СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОК Российский патент 1995 года по МПК G03H1/00 B44F1/12 B42D15/10 B41M3/14 G06K19/12 

Изобретение относится к полиграфии, банковскому делу преимущественно для защиты ценных бумаг, а также для придания защищаемым ценным бумагам и документам высоких потребительских свойств путем изготовления оптических меток по технологии производства отражающих голограмм, и может быть использовано для изготовления различных этикеток, ярлыков и шильдиков, носящих рекламный характер. Преимущественное использование отражательных (рельефно-фазовых) голограмм для данных целей обусловлено такими их свойствами, как высокая дифракционная эффективность, дешевизна и сравнительная простота технологии изготовления.

Известен способ изготовления голографических меток [1] заключающийся в формировании голограммы маркировочного знака (марки) (под маркой, маркировочным знаком подразумевается пиктограмма, знако-символьное изображение, другая изобразительная информация, голографичес- кое изображение которой необходимо получить на изготавливаемой голограмме метки), регистрации первичной голограммы маркировочного знака, формировании радужной голограммы и ее копировании на рабочий слой. Копирование осуществляют путем регистрации вторичной голограммы на позитивном фоторезистивном материале, травления, изготовления матрицы-копии с травленной вторичной голограммы и нанесения голограммы маркировочного знака на рабочий слой путем контактной деформации (штамповки) с помощью матрицы-копии. В качестве рабочего слоя при этом используют гибкую основу (преимущественно лавсановую) с нанесенным на нее до контактной деформации отражающим покрытием, а после контактной деформации на обратную сторону рабочего слоя наносят клеящее покрытие, обеспечивающее контакт голографической метки с защищаемой ценной бумагой.

Использование при изготовлении голографических меток операций контактной деформации (штамповки) с матрицы приводит к невозможности получения единичных экземпляров (малых серий) голографических меток по известному способу.

Известен также способ изготовления голографических меток [2] заключающийся в формировании голограммы маркировочного знака, ее регистрации на промежуточную регистрирующую среду, изготовлении матрицы рельефной копии зарегистрированной голограммы, формировании многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных на гибкую основу разделительного (промежуточного) слоя и защитного (лакового) слоя, нанесении отражающего покрытия, регистрации отражательной голограммы маркировочного знака путем контактной деформации рабочей поверхности метки при горячем тиснении, покрытии тисненой поверхности адгезионным (клеящим) слоем, причем при тиснении в качестве штампа используют матрицу рельефную копию зарегистрированной голограммы. Этот способ является наиболее близким к изобретению техническим решением.

Недостатки способа заключаются в сложной технологии изготовления, обусловленной многоступенчатым процессом изготовления метки и многократным копированием голограмм в процессе изготовления; сравнительно невысокой степени защиты, обусловленной потенциальной возможностью копирования формируемого при контактной деформации поверхностного микрорельефа, расположенного на внешней поверхности голограммы метки; низком быстродействии, обусловленном наличием многократных операций по перезаписи голограммы метки на различные носители и процессами фотохимической обработки; невозможности обеспечения в едином технологическом процессе идентифицируемости каждой отдельно выполненной голографической метки.

Техническими результатами способа являются упрощение технологии и повышение степени защищенности изготовленной голографической метки.

Технический результат достигается тем, что по способу, заключающемуся в формировании голограммы маркировочного знака, формировании многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных на гибкую основу промежуточного и защитного слоев, регистрации голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы, последовательном нанесении после регистрации рельефно-фазовой голограммы отражающего и клеящего покрытий, перед формированием голограммы метки наносят на защитный слой многослойной структуры рабочий слой, выполненный из материала с фототермопластическими свойствами, голограмму маркировочного знака формируют на поверхности рабочего слоя, регистрацию голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно после ее формирования, отражающее и клеящее покрытия наносят на поверхность рельефно-фазовой голограммы после ее регистрации.

Способ отличается от известного тем, что между отражающим и клеящим покрытиями наносят маскирующий слой, а также тем, что отражающее покрытие выполняют с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения.

На фиг. 1 приведена схема изготовления голографической метки по предложенному способу, где 1 оригинал маркировочного знака, 2 источник когерентного излучения, 3 блок формирования голограммы, 4 голографическая метка, 5 устройство регистрации голограммы, 6 высоковольтный источник напряжения, 7 теплопроводящая пластина, 8 источник постоянного тока, 9 ключевые каскады, 10 затвор, 11 задатчик временных интервалов; на фиг. 2 приведена метка в разрезе до формирования голограммы; на фиг. 3 в процессе изготовления до регистрации голограммы; на фиг. 4 после регистрации голограммы до нанесения отражающего и клеящего покрытий; на фиг. 5 после регистрации голограммы после нанесения отражающего и клеящего покрытий; на фиг. 6 после нанесения маскирующего слоя, где 12 промежуточный слой, 13 защитный слой, 14 рабочий слой, 15 отражающее покрытие, 16 клеящее покрытие, 17 подложка, 18 маскирующий слой, 19 рельефно-фазовая голограмма.

Сущность способа заключается в следующем.

Формируют оригинал 1 маркировочного знака, голограмму которого необходимо зарегистрировать на изготавливаемой метке. Например, он может представлять собой объемную модель или плоский транспарант. Освещая оригинал маркировочного знака пучком когерентного излучения, получают его когерентное изображение, из которого формируют голограмму требуемого типа. Используя блок 3 формирования голограммы (при регистрации радужной голограммы используют голограмму изображения, восстановленную со щелевой голограммы), на рабочем слое 14, нанесенном на метку, формируют голограмму маркировочного знака.

Рабочую поверхность метки подготавливают для регистрации голограммы следующим образом.

На гибкую диэлектрическую подложку 17 (например, лавсановую ленту) наносятся последовательно промежуточный 12 и защитный 13 слои. Промежуточный слой представляет собой тонкий слой, способный под воздействием внешних факторов (нагрев, механические напряжения) изменять свои физические свойства, обеспечивая после изготовления голограммы метки возможность удаления гибкой основы подложки 17 (например, вследствие когезии при тепловом воздействии на промежуточный слой, выполненный в этом случае из легкоплавких органических соединений, либо вследствие плохой адгезии между промежуточным и защитным слоями). Защитный слой выполняет функцию защиты изготовленной голограммы маркировочного знака от внешних воздействий после удаления подложки и обеспечивает устойчивость к механическим и химическим воздействиям (выполняется, например, на базе лакового слоя с заданными физико-химическими свойствами). Рабочий слой 14 выполнен из фоточувствительного термопластического слоя и наносится поверх защитного слоя. Нанесение на диэлектрические основы покрытий с различными физико-химическими свойствами обеспечивается с помощью стандартных поливочных машин. Вид метки после нанесения рабочего слоя представлен на фиг. 2.

Формирование голограммы маркировочного знака на рабочем слое сводится к следующему.

Формирующие голограмму пучки когерентного излучения вызывают в каждой точке изображения пропорциональные интенсивности излучения локальные изменения физико-химических свойств рабочего слоя, нанесенного на рабочую сторону метки. Для повышения чувствительности рабочего слоя перед формированием голограммы на его поверхность наносят электростатический заряд. Под воздействием излучения однородное электростатическое поле на поверхности рабочего слоя изменяется пропорционально интенсивности излучения, формирующего голограмму метки (фиг. 3), образуя потенциальный рельеф. При последующей термической обработке возникшие под воздействием излучения локальные изменения поверхностного электрического поля трансформируются в геометрический рельеф, глубина которого пропорциональна локальной интенсивности когерентного излучения, формирующего голограмму изображения метки.

Прекращение тепловой нагрузки и застывание рабочего слоя позволяет зафиксировать геометрический рельеф и тем самым получить рельефно-фазовую голограмму, т. е. зафиксировать голограмму маркировочного знака на рабочем слое. Деформацию рабочего слоя при этом осуществляют без механического контакта за счет теплового воздействия на рабочий слой (фиг. 4). Формирование голограммы и регистрацию рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно на поверхности каждой отдельно взятой метки, что позволяет оперативно вводить в регистрируемые голограммы изменения, обеспечивающие идентифицируемость каждой метки (например, номер), что неосуществимо по способу-прототипу.

После фиксации рельефно-фазовой голограммы на поверхность рабочего слоя наносятся отражающее и клеящее покрытия. Отражающее покрытие 15 выполняют нанесением в вакууме тонкого металлического слоя с высоким коэффициентом отражения. Нанесение отражающего покрытия повышает дифракционную эффективность зафиксированной голограммы, увеличивая ее потребительские свойства. Его выполнение с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения позволяет также повысить защитные свойства голографической метки, так как вариация коэффициента отражения по неизвестному незарегистрированному потребителю закону (для его определения необходимо иметь весь тираж) является дополнительным меняющимся фактором, затрудняющим подделку. Клеящее покрытие наносят после отражающего покрытия, обеспечивая нанесение метки на защищаемый документ и ее фиксацию на его поверхности, и может быть выполнено из любого клея, обладающего хорошей адгезией к контактирующим с ним слоям метки и к защищаемому документу.

Для повышения степени защищенности голограммной метки между рабочим и клеящим покрытиями наносят дополнительный маскирующий слой 18, выполненный из материала, идентичного по физико-химическим свойствам рабочему слою. В этом случае рельефно-фазовая голограмма 19 оказывается заключенной внутри сэндвич-структуры из двух идентичных слоев, между которыми нанесено по геометрическому рельефу метализированное отражающее покрытие. Такая структура при малой толщине металлического слоя, обладающего хорошей адгезией к фототермопластическому материалу, не позволяет осуществлять снятие контактных копий голограмм при уничтожении одного из слоев (например, растворением).

Для более полного описания работы заявленного способа приведем пример его реализации в устройстве.

Нанесение промежуточного 12, защитного 13 и рабочего 14 слоев на гибкую подложку (например, лавсановую ленту) осуществляют путем последовательного прохождения формируемой многослойной структуры через стандартные поливальные машины, что в результате обеспечивает получение многослойной структуры, разрез которой представлен на фиг. 2.

Оригинал 1 маркировочного знака оcвещают излучением иcточника 2 когерентного излучения (лазера) и с помощью блока 3 формирования голограммы формируют на поверхности голограммной метки 4 голограмму маркировочного знака требуемого вида (например, радужную). Электростатический заряд на рабочий слой наносят с помощью высоковольтного источника 6 напряжения, в разрядный промежуток которого помещают метку. Для преобразования потенциального рельефа в геометрический используется источник 8 постоянного тока, нагруженный на теплопроводящую пластину 7, находящуюся в тепловом контакте с меткой (токопроводящее покрытие на диэлектрическом основании, прижатом к оборотной стороне метки). Синхронизацию процессов освещения оригинала маркировочного знака, формирования его голограммы, нанесения заряда, экспонирования, проявления и регистрации голограммы осуществляют посредством задатчика временных интервалов с выходными ключевыми каскадами 9 и затвором 10 (для модуляции излучения лазера 1). После снятия тепловой нагрузки голограмма маркировочного знака регистрируется (фиксируется) на поверхности рабочего слоя в виде рельефно-фазовой голограммы (фиг. 4).

Отражающее покрытие 15 наносят на рабочий слой 14, например, испарением в вакууме. Коэффициент отражения регулируется выбором соответствующего материала отражающего покрытия и варьированием времени нахождения метки в активной зоне напылительной установки. Нанесение клеящего покрытия 16 и маскирующего слоя 18 осуществляют с использованием стандартной поливальной машины. Разрез изготовленных меток приведен на фиг. 5 и 6д.

Основными преимуществами способа являются повышение защищенности голограммы, увеличенное быстродействие и упрощение технологии изготовления метки. Так как после изготовления голограмма защищена от механического воздействия диэлектрическими слоями, то копирование голограммы и ее случайное механическое повреждение без повреждения голограммы невозможны, что обеспечивает дополнительное повышение защищенности от подделки.

Использование: в области защиты ценных бумаг, полиграфии, банковском деле (для защиты и рекламы различных ценных бумаг и других документов), преимущественно для изготовления оптических меток с элементами голографии, носящих рекламный или защитный (от подделки) характер, а также для изготовления различных ярлыков, шильдиков и этикеток. Сущность изобретения: способ базируется на формировании голограммы изображения оригинала метки и фиксации рельефно-фазовой отражательной голограммы изображения метки посредством деформации рабочей поверхности метки, при этом до формирования голограммы изображения метки на гибкую подложку наносят многослойную диэлектрическую структуру, состоящую из промежуточного, защитного и рабочего слоев, причем рабочий слой выполнен из фоточувствительного термопластического материала, формирование голограммы метки осуществляют на поверхности рабочего слоя, фиксацию рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно после формирования голограммы, после фиксации на голограмму наносят последовательно отражающее покрытие с регулируемым коэффициентом отражения и клеящее покрытие, а между ними может быть нанесено маскирующее покрытие. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОК, заключающийся в формировании голограммы маркировочного знака, формировании многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных на гибкую основу промежуточного и защитного слоев, регистрации голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы, последовательном нанесении после регистрации рельефно-фазовой голограммы отражающего и клеящего покрытий, отличающийся тем, что перед формированием голограммы маркировочного знака на защитный слой многослойной структуры наносят рабочий слой, выполненный из материала с фототермопластическими свойствами, голограмму маркировочного знака формируют на поверхности рабочего слоя, регистрацию голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно после ее формирования, отражающее и клеящее покрытия наносят на поверхность рельефно-фазовой голограммы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между отражающим и клеящим покрытиями наносят маскирующий слой. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отражающее покрытие выполняют с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения.