Способ нанесения защитного элемента на основу

 

Способ касается нанесения защитного элемента на основу. При этом защитный элемент представляет собой составное покрытие, состоящее, по крайней мере, из несущей пленки и термически активируемого клейкого слоя для соединения с основой. Покрытие дополнительно состоит из оптических дифракционных структур или пакета слоев, создающих интерференционный эффект. Клейкий слой приводят в контакт с основой и нагревают локально путем подачи энергии сквозь покрытие так, что покрытие приклеивается к основе на нагретых участках без разрушения дифракционных структур или пакета слоев. Технический результат связан с разработкой простого надежного способа нанесения защитного элемента на основу или на документ с обеспечением точного совмещения покрытия и основы. 12 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способам нанесения и индивидуализации или персонализации защитного элемента на основу или на документ.

Индивидуализированные, неизменяемые защитные элементы обеспечивают защиту документов, на которые они нанесены, от подделки, несанкционированного копирования или от несанкционированных изменений в документе.

Уровень техники.

Европейская заявка на патент N ЕР 401466 описывает защитный элемент в виде составного покрытия, наклеиваемого на документ. Составное покрытие включает дифракционные структуры, находящиеся между стабилизирующим слоем и термоклейким слоем. Нанесение покрытия на документ осуществляется с помощью операции, при которой тепло подается на клейкий слой сквозь покрытие, причем стабилизирующий слой равномерно распределяет тепло и предотвращает местный перегрев слоев лака, на котором размещены дифракционные структуры. Составное покрытие служит защитным элементом за счет использования оптических эффектов, создаваемых дифракционными структурами.

Далее в заявке ЕР 401466 описывается формирование участков клейкого слоя, имеющих хорошую и плохую адгезию. В процессе термической активации адгезионное сцепление между составным покрытием и документом формируется только на участках, имеющих хорошую адгезию. В случае попытки отделения структуры от документа, во-первых, защитный элемент разрушается. Во-вторых, частицы защитного элемента остаются на документе в соответствии с узором (схемой) приклеенных участков. Остающийся узор может иметь смысловое значение, например, он может составить слово "НЕДЕЙСТВИТЕЛЬНО".

Заявка PCT N WO 93/16888 описывает способ печати для формирования клейкого слоя составного покрытия, имеющего участки с хорошей и плохой адгезией. После того как покрытие помещается на документ, несущая пленка удаляется, причем несущая пленка отделяется от покрытия на тех участках, которые имеют хорошее сцепление с документом, в то время, как на участках, имеющих плохую адгезию, все составное покрытие отделяется от документа. Частицы составного покрытия, остающиеся на документе, образуют тонко структурированное изображение и не могут быть удалены без того, чтобы не оставить видимых следов. Оставшиеся частицы составного покрытия могут, например, представлять тонкие линии на фотографии так, что фотография хорошо видна между частицами, представляющими защитный элемент.

Japanese Patent Abstract Vol. 15, N 362 (М-1157) описывает способ, при котором термопленка наносится на печатные платы в качестве слоя, защищающего от царапин. Для предотвращения последующего отделения пленки поверхность платы, имеющая адгезионный слой, нагревается на определенных участках лазерным лучом, который проходит сквозь пленку так, что плата, клейкий слой и пленка соединяются вместе.

Сущность изобретения.

Целью настоящего изобретения является разработка простого надежного способа нанесения защитного элемента на основу или на документ с обеспечением, при необходимости, точного совмещения. Изобретение имеет своей целью разработку способа переноса на основу тонких структурированных узоров, представляющих собой защитный элемент. Изобретение также представляет способ, пригодный для индивидуализации и/или персонализации документа. В соответствии с изобретением указанная цель достигается с помощью способа нанесения защитного элемента на основу, при котором защитный элемент представляет собой составное покрытие, состоящее, по крайней мере, из несущей пленки и термически активируемого клейкого слоя для соединения с основой. Заявляемый способ отличается тем, что покрытие дополнительно состоит из оптических дифракционных структур или пакета слоев, создающих интерференционный эффект, при этом клейкий слой приводят в контакт с основой и нагревают локально путем подачи энергии сквозь покрытие так, что покрытие приклеивается к основе на нагретых участках без разрушения дифракционных структур или пакета слоев.

В дополнительном варианте осуществления изобретения энергию, необходимую для нагрева, подают в форме энергии излучения.

В другом дополнительном варианте осуществления изобретения энергию излучения передают лазерным лучом.

В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения лазерным лучом передают энергию вдоль непрерывной линии.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения энергию излучения передают при экспозиции источником света через маску или с помощью пространственного светового модулятора, или при экспозиции направляемым массивом лазерных диодов или светодиодов.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения после выполнения операции приклеивания клейкого слоя к основе несущую пленку удаляют. При этом на участках, приклеившихся к основе, несущую пленку отделяют от слоев покрытия, и эти слои отрывают вдоль границы между приклеившимися и неприклеившимися участками так, что слои остаются на основе только на приклеившихся участках.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения с помощью системы определения положения определяют ху-положение основы, при этом положение лазерного луча устанавливают в зависимости от ху-положения основы при нанесении покрытия.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения покрытие имеет участки поверхности с дифракционными структурами, а ху-положение покрытия определяют с помощью системы определения положения и положение лазерного луча устанавливают в зависимости от ху-положения покрытия при его нанесении.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения ху-положение основы и ху-положение покрытия приводят в соответствие с помощью позиционирующей системы.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения основу покрывают защитным покрытием для защиты слоев покрытия, которые остаются отдельными участками на поверхности, от механического истирания или от изменения.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения защитный элемент содержит символы, в частности цифры, а участок поверхности, занятый отдельным символом, содержит много уменьшенных копий этого символа.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения основой является документ, в частности банкнота, при этом на документ наносят узоры или символы, в частности цифры, которые составляют из частей линий первого и второго вида, причем части линий первого вида выполнены печатной краской, а части линий второго вида представляют собой покрытие с дифракционными структурами или со слоями, создающими интерференционные эффекты, причем части линий первого и второго вида точно ориентированы одна относительно другой.

В следующем дополнительном варианте осуществления изобретения для основы, которая является чеком или ценной бумагой, ценность которой определяется денежной суммой, цифры, представляющие денежную сумму, переносят как защитный элемент.

Перечень фигур чертежей и иных материалов.

Варианты осуществления изобретения описываются ниже более подробно с использованием чертежей, на которых: Фигура 1 показывает поперечное сечение составного покрытия, приклеиваемого на основу, Фигура 2 показывает поперечное сечение составного покрытия по фиг.1 в частном исполнении с дифракционными структурами, Фигура 3 показывает вариант устройства для наклеивания составного покрытия на основу, Фигура 4 показывает еще один вариант устройства для наклеивания составного покрытия на основу, Фигура 5 показывает еще один вариант устройства для наклеивания составного покрытия на основу, Фигура 6 показывает удостоверение с защитными элементами, Фигура 7 показывает микроструктуру цифр, Фигура 8 показывает чек, Фигуры 9 показывают банкноту, и
Фигура 10 показывает еще одно составное покрытие.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Позицией 1 на фиг. 1 обозначена несущая пленка, на которой размещены в определенном порядке промежуточный слой 2, лаковый слой 3 и клейкий слой 4. Слои 1 - 4 образуют составное покрытие 5. Между слоями 2 и 3 размещены, обозначенные позицией 6, пакет слоев, создающих интерференционный эффект, или оптические дифракционные структуры.

Покрытие 5 приклеивается к основе 7 на определенных участках с использованием способа, описанного ниже более подробно, причем клейкий слой 4 прилегает к основе 7.

Пакет слоев 6 представляет собой последовательность тонких покрытий из диэлектрических и/или абсорбирующих материалов, таких, например, как металлы, которые создают интерференционные эффекты на линии раздела. Возможными оптическими эффектами являются определенные изменения цветов при наклоне слоев пакета 6. Подходящими диэлектрическими материалами являются SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZnS и др. Типичная толщина покрытий - от 10 до 200 нм. Кроме того, слои пакета 6 могут быть частично структурированы.

Слои, создающие интерференционные эффекты, могут наноситься в локально структурированном виде на основу 7 с помощью нижеописываемых способов. Особенно эффективным является использование пакета слоев 6, создающего различные интерференционные эффекты. Изменения различных цветов могут быть использованы в качестве взаимосвязанных характерных признаков. Так, например, первая часть поверхности при наклоне изменяет свой цвет от красного к зеленому, и прилегающая поверхность изменяет цвет от зеленого к голубому. Тогда, особенно при плохих условиях освещения, изменение цвета двух частей поверхностей может лучше распознаваться. Геометрические узоры с определенным местным изменением цвета при наклоне могут быть получены различными слоями пакета 6, нанесенными последовательно на основу 7, при необходимости с соблюдением точного взаимного расположения.

Дифракционные структуры 6, например, в виде решеток, голограмм или дифракционных структур, описанных в Европейском патенте ЕР 105099, представлены на фиг.2. Они представляют собой микрорельефы, выполненные во втором лаковом слое 8, на который наносится отражающий слой 9. Геометрические параметры микрорельефов (расстояние между линиями, ориентация и форма профиля) изменяются по поверхности определенным образом так, что при рассматривании и перемещении основы 7 при нормальных условиях освещения они производят четко различимые, изменяющиеся оптические дифракционные эффекты, например изменение цветов или темных и светлых участков. Дополнительный оптический эффект может заключаться в том, что соседние плоскостные элементы наблюдаются различными по уровню яркости или по цвету, причем при повороте или наклоне основы 7 относительные яркости или цвета элементов изменяются. Микрорельефы дифракционных структур 6 могут создавать в частности изменяющиеся оптические эффекты, известные для голограмм или устройств с изменяющимися оптическими характеристиками, как описано, например, в Европейском патенте ЕР 375833. Оптические эффекты микрорельефов дифракционных структур 6 придают характерный признак, который может легко контролироваться визуально.

Пленка из полиэфира наиболее пригодна для использования в качестве несущей пленки 1, поскольку пленки из полиэфира обладают высокой прочностью на растяжение и высокой температурной устойчивостью. Такие пленки предлагаются на рынке. Они поставляются в рулонах и имеют различную толщину. Составное покрытие 5 может создаваться, как это будет описано ниже, при разматывании рулона на одной из сторон пленки с помощью устройства по перемотке рулона (здесь не показано). Толщина несущей пленки должна быть не менее 6 мкм для обеспечения достаточной прочности на разрыв. Рекомендуемая толщина 20 мкм, но в некоторых случаях она может достигать 50 мкм. Несущая пленка 1 и промежуточный слой 2, если он имеется, образуют несущую пленку.

Если необходимо, чтобы несущая пленка 1 и промежуточный слой 2 легко отделялись от лакового слоя 8 на следующем этапе процесса, промежуточный слой 2 может быть, например, выполнен из воска, наносимого по всей поверхности несущей пленки 1 толщиной примерно 0,1 мкм. Если же несущая пленка 1 с промежуточным слоем 2 не должны впоследствии отделяться от остальной части составного покрытия 5, то в качестве промежуточного слоя 2 может использоваться грунтовое покрытие толщиной от 0,8 мкм до 2,0 мкм. Грунтовое покрытие обеспечивает высокую адгезию между несущей пленкой 1 и следующим лаковым слоем 8. Для устойчивости промежуточного слоя к действию света, особенно к ультрафиолетовым лучам, и к растворителям в качестве грунта желательно использовать полиуретановый лак.

В последнем случае лаковый слой 8 может также наноситься непосредственно на несущую пленку 1, если достаточна адгезия лакового слоя 8 к несущей пленке 1. Кроме того, адгезия может быть повышена за счет предварительной обработки несущей пленки 1, например, в плазменном или коронном разряде. В данных примерах пограничный слой между лаковым слоем 8 и несущей пленкой 1 или поверхностный слой на пленке, который создается предварительной обработкой, играет роль промежуточного слоя 2.

В первом случае лаковый слой 8 может также наноситься непосредственно на несущую пленку 1, если адгезия лакового слоя к несущей пленке 1 такова, что после соединения составного покрытия 5 с основой 7 несущая пленка 1 может быть легко отделена от лакового слоя 8 на тех участках покрытия 5, которые приклеены к основе 7, а на тех участках покрытия 5, которые не приклеены к основе 7, несущая пленка 1 снимается вместе со слоями 3, 4, 8, 9 покрытия 5. При этом слои 3, 4, 8, 9 отрываются по границам между приклеенными и не приклеенными участками покрытия 5.

Естественно, если пленки, предлагаемые поставщиком, уже имеют нанесенный промежуточный слой 2, то такие пленки могут использоваться в качестве несущей пленки 1.

Желательно, чтобы лаковый слой 8 наносился, по крайней мере, за одну рабочую операцию и чтобы его толщина составляла 0,5 - 3,0 мкм, предпочтительная толщина - 1,5 мкм.

Микрорельефы дифракционных структур 6 могут выдавливаться в лаковом слое 8, например, с помощью штампа для тиснения, в форме микрорельефов. В этом случае лаковый слой 8 состоит из термопластичного материала. Такой способ тиснения известен, например, из патента Швейцарии N 661683. В другом способе, описанном в патентах США N 4758296 и N 4840757, микрорельефы дифракционных структур 6 формируются в лаковом слое 8 прессованием, в этом случае лаковый слой 8 содержит лак, отверждаемый ультрафиолетовыми лучами. Перед нанесением отражающего слоя 9 слой 8 подвергается предварительной обработке с помощью коронного разряда для обеспечения хорошей адгезии отражающего покрытия 9 на лаковом слое 8.

В качестве отражающего слоя 9 рекомендуется использовать слой, полученный осаждением паров металла, например алюминия, который относительно недорог и обеспечивает хорошее отражение видимого и инфракрасного света при нанесении очень тонкого слоя. Также можно использовать в качестве отражающего слоя 9 диэлектрик с показателем преломления, который должен как можно больше отличаться от показателей преломления прилегающих слоев 3 и 8 так, чтобы микрорельефы дифракционных структур 6 стали частично прозрачными и не закрывали полностью материалы, находящиеся ниже, например рисунок или фотографию.

Микрорельефы дифракционных структур 6 могут также выдавливаться в лаковом слое 8 после нанесения отражающего слоя 9.

Микрорельеф дифракционных структур 6 обычно имеет высоту 0,1 - 1,5 мкм, а шаг линий микрорельефа дифракционных структур обычно имеет величину 0,1 - 10 мкм. Нанесение лакового слоя 3 толщиной 0,15- 1,5 мкм (например, 1 мкм) полностью выравнивает рельеф.

Для обоих лаковых слоев 3 и 8 желательно использовать один и тот же материал, например термопластичный акриловый полимерный лак. Лаковый слой 3, в основном, выполняет роль грунтового покрытия между отражающим слоем 9 и клейким слоем 4. Возможно также использовать для двух лаковых слоев разные материалы.

Акриловый полимерный лак лакового слоя 8 может быть подкрашен так, чтобы сохранялась прозрачность слоя, по крайней мере, в заданной части спектра видимого света. При этом микрорельефы дифракционных структур 6 останутся различимыми визуально или с помощью считывающего устройства в заданной области спектра. Если, например, краситель прозрачен только для инфракрасного света, то микрорельефы дифракционных структур 6 скрыты от глаз наблюдателя и могут восприниматься только считывающим устройством (не показано), которое может обнаружить наличие микрорельефов дифракционных структур 6.

Клейкий слой 4, наносимый позднее и обычно имеющий толщину менее 6 мкм, обеспечивает приклеивание покрытия 5 к основе 7. Толщина слоя 4 выбирается, исходя из характера поверхности основы 7. В случае основы с гладкой поверхностью, например фотобумаги, достаточно толщины слоя 4, равной 3 мкм. Если же основа 7 имеет грубую поверхность, то желательно использовать клейкий слой 4 толщиной 6 мкм и даже более. Если в качестве основы используется бумага с нормальной поверхностью, то толщина слоя 4 обычно составляет 5 мкм. Для нанесения клейкого слоя 4 используются термоадгезионные составы, например полиметилметакрилат, клейкость которого проявляется при нагреве до температуры 80^oC. Однако покрытие 5 может быть отделено от основы 7 без использования усилий, которые разрушают слои 3, 8, 9 покрытия 5, только при температуре не ниже 170^oC.

Готовое покрытие 5 выходит из перематывающей установки, например, в форме рулона, имеющего графические композиции с микрорельефом дифракционных структур 6, создающими вышеописанные оптические эффекты.

На фиг. 3 приведен вид (без соблюдения масштаба в плоскости xz) устройства для наклеивания покрытия 5 на основу 7. Основа 7 лежит на пластине 10 в плоскости xy, перпендикулярной к плоскости xz. Покрытие 5 прижимается к основе 7 и к пластине 10 с помощью второй пластины 11 так, что покрытие 5 находится в непосредственном контакте с основой 7. Луч 12 света лазерного источника 13, управляемого с помощью управляющего устройства, например с помощью компьютера, проходит сквозь прозрачную для него пластину 11 и вызывает местный нагрев покрытия 5 на освещенных участках. Устройство может включать в себя дополнительно систему 14, предназначенную для определения координат xy основы 7 так, чтобы положение лазерного луча 12 могло быть строго определено относительно основы 7. Это обеспечивает точное нанесение защитного элемента на основу 7. Лазерный источник 13 состоит из лазера и оптической системы, необходимой для направления и фокусировки луча.

Система 14 соединена с устройством управления, обеспечивающим направление и управление лазерным лучом 12. Она может использовать различные принципы работы. Например, может использоваться обнаружение графических элементов, напечатанных на основе 7, или обнаружение края основы 7, или обнаружение меток, имеющихся на основе 7, например металлических нитей, впечатанных в бумагу банкноты.

Система 14 может быть устроена таким образом, чтобы определять точное положение участков, имеющихся на поверхности покрытия 5 и представляющих элементы, образуемые микрорельефами дифракционных структур 6, так что выбранные, точно определенные элементы покрытия 5, могут быть перенесены на основу 7.

Если система 14 устроена таким образом, чтобы определять xy-положение основы 7 и xy-положение покрытия 5, и если дополнительно используется позиционирующая система 50, с помощью которой покрытие 5 и основа 7 могут быть ориентированы одно относительно другого в плоскости xy, то отдельные элементы покрытия 5 могут быть перенесены на основу 7 с требуемой точностью.

Вместо пластин 10 и 11 могут быть использованы цилиндры. В этом случае непосредственный контакт между клейким слоем 4 и основой 7 происходит только на ограниченном участке поверхности. Цилиндры особенно подходят для использования в перематывающей установке для склеивания покрытия 5 и основы 7, намотанных на бобины в виде лент. Взаимное позиционирование покрытия 5 и основы 7 по оси x в этом случае упрощается, поскольку соответствующие бобины вращаются до тех пор, пока обе ленты занимают необходимое взаимное расположение. Позиционирование по оси у может осуществляться или за счет перемещения основы 7, или за счет перемещения, по крайней мере, одной из бобин перематывающей установки. Наиболее желательным для позиционирования по оси у является перемещение одной бобины перематывающей установки, так как инерция ленты из пленки незначительна. Перемещения одной бобины достаточно, так как при правильной начальной установке устройства необходимы лишь незначительные перемещения, не приводящие к деформациям ленты из пленки.

Оптические характеристики отражающего слоя 9 (фиг. 2) покрытия 5 определяют, может ли проходить лазерный луч 12 сквозь отражающий слой 9 и непосредственно нагревать лежащие ниже слои 3 и 4 (фиг. 2) или же лазерный луч 12 по крайней мере частично поглощается отражающим слоем 9 и нагревает его таким образом, что клейкий слой 4 нагревается только в результате теплопередачи от слоя 9 к клейкому слою 4. Другая возможность заключается в том, чтобы использовать материал лакового слоя 8 (фиг. 2), имеющий высокий коэффициент поглощения в диапазоне излучения лазера так, что лазерный луч 12, в основном, нагревает лаковый слой 8. Поскольку лаковый слой 8, отражающий слой 9 и клейкий слой 4 очень тонки, количество тепла, доходящего до слоя 4, сравнительно велико, так что клейкий слой 4 может быть локально нагрет до требуемой температуры активации на очень маленьких участках порядка 10^-10 м².

Термические характеристики лаковых покрытий 3, 8 (фиг. 2), отражающего слоя 9 и клейкого слоя 4 выбираются так, чтобы температура, необходимая для активации клейкого слоя 4, была ниже температуры, при которой микрорельефы дифракционных структур 6 (фиг. 2) необратимо разрушаются. Плотность энергии лазерного луча 12 и время локальной экспозиции на покрытии 5 также выбираются таким образом, чтобы, с одной стороны, клейкий слой 4 нагревался достаточно сильно для гарантии после охлаждения высокой степени адгезии между экспонированным участком покрытия 5 и основой 7, а с другой стороны, микрорельефы дифракционных структур 6 при нагреве не повреждались или не разрушались. Температура активации клейкого слоя 4 может быть, например, 80^oC, в то время как микрорельефы дифракционных структур 6 могут разрушаться только при температурах 150 - 160^oC. Горячий адгезионный состав клейкого слоя 4, который нагрет до таких температур, тесно контактирует с основой 7 и после охлаждения обеспечивает такую высокую степень адгезии, что, например, бумажная основа 7 разрушается при попытке отделения. Кроме того, при попытке отделения существует также высокая степень вероятности разрушения микрорельефов дифракционных структур 6 покрытия 5, или структуры слоев, или целостности всего образца. Также желательно использовать в слоях 3 и 8 лак, в котором микрорельефы дифракционных структур 6 термически необратимо разрушаются уже при температуре 150 - 160^oC, так что отделение покрытия 5 при температуре 170^oC бесполезно. Если попытаться отделять покрытие 5 при температуре ниже, чем 170^oC, то при этом растягивающие нагрузки разрушают мягкие слои 3, 8, 9.

На фиг. 4 показано еще одно устройство для приклеивания покрытия 5 (фиг. 2) на основу 7. Вместо лазерного источника 13 устройство имеет источник 15 света, который используется для нагрева, и блок 16 для частичного перекрывания светового потока от источника 15, используя при этом маски 17 различных видов. Маски 17 содержат участки 18a и 18b, прозрачные и непрозрачные для света источника 15. Например, в качестве маски 17 может использоваться пленка или стеклянная пластинка, частично покрытая непрозрачным материалом.

Маска 17 может быть расположена в непосредственной близости от покрытия 5 или ее изображение может проецироваться на плоскость покрытия 5 с помощью оптической системы (не показана). Далее, в качестве маски 17 может быть использован пространственный световой модулятор (ПСМ), например жидкокристаллический дисплей (ЖКД), который содержит матрицу направляемых пикселей. В этом случае каждый пиксель прозрачен или непрозрачен в зависимости оттого, включен он или нет. При использовании такого модулятора одновременно могут нагреваться многие участки покрытия 5, при этом обеспечивается быстрое приклеивание.

Третье устройство показано на фиг. 5. В качестве источника нагревающего света используется направляемый одномерный или двумерный массив 19 лазерных диодов или светодиодов 19a, которые могут быть расположены, например, с шагом 0,1 мм.

Вместо пластины 11, показанной на фиг. 3, могут быть использованы электростатические средства для обеспечения однородного непосредственного контакта между клейким слоем 4 покрытия 5 и основой 7. Также возможно использование воздушного потока для обеспечения необходимого контакта поверхностей элементов 5 и 6, склеиваемых вместе. Массив 19 (фиг. 5) может быть также в непосредственном контакте с покрытием 5 так, что, с одной стороны, имеется однородный контакт поверхностей клейкого слоя 4 и основы 7, а с другой стороны, гарантируется высокое оптическое разрешение, обычно 300 пикселей/дюйм, изображения в покрытии 5, которое должно передаваться на основу 7 отдельными лазерными диодами 19a. Может быть достигнуто даже более высокое разрешение при оптическом проецировании "картинки" массива 19 на плоскость покрытия 5.

Естественно, также можно фиксировать одни части покрытия 5 на основе 7 с помощью устройства, показанного на фиг. 3, а другие части покрытия могут быть зафиксированы на основах 7 с помощью устройства, показанного на фиг. 4 или фиг. 5. В этом отношении выбор устройства зависит от числа изготавливаемых изделий с покрытиями 5. Использование источника 15 света (фиг. 4), обеспечивающего освещение поверхности, и масок 17 вместо управляемого лазерного луча 12 (фиг. 3) дает более высокую производительность, но, с другой стороны, использование лазерного луча 12 обеспечивает более высокую гибкость при изготовлении небольших серий изделий. Оба достоинства - высокая производительность и гибкость присущи устройствам, использующим пространственные световые модуляторы, как в случае с массивами из лазерных диодов или светодиодов. Эти устройства обычно используются при массовом производстве документов, например банкнот.

В одном из вариантов осуществления часть поверхности, включающая, например, самостоятельную определенную композицию микрорельефов дифракционных структур 6, вырезается или штампуется в виде ярлыка или штампа в покрытии, как показано на фиг. 2. Ярлык размещается на основе 7 для соединения с ней. Затем клейкий слой 4 размягчается на определенных участках с помощью одного из указанных устройств и приклеивается к основе 7. После охлаждения и затвердевания адгезионного состава ярлык прочно приклеивается к основе 7 в заранее определенном положении.

Ярлык может иметь, например, форму круга диаметром 2 см и толщину 25 мкм. Ярлыки могут также иметь различные размеры и формы, например форму овала, прямоугольника и др. Их форма и размеры определяются, например, графической композицией микрорельефов дифракционных структур 6.

Подходящими основами 7 являются, например, бумага или гибкие материалы с различной поверхностью, как, например, фотобумаги, паспорта, ценные бумаги, банкноты, чеки и т. п.

В другом случае покрытие 5 приводится в контакт с основой 7, по возможности, с обеспечением точного совмещения и также приклеивается к основе 7 с помощью одного из вышеописанных устройств. После охлаждения клейкого слоя 4 несущая пленка 1, 2 снимается в следующей рабочей операции. В этом случае промежуточный слой 2 отделяется от лакового слоя в тех местах покрытия 5, которые перед этим были достаточно нагреты и, таким образом, приклеились к основе 7. На тех участках клейкого слоя 4, которые не приклеились к основе 7, промежуточный слой 2 не отделяется от лакового слоя 8, и слои 3, 4, 8, 9 отрываются по границе между приклеенными и неприклеенными участками так, что слои 3, 4, 8, 9 остаются на основе 7 на участках приклеивания покрытия 5.

При необходимости основа 7 может быть затем покрыта прозрачным защитным слоем для того, чтобы защитить слои 3, 4, 8, 9 покрытия 5, которые остаются на основе 7, от механического истирания или от изменений.

Использование управляемого лазерного луча 12 (фиг. 3) обеспечивает возможность получения сверхтонких линий, которые обычно имеют толщину в десятки микрометров, например 60 мкм, и в отдельных случаях могут иметь толщину в несколько микрометров, например 5 мкм. Рисунок, формируемый таким образом, сравним по толщине линий с рисунком, получаемым при глубокой печати. Рисунок, сформированный микрорельефами дифракционных структур 6 (фиг. 2), рассеивает падающий свет в соответствии с конфигурацией микрорельефов дифракционных структур в определенном диапазоне углов. Поскольку рассеянный свет имеет высокую интенсивность, то можно также воспринимать тонкие рисунки, например тонкие линейные узоры или сочетание мелких поверхностных элементов, невооруженным глазом. С другой стороны, подобные тонкие объекты представляют собой очень хрупкие структуры, которые повреждаются в случае любой попытки отделения от основы 7.

Даже отдельные поверхностные элементы, размеры которых обычно лежат в диапазоне от 10 до 100 мкм, не могут быть удалены с основы 7 и установлены снова без видимых изменений.

Далее, использование управляемого лазерного луча 12 позволяет наносить покрытие 5 на основу 7 при их точном совмещении за счет двух разных факторов. С одной стороны, с помощью системы 14 определения положения (фиг. 3) можно с высокой степенью точности установить положение рисунков, напечатанных, например, на основе 7, и затем направить луч 12 лазера в соответствии с положением этих рисунков так, что после удаления несущей пленки, части покрытия 5, остающиеся на основе 7, будут точно выровнены по отношению к этим рисункам. Например, возможно наносить на документ гильошированный узор, отдельные линии которого печатаются, а остальные наклеиваются в качестве покрытия 5 с микрорельефами дифракционных структур 6. Другая возможность заключается в нанесении частей графического элемента, символа или рисунка и т. п., печатной краской и формирование частей, дополняющих элемент, символа или рисунка соответственно, при точном совмещении, в виде переносимого покрытия с микрорельефами дифракционных структур 6. Такое сочетание различных технологий обеспечивает высокую степень защиты от подделок и от различных махинаций.

С другой стороны, в качестве защитного элемента можно использовать покрытие 5, имеющее определенное расположение элементов, например линий, пикселей, точек, поверхностных элементов и т.п., которые содержат специальные микрорельефы дифракционных структур 6, совместно создающие оптический эффект, известный, например, по изделиям, продаваемым под торговой маркой KINEGRAM. Как было описано выше, система 14 определения положения устроена таким образом, чтобы определять положение данной конструкции так, что лазерный луч 12 может быть точно направлен на элементы конструкции. Затем после удаления несущей пленки данная конструкция остается на основе 7. С одной стороны, с помощью такой технологии тонкие элементы, такие как, например, очень тонкие линии, могут быть перенесены с покрытия 5 на основу 7. С другой стороны, возможно использовать покрытие 5 с отражающим слоем 9, имеющим высокий коэффициент отражения, что гарантирует высокую яркость по отношению к перенесенным микрорельефам дифракционных структур 6. Обычно лишь часть поверхности, занятая оптическим защитным элементом, таким как KINEGRAM, имеет микрорельефы дифракционных структур 6. Остальная поверхность не является активной с точки зрения оптической дифракции и может быть зеркально отражающей. Поскольку на основу 7 переносятся только те участки поверхности покрытия 5, которые содержат микрорельефы дифракционных структур 6, то основа 7 покрывается только частично в пределах площади, связанной с оптическим защитным элементом. Тем не менее благодаря отражающему слою 9, имеющему высокий коэффициент отражения, оптический защитный элемент кажется очень ярким. В то же время основа 7, находящаяся под ним, видна на участках, не имеющих покрытия, как если бы защитный элемент не был перенесен на поверхность. Фотография или другая информация, имеющаяся на основе 7, с одной стороны, может быть считана визуально или с помощью считывающего устройства, а с другой стороны, обеспечивается защита от изменений с помощью защитного элемента, который был нанесен в виде тонкого покрытия.

В качестве иллюстрации на фиг. 6 показан паспорт, на котором напечатаны номер 21 и имя 22. Паспорт или удостоверение 20 содержит, кроме того, фотографию 23 и подпись личности 24. Для обеспечения защиты от подделки или от копирования паспорт имеет четыре защитных элемента 25 - 28 в виде составных покрытий 5 (фиг. 2) с микрорельефами оптических дифракционных структур 6. На фиг. 6 показаны только контуры защитных элементов 25 - 28, но не их оптические эффекты. Защитный элемент 25 состоит из тонких линий 29, формирующих, например, гильошированный узор. Линии 29 покрывают части фотографии 23 и части имени 22, в то время как большая часть фотографии 23 и имени 22 не закрыта и потому видна. Защитный элемент 25 обеспечивает защиту от замены фотографии 23 и от внесения изменений в имя 22. Защитный элемент 26 - это номер, совпадающий с номером 21. Контуры защитного элемента 27 представляют собой увеличенную подпись 24. Таким образом, номер 21 и подпись 24 не могут быть изменены без того, чтобы это осталось незаметным. Последний защитный элемент 28 представляет собой хорошо известный штриховой код.

Форма и вид защитного элемента 25 не зависят от индивидуальных признаков паспорта 20, таких как имя 22, номер 21 или другие данные: адрес, национальность, биометрия и т.п. Поэтому защитный элемент 25 может быть также составным покрытием, наклеиваемым по всей поверхности, которое известно из описания Европейского патента N 401466, и включает линии 29 и прозрачные участки 30 между ними. Однако при вышеуказанной технологии отдельные линии 29 также могут быть нанесены способом печати, а остальные линии могут быть добавлены к напечатанным линиям с точным совмещением путем перенесения с пленки типа составного покрытия 5. Форма защитных элементов 26 - 28 зависит от данных, которые также представлены на удостоверении 20 в другой форме. Защитные элементы 26, 27 и 28 наносятся, например, путем наклеивания покрытия 5 и затем удалением несущей пленки 1, 2. В этом случае покрытие 5 содержит микрорельефы дифракционных структур 6, которые реально независимы от положения на сравнительно большой поверхности. Примером микрорельефа дифракционной структуры 6, инвариантной по отношению к местным перемещениям, является решетка с прямолинейными штрихами. Примерами микрорельефов дифракционных структур 6, которые фактически инвариантны к местным перемещениям, являются структуры типа дифракционных решеток, параметры которых такие, как шаг, ориентация и форма профиля, сравнительно мало меняются на расстояниях порядка величины достигаемой точности нанесения элементов. Примером такой структуры является решетка с криволинейными штрихами, если кривизна изменяется сравнительно мало на множестве штрихов решетки. Так как оптический эффект такого микрорельефа дифракционной структуры 6 не зависит или слабо зависит от ее xy-положения, небольшие перемещения несущей пленки 1, 2 в xy-плоскости по отношению к основе 7 не вносят практически никаких изменений в оптические эффекты, которые должны, создаваться, например, цифрами защитного элемента 26 или подписью 27. Цифры защитного элемента 26, таким образом, могут быть легко созданы на удостоверении 20 без заметного негативного эффекта в плане оптического действия, так как при использовании микрорельефов дифракционных структур 6, фактически инвариантных к местным перемещениям, нет необходимости в точной взаимной ориентации удостоверения 20 и покрытия 5, формирующего защитный элемент 26.

Если защитный элемент 26 должен иметь усиленную защиту от подделок, то используются микрошрифты, как показано на фиг. 7, при этом каждая цифра формируется из ее уменьшенных копий. Так, например, контуры, формирующие цифру "4", составляются не из точек или из линий, а из уменьшенных цифр "4". Контуры цифры "8" формируются из уменьшенных цифр "8". Таким образом, каждая цифра составляется из ее уменьшенных копий. Желательно, чтобы уменьшенные цифры сцеплялись между собой так, чтобы на удостоверении 20 были нанесены связанные символы. Лазерный луч 12 (фиг. 3) особенно пригоден для этой цели. Таким образом, подделка, в которой цифра "3" создается за счет удаления соответствующих частей цифры "8", легко распознается, если не непосредственно невооруженным глазом, то, по крайней мере, с помощью увеличительного стекла. При другом способе нанесения защитного элемента 26, используется лента, которая сматывается в рулон и которая включает повторяющуюся последовательность поверхностей, связанных с цифрами 0, 1, 2 ... 9. Поверхность, связанная с данной цифрой, содержит цифру и/или текст, желательно в микрошрифте, в форме бесконечного узора. Дополнительные части этих поверхностей могут включать дополнительные элементы, визуально различимые или считываемые считывающим устройством. При выполнении операции переноса поверхность цифры освещается и нагревается, после чего внутри контура перенесенной цифры может различаться та же цифра и/или текст, повторенные несколько раз в форме элементов, производящих оптический дифракционный эффект.

Защитный элемент 28 в виде специального штрихового кода на фиг. 6 формируется из узких и широких полос 31 и 32 соответственно, причем каждая полоса 31 представляет двоичную цифру "0", а каждая полоса 32 представляет двоичную цифру "1". Полосы 31 и 32 содержат микрорельефы дифракционных структур 6, которые рассеивают луч света считывающего устройства, падающий на микрорельефы дифракционных структур под определенным углом, в сторону фотодетекторов, которые расположены соответствующим образом в считывающем устройстве. При использовании специальных микрорельефов дифракционных структур 6, например решеток с асимметричным профилем, возможно рассеяние падающего луча света в некотором диапазоне углов с определенным распределением интенсивностей по углам. Считывающее устройство производит анализ отношения различных уровней интенсивностей, которые измеряются фотодетекторами. Таким способом можно проверить аутентичность штрихового кода 28 на основе специфических оптико-дифракционных характеристик микрорельефов дифракционных структур 6. Штриховой код 28 может быть нанесен таким образом, что полосы 31 и 32 будут скрыты от невооруженного глаза. Также возможно наносить штриховые коды 28, полосы 31 и 32 которого разрабатываются в соответствии со стандартом MIL-STD-1189 или в соответствии с "Европейским кодом нумерации товаров".

Лучом 12 лазера (фиг. 3) желательно рисовать связанную линию, например линии 29 гильошированного узора или символы подписи защитного элемента 27.

На фиг. 8 показан другой пример использования. Чек, или ценная бумага, или облигация 33 имеет полосу 34, на которой записывающее устройство должно записать денежную сумму 36, определяющую стоимость ценной бумаги, облигации или чека. Для предотвращения подделки суммы 36 цифры, составляющие это число, должны переноситься с пленки типа составного покрытия 5 (фиг. 2) с определенными рисунками 35, которые создают определенные оптические дифракционные эффекты, когда рисунки 35 наблюдаются или перемещаются при нормальных условиях освещения, с помощью операции, при которой лазерный луч 12 (фиг. 3) рисует цифры или направляемый массив 19 лазерных диодов (фиг. 5) формирует цифры таким образом, что после удаления несущей пленки на чеке 33 остаются только цифры. Части рисунка 35, которые появляются в цифрах, представляют собой вид защиты, создаваемый с помощью микрорельефов дифракционных структур 6. Поэтому невозможно, не оставляя следов, добавить новые цифры или изменить имеющиеся.

Способ, использующий лазерный луч 12, особенно подходит для точного нанесения защитного элемента на документ, такой как, например, банкнота, который должен быть защищен от подделки. На фиг. 9 и 10 приведены вид в плане и поперечное сечение банкноты 37, на которой напечатаны рисунки 38 и серийный номер 39 и которая имеет защитный элемент 40, представляющий копию номера 39. На банкноте имеются также линии 41, которые составлены из частей 42 и 43 линий первого и второго вида. Части 42 и 43 линий показаны на фиг. 9 сплошными и прерывистыми линиями соответственно. В случае использования устройства, показанного на фиг. 3, устройство управления с помощью системы 14 определения положения определяет точное xy-положение банкноты 37 и величину номера 39. Защитный элемент 40 выполняется из покрытия 5 (фиг. 2) с микрорельефами оптических дифракционных структур 6. При этом управляющее устройство управляет лазерным лучом 12 таким образом, что считанный номер 39 точно наносится на банкноту 37 путем местного приклеивания покрытия 5 и удаления затем несущей пленки 1,2 (фиг. 2). Цифры и/или символы номера 40 могут быть нанесены по одному из вариантов, показанных на фиг. 7.

Части 42 линий могут быть, например, линиями, которые наносятся методом глубокой печати с использованием определенной краски, в то время как части 43 линий могут быть линиями, наносимыми одним из вышеописанных способов с использованием покрытия 5 с микрорельефами дифракционных структур 6 (фиг. 2), которые наносятся точно совпадающими с линиями 42. Части 43 линий создают различные оптические эффекты, описанные ранее. Линии, составленные из частей 42 и 43 линий, могут представлять любые геометрические фигуры. Точное совмещение линий обоих типов обеспечивает еще один защитный признак, который может быть легко проверен невооруженным глазом. Части 42 могут быть также напечатаны невидимой или флюоресцентной краской так, что защитный признак может быть проверен только лишь с использованием соответствующих технический средств. Данная комбинация способа печати и способа нанесения микрорельефов дифракционных структур также очень подходит для нанесения цифр, которые трудно подделать в номере 40, поскольку соответствующая поверхность или линия, представляющая отдельные цифры, попеременно включает в себя печатную краску и покрытие 5 аналогично тому, как линии 41 составляются из частей 42 и 43. Для наблюдателя цифра хорошо читается как на частях 42, так на частях 43. Подделка величины номера 40 затрудняется тем, что необходимо будет изменять информацию, используя две технологии, причем линии должны быть точно совпадающими. Совпадение линий, из которых составлены цифры, легко проверяется визуально и поэтому является дополнительным защитным признаком.

Дальнейшим возможным развитием способа является нанесение защитного покрытия 44, которое покрывает поверхность полностью или частично и которое прозрачно для видимого света, например, включающее лак, отверждаемый ультрафиолетовым излучением, для того, чтобы защищать дифракционные линейные элементы номера 40 и линий 41 от механического истирания или от изменения.

Вместо составного покрытия 5 (фиг. 2), в котором микрорельефы дифракционных структур 6 создают оптические дифракционные эффекты, можно наносить покрытия 5, имеющие слои, создающие интерференционный эффект, как показано на фиг. 10, так что, когда структура поворачивается или наклоняется, то при нормальном освещении происходит определенное изменение цветовых эффектов.

Формула изобретения

1. Способ нанесения защитного элемента на основу, при котором защитный элемент представляет собой составное покрытие, состоящее, по крайней мере, из несущей пленки и термически активируемого клейкого слоя для соединения с основой, отличающийся тем, что покрытие дополнительно состоит из оптических дифракционных структур или пакета слоев, создающих интерференционный эффект, при этом клейкий слой приводят в контакт с основой и нагревают локально путем подачи энергии сквозь покрытие так, что покрытие приклеивается к основе на нагретых участках без разрушения дифракционных структур или пакета слоев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию, необходимую для нагрева, подают в форме энергии излучения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что энергию излучения передают лазерным лучом.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что лазерным лучом передают энергию вдоль непрерывной линии.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что энергию излучения передают при экспозиции источником света через маску или с помощью пространственного светового модулятора или при экспозиции направляемым массивом лазерных диодов или светодиодов.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что после выполнения операции приклеивания клейкого слоя к основе несущую пленку удаляют, при этом на участках, приклеившихся к основе, несущую пленку отделяют от слоев покрытия и эти слои отрывают вдоль границы между приклеившимися и не приклеившимися участками так, что слои остаются на основе только на приклеившихся участках.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что с помощью системы определения положения определяют ху-положение основы, при этом положение лазерного луча устанавливают в зависимости от ху-положения основы при нанесении покрытия.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что покрытие имеет участки поверхности с дифракционными структурами, а ху-положение покрытия определяют с помощью системы определения положения и положения лазерного луча устанавливают в зависимости от ху-положения покрытия при его нанесении.

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что ху-положение основы и ху-положение покрытия приводят в соответствие с помощью позиционирующей системы.

10. Способ по одному из пп.6 - 9, отличающийся тем, что основу покрывают защитным покрытием для защиты слоев покрытия, которые остаются отдельными участками на поверхности, от механического истирания или от изменения.

11. Способ по одному из пп.6 - 10, отличающийся тем, что защитный элемент содержит символы, в частности цифры, а участок поверхности, занятый отдельным символом, содержит много уменьшенных копий этого символа.

12. Способ по одному из пп.6 - 11, отличающийся тем, что основой является документ, в частности банкнота, при этом на документ наносят узоры или символы, в частности цифры, которые составляют из частей линий первого и второго вида, причем части линий первого вида выполнены печатной краской, а части линий второго вида представляют собой покрытие с дифракционными структурами или со слоями, создающими интерференционные эффекты, причем части линий первого и второго вида точно ориентированы одна относительно другой.

13. Способ по одному из пп.6 - 12, отличающийся тем, что для основы, которая является чеком или ценной бумагой, ценность которой определяется денежной суммой, цифры, представляющие денежную сумму, переносят как защитный элемент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2001

(73) Патентообладатель:
Фирма "ОФД Кинеграм АГ (CH)

Договор № 11880 зарегистрирован 26.01.2001

Извещение опубликовано: 27.05.2001        

---