제1 상(phase)과 비금속성의 제2 상을 갖는 복합물 입자를 포함한다. 본 실시예에서, 제2 상은 바람직하게는 금속성 제1 상의 반사성 또는 광택성이 사실상 떨어지지 않는다. 제2 상에 대한 한정되지 않는 예는 규산염, 붕산염 및 이산화규소를 포함한다. 복합물 입자의 구조는 제2 상이 제1 상과 혼합되어 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 형성하거나, 제1 상이 제2 상 위의 코팅이거나, 또는 제2 상이 제1 상 위의 코팅이 되는 것일 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 (기본 금속 또는 금속의 혼합물이나 합금을 포함하는) 제1 금속 상과 금속 함유 화합물(예를 들어, 티타니아 또는 알루미나와 같은 금속 산화물)을 포함하는 제2 상을 갖는 복합물 입자를 포함한다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 (기본 금속 또는 금속의 혼합물이나 합금을 포함하는) 제1 금속 상과 안료 또는 염료를 포함하는 제2 상을 갖는 복합물 입자를 포함한다. 안료 또는 염료는 바람직하게는 제1 상의 반사성 또는 광택성이 사실상 떨어지지 않는다. 본 태양에서, 안료 또는 염료는 (예를 들어, 금과 같은) 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 색을 제1 상의 고유한 금속 색에서 다른 색으로 바꿀 수 있다. 제2 상에 적합한 염료 또는 안료의 한정되지 않는 예는 황색, 녹색, 청색, 적색 및/또는 주황색 염료 또는 안료의 하나 이상을 포함한다. 선택적으로, 복합 (또는 비복합) 금속 입자 및/또는 금속 나노입자에서 얻어지는 금속 색은 가시 스펙트럼의 임의의 색의 금속 반사성 또는 광택성뿐만 아니라 은색, 구리색, 청동색, 금색 및 흑색으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
보안 형상부, 바람직하게는 본 발명의 반사성 보안 형상부에 사용되기에 적절하고, 이들 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크, 바람직하게는 디지털 잉크에 사용되기 적절한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 여러 방법에 의해 생산될 수 있다. 예를 들어, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는, 예를 들어 2005년 1월 21일자 출원의 미국 가출원 제60/645,985호에 개시된 바와 같은 분무 열분해에 의해, 또는 전체 내용이 여기에서 참조로 완전 히 포함되는 2005년 4월 29일자 출원의 미국 특허 출원 제11/117,701호에 개시된 바와 같은 유기 매트릭스에 형성될 수 있다. 금속 입자 및 금속 나노입자를 제조하는 하나의 바람직한 방법의 한정되지 않는 예는 폴리올 공정으로 알려지고, 전체 내용이 여기에서 참조로 완전히 포함되는 미국 특허 제4,539,041에 개시되어 있다. 폴리올 공정의 일 변형예는 예를 들어, 피. 와이. 실버트(P.Y. Silvert) 등의 "폴리올 공정에 의한 콜로이드 은 분산체의 제조" 1부 - 합성 및 특성화, 제이. 메이터 켐(J. Mater. Chem.), 1996, 6(4), 573-577; 2부 - 입자 형성의 메커니즘, 제이. 메이터 켐, 1997, 7(2), 293-299에 개시되어 있는 데, 이들 문헌의 개시 내용은 여기에서 참조로 완전히 포함되어 있다. 간단히, 폴리올 공정에서, 금속 화합물은 해당 금속 입자를 산출하는 상승된 온도에서, 예를 들어 글리콜과 같은 폴리올에 용해되고 그에 의해 환원 또는 부분적으로 환원된다. 변형된 폴리올 공정에서, 환원은 용해된 반응집(anti-agglomeration) 물질, 바람직하게는 폴리머, 가장 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈(PVP)이 있는 상태에서 수행된다.
금속 입자, 특히 금속 나노입자를 생성하기 위한 폴리올 공정의 특히 바람직한 변형예는 모두 여기에 참조로 완전히 포함되고 함께 계류 중인 미국 특허 출원 제60/643,577호(2005년 1월 14일자 출원), 제60/643,629호(2005년 1월 14일자 출원) 및 제60/643,578호(2005년 1월 14일자 출원), 캐봇 코포레이션(Cabot Corporation)의 특허 문서 번호 제2005A001.2호, 제2005A002.2호, 제2005A003.2호에 개시된다. 변형된 폴리올 공정의 바람직한 태양에서, 용해된 금속 화합물(예를 들어, 질화은과 같은 은 화합물)은 (예를 들어, 대략 섭씨 120도의) 상승된 온도에 서 그리고 폴리머, 바람직하게는 PVP와 같은 헤테로 원자 함유 폴리머가 있는 상태에서 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등과 같은) 폴리올과 함께 화합되고 그에 의해 환원된다.
보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부 또는 이들 형상부에 사용되는 잉크, 바람직하게는 디지털 잉크의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 잉크, 바람직하게는 금속성 잉크, 보다 바람직하게는 잉크젯 잉크와 같은 디지털 잉크에 분산될 때 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 응집을 억제하는 반응집 물질을 선택적으로 포함한다. 반응집 물질은 무기물 또는 유기물일 수 있고, 저분자량 화합물, 바람직하게는 저분자량 유기 화합물, 예를 들어 대략 500 amu보다 크지 않은, 보다 바람직하게는 대략 300 amu보다 크지 않은 분자량을 갖는 화합물을 포함할 수 있고, 그리고/또는 적어도 대략 1,000 amu, 예를 들어 적어도 대략 3,000 amu, 적어도 대략 5,000 amu, 또는 적어도 대략 8,000 amu, 그러나 바람직하게는 대략 500,000 amu보다 높지 않은, 예를 들어 대략 200,000 amu보다 높지 않은, 또는 대략 100,000 amu보다 높지 않은 (무게 평균) 분자량을 갖는 올리고 또는 폴리머 화합물, 바람직하게는 유기 폴리머 화합물을 포함할 수 있다. 한정되지 않는 예로서, 반응집 물질, 바람직하게는 폴리머, 그리고 보다 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈은 선택적으로 대략 3,000 amu 내지 대략 60,000 amu 범위 내의 무게 평균 분자량을 갖는다. 예를 들어, 반응집 물질은 선택적으로 대략 10,000 amu, 대략 20,000 amu, 대략 30,000 amu, 대략 40,000 amu 또는 대략 50,000amu의 무게 평균 분자량을 갖는다. 본 발명의 반응집 물질로서 사용되는 특히 바람직한 폴리머는 하나 이상의 치환되지 않은 또는 치환된 N-비닐락탐, 바람직하게는 예를 들어 N-비닐카프로락탐, N-비닐-2-피페리돈 및 N-비닐피롤리돈과 같은 대략 4원 고리(4 ring members) 내지 대략 8원 고리를 갖는 것들의 단량체 단위를 포함하는 폴리머를 포함한다. 이들 폴리머는 호모폴리머 및 코폴리머와 이들의 조합을 포함한다. 본 발명의 반응집 물질로서 사용하기 적절한 폴리머의 다른 한정되지 않는 예는, 예를 들어 전체 개시 내용이 여기에 참조로 특히 포함되고 2004년 9월 23일로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2004/0182533Al호에 개시된다. 바람직한 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 금속 또는 금속 함유 화합물 또는 금속적 특성을 갖는 화합물, 그리고 반응집 작용제, 바람직하게는 폴리머, 그리고 가장 바람직하게는 헤테로 원자 함유 폴리머를 포함한다.
본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 본 발명의 잉크 및 보안 형상부에 유용한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 작은 평균 입자 크기, 바람직하게는 좁은 입자 크기 분포를 갖는 작은 평균 입자 크기를 보인다. 좁은 입자 크기 분포는 직접 기록 응용예 또는 디지털 인쇄에 사용될 수 있는 데, 이는 거대 입자에 의한 직접 기록 장치, 예를 들어 잉크젯 헤드 또는 카트리지의 오리피스가 막히는 것을 제한할 수 있기 때문이다. 좁은 입자 크기 분포는 또한 높은 해상도 및/또는 높은 기록 밀도를 갖는 형상부를 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 사용하기 위한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 선택적으로 형상에 있어 높은 균일도를 보인다. 조성물, 바람직하게는 본 발명의 잉크 조성물 및/또는 보안 형상부, 보다 바람직하게는 본 발명의 디지털 잉크 조성물에 사용하기 위한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 선택적으로 사실상 하나의 형상, 예를 들어 선택적으로 사실상 구 형상이다. 사실상 구 형상인 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 액체 부유액(suspension)에 용이하게 분산될 수 있고, 특히 잉크, 바람직하게는 잉크젯 장치, 직접 기록 툴(tool) 또는 다른 유사 장치나 툴과 함께 사용하기 위한 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크 내에서 침전을 위하여, 유리한 유동 특성을 부여할 수 있다. 포함된 고체 덩어리의 주어진 레벨을 위하여, 사실상 구형인 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 갖는 저점도 금속 조성물은 금속성 박편과 같은 비구형 금속 입자를 갖는 조성물보다 낮은 점도를 가질 수 있다. 또한 사실상 구형인 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 톱니 형상의 또는 플레이트 형상의 입자보다 잘 마모되지 않을 수 있어서, 침착 툴(deposition tool)의 마모 또는 마멸 양을 쉽게 줄일 수 있다.
일 실시예에서, 예를 들어 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부, 그리고/또는 잉크, 바람직하게는 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 디지털 잉크와 같은 본 발명에 유용한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 적어도 대략 70 중량%, 적어도 대략 80 중량%, 적어도 대략 85 중량%, 적어도 대략 90 중량%, 적어도 대략 95 중량%, 또는 적어도 대략 99 중량%는 그 형상이 사실상 구형이다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 사실상 구 형상이 대략 70 중량% 내지 대략 100 중량%, 예를 들어 대략 80 중량% 내지 대략 100 중량% 또는 대략 90 중량% 내지 대략 100 중량% 범위에 있다. 다른 실시예에서, 보안 형상부 및/또는 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크는 박편 형태의 금속 입자가 사실상 없 다. 반대로, 다른 태양에서, 보안 형상부 및/또는 보안 형상부를 형성하는 데 사용된 잉크는, 선택적으로는 구형 입자에 대해 전술된 동일한 무게 백분율로, 박편, 막대, 튜브, 테트라포드(tetrapod), 플레이트, 바늘, 디스크 및/또는 크리스털 형태의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다.
보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크 제형
본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크 또는 잉크들은 여러 상이한 성분을 포함한다. 이상적으로, 잉크는 충분히 전술된 바와 같은 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함한다. 더욱이, 바람직하게 잉크는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 분산시킬 수 있는 비히클(vehicle)을 포함한다. 선택적으로, 잉크는 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
전술된 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 잉크, 바람직하게는 인쇄를 위한, 양호하게는 보안 형상부, 예를 들어 본 발명의 반사성 보안 형상부 및/또는 전도성 보안 형상부의 잉크젯 인쇄나 직접 기록 인쇄 또는 디지털 인쇄를 위한 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크에 사용된다. 비록 재료에 따라 상당히 좌우되지만, 다양한 실시예에서, 잉크, 예를 들어 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크 내에 포함된 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 전체 잉크 조성물의 전체 무게를 기초로 적어도 대략 2 중량%, 예를 들어 적어도 대략 5 중량%, 적어도 대략 10 중량%, 적어도 대략 15 중량%, 적어도 대략 20 중량%, 또는 적어도 대략 40 중량%이다. 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크에 유용한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 전체 함유량은 잉크 조성물의 전체 무게를 기초로 대략 75 중량%보다 높지 않은, 예를 들어 대략 40 중량%보다 높지 않은, 대략 20 중량%보다 높지 않은, 대략 10 중량%보다 높지 않은, 또는 대략 5 중량%보다 높지 않은 것이 바람직하다. 다양한 실시예에서, 잉크는 그 범위에 있어 잉크 조성물의 전체 무게를 기초로 대략 1 중량% 내지 대략 60 중량%의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자, 예를 들어 대략 2 내지 대략 40 중량%의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자, 대략 5 내지 대략 25 중량%의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자, 또는 대략 10 내지 대략 20 중량%의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다. 다른 다양한 실시예에서, 잉크는 잉크 조성물의 전체 무게를 기초로 대략 40 중량% 내지 대략 75 중량%의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자, 예를 들어 대략 40 내지 대략 60 중량%의 금속 입자를 포함한다. 바람직한 함유량을 초과한 함유량은, 바람직하지 않게 높은 점도 및/또는 바람직하지 않은 유동 특성을 초래할 수 있다. 물론, 여전히 유용한 결과를 제공할 수 있는 최대 함유량은 또한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 밀도에 의존한다. 즉, 예를 들어, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 금속의 밀도가 높으면 높을수록 무게 백분율로 수용할 수 있는 바람직한 함유량은 높아질 것이다.
비히클
본 발명의 보안 형상부는 바람직하게는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자에 더하여 비히클을 포함하는 잉크로 형성, 인쇄, 또는 생성된다. 일 실시예에서, 이들 잉크는 전술된 바와 같이 반응집 물질, 예를 들어 폴리머 또는 계면활성제를 더 포함한다. 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크에 사용하기 위한 비히클은 바람직하게는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자, 보다 바람직하게는 반응집 물질을 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 안정적으로 분산시킬 수 있는 액체이다. 예를 들어, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 사실상 응집 및/또는 침전 없이 실온에서 몇일 또는 1, 2, 3주나 1, 2, 3개월 또는 그 이상도 유지될 수 있는 잉크 분산을 제공할 수 있는 비히클이 바람직하다. 이를 위하여, 비히클이 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 표면과 양립할 수 있는 것이 또한 바람직하다. 비히클이 반응집 물질을, 만일 있다면, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로부터 제거하지 않고 적어도 어느 정도 용해할 수 있는 것이 특히 바람직하다. 일 실시예에서, 비히클은 예를 들어 양성자성 용매(protic solvent)와 같은 하나 이상의 극성 성분(용매), 또는 하나 이상의 비양성자성 및 비극성 성분, 또는 이의 혼합물을 포함한다(또는 주로 그로 구성된다). 일 실시예에서, 비히클은 알코올, 폴리올, 아민, 아미드, 에스테르, 산, 케톤, 에테르, 물, 포화 탄화수소, 불포화 탄화수소 및 이의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 용매이다.
본 발명의 보안 형상부가 반사성이나 전도성 또는 이들의 조합 어느 것이든 잉크젯 인쇄 또는 디지털 인쇄와 같이 직접 기록 인쇄를 통하여 인쇄, 형성, 또는 생성되는 경우, 비히클은 바람직하게는, 특히 잉크 조성물의 점도 및 표면 장력의 관점에서, 예를 들어 잉크젯 헤드, 디지털 헤드 및 카트리지와 같은 직접 기록 인쇄 툴(들)과 함께 효과적으로 작용하도록 선택된다.
바람직한 태양에서, 비히클은 적어도 2개의 용매, 바람직하게는 적어도 2개의 유기 용매의 혼합물, 예를 들어 적어도 3개의 유기 용매 또는 적어도 4개의 유기 용매의 혼합물을 포함한다. 하나보다 많은 용매의 사용이 바람직한 데, 이는 특히 조성물의 여러 특성을 (예를 들어, 점도, 표면 장력, 의도된 기재와의 접촉각 등을) 동시에 조절하고 가능한 최적의 값에 가까운 이들 모두의 특성에 이르게 하도록 하기 때문이다. 하나의 바람직한 실시예에서, 비히클은 에틸렌 글리콜, 에탄올 및 글리세롤의 혼합물을 포함한다. 비히클의 한정되지 않는 예는, 예를 들어 전체 개시 내용이 여기에서 참조로 포함되는 미국 특허 제5,853,470호, 제5,679,724호, 제5,725,647호, 제4,877,451호, 제5,837,045호 및 제5,837,041호에 개시된다.
아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 최상의 비히클을 선택하는 데 있어서 의도된 기재의 표면 특성 (예를 들어, 산성도, 친수성 또는 소수성) 및 만일 있다면 (예를 들어, 잉크의 점도 및 표면 장력에 있어서) 침착 툴에 의해 부과된 요구를 또한 고려하는 것이 바람직하다. 원하는 잉크 점도가 구현된 특정 침착 툴에 크게 의존할 수 있으나, 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크, 특히 피에조 헤드를 이용한 잉크젯 인쇄를 위해 계획된 것은 바람직하게는 대략 10 센티포이즈(cP)보다 작지 않은, 예를 들어 대략 12 cP보다 작지 않은, 또는 대략 15 cP보다 작지 않은, 그리고 대략 50 cP보다 높지 않은, 예를 들어 대략 40 cP보다 높지 않은, 대략 30 cP보다 높지 않은, 또는 대략 25 cP보다 높지 않은 (섭씨 20도에서 측정된) 점도를 갖는다. 바람직하게, 잉크 조성물의 점도는 대략 섭씨 2O도 내지 대략 섭씨 4O도 범위의 단지 작은 온도 의존성, 예를 들어 대략 0.4 cP/oC보다 크지 않은 온도 의존성을 보인다. 잉크젯 인쇄 공정에 사용하기 위하여, 잉크의 점도는 바람직하게는 대략 10 cP 내지 대략 40 cP, 바람직하게는 대략 10 cP 내지 대략 35 cP, 그리고 가장 바람직하게는 대략 10 cP 내지 대략 30 cP, 바람직하게는 대략 25 cP보다 작은 범위이다. 에어로졸 젯 분무 공정에 사용하기 위하여, 잉크의 점도는 바람직하게는 대략 20 cP보다 크지 않다. 자동 주사 공정에서, 잉크의 점도는 바람직하게는 대략 5000 cP까지이다. 그라비어 인쇄 공정에 사용하기 위하여, 잉크의 점도는 바람직하게는 대략 15 cP 내지 대략 10O cP의 범위에 있다. 리소그래픽 또는 오프셋 인쇄 공정에 사용하기 위하여, 잉크의 점도는 바람직하게는 대략 5,000 cP 내지 대략 50,000 cP의 범위에 있다.
더욱이, 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 바람직한 잉크는 대략 20 dyne/cm보다 낮지 않은, 예를 들어 대략 25 dyne/cm보다 낮지 않은, 또는 대략 30 dyne/cm보다 낮지 않은, 그리고 대략 40 dyne/cm보다 높지 않은 (섭씨 20도에서 측정된) 바람직한 표면 장력을 보인다. 일 실시예에서, 보안 형상부를 형성하는 데 이용된 잉크 조성물 또는 제형은 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하고, 대략 60 cP보다 작은, 예를 들어 대략 3O cP보다 작은, 또는 대략 2O cP보다 작은 점도를 갖는다.
선택적인 첨가제
본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 및/또는 전도성 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 잉크, 바람직하게는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는, 일 실시예에서, 접착 증진제, 리올로지 개질제, 계면 활성제, 습윤 각 개질제(wetting angle modifier), 습윤제, 결정화 억제제, 바인더, 염료/안료 등과 같은, 그러나 그에 한정되지 않는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는 잉크 내의 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자가 최종적으로 침착되는 기재에 접착되는 것을 용이하게 하는 접착 증진제를 포함한다. 접착 증진제의 한정되지 않는 예는 셸랙, 라텍스, 아크릴레이트, 다른 폴리머, 금속, 또는 주족 산화물(예를 들어, SiO2, CuO)을 포함한다. 접착 증진제의 다른 예는 여기에 참조로 완전히 포함된 미국 특허 제5,750,194호에 개시된다. 금속 입자 및/또는 금속 나노입자와 함께 선택적으로 포함된 반응집 물질은 또한 접착 증진제로서 작용할 수 있다. 더욱이, 덜 바람직하지만, 접착 증진제 또는 임의의 이러한 첨가제는 기재에 직접 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자에 더하여, 침착 후에 잉크의 번짐을 감소시키는 리올로지 개질제를 더 포함한다. 리올로지 개질제의 한정되지 않는 예는 SOLTHDC 250(아베시아(Avecia) 유한회사), SOLSPERSE 21000(알베시아 유한회사), 스티렌 알릴 알코올(SAA), 에틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 폴리알킬렌 카보네이트, 에틸 니트로셀룰로스 등을 포함한다.
일 실시예에서, 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자에 더하여, 최종적으로 형성된 형상부의 내구성을 증가 시키는 바인더를 더 포함한다. 바인더의 한정되지 않는 예는 라텍스, 셸랙, 아크릴레이트 등을 포함한다. 더욱이, 예를 들어 폴리아믹산 폴리머, 아크릴 폴리머, PVP, (알칸, 스티렌 등의) PVP의 코폴리머, 폴리플루오로실리케이트 폴리머, (이.아이. 듀폰 디 네모아 & 컴퍼니에 의해 제조된 등록 상표 조닐(ZonylTM)을 포함하는) 폴리플루오르화 텔로머 및 (예를 들어, 존슨 폴리머 코포레이션(Johnson Polymer Corp.)으로부터 입수 가능한 등록 상표 존크릴(JoncrylTM)이라는 상표명으로 판매되는 것과 같은) 스티렌 아크릴의 코폴리머와 같은, 그러나 그에 한정되지 않는 폴리머는 결합제(예를 들어, 티탄산염 및 시레인)와 같은 물질이 할 수 있는 것과 같이 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 폴리머 기재에 대한 접착력을 향상시킬 수 있다. 이러한 물질은 형상부와 물의 상호 작용을 감소시키는 것뿐만 아니라 형상부의 기재에 대한 접착력을 증가시키는 기능을 할 수 있어서, 형상부를 더 내구성 있게 한다. 결합 증진제는 또한 보안 형상부의 내구성을 증가시키기 위하여 잉크 내에 포함될 수 있다.
기재
전술된 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는 무수한 표면 특성을 갖는 임의의 다양한 재료 상에 인쇄, 침착, 또는 배치되어, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 및/또는 전도성 보안 형상부를 기재 표면 상에 형성, 배치, 또는 인쇄한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형 상부는 보안 형상부가 형성되는 표면을 갖는 기재 상에 하나 이상의 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 잉크 조성물 또는 제형을 이용하여 인쇄된다. 본 실시예에서, 인쇄는 바람직하게는 직접 기록 툴, 예를 들어 잉크젯 프린터, 프린트 헤드, 카트리지 등에 의해 수행되고, 잉크 조성물 또는 제형은 잉크젯 헤드 또는 카트리지를 통하여 분출 가능하다. 가장 바람직한 실시예에서, 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 및/또는 전도성 보안 형상부는 저온의 잉크 제형으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 보안 형상부가 형성되는 기재로 선택되는 것은 종이, 폴리머 등과 같이 연화점(softening point) 또는 용융점이 낮은 기재를 포함한다. 본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 금속 입자 및 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형이 침착되는 기재는 대략 섭씨 300도보다 높지 않은, 예를 들어 대략 섭씨 250도보다 높지 않은, 대략 섭씨 225도보다 높지 않은, 대략 섭씨 200도보다 높지 않은, 대략 섭씨 185도보다 높지 않은, 대략 섭씨 150도보다 높지 않은, 또는 대략 섭씨 125도보다 높지 않은 연화 및/또는 분해 온도를 갖는다.
보안 형상부, 바람직하게는 반사성 및/또는 전도성 보안 형상부를 인쇄하거나 그를 합체하기에 특히 유리한 기재의 한정되지 않는 예는 불소화 폴리머, 폴리이미드, (유리 충전 에폭시 수지를 포함하는) 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이배향성 폴리프로필렌, 단배향성 폴리프로필렌, 염화폴리비닐, ABS 코폴리머, 목재, 종이, 금속 호일, 유리, 은행권, 리넨, 라벨(예를 들어, 자착식 라벨 등), 합성 종이, 가요성 섬유판, 폴리머 부직포, 천 및 다른 직물 중 어느 하나를 포함하는 기재 또는 기재 표면을 포함한다. 특히 유 리한 다른 기재는 목재, 종이, 판지, 또는 레이온과 같은 셀룰로오스계 재료와, 금속 호일과, 유리(예를 들어, 얇은 유리)를 포함한다. 비록 본 발명의 조성물이 온도감응형 기재에 특히 유리하게 유용하더라도, 예를 들어 금속 및 세라믹 기재와 같은 다른 기재도 역시 유용하다는 것이 인식될 것이다.
일 실시예에서, 기재는 코팅을 포함한다. 특히, 전술된 기재, 예를 들어 천연 또는 합성 종이는 잉크, 또는 잉크, 특히 디지털 잉크에 사용되는 잉크 비히클의 침투를 가속화하고 그리고/또는 광택을 높이기 위하여 특정 층으로 코팅된다. 코팅, 바람직하게는 종이(예를 들어, 사진용 종이)와 같은 잉크젯 기재를 위한 유광 코팅의 바람직한 예는 실리카, 알루미나, 실리카 알루미나 및/또는 건식 알루미나(fumed alumina)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 종이의 표면은 5보다 작은 pH를 갖는다.
다양한 실시예에서, 기재는 그의 표면 상에 하나 이상의 이미지를 포함한다. 이미지는 직접 기록 인쇄(예를 들어, 잉크젯 또는 디지털 인쇄), 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정으로부터 형성될 수 있다. 홀로그램 또는 몇몇 다른 타입의 이미지에 대해, 이미지는 레이저 식각 공정을 통하여 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 이미지(예를 들어, 인쇄된 이미지, 홀로그램 등)를 갖는 기재 상에 본 발명의 보안 형상부를 인쇄, 생성 및 형성할 수 있음으로써 지금까지 이용 가능하지 않은 증서 보안에 추가 레벨을 제공한다. 더욱이, 가변 정보를 갖는 증서, 태그 등을 개별화할 수 있음으로써 지금까지 이용 가능하지 않고 인정되지 않 는 위조방지 대책을 더 제공한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가변 정보"는 일련 번호화 데이터와 같은, 그러나 그에 한정되지 않는, 제품 단위별로 개별화된 정보를 의미한다. 예를 들어, 일련 번호는 가변 정보 중 하나의 한정되지 않은 타입이다. 가변 정보의 다른 타입으로는 카운터, 문자 도안화, 연속하는 기호, 문자와 수자를 조합한 가변 정보, 비일련 번호화 정보, (순차적이지 않은 가변 정보인) 비일련 번호화 가변 정보 및 이들의 조합을 포함한다.
더욱이, 기재 표면 상의 이미지는 종방향 변화 지형부를 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 종방향 변화 지형부는 이미지가 기재 표면에 대해 수직인 방향으로, 바람직하게는 그 정도가 변화하는, 연장되는 표면들과 같은 부분들을 갖는 것을 의미한다. 종방향으로 연장된 표면은, 예를 들어 이미지를 형성하기 위하여 기재 표면에 잉크가 더 많이 도포된 구역으로서 형성될 수 있다. 즉, 이미지의 몇몇 부분, 예를 들어 단색 구역들은 이미지의 다른 부분, 예를 들어 상이한 색상의 구역보다 더 큰 종방향으로 연장된 지형부를 가질 수 있다. 비균일 표면 상을, 그리고 비아홀, 트렌치 및 캐비티 내를 인쇄할 수 있음으로써, 종래의 잉크 또는 공정으로는 이용 가능하지 않은 추가의 위조방지 대책을 또한 제공한다.
잉크 침착
위에서 지적된 바와 같이, 보안 형상부, 예를 들어 본 발명의 반사성 및/또는 전도성 보안 형상부는 바람직하게는 직접 기록 인쇄 공정을 통하여 형성되지만, 펜/주사기, 연속 또는 드롭 온 디멘드(drop on demand) 잉크젯, 액적 침착, 분무, 오프셋 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 리소그래픽 인쇄, 그라비어 인쇄, 음각 인쇄 등 아래에서 보다 상세히 논의되는 것과 같은, 그러나 그에 한정되지 않는 다른 인쇄 공정도 또한 보안 형상부를 형성하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 보안 형상부는 또한 딥 코팅 또는 스핀 코팅에 의해, 또는 막대나 파이버 타입의 기재 상에 펜 디스펜싱(pen dispensing)에 의해 잉크를 침착함으로써 형성될 수 있다.
위에서 지적된 바와 같이, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크는 예를 들어 저점도 침착 툴과 같은 다양한 툴을 사용하여 기재의 표면 상에 침착될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 저점도 침착 툴은 툴이 표면과 직접 접촉하지 않고 표면을 향하는 오리피스를 통하여 조성물을 분사함으로써 표면 상에 액체 또는 액체 부유액을 침착시키는 장치이다. 저점도 침착 툴은 바람직하게는, 여기에서 "직접 기록" 침착 툴이라고 하는 x-y 그리드 또는 x-y-z 그리드에 걸쳐 제어 가능하다. 본 발명에 따른 바람직한 직접 기록 침착 툴은 잉크젯 장치 또는 프린터이다. 직접 기록 침착 툴의 다른 예는 뉴욕주 허니 폴스 (Honeoye Falls)의 오옴크래프트 인크.(Ohmcraft, Inc.)로부터 입수 가능한 마이크로펜(MICROPEN) 툴과 같은 에어로졸 젯 및 자동화 주사기를 포함한다.
앞서 기술된 바와 같이, 상업적으로 수용할 만한 비용으로 가변 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부를 인쇄할 수 없었다. 잉크젯 인쇄 공정과 같은 직접 기록 인쇄 공정은 본 발명에 따르면, 이들이 상업적으로 수용할 만한 비용으로 이러한 보안 형상부를 형성, 인쇄 및 생성할 수 있음은 물론 가변 정보를 갖는 보안 형상부, 바람직하게는 반사 형상부를 형성할 수 있다는 점에서 특히 바람직하다. 예 를 들어 고유 일련 번호, 형상부 등을 보안 형상부에 포함시킬 수 있는 것은 바람직한 위조 방지 대책이다. 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크는 본 발명의 보안 형상부, 특히 본 발명의 반사성 보안 형상부에 가변 정보를 인쇄하도록 하는 디지털 인쇄를 위해 제공된다. 더욱이, 종이 등과 같이 용융점이 낮은 기재 상에 인쇄할 수 있는 것은 이를 더욱 더 가능하게 한다.
상업적 직접 기록 인쇄 공정에 적합한 잉크는 입자의 정확한 로딩(loading), 올바른 점도, 적합한 바인더, 접착 증진제 등을 포함하는 많은 특징 및 특성을 가져야 한다. 본 발명의 잉크가 빠르고 상업적으로 수용할 만한 비용으로 본 발명의 보안 형상부를 인쇄하도록 상업적인 인쇄 장치에서 사용될 수 있음을 의외로 알게 되었다. 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는, 일 실시예에서, 기재의 이동 속도를 기초로 대략 0.1 m/s보다 높은, 예를 들어 대략 0.5 m/s보다 높은, 대략 1 m/s보다 높은, 대략 5 m/s보다 높은, 대략 10 m/s보다 높은, 대략 15 m/s보다 높은, 또는 대략 20 m/s보다도 높은 속도로 이동하는 기재 상에 직접 기록 인쇄 공정, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 인쇄 공정을 이용하여 인쇄된다. 바람직하게는, 이러한 속도로 인쇄되는 보안 형상부는 (바람직하게는 x 및/또는 y 방향으로 대략 200 dpi(79 dpcm)보다 높은, 대략 300 dpi(118 dpcm)보다 높은, 또는 대략 400 dpi(157 dpcm)보다 높은) 고해상도를 갖는다. 이러한 정황에서 사용되는 바와 같이, 용어 "디지털 인쇄", "디지털 인쇄된" 그리고 그의 변형은 디지털 데이터를 이용하여, 바람직하게는 가변 정보를 인쇄할 수 있는 비 접촉 인쇄 공정을 언급한다. 일 실시예에서, 보안 형상부가 형성되는 속도는 보안 형상부가 인쇄됨에 따라 기재가 잉크젯 프린터를 통하여 지나가는 속도, 또는 인쇄 헤드(들)가 기재 표면 위를 이동함에 따라 기재가 정지 상태를 유지하는 경우의 등가 속도를 가리킨다. 이러한 그리고 다른 이유로, 잉크젯 공정, 장치 및 툴과 같은 직접 기록 인쇄 공정, 장치 및 툴은 기재 표면 상에 전술된 잉크를 침착하기 위한 상당히 바람직한 수단이다. 다른 실시예에서, 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부의 개수는 본 발명의 잉크를 이용하여 분당 대략 5,000개보다 높은 비율, 바람직하게는 분당 대략 10,000개보다 높은 비율, 그리고 보다 바람직하게는 분당 대략 20,000개보다 높은 비율로 인쇄될 수 있다. 물론, 보안 형상부가 인쇄되는 속도는, 부분적으로, 보안 형상부의 크기에 좌우될 수 있다. 더욱이, 본 실시예에서, 보안 형상부는 바람직하게는 반사성 보안 형상부, 바람직하게는 가변 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부를 포함한다.
일 태양에서, 본 발명의 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부를 형성하기 위한 공정은 (a) 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크를 준비하는 단계와 (b) 보안 형상부를 형성하기 위하여 잉크를 기재 상에 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함한다. 전술된 바와 같이, 보안 형상부의 적어도 일부는 선택적으로 가변 정보, 예를 들어 잠복 가변 정보 및/또는 현시 가변 정보를 표시한다. 본 실시예에서, 기재는 여기에서 이미 기술된 임의의 것일 수 있다. 바람직하게, 기재는 종이, 플라스틱 또는 이들의 조합을 포함한다. 더욱이, 본 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부가 인쇄되는 하나 이상의 이미지를 전체 또는 부분적으로 기재의 표면이 선택적으로 포함하는 것은 더 숙고될 수 있다. 일 실시예에서 하나 이상의 이미지는 인쇄된 이미지, 홀로그램 등을 포함할 수 있다.
몇몇 종래의 직접 기록, 예를 들어 잉크젯 인쇄 공정에서 접하는 문제는 인쇄 헤드(들) 및/또는 카트리지들의 온도가 계속되는 고속 인쇄 동안 변하는 경향이 있어, 대기 온도에서 인쇄되도록 설계된 잉크의 하나 이상의 특성, 예를 들어 점도 및/또는 표면 장력을 바람직하지 않게 변화시키는 것이다. 잉크 특성의 변화는 점도가 상승함에 따른 인쇄 헤드의 막힘 및 고장, 점도가 낮아짐에 따른 테일(tail) 형성, 인쇄 품질 및 성능의 변화와 같은 나쁜 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 본 발명의 인쇄 공정에 사용되는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크의 잉크 조성물 또는 제형은 사실상 일정한 상승된 온도에서 인쇄되도록 설계된다. 예를 들어, 잉크는 상승된 온도에서 잉크의 성능을 향상시키는 것뿐만 아니라 형성된 바와 같은 형상부의 내구성을 증가시키는 이중 기능을 제공할 수 있는 고점도 성분 (예를 들어, 희석제) 및/또는 폴리머를 포함하도록 변형될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 직접 기록 인쇄 단계는 대기 온도보다 높은, 예를 들어 대략 섭씨 25도보다 높은, 대략 섭씨 30도보다 높은, 또는 대략 섭씨 35도보다 높은 온도에서 일어난다. 선택적으로, 이들 하한과 함께 상한에 있어서, 직접 기록 인쇄 단계는 선택적으로 대략 섭씨 4O도보다 낮은, 대략 섭씨 35도보다 낮은, 또는 대략 섭씨 30도보다 낮은 온도에서 일어난다. 따라서, 일 태양에서, 잉크의 직접 기록 인쇄 단계는 잉크 저장조로부터 잉크를 인쇄 헤드를 통하여 기재 상에 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는 데, 잉크 저장조 또는 인쇄 헤드의 잉크의 온도는 대략 섭씨 25도보다 높거나, 대략 섭씨 3O도보다 높거나, 또는 대략 섭씨 35도보다 높다. 이들 온도는 열전대에 의해 측정되는 것과 같은, 인쇄 중에 인쇄 헤드 또는 잉크 저장조의 어느 하나의 온도를 말한다. 잉크, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 잉크를 침착하기 위한 방법의 다른 예는 가열된 잉크 저장조 및/또는 인쇄 헤드를 채용하여 잉크 조성물의 점도를 감소시킨다. 잉크, 잉크젯 헤드 및 이들 둘 모두를 가열하는 것과 상승된 온도에서 작동하는 것이 온도 변동을 감소시켜 사실상 보다 신뢰성 있는 직접 기록 공정을 가져온다는 것을 의외로 알게 되었다. 선택적으로, 헤드 및/또는 잉크는, 본 발명의 보안 형상부를 상업적으로 인쇄할 때, 특히 잉크젯 헤드, 바람직하게는 압전 헤드, 즉 3,000 s-1보다 높은, 바람직하게는 5000 s-1보다 높은, 바람직하게는 7000 s-1보다 높은, 더욱 바람직하게는 9000 s-1보다 높은, 더욱 더 바람직하게는 10,000 s-1보다 높은, 그리고 가장 바람직하게는 12,000 s-1보다 높은 것과 같은 고주파에서 작동하는 압전 헤드를 사용할 때 필요할 수 있는 고속에서 인쇄할 때 가열된다.
따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 고속 또는 높은 속도에서 잉크젯 프린터와 같은 직접 기록 프린터를 이용하여 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 인쇄하는 공정에 관한 것으로, 이러한 공정은 압전 헤드와 같은 인쇄 헤드 또는 인쇄 헤드, 바람직하게는 압전 헤드에 사용되는 잉크를 가열하는 단계를 선택적으로 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 잉크 또는 잉크젯 헤드의 온도는 실온 이상의 온도 내지 대략 섭씨 200도, 바람직하게는 대략 섭씨 3O도 내지 대략 섭씨 100도, 보다 바람직하게는 대략 섭씨 30도 내지 대략 섭씨 40도, 그리고 가장 바람직하게는 대략 섭씨 30도 내지 대략 섭씨 35도의 온도로 유지된다.
본 발명의 잉크의 인쇄가 상승된 온도에서 이루어질 수 있더라도, 연속 인쇄는 바람직하게는 사실상 일정한 온도, 예를 들어 섭씨 +/-6도, 더욱 바람직하게는 섭씨 +/-4도, 더욱 바람직하게는 섭씨 +/-2도, 더욱 바람직하게는 섭씨 +/-1도, 그리고 가장 바람직하게는 섭씨 +/-0.5도에서 일어난다. 위에서 지적된 바와 같이, 인쇄 공정의 온도는 전술된 비교적 일정한 상승된 온도에 도달할 때까지 초기에 증가할 것이다. 따라서, 이러한 정황에서 용어 "연속 인쇄"는 잉크 및/또는 인쇄 헤드가 이러한 비교적 일정한 상승된 온도를 얻은 후의, 예를 들어 잉크 및/또는 인쇄 헤드의 온도가 개시 후 안정화된 후의 일정 시간과 관련된다.
바람직한 실시예에서, 직접 기록 침착 툴, 바람직하게는 잉크젯 장치는 잉크, 바람직하게는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크와 조합하여 이용되어 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성한다. 잉크젯 장치는 잉크의 액적을 생성하고 기재의 표면을 향하여 이러한 액적을 가함으로써 작동한다. 잉크젯 헤드에 의해 생성되고 기재 표면에 전사된 각각의 액적은 대략 5 내지 대략 100 피코리터(예를 들어, 대략 10 내지 대략 100 피코리터, 또는 대략 25 내지 대략 100 피코리터)의 잉크, 예를 들어 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크를 포함한다. 가변 액적 용량 잉크젯 인쇄 헤드가 또한 채용될 수 있다. 각각의 액적은 바람직하게는 사실상 구형이지만, 비구형 액적이 인쇄된 형상부에 (예를 들어, 각각의 액적이 헤드-테일 구조를 형성하는) 일반적이지 않은 서브구조를 생성하는 데 이용될 수 있어서, 잠복된 보안에 추가 레벨을 더하게 된다. 잉크젯 헤드의 위치는 조성물의 이산 패턴이 표면에 도포될 수 있도록 신중히 제어되고 고도로 자동화될 수 있다. 잉크젯 프린터는 대략 초당 1000개의 액적보다 높은 (예를 들어, 초당 3,000개의 액적보다 높은, 대략 초당 5,000개의 액적보다 높은, 대략 초당 7,000개의 액적보다 높은, 대략 초당 9,000개의 액적보다 높은, 대략 초당 10,000개의 액적보다 높은, 또는 대략 초당 12,000개의 액적보다 높은) 속도로 인쇄할 수 있고, (앞에서 제공된) 상업적으로 수용할 만한 속도로 우수한 해상도(예를 들어, x 및/또는 y 방향으로 대략 200 dpi(79 dpcm)보다 높은, 대략 300 dpi(118 dpcm)보다 높은, 또는 대략 400 dpi(157 dpcm)보다 높은 해상도)를 갖는 선형 형상부를 포함하는 다양한 형상부를 인쇄할 수 있다.
통상, 잉크젯 장치 잉크젯 헤드 및/또는 카트리지 또는 직경이 대략 100 μm보다 크지 않은, 예를 들어 대략 5 μm 내지 대략 75 μm인 하나 이상의 오리피스를 갖는 다른 잉크 전사 시스템을 포함한다. 액적이 생성되어 오리피스를 통하여 인쇄될 표면을 향해 인가된다. 잉크젯 프린터는 통상 압전 피동 시스템을 이용하여 액적을 생성하는데, 다른 변형이 사용될 수도 있다. 열 및 버블젯 잉크젯 인쇄 방식이 또한 사용될 수 있다. 잉크젯 장치는, 예를 들어 개시 내용이 완전히 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제4,627,875호 및 제5,329,293호에 보다 상세히 개시된다.
다른 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는 에어로졸 젯 침착 공정을 이용하여 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하 는 잉크로부터 형성, 인쇄, 침착, 또는 그와 달리 생성된다. 에어로졸 젯 침착은 대략 150 μm보다 크지 않은, 대략 100 μm보다 크지 않은, 그리고 대략 50 μm보다 크지 않은 것과 같이, 예를 들어 대략 200 μm보다 크지 않은 최소 형상부 크기를 갖는 보안 형상부의 형성을 허용한다. 에어로졸 젯 침착에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형은 액적으로 에어로졸화 되고, 액적은 유동 채널을 통하여 유동 가스로 기재에 이송된다. 에어로졸 젯 침착의 예는 전체 개시 내용이 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제6,251,488호, 제5,725,672호 및 제4,019,188호에 개시된 것들을 포함한다.
액적은 거대 액적의 관성 충돌(inertial impaction), 대전 액적의 정전 침착, 초미세 액적의 확산 침착, 비평면인 표면 상의 차단(interception) 및 대략 10 μm를 초과하는 크기를 갖는 것들과 같은 액적의 침강(settling)에 의해 기재의 표면 상에 침착될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 직접 기록 헤드를 갖는 직접 기록 프린터를 이용하여 보안 형상부를 인쇄하는 직접 기록 인쇄 공정에 관한 것으로, 직접 기록 헤드는 잉크의 액적을 생성하여 기재 상에 침착시킬 수 있고, 잉크는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하고, 이러한 공정은 기재가 1 m/s보다 높은 속도로 이동하는 중에 생성된 잉크의 각 액적이 대략 5 피코리터 내지 대략 100 피코리터(예를 들어, 대략 10 내지 대략 100 피코리터, 또는 대략 25 내지 대략 100 피코리터)의 잉크를 포함하도록 5000 s-1보다 큰 값으로 직접 기록 헤드를 작동시키는 단계를 포 함한다. 더욱이, 이러한 공정은 잉크 및/또는 직접 기록 헤드를 가열하는 단계를 선택적으로 더 포함한다. 본 실시예의 바람직한 태양에서, 잉크 또는 직접 기록 헤드의 온도는 실온 이상의 온도 내지 대략 섭씨 200도, 바람직하게는 대략 섭씨 30도 내지 대략 섭씨 100도, 보다 바람직하게는 대략 섭씨 30도 내지 섭씨 40도, 그리고 가장 바람직하게는 대략 섭씨 30도 내지 섭씨 35도의 온도로 유지된다. 본 실시예에서, 직접 기록 헤드는 대략 100 μm보다 크지 않은, 예를 들어 대략 50 μm 내지 대략 75 μm의 직경을 갖는 하나 이상의 오리피스를 갖는다. 더욱이, 본 실시예에서, 형상부는 바람직하게는 대략 200 μm보다 작은, 바람직하게는 대략 150 μm보다 작은, 보다 바람직하게는 100 μm보다 작은, 그리고 가장 바람직하게는 대략 50 μm보다 작은 크기를 갖는다. 또한, 본 실시예에서, 형상부는 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 또는 전도성 형상부, 그리고 가장 바람직하게는 반사성 보안 형상부이고, 선택적으로 가변 정보를 포함한다. 이들 보안 형상부는 실질적으로 제조품에 부착 또는 이와 달리 고정될 수 있는 라벨, 태그, 증서, 지폐 등에 유용하다. 본 실시예의 다른 태양에서, 기재는 코팅을 포함하거나, 기재는 하나 이상의 이미지, 예를 들어 홀로그램을 포함한다. 일 실시예에서, 직접 기록 프린터는 잉크젯 장치를 포함하고, 선택적으로 직접 기록 헤드는 압전 헤드를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는, 음각, 롤 프린터, 분무, 오프셋 인쇄, 딥 코팅, 스핀 코팅, 그리고 불연속 단위의 유체 또는 연속 젯, 또는 연속 시트 형태의 유체가 표면을 향하게 하는 다른 기술을 포함하지만 그에 한정되지 않는 다른 다양한 기술을 이용하여 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로부터 형성, 인쇄, 침착 또는 이와 달리 생성된다.
본 발명의 조성물의 유리한 인쇄 방법의 다른 예는 리소그래픽 인쇄 및 그라비어 인쇄를 포함한다. 예를 들어, 그라비어 인쇄는 대략 500 cP까지의 점도를 갖는 금속 입자 및 금속 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형과 함께 사용될 수 있다. 그라비어 방법은 대략 1 μm 내지 대략 25 μm의 최소 형상부 크기를 갖는 형상부를 침착시킬 수 있고, 고속으로, 예를 들어 대략 분당 700 미터까지의 속도로 이러한 형상부를 침착시킬 수 있다. 그라비어 공정은 또한 표면 상에 패턴의 직접 형성을 포함한다. 따라서, 본 발명의 잉크가 바람직하게는 직접 기록 인쇄 공정에 사용되는 한편, 본 발명의 잉크는 또한 그라비어 실린더의 미세조판(microengraving)을 통하여 미세한 형상부를 인쇄할 수 있도록 하는 그라비어 인쇄 공정에 사용될 수 있다. 본 실시예는 미세하게 조판된 그라비어 실린더 형상부를 습윤시키도록 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크를 사용하여 매우 미세한 반사성 보안 형상부를 인쇄할 수 있게 한다.
다른 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는 리소그래픽 인쇄 공정을 이용하여 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로부터 형성, 인쇄, 침착, 또는 이와 달리 생성된다. 리소그래픽 공정에서, 잉크로 도색된 인쇄판은 패턴을 고무 블랭킷에 접촉시켜 전사하고, 고무 블랭킷은 패턴을 인쇄될 표면에 접촉시켜 전사한다. 플레이트 실린더는 먼저 수용액을 플레 이트의 이미지가 없는 친수성 영역으로 전사하는 습윤 롤러와 접촉한다. 그 다음, 습윤 플레이트는 잉크 도색 롤러와 접촉하여 친유성 이미지 영역에만 잉크를 수용한다. 따라서, 본 발명의 잉크가 바람직하게는 직접 기록 인쇄 공정에 사용되는 한편, 본 발명의 잉크는 이들 공정을 이용하여 높은 해상도의 패턴에 의해 한정되는 고도의 반사성 보안 형상부를 제공하는 리소그래픽 공정에 사용될 수도 있다.
전술된 침착 기술 중 하나 이상을 이용하여, 기재의 일 측 또는 양 측에 전술된 잉크를 침착할 수 있다. 더욱이, 이러한 공정은 동일한 또는 상이한 금속 나노입자 조성물의 다층을 기재 상에 반복하여 침착시킬 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 잉크는 기재 상에 유리하게 제한되어, 최소 형상부 크기가 작은 보안 형상부의 형성을 가능하게 하는 데, 이러한 최소 형상부 크기는 선의 폭 또는 원의 직경과 같이 x-y 축의 가장 작은 형상부 치수이다. 직접 기록 공정에 따르면, 본 발명은 선택적으로 최소 형상부 크기가 작은 보안 형상부 , 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 최소 형상부 크기가 대략 200 μm보다 크지 않은, 예를 들어 대략 150 μm보다 크지 않은, 대략 100 μm보다 크지 않은, 또는 대략 50 μm보다 크지 않은 보안 형상부를 제작하는 데 이용될 수 있다. 이들 형상부 크기는 잉크젯 인쇄와, 액적 또는 불연속 단위의 조성물을 표면에 제공하는 다른 인쇄 방법을 이용하여 제공될 수 있다. 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 사용된 바람직한 금속 입자 및 나노입자 함유 잉크는 대략 200 μm보다 크지 않은, 바람직하게는 대략 150 μm보다 크지 않은, 예를 들 어 대략 100 μm보다 크지 않은, 또는 대략 50 μm보다 크지 않은 폭을 갖는 기재 상의 구역에 제한될 수 있다.
전술된 바와 같이, 잉크, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 잉크가 인쇄되는 기재는 선택적으로 그 위에 하나 이상의 이미지를 포함한다. 따라서, 인쇄 단계는 선택적으로 보안 형상부의 위조 방지 보안을 향상시키기 위한 보안 형상부를 형성하도록 이미지를 갖는 기재 표면 상에 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 최종적으로 형성된 인쇄된 보안 형상부는 적어도 부분적으로 하나 이상의 이미지를 중첩된다. 하부 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택되거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 하나 이상의 이미지의 적어도 일부의 상부에 보안 형상부를 인쇄하는 것은 이하에서 보다 상세히 설명되는 광 흐림 효과를 갖는 보안 형상부를 형성하는 데 바람직하다.
하부 기재 이미지는 바람직하게는 본 발명의 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부를 형성하도록 금속 입자 및/또는 나노입자 함유 잉크가 기재 상에 인쇄되기 전에 형성된다. 다양한 실시예에서, 기재 이미지는 직접 기록 인쇄(예를 들어, 잉크젯 또는 다른 디지털 인쇄), 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정으로부터 형성될 수 있다. 이미지는 이미지를 적어도 부분적으로 중첩시키는 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 동일한 잉크로부터 (전체 또는 부분적으로) 형성되거나 형성되지 않을 수 있다. 홀로그램 또는 몇몇 다른 타입의 이미지에 대해, 이미지는 레 이저 에칭 공정을 통하여 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 더욱이, 기재 표면 상에 선택적으로 존재하는 이미지는 전술된 바와 같이 종방향 변화 지형부를 가지거나 가지지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크는 잉크젯 인쇄, 음각, 그라비어, 오프셋 인쇄 등의 인쇄 기술의 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용하여 반사성 보안 형상부를 인쇄하는 데 이용된다.
잉크의 처리
전술된 인쇄 단계와 동시에 또는 그 이후에, 예를 들어 잉크 침착 (인쇄) 단계 직후에, 공정은 선택적으로 기재 상에 침착된 잉크를 처리 및/또는 경화하는 단계를 더 포함한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "처리"는 처리될 조성물(침착된 잉크)의 물리적 또는 화학적 특성을 변화시키는 데 유효한 조건 하에서 예를 들어 가열하거나 또는 복사선(예를 들어, 적외선, 자외선 또는 마이크로파 복사선)을 인가함으로써 가공하는 것, 또는 이와 달리 예를 들어 (코팅층과 같은) 다른 층을 조성물 위에 형성함으로써 조성물을 변형하는 것을 의미한다. 따라서, 일 태양에서, 이러한 공정은 열, 자외선, 적외선 및/또는 마이크로파 복사선을 인쇄된 또는 이와 달리 침착된 잉크에 인가하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방식으로 침착된 잉크를 처리하는 방법의 한정되지 않는 예는 자외선, 적외선, 마이크로파, 열, 레이저 또는 재래식 광원을 채용하는 방법을 포함한다. 침착된 잉크의 온도는 고온의 가스를 이용하거나 가열된 기재와 접촉함으로써 상승될 수 있다. 이러한 온도 증가는 비히클 및/또는 다른 종(species)의 추가 증발을 가져올 수 있다. 적 외선 레이저와 같은 레이저는 또한 가열을 위하여 이용될 수 있다. 적외선 램프, 핫 플레이트, 또는 벨트 노(belt furnace)가 이용될 수도 있다. 다른 태양에서, 처리는 냉각과, 용융과, 조사와, 화학적 반응으로 또는 화학적 반응 없이 점도 및/또는 표면 장력과 같은, 도포된 잉크의 특성 변화, 또는 도포된 잉크로부터 물질의 제거를 포함한다. 처리 단계는, 예를 들어 보다 영구적인 보안 형상부를 (예를 들어, 침착된 잉크를 경화시켜) 형성하고, 그리고/또는 전도성 보안 형상부를 형성하기를 원할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부를 형성하는 데 이용되는 침착된 잉크, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 잉크는 매우 짧은 시간동안 가공된다. 짧은 가열 시간은 하부 기재에 대한 손상을 유리하게 방지할 수 있다. 예를 들어, 대략 200 nm 차수의 건조 두께를 갖는 보안 형상부의 잉크 침전 형성을 위한 열 가공 시간은 대략 100 밀리초보다 크지 않은, 예를 들어 대략 10 밀리초보다 크지 않은, 또는 대략 1 밀리초보다 크지 않을 수 있다. 짧은 가열 시간은 (펄스파 또는 연속파의) 레이저, 램프, 또는 다른 복사선을 이용하여 제공될 수 있다. 제어된 휴지 시간을 갖는 스캐닝 레이저가 특히 바람직하다. 벨트 및 박스 노 또는 램프에 의한 공정 시, 유지 시간은 종종 대략 60 초, 예를 들어 대략 30 초, 또는 대략 10 초보다 길지 않을 수 있다. 바람직한 가열 시간 및 온도는 또한 원하는 형상부, 예를 들어 원하는 보안 형상부의 특성에 좌우될 것이다. 만일 용매 또는 다른 성분이 빠르게 끓어 형상부 내에 다공 형태 또는 다른 형태의 결함을 형성한다면 짧은 가열 시간이 유리하지 않을 수 있다는 것이 인식될 것이다.
일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크는 자외선 광으로 조사하여 경화할 수 있는 광활성 시약을 더 포함한다. 광활성 시약은, 예를 들어 강건하고 불용해성인 금속성 반사층을 형성하게 하는 자외선에 노출 시, 선택적으로 광개시제의 존재 하에서, 중합하는 저분자량 폴리머 또는 모노머일 수 있다.
특정 일 태양에서, 본 발명은 자외선 경화성이나 자외선 경화 유기 조성물을 포함하지 않는 (예를 들어, 유기 자외선 경화 비히클, 모노머 또는 폴리머를 포함하지 않는) 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부에 관한 것이다. 따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 자외선 경화 유기 조성물이 없는 (예를 들어, 자외선 경화 비히클이 없는) 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 자외선 경화 보안 형상부에 관한 것이다. 특정 논의에 의해 제한되지 않고, 본 태양에서, 금속성 (예를 들어, 은) 입자 및/또는 금속 나노입자의 플라스몬 공명이 주변 비히클의 가열을 일으키는 자외선 조사와 함께 일어난다는 것이 이해된다. 이러한 가열은 기재 표면으로부터 비히클의 증발을 가져와서, 건식의 고 반사 형상부를 형성한다. 예를 들어, 자외선 경화 보안 형상부는 금속 나노입자의 소결된 망상 조직(network)을 형성하도록 경화 가능하다. 특정 논의에 의해 제한되지 않고, 침착된 잉크 내의 인접한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 소결을 증가시켜 최종적으로 형성된 보안 형상부의 반사성 및 전도성을 향상시킨다는 것이 이해된다.
본 발명의 추가 태양에서, 침착된 잉크, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 잉크는 본 발명의 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부를 형성하도록 압축하여 처리, 예를 들어 경화될 수 있다. 이는 잉크 내의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 "용접"하는 임의의 다양하고 상이한 공정을 침착된 잉크를 포함하는 기재에 적용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 공정의 한정되지 않는 예는 스탬핑 및 롤 프레싱을 포함한다.
본 발명의 일 태양에서, 침착된 잉크는 대략 섭씨 300도보다 높지 않은, 예를 들어 대략 섭씨 250도보다 높지 않은, 대략 섭씨 225도보다 높지 않은, 대략 섭씨 200도보다 높지 않은, 또는 대략 섭씨 185도보다 높지 않은, 온도에서 인쇄된 보안 형상부, 예를 들어 인쇄된 반사성 보안 형상부로 변환된다. 많은 경우에, 대략 섭씨 150도보다 높지 않은 온도, 예를 들어 대략 섭씨 125도보다 높지 않은 온도, 또는 대략 섭씨 100도보다 높지 않은 온도에서 바람직한 보안 형상부, 예를 들어 (선택적으로 원하는 어느 정도의 전도성을 보이는) 반사성 보안 형상부를 형성하는 것이 가능할 것이다.
만일 예를 들어 (아래에서 보다 상세히 기술되는) 추가된 보안 요소로서 본 발명의 보안 형상부에 전도성이 요구되면, 잉크로부터 얻어진 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 무게 기준으로 대부분, 바람직하게는 적어도 대략 60 중량%, 적어도 대략 70 중량%, 적어도 대략 80 중량%, 또는 적어도 대략 90 중량%가 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히, 최종적으로 형성된 보안 형상부 내의 적어도 하나의 인접한 금속 나노입자에 소결되는 (또는 목 형성되는) 것이 유리하다. 이러한 소결은 실온에서, 또는 예를 들어 가열, 적외선 조사, 자외선 조사, 마이크로파 조사, 가압, 또는 다른 조사로 침착된 잉크를 처리하는 중에, 일어날 수 있다.
침착 및 처리된 물질, 예를 들어 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는 또한 후처리될 수 있다. 예를 들어, 후처리는 (예를 들어, 산소, 물 또는 다른 잠재적인 유해 물질로부터 침착된 물질을 보호하기 위하여) 보안 형상부의 세정 및/또는 봉지, 또는 다른 변형을 포함할 수 있다. 잉크, 예를 들어 잉크젯 또는 디지털 잉크가 본 발명의 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부를 형성하도록 기재 상에 침착되고 바람직하게는 처리된 후에, 손상 및/또는 산화되는 것을 방지하기 위하여 보안 형상부의 적어도 일부 위에 보호층을 형성하는 것이 요구될 수 있다.
따라서, 다른 한정되지 않는 예에서, 보호층은 인쇄된 보안 형상부의 상부에 인쇄 또는 도포될 수 있다. 이러한 보호층은, 예를 들어 압력, 마모, 물, 또는 인쇄 후 인쇄된 구조체가 노출될 수 있는 가스 또는 액체 내에 존재하는 화학 약품에 대해 보호를 제공한다. 보호층은 형상부가 사람의 접촉, 땀, 또는 예로서 습기와 같은 주변 환경에 노출되는 것을 또한 보호할 수 있다. 예를 들어, 래커, 에나멜, 유리, 유리/금속 복합물, 또는 폴리머 보호 물질이, 예를 들어 보안 형상부의 산화 또는 흑화(blackening)를 방지하도록 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부 상부의 오버코팅으로서 도포(선택적으로 인쇄)될 수 있고, 향상된 긁힘 및 마모 저항을 제공할 수 있다. 이와 달리, 래커, 유리 및 폴리머 보호 물질은 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자와 함께 잉크 조성물에 추가된다. 다양한 보호 물질은, 내구성을 (특히 물 내구성을) 부가하고 보안 형상부의 수명을 증가시키기 위하여, 이미 인쇄된 보안 형상부에 추가되거나 또는 보안 형상부의 인쇄 이전에 잉크 자체에 추가될 수 있다. 오버코팅으로서 유용하거나 잉크 자체에 포함되기 위한 예시적인 보호 물질의 한정되지 않는 목록에는 래커, 플루오로실리케이트, 불소화 폴리머(예를 들어, 조닐 제품), 셸랙(또는 다른 유사한 투명 코팅), 아크릴레이트, 자외선 경화 아크릴레이트, 폴리우레탄 등, 또는 이들의 조합을 포함한다. 보호층은 선택적으로 직접 기록 인쇄(예를 들어, 잉크젯 또는 디지털 인쇄), 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정에 의해 보안 형상부 상에 침착된다. 물론, 보호층은 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 임의의 다른 종래의 코팅 공정에 의해 보안 형상부 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 보호 물질은 보안 형상부를 인쇄하기 위한 잉크 내에 사용되고, 이어서 보안 형상부는 동일한 또는 상이한 보호 물질로 인쇄된다. 2개의 상이한 보호 물질이 반응하여 제3의 보호 물질을 형성하는 방법에 이들이 이용되는 것이 가능하다.
보안 형상부
본 발명의 전술된 잉크 예를 들어, 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크 및 공정은, 예를 들어 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 인쇄된 보안 형상부, 바람직하게는 인쇄된 반사성 보안 형상부의 제조에 유리하게 이용될 수 있다. 보안 형상부는 임의의 브랜드가 찍힌 제품, 향수, 약품, 담배 또는 알코올 제품, 병, (예를 들어, 셔츠, 바지, 진(jeans), 블라우스, 스커트, 드레스, 양말, 모자, 속옷 등의) 의류, 음식물 포장지 또는 용기, 스포츠 용품, 포스터와 같은, 그러나 이들에 한정되지 않는 어떠한 제품에 대해서도 사실상 진품을 인증하는데 이 용될 수 있으며, 예를 들어 여권, 채권, 표, 납세필 인지, 은행권, 브랜드 인증 태그와 같은 증서에도 이용될 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 디지털 인쇄된 보안 형상부에 관한 것이다. 보안 형상부는 전도성 또는 비전도성, 자성 또는 비자성일 수 있으며, 가시광선 범위 및/또는 자외선 및/또는 적외선 범위와 같은 임의의 다른 범위에서 투명, 반투명 및/또는 반사성일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "반투명"은 빛의 일부를 선택적으로 흡수하면서 적어도 약간의 빛이 통과하도록, 예를 들어 구멍 및/또는 아반투명(translucent) 층을 통과하도록 할 수 있다는 것을 의미한다. 여기에서 사용된 바와 같이 "반사성"이란 용어는 (예를 들어, 어떤 파장들과 같은) 빛의 일정량을 선택적으로 흡수하면서 사실상 정반사하는 (또는 거울 같은) 특성을 나타내는 것을 의미한다. 여기 및 첨부된 청구항에서 사용되는 "형상부" 및 "구조"라는 용어는, 선, 형상, 이미지, 도트(dot), 패치(patch), (예를 들어 코팅과 같은) 연속 또는 불연속 층 및 특히 임의의 기재 상에 형성될 수 있는 임의의 구조를 포함하나 이들에 한정되지 않는 임의의 2차원 또는 3차원 구조를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이 "보안 형상부"라는 용어는 물품에 대해 진품임을 인증하기 위한 목적으로 직접 또는 간접적으로 물품 (예를 들어, 태그 또는 라벨과, 여권, 수표, 채권, 은행권, 화폐, 표 등과 같은 증서) 위에 배치되는, 위에서 한정한 바와 같은 형상부를 의미한다.
일 실시예에서, 본 발명은, 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부에 관한 것이고, 더욱 바람직하게는 보안 형상부가 적어도 부분적 으로, 바람직하게는 전체적으로, 반사성인 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부, 바람직하게 반사성 보안 형상부는 (어떠한 오버코트 및/또는 보호층을 제외하고) 주로 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로, 예를 들어 80% 보다 많은 또는 90% 보다 많은 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로 구성된다. 다른 태양에서, 본 발명은 디지털 인쇄된 보안 형상부, 바람직하게는 반사성인 디지털 인쇄된 보안 형상부에 관한 것이다. 본 발명의 반사성 보안 형상부는 보안 형상부의 복사를 특히 어렵게 하는 다양한 광학 보안 형상부들을 제공한다.
본 발명은 또한 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자로 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성하는 공정에 관한 것이다. 그에 더하여, 또는 이와 달리, 본 발명은 디지털 인쇄된 보안 형상부를 형성하는 공정에 관한 것이다. 바람직하게, 보안 형상부는 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로 형성된다. 일 실시예에서, 잉크는 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함하는 디지털 잉크이며, 디지털 잉크젯 프린터 헤드 또는 카트리지를 통해 디지털 인쇄될 수 있다. 전형적인 일 실시예에서, 이러한 공정은 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크, 바람직하게는 디지털 잉크를 제공하는 제1 단계를 포함한다. 공정은 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부를 형성하기 위해 기재 위에 잉크, 바람직하게는 디지털 잉크로 직접 기록 인쇄하는, 바람직하게는 잉크젯 인쇄하는 제2 단계를 포함한다. 기재는 전술한 바와 같이 하부 이미지에 대한 광 차단 효과를 갖는 보안 형상부에 의해, 적어도 부분적으로, 덮이 는 이미지를 기재 상에 선택적으로 포함한다. 위에서 검토한 바와 같이, 특정 잉크 제형에 따라서, 공정은 인쇄된 잉크가 경화되는데 유효한 조건 하에서 인쇄된 잉크를, 예를 들어 열, 마이크로파, 자외선 및/또는 적외선으로 처리하는 단계를 선택적으로 또한 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자는 (예를 들어, 기본 금속, 합금 또는 금속 함유 화합물인 형태의) 금속 또는 금속적 특성을 갖는 화합물을 포함하고, 반응집제, 바람직하게는 폴리머, 가장 바람직하게는 헤테로 원자 함유 폴리머를 선택적으로 포함한다.
본 발명의 보안 형상부는 많은 다른 적용예에서 보안 및 인증을 제공하기 위한 목적으로 넓은 다양한 용도를 갖는다. 예를 들어, 데스크 탑 출판 및 컬러 광 복사기의 출현 및 성장으로, 증서 및 쿠폰의 복제에 대한 기회가 극적으로 증가하였다. 본 발명의 보안 형상부는 쿠폰 회수, 목록 보안, 화폐 보안, 컴팩트 디스크 보안, 운전 면허증 및 여권 보안을 포함하는 다양한 영역에서 유용하다. 본 발명의 보안 형상부는 마그네틱 띠에 대한 효과적인 대안으로 이용될 수도 있다. 현재, 마그네틱 띠는 제조 회사에서 프로그램된 신용 카드 번호와 같은 신분 증명 번호를 포함한다. 이러한 띠는 파손이 쉽고 용이하게 복사 또는 개조되기 때문에 부정 행위에 쉽게 노출된다. 이러한 단점들을 극복하기 위해, 회로 형태의 전도성 보안 형상부가 기재 상에 인쇄되고 특정 소비자의 정보가 암호화될 수 있다. 따라서, 본 발명은 보안 장치로서 마그네틱 띠를 사용하는 신용 카드, ATM 카드 및 임의의 다른 추적 카드의 보안을 향상하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 보안 적용예의 일 태양에서, 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부는 현시적인 보안 형상부를 제조하도록 다양한 물품에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 이러한 형상부는 (예를 들어, 은행권과 같은) 지폐에 대한 보안 또는 브랜드가 찍힌 상품에 대한 브랜드의 보호를 제공하는 적용예에 유용하다. 한정되지 않은 예로서, 독특한 금속성 반사성 형상부는 쉽게 인식되는 반사성 금속 보안 형상부를 제공하도록 표면에 디지털 인쇄될 수 있다. 형상부의 반사성 금속 성질과, 예를 들어 잉크젯 인쇄에 의해 인쇄된 정보의 디지털 성질의 조합은 기재에 대한 다중 보안을 제공할 수 있다. 이러한 형상부에 의해 제공된 보안은 인쇄된 금속성 형상부와 전도성 및 자성과 같은 금속 잉크 자체의 다른 형상부뿐만 아니라 광학적으로 다양한 형상부, 엠보싱, 워터마크, 스레드(thread), 홀로그램, 형광 기재와 같은 다른 보안 형상부의 조합에 의해 더욱 강화될 수 있다.
한정되지 않은 예로서, 전술된 잉크, 예를 들어 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크는 전자기 스펙트럼 또는 가시 스펙트럼의 가시 영역에서 반투명 보안 형상부를 제조하는 방식으로 인쇄될 수 있다. 이 형상부의 반투명성은 다중 보안 형상부를 하나가 다른 하나를 통해 보이는 독특한 조합으로 결합할 수 있게 한다. 이 형상부의 반사성에 비유되는 광학적 반투명성의 정도는 층의 특성 및 공정 조건에 따라 조정될 수 있다. 예로서, 반사성 반투명 형상부는 컬러 이미지, 흑백 이미지, 워터마크, 홀로그램 등과 같은 다른 현시 형상부의 표면 상에 인쇄되거나 또는 다른 잠복 형상부뿐만 아니라, 예를 들어 자외선 또는 반 스토크스 형광체(anti-stokes phosphors)와 같은 발광성 물질과 같은 잠복 형상부와 조합될 수 있다. 반투명 코팅은 또한 선택적으로 전도성 및/또는 자성일 수 있고, 이에 의해 이들 형상부에 잠복된 보안의 부가적인 수준을 추가한다. 반투명 코팅은, 예를 들어 자외선 및 적외선 영역과 같은 전자기 스펙트럼의 다른 영역에서 선택적 투명성을 갖게 되는 방식으로 또한 생성될 수 있다.
다른 한정되지 않은 태양에서, 상이한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 조성물, 예를 들어 잉크를 포함하는 층은 인쇄된 입자 또는 나노입자 금속의 물리적 특성에 따라 선택적 투명성을 달성하도록 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 금속 입자 및/또는 나노입자 함유 잉크가 컬러 형상부 위에 인쇄됨으로써, 특정 색의 광학적 투명성이 달성 가능하다. 게다가, 2개의 상이한 금속 입자 및/또는 나노입자 함유 잉크의 인쇄에 의해 특정 색이 또한 달성 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 금속성 "색 변동(flop)" 또는 색 변화를 일으키는 다중 반투명 층은 형성될, 선택적으로 인쇄될 (예를 들어, 그라비어 인쇄, 직접 기록 인쇄, 디지털 인쇄 및/또는 잉크젯 인쇄될) 수 있다. 본 실시예에서, 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부는 제1 반투명 층과 적어도 부분적으로는 제1 반투명 층의 상부에 배치된 제2반투명 층을 선택적으로 포함한다. 바람직하게, 제1 반투명 층은 대략 50 nm 내지 대략 500 nm, 전형적으로 대략 200 nm의 두께와, 상당히 큰, 예를 들어 적어도 수 미크론 정도의 횡방향 치수를 갖는다. 제2 반투명 층은 바람직하게는 대략 20 nm 내지 대략 500 nm의 두께와, 상당히 큰, 예를 들어 적어도 수 미크론 정도의 횡방향 치수를 갖는다. 바람직하게, 제1 반투명 층 및/또는 제2 반투명 층은 예를 들어 운모, 실리카, 티타니아, 산화철, 산화크롬 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 운모, 티타니아 및/또는 실리카와 같은 금속 산화 물을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 제1 반투명 층 및/또는 제2 반투명 층은 금속 산화물을 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다. 특정 바람직한 실시예는 아래 표1에 제공된 바와 같이 운모, 티타티아 및 실리카의 다양한 조합을 포함한다.
<표1. 다층 보안 형상부>
제1층 제2층
운모 티타니아
티타니아 운모
실리카 운모
운모 실리카
실리카 티타니아
티타니아 실리카
더욱이, 보안 형상부는, 적어도 부분적으로, 제2 반투명 층의 상부에 배치된 제3 반투명 층을 선택적으로 포함한다. 제3 반투명 층은 대략 20 nm 내지 대략 500 nm의 두께와, 상당히 큰, 예를 들어 적어도 수 미크론 정도의 횡방향 치수를 가질 수 있다. 제2 반투명 층 및/또는 선택적인 제3 반투명 층의 두께는 상이한 금속 색을 제공하도록 (예를 들어 x 및/또는 y 방향으로 증가하는 두께를 갖는 것과 같이) 변할 수 있다. 제1 및 제2 반투명 층과 같이, 제3 반투명 층은 바람직하게는 운모, 실리카, 티타니아, 산화철, 산화크롬 또는 이들의 혼합물과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 금속 산화물을 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 선택적으로 포함하는데, 이때 운모, 실리카 및 티타니아가 특히 바람직하다. 제1 반투명 층, 제2 반투명 층 및/또는 선택적인 제3 반투명 층의 하나 이상은, 인 쇄 공정, 예를 들어 직접 기록 인쇄 공정, 바람직하게는 디지털 인쇄 공정 또는 잉크젯 인쇄 공정에 의해 형성될 수 있다. 이런 방식으로, 가변 정보를 포함하는 보안 형상부가 생성될 수 있어 독특한 금속 반사 효과를 유리하게 갖는다. 아래 표2는 특정 금속 색 특성을 갖는 보안 형상부를 생성하기 위해 서로 조합하여 이용될 수 있는 다양한 반투명 층의 목록을 제공한다. 전체가 여기에 참조로 포함되는 문헌[Hugh M. Smith, High Performance Pigments, Wiley-VCH Verlag-GmbH, Weinheim, Germany, (2002)]을 참조.
<표2. 다층 보안 형상부>
제1층 제2층 제3층 결과색(들)1
운모 TiO2 -- 은색, 황색, 적색, 청색, 녹색
운모 Fe2O3 -- 청동색, 구리색, 적색, 적자색, 적녹색
운모 Fe2O3 x TiO2 -- 금색
운모 TiO2 Fe2O3 금색
운모 TiO2 철청색 은회색
운모 TiO2 Cr2O3 녹색
1다중 색은 제2 반사층의 두께가 증가함에 따라 표시된 순서로 색이 변화하는 것을 나타낸다.
다른 실시예에서, 제1 반투명 층과 제3 반투명 층은, 적어도 부분적으로, 동일한 조성물, 예를 들어 동일한 금속 산화물로 형성된다. 본 태양에서, 제2 반투명 층은 바람직하게는 "금속 효과" 현상을 일으키는 다중 간섭 효과로 이르게 하는 다중 인터페이스를 생성하도록 제1 및 제3 반투명 층과 상이한 굴절률을 갖는다. 결과적으로, 보안 형상부의 층 구조는 차후에 기재에 도포되는 기 제조된 다층 안료 입자를 채용하는 것보다 오히려 개별적인 층을 침착시킴으로써 기재의 표면에 구성된다. 이는 기 제조된 다층 금속 효과 안료 입자의 침착에 의해 생성될 수 없는 독특한 색 효과를 나타내는 새로운 보안 형상부를 생성할 수 있게 된다. 독특한 금속 효과를 갖는 바람직한 다층 보안 형상부를 형성하는 층의 추가적인 조합은 아래 표3에 제공된다.
<표3. 다층 보안 형상부>
제1층 제2층 제3층
실리카 티타니아 실리카
실리카 운모 실리카
티타니아 운모 티타니아
티타니아 실리카 티타니아
운모 실리카 운모
운모 티타니아 운모
따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 (a) 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 입자를 포함하는 제1층과, (b) 적어도 부분적으로 제1층 상에 배치되고, 제2 금속 산화물을 포함하는 제2 금속 입자를 포함하는 제2층을 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다. 바람직하게, 보안 형상부는 (c) 적어도 부분적으로 제2층 상에 배치되고, 제1 금속 산화물을 포함하는 제3 금속 입자를 포함하는 제3층을 더 포함한다. 선택적으로, 제1 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 제2 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 제1 금속 산화물은 제2 금속 산화물과 상이하다. 바람직한 실시예에 서, 제1금속 산화물은 티타티아를 포함하고 제2금속 산화물은 운모를 포함한다. 이러한 보안 형상부는 바람직하게는 잠재 위조자가 복제하는 것을 매우 어렵게 하는 광학 효과를 제공하기 위해 경사짐에 따라 색이 변화하는 것을 나타낸다.
더욱이, 적어도 하나의 반투명 층이 바람직하게 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로 적어도 부분적으로 형성(예를 들어 직접 기록 인쇄, 디지털 인쇄 또는 잉크젯 인쇄)되지만, 하나 이상의 반사층이 아래 표4에서 확인되는 하나 이상의 안료 타입을 포함하는 잉크로부터 선택적으로 형성될 수 있다. 이러한 안료 타입은 직접 기록, 디지털 또는 잉크젯 인쇄 공정을 통해 인쇄되기에 대체로 너무 큰 입자를 포함한다.
<표4. 안료 타입>
안료 타입 예시
금속성 판상체 Al, Zn/Cu, Cu, Ni, Au, Ag, Fe(강), C(그라파이트)
산화물 코팅 금속성 판상체 표면 산화 Cu-, Zn/Cu-판상체, Fe2O3 코팅 Al-판상체
코팅된 운모 판상체 비흡수 코팅: TiO2(금홍석), TiO2(예추광), ZrO2, SnO2, SiO2; 선택적 흡수 코팅: FeOOH, Fe2O3, Cr2O3, TiO2 -x, TiOxNy, CrPO4, KFe[Fe(CN)6], 착색제; 완전 흡수 코팅: Fe3O4, TiO, TiN, FeTiO3, C, Ag, Au, Fe, Mo, Cr, W
판상체형 모노크리스탈 BiOCl, Pb(OH)2 x 2PbCO3, α-Fe2O3, α-Fe2O3 x nSiO2, AlxFe2 - xO3, MnyFe2-yO3, AlxMnyFe2 -x- yO3, Fe3O4, 환원된 혼합 상, Cu-프탈로시아닌
분쇄형 박막 PVD필름 Al, Cr(반투명)/SiO2/Al/SiO2/Cr(반투명)
본 발명에 따른 반투명 금속 입자 코팅 또는 반투명 금속 나노입자 코팅은 수많은 상이한 방법들에 의해 달성될 수 있다. 한정되지 않은 예로서, 인쇄된 형 상부의 디지털 해상도는 기재 표면 상에 인쇄된 재료의 양을 감소시키도록 감소될 수 있어서, 덮여있는 표면 영역을 감소시킴으로써 광학적 투명성을 증가시킨다. 대안으로, 본 발명의 금속 입자 또는 금속 나노입자 함유 잉크는 금속 입자 또는 금속 나노입자 성분을 감소시키기 위해 희석될 수 있으며, 표면을 완전히 덮는 얇은 층이 되도록 인쇄될 수 있다.
(전술한) 본 발명의 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부를 형성하는 공정의 선택적 처리 단계, 예를 들어 경화 단계는 반사성에 비하여 투명성 레벨에 커다란 영향을 줄 수도 있다. 통상적으로, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자가 더 많이 첨가됨에 따라, 경화 온도가 높아지고 경화 시간이 길어질수록 인쇄된 형상부의 반사성은 높아지고 광학 투명성은 낮아질 것이다. 통상적으로 경화 온도가 낮을수록 반사성이 낮아지고 투명성은 증가한다. 증가된 광학 투명성과 증가된 반사성의 조합을 달성하기 위한 최적 조건은 더욱 연속된 필름을 제공하도록 경화된 나노입자의 전체 범위의 얇은 층을 포함한다.
본 발명의 보안 적용예의 일 태양에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형은, 잉크 조성물 또는 제형이 인쇄되고 선택적으로 처리(예를 들어, 경화)될 때, 형상부가 금속성 광택을 갖고 더욱이 금속성 조성물 자체 특성이 아닌 색을 갖도록 착색 안료 및/또는 염료를 포함한다. 한정되지 않은 예로서, 금색 광택은 황색 염료와 은색 나노입자 잉크를 혼합함으로써 달성될 수 있다.
다른 태양에서, 형광 또는 인광 첨가제가 잉크에 포함되고, 이러한 경우 이 들로부터 생성된 형상부는 금속성 광택(현시적 형상부)과 적정 파장의 전자기선에 대한 노출에 의해, 예를 들어 단파(대략 254 nm) 또는 장파(대략 365 nm)의 자외선 광에 의해 검출될 수 있는 발광(잠복 형상부)을 포함하는 특성의 조합을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 적외선 흡수 형광체(예를 들어, 이트륨 붕산염(yttrium borate)으로 도핑된 에르븀(erbium) 이테르븀(ytterbium))와 같은 형광체는, 전체가 여기에 참조로 포함되고 2005년 10월 18일자로 출원된 미국 가출원 제60/731,004호에 설명된 바와 같이 이용된다. 다른 태양에서, 안료 또는 염료는 발광성일 수도 있어서, 본 발명의 인쇄된 보안 형상부가 (일반 광에서) 색상이 안료 또는 염료의 성질에 의해 결정되는 금속성 광택을 갖지만, 자외선 광과 같은 조사 상태에서는 가시 발광이 관찰되는 특성들이 조합된다.
다른 보안 적용예의 태양에서, 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형은 차후에 보안 스레드를 생성하는데 이용되는 기재 상에 인쇄될 수 있다. 본 실시예에서, 잉크 조성물 또는 제형은 전술한 공정들 중의 임의의 공정, 특히 직접 기록 인쇄에 의해, 예를 들어 많은 추가적인 보안 형상부와 함께 종이 또는 유기 폴리머 기재 상에 인쇄될 수 있다. 디지털 인쇄의 추가 사용은, 보안 형상부가 적용된 물품의 위조에 대한 추가적인 방벽을 생성하는 가변 정보를 제공하는 것을 지원한다. 전형적인 적용예에서, 스레드는 은행권, 여권과 같은 종이 증서, 또는 풍선껌과 같은 소비제품의 개봉용 개봉 테이프에 대한 추가된 보안 레벨을 제공하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 보안 적용예에서, 인쇄된 보안 형상부는, 바람직하게는 본 발명의 인쇄된 반사성 보안 형상부는 광학적 가변 형상부와 같은 독특한 광학 특성을 갖는 복합 보안 형상부의 일부로서 사용된다. 한정되지 않은 예로서, 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 함유 잉크 조성물 또는 제형은, 경화된 후 높은 반사성을 갖는 특정 패턴으로 금속성 형상부를 인쇄하는데 사용된다. 이러한 (본 실시예에서 바람직하게는 완전히 반사성인) 반사성 금속성 형상부는 복합 보안 형상부용 광학 형상부를 생성하도록 일련의 인쇄된 층들 중에 기초 층으로서 사용될 수 있다. 광학적으로 투명 또는 반투명한 제2 층이 반사성 금속성 층의 표면 상에 부가될 수 있다. 그 다음 제3 층은 제2 층의 표면 상에 인쇄될 수 있어 가시광에 대해 반사 및 반투명 특성을 가진다. 본 실시예에서, 바람직하게 제3 층은 입사광의 일부를 흡수한다. 이러한 제3 층의 한정되지 않은 예로서 매우 얇은 층을 제공하는 방식으로 인쇄되고 경화된 금속 나노입자 잉크의 다른 코팅이 있다. 다른 한정되지 않은 예에서, 제1 층 및/또는 제3 층은 크롬 또는 등록 상표 인코넬(InconelTM)(니켈-크롬-철 합금의 한 종류)을 포함한다. 이러한 3개 층의 적층(샌드위치)에 의해 나타난 효과는 상부 층(제3 층)과 기부 층(제1 반사 금속 잉크 층)에 의해 반사되는 빛 사이의 광 간섭 패턴이며, 이러한 층들이 인쇄된 물품이 보는 사람에 대해서 기울어짐(각도가 변함)에 따라 독특한 색 또는 색들이 나타난다. 이러한 종류의 구조에 의해 생성될 수 있는 광학적 변동은, 적층물에 의해 생성되는 독특한 광 간섭 패턴에 더하여 이러한 구조를 포함하는 층들의 조성물과 인쇄된 층들의 두께에 의해 변화될 수 있다.
이러한 샌드위치 형태에서 제2 층(중간층)의 재료는, 어느 한 쪽의 고유한 물리적 흡수 스펙트럼에 의해 그리고/또는 광 분산을 감소시키는 범위 내의 크기를 갖는 입자로 구성된다는 사실에 의해 광학적으로 투명한 대부분의 임의의 재료일 수 있다. 이 재료는 무기물, (예를 들어, 유기 폴리머와 같은) 유기물, 또는 이들 2개의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, TiO2, 실리카, 또는 MgF2와 같은 고 굴절률을 갖는 재료는 향상된 효과를 제공한다. 이 재료는 형상부가 잠복 및 현시적 특성들의 조합을 갖도록 발광 입자로 구성된 것과 같은 몇몇의 다른 기능적 특성을 가질 수도 있다.
본 실시예에서, 보안 형상부를 형성하는 데 사용되는 다양한 층은 동일하거나 또는 상이한 인쇄 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 층은 (잉크젯 또는 디지털 인쇄와 같은) 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라이버 인쇄, 오프셋 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정에 의해 선택적으로 형성된다. 선택적으로, 제2 층은 (잉크젯 또는 디지털 인쇄와 같은) 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라이버 인쇄, 오프셋 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정에 의해 형성된다. 유사하게, 제3 층은 (잉크젯 또는 디지털 인쇄와 같은) 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라이버 인쇄, 오프셋 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 공정들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정에 의해 선택적으로 형성된다. 따라서, 3개 층의 하나, 둘 또는 모두는 디지털 인쇄 공정 또는 잉 크젯 인쇄 공정과 같은 직접 기록 인쇄 공정에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 3개 이상의 층이 훨씬 더 독특한 보안 형상부를 제공하도록 채용된다.
도3은 본 발명의 태양에 따른 한정되지 않은 보안 형상부(300)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 보안 형상부(300)는 기재(301) 위에 3개 층 구조를 포함한다. 3개 층 구조는 기재(301) 위에 배치된 제1 반사층(302)을 포함한다. 제1 반사층(302)은 반투명 또는 불투명할 수 있다. 아반투명층(303)이 제1 반사층(302) 위에 배치된다. 투명층(303)은 무기 조성물, (예를 들어, 유기 폴리머와 같은) 유기 조성물, 또는 이 둘의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명층(303)은, TiO2, 실리카 및/또는 MgF2의 하나 이상을 선택적으로 포함한다. 바람직하게는 반투명한 제2 반사층(304)이 도시된 바와 같이 아반투명층(303) 위에 배치된다. 제1 반사층(302) 및 제2 반사층(304)은 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제2 반사층은 잉크, 바람직하게는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크와 같은 직접 기록 잉크로 형성된다. 제1 반사층 또한 선택적으로 이러한 잉크로 형성된다. 이러한 보안 형상부(403)는 위조자들이 복제하기 매우 어려운 광학적 가변 형상부와 같은 독특한 광학 특성을 제공한다.
관련 태양에서, 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부는, 전술된 것과 유사하게, 그러나 단일 인쇄 단계로, 복합 보안 형상부를 형성하도록 위에 얇은 반사층이 배치된 한 장의 투명 재료(선택적으로 폴리머)를 포함하는 기재에, 예 를 들어 잉크젯 인쇄와 같은 직접 기록 인쇄 공정을 통해 선택적으로 인쇄된다. 본 태양에서, 기재는 투명한 표면과 그에 대향하는 반투명 또는 불투명할 수 있는 반사 표면을 갖는다. 보안 형상부는 (예를 들어 반사층은), 예를 들어 잉크젯 인쇄 또는 디지털 인쇄와 같은 직접 기록 인쇄 공정을 통해, 전술한 3개 층의 보안 형상부와 유사하게, 3개 층의 복합 보안 형상부를 형성하도록 투명 표면 상에 직접 인쇄된다. 인쇄된 층은 유사하게 (예를 들어, 기재 위의 반사 표면이 불투명한 경우) 반투명할 수 있거나, 또는 (예를 들어, 기재 위의 반사 표면이 반투명한 경우) 불투명할 수 있다. 따라서, 다른 실시예에서 본 발명의 보안 형상부는 한 장의 투명 재료 및 반사층을 포함하는 기재 위에 배치(또는 인쇄)되고, 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 보안 형상부는 투명 표면 상에 배치(또는 인쇄)된다. 3개 층의 복합 보안 형상부를 형성하는 이러한 공정은 단지 단일 인쇄 단계만을 요구하고, 그에 따라서 3개 층 모두를 개별적으로 인쇄하는 것보다 더 단순하다. 이러한 결과적인 3개 층의 보안 형상부는 접착제와 같은 임의의 통상적인 부착 수단을 통해 상업적 물품에 고정될 수 있다.
본 실시예는 도4의 (a) 및 (b)에 예시된다. 도4의 (a)는 광학 투명층(401)을 포함하는 기재(400)를 예시한다. 투명층(401)은 무기 조성물, (예를 들어, 유기 폴리머와 같은) 유기 조성물, 또는 이 둘의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명층(401) TiO2, 실리카 및/또는 MgF2의 하나 이상을 선택적으로 포함한다. 기재(400)는 또한 도시된 바와 같이 투명층(401) 위에 배치된 제1 반사층(402)을 포함한다. 선택적으로, 제1 반사층은 반투명하다. 이와 달리, 제1 반사층은 불투명하다. 도시된 바와 같이, 기재(400)는 투명 표면(405)과, 그에 대향하는 반사 표면(406)을 갖는다. 전술된 바와 같이, 잉크, 바람직하게는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크젯 잉크 또는 디지털 잉크와 같은 직접 기록 잉크는 기재(400)의 투명 표면(405) 위에 인쇄되고, 도4의 (b)에 도시된 바와 같이, 그 위에 제2 반사층(404)을 형성하고 3개 층의 보안 형상부(403)를 형성하도록 처리된다. 도3에 도시된 보안 형상부(300)와 같은 보안 형상부(403)는 위조자들이 복제하기 매우 어려운 광학적 가변 형상부와 같은 독특한 광학 특성을 제공한다.
본 발명의 공정에 의해 잉크로 형성된 인쇄된 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부는 보안의 추가적인 레벨을 생성하는 다른 보안 형상부와 조합될 수 있다. 추가적인 보안 형상부는 현시 또는 잠복될 수 있다. 추가적인 현시적 형상부의 한정되지 않은 예로서 광학적 가변 형상부, 홀로그램, 엠보싱, 워터마크 등을 포함한다. 추가적인 잠복 형상부의 한정되지 않은 예로서 자외선 여기성 형광체, 상향 주파수 변환 형광체(up-conversion phosphor), 마이크로 인쇄 또는 마이크로 이미지와 같은 발광 물질들을 포함한다. 그에 더하여, 또는 이와 달리, 보안 형상부는, 선택적으로 광학 효과와 조합하여 선택적으로 자기 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 보안 형상부는 (현시 및/또는 잠복 보안 형상부의 역할을 할 수 있는) 광학 효과를 나타내는 것뿐만 아니라 (잠복 보안 형상부 역할을 하는) 자기 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 이는 보안 형상부가 금속 산화물을 포함하는 금속 입자를 포함하는 경우일 수 있다.
위에서 나타난 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 본 발명은 보안 형상부 또는 복합 보안 형상부의 일부에 관한 것으로, 바람직하게는 보안 형상부 또는 복합 보안 형상부의 일부가 반사성이고, 보안 형상부 또는 복합 보안 형상부의 일부가 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 포함한다. 다른 태양에서, 본 발명은 디지털 인쇄된 보안 형상부에 관한 것으로, 바람직하게는 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자를 선택적으로 포함하는 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부에 관한 것이다. 어느 경우에, 보안 형상부는 위에 이미지를 갖는 기재 표면 상에 선택적으로 배치된다. 보안 형상부는 바람직하게는 이미지의 적어도 일부에 중첩된다. 이러한 태양에서, 용어 "보안 형상부"는 이미지와 중첩되는 반사층 또는 반사층과 하부 이미지의 조합만을 언급하는데 사용될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 본 발명의 잉크 조성물로 인쇄 생성 또는 형성된 가변 정보를 포함한다.
관련 실시예에서, 본 발명은 (a) 이미지를 포함하는 표면을 갖는 기재와, (b) 표면의 적어도 일부에 배치된 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하고 적어도 부분적으로 이미지와 중첩되는 반사층을 포함하는 보안 형상부에 관한 것이다.
바람직한 태양에서, 예를 들어, 보안 형상부는 금속 입자, 바람직하게는 금속 나노입자로 이루어지는 반투명 반사층을 포함하고, 보안 형상부는 하부 이미지의 적어도 일부, 바람직하게는 전체와 중첩되고 각도에 종속하는 반사성을 제공한다. 반사층의 성질은 형상부를 기재 표면에 대한 제1 각도에서 볼 때 반사층을 통 해 이미지가 보일 수 있도록 한다. 그러나, 제2 각도에서 볼 때, 입사광이 반투명 반사층으로부터 관찰자의 눈으로 반사됨에 따라 하부 이미지는 적어도 부분적으로 흐리게 된다. 보안 형상부 하부의 이미지가 하나 이상의 각도에서 흐릴 수 있는 형상부를 여기에서는 "광 흐림" 효과라 한다. 예를 들어, 제2 각도는 바람직하게 대략 180ㅀ에서 기재 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도이다. 위에서 더 자세히 설명한 이러한 광 흐림 효과는 예비 잠재 위조자가 복제하기에 특히 어렵다. 이 효과는 특별한 이론에 구속되지 않고, 일정 각도에서 반사성 보안 형상부가 거울처럼 거동하고 입사 광원으로부터 직접 관찰자에게 광을 반사한다는 사실로부터 유도될 수 있다. 이러한 반사된 광으로부터의 휘도는 (후술하는 도2의 (b)에 도시된 바와 같이) 하부 이미지를 시야로부터 충분히 흐리게 한다. 그러나, 다른 각도에서는, 반사성 형상부는 입사광을 관찰자에게 반사하지 않고, 하부 이미지는 관찰자에게 분명하게 보인다.
일 태양에서, 보안 형상부는 금속 입자 및/또는 나노입자를 포함하는 불연속한 반사층을 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "불연속"은, 인접한 객체 사이의 평균 거리가 대략 500 μm보다 작은 복수개의 연결되지 않은 개별적인 객체가 적어도 부분적으로 형성되거나, 또는 대략 500 μm보다 작은 폭을 갖는 적어도 하나의 공간 또는 갭을 내부에 갖는, 나선형과 같은, 단일 객체가 적어도 부분적으로 형성되는 것을 의미한다. 바람직한 실시예에서, 불연속 반사층은 추가적인 잠복 보안 요소를 제공하는 복수개의 반사성 이미지, 바람직하게는 복수개의 반사성 마이크로 이미지를 포함한다.
불연속 반투명 반사층에서 갭 또는 공간의 목적은 제1 각도에서 관찰자가 반투명 반사층 하부의 이미지를 볼 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 제2 각도에서, 입사광은 반투명 반사층 내의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자로부터 반사되어야 하고 이에 따라 관찰자에게 하부 이미지를 흐리게 하여야 한다. 갭 또는 공간이 이러한 목적을 달성하기 위해서 갭 또는 공간의 평균 최소 치수는 상대적으로 작아야 한다. 예를 들어, 갭 또는 공간의 평균 최소 치수는 대략 500 μm보다 작고, 예를 들어 대략 250 μm보다 작거나, 대략 100 μm보다 작거나, 또는 대략 50 μm보다 작다.
불연속 반투명 반사층은, 적어도 제1 각도에서 볼 때 광이 반사층을 통과하도록 하는 구멍 또는 갭을 갖는 패턴으로 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 반사층을 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 구멍 또는 갭은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 반사층은 윈도우 스크린 패턴을 닮은 (도1A에 도시된 바와 같이) 교차 해칭(cross-hatching) 패턴을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반사층은, 도1B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크 조성물을 이용하여 생성, 형성, 침착, 인쇄되는 복수개의 평행선을 포함할 수 있다. 이러한 선은 대략 250 μm보다 크지 않은, 예를 들어 대략 200 μm보다 크지 않거나, 대략 150 μm보다 크지 않거나, 대략 100 μm보다 크지 않거나 또는 대략 50 μm보다 크지 않은 평균 폭을 유리하게 가질 수 있다. 도1B에서 직선이 예시되고 있지만, 보안 형상부에서 이러한 선은 직선, 곡선, 사인곡선, 중첩선, 지그재그선 또는 이들의 조합일 수 있다. 이 선의 단부는 인접한 선에 연결되 거나 연결되지 않을 수 있다. (도1B에는 이들이 연결되지 않은 상태로 도시된다.) 다른 태양에서, 반사층은 도1C에 도시된 바와 같이 나선형 패턴일 수 있다. 다른 태양에서, 반사층은 도1D에 도시된 바와 같이 복수개의 도트를 포함한다. 다른 실시예에서, 반사층은 도1E에 도시된 바와 같이 복수개의 도트로 선택적으로 형성된 복수개의 텍스트 객체, 예를 들어 문자 숫자 조합 객체를 포함한다. 다른 태양에서, 반사층은, 도1F에 도시된 바와 같이, 형상이 유사하나 크기가 상이한 복수개의 기하학적 형상을 포함하고, 각각의 형상이 그 다음으로 큰 크기의 형상 안에 위치된다. 이 형상은 정사각형, 원형, 타원형, 직사각형, 별형, 또는 어떤 다른 형상을 포함할 수 있다. 이러한 형상은, 공간 또는 갭이 하부에 숨은 이미지를 볼 수 있을 만큼 충분히 반사층에 남아있는 한, 인접한 형상과 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다. 다른 태양에서, 하나 이상의 이러한 실시예는 조합될 수 있다. 이들은 보안 형상부가 반투명 반사층을 포함하는 단지 몇몇의 한정되지 않은 전형적인 실시예이고, 해당 분야의 기술자가 갭 또는 구멍을 갖는 반투명 반사층이 무수한 다른 패턴, 예를 들어 반복적인 또는 반복적이지 않은 캐릭터, 텍스트, 글자, 숫자, 별, 원, 정사각형, 이미지 등으로 형성될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 전형적인 형상 및 패턴은 전체가 여기에 참조로 포함되고 2005년 9월 1일자로 공개된 PCT 공개 제2005/080089 A1호 에 설명된다.
도2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보안 형상부(100)의 한정되지 않은 예를 나타낸다. 예시된 보안 형상부는 전술된 광 흐림 효과를 보여준다. 도2의 (a)는 기재 표면에 대한 제1 각도에서 관찰된 보안 형상부(100)의 예시 이다. 도시된 제1 각도에서, 별을 포함하는 현시적 이미지(103)는 별 이미지(103)와 중첩된 반투명 반사층(104)을 통해 분명하게 볼 수 있다. 그러나, 도2의 (b)에 도시된 제2 각도에서, 입사광은 반투명 반사층(104)으로부터 관찰자로 반사되고, 이에 따라 (도2의 (a)에 도시된 이미지(103)를 볼 수 없는) 흐린 영역(106)으로 도시된 바와 같이, 이미지(103)를 사실상 흐리게 한다.
도2의 (a) 및 (b)에 도시된 보안 형상부(100)에서, 반투명 반사층(104)은 복수개의 반사성 마이크로 이미지(105)를 포함한다. 마이크로 이미지(105)는 도2의 (a) 및 (b)에서는 볼 수 없으나, 확대 삽입된 도2의 (c)에 도시된다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "마이크로 이미지"는 0.5mm보다 작은, 예를 들어 대략 0.4mm보다 작거나, 대략 0.3mm보다 작거나 또는 대략 0.2mm보다 작은, 또는 대략 0.1mm보다 작은, 예를 들어 대략 750 μm보다 작거나, 대략 500 μm보다 작거나 또는 대략 250 μm보다 작은 최대 평균 치수를 갖는 충분히 2차원 관념적인 또는 기하학적인 형상 또는 객체나 정보의 상징적 표시를 의미한다. 인접한 마이크로 이미지(105) 사이의 거리는 도1A 내지 도1E를 참고로 전술된 공간 또는 갭을 형성한다. 삽입된 도2의 (c)에 도시된 바와 같이, 도2의 (a) 및 (b)의 보안 형상부(100)의 마이크로 이미지(105)는 반복적인 원을 포함한다. 다른 바람직한 태양에서, 마이크로 이미지는 일련의 문자 숫자 조합 텍스트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부는 가변 정보를 포함하는 적어도 하나의 마이크로 이미지를 포함한다. 따라서, 일 태양에서, 보안 형상부는 적어도 하나는 가변 정보를 선택적으로 포함하는 복수개의 마 이크로 이미지를 포함하는 반사층을 포함하고, 이러한 마이크로 이미지는 바람직하게는 본 발명의 금속 입자 및/또는 나노입자를 포함하는 잉크 조성물을 사용하여 생성, 형성, 침착 인쇄된다. 추가된 보안 요소로서, 보안 형상부는 전술된 금속 나노입자로 형성되거나 형성되지 않을 수 있는 현시 가변 정보를 선택적으로 포함한다. 본 발명의 특히 바람직한 일 태양에서, 보안 형상부는, 동일한 정보 또는 (예를 들어, 수학 공식 또는 다른 수단에 의해) 서로 연관될 수 있는 정보를 나타내는 현시 및 잠복 가변 정보를 포함한다.
도2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 태양을 예시한다. 도시된 바와 같이, 보안 형상부(100)는 육안으로 쉽게 볼 수 있는 현시 가변 정보(101)를 포함한다. 또한 이러한 동일한 가변 정보는 잠복 가변 정보(102)에 의해 도시된 바와 같이 반투명 반사층(104)의 마이크로 이미지(105)에서 적어도 한번 나타난다. 따라서, 추가된 보안 요소로서, 잠복 가변 정보(102)는 루프(loop) 또는 다른 단순 확대 장치로 관찰될 수 있고, 현시 가변 정보(101)와 잠복 가변 정보(102)를 비교할 수 있으며, 그들이 서로 일치하는지 또는 그렇지 않으면 서로 연관되는지 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 문자 숫자 조합 캐릭터 또는 광학 인식 캐릭터나 기호의 마이크로 인쇄, 이미지 등은 본 발명의 금속 입자 및/또는 나노입자를 포함하는 본 발명의 잉크 조성물 또는 제형을 이용하여 인쇄, 생성, 형성 또는 침착된다. 바람직한 실시예에서, 마이크로 인쇄 캐릭터, 이미지, 기호 등은 평방 인치당 도트 또는 프린트의 밀도를 증가시키도록 변형된다. 이는 기본 정보, 가시적 이미지, 또는 캐릭터 값이 변화되지 않고 유지되도록 개별적인 캐릭터를 만드는 도트의 수가 감소하는 새로운 폰트를 본질적으로 생성함으로써 달성된다. 예를 들어, 2 폰트 크기의 타임즈 뉴 로망체(Times New Roman)의 숫자 "2"는 33개의 도트로 구성되고, 본 발명의 실시예에 대해서, 기본 정보, 가시적 이미지 또는 캐릭터 "2"의 의미의 손실 없이 20개의 도트가 제거된다. 이러한 기술은 반투명과 같은 시각적 효과 및 더 우수한 해상도로 본 발명의 잉크 조성물 또는 제형을 이용한 가변 정보와 같은 다양한 보안 형상부를 마이크로 인쇄할 수 있도록 한다.
다른 태양에서, 보안 형상부는 본 발명의 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 연속 반투명 반사층을 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "연속"은 사실상 갭이 없이 하나의, 분별 가능한, 연결된 객체, 예를 들어 잉크로 형성되는 것을 의미한다.
연속 반사층은 아반투명 또는 불투명할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "아반투명"은 광이 통과할 수 있도록 하지만, (약간의 공간 및 갭이 아반투명층에 존재하거나 또는 존재하지 않더라도) 공간 또는 갭은 통과하지 못하도록 할 수 있는 것을 의미한다. 본 태양에서, 광이 반투명 반사층을 통과하도록 하기 위해, 바람직하게 아반투명 반사층은, 예를 들어 대략 5 μm보다 작거나, 대략 1 μm보다 작거나, 대략 500 nm보다 작거나 또는 대략 50 nm보다 작은 정도로 특히 얇다.
아반투명 반사층은 도2의 (a) 내지 (c)를 참조로 설명된 불연속 반사층으로 생성된 광 흐림 효과와 유사한 광 흐림 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 아반투명 반사층은 기재 표면 위의 이미지 상에 배치될 수 있다. 이미지는 기재 표면에 대한 제1 각도에서 아반투명 반사층을 통해 볼 수 있을 것이나, 기재 표면에 대한 제2 각도에서는 입사광이 아반투명 반사층으로부터 관찰자로 반사되기 때문에 흐릴 수 있다.
다른 실시예에서, 보안 형상부는 전술한 종방향 변화 지형부를 갖는 하부 이미지의 적어도 일부 위에 배치된 반사층을 포함한다. 이미지(들)가 종방향 변화 지형부를 갖는 경우, 이미지의 적어도 일부 위에 인쇄된 보안 형상부(또는 이의 반사층)는 바람직하게는 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타낸다. 본 발명의 반사성 보안 형상부가 종방향 변화 지형부를 갖는 하부 이미지 위에 형성될 때, 복제하기 매우 어려운 보안 요소를 제공한다는 것을 알았다. 본 실시예에서, 하부 이미지의 종방향 변화 지형부는 중첩되는 반사층으로 전이되기 때문에, 반사층이 심지어 불투명하더라도, 하부 이미지의 외관을 나타낸다.
따라서, 일 태양에서, 연속 반사층은 기재 표면 상에 종방향 변화 지형부를 갖는 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되고, 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타낸다. 본 실시예에서, 반사층은 연속 또는 불연속일 수 있다. 연속이라면, 본 실시예의 반사층은 아반투명 또는 불투명일 수 있다. 즉, 반사층이 불투명하고 하부 이미지를 반사층을 통해 실질적으로 볼 수 없다고 하더라도, 반사층은 하부 이미지의 전이를 제공할 수 있다.
일 태양에서, 금속 입자 또는 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부, 또는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 잉크로 생성, 형성, 침착 또는 인쇄된 보안 형상부의 평균 두께는 대략 0.01 μm보다 클 것이고, 예를 들어 대략 0.05 μm보다 크거나, 대략 0.1 μm보다 크거나, 또는 0.5 μm보다 클 것이다. 이 두께는 대략 1 μm보다 큰, 예를 들어 대략 5 μm보다 클 수도 있다. 이러한 두께들은 직접 기록 침착에 의해, 예를 들어 한 차례 또는 두 차례 이상으로 재료의 불연속 단위의 침착 또는 잉크젯 침착에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 단일층은 침착 및 건조될 수 있는데, 필요하다면, 이러한 공정의 사이클은 1회 이상 반복된다. 선택적으로, 침착된 보안 형상부, 예를 들어 반사층(선택적으로 불투명하거나, 반투명하거나, 연속 또는 불연속한 반사층)의 두께는 대략 2 μm보다 작거나, 대략 1 μm보다 작거나, 대략 750 nm보다 작거나, 또는 대략 500 nm보다 작다.
보안 형상부, 예를 들어 반사성 보안 형상부 또는 이의 반사층 내에서 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 사이의 거리는 폭넓게 변할 수 있다. 다양한 실시예에서, 보안 형상부(예를 들어, 반사성 보안 형상부 또는 이의 반사층)에서 인접한 금속 입자 및/또는 금속 나노입자 사이의 평균 거리는 대략 1 μm보다 작고, 예를 들어 대략 700 nm보다 작거나, 대략 500 nm보다 작거나, 대략 250 nm보다 작거나, 대략 100 nm보다 작거나 또는 대략 50 nm보다 작다.
본 발명의 다른 보안 적용예의 태양에서, 보안 형상부, 선택적으로 반사성 보안 형상부는, 물품에 추가적인 보안 요소를 제공하는 전도성의 (선택적 반사성의) 층 또는 트레이스(trace)를 포함한다. 본 태양에서, 보안 형상부는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하고, 전도성 인증 형상부를 나타낸다. 한정되지 않은 예로서, 전술된 바와 같이, 인쇄된 금속성 보안 형상부는, 예를 들어 인접한 금속 나노입자들의 목 형성을 통해, 전기 전도성 상태는 조건에서 경화될 수 있어 부 가적인 보안 레벨을 제공한다. 전기 전도성의 존재는, 예를 들어 2점 또는 4점 탐침 측정과 같은 접촉 방법, 또는 전도성 형상부의 존재가 전기장 또는 자기장에서 판단되는 비접촉 방법에 의해 판단될 수 있다. 예를 들어, 인쇄된 금속성 형상부는, 측정이 수행되는 형상부 내에서 위치에 대한 함수로서 형상부의 전기 전도성이 변할 수 있는 치수(두께, 폭 및 길이)로 구성될 수 있다. 이는 이러한 형상부에서 부가적인 보안 레벨을 제공한다. 일 실시예에서, 보안 형상부에서 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 대다수(예를 들어, 적어도 대략 60 중량%, 적어도 대략 75 중량%, 적어도 대략 80 중량% 또는 적어도 대략 90 중량%)는 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성된다.
따라서, 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부의 그 자체 또는 그의 일부나 성분은 선택적으로 전도성이 있다. 바람직한 실시예에서, 보안 형상부는 벌크 금속을 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다. 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부, 바람직하게는 반사성 보안 형상부 또는 그의 구성요소의 적어도 일부분, 여러 부분들 또는 전부는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자의 순수 벌크 금속(들)의 비저항과 비교하여, 대략 30배보다 크지 않은, 예를 들어 대략 20배보다 크지 않거나, 대략 10배보다 크지 않거나, 또는 대략 5배보다 크지 않은 비저항을 가진다. 따라서, 일 실시예에서, 본 발명의 보안 형상부는 전도성이거나, 또는 보안 형상부의 일부가 전도성이다. 바람직하게, 본 발명의 보안 형상부 또는 본 발명의 보안 형상부의 일부는 모두 반사성이고 전도성 부분을 포함한다. 반사성 및 전도성 보안 특성의 조합은 태그, 라벨, 은행 권, 증서 등 어느 것이든지 보안 형상부의 보안을 훨씬 강화한다. 위조자는 본 발명의 보안 형상부의 반사성뿐만 아니라 전도성까지 복제하여야 할 것이다. 또 다른 실시예에서, 보안 형상부 또는 이의 일부는 반사성 및/또는 전도성과 조합하여 자기 특성을 더 포함한다. 다른 태양에서, 보안 형상부, 예를 들어 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함하는 반사성 보안 형상부의 일부는, 전체 보안 형상부가 거의 또는 전혀 전도성을 나타내지 않더라도, 높은 전도성(낮은 저항성)을 갖는다. 즉, 일 태양에서, 본 발명은 전도성 부분 또는 구성요소를 포함하는 사실상 비전도성인 보안 형상부에 관한 것이다. 전도성 부분은 대략 1 cm보다 작은, 예를 들어 대략 500 μm보다 작거나, 대략 250 μm보다 작거나, 대략 100 μm보다 작거나, 또는 대략 50 μm보다 작은 최소 형상부 크기를 선택적으로 갖는다. 범위의 관점에서, 전도성 부분은 선택적으로 대략 10 μm 내지 대략 5 cm, 예를 들어 대략 250 μm 내지 대략 5 cm, 대략 500 μm 내지 대략 3 cm, 또는 대략 750 μm 내지 대략 2 cm의 최소 형상부 크기를 갖는다. 본 태양에서, 높은 전도성 영역은 바람직하게는 벌크 금속의 비저항보다 대략 30배보다 작은, 예를 들어 벌크 금속의 비저항의 대략 10배보다 작거나, 또는 벌크 금속의 저항성보다 대략 5배보다 작은 저항성을 갖는다. 그러나, 전체 보안 형상부는 금속 입자 및/또는 나노입자의 벌크 금속의 비저항의 적어도 10배보다 큰, 예를 들어 벌크 금속의 비저항의 적어도 30배보다 크거나, 적어도 50배보다 크거나, 적어도 대략 100배보다 크거나, 적어도 대략 500배보다 크거나 또는 적어도 대략 1000배보다 큰 저항성을 선택적으로 나타낸다. 더욱이, 전체 보안 형상부의 전도성은 선택적으로 전도성 부분의 전도성보다 대략 10배 초과만큼 작고, 예를 들어 전도성 부분의 전도성보다 대략 100배 초과만큼 작거나 또는 대략 1000배 초과만큼 작다. 일 실시예에서, 보안 형상부는 가변 정보의 2개 이상의 타입, 예를 들어 (일련 번호와 같은) 보안 형상부에서 시각적으로 인식할 수 있는 하나의 타입과, 구성요소 형상부의 가변 비저항인 다른 타입을 포함한다. 이는 형상부에서 2단계의 보안, 즉 현시적 보안(가변 캐릭터) 및 잠복 보안(하위 구성요소의 가변 저항)을 제공한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전도성 부분 또는 구성요소를 포함하는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부에 관한 것이고, 보안 형상부는 자외선 경화 유기 조성물, 예를 들어 유기 자외선 경화 비히클, 모노머 또는 폴리머가 없다. 이 실시예에서, 전도성 부분 또는 구성요소는 바람직하게는 반응집물, 예를 들어 폴리머, 바람직하게는 헤테로 원자 함유 폴리머를 더 포함하는 금속 입자 및/또는 금속 나노입자를 포함한다.
예
은 나노입자(평균 입자 크기 50 nm, 5 중량%), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)(EG)(38 중량%), 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monoethyl ether)(DEGME)(38 중량%), 및 글리세롤(glycerol)(19 중량%)을 포함하는 잉크가 은 나노입자의 분산을 통해 EG:DEGME:Glycerol의 혼합이 40:40:20의 비율로 준비되었다. 본 잉크는 섭씨 25도(100 RPM)에서 점도 21.8 cP 및 표면 장력 37 mN/m를 갖는다. 본 잉크는 잉크 용기는 섭씨 40도에서 유지되면서 디매틱스 인크(Dimatix Inc.)에서 입수 가능한 에스이128(SE128) 압전 스펙트라 잉크젯 프린트 헤드로부터 분사되었다. 잉크는 반사성 보안 형상부를 형성하도록 기재 위에 1 시간 동안 중단 없이 12kHz로 연속해서 분사되었다. 잉크는 또한 300 dpi 및 500 dpi의 해상도에서 30.48 m/min(100 ft/min), 60.96 m/min(200 ft/min) 및 91.44 m/min(300 ft/min)의 속도(헤드 아래에서 이동하는 기재의 속도)로 웹(web) 시스템에 분사되었다. 대략 8시간 동안 온오프로 분사 후, 모든 분사가 이루어지고 잉크젯 성능에 부정적인 영향을 주는 덮힘(capping)/막힘이 없음이 관찰되었다. 인쇄된 반사성 보안 형상부는 육안으로 관찰된 바와 같이 매우 반사적이었다.
본 발명이 전형적인 실시예를 참조로 설명되는 동안, 사용된 용어는 한정을 위한 용어라기보다 오히려 설명과 예시를 위한 용어임이 이해된다. 현재 기술된 바와 같고 수정된 바와 같이, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 발명의 태양들 내의 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 변형이 가능할 것이다. 본 발명이 특별한 수단, 재료 및 실시예를 참조로 여기에서 설명되었지만, 본 발명을 여기서 개시된 특별한 예들에 한정하려는 것은 아니다. 그 보다도, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 것과 같은 모든 기능적으로 등가인 구조, 방법 및 사용들에 이른다.

Claims (184)

  1. 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 5 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 금속 나노입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 500 nm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 100 nm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 50 nm 내지 대략 100 nm의 평균 입 자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 기재 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되는 반사성 보안 형상부.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 반사성 보안 형상부를 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 반사성 보안 형상부.
  10. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 금속 입자를 포함하는 잉크로 기재 상에 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는 반사성 보안 형상부.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 발광성인 반사성 보안 형상부.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부의 적어도 일부는 가변 정보를 표시하는 반사성 보안 형상부.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하는 기재 상에 배치되고, 상기 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 상기 반사성 보안 형상부는 상기 투명 표면 상에 배치되는 반사성 보안 형상부.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 광 간섭 패턴을 나타내는 반사성 보안 형상부.
  15. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 반사성 보안 형상부.
  16. 제1항에 있어서, 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 대략 700 nm보다 작은 반사성 보안 형상부.
  17. 제16항에 있어서, 상기 금속 입자의 대부분이 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성(neck)되는 반사성 보안 형상부.
  18. 제1항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 적어도 부분적으로 반투명한 반사층을 포함하는 반사성 보안 형상부.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반사층은 불연속 반사층을 포함하고, 상기 불연속 반 사층은 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  20. 제18항에 있어서, 상기 반사층은 복수의 마이크로 이미지를 포함하고, 상기 마이크로 이미지의 적어도 하나는 선택적으로 가변 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  21. 제20항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 이미지는 대략 0.5 mm보다 작은 평균 최대 직경을 갖는 반사성 보안 형상부.
  22. 제18항에 있어서, 상기 반사층은 연속 반사층을 포함하고, 상기 연속 반사층은 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  23. 제22항에 있어서, 상기 연속 반사층은 아반투명인 반사성 보안 형상부.
  24. 제22항에 있어서, 상기 연속 반사층은 불투명인 반사성 보안 형상부.
  25. 제22항에 있어서, 상기 연속 반사층은 기재 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되고, 상기 이미지는 종방향 변화 지형부를 갖는 반사성 보안 형상부.
  26. 제25항에 있어서, 상기 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부 의 전이를 나타내는 반사성 보안 형상부.
  27. 제1항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 은행권.
  28. 제1항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 브랜드 인증 태그.
  29. 제28항의 상기 브랜드 인증 태그를 포함하는 물품.
  30. 제1항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 납세필 인지.
  31. 제30항의 상기 납세필 인지를 포함하는 알코올 음료 병.
  32. 제30항의 상기 납세필 인지를 포함하는 담배 용기.
  33. 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부.
  34. 제33항에 있어서, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부는 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  35. 제34항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 5 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 반사성 보안 형상부.
  36. 제34항에 있어서, 상기 금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 반사성 보안 형상부.
  37. 제34항에 있어서, 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 대략 700 nm보다 작은 반사성 보안 형상부.
  38. 제37항에 있어서, 상기 금속 입자의 대부분이 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성되는 반사성 보안 형상부.
  39. 제33항에 있어서, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부는 기재 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되는 반사성 보안 형상부.
  40. 제39항에 있어서, 상기 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부를 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 기재 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 반사성 보안 형상부.
  41. 제33항에 있어서, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부의 적어도 일부는 가변 정보를 표시하는 반사성 보안 형상부.
  42. 제33항에 있어서, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부는 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하는 기재 상에 배치되고, 상기 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부는 상기 투명 표면 상에 배치되는 반사성 보안 형상부.
  43. 제42항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 광 간섭 패턴을 나타내는 반사성 보안 형상부.
  44. 제33항에 있어서, 상기 디지털 인쇄된 반사성 보안 형상부는 적어도 부분적으로 반투명한 반사층을 포함하는 반사성 보안 형상부.
  45. 제44항에 있어서, 상기 반사층은 불연속 반사층을 포함하고, 상기 불연속 반사층은 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  46. 제45항에 있어서, 상기 반사층은 복수의 마이크로 이미지를 포함하고, 상기 마이크로 이미지의 적어도 하나는 선택적으로 가변 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  47. 제46항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 이미지는 대략 0.5 mm보다 작은 평균 최대 직경을 갖는 반사성 보안 형상부.
  48. 제44항에 있어서, 상기 반사층은 연속 반사층을 포함하고, 상기 연속 반사층은 금속 입자를 포함하는 반사성 보안 형상부.
  49. 제48항에 있어서, 상기 연속 반사층은 아반투명인 반사성 보안 형상부.
  50. 제48항에 있어서, 상기 연속 반사층은 불투명인 반사성 보안 형상부.
  51. 제48항에 있어서, 상기 연속 반사층은 기재 표면 상의 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되고, 상기 이미지는 종방향 변화 지형부를 갖는 반사성 보안 형상부.
  52. 제51항에 있어서, 상기 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타내는 반사성 보안 형상부.
  53. 제33항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 은행권.
  54. 제33항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 브랜드 인증 태그.
  55. 제54항의 상기 브랜드 인증 태그를 포함하는 물품.
  56. 제33항의 상기 반사성 보안 형상부를 포함하는 납세필 인지.
  57. 제56항의 상기 납세필 인지를 포함하는 알코올 음료 병.
  58. 제56항의 상기 납세필 인지를 포함하는 담배 용기.
  59. 보안 형상부이며,
    (a) 이미지를 포함하는 표면을 갖는 기재와,
    (b) 상기 표면의 적어도 일부 상에 배치된 금속 입자를 포함하고 상기 이미지와 적어도 부분적으로 중첩되는 반사층을 포함하는 보안 형상부.
  60. 제59항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 5 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 보안 형상부.
  61. 제59항에 있어서, 상기 보안 형상부는 금속 나노입자를 포함하는 보안 형상부.
  62. 제59항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 보안 형상부.
  63. 제62항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 500 nm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 보안 형상부.
  64. 제63항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 100 nm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 보안 형상부.
  65. 제59항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 50 nm 내지 대략 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는 보안 형상부.
  66. 제59항에 있어서, 상기 반사층은 적어도 부분적으로 반투명인 보안 형상부.
  67. 제66항에 있어서, 상기 반사층은 불연속 반사층을 포함하는 보안 형상부.
  68. 제67항에 있어서, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 반사층을 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 보안 형상부.
  69. 제68항에 있어서, 상기 제2 각도는 대략 180도에서 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도인 보안 형상부.
  70. 제68항에 있어서, 상기 반사층은 복수의 반사 이미지를 포함하는 보안 형상부.
  71. 제70항에 있어서, 상기 반사층은 복수의 반사 마이크로 이미지를 포함하고, 상기 복수의 반사 마이크로 이미지는 대략 0.5 mm보다 작은 평균 최대 직경을 갖는 보안 형상부.
  72. 제71항에 있어서, 적어도 하나의 마이크로 이미지는 가변 데이터를 포함하는 보안 형상부.
  73. 제59항에 있어서, 상기 이미지는 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 방법으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 방법으로부터 형성되는 보안 형상부.
  74. 제59항에 있어서, 상기 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택되는 보안 형상부.
  75. 제59항에 있어서, 상기 금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 형상부.
  76. 제59항에 있어서, 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 대략 700 nm보다 작은 보안 형상부.
  77. 제76항에 있어서, 상기 금속 입자의 대부분이 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성되는 보안 형상부.
  78. 제59항에 있어서, 상기 반사층은 연속 반사층을 포함하는 보안 형상부.
  79. 제78항에 있어서, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 연속 반사층을 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 보안 형상부.
  80. 제79항에 있어서, 상기 제2 각도는 대략 180도에서 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도인 보안 형상부.
  81. 제78항에 있어서, 상기 연속 반사층은 아반투명인 보안 형상부.
  82. 제78항에 있어서, 상기 연속 반사층은 불투명인 보안 형상부.
  83. 제78항에 있어서, 이미지는 종방향 변화 지형부를 갖는 보안 형상부.
  84. 제83항에 있어서, 상기 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타내는 반사성 보안 형상부.
  85. 반사성 보안 형상부를 형성하는 방법이며,
    (a) 금속 입자를 포함하는 잉크를 제공하는 단계와,
    (b) 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  86. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부의 적어도 일부는 가변 정보를 표시하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  87. 제86항에 있어서, 상기 가변 정보는 잠복 정보 및/또는 현시 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  88. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 대략 15 m/s보다 높은 속도로 형성되는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  89. 제85항에 있어서, 상기 단계 (b)는 사실상 일정한 온도에서 연속적으로 일어나는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  90. 제85항에 있어서, 상기 단계 (b)는 잉크 저장조로부터의 잉크로 인쇄 헤드를 통하여 기재 상에 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하고, 상기 잉크 저장조 또는 인쇄 헤드의 온도는 대략 섭씨 30도보다 큰 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  91. 제85항에 있어서, 상기 방법은 (c) 자외선 또는 적외선 복사선을 인쇄된 잉크 상에 인가하는 단계를 더 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  92. 제85항에 있어서, 상기 잉크는 비자외선 경화 비히클(non-UV-curable vehicle)을 포함하고, 상기 방법은 (c) 자외선 복사선을 인쇄된 잉크에 인가하는 단계를 더 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  93. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 적어도 부분적으로 반투명인 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  94. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하는 기재 상에 인쇄되고, 상기 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 상기 반사성 보안 형상부는 상기 투명 표면 상에 인쇄되는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  95. 제94항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 광 간섭 패턴을 나타내는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  96. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 불연속 반사층을 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  97. 제96항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 복수의 반사 마이크로 이미지를 포함하고, 적어도 하나의 마이크로 이미지는 선택적으로 가변 정보를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  98. 제85항에 있어서, 상기 금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  99. 제85항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 상기 금속 입자를 포함하고, 상기 반사성 보안 형상부 내의 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 대략 700 nm 보다 작은 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  100. 제99항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부 내의 상기 금속 입자의 대부분이 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성되는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  101. 제85항에 있어서, 상기 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하기 위하여 이미지를 갖는 기재 표면 상에 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  102. 제101항에 있어서, 상기 이미지는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 반사성 보안 형상부를 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  103. 제102항에 있어서, 상기 제2 각도는 대략 180도에서 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도인 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  104. 제101항에 있어서, 상기 이미지는 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라비어 인쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 방법으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 방법으로부터 형성되는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  105. 제101항에 있어서, 상기 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택되는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  106. 제101항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 불연속 반사층을 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  107. 제106항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 복수의 반사 마이크로 이미지를 포함하고, 적어도 하나의 마이크로 이미지는 선택적으로 가변 데이터를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  108. 제101항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부는 연속 반사층을 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  109. 제108항에 있어서, 상기 연속 반사층은 아반투명인 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  110. 제108항에 있어서, 상기 연속 반사층은 불투명인 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  111. 제108항에 있어서, 상기 이미지는 종방향 변화 지형부를 갖는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  112. 제111항에 있어서, 상기 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타내는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  113. 직접 기록 헤드를 갖는 직접 기록 프린터를 이용하여 보안 형상부를 인쇄하는 직접 기록 인쇄 방법이며,
    상기 직접 기록 헤드는 잉크의 액적을 생성하여 기재 상에 침착할 수 있고, 상기 잉크는 금속 입자를 포함하고, 상기 방법은 생성된 잉크의 각 액적이 대략 5 피코리터 내지 대략 100 피코리터의 잉크를 포함하도록 5000 s-1보다 큰 값으로 상기 직접 기록 헤드를 작동시키는 단계를 포함하고, 기재는 1 m/s보다 높은 속도로 이동하는 직접 기록 인쇄 방법.
  114. 제113항에 있어서, 상기 방법은 잉크 및/또는 직접 기록 헤드를 가열하는 단계를 더 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  115. 제113항에 있어서, 상기 잉크 또는 직접 기록 헤드의 온도는 대략 섭씨 30도 내지 대략 섭씨 100도의 온도에서 유지되는 직접 기록 인쇄 방법.
  116. 제113항에 있어서, 상기 작동은 사실상 일정한 온도에서 연속하여 일어나는 직접 기록 인쇄 방법.
  117. 제113항에 있어서, 상기 직접 기록 헤드는 대략 100 μm 이하의 직경을 갖는 하나 이상의 오리피스를 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  118. 제113항에 있어서, 상기 보안 형상부는 대략 200 μm보다 작은 크기를 갖는 직접 기록 인쇄 방법.
  119. 제113항에 있어서, 상기 보안 형상부는 가변 정보를 더 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  120. 제119항에 있어서, 상기 가변 정보는 잠복 정보 및/또는 현시 정보를 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  121. 제113항에 있어서, 기재는 적어도 하나의 이미지를 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  122. 제121항에 있어서, 상기 보안 형상부는 연속 반사층을 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  123. 제122항에 있어서, 상기 연속 반사층은 아반투명인 직접 기록 인쇄 방법.
  124. 제122항에 있어서, 상기 연속 반사층은 불투명인 직접 기록 인쇄 방법.
  125. 제122항에 있어서, 상기 이미지는 종방향 변화 지형부를 갖는 직접 기록 인쇄 방법.
  126. 제125항에 있어서, 상기 연속 반사층은 중첩된 이미지의 종방향 변화 지형부의 전이를 나타내는 직접 기록 인쇄 방법.
  127. 제121항에 있어서, 상기 이미지는 표면에 대해 제1 각도에서 볼 때 상기 보안 형상부를 통하여 볼 수 있고, 상기 이미지의 적어도 일부는 표면에 대해 제2 각도에서 볼 때 적어도 부분적으로 흐린 직접 기록 인쇄 방법.
  128. 제127항에 있어서, 상기 제2 각도는 대략 180도에서 표면에 대한 광의 입사각을 뺀 각도인 직접 기록 인쇄 방법.
  129. 제121항에 있어서, 상기 이미지는 직접 기록 인쇄, 음각 인쇄, 그라비어 인 쇄, 리소그래픽 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄 방법으로 구성된 그룹으로부터 선택된 인쇄 방법으로부터 형성되는 직접 기록 인쇄 방법.
  130. 제121항에 있어서, 상기 이미지는 홀로그램, 흑백 이미지, 컬러 이미지, 워터마크, 자외선 형광 이미지, 텍스트 및 일련 번호로 구성된 그룹으로부터 선택되는 직접 기록 인쇄 방법.
  131. 제113항에 있어서, 상기 보안 형상부는 대략 15 m/s보다 높은 속도로 형성되는 직접 기록 인쇄 방법.
  132. 제113항에 있어서, 상기 방법은 자외선 또는 적외선 복사선을 침착된 액적에 인가하는 단계를 더 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  133. 제113항에 있어서, 상기 잉크는 비자외선 경화 비히클을 포함하고, 상기 방법은 침착된 잉크에 자외선 복사선을 인가하는 단계를 더 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  134. 제113항에 있어서, 상기 보안 형상부는 적어도 부분적으로 반투명인 직접 기록 인쇄 방법.
  135. 제113항에 있어서, 기재는 한 장의 투명 재료와 반사층을 포함하고, 상기 투명 재료는 투명 표면을 갖고, 상기 보안 형상부는 투명 표면 상에 인쇄되는 직접 기록 인쇄 방법.
  136. 제135항에 있어서, 상기 보안 형상부는 광 간섭 패턴을 나타내는 직접 기록 인쇄 방법.
  137. 제113항에 있어서, 상기 보안 형상부는 불연속 반사층을 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  138. 제137항에 있어서, 상기 보안 형상부는 복수의 반사 마이크로 이미지를 포함하고, 적어도 하나의 마이크로 이미지는 선택적으로 가변 데이터를 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  139. 제113항에 있어서, 상기 금속 입자는 은, 금, 아연, 주석, 구리, 백금 및 팔라듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 직접 기록 인쇄 방법.
  140. 제113항에 있어서, 상기 반사성 보안 형상부 내의 인접한 금속 입자 사이의 평균 거리는 대략 700 nm보다 작은 직접 기록 인쇄 방법.
  141. 제140항에 있어서, 상기 보안 형상부 내의 상기 금속 입자의 대부분이 적어도 하나의 인접한 나노입자와 목 형성되는 직접 기록 인쇄 방법.
  142. 반사성 보안 형상부를 형성하는 방법이며,
    (a) 금속 입자를 포함하는 잉크를 제공하는 단계와,
    (b) 기재의 속도를 기초로 1 m/s보다 높은 속도로 반사성 보안 형상부를 형성하도록 기재 상에 잉크로 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  143. 제142항에 있어서, 상기 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 직접 기록 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  144. 제142항에 있어서, 상기 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  145. 제142항에 있어서, 상기 단계 (b)는 반사성 보안 형상부를 형성하도록 잉크로 디지털 인쇄하는 단계를 포함하는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  146. 제142항에 있어서, 상기 속도는 대략 5 m/s보다 높은 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  147. 제142항에 있어서, 상기 속도는 대략 10 m/s보다 높은 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  148. 제142항에 있어서, 상기 속도는 대략 15 m/s보다 높은 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  149. 제142항에 있어서, 상기 속도는 대략 20 m/s보다 높은 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  150. 제142항에 있어서, 상기 보안 형상부는, 적어도 부분적으로, x 및 y 방향으로 대략 200 dpi보다 큰 해상도를 갖는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  151. 제142항에 있어서, 상기 보안 형상부는, 적어도 부분적으로, x 및 y 방향으로 대략 300 dpi보다 큰 해상도를 갖는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  152. 제142항에 있어서, 상기 보안 형상부는, 적어도 부분적으로, x 및 y 방향으로 대략 400 dpi보다 큰 해상도를 갖는 반사성 보안 형상부의 형성 방법.
  153. 금속 입자를 포함하고 전도성 인증 형상부를 나타내는 보안 형상부.
  154. 제153항에 있어서, 상기 보안 형상부는 반사성인 보안 형상부.
  155. 제153항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 보안 형상부의 적어도 일부는 상기 벌크 금속의 비저항의 대략 30배 이하의 비저항을 갖는 보안 형상부.
  156. 제153항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 보안 형상부의 적어도 일부는 상기 벌크 금속의 비저항의 대략 20배 이하의 비저항을 갖는 보안 형상부.
  157. 제153항에 있어서, 상기 보안 형상부 또는 그의 일부는 자기 특성을 더 포함하는 보안 형상부.
  158. 제153항에 있어서, 상기 보안 형상부는 사실상 비전도성이나 전도성 부분을 포함하는 보안 형상부.
  159. 제158항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 전도성 부분은 상기 벌크 금속의 비저항의 대략 30배보다 작은 비저항을 갖는 보안 형상부.
  160. 제158항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 전도성 부분은 상기 벌크 금속의 비저항의 대략 20배보다 작은 비저항을 갖는 보안 형상부.
  161. 제158항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 보안 형상부는 상기 벌크 금속의 비저항의 적어도 30배인 비저항을 갖는 보안 형상부.
  162. 제158항에 있어서, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 상기 보안 형상부는 상기 벌크 금속의 비저항의 적어도 50배인 비저항을 갖는 보안 형상부.
  163. 금속 입자를 포함하고 자외선 경화 유기 조성물이 없는 자외선 경화 보안 형상부.
  164. 제163항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 5 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 자외선 경화 보안 형상부.
  165. 제163항에 있어서, 상기 자외선 경화 보안 형상부는 금속 나노입자를 포함하는 자외선 경화 보안 형상부.
  166. 제163항에 있어서, 상기 금속 입자는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 자외선 경화 보안 형상부.
  167. 제163항에 있어서, 상기 자외선 경화 유기 조성물은 자외선 경화 비히클인 자외선 경화 보안 형상부.
  168. 제163항에 있어서, 상기 자외선 경화 유기 조성물은 자외선 경화 모노머 또는 폴리머인 자외선 경화 보안 형상부.
  169. 제163항에 있어서, 상기 자외선 경화 보안 형상부는 금속 나노입자의 소결된 망상 조직을 형성하도록 경화 가능한 자외선 경화 보안 형상부.
  170. 전도성 부분 또는 성분을 포함하며,
    상기 보안 형상부는 자외선 경화 조성물이 없는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  171. 제170항에 있어서, 상기 보안 형상부는 반사성인 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  172. 제170항에 있어서, 상기 보안 형상부는 자기 특성을 포함하는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  173. 제170항에 있어서, 상기 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부는 금속 입자를 포함하고, 상기 금속 입자는 벌크 금속을 포함하고, 전도성 부분 또는 성분은 벌크 금속의 비저항의 대략 30배 이하의 비저항을 갖는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  174. 제173항에 있어서, 상기 부분 또는 성분은 벌크 금속의 비저항의 대략 20배 이하의 비저항을 갖는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  175. 제173항에 있어서, 상기 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부는 벌크 금속의 비저항의 적어도 50배인 비저항을 갖는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  176. 제170항에 있어서, 상기 보안 형상부는 대략 5 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 금속 입자를 포함하는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  177. 제170항에 있어서, 상기 보안 형상부는 대략 1 μm보다 작은 평균 입자 크기를 갖는 금속 입자를 포함하는 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  178. 제170항에 있어서, 상기 자외선 경화 조성물은 자외선 경화 비히클인 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  179. 제170항에 있어서, 상기 자외선 경화 조성물은 자외선 경화 모노머 또는 폴리머인 사실상 비전도성인 자외선 경화 보안 형상부.
  180. 보안 형상부이며,
    (a) 제1 금속 산화물을 포함하는 제1 금속 입자를 포함하는 제1 층과,
    (b) 상기 제1 층 상에 적어도 부분적으로 배치되고, 제2 금속 산화물을 포함하는 제2 금속 입자를 포함하는 제2 층을 포함하는 보안 형상부.
  181. 제180항에 있어서, (c) 상기 제2 층 상에 적어도 부분적으로 배치되고, 제1 금속 산화물을 포함하는 제3 금속 입자를 포함하는 제3 층을 더 포함하는 보안 형상부.
  182. 제181항에 있어서, 상기 제1 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 상기 제2 금속 산화물은 실리카, 티타니아 및 운모로 구성된 그룹으로부터 선택되고, 상기 제1 금속 산화물은 상기 제2 금속 산화물과 서로 다른 보안 형상부.
  183. 제181항에 있어서, 상기 제1 금속 산화물은 티타니아를 포함하고, 상기 제2 금속 산화물은 운모를 포함하는 보안 형상부.
  184. 제181항에 있어서, 상기 보안 형상부는 경사짐에 따라 색이 변화하는 것을 나타내는 보안 형상부.
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