Brevet FR2535864A1 — publié le 19840511

PROCEDE DE REPRODUCTION DE FIGURES DE DIFFRACTION DE LA LUMIERE, ET PRODUITS AINSI OBTENUS La présente invention concerne généralement le domaine des figures ou diagrammes de diffraction de la lumière, tels que les hologrammes ou les réseaux 'de diffraction, et elle concerne plus précisément, sans toute- fois s'y limiter, un procédé d'application à la machine d'hologrammes sur du papier et d'autres substrats. La construction d'hologrammes dit "à surface en relief" a été décrite par de nombreux auteurs, y compris Bar- tolini et al, dont -l'article a été publié dans Applied Optics, Vol 9, n'10, en Octobre 1970, pages 2283-2290 Ce même article décrit des procédés de création, à partir d'hologrammes photorésistants, de matrices en nickel que l'on utilise ensuite pour graver en relief des hologrammes dans des feuilles de matière plastique Mais les procédés de gra- vure holographique ne sont pas limités quant à la techni- que, et on peut utiliser des plaques ou des rouleaux de gaufrage classiques. C'est un objectif premier de la présente invention de fournir une technique permettant l'application d'une matière gaufrée mince et fragile sur un substrat approprié Ce subs- trat peut avoir une structure très texturée et être souple, comme c'est le cas par exemple de certains papiers. C'est également un objectif de la présente invention de fournir une technique qui permette la manipulation et le traitement à la machine, sans problème, de ces matériaux à l'aide d'une bande porteuse Cette bande porteuse peut se présenter sous la forme de rouleaux de matière. C'est un autre objectif de la présente invention de créer des documents contenant des réseaux ou des hologrammes qui sont inviolables en raison de leur fragilité étant donné que toute tentative pour les retirer du document ou autre substrat aurait pour effet de les détruire. L'exposé qui va suivre permettra de se rendre compte que la présente invention permet d'atteindre les objectifs sus-mentionnés, ainsi que d'autres. Le procédé de fabrication d'un hologramme ou d'un 2 2535864 réseau de diffraction selon l'invention commence par la fabrication d'une matrice dans l'une des faces de laquelle un diagramme ou une figure d'interférence est gravé en relief. Dans une forme de réalisation du procédé, on prépare une feuille de matériau stratifié ou feuilleté pour qu'elle puisse recevoir une gravure en relief d'un diagramme de diffraction de la lumière Cette feuille de matériau strati- fié comporte une couche de support, une couche anti-adhérence recouvrant la couche de support, une ou plusieurs couches de matière thermoplastique placées par dessus la couche anti- adhérence et moins sensibles à la chaleur que cette dernière, et une couche de feuille mince, de préférence de métal, de moins de 1000 angstrom d'épaisseur et réunie à la surface de la couche thermoplastique à l'opposé de la couche anti- adhérence. On enfonce ensuite la matrice dans la feuille mince et la couche thermoplastique adjacente pour y former une figure gaufrée de diffraction de la lumière La gravure en relief peut éventuellement être plus profonde que l'épaisseur de la feuille mince On recouvre ensuite la feuille mince d'une couche d'adhésif On retourne ensuite la feuille de matériau stratifié et on la comprime contre le substrat souple, du papier par exemple, à l'aide d'une plaque appropriée Cela provoque l'adhérence de la feuille mince au substrat et une séparation de la couche de support d'avec la couche de matière thermoplastique, du fait de la fusion de la couche anti-adhérence Cette adhérence et cette séparation ne se produisent que dans les zones qui se trouvent au dessous de la plaque d'application de la pression Dans les autres zones, la feuille mince et la couche thermoplastique sont maintenues en contact avec la couche de support Quand on soulève la couche de support du substrat, la feuille mince et la couche de matière thermoplastique se cassent le long des bords de la plaque d'application de la pression, si bien que tout ce qui reste sur le substrat est la zone, y compris la gravure en relief, qui se trouvait au-dessous de la plaque d'application de la pression Ce procédé est semblable à l'étampage à chaud Une différence majeure, naturellement, 3 2535864 réside dans l'étape de pré-gaufrage du matériau stratifié avec des figures de diffraction et holographiques très minces Il faut prendre les plus grandes précautions pour préserver ces figures dans cette étape d'application, ainsi que dans le choix de matériaux appropriés pour la couche anti-adhérence, la matière thermoplastique, et le matériau réflecteur. La matière thermoplastique est transparente, mais elle peut éventuellement être colorée La figure de diffrac- tion de la lumière, qui se trouve alors sur la surface la plus proche du substrat, est visible à travers la matière thermoplastique transparente sous la forme d'une figure de réflexion L'effet tridimensionnel d'un hologramme ou l'effet iridescent d'un réseau de diffraction peuvent facilement être observés à travers la matière thermo- plastique. Le procédé est particulièrement utile pour la prépara- tion de documents précieux, étant donné que le document résultant portant un hologramme ou un réseau de diffraction est impossible à réaliser sans l'aide d'un matériel coûteux. La surface gaufrée, se trouvant au dessous de la couche ther- moplastique extérieure, est inaccessible D'autre part, la couche réflectrice et la couche thermoplastique, qui consti- tuent la feuille mince subsistant sur le document ou autre substrat, sont si minces qu'elles ne sont pas auto-porteuses. L'épaisseur de cette feuille mince peut ne pas dépasser 2000 A Toute tentative pour l'enlever de manière à avoir accès à la surface gaufrée ou à la transférer sur un substrat différent (document,-etc), a pour effet de la détruire. L'utilité du procédé et du produit qui en résulte ne se limite pas aux documents précieux, mais peut éventuelle- ment s'étendre à la production de marques ou d'étiquettes, par exemple, ou bien à la préparation de tout document, ou publication, ou autre enregistrement, dans les cas ou l'on souhaite obtenir un effet particulièrement inhabituel et attrayant Dans la technique antérieure, les opérations de gaufrage et de transfert sont exécutées simultanément, alors qu'avec la technique décrite ici, ces opérations -sont exécu- 4 5 é 358 4 tées séparément Dans certains procédes de la tecl-,n"que anta rieure, le gaufrage se fait à travers une couche porteuse, ce qui a pour effet de limiter la finesse de la figure gaufrée *au point que le gaufrage d'hologrammes ne serait pas possi- ble, alors qu'avec la technique qui est décrite ici il n'y a pas de couche intermédiaire De tels procédée selon la tech- nique antérieure aboutissent à une surface gaufrée non proté- gée qu'il est possible d'altérer ou de falsifier, alors que la technique qui est décrite ici crée automatiquement une surface hermétiquement fermée de diffraction de la lumière. Sur les planches de dessins cî-jointes ô La figure 1 est une vue en plan d'un document précieux portant un hologramme et un réseau de diffraction produit conformément à l'invention; La figure 2 est une vue en bout du document de la figure 1, montrant la direction et l'angle d'inclinaison qui permettent de voir l'image holographique contenue dans le document; La figure 3 est une vue schématique montrant la direc- tion et l'angle d'inclinaison qui permettent de voir le réseau de diffraction; La figure 4 est une vue partielle du document de la figure 1, incliné comme sur la figure 3 pour mettre en évidence le réseau de diffraction plus que l'hologramme; La figure 5 est une vue en coupe représentant une feuille de matériau stratifié ou feuilleté utilisée dans le procédé de préparation des documents selon les figures 1 à 4; La figure 6 illustre l'application d'lune matrice de gaufrage portant une figure d'interférence lumineuse sur la face supérieure de la feuille de matériau stratifié de la figure 5; La figure 7 représente le matériau de la figure 5 après que la matrice y a gravé une figure en relief; La figure 8 illustre le procédé de fixation de la feuille gaufrée de matériau stratifié sur un substrat au moyen d'un procédé d'étampage-; et la figure 9 illustre, de façon quelque peu schéma- 2535864 tique, un autre procédé permettant de former une feuille gaufrée de matériau stratifié. La figure 1 représente un document précieux désigné dans son ensemble par le repère numérique 1, sur lequel est appliqué un disque circulaire 2 portant un hologramme qui contient une image de l'écusson 3 qui semble flotter dans l'espace derrière la surface de l'hologramme Le disque 2 porte également un réseau de diffraction 4, représenté sous la forme du nombre 20 Il est mis au point sur la surface de l'hologramme et il est représenté en trait interrompu L'hologramme 3 et le réseau de diffraction 4 sont tous deux visibles Cependant, pour un angle d'observation donné (l'angle d'inclinaison A de la figure 2), c'est l'image 3 qui apparait le plus nettement, c'est pourquoi l'image 4 du réseau de diffraction est représentée en trait interrompu L'image 3 est représentée apparaissant derrière la surface 1. En inclinant légèrement le document par rapport à un axe horizontal (c'est-à-dire en augmentant l'angle A de la figure 2 à l'angle B de la figure 3), on fait en sorte que le réseau de diffraction 4 devient l'image la plus visible et que les composants de l'image 3 tendent à être moins en évidence, comme le montre la figure 2 Par conséquent, l'hologramme 3 est représenté en trait interrompu sur la figure 4 Les images contenues dans la structure représentée sur ces figures peuvent contenir des images holographiques très diverses D'autre part, il doit également être évident que le cachet qui est représenté ici ne se limite pas néces- sairement à une forme circulaire. Les termes "horizontal" et "vertical" sont utilisés dans la description précédente par référence au document représenté sur la figure 1, "horizontal" se rapportant à la grande dimension du document et "vertical" à la petite dimen- sion du document. Les figures 5 à 8 représentent une forme de réalisa- tion d'un procédé permettant de préparer l'hologramme gravé en relief et de le fixer sur le document. On commence par préparer une structure stratifiée ou feuilletée 13 comprenant une couche de support 5, qui peut 6 2535864 être en polyester et dont l'épaisseur peut aller d'environ 0,012 à environ 0,025 mm La couche de support est recouverte d'une couche anti- adhérence 8, laquelle peut être faite d'un matériau extrêmement sensible à une augmentation de tempéra- ture, par exemple une cire appropriée Par dessus la couche anti-adhérence il est prévu une couche de matière thermoplas- tique 6, laquelle est moins sensible à la chaleur, c'est à dire qu'elle a un point de fusion plus élevé que la couche anti-adhérence Une seconde couche thermoplastique 7 est placée par dessus la couche 6, et une couche de feuille réflectrice mince 10, de préférence en aluminium, est placée par dessus la seconde couche thermoplastique et lui est réunie. Les couches thermoplastiques peuvent être toutes les deux transparentes La couche 6 est choisie pour sa résis- tance à l'usure étant donné qu'elle constituera la couche externe sur le produit fini Une seule couche thermoplastique peut éventuellement être utilisée à la place des couches 6 et 7, si sa résistance à l'usure est suffisante. Après avoir préparé le matériau stratifié 13 de la figure 5, on le place sous une matrice 11 dont l'une des faces 12 prend la forme d'un hologramme à surface en relief. Cela est représenté sur la figure 6 Plusieurs procédés de construction d'une matrice métallique de gravure en relief des hologrammes sont connus dans la technique On applique fortement la matrice 11 contre le matériau stratifié 13, ce qui a pour effet de déformer la feuille mince 10 et de former une gravure en relief 13 a dans le matériau stratifié, comme le montre la figure 7. On recouvre alors la feuille mince 10, y compris la gravure en relief 13 a, d'une couche 14 d'un adhésif à chaud. Comme le montre la figure 8, on retourne le matériau strati- fié 13 et on le place sur le substrat auquel il doit être fixé, lequel peut être le document représenté sur la figure 5 Le document peut éventuellement porter des caractères imprimés classiques, de préférence en creux On applique de préférence ces caractères avant de mettre en oeuvre le pro- cédé de l'invention, mais cette application peut éventuelle- 7 2535864 ment être effectuée en second On applique ensuite une plaque d'application de pression ou une matrice d'étampage (repère numérique 15 sur la figure 8) sur le matériau stratifié 13 superposé au papier 1, et on maintient la plaque ou la matrice contre le matériau stratifié tout en chauffant et comprimant suffisamment pour faire adhérer le matériau stra- tifié 13 au papier 10 L'adhésif à chaud est absorbé par les pores du papier 1 La couche anti-adhérence 8 fond, permet- tant l'enlèvement de la couche de support 5 La couche exté- rieure est alors la couche thermoplastique 6 ou 7, qui sont toutes deux transparentes Il est produit sur la face du document 1 un disque 2, portant un hologramme et un réseau de diffraction qui sont visibles à partir de sa face comme décrit relativement aux figures 1 à 4. Le procédé décrit ci-dessus peut être utilisé pour un hologramme simple, sans aucun réseau de diffraction complé- mentaire, ou bien il peut être utilisé pour un réseau de diffraction sans hologramme 1 est également possible d'utiliser ce procédé pour plusieurs hologrammes ou plusieurs réseaux de diffraction, On peut encore utiliser une combi- naison-de plusieurs hologrammes ou de plusieurs réseaux de diffraction L'image particulière que l'on observe à un moment donné quelconque dépend de l'angle dont leobserva- teur incline le document 1 - Au lieu d'utiliser une feuille métallique mince 10 qui est réunie à la surface de la matière thermoplastique 6, on peut déposer, par dépôt sous vide ou par d'autres méthodes, une couche mince d'aluminium ou d'un autre matériau réflecteur sur la surface de la matière thermoplastique 6 Ou bien, on peut procéder à ce dépôt de matière aprês l'opération de gravure en relief qui est représentée sur les figures 6 et 7, mais avant l'application de l'adhésif désigné par le repère numérique 14 sur la figure 8. Une autre possibilité de production du matériau stra- tifié 13 contenant un hologramme à surface en relief consiste à utiliser un moulage plutôt qu'une gravure en relief classique. Les couchés stratifiées d'hologramme 6, 7 et 10 qui subsistent sur le document 1 peuvent ne pas avoir plus de 2000 angstrom d'épaisseur O Ce stratifié doit de préférernce être assez délicat pour que le matériau ne conserve pas son intégrité en cas de tentative de transfert du cachet hologra- phique du document 1. La figure 9 illustre un autre procédé permettant de former une structure stratifiée 30 correspondant à la structure 13 de la figure 8, et d'y imprimer un hologramme La figure 9 représente un cylindre 21 tournant sur un arbre 22 Le cylin- dre 21 porte un hologramme en relief sur sa surface externe. L'hologramme se répète à intervalles sur le pourtour du cylindre 21. Un matériau transparent provenant d'une source appro- priée 23 est amené par une buse 24 et se dépose sous la forme d'une feuille coulante 25 sur la surface du cylindre tournant 21 Une feuille stratifiée, se composant d'une couche de support 5 et d'une couche antiadhérence 8, arrive d'une source appropriée, en passant sur un galet de guidage 26, de manière à venir en contact avec la surface externe de la feuille 25 Le cylindre 21 peut éventuellement être chauffé au point de contact de la feuille 25 avec la feuille strati- fiée On oblige la feuille 25 à venir en contact avec les hologrammes en relief sur la surface du cylindre 25 Une partie de ce cylindre peut éventuellement être refroidie, si c'est nécessaire, avant qu'elle atteigne un autre galet de guidage 25 au niveau duquel le matériau stratifié, maintenant désigné par le repère numérique 30, est recueilli par une bobine réceptrice appropriée (non représentée) En fait, -la feuille 25 peut être décrite comme étant coulée entre le cylindre de matrice 21 et la bande stratifiée comportant la couche de support 5 Les hologrammes sont alors imprimés sur la feuille de matériau transparent 25, Le matériau stratifié qui part du galet de guidage 27 diffère du matériau de la figure 5 en ce qu'une couche transparente unique 25 est uti- lisée à la place des deux couches transparentes 6 et 7 de la figure 5. On peut ensuite placer éventuellement une surface réflectrice, comparable à la feuille mince 10 de la figure 5, sur le matériau transparent 25 en y déposant une couche d'aluminium, par exemple, par dépôt de vapeur ou projection. Le matériau stratifié de la figure 9 constitue alors l'équi- valent de celui qui est représenté sur la figure 8. Le substrat peut être du papier ou un succédané approprié du papier. Par exemple, on peut utiliser les feuilles fibrillées de film de polyéthylène qui sont décrites dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 4 247 318 On peut éventuellement utili- ser d'autres substrats appropriés, par exemple des matières plastiques rigides telles que celles que lion utilise actuel- lement pour les cartes de crédit et les articles similaires. Les contours des gravures en relief sont représentés sous une forme arrondie L'échelle des dessins est fortement agrandie Il est difficile, sinon pratiquement impossible, de déterminer si une crête ou un creux donné dans une structure réelle forme un angle aigu ou est arrondi Mais on pense qu'il est correct de les représenter sous une forme arron- die. 2535864 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une figure lisible de diffraction de la lumière, caractérisé en ce qu'il consiste i à préparer une feuille de matériau comportant a une couche de support; et b une couche transparente dont l'une des surfaces est adjacente à la couche de support et dont la surface réflectrice opposée a été mise sous la forme d'une figure de diffraction de la lumière; 2 à faire ensuite adhérer la feuille de matériau à un substrat en faisant en sorte que la surface réflectrice soit la plus proche du substrat; et 3 à séparer la couche de support de la couche trans- parente. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche transparente n'est pas auto-porteuse tandis que le substrat est auto-porteur. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche transparente est dimensionnellement instable à moins d'être supportée, tandis que le substrat est auto- porteur. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: a ladite étape de préparation consiste à disposer une couche anti-adhérence entre la couche de support et la couche transparente; b ladite étape d'adhérence comporte la disposition d'une couche d'adhésif sensible à la chaleur entre la couche transparente et le substrat; et c lesdites étapes d'adhérence et de séparation sont réalisées en appliquant de la chaleur et de la pression aux couches superposées de façon à provo- quer l'adhérence de la couche transparente au substrat et la séparation de la couche de support d'avec la couche transparente. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre d'une couche métallique mince ladite surface réflectrice de la couche transparente. il 6 O Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couche métallique mince a une épaisseur de moins de 1000 a ngstrom. 7 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite couche transparente est une couche de matière thermoplastique - 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche transparente a une épaisseur de moins de 5000 angstrom. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique ladite couche transparente sur ladite cou- che de support sous la forme d'un liquide et en ce qu'on la solidifie ensuite. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on applique la chaleur sur la face du substrat qui est opposée à celle qui est adjacente à la surface réflectrice. 11 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche transparente qui reste sur le substrat après l'enlèvement de la couche de support a une épaisseur de 1 à 10 microns. 12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met ladite surface réflectrice sous la forme d'une figure diffractant la lumière en appliquant la couche trans- parente contre une matrice sur laquelle une figure de diffraction de la lumière est appliquée en relief. 13 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met ladite surface réflectrice sous la forme d'une figure diffractant la lumière en coulant une matière transpa- rente fluide entre une matrice portant une figure de diffrac- tion de la lumière en relief et une couche de support faite d'un matériau relativement rigide. 14 Procédé de fabrication d'un enregistrement lisi- ble, caractérisé en ce qu'il consiste ô 1 à préparer une matrice portant en relief sur sa surface une figure de diffraction de la lumière; 2 à préparer une feuille d'un matériau recevant ladite figure, qui comporte a une couche de support; b une couche de matière transparente placée par dessus la couche de support et dont la surface la plus éloignée de la couche de support est réflec- trice; 3 à donner à la surface réflectrice une forme épou- sant la figure en relief de ladite matrice; 4 à faire adhérer à un substrat la surface réflec- trice mise en forme de la feuille de matériau; et à séparer la couche de support de la couche de matériau transparent. Enregistrement lisible de diffraction de la lumière, caractérisé en ce qu'il comprend - 1 un substrat o et 2 une couche transparente fixée au substrat par une liaison dont la résistance au cisaillement est plus grande que delle de la couche transparente, la surface de ladite couche qui est la plus proche du-substrat étant réflectrice et étant mise sous la forme d'une figure qui diffracte la lumière - 16 Enregistrement lisible selon la revendication , caractérisé en ce que ladite couche transparente a une épaisseur de 1 à 10 microns. 17 Enregistrement lisible selon la revendication , caractérisé en ce que ladite couche transparente comporte une couche métallique sur sa surface réflectrice, ladite cou- che métallique ayant moins de 1000 angstrom d'épaisseur, et en ce que ladite figure diffractant la lumière comporte des dentelures dans ladite surface réflectrice et dans ladite couche métallique, au moins une partie desdites dentelures ayant une profondeur supérieure à 1000 angstrom. 18 Enregistrement lisible selon la revendication , caractérisé en ce que ladite figure qui diffracte la lumière est un hologramme. 19 Enregistrement lisible selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite figure qui diffracte la lumière est un réseau de diffraction. Enregistrement lisible selon la revendication , caractérisé en ce que ledit substrat est souple et l'en- registrement est un document précieux, ladite couche transpa- rente ne formne pas une masse homogène et ne peut donc pas être enlevée en bloc du substrat. 21 Enregistrement lisible selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche transparente comprend une strate relativement molle du-côté du substrat et une strate d'un matériau résistant à l'abrasion par dessus ladite strate relativement molle.