Brevet FR3089234A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : Procédé de dépôt sous vide d'un revêtement sur la face frontale d'un support, support et document de sécurité correspondant Domaine technique 100011 La présente invention est relative à un procédé de dépôt physique sous vide d'un re- vêtement comportant au moins un matériau provenant d'une source d'évaporation ou de pulvérisation, sur au moins une partie d'une face frontale d'un support. 100021 Elle se rapporte également au support ainsi obtenu et à un document de sécurité qui comporte un tel support. Technique antérieure [0003] La sécurisation des imprimés officiels et/ou de valeur est un enjeu majeur, tant dans le domaine de l'identification des personnes que dans celui de l'utilisation des billets de banque, des chèques et chèques cadeaux, des vignettes fiscales, des étiquettes d'articles de luxe, etc. [0004] Ainsi, des solutions existent et d'autres sont développées et proposées régulièrement dans le but : [0005] - d'intégrer des éléments de sécurité à fonctionnement intuitif pour tout un chacun ; [0006] - de complexifier les imprimés afin d'en rendre la reproduction impossible par des fraudeurs ; [0007] - de faciliter l'authentification des documents sans outil ou avec des outils spé- cifiques, voire grand public. [0008] Ainsi, on connaît notamment des billets de banque au sein desquels est inséré au moins un élément de sécurité à effets optiques singuliers, lesquels changent en fonction de l'angle sous lequel il est visionné. Tel est le cas d'un filtre optique interférentiel capable de montrer des variations de couleurs selon l'angle d'observation. [0009] On a par exemple affaire à des éléments de sécurité de ce genre qui comprennent un support sous forme de film plastique transparent sur lequel sont déposées successivement sous vide des couches régulières de matériaux essentiellement métalliques et ou minéraux. Cela se traduit par un effet visuel uniforme sur toute la surface de l'élément, pour unc direction d'observation donnée. [0010] En revanche, si l'épaisseur des couches n'est pas régulière, on peut espérer, pour une direction d'observation donnée, obtenir plusieurs effets visuels simultanés. [0011] On décrit dans le document US 2009/0317595 un procédé de fabrication d'une structure multicouche notamment par dépôt sous vide de matériaux métalliques pour atteindre des niveaux de repérage parfait ou quasiment parfait entre deux couches et 2 générer ainsi des effets visuels remarquables pour les observateurs dans le cadre de la sécurisation d'imprimés de valeurs et officiels. [0012] Le dépôt sélectif de couches de métal à l'aide d'un masque est évoqué sans plus de précision. [0013] On y décrit un mode de réalisation alternatif relatif à la variation d'épaisseur progressif lors du dépôt sous vide d'oxydes métalliques sur une surface accidentée, c'est à dire déformée préalablement et présentant une succession de sommets et de vallées. Le fait de former une couche colorée d'épaisseur variable y est évoqué. [0014] Ainsi, un dépôt de matière sous incidence normale sur une première région d'une couche de réplication aura une épaisseur tO, tandis qu'un dépôt de matière sur une région présentant des reliefs/creux sur la couche de réplication aura une épaisseur t inférieure à tO. [0015] Ce document conclut ainsi sur le fait que l'épaisseur du dépôt de matière varie en fonction de l'angle d'incidence de la surface cible par rapport à l'horizontale. [0016] Mais, en pratique, s'il est aisé de réaliser des dépôts sur une surface plane et lisse qui aboutiront à des effets optiques homogènes de changement de couleurs sur de larges zones, et s'il est également possible d'effectuer ces dépôts sur un support de surface accidentée ou irrégulière avec des gravures, des nervures qui donneront des effets visuels particuliers supplémentaires localisés sur ces creux et reliefs, il est en revanche particulièrement mal aisé d'obtenir des effets optiques de changement de couleurs de ce dernier type sur des surfaces lisses. Exposé de l'invention [0017] Ainsi, la présente invention pallie les inconvénients exposés ci-dessus et propose à cette fin un procédé de dépôt physique sous vide d'un revêtement comportant au moins un matériau, sur au moins une partie d'une face frontale d'un support, ledit matériau provenant d'une source d'évaporation ou de pulvérisation, caractérisé par le fait que l'on met en oeuvre les étapes suivantes : a) on fait usage d'un support dont au moins une partie de ladite face frontale est lisse, c'est-à-dire dépourvue d'aspérités et/ou de reliefs et/ou de creux ; b) on procède audit dépôt sous vide en faisant varier la distribution d'épaisseur du matériau sur ladite partie de ladite face frontale, à savoir en faisant varier progressivement l'épaisseur déposée, d'une région centrale en direction d'au moins une région latérale contiguë à ladite région centrale, sans modifier la position de la source d'évaporation ou de pulvérisation du matériau. [0018] Ainsi, en faisant varier progressivement ladite épaisseur, on obtient un support qui présente les effets visuels différents et simultanés que l'on espérait. En effet, ce gradient d'épaisseur permet de produire un effet visuel optique différent selon que l'on 3 observe une zone de forte épaisseur jusqu'à une zone de plus faible épaisseur. Suivant la distribution de matière produite, on est ainsi capable d'observer soit des zones à changement de couleur uniforme, soit des zones dont les couleurs sont suffisamment proches pour créer un mélange de raies de couleurs de type arc en ciel, soit une combinaison spatiale des deux effets. [0019] Un exemple de réalisation consiste ainsi à réaliser une zone centrale à changement de couleur uniforme et des zones périphériques dont les couleurs sont suffisamment proches pour créer un mélange de raies de couleurs de type arc en ciel. Dans cc cas, lorsque l'on change d'angle d'observation, la zone centrale passe progressivement et uniformément d'une couleur à une autre tandis que les zones périphériques changent elles chacune de proche en proche de couleur ce qui créer un effet de mouvement relatif de type « porte coulissante ». [0020] Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de cc procédé : [0021] - ledit revêtement est constitué d'au moins deux couches superposées et formées d'au moins deux matériaux différents, et pour chacune des autres couches, on procède audit dépôt sous vide soit conformément à ladite étape h), soit sous la forme d'une couche d'épaisseur uniforme aussi bien sur ladite région centrale que sur ladite région contiguë ; [0022] - ledit matériau est choisi dans le groupe constitué par les métaux, les oxydes mé- talliques, les matériaux diélectriques, les semi-conducteurs et les combinaisons d'au moins deux de ceux-ci ; [0023] - ledit revêtement est constitué d'une couche réflectrice de la lumière, d'une couche diélectrique et d'une couche absorbante de la lumière, et l'on met en oeuvre ladite étape b) uniquement pour la couche diélectrique ; [0024] - à l'étape b), la distribution d'épaisseur du matériau est contrôlée en faisant varier l'angle d'impact des particules de matériau sur ladite face frontale ; [0025] - ledit support a la forme d'une feuille ou d'une bande débobinée d'un rouleau et on applique ce support, préalablement audit dépôt, contre une surface convexe, concave, ou une surface présentant des zones convexes et d'autres concaves ; [0026] - lorsque l'on a affaire à un support sous forme d'une bande de rouleau, on procède à son dévidage à vitesse variable entre deux opérations de dépôt successives, de manière à exposer audit dépôt avec une distribution de matière différenciée plusieurs portions l'une après l'autre de ladite bande de rouleau; [0027] - lorsque l'on a affaire à un support sous forme d'une bande de rouleau, on procède à son dévidage à vitesse continue entre deux opérations de dépôt successives de manière à exposer simultanément audit dépôt avec une distribution de matière différenciée plusieurs portions de ladite bande de rouleau. [0028] - lorsque l'on a affaire à une surface convexe, celle-ci est constituée d'au moins une partie de cylindre, de cône, de tronc de cône, ou de sphère ; [0029] - lorsque l'on a affaire à une surface concave, celle-ci est constituée d'au moins une partie de gouttière, de cavité conique, tronconique ou en forme de portion de sphère ; [0030] - en vue de contrôler la distribution d'épaisseur dudit matériau, l'on positionne : [0031] - ledit support de telle manière que sa face frontale soit plane ; [0032] - un dispositif ajouré plan comportant au moins une ouverture, entre ledit support et ladite source d'évaporation ou de pulvérisation, à distance de ou en contact avec ladite face frontale plane, de telle manière que ladite ouverture soit positionnée en regard de ladite région centrale ; [0033] ladite source étant également située en regard de ladite ouverture, du côté opposé audit support, [0034] et que l'on fait défiler ledit support relativement audit dispositif ajouré, soit en continu à vitesse constante ou non constante, soit pas à pas ; [0035] - la distance entre ledit dispositif ajouré et ladite face avant est ajustable et de préférence comprise entre zéro et quelques dizaines de millimètres ; [0036] - ledit dispositif ajouré consiste en un tamis, un treillis, un masque formant pochoir ou un élément multi-ajouré ; [0037] - ladite face frontale et ledit dispositif ajouré sont parallèles ou inclinés l'un par rapport à l'autre. [0038] La présente invention sc rapporte également au support obtenu en mettant en oeuvre le procédé selon l'une des caractéristiques précédentes. [0039] Elle concerne également un document de sécurité, notamment un billet de banque, caractérisé par le fait qu'il comporte en surface ou dans son épaisseur au moins un matériau support, respectivement au moins une fraction de matériau support selon la caractéristique précédente. Brève description des dessins [0040] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0041] [fig.1] est un schéma illustrant un agencement qu'il est possible d'utiliser pour mettre en oeuvre un premier mode de réalisation de l'invention ; [0042] [fig.2] est une vue en perspective, selon une première direction, d'un outil à surface convexe, que l'on peut utiliser dans le cadre de ce premier mode de réalisation ; [0043] [fig.3] est une vue en perspective, selon une deuxième direction, d'un outil à surface convexe, que l'on peut utiliser clans le cache de ce premier mode de réalisation ; [0044] [fig.4] est une illustration, vue de dessus, d'un support obtenu en mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [0045] [fig.5] est un schéma illustrant un agencement possible qui permet de mettre en oeuvre un autre mode de réalisation de l'invention ; [0046] [fig.6] est une vue partielle de dessus d'un exemple de masque que l'on peut utiliser dans le cadre du mode de réalisation de la figure 5 ; [0047] [fig.7] est une vue partielle de dessus d'un masque présentant un profil particulier d'ouverture ; [0048] enfin, [0049] [fig.8] est un schéma d'une installation qui permet de mettre en oeuvre la présente invention dans une phase industrielle ; [0050] [fig.9] est un schéma d'une installation qui permet de mettre en oeuvre la présente invention dans une phase industrielle. Description des modes de réalisation [0051] Les figures qui accompagnent la présente demande ne sont qu'illustratives, ce qui signifie que les distances, épaisseurs, écartements, etc. ne reflètent pas la réalité. [0052] Ainsi que cela a été indiqué plus haut, le procédé de dépôt physique sous vide d'un revêtement fait usage d'un support I, visible notamment à la figure 1, dont au moins une partie de la surface frontale 10 est lisse, c'est-à-dire qu'elle est dépourvue de toute aspérité et/ou de tout relief et/ou de tout creux tel qu'une gravure. On entend par là que la surface, bien qu'elle comporte une certaine rugosité de surface (micro ou macroscopique) qui pourrait être considérée comme chaotique, n'a pas été intentionnellement modifiée pour constituer un relief caractéristique formant un effet particulier, un motif ou une information destinés à être perçus par un observateur. [0053] Conformément à l'invention, et selon l'ensemble des modes de réalisation décrits ci- après, on dépose sous vide sur la surface frontale 10 du support 1 un matériau M en faisant varier sa distribution d'épaisseur, c'est-à-dire en faisant varier progressivement l'épaisseur déposée de ce matériau M, d'une région centrale 11 de la face frontale 10 en direction d'au moins une région latérale contiguë 12 à cette région centrale, sans toutefois modifier la position relative d'une source 2 d'évaporation ou de pulvérisation 6 du matériau relativement au support 1. [0054] Plus particulièrement, en référence au mode de réalisation de la figure 1, on utilise un support 1 qui est préférentiellement constitué d'un film transparent de matière plastique, tel que par exemple du polyéthylène téréphtalate ou du polypropylène hi-orienté. De tels supports sont déjà couramment utilisés au sein notamment de billets de banque pour servir de support à des dépôts métalliques colorés ou à variation de couleurs. Bien entendu, d'autres supports, pourvu qu'ils se prêtent au traitement évoqué ici, sont tout à fait envisageables. [0055] Le support 1 est ici plaqué contre un cylindre 3 de sorte que sa face frontale 10 dépourvue d'aspérités et/ou de relief est dirigée face à la source 2 d'évaporation c'est-à-dire à l'opposé de cc cylindre. Le cylindre 3 présente un diamètre D. [0056] Le cylindre 3 et le support 1 associé sont placés dans une enceinte sous vide E et sont soumis à une source d'évaporation ou de pulvérisation 2 contenant un matériau M. Cette source 2 a avantageusement la forme d'un creuset et reçoit un matériau qui est avantageusement choisi dans le groupe constitué par les métaux, les oxydes métalliques, les matériaux diélectriques, les fluorures, les sulfures, les diélectriques, les semi-conducteurs et/ou les combinaisons d'au moins deux de ceux-ci. [0057] On ne décrira pas plus précisément la structure de l'enceinte E ni la technique d'évaporation/pulvérisation, dans la mesure où elles sont parfaitement classiques et connues de l'homme du métier. [0058] A titre purement indicatif, on peut citer les oxydes SiOn, NboOs., ZrO,. D'autres matériaux classiques déjà utilisés en couches minces optiques peuvent être utilisés, tels que ZnS ou YF1. Encore d'autres matériaux sont envisageables tels que les métaux ayant un fort coefficient de réflexion dans le visible (Al, Ag, Au, Cu par exemple). [0059] On considère ici que la distance d qui sépare le creuset 2 de l'axe du cylindre 3 est très grande au regard du diamètre D de ce cylindre. A titre d'exemple, on considère que la distance d est de l'ordre de 600 mm, alors que le diamètre D du cylindre 3 est de quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres. [0060] Dans ces conditions, la matière qui s'échappe du creuset 2 du fait de l'évaporation/pulvérisation est émise selon une direction globalement unique, c'est à dire selon un angle unique par rapport à la normale du plateau qui porte le cylindre 3. [0061] On peut alors montrer que la distribution de matériau M déposé sur le cylindre 3, et plus précisément sur la face frontale 10 du support 1, varie selon une loi proportionnelle au cosinus de l'angle d'incidence 9 sur le cylindre 3. On obtient donc une épaisseur de matière déposée qui diminue de manière symétrique par rapport à la distance d au centre du cylindre 3 de diamètre D selon la formule : [0062] 7 [Math .1] Quantité déposée oc cos (d / TrD) [0063] On voit donc qu'en fonction du diamètre D du cylindre 3, il est possible de contrôler la taille de la zone présentant un gradient. De plus, compte tenu de la méthode employée pour générer cc gradient, les effets produits sont répétables et transférables vers une production à grande échelle. [0064] Pour la mise en oeuvre de la technique qui vient d'être décrite, on peut faire usage d'un cylindre 3 en place sur un support 31, tel que montré aux figures 2 et 3, qui laisse juste apparaître vers l'intérieur de la chambre E une surface exposée 30 sur laquelle est fixé le support 1. [0065] Bien entendu, il est envisageable de répéter à plusieurs reprises le processus qui vient d'être décrit avec des matériaux M différents, de manière à obtenir une superposition de couches de revêtement R toujours distribuées selon le processus décrit précédemment. Ainsi, par exemple, on pourra obtenir un support 1 sur lequel on aura successivement déposé 100 nm de cuivre, 270 nm de SiO2, 17 nm de cuivre, et 400 nm de Si02. [0066] En se reportant à la figure 4, on a représenté les effets visuels donnés par un support 1 en polyéthylène qui a été traité selon la méthodologie décrite en référence à la figure 1 avec les couches minces évoquées ci-avant dans le cas de cylindres 3 de diamètres de 15 et 30 mm. [0067] Ces effets optiques sont similaires, que le support 1 soit fixé encore sur le cylindre 3 ou après l'avoir détaché de celui-ci et remis à plat. Ainsi, dans une partie centrale Z, du support 1, on constate une couleur verte uniforme tandis que les bords génèrent dans les zones Z,, Z, et Z4 un effet dégradé du vert vers le bleu, puis vers le violet et le jaune, le tout avec une transition très progressive, un fondu dans les teintes. En changeant l'inclinaison du support 1, on observe un effet de "porte coulissante" qui se traduit par un déplacement vers le centre de la limite vert-bleu jusqu'à la disparition de la teinte verte et l'apparition d'une couleur violette et quasi uniforme. L'effet de "porte coulissante" ainsi obtenu, et notamment son amplitude, est directement lié au rayon de courbure du cylindre employé. [0068] D'autres observations complémentaires peuvent être notées. [0069] Ainsi, compte tenu de la géométrie d'exposition du film support utilisée, le gradient de couleur se produit dans une direction unique qui est normale à l'axe du cylindre 3. Selon l'autre direction, parallèle à l'axe du cylindre, l'épaisseur est constante pour une distance au centre du cylindre donnée. Par ailleurs, l'effet de "porte coulissante" est bien visible quelle que soit la taille des cylindres considérés. On choisira de préférence un diamètre au moins supérieur à 2 mm de sorte que l'effet visuel résultant soit facilement visible. De plus, l'effet n'est visuellement dynamique que lorsque la structure 8 est inclinée autour de l'axe du gradient. [0070] Enfin, les mêmes effets, ou en tout état de cause des effets similaires, sont obtenus lorsque l'on fait usage non pas d'un cylindre 3 mais de toute surface convexe, voire concave. [0071] Ainsi, lorsque l'on a affaire à une surface convexe, en lieu et place d'un cylindre, on peut faire usage d'un cône, d'un tronc de cône, d'une sphère, d'un tore, etc. [0072] Quand on souhaite fabriquer un revêtement constitué de plusieurs couches su- perposées, ce qui correspond à une situation fréquente, pour chacune des autres couches, on procède audit dépôt sous vide soit conformément à ce qui vient d'être décrit, soit sous la forme d'une couche d'épaisseur uniforme aussi bien sur ladite région centrale 11 que sur ladite région contiguë 12, pourvu que l'on obtienne l'effet optique recherché. [0073] A titre d'exemple, lorsque le revêtement R que l'on se propose de fabriquer est constitué d'une couche réflectrice de la lumière, d'une couche diélectrique et d'une couche absorbante de la lumière, caractérisé par le fait que l'on met en oeuvre le procédé décrit plus haut uniquement pour la couche diélectrique, tandis que pour les autres couches, on dépose une couche d'épaisseur uniforme. [0074] Toujours dans le cadre de la même méthodologie, on décrit en référence aux figures 5 et 6, un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention. [0075] Ainsi, et plus particulièrement en référence à la figure 5, on utilise un support 1 du même type que le précédent et on le positionne de manière à ce que sa face frontale 10 soit plane. Avantageusement, le support 1 prend appui sur un élément 4 sur lequel il est positionné de manière statique ou bien à vitesse de défilement contrôlée (continue, variable ou pas à pas). [0076] Par ailleurs, on positionne un dispositif ajouré plan 5 qui comporte au moins une ouverture 50 entre le support 1 et la source d'évaporation/ pulvérisation 2, ce positionnement se faisant à distance de la face frontale plane du support 1 de telle manière que ladite ouverture 50 soit positionnée en regard d'une région centrale de la face frontale 10. En l'occurrence, on utilise ici à titre de dispositif ajouré plan 5 un masque formant pochoir dans lequel ont été formées préalablement des fentes 50 de différentes largeurs. [0077] De manière similaire à ce qui a été décrit en référence à la figure 1, on comprend que le matériau M, passe directement à travers les ouvertures 50 et impacte la face frontale 10 du support 1. [0078] Deux cas sont alors possibles : si le dispositif ajouré 5 n'est pas en contact direct avec le support 1, comme c'est le cas de la figure 5, alors le matériau M se disperse un peu à la manière de la lumière qui diffracte à travers une petite ouverture. [0079] En d'autres termes, on va obtenir sur la face frontale 10 du support 1 qui défile dans 9 le sens longitudinal des ouvertures 50, des dépôts de matériau M dans des zones de forte épaisseur situées en regard des ouvertures 50 du masque 5, cette épaisseur allant en s'amenuisant dans leurs régions périphériques. [0080] Dans le second cas non représenté ici, si le dispositif ajouré 5 est en contact direct avec le support 1 défilant en pas à pas avec un pas variable dans le sens de défilement, alors il possible de traiter le support 1 avec des épaisseurs contrôlées et différenciées de matériau M dans le sens transversal aux ouvertures 50. [0081] Bien entendu, toutes les formes d'ouverture possibles peuvent être imaginées pour le masque 5. Ainsi, on peut s'arranger pour que les ouvertures 50 aient une forme immédiatement reconnaissable sur le support 1. Ainsi, en référence à la figure 7 est représenté partiellement un masque 5 dont l'ouverture 51 est sinueuse selon un contour référencé 510. [0082] Bien entendu, tout autre dispositif ajouré 5 peut être utilisé. On pense notamment à un tamis, un treillis ou, plus généralement, un élément multiajouré. [0083] Les différents modes de réalisation du procédé qui viennent d'être décrit se prêtent également à une fabrication industrielle qui est illustrée aux figures 8 et 9. Ainsi, dans l'exemple de la figure 8, on fait dérouler le support 1 entre deux cylindres 6, l'un étant dévidoir ou "débobincur" et l'autre collecteur ou "rembohineur", contre un cylindre de traitement 3 qui, lui, est placé en regard d'un creuset 2. Ainsi, en faisant dérouler pas-à-pas ou avec des vitesses différenciées (accélération/décélération) le support 1 d'un cylindre 6 à l'autre, on expose petit à petit des zones différentes du support 1. [0084] Si l'on souhaitait avoir une vitesse de support 1 uniforme, on pourrait envisager que ce dernier soit plaqué pendant son défilement sur une forme de traitement quelconque 3, toujours de manière à jouer sur les différences d'angle d'incidence pour le matériau projeté. [0085] Pour la figure 9, il en est de même que sur la figure 8 où le support 1 est aussi déroulé/enroulé sur deux cylindres 6, avec une zone intermédiaire qui est mise en regard d'un masque formant pochoir 5. [0086] Dans ce cas, la vitesse de défilement du support 1 peut être continue. Elle peut être aussi différenciée (accélération/décélération) ou pas à pas comme précédemment. Un moyen de contrôle supplémentaire des dépôts peut consister à agir plus près de la source d'émission des matériaux, par exemple en bloquant momentanément et de manière pilotée le flux de ces derniers par un diaphragme/un obturateur qui fait écran, ceci étant valable pour les deux variantes exposées précédemment. Enfin, les deux variantes exposées ici peuvent être combinées pour plus de possibilités et de souplesse. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]