CN112025230B - 一种彩色潜影模具制造方法、模具、产品制造方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指按照图案设计内容在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元和微点的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。用此制造方法加工的模具制造的产品具有彩色潜影图案，提高其防伪性能。

Description

一种彩色潜影模具制造方法、模具、产品制造方法及产品

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体的说，是一种彩色潜影模具制造方法、模具、产品制造方法及具有彩色潜影的产品。

背景技术

一方面，幻彩技术，又被称作“视觉可变光设计”，是一种通过微纳结构的设计实现特定区域显示特定结构色的技术。结构色由某些特定排列的微纳结构引起白光色散而形成。不同于常见的色素色，结构色具有不褪色、环保等优点，在金银纪念币上也得到了广泛的应用。2000年发行的1/10盎司“观世音菩萨-滴水观音”是我国发行的第一枚幻彩币。2004年发行的“人民代表大会成立五十周年金银纪念币”是我国第一枚拥有完全自主知识产权的幻彩币。近年的“吉祥文化”纪念币也应用了幻彩技术。

另一方面，潜影防伪技术一直是人民币防伪的重要技术之一，第五套人民币上的隐藏面额数字即应用了该技术。多重潜影技术，例如“授权公告号为CN100427320C的中国发明专利公开了一种金属表层多重潜影的制作方法，包括设计图案、刻板，设计图案时，先在金属表层设计密集均匀分布的基点，再把设计好的每重潜影的图案分别分解成细小的图案点，图案点比基点小，每重潜影的一个图案点落在基点内的同一个方向上，每个基点内至多只落入每重潜影的图案的一个图案点，潜影图案未覆盖基点的区域内的基点上没有图案点；刻板时，基点被刻制成锥形点，图案点位于基点的锥面或底面上，刻制出模板；同时该中国发明专利还公开了一种防伪产品，所述产品表层密集均匀分布有基点，基点为锥形点，基点同一方向上至多有一个图案点；同一方向上的图案点组成防伪潜影图案。此技术方案中，利用产品表面凸起的基元，对基元周围的微点进行遮挡，从而在同一部位制成多种图文，使观者从不同角度观察到不同的图文。

基于上述现有技术，如何利用幻彩技术和多重潜影技术制造出兼具幻彩视觉效果和较高防伪性能的产品，成为技术团队需要攻克的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的之一在于提供彩色潜影模具制造方法，加工成型面上具有基元、微点、类光栅条纹结构的模具，用此模可用于制造兼具幻彩视觉效果和较高防伪性能的产品。

本发明提供的彩色潜影模具制造方法，根据产品表面是否设计了浮雕曲面而具体分为两种。

第一种，产品表面未设计浮雕曲面。

此时，一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上，所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指按照图案设计内容在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元和微点的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

第二种，产品表面设计了浮雕曲面。

此时，一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后根据潜影图案的呈像需求在模具的成型面上设计高低起伏的浮雕曲面，并在浮雕曲面上设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元、微点和浮雕曲面的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

上述两种具体的彩色潜影模具制造方法，都是将硬币防伪中的幻彩技术与钞券防伪中的多重潜影技术相结合，在模具及其模压制成的产品表面实现了彩色潜影防伪，观者从不同角度可以观察到不同的彩色图文。

本发明的目的之二在于提供一种彩色潜影模具，该模具是由上述彩色潜影模具制造方法加工完成的。

具体地，该彩色潜影模具，包括模具本体，所述模具本体的成型面上同时具有凹于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在微点上的类光栅条纹结构；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；而且，同一重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造相同，不同重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造不同。

进一步地，所述模具的成型面整体呈高度一致的平面，或者所述模具的成型面整体呈高低起伏的浮雕曲面。

本发明的目的之三在于提供一种具有彩色潜影的产品的制造方法，先准备本发明中提出的新的彩色潜影模具和坯饼，将彩色潜影模具安装在压力机上，通过压力机模压坯饼制成产品。

具体的，一种贵金属产品模压制作方法，借助于飞秒激光直刻技术，在彩色潜影模具表面生成LIPSS微结构实现白光的色散，结合LIPSS微结构的设计，在白光照射肉眼观察的情况下实现特定区域的结构色分布以及发散状或螺旋状的动态彩色变换效果；再结合潜影结构设计，利用光影遮挡原理，制作出具有彩色潜影的彩色潜影模具；最后通过模压方式转移到贵金属产品上，实现彩色潜影的批量化复制。

本发明的目的之四在于提供具有彩色潜影的产品。根据产品表面潜影是一重潜影还是两重及两重以上的多重潜影，产品可以分为表面仅具有一重潜影的彩色潜影产品和表面具有多重潜影的彩色潜影产品。

所述产品为贵金属的箔材类或章条类产品。

所述产品的材质采用金、银、铌、铂、镍中任意一种金属或多种金属的合金。

所述产品为纪念硬币、纪念章、纪念条、瓶盖、银行卡、门票、标贴、防伪纸张中的任意一种或多种。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（１）本发明提供的一种彩色潜影模具制造方法，在模具成型面上激光加工可以对白光进行分色的类光栅条纹结构，并结合运用光影遮挡原理的潜影结构，制作用于加工彩色潜影产品的模具；

（２）本发明提供的一系列具有彩色潜影的产品，表面具有作为分色器的类光栅条纹结构和作为选色器的基元，在不影响产品纯度的前提下，实现了色彩变幻的多重潜影呈像效果，显著提高了产品的艺术表现力和防伪能力。

附图说明

图1为一种具有彩色潜影的产品的制造方法的流程示意图。

图2为类光栅条纹结构的局部放大示意图。

图3为作为选色器的基元的外形结构分别为线条状、三棱锥型、四棱锥型时的示意图；其中，图3a中基元外形结构为线条状；图3b中基元外形结构为三棱锥型；图3c中基元外形结构为四棱锥型。

图4为以一个固定角度观察时，由于基元和微点的形位关系，仅呈现一重图像的原理示意图。

图5为白光经过类光栅条纹结构在纵向反射成不同色彩光束，而后经过基元遮挡，在观察者视野中呈现不同色彩视觉效果的原理示意图。

图6为白光经过类光栅条纹结构在平面角度反射成不同色彩光束，而后经过基元遮挡，在观察者视野中呈现不同色彩视觉效果的原理示意图。

图7为“长”“城”二重潜影叠合的示意图。

图8为“长”“城”“金”“银”四重潜影叠合的示意图。

图9为由若干1#微点组成的“长”字。

图10为由若干2#微点组成的“城”字。

图11为由若干3#微点组成的“金”字。

图12为由若干4#微点组成的“银”字。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的技术特征、目的和效果，现结合附图以实施例具体说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

本实施例提供了彩色潜影模具制造方法，加工成型面上具有基元、微点、类光栅条纹结构的模具，用此模可用于制造兼具幻彩视觉效果和较高防伪性能的产品。

本发明提供的彩色潜影模具制造方法，根据产品表面是否设计了浮雕曲面而具体分为两种。

第一种，产品表面未设计浮雕曲面。

此时，一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指按照图案设计内容在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元和微点的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

第二种，产品表面设计了浮雕曲面。

此时，一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后根据潜影图案的呈像需求在模具的成型面上设计高低起伏的浮雕曲面，并在浮雕曲面上设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元、微点和浮雕曲面的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

上述两种具体的彩色潜影模具制造方法，都是将幻彩技术与多重潜影技术相结合，加工出的模具是一种彩色潜影模具。

本实施例中一种彩色潜影模具，包括模具本体，所述模具本体的成型面上同时具有凹于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在微点上的类光栅条纹结构；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成。

用上述模具压制的产品，产品表面呈现彩色潜影图案。所述产品表面具有凸于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在产品表面上的类光栅条纹结构；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成。

用此方法制造的模具压制出的产品实现了彩色潜影防伪，观者从不同角度可以观察到不同的彩色图文。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，在彩色潜影模具制造方法中增加镜面抛光和/或离子镀膜的工序，即所述刻板过程中包括依次进行的机械雕刻、镜面抛光、激光刻蚀、离子镀膜工序。工序中镜面抛光、离子镀膜两道工序不是必要工序，可以根据实际情况进行选配。

此时，一种具有彩色潜影的产品的制造方法，先准备模具和坯饼，再将模具安装在压力机上，通过压力机模压坯饼制成产品。如图1所示，准备模具时，需先进行图案设计再刻板，而所述刻板过程中包括依次进行的机械雕刻、镜面抛光、激光刻蚀、离子镀膜工序。

一、图案设计

图案设计根据产品设计说明书决定在特定区域内实现彩色潜影，根据设计需要输出雕刻加工文件、激光加工文件。

具体是指图案设计时，先设计潜影图案，然后根据潜影图案的呈像需求在模具的成型面上设计高低起伏的浮雕曲面，并在浮雕曲面上设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上。

若产品上有设计浮雕曲面，在潜影图案设计完成后，根据潜影图案的呈像需求在模具的成型面上设计高低起伏的浮雕曲面，并在浮雕曲面上设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上。

若产品上未设计浮雕曲面，在潜影图案设计完成后，省去在模具成型面上设计浮雕曲面的操作，直接根据潜影图案在模具成型面上设计密集分布的基元和由设计好的潜影图案分解成的若干细小的比基元小的微点，还需要将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上。

进一步地，图案设计过程中，还需要考虑作为分色器的类光栅条纹结构的设计和作为选色器的基元的设计。

A、分色器的设计

作为分色器的类光栅条纹结构是一种微结构，由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成。局部放大的类光栅条纹结构如图2所示，a为细条纹的宽度、b为细条纹的间距。其中，细条纹的间距是指相邻细条纹之间最小间隙及细条纹本体宽度之和。所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。进一步地，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。

类光栅条纹结构先使用飞秒激光器在模具表面实现，再通过模具转印到坯饼上，最终在产品表面显现出对应的类光栅条纹结构。利用光栅分色的原理，白光通过类光栅条纹结构反射后，分离成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色彩的光束。类光栅条纹的间距可调，角度可调。间距越小，对白光的分光效果越好，各种色彩光束的可视角度越大；角度的细微转变，可以在观察角度不变的情况下，实现不同区域的不同色彩。这是后面选色器实现精准色彩控制的前提。

进行类光栅条纹结构的设计时，需要根据设计需求，设计类光栅条纹结构的角度、位置以及分布。尤其是当产品需要显示多重潜影时，更要求类光栅条纹结构在特定区域内实现特定角度的分布。作为分色器的类光栅条纹结构中细条纹的最小尺度为0.0005mm，此设计能够使白光发生色散。所述细条纹的宽度a为0.0005mm-0.0007mm;细条纹的间距b在0.0005mm至0.001mm之间可调。多个类光栅条纹结构连续分布或断续分布。而且，多个类光栅条纹结构在成型面上全区域分布或局部区域分布。

需要说明的是，本实施例中尺度表示某一结构（例如：基元、细条纹等）在三维空间占有的立体空间在任一维度的长度单位。

B、选色器的设计

作为选色器的基元，属于三维浮雕结构，通常产品上的基元外形结构采用线条状或半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

如图3所示，作为选色器的基元的外形结构分别为线条状、三棱锥型、四棱锥型，从每一条边都只能观测到一个微点。图3a中，基元的外形结构为线条状，左侧设计黄色微点（1#微点），右侧设计右侧红色微点（2#微点）。图3b中，基元的外形结构为三棱锥型，以顺时针方向依次观察，三棱锥型的三个底边对应的三个方向分别设计黄色微点（1#微点）、红色微点（2#微点）、绿色微点（3#微点）。图3c中，基元的外形结构为四棱锥型，以顺时针方向依次观察，四棱锥型的四个底边对应的四个方向分别设计黄色微点（1#微点）、红色微点（2#微点）、绿色微点（3#微点）、蓝色微点（4#微点）。若继续变化成N棱锥型,从理论上讲可以实现N重潜影。

如图4所示，以一个固定角度观察时，周围的黄色微点（1#微点）等其他微点都被凸起的选色器所遮挡，实现了隐藏效果。观者只能看到蓝色微点（4#微点），所以由若干蓝色微点（4#微点）组成的图文显现出来。

位于产品表面的基元，作为选色器，是选择分布的一系列凸起结构，如图5所示，白光经过类光栅条纹结构反射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色彩光束，代号分别为1、2、3、4、5、6、7，经过选色器的阻挡，2号-7号色彩光束被阻挡，红色光束（代号为1）进入观察者视野，实现了该点的红色显示。类似的，如果降低选色器高度，3号-7号色彩光束被阻挡，红色光束（1号）和橙色光束（2号）进入观察者视野，则实现了该点的红色+橙色的复合光显示。再降低选色器高度，4号-7号色彩光束被阻挡，红色光束（1号）、橙色光束（2号）和黄色光束（3号）进入观察者视野，则实现了该点的红色+橙色+黄色的复合光显示。以此类推，选色器的高度选择可以实现从红色至白色的广域色彩显示。

再从平面角度考虑，如图6。与高度一样，平面结构同样会对色彩光束起到阻挡作用。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色彩光束，编号同上。经过选色器的阻挡，1号-6号色彩光束被阻挡，紫色光束（代号为7）进入观察者视野，实现了该点的紫色显示。以此类推，可以实现紫色、紫色+蓝色、紫色+蓝色+青色。。。。。。，也就是说实现了从紫色至白色的广域色彩显示。

如表1所示，综合选色器的高度与平面作用，选色器实现了广域的色彩显示。

表1

进一步地，所述基元的平面尺度范围从0.01mm至0.1mm可调；基元的高度范围从0.01mm至0.1mm可调。

二、机械雕刻

所述机械雕刻，是指在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元、微点、浮雕曲面的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围。机械雕刻具有精确度高、选色器深度、坡度、尖角弧度等可量化、可调整的优点。通过球形刀、V形刀等不同雕刻刀形的选择，可以精确控制基元的外型及尺寸、位置。

模具上的基元凹于模具本体表面，转印到坯饼上以后，基元凸于坯饼的表面，此时坯饼上凸起的基元作为选色器，使得人的视线被部分遮挡，而只能看到位于基元某个方向上的微点，而看不到视觉背面的微点。

所述微点为凹形或凸形，如果在模具本体上的微点为凹形，转印到坯饼上以后，微点就为对应的凸形；同理，如果在模具本体上的微点为凸形，转印到坯饼上以后，微点就为对应的凹形。

所述微点为半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

三、镜面抛光

所述镜面抛光，是指对整个成型面进行抛光。使用传统机械抛光法一直难以实现微米级的表面抛光，本实施例中采用溅射抛光对整个成型面尤其是浮雕曲面进行抛光，实现微米级的表面抛光。

四、激光刻蚀

所述激光刻蚀，是指在成型面上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构。本实施例中可由飞秒级激光器基于激光LIPSS技术制作类光栅条纹结构，通过控制激光输出功率、脉冲数量、扫描速度、频率等可调节条纹线宽和条纹间距。

所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。多个类光栅条纹结构连续分布或断续分布。多个类光栅条纹结构在成型面上全区域分布或局部区域分布。

五、离子镀膜

所述离子镀膜，是指对整个成型面进行镀膜。当模具采用金属材料时，作为一种具体微结构的类光栅条纹结构在模具本体上形成，具有金属材料的物理特性，可以直接在模具的成型面离子镀膜而不影响其效果。镀膜可以显著提升模具的表面硬度，提高模具的耐印量，实现图案的批量转移。

六、压印

将彩色潜影模具安装在压力机上，通过压力机模压坯饼制成产品。

由上述方法采用金属尤其是贵金属材质制造表面具有一重或多重彩色潜影的箔材类或章条类产品。当前市场上的贵金属产品，为了保持金、银的纯净度，只能通过亮面与砂面来表现图案间的层次关系，表现形式单一，也难以实现高水平的防伪效果。彩色潜影技术在贵金属产品上的应用，将五彩斑斓的色彩带入贵金属产品领域，不但使得贵金属产品进入了彩色时代，极大地提升了产品的艺术表现力，而且显著提高了防伪能力，在造假者面前筑起一道高墙。

通常，选用金、银、铂等贵金属，或者选用铌、镍等一般金属，还可以选用合金材料，例如：包括金银系合金、金铂合金等等。此处金银系合金是指金与银组成的合金和以金银合金为基添加其他组元构成的金合金，主要有金银合金、金银铜合金和金银钯合金。

另一方面，产品包括但不限于箔材类、章条类。具体地产品可以是纪念硬币、纪念章、纪念条、瓶盖、银行卡、门票、标贴或防伪纸张等等。

以纪念硬币（又叫纪念币）、防伪纸张为例。现有的硬币上的幻彩技术采用传统全息照相术结合电铸翻压，本实施例则利用激光直刻实现幻彩效果；现有的防伪纸张（如钞券）上的多重潜影技术利用的是油墨凸点的遮挡作用，本实施例可利用贵金属本体的凸点起到遮挡作用。

本发明将硬币防伪中的幻彩技术与钞券防伪中的多重潜影技术相结合，在贵金属模具及其模压制成的贵金属产品表面实现了彩色潜影防伪，观者从不同角度可以观察到不同的彩色图文。

选用图3a中线条状基元，通过上述产品制造方法制造的产品上呈现“长”、“城”二重彩色潜影图案，如图7所示。

选用图3c中四棱锥型基元，通过上述产品制造方法制造的产品上呈现“长”、“城”、“金”、“银”四重彩色潜影图案，如图8所示。此四重彩色潜影图案单独分解的单色图案如图9、图10、图11、图12。

图9为由若干1#微点组成的“长”字。

图10为由若干2#微点组成的“城”字。

图11为由若干3#微点组成的“金”字。

图12为由若干4#微点组成的“银”字。

需要说明的是，模具和产品上基元相互对应：模具上基元凹于成型面，产品上基元则凸于表面，且模具和产品上基元外形结构轮廓一致。

模具和产品上微点相互对应：模具上微点凹于成型面，产品上微点则凸于表面，且模具和产品上微点外形结构轮廓一致。当然，模具上微点也可以加工成凸于成型面，是的转印后产品表面的微点凹于产品表面。

模具和产品上类光栅条纹结构相互对应：模具上类光栅条纹结构为直线段或曲线段，产品表面的类光栅条纹结构呈现与模具成型面的类光栅条纹结构凹部、凸部位置相反对应的直线段或曲线段。

通常，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。相对于模具本体的基准面，同一重潜影图案的所有微点都位于同一高度。相对于模具本体的基准面，每个基元的不同方向上的微点都位于同一高度。

进一步地，相邻细条纹的间距为0.0005mm-0.0010mm。所述细条纹的宽度为0.0005mm-0.0007mm。所述细条纹的最小平面尺度为0.1mm。所述基元的纵深度为0.01mm-0.1mm；所述基元的平面尺度为0.01mm-0.1mm。

实施例3：

本实施例单独具体说明一种彩色潜影模具，包括模具本体，所述模具本体的成型面上同时具有凹于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在微点上的类光栅条纹结构；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；而且，同一重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造相同，不同重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造不同。

进一步地，所述模具的成型面整体呈高度一致的平面，或者所述模具的成型面整体呈高低起伏的浮雕曲面。

进一步地，所述类光栅条纹结构的构造包括细条纹的形状、细条纹的宽度、相邻细条纹的间距、细条纹的倾斜角度。

进一步地，所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。

进一步地，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。

进一步地，相邻细条纹的间距为0.0005mm-0.0010mm。

进一步地，所述细条纹的宽度为0.0005mm-0.0007mm。

进一步地，所述细条纹的最小平面尺度为0.1mm。

进一步地，所述基元的纵深度为0.01mm-0.1mm；所述基元的平面尺度为0.01mm-0.1mm。

进一步地，所述基元为线条状或半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

进一步地，所述微点为半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

进一步地，所述微点为凹形或凸形。

进一步地，相对于模具本体的基准面，同一重潜影图案的所有微点都位于同一高度。

本实施例借助于飞秒激光直刻技术，在模具表面生成类光栅条纹结构。类光栅条纹结构还可以描述为LIPSS微结构，即激光诱导周期性表面微结构。类光栅条纹结构通过模具转印到产品表面，模具和产品上位置对应的类光栅条纹结构其凸部、凹部刚好相反。由于类光栅条纹结构中细条纹间距接近可见光波长，可实现白光的色散，在白光照射肉眼观察的情况下可以实现特定区域的结构色分布以及发散状、螺旋状等各种动态彩色变换效果。再结合潜影设计中基元与微点之间的形位关系，利用光影遮挡原理，制作出模具。最后通过模压方式转移到金银等贵金属产品上，实现了彩色潜影的批量化复制。彩色潜影的定义是白光照射下，产品转动不同的角度，肉眼可以观察到不同彩色的隐藏文字或图案。

实施例4：

本实施例单独具体说明一种具有彩色潜影的产品，产品表面具有凸于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在产品表面上的类光栅条纹结构；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；而且，同一重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造相同，不同重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造不同。

进一步地，为贵金属的箔材类或章条类产品。

进一步地，所述产品的材质采用金、银、铌、铂、镍中任意一种金属或多种金属的合金。

进一步地，所述产品为纪念硬币、纪念章、纪念条、瓶盖、银行卡、门票、标贴、防伪纸张中的任意一种或多种。

进一步地，所述类光栅条纹结构的构造包括细条纹的形状、细条纹的宽度、相邻细条纹的间距、细条纹的倾斜角度。

进一步地，所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。

进一步地，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。

进一步地，相邻细条纹的间距为0.0005mm-0.0010mm。

进一步地，所述细条纹的宽度为0.0005mm-0.0007mm。

进一步地，所述细条纹的最小平面尺度为0.1mm。

进一步地，所述基元的纵深度为0.01mm-0.1mm。

进一步地，所述基元的平面尺度为0.01mm-0.1mm。

进一步地，所述基元为线条状或半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

进一步地，所述微点为半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

进一步地，所述微点为凹形或凸形。

进一步地，相对于模具本体的基准面，同一重潜影图案的所有微点都位于同一高度。

进一步地，产品表面为高低起伏的浮雕曲面，浮雕曲面上具有凸于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在产品表面上的类光栅条纹结构。

进一步地，产品表面的彩色潜影图案有2-9重。

类光栅条纹结构产生的结构色，又称物理色，是由于纳米级的细微结构，使得反射光线发生衍射、干涉而产生的各种颜色。借助于纳米光学结构的设计，对反射白光的调制、分色，实现在不同的区域内以不同的颜色显示。这种纳米光学结构可以通过模压方式转移至金银等贵金属产品的表面，在不改变贵金属成分的前提下，实现色彩变化。这是区别于传统色素色着色方式的。

另一方面，基元和微点共同构成了潜影结构。潜影结构设计，指利用遮挡原理，以凸起的点、线等三维结构为单元，在特定角度雕刻微点，在其相对应的角度观察时可见，其他角度则不可见，以此为起点，可以实现一重、两重、三重等文字、图案的潜影结构。一个潜影结构对应一重潜影图案。

在某一重潜影结构的微点上构造相同的类光栅条纹结构，就可以实现该潜影结构对应的潜影图案的彩色显示，为不同潜影结构的微点设计不同构造的类光栅条纹结构，就可以实现多个角度观察到不同的彩色隐藏文字或图案，即观察者从不同角度观察到不同色彩的潜影图案。

实施例5：

本实施例在实施例1-实施例4的基础上，公开一种贵金属产品模压制作方法，借助于飞秒激光直刻技术，在彩色潜影模具表面生成LIPSS微结构实现白光的色散，结合LIPSS微结构的设计，在白光照射肉眼观察的情况下实现特定区域的结构色分布以及发散状、螺旋状等各种动态彩色变换效果；再结合潜影结构设计，利用光影遮挡原理，制作出具有彩色潜影的彩色潜影模具；最后通过模压方式转移到金银等贵金属产品上，实现彩色潜影的批量化复制。

为了更好是说明本实施例中的技术方案，需要对此技术方案中一些技术名词进行说明。

1、彩色潜影，是指白光照射下模具转动不同的角度肉眼可以观察到的不同的彩色隐藏文字或图案。

2、LIPSS微结构，又称类光栅条纹结构，即激光诱导周期性表面微结构，是一种纳米级的细微结构。

3、潜影结构设计，指利用遮挡原理，以凸起的点、线为单元，在特定角度雕刻微点，在其相对应的角度观察时可见，其他角度则不可见，以此为起点，可以实现一重、两重、三重等等潜影文字、图案。

本实施例中通过LIPSS微结构产生的结构色，又称物理色，是由于纳米级的细微结构使得反射光线发生衍射、干涉而产生的各种颜色。借助于LIPSS微结构的设计，对反射白光的调制、分色，实现在不同的区域内以不同的颜色显示。这种LIPSS微结构可以通过模压方式转移至金银等贵金属产品的表面，在不改变贵金属成分的前提下，实现色彩变化。这是区别于传统色素色着色方式的。

在某一重潜影结构的微点上构造相同的LIPSS微结构，就可以实现该潜影结构对应的潜影图案的彩色显示，为不同潜影结构的微点设计不同构造的LIPSS微结构，就可以实现多个角度观察到不同的彩色隐藏文字或图案，即观察者从不同角度观察到不同色彩的潜影图案。而且，这种LIPSS微结构同样是可以通过模压方式转移至金银等贵金属产品上的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (37)

1.一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上，其特征在于，所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指按照图案设计内容在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元和微点的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

2.根据权利要求1所述的一种彩色潜影模具制造方法，其特征在于，所述刻板还在机械雕刻之后、激光刻蚀之前增加镜面抛光，对整个成型面进行抛光。

3.根据权利要求2所述的一种彩色潜影模具制造方法，其特征在于，所述镜面抛光为溅射抛光。

4.根据权利要求1所述的一种彩色潜影模具制造方法，其特征在于，所述刻板还在激光刻蚀之后增加离子镀膜，对整个成型面进行镀膜。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种彩色潜影模具制造方法，其特征在于，所述激光刻蚀采用激光LIPSS技术，通过飞秒级激光器刻蚀类光栅条纹结构。

6.根据权利要求5所述的一种彩色潜影模具制造方法，其特征在于，所述激光刻蚀过程中通过控制激光输出功率、脉冲数量、扫描速度、频率调节类光栅条纹结构的条纹宽度和条纹间距。

7.一种彩色潜影模具制造方法，包括图案设计、刻板，图案设计时，先设计潜影图案，然后根据潜影图案的呈像需求在模具的成型面上设计高低起伏的浮雕曲面，并在浮雕曲面上设计密集分布的基元，再把设计好的潜影图案分解成若干细小的比基元小的微点，并将组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上，其特征在于，所述刻板包括机械雕刻和激光刻蚀；所述机械雕刻是指在模具表面通过机械雕刻的方式加工包括基元、微点和浮雕曲面的成型面，微点位于基元的壁面或底部周围；所述激光刻蚀是指在微点上激光加工出由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成的类光栅条纹结构；同一重潜影图案对应的微点上加工相同构造的类光栅条纹结构，不同潜影图案对应的微点上加工不同构造的类光栅条纹结构。

8.一种彩色潜影模具，包括模具本体，其特征在于，所述模具本体的成型面上同时具有凹于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在微点上的类光栅条纹结构；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；而且，同一重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造相同，不同重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造不同。

9.根据权利要求8所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述类光栅条纹结构的构造包括细条纹的形状、细条纹的宽度、相邻细条纹的间距、细条纹的倾斜角度。

10.根据权利要求9所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。

11.根据权利要求9所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。

12.根据权利要求11所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，相邻细条纹的间距为0.0005mm-0.0010mm。

13.根据权利要求9所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述细条纹的宽度为0.0005mm-0.0007mm。

14.根据权利要求9所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述细条纹的最小平面尺度为0.0005mm。

15.根据权利要求9-14任一项所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述基元的纵深度为0.01mm-0.1mm；所述基元的平面尺度为0.01mm-0.1mm。

16.根据权利要求8所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述基元为线条状或半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

17.根据权利要求8所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述微点为半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

18.根据权利要求8所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，所述微点为凹形或凸形。

19.根据权利要求8所述的一种彩色潜影模具，其特征在于，相对于模具本体的基准面，同一重潜影图案的所有微点都位于同一高度。

20.一种具有彩色潜影的产品的制造方法，其特征在于，包括准备权利要求8所述的彩色潜影模具和坯饼，将彩色潜影模具安装在压力机上，通过压力机模压坯饼制成产品。

21.一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，产品表面具有凸于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在产品表面上的类光栅条纹结构；所述类光栅条纹结构由一系列间隔接近可见光波长的细条纹组成；所述微点比基元小，微点位于基元的壁面或底部周围，组成同一重潜影图案的所有微点都设计在基元的同一个方向上；而且，同一重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造相同，不同重潜影图案对应的微点上的类光栅条纹结构构造不同。

22.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述产品为贵金属的箔材类或章条类产品。

23.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述产品的材质采用金、银、铌、铂、镍中任意一种金属或多种金属的合金。

24.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述产品为纪念硬币、纪念章、纪念条、瓶盖、银行卡、门票、标贴、防伪纸张中的任意一种或多种。

25.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述类光栅条纹结构的构造包括细条纹的形状、细条纹的宽度、相邻细条纹的间距、细条纹的倾斜角度。

26.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述类光栅条纹结构中的细条纹的形状为直线或曲线，即细条纹为直线段或曲线段。

27.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述类光栅条纹结构中的细条纹等间距分布。

28.根据权利要求27所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，相邻细条纹的间距为0.0005mm-0.0010mm。

29.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述细条纹的宽度为0.0005mm-0.0007mm。

30.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述细条纹的最小平面尺度为0.0005mm。

31.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述基元的纵深度为0.01mm-0.1mm；所述基元的平面尺度为0.01mm-0.1mm。

32.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述基元为线条状或半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

33.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述微点为半球型或圆锥型或圆坛型或棱锥型或圆柱型或多棱柱型。

34.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，所述微点为凹形或凸形。

35.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，相对于模具本体的基准面，同一重潜影图案的所有微点都位于同一高度。

36.根据权利要求21所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，产品表面为高低起伏的浮雕曲面，浮雕曲面上具有凸于表面的基元、由潜影图案分解成的若干细小的微点和分布在产品表面上的类光栅条纹结构。

37.根据权利要求21-36任一项所述的一种具有彩色潜影的产品，其特征在于，产品表面的彩色潜影图案有2-9重。

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