Маркированное лазером устройство Российский патент 2017 года по МПК B42D25/30 B42D25/435 

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Эта заявка заявляет приоритет Предварительной патентной заявки США под регистрационным номером 61/437,157, поданной 28 января 2011 г., которая включена в полном объеме путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом касается маркированного лазером устройства, то есть оптического устройства, проецирующего одно или несколько искусственно увеличенных изображений, маркированных одним или несколькими лазерными статическими двухмерными (2D) изображениями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Микрооптические пленочные материалы, проецирующие искусственные изображения, в целом включают (а) светопроводящий полимерный субстрат, (б) структуру микроскопических пиктограмм, расположенных на полимерном субстрате или внутри него, и (в) структуру фокусирующих элементов (например, микролинз). Структуры пиктограмм и фокусирующих элементов сконфигурированы таким образом, что при наблюдении структуры пиктограмм через структуру фокусирующих элементов проецируются одно или несколько искусственных изображений. Эти спроецированные изображения могут демонстрировать разные оптические эффекты. Конструкции материалов, способные создавать такие эффекты, описываются в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,830,627, выданном Commander et al., Публикации патентной заявки США №2009/0008923 от имени Kaule et al.; Публикации патентной заявки США №2010/0177094 от имени Kaule et al.; Публикации патентной заявки США №2010/0182221 от имени Kaule et al.; Европейской патентной заявки №08784548.3 (или Европейской публикации №2162294) от имени Kaule et al.; и Европейской патентной заявки №08759342.2 (или Европейской публикации №2164713) от имени Kaule.

Эти пленочные материалы могут применяться в качестве защитных устройств для установления подлинности банкнот, защищенных документов и продуктов. Для банкнот и защищенных документов эти материалы обычно применяются в форме ленты или нити и либо частично встраиваются в банкноту или документ, либо наносятся на их поверхность. Для паспортов или других удостоверяющих (ID) документов эти материалы могут применяться как полностью ламинирующие или встроенные в качестве противофальсификационной особенности в поликарбонатных паспортах.

Защищенные документы, состоящие из сплавленных многослойных полимерных пленочных материалов, в последние годы приобретают все большую популярность. К распространенным формам этих защищенных документов относятся страницы с паспортными данными и идентификационные карточки, в которых несколько слоев поликарбоната, полиэтилентерефталата (PET), модифицированного гликолем полиэтилентерефталата (PETG) и других термопластичных полимеров сплавлены вместе для образования надежной неделимой структуры. Такие продукты часто состоят из многих слоев одного типа полимера, такого как поликарбонат, причем некоторые из слоев содержат различные поликарбонатные композиции. Некоторые из различных композиций слоев включают непрозрачные слои и прозрачные слои. Прозрачные слои необязательно могут содержать маркируемые лазером материалы.

Цель настоящего изобретения состоит в повышении сложности и, таким образом, защиты от подделок этих защищенных документов путем включения маркируемых лазером или маркированных лазером оптических (например, микрооптических) пленочных материалов. Маркированные лазером статические двухмерные изображения в этих пленочных материалах, на них или под ними, помогают определять подлинность документов (например, документов, обладающих финансовой ценностью, удостоверяющих личность документов, незащищенных документов) и продуктов, на которых они используются. Материалы согласно изобретению могут использоваться непосредственно с целью продвижения бренда (например, в качестве товарного ярлыка (или его части)) при помощи маркированного лазером двухмерного изображения, представляющего, например, логотип компании или другой идентификатор бренда.

Лазерная персонализация широко используется в качестве средства добавления индивидуализированных данных персонализации к защищенным документам в пункте выдачи. Это средство персонализации также защищает защищенный документ, выдаваемый правительством или юридическим лицом, позволяя выдающей стороне персонализировать документ личной информацией предусмотренного получателя. Благодаря настоящему изобретению этот тип средств персонализации был включен в пленочный материал, приемлемый для использования с защищенными документами, на нем или под ним, таким образом усиливая средства защиты этих документов. Ранее микрооптические системы, способные создавать искусственные изображения, не содержали маркируемых лазером материалов подложки. Кроме того, до настоящего момента маркируемые лазером продукты не содержали микрооптических систем, способных создавать искусственные изображения.

Лазерное маркирование микрооптических пленочных материалов ранее считалось неосуществимым (т.е. его осуществление на практике считалось невозможным) из-за риска вызывания необратимого повреждения этих материалов. Как известно специалистам в данной области, лазерная запись вызывает перегрев и набухание этих пленочных материалов, в результате чего возникают пузырчатость, отделение или отслоение на поверхностях раздела в пределах структуры и/или необратимое повреждение микролинз и/или микроскопических пиктограмм, что вызывает необратимую дисторсию искусственных изображений.

Авторы настоящего изобретения разработали способ лазерной маркировки устройства, которое воплощает или включает оптический пленочный материал без физического повреждения материала или искажения изображения(й), спроецированного(ых) материалом.

В частности, настоящее изобретение обеспечивает способ лазерной маркировки одного или нескольких двухмерных изображений на/в устройстве, воплощающем или включающем оптический пленочный материал, проецирующий по крайней мере одно искусственно увеличенное изображение, причем способ включает:

распознавание одного или нескольких слоев или поверхностей раздела в пределах оптического пленочного материала, которые могут быть повреждены лазерной энергией или теплом и газом, которые вырабатываются из-за лазерной абсорбции в пределах восприимчивого к лазеру слоя (далее называемого "чувствительным к лазеру слоем или поверхностью раздела");

расположение одного или нескольких слоев, поддающихся маркировке лазерной энергией, над чувствительным к лазеру слоем или поверхностью раздела (далее называемого "маркируемым лазером слоем"), расположение одного или нескольких термических разделительных слоев и одного или нескольких маркируемых лазером слоев под оптическим пленочным материалом, причем термический(е) разделительный(е) слой(и) находятся между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими маркируемыми лазером слоями, изменение чувствительной к лазеру поверхности раздела для повышения прочности соединения и/или термического сопротивления поверхности раздела или замену чувствительного к лазеру слоя на слой, выполненный из материала с более высокой прочностью соединения и/или более высоким термическим сопротивлением;

необязательно совместное формование слоев с применением нагревания и давления для образования устройства, включающего оптический пленочный материал (например, карточки или составной конструкции); и

подвергание устройства воздействию лазерной энергии для маркирования одного или нескольких двухмерных изображений на/в одном или нескольких маркируемых лазером слоях.

Термин "над" в контексте данного описания означает слой, находящийся ближе к источнику лазерной энергии, чем другой слой в устройстве согласно изобретению, а термин "под" в контексте данного описания означает слой, находящийся дальше от источника лазерной энергии, чем другой слой в устройстве согласно изобретению.

Термин "маркируемый лазером" или любой его вариант в контексте данного описания означает способный к физической или химической модификации, вызванной или созданной лазером, включая, помимо прочего, карбонизацию, гравировку, гравировку с изменением цвета или без него, гравировку с поверхностной карбонизацией, изменением цвета или внутренним чернением, лазерную маркировку путем удаления покрытия, абляции, отбеливания, плавления, утолщения и выпаривания и т.п. Термин "маркированный лазером" или любой его вариант в контексте данного описания означает несущий или отображающий любой знак, образованный лазерным или лазероподобным устройством.

Настоящее изобретение также обеспечивает маркируемое лазером оптическое устройство, включающее:

оптический пленочный материал, включающий одну или несколько необязательно инкапсулированных структур фокусирующих элементов и одну или несколько структур пиктограмм, расположенные на противоположных сторонах слоя оптической прокладки, причем по крайней мере часть фокусирующих элементов образует по крайней мере одно искусственно увеличенное изображение по крайней мере части пиктограмм; и

необязательно один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом,

причем по крайней мере одна структура или слой в оптическом пленочном материале, над ним или под ним поддается маркировке лазерной энергией, и

статические двухмерные изображения могут быть маркированы лазером на маркируемой(ых) лазером структуре(ах) или слое(ях) или внутри них без повреждения фокусирующих элементов или пиктограмм оптического пленочного материала и без вызывания пузырчатости, отделения или отслоения на любой поверхности раздела в пределах устройства.

В первом типичном варианте осуществления оптический пленочный материал маркируемого лазером оптического устройства имеет один или несколько слоев, расположенных над и/или под пленочным материалом (далее устройство согласно изобретению, в котором оптический пленочный материал, имеющий слои, расположенные над, а также под пленочным материалом, иногда указывается как "составная защитная структура").

В одном таком варианте осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, включающего структуру инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптической прокладки, и один или несколько слоев, расположенных над или над и под оптическим пленочным материалом, причем одна или несколько структур или слоев, расположенных над структурой пиктограмм, является маркируемой лазером структурой или слоем.

В другом таком варианте осуществления структура(ы) фокусирующих элементов является структурой отражающих фокусирующих элементов, и одна или несколько структур или слоев, расположенных над структурой отражающих фокусирующих элементов, является маркируемой лазером структурой или слоем.

В еще одном таком варианте осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, одного или нескольких расположенных снизу маркируемых лазером слоев и одного или нескольких термических разделительных слоев, расположенных между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими расположенными снизу маркируемыми лазером слоями. В этом варианте осуществления лазерная маркировка производится сквозь оптический пленочный материал.

В еще одном таком варианте осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, включающего структуру фокусирующих элементов, встроенных в адгезивный материал, одного или нескольких расположенных снизу маркируемых лазером слоев и адгезивного слоя, расположенного между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими расположенными снизу маркируемыми лазером слоями. В этом варианте осуществления лазерная маркировка производится сквозь оптический пленочный материал.

Во втором типичном варианте осуществления оптический пленочный материал маркируемого лазером оптического устройства является отдельным пленочным материалом, который не покрывается и не встраивается.

В типичных "отдельных" вариантах осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, включающего структуру преломляющих или отражающих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные маркируемым лазером слоем, который также функционирует как оптическая прокладка.

Настоящее изобретение также обеспечивает маркированное лазером оптическое устройство, которое в основном включает оптический пленочный материал, как описано выше, и, необязательно, один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом, причем по крайней мере одна структура или слой оптического пленочного материала или по крайней мере один слой над или под оптическим пленочным материалом является маркируемой лазером структурой или слоем, и на маркируемую(ый)(ые) лазером структуру(ы) или слой(и) наносят одно или несколько маркированных лазером статических двухмерных изображений.

Настоящее изобретение также обеспечивает листовые материалы и базовые платформы, которые состоят из маркируемого лазером или маркированного лазером оптического устройства согласно изобретению или включают его, а также документы, изготовленные из этих материалов. Термин "документы" в контексте данного описания означает документы любого типа, обладающие финансовой ценностью, такие как банкноты или денежные знаки и т.п., или удостоверяющие личность документы, такие как паспорта, идентификационные карточки, водительские права и т.п., или другие документы, такие как этикетки и ярлыки. Оптическая система согласно изобретению также предусмотрена для использования с потребительскими товарами, а также сумками или пакетами, используемыми с потребительскими товарами, такими как пакеты для картофельных чипсов.

Другие особенности и преимущества изобретения станут понятными специалистам в данной области по ознакомлении с представленным ниже подробным описанием и прилагаемыми фигурами.

Если нет иного определения, все применяемые авторами технические и научные термины имеют значение, являющееся общепринятым среди специалистов в области, к которой относится настоящее изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие упомянутые авторами источники включаются путем ссылки в полном объеме. В случае противоречия данное описание, включая определения, имеет преимущество. Кроме того, материалы, способы и примеры представлены лишь для пояснения и не являются ограничивающими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Данное описание станет более понятным благодаря ссылкам на представленные ниже фигуры. Одинаковые условные номера обозначают соответствующие детали на всех фигурах, и компоненты на фигурах не обязательно показываются с соблюдением масштаба, поскольку главное внимание уделяется четкому пояснению принципов представленного изобретения. Хотя в сочетании с фигурами описываются типичные варианты осуществления, настоящее изобретение не ограничивается представленным описанием раскрываемого авторами варианта или вариантов осуществления. Наоборот, цель состоит в охватывании всех альтернативных вариантов, модификаций и эквивалентов.

Конкретные особенности раскрываемого изобретения поясняются со ссылками на прилагаемые фигуры, среди которых:

ФИГ.1 является боковой проекцией в разрезе типичного варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно настоящему изобретению в форме составной защитной структуры, в которой в оптическом пленочном материале используется структура инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов;

ФИГ.2 является боковой проекцией в разрезе другого типичного варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно настоящему изобретению, также в форме составной защитной структуры, в которой в оптическом пленочном материале используется структура отражающих фокусирующих элементов;

ФИГ.3 является боковой проекцией в разрезе типичного "отдельного" варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно настоящему изобретению, в котором оптический пленочный материал включает структуру преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные маркируемым лазером слоем оптической прокладки;

ФИГ.4 является боковой проекцией в разрезе другого типичного "отдельного" варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно настоящему изобретению, в котором оптический пленочный материал включает структуру отражающих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные маркируемым лазером слоем оптической прокладки;

ФИГ.5 является боковой проекцией в разрезе еще одного типичного варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно изобретению, состоящего из оптического пленочного материала, расположенного снизу маркируемого лазером слоя и термического разделительного слоя, расположенного между оптическим пленочным материалом и расположенным снизу маркируемым лазером слоем; и

ФИГ.6 является боковой проекцией в разрезе еще одного типичного варианта осуществления маркируемого лазером устройства согласно изобретению, состоящего из оптического пленочного материала с адгезивными встроенными фокусирующими элементами, расположенным снизу маркируемым лазером слоем, непрозрачным белым слоем и адгезивным слоем, расположенным между оптическим пленочным материалом и расположенным снизу маркируемым лазером слоем.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Благодаря настоящему изобретению повышается сложность, а значит, и защита от подделок известных оптических (например, микрооптических) пленочных материалов, а также документов, в которых используются эти материалы. Кроме того, некоторые описанные авторами варианты осуществления устройства согласно изобретению обеспечивают повышенную устойчивость к подделкам или изменениям и износу. Хотя описанные авторами варианты осуществления имеют один или несколько маркируемых лазером слоев, расположенных над оптическим пленочным материалом, в его пределах или под ним, изобретение ими не ограничивается. Настоящее изобретение также предусматривает устройство, в котором маркируемые лазером слои располагаются на обеих сторонах оптического пленочного материала, возможно, в комбинации с прозрачными или чувствительными к лазеру окнами, расположенными над пленочным материалом в составной защитной структуре.

Как указывалось выше, маркируемое лазером устройство согласно настоящему изобретению включает следующие основные компоненты: оптический пленочный материал для проецирования по крайней мере одного искусственно увеличенного изображения, включающий одну или несколько необязательно инкапсулированных структур фокусирующих элементов и одну или несколько структур пиктограмм, которые располагаются на противоположных сторонах слоя оптической прокладки; и необязательно, один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом, причем по крайней мере одна структура или слой в оптическом пленочном материале, над ним или под ним является маркируемой лазером структурой или слоем. Далее в контексте описания изобретения охватываются формы как единственного, так и множественного числа, если не указывается иного или прямо не отрицается контекстом. Термин "слой" в одинаковой мере относится к структурам и слоям, расположенным над/под оптическим пленочным материалом или в его пределах.

Статические двухмерные изображения (например, буквы, цифры, символы, картинки, цифровые фотографии, элементы дизайна или машиносчитываемая информация) маркируются лазером на/в маркируемых лазером слоях маркируемого лазером устройства. Устройство согласно изобретению предназначено для обеспечения возможности визуального изменения при помощи лазера маркируемых лазером слоев без повреждения фокусирующих элементов или пиктограмм оптического пленочного материала и без вызывания пузырчатости, отделения или отслоения на любой поверхности раздела в пределах устройства.

Расположение маркируемого(ых) лазером слоя(ев) определяет, какой слой или поверхность раздела является восприимчивым или чувствительным слоем, требующим защиты от повреждения, вызванного воздействием лазерной энергии. Поскольку при поглощении маркируемым(и) лазером слоем (слоями) лазерного излучения вырабатываются теплота и газ, слои и поверхности раздела, ближайшие к этому (этим) маркируемому(ым) лазером слою(ям), являются восприимчивыми к повреждению (например, пузырчатости, отделению или отслоению).

В случае необходимости маркировки в маркируемых лазером слоях, расположенных над оптическим пленочным материалом, оптический пленочный материал и поверхность раздела над оптическим пленочным материалом являются восприимчивыми к повреждению, возникающему при поглощении маркируемым(и) лазером слоем (слоями) лазерной энергии и потемнении, таким образом вырабатывая теплоту и газ вследствие поглощения лазерной энергии, а в случае необходимости маркировки в маркируемых лазером слоях, расположенных под оптическим пленочным материалом, оптический пленочный материал и поверхность раздела под оптическим пленочным материалом являются особенно восприимчивыми к повреждению.

В случае, когда фокусирующие элементы являются отражающими фокусирующими элементами, структура отражающих фокусирующих элементов составляет восприимчивый или чувствительный слой из-за непрозрачности отражающего материала.

Для защиты чувствительных слоев и поверхностей раздела от повреждения, вызванного воздействием лазерной энергии и побочными продуктами поглощения лазерного излучения в маркируемом(ых) лазером слое(ях), учитывают относительную позицию маркируемых лазером слоев в устройстве согласно изобретению, выбирают концентрацию поглощающих лазерную энергию ингредиентов в пределах этих слоев, прочность граничных соединений и интенсивность лазерного излучения, применяемого во время лазерной маркировки, и в некоторых типичных вариантах осуществления используют термические разделительные слои, таким образом, чтобы достаточное количество лазерной энергии поглощалось в маркируемых лазером слоях для маркировки этих слоев при избежании повреждения чувствительного слоя или поверхности раздела. В других типичных вариантах осуществления чувствительную к лазеру поверхность раздела модифицируют для повышения прочности соединения и/или термического сопротивления поверхности раздела или чувствительный к лазеру слой заменяют на слой, выполненный из материала с более высокой прочностью соединения и/или более высоким термическим сопротивлением. Например, чувствительная к лазеру поверхность раздела может быть модифицирована путем применения на поверхности раздела адгезивной пленки, грунтовочной композиции для сварки растворителем или двухслойной эпоксидной смолы, создающей прочную межповерхностную связь, или термопластичного материала, который создает связь во время необязательного этапа формования способа согласно изобретению.

Подходящие маркируемые лазером слои изготавливают при помощи термопластичных полимеров. В первой категории применяют термопластичные полимеры с хорошим поглощением и карбонизацией. Эти полимеры могут маркироваться лазером в отсутствие так называемых лазерных добавок, представляющих собой соединения, поглощающие свет с длиной волны используемого лазера и преобразующие в тепло. Примерами таких полимеров, создающих обширное почернение в области, подвергнутой воздействию лазера, являются полиэфирсульфон (PES), полисульфон (PSU), поликарбонат (PC) и полифениленсульфид (PPS). Во второй категории могут применяться термопластичные полимеры с лазерными добавками (например, пигментами или специальными добавками). Примерами таких полимеров, которые могут быть маркированы равномерно и с надлежащим качеством, являются полистирол (PS), стиролакрилонитрил (SAN), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), PET, PETG, полибутилентерефталат (РВТ) и полиэтилен. Примерами таких лазерных добавок являются сажа газовая, металлическая сурьма, оксид сурьмы, смешанные оксиды олова-сурьмы, фосфоросодержащие смешанные оксиды железа, меди, олова и/или сурьмы, слюда (слоистый силикат), покрытый оксидами металлов. Маркируемые лазером слои имеют предпочтительную толщину от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон, более предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 200 микрон. В предпочтительном варианте осуществления, в котором оптический пленочный материал покрыт составной защитной структурой или составляет ее часть, маркируемые лазером слои маркируемого лазером устройства согласно изобретению представляют собой маркируемые лазером прозрачные поликарбонатные пленки (толщина составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон), серийно выпускаемые компанией SABIC Innovative Plastics, One Plastics Ave., Pittsfield, MA 01201 ("SABIC") под товарным названием Lexan SD8B94. В предпочтительном варианте осуществления "отдельного" варианта, в котором оптический пленочный материал не является покрытым или встроенным, маркируемая лазером оптическая прокладка представляет собой прозрачный поликарбонатный лист (толщина составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон), серийно выпускаемый 3M, 3M Center, St. Paul, MN 55144-100 ("3M") под товарным названием Clear LE.

Эти типичные варианты осуществления маркируемого лазером устройства согласно изобретению маркируются с применением любого приемлемого лазера, такого как импульсный лазер Nd:YAG, Nd:YO₄ или FAYb, обычно имеющий длину волны 1064, 532 или 355 нанометров (нм), установленных гальванометрических зеркал и сканирующей линзы для обеспечения возможности маркировки по двухмерному полю. С этой целью могут применяться любой лазер с длиной волны в этом диапазоне (а также с большей и меньшей длиной волны) и различные механизмы регулирования. Другими примерами подходящих лазеров являются CO₂, Excimer или двойные лазеры Nd:YAG. Устройство согласно изобретению облучают сфокусированным лазерным лучом в определенных местах и с определенной энергией импульса. Площадь, облученная лазером, поглощает лазерную энергию и вырабатывает тепло, в результате чего происходит карбонизация, вызывающая видимое обесцвечивание или потемнение в маркируемой(ых) лазером структуре(ах) или слое(ях). Видимое обесцвечивание служит в качестве "метки" и обычно выглядит в цвете от оттенков серого до непрозрачного черного.

Согласно предпочтительной технологии лазерной маркировки применяют систему лазерной маркировки V-Lase на 10 Вт с модуляцией добротности 1064 нанометра (нм) для маркировки маркируемого лазером устройства согласно изобретению, причем система лазерной маркировки создает лазерное излучение с установкой на 30000 герц (Гц). Систему лазерной маркировки устанавливают на 80% от максимальной мощности и скорость сканирования 200 миллиметров в секунду (мм/сек). Эти установки создают высококонтрастную метку в нужном месте в маркируемом лазером устройстве согласно изобретению без пережога или передержки. Устройство, подлежащее маркировке лазером, помещают под лазерную сканирующую головку системы лазерной маркировки при помощи механизма автоматической загрузки или вручную. Затем лазер регулируют при помощи компьютера с использованием файла данных, содержащего схему маркировки. Необязательно используют направляющий луч малой мощности перед этапом маркировки для проверки правильности расположения устройства. Когда система лазерной маркировки получает команду, сфокусированный лазер сканирует участки, подлежащие маркировке, выходным импульсным лазером со скоростью сканирования, частотой импульсов и выходной мощностью, которые модулируются в соответствии с файлом контрольных данных. Они представляют собой входные переменные, регулируемые в соответствии с типом устройства, толщиной и необходимыми эстетическими качествами наносимой(ых) метки(ок). Путем регулирования этих переменных можно создавать более светлые или более темные метки. Выбирают оптимальные установки для конкретных материалов и меток, причем все установки контролируются во избежание чрезмерного потемнения, набухания или пережога устройства.

Как объяснялось выше, оптический пленочный материал маркируемого лазером оптического устройства согласно настоящему изобретению необязательно может быть покрытым или встроенным.

В одном таком типичном варианте осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, включающего структуру инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, которые разделяются оптической прокладкой, и один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом. В одном таком варианте осуществления один или несколько слоев, расположенных над структурой пиктограмм, являются восприимчивыми к лазеру слоями, причем крайний внешний слой представляет собой слой прозрачного термопластичного материала. Крайний внешний слой из прозрачного термопластичного материала обеспечивает устройство согласно изобретению повышенной устойчивостью к подделкам или изменениям и износу.

Оптический пленочный материал в этом типичном варианте осуществления может быть получен в соответствии с идеями Патента США №7,333,268, выданного Steenblik et al., Патента США №7,468,842, выданного Steenblik et al., и Патента США №7,738,175, выданного Steenblik et al., которые включены в данное описание в полном объеме путем ссылки, которая равноценна их полному изложению. Как описывается в этих источниках, структуры фокусирующих элементов и пиктограмм могут быть сформированы из различных материалов, таких как практически прозрачные или осветленные, окрашенные или бесцветные полимеры, такие как акриловые, акрилированные полиэстеры, акрилированные уретаны, эпоксидные смолы, поликарбонаты, полипропилены, полиэстеры, уретаны и т.п., с применением разных способов, известных специалистам в области микрооптической и микроструктурной репликации, включая экструзию (например, экструзионное штампование, мягкое штампование), радиационную вулканизацию и прессование, реактивное прессование и литье способом противодавления. Высокий коэффициент преломления, цветные или бесцветные материалы, имеющие коэффициент преломления (при 589 нм, 20°C) более 1,5, 1,6, 1,7 или выше, например, такой, как описано в Публикации патентной заявки США №US 2010/0109317 A1 от имени Hoffmuller et al., также могут применяться при практическом осуществлении настоящего изобретения.

Типичный способ изготовления оптического пленочного материала состоит в формировании пиктограмм в форме пустот в вулканизированном излучением жидком полимере (например, акрилированном уретане), который наносят литьем на несущую пленку (т.е. оптическую прокладку), такую как покрытая адгезивом полиэтилентерефталатная (PET) пленка 75-го размера, с последующим формированием фокусирующих элементов в форме линз из вулканизированного излучением полимера на противоположной поверхности несущей пленки с надлежащим выравниванием или наклоном относительно пиктограмм, с последующим заполнением пустот пиктограмм субмикронными частицами пигментированного цветного материала при помощи нанесения граверного покрытия ракельным ножом на поверхность пленки и отверждением заполнения соответствующими способами (например, при помощи удаления растворителя, вулканизации излучением или химической реакции).

Преломляющие фокусирующие элементы оптического пленочного материала инкапсулируют с использованием материала, имеющего коэффициент преломления, который существенно или заметно отличается от коэффициента преломления материала, используемого для формирования фокусирующих элементов. В частности, разница в этих коэффициентах преломления вызывает схождение фокусного расстояния фокусирующих элементов на структуре(ах) пиктограмм.

Инкапсулирующий материал может быть прозрачным, просвечивающимся, окрашенным или пигментированным и может обеспечивать дополнительные функции с точки зрения защиты и установления подлинности, включая поддержку систем автоматического установления подлинности денежных знаков, подтверждения, отслеживания, подсчета и обнаружения, которые основываются на оптических эффектах, электрической проводимости или электроемкости, обнаружении магнитного поля. К подходящим материалам относятся адгезивы, гели, клеи, лаки, жидкости, формованные полимеры и полимеры или другие материалы, содержащие органические или металлические дисперсии, при условии отсутствия полного нарушения преломления света.

Инкапсулирующий материал наносят на структуру(ы) фокусирующих элементов путем прозрачной печати, литья, золь-гелевой технологии (химического осаждения из раствора), покрытия поливом или покрытия ракельным ножом, покрытия обливом и высушивания/вулканизации на открытом воздухе, покрытия и ультрафиолетового (УФ)/энергетического отверждения на гладком цилиндре, ламинирования покрытой клеем пленкой, при помощи анилоксового или накатного валика, испарения, химического осаждения из паровой фазы (CVD), физического осаждения из паровой фазы (PVD) или любых других способов нанесения вещества на поверхность, включая описанные в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., и Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., которые, как указывалось выше, включены в данное описание в полном объеме путем ссылки, которая равноценна их полному изложению.

Оптический пленочный материал согласно этому типичному варианту осуществления также может включать дополнительные особенности, такие как описываемые в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., и Публикации патентной заявки США №2007/0273143 от имени Crane et al. Например, усиленные оптически изменчивые эффекты могут достигаться путем сочетания или совмещения искусственно увеличенных изображений, создаваемых оптическими пленочными материалами со статическими двухмерными изображениями, такие как эффекты, описанные в Публикации патентной заявки США №2007/0273143 от имени Crane et al.

В другом типичном варианте осуществления структура(ы) фокусирующих элементов маркируемого лазером оптического устройства согласно изобретению является структурой отражающих фокусирующих элементов, и один или несколько слоев, расположенных над структурой отражающих фокусирующих элементов, является маркируемым лазером слоем, причем слой, расположенный непосредственно над оптическим пленочным материалом, необязательно является слоем прозрачного термопластичного материала. Отражающие фокусирующие элементы могут приобретать отражающую способность вследствие металлизации или покрытия неметаллическим материалом с высоким коэффициентом преломления, таким как сульфид цинка (ZnS) или оксид индия и олова (ITO).

Оптическая система согласно этому типичному варианту осуществления также может обеспечиваться с применением материалов и способов изготовления, описанных в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., и Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., и также может включать дополнительные особенности, описываемые в этих источниках, а также в Публикации патентной заявки США №2007/0273143 от имени Crane et al.

Слой прозрачного термопластичного материала, расположенный над оптическим пленочным материалом в каждом из этих вариантов осуществления, добавляют для достижения необходимой толщины составного устройства из конструктивных или иных функциональных соображений, и он может располагаться в разных местах в составном устройстве. Если он располагается как крайний внешний слой, он также служит для обеспечения устройства согласно изобретению повышенной устойчивостью к подделкам или изменениям и износу. Этот необязательный слой может быть изготовлен из таких материалов, как акрилонитрилбутадиенстиролы, этиленвинилацетаты, полиакрилаты, полиамиды, поликарбонаты, полиэстеры, полиэтилены, полиэтиленнафталаты, полиэтилентерефталаты, полиметилметакрилаты, полипропилены, полистиролы, полисульфоны, полиуретаны, поливинилацетаты, поливинилиденхлориды и т.п. Слой прозрачного термопластичного материала имеет толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон, предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 150 микрон, включая диапазоны от приблизительно 50 до приблизительно 120 микрон, и от приблизительно 80 до приблизительно 100 микрон. В предпочтительном варианте осуществления слой прозрачного термопластичного материала представляет собой прозрачную поликарбонатную пленку, выпускаемую компанией SABIC под товарным названием Lexan SD8B14.

Слой непрозрачного или прозрачного термопластичного или термоусадочного материала, необязательно расположенный под оптическим пленочным материалом в качестве слоя основы или подложки, может быть изготовлен из таких материалов, как акрилонитрилбутадиенстиролы, этиленвинилацетаты, полиакрилаты, полиамиды, поликарбонаты, полиэстеры, полиэтилены, полиэтиленнафталаты, полиэтилентерефталаты, полиметилметакрилаты, полипропилены, полистиролы, полисульфоны, полиуретаны, поливинилацетаты, поливинилиденхлориды и т.п. Непрозрачный или прозрачный слой основы, который может содержать органические или неорганические добавки или наполнители для непрозрачности, имеет предпочтительную толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон, более предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 150 микрон. В предпочтительном варианте осуществления этот необязательный слой представляет собой непрозрачную белую поликарбонатную пленку от SABIC под товарным названием Lexan SD8B24.

В еще одном типичном варианте осуществления маркируемое лазером устройство согласно изобретению состоит из оптического пленочного материала, одного или нескольких расположенных снизу маркируемых лазером слоев и одного или нескольких термических разделительных слоев, расположенных между оптическим пленочным материалом и расположенным(и) снизу маркируемым(и) лазером слоем (слоями). В этом типичном варианте осуществления лазерная маркировка производится сквозь оптический пленочный материал.

Термический разделительный слой служит для изоляции оптического пленочного материала от тепла, вырабатываемого во время процесса лазерной маркировки. Этот(и) слой(и) может (могут) быть изготовлен(ы) из таких материалов, как акриловые смолы, акрилонитрилбутадиенстиролы, этиленвинилацетаты, полиакрилаты, полиамиды, поликарбонаты, полиэстеры, полиэтилены, полиэтиленнафталаты, полиэтилентерефталаты, полиметилметакрилаты, полипропилены, полистиролы, полисульфоны, полиуретаны, поливинилацетаты, поливинилиденхлориды и т.п., в форме адгезива (например, прозрачного акрилового термопластичного адгезива) или листового материала (например, прозрачного термопластичного листового материала), которые являются прозрачными для маркировки лазерным лучом и не содержат добавок для лазерной маркировки. Термический разделительный слой имеет толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон, предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 150 микрон. Термические разделительные слои, имеющие толщину за пределами вышеупомянутого более широкого диапазона, будут либо слишком тонкими для термической изоляции оптического пленочного материала, либо слишком толстыми для практического осуществления в идентификационной карточке или защищенном документе. В предпочтительном варианте осуществления термический разделительный слой представляет собой прозрачную поликарбонатную пленку от SABIC под товарным названием Lexan SD8B14.

Следует заметить, что слои, расположенные над и/или под оптическим пленочным материалом, могут включать другие особенности, такие как окна, дополнительные оптически изменчивые устройства, чипы радиочастотной идентификации и различные другие особенности, применяемые в полимерных защитных устройствах.

В типичных "отдельных" вариантах осуществления маркируемое лазером устройство состоит из оптического пленочного материала, включающего структуру преломляющих или отражающих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные маркируемым лазером слоем, который также функционирует как оптическая прокладка.

Вышеописанные общие правила также относятся к этим вариантам осуществления. В частности, в случае, если фокусирующие элементы являются преломляющими фокусирующими элементами, маркируемый лазером слой (т.е. маркируемая лазером оптическая прокладка) располагается над структурой пиктограмм, а в случае, если фокусирующие элементы являются отражающими фокусирующими элементами, маркируемый лазером слой (т.е. маркируемая лазером оптическая прокладка) располагается над структурой отражающих фокусирующих элементов.

Оптический пленочный материал устройства согласно изобретению может быть изготовлен, как описано выше, за исключением того, что оптическая прокладка в этом случае является маркируемой лазером, и того, что в случае, когда фокусирующие элементы являются преломляющими фокусирующими элементами, фокусирующие элементы либо могут быть открыты воздействию воздуха, либо могут быть инкапсулированы в полимере. Оптический пленочный материал устройства согласно изобретению также может содержать дополнительные особенности, описанные в перечисленных источниках.

Изображения маркируют в восприимчивом(ых) к лазеру слое(ях) устройства согласно изобретению с применением системы лазерной маркировки, установленной на низкий уровень, которая создает темный читаемый знак. Уровень мощности является специфическим для максимальной выходной мощности системы лазерной маркировки и ее рабочей длины волны, помимо частоты, скорости сканирования и размера пятна сфокусированного лазера. Неприемлемыми установками являются те, которые оставляют нечитаемый знак, который является либо слишком светлым, либо слишком жирным, вызывая повреждение в зоне знака.

На фигурах подробно представлены несколько из вышеописанных типичных вариантов осуществления, которые были изготовлены и маркированы лазером. Представленное ниже описание этих вариантов осуществления не является исчерпывающим или ограничивающим объем изобретения конкретными описанными формами.

Пример 1

В этом примере, показанном на ФИГ.1, изготавливали оптический пленочный материал 10, содержащий преломляющие линзы 12, инкапсулированные под слоем термоотверждающегося полимера 14, оптическую прокладку 16 и пиктограммы 18, а затем встраивали между 150-микронным слоем основы 20, изготовленным с применением непрозрачной белой поликарбонатной пленки от SABIC под товарным названием Lexan SD8B24, и многослойной конструкцией, состоящей из трех маркируемых лазером слоев 22a, 22b, 22c 150-микронной маркируемой лазером прозрачной поликарбонатной пленки от SABIC под товарным названием Lexan SD8B94, и 150-микронного внешнего слоя 24, изготовленного с применением прозрачной поликарбонатной пленки от SABIC под товарным названием Lexan SD8B14.

Затем изображение маркировали в слоях маркируемой лазером прозрачной поликарбонатной пленки 22a, 22b, 22c с применением системы лазерной маркировки V-Lase на 10 Вт с модуляцией добротности 1064 нанометра, которая создает лазерное излучение при 30000 Гц с установкой мощности на 80% и скоростью сканирования 200 мм/сек. Полученный в результате материал или устройство содержали маркированное лазером изображение без заметных повреждений оптического пленочного материала или внутренних поверхностей раздела.

Пример 2

В этом примере, показанном на ФИГ.2, изготавливали оптический пленочный материал 26, содержащий металлизированные отражающие линзы 28, оптическую прокладку 30 и пиктограммы 32, а затем встраивали между 150-микронным слоем основы 34 из непрозрачной белой поликарбонатной пленки Lexan SD8B24 и многослойной конструкцией, состоящей из 150-микронного внутреннего слоя 36 из прозрачного поликарбоната Lexan SD8B14, и трех 150-микронных верхних слоев 38a, 38b, 38c из маркируемой лазером прозрачной поликарбонатной пленки Lexan SD8B94.

Затем изображение маркировали в слоях 38a, 38b, 38c из маркируемой лазером прозрачной поликарбонатной пленки, применяя систему лазерной маркировки и условия, описанные выше в Примере 1. Полученные в результате материал или устройство также содержали маркированное лазером изображение без заметных повреждений оптического пленочного материала или внутренних поверхностей раздела.

Пример 3

В этом примере, показанном на ФИГ.3, изготавливали оптический пленочный материал 40, содержащий преломляющие линзы 42, маркируемую лазером оптическую прокладку 44 и пиктограммы 46. Маркируемая лазером оптическая прокладка 44 представляла собой лист 50-микронной прозрачной поликарбонатной пленки от 3M, 3M Center, St. Paul, MN 55144-100 ("3M") под товарным названием Clear LE. На крайней верхней поверхности оптической прокладки 44 образовывали структуру преломляющих линз 42 с фокусным расстоянием 58 микрон, а на крайней нижней поверхности оптической прокладки 44 образовывали 3-микронную структуру или слой пигментированных пиктограмм 46. Изготовленный микрооптический пленочный материал проецировал искусственно увеличенные изображения с надлежащей фокусировкой.

Изображения маркировали в оптической прокладке 44, применяя систему лазерной маркировки и условия, описанные выше в Примере 1. Полученный в результате материал или устройство содержали маркированное лазером изображение без заметных повреждений преломляющих линз 42. В этом примере линзы были достаточно прозрачны для 1064 нм лазерных лучей, что позволяло переносить лазер в маркируемую лазером оптическую прокладку 44 без повреждения линз 42 или вызывания значительного набухания или дисторсии искусственных изображений, но с созданием нестираемой маркировки или потемнения в пределах структуры.

Пример 4

В этом примере, показанном на ФИГ.4, изготовляли оптический пленочный материал 48, содержащий отражающие линзы 50, маркируемую лазером оптическую прокладку 52 и пиктограммы 54. Маркируемая лазером оптическая прокладка 52 представляла собой 50-микронный лист из прозрачной поликарбонатной пленки от 3M, 3M Center, St. Paul, MN 55144-100 ("3M") под товарным названием Clear LE. На крайней нижней поверхности оптической прокладки 52 образовывали структуру отражающих линз 50 с фокусным расстоянием 52 микрон, а на крайней верхней поверхности оптической прокладки 52 образовывали 3-микронную структуру или слой пигментированных пиктограмм 54. Изготовленный микрооптический пленочный материал проецировал искусственно увеличенные изображения с надлежащей фокусировкой.

Изображения маркировали в оптической прокладке 52, применяя систему лазерной маркировки и условия, описанные выше в Примере 1. Полученный в результате материал или устройство содержали маркированное лазером изображение без заметных повреждений отражающих линз 50. В этом примере пиктограммы были достаточно прозрачными для 1064 нм лазерных лучей, что позволяло переносить лазер в маркируемую лазером оптическую прокладку 52 без повреждения пиктограмм 54 или вызывания значительного набухания или дисторсии искусственных изображений, но с созданием нестираемой маркировки или потемнения в пределах структуры.

Пример 5

В этом примере, показанном на ФИГ.5, изготовляли оптический пленочный материал 56, содержащий преломляющие линзы 58, инкапсулированные под слоем термоотверждающегося полимера 60, оптическую прокладку 62 и пиктограммы 64. Затем термический разделительный слой 66 в форме прозрачной поликарбонатной пленки от SABIC под товарным названием SD8B14 толщиной 150 микрон наносили на нижнюю сторону оптического пленочного материала 56, используя акриловый термопластичный адгезив. Затем 150-микронную маркируемую лазером прозрачную поликарбонатную пленку 68 от SABIC под товарным названием Lexan SD8B94 наносили на нижнюю сторону термического разделительного слоя 66.

Изображение маркировали в маркируемой лазером пленке 68 с применением системы лазерной маркировки V-Lase на 10 Вт с модуляцией добротности 1064 нанометра со следующими установками: 30000 Гц, 80% мощности и скорость сканирования 200 мм/сек. Полученный в результате материал или устройство содержали маркированное лазером изображение без заметных повреждений оптического пленочного материала 56 или отслоения между слоями устройства.

Пример 6

В этом примере, показанном на ФИГ.6, изготавливали оптический пленочный материал 70, содержащий преломляющие линзы 72, инкапсулированные под слоем акрилового термопластичного адгезива 74, оптическую прокладку 76 и пиктограммы 78. Оптический пленочный материал 70 с задней стороны покрывали 5-микронным слоем акрилового адгезива 80, а затем нарезали штампованием на круги диаметром 19 мм (0,75 дюйма). Над нарезанным штампованием оптическим пленочным материалом 70 размещали слой 150-микронной прозрачной поликарбонатной пленки 82 от SABIC под товарным названием Lexan SD8B14. Затем 150-микронную маркируемую лазером прозрачную поликарбонатную пленку 84 от SABIC под товарным названием Lexan SD8B94 наносили на покрытую адгезивом нижнюю сторону оптического пленочного материала 70 с последующим нанесением 150-микронного слоя непрозрачной белой поликарбонатной пленки 86 от SABIC под товарным названием Lexan SD8B24. Эту конструкцию подрезали до размера 89 мм×127 мм, помещали в нагретую тигельную печатную машину и слои сплавляли при температуре 177°C (350°F) и давлении 15,8 мегапаскалей (2,286 psi) в течение 10 минут. В результате получали визитную карточку с заформованным в ней участком оптического пленочного материала 70.

Изображение маркировали в маркируемой лазером пленке 84 с применением системы лазерной маркировки V-Lase на 10 Вт с модуляцией добротности 1064 нанометра со следующими установками: 30000 Гц, скорость сканирования 200 мм/сек и установка мощности на 50%. Полученная в результате визитная карточка включала маркированное лазером изображение без заметных повреждений оптического пленочного материала 70 или отслоения между слоями карточки.

Маркируемое лазером и маркированное лазером устройство согласно изобретению может использоваться, например, в форме листового материала, например, для применения в изготовлении банкнот, паспортов и т.п. или может приобретать более толстую, жесткую форму для применения, например, в качестве базовой платформы для идентификационной карточки, ценной бумаги или другого защищенного документа. Устройство согласно изобретению также может применяться в форме защитной полоски, нити, наклейки или накладки и закрепляться на поверхности или, по крайней мере, частично встраиваться в волокнистый или неволокнистый листовой материал (например, банкноту, паспорт, идентификационную карточку, кредитную карточку, ярлык) или коммерческое изделие (например, оптические диски, CD, DVD, упаковки для медикаментов) и т.п. с целью установления подлинности.

При использовании в форме базовой платформы для идентификационной карточки, ценной бумаги или другого защищенного документа основной диаметр преломляющих или отражающих фокусирующих элементов в оптическом пленочном материале предпочтительно составляет менее чем приблизительно 50 микрон, предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 30 микрон, более предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 25 микрон, а общая толщина устройства согласно изобретению предпочтительно составляет менее или не более приблизительно 3 миллиметров (мм), включая (помимо прочих) следующие значения толщины: от приблизительно 1 до приблизительно 3 мм; от приблизительно 500 микрон до приблизительно 1 мм; от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон, от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон и менее чем приблизительно 50 микрон.

При использовании в форме защитной полоски, нити, наклейки или накладки основной диаметр преломляющих или отражающих фокусирующих элементов предпочтительно составляет менее чем приблизительно 50 микрон, предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 30 микрон, более предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 25 микрон, а общая толщина устройства согласно изобретению предпочтительно составляет менее чем приблизительно 50 микрон (более предпочтительно менее чем приблизительно 45 микрон и наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон).

Защитные полоски, нити, наклейки и накладки могут быть частично встроены в документ или закреплены на его поверхности. В случае частично встроенных полосок или нитей их части являются открытыми на поверхности документа с определенными промежутками по длине полоски или нити в окнах или апертурах документа.

Устройство согласно изобретению может быть по крайней мере частично включено в защищенные бумаги во время изготовления с применением технологий, традиционно применяемых в отрасли бумажного производства. Например, устройство согласно изобретению в форме ленты или нити может подаваться в листоотливную цилиндровую бумагоделательную машину, круглосеточную бумагоделательную машину или подобную машину известного типа, в результате чего обеспечивается полное или частичное встраивание ленты или нити в готовое бумажное изделие.

Защитные полоски, нити, наклейки и накладки также могут быть приклеены или прикреплены к поверхности документа с применением или без применения адгезива. Прикрепление без применения адгезива может достигаться, например, при помощи термической сварки, например, с использованием нагретой тигельной печатной машины, ультразвуковой сварки, вибрационной сварки и лазерного синтеза. Адгезивы для приклеивания устройств согласно изобретению к поверхности документа могут быть термоплавкими адгезивами, термически активируемыми адгезивами, самоклеющимися адгезивами и полимерными ламинирующими пленками. В оптимальном варианте эти адгезивы обладают сшиваемостью, например, УФ-отверждаемые акриловые или эпоксидные адгезивы.

В другом предусмотренном варианте осуществления устройство согласно изобретению составляет часть конструкции ярлыка, содержащего прозрачный или просвечивающийся адгезив (т.е. слой прозрачного термопластичного материала). Устройство согласно изобретению может размещаться внутри упаковки таким образом, чтобы искусственные изображения и статические двухмерные изображения оставались видимыми. В этом варианте осуществления основной диаметр преломляющих или отражающих фокусирующих элементов оптического пленочного материала предпочтительно составляет менее чем приблизительно 50 микрон, предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 30 микрон, более предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 25 микрон, а общая толщина устройства согласно изобретению предпочтительно составляет менее чем приблизительно 200 микрон (более предпочтительно менее чем приблизительно 75 микрон, наиболее предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 50 микрон).

Хотя выше были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что они представлены лишь для примера и не ограничивают объем изобретения. Таким образом, охват и объем настоящего изобретения не ограничивается какими-либо типичными вариантами осуществления.

Предложено оптическое устройство, проецирующее одно или несколько искусственно увеличенных изображений, маркированных одним или несколькими лазерными статическими двухмерными (2D) изображениями. Статическое(ие) двухмерное(ые) изображение(я), маркированное(ые) лазером на/в этом устройстве, и искусственно увеличенное(ые) изображение(я), спроецированное(ые) этим устройством, помогают определять подлинность документа (например, страницы с паспортными данными) или продукта, на котором они используются. Некоторые варианты осуществления устройства согласно изобретению также обеспечивают повышенную устойчивость к подделкам или изменениям и износу.3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ лазерной маркировки одного или нескольких статических двухмерных изображений на/в устройстве, воплощающем или включающем оптический пленочный материал, причем оптический пленочный материал проецирует по крайней мере одно искусственно увеличенное изображение, и способ включает:

распознавание одного или нескольких слоев или поверхностей раздела в пределах оптического пленочного материала, которые могут быть повреждены лазерной энергией или теплом и газом, которые вырабатываются из-за поглощения лазерного излучения в пределах восприимчивого к лазеру слоя;

расположение одного или нескольких слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, над чувствительным к лазеру слоем или поверхностью раздела, расположение одного или нескольких термических разделительных слоев и одного или нескольких маркируемых лазером слоев под оптическим пленочным материалом, причем один или несколько термических разделительных слоев находятся между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими маркируемыми лазером слоями, изменение чувствительной к лазеру поверхности раздела для повышения прочности соединения и/или термического сопротивления поверхности раздела, или замену чувствительного к лазеру слоя на слой, выполненный из материала с более высокой прочностью соединения и/или более высоким термическим сопротивлением;

необязательно совместное формование слоев с применением нагревания и давления для образования устройства, включающего оптический пленочный материал; и

подвергание устройства воздействию лазерной энергии для маркирования одного или нескольких статических двухмерных изображений на/в одном или нескольких маркируемых лазером слоях.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один или несколько маркируемых лазером слоев располагаются над чувствительным к лазеру слоем,

в котором, необязательно, оптический пленочный материал состоит из одной или нескольких необязательно инкапсулированных структур преломляющих фокусирующих элементов и одной или нескольких структур пиктограмм, расположенных на противоположных сторонах слоя оптического разделителя, причем одна или несколько структур пиктограмм составляют один или несколько слоев в пределах оптического пленочного материала, которые могут быть повреждены лазерной энергией,

или

где, необязательно, оптический пленочный материал состоит из одной или нескольких необязательно инкапсулированных структур отражающих фокусирующих элементов и одной или нескольких структур пиктограмм, расположенных на противоположных сторонах слоя оптического разделителя, причем одна или несколько необязательно инкапсулированных структур отражающих фокусирующих элементов составляют один или несколько слоев в пределах оптического пленочного материала, которые могут быть повреждены лазерной энергией,

или

где, необязательно, устройство подвергают воздействию лазерной энергии в количестве, достаточном для создания четкой отметки в пределах маркируемого лазером слоя.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, изготавливают с применением термопластичных полимеров, выбранных из группы, к которой относятся полиэфирсульфон, полисульфон, поликарбонат и полифениленсульфид,

где, необязательно, один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, представляют собой маркируемые лазером прозрачные поликарбонатные пленки,

или

где, необязательно, один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, представляют собой маркируемые лазером прозрачные поликарбонатные листы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, изготавливают с применением одной или нескольких лазерных добавок и одного или нескольких термопластичных полимеров, выбранных из группы, к которой относятся полистирол, стиролакрилонитрил, акрилонитрилбутадиенстирол, полиэтилентерефталат, модифицированный гликолем полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиэтилен,

где, необязательно, одна или несколько лазерных добавок включают газовую сажу.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один или несколько термических разделительных слоев и один или несколько маркируемых лазером слоев располагаются под оптическим пленочным материалом, причем один или несколько термических разделительных слоев располагаются между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими маркируемыми лазером слоями,

где, необязательно, оптический пленочный материал включает структуру инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптического разделителя,

или

где, необязательно, один или несколько термических разделительных слоев изготавливают с использованием прозрачного термопластичного материала,

или

где, необязательно, один или несколько термических разделительных слоев имеют толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон,

или

где, необязательно, устройство подвергают воздействию лазерной энергии в количестве, достаточном для создания четкой отметки в пределах маркируемого лазером слоя.

6. Маркируемое лазером оптическое устройство, включающее:

оптический пленочный материал, включающий одну или несколько необязательно инкапсулированных структур фокусирующих элементов и одну или несколько структур пиктограмм, расположенных на противоположных сторонах слоя оптического разделителя, причем по крайней мере часть фокусирующих элементов образует по крайней мере одно искусственно увеличенное изображение по крайней мере части пиктограмм; и

необязательно, один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом,

причем по крайней мере одна структура или слой в оптическом пленочном материале, или над ним, или под ним поддается маркировке лазерной энергией, и

причем статические двухмерные изображения могут быть маркированы лазером на или в одной или нескольких маркируемых лазером структурах или слоях без повреждения фокусирующих элементов или пиктограмм оптического пленочного материала.

7. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что оптический пленочный материал включает необязательно инкапсулированную структуру преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптического разделителя, причем одна или несколько структур или слоев, расположенных над структурой пиктограмм, является маркируемой лазером структурой или слоем.

8. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что один или несколько слоев располагаются над и/или под оптическим пленочным материалом,

где, необязательно, один или несколько слоев, расположенных над и/или под оптическим пленочным материалом, включают один или несколько слоев прозрачного термопластичного материала, которые служат для достижения необходимой общей толщины устройства или, в случае расположения в качестве крайнего внешнего слоя, придают устройству повышенную устойчивость к подделкам или изменениям и износу,

или

где, необязательно, оптический пленочный материал включает структуру инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптического разделителя, причем одна или несколько структур или слоев, расположенных над структурой пиктограмм, является маркируемой лазером структурой или слоем,

где, необязательно, крайний внешний слой, расположенный над оптическим пленочным материалом, представляет собой слой прозрачного термопластичного материала, при этом, необязательно, слой прозрачного термопластичного материала имеет толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон,

или

где, необязательно, преломляющие фокусирующие элементы инкапсулированы с использованием материала, имеющего коэффициент преломления, который существенно или заметно отличается от коэффициента преломления материала, используемого для формирования фокусирующих элементов,

при этом, необязательно, разница в коэффициентах преломления вызывает схождение фокусного расстояния фокусирующих элементов на одной или нескольких структурах пиктограмм,

или

где, необязательно, инкапсулирующий материал является прозрачным, просвечивающимся, окрашенным или пигментированным и необязательно обеспечивает дополнительные функции с целью защиты и установления подлинности, включая поддержку систем автоматического установления подлинности денежных знаков, верификации, отслеживания, подсчета и обнаружения, которые основываются на оптических эффектах, электрической проводимости или электроемкости, обнаружении магнитного поля, при этом, необязательно, инкапсулирующий материал выбран из группы, к которой относятся адгезивы, гели, клеи, лаки, жидкости, формованные полимеры и полимеры или другие материалы, содержащие органические или металлические дисперсии, при условии неполного нарушения преломления света.

9. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что оптический пленочный материал включает необязательно инкапсулированную структуру отражающих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптического разделителя, причем одна или несколько структур или слоев, расположенных над необязательно инкапсулированной структурой отражающих фокусирующих элементов, является маркируемой лазером структурой или слоем,

при этом, необязательно, отражающие фокусирующие элементы являются металлизированными или покрытыми неметаллическим материалом с высоким коэффициентом преломления, причем, необязательно, отражающие фокусирующие элементы покрыты неметаллическим материалом с высоким коэффициентом преломления, выбранным из группы, к которой относятся сульфид цинка, оксид индия и олова и их комбинации.

10. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что является отдельным устройством, включающим оптический пленочный материал, включающий необязательно инкапсулированную структуру преломляющих или отражающих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные маркируемым лазером слоем оптического разделителя.

11. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что одну или несколько структур или слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, изготавливают с применением термопластичных полимеров, выбранных из группы, к которой относятся полиэфирсульфон, полисульфон, поликарбонат и полифениленсульфид,

где, необязательно, один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, являются маркируемыми лазером прозрачными поликарбонатными пленками,

или

где, необязательно, один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, являются маркируемыми лазером прозрачными поликарбонатными листами.

12. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что один или несколько слоев, пригодных к маркировке лазерной энергией, изготовляют с применением одной или нескольких лазерных добавок и одного или нескольких термопластичных полимеров, выбранных из группы, к которой относятся полистирол, стиролакрилонитрил, акрилонитрилбутадиенстирол, полиэтилентерефталат, модифицированный гликолем полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиэтилен,

где, необязательно, одна или несколько лазерных добавок включают газовую сажу.

13. Маркируемое лазером оптическое устройство по п. 6, отличающееся тем, что состоит из оптического пленочного материала, одного или нескольких расположенных под ним(и) маркируемых лазером слоев и одного или нескольких термических разделительных слоев, расположенных между оптическим пленочным материалом и одним или несколькими расположенными под ним маркируемыми лазером слоями,

где, необязательно, оптический пленочный материал включает структуру инкапсулированных преломляющих фокусирующих элементов и структуру пиктограмм, разделенные слоем оптического разделителя,

или

где, необязательно, один или несколько термических разделительных слоев изготавливают с применением прозрачного термопластичного материала,

или

где, необязательно, один или несколько термических разделительных слоев имеют толщину, которая составляет от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон.

14. Маркированное лазером оптическое устройство, изготовленное из маркируемого лазером оптического устройства по п. 6, отличающееся тем, что одна или несколько пригодных к маркированию лазером структур или слоев имеют одно или несколько маркированных лазером статических двухмерных изображений.

15. Оптическая система, изготовленная из маркируемого лазером оптического устройства по п. 6 или из маркированного лазером оптического устройства по п. 14, при этом оптическая система используется в форме листового материала для изготовления защищенного документа, или документа, изготовленного из листового материала, или базовой платформы для изготовления защищенного документа, или документа, изготовленного из базовой платформы.