PL204059B1 - Element zabezpieczający - Google Patents

Abstract

Element zabezpieczający (2) do naklejania na dokument (3) składa się z kompozytu warstwowego () z tworzywa sztucznego i ma osadzone w nim, czynne optycznie struktury (12) wzoru (4). Czynne optycznie struktury (12) w częściach (13; 31; 32; 33) powierzchni wzoru (4) leżą w wyznaczonej przez osie współrzędnych (x; y) płaszczyźnie odniesienia kompozytu warstwowego (I) i s uformowane w odbijającej warstwie granicznej. Powierzchnia graniczna jest osadzona pomiędzy przezroczystą warstwą formowaną i warstwą ochronną kompozytu warstwowego (1). Co najmniej jedna powierzchnia częściowa (13) ma wymiar większy niż 0,4 mm i ma w powierzchni granicznej co najmniej jedną uformowaną makrostrukturę (M), która stanowi co najmniej we fragmentach ciągłą i różniczkowalną funkcję współrzędnych (x; y). Makrostruktura (M) jest co najmniej w części obszarów zakrzywiona i nie ma postaci okresowej funkcji trójkątnej lub prostokątnej. W powierzchni częściowej (13) sąsiednie wartości ekstremalne makrostruktury (M) są oddalone od siebie co najmniej o 0,1 mm. Przy oświetleniu wzoru (4) światłem i zmianie kierunku patrzenia na elemencie zabezpieczającym (2) widoczny jest zmiany optycznie wzór refleksów świetlnych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest element zabezpieczający, składający się z cienkiego kompozytu warstwowego z tworzywa sztucznego, przy czym w kompozycie warstwowym osadzone są co najmniej modyfikujące światło struktury reliefowe i płaskie powierzchnie lustrzane. Wycięte z cienkiego kompozytu warstwowego elementy zabezpieczające nakleja się na przedmioty celem uwierzytelnienia ich oryginalności.

Budowa cienkiego kompozytu warstwowego i stosowane nań materiały są opisane przykładowo w US 4,856,857. Z GB 2 129 739 A znane jest ponadto nakł adanie cienkiego kompozytu warstwowego na przedmiot za pomocą folii nośnej.

Układ opisanego na wstępie rodzaju jest znany z EP 0 429 782 B1. Naklejony na dokument element zabezpieczający ma przy tym, znany na przykład z EP 0 105 099 A1 lub EP 0 375 833 A1, zmienny optycznie wzór powierzchniowy z rozmieszczonych mozaikowo elementów powierzchniowych ze znanymi strukturami dyfrakcyjnymi i innymi, modyfikującymi światło strukturami reliefowymi. Aby nie można było celem podrobienia oryginalności zaopatrzyć bez widocznych śladów fałszowanego dokumentu w stanowiący imitację, wycięty z oryginalnego dokumentu lub oderwany od niego element zabezpieczający, w elemencie zabezpieczającym i w graniczących z nim częściach dokumentu wytłacza się profile zabezpieczające. Wytłaczanie profili zabezpieczających zakłóca rozpoznawanie zmiennego optycznie wzoru powierzchniowego. W szczególności pomiędzy jednym a drugim egzemplarzem dokumentu zmienia się pozycja stempla tłoczącego na elemencie zabezpieczającym.

Znane jest również wcześniejsze rozwiązanie, polegające na uwierzytelnianiu oryginalności szczególnie ważnych dokumentów poprzez odcisk pieczęci. Odcisk pieczęci ma reliefowy obraz o skomplikowanym kształcie.

Element zabezpieczający do uwierzytelniania dokumentu, składający się z leżącego w wyznaczonej przez osie współrzędnych płaszczyźnie odniesienia kompozytu warstwowego z warstw tworzywa sztucznego z osadzonymi w nim, tworzącymi odbijający wzór, czynnymi optycznie strukturami, które są uformowane w częściach powierzchni wzoru w warstwie formowanej kompozytu warstwowego i tworzą osadzoną pomiędzy przezroczystą warstwą formowaną i warstwą ochronną kompozytu warstwowego, odbijającą powierzchnię graniczną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w co najmniej jednej części powierzchni o wymiarach w co najmniej jednym kierunku większych niż 0,4 mm na powierzchni granicznej uformowana jest jako czynna optycznie struktura trójwymiarowa powierzchnia co najmniej jednej makrostruktury, której sąsiednie wartości ekstremalne są oddalone od siebie o co najmniej 0,1 mm, ż e wysokość struktury jest ograniczona do wartoś ci poniżej 40 μ m, oraz ż e makrostruktura zakrzywionej co najmniej w części swego obszaru powierzchni granicznej stanowi co najmniej we fragmentach ciągłą i różniczkowalną funkcję współrzędnych i nie ma postaci okresowej funkcji trójkątnej lub prostokątnej.

Korzystnie wzór ma co najmniej dwie sąsiednie części powierzchni, w pierwszej z których jest uformowana makrostruktura, zaś w drugiej inna struktura, przy czym gradienty obu makrostruktur są ustawione we w zasadzie równoległych płaszczyznach, które zawierają normalną do płaszczyzny odniesienia.

Korzystnie makrostruktura stanowi okresową funkcję o częstości przestrzennej co najwyżej 20 linii/mm.

Korzystnie makrostruktura stanowi fragmentami ciągłą, różniczkowalną funkcję struktury powierzchniowej obrazu reliefowego.

Korzystnie makrostruktura o wysokości profilu, przekraczającej wysokość, jest uformowana w postaci struktury formowanej w warstwie formowanej, struktura formowana jest ograniczona do zadanego wzniesienia i równa pomniejszonemu o funkcję wynikowi modulo wzniesienie zredukowanej sumy makrostruktury i funkcji, przy czym wzniesienie jest mniejsze niż wysokość struktury, zaś zależna od współrzędnych funkcja jest ograniczona co do wartości do połowy wysokości struktury.

Korzystnie wysokość struktury jest ograniczona do wartości poniżej 5 mikrometrów, zaś wzniesienie leży w przedziale od 0,5 do 4 mikrometrów.

Korzystnie z makrostrukturą znajduje się w addytywnej superpozycji submikroskopowa siatka dyfrakcyjna o profilu reliefowym, będącym funkcją współrzędnych, przy czym profil reliefowy ma częstość przestrzenną większą niż 2400 linii/mm i stałą głębokość profilu z przedziału od 0,5 do 5 mikrometrów, zaś siatka dyfrakcyjna makrostruktury zachowuje zadany profil reliefowy.

PL 204 059 B1

Korzystnie z makrostrukturą znajduje się w addytywnej superpozycji rozpraszająca światło struktura matowa o profilu reliefowym, będącym funkcją współrzędnych, przy czym struktura matowa ma średnią wartość chropowatości R_a w przedziale od 200 nm do 5 μm, zaś struktura matowa makrostruktury zachowuje zadany profil reliefowy.

Korzystnie powierzchnię graniczną stanowi wielowarstwowa warstwa interferencyjna.

Korzystnie powierzchnię graniczną stanowi pokrywająca całą powierzchnię i/lub strukturyzowana, metaliczna warstwa odbijająca.

Korzystnie warstwa wierzchnia kompozytu warstwowego jest przezroczysta i barwiona.

Korzystnie wzór otaczają liniowe i/lub inne elementy mozaikowe wzoru powierzchniowego z modyfikującymi światło strukturami z grupy obejmującej płaską powierzchnię lustrzaną, mikroskopowe struktury siatkowe i struktury matowe.

W ramach wynalazku opracowano zatem tani element zabezpieczający o nowego rodzaju działaniu optycznym, który to element jest wykonany z cienkiego kompozytu warstwowego i przeznaczony do mocowania na uwierzytelnianym przedmiocie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element zabezpieczający na dokumencie, fig. 2 - kompozyt warstwowy w przekroju, fig. 3 - odbicie na makrostrukturze, fig. 4 - rozpraszanie na strukturach matowych, fig. 5 - addytywną superpozycję makrostruktury z siatką dyfrakcyjną, fig. 6 - dwie makrostruktury elementu zabezpieczającego w przekroju, oraz fig. 7 - element zabezpieczający pod różnymi kątami przechyłu.

Na fig. 1 odnośnik 1 oznacza kompozyt warstwowy, 2 - element zabezpieczający, zaś 3 - dokument. Element zabezpieczający 2 ma w kompozycie warstwowym 1 makrostrukturę M, która rozciąga się w obszarze wzoru 4. Element zabezpieczający 2 jest usytuowany w wyobrażonej płaszczyźnie odniesienia, wyznaczonej przez osie współrzędnych x, y. Makrostruktura M stanowi wzajemnie jednoznaczną, we fragmentach ciągłą i różniczkowalną funkcję M(x,y) współrzędnych_x, y. Funkcja M(x,y) opisuje zakrzywioną co najmniej w częściowych obszarach powierzchnię, przy czym w w częściowych obszarach ΔΜ(χ^) ± 0. Makrostruktura M jest trójwymiarową powierzchnią, przy czym x, y stanowią współrzędne punktu P(x,y) na powierzchni makrostruktury M. Odstęp z(x,y) punktu P(x,y) od płaszczyzny odniesienia jest mierzony równolegle do osi współrzędnych, prostopadłej do płaszczyzny rysunku fig. 1. Wzór 4 jest w jednym z przykładów wykonania otoczony wzorem powierzchniowym 38 ze znanymi z wspomnianego na wstępie EP 0 375 833 A1, modyfikującymi światło strukturami, jak na przykład płaska powierzchnia lustrzana, uginające światło, mikroskopijnie drobne struktury siatkowe, struktury matowe i inne. W szczególności w przykładzie wykonania powierzchnia wzoru 4 jest podzielona rastrowo według fig. 1 wspomnianego na wstępie EP 0 375 833 A1, przy czym każdy element rastrowy jest podzielony co najmniej na dwa pola. W jednym z pól uformowana jest odpowiednia część funkcji M(x,y), w innym przykładowo elementy mozaikowe wzoru powierzchniowego 38. W innym przykładzie wykonania wąskie elementy liniowe i/lub inne, dowolnie uformowane elementy mozaikowe wzoru powierzchniowego 38 są umieszczone na wzorze 4. Korzystnie elementy liniowe i mozaikowe mają w jednym kierunku wymiar w przedziale od 0,05 do 1 mm. W następnym przykładzie wykonania element zabezpieczający 2 jest przezroczysty w strefie brzegowej poza wzorem 4.

Na fig. 2 ukazany jest przekrój naklejonego na dokument 3 kompozytu warstwowego 1. Kompozyt warstwowy 1 składa się z kilku warstw różnych, nałożonych kolejno na nie pokazaną tutaj folię nośną, warstw tworzywa sztucznego i obejmuje zazwyczaj w podanej kolejności warstwę wierzchnią 5, warstwę formowaną 6, warstwę ochronną 7 i warstwę klejową 8. Co najmniej warstwa wierzchnia 5 i warstwa formowana 6 są przezroczyste dla padającego światła 9. Przez warstwę wierzchnią 5 i warstwę formowaną 6 widoczny jest wzór 4.

Jeżeli także warstwa ochronna 7 i warstwa klejowa 8 są przezroczyste, wówczas nie pokazane tutaj, umieszczone na powierzchni podłoża 3 wskaźniki są rozpoznawalne przez przezroczyste miejsca 10. Przezroczyste miejsca 10 znajdują się przykładowo w obrębie wzoru 4 i/lub w otaczającej wzór 4 strefie brzegowej elementu zabezpieczającego 2. Strefa brzegowa jest w jednym z przykładów wykonania całkowicie przezroczysta, w innym przykładzie wykonania tylko w zadanych, przezroczystych miejscach 10. Folię nośną w jednym przykładzie wykonania może stanowić sama warstwa wierzchnia 5, w innym przykładzie wykonania folia nośna służy do nakładania cienkiego kompozytu warstwowego 1 na podłoże 3, po czym jest usuwana z kompozytu warstwowego 1, jak to opisano we wspomnianym na wstępie GB 2 129 739 A.

Wspólną powierzchnię styku pomiędzy warstwą formowaną 6 i warstwą ochronną 7 stanowi warstwa graniczna 11. W warstwie formowanej 6 uformowane są czynne optycznie struktury 12 ma4

PL 204 059 B1 krostruktury M wzoru 4 (fig. 1) o wysokości H_ST. Ponieważ warstwa ochronna 7 wypełnia doliny czynnych optycznie struktur 12, funkcja M(x,y) opisuje warstwę graniczną 11. Aby uzyskać wysoką skuteczność działania czynnych optycznie struktur 12, warstwę graniczną 11 może tworzyć metaliczna powłoka, korzystnie z pierwiastków zawartych w tabeli 5 wspomnianego na wstępie US 4,856,857, zwłaszcza aluminium, srebra, złota, miedzi, chromu, tantalu i innych, która jako warstwa odbijająca oddziela warstwę formowaną 6 i warstwę ochronną 7. W następstwie swej przewodności elektrycznej metaliczna powłoka powoduje wysoką zdolność odbicia padającego światła widzialnego 9 na warstwie granicznej 11. Jednak zamiast metalicznej powłoki można stosować również jedną lub więcej warstw jednego ze znanych, przezroczystych, nieorganicznych dielektryków, jakie są wymienione na przykład w tabelach 1 i 4 wspomnianego na wstępie US 4,856,857, względnie warstwa odbijająca zawiera wielowarstwową warstwę interferencyjną, jak na przykład dwuwarstwową kombinację metal-dielektryk, metal-dielektryk-metal i inne. W jednym z przykładów wykonania warstwa odbijająca jest strukturyzowana, to znaczy pokrywa ona warstwę graniczną 11 jedynie częściowo i w określonych przezroczystych miejscach 10 pozostawia ją swobodną.

Kompozyt warstwowy 1 jest wytwarzany jako laminat z tworzywa sztucznego w postaci długiej wstęgi foliowej z dużą liczbą rozmieszczonych obok siebie kopii wzoru 4. Elementy zabezpieczające 2 wycina się przykładowo ze wstęgi foliowej i za pomocą warstwy klejowej 8 łączy z dokumentem 3. Pojęcie dokumentu 3 obejmuje banknoty, karty bankowe, dowody osobiste lub inne ważne względnie cenne przedmioty.

Makrostruktura M(x,y) jest w przypadku prostych wzorów 4 złożona z jednej lub kilku powierzchni częściowych 13 (fig. 1), przy czym makrostruktury M(x,y) w powierzchniach częściowych 13 są opisane funkcjami matematycznymi, jak na przykład

M(x,y) = 0,5/x²+y²!K,M(x, y) = a/1+sin (2nF.<x/sin(2nF./y)},

M(x,y) = a-x^1,5 + b\x,M(x,y) = a/1+sin (2nF_y^y)}, przy czym F_x względnie F_y stanowi częstość przestrzenną F okresowej makrostruktury M(x,y) w kierunku osi współrzędnych x względnie y. W innym przykładzie wykonania wzoru 4 makrostruktura M(x,y) jest złożona okresowo z zadanego fragmentu innej funkcji matematycznej i ma jeden lub więcej okresów w powierzchni częściowej 13. Częstości przestrzenne F mają wartość co najwyżej 20 linii/mm, korzystnie są mniejsze niż 5 linii/mm. Wymiary elementu powierzchniowego 13 są co najmniej w jednym kierunku większe niż 0,4 mm, aby detal we wzorze 4 był rozpoznawalny gołym okiem.

W innym przykładzie wykonania jedna lub więcej częściowych powierzchni 13 tworzą obraz reliefowy jako wzór 4, przy czym powierzchnia graniczna 11 zamiast prostych funkcji matematycznych makrostruktury M odtwarza powierzchnię obrazu reliefowego. Szablony dla wzoru 4 znajdują się na kamieniach ozdobionych miniaturowymi reliefami lub na przedmiotach wytłaczanych, jak pieczęcie, monety, medale i inne. Makrostruktura M powierzchni obrazu reliefowego jest fragmentami ciągła i różniczkowalna oraz jest zakrzywiona na częściach swej powierzchni.

W innych przykładach wykonania makrostruktura M odwzorowuje inne widoczne trójwymiarowe elementy powierzchniowe, na przykład tekstury prawie okresowych plecionek lub tkanin, dużą liczbę rozmieszczonych regularnie lub nieregularnie elementów o stosunkowo prostej strukturze i inne. Wyliczenie stosowanych makrostruktur M jest niepełne, ponieważ duża liczba makrostruktur M jest fragmentami ciągła i różniczkowalna, zaś co najmniej w częściach jej powierzchni ΔM(x,y) ϊ 0.

Kompozyt warstwowy 1 nie może być zbyt grubo nakładany na dokument 3. Z jednej strony bowiem dokumenty 3 źle układałyby się jeden na drugim, z drugiej zaś gruby kompozyt warstwowy 1 stanowiłby powierzchnię, którą można by było wykorzystać do oderwania kompozytu warstwowego 1 od dokumentu 3. Grubość kompozytu warstwowego 1 zmienia się zależnie od konkretnego przeznaczenia i leży zazwyczaj w przedziale od 3 do około 100 nm. Warstwa formowana 6 stanowi jedynie część kompozytu warstwowego 1, w związku z czym dopuszczalna z uwagi na strukturę kompozytu warstwowego 1 wysokość Hst dla makrostruktury M odwzorowanej w warstwie formowanej 6 jest ograniczona do wartości poniżej 40 μm. Poza tym wraz ze wzrostem wysokości struktury rosną trudności techniczne związane z formowaniem makrostruktury M, w związku z czym korzystne wartości wysokości Hst struktury są mniejsze niż 5 μm. Wysokość h profilu makrostruktury M stanowi różnicę pomiędzy wartością z = M(x,y) w punkcie P(x,y) względem płaszczyzny odniesienia i wartością z₀ = M(xo,y₀) w miejscu P(xo,y₀) minimalnego odstępu z₀ względem płaszczyzny odniesienia, czyli wysokość profilu h = z(x,y) - z0.

Na nie odzwierciedlającej właściwej skali fig. 2 przedstawiona jest przykładowo powierzchnia graniczna 11 w postaci uformowanej w warstwie formowanej 6 struktury formowanej A z czynnymi

PL 204 059 B1 optycznie strukturami 12 o wysokości h_R reliefu. Struktura formowana A stanowi funkcję A(x;y) współrzędnych x i y. Wysokość kompozytu warstwowego 1 zwiększa się wzdłuż osi współrzędnych z. Ponieważ formowana makrostruktura M może przekraczać zadaną wartość wysokości Hst, w każdym punkcie P(x,y) wzoru 4 wysokość h profilu makrostruktury M należy ograniczyć do zadanego wzniesienia H struktury formowanej A. Gdy wysokość h profilu makrostruktury M przekroczy wartość H, wówczas od wysokości h profilu odejmuje się korzystnie wzniesienie H dopóty, dopóki wysokość h_R reliefu struktury formowanej A nie będzie mniejsza niż wzniesienie H, to znaczy h_R = wysokość h profilu modulo wzniesienie H. Dzięki temu makrostruktury M o wysokich wartościach wysokości h profilu można formować także w kompozycie warstwowym 1 o grubości kilku milimetrów, przy czym w strukturze formowanej A ze względów technicznych występują pewne nieciągłości 14.

Dlatego też nieciągłości 14 struktury formowanej

A(x;y) = {M(x;y) + C(x;y)} modulo wzniesienie H - C(x;y) nie stanowią wartości ekstremalnych funkcji superpozycyjnej M(x;y). Funkcja C(x;y) jest przy tym co do wartości ograniczona do pewnego przedziału, na przykład do połowy wartości wysokości H_ST struktury. Podobnie w określonych przykładach wykonania wzoru 4 ze względów technicznych mogą się różnić lokalnie wartości wzniesienia H. Wzniesienie H struktury formowanej A ogranicza się do mniej niż 30 μm i leży korzystnie w przedziale od H = 0, 5 μm do H = 4 nm. W jednym z przykładów wykonania struktury dyfrakcyjnej S(x;y) lokalnie zmienne wzniesienie H jest określone w ten sposób, że odstęp pomiędzy dwiema kolejnymi nieciągłościami P_n nie przekracza zadanej wartości z przedziału od 40 do 300 nm.

Struktura formowana A pomiędzy dwiema sąsiednimi nieciągłościami jest identyczna, łącznie ze stałą wartością makrostruktury M. Dlatego też struktura formowana A z wyjątkiem cienia wytwarza w dobrym przybliżeniu ten sam efekt optyczny, co oryginalna makrostruktura M. Oświetlony wzór 4 zachowuje się zatem przy obserwacji prowadzonej przy przechylaniu i/lub obracaniu kompozytu warstwowego 1 w płaszczyźnie odniesienia jak obraz reliefowy względnie jak opisana przez makrostrukturę M, trójwymiarowa powierzchnia, chociaż kompozyt warstwowy 1 ma grubość jedynie kilku mikrometrów.

Na podstawie fig. 3 opisano, jak skierowane równolegle, padające na powierzchnię graniczną 11 (fig. 1) ze strukturą formowaną A światło 9 (fig. 2) jest odbijane i odchylane w zadany sposób przez czynną optycznie strukturę 12. Jako warstwa odbijająca zastosowana jest przykładowo warstwa aluminium o grubości około 30 nm. Załamanie padającego światła 9 i światła odbitego na granicach kompozytu warstwowego 1 nie jest dla uproszczenia przedstawione na fig. 3 i nie jest uwzględnione w poniższych obliczeniach. Padające światło 9 pada w płaszczyźnie padania 15, która zawiera normalną 16 do płaszczyzny odniesienia względnie do powierzchni kompozytu warstwowego 1, na czynną optycznie strukturę 12 w kompozycie warstwowym 1. Równoległe promienie świetlne 17, 18, 19 padającego światła 9 padają na elementy powierzchniowe struktury formowanej A, przykładowo w miejscach oznaczonych a, b, c. Każdy z elementów powierzchniowych ma lokalne nachylenie γ i normalną 20, 21, 22 do powierzchni w płaszczyźnie padania 15, wyznaczone przez składowe gradientu M(x,y). W pierwszym elemencie powierzchniowym w miejscu a, w którym lokalne nachylenie γ = 0°, pierwszy promień świetlny 17 tworzy z pierwszą normalną 20 do powierzchni kąt padania α, zaś światło 9, odbite przy padaniu na pierwszy element powierzchniowy, jest odbijane jako pierwszy promień 23 symetrycznie względem normalnej 20 do powierzchni pod kątem wyjścia α = θ. W przypadku drugiego elementu powierzchniowego w miejscu b lokalne nachylenie γ t 0°. Normalna 16 i druga normalna 24 do powierzchni tworzą kąt γ > 0°. Kąt padania drugiego promienia świetlnego 18 przy drugim elemencie powierzchniowym wynosi α' = α - γ, zatem odbity drugi promień 24 tworzy z normalną 16 kąt θ₁ = α - 2γ. Podobnie odbity trzeci promień 25 odpowiednio do lokalnego nachylenia γ < 0° miejsca c jest odchylany pod kątem θ₂ = α - 2γ = α - 2 |γ|, ponieważ kąt padania α'' trzeciego promienia oświetleniowego 19 względem trzeciej normalnej 22 do powierzchni jest o lokalny kąt nachylenia γ większy niż kąt padania do normalnej 16. Obserwator 26, który patrzy w kierunku patrzenia 27, leżącym na przykład w płaszczyźnie padania 15, odbiera swym nieuzbrojonym okiem odbite światło promieni 23, 24, 25 tylko wówczas, gdy w następstwie przechylenia elementu zabezpieczającego 2 (fig. 1) względnie kompozytu warstwowego 1 wokół osi 28, leżącej w płaszczyźnie odniesienia i prostopadłej do płaszczyzny padania 15, odbite pod różnymi kątami θ₁, θ₂, θ₃ do normalnej 16 promienie 23, 24, 25 pokrywają się z jego kierunkiem patrzenia 27. Pod określonym kątem przechyłu obserwator 26 widzi jako odznaczające się dużą jasnością te elementy powierzchniowe makrostruktury M, które w płaszczyźnie padania 15 względnie w płaszczyznach równoległych do płaszczyzny padania 15 mają

PL 204 059 B1 to samo lokalne nachylenie γ. Chociaż powierzchnia graniczna 11 jest jako taka gładka, także inne elementy powierzchniowe makrostruktury M mogą rozpraszać nieco światła równolegle do kierunku patrzenia 27 i wydawać się obserwatorowi 26 silnie zacienione, odpowiednio do lokalnego nachylenia. Obserwator 26 ma wrażenie plastycznego obrazu, chociaż struktura formowana A ma wysokość co najwyżej kilku mikrometrów. Superpozycja makrostruktury M ze strukturą matową pozwala na wzmocnienie tego działania rozpraszającego i może być stosowana w sposób kontrolowany do kształtowania elementu zabezpieczającego 2.

Na fig. 4a i 4b ukazane są różne parametry rozpraszania padającego światła 9 na częściowej powierzchni 13 elementu zabezpieczającego 2. Struktury matowe mają mikroskopijnie drobną, stochastyczną strukturę w powierzchni granicznej 11 i są opisane przez profil reliefowy R w funkcji współrzędnych x i y. Struktury matowe rozpraszają padające światło 9, jak ukazano na fig. 4a, w postaci stożka rozpraszania 29 o kącie wierzchołkowym określonym przez zdolność rozpraszania struktury matowej i osi wyznaczonej przez kierunek odbitego światła 23. Natężenie światła rozproszonego jest przykładowo największe na osi stożka i maleje wraz ze wzrostem odstępu względem tej osi, przy czym światło odchylane w kierunku tworzących stożka rozpraszania jest właśnie dla obserwatora jeszcze widoczne. Przekrój stożka rozpraszania 29 prostopadle do osi stożka jest przy prostopadłym padaniu światła kołowo- symetryczne dla struktury matowej, nazywanej tutaj „izotropową. Jeżeli, jak ukazano na fig. 4b, przekrój stożka rozpraszania 29 jest ściśnięty w kierunku uprzywilejowanym 30, to znaczy odkształcony eliptycznie, przy czym krótsza główna oś elipsy jest równoległa do kierunku uprzywilejowanego 30, wówczas strukturę matową określa się tutaj jako „anizotropową. Przekrój stożka rozpraszania 29 zarówno w przypadku „izotropowej, jak też „anizotropowej struktury matowej, ustawionej równolegle do płaszczyzny odniesienia, jest w kierunku równoległym do płaszczyzny padania 15 (fig. 3) zauważalnie zniekształcony, gdy kąt padania α względem normalnej 16 jest większy niż 30°.

Struktury matowe mają w skali mikroskopowej drobne, nie ukazane tutaj, strukturalne elementy reliefowe, które określają zdolność rozpraszania i które można opisać jedynie za pomocą parametrów statystycznych, jak na przykład średnia wartość chropowatości Ra, długość korelacyjna lc i inne, przy czym wartości R_a leżą w przedziale od 200 nm do 5 μm, korzystnie od 150 nm do 1,5 μm. Długości korelacyjne l_c mają co najmniej w jednym kierunku wartości z przedziału od 300 nm do 300 μm, korzystnie od 500 nm do 100 nm. W przypadku „anizotropowych struktur matowych reliefowe elementy strukturalne są równoległe do kierunku uprzywilejowanego 30. „Izotropowe struktury matowe mają niezależne od kierunku, statystyczne parametry, w związku z czym nie mają kierunku uprzywilejowanego 30.

W innym przykładzie wykonania warstwa odbijająca jest wykonana z barwnego metalu lub warstwa wierzchnia 5 (fig. 2) jest barwiona i przezroczysta. Szczególnie skuteczne jest zastosowanie jednej z wielowarstwowych warstw interferencyjnych na powierzchni granicznej 11, ponieważ wskutek wypukłości makrostruktury M warstwa interferencyjna ma w kierunku patrzenia 27 różną grubość, zatem widoczna jest w lokalnie różnych barwach, zależnych od kąta przechyłu 28. Przykład warstwy interferencyjnej zawiera warstwę TiO2 o grubości od 100 nm do 150 nm pomiędzy przezroczystą warstwą metaliczną Al o grubości 5 nm i nieprzezroczystą warstwą metaliczną Al o grubości około 50 nm, przy czym przezroczysta warstwa metaliczna znajduje się od strony warstwy formowanej 6.

Na fig. 5 ukazany jest w przekroju kompozytu warstwowego 1 inny przykład wykonania makrostruktury M. Makrostruktura M znajduje się w co najmniej w jednej powierzchni częściowej 13 (fig. 4a) w addytywnej superpozycji z submikroskopową siatką dyfrakcyjną 31 Siatka dyfrakcyjna 31 ma stały profil reliefowy R, stanowiący okresową funkcję współrzędnych x (fig. 2) i y (fig. 2). Głębokość t profilu siatki dyfrakcyjnej 31 ma wartość z przedziału od 0,05 μm do 5 μm, przy czym korzystne wartości są zawarte w węższym przedziale t = 0,6 ± 0,5 μm. Częstość przestrzenna f siatki dyfrakcyjnej 31 leży w przedziale powyżej 2400 linii/mm, stąd też nazwa tej siatki „submikroskopowa. Submikroskopowa siatka dyfrakcyjna 31 ugina padające światło 9 (fig. 4a) tylko w zerowym rzędzie ugięcia, to znaczy w kierunku promienia 28 (fig. 3) światła odbitego, w zależnym od częstości przestrzennej f fragmencie widzialnego spektrum. Struktura formowana A = (makrostruktura M modulo wzniesienie H) + profil reliefowy R działa zatem jak barwne wypukłe lustro. Jeżeli głębokość t profilu siatki dyfrakcyjnej 31 jest wystarczająco mała (< 50 nm), wówczas powierzchnia graniczna 11 (fig. 2) ma postać gładkiej, odbijającej achromatycznie padające światło 9, lustrzanej powierzchni. Poza nieciągłościami 14 makrostruktura M zmienia się powoli w porównaniu do submikroskopowej siatki dyfrakcyjnej 31, która ze stałą wysokością profilu rozciąga się w obrębie powierzchni częściowej 13 nad makrostrukturą M.

PL 204 059 B1

Na fig. 6 ukazany jest przekrój kompozytu warstwowego 1 z innym przykładem wykonania elementu zabezpieczającego 2 (fig. 2). Element zabezpieczający 2 zawiera co najmniej dwie powierzchnie częściowe 13 (fig. 4a), które na fig. 6 umieszczone są jedna za drugą. Makrostruktura M w przedniej powierzchni częściowej 13 odpowiada przykładowo funkcji matematycznej M(y) = 0,5 · y² · K, zaś makrostruktura M w tylnej powierzchni częściowej 13 jest określona funkcją M(y) = -0,5 · y² · K. W tylnej powierzchni częściowej 13 części makrostruktury M(y) = -0,5 · y² · K są zakryte makrostrukturą M(y) = 0,5 · y² · K w przedniej powierzchni częściowej 13, w związku z czym na fig. 6 zaznaczone są one linią przerywaną.

W widoku na fig. 7 do 7c wzór 4 (fig. 1) w elemencie zabezpieczającym 2 ma owalną pierwszą część 31 powierzchni o ukazanej na fig. 6 makrostrukturze M(y) = 0,5 · y² · K, natomiast w graniczących z pierwszą częścią 31 powierzchni, drugiej i trzeciej części 32 i 33 powierzchni uformowana jest makrostruktura M(y) = -0,5 · y² · K, przyporządkowana tylnej powierzchni częściowej 13 (fig. 4a). Stała K stanowi wymiar krzywizny makrostruktury M. Gradienty makrostruktury M, grad (M) w częściach 31, 32, 33 powierzchni są w zasadzie równoległe do płaszczyzny y/z. Korzystnie gradienty tworzą z płaszczyzną y/z kąt φ = 0° lub 180°. Oś współrzędnych z jest prostopadła do płaszczyzny rysunku fig. 7a. Dopuszczalne są przy tym odchylenia kąta φ w zakresie δφ = ± 30° względem wartości korzystnej, aby w tym obszarze można było uznać gradient za w zasadzie równoległy do płaszczyzny y/z.

Przy oświetleniu elementu zabezpieczającego 2 równoległym padającym światłem 9 (fig. 4a) wąskie paski 34 części 31, 32, 33 powierzchni wzoru 4 rzucają odbite światło o dużej jasności powierzchni w kierunku patrzenia 27 (fig. 3) obserwatora 26 (fig. 3). Paski 34 są prostopadłe do gradientów. Dla uproszczenia gradienty, a co za tym idzie, paski 34, są równoległe. Im mniejsza jest krzywizna K, tym większa jest prędkość ruchu pasków 34 na jednostkę kątową w kierunku rzutowanych na płaszczyznę odniesienia składowych 35, 36 gradientu przy obrocie wokół osi obrotu 28. Szerokość pasków 34 zależy od lokalnej krzywizny K i własności powierzchni granicznej 11 (fig. 2) zastosowanej struktury formowanej A. Przy jednakowej wartości krzywizny paski 34 dla lustrzanych powierzchni granicznych 11 są raczej wąskie w porównaniu do pasków 34 powierzchni granicznych 11 z mikroskopijnie drobną strukturą matową. Poza paskami 34 części 31, 32, 33 powierzchni są widoczne w odcieniu szarości. Cięcie wzdłuż śladu 37 daje w rezultacie przekrój ukazany na fig. 6.

Na fig. 7b ukazany jest element zabezpieczający 2 po obrocie wokół osi obrotu 28 o zadany kąt przechyłu, przy którym paski 34 we wzorze 4 (fig. 1) w drugiej i trzeciej części 32, 33 powierzchni oraz pierwszej części 31 powierzchni leżą na linii równoległej o osi obrotu 28. Ten zadany kąt przechyłu jest określony na podstawie doboru i ustawienia makrostruktur M. W przykładzie wykonania elementu zabezpieczającego 2 zadany znak jest widoczny na otaczającym wzór 4 wzorze powierzchniowym jest widoczny jedynie wówczas, gdy paski 34 zajmują zadane położenie, na przykład położenie ukazane na fig. 7b, to znaczy gdy obserwator 26 (fig. 3) ogląda element zabezpieczający 2 w warunkach określonych przez zadany kąt przechyłu.

Na fig. 7c po dalszym obrocie wokół osi obrotu 28 paski 34 na wzorze 4 (fig. 1) ponownie się rozchodzą, jak to zaznaczono nie opisanymi strzałkami na fig. 7c.

Oczywiście dla wzoru 4 do ustawienia elementów zabezpieczających 2 w innym przykładzie wykonania wystarcza sąsiednie rozmieszczenie pierwszej części 31 powierzchni i jednej z obu pozostałych części 32, 33 powierzchni.

Nie odchodząc od idei wynalazku, można łączyć ze sobą opisane powyżej przykłady wykonania wzoru 4, nakładać na siebie addytywnie odpowiednio uformowane makrostruktury M z wypukłymi powierzchniami lustrzanymi i struktury matowe oraz stosować wszystkie wymienione przykłady wykonania powierzchni granicznej 11 (fig. 6).

Claims (12)

1. Element zabezpieczający do uwierzytelniania dokumentu, składający się z leżącego w wyznaczonej przez osie współrzędnych płaszczyźnie odniesienia kompozytu warstwowego z warstw tworzywa sztucznego z osadzonymi w nim, tworzącymi odbijający wzór, czynnymi optycznie strukturami, które są uformowane w częściach powierzchni wzoru w warstwie formowanej kompozytu warstwowego i tworzą osadzoną pomiędzy przezroczystą warstwą formowaną i warstwą ochronną kompozytu warstwowego, odbijającą powierzchnię graniczną, znamienny tym, że w co najmniej jednej

PL 204 059 B1 części (13; 31; 32; 33) powierzchni o wymiarach w co najmniej jednym kierunku większych niż 0,4 mm na powierzchni granicznej (11) uformowana jest jako czynna optycznie struktura (12) trójwymiarowa powierzchnia co najmniej jednej makrostruktury (M), której sąsiednie wartości ekstremalne są oddalone od siebie o co najmniej 0,1 mm, że wysokość (H_ST) struktury jest ograniczona do wartości poniżej 40 μm, oraz że makrostruktura (M) zakrzywionej co najmniej w części swego obszaru powierzchni granicznej (11) stanowi co najmniej we fragmentach ciągłą i różniczkowalną funkcję współrzędnych (x;y) i nie ma postaci okresowej funkcji trójkątnej lub prostokątnej.

2. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że wzór (4) ma co najmniej dwie sąsiednie części (31; 32; 33) powierzchni, że w pierwszej części (31) powierzchni jest uformowana makrostruktura (M), zaś w drugiej części (32; 33) powierzchni inna struktura (-M), przy czym gradienty obu makrostruktur (M, -M) są ustawione we w zasadzie równoległych płaszczyznach, które zawierają normalną (16) do płaszczyzny odniesienia.

3. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że makrostruktura (M) stanowi okresową funkcję o częstości przestrzennej (F) co najwyżej 20 linii/mm.

4. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że makrostruktura (M) stanowi fragmentami ciągłą, różniczkowalną funkcję struktury powierzchniowej obrazu reliefowego.

5. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że makrostruktura (M) o wysokości (h) profilu, przekraczającej wysokość (H_ST), jest uformowana w postaci struktury formowanej (A) w warstwie formowanej (6), że struktura formowana (A) jest ograniczona do zadanego wzniesienia (H) i równa pomniejszonemu o funkcję (C) wynikowi modulo wzniesienie (H) zredukowanej sumy makrostruktury (M) i funkcji (C), przy czym wzniesienie (H) jest mniejsze niż wysokość (H_ST) struktury, oraz że zależna od współrzędnych funkcja (C) jest ograniczona co do wartości do połowy wysokości (H_ST) struktury.

6. Element zabezpieczający według zastrz. 5, znamienny tym, że wysokość (H_ST) struktury jest ograniczona do wartości poniżej 5 mikrometrów, zaś wzniesienie (H) leży w przedziale od 0,5 do 4 mikrometrów.

7. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że z makrostrukturą (M) znajduje się w addytywnej superpozycji submikroskopowa siatka dyfrakcyjna (31) o profilu reliefowym (R), będącym funkcją współrzędnych (x;y), przy czym profil reliefowy (R) ma częstość przestrzenną (f) większą niż 2400 linii/mm i stałą głębokość (t) profilu z przedziału od 0,5 do 5 mikrometrów, oraz że siatka dyfrakcyjna (31) makrostruktury (M) zachowuje zadany profil reliefowy (R).

8. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że z makrostrukturą (M) znajduje się w addytywnej superpozycji rozpraszająca światło struktura matowa o profilu reliefowym (R), będącym funkcją współrzędnych (x;y), przy czym struktura matowa ma średnią wartość chropowatości R_a w przedziale od 200 nm do 5 μm, oraz że struktura matowa makrostruktury (M) zachowuje zadany profil reliefowy (R).

9. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że powierzchnię graniczną (11) stanowi wielowarstwowa warstwa interferencyjna.

10. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że powierzchnię graniczną (11) stanowi pokrywająca całą powierzchnię i/lub strukturyzowana, metaliczna warstwa odbijająca.

11. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że warstwa wierzchnia (5) kompozytu warstwowego (1) jest przezroczysta i barwiona.

12. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że wzór (4) otaczają liniowe i/lub inne elementy mozaikowe wzoru powierzchniowego (38) z modyfikującymi światło strukturami z grupy obejmującej płaską powierzchnię lustrzaną, mikroskopowe struktury siatkowe i struktury matowe.