ES2884269T3

ES2884269T3 - Elemento de seguridad, disposición de seguridad, método para su producción y método de autentificación utilizando los mismos

Info

Publication number: ES2884269T3
Application number: ES16823221T
Authority: ES
Inventors: Jean-Luc Dorier; Benito Carnero
Original assignee: SICPA Holding SA
Current assignee: SICPA Holding SA
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: CL2018001277A1; US20180361778A1; WO2017103119A1; MY187707A; EP3390067B1; EP3390067B9; BR112018007780A2; EP3390067A1; BR112018007780B1; US10493789B2

Abstract

Un elemento de seguridad, que comprende un primer y un segundo patrón formados en o sobre un sustrato, el primer patrón (105; 205) está formado por elementos discretos (105a-105g; 205a-205c) de un primer material, que están distribuídos sobre una primera región (101) del sustrato (100; 200), el segundo patrón (106; 206) está formado por elementos discretos (106a-106i; 206a-206c) de un segundo material, que están distribuidos sobre una segunda región (102) del sustrato (100; 200), dicho segundo material es diferente de dicho primer material, dichas primera y segunda regiones del sustrato, se superponen, los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, están distribuidos aleatoriamente, una parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205) se superpone con una parte de los elementos discretos de dicho segundo patrón (106; 206), el elemento de seguridad está definido por el primer patrón (105; 205), el segundo patrón (106; 206) y un tercer patrón (107; 207) formados por la superposición de algunos o todos los elementos discretos de dicho primer y segundo patrón, y el primer material (INK1) comprende un primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el cual mediante excitación por radiación electromagnética cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación λ1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un primer rango de longitud de onda de emisión λ1e, en donde el segundo material (INK2) comprende un segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), el cual mediante excitación por radiación electromagnética cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación λ2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un segundo rango de longitud de onda de emisión λ2e, y en donde dicho primer rango de longitud de onda de emisión λ1e del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), se superpone con el rango de longitud de onda de excitación λ2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), de manera que tras la irradiación con radiación electromagnética dentro del rango de longitud de onda de excitación λ1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2) es excitado en el área de superposición de los elementos discretos, para emitir radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de emisión λ2e, en donde dichos primer y segundo patrones se forman de manera que: dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206), que se superponen con dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), se forman sobre dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), o dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), que se superponen con dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206), se forman sobre dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206) siempre que el primer material sea sustancialmente translúcido o transparente a la radiación electromagnética en el segundo rango de longitud de onda de emisión λ2e.

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de seguridad, disposición de seguridad, método para su producción y método de autentificación utilizando los mismos

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo de elementos de seguridad y métodos de autentificación, utilizados para verificar el origen, veracidad y/o autenticidad de ítems, como productos o documentos de valor.

Antecedentes de la invención

Muchos productos de valor comercial necesitan ser protegidos de falsificación e imitación. Con este fin, los productos de alto valor, como perfumes o relojes, así como también documentos de valor, como billetes, estampillas de impuestos, tarjetas de crédito, etc., normalmente están provistos de elementos de seguridad.

Los elementos de seguridad típicos incluyen por ejemplo, hologramas, marcas con tintes luminiscentes o emisión de pigmentos en el espectro visible mediante excitación por ejemplo, a través de radiación UV (un ejemplo de tintas fluorescentes que pueden usarse para aplicaciones de seguridad está descrito en US2005/0120907A1), marcas de agua o elementos gráficos que utilizan un tipo específico de pigmento que no está disponible fácilmente y/o el cual proporciona una impresión óptica mediante una orientación específica del pigmento, la cual es difícil de lograr con un equipo disponible comercialmente. Un ejemplo de este último es por ejemplo, los denominados efectos de “barra rodante”, que pueden ser proporcionados orientando partículas magnéticas no esféricas.

Un inconveniente de dichos elementos de seguridad, es que pueden ser relativamente fáciles de reproducir y/o no son legibles por máquina. Además, los elementos de seguridad típicamente son proporcionados de manera idéntica en los productos del mismo tipo, de manera que no pueden ser utilizados para identificar un producto específico y no pueden ser utilizados para distinguir entre diferentes productos del mismo tipo. Sin embargo, esto es deseable en muchos campos comerciales, ya que permite rastrear un producto sobre la cadena de distribución, para identificar artículos robados.

Con el objeto de solucionar estos problemas, el arte previo sugiere utilizar tipos específicos de códigos, como códigos alfanuméricos de verificación de productos, códigos de barra o códigos QR. Sin embargo, el problema de dichos códigos es que la información contenida en ellos puede ser fácilmente decodificada. Además, es posible que los falsificadores anticipen, dentro de ciertos límites, un código que podría ser considerado auténtico, ya que los algoritmos utilizados para la producción de dichos códigos son de dominio público o pueden ser obtenidos analizando la información proporcionada en una serie de productos auténticos.

Con el fin de abarcar estos problemas de códigos prediseñados, el arte previo sugiere utilizar características de distribución aleatoria que son únicas para cada producto y son almacenadas en una base de datos, de ese modo, para permitir la identificación de un producto como genuino en comparación con las entradas de la base de datos. La distribución aleatoria forma una característica de seguridad que no se puede anticipar, ya que no es un código prediseñado.

Un documento que describe dicha tecnología es GB 2324 065 A, el cual describe un código de identificación para billetes o tarjetas de crédito que comprende un patrón de cuentas aleatorias en una matriz plástica. La posición de las cuentas dentro de la matriz plástica es única para cada producto, como tarjeta de crédito o billete y por ejemplo, la posición de una secuencia de cuentas sobre o bajo una línea representa los unos y ceros en un código binario, que es utilizado para identificar el producto.

Una tecnología similar se describe en EP 1953684 A1, el cual describe un medio de autentificación que incluye una disposición aleatoria de manchas. Este documento describe que dicha disposición única de manchas se puede obtener, por ejemplo pulverizando una tinta, la cual puede ser convencional u oculta, de manera de ser detectable sólo bajo condiciones de iluminación específicas. La disposición aleatoria de manchas forman un código legible por máquina que puede ser leído mediante procesamiento de imágenes, formando un descriptor o conjunto de datos que corresponde a la disposición de manchas. En US 7.687.271 B2, se describe una tecnología relacionada que utiliza marcadores químicos invisibles que son ubicados aleatoriamente dentro de un material como matriz, formando un patrón aleatorio que puede ser utilizado para autentificación al compararlo con una base de datos. Un problema común de todas las tecnologías descritas anteriormente, es que la formación de la disposición de manchas o marcadores químicos y posteriormente el registro del patrón resultante, son ejecutados en una base de datos en un lugar único, es decir, un lugar de fabricación. Sin embargo, actualmente muchos productos comerciales son preparados en procesos de multietapas realizados en diferentes lugares o por diferentes fabricantes. Un ejemplo es la producción de un motor a reacción donde las aspas de la turbina pueden ser preparadas de un material específico altamente resistente en un primer lugar y el motor es montado en otro lugar por mecánicos calificados. En dicho caso, sería conveniente tener disponible un medio para asegurarse que se ha utilizado el material correcto y que el montaje ha sido efectuado correctamente. Un elemento de seguridad que proporciona autentificación para cualquiera de estos casos, podría no ser suficiente para probar ambos y sería conveniente un único elemento de seguridad que identifique claramente un ítem producido específico y que sea capaz de rastrear el curso de fabricación de una manera simple y sin embargo, única.

Otro ejemplo de elementos de seguridad de la técnica anterior aparece divulgado en el documento US2009/0074231A1 en relación con un artículo seguro, en concreto, un documento de seguridad y/o valioso, que comprende: al menos un sustrato, al menos una estructura de autentificación visible, al menos una zona de inspección definida al menos en parte por la estructura de autentificación, delimitando la estructura de autentificación al menos en parte el contorno de la zona de inspección y/o sirviendo para ubicar la zona de inspección, en la zona de inspección, al menos un elemento de identificación diferente de la estructura de autentificación, permitiendo suministrar la zona de inspección una información de identificación con al menos una característica, en concreto, espacial o física, de dicho al menos un elemento de identificación.

Un ejemplo más de elementos de seguridad de la técnica anterior aparece divulgado en el documento WO 2009/010714 en relación con un dispositivo de seguridad que comprende un sustrato que tiene una región de visualización. Un primer patrón de un primer color y un segundo patrón de un segundo color se imprimen en un lado de la región de visualización. Un tercer patrón del primer color y un cuarto patrón del segundo color se imprimen en el otro lado de la región de visualización. Los patrones primero y segundo en un lado de la región de visualización se superponen con los patrones cuarto y tercero respectivamente en el otro lado de la región de visualización, por lo que a) cuando cada lado de la región de visualización se ve con luz reflejada, los patrones de ese lado pueden distinguirse por al menos sus colores, y b) cuando la región de visualización se ve con luz transmitida, desde cualquier lado del sustrato, la región de visualización es lo suficientemente transparente como para que la mezcla de colores sustractivos entre los diferentes colores superpuestos dé como resultado poder ver un color resultante único percibido.

El documento WO2005/104008 A1 describe uno de los métodos para verificar la autenticidad de un artículo, que implica producir una representación de un patrón de distribución de partículas de marcador químico distribuido aleatoriamente en el artículo y producir una señal de coincidencia cuando la representación coincide al menos en parte con una representación predefinida del patrón de distribución del marcador químico distribuido aleatoriamente en el artículo.

Problemas solucionados mediante la presente invención

La presente invención se dirige en general a proporcionar un nuevo elemento de seguridad capaz de mejorar el nivel de seguridad proporcionado por los elementos de seguridad del arte previo.

Un objetivo en particular de la presente invención, es proporcionar un elemento de seguridad que proporcione un alto nivel de seguridad en la extrema dificultad para falsificar o reproducir y que no pueda ser previsto de una serie de productos genuinos, sin embargo, que pueda ser preparado a bajo costo sin equipamientos complicados. Otro objetivo de la presente solicitud es proporcionar un elemento de seguridad que proporcione varios niveles de seguridad en relación a que contiene diferentes patrones que son revelados bajo diferentes condiciones, como diferentes condiciones de observación, de ese modo, para aumentar el nivel de seguridad con respecto a las características de seguridad de distribución aleatoria del arte previo.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un elemento de seguridad que proporcione un medio para garantizar la autenticidad de un producto o ítem a lo largo de toda la producción o cadena de distribución.

Sumario de la invención

La presente invención puede ser resumida mediante los siguientes aspectos. Otros aspectos y realizaciones preferidas serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.

Se proporciona un elemento de seguridad tal y como se define en la reivindicación 1.

El elemento de seguridad puede ser tal que el primer material (INK1) comprende uno o ambos de un primer tinte (DYE1) y un primer pigmento, y el segundo material (INK2) comprende uno o ambos de un segundo tinte (DYE2) y un segundo pigmento.

El elemento de seguridad de acuerdo a otra realización, es aquel donde los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, no son distinguibles visualmente del sustrato. Preferentemente, los elementos discretos de uno del primer patrón y del segundo patrón no son distinguibles visualmente del sustrato y los elementos discretos del otro del primer patrón y del segundo patrón, son distinguibles visualmente del sustrato. En el presente documento “distinguibles visualmente” y “no distinguibles visualmente” indican de manera típica, la distinguibilidad, la falta de la misma respectivamente, a simple vista de un observador humano saludable, bajo condiciones típicas de iluminación, tal como luz artificial o una lámpara incandescente.

El elemento de seguridad puede ser aquel donde el segundo rango de emisión de longitud de onda A2e se superpone o no se superpone con el primer rango de emisión de longitud de onda Ale. Además, el elemento de seguridad puede ser A1a-max < A1e-max < A2e-max, en donde A1a-max, A1e-max, A2e-max indican las longitudes de onda de los peaks de excitación y emisión en las respectivas regiones de excitación y emisión de longitud de onda del primer tinte (DYE1) o pigmento y el segundo tinte (DYE2) o pigmento, respectivamente.

El elemento de seguridad preferido de acuerdo a esta y a otras realizaciones es aquel donde los elementos discretos distribuidos aleatoriamente se obtienen pulverizando la tinta.

De acuerdo a otra realización, se proporciona un producto comercial o un documento de valor que comprende un elemento de seguridad, de acuerdo a cualquiera de las realizaciones anteriores.

De acuerdo a otra realización, se proporciona una disposición de seguridad, que comprende un elemento de seguridad de acuerdo a una de las realizaciones anteriores y un registro de datos de un índice para identificar dicho tercer patrón. La disposición de seguridad puede ser aquella que también comprende un registro de datos de un primer índice para identificar dicho primer patrón, un registro de datos de un segundo índice para identificar dicho segundo patrón y un registro de datos de un tercer índice para identificar dicho tercer patrón.

De acuerdo con la invención, en la reivindicación 11 se define un proceso para producir una disposición de seguridad.

De acuerdo con la invención, en la reivindicación 13 se define un método para autentificar un elemento de seguridad.

El método puede comprender las etapas adicionales de obtener una imagen de dicho primer patrón y aplicar una primera rutina de indexación predeterminada a dicha imagen obtenida, para generar un primer índice de dicho primer patrón, ingresar dicho depósito de dichos registros de datos y comparar dicho primer índice generado con el contenido de dicho depósito,

en donde dicha decisión de autentificación también se basa en dicha comparación de dicho primer índice generado con dicho contenido de dicho depósito.

Además, el método puede comprender las etapas adicionales de obtener una imagen de dicho segundo patrón y aplicar una segunda rutina de indexación predeterminada a dicha imagen obtenida, para generar un segundo índice de dicho segundo patrón, ingresar dicho depósito de dichos registros de datos, y comparar dicho segundo índice generado con el contenido de dicho depósito, en donde dicha decisión de autentificación también se base en dicha comparación de dicho segundo índice generado con dicho contenido de dicho depósito.

En la presente invención, los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, son distribuidos aleatoriamente. En una realización, los elementos discretos de uno del primer y segundo patrón, son distribuidos aleatoriamente y los elementos discretos del otro primer y segundo patrón, son distribuidos de manera no aleatoria. En otra realización, los elementos discretos del primer y del segundo patrón son distribuidos aleatoriamente.

Breve descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra un ejemplo de un elemento de seguridad de acuerdo a una realización;

La Fig. 2 muestra un ejemplo de una vista lateral de un elemento de seguridad de acuerdo a una realización;

La Fig. 3 muestra un ejemplo de una vista esquemática de una disposición de seguridad de acuerdo a una realización;

La Fig. 4 muestra un ejemplo de un método para producir una disposición de seguridad;

La Fig. 5 muestra un ejemplo de un método para autentificar un elemento de seguridad y una disposición de seguridad;

La Fig. 6 muestra realizaciones de la invención en una configuración de sistema relativa a la generación de un elemento de seguridad y disposición de seguridad inventivos y a la autentificación de dicho elemento de seguridad; La Fig. 7 muestra otro ejemplo de un elemento de seguridad de acuerdo a una realización;

La Fig. 8 muestra ejemplos de patrones de manchas de pulverización para explicar los aspectos de la presente invención;

La Fig. 9 muestra otros ejemplos de patrones de manchas de pulverización para explicar aspectos de la presente invención;

La Fig. 10 ilustra esquemáticamente las relaciones de longitud de onda entre dos tintes o pigmentos, que pueden interactuar energéticamente;

La Fig. 11 muestra un espectro de emisión y excitación de luminiscencia para dos tintes de ejemplo;

La Fig. 12 muestra un diagrama de flujo de un proceso de ejemplo del registro de firma en una base de datos; La Fig. 13 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un proceso de autentificación/identificación;

La Fig. 14 muestra un diagrama de flujo de otro ejemplo de un proceso de autentificación/identificación; La Fig. 15 muestra un diagrama de flujo de otro ejemplo de un método de autentificación/identificación; La Fig. 16 muestra un ejemplo de un método de indexación;

La Fig. 17 ilustra esquemáticamente un principio de trabajo simplificado de un nebulizador concéntrico;

La Fig. 18 ilustra esquemáticamente un ejemplo de un sistema de micropulverización;

La Fig. 19 ilustra esquemáticamente detalles de un sistema de micropulverización;

La Fig. 20 muestra gráficos de componentes de color en dos diferentes espacios de color, de acuerdo a una realización de mezcla de color;

La Fig. 21 muestra contornos extraídos utilizando una operación de deconvolución;

La Fig. 22 muestra contornos extraídos utilizando umbral de color; y

La Fig. 23 muestra histogramas relacionados al umbral de color de la Fig. 22.

La Figura 24, en particular las Figuras 24a a 24e, muestran realizaciones específicas de una superposición espectral, según lo ilustrado esquemáticamente en la Figura 10. Aquí, MAT1 y MAT2 son usados como sinónimos de INK1 e INK2, respectivamente.

Descripción detallada de la invención

En la presente solicitud, a los términos utilizados en la Memoria Descriptiva se les da su comprensión normal en el arte, a menos que se especifique lo contrario. Independiente de esto, a continuación se proporciona una lista de definiciones de los términos utilizados en la presente invención:

El término “que comprende” es utilizado abiertamente y permite la presencia de otros componentes que no están citados específicamente. Sin embargo, el término también abarca los significados más restrictivos “consiste en” y “consiste esencialmente en”, de manera que el término también abarca la posibilidad que los componentes no obligatorios y no citados, estén ausentes.

El término “al menos” es utilizado para indicar que obligatoriamente no menos de la cantidad citada está presente. Por ejemplo, el término “al menos dos” requiere la presencia de dos o más de los componentes citados, incluso también permite la posibilidad de otros componentes. El término no define un límite superior como tal, pero a menudo la cantidad de la especie o elementos citados es limitado en la práctica, como es sabido entre los expertos en el arte. En muchas instancias, un límite superior practicable es diez veces la cantidad citada (por ejemplo, veinte si “al menos dos” son citados), preferentemente cinco veces y más preferentemente dos veces o tres veces. Sin embargo, una manera similar, según lo mencionado anteriormente para el término “que comprende”, el término “al menos” también abarca la posibilidad que no más de la cantidad citada esté presente, por ejemplo, una cantidad exacta de dos si “al menos dos” es citado.

De manera similar, el término “x o más”, como “dos o más”, es utilizado para indicar que al menos la cantidad citada está presente, pero el término también abarca la posibilidad que más de los componentes citados, estén presentes. Mientras en muchos casos la cantidad mínima citada sería suficiente, podría ser preferible una cantidad o número mayor para ciertas aplicaciones. Nuevamente, el término per se no define un límite superior, pero a menudo la cantidad de la especie o elementos citados es limitada en la práctica, como bien se conoce entre los expertos en el arte. El término “uno o más” preferentemente significa uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis o siete, más preferentemente uno, dos, tres, cuatro o cinco o incluso más preferentemente uno, dos o tres, más preferentemente uno o dos y el término “dos o más” preferentemente significa dos, tres, cuatro, cinco, seis o siete, más preferentemente dos, tres, cuatro o cinco y aún más preferentemente dos o tres.

El término “rango de longitud de onda”, como en las expresiones “rango de longitud de onda de emisión” y “rango de longitud de onda de excitación”, generalmente indican el rango alrededor de un peak a una longitud de onda Amax, en la cual se observa la excitación o emisión, respectivamente. Más precisamente, define el área alrededor de un valor peak Amax en un espectro opcionalmente normalizado y espectro restado del fondo, según lo medido en un sustrato transparente como una película de plástico (por ejemplo, poliéster) o portador, incluyendo el peak respectivo y los márgenes del mismo hasta los puntos donde la línea de espectro opcionalmente normalizado y espectro restado del fondo cruza la base de referencia (es decir, la lectura del espectro opcionalmente normalizado y espectro restado del fondo donde el valor observado se convierte en cero). Este rango está centrado alrededor del peak respectivo Amax. De ese modo, un rango de longitud de onda también puede ser considerado como la amplitud del peak respectivo en un espectro de excitación o emisión. Como un ejemplo, si un primer tinte determinado presenta un peak en un espectro de excitación a 450 nm y la amplitud de este peak se extiende a las longitudes de onda de 440 y 460 nm, respectivamente, el rango de longitud de onda de excitación es desde 440 a 460 nm.

El término “tinta” puede abarcar cualquier composición que pueda ser utilizada para la formación de imagen o marca en un proceso de formación de imagen o impresión. Incluye tintas en base a agua y tintas orgánicas en base a disolvente utilizadas en procesos de impresión generalmente conocidos, como la impresión a inyección, impresión offset, impresión serigráfica, impresión litográfica, planografía o impresión calcográfica. En un significado preferido, el término “tinta” indica un material que puede ser aplicado a un sustrato mediante un proceso de pulverización y que se retiene en un sustrato. De ese modo, el término tinta incluye por ejemplo, barniz.

El término “patrón” es utilizado para indicar un montaje o disposición de una multiplicidad de elementos discretos de composición idéntica. En la presente invención, se forma un patrón sobre o en un sustrato apropiado.

El área ocupada por un patrón (también referida como área de patrón) puede ser de forma regular, como un cuadrado, rectángulo, triángulo o círculo, pero también puede ser de forma irregular sin límites claros. El área de patrón puede ser restringida visiblemente, como por una línea sólida, pero también puede ser sin restricciones, sin límites externos claros. Preferentemente, el área de patrón define una forma regular seleccionada de un rectángulo, cuadrado, triángulo e indicios, como logos, caracteres/letras y números.

Los términos “distribuido aleatoriamente” y “distribución aleatoria” indican una distribución de elementos discretos que no siguen ciertos criterios de construcción o un cierto esquema. También, la distribución no forma un patrón regular, de repetición. Una distribución aleatoria de elementos discretos es obtenida de un proceso aleatorio para la formación de elementos discretos en un sustrato. Un ejemplo de un proceso aleatorio para la formación de elementos discretos, es la pulverización de una composición de tinta, que conduce a una distribución aleatoria de las manchas de tinta (elementos discretos) en el sustrato. Otro ejemplo de una distribución aleatoria de elementos discretos es la distribución aleatoria de pequeñas partículas en un sustrato de papel obtenidas agregando una cantidad de partículas al material a granel, formando el sustrato durante el proceso de fabricación de papel.

El término “elementos discretos” es utilizado para indicar una entidad que forma y define una parte de un patrón. Un ejemplo de elemento discreto es una mancha de tinta obtenida de un proceso de pulverización. Otro ejemplo es una partícula de un material determinado.

La forma exterior de los elementos discretos no está limitada en particular y puede ser regular o irregular. Un ejemplo de un elemento discreto de forma regular es una mancha de tinta en la forma de un disco o elipse sólida. Sin embargo, dependiendo del método de fabricación, los elementos discretos típicamente tienen una forma levemente irregular en que no existe un punto perfecto o simetría de espejo presente en un único elemento discreto. De ese modo, un elemento discreto puede tener cualquier forma, entre una forma simétrica perfecta y una forma completamente irregular. También, por ejemplo en el caso de una mancha de pulverización de tinta, los elementos discretos pueden estar formados por gotas de tinta únicas, pero también pueden estar formados por múltiples gotas que forman manchas parcialmente superpuestas, que forman juntas un elemento discreto en el sentido de la presente invención.

El tamaño de los elementos discretos puede ser escogido adecuadamente y es típico que un elemento discreto pueda ser fácilmente detectado por la tecnología de detección disponible. En vista del propósito final planeado del elemento de seguridad de la presente invención, y en consideración de la necesidad de formar un patrón mediante la multiplicidad de elementos discretos en un área relativamente pequeña, el tamaño de los elementos discretos, expresado en términos de su equivalente diámetro determinado por un método microscópico y como el valor del número mediano Dn50 de la distribución del diámetro de los elementos discretos, es preferentemente pequeño, como de 200 micrómetros o menos.

El término “rango visible” significa de 400 a 700 nm, el “rango UV” de 40 a menos de 400 nm y “rango IR” más de 700 nm a 2400 nm.

“Fluorescencia” indica la emisión de radiación electromagnética desde un estado excitado de un material que tiene una durabilidad i de menos de 105 segundos en términos de degradación exponencial de acuerdo a e r- dónde t indica tiempo en segundos.

“Fosforescencia” indica la emisión de radiación electromagnética desde un estado excitado de un material que tiene una durabilidad i de menos de 10'5 segundos o más en términos de degradación exponencial de acuerdo a e * dónde t indica tiempo en segundos.

Una superposición espacial parcial se caracteriza por un área en o sobre un sustrato, en donde, cuando es vista desde un eje que se extiende perpendicular al plano del sustrato, existen al menos tres áreas reconocibles bajo ciertas condiciones de vista: un área en donde se proporcionan los elementos discretos del primer patrón, pero no los elementos discretos del segundo patrón, un área en donde se proporcionan los elementos discretos del segundo patrón, pero no los elementos discretos del primer patrón y un área en donde se proporcionan los elementos discretos del primer patrón y los elementos discretos del segundo patrón (superposición de elementos discretos). En algunas realizaciones, las ciertas condiciones de vista pueden incluir sólo longitudes de onda del rango visible, pero en otras realizaciones también pueden incluir o consistir en longitudes de onda en el rango UV y/o IR.

Si en la presente descripción se establece como preferida una realización, característica, aspecto o modo de la invención, se debe entender que es preferida para combinar la misma con otras realizaciones, características, aspectos o modos preferidos de la invención, a menos que existan incompatibilidades evidentes. Las combinaciones resultantes de realizaciones, características, aspectos o modos preferidos son parte de la divulgación de la presente descripción.

La presente invención también se refiere a un método para la autentificación de un artículo y de los artículos que portan un elemento de seguridad de la invención. El término “artículo” se debe entender en un sentido amplio e incluye, pero no se limita a billetes, papeles de valor, documentos de identidad, tarjetas, tickets, etiquetas, láminas de seguridad, hilos de seguridad, productos de valor, como perfume y envases de productos.

La Figura 1 muestra una primera realización de la presente invención. Se proporciona un sustrato 100 y comprende una primera región 101 y una segunda región 102. La primera y la segunda región se superponen al menos parcialmente. Las dos regiones también pueden ser idénticas o una de las regiones puede incluir a la otra. En la primera región 101, se proporciona una pluralidad de elementos discretos 105a a 105, la cual forma un primer patrón 105. En el ejemplo de la Figura 1, los elementos discretos se muestran como manchas de tinta, pero esto es sólo un ejemplo no limitante. La segunda región 102 contiene un segundo patrón 106 formado por los elementos discretos 106a-106i. En el ejemplo mostrado, el patrón 106 es un patrón cuadriculado de líneas horizontales y verticales, pero este nuevamente es sólo un ejemplo no limitante.

Un patrón, de acuerdo al significado de la presente descripción, es una disposición que es distintiva de su fondo, es decir, distintiva de la región respectiva del sustrato sobre o en el cual está provisto. Como tal, los elementos discretos del primer patrón no deben cubrir completamente la primera región del sustrato y los elementos discretos del segundo patrón no deben cubrir completamente la segunda región del sustrato, porque en ese caso no habría patrón. La cobertura del patrón expresada en términos de proporción del área cubierta de la región al área total de la región, es preferentemente menos de 50%, más preferentemente menos de 20%.

Los elementos discretos 105a-105g del primer patrón 105 son de un primer material, por ejemplo, una tinta de una primera composición aplicada al sustrato 100. Los elementos discretos 106a-106i del segundo patrón son de un segundo material, por ejemplo, una tinta de una segunda composición aplicada al sustrato 100.

De acuerdo al concepto de la presente invención, los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, son distribuidos aleatoriamente. En el ejemplo de la Figura 1, los elementos discretos del primer patrón 105 se muestran como un patrón aleatorio de manchas de tinta. Por ejemplo, dicho patrón aleatorio de manchas de tinta puede ser generado por una boquilla de pulverización y un nebulizador. El segundo patrón 106 en el ejemplo mostrado es un patrón determinista, por ejemplo, un patrón regular que puede ser aplicado mediante un proceso de impresión, como impresión por inyección de tinta. Sin embargo, este es sólo un ejemplo, y el segundo patrón también puede ser proporcionado de otras formas, por ejemplo, también puede ser un patrón aleatorio.

El término “patrón aleatorio” expresa que el patrón es generado mediante un proceso que comprende una característica aleatoria, de manera que un patrón no es reproducible sistemáticamente y las distribuciones de los elementos discretos sobre la región del sustrato para aplicaciones individuales del proceso de generación, son aleatorias y desvinculadas, similar al término número aleatorio, el cual expresa que el número es generado por un proceso aleatorio. Además de la formación de patrones de manchas aleatorias mediante pulverización de gotas de tinta sobre un sustrato, también se puede obtener una distribución aleatoria de elementos discretos realizando una distribución aleatoria de partículas o fibras o hilos al producir un sustrato o una parte de un sustrato, por ejemplo, distribuyendo dichas partículas en la base de polímero de un sustrato plástico (o una capa plástica de un sustrato compuesto), mientras que esa base no se ha endurecido o curado, o distribuyendo partículas en un sustrato de papel obtenido, agregando una cantidad de las partículas del material a granel que forma el sustrato durante el proceso de fabricación de papel.

Al menos una parte de los elementos discretos del primer patrón 105 y al menos una parte de los elementos discretos del segundo patrón 106 se proporcionan de manera que se superponen. En otras palabras, existen secciones específicas identificables en la primera y la segunda región, en las cuales los elementos discretos del primer patrón y los elementos discretos del segundo patrón están presentes. Para el ejemplo específico de la Figura 1, la Figura 1b muestra un elemento 107b que corresponde a la superposición entre el elemento discreto 105b y los elementos discretos 106a y 106g, un elemento 107e que corresponde a la superposición entre los elementos discretos 105e y los elementos discretos 106b y 106f, y un elemento 107g que corresponde a la superposición entre el elemento discreto 105g y el elemento discreto 106h. De ese modo, los elementos 107b, 107e y 107g forman un tercer patrón 107.

Otro ejemplo en detalle se muestra en la Figura 7, donde una primera mancha de tinta 701 y una segunda mancha de tinta 702 se proporcionan en una región común de un sustrato 710. La superposición de las dos manchas de tinta 701 y 702 define una sección 703 que es un elemento en sí mismo, es decir, un elemento del tercer patrón.

De acuerdo con el concepto de la presente invención, un elemento de seguridad es definido por el primer patrón 105, el segundo patrón 106 y el tercer patrón 107 asociados con la superposición de los elementos discretos del primer y del segundo patrón. En consecuencia, un proceso de autentificación que utiliza el elemento de seguridad de la invención, se puede referir al tercer patrón para confirmar la autenticidad del elemento.

La primera y segunda región pueden estar definidas implícitamente por la presencia del primer y segundo patrón, respectivamente. Sin embargo, las áreas respectivas también pueden estar provistas en lugares predeterminados en el sustrato. Estos lugares predeterminados tienen la función de permitir un dispositivo para identificar los patrones para identificar las regiones, de manera que el primer patrón y/o segundo y/o tercer patrón pueden ser fácilmente ubicados. Los lugares pueden ser indicados indirectamente, por ejemplo, como coordenadas con respecto a los lugares identificables del sustrato, como las esquinas 110, 111 mostradas en la Fig. 1 o pueden ser indicados explícitamente mediante marcas apropiadas que identifican la primera y la segunda región. Por ejemplo, las líneas discontínuas 101 y 102, las cuales en el contexto general de la presente invención están sólo con propósitos de referencia y generalmente no se refieren a una marca visible, podrían en dicha realización especial, referirse a elementos visibles que sirven para identificar la primera y la segunda región. Los lugares identificables en el sustrato también pueden estar constituidos por los bordes u otros ángulos del contorno o límites del objeto o documento. El grado de superposición entre los dos patrones puede ser establecido de cualquier manera apropiada o conveniente. En general, es conveniente proporcionar terceros patrones que tienen pequeña cobertura con respecto al área de superposición de la primera y segunda región del sustrato, porque de esta manera el número de estados distintivos proporcionados por los diferentes terceros patrones es amplio, de manera que la seguridad contra la falsificación aumenta y la posibilidad de un accidente disminuye (es decir, que dos terceros patrones generados de manera independiente sean tan similares por casualidad que conducen a que se genere un índice idéntico, generado de las formas descritas más adelante). Esto significa que la cobertura con elementos discretos que forman el tercer patrón 107b, 107e y 107g, es decir, las partes que se superponen de los elementos discretos 105 del primer patrón y los elementos discretos 106 del segundo patrón, son preferentemente pequeñas, como de 20% o menos, preferentemente 10% o menos y aún más preferentemente 5% o menos del área definida por la superposición de la primera región 101 y de la segunda región 102 del primer y segundo patrón, respectivamente.

Con el objeto que la invención funcione, una mínima cantidad de elementos del primer patrón se debe superponer con algunos elementos del segundo patrón en la Región de Interés (ROI). La ROI es definida como la intersección de la primera región, donde el primer patrón es aplicado con la segunda región donde el segundo patrón es aplicado. Para obtener una cantidad mínima de elementos superpuestos dentro de la ROI, la probabilidad de superposición debe ser mayor a 90%, preferentemente mayor a 95% y más preferentemente mayor a 98%. Para llegar a dicha alta probabilidad, la cobertura de la superficie ^rOⁱ, definida como la proporción del área cubierta por elementos discretos del patrón aleatorio del área de la ROI, debe ser mayor a 2%, preferentemente mayor a 5% y más preferentemente mayor a 20%. Esto aplica a uno o a ambos del primer y segundo patrón si ambos patrones están formados por elementos discretos distribuidos aleatoriamente. En una realización, el grado correspondiente de superposición de los elementos discretos del primer patrón con los elementos discretos de dicho segundo patrón es más del 10%, preferentemente más del 30%, más preferentemente más del 50% de los elementos discretos del primer patrón que se superponen con los elementos discretos del segundo patrón. Estos valores de porcentajes se refieren a la cantidad de elementos discretos, no al área cubierta.

La cobertura total de la ROI mediante los elementos discretos del primer y segundo patrón, es habitualmente 50% o menos, preferentemente 40% o menos y más preferentemente 20% o menos.

El elemento de seguridad inventivo proporciona la ventaja de un aumento en la seguridad contra imitación o falsificación. En un primer aspecto, el uso de un patrón con distribución aleatoria de elementos discretos es mucho más difícil de reproducir que un patrón normal, porque no existe un proceso sistemático para la regeneración del patrón aleatorio, porque el patrón aleatorio es arbitrario y no hay correlación entre patrones producidos en diferentes instancias. En un segundo aspecto, el uso de diferentes materiales para los elementos discretos del primer patrón y los elementos discretos del segundo patrón proporcionan otra capa de seguridad, la que un falsificador deberá analizar, obtener y ser capaz de procesar los respectivos materiales al intentar producir una imitación exitosa. En un tercer aspecto, el uso del tercer patrón para definir el elemento de seguridad proporciona otra capa de seguridad, ya que un claro análisis del elemento de seguridad muestra el primer y segundo patrón como máximo. Preferentemente, una o ambas de la primera y segunda marca son invisibles al ojo humano bajo luz de día normal o iluminación de habitación convencional, por lo tanto el reconocimiento de los patrones ya es un desafío para el falsificador aficionado. Sin embargo, incluso si el primer y segundo patrón son reconocidos, no existe indicación inherente que el tercer patrón está siendo utilizado para definir el elemento de seguridad. Como consecuencia, un imitador no tendrá en cuenta la importancia de la relación posicional precisa del primer y segundo patrón, lo cual define la superposición y finalmente, el tercer patrón, por lo tanto, incluso si el primer y el segundo patrón son reproducidos diligentemente, la relación posicional precisa probablemente no lo será, de ese modo permitirá la identificación de la falsificación en base al uso inventivo del tercer patrón.

Expresado de manera diferente, el concepto de la presente invención permite agregar otro grado de seguridad a un elemento de seguridad, sin tener que aplicar una marca o patrón adicional, ya que el tercer patrón está provisto como el set de intersección del primer y segundo patrón.

La Figura 2 muestra una vista lateral de una realización de un elemento de seguridad. El sustrato 200 comprende una capa 201 en la cual se proporcionan los elementos discretos 206a-206c. Cabe señalar que los elementos discretos 205 pueden ser vistos como correspondientes a los elementos discretos 106 de la Figura 1 e igualmente los elementos discretos 206 de la Figura 2 pueden ser vistos como correspondientes a los elementos discretos 106 de la Figura 1. En el ejemplo de la Figura 2, los elementos discretos 205 se proporcionan en la superficie del sustrato, mientras que los elementos discretos 206 se proporcionan dentro del sustrato bajo la superficie. Naturalmente, este es sólo un ejemplo y ambos elementos discretos 205 y 206 se pueden proporcionar en la parte superior de la superficie o ambos se pueden proporcionar dentro del sustrato, de manera adecuada.

La Figura 2 representa esquemáticamente las áreas de superposición 207a a 207c las que resultan al ver el sustrato desde un ángulo predefinido, por ejemplo, perpendicular al área de superficie del sustrato.

La Figura 3 muestra esquemáticamente una realización de la invención, en la cual un elemento de seguridad del tipo anterior, es combinado con un registro de datos de un índice para identificar el tercer patrón 107 o 207, con el objeto de proporcionar una disposición de seguridad. Más específicamente, según lo indicado en la Figura 3, las características del tercer patrón 207 son evaluadas por una rutina de indexación 300, con el objeto de generar un elemento de datos 1(207) asociado al tercer patrón 207 y dispuesto para identificar dicho tercer patrón. El índice almacenado 1(207) puede ser utilizado posteriormente para la autentificación del elemento de seguridad, según se explicará en mayor detalle más adelante.

La Figura 4 muestra una realización de la presente invención para producir una disposición de seguridad, según lo descrito anteriormente. En una primera etapa 401, el primer patrón es generado al distribuir los elementos discretos del primer material sobre la primera región del sustrato. En la etapa 402, el segundo patrón es formado al distribuir los elementos discretos del segundo material sobre la segunda región del sustrato. Los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, son distribuidos aleatoriamente. En una realización, los elementos discretos del primer patrón y del segundo patrón son distribuidos aleatoriamente, por ejemplo pulverizando gotas de tinta, mientras que en otra realización, los elementos discretos que forman uno del primer y segundo patrón son distribuidos aleatoriamente (por ejemplo, pulverizando tinta) y los elementos discretos que forman el otro patrón son distribuidos de manera no aleatoria, de manera de formar un logo, símbolo, indicios u otro elemento gráfico.

Se debe señalar que el orden de las etapas 401 y 402 también puede ser revertido o las dos etapas también podrían ser realizadas en paralelo. El primer y el segundo material son diferentes uno del otro, de manera que es posible identificar un área de superposición entre los dos patrones generados por los elementos discretos del primer material y los elementos discretos del segundo material. En principio, los dos materiales pueden ser escogidos de cualquier manera apropiada o conveniente para obtener su efecto, por ejemplo, pueden comprender diferentes tintes y/o pigmentos, de manea que las características ópticas son diferentes bajo condiciones predeterminadas y se hace posible distinguir el primer patrón del segundo patrón, pero también para identificar el área de superposición de los dos patrones. Por ejemplo, los dos patrones pueden presentar diferentes respuestas coloreadas respectivamente, cuando son iluminados por radiación electromagnética que tiene una característica predeterminada y donde el área de superposición proporciona una respuesta distintiva distinguible de la del primer o segundo patrón. Un simple ejemplo de esto es el primer patrón que presenta un primer color bajo el segundo patrón predeterminado que presenta un segundo color diferente, por ejemplo, iluminación estandarizada (en el significado de CIE), el segundo patrón presenta un segundo color diferente y el área de superposición presenta un tercer color diferente al primer y al segundo color.

Volviendo a la Figura 4, el método además comprende una etapa 403 para obtener una imagen del tercer patrón seguido por la etapa 404 para aplicar una rutina de indexación predeterminada al tercer patrón obtenido. Finalmente, en la etapa 405, el índice generado es almacenado en un registro de datos. El registro de datos es preferentemente parte de un depósito de datos dedicado al almacenamiento de índices de terceros patrones de datos.

La etapa de obtener una imagen del tercer patrón se puede realizar de cualquier manera apropiada y conveniente. Por ejemplo, puede comprender iluminar la primera y segunda región del sustrato con radiación electromagnética predeterminada y luego realizar un procesamiento de imágenes con un generador de imágenes apropiado para capturar la respuesta espectral específica de las regiones de superposición entre el primer y el segundo patrón. En el ejemplo anterior, donde las regiones de superposición presentan una respuesta de color específica con un tercer color, la etapa de obtener una imagen del tercer patrón puede comprender realizar una operación de filtrado de color apropiada, la cual se puede realizar, por ejemplo, configurando filtros de color específicos en frente de los lentes de un generador de imágenes o se puede realizar igualmente bien mediante análisis digital de los datos de imagen producidos por el generador de imagen, con el objeto de identificar apropiadamente los pixeles que caen dentro del rango de color deseado, asociados con el tercer patrón.

Una rutina de indexación dentro del significado de la presente descripción, es cualquier proceso que sea capaz de derivar un elemento de datos almacenable desde el tercer patrón obtenido en la etapa 403. Por ejemplo, la operación de indexación puede comprender tomar los datos de la imagen del tercer patrón (es decir, un set de coordenadas de pixel y valores de intensidad asociados, por ejemplo, intensidades de color en una escala de 0 a 255 en un espacio de color tridimensional) obtenido de un generador de imágenes como está y luego simplemente disponer estos datos en un formato predeterminado para almacenamiento. Preferentemente, la operación de indexación permite una reducción de la cantidad de información a ser almacenada, de manera que no es necesario almacenar la información completa de la imagen relacionada al tercer patrón. Por ejemplo, esto se puede realizar utilizando técnicas conocidas de reconocimiento de patrón. Otra técnica que puede ser utilizada es definir una cuadrícula de dimensiones deseadas y generar información de bits dependiendo de la presencia o ausencia de un elemento de la imagen en esa cuadrícula. La Figura 16 es un ejemplo de dicha técnica de cuadrícula, donde se analiza un área de superposición entre la primera y segunda región del sustrato mostradas en el lado izquierdo, utilizando una cuadrícula de N x N (N= 6 en el ejemplo de la Figura) y a los diferentes elementos de la cuadrícula se le asigna un valor de 1 si el elemento de patrón está presente y un valor de 0 si no hay elemento de patrón presente, y posteriormente las filas de la cuadrícula simplemente son concatenadas para generar una cadena de bits que puede actuar como un índice o firma asociada al patrón que está siendo indexado.

La etapa de almacenar el índice en el registro de datos puede ser realizada de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, registrando el índice en un depósito apropiado, como una base de datos estándar. Preferentemente, los índices almacenados están asociados en el depósito con otros elementos identificatorios del objeto con el cual el elemento de seguridad está asociado. Más específicamente, el elemento de seguridad puede ser asociado con un producto comercial, como un ítem para venta (una cajetilla de cigarros, un contenedor de bebidas, etc.) o puede ser asociado con un documento de valor, como un billete u otra forma de instrumento de pago. El producto comercial o documento de valor pueden por sí mismos constituir el sustrato sobre o en el cual el elemento de seguridad se proporciona o el sustrato puede ser una etiqueta para adjuntar al producto comercial o documento de valor. El producto comercial o documento de valor puede tener elementos de identificación específicos, como números de serie, un número de Stock Keeping Unit (SKU) o paquetes de IDs, los cuales pueden ser almacenados apropiadamente en asociación con el índice del tercer patrón.

La Figura 5 muestra otra realización de la presente invención. Más específicamente, muestra un ejemplo de un método para la autentificación de un elemento de seguridad y una disposición de seguridad del tipo descrito anteriormente. Se considera una situación en la cual un producto comercial o documento de valor según lo descrito anteriormente, está presente. Un usuario, por ejemplo un inspector, desea determinar si el elemento de seguridad es auténtico. En una primera etapa 501 se obtiene una imagen del tercer patrón. El método para obtener la imagen del tercer patrón puede ser el mismo descrito anteriormente, en conexión con el método de la Figura 4. Además, la rutina de indexación 502 es aplicada a la imagen obtenida para generar un índice del tercer patrón. La rutina de indexación es preferentemente la misma utilizada en el método de la Figura 4 para generar el índice a ser almacenado. En la etapa 503 se ingresa un depósito de datos de los registros de datos generados para el tercer patrón según lo descrito anteriormente en conexión con la Figura 4. Luego en la etapa 504 el índice generado es comparado con el contenido del depósito y en la etapa 505 se toma una decisión de autenticidad en base a la comparación.

Las etapas individuales pueden ser realizadas de cualquier manera apropiada o conveniente. Especialmente, la etapa 503 de ingresar el depósito de registros de datos y en la etapa 504 de comparar el índice generado con el contenido, pueden ser implementadas de diferentes maneras, por ejemplo, dependiendo de cómo el depósito esté dispuesto.

En un primer ejemplo, suponiendo que el depósito sólo contiene registros de datos que comprenden índices de terceros patrones, pero no asocia los índices registrados con información de identificación de los productos comerciales o documentos de valor, luego las etapas de ingresar el depósito y comparar el índice generado pueden ser implementadas comparando el índice generado con algunos o todos los índices registrados, con el objeto de determinar si el índice generado coincide con uno de los índices registrados. Si se encuentra la coincidencia, la decisión de autentificación de la etapa 505 da como resultado una confirmación de autenticidad. Si no se encuentra la coincidencia, la etapa 505 da como resultado un descubrimiento de “no autenticidad”.

En un segundo ejemplo, suponiendo que el depósito contiene registros de datos en los cuales los índices de terceros patrones están asociados a la información de identificación de los ítems asociados a los elementos de seguridad, la etapa 503 de ingresar el depósito de índices puede comprender utilizar un elemento de identificación obtenido junto con el tercer patrón, con el objeto de encontrar un registro específico en el depósito, que esté asociado a la identificación, con el objeto de recuperar el índice almacenado en asociación con la identificación en el depósito y comparar el índice recuperado con el índice generado. La decisión de autenticidad de la etapa 505 puede ser tal que se confirme la autenticidad si el índice generado y el índice recuperado coinciden y la autenticidad es rechazada en el evento que el índice generado y el índice recuperado no coinciden.

Preferentemente, el método de autentificación también considera uno o ambos del primer patrón y del segundo patrón. En otras palabas, el método es descrito en conexión a la Figura 5 y puede ser complementado con la etapa de obtener una imagen del primer patrón y aplicar una rutina de indexación predeterminada asociada con el primer patrón a la imagen obtenida, para generar un correspondiente primer índice de ese primer patrón, luego el depósito de registros de datos puede ser ingresado para comparar el primer índice generado con el contenido de ese depósito, similar a lo descrito anteriormente con respecto al tercer patrón. La decisión de autentificación puede también basarse en la comparación del primer índice generado con el contenido del depósito. Como un complemento o alternativa para considerar adicionalmente el primer patrón, el método de la Figura 5 también puede ser modificado obteniendo una imagen del segundo patrón y aplicar una rutina de indexación predeterminada asociada con el segundo patrón a la imagen obtenida, para generar un segundo índice asociado al segundo patrón. Luego el depósito de registros de datos puede ser ingresado para comparar el segundo índice generado con el contenido del depósito, con el objeto de basar la decisión de autentificación también en la comparación del segundo índice generado con el contenido del depósito.

La Fig. 6 muestra realizaciones de la invención en una configuración de sistema en relación a la generación de un elemento de seguridad inventivo y una disposición de seguridad y a la autentificación de dicho elemento de seguridad.

El numeral de referencia 615 indica esquemáticamente un establecimiento de producción o envasado, en el cual son preparados los ítems 614. Los ejemplos de dichos ítems pueden ser los productos comerciales o documentos de valor mencionados anteriormente. En el establecimiento 615, se proporciona un sistema 610, 611 para aplicar los patrones a los ítems 614 distribuyendo apropiadamente los respectivos elementos discretos y se proporciona un sistema 612, 613 para obtener imágenes de los patrones aplicados. Por ejemplo, 611 puede ser una combinación de una impresora a inyección de tinta para aplicar un patrón normal y una boquilla de pulverización para aplicar un patrón de manchas de tinta aleatorio, bajo el control de un módulo de control 610. El dispositivo 613 puede ser una cámara digital apropiada para capturar una imagen del primer y segundo patrón, desde la cual se puede obtener una imagen del tercer patrón asociado con la superposición de los elementos discretos del primer y segundo patrón generados por el sistema 610, 611, bajo la iluminación con radiación electromagnética proporcionada adecuadamente mediante un elemento de iluminación 617, donde los dispositivos 613 y 617 operan bajo el control de un módulo de control 612. Sin embargo, como una alternativa o además de que el primer y segundo patrón son capaces de capturar imágenes, el dispositivo 613 también puede ser dispuesto y controlado de manera que la imagen del tercer patrón es capturada directamente en base a la respuesta particular del tercer patrón a la iluminación irradiada. De ese modo, la obtención de una imagen del tercer patrón puede ser realizada mediante captura de imagen directa y/o indirecta mediante el procesamiento de imágenes del primer y segundo patrón. Los módulos de control 610, 612 se pueden proporcionar de cualquier manera apropiada o conveniente en forma de hardware, software o una combinación de hardware y software. Preferentemente, los módulos de control son proporcionados como dispositivos computacionales programables, donde ambos módulos 610 y 612 pueden estar proporcionados de manera separada pero también pueden estar incorporados en una única unidad computacional.

El sistema de la Fig. 6 también tiene un depósito de datos 620, el cual está dispuesto de manera que se puede comunicar al menos con el elemento de control 612 en el establecimiento 615. El depósito 620 está preferentemente en una localidad remota al establecimiento 615, pero el establecimiento 615 y el depósito 620 también pueden estar en el mismo lugar. Un módulo de control 621 conectado a una unidad de almacenamiento 623 puede intercambiar datos con el módulo de control 612, con el objeto de realizar las operaciones descritas anteriormente de almacenar un índice de un tercer patrón en un registro de datos. La conexión puede ser mediante cualquier método de comunicación apropiada o conveniente, por ejemplo, por cable o inalámbrico, via canales dedicados o via una red de comunicación con propósitos generales, tales como una red telefónica o una red de interconexión computacional. De acuerdo a una realización, la comunicación comprende utilizar el Internet.

En referencia a la realización del método descrito anteriormente de la Fig. 4, las etapas 401, 402 pueden ser realizadas por el sistema 610, 611, mientras que las etapas 403, 404 pueden ser realizadas por el sistema 612, 613, 617, y la etapa 405 puede ser realizada por el módulo 621. Sin embargo, cabe señalar que las imágenes del primer y segundo patrón capturadas por el dispositivo 613 también pueden ser procesadas por el módulo 621 en el depósito de datos, con el objeto de obtener el tercer patrón y posteriormente, generar el índice para almacenamiento.

El ejemplo de la Fig. 6 además muestra esquemáticamente un dispositivo de control 631 diseñado para realizar las etapas en un método de autentificación del elemento de seguridad y de la disposición de seguridad del tipo descrito anteriormente. El dispositivo de control es preferentemente un dispositivo móvil, más preferentemente un dispositivo manual portátil, por ejemplo, un teléfono móvil programado apropiadamente. En el ejemplo, un ítem 614 es iluminado por una fuente 630 de radiación electromagnética apropiada para identificar el tercer patrón. El dispositivo de control 631 comprende un generador de imágenes apropiado para capturar una imagen del primer y segundo patrón, desde el cual se puede obtener una imagen del tercer patrón asociada con la superposición de los elementos discretos del primer y segundo patrón, y/o puede ser dispuesto y ser controlado de manera que la imagen del tercer patrón es capturada directamente en base a la respuesta particular del tercer patrón de la iluminación irradiada.

El depósito de datos 620 comprende un módulo de comunicación 622 que puede comunicarse apropiadamente con el dispositivo de control 631. La comunicación puede ser mediante cualquier método apropiado o conveniente, por ejemplo, por cable o inalámbrico, vía canales dedicados o vía una red de comunicación con propósitos generales, tales como una red telefónica o una red de interconexión computacional. De acuerdo al ejemplo mostrado, la comunicación implica una conexión inalámbrica que utiliza antenas, por ejemplo, a través de un sistema de teléfono móvil.

En referencia a la realización del método descrito en la Fig. 5, la etapa 501 puede ser realizada en el dispositivo de control 631, pero también puede ser realizada mediante el módulo de control 621 en el depósito de datos 620. Lo mismo aplica para la etapa 502. La etapa de ingreso 503 puede ser realizada por el módulo de control 621, mientras que las etapas 504 y 505 nuevamente pueden ser realizadas en el módulo de control 621 y/o en el dispositivo de inspección 631. De acuerdo a una realización preferida, el dispositivo de control 631 captura bajo imágenes de iluminación apropiadas respectivamente, imágenes de la primera y segunda región del sustrato, envía esta información al depósito de datos 620 y todas las etapas 501 a 505 son ejecutadas por el módulo de control 621, con el objeto de devolver el resultado de autentificación de la decisión de autentificación al dispositivo de control 631, el cual puede notificar apropiadamente un usuario del dispositivo de control, por ejemplo, vía información en una pantalla del dispositivo 631. Esta realización tiene la ventaja de mantener simple la estructura del dispositivo de control, en términos de funcionalidad de autentificación, ya que la mayor parte del procesamiento de autentificación es realizada en el depósito 620 y la seguridad del proceso de autentificación aumenta, ya que ninguno de los componentes para realizar el proceso son accesibles fuera del depósito.

El módulo de control 621 puede ser proporcionado de cualquier manera apropiada o conveniente en forma de hardware, software o una combinación de hardware y software. Preferentemente, el módulo de control es proporcionado como uno o un set de dispositivos computacionales programables, especialmente como un servidor accesible sobre una red, que comprende un motor de base de datos para administrar los registros de datos mantenidos en el dispositivo de almacenamiento 623 y con otros módulos de procesamiento para realizar una o más etapas de procesamiento descritas anteriormente en conexión a las Figuras 4 y 5.

La presente invención también puede ser incorporada como partes del código de software diseñadas para habilitar los métodos descritos cuando son cargados y ejecutados en un sistema de control o módulo de control. La invención también puede ser incorporada como un portador de datos que mantiene dichas partes del código de software.

Ahora se describirán otras realizaciones y aspectos de la presente invención.

El primer y segundo material pueden ser escogidos de cualquier manera apropiada o conveniente. Por ejemplo, el primer material puede comprender uno o ambos del primer tinte y un primer pigmento y el segundo material puede comprender uno o ambos del segundo tinte y un segundo pigmento. Preferentemente, una o más de los tintes y pigmentos presentes en el primer y segundo material es luminiscente, es decir, presenta uno o ambos de fluorescencia y fosforescencia. Esto proporciona un nivel agregado de seguridad contra la falsificación, porque la autentificación puede basarse no sólo en la apariencia de los patrones, sino también en las características espectrales específicas del material o materiales luminiscentes, es decir, los rangos de longitud de onda de excitación y emisión que son característicos de la luminiscencia del material.

De acuerdo a otra realización, el elemento de seguridad se puede proporcionar de manera que los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón no son distinguibles visualmente del fondo, es decir, el sustrato. En otras palabras, el patrón respectivo está diseñado para ser invisible para el observador humano bajo condiciones convencionales, por ejemplo, al mirar el elemento de seguridad bajo la luz del día o bajo iluminación blanca normal de habitación utilizando sólo simple vista. Esto aumenta la seguridad contra imitación y falsificación, ya que el falsificador no puede ver el patrón fácilmente, el cual sólo aparece bajo condiciones especiales, por ejemplo, al iluminarlo dentro de un rango de longitud de onda en particular, que conduce a una respuesta espectral predeterminada, por ejemplo, una respuesta luminiscente.

La determinación de distinguibilidad visual puede ser realizada de cualquier manera apropiada o conveniente. Por ejemplo, se puede determinar que un patrón no es distinguible visualmente cuando el contraste del patrón con el fondo (es decir, el sustrato) está bajo un umbral predeterminado. El contraste puede ser medido de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, como la proporción de la diferencia de luminancia entre el patrón y el fondo y la luminancia promedio del patrón y del fondo o como la proporción de la diferencia de luminancia entre el patrón y el fondo y la luminancia del fondo. El contraste también puede ser definido con respecto al color, es decir, al contraste de color, por ejemplo, utilizando la crominancia en lugar de la luminancia o se puede utilizar una medida de contraste que toma en cuenta ambos, color y luminancia. El umbral se puede establecer a 5%, preferentemente a 2% y más preferentemente a 1%. La observación también puede ser medida de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, mediante inspección visual de un observador humano o solo utilizando cualquier observador estándar predeterminado. La iluminación puede ser escogida de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, se puede utilizar una lámpara incandescente de tungsteno o un sistema de iluminación similar o luz solar. También es posible utilizar cualquier fuente de iluminación estándar apropiada. Una fuente de iluminación estándar puede ser escogida de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, puede ser un CIE Standard Illuminant A, B, C o D. Un observador estándar también puede ser escogido de cualquier manera apropiada o conveniente, por ejemplo, puede ser un CIE 1931 2° Standard Observer o un CIE 1964 10° Standard Observer.

En particular, el elemento de seguridad puede ser proporcionado de manera que los elementos discretos de uno del primer y segundo patrón no proporcionan un contraste con respecto al sustrato que se percibe visualmente y los elementos discretos del otro del primer o del segundo patrón proporciona un contraste con respecto al sustrato que se percibe visualmente. En otras palabras, uno del primer y segundo patrón es invisible, mientras que el otro es visible. Esto aumenta la seguridad, a medida que aumenta la tendencia que el falsificador se concentrará en el patrón visible y perderá el patrón invisible, el cual a su vez reduce significativamente la probabilidad que el falsificador reproduzca correctamente el patrón invisible, no sólo en términos de material y apariencia, sino también en relación espacial correcta al patrón visible. Como consecuencia, se reduce el riesgo de un falsificador que reproduzca el tercer patrón.

En otras palabras, dicha disposición comprende un primer patrón formado por los elementos discretos distribuidos de un primer material que es visible a simple vista bajo iluminación convencional (un “patrón que se percibe”) y un segundo patrón formado por elementos discretos distribuidos de un segundo material que no es visible a simple vista bajo las mismas condiciones de vista (un “patrón que no se percibe”), proporciona una combinación de una característica de seguridad visible y una oculta. Si según lo descrito en una realización de la invención, se proporciona un patrón que no se percibe en un área superpuesta con el área en la cual se proporciona el patrón que se percibe, es posible crear un único elemento de seguridad que, en un primer aspecto, es específico al producto y puede ser revisado y autentificado por un equipo de procesamiento de imagen disponible fácilmente y económico para el patrón visible y que en un segundo aspecto, puede ser verificado por su autenticidad, procedimiento de producción y origen utilizando tecnología más sofisticada. Por ejemplo, tomando el ejemplo anterior de un aspa de turbina de un motor a reacción, un primer patrón visible, por ejemplo, un patrón de pulverización obtenido utilizado tinta roja, puede ser proporcionado por el fabricante del material de turbina, para de ese modo autentificar el origen y calidad del material de turbina. Un segundo patrón (invisible), por ejemplo, un patrón de pulverización obtenido de una tinta clara sin color que contiene una tintura fluorescente, el cual es proporcionado en o superponiéndose con la región en la cual es proporcionado el primer patrón visible, puede entonces autentificar el lugar de fabricación. Mediante la combinación de dos patrones, por ejemplo, mediante el patrón formado por las áreas de superposición (parcial) de los elementos discretos que forman el patrón visible e invisible, respectivamente, se forma un único elemento de seguridad, que simultáneamente confirma el origen del material así como también su propia fabricación, en donde este último sólo puede ser revisado por alguien que tenga conocimiento del patrón invisible (y que tenga acceso a la base de datos que contiene información proporcionada por el patrón invisible). El completo procedimiento de producción puede además ser verificado por alguien que tenga acceso a la base de datos en la cual se almacena la información extraíble sólo de los patrones combinados (por ejemplo, las áreas de superposición de los elementos discretos de diferentes patrones).

Mancha Aleatoria de Pulverización (patrones)

De acuerdo a una realización, el elemento de seguridad se proporciona de manera que los elementos discretos distribuídos aleatoriamente se obtienen pulverizando tinta, con el objeto de generar un patrón de manchas de tinta aleatorio. Esto se puede realizar de cualquier manera apropiada o conveniente. Por ejemplo, una configuración de boquilla de pulverización apropiada, la cual ofrece flexibilidad y un amplio parámetro de espacio de operación, en particular para pulverizaciones escasas, es un nebulizador concéntrico. Un principio de trabajo simplificado de dicho dispositivo se ilustra en la Figura 17, la cual muestra un diagrama de sección transversal de un cabezal de pulverización de un nebulizador concéntrico y puede ser descrito como sigue:

• Líquido (por ejemplo, tinta) 1702 es alimentado a un capilar central mediante una válvula de dosificación; • Gas (por ejemplo, aire) 1701 fluye coaxialmente alrededor del capilar y separa el menisco del líquido en el extremo de la punta mediante fuerza de resistencia y/o mediante el efecto Venturi (a mayor velocidad del flujo de gas);

• El flujo de gas nebuliza el líquido;

• El flujo de gas transporta las gotas nebulizadas aguas abajo.

Un ejemplo de un dispositivo de pulverización adecuado es el dispositivo de pulverización vendido comercialmente Nordson Microspray EFD787-MS, el cual puede ser operado en modo pulsado. El modo pulsado permite volúmenes muy pequeños de líquido por marca de pulverización, ritmos rápidos (hasta 30 Hz) y un amplio rango de flujos de gas de nebulización variables.

Más detalles de un sistema de micropulverización están representados en la Figura 18 y en la Figura 19. La cabeza de micropulverización está compuesta del reservorio de líquido 1801, un controlador 1803 y distintos reducidores de presión, válvulas y tuberías de gas. La presión del circuito de entrada puede ser de 6 bares, la cual también es la presión activadora de la válvula 1804 (p^vaive1805). El reservorio está presurizado con pres1806 (típicamente 1 bar), con el objeto que el líquido sea empujado dentro del capilar 1902, cuando la válvula se abre. pres tiene una influencia menor en las características de pulverización de manchas, pero puede ser adaptado de acuerdo a la viscosidad del líquido, por ejemplo, puede ser aumentado a medida que la viscosidad del líquido aumenta, con el objeto de conservar los volúmenes de líquido idénticos por puff de pulverización a diferentes viscosidades.

Otros parámetros de pulverización de interés pueden ser el recorrido del pistón de la válvula 1901, el cual está relacionado al rendimiento del líquido durante el tiempo de apertura de la válvula (AT) y el flujo de gas de nebulización (Q^neb). Este último está determinado por la presión del gas de nebulización 1807 (p^neb) y conductancia de la boquilla. La conductancia de la boquilla está directamente relacionada a la sección transversal anular entre el diámetro externo de la aguja (capilar) 1902 y el diámetro del agujero de la tapa de la boquilla 1903 (véase Figura 19). El recorrido del pistón por ejemplo, puede ser ajustado utilizando un pulsador giratorio 1802 con una escala. La creación de manchas de pulverización difusas se realiza preferentemente utilizando volúmenes muy pequeños de líquido por puff. En consecuencia, el recorrido de la válvula puede ser establecido cercano a su valor mínimo.

El diámetro interior de la aguja del dispensador puede ser escogido de acuerdo a la viscosidad de la tinta. Para tintas con viscosidad con valores típicos de 1 a 10 cp (centipoise - mPa.s), un rango de diámetro interior de 150 -200 |jm es adecuado. Este diámetro puede ser aumentado para fluidos con viscosidad más alta. El largo de la aguja puede ser de ^ pulgadas (12,7 mm), lo que hace que la punta se asome levemente del extremo de la boquilla. El diámetro exterior de la aguja puede ser de 400 pm y el diámetro interior de la boquilla puede ser de 0,9 mm, lo cual deja una sección transversal de 0,5 mm2 para el gas de nebulización. Este espacio puede ser variado para ajustar el grado de atomización y la aerodinámica del rocío de pulverización hacia el sustrato (nebulización y velocidad) para un flujo de gas determinado, con el objeto de generar patrones de un tipo deseado. Un anillo central de la aguja también se puede utilizar para aplicar geometría coaxial, resultante en una mancha de pulverización axialmente simétrica. El gas de nebulización puede fluir continuamente, mientras que el líquido puede ser pulsado.

A una presión de gas de 1 PSI (libra por pulgada cuadrada), el flujo de gas de nebulización se estima en 2 a 3 l/min, lo cual corresponde aproximadamente a una velocidad local de gas en la salida de la boquilla de 8-12 m/s. El número Reynolds (Re) puede ser estimado tomando en cuenta el diámetro hidráulico de la salida anular de la boquilla. Puede estar en el rango 800 - 1200, lo cual es característico de los flujos laminares. El flujo laminar resulta en una nebulización más gruesa cuando se compara a la operación estándar del dispositivo de pulverización con 10 veces más velocidad y un número Re en el régimen turbulento.

Tabla 1

La Tabla 1 muestra un ejemplo de parámetros de trabajo de pulverización con sus rangos y valores preferidos para obtener una mancha de pulverización apropiada, que produce un patrón aleatorio de acuerdo a la presente invención. La distancia (L) desde la salida de la boquilla de pulverización al sustrato también es un parámetro. Mientras más larga es la distancia, más amplia y más difusa será la mancha de pulverización. Debido a que la nebulización también ocurre durante el vuelo del rocío de pulverización, una distancia mayor conduce a un menor tamaño medio de la gota. Sin embargo, bajo las condiciones de la Tabla 1, este efecto es observable sólo a una distancia corta de pulverización (L < 20 mm), lo cual es inadecuado debido a la no uniformidad espacial de la mancha de pulverización y al tamaño medio demasiado grande de la gota. Una elección apropiada para L está entre 30 - 60 mm para un diámetro de mancha de pulverización de 15 - 30 mm.

Sustrato

El elemento de seguridad de la presente invención comprende al menos dos patrones formados por elementos discretos distribuidos en o sobre un sustrato. El sustrato para este propósito está determinado principalmente por el uso final del elemento de seguridad. Si el elemento de seguridad debe ser utilizado por ejemplo, en un billete, es evidente entonces que el sustrato puede ser el sustrato de billete fabricado de papel principalmente, pero en otras instancias se puede utilizar plásticos o materiales híbridos en los cuales se combinan los plásticos y el papel.

También es evidente para el experto en el arte que el sustrato y el material que forman los elementos discretos distribuidos aleatoriamente de los mismos o en los mismos, pueden ser escogidos para que sean compatibles entre sí, de manera que la presencia, y en particular la posición y/o tamaño de los elementos discretos que forman el patrón, puedan ser revisados con propósitos de autentificación. Por ejemplo, los elementos discretos distribuidos aleatoriamente pueden ser formados pulverizando dos composiciones de tinta diferentes para formar de ese modo dos patrones y en este caso, el sustrato puede ser un sustrato en el cual la tinta puede ser mantenida y fijada, tal como papel o cartón. En este caso, el patrón (es decir, la posición y tamaño de los elementos discretos distribuidos aleatoriamente) pueden ser revisados por equipos de procesamiento de imágenes convencionales, ya que el patrón es fácilmente visible.

En una realización de la invención, los elementos discretos distribuidos aleatoriamente están presentes en el sustrato. Por ejemplo, esto se puede obtener mediante partículas de mezcla, las cuales representan las partículas discretas que forman un patrón, dentro del volumen del sustrato durante la fabricación del mismo. Por ejemplo, una pequeña cantidad de dos diferentes partículas fluorescentes-UV pueden ser incluidas en la pulpa del proceso de fabricación del papel y los patrones formados por los dos tipos de partículas distribuidas aleatoriamente, pueden ser observados iluminando el sustrato que incluye partículas fluorescentes-UV con luz UV y midiendo las posiciones de emisión y/o intensidades que resultan de las partículas distribuidas aleatoriamente.

Se puede obtener un efecto similar mezclando materiales diferentes (por ejemplo, que tengan diferente color) en una materia prima de plástico transparente o translúcido antes de la formación de un sustrato plástico, por ejemplo, una tarjeta de crédito. Nuevamente, el patrón de distribución de las diferentes partículas se puede utilizar para la autentificación de un elemento de seguridad.

Otra posibilidad de incluir partículas (como un ejemplo de elementos discretos) en un sustrato, es el uso de partículas detectables de diferente color en un adhesivo que se utiliza para la formación de etiquetas adhesivas que tiene una capa de plástico transparente o translúcido. En el presente documento, dos o más patrones pueden ser formados mediante partículas de dos o más tipos distribuídas aleatoriamente, las cuales están presentes en una capa adhesiva que es adherida al material a ser autentificado (por ejemplo, una caja de cartón que contiene zapatos de alto valor). La capa adhesiva es preferible que sea del tipo donde una parte del adhesivo que contiene las partículas de diferentes tipos permanezca en el material a ser autentificado, por ejemplo, utilizando un adhesivo que tenga bajas propiedades cohesivas o al cual parte del material permanece unido (por ejemplo, la capa de papel superior de una caja de cartón). De esta manera, las etiquetas autentificadoras que se pueden producir de manera simple, se pueden proporcionar a un fabricante y estas etiquetas no pueden ser separadas del producto auténtico sin destruir la etiqueta.

De acuerdo a lo ya descrito de manera extensa, el patrón también se podría formar mediante elementos discretos distribuídos aleatoriamente y que son proporcionados en el sustrato. Esto se puede lograr proporcionando los elementos discretos que forman el patrón en el sustrato, de tal manera que se obtiene una distribución aleatoria y no predeterminada. Preferentemente, en este caso la distribución aleatoria de los elementos discretos se obtiene mediante un proceso de aplicación aleatorio, como la pulverización. La pulverización permite obtener una distribución aleatoria de manchas de tinta en el sustrato, cada una de las manchas de tinta forma un elemento discreto que es parte de un patrón de manchas de tinta.

Sin duda, también es posible utilizar una combinación de elementos discretos distribuídos aleatoriamente dentro del sustrato, formando un primer patrón y elementos discretos distribuídos aleatoriamente en el sustrato, formando un segundo patrón.

Elementos Discretos que Forman un Patrón

Los elementos discretos que forman un patrón no están limitados en particular, en la medida que puedan ser detectados mediante la tecnología de detección disponible.

Un ejemplo preferido son las manchas de tinta formadas de dos o más composiciones de tinta diferentes (formadas de gotas de tinta que son proporcionadas por un proceso aleatorio en el sustrato, tal como la pulverización), que forman elementos discretos distinguibles que tienen ciertas propiedades intrísecas detectables (por ejemplo, color, luminiscencia, reflejo) y extrínsecas (posición en relación a una marca de orientación en el sustrato, tamaño, forma). Las manchas de tinta pueden ser circulares, pero también pueden tener una forma irregular producida por superposiciones entre las gotas de tinta o por las irregularidades o aspereza del sustrato.

Alternativa o adicionalmente, los elementos discretos pueden proporcionarse en el sustrato. En principio, cualquier material particulado considerado después de su incorporación, puede ser utilizado con este propósito. Los materiales apropiados incluyen pigmentos y partículas de metal.

Regiones de Patrón

El área del patrón, la cual corresponde a la primera y segunda región del sustrato descritas anteriormente, generalmente está definida por los elementos discretos distribuídos aleatoriamente, de manera que el área completa en la cual el tipo respectivo de elementos discretos distribuídos aleatoriamente está presente, se debe considerar como el área de patrón. En el caso de una inclusión de partículas en el sustrato mediante la adición de las partículas durante el proceso de producción, para formar de ese modo elementos discretos distribuídos aleatoriamente dentro del sustrato, por ejemplo mediante la adición de pigmentos fluorescentes a la pulpa de fabricación del papel, el sustrato completo forma el área de patrón. Si los elementos discretos distribuídos aleatoriamente son formados mediante gotas de tinta distribuídas aleatoriamente mediante un proceso de pulverización, el área completa en la cual las manchas están presentes en el sustrato, forman la respectiva área de patrón.

Por lo tanto, es inmediatamente evidente que los dos o más patrones empleados en la presente invención definen dos o más regiones de patrón, es decir una para cada patrón. Las regiones de patrón de los dos o más patrones se superponen al menos parcialmente, para permitir la utilización de información relacionada entre los elementos discretos de los diferentes patrones y para permitir la generación de un tercer patrón que está asociado con la superposición de los elementos discretos del primer y segundo patrón. Un ejemplo de dicha realización preferida es la provisión de dos patrones formados mediante la pulverización de dos tintas, por ejemplo, una tinta amarilla y una tinta cian, de ese modo, para formar patrones de elementos discretos distribuídos aleatoriamente (manchas de tinta), en las mismas áreas o en áreas superpuestas. En este caso, típicamente algunas de las manchas de un primer patrón se superpondrán con manchas de un segundo patrón y el área de superposición de los elementos discretos distribuídos aleatoriamente forma un tercer patrón (por ejemplo, en verde, debido a la combinación de cian y amarillo por la sustracción de color) que puede ser utilizado con propósitos de autentificación.

En una realización preferida, las áreas de patrón definidas por los elementos discretos distribuídos aleatoriamente de los dos o más patrones se superponen por al menos 50% y más preferentemente por al menos 75%. En otra realización preferida, las áreas de patrón (por ejemplo, las regiones del sustrato 101, 102) definidas por todos los elementos discretos distribuídos aleatoriamente de todos los patrones, son idénticas.

El área de patrón de uno de los dos o más patrones, de dos de los dos o más patrones o de todos los dos o más patrones (en el caso de más de dos patrones) puede estar restringida por una marca exterior, como una línea. Puede ser preferible proporcionar dicha marca o línea, con el objeto de proporcionar una base para la evaluación de la información codificada por la distribución aleatoria (por ejemplo, la posición de un elemento discreto específico relacionado a un cruce o esquina de la línea que restringe el área de patrón). La marca exterior puede tomar cualquier forma, por ejemplo, la forma de una simple caja rectangular, pero también puede tomar la forma de indicios, logos, números o caracteres.

El tamaño del área de patrón no está limitada particularmente, pero preferentemente es lo suficientemente grande como para permitir la detección apropiada. Como un ejemplo, el área de patrón es de 0,1 cm2 o mayor.

Superposición de Patrones

Un ejemplo de dos patrones, cada uno de los cuales tiene elementos discretos formados de diferentes materiales, es por ejemplo, un primer patrón de pulverización formado de elementos discretos de un primer color (por ejemplo, amarillo) y un segundo patrón de pulverización formado de un color diferente (por ejemplo, cian).

Una ventaja de la presente invención, la cual utiliza dos o más patrones fabricados de diferentes materiales, es que se puede agregar otro nivel de información, que no sólo incluya el tamaño y posición de los elementos discretos (manchas) de un patrón, sino que incluya también información del tipo de material (por ejemplo, el color del elemento discreto). Luego, se puede proporcionar un nivel de información adicional no sólo por el tipo de material que forma los elementos discretos de uno de los dos o más patrones, sino también por la naturaleza del entorno.

En el concepto de la invención aplicado al ejemplo anterior, no sólo es posible atribuir un primer set de información a la posición, tamaño y/o forma de las manchas amarillas (elementos discretos) que forman el primero de al menos dos patrones, sino atribuir un segundo set de información a la posición, tamaño y/o forma de las manchas cian (elementos discretos), que forman un segundo de los dos o más patrones. Como consecuencia del tercer patrón, un tercer set de información es atribuido a la disposición relativa entre los elementos discretos del primer y segundo patrón. También, la cantidad relativa de los elementos discretos puede proporcionar incluso más información que podría ser analizada, por ejemplo, mediante la respuesta espectral bajo ciertas condiciones de visión, que representan ciertas cantidades relativas de manchas de cian y amarillo.

Por lo tanto, la presencia de un segundo patrón formado por elementos discretos y la definición de un elemento de seguridad por el tercer patrón, no solamente agrega información proporcionada por el segundo patrón per se, sino también permite definir ciertas relaciones entre los elementos del primer y del segundo patrón, las cuales también representan información codificable. La presencia de un segundo patrón formado por elementos discretos distribuídos fabricados de un material diferente, por lo tanto, no sólo dobla la cantidad de información codificable, sino la multiplica. Esto proporciona un nivel más alto de seguridad contra la falsificación y es extremadamente difícil de reproducir.

En una realización de la invención, los elementos discretos de diferentes patrones son formados en diferentes colores, de manera que en el área de superposición se obtiene una impresión de color diferente a la impresión de color proporcionada por cada uno de los elementos discretos per se. En dicho caso, las áreas de superposición y su disposición pueden ser detectadas y utilizadas con propósitos de autentificación en la forma de un tercer patrón. Como ejemplo, si algunas de las manchas (elementos discretos) de un patrón de pulverización de tinta cian y algunas de las manchas (elementos discretos) de un patrón de pulverización de tinta amarilla se superponen, la impresión de color en las áreas de superposición no serán ni cian ni amarillas, sino serán verdes. En consecuencia, la distribución, posición, color y/o forma de las áreas de superposición proporcionan un tercer patrón de elementos discretos distribuídos aleatoriamente.

REALIZACIONES QUE UTILIZAN UNA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA (EFECTO CASCADA)

Según lo indicado anteriormente, en una realización preferida de la presente invención, los materiales que forman los elementos discretos distribuídos aleatoriamente de diferentes patrones, pueden interactuar entre sí de una manera específica en el área de superposición de los elementos discretos de diferentes patrones. Un ejemplo mencionado anteriormente es la combinación de elementos discretos cian y amarillos, formados de un patrón de pulverización de tinta, el cual proporciona una impresión verde en el área de superposición.

Según la invención, los materiales utilizados en la preparación de diferentes patrones pueden interactuar entre sí de una manera específica, es decir, proporcionando el denominado “efecto cascada” de dos tintes presentes en las formulaciones para producir los patrones respectivos. Esto es, la presente invención proporciona un elemento de seguridad en donde los elementos discretos que forman un primero de los dos o más patrones, son formados de una primera tinta INK1, que comprende un primer tinte o pigmento DYE1, y los elementos discretos que forman un segundo de los dos o más patrones, son formados de otra tinta INK2, que comprende un segundo tinte o pigmento DYE2, en donde una parte de los elementos discretos que forman el primer patrón se superpone con una parte de los elementos discretos que forman el segundo patrón y en donde el tinte o pigmento DYE1 contenido en la INK1 es un tinte o pigmento fluorescente, el cual al ser excitado por radiación electromagnética que cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación Ala del primer tinte o pigmento fluorescente DYE1 es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos una primera emisión de rango de longitud de onda Ale, y el segundo tinte o pigmento DYE2 contenido en INK2 es un tinte o pigmento fluorescente, el cual al ser excitado por radiación electromagnética, que cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte fluorescente DYE2, es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un segundo rango de longitud de onda de emisión A2e, en donde dicho primer rango de longitud de onda de emisión Ale del primer tinte o pigmento fluorescente DYE1 contenido en INK 1 se superpone con el rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente DYE2 contenido en INK2, de manera que después de la irradiación con radiación electromagnética dentro del rango de longitud de onda de excitación Ala de DYE1, DYE2 es excitada, en el área de superposición de los elementos discretos, para emitir radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de emisión A2e. En lo siguiente, esta realización también será referida como “realización cascada”. Los rangos de longitud de ondas respectivos se ilustran en la Figura 10.

En relación al efecto cascada, también nos referimos a la solicitud pendiente EP 14 184 924.0, la cual fue presentada por el mismo Solicitante.

Mediante una selección apropiada de los tintes y/o pigmentos en INK1 y INK2, es posible obtener una emisión dentro del rango de longitud de onda A2e irradiando el elemento de seguridad con radiación de excitación en el rango de longitud de onda Ala en las regiones de superposición de los elementos discretos que forman los respectivos patrones. El efecto cascada se observa sólo en el área de superposición. Si los tintes fluorescentes son escogidos de manera que A2e esté fuera del rango visible, se forma una característica de seguridad oculta mediante el patrón formado por las áreas de superposición de los elementos discretos que forman los patrones respectivos. Adicional o alternativamente, Ala es escogido para estar en la región UV, como alrededor de 355 o 378 pm, de manera que el efecto cascada no se observa bajo condiciones de visión esencialmente libres de UV, como bajo irradiación con una lámpara incandescente. En este caso, el efecto cascada se observa más claramente si una lámpara UV que emite a la longitud de onda respectiva, es utilizada para iluminación/detección del tercer patrón.

Es decir, al emplear una combinación de tintes fluorescentes en donde la emisión del primer tinte fluorescente puede excitar el segundo tinte fluorescente, se puede obtener la emisión del segundo tinte fluorescente solamente excitando el primer tinte fluorescente, por ejemplo, irradiando la tinta con radiación electromagnética en una región de longitud de onda en la cual ocurre la excitación del primer tinte fluorescente y no es necesario irradiar la tinta con radiación capaz de excitar el segundo tinte fluorescente, con el objeto de obtener la segunda emisión del tinte. Si la proporción del segundo tinte o pigmento DYE2 (también referido como aceptor) o la cantidad de aplicación de la respectiva INK2 es significativamente mayor que la del primer tinte o pigmento DYE1 (también referido como donante), el espectro observado en las regiones de superposición al excitar el donante es dominado por la emisión del aceptor, con partes menores provenientes de la emisión del donante que no son utilizadas para la excitación del aceptor.

En este caso, es una ventaja decisiva de la invención, que el falsificador no será capaz de detectar mediante un análisis del espectro de emisión de la marca de tinta, que dos tintes o tintas estén presentes en el área de superposición, porque principalmente (o exclusivamente) mediará la emisión del segundo tinte (aceptor), ya que la emisión del donante excita principalmente al aceptor. De ese modo, la emisión del donante puede no ser detectable de ninguna manera en el área de superposición o puede ser más bien débil, dependiendo de las cantidades relativas al donante y aceptor.

Un análisis de los patrones por parte del falsificador y en particular, una evaluación clara en relación a las áreas de superposición de los elementos discretos formados de INK1 y INK2 se hace más difícil por el hecho que relativamente pequeñas cantidades de tinte donante, por ejemplo, 5 a 10% en base al peso total del tinte aceptor y donante en las respectivas áreas de superposición, en muchos casos puede ser suficiente para producir el efecto cascada. Dicha proporción puede ser ajustada por las concentraciones de los tintes en las tintas, por ejemplo.

Otra característica única de la invención es que el método de autentificación puede ser utilizado para observar (posiblemente promediada) la respuesta de intensidad de emisión adaptada por el efecto cascada (es decir, dependiendo de la elección y proporciones del donante y el aceptor), pero también por la iluminación específica (es decir, la forma específica del espectro de excitación, por ejemplo, la intensidad de la radiación como una función de longitud de onda, la cual por ejemplo, puede ser ajustada variando las intensidades de iluminación específicas de las fuentes de radiación que emiten diferentes longitudes de onda) utilizada para generar la respuesta y de ese modo, la firma generada en las áreas de superposición de los elementos discretos.

Por lo tanto, la respuesta, es decir, la emisión observada es muy sensible a composiciones precisas de las tintas, lo que las hace más difíciles de reproducir, conduciendo a una firma de espectro que proporciona una alta confiabilidad de autentificación. Efectivamente, el espectro de emisión, observado sobre el rango espectral que necesariamente no es grande, pero es idéntico para todas las imágenes adquiridas, sustancialmente no varía en forma, pero varía en nivel de intensidad, ya que la proporción del donante y aceptor es modificada. Como consecuencia, el falsificador está forzado a reproducir las composiciones de las tintas de manera muy precisa, con el objeto de generar una firma aceptable en respuesta a la iluminación específica. Además, las respuestas de intensidad de las tintas dependen mayormente del grosor del material de la capa de tinta seca, el cual requiere reproducir precisamente la fórmula de tinta general (no sólo la concentración de tinte o pigmento) y aplicar las tintas con casi el mismo proceso. Esto representa un obstáculo adicional para el falsificador.

Es una ventaja en particular de la presente invención, que la respuesta espectral (también referida como firma espectral) no sólo dependa de la transferencia de energía desde el donante al aceptor (el efecto cascada), sino también de las longitudes de onda de excitación utilizadas. Al utilizar los mismos tintes fluorescentes, al producir el mismo efecto cascada pero con diferentes longitudes de onda de excitación, cambiará la respuesta espectral observada (firma). Por lo tanto, la preparación de las composiciones de mezcla muy precisas puede producir firmas distintivas que sólo deben ser reproducibles a las mismas excitaciones y para las mismas proporciones de mezcla obtenidas por ciertas concentraciones de tinta y grosores de cobertura de las tintas. Ya que un falsificador generalmente no tiene conocimiento acerca de la(s) longitud(es) de onda de excitación utilizada(s) para la autentificación, es de máxima dificultad para él imitar la firma obtenida utilizando la tinta de la presente invención, al utilizar una combinación de tintes que conducen a una respuesta espectral similar cuando son excitados dentro de un rango amplio de longitud de onda. Más bien, el falsificador necesitaría saber cuáles son las condiciones de excitación exactas (como una combinación de diferentes longitudes de onda de excitación en una cierta relación de intensidad) que son utilizadas para la autentificación y entonces necesitaría adaptar la respuesta espectral de manera de imitar la firma de la tinta de la presente invención.

Por lo tanto, los patrones de excitación y emisión pueden hacerse lo suficientemente complejos como para tener una característica de tinta significativa y discriminatoria y por tal motivo, se pueden explotar estas propiedades al obtener imágenes de las áreas de superposición de los elementos discretos formados de INK1 y INK2 con luz de excitación a diferentes longitudes de onda.

Por consiguiente, uno de los problemas solucionados por una realización de esta invención, es que permite una autentificación más sólida de marcas luminiscentes, que los métodos que simplemente visualizan un rango espectral más amplio. Las realizaciones de la invención, las cuales utilizan un enfoque de espectro de excitación, pueden lograr estos objetivos de una manera más compacta y accesible que otras técnicas basadas en el análisis de emisión espectral. Además, las realizaciones de la presente invención también abordan el deseo de adaptar la firma de tinta a ciertos requerimientos de un usuario de la tinta, utilizando una combinación de dos tintes fluorescentes específicos.

Estas y otras ventajas de realizaciones de la presente invención por sobre el arte previo, pueden ser resumidas como sigue:

- El efecto cascada descrito anteriormente permite generar una firma de espectro de excitación y/o emisión para un aumento en la discriminación. La adaptación de las tintas permite cambiar rápidamente las propiedades de la tinta, abordando el caso de una tinta que es copiada y que requiere una rápida acción para resolver el problema. Idealmente, no se necesita cambiar el hardware del dispositivo de autentificación, ya que el cambio de las propiedades de la tinta puede ser considerado simplemente actualizando el criterio de autentificación, es decir, si una respuesta medida de una marca que está siendo examinada muestra el comportamiento esperado de una marca auténtica. Esta actualización del criterio de autentificación se puede obtener mediante una simple actualización de software en un dispositivo de autentificación programable.

- El espectro de emisión de los marcadores comerciales a menudo está disponible de manera pública. Por lo tanto, los falsificadores pueden combinar varios tintes y/o pigmentos para imitar una cierta firma. Sin embargo, el espectro de excitación es menos sencillo de obtener y por consiguiente representa un problema más complejo para un falsificador, para seleccionar y combinar marcadores conocidos, de manera que el espectro considerado auténtico es obtenido para una radiación de excitación seleccionada (predeterminada).

- Las realizaciones de la presente invención son compatibles con la iluminación láser (excitación cuasimonocromática) para firmas más detalladas y mayor habilidad de discriminación.

- El método de autentificación de una realización de la invención también es más apropiado para los dispositivos manuales (por ejemplo, sistemas en base a teléfonos inteligentes), donde las partes móviles o los componentes voluminosos, los cuales podrían ser requeridos para análisis espectral de emisión, representan un inconveniente.

- De acuerdo a una realización de la invención, es más económico y técnicamente más simple realizar una forma de análisis de excitación (por ejemplo, con iluminación multi LED o con iluminación multiláser) con un dispositivo de imagen que un análisis complejo de emisión mediante técnicas de imagen hiperespectral (método Fabry-Perot; Custom Bayer; AOTF; banda sintonizable, etc.).

- Las realizaciones de la presente invención también son más fáciles de implementar en los sistemas de autentificación que detectan luminiscencia, ya que no se requiere una modificación de los sensores para producir imagen multiespectral de emisión.

- Adicionalmente, la firma espectral a ser considerada como genuina, puede basarse en cálculos relativos (por ejemplo, proporciones de intensidad o correlaciones para diferentes excitaciones). Este enfoque evita los problemas que surgen por diferentes concentraciones de tinta o por la antigüedad de la tinta.

- El método de autentificación de la invención también puede ser aplicado ventajosamente no sólo para los códigos de matriz de puntos u otros, sino también en algunos diseños de impresión fina, como logos o imágenes donde la tinta de seguridad es impresa en pequeñas áreas difícilmente accesibles con otros métodos.

De acuerdo a la invención, la firma espectral de una marca de tinta genuina formada por las áreas de superposición de los patrones formados por INK1 y INK2, depende de la(s) longitud(es) de onda de excitación utilizadas y de las propiedades de la tinta. Por lo tanto, para que un falsificador imite la tinta, no sólo necesita conocer las propiedades de emisión espectral de la tinta como una función de la longitud de onda de excitación, sino también las longitudes de onda de excitación utilizadas para generar la firma, lo cual requiere ingeniería inversa del dispositivo utilizado. Esto también significa que una tinta determinada puede tener diferentes firmas, si se utilizan diferentes longitudes de onda de excitación. Además, la seguridad de la solución puede aumentar al prescribir el uso de varias longitudes de onda de excitación para la autentificación, de ese modo aumenta la complejidad para hacer coincidir la firma.

El efecto cascada se ilustra en la Figura 10, donde A^iaes un rango de excitación de INK1, A^iees un rango de emisión de INK1, A^2aes un rango de excitación de INK2, A^2ees un rango de emisión de INK2, A^{ia-m ax}es un peak máximo de excitación de INK1, A^{ie-m ax}es un peak máximo de emisión de INK1, A^2a-maxes un peak máximo de excitación de INK2 y A^2e-maxes un peak máximo de emisión de INK2. Como se muestra en la Figura 1, el grado de superposición de la luz emitida por el donante dentro del rango de longitud de onda de excitación del aceptor (y la intensidad) son escogidos como suficientes para excitar el aceptor, para que emita radiación electromagnética. Por lo tanto, el término “dicho primer rango de longitud de onda de emisión Ale del primer tinte o pigmento fluorescente DYE1 se superpone con el rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente DYE2” indica que existe una superposición en los respectivos rangos espectrales en el rango de longitud de onda de emisión del tinte o pigmento fluorescente DYE1, presente en INK1 (donante) y el rango de longitud de onda de excitación del tinte o pigmento fluorescente DYE2 presente en INK2 (aceptor). Tomando el ejemplo de un tinte fluorescente DYE1 (donante) que tiene un primer rango de longitud de onda de excitación Ale de 440 a 460 nm, se da una superposición espectral si un rango de longitud de onda de excitación del tinte fluorescente DYE2 (aceptor) en INK2, es decir A2a, incluye los valores de 440 nm o 460 nm, respectivamente.

Como ejemplo, se da una superposición si Ale del donante es de 440 a 460 nm y A2a del aceptor es de 450 a 470 nm. Sin embargo, no se da una superposición espectral en el sentido de la presente invención, si solamente los valores finales de los rangos son los mismos, como en el caso de Ale = 440 a 460 nm y A2a = 460 a 480 nm.

De acuerdo a la definición anterior, es suficiente una pequeña superposición en los rangos respectivos Ale y A2a, ya que también ocurre el efecto cascada en el sentido de la presente invención. Sin embargo, la ocurrencia del efecto cascada es, mientras más pronunciado, más es el grado de superposición entre un rango de longitud de onda de emisión Ale del donante y un rango de longitud de onda de excitación A2a del aceptor. En realizaciones preferidas de la presente invención, el “rango de longitud de onda” puede ser tomado de manera más restrictiva, con el objeto de asegurar un grado más elevado de superposición entre Ale y A2a. En consecuencia, el término “rango de longitud de onda” preferentemente indica el margen de los valores de longitud de onda, en un espectro de emisión o excitación sustraído del fondo y normalizado, hasta e incluyendo las longitudes de onda donde la línea del peak sustraído del fondo y normalizado cae a un valor de n % (0 < x < 100) del valor peak en la longitud de onda Amax, por ejemplo, 10%, más preferentemente 25%, aún más preferentemente 50% del valor peak en la longitud de onda Amax. Debido a dicho “rango de longitud de onda” más estrecho, el cual incluye sólo valores de espectro mayores a n % (como 10%, 25% o 50%) de la amplitud de espectro al máximo, el requerimiento de una superposición entre los rangos de longitud de onda (más estrechos) conduce a una superposición mayor entre el completo espectro de emisión del donante y el completo espectro de excitación del aceptor.

Las consideraciones para la elección de materiales como donante y aceptor, para obtener una “transferencia de energía espectral” suficiente que permita un efecto cascada, también pueden ser expresadas como sigue. La proporción de transferencia de energía espectral SE del efecto cascada puede ser definida como el porcentaje del área bajo el espectro de excitación normalizado (es decir, dividido por la amplitud espectral máxima) del aceptor A2(A), que también cae bajo el espectro de emisión normalizado del donante E1(A).

De acuerdo a un ejemplo preferido, el rango espectral de excitación del aceptor cae completamente dentro del rango espectral de emisión del donante (CASE1, véase Fig. 24a). En otras palabras, 100% del espectro de excitación del aceptor está incluído/comprendido dentro del espectro de emisión del donante y la proporción de transferencia de energía espectral definida anteriormente es 100%. Cabe señalar que el donante está contenido en MAT1 y que el aceptor está contenido en MAT2.

Incluso más preferido, comparado a la situación representada en la Figura 24a, el espectro de emisión del donante podría coincidir exactamente con el espectro de excitación del aceptor, de manera que la completa energía de emisión del donante puede ser transferida potencialmente al aceptor. Sin embargo, esta situación se puede lograr excepcionalmente porque sólo unas pocas combinaciones de materiales (pigmentos y tintes) la pueden satisfacer. Sin embargo, también son posibles otras elecciones de materiales. Por ejemplo CASE2 en la Figura 2b, donde una fracción del espectro de excitación del aceptor, pero no completo, cae dentro del espectro de emisión del donante. En este ejemplo, el área rayada bajo A2(A) que también cae bajo E1(A), representa 50% del área total bajo A2(A), de manera que S^ees 50%. Preferentemente, SE debe ser mayor a 50% y más preferentemente, mayor a 70%.

En CASE2 de acuerdo a la Fig. 24b, una fracción de los aceptores no puede ser excitada por el donante porque ninguno o muy pocos fotones son emitidos por el donante en una parte del rango de longitud de onda de excitación del aceptor. Adicionalmente, una fracción de la emisión del donante no puede ser utilizada para excitar el aceptor, porque cae dentro de las longitudes de onda que están fuera del espectro de excitación del aceptor.

Se puede prever un caso alternativo (CASE3 en la Figura 24c) dónde también el 50% del área bajo A2(A) es superpuesta por el espectro de emisión E1(A) del donante, pero el espectro de emisión completo E1(A) está incluído dentro de a 2(A). En este caso, toda la energía emitida por el donante potencialmente puede ser transferida al aceptor.

Sin embargo, existen otros casos posibles, como el CASE4 ilustrado como un ejemplo en la Figura 24d. Aquí, aunque el rango espectral de excitación del aceptor está completamente superpuesto por el espectro de emisión del donante, la proporción de transferencia de energía espectral sería más bien baja porque la intensidad del espectro de emisión es muy baja en la región de la superposición.

Como una consecuencia, y según lo descrito anteriormente, el requerimiento de superponer rangos espectrales puede ser escogido de manera que los rangos espectrales sólo puedan incluir valores de espectro mayores a n% de la amplitud del espectro como máximo (por ejemplo, 50% en la Fig. 24d). Luego, una condición para que la proporción de transferencia de energía espectral sea suficiente, podría ser expresada en términos de la proporción del rango de longitud de onda donde ocurre una superposición, al rango espectral de excitación (según lo definido anteriormente) del aceptor. Preferentemente, esta proporción es de 50% o más, más preferentemente de 70% o más y más preferentemente de 100%.

La Figura 24e muestra CASE 2b, la cual es una representación alternativa de CASE 2 de la Figura 24b (mismo espectro), pero que utiliza el criterio definido en términos de rangos de longitud de onda para la intensidad que excede 50% del máximo. En este ejemplo, la proporción del rango espectral superpuesto al rango espectral de excitación del aceptor, es de alrededor de 50%, la cual es la misma que el criterio que utiliza el área de la Figura 24b.

Se debe observar que en la Figura 24, MAT1 y MAT2 indican INK1 y INK2, respectivamente, en donde los espectros de excitación y emisión son determinados según lo descrito más adelante.

Es preferido que el primer tinte fluorescente DYE1 presente un peak de excitación en su espectro de excitación a una longitud de onda (A1a-max), que es más corta que la longitud de onda (A2a-max), a la cual el segundo tinte fluorescente DYE2 presenta un peak de excitación en su espectro de excitación, es decir, que A1a-max (nm) < A2amax (nm).

También es preferido en esta y en otras realizaciones de la invención, que el primer tinte fluorescente DYE1 presente una emisión máxima en su espectro de emisión a una longitud de onda (A1e-max), que es más corta que la longitud de onda (A2e-max), a la cual el segundo tinte fluorescente presenta una emisión máxima en su espectro de excitación, es decir que A1e-max (nm) < A2e-max (nm).

Además es preferido que A1a-max < A1e-max < A2a-max < A2e-max, según lo ilustrado en la Figura 10. Sin embargo, esto no es obligatorio, ya que también puede ser realizada una superposición entre A1e y A2a, si A1e-max > A2a-max. En consecuencia, en una realización de la presente invención A1a-max < A2a-max < A1e-max < A2emax.

De manera típica, las longitudes de onda del peak de emisión del primer y segundo tinte, están ubicadas en longitudes de onda más largas que sus longitudes de onda del peak de excitación respectivas, es decir, A2a-max < A2e-max y A1a-max < A1e-max. En este caso, la emisión ocurre a longitudes de onda más largas (a una energía más baja) comparadas con la excitación respectiva. Sin embargo, también es posible utilizar como un primer tinte fluorescente (donante), el denominado tinte fluorescente anti-Stokes en la presente invención, donde la emisión ocurre a longitudes de onda más cortas, comparadas con la excitación respectiva, es decir, A1a-max > A1e-max. En dicha realización, A2a-max puede estar a longitudes de onda más cortas o más largas, comparadas con A1e-max. La diferencia entre los dos peaks de excitación del primer (donante) y segundo (aceptor) tinte fluorescente respectivamente, es decir (A2a-max) -(A1a-max), es por ejemplo, al menos 5 nm, por ejemplo, 5 a 500 nm, 10 a 200 nm, 20 a 80 nm, 30 a 70 nm, y preferentemente 50 a 200 nm. Una diferencia de al menos 20 nm es preferida, con el objeto de evitar la excitación del tinte del aceptor mediante la irradiación de la radiación electromagnética, que está dirigida a excitar el tinte del donante en un método de autentificación.

La diferencia absoluta entre el peak de emisión A1e-max del tinte del donante y el peak de excitación del tinte del aceptor A2a-max, es decir, ABS((A2a-max) -(A1e-max)) es por ejemplo, 20 nm como máximo. Una diferencia más pequeña es preferible, ya que se puede garantizar una mayor superposición entre A2a y A1e.

Debido a posibles interacciones entre los tintes, una potencial superposición en los respectivos peaks y rangos y consiguientes potenciales dificultades en el análisis espectral, las medidas son realizadas de manera separada para cada tinte.

La longitud de onda a la cual el tinte presenta un peak en el espectro de excitación (Aa-max) o en el espectro de emisión (Ae-max), y los respectivos rangos de longitud de onda de excitación y emisión, son medidos como sigue. En particular, en la presente invención todas las mediciones se realizan a temperatura ambiente (20 °C), y en consecuencia, las longitudes de onda peak A1a-max, A1e-max, A2a-max, y A2e-max, así como también los rangos respectivos A1a, A1e, A2a, y A2e, son aquellos medidos a temperatura ambiente de acuerdo al siguiente procedimiento:

En primer lugar, se prepara un blanco, el cual se garantiza que está formulado de manera de no interferir con la fluorescencia de los tintes del donante y aceptor, ambos químicamente y ópticamente. Se descubrió que una composición que sirve bien a este propósito, está compuesta por 87% por peso de metiletilcetona, 10,3% por peso de un hidroxilo que contiene copolímero preparado de 84% por peso de cloruro de vinilo y 16% por peso de éster de ácido acrílico (disponible comercialmente en Wacker Chemie bajo la marca VINNOL E15/40 A) y 2% por peso de un terpolímero preparado de 84% por peso de cloruro de vinilo, 15% por peso de acetato de vinilo y 1% por peso de ácido dicarboxílico (comercialmente disponible en Wacker Chemie bajo la marca VINNOL E15/45 M). Mientras este sistema es preferentemente utilizado para la presente invención, también se pueden emplear otros sistemas a medida que se garantice que no existe interferencia o muy poca, con la fluorescencia de los tintes del donante y del aceptor, químicamente y ópticamente.

Luego, dos tintas separadas INK1 y INK2 se preparan disolviendo 1,23 por peso de la tinta respectiva en el blanco anterior. Estas tintas se utilizan para determinar los peaks de longitud de onda y los rangos de longitud de onda para la emisión y la excitación, de manera separada para cada tinte/tinta.

Luego se preparan muestras que tienen 12 pm de grosor del depósito de película húmeda, utilizando por ejemplo un recubrimiento de control K de RK Print Coat Instruments para todas las mezclas, es decir, las dos tintas y el blanco utilizando una barra de recubrimiento, por ejemplo, la barra de recubrimiento HC2 en un sustrato en blanco apropiado (por ejemplo, la parte blanca de los sustratos LENETA N2C-2) seguido por el secado a temperatura ambiente. Luego, todas las muestras reducidas son medidas en modo emisión y excitación utilizando un Horiba Fluorolog III (FL-22) comercial, según se describirá más adelante.

Condiciones de Medición de Horiba Fluorolog III

El instrumento utilizado para realizar la medición del espectro de emisión y excitación es un monocromador dos veces doble, comercial, equipado con una lámpara de arco Xe continua como fuente de iluminación y un tubo fotomultiplicador Hamamatsu R928P operado en modo de conteo de fotones, como detector. La muestra plana es ubicada de manera que su dirección normal está a un ángulo de 30 grados con respecto al eje óptico de irradiación. El tipo Fluorolog-III del método de colección de iluminación utilizado es “Front Face”. En este modo de colección, la colección de emisión es realizada a un ángulo de 22,5 grados con respecto al haz de irradiación. Al utilizar este método y configuración de colección, es seguro que se evita el reflejo especular directo de colección de la muestra. El monocromador de excitación y el monocromador de emisión, son monocromadores dobles provistos de rejillas holográficas de 1200 cuadrículas/mm trazadas a 500 nm.

Para la medición del espectro de excitación, por ejemplo según lo mostrado en las curvas de la izquierda de ambos gráficos de la Fig. 11, se adopta el siguiente procedimiento: el monocromador de emisión es configurado a una longitud de onda determinada (en la que se debe medir la emisión, por ejemplo, 530 nm en la Figura 11, gráfico de la izquierda) y el monocromador de excitación es escaneado a 1 nm de incremento sobre el rango de longitud de onda, donde el espectro de excitación debe ser medido (por ejemplo, 400 a 510 nm). En cada incremento de la longitud de onda de excitación, se registra una medición de la señal de emisión mediante un detector que utiliza un tiempo de integración de 100 ms. Como es conocido por un experto en el arte, ya que la fuente de irradiación no es espectralmente plana, se aplica una corrección de irradiación apropiada sobre la señal medida en cada longitud de onda, utilizando una calibración espectral adecuada. También se aplica una corrección espectral de la sensibilidad del detector. Por lo tanto, el espectro de excitación corregido espectralmente, puede ser reconstruído.

Para la medición del espectro de emisión, el monocromador de excitación es configurado a una longitud de onda de excitación deseada (por ejemplo, a 480 nm de la curva izquierda del gráfico izquierdo de la Figura 11) y el monocromador de emisión es escaneado sobre un rango espectral de emisión deseado (500 a 800 nm para la curva derecha del gráfico izquierdo de la Figura 11, por ejemplo) a 1 nm de incremento, mientras registra la señal detectora en cada longitud de onda con un tiempo de integración de 100 ms. El espectro de emisión es luego construido con todos puntos de datos registrados después de haber aplicado las correcciones de sensibilidad espectral apropiadas del instrumento.

La calibración espectral del canal de excitación de Fluorolog III es realizada utilizando un procedimiento que es comúnmente aplicado por expertos en el arte: la irradiancia espectral es medida utilizando un detector calibrado (por ejemplo, un fotodiodo de referencia) ubicado en el lugar de la muestra. Esto es realizado para todas las longitudes de ondas escaneando los monocromadores de excitación. Este detector de referencia tiene una respuesta espectral conocida (sensibilidad como una función de la longitud de onda de la radiación que la afecta) determinada previamente midiendo una irradiación estándar (por ejemplo, una lámpara de cinta de tungsteno calibrada) en un laboratorio. Luego se calcula una curva de calibración espectral de excitación dividiendo la sensibilidad espectral real del detector de referencia utilizado por la irradiancia espectral medida. Esta curva de calibración entonces puede ser utilizada para corregir la respuesta espectral a la excitación de mediciones posterior, mediante multiplicación simple.

La calibración de sensibilidad espectral del canal de medición de emisión de Fluorolog III es realizado de forma análoga utilizando un estándar de irradiancia espectral (por ejemplo, una lámpara de cinta de tungsteno, cuya irradiancia espectral ha sido determinada en un laboratorio). Esta lámpara es dispuesta en el lugar de la muestra y la emisión espectral es registrada por el detector Fluorolog III durante el escaneo de los monocromadores de emisión. Se obtiene una curva de sensibilidad espectral de emisión dividiendo la curva de irradiancia espectral de la fuente de irradiancia estándar por la curva espectral medida. Las mediciones posteriores son luego corregidas por multiplicación mediante la curva de calibración de emisión espectral.

Estos procedimientos de calibración son repetidos regularmente para asegurar la corrección de cualquier desviación del instrumento o antigüedad del detector/lámpara Xe. La resolución espectral general del instrumento para las mediciones de emisión y excitación es de 0,54 nm FWHM (Anchura a Media Altura), para la configuración de aberturas utilizada en las condiciones de medición descritas anteriormente.

El mismo procedimiento anterior se aplica para las diferentes mediciones de muestras; sólo los rangos espectrales para las mediciones de espectro de excitación y emisión, junto con las longitudes de onda fijas de excitación y emisión, pueden diferir dependiendo de las composiciones de tinte de las muestras.

Como se puede derivar de lo anterior, ya que las mediciones deben servir para evaluar las propiedades espectrales de la impresión de tinta final, la tinta donante o aceptora es disuelta en una composición en blanco a una concentración de 1,23% por peso. Luego, los espectros de emisión y excitación son registrados separadamente para cada tinta, bajo las mismas condiciones que para el blanco. Para cada tinta, el fondo es sustraído y el espectro normalizado opcionalmente (con el peak más alto, que tiene una intensidad de 1,0) y la(s) longitud(es) peak Amax y los rangos de longitud de onda de emisión y excitación Ala, Ale, A2a y A2e, son determinados al medir los puntos donde el espectro vuelve a su base de referencia (o a 10, 25 o 50% sobre la base de referencia, dependiendo de la definición del término “rango de longitud de onda”, según lo explicado anteriormente).

De ese modo, estas mediciones proporcionan los rangos de longitud de onda Ala, Ale, A2a y A2e, y las respectivas longitudes de onda de los peaks A1a-max, A1e-max, A2a-max y A2e-max, estos son luego utilizados para determinar si los requerimientos de la presente invención se han cumplido o no. Estas mediciones también pueden ser utilizadas para identificar tintes apropiados, como los tintes de aceptor y donante para los propósitos de esta realización de la presente invención.

En las explicaciones anteriores, se asumió que cada tinte presenta sólo un peak de excitación (A1a-max, A2a-max) y un peak de emisión (A1e-max, A2e-max), y sólo un rango de longitud de onda de excitación correspondiente (Ala, A2a) y un rango de longitud de onda de emisión (Ale, A2e). Mientras que esto es válido para muchos tintes, una cantidad considerable de tintes muestran múltiples peaks de excitación y múltiples peaks de emisión (véase Figura 11). En estos casos, cada peak en el espectro normalizado opcionalmente, que alcanza una intensidad de 50% o más (preferentemente 75% o más), puede servir como peak de emisión (A1e, A2e) o peak de absorción (A1a, A2a) para los propósitos de la presente invención, de manera que pueden ser múltiples A1e y A1a o múltiples A2e y A2a. Las explicaciones anteriores se aplican a cada uno de los peaks y rangos de longitud de onda. Por ejemplo, no es necesario decir que es suficiente que exista una superposición entre cualquier A1e y cualquier A2a, de manera que la energía es transferida de donante a aceptor.

Cuando el espectro de excitación o emisión de un tinte contemplado para uso en la presente invención, muestra varios peaks de superposición, los peaks y los rangos de longitud de onda son obtenidos adaptando el espectro obtenido utilizando un software apropiado (menos el método cuadrado), como por ejemplo OCTAVE. Aquí, un espectro de peaks superpuestos puede ser simulado satisfactoriamente (Bondad de Ajuste <0.1) suponiendo una superposición de dos (o excepcionalmente tres) y los valores simulados son tomados para la identificación de las longitudes de onda del peak y para la identificación de los rangos de longitud de onda.

TINTES

En general, el primer tinte DYE1 y el segundo tinte DYE2 utilizados en las respectivas tintas INK1 y INK2 empleadas en la realización de la cascada, preferentemente muestran bandas de excitación y bandas de emisión en el rango de 40 a 2400 nm, en particular, 300 a 1100 nm. Preferentemente, el tinte donante dYE1 muestra bandas de emisión, en particular, la emisión máxima en el rango UV o rango visible (en particular, 300 a 700 nm) y el tinte aceptor DYE2 muestra bandas de excitación (a ser excitadas por el donante), en particular, la excitación máxima, en el rango visible o IR (en particular, 400 a 1100 nm). Más específicamente, el tinte donante muestra preferentemente banda(s) de emisión que coinciden con la(s) banda(s) de excitación del tinte aceptor en el rango de 250-900 nm.

Los tintes fluorescentes útiles para preparar las tintas de acuerdo a la realización de cascada y para implementar el método de autentificación, pueden ser seleccionados apropiadamente de tintes disponibles comercialmente. Por ejemplo, pueden ser seleccionados de las siguientes clases de sustancias:

Cianinas (polimetinas) y los cromóforos tipo cianina relacionados, quinonas y los cromóforos tipo quinona relacionados, porfinas, ftalocianinas y los cromóforos macrocícliclos relacionados, así como también los cromóforos aromáticos policíclicos.

Los tintes de cianina (polimetina) son conocidos en el arte y utilizados como sensibilizadores fotográficos (D.M. Sturmer, The Chemistry of Heterocyclic Compounds, Vol 30, John Wiley, New York, 1977, pp 441-587; Eastman Kodak). En una aplicación más reciente, representantes estables de esta clase de compuesto, seleccionados de cumarinas y rodaminas, también fueron utilizados como tintes láser (J.B. Marling, J.H. Hawley, E.M. Liston, W.B. Grant, Applied Optics, 13(10), 2317 (1974)). Los tintes de rodamina fluorescentes conocidos incluyen por ejemplo, rodamina 123, rodamina 6G, sulforodamina 101 o sulforodamina B.

Las ftalocianinas y los tintes relacionados son la “variante industrial” de porfinas e incluyen una cantidad mayor de tintes fluorescentes conocidos. Generalmente se absorben en el extremo de la longitud de onda larga del espectro visible. La clase de ftalocianinas en general también comprende análogos altamente conjugados, como las naftalocianinas, las cuales se absorben más lejos en el IR, así como también los análogos heterosustituidos de ftalocianinas; el punto común que define esta clase de compuesto, es que todos sus miembros son derivados de ácidos orto-dicarboxílicos aromáticos o de sus derivados.

Los tintes de quinona son conocidos en el arte y son utilizados para aplicaciones textiles y de teñido relacionadas (por ejemplo, tintes indigoides, tintes de antraquinona, etc.). Los grupos electronegativos o átomos junto con el esqueleto de quinona, pueden estar presentes para aumentar la intensidad de la banda de absorción o para cambiarla a longitudes de onda más largas.

Los tintes policíclicos aromáticos fluorescentes incluyen una estructura molecular plana rígida (similar a la rejilla de grafito), la cual puede portar sustituyentes. De manera típica, la estructura molecular plana comprende al menos dos anillos de benceno aromáticos fusionados (por ejemplo, 2 a 6 anillos). En uno de los anillos aromáticos fusionados, por ejemplo, el anillo central de tres anillos aromáticos fusionados de seis miembros, uno o dos átomos de carbono pueden ser reemplazados por C=O, O y/o N. Los miembros fluorescentes de esta clase de tintes y pigmentos pueden ser seleccionados por ejemplo, de perilenos (por ejemplo, Lumogen F Amarillo 083, Lumogen F Naranja 240, Lumogen F Rojo 300, todos disponibles en BASF AG, Alemania), naftalimidas (por ejemplo, Lumogen F Violeta 570, disponible en BASF AG, Alemania) quinacridonas, acridinas (por ejemplo, acridina naranja, acridina amarilla), oxacinas, dioxacionas o fluoronas (por ejemplo, Amarillo Indio), son ejemplos de dichos tintes.

Un par de tintes donante y aceptor apropiado puede ser seleccionado de manera adecuada de estos y otros tintes fluorescentes conocidos en base a sus propiedades espectrales, las cuales como norma, son publicadas por el fabricante y pueden ser fácilmente medidas, según lo explicado anteriormente. Sin embargo, el efecto de excitación en la composición de tinta impresa seca es importante, de manera que los datos publicados generalmente deben ser validados midiendo el espectro de absorción y emisión, de acuerdo al método descrito anteriormente para una tinta impresa en el sustrato final. Efectivamente, los datos publicados pueden referirse a soluciones de los tintes en un solvente en particular (por ejemplo, CH2O 2) en donde las propiedades espectrales pueden ser diferentes a las de la tinta impresa, por ejemplo, debido a la interacción con el sustrato.

Incluso si sólo los máximos de excitación y emisión están disponibles (antes que los espectros completos de absorción y emisión hayan sido medidos), será posible una evaluación hasta el punto en que el espectro de emisión del donante tenga la probabilidad de superponerse con el espectro de excitación del tinte aceptor, de ese modo, permitiendo un diagnóstico de los candidatos apropiados.

La descripción anterior ha sido proporcionada para patrones formados de dos tintas de impresión que contienen un tinte o pigmento donante (DYE1) o un tinte o pigmento aceptor (DYE2). Sin embargo, también se pueden utilizar más de un tinte o pigmento donante (por ejemplo, dos o tres) en una única tinta INK1 y estos pueden ser utilizados para excitar más de un tinte o pigmento (por ejemplo, dos o tres) en INK2. También, es posible utilizar un tinte o pigmento donante único en una INK1, el cual emite un rango de longitud de onda Ale que se superpone con un rango de absorción A2a de un tinte o pigmento aceptor presente en la tinta INK2, para ocasionar emisión en una región de longitud de onda A2e y un rango de absorción A3a de otro tinte o pigmento aceptor presente en otra INK3 para ocasionar emisión en una región de longitud de onda A3e. En este caso, un primer patrón producido por el efecto cascada será observado en las áreas de superposición entre los elementos discretos que forman el primer patrón (de INK1) y el segundo patrón (de INK2), y un segundo patrón producido por el efecto cascada se observará en las áreas de superposición entre los elementos discretos que forman el primer patrón (de INK1) y el tercer patrón (de INK3). Como los respectivos primer, segundo y tercer patrones son formados por elementos discretos distribuidos aleatoriamente, esto también se aplicará a los patrones formados por el efecto cascada en las áreas de superposición entre los elementos discretos que forman el primer, segundo y tercer patrón. En consecuencia, el efecto cascada produce dos nuevos patrones de elementos discretos distribuidos aleatoriamente, los cuales tienen propiedades espectrales específicas debido a las combinaciones específicas de los tintes en las tintas INK1, INK2 y INK3, respectivamente, y las cuales sólo pueden ser observadas bajo ciertas condiciones de iluminación. Esto será aún más difícil de analizar y falsificar.

También, en el caso de un tinte aceptor que muestra dos peaks de emisión diferentes en regiones de longitud de onda de emisión diferentes A2e, A2e', en respuesta a la excitación en dos diferentes regiones de longitud de onda de excitación A2a, A2a', el tinte o pigmento aceptor puede ser utilizado en combinación con dos tintes o pigmentos donantes (en la misma o en diferentes tintas) que tienen rangos de emisión respectivos Ale y A3e. Preferentemente, los dos tintes donantes utilizados en esta realización tienen rangos de excitación superpuestos X1a y A3a, de manera que la excitación con una longitud de onda única (por ejemplo, de un láser) es capaz de excitar ambos tintes donantes para ocasionar emisión en ambas regiones de longitud de onda de emisión del tinte aceptor.

COMPOSICIONES DE TINTA DE IMPRESIÓN UTILIZADAS EN LA REALIZACIÓN DEL EFECTO CASCADA La tinta de impresión utilizada en la realización del efecto cascada de la presente invención, comprende al menos un tinte o pigmento fluorescente que actúa como donante y al menos un tinte o pigmento fluorescente que actúa como aceptor, según lo explicado anteriormente. Sin embargo, normalmente la tinta de impresión no es simplemente una solución o dispersión de uno de estos dos tintes o pigmentos en un disolvente, sino que contiene otros componentes que la hacen apropiada para su uso como una tinta para pulverización u otro proceso de impresión que ocasione una distribución aleatoria de elementos discretos formados por la tinta. También, las tintas deben permanecer en el sustrato y deben ser difíciles de remover, lo cual requiere de componentes adicionales. Dichos componentes habitualmente incluyen al menos un disolvente y un aglutinante y opcionalmente también un sistema de curado para fijar los elementos discretos, conocido por el experto en el arte.

El disolvente puede ser seleccionado de disolventes comúnmente utilizados en el arte de fórmulas de tinta, como alcoholes alifáticos o aromáticos (por ejemplo, etanol, isopropanol o alcohol bencílico), ésteres (por ejemplo, acetato de etilo, acetalo de butilo), cetonas (por ejemplo, acetona, cetona, metil etil cetona), carboxamidas (por ejemplo, diametilformamida) o hidrocarbonos que incluyen hidrocarbonos alifáticos y aromáticos, como xileno o tolueno y glicoles.

El aglutinante también puede ser seleccionado de aglutinantes de tinta comúnmente usados en el arte, como los aglutinantes poliméricos del tipo resina, por ejemplo, resina alquídica, poliamida, acrílico, vinilo, poliestireno o silicona.

En una realización, la tinta de impresión de la invención también puede comprender otros tintes o pigmentos luminiscentes en particular. Estos otros tintes o pigmentos son seleccionados de manera que ocultan la presencia del tinte o pigmento donante y/o aceptor, de ese modo hacen que su presencia sea una característica cubierta y segura. Este encubrimiento es preferentemente efectuado utilizando otros tintes que no se absorben intensamente en el rango de longitud de onda de emisión del donante o aceptor Ale, A2e.

Sin embargo, con el objeto de evitar cualquier interferencia con el efecto cascada, las tintas de impresión preferentemente no contienen otros aditivos colorantes, como tintes o pigmentos adicionales. No obstante, en este caso, la presencia de la tinta de impresión puede ser ocultada imprimiendo la tinta de la presente invención en una región de un sustrato que es coloreado intensamente, por ejemplo, en negro.

Dependiendo del tipo de tinta a ser formulado, la misma también puede incluir uno o más de los siguientes aditivos opcionales: aceites, diluyentes, plastificantes, ceras, rellenos, secantes, antioxidantes, tensioactivos, agentes antiespumantes, catalizadores, estabilizadores UV, compuestos polimerizables y fotoiniciadores. Al seleccionar componentes apropiados para la tinta de impresión, el experto en el arte considerará que sus propiedades, en particular su capacidad potencial para absorber y/o emitir luz, no afectan de manera adversa la transferencia de energía (efecto cascada) del tinte donante al tinte aceptor.

En las tintas utilizadas para producir el efecto cascada, la proporción de los tintes fluorescentes en base al contenido seco total de la tinta es preferentemente de 0,05% en peso a 20% en peso.

Sin el deseo de limitarse a la teoría, se cree que el efecto cascada ocurre a un grado mayor a o cerca del límite entre INK1 y INK2. Con el objeto de permitir una transferencia de energía eficiente del donante en INK1 para excitar el aceptor en INK2, el donante y aceptor necesitan acercarse razonablemente entre sí. En consecuencia, es preferido en la presente invención que INK1 y INK2 se proporcionen de manera adyacente entre sí en la dirección z. Cabe señalar que se asume que un sustrato tiene una extensión predominantemente bidimensional, preferentemente plana, que se describe mediante las coordenadas referidas como x, y y que la tercera dirección (tercera dimensión) perpendicular a ellas y que conecta las dos superficies opuestas del sustrato, es referida en esta descripción como la dirección z.

De ese modo, se puede lograr un efecto más prominente si INK1 y INK2 son proporcionadas una sobre la otra y en donde el sistema disolvente de una de las tintas (preferentemente la que es aplicada en la parte superior de la otra, es decir la que es aplicada más tarde), es capaz de al menos disolver parcialmente la otra tinta, respectivamente la capa de tinta formada de la misma. En este caso, las capas de tinta se mezclan en la interfaz en cierta medida, de ese modo, permitiendo que el donante y aceptor se acerquen entre sí, de ese modo mejorando la eficiencia del efecto cascada.

En una realización, INK1 es aplicada primero al sustrato, formando un primer patrón. Es decir, se proporciona un sustrato (por ejemplo, papel o cartón), INK1 que comprende el donante es proporcionada primero y posteriormente INK2 que comprende el aceptor, es proporcionada en la parte superior de INK1 para formar el segundo patrón. En consecuencia, al menos una parte de los elementos discretos del primer patrón se proporciona de una manera superpuesta en la parte superior (en dirección z) de los elementos discretos del segundo patrón.

Sin embargo, la presente invención no se limita a dicha disposición, ya que INK2 (que comprende el aceptor) también puede ser proporcionada bajo INK1 (que comprende el donante). Sin embargo, ya que en este caso la emisión de fluorescencia desde el tinte o pigmento DYE2 causada por el efecto cascada, la cual puede ser utilizada para propósitos de autentificación, tiene que cruzar una capa formada por INK1, con el objeto de salir del elemento de seguridad y llegar al detector, generalmente es preferida una disposición en donde los elementos del primer patrón formado de INK1 que comprende el donante, son formados primero (por ejemplo, directamente en el sustrato), y en donde los elementos discretos del segundo patrón formado de INK2, que comprende el aceptor, están formados sobre al menos una parte del área ocupada por los elementos discretos del primer patrón (ROI), de manera que al menos un parte de los elementos discretos del primer y segundo patrón se superponen. Si la disposición alternativa es escogida, es decir, en donde una región de superposición de los elementos discretos INK2 forma la capa inferior más cercana al sustrato y en donde una parte del elemento discreto formado de INK1 es proporcionado en la parte superior, es preferido que INK1 sea sustancialmente translúcida o transparente con una transmisión de luz en A2e de 60% o más, preferentemente 80% o más, al grosor empleado para el elemento de seguridad, en estado seco.

Para INK2 preferentemente el material también es translúcido o transparente con una transmisión de luz en A2e de 60% o más, preferentemente 80% o más, al grosor empleado para el elemento de seguridad en estado seco, con el objeto de evitar el enfriamiento de la emisión en el material. Además, en particular, pero no exclusivamente, si INK2 es proporcionada sobre o en la parte superior de INK1, INK2 también es preferentemente translúcida o transparente con una transmisión de luz en Ala de 80% o más, preferentemente 90% o más, al grosor empleado para el elemento de seguridad, en estado seco, con el objeto de permitir una excitación eficiente del donante en INK1.

También los métodos de impresión tienen un impacto significativo en cómo las dos capas de tinta en una región de superposición de elementos discretos, interactúan en la interfaz. En una realización particular de la invención, se utilizan dos métodos diferentes de aplicación para los dos patrones distintivos. Es una ventaja adicional de la invención que la respuesta, y por lo tanto una característica que puede ser usada para autentificación, también depende de los métodos de aplicación de tinta empleados.

Con respecto a la fórmula de la tinta, la combinación de:

1) el disolvente utilizado para imprimir la tinta aplicada en segundo lugar (DISOLVENTE T2) y

2) el tipo de resina o barniz o cualquier otro material que forman el material sólido seco de la fórmula de la tinta aplicada en primer lugar (RESIN T1)

tiene un impacto sustancial en la eficiencia del efecto cascada en la interfaz de las capas de tinta en la región de superposición, por las siguientes razones. Aquí y también en lo sucesivo, un componente indicado con T1 o T2 representa un componente del material aplicado en primer lugar (T1) o en segundo lugar (T2). Pero el material aplicado en primer lugar (T1) puede ser cualquiera de INK1 o INK2. El material aplicado en segundo lugar (T2) es entonces el otro material respectivo.

En el caso que RESIN T1 no pueda ser disuelto por SOLVENT T2 o en el caso donde RESIN T1 está apretado, de manera que no permite que la tinta aplicada en segundo lugar se disuelva en la interfaz con la tinta aplicada en primer lugar, la interfaz mostrará una transición abrupta o brusca de INK1 a INK2, respectivamente, las capas secas obtenidas de ahí y el intercambio de energía entre el donante y el aceptor no será favorable para el efecto cascada porque sólo unas pocas estarán cerca de las otras.

Por otro lado, si SOLVENT T2 puede disolver parcialmente RESIN T1 en la interfaz o si RESIN T1 es suficientemente porosa como para permitir que la tinta aplicada en segundo lugar se disuelva en la tinta aplicada en primer lugar, se formará una región intermedia. Aquí, DYE1 EN INK1 Y DYE2 en INK2 se acercarán entre sí, de manera que la distancia promedio entre los dos se reduce en una cantidad significativamente mayor. Esto aumenta la eficiencia del efecto cascada. Se debe observar que es ventajoso que RESIN T1 sea miscible libremente con RESIN T2, es decir que no ocurre una separación de fase entre las dos. Esto se puede obtener utilizando los mismos materiales o materiales químicamente similares a RESIN T1 y RESIN T2.

Por lo tanto, las fórmulas de INK T1 y INK T2 son preferidas, de manera que INK T1 es un disolvente en base a tinta que proporciona una impresión relativamente porosa y que SOLVEN T2 es capaz de disolver RESIN T1 en cierta medida y fundirse dentro de la capa de tinta formada primero.

Existe otro factor que influye en la proximidad de los tintes o pigmentos del donante y del aceptor y por lo tanto, en la eficiencia del efecto cascada. En particular, en los casos donde INK1 contiene pigmentos donantes, los cuales son granos normalmente sólidos, aislados y no solubles, existe un desafío adicional para la fórmula de la tinta, que es proporcionar el tinte o pigmento aceptor cercano a los pigmentos donantes. Para una transferencia de energía eficiente, no sólo la concentración del pigmento en INK1 dentro de la capa de tinta seca es suficiente, sino también la posición de éstos (en la superficie o distribuidos uniformemente dentro de la capa) es fundamental y puede ser controlada por la fórmula de la tinta. El experto en el arte puede lograr esto, recurriendo al conocimiento común en el campo de las fórmulas de tinta.

Para una transferencia de energía eficiente, no sólo la concentración del pigmento donante en INK1 dentro de la capa de tinta seca es suficiente, sino también la posición de éstos (en la superficie o distribuidos uniformemente dentro de la capa) es fundamental y puede ser controlada por la fórmula de la tinta. El experto en el arte puede lograr esto, recurriendo al conocimiento común en el campo de las fórmulas de tinta. Este es un pulsador adicional para afinar la eficiencia del efecto cascada que puede ser explotado en la invención, ya que nuevamente el falsificador tendrá que imitar no sólo los componentes empleados, sino también su interacción, influenciada por la disposición de los componentes en la interfaz. Estos efectos también se demuestran en el Ejemplo proporcionado al final de la Memoria.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Se formularon INK1 y INK2 descritas anteriormente. La primera tinta INK1 fue obtenida agregando 0,12% por peso de Lumogen® F Yellow 083 (lum1) a la preparación en blanco. Dicho porcentaje de bajo peso de tinte garantiza que INK1 es prácticamente invisible a simple vista cuando se aplica y se seca. La segunda tinta INK1 fue obtenida agregando al blanco 1,23% por peso de Lumogen® F Orange 240. Las marcas impresas con INK2 fueron visibles a simple vista y fueron visualizadas utilizando un PMVS (Public Machine Vision System, tal como un Smartphone, tablet, smartcamera, cámara/computador, escáner/computador, etc.), mientras que las impresas con INK1 permanecieron invisibles.

Luego se prepararon las muestras que tienen un depósito de película húmeda de 12 |jm de grosor utilizando por ejemplo un K Control Coater de RK Print Coat Instruments, utilizando por ejemplo la barra de recubrimiento HC2 en un sustrato en blanco apropiado (por ejemplo, la parte blanca de los sustratos LENETA N2C-2), seguidos por el secado a temperatura ambiente. Se prepararon tres muestras:

1. Muestral con INK1 solamente

2. Muestra2 con INK2 solamente

3. Muestra3 con INK1 seguida por INK2 además del secado de ink 1 (lo contrario también fue testeado y dió resultados similares)

Todas las tres muestras fueron visualizadas utilizando un PMVS en modo reflejo y utilizando un SMVS (Secure Machine Vision System, es decir, un dispositivo de seguridad especializado) sensible en el rango de longitud de onda de 610 - 900 nm, bajo iluminación azul (alrededor de 450 nm) e iluminación verde (alrededor de 530 nm). Las correspondientes intensidades medidas de las 3 muestras fueron luego utilizadas para componer una mancha de pulverización, según lo ilustrado en la Figura 8.

En la parte superior de la Figura 8, una imagen de una escala de grises 801 de la mancha de pulverización visible adquirida utilizando un PMVS en modo reflejo, muestra sólo las manchas naranjas obtenidas de INK2. El contorno visible de la mancha 811 fue obtenido por medio de un procesamiento de imágenes apropiado, como Otsuthresholding (ref: Nobuyuki Otsu (1979). "A threshold selection method from gray-level histograms". IEEE Trans. Sys., Man., Cyber. 9 (1): 62-66). A partir de este contorno se generó una primera firma S1.

En la segunda línea de la Figura 8, la imagen 802 de la mancha de pulverización obtenida utilizando un SMVS con iluminación verde alrededor de 530 nm, muestra después de una operación de umbral de imagen apropiada, un contorno 822 idéntico al contorno 811 de PMVS. A partir de este contorno, se genera una firma S1', la cual es esencialmente igual a S1. Esto es porque la excitación débil de INK1 en verde a 530 nm (véase Figura 11), la hace no detectable, de manera similar a la imagen 801 donde es invisible.

En la parte inferior de la Figura 8, la imagen 803 de la marca utilizando un SMVS con iluminación azul alrededor de 450 nm presenta la completa complejidad del elemento de seguridad sinérgico. Aquí, las manchas de INK1 y INK2 son visibles y su contorno combinado 833 se puede extraer para producir una firma S2 con mayor complejidad y resistencia a la copia, que S1=S1'. Además, la imagen 803 también revela una mayor intensidad en la superposición de manchas de ambas tintas, cuyos contornos 834 se pueden extraer para generar la firma S3, la cual presenta el nivel más alto de resistencia a la copia.

Otro ejemplo se muestra en la Fig. 9, donde ambas INK1 y INK2 fueron pulverizadas secuencialmente en un sustrato. Se garantizó que ambas manchas de pulverización tuvieran cobertura de superficie que favorezca una suficiente superposición de manchas y que la tinta aplicada en primer lugar se hubiese secado antes que la segunda tinta fuera aplicada. El resultado se muestra en la Figura 9 y puede ser interpretado de la misma manera que para la Figura 8, reemplazando 801 con 901, 811 con 911, y así sucesivamente.

Procesamiento de Imagen

Con el objeto de obtener firmas de imágenes de la escala de grises de manchas de pulverización, como por ejemplo, 901, 902 o 903 en la Figura 9, se pueden realizar varias operaciones de procesamiento de imágenes y numéricas. En primer lugar, las superposiciones de las regiones de las manchas de pulverización y manchas, deben ser detectadas en la imagen utilizando técnicas de umbral. El umbral es el método más simple de segmentación de imagen. De una imagen de escala de grises, el umbral se puede utilizar para crear imágenes binarias (Referencias: L.G. Shapiro, G. Stockman, "Computer Vision," Prentice Hall, 2002; R. C. Gonzalez, R. E Woods, "Digital Image Processing," Third Edition, Pearson-Prentice Hall, 2008). Existen varios métodos conocidos para umbral, como los métodos de histograma en base a forma, donde por ejemplo, se analizan los peaks, valles y curvaturas del histograma de imagen regular o métodos en base a agrupaciones, donde las muestras a nivel de gris son agrupadas en dos partes como fondo y primer plano (objeto) o de manera alternada, son moldeadas como una mezcla de dos Gaussianas. También los métodos en base a entropía, los cuales utilizan la entropía como regiones de primer plano y fondo, o también se puede utilizar la entropía cruzada entre la imagen original y la binarizada. Se puede utilizar otro enfoque que utiliza métodos en base a atributos del objeto que busca una medida de similitud entre las imágenes de nivel de gris y las imágenes binarizadas, como similitud de forma o coincidencia de bordes.

Un experto en el arte de la visión por computador también podría hacer un uso ventajoso de otras técnicas de procesamiento de imágenes para extraer otras características de las manchas, como gradientes de intensidad. Una vez que se han obtenido imágenes segmentadas o binarizadas, como 911, 922, 933 o 934 en la Figura 9, las cuales representan regiones de manchas; se pueden aplicar otros tratamientos numéricos para extraer una firma digital de las características de las manchas. En orden de complejidad creciente, los ejemplos de las características que se pueden extraer son:

• El número de manchas disociadas en la imagen binarizada,

• Una lista de manchas de las coordenadas de los centroides de manchas,

• Características geométricas como el área (representada por una cantidad de pixeles) o el diámetro del disco de manchas equivalente,

• Parámetros geométricos más complejos, como convexidad o excentricidad de cada contorno,

• Combinación de los anteriores.

Las operaciones de procesamiento de imágenes y extracción de características anteriores pueden ser realizadas de la misma manera durante la generación de la disposición de seguridad (también referida como registro) y durante la autentificación/identificación, según lo descrito más adelante.

Ejemplo de producción de firmas desde una disposición de seguridad

La Figura 12 muestra un diagrama de flujo de un posible proceso de registro de firma en una base de datos. El objetivo de este proceso es extraer de los patrones las tres firmas {S1’=S1, S2, S3} de una cantidad mínima de imágenes. Por ejemplo, esto se puede obtener utilizando un SMVS operado en fluorescencia mediante las siguientes etapas.

En primer lugar, se adquiere una imagen 802 de la marca, utilizando iluminación en un rango de longitud de onda Á2a (etapa 1201), el contorno de las manchas se extrae (etapa 1202), por ejemplo, mediante umbral de imagen y se genera la firma S1’=S1 (etapa 1203) aplicando la operación de procesamiento de imagen y de extracción de característica, según lo descrito anteriormente. La misma operación es realizada de la imagen 803 utilizando iluminación en un rango de longitud de onda Á1a (etapa 1204) para obtener firma S2 del contorno 833 (etapas 1205, 1206) y firma S3 del contorno 834 (etapas 1207, 1208). Más específicamente, la etapa 1204 comprende visualizar imagen 803 de la mancha de pulverización con iluminación en el rango de longitud de onda Á1a, la etapa 1205 comprende extraer el contorno de manchas 833, por ejemplo, utilizando un primer umbral de imagen, la etapa 1206 comprende generar una firma S2, la etapa 1207 comprende extraer el contorno de manchas 834, por ejemplo, utilizando un segundo umbral de imagen y la etapa 1208 comprende generar firma S3.

Las tres firmas son luego almacenadas en una base de datos (etapa 1209), opcionalmente con un producto ID, un número de serie de ítem y/o información del producto.

Ejemplo de un proceso de autentificación/identificación

En la Figura 13 se describe el proceso de autentificación/identificación que tiene un nivel de confiabilidad L1 que utiliza PMVS mediante los auditores/inspectores públicos u ocasionales. Consiste en adquirir (etapa 1301) una imagen 801 de la mancha de pulverización visible, extrayendo (etapa 1302) el contorno 811, por ejemplo, utilizando un umbral de imagen y la generación (etapa 1303) de firma S1, aplicando la misma operación de procesamiento de imagen y extracción de característica como la utilizada para el registro de firma. La firma obtenida es consultada desde la base de datos (etapas 1304, 1305). Por ejemplo, la etapa 1304 puede comprender el envío de la firma S1 a la base de datos y la etapa 1305 puede comprender revisar si la firma puede ser encontrada en la base de datos. Si la firma S1 no es encontrada en la base de datos, el elemento de seguridad se considera auténtico o genuino con un nivel de confiabilidad L1 (etapa 1307), si no, el elemento de seguridad es declarado no genuino (etapa 1306). Si el elemento de seguridad es auténtico, se puede recuperar opcionalmente otra información del producto, como un producto ID, de la base de datos y enviarla al PMVS (etapa 1308).

La autentificación/identificación con mayor nivel de confiabilidad se puede obtener utilizando un dispositivo de inspección especializado (por ejemplo, un SMVS) diseñado para ser operado en modo de luminiscencia. En las Figuras 14 y 15 se presentan dos posibles implementaciones.

La Figura 14 presenta un método de autentificación/identificación plenamente desarrollado con un nivel de confiabilidad L3. La etapa 1401 comprende visualización de imagen 802 de la mancha de pulverización con iluminación en el rango de longitud de onda Á2a. La etapa 1402 comprende extraer el contorno de mancha 822, por ejemplo, con un umbral de imagen. La etapa 1403 comprende visualización de imagen 803 de la mancha de pulverización con iluminación en el rango de longitud de onda Á1a. La etapa 1404 comprende extraer el contorno de mancha 833, por ejemplo, con un umbral de la primera imagen. La etapa 1405 comprende extraer el contorno de mancha 834, por ejemplo, con un umbral de la segunda imagen. La etapa 1406 comprende generar firmas {S1', S2, S3}. La etapa 1407 comprende enviar las firmas {S1', S2, S3} a la base de datos. La etapa 1408 comprende revisar si las firmas {S1', S2, S3} pueden ser encontradas en la base de datos. En caso negativo, se realiza la etapa 1409, la cual comprende por ejemplo, que la base de datos vuelva al mensaje “la marca NO es genuina " En caso positivo, se realiza la etapa 1410, la cual comprende por ejemplo, que la base de datos vuelve al mensaje “la marca es genuina con nivel de confiabilidad L3”.

En resumen, las imágenes 802 y 803 se obtienen utilizando un SMVS con iluminación en los rangos de longitud de onda Á2a y Á1a, respectivamente (etapas 1401, 1403). Los contornos de mancha 822 y la firma S1’ se obtienen de la imagen 802 (etapas 1402, 1406) y los contornos de mancha 833 y 834 y las firmas S2 y S3 se obtienen de la imagen 803 (etapas 1404, 1405, 1406) respectivamente, aplicando la misma operación de procesamiento de imagen y extracción de característica utilizado para el registro de firma. Las tres firmas son consultadas desde la base de datos (etapas 1407, 1408). Si se encuentran las tres firmas en la base de datos, la marca es considerada genuina con un nivel de confiabilidad L3 (etapa 1410). Si las tres firmas no son encontradas juntas en la base de datos, la marca es considerada no genuina (etapa 1409). Opcionalmente, la base de datos puede devolver el producto ID u otra información si el elemento de seguridad es autentificado en el nivel 3, véase etapa 1411.

Se pueden implementar distintos esquemas de autentificación utilizando combinaciones de firmas, sin desviarse del alcance de la invención. La Figura 15 representa un ejemplo de otra implementación de esquema de firma, donde se pueden obtener los niveles de confiabilidad distintos y progresivos L3 > L2 > L1. Más específicamente, las etapas 1401-1406 son realizadas como en la Fig. 14 y la etapa 1507 es idéntica a la etapa 1407, pero la etapa de consulta 1408 es reemplazada por una serie de consultas 1508, 1510 y 1512, cada una consultando respectivamente si S1, S2 o S3 pueden ser encontradas en la base de datos de manera individual. En otras palabras, la etapa 1508 consulta si S1 es encontrada en la base de datos, la etapa 1510 consulta si S2 es encontrada en la base de datos y la etapa 1512 consulta si S3 es encontrada en la base de datos. Si S1 no es encontrada, el elemento de seguridad es identificado como no auténtico, véase etapa 1509, la cual podría comprender, por ejemplo, que la base de datos volvió al mensaje “la marca NO es genuina ". Si S1 es encontrada en la base de datos pero no S2, se vuelve, por ejemplo, al mensaje “auténtica con nivel de confiabilidad 1”, véase etapa 1511, la cual podría comprender que la base de datos vuelve al mensaje “la marca es genuina con nivel de confiabilidad L1”. Si S1 y ^s2 son encontradas en la base de datos, pero no S3, se vuelve al mensaje “auténtica con nivel de confiabilidad nivel 2”, véase etapa 1513, la cual podría comprender que la base de datos vuelve al mensaje “la marca es genuina con nivel de confiabilidad L2 " Si las tres firmas o índices son encontradas, se vuelve al mensaje “auténtica con nivel de confiabilidad 3”, véase etapa 1514, la cual podría comprender que la base de datos vuelve al mensaje “ la marca es genuina con nivel de confiabilidad nivel L3”. Opcionalmente, la base de datos puede devolver un producto ID u otra información, si el elemento de seguridad es autentificado al nivel 3, véase etapa 1515.

REALIZACIONES QUE UTILIZAN MEZCLA DE COLOR

Según lo descrito anteriormente, aunque el uso del efecto cascada es muy útil en conexión con el concepto de la presente invención, la invención no está limitada a este de ninguna manera y se pueden emplear otros mecanismos para generar elementos de seguridad de acuerdo a la presente invención, en los cuales se utiliza un tercer patrón para definir el elemento de seguridad.

Con la gran difusión de dispositivos Smartphone en el público y el progreso en su rendimiento de imágenes y habilidades computacionales, es ventajoso implementar una realización de la presente invención que no descanse en las propiedades de luminiscencia, de manera que se pueda lograr una autentificación hasta el nivel 3 con PMVS convencional, como sistemas de cámara en smartphones o similares.

Dichas realizaciones pueden hacer uso de la mezcla de color en las regiones de superposicion de los dos patrones. La mezcla de color puede ser realizada depositando (mediante pulverización, impresión u otros métodos) secuencialmente dos patrones que utilizan dos tintas diferentes que tienen diferentes colores, garantizando una superposición mínima de los dos patrones. Los tintes o pigmentos de color son utilizados para producir el color de la tinta. La mezcla de color ocurre mediante la sustracción de color en las regiones de recubrimiento y es un proceso intrínsecamente no lineal, cuyo resultado es difícilmente predecible especialmente para el sustrato no blanco (véase libro de referencia Industrial Color Physics, Klein, Georg A., Springer Series in Optical Sciences, Vol. 154, 2010, XIV).

Un factor para la mezcla de color que ocurre a través de la superposición de dos patrones depositados secuencialmente, opuestos a mezclar los pigmentos de diferentes colores en una sola tinta, reside en mantener la saturación de color de las dos tintas a un nivel relativamente bajo. Esto evita que una capa de tinta domine la otra por cobertura completa (exceso de absorción de luz). Mantener la saturación de color a un nivel bajo puede ser logrado fácilmente diluyendo los tintes o pigmentos.

Nuevamente se hace referencia a la Figura 7, la cual también sirve para ilustrar la mezcla de color en una superposición parcial de dos manchas de pulverización (o de dos patrones) obtenidas de dos diferentes tintas. INK1 del color 1 produce un patrón 701, INK2 del color 2 produce un patrón 702 y la superposición está representada por el patrón 703 del color 3, obtenido de la mezcla de color del color 1 y color 2. La Figura 20 muestra componentes de color en dos diferentes espacios de color de las 3 regiones de la Figura 7, para las tintas particulares descritas en el ejemplo detallado de esta realización. Es decir, los componentes de color RGB 2001 y los componentes de color CIE L*a*b* 2002. Esto demuestra que cada región tiene un vector de color distinto.

La Figura 21 muestra los contornos correspondientes a las 3 regiones de la Figura 10 extraídos utilizando una operación de deconvolucion de color. A partir de las propiedades geométricas de contorno, se pueden construir 3 firmas: Sc1 2101 relacionadas a las propiedades de las manchas o patrón 701, Sc2 2102 relacionadas a las propiedades de manchas o patrón 702 y Sc32103 relacionadas a las propiedades de la región de superposición 703.

La Figura 22 muestra un método alternativo de extracción de contomo mediante umbral de color en el espacio de color CIE L*a*b* En este caso, los contornos obtenidos representan las manchas iniciales de INK1 2201 y INK2 2202, incluyendo la región de superposición.

Para ilustrar el efecto de mezcla de color que ocurre para las manchas superpuestas, se emplearon dos tintes de color comerciales (Lumogen® F Orange 240 (BASF) (DYE1) y Lumogen® F Yellow 083 (BASF) (DYE2). Aunque estos tintes también producen fluorescencia, la cual fue utilizada para demostrar el efecto cascada en la realización de cascada de la invención, sólo sus propiedades de color fueron utilizadas en el presente ejemplo de mezcla de color.

Una tinta naranja (INK1) y una tinta amarilla (INK2) fueron formuladas de la misma manera que para el ejemplo del efecto cascada descrito anteriormente, excepto que la tinta amarilla INK2 fue diluida 3 veces menos, con el objeto que sea visible.

Las muestras de patrones individuales de tinta y las muestras de recubrimiento fueron preparadas de la misma manera que para el ejemplo del efecto cascada y fueron visualizadas en reflectividad utilizando iluminación de luz blanca. Después de la corrección del equilibrio de color, las tres regiones fueron analizadas mediante algoritmos colorimétricos para extraer sus respectivos parámetros de color en dos espacios de color diferentes, según se muestra en la Figura 20. A partir de estos gráficos, se puede observar que cada uno de los tres patrones tiene un vector de color distinto (independiente del espacio de color utilizado), el cual puede ser utilizado para discriminar los tres patrones y extraer su contorno de la imagen.

Se pueden utilizar diferentes enfoques para extraer los tres contornos de patrón de sus propiedades de color, entre estos, por ejemplo,

1. Deconvolución de color

2. Umbral de color

Deconvolución de Color:

La deconvolución de color es una técnica de procesamiento de imagen conocida en imagenología biomédica para la separación y cuantificación de tinción inmunohistoquímica (véase referencia Quantification of histochemical staining by color de-convolution, by Ruifrok AC, Johnston DA., en Anal Quant Cytol Histol. 2001 Aug 23(4), 291-9). Esta operación, también llamada desmezcla de color, es un caso particular de separación ciega de fuentes. Dos procesos aleatorios con dos tintas crean marcas aleatorias. Las marcas son observadas en un set de tres espectros (RGB) y el objetivo es extraer las manchas creadas por cada tinta.

Esta tarea se logra mejor en valores de densidad óptica (OD) obtenidos mediante la conversión de los valores RGB utilizando la ley Beer-Lambert. Se pueden definir hasta tres vectores de tinta OD en los valores RGB OD. Estos vectores, una vez normalizados, pueden ser utilizados para construir una matriz de convolución OD. La inversión de esta matriz (matriz de deconvolución) proporciona un medio para caracterizar las marcas aleatorias en términos de la concentración de cada tinta.

La implementación del algoritmo de deconvoluciones de color puede ser encontrada en un software de procesamiento de imagen de dominio público, como NIH's ImageJ (referencia Landin G. (2004). Colour Deconvolution plugin for ImageJ and Fuji. Oral Pathology Unit, School of Dentistry, University of Birmingham. Disponible en http://www.dentistry.bham.ac.uk/landinig/software/cdeconv/cdeconv.html1

La Figura 21 ilustra cómo se pueden extraer las tres regiones de la imagen utilizando deconvolución de color. El resultado de la deconvolución de color son tres formas 701, 702 y 703 utilizadas para generar 3 firmas:

2102: firma Sc1 (que excluye la superposición)

2104: firma Sc2 (que excluye la superposición)

2103: firma Sc3 (sólo superposición)

Umbral de Color:

El umbral de color es una técnica de procesamiento de imagen común para extraer áreas coloreadas en imágenes, de sus parámetros de color. Se puede aplicar en distintos espacios de color con diferentes habilidades de discriminación.

La Figura 22 ilustra el resultado de tres operaciones de umbral de color en el espacio de color CIE L*a*b* (en la Figura 23 se muestran los histogramas correspondientes), para extraer los tres contornos correspondientes a INK1, INK2 y la superposición. El resultado del umbral de color en el espacio de color L*a*b* permite recuperar los contornos originales de INK1 y INK2, incluyendo la superposición.

2201: firma Sc1' (que incluye la superposición)

2202: firma Sc2’ (que incluye la superposición)

2203: firma Sc3 (sólo superposición)

A partir de las regiones de color extraídas en la imagen, se pueden definir contornos mediante un umbral de imagen apropiado y se pueden generar firmas, de la misma manera que para la realización del efecto cascada de fluorescencia descrita previamente.

Ejemplos de Fórmulas

En los siguientes ejemplos de fórmulas, se testearon dos diferentes fórmulas de INK1 en base a las siguientes propiedades en blanco, con el objeto de determinar el efecto de las composiciones de tinta en el efecto de cascada observado:

1) INK1 con fórmula en blanco en base a disolvente (FÓRMULA en blanco A), donde la capa seca de tintas es fina y por lo tanto, los pigmentos están concentrados y muchos de ellos están cercanos a la superficie superior

2) INK1 con fórmula en blanco de resina curable UV (FORMULA en blanco B), donde la capa seca de tinta es significativamente más gruesa, los pigmentos están distribuídos homogéneamente junto con el grosor (eje z) de la capa de impresión y en consecuencia, la concentración de pigmento en la superficie de la impresión se reduce, comparada con la tinta en base a disolvente.

Ambas de estas tintas en blanco son utilizadas para las tintas de silk-screen y sus fórmulas respectivas se describen en detalle más adelante. Para el ejemplo de fórmula descrito aquí, dos ejemplos deINK1 que utilizan los dos blancos diferentes fueron formulados agregando 15% por peso del pigmento verde Lumilux® SN-F2Y (Honeywell) como donante. Un parche de prueba de cada fórmula primero es impreso con silk-screen en un sustrato en blanco apropiado (por ejemplo, la parte blanca de los sustratos LENETA N2C-2) con un marco silk-screen 90T, seguido por secado por evaporación de disolvente para la FÓRMULA A y curado UV para la FÓRMULA B.

Una típica tinta en blanco de impresión digital fue formulada para INK2 (FÓRMULA C detallada más adelante). Se obtuvo INK2 agregando al blanco 0,3% por peso de tinte fluorescente Lumogen® F Orange 240 como aceptor. Con el propósito del ejemplo descrito aquí, INK2 fue aplicado con un dispositivo de pulverización (Nordson Micropulverización EFD Series 787MS-SS) y utilizando una máscara rectangular para producir un patrón distinguible en la parte superior y cubriendo parcialmente cada uno de los dos patrones impresos mediante silk-screen. Los parámetros de pulverización fueron ajustados de manera de producir una película seca equivalente a la obtenida de un depósito de película húmeda de 12 |jm de grosor, preparado utilizando por ejemplo, un K Control Coater de RK Print Coat Instruments, utilizando por ejemplo la barra de recubrimiento HC2, seguido por secado a temperatura ambiente.

La eficiencia del efecto cascada para las dos muestras fue medida con una cámara equipada con un lente y un filtro óptico long pass para transmitir principalmente la fluorescencia de INK2 en un rango de longitud de onda entre 600 nm y 950 nm, mientras que utiliza una LED azul profundo, que emite a un peak de longitud de onda de 410 nm para la excitación de INK1 solamente (INK2 sólo es excitada débilmente a un rango de longitud de onda, donde la LED UV profunda está emitiendo) la intensidad promedio emitida por el parche de INK2 fue obtenida de imágenes de bitmap almacenadas y puede ser representada con referencia a la FÓRMULA B al 100%, como sigue:

INK1 fórmula en blanco Eficiencia de la cascada

Fórmula A (en base a disolvente) 152%

Fórmula B (curable UV) 100%

Este ejemplo demuestra que la eficiencia de la cascada puede aumentar por más del 50% dependiendo de la fórmula de tinta en blanco de INK1, la cual viene de una cantidad mayor de pigmento fosforescente disponible en la interfaz de la capa formada por INK2.

FÓRMULA en blanco A (en base a disolvente):

21,3% Neocryl B-728, 51,6% acetato de butilglicol, 21,7% etilo-3 etoxipropionato, 0,3% Aerosil 200, 1.3% Byk-053 (antiespumante), 3,5% Dowanol DPM, 0,3% BYK-D410 (tensioactivo)

FÓRMULA en blanco B (UV curable):

31,5% por peso de monómero de diacrilato de tripropilenglicol, 17,9% por peso de triacrilato de trimetilolpropano, 19,0% por peso EBECRYL™ 2959, 11,6% por peso de EBECRYL™ 80, 2,1% por peso de TEGO® Airex 900, 1,0% por peso de GENORAD™ 20, 9,5% por peso de carbonato de calcio, 2,1% por peso de benzil dimetil cetal y 5,3% por peso de IRGACURE® 1173.

FÓRMULA C (tinta digital):

87% por peso de metiletilcetona, 10,3% por peso de un hidroxilo que contiene copolímero preparado de 84% por peso de cloruro de vinilo y 16% por peso de éster de ácido acrílico (disponible comercialmente en Wacker Chemie bajo la marca VINNOL E15/40 A) y 2% por peso de un terpolímero preparado de 84% por peso de cloruro de vinilo, 15% por peso de acetato de vinilo y 1% por peso de ácido dicarboxílico (comercialmente disponible en Wacker Chemie bajo la marca VINNOL E15/45 M).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un elemento de seguridad, que comprende un primer y un segundo patrón formados en o sobre un sustrato, el primer patrón (105; 205) está formado por elementos discretos (105a-105g; 205a-205c) de un primer material, que están distribuídos sobre una primera región (101) del sustrato (100; 200),

el segundo patrón (106; 206) está formado por elementos discretos (106a-106i; 206a-206c) de un segundo material, que están distribuidos sobre una segunda región (102) del sustrato (100; 200), dicho segundo material es diferente de dicho primer material, dichas primera y segunda regiones del sustrato, se superponen,

los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, están distribuidos aleatoriamente, una parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205) se superpone con una parte de los elementos discretos de dicho segundo patrón (106; 206),

el elemento de seguridad está definido por el primer patrón (105; 205), el segundo patrón (106; 206) y un tercer patrón (107; 207) formados por la superposición de algunos o todos los elementos discretos de dicho primer y segundo patrón, y

el primer material (INK1) comprende un primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el cual mediante excitación por radiación electromagnética cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación A1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un primer rango de longitud de onda de emisión A1e,

en donde el segundo material (INK2) comprende un segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), el cual mediante excitación por radiación electromagnética cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un segundo rango de longitud de onda de emisión A2e, y

en donde dicho primer rango de longitud de onda de emisión A1e del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), se superpone con el rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), de manera que tras la irradiación con radiación electromagnética dentro del rango de longitud de onda de excitación A1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2) es excitado en el área de superposición de los elementos discretos, para emitir radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de emisión A2e,

en donde dichos primer y segundo patrones se forman de manera que:

dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206), que se superponen con dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), se forman sobre dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), o

dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), que se superponen con dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206), se forman sobre dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206) siempre que el primer material sea sustancialmente translúcido o transparente a la radiación electromagnética en el segundo rango de longitud de onda de emisión A2e.

2. El elemento de seguridad de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el primer material (INK1) comprende uno o ambos de un primer tinte (DYE1) y un primer pigmento, y el segundo material (INK2) comprende uno o ambos de un segundo tinte (DYE2) y un segundo pigmento.

3. El elemento de seguridad de acuerdo a una de las reivindicaciones 1 a 2, en donde los elementos discretos de al menos uno del primer y del segundo patrón, no son distinguibles visualmente del sustrato.

4. El elemento de seguridad de acuerdo a la reivindicación 3, en donde los elementos discretos de uno del primer patrón y del segundo patrón no son distinguibles visualmente del sustrato y los elementos discretos del otro del primer patrón y del segundo patrón son visualmente distinguibles del sustrato.

5. El elemento de seguridad de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el segundo rango de longitud de onda de emisión A2e se superpone o no se superpone con el primer rango de longitud de onda de emisión A1e.

6. El elemento de seguridad de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en donde A1a-max < A1e-max < A2e-max, en donde A1a-max, A1e-max, y A2e-max indican las longitudes de onda de los peaks de excitación y emisión en las respectivas regiones de longitud de onda de excitación y emisión del primer tinte o pigmento (DYE1) y del segundo tinte o pigmento (DYE2), respectivamente.

7. El elemento de seguridad de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los elementos discretos distribuidos aleatoriamente son una mancha de pulverización de tinta.

8. Un producto comercial o documento de valor, que comprende el elemento de seguridad de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Una disposición de seguridad, que comprende:

un elemento de seguridad de acuerdo a una de las reivindicaciones 1 a 7 y

un registro de datos de un índice para la identificación de dicho tercer patrón.

10. La disposición de seguridad de acuerdo a la reivindicación 9, que comprende un registro de datos de un primer índice para la identificación de dicho primer patrón, un registro de datos de un segundo índice para la identificación de dicho segundo patrón y un registro de datos de un tercer índice para la identificación de dicho tercer patrón.

11. Un proceso para producir una disposición de seguridad según lo definido en la reivindicación 9 o 10, que comprende la etapa de:

formar (401) el primer patrón al distribuír los elementos discretos del primer material sobre la primera región del sustrato, el primer material (INK1) comprende un primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el cual mediante excitación por radiación electromagnética que cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación A1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un primer rango de longitud de onda de emisión A1e,

y que además comprende las etapas de:

formar (402) el segundo patrón al distribuír los elementos discretos del segundo material sobre la segunda región del sustrato, dicho segundo material (INK2) es diferente de dicho primer material y comprende un segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), el cual mediante excitación por radiación electromagnética que cae dentro de un rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), es capaz de emitir radiación electromagnética en al menos un segundo rango de longitud de onda de emisión A2e, dichas primera y segunda regiones del sustrato se superponen, donde los elementos discretos de al menos uno del primer y segundo patrón, son distribuídos aleatoriamente, y una parte de los elementos discretos del primer patrón se superponen con una parte de los elementos discretos de dicho segundo patrón, el elemento de seguridad está definido por el primer patrón (105; 205), el segundo patrón (106; 206) y el tercer patrón (107; 207) formados por la superposición de algunos o todos los elementos discretos de dicho primer y segundo patrones,

en donde dicho primer rango de longitud de onda de emisión A1e del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), se superpone con el rango de longitud de onda de excitación A2a del segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2), de manera que tras la irradiación con radiación electromagnética dentro del rango de longitud de onda de excitación A1a del primer tinte o pigmento fluorescente (DYE1), el segundo tinte o pigmento fluorescente (DYE2) es excitado en el área de superposición de los elementos discretos, para emitir radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de emisión A2e, y

en donde dichos primer y segundo patrones se forman de manera que:

dicha parte de los elementos discretos del primer patrón (105; 205), que se superponen con dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206), se forman sobre dicha parte de los elementos discretos del segundo patrón (106; 206) siempre que el primer material sea sustancialmente translúcido o transparente a la radiación electromagnética en el segundo rango de longitud de onda de emisión A2e,

generar un índice para identificar dicho tercer patrón, que comprende obtener (403) una imagen de dicho tercer patrón y aplicar (404) una rutina de indexación a dicha imagen obtenida y almacenar dicho índice en un registro de datos (405);

y

almacenar dicho índice en un registro de datos (405).

12. El proceso de la reivindicación 11, que comprende generar uno o ambos de un primer otro índice para la identificación de dicho primer patrón y un segundo otro índice para identificar dicho segundo patrón y almacenar uno o ambos de dicho primer otro índice y dicho segundo otro índice en un repositorio de datos que mantiene dicho registro de datos de dicho índice.

13. Un método para la autentificación de un elemento de seguridad de una disposición de seguridad de acuerdo a la reivindicación 9 o 10, que comprende las etapas de

obtener (501) una imagen de dicho tercer patrón y aplicar (502) una rutina de indexación predeterminada a dicha imagen obtenida, para generar un índice de dicho tercer patrón,

ingresar (503) un repositorio de dichos registros de datos,

comparar (504) dicho índice generado con el contenido de dicho repositorio, y

tomar (505) una decisión de autenticidad en base a dicha etapa de comparación.

14. El método de acuerdo a la reivindicación 13, que comprende las etapas adicionales de:

obtener una imagen de dicho primer patrón y aplicar una primera rutina de indexación predeterminada a dicha imagen obtenida, para generar un primer índice de dicho primer patrón,

ingresar dicho repositorio de dichos registros de datos, y

comparar dicho primer índice generado con el contenido de dicho repositorio,

en donde dicha decisión de autentificación también se basa en dicha comparación de dicho primer índice generado con dicho contenido de dicho repositorio.

15. El método de acuerdo a la reivindicación 13 o 14, que comprende las etapas adicionales de:

obtener una imagen de dicho segundo patrón y aplicar una segunda rutina de indexación a dicha imagen obtenida, para generar un segundo índice de dicho segundo patrón,

ingresar dicho repositorio de dichos registros de datos, y

comparar dicho segundo índice generado con el contenido de dicho repositorio,

en donde dicha decisión de autentificación también se basa en dicha comparación de dicho segundo índice generado con dicho contenido de dicho repositorio.