ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
SECURITY DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURE THEREOF

Область техники
Изобретение относится к защитным устройствам, пригодным для установления аутентичности объектов, обладающих ценностью, в особенности защищенных документов, и к способам изготовления таких устройств. Более конкретно, изобретение относится к защитным устройствам, содержащим рельефную структуру, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект, например голограмму или дифракционную решетку.
Уровень техники
Рельефные структуры, создающие оптически изменяющийся визуальный эффект, в частности голограммы и дифракционные решетки, в последние несколько лет получили широкое распространение с целью обеспечения защиты документов, обладающих ценностью, таких как банкноты, кредитные карты, паспорта и т.д. Обычно подобная структура создается на фольге переноса, а затем переносится с нее посредством горячей штамповки на подложку документа. Один из первых примеров такого подхода описан в US 4718377 А.
Позднее подобные структуры были использованы в комбинации с прозрачными окошками, формируемыми в подложке документа, чтобы наблюдать оптически изменяющийся эффект сквозь документ. Окошко может представлять собой отверстие, проходящее через один или более слоев подложки документа. Альтернативно, оно может соответствовать оптически прозрачной зоне подложки документа. Пример рельефной структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект, локализованный в области окошка, которое выполнено, как отверстие в документе, описан в GA 2163528 С. Пример рельефной структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект, локализованный в области окошка, которое выполнено, как прозрачная область документа (конкретно полимерной банкноты), описан в WO 2008/031170 А.
Преимущество помещения защитного устройства в окошко состоит в том, что устройство можно рассматривать с обеих сторон документа. Возможность наблюдать защитный визуальный эффект с двух сторон защитного устройства является желательной, т.к. это увеличивает трудность подделывания. Примеры устройств, демонстрирующих защитный эффект с обеих сторон, описаны в СА 2163528 С, US 2005/0104364 A, US 2007/0114787 А, СА 2717775 А и СА 2611195 А. Однако продолжает ощущаться потребность в повышении уровня защиты, обеспечиваемого такими устройствами, чтобы опережать потенциальных изготовителей подделок.
Раскрытие изобретения
Согласно изобретению предлагается защитное устройство, содержащее: прозрачный слой, имеющий образованную в его поверхности первую рельефную структуру, создающую первый оптически изменяющийся эффект;
увеличивающий отражение элемент, наложенный на первую рельефную структуру и воспроизводящий контур первого рельефа своей первой стороной,
и вторую рельефную структуру, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект и сформированную во второй стороне элемента, увеличивающего отражение, при этом
элемент, увеличивающий отражение, содержит по меньшей мере первый слой, увеличивающий отражение, который образует первую и/или вторую сторону указанного элемента и содержит связующее, в котором диспергированы отражающие частицы,
при рассматривании устройства сквозь прозрачный слой виден оптически изменяющийся эффект, созданный первой рельефной структурой, а при рассматривании устройства с другой стороны виден оптически изменяющийся эффект, созданный второй рельефной структурой.
Как будет описано далее, такая конфигурация делает возможным использование двух различных рельефных структур и, следовательно, создание на обеих сторонах устройства различных оптических эффектов. Это обеспечивается тем, что только первая сторона элемента, увеличивающего отражение, воспроизводит первую рельефную структуру, тогда как на другой его стороне сформирована вторая (предпочтительно иная) рельефная структура. Обычные технологии для достижения этого результата предусматривают применение двух последовательных металлизаций: первое нанесение металла производится, чтобы получить отражающий слой, делающий видимой первую рельефную структуру, а второе нанесение металла - чтобы получить второй отражающий слой, делающий видимой вторую, сформированную после этого, рельефную структуру. Однако необходимость двух таких нанесений делает процесс изготовления сложным и медленным. При этом крайне трудно обеспечить пространственное согласование двух металлизаций с высокой точностью.
Благодаря использованию, для формирования одной или обеих сторон увеличивающего отражение элемента, слоя, увеличивающего отражение и содержащего связующее в форме дисперсии отражающих частиц (например металлическиъ хлопьев, оптически изменяющихся частиц или оптически изменяющихся магнитных частиц), для защитного устройства отпадает необходимость в двух металлизациях, поскольку отражающий слой, образованный связующим/частицами, обеспечивает отражающие свойства, требуемые для того, чтобы сделать видимой по меньшей мере одну из рельефных структур. В результате процесс изготовления существенно упрощается. Кроме того, поскольку такой материал может наноситься точно контролируемым образом, например посредством технологий печати, может быть обеспечено очень точное пространственное согласование с рельефными структурами и с устройством в целом. Например, если элемент, увеличивающий отражение, состоит только из первого слоя, увеличивающего отражение, точное согласование между областью оптически изменяющегося эффекта, генерируемого первой рельефной структурой, и областью подобного эффекта, генерируемого второй рельефной структурой, будет обеспечиваться автоматически, поскольку обе эти области будут видимы только в зоне слоя, увеличивающего отражение. В общем случае "элемент, увеличивающий отражение" - это та часть устройства, находящаяся между двумя рельефными структурами, в которой оптически изменяющийся эффект, создаваемый одной или обеими рельефными структурами, становится видимым благодаря соответствующим отражающим свойствам данного элемента.
Как будет показано далее, вторая рельефная структура, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, в оптимальном варианте образуется путем придания (например тиснением) первому слою, увеличивающему отражение, требуемого контура (как вариант, с использованием промежуточного слоя) после того, как этот слой будет нанесен на первую рельефную структуру. Чтобы это было возможным, указанный первый слой предпочтительно содержит материал, который является формуемым, по меньшей мере до его отверждения. Применимы и другие технологии получения двух рельефных структур на обеих сторонах элемента, увеличивающего отражение. Толщина элемента, увеличивающего отражение, предпочтительно задается достаточной, чтобы предотвратить взаимные помехи со стороны первой и второй рельефных структур. Поэтому, если это желательно, две рельефные структуры могут отличаться одна от другой и демонстрировать различные эффекты, не оказывая взаимного влияния. Соответственно, в предпочтительных вариантах элемент, увеличивающий отражение, имеет толщину (измеряемую в направлении, перпендикулярном плоскости устройства), превышающую значения глубины профилей каждой из первой и второй рельефных структур. Наиболее желательно, чтобы толщина элемента, увеличивающего отражение, равнялась сумме указанных значений (т.е. максимальных амплитуд профилей) или превышала ее. Например, типичные дифракционные рельефные структуры, такие как голограммы, могут иметь глубину профиля порядка 50-500 нм, преимущественно 80-150 нм. По контрасту с ними, элемент, увеличивающий отражение, будет предпочтительно иметь толщину по меньшей мере 0,3 мкм, в более типичном варианте по меньшей мере 1 мкм.
В особенно предпочтительных вариантах поперечные размеры элемента, увеличивающего отражение, меньше, чем поперечные размеры защитного устройства. Такое выполнение подчеркивает точное согласование между двумя защитными эффектами, видимыми с каждой стороны, поскольку они будут ограничены прозрачными зонами устройства и любое их рассогласование в поддельной версии будет вполне очевидным.
Как уже было упомянуто, элемент, увеличивающий отражение, может состоять только из первого слоя, увеличивающего отражение. Однако в особенно предпочтительных вариантах первый слой, увеличивающий отражение, образует первую или вторую сторону элемента, увеличивающего отражение, а элемент, увеличивающий отражение, дополнительно содержит второй слой, увеличивающий отражение, который образует другую, вторую или первую сторону этого элемента. Такое выполнение может быть использовано, например, чтобы придать двум рельефным структурам различные отражающие характеристики. Если это желательно, элемент, увеличивающий отражение, может содержать также, между первым и вторым слоями, увеличивающими отражение, дополнительные слои, которые не будут видны при использовании. В наиболее предпочтительном варианте второй слой, увеличивающий отражение, образует первую сторону элемента, увеличивающего отражение, а первый слой, увеличивающий отражение, образует его вторую сторону.
Первый и второй слои, увеличивающие отражение, могут иметь различные площади. Однако в особенно предпочтительных вариантах поперечные размеры первого слоя, увеличивающего отражение, соответствуют поперечным размерам второго слоя, увеличивающего отражение. При таком выполнении два оптически изменяющихся эффекта будут точно согласованы друг с другом. С одной стороны устройства будет виден только первый слой, увеличивающий отражение, а с другой его стороны - только второй такой слой. В частности, если два рельефа генерируют два различных оптически изменяющихся эффекта, это может создать впечатление наличия двух точно согласованных защитных устройств (тогда как фактически такое впечатление достигнуто посредством единственного устройства) или единственного устройства, демонстрирующего различные эффекты при различных углах рассматривания. В результате обеспечивается поразительный визуальный эффект, который крайне трудно подделать.
Как будет показано далее, особенно хорошие результаты в этом случае могут быть достигнуты при использовании первого слоя, увеличивающего отражение, в качестве маски с удалением (например посредством травления) тех частей второго слоя, увеличивающего отражение, которые не покрыты первым таким слоем,. Поэтому первый слой, увеличивающий отражение, предпочтительно содержит резистивный материал, который является устойчивым к травящему агенту, пригодному для удаления из устройства материала второго слоя, увеличивающего отражение.
Независимо от того, содержит ли элемент, увеличивающий отражение, какие-либо слои в дополнение к первому слою, увеличивающему отражение, две поверхности данного слоя предпочтительно имеют различные контуры. Так, если первый слой, увеличивающий отражение, формирует обе поверхности элемента, увеличивающего отражение, две поверхности этого слоя предпочтительно будут нести различные рельефные структуры, создающие оптически изменяющиеся визуальные эффекты. Если же только одна из поверхностей первого слоя, увеличивающего отражение, образует одну из поверхностей элемента, увеличивающего отражение, эта поверхность будет снабжена рельефной структурой, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект, тогда как другая поверхность может иметь произвольный контур (в том числе плоский) и контактировать с другим слоем элемента, увеличивающего отражение.
Первый слой, увеличивающий отражение, может иметь любой состав, пригодный для обеспечения требуемых отражающих свойств и формуемости, рассмотренных выше. Предпочтительно он содержит полимерное связующее, в котором диспергированы отражающие частицы, более предпочтительно частицы отражающей краски, наиболее предпочтительно термопластичной отражающей краски. В частности, данный слой может содержать полимер (такой как виниловая смола), содержащий отражающие частицы. Отражающие частицы могут быть, например, металлическими, оптически изменяющимися частицами (например частицами, изменяющими цвет) или оптически изменяющимися магнитными частицами. Желательно, чтобы первый слой, увеличивающий отражение, содержал материал с температурой формования, меньшей, чем у прозрачного слоя. Это означает, что температура, необходимая, чтобы оттиснуть или другим способом сформировать вторую рельефную структуру в первом слое, увеличивающем отражение, предпочтительно является более низкой, чем та, при которой материал прозрачного слоя будет размягчаться или течь. В результате первая рельефная структура не будет повреждена при формировании второй структуры. Первый слой, увеличивающий отражение, может содержать, например, термопластичное полимерное связующее. В предпочтительных примерах первый слой, увеличивающий отражение, содержит фотоактивный отверждающий агент, предпочтительно отверждающий агент, активируемый УФ излучением.
Первый слой, увеличивающий отражение, может иметь однородный вид по всей поверхности. Однако в предпочтительных примерах сложность защитного устройства может быть повышена приданием этому слою паттерна. Таким образом, первый слой, увеличивающий отражение, предпочтительно содержит два или более материалов, каждый из которых содержит связующее с диспергированными в нем отражающими частицами, оптически отличимыми (для глаза человека или аппаратуры) одни от других, и которые образуют паттерн. Так, первый слой, увеличивающий отражение, может формироваться в виде паттерна из различных материалов, каждый из которых содержит отражающие частицы. Например, чтобы получить наблюдаемый паттерн, в одной области слой может содержать частицы алюминия, а в другой области -частицы меди. Альтернативно (как будет показано далее), отражающие частицы могут быть одинаковыми во всем слое, но материалы, в которых они диспергированы, могут быть различными, например содержащими различные окрашивающие вещества.
В наиболее эффективном варианте второй слой, увеличивающий отражение, содержит один или более металлов или их сплавов, предпочтительно медь, алюминий, никель или хром (или любые их сплавы). Использование слоя металла, образующего первую или вторую сторону элемента, увеличивающего отражение, обеспечивает особенно яркое воспроизведение оптически изменяющегося эффекта, генерируемого рельефом, образованным в этой стороне элемента. Тем самым будет создан контраст с оптически изменяющимся эффектом, генерируемым рельефом, образованным в поверхности, сформированной связующим/частицами (первого) отражающего слоя на другой стороне элемента, поскольку данный эффект будет менее ярким вследствие менее интенсивного зеркального отражения. В подлинном устройстве это различие, которое может быть идентифицировано путем сравнения двух сторон, будет служить еще одним критерием аутентичности. Второй слой, увеличивающий отражение, может быть сформирован в виде паттерна из различных материалов, например из двух или более различных металлов, как это описано в ЕР 1294576 А.
Альтернативно, второй слой, увеличивающий отражение, может содержать любой из следующих компонентов:
- оптическую интерференционную тонкопленочную структуру;
- слой, содержащий металлические частицы, оптически изменяющиеся частицы или оптически изменяющиеся магнитные частицы;
- слой фотонного кристалла или
- жидкокристаллический слой.
Такие материалы могут быть использованы для придания устройству дополнительных визуальных эффектов, например способности демонстрировать различные цвета при различных углах рассматривания ("цветовой сдвиг"), которые будут представляться наложенными на визуальный эффект, созданный рельефной структурой.
Поперечные размеры элемента, увеличивающего отражение, предпочтительно задают защитный или декоративный контур или паттерн, предпочтительно рисунок из тонких линий, или информационный элемент, предпочтительно цифру, букву, буквенно-цифровой текст, символ или графику. В частности, если все слои отражающего элемента имеют общую площадь, данный контур или паттерн определяет границы оптически изменяющихся эффектов, видимых с обеих сторон устройства, и, следовательно, способствует созданию впечатления присутствия двух устройств с крайне высокой степенью пространственного согласования. В эффективных вариантах элемент, увеличивающий отражение, содержит по меньшей мере две пространственно разделенные области, которые воспринимаются как дискретные участки. Тем самым повышается сложность устройства. В других предпочтительных вариантах элемент, увеличивающий отражение, может содержать растр, образованный дискретными элементами. Как правило, такие элементы будут слишком мелкими, чтобы они воспринимались невооруженным глазом как индивидуальные элементы. Области с растром могут быть сделаны полупрозрачными, по меньшей мере в проходящем свете.
Первый и второй слои, увеличивающие отражение, могут иметь, по существу, одинаковый цвет, например серебристый. Однако в других предпочтительных вариантах наблюдаемый цвет первого слоя, увеличивающего отражение, отличается от наблюдаемого цвета второго слоя, увеличивающего отражение, по меньшей мере при освещении излучением с выбранными длинами волн. В результате оптически изменяющийся эффект, создаваемый первой рельефной структурой, и оптически изменяющийся эффект, создаваемый второй рельефной структурой, имеют различные цвета. Этот результат может быть обусловлен различием цветов, присущим двум материалам (например, первый слой, увеличивающий отражение, может содержать частицы алюминия и поэтому иметь серебристый цвет, тогда как второй слой, увеличивающий отражение, может содержать медь и поэтому казаться бронзовым). В других предпочтительных случаях первый слой, увеличивающий отражение, может содержать вещество, создающее оптический эффект, наблюдаемый при освещении на длинах волн в видимом или невидимом диапазоне, и предпочтительно способное придать цветной оттенок первому слою, увеличивающему отражение. При этом присутствие вещества (веществ), создающего (создающих) оптический эффект (оптические эффекты), может приводить или не приводить к различию в цветах двух слоев, увеличивающих отражение.
Следует отметить, что в данном описании термин "цвет" должен пониматься как охватывающий не только цвета, которые видны в видимом свете, но и оптические эффекты, которые нельзя видеть при обычных условиях освещения (т.е. при освещении в видимом диапазоне длин волн) и которые становятся различимыми только при освещении на конкретных длинах волн вне видимого диапазона, т.е. лежащих в УФ (ультрафиолетовом) или ИК (инфракрасном) диапазоне. При этом термин "цвет" охватывает все различимые тона и оттенки, включая черный, серый и серебристый, а также такие цвета, как красный, синий, зеленый и др.
В особенно предпочтительных вариантах вещество, создающее оптический эффект (оптические эффекты) придает соответствующему слою цветной оттенок, цвет которого различим при освещении излучением в видимом диапазоне. В результате ожидаемый вид устройства можно проверить без необходимости в каком-то специальном освещении. В других предпочтительных вариантах вещество (вещества), создающее (создающие) оптический эффект (оптические эффекты), видно (видны) только при освещении излучением с выбранными длинами волн, находящимися вне видимого спектра, предпочтительно в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазоне. Это создает более скрытный элемент защиты, наличие которого может проверяться визуально или аппаратно.
В некоторых предпочтительных вариантах вещество (вещества), создающее (создающие) оптический эффект (оптические эффекты), изменяет (изменяют) свой вид при изменении одной или более из следующих физических величин: температура, давление, механическое напряжение или электрический потенциал. Так, можно использовать термохромные, пьезохромные или электрохромные вещества. В каждом случае изменение вида вещества можно будет наблюдать, в зависимости от вида вещества, в видимом диапазоне или вне этого диапазона, причем этот вид может изменяться при переходе из одного диапазона в другой.
Вещество (вещества), создающее (создающие) оптический эффект (оптические эффекты), предпочтительно содержит (содержат) красители и/или пигменты. Красители являются предпочтительными в отношении сохранения оптической прозрачности слоя (слоев).
Как уже было упомянуто, особенно желательно, чтобы первая рельефная структура, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, отличалась от второй рельефной структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект, в результате чего первый и второй оптически изменяющиеся эффекты являются различными. Например, каждый рельеф может обеспечивать различный контент изображения (например два различных голографических изображения) и/или основываться на другом принципе генерирования оптически изменяющегося рельефа (например один рельеф может быть голограммой, а другой дифракционной решеткой). Однако это условие не является критичным, и, если это желательно, две рельефные структуры могут быть идентичными.
В особенно предпочтительном примере первая рельефная структура, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, сконфигурирована для демонстрирования изображения объекта при наблюдении в первом направлении, а вторая рельефная структура, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, сконфигурирована для демонстрирования изображения того же объекта во втором направлении, предпочтительно развернутом на 180° относительно первого направления. Так, первая рельефная структура может воспроизводить изображение головы человека, рассматриваемой спереди, а вторая рельефная структура может воспроизводить вид того же человека сзади. Альтернативно, "объект" может содержать две или более букв, цифр или других символов, представляющихся расположенными друг перед другом, причем кажущийся порядок их расположения в изображении, создаваемом одним рельефом, будет обратным по отношению к изображению, создаваемому другим рельефом. В результате создается устройство, производящее сильное визуальное впечатление, которое предельно легко узнать и описать.
Наиболее желательно, чтобы первая и вторая рельефные структуры, создающие оптически изменяющиеся визуальные эффекты, находились в точном пространственном согласовании одна с другой. В результате два оптически изменяющихся эффекта будут пространственно согласованы друг с другом (т.е. будут иметь одно и то же взаимное положение в каждом из серии идентичных устройств). Однако это условие не является существенным.
Желательно, чтобы каждая рельефная структура, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, содержала: голограмму, дифракционную решетку, кинеграмму (Kinegram™) или неголографическую микрооптическую структуру, такую как призматическая структура. Примеры призматических структур, пригодных для осуществления изобретения, включают (не ограничиваясь ими) серию параллельных прямых призм с плоскими гранями, установленных с образованием канавок, нарезанный массив тетраэдров, массив квадратных пирамид, массив структур из уголковых отражателей и массив уголковых отражателей с шестиугольными гранями. Ко второму предпочтительному типу микрооптической структуры относится структура, действующая, как микролинзы, например выполненные из однородного материала и преломляющие свет своими криволинейными поверхностями, такие как плосковыпуклые, двояковыпуклые, плосковогнутые и двояковогнутые микролинзы. Другие приемлемые микрооптические структуры используют геометрические профили на основе купольных форм, полусфер, шестигранников, квадратов, конусов, ступенчатых структур, кубов, пилообразных структур, фацетных структур или их комбинаций.
Прозрачному слою можно придавать различные формы, частично зависящие от того, каким образом защитное устройство будет встроено в объект, обладающий ценностью, или нанесено на него. В некоторых предпочтительных примерах прозрачный слой содержит термопластичный полимер, например образующий часть полотна подложки (в частности выполненной из полиэстера), которая может служить основой для защитного устройства в целом или даже для защищенного документа, частью которого станет защитное устройство после его изготовления. В таких случаях первая рельефная структура может быть сформирована в поверхности термопластика, например, посредством обычных технологий тиснения с применением тепла и давления. В других предпочтительных реализациях прозрачный слой может содержать отверждаемый полимер, предпочтительно полимер, отверждаемый УФ излучением. Так, рельеф может быть образован в покрытии из смолы, отверждаемой УФ излучением, методом полива с отверждением.
Как уже отмечалось, в некоторых вариантах прозрачный слой образует интегральную часть подложки, предпочтительно подложки защищенного документа или защитного изделия. Например, рельефная структура может быть оттиснута непосредственно в прозрачном слое, образующем подложку полимерной (или композитной полимерно-бумажной) банкноты или подложку защитного изделия (такого как защитная нить или фольга), которое затем будет встроено в защищаемый документ или другой объект, обладающий ценностью, или нанесено на него. В других предпочтительных вариантах прозрачный слой нанесен на подложку, предпочтительно на подложку защищенного документа или защитного изделия. Этот вариант применим, например, если первый рельеф, в частности отверждаемый рельеф, сформирован в покрытии или в другом слое, нанесенном на подложку.
Если устройство должно изготавливаться независимо от защищаемого документа или другого объекта, обладающего ценностью, на котором оно должно быть закреплено, устройство предпочтительно будет дополнительно содержать один или более прозрачных адгезивных слоев, образующих наружный слой на любой стороне (образующих наружные слои на обеих сторонах устройства). При выборе прозрачного адгезива различимость оптически изменяющегося эффекта не уменьшится.
Изобретение предлагает также защитное изделие, содержащее описанное защитное устройство и, предпочтительно, ленту или лист переноса, защитную нить, фольгу, этикетку, полоску или защитный патч (patch). Предлагается также защищенный документ, содержащий описанное защитное устройство или описанное защитное изделие и предпочтительно представляющий собой банкноту, чек, идентификационный документ, сертификат, акцию, визу, паспорт, водительские права, банковскую или идентификационную карту.
Предлагается также способ изготовления защитного устройства, включающий: формирование в поверхности прозрачного слоя первой рельефной структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект;
нанесение на первую рельефную структуру увеличивающего отражение элемента, воспроизводящего своей первой стороной контур первого рельефа, причем элемент, увеличивающий отражение, содержит по меньшей мере первый слой, увеличивающий отражение, который образует первую и/или вторую сторону указанного элемента и содержит связующее, в котором диспергированы отражающие частицы, и
формирование во второй стороне элемента, увеличивающего отражение, второй рельефной структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект.
В результате при рассматривании устройства сквозь прозрачный слой виден оптически изменяющийся эффект, созданный первой рельефной структурой, а при рассматривании устройства с другой стороны виден оптически изменяющийся эффект, созданный второй рельефной структурой.
Благодаря нанесению на первую рельефную структуру увеличивающего отражение элемента, имеющего по меньшей мере слой связующего, содержащий отражающие частицы, с последующим формированием в указанном элементе второго рельефа двустороннее устройство, в котором оптические эффекты на каждой стороне не зависят друг от друга, может быть создано без необходимости осуществления двух металлизаций. Первый слой, увеличивающий отражение, обеспечивает наблюдаемость одной или обеих рельефных структур. Следует отметить, что первая и вторая рельефные структуры формируются посредством двух различных операций по формированию рельефа.
Может использоваться элемент, увеличивающий отражение, имеющий любые свойства или характеристики, описанные выше, и предпочтительно покрывающий площадь, меньшую, чем полная площадь защитного устройства, т.е. элемент, увеличивающий отражение, отсутствует по меньшей мере в части устройства, которая может быть прозрачной.
Как уже было упомянуто, элемент, увеличивающий отражение, может состоять только из первого слоя, увеличивающего отражение. Однако в предпочтительном варианте нанесение элемента, увеличивающего отражение, включает нанесение на первую рельефную структуру второго слоя, увеличивающего отражение, до или после нанесения первого слоя, увеличивающего отражение, так что указанный первый слой образует первую или вторую сторону элемента, увеличивающего отражение, а указанный второй слой образует другую, вторую или первую сторону. В наиболее предпочтительном варианте нанесение элемента, увеличивающего отражение, включает нанесение на первую рельефную структуру второго слоя, увеличивающего отражение, до нанесения первого слоя, увеличивающего отражение, так что указанный первый слой образует вторую сторону элемента, увеличивающего отражение, а второй слой, увеличивающий отражение, образует его первую сторону. Применение двух слоев, увеличивающих отражение, можно использовать, чтобы придать различные отражающие свойства каждому оптически изменяющемуся эффекту.
Желательно, чтобы второй слой, увеличивающий отражение, содержал один или более металлов или их сплавов, предпочтительно медь, алюминий, никель или хром (или любые их сплавы). Как уже было упомянуто, применение отражающего слоя из металла обеспечивает особенно яркое воспроизведение оптически изменяющегося эффекта В особенно предпочтительных вариантах второй слой, увеличивающий отражение, наносят методом вакуумного напыления (например распылением, резистивным термическим испарением или испарением электронным пучком) или методом химического осаждения из паровой фазы. Если это представляется желательным, второй слой, увеличивающий отражение, может быть сформирован, как паттерн из двух или более материалов, например из двух или более различных металлов, чтобы придать устройству дополнительный уровень сложности. В ЕР 1294576 А описана пространственная модуляция отражающего слоя с подобным использованием двух или более металлов.
Альтернативно, второй слой, увеличивающий отражение, может содержать любой из следующих компонентов:
- оптическую интерференционную тонкопленочную структуру;
- слой, содержащий металлические частицы, оптически изменяющиеся частицы или оптически изменяющиеся магнитные частицы;
- слой фотонного кристалла или
- жидкокристаллический слой.
Первый слой, увеличивающий отражение, может быть нанесен по любой технологии, например методами нанесения покрытий или технологий переноса. Однако его предпочтительно наносят посредством печати, предпочтительно с использованием глубокой печати, флексографической печати или печати с вырубкой. Подобные печатные технологии обеспечивают прецизионное управление формой или паттерном, согласно которой (которому) формируется наносимый слой. Первый слой, увеличивающий отражение, предпочтительно наносят таким образом, что его поперечные размеры задают защитный или декоративный контур или паттерн, предпочтительно рисунок из тонких линий, или информационный элемент, предпочтительно цифру, букву, буквенно-цифровой текст, символ или графику. Данный слой желательно нанести так, чтобы он включал в себя по меньшей мере две пространственно разделенные области, которые воспринимаются как дискретные участки. Первый слой, увеличивающий отражение, может быть нанесен, как растр, образованный дискретными элементами.
В наиболее предпочтительном варианте способ дополнительно включает удаление, после нанесения первого слоя, увеличивающего отражение, материала второго слоя, увеличивающего отражение, из зон устройства, в которых указанный второй слой не покрыт указанным первым слоем, с приведением поперечных размеров первого и второго слоев, увеличивающих отражение, во взаимное соответствие. В результате демонстрируется предельно высокая степень достижимого пространственного согласования и создается впечатление присутствия двух (предпочтительно различных) защитных устройств, находящихся в точном пространственном согласовании.
Материал второго слоя, увеличивающего отражение, может быть удален посредством любой технологии, использующей первый слой, увеличивающий отражение как маску для задания областей, подлежащих удалению. Например, данный материал может быть удален лазерной абляцией или ионным травлением. Однако наиболее предпочтительно производить удаление посредством травления, при котором первый слой, увеличивающий отражение, действует как материал, устойчивый к травящему агенту.
Первый слой, увеличивающий отражение, может обладать любыми из описанных выше свойств и характеристик. В особенно предпочтительных вариантах данный слой содержит фотоактивный отверждающий агент, предпочтительно отверждающий агент, активируемый УФ излучением. При этом способ включает частичное отверждение первого слоя, увеличивающего отражение, до формирования второй оптически изменяющейся рельефной структуры и/или полное отверждение первого слоя, увеличивающего отражение, после формирования второй оптически изменяющейся рельефной структуры. В таких вариантах первый слой, увеличивающий отражение, может быть нанесен в относительно текучей форме, например посредством печати, а затем отвержден посредством облучения или иного воздействия (например УФ излучением) до промежуточного состояния, в котором материал все еще является формуемым. После того как в слое был оттиснут второй рельеф (или во время тиснения), материал может быть дополнительно отвержден, чтобы обеспечить сохранение рельефной структуры. Применимы и другие подходящие технологии отверждения, например отверждение с тепловым воздействием.
Как описано выше, первый и второй слои, увеличивающие отражение, могут иметь различные оптические характеристики, например цвета, а первый слой, увеличивающий отражение, может содержать вещество, создающее оптический эффект.
Первую и вторую рельефные структуры, создающие оптически изменяющиеся визуальные эффекты, предпочтительно формируют с взаимным пространственным согласованием, например путем тиснения (или формования иным методом) каждого рельефа в ходе поточного процесса изготовления. При этом каждая из первой и второй рельефных структур, создающих оптически изменяющиеся визуальные эффекты, может формироваться путем тиснения или полива с отверждением.
Первый прозрачный слой может содержать термопластичный полимер, предпочтительно снабженный отверждающим агентом, или отверждаемый полимер, предпочтительно отверждаемый УФ излучением. Способ предпочтительно может включать отверждение первого прозрачного слоя до формирования второй структуры, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект. Данная операция может выполняться после или во время формирования первого рельефа и до или после нанесения элемента, увеличивающего отражение.
Любые другие описанные свойства и характеристики защитного устройства могут быть обеспечены соответствующей адаптацией способа по изобретению.
Если защитное устройство выполнено, как защитное изделие, оно может быть встроено в защищаемый документ или закреплено на нем посредством любой известной технологии, например горячей штамповкой, холодной адгезией, ламинированием, включением в процесс изготовления бумаги и т.д. Защитное устройство предпочтительно размещают так, чтобы оно по меньшей мере частично, а предпочтительно полностью перекрывало в документе область окошка, например в виде отверстия или прозрачной части, которая может быть сформирована до или после встраивания защитного устройства.
Краткое описание чертежей
Далее будут рассмотрены, со ссылками на прилагаемые чертежи, предпочтительные варианты защитных устройств и способов их изготовления согласно изобретению, сопоставляемые с примерами известных решений.
На фиг. 1 схематично проиллюстрирован первый сравнительный пример защитного изделия, содержащего защитное устройство.
На фиг. 2 представлено защитное устройство по фиг. 1, наложенное на вариант защищенного документа, вместе с видом (i) этого устройства для наблюдателя А и с видом (ii) этого устройства для наблюдателя В.
На фиг. 3а и 3b представлены другие сравнительные примеры защитных изделий, содержащих защитные устройства.
На фиг. 4 представлено защитное устройство по фиг. 3а, закрепленное на защищенном документе, вместе с видом (i) этого устройства для наблюдателя А и с видом (ii) этого устройства для наблюдателя В.
На фиг. 5 представлено защитное устройство согласно первому варианту изобретения, нанесенное на защищенный документ, вместе с видом (i) этого устройства для наблюдателя А и с видом (ii) этого устройства для наблюдателя В.
На фиг. 6 приведена блок-схема, иллюстрирующая основные операции первого варианта способа изготовления защитного устройства согласно изобретению.
На фиг. 7 представлено защитное устройство согласно второму варианту изобретения, нанесенное на защищенный документ, вместе с видом (i) этого устройства для наблюдателя А и с видом (ii) этого устройства для наблюдателя В.
На фиг. 8 приведена блок-схема, иллюстрирующая основные операции второго варианта способа изготовления защитного устройства согласно изобретению.
На фиг. 9a-9f представлено, на различных стадиях изготовления, защитное устройство согласно третьему варианту изобретения.
На фиг. 10 представлено защитное устройство согласно четвертому варианту изобретения, нанесенное на защищенный документ, вместе с видом (i) этого устройства для наблюдателя А и с видом (ii) этого устройства для наблюдателя В.
На фиг. 11 представлен пятый вариант защитного устройства согласно изобретению.
На фиг. 12 схематично изображен пример аппарата, пригодного для осуществления способа согласно изобретению.
На фиг. 13 представлен шестой вариант защитного устройства согласно изобретению;
На фиг. 14а представлен защищенный документ согласно изобретению; на фиг. 14b он показан в сечении плоскостью XX' (см. фиг. 14а).
На фиг. 15а представлен другой вариант защищенного документа, содержащего защитное устройство согласно изобретению; на фиг. 15b он показан в сечении плоскостью XX' (см. фиг. 15а).
На фиг. 16а представлен еще один вариант защищенного документа, содержащего защитное устройство согласно изобретению; на фиг. 16b и 16с показаны его альтернативные варианты в сечении плоскостью XX' (см. фиг. 16а).
На фиг. 17а-17с представлен следующий вариант защищенного документа, содержащего защитное устройство согласно изобретению, причем на фиг. 17а и 17b показаны его передняя и задняя стороны (с поворотом документа вокруг короткой стороны), а на фиг. 17 с документ представлен в сечении плоскостью XX' (см. фиг. 17а и 17b).
На фиг. 18а-18с представлен другой вариант защищенного документа, содержащего защитное устройство согласно изобретению, причем на фиг. 18а показан вид левой части документа с передней стороны; на фиг. 18b показан вид правой части документа с задней стороны (с поворотом документа вокруг короткой стороны), а на фиг. 18 с документ представлен в сечении плоскостью XX' (см. фиг. 18а и 18b).
Осуществление изобретения
Дальнейшее описание будет сфокусировано на примерах защитных устройств, имеющих рельефные структуры, создающие оптически изменяющиеся визуальные эффекты в форме голограмм. Под рельефной структурой (рельефом) в данном описании понимается структура, генерирующая графические изображения за счет дифракции света. Однако в широком смысле термин "оптически изменяющийся эффект" означает, что генерируется вид, который изменяется в зависимости от угла рассматривания. Другие примеры оптически изменяющихся эффектов, которые могут быть реализованы с использованием описанных рельефных структур, включают упомянутые выше дифракционные решетки, кинеграммы и призматические эффекты.
На фиг. 1 показано защитное изделие 1 согласно первому примеру, приводимому для сравнения. Защитное изделие 1 может содержать, например, фольгу переноса, защитную нить, патч или аналогичный элемент, снабженный защитным устройством 10, сформированным на несущем слое 2. Как правило, несущий слой 2 действует, как отслаиваемый слой, от которого устройство 10 отделяют при нанесении его на защищаемый документ. В этом случае несущему слою 2 можно придать любые подходящие свойства, например выполнить его из непрозрачного, полупрозрачного или прозрачного полимера или из бумажного полотна. Альтернативно, отслаиваемый слой (не изображен) может быть помещен между несущим слоем 2 и защитным устройством 10, чтобы облегчить отделение защитного устройства 10 от несущего слоя 2 при нанесении устройства на защищаемый документ. При этом, если перенос устройства должен производиться горячей штамповкой, рельефный слой может содержать слой воска или сходного вещества.
Защитное устройство 10 содержит прозрачный слой 3, в котором сформирована голографическая (или иная оптически изменяющаяся) рельефная структура 4. Следует отметить, что прозрачный слой 3 на практике может формироваться из нескольких слоев, ламинированных один на другой, причем это справедливо для всех "слоев", упоминаемых в данном описании. Прозрачный слой 3 может быть сформирован из любого пригодного прозрачного материала, в котором может быть сформирована рельефная структура 4, в частности из обычного лака, применяемого при тиснении, например на основе термопластичного полимера или смолы, отверждаемой излучением. Прозрачный слой 3 содержит окрашивающее вещество, такое как подходящий краситель, который придает слою 3 цветовой оттенок. При освещении излучением в видимом диапазоне цветовой оттенок для глаза человека может быть наблюдаемым или не наблюдаемым. Например, окрашивающее вещество может быть невидимым, пока не будет облучено излучением на выбранных длинах волн, лежащих вне видимого спектра, т.е. УФ или ИК излучением, причем оно может быть фосфоресцентным, флуоресцентным или люминесцентным. Однако в наиболее предпочтительных примерах окрашивающее вещество выбирается видимым при обычном освещении, чтобы цветовой эффект мог легко наблюдаться без применения специального оборудования.
Рельефная структура 4 (схематично показанная на фиг. 1-4 штриховой линией) сформирована в слое 3 посредством обычной технологии, такой как тиснение под совместным воздействием тепла и давления или полив с отверждением, когда слой 3 образуют из относительно текучей смолы, наносимой на несущий слой 2, и воздействуют на текучую смолу матрицей, имеющей желательный рельеф. Смола обтекает матрицу, принимая в результате желательную рельефную форму, при одновременном или последующем отверждении, например, под воздействием излучения, в частности УФ излучения. Если рельеф 4 сформирован поливом с отверждением, слой 3 обычно содержит единственную однородную пленку смолы. Однако, если рельеф 4 является тисненым, слой 3, как правило, содержит несколько слоев, включая по меньшей мере верхний защитный слой (обычно именуемый "противозадирным" ("scuff") слоем), который при использовании устройства покрывает голограмму, и тисненый слой, который обычно состоит из материала, являющегося механически более мягким и/или имеющим более низкую температуру стеклования, чем защитный слой. Может иметься также промежуточный слой. Окрашивающее вещество может находиться в любом из нескольких слоев в составе слоя 3, предпочтительно в верхнем (защитном) слое и/или в промежуточном слое (если он имеется).
После формирования рельефной структуры 4 наносят слой 5, увеличивающий отражение, например слой металла, предпочтительно используя вакуумную металлизацию. Этот слой 5 с обеих сторон соответствует рельефной структуре 4, причем, как это показано на чертежах, металлизация покрывает всю поверхность устройства.
Согласно данному примеру в завершение на слой 5, увеличивающий отражение, наносят оптически прозрачный адгезивный слой 6, чтобы обеспечить легкое прикрепление устройства 10 к подложке документа. Однако в других примерах адгезивный слой 6 может быть сформирован на противоположной стороне устройства (между слоем 3 и несущим слоем 2) или на обеих сторонах устройства или отсутствовать, например, если защитное устройство должно быть встроено в документ в процессе изготовления бумажной подложки или если адгезив имеется на поверхности самого документа.
На фиг. 2 показано защитное устройство 10, отделенное от защитного изделия 1 и нанесенное на защищаемый документ 15 в области окошка 16. В данном примере защищенный документ имеет обычную бумажную конструкцию, т.е. для получения окошка 16 в его подложке выполнено сквозное отверстие. Защитное устройство 10 выполнено с возможностью перекрывать окошко 16 и накладываться на окружающие окошко части подложки документа 15, чтобы создать адгезивную связь между документом и устройством. В других случаях документ может содержать по меньшей мере в одной зоне прозрачный материал для создания окошка 16, как это будет описано далее применительно к другим вариантам.
Защитное устройство 10 видно с обеих сторон защищенного документа 15, в частности, для наблюдателей А и В. Из местоположения наблюдателя А оптически изменяющийся эффект, генерируемый рельефной структурой 4 (например голографическим изображением) в комбинации со слоем 5, увеличивающим отражение, представляется, как это проиллюстрировано на виде 2(i), в виде символа Н. Оптически изменяющийся эффект наблюдается через окрашенный прозрачный слой 3. Поэтому устройство в целом, включая оптически изменяющийся эффект, представляется имеющим цветовой оттенок, соответствующий цвету слоя 3. С противоположной стороны защищенного документа 15 наблюдатель В видит тот же оптически изменяющийся эффект Н таким, как это показано на виде. 2(ii). Вид голограммы будет казаться повернутым на 180° (т.е. зеркальным изображением вида, наблюдаемого из положения наблюдателя А) из-за того, что рассматривается обратная сторона рельефа 4. Кроме того, цвет оптически изменяющегося эффекта и устройства в целом будет представляться отличным от цвета, видимого наблюдателю А, поскольку он будет определяться только цветом слоя 5, увеличивающего отражение (принимается, что прозрачный адгезивный слой 6 является бесцветным). Таким образом, с двух сторон устройства можно наблюдать два различных оптически изменяющихся вида. Однако, поскольку каждый из двух оптически изменяющихся видов занимает всю площадь окошка 16, соотношение между двумя эффектами не является четко определенным, причем общий эффект можно довольно легко имитировать размещением двух различных голографических устройств соответствующих цветов на двух противоположных сторонах документа.
На фиг. 3а и 3b представлены другие сравнительные примеры, в которых два различных оптически изменяющихся вида обеспечиваются выполнением окрашенной распечатки на одной стороне слоя, увеличивающего отражение, имеющегося в устройстве. В целом обозначения, использованные на фиг. 3а и 3b, соответствуют обозначениям на фиг. 1, а обозначаемые ими компоненты могут быть сформированы так, как это описано выше. Однако в этом случае нет необходимости включать в прозрачный слой 3, в котором сформирована рельефная структура 4, окрашивающее вещество (хотя это может оказаться желательным). Окрашенная распечатка 7 наносится обычными методами печати после нанесения (например посредством вакуумной металлизации) слоя 5, увеличивающего отражение. Окрашенная распечатка 7 может покрывать всю поверхность устройства или формировать непрерывный контур (как это показано на фиг. 3а), или иметь форму знаков, таких как буквы, цифры, символы или графику, как это показано на фиг. 3b.
На фиг. 4 представлено устройство по фиг. 3а, прикрепленное к защищенному документу 15 посредством любого из упомянутых выше методов. На виде 4(i) представлен вид устройства из положения наблюдателя А. В этом случае видна голограмма Н, имеющая цвет слоя 5, увеличивающего отражение (например серебристый). С противоположной стороны наблюдатель В видит ту же голограмму Н (повернутой на 180°), но теперь она имеет цветной оттенок распечатки 7, которая в этом примере задает форму звезды, находящейся внутри границ устройства (имеющих форму овала). Снаружи контура звезды будет виден оригинальный цвет слоя 5, увеличивающего отражение, т.е. будет наблюдаться оптически изменяющийся эффект. Такое решение для настойчивого изготовителя подделок также представляется довольно просто имитируемым, например посредством использования двух голограмм с соответствующей надпечаткой.
На фиг. 5 представлено защитное устройство 20 в соответствии с первым вариантом изобретения, нанесенное на показанный защищенный документ 15 в области его окошка 16. В этом случае окошко 16 образовано прозрачной частью документа 15, прямо на которую нанесено защитное устройство 20. Однако защитное устройство 20 можно разместить и любым описанным выше методом с перекрыванием окошка.
Защитное устройство 20 содержит первый прозрачный слой 21, несущий рельефную структуру 22, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект, формируемый в его поверхности. Элемент 23, увеличивающий отражение, воспроизводит своей стороной 23а рельеф 22. Как будет описано далее, элемент 23, увеличивающий отражение, содержит отражающий материал и, как следствие, делает оптически изменяющийся эффект, генерируемый рельефом 22, видимым в области, в которой этот элемент присутствует. Вторая сторона 23b элемента 23, увеличивающего отражение, несет вторую рельефную структуру 26, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект, сформированный в поверхности элемента 23. В этом и в других предпочтительных вариантах вторая структура 26, создающая оптически изменяющийся визуальный эффект, отличается от первой рельефной структуры 22, создающей оптически изменяющийся визуальный эффект, в результате чего первый и второй оптически изменяющиеся эффекты являются различными, например по своему информационному контенту и/или по принципу их создания. Однако в других случаях две рельефные структуры 22 и 26 могут быть, по существу, идентичными и создавать одинаковые оптически изменяющиеся эффекты. Тем не менее, как это будет описано далее, две рельефные структуры 22 и 26 формируются независимо одна от другой.
В этом примере элемент 23, увеличивающий отражение, содержит слой материала, в котором диспергированы отражающие частицы, такие как металлические хлопья. Так, слой 23 может содержать прозрачное связующее, несущее мелкие хлопья алюминия, служащие для создания впечатления, по существу, непрозрачного серебристого отражающего материала. Отражающий характер слоя 23 делает каждый из оптически изменяющихся эффектов, генерируемых рельефными структурами 22 и 26, наблюдаемыми с двух соответствующих сторон устройства, так что никакой операции по металлизации не требуется.
Отражающий элемент 23 присутствует только в области, которая меньше общей площади устройства 20, так что каждый из оптически изменяющихся эффектов, генерируемых рельефными структурами 22 и 26, будет наблюдаться только в этой области устройства. Поскольку границы двух оптически изменяющихся эффектов задаются одним и тем же отражающим слоем 23, их поперечные размеры автоматически будут сделаны точно одинаковыми.
Предусмотрен также прозрачный адгезив 28, окружающий увеличивающий отражение элемент 23 и прикрепляющий устройство 20 к документу 15 в области окошка 16. Прозрачный слой 21 и прозрачный адгезив 28 предпочтительно являются бесцветными, так что область оптически изменяющегося эффекта представляется "подвешенной" в устройстве с помощью невидимых средств. Однако, если это желательно, любому из этих слоев можно придать цветной оттенок.
Вид 5(i) соответствует виду устройства 20 из местоположения наблюдателя А. С этого места видно голографическое изображение Н1, генерируемое рельефной структурой 22. Голографический эффект является видимым только в областях, где присутствует отражающий слой элемента 23, который образует здесь "солнечную" конфигурацию с круглой центральной частью и с окружающими ее пространственно отделенными друг от друга треугольными участками. Остальная часть устройства (очерченная окружностью) является прозрачной и свободной от оптически изменяющихся эффектов. Вид. 5(ii) соответствует виду устройства с его противоположной стороны, т.е. видимый наблюдателю В. Поперечные размеры оптически изменяющегося эффекта точно такие же, что и видимые наблюдателю А, причем этот эффект также имеет "солнечную" конфигурацию с теми же размерами и положением, поскольку они также задаются размерами и положением отражающего слоя (элемента 23). В отражающих областях воспроизводится второе голографическое изображение Н2, генерируемое второй рельефной структурой 26. За пределами "солнечной" конфигурации устройство опять представляется прозрачным.
Таким образом, единственное устройство создает впечатление наличия двух различных устройств, создающих голографический эффект и точно согласованных одно с другим. Это позволяет получить устройство, производящее сильное визуальное впечатление, которое не может быть легко сымитировано. Действительно, было бы чрезвычайно трудно достичь требуемой точности согласования с использованием двух отдельных устройств.
Как уже отмечалось, первая и вторая рельефные структуры 22 и 26 могут быть идентичными. Однако они предпочтительно являются различными, т.е. создают различные оптически изменяющиеся эффекты. Например, одна рельефная структура может соответствовать голограмме, а другая кинеграмме или пиксельграмме. В других примерах обе рельефные структуры могут реализовывать тот же принцип, но иметь различный информационный контент. Например, одна рельефная структура может создавать первое голографическое изображение, а другая - второе, другое голографическое изображение. Так, первая рельефная структура 22 может создавать голографическое изображение символа валюты (например ), тогда как вторая рельефная структура 26 может создавать изображение, соответствующее номиналу банкноты (например "10"). В особенно предпочтительных примерах два изображения, генерируемые рельефными структурами, независимо от используемых принципов генерации, концептуально взаимосвязаны. Например, оба изображения могут являться изображениями одного и того же объекта, но с разных направлений, наиболее предпочтительно взаимно развернутых на 180°. Например, первая рельефная структура 22 может создавать изображение головы человека, наблюдаемой спереди, а вторая рельефная структура 26 - изображение той же головы, наблюдаемой сзади. Альтернативно, два изображения могут соответствовать объекту в виде комбинации символов, причем первый рельеф 22 отображает, например, цифру "5" перед символом в виде звезды, а второй рельеф 26 создает изображение этого символа перед цифрой "5" (причем оба символа могут соответствовать виду сзади). Создание сильной визуальной взаимосвязи между двумя изображениями усиливает зрительное впечатление от устройства и делает защитный эффект легкоразличимым.
В этом примере отражающему слою (элементу 23) придана "солнечная" конфигурация, но может эффективно использоваться и любой другой декоративный или защитный контур или паттерн, например в виде букв, цифр, символов или других знаков, или в виде контура или паттерна из тонких линий. Желательно, чтобы контур или паттерн содержал по меньшей мере две области, воспринимаемые, как пространственно разделенные, т.е. такие участки элемента 23, которые являются достаточно крупными и взаимно удалены настолько, что легко воспринимаются невооруженным глазом как дискретные участки. Примером могут служить центральная круглая зона и окружающие ее треугольные участки, образующие в данном примере "солнечную" конфигурацию. Это увеличивает сложность и усиливает создаваемое визуальное впечатление. В каждой отдельной области (которая воспринимается невооруженным глазом как цельная, не имеющая разрывов) отражающий элемент 23 может формироваться в виде цельного, сплошного слоя. Альтернативно, он может наноситься в виде растра, т.е. совокупности пространственно разделенных точечных элементов. Размеры этих элементов должны быть достаточно малы, чтобы их нельзя было воспринимать невооруженным глазом как индивидуальные элементы, т.е. растровая структура воспринимается, как непрерывный слой. Такой подход может использоваться, чтобы сделать устройство полупрозрачным, поскольку часть света сможет пройти сквозь растр.
Далее первый предпочтительный способ изготовления защитного устройства типа показанного на фиг. 5 будет описан со ссылками на фиг. 6, на которой представлена блок-схема, иллюстрирующая основные операции способа.
На первой операции S101 на поверхности прозрачного слоя 21 формируют рельефную структуру 22, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект. Прозрачный слой 21 может быть сформирован на подложке. Подложка может, например, образовывать несущий слой защитного изделия (такой как слой 2 на фиг. 1) или составлять интегральную часть защищенного документа, например полимерную подложку банкноты или слой идентификационной карты (как это будет описано далее применительно к другим вариантам). Прозрачный слой 21 может содержать, например, термопластичный слой, такой как слой полиэстера, полиэтилентерефталата, полиэтилена, полиамида, поликарбоната, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, полиметилметакрилата (ПММА), полиэтиленнафталата, полистирола или полисульфона, или слой лака для тиснения, например смолы на основе ПММА, акриловые смолы или сополимеры винила и стирола. В этом случае рельефная структура 22 может быть сформирована посредством обычного процесса тиснения, например обеспечивающего формирование поверхностного рельефа 22 путем вдавливания в термопластичный слой 21 цилиндрической матрицы (например в виде тиснильного ролика) в результате комбинированного воздействия тепла и давления. Альтернативно, прозрачный слой 21 может быть образован отверждаемой смолой. Например, слой 21 может наноситься, как покрытие из вязкой жидкости или пленка мономера, с которой контактирует матрица или ролик, формирующая (формирующий) изображение. Поверхностный рельеф, созданный в пленке, отверждается в результате одновременного или почти одновременного облучения слоя 21 (например, УФ излучением), вызывающего полимеризацию. В результате поверхностный рельеф 22 будет сохраняться в слое 21. Для процесса УФ-отверждения пригодны УФ-отверждаемые полимеры, использующие свободно-радикальную или катионную УФ-полимеризацию. Примеры свободно-радикальных систем включают фотосшиваемые акрилат/метакрилатные смолы или смолы на основе ароматических виниловых олигомеров. Примеры катионных систем включают циклоалифатические эпоксиды. Могут применяться также гибридные полимерные системы, использующие как свободно-радикальную, так и катионную УФ-полимеризацию.
Независимо от применяемой технологии, важно, чтобы целостность поверхности рельефной структуры 22 не была бы ухудшена или повреждена при дальнейшей обработке, необходимой для формирования второй рельефной структуры 26. Поэтому первый прозрачный слой 21 должен содержать материал, который имеет высокую температуру размягчения (или высокую температуру стеклования) и одновременно является механически твердым. Желательно, в частности, чтобы первая рельефная структура была способна выдерживать приложение давления при температурах около 130-150°C. Если рельефную структуру 22 нужно сформировать в термопластичном слое 21, желательно, чтобы в слой 21 была введена полимерная система, способная к сшиванию УФ излучением. В этом случае после того, как в его поверхности будет оттиснут рельеф 22, слой может быть подвергнут воздействию УФ (или другого подходящего) излучения, так что в нем произойдет сшивание, которое повысит его температуру размягчения и твердость после тиснения. Разумеется, аналогичным образом можно использовать и другие типы отверждения или другие отверждающие агенты. С другой стороны, для формирования рельефа 22 хорошо подходят процессы полива с отверждением, поскольку смола, в которой был сформирован рельеф, после отверждения будет очень прочной. Если первый прозрачный слой является сшитым (в результате введения в термопластик сшивающего агента или использования отверждаемой смолы), его температура размягчения становится, по существу, бесконечной.
На операции S102 на рельефе 22 формируют, путем нанесения слоя, содержащего отражающие частицы, элемент 23, увеличивающий отражение. Отражающий слой является формуемым, так что после его нанесения в нем можно сформировать другую рельефную структуру, и он будет сохранять ее. Например, отражающий слой может содержать прозрачную термопластичную смолу, которая действует как связующее для дисперсии металлических хлопьев (например для термопластичной металлической краски). Альтернативно, отражающие частицы могут являться оптически изменяющимися частицами, содержащими, например, слои металл/диэлектрик или диэлектрик/диэлектрик, или оптически изменяющимися магнитными частицами, имеющими сходную конструкцию, но дополнительно содержащими магнитный материал. Желательно, чтобы температура размягчения термопластичного связующего была существенно меньше, чем у прозрачного слоя 21, несущего первую рельефную структуру 22.
Более конкретно, отражающими частицами могут быть металлические частицы, изготовленные из таких металлов, как алюминий, медь, цинк, никель, хром, золото, серебро, платина или любые другие металлы или их сплавы, такие как медь-алюминий, медь-цинк или никель-хром, которые могут быть нанесены в вакууме. Чтобы получить желательный цвет, в связующее могут быть добавлены органические красящие вещества или красители.
Желательно, хотя это и некритично, чтобы отражающие частицы имели выраженную форму тонких пластинок или листочков, т.е. чтобы их размер вдоль оси, параллельной отражающей поверхности (т.е. длина), существенно превышал размер, перпендикулярный длине (т.е. толщину). "Существенно превышает" в данном описании означает, что длина пластинок должна превышать их толщину по меньшей мере в 2-5 раз (желательно еще больше). Толщина пластинок, в зависимости от используемого метода их получения, может составлять 10-100 нм. Для применения в голографических или дифракционных структурах толщина 10-100 нм приемлема, но желательна толщина 20-50 нм. Желательно также гарантировать, что хлопья совместимы с профилем оптического микроструктурного рельефа при хорошем коэффициенте пространственного заполнения. Этого можно достичь выбором таких значений длины и ширины пластинки, при котором оба этих размера превышают периодичность, имеющую место в оптически изменяющейся дифракционной микроструктуре. Кроме того, тот факт, что длина и ширина пластинок, в среднем, в 40 раз превышают их толщину, означает, что они не являются настолько механически жесткими, чтобы сохранять свою форму под действием силы тяжести и сжимающих усилий, которые дисперсия испытывает при своем высыхании или отверждении. Поэтому, по мере высыхания краски, они будут принимать форму, достаточно точно соответствующую профилю рельефов в форме решетки. Это улучшенное соответствие профилям формируемых рельефов в сочетании с тем, что, как правило, индивидуальные хлопья будут перекрывать, без разрывов, один штрих решетки, обеспечит намного более высокую эффективность дифракции, чем в случае хлопьев размерами 100 нм. Дальнейшее повышение эффективности дифракции будет достигнуто дальнейшим увеличением длины и ширины пластинок. Более конкретно, если рассматривать каждый штрих дифракционной решетки как одиночный вторичный источник возмущений в цепочке или последовательности когерентных вторичных источников (т.е. в дифракционном массиве), из базовой теории дифракции следует, что полная дифракционная эффективность не будет достигнута до тех пор, пока не будет иметь место непрерывный массив из 8-10 или более когерентных вторичных источников, т.е. штрихов отражающей дифракционной решетки. Как следствие, в предпочтительном сценарии пластинчатые хлопья будут иметь длину или ширину, достаточную для перекрывания по меньшей мере 8-10 штрихов решетки. Например, для типичных дифракционных устройств с оптически изменяющимся изображением особенно предпочтительны значения длины и ширины пластинок порядка 10 мкм или более.
Первый слой, увеличивающий отражение, может отверждаться УФ излучением аналогично вышеописанному отверждаемому прозрачному материалу. Альтернативно, слой, увеличивающий отражение, может формироваться на основе воды или растворителя с последующей физической сушкой. Чтобы материал был пригоден для физической сушки, связующее может содержать один или более любых компонентов, выбранных из группы, содержащей нитроцеллюлозу, этил целлюлозу, ацетатцеллюлозу, ацетопропионат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы, пропионат, растворимый в спирте, винилхлорид, сополимеры винилацетата, винилацетат, винил, акриловые полимеры, полиуретан, полиамид, сложный эфир канифоли, углеводород, альдегид, кетон, уретан, полиэтилентерефталат, терпенфенол, полиолефин, силикон, целлюлозу, полиамид и смолы на основе сложного эфира канифоли.
Композиция может дополнительно содержать растворитель. Растворитель, используемый в металлической краске, может содержать один или более из следующих компонентов: сложный эфир (например n-пропилацетат, изопропилацетат, этилацетат, бутилацетат); спирт (например этиловый спирт, промышленные метиловые спирты, изопропиловый спирт или нормальный пропиловый спирт); кетон (например метилэтилкетон или ацетон); ароматический углеводород (например толуол) или воду.
Связующее для материала, отверждаемого УФ излучением, может содержать отверждаемый УФ излучением прозрачный лак или покрытие на акрилатной основе. Соответствующие лаки можно получить от различных изготовителей. Примером является отверждаемый лак UVF-203, поставляемый фирмой Kingfisher Ink Limited. Другие материалы, пригодные в качестве связующего, включают УФ-отверждаемые полимеры, использующие свободно-радикальную или катионную УФ-полимеризацию. Примеры свободно-радикальных систем включают фотосшиваемые акрилат/метакрилатные смолы или смолы на основе ароматических виниловых олигомеров. Примеры катионных систем включают циклоалифатические эпоксиды. Могут применяться также гибридные полимерные системы, использующие как свободно-радикальную, так и катионную УФ-полимеризацию.
Отражающий слой 23 наносится на рельеф 22 в пределах заданной области, которая меньше, чем полная площадь устройства (например меньше, чем поперечные размеры прозрачного слоя 21). Отражающий слой 23 предпочтительно наносят в форме декоративного или защитного контура или паттерна, например в виде букв, цифр, символов или других знаков, или в виде контура или паттерна из тонких линий. Например, отражающий слой 23 может быть нанесен в виде "солнечной" конфигурации, описанной выше. Чтобы обеспечить высокую степень управляемости формированием отражающего слоя 23, материал предпочтительно наносят с использованием печатной технологии, например глубокой печати. Однако подходящими могут являться и другие технологии нанесения, такие как методы нанесения покрытий или технологии переноса.
Отражающий слой может быть сформирован из двух или более различных материалов, содержащих отражающие частицы, например имеющие различные цвета. Так, в одной области (например в круглой центральной части "солнечной" конфигурации) отражающий слой 23 может содержать материал, содержащий частицы алюминия, тогда как в другой области (например в периферийных треугольных участках) слой 23 может содержать материал, содержащий частицы меди. Альтернативно или в дополнение, связующие, в которых диспергированы частицы, могут быть различными в различных областях, например содержащими различные вещества, создающие оптический эффект, такие как окрашивающие вещества. Различные материалы могут быть расположены в слое 23 в виде паттерна. Подобные варианты могут быть реализованы путем нанесения первого материала (например посредством печати) и последующего нанесения, с точным пространственным согласованием, второго материала.
Как вариант, отражающий материал (отражающие материалы) для получения слоя 23 может (могут) включать отверждающий или упрочняющий агент, например отверждающий агент, активируемый УФ излучением. В таком случае после нанесения данного слоя он может быть подвергнут воздействию излучения или другого стимула (например тепла), чтобы осуществить частичное (неполное) отверждение материала. Другими словами, вязкость материала будет повышена, но материал останется формуемым. Это способствует фиксации положения отражающего слоя и защите первой рельефной структуры 22 при сохранении возможности последующего формирования второй рельефной структуры 26. Однако отражающая природа слоя 23 может сделать технологии отверждения излучением принципиально неэффективными. Поэтому могут быть предпочтительными альтернативные отверждающие агенты, например активируемые нагревом.
На операции S103 во второй стороне элемента 23, увеличивающего отражение, формируют вторую рельефную структуру 26, например, используя обычный процесс тиснения при воздействии нагрева и давления. Как было рассмотрено выше, желательно, но некритично, чтобы вторая рельефная структура 26 отличалась от первой рельефной структуры 22. В зависимости от конструктивных требований, вторая рельефная структура 26 может быть пространственно согласована или не согласована с первой рельефной структурой 22.
Если отражающий слой 23 содержит отверждающий или упрочняющий агент, после или во время формирования второй рельефной структуры 26 слой 23 может быть окончательно отвержден или упрочнен, например, посредством УФ излучения, чтобы зафиксировать вторую рельефную структуру.
Последующие операции способа (обозначенные на фиг. 6 блоком S104) являются опциями, зависящими от того, каким образом устройство будет наноситься на или встраиваться в обладающий ценностью документ или другой объект. В предпочтительном примере, проиллюстрированном на фиг. 5, поверх устройства наносят оптически прозрачный адгезив 28, чтобы обеспечить последующее прикрепление устройства к поверхности документа или другого защищаемого объекта. Пригодные прозрачные клеящие вещества могут содержать такие компоненты, как уретаны, метакрилаты и модифицированные карбоксильной группой терполимеры (например UCAR™ VMCH и VMCA). Примеры прозрачных адгезивов описаны также в WO 2008/135174 А. В других случаях адгезив 28 может полностью отсутствовать, наноситься на противоположную сторону устройства (смежную с первым прозрачным слоем 21) или на обе стороны устройства.
На фиг. 7 представлен второй вариант защитного устройства 30 согласно изобретению, которое закреплено на защищаемом документе 15 таким же образом, как это описано выше со ссылкой на фиг. 5. Многие компоненты устройства 30 соответствуют компонентам, описанным выше применительно к фиг. 5, и поэтому могут быть только кратко упомянуты.
Первая рельефная структура 32 сформирована в прозрачном слое 31 так, как это описано выше. Как и раньше, элемент 35, увеличивающий отражение, находится в области устройства, которая меньше, чем его общая площадь. В этом примере (как и в предыдущем) область 35, увеличивающая отражение, имеет "солнечную" конфигурацию. Как и раньше, первая сторона 35а элемента, увеличивающего отражение, повторяет первую рельефную структуру 32 и делает ее видимой. Во второй стороне 35b элемента, увеличивающего отражение, сформирована вторая рельефная структура 36, создающая второй оптически изменяющийся визуальный эффект.
Однако в этом случае элемент 35, увеличивающий отражение, состоит из двух слоев, увеличивающих отражение. Первый слой 33, увеличивающий отражение, является слоем, содержащим отражающие частицы, как и в случае описанного выше слоя 23. Второй слой 34, увеличивающий отражение, в этом примере является слоем металла (т.е. слоем, состоящим только из металла (металлов)), например из алюминия или меди. В этом варианте второй слой 34, увеличивающий отражение, образует первую поверхность 35а элемента 35, увеличивающего отражение, так что он соответствует первой рельефной структуре 32 и делает ее видимой. Первый слой 33, увеличивающий отражение, т.е. содержащий отражающие частицы, контактирует на одной стороне со слоем 34 металла, тогда как его другая поверхность несет вторую рельефную структуру 36, делая видимым, благодаря своей отражающей природе, создаваемый ею оптически изменяющийся эффект. В этом примере два слоя 33 и 34, увеличивающих отражение, предпочтительно имеют различные композиции, причем второй слой 34, увеличивающий отражение, предпочтительно не содержит дисперсии отражающих частиц, а представляет собой отражающий слой, повторяющий профиль рельефной структуры, например (в рассматриваемом примере) слой металла. В результате рельефные структуры, создающие оптически изменяющиеся визуальные эффекты, будут иметь различные отражающие свойства. Так, в рассматриваемом варианте слой 34 металла будет обеспечивать более яркое воспроизведение голографической рельефной структуры 32, чем рельефной структуры 36, воспроизводимой слоем 33 с отражающими частицами. Это различие в видах может быть относительно малозаметным, но пригодным для использования в качестве дополнительной проверки подлинности опытным контролером. Первый и второй отражающие слои предпочтительно имеют одинаковые поперечные размеры, так что оптически изменяющиеся эффекты, генерируемые рельефными структурами 32 и 36, будут наблюдаться точно в одних и тех же местах устройства. Таким образом, в этом примере оба отражающих слоя 33 и 34 образуют точно одну и ту же "солнечную конфигурацию" с одними и теми же размерами и положением.
В альтернативных примерах второй слой 34, увеличивающий отражение, может содержать оптическую интерференционную тонкопленочную структуру; слой, содержащий металлические частицы, оптически изменяющиеся частицы или оптически изменяющиеся магнитные частицы; слой фотонного кристалла или жидкокристаллический слой. Такие материалы могут использоваться для создания в устройстве дополнительных визуальных эффектов, например для демонстрации различных цветов при различных углах рассматривания ("цветового сдвига"), которые будут казаться наложенными на визуальный эффект, создаваемый рельефной структурой.
Вид 7(i) соответствует виду устройства 30 из местоположения наблюдателя А. Первое голографическое изображение Н1 генерируется первым поверхностным рельефом 32 в области отражающего элемента 35, формирующего описанную выше "солнечную" конфигурацию. Поскольку наблюдаемость первой рельефной структуры 32 обеспечивается слоем 34 металла, голографическое отображение представляется ярким и имеющим фоновый цвет слоя 34 металла (например серебристый). Вне области "солнечной" конфигурации устройство представляется прозрачным.
Вид устройства 30 из местоположения наблюдателя В представлен видом 7(ii). Оптически изменяющаяся область имеет точно такие же поперечные размеры, как и область, наблюдаемая из положения наблюдателя А, т.е. представляет "солнечную" конфигурацию. В этой области наблюдается второе голографическое изображение Н2. Поскольку наблюдаемость второй рельефной структуры 36, генерирующей голографическое изображение Н2, обеспечивается слоем 33 с отражающими частицами, это изображение представляется менее ярким, чем голографическое изображение Н1, видимое наблюдателем А (это иллюстрируется штриховкой на виде 7(ii)). Однако это различие в яркости может быть малозаметным.
Должно быть понятно, что, если это желательно, слои 33 и 34 можно поменять местами, так что слой 33 с отражающими частицами будет соответствовать первой рельефной структуре 32, делая ее видимой для наблюдателя А, а слой 34 металла будет формировать другую сторону отражающего элемента 35, в которой сформирована вторая рельефная структура 36.
Цвет двух слоев 33 и 34, увеличивающих отражение, может быть, по существу, одинаковым, в частности серебристым, если, например, слой 33 содержит частицы алюминия, а слой 34 - это слой алюминия. В результате будет впечатление, что присутствует единственное устройство, но такое, которое представляется различным при рассматривании его с двух сторон. Альтернативно, цвета двух слоев 33 и 34, увеличивающих отражение, могут быть различными. Например, слой 33, содержащий частицы алюминия, будет казаться серебристым, а слой 34, представляющий собой слой меди, будет казаться бронзовым. Если это желательно, в отражающие частицы слоя 33 может быть введено вещество, создающее оптический эффект, такое как окрашивающее вещество, как правило, в форме красителя или пигмента. Можно использовать окрашивающие вещества различных типов, которые могут быть видимыми или невидимыми для глаза человека при нормальных условиях освещения. Например, окрашивающее вещество может быть видимым или детектируемым только при его облучении излучением на выбранных длинах волн, лежащих вне видимого спектра, т.е. УФ или ИК излучением. Однако в наиболее предпочтительных вариантах окрашивающее вещество является видимым при освещении обычным белым светом и придающим слою 33 цветной оттенок. В частности, из местоположения наблюдателя А область "солнечной" конфигурации может представляться серебристой, например благодаря слою 34 алюминия, тогда как из местоположения наблюдателя В эта область может представляться имеющей металлический красный, желтый, синий или иной цвет, придаваемый ей окрашенным слоем 33 с отражающими частицами.
На фиг. 8 иллюстрируются основные операции предпочтительного варианта способа изготовления защитного устройства типа показанного на фиг. 7. На фиг. 9a-9f представлено, на различных стадиях изготовления, защитное устройство согласно третьему варианту изобретения, изготавливаемое согласно рассматриваемому способу по фиг. 8.
На первой операции S201 в поверхности прозрачного слоя 31 (который в этом примере нанесен на подложку 39) формируют первую рельефную структуру 32, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект. Подложка 39 может, например, образовывать несущий слой защитного изделия (такой как слой 2 на фиг. 1) или составлять интегральную часть защищенного документа, как это описано применительно к первому варианту. Как и в первом варианте, прозрачный слой 31 и рельефная структура 32 могут быть сформированы с использованием любой описанной выше технологии.
1
Как проиллюстрировано на фиг. 9b, на операции S202 на рельеф 32 наносят слой 34 металла (или другой отражающий слой), который воспроизводит поверхность рельефа. В некоторых случаях толщина t слоя 34 металла может быть сделана очень малой, чтобы этот слой был полупрозрачным, например, если желательно различать сквозь слой 34 металла цвет последующих слоев. Слой металла, как правило, будет состоять из одного или более металлов и/или сплавов, причем, если это желательно, два или более металлов или сплавов могут быть нанесены в различных областях в виде паттерна с формированием единого слоя 34, как это описано в ЕР 1294576 А. Слой металла можно наносить любым походящим методом; однако, предпочтительным является вакуумное напыление. Следует отметить, что хотя, как правило, слой 34 металла будет наноситься прямо на прозрачный слой 31 и поэтому будет находиться в контакте с поверхностью элемента, в котором сформирована рельефная структура 32, этот слой можно отделить от данного элемента промежуточным прозрачным или иным слоем при условии, что промежуточный слой является достаточно тонким, чтобы слой металла и в этом случае повторял контур поверхностного рельефа.
Операция S203, аналогичная описанной ранее операции S102, включает, как это показано на фиг. 9с, нанесение на поверхностный рельеф 32, поверх слоя 34 металла, слоя 33 с отражающими частицами. Слой 33 с отражающими частицами также наносят в области, которая меньше, чем полная площадь устройства (например меньше, чем поперечные размеры первой прозрачной области) с формированием, например, "солнечной" конфигурации, описанной выше. Слой 33 предпочтительно наносят с формированием дискретных участков, причем он может представлять собой растр. Материал предпочтительно наносят, используя печатные технологии, например глубокую печать. Как было описано выше, чтобы сформировать слой в виде паттерна, можно использовать более одного материала с отражающими частицами.
Как и в предыдущих вариантах, слой 33 предпочтительно содержит отражающие частицы, диспергированные в прозрачном формуемом материале, например в термопластике. Подходящие примеры включают виниловые смолы, такие как растворимые виниловые смолы VMCA или VCMH, выпускаемые фирмой Dow Chemical Company под торговой маркой UCAR™ и представляющие собой модифицированные карбоксильной группой терполимеры на основе винилхлорида, винилацетата и малеиновой кислоты. При этом особенно желательно, чтобы материал, образующий слой 33, был способен проявлять устойчивость к травящему агенту, т.е. способность защищать слой 34 металла при последующей операции травления. Как будет описано далее, на этой операции удаляют непокрытые части слоя 34 металла. В типичном варианте эта операция по удалению будет осуществляться погружением структуры в раствор травящего агента, который растворяет или иным образом удаляет непокрытый металл. Например, если слой, увеличивающий отражение, образован алюминием, в качестве травящего агента можно использовать гидроксид натрия. Если таким слоем является медь, обычно используют кислотный травящий агент, например (i) смесь, содержащую при комнатной температуре 50% по объему соляной кислоты и 50% по объему хлорида железа (40 градусов Боме), или (ii) смесь, содержащую при 40-60°C 5-10% по объему серной кислоты (66 градусов Боме) и сульфат железа (100 г/л). Применимы и другие травящие агенты, такие как азотная кислота, но, как правило, описанные системы являются наиболее удобными. Приведенные в качестве примеров материалы для формирования второго слоя 33 (UCAR™ VMCA и UCAR™ VMCH) пригодны как устойчивые к обеим этим системам травления.
2
2
1
2
2
1
2
1
2
Во всех вариантах, толщина t слоя 33 с отражающими частицами (или, в более общем случае, элемента, увеличивающего отражение, если он содержит более одного слоя и каждый слой вносит существенный вклад в его толщину), измеряемая по нормали к устройству (по оси z), должна быть достаточной для того, чтобы рельефная структура 32 не реплицировалась автоматически в слои, образующие противоположную поверхность. Например, слой 33 должен иметь толщину t, превышающую (предпочтительно существенно) максимальную глубину d профиля рельефной структуры 32, так что слой 33, по существу, заполняет впадины рельефа, т.е. сглаживает его. Толщина t должна также превышать максимальную глубину d профиля второй рельефной структуры, которая должна быть сформирована в противоположной поверхности слоя 33 (как это будет описано далее). Особенно желательно, чтобы толщина элемента, увеличивающего отражение, была по меньшей мере равна сумме значений максимальной глубины профилей первой и второй рельефных структур (т.е. составляла по меньшей мере d+d). Например, типичные дифракционные рельефные структуры, такие как голограммы, могут иметь глубину профиля порядка 50-500 нм, более типично 50-150 нм, тогда как слой 33 будет предпочтительно иметь толщину по меньшей мере 0,3 мкм, более типично по меньшей мере 1 мкм. Если используются недифракционные рельефные структуры с более крупными размерами, слой 33 будет соответственно более толстым. Если элемент, увеличивающий отражение, состоит из двух или более слоев, каждый из которых вносит существенный вклад в его толщину, указанные предпочтительные размеры применимы к суммарной толщине всех слоев, образующих данный элемент, т.е. в рассматриваемом примере к t+t. Подобные предпочтительные значения толщины способствуют также обеспечению того, что слой 33 полностью защитит нижележащий слой 34 металла при последующих операциях травления. Уже упоминалось, как вариант, что после нанесения слоя 33 с отражающими частицами он может быть частично отвержден, например, посредством УФ излучения. Однако материал при этом должен остаться формуемым.
На следующей операции S204 в поверхности слоя 33 формируют, как это показано на фиг. 9d, вторую рельефную структуру 36, создающую оптически изменяющийся визуальный эффект. В типичном варианте для этого используется обычный процесс тиснения с применением тепла и давления. При необходимости слой 33 может быть подвергнут отверждению во время осуществления тиснения рельефа 36 или после завершения тиснения.
Затем, на операции S205, удаляют, как правило травлением, части слоя 34 металла, не покрытые слоем 33. Как уже было упомянуто, слой 33 действует как устойчивый к травящему агенту, так что его поперечные размеры определяют окончательные размеры слоя 34 металла. В результате, как это показано на фиг. 9е, форма слоя 33 (например описанная "солнечная" конфигурация) точно реплицируется в слое 34 металла.
Следует отметить, что порядок операций S204 и S205 может быть изменен на обратный, при котором травление предшествует тиснению второго рельефа 36.
На фиг. 9е показано готовое устройство, демонстрирующее оптически изменяющийся эффект на каждой своей стороне. Как и в случае первого варианта, последующие операции способа (обозначенные на фиг. 8 блоком S206) являются опциями, зависящими от того, каким образом устройство будет наноситься на или встраиваться в обладающий ценностью документ или другой объект. В предпочтительном примере, как показано на фиг. 9f, устройство покрывают оптически прозрачным адгезивом 38, чтобы обеспечить последующее прикрепление устройства к поверхности документа или другого защищаемого объекта. Как и в предыдущих вариантах, адгезив может полностью отсутствовать, наноситься на противоположную сторону устройства или на обе его стороны.
Благодаря использованию слоя 33 с отражающими частицами как слоя, устойчивого к травящему агенту, и только единственного процесса металлизации/ деметаллизации, способ, описанный со ссылкой на фиг. 8 и 9, обеспечивает точное пространственное соответствие слоев, образующих элемент 35, увеличивающий отражение. Это, в свою очередь, обеспечивает точное пространственное соответствие между оптически изменяющимися областями, наблюдаемыми с каждой стороны устройства, которое крайне трудно имитировать с использованием других средств. Как следствие, описанная реализация является предпочтительной
Однако в других вариантах операция травления может быть исключена из данного способа, и на фиг. 10 представлен четвертый вариант защитного устройства согласно изобретению, полученный таким, модифицированным способом. Устройство 30' снова показано прикрепленным к документу 15 в области окошка 16, и все обозначенные компоненты такие же, что и компоненты, имеющие те же обозначения и описанные со ссылкой на фиг. 7. В этом примере слой 34 металла покрывает всю поверхность устройства 30', тогда как слой 33 с отражающими частицами нанесен на ограниченную область с формированием описанной "солнечной" конфигурации.
Когда устройство рассматривается наблюдателем А, то, как это показано на виде 10(i), все (круглое) устройство воспроизводит первое голографическое изображение Н1, причем не видны никакие дополнительные детали. Как это проиллюстрировано на виде 10(H), из местоположения наблюдателя В видна область "солнечной" конфигурации, сформированная слоем 33 с отражающими частицами и отображающая голографическое изображение Н2. В областях устройства вне "солнечной" конфигурации различим цвет слоя 34 металла. При этом если слой металла воспроизводит рельефную структуру 32 на обеих сторонах, могут быть видны также части голографического изображения Н1, окруженные областью "солнечной" конфигурации. Следует отметить, что, если цвета слоя 34 металла и слоя 33 с металлическими частицами, по существу, одинаковые, границы области "солнечной" конфигурации могут не быть легкоразличимыми, так что только другое голографическое изображение Н2 визуально выделяет области, в которых присутствует слой 33 с отражающими частицами, из окружающих их частей.
В вариантах, подобных проиллюстрированному на фиг. 10, может оказаться особенно желательным сделать слой 34 металла достаточно тонким, чтобы он был полупрозрачным. В таком случае "солнечная" конфигурация, сформированная слоем 33 с металлическими частицами, будет видна из местоположения наблюдателя А сквозь слой 34 металла. При таком выполнении устройства в его виде, который может быть близок к предыдущим вариантам, будет с двух сторон доминировать относительно непрозрачная оптически изменяющаяся область "солнечной" конфигурации, а окружающая ее часть будет представляться, по существу, прозрачной. Однако в этом случае оптически изменяющийся эффект, генерируемый рельефной структурой 32, может быть видимым также и за пределами "солнечной" конфигурации. Полупрозрачный отражающий слой может представлять собой, например, слой алюминия с толщиной 5-10 нм.
Следует отметить, что во всех вариантах, описанных со ссылками на фиг. 5-10, две поверхности слоя 23 (или 33) с отражающими частицами, формирующие весь увеличивающий отражение элемент 23 (или 35) или его часть, имеют различные контуры, и этот случай является достаточно общим. Хотя на чертежах каждая поверхность слоя 33 с отражающими частицами показана как имеющая контур одной из двух рельефных структур 32 и 36, если элемент, увеличивающий отражение, содержит несколько слоев, выполнение может быть иным. Действительно, граница (границы) раздела между различными слоями данного элемента (например между двумя слоями 33 и 34, увеличивающими отражение) может (могут) иметь любой произвольный контур. Как пример, на фиг. 11 представлен пятый вариант защитного устройства согласно изобретению, изготовленный способом, описанным со ссылками на фиг. 8 и 9, в котором слой 34 металла нанесен с толщиной, при которой впадины рельефа 32 оказываются заполненными, что приводит к, по существу, гладкой поверхности, несущей слой 33 с отражающими частицами. В этом примере для того, чтобы рельефные структуры 32, 36 не создавали взаимных помех, в соответствии с приведенными выше соображениями необходимо обеспечить достаточно большую суммарную толщину t двух слоев.
Применительно к дальнейшим вариантам следует отметить, что в элементе 35, увеличивающем отражение, между двумя рассмотренными слоями, увеличивающими отражение, могут иметься дополнительные слои. Такие промежуточные слои, как правило, не будут влиять на вид устройства и поэтому могут быть любого цвета (и при этом прозрачными или непрозрачными) и необязательно отражающими. В одном примере между двумя слоями 33 и 34, увеличивающими отражение, может быть введен промежуточный магнитный слой. Он может быть использован, как вариант, для снабжения устройства дополнительным (например пространственным) кодом, который может быть считан магнитным считывателем. Альтернативно, само наличие магнитного материала может быть использовано как машиночитаемый признак. Присутствие магнитного материала будет скрыто от рассматривающего устройство слоями 33 и 34, увеличивающими отражение.
На фиг. 12 схематично изображен пример аппарата, пригодного для осуществления способа, описанного со ссылками на фиг. 8 и 9. Образующее подложку полотно 39 подается с барабана 41. Это полотно может образовывать несущий слой, такой как описанный со ссылкой на фиг. 1 слой 2, от которого защитное устройство будет в конечном итоге отделено. Альтернативно, оно может составлять интегральную часть готового защитного устройства, изделия или защищенного документа. В этом случае полотно 39 подложки должно быть прозрачным по меньшей мере в областях, в которых должны наноситься защитные устройства. В частности, полотно может быть образовано пленкой полимера, такого как биаксиально ориентированный полипропилен. В данном примере подложка 39 проходит через первую станцию 42 печати или нанесения покрытия, на которой на подложку 39 наносится отверждаемая излучением смола, образующая прозрачный слой 31 устройства. Смола может наноситься в виде патчей или как непрерывная пленка, покрывающая всю поверхность. Затем полотно 39 подложки, несущее прозрачный слой 31, приводится в контакт с тиснильным роликом 43, снабженным негативной (реверсивной) копией желательной рельефной структуры 32. Рельефная структура 32 формируется в слое 31 смолы (предпочтительно с пространственным согласованием с нанесенными патчами смолы) и одновременно отверждается под действием соответствующего (например УФ) излучения, обозначенного стрелкой R.
Затем полотно подложки 39, теперь несущее структуры типа показанных, например, на фиг.9а, транспортируют в камеру 44 металлизации, в которой наносят, например методом вакуумного напыления, слой 34 металла, увеличивающий отражение. Слой 34 металла наносится на всю поверхность полотна подложки и структуры устройства, которые оно несет. После этого используют вторую станцию 45 печати или нанесения покрытия, чтобы поверх слоя 34, увеличивающего отражение, нанести, например посредством глубокой печати, увеличивающий отражение слой 33 с отражающими частицами. Как было описано выше, слой 33 с отражающими частицами предпочтительно наносят таким образом, чтобы сформировать декоративный и/или защитный контур, например в виде знаков или паттерна из тонких линий. В зависимости от природы материала, используемого для формирования слоя 33, перед дальнейшим продолжением процесса может потребоваться частичное отверждение материала. Поэтому за станцией 45 печати может быть установлен (не изображенный) аппарат для нагрева или облучения. Далее полотно 39 подложки проходит через станцию 46 тиснения, где в слое 33 с отражающими частицами формируют вторую рельефную структуру 36. Одновременно или после этого может быть проведено полное отверждение материала, чтобы зафиксировать рельефную структуру. В завершение, полотно подложки 39 транспортируют в камеру 47 удаления, например в емкость с травящим агентом, чтобы удалить те участки слоя 34, увеличивающего отражение, которые не имеют маски в виде увеличивающего отражение слоя 33. Как уже упоминалось, если это желательно, травление может производиться до формирования в устройстве второго рельефа. В таком случае порядок следования станций 46 и 47 будет обратным.
На выходной стороне камеры 47 полотно подложки будет нести структуры, подобные показанным на фиг. 9е. Далее полотно 39 может поступать для выполнения дополнительных операций способа, таких как нанесение прозрачного адгезива 38, разрезание на индивидуальные защищенные изделия и/или встраивание непосредственно в защищенный документ, как это будет описано далее. Например, если подложка 39 должна составлять подложку полимерных (или композитных полимерно-бумажных) банкнот, после травления может быть проведена еще одна операция запечатывания подложки, в процессе которой на подложку рядом со сформированными устройствами можно нанести один или более усиливающих поглощение слоев (если они еще не были нанесены на полотно подложки), в результате чего устройства окажутся находящимися в зонах окошек. После этого могут быть произведены печатание графических элементов и, в завершение, разрезание на индивидуальные банкноты.
Аппарат, проиллюстрированный на фиг. 12, пригоден для поточного процесса изготовления и обладает тем преимуществом, что различные операции печати и тиснения могут выполняться во взаимно согласованных режимах. Например, как уже упоминалось, рельефные структуры 32 на тиснильном цилиндре 43 предпочтительно согласованы со смолой, наносимой на станции 42 печати или нанесения покрытия, и могут быть также согласованы со слоем 33 с отражающими частицами, наносимым на станции 45 печати или нанесения покрытия. Рельефные структуры, формируемые цилиндром 43 и станцией 46, предпочтительно должны находиться в пространственном согласовании одна с другой. Благодаря нанесению элементов (структур) во взаимном пространственном согласовании, их взаимные положения будут, по существу, идентичными в каждом защитном устройстве, изготовленном в ходе процесса.
Должно быть понятно, что там, где рельефная структура 32 должна формироваться непосредственно в поверхности полотна 39 подложки, первая станция 42 печати или нанесения покрытия может отсутствовать. Кроме того, в этом случае рельеф 32, как правило, будет формироваться обычным тиснением с использованием тепла и давления. В данном варианте (как и на станции 46) тиснильный ролик 43 может быть заменен обычным тиснильным штампом без применения какого-либо излучателя. Однако в некоторых случаях само полимерное полотно 39 может содержать отверждающий агент, активируемый излучением, чтобы способствовать отверждению и сохранению сформированной рельефной структуры. В таком случае соответствующий излучатель может быть сохранен.
На фиг. 13 проиллюстрирован пример защитного устройства согласно шестому варианту изобретения, в котором рельеф 32 сформирован непосредственно в поверхности подложки 39. В этом случае подложка 39 является прозрачной и образует первый прозрачный слой. При этом каждый компонент, включая рельефную структуру 32, слой 33, увеличивающий отражение, и второй слой 34, увеличивающий отражение, формируются точно так, как это было описано выше. Защитное устройство может быть покрыто прозрачным адгезивом подобно тому, как было описано выше, например, если защитное изделие представляет собой патч, нить или полоску для прикрепления к защищаемому документу или другому объекту (причем подложка 39 действует как защитный покрывающий слой). Однако в этом примере подложка 39 в конечном итоге образует интегральную часть защищенного документа, такого как полимерная банкнота, так что никакого адгезивного слоя не требуется. Вместо этого, устройство может быть покрыто защитным лаком 37; альтернативно, эта функция может выполняться самим слоем 33 с отражающими частицами при отсутствии слоя 37.
В дополнение к описанным, защитное устройство может содержать и другие слои. Например, на каждую сторону устройства может быть нанесен защитный слой лака. Эти слои, как правило, будут бесцветными, однако, по желанию, в них можно ввести одно или более окрашивающих веществ. Защитное устройство может дополнительно содержать также один или более распечатанных слоев.: Например, соответствующие знаки можно распечатать на первый рельеф перед нанесением отражающего элемента или на вторую поверхность отражающего элемента до или после формирования второго рельефа. В типичном варианте такие распечатанные знаки будут непрозрачными, так что элемент, увеличивающий отражение, будет локально перекрыт с маскированием, тем самым, оптически изменяющегося эффекта в соответствии с контурами, заданными распечатанными знаками. Это можно использовать, например, для отображения в устройстве текста, чисел или других символов.
Устройство может также содержать одно или более машиночитаемых веществ, таких как магнитные материалы. Например, прозрачный магнитный пигмент может быть введен в один или в оба прозрачных слоя, в частности, в соответствии с пространственным кодом. Такое решение применимо ко всем вариантам.
На фиг. 14, 15 и 16 представлены примеры защищенных документов, в которые встроены защитные устройства типа описанных. На фиг. 14а показан, в качестве примера, первый защищенный документ, а именно банкнота 50 (в плане), а на фиг. 14b банкнота показана в сечении плоскостью XX'. Банкнота 50 является полимерной банкнотой, содержащей внутреннюю прозрачную полимерную подложку 52, которая покрыта, обычным способом, на каждой стороне слоями 53а и 53b, усиливающими поглощение. В некоторых случаях эти слои могут иметься только на одной стороне подложки 52. В одной части документа усиливающие поглощение слои 53а и 53b отсутствуют, так что формируется окошко 51, имеющее в данном примере квадратную форму. В зоне окошка 51 локализовано защитное устройство 30, выполненное в соответствии с любым из рассмотренных вариантов. Наружный периметр устройства 30 показан штриховой круглой линией, окружающей область оптически изменяющегося эффекта с "солнечной" конфигурацией. Защитное устройство 30 может быть выполнено как интегральная часть банкноты 50 с рельефной структурой 32, сформированной как интегральная часть поверхности прозрачной подложки 52 подобно тому, как это проиллюстрировано на фиг. 13. Альтернативно, защитное устройство 30 может быть выполнено отдельно, в форме защитного изделия, такого как переносимый патч или переносимая этикетка, например, с конструкцией, показанной на фиг. 5. В этом случае защитное устройство 30 может быть прикреплено к прозрачной подложке 52 внутри области окошка 51 посредством прозрачного адгезива 38. Прикрепление устройства может быть реализовано горячим или холодным методом переноса, например горячей штамповкой.
Следует отметить, что аналогичная конструкция может быть реализована и применительно к композитной полимерно-бумажной банкноте, в которой усиливающие поглощение слои 53а и 53b заменены бумажными слоями, ламинированными (с применением или без применения адгезива) на внутренний прозрачный полимерный слой 52. Бумажные слои могут не наноситься в области окошка, или после ламинирования может быть произведено локальное удаление бумаги. В других конструкциях порядок слоев может быть изменен на обратный, с бумажным слоем (с окошком) внутри и прозрачным полимерным слоем снаружи.
Показанная на фиг. 15 банкнота 50 имеет обычную конструкцию, т.е. содержит подложку 54, выполненную, например, из бумаги или другого относительно непрозрачного или полупрозрачного материала. Область окошка 51 выполнена, как сквозное отверстие в подложке 54. Защитное устройство 30 наложено, как патч, перекрывающий края окошка 51, с помощью прозрачного адгезива 38, прикрепляющего защитное устройство к подложке 54 документа. Как и раньше, прикрепление защитного устройства к документу может быть реализовано различными способами, включая горячую штамповку.
На фиг. 16 представлен третий пример защищенного документа, снова в форме банкноты 50, снабженной защитным изделием 60 в форме защитной нити или защитной полоски. Через окошки 51, расположенные в ряд на документе 50, видны три защитных устройства 30, каждое из которых находится на полоске 60. На фиг. 16b и 16с показаны, в сечении, две альтернативные конструкции документа. На фиг. 16b представлена защитная нить или полоска 60, встроенная в защищенный документ 50. Эта защитная нить или полоска может быть, например, встроена в структуру подложки, с помощью хорошо известных технологий, в процессе изготовления бумаги. Чтобы сформировать окошки 51, бумага, после завершения процесса ее изготовления, может быть удалена локально, например, абразивным методом. Альтернативно, процесс изготовления бумаги может быть построен так, чтобы в желательной области окошек бумага отсутствовала. На фиг. 16 с показан альтернативный вариант, в котором защитная нить или полоска 60, несущая защитные устройства 30, нанесена на одну сторону подложки 56 документа, например, с помощью адгезива. Окошки 51 формируются в виде отверстий в подложке 56, которые можно создать, например, абразивным способом, до или после нанесения полоски 60.
В каждом из примеров по фиг. 14, 15 и 16 защитные устройства 30 находятся в области окошка 51 документа 50, которое образует прозрачную часть документа, так что устройства 30 можно рассматривать в одном и том же месте с каждой стороны документа. Однако условие, что обе стороны одной и той же части устройства видны наблюдателю, не является существенным. В других случаях первая сторона устройства может быть открыта в первом месте документа, тогда как его вторая сторона может быть открыта в другом его месте. Примеры такого выполнения будут описаны далее со ссылками на фиг. 17 и 18.
На фиг. 17 показан пример защищенного документа 50, выполненного подобно документу по фиг. 14. Защитное устройство 30 сформировано в нем в слое 70 лака для тиснения, нанесенного на подложку 52 документа. Устройство 30 может иметь конструкцию, аналогичную, например, показанной на фиг. 13. Усиливающие поглощение слои 53а и 53b имеют различные протяженности на каждой стороне документа, причем разрывы, имеющиеся в каждом усиливающем поглощение слое, не накладываются друг на друга (в других случаях допустимо некоторое наложение). В результате образуются два "полуокошка" 51а и 51b. В каждом "полуокошке" видимой является только одна сторона устройства. С передней стороны документа (фиг. 17а) устройство 30 может наблюдаться через "полуокошко" 51а, через которое виден оптически изменяющийся эффект (например голографическое изображение звезды), создаваемый первой рельефной структурой так, как это было описано выше. Устройство нельзя видеть в том же месте с обратной стороны документа, как это иллюстрируется штриховой линией 51а на фиг. 17b. И наоборот, на обратной стороне банкноты устройство 30 является видимым через "полуокошко" 51b, через которое виден второй оптически изменяющийся эффект (представленный в виде скрещенных стрелок), создаваемый второй рельефной структурой. Эту часть устройства нельзя видеть с передней стороны банкноты.
В этом примере устройство 30 представляет собой не имеющее разрывов устройство, перекрывающее обе области "полуокошек". Однако в других случаях тот же результат может быть получен с помощью нескольких отдельных защитных устройств, каждое из которых сформировано в соответствии с описанными выше принципами.
На фиг. 18 представлен еще один пример защищенного документа 50, имеющего конструкцию, близкую к описанной выше конструкции по фиг. 16. Здесь на защитной нити или полоске 60, встроенной в документ в процессе изготовления бумаги, сформирована серия защитных устройств 30. Слои 55а и 55b документа, расположенные с двух сторон нити 60, в соответствующих местах удалены (или, альтернативно, не были сформированы в процессе изготовления бумаги), чтобы получить "полуокошки" 51а и 51b, а также (полное) окошко 51. Примеры способов формирования "полуокошек" на каждой стороне бумажного документа можно найти в ЕР 1567713 и ЕР 229645. Как это показано на фиг. 18а, с передней стороны документа защитные устройства будут представляться в двух "полуокошках" 51а, а также в окошке 51, как демонстрирующие первый оптически изменяющийся эффект, создаваемый первой рельефной структурой. С обратной стороны (фиг. 18b) устройства 30 будут видны в других местах, а именно в "полуокошке" 51b и в окошке 51 (имеющем такое же расположение на передней стороне). С этой стороны устройства будут представляться демонстрирующими второй, предпочтительно отличный от первого, оптически изменяющийся эффект, создаваемый второй рельефной структурой. В данном примере защитные устройства 30 выполнены в виде серии отдельных идентичных устройств.
Однако входящие в одну серию устройства могут различаться по своему контенту (например по используемому голографическому изображению), цвету (т.е. иметь различные вторые прозрачные слои) и/или конструкции. Группа устройств (или ее подгруппа) может быть заменена единственным протяженным устройством типа показанного на фиг.17
Существует и может быть использовано много альтернативных технологий для встраивания устройств в защищенные документы типа описанных. Так, описанные структуры могут непосредственно формироваться на защищенных документах других типов, включая идентификационные карты, водительские права, банковские карты и другие ламинированные структуры. В таком случае защитное устройство может быть встроено непосредственно в многослойную структуру документа.