RU2035763C1

RU2035763C1 - Method of making holographic marks

Info

Publication number: RU2035763C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Комаров; В.А. Кочкин; И.А. Мочалов; А.Г. Писарев
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие "Спекл"
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: protection of stocks. SUBSTANCE: method concludes in forming of image hologram of mark original and relief-phase reflecting hologram of the mark is fixed by deforming working surface of the mark. Multilayer dielectric structure is applied onto flexible substrate before the hologram is formed. The structure consists of intermediate, protection and working layers. Working layer is made of photosensitive thermoplastic material. Mark hologram is formed onto surface of working layer. Relief-phase hologram is fixed after the hologram is formed directly. After the hologram is fixed, the reflecting coating and cementing covering are applied in sequence; reflecting covering has controlled reflectivity. Masking coating may be applied between these two coatings. EFFECT: improved protection of stocks. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к полиграфии, банковскому делу преимущественно для защиты ценных бумаг, а также для придания защищаемым ценным бумагам и документам высоких потребительских свойств путем изготовления оптических меток по технологии производства отражающих голограмм, и может быть использовано для изготовления различных этикеток, ярлыков и шильдиков, носящих рекламный характер. Преимущественное использование отражательных (рельефно-фазовых) голограмм для данных целей обусловлено такими их свойствами, как высокая дифракционная эффективность, дешевизна и сравнительная простота технологии изготовления. The invention relates to printing, banking, mainly for the protection of securities, as well as to give protected securities and documents high consumer properties through the manufacture of optical tags using the production technology of reflective holograms, and can be used for the manufacture of various labels, tags and nameplates that carry advertising character. The predominant use of reflective (phase-relief) holograms for these purposes is due to their properties such as high diffraction efficiency, low cost and comparative simplicity of the manufacturing technology.

Известен способ изготовления голографических меток [1] заключающийся в формировании голограммы маркировочного знака (марки) (под маркой, маркировочным знаком подразумевается пиктограмма, знако-символьное изображение, другая изобразительная информация, голографичес- кое изображение которой необходимо получить на изготавливаемой голограмме метки), регистрации первичной голограммы маркировочного знака, формировании радужной голограммы и ее копировании на рабочий слой. Копирование осуществляют путем регистрации вторичной голограммы на позитивном фоторезистивном материале, травления, изготовления матрицы-копии с травленной вторичной голограммы и нанесения голограммы маркировочного знака на рабочий слой путем контактной деформации (штамповки) с помощью матрицы-копии. В качестве рабочего слоя при этом используют гибкую основу (преимущественно лавсановую) с нанесенным на нее до контактной деформации отражающим покрытием, а после контактной деформации на обратную сторону рабочего слоя наносят клеящее покрытие, обеспечивающее контакт голографической метки с защищаемой ценной бумагой. A known method of manufacturing holographic marks [1] is the formation of a hologram of a marking mark (mark) (a mark, a marking sign means a pictogram, sign-symbolic image, other pictorial information, a holographic image of which is necessary to obtain on the marking hologram produced), registration of the primary holograms of the mark, the formation of the rainbow hologram and its copying onto the working layer. Copying is carried out by registering a secondary hologram on a positive photoresistive material, etching, manufacturing a copy matrix from the etched secondary hologram and applying a hologram of the marking to the working layer by contact deformation (stamping) using the copy matrix. In this case, a flexible base (mainly dacron) is used with a reflective coating applied to it before contact deformation, and after contact deformation, an adhesive coating is applied to the reverse side of the working layer, which ensures that the holographic mark is in contact with the security paper.

Использование при изготовлении голографических меток операций контактной деформации (штамповки) с матрицы приводит к невозможности получения единичных экземпляров (малых серий) голографических меток по известному способу. The use of contact deformation (stamping) operations from the matrix in the manufacture of holographic labels makes it impossible to obtain single copies (small series) of holographic labels by a known method.

Известен также способ изготовления голографических меток [2] заключающийся в формировании голограммы маркировочного знака, ее регистрации на промежуточную регистрирующую среду, изготовлении матрицы рельефной копии зарегистрированной голограммы, формировании многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных на гибкую основу разделительного (промежуточного) слоя и защитного (лакового) слоя, нанесении отражающего покрытия, регистрации отражательной голограммы маркировочного знака путем контактной деформации рабочей поверхности метки при горячем тиснении, покрытии тисненой поверхности адгезионным (клеящим) слоем, причем при тиснении в качестве штампа используют матрицу рельефную копию зарегистрированной голограммы. Этот способ является наиболее близким к изобретению техническим решением. There is also known a method of manufacturing holographic labels [2] which consists in forming a hologram of the mark, registering it with an intermediate recording medium, producing a matrix of a relief copy of the registered hologram, forming a multilayer structure consisting of a separation (intermediate) layer and a protective (lacquer) layer successively applied to a flexible base ) layer, applying a reflective coating, registering a reflective hologram of the mark by contact deformation of the working label surface during hot embossing, the embossed surface coating adhesion (adhesive) layer, wherein the embossing die is used as matrix copy registered embossed hologram. This method is the closest to the invention technical solution.

Недостатки способа заключаются в сложной технологии изготовления, обусловленной многоступенчатым процессом изготовления метки и многократным копированием голограмм в процессе изготовления; сравнительно невысокой степени защиты, обусловленной потенциальной возможностью копирования формируемого при контактной деформации поверхностного микрорельефа, расположенного на внешней поверхности голограммы метки; низком быстродействии, обусловленном наличием многократных операций по перезаписи голограммы метки на различные носители и процессами фотохимической обработки; невозможности обеспечения в едином технологическом процессе идентифицируемости каждой отдельно выполненной голографической метки. The disadvantages of the method are the complex manufacturing technology, due to the multi-stage process of manufacturing tags and multiple copying of holograms in the manufacturing process; a relatively low degree of protection due to the potential for copying the surface microrelief formed upon contact deformation located on the outer surface of the mark hologram; low speed due to the presence of multiple operations to rewrite the hologram tags on various media and photochemical processing; the impossibility of ensuring in a single technological process the identifiability of each separately executed holographic mark.

Техническими результатами способа являются упрощение технологии и повышение степени защищенности изготовленной голографической метки. The technical results of the method are to simplify the technology and increase the degree of security of the manufactured holographic mark.

Технический результат достигается тем, что по способу, заключающемуся в формировании голограммы маркировочного знака, формировании многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных на гибкую основу промежуточного и защитного слоев, регистрации голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы, последовательном нанесении после регистрации рельефно-фазовой голограммы отражающего и клеящего покрытий, перед формированием голограммы метки наносят на защитный слой многослойной структуры рабочий слой, выполненный из материала с фототермопластическими свойствами, голограмму маркировочного знака формируют на поверхности рабочего слоя, регистрацию голограммы маркировочного знака в виде рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно после ее формирования, отражающее и клеящее покрытия наносят на поверхность рельефно-фазовой голограммы после ее регистрации. The technical result is achieved by the fact that according to the method consisting in forming a hologram of the marking, forming a multilayer structure consisting of successively deposited intermediate and protective layers, registering the hologram of the marking in the form of a relief-phase hologram, sequentially applying a relief-phase hologram after registration holograms of reflective and adhesive coatings, before forming the hologram of the mark, the working layer is applied to the protective layer of the multilayer structure, you olnenny photothermoplastic of material properties, the hologram mark is formed on the surface of the working layer, recording the hologram mark is in the form of relief phase holograms is carried out directly after its formation, reflective and adhesive coating applied to the surface relief phase holograms after its registration.

Способ отличается от известного тем, что между отражающим и клеящим покрытиями наносят маскирующий слой, а также тем, что отражающее покрытие выполняют с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения. The method differs from the known one in that a masking layer is applied between the reflective and adhesive coatings, and also in that the reflective coating is carried out with a reflection coefficient varying from mark to mark.

На фиг. 1 приведена схема изготовления голографической метки по предложенному способу, где 1 оригинал маркировочного знака, 2 источник когерентного излучения, 3 блок формирования голограммы, 4 голографическая метка, 5 устройство регистрации голограммы, 6 высоковольтный источник напряжения, 7 теплопроводящая пластина, 8 источник постоянного тока, 9 ключевые каскады, 10 затвор, 11 задатчик временных интервалов; на фиг. 2 приведена метка в разрезе до формирования голограммы; на фиг. 3 в процессе изготовления до регистрации голограммы; на фиг. 4 после регистрации голограммы до нанесения отражающего и клеящего покрытий; на фиг. 5 после регистрации голограммы после нанесения отражающего и клеящего покрытий; на фиг. 6 после нанесения маскирующего слоя, где 12 промежуточный слой, 13 защитный слой, 14 рабочий слой, 15 отражающее покрытие, 16 клеящее покрытие, 17 подложка, 18 маскирующий слой, 19 рельефно-фазовая голограмма. In FIG. 1 is a diagram of the manufacturing of a holographic mark according to the proposed method, where 1 is the original mark, 2 coherent radiation source, 3 hologram generation unit, 4 holographic mark, 5 hologram registration device, 6 high voltage voltage source, 7 heat-conducting plate, 8 constant current source, 9 key cascades, 10 shutter, 11 time slider; in FIG. 2 shows a sectional label before the formation of a hologram; in FIG. 3 in the manufacturing process before registering the hologram; in FIG. 4 after registration of the hologram before applying reflective and adhesive coatings; in FIG. 5 after registration of the hologram after applying reflective and adhesive coatings; in FIG. 6 after applying the masking layer, where 12 is an intermediate layer, 13 is a protective layer, 14 is a working layer, 15 is a reflective coating, 16 is an adhesive coating, 17 is a substrate, 18 is a mask layer, 19 is a phase-relief hologram.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Формируют оригинал 1 маркировочного знака, голограмму которого необходимо зарегистрировать на изготавливаемой метке. Например, он может представлять собой объемную модель или плоский транспарант. Освещая оригинал маркировочного знака пучком когерентного излучения, получают его когерентное изображение, из которого формируют голограмму требуемого типа. Используя блок 3 формирования голограммы (при регистрации радужной голограммы используют голограмму изображения, восстановленную со щелевой голограммы), на рабочем слое 14, нанесенном на метку, формируют голограмму маркировочного знака. The original 1 of the mark is formed, the hologram of which must be registered on the manufactured label. For example, it can be a three-dimensional model or a flat banner. By illuminating the original mark with a beam of coherent radiation, a coherent image is obtained from which a hologram of the required type is formed. Using the hologram generating unit 3 (when registering a rainbow hologram, an image hologram reconstructed from the slit hologram is used), a hologram of the marking is formed on the working layer 14 applied to the mark.

Рабочую поверхность метки подготавливают для регистрации голограммы следующим образом. The working surface of the label is prepared for registration of the hologram as follows.

На гибкую диэлектрическую подложку 17 (например, лавсановую ленту) наносятся последовательно промежуточный 12 и защитный 13 слои. Промежуточный слой представляет собой тонкий слой, способный под воздействием внешних факторов (нагрев, механические напряжения) изменять свои физические свойства, обеспечивая после изготовления голограммы метки возможность удаления гибкой основы подложки 17 (например, вследствие когезии при тепловом воздействии на промежуточный слой, выполненный в этом случае из легкоплавких органических соединений, либо вследствие плохой адгезии между промежуточным и защитным слоями). Защитный слой выполняет функцию защиты изготовленной голограммы маркировочного знака от внешних воздействий после удаления подложки и обеспечивает устойчивость к механическим и химическим воздействиям (выполняется, например, на базе лакового слоя с заданными физико-химическими свойствами). Рабочий слой 14 выполнен из фоточувствительного термопластического слоя и наносится поверх защитного слоя. Нанесение на диэлектрические основы покрытий с различными физико-химическими свойствами обеспечивается с помощью стандартных поливочных машин. Вид метки после нанесения рабочего слоя представлен на фиг. 2. On a flexible dielectric substrate 17 (for example, an mylar ribbon), an intermediate 12 and a protective 13 layers are applied sequentially. The intermediate layer is a thin layer capable of changing its physical properties under the influence of external factors (heating, mechanical stresses), providing after the manufacturing of the hologram of the label the ability to remove the flexible substrate 17 (for example, due to cohesion during thermal action on the intermediate layer, made in this case from fusible organic compounds, or due to poor adhesion between the intermediate and protective layers). The protective layer performs the function of protecting the manufactured hologram of the marking from external influences after removal of the substrate and provides resistance to mechanical and chemical influences (performed, for example, on the basis of a varnish layer with specified physicochemical properties). The working layer 14 is made of a photosensitive thermoplastic layer and is applied over the protective layer. Application of coatings with various physicochemical properties to dielectric substrates is ensured using standard watering machines. The type of mark after applying the working layer is shown in FIG. 2.

Формирование голограммы маркировочного знака на рабочем слое сводится к следующему. The formation of a hologram of a mark on the working layer is as follows.

Формирующие голограмму пучки когерентного излучения вызывают в каждой точке изображения пропорциональные интенсивности излучения локальные изменения физико-химических свойств рабочего слоя, нанесенного на рабочую сторону метки. Для повышения чувствительности рабочего слоя перед формированием голограммы на его поверхность наносят электростатический заряд. Под воздействием излучения однородное электростатическое поле на поверхности рабочего слоя изменяется пропорционально интенсивности излучения, формирующего голограмму метки (фиг. 3), образуя потенциальный рельеф. При последующей термической обработке возникшие под воздействием излучения локальные изменения поверхностного электрического поля трансформируются в геометрический рельеф, глубина которого пропорциональна локальной интенсивности когерентного излучения, формирующего голограмму изображения метки. Beams of coherent radiation forming a hologram cause local changes in the physical and chemical properties of the working layer deposited on the working side of the mark at each image point proportional to the radiation intensity. To increase the sensitivity of the working layer, an electrostatic charge is applied to its surface before forming a hologram. Under the influence of radiation, a uniform electrostatic field on the surface of the working layer changes in proportion to the intensity of the radiation forming the hologram of the mark (Fig. 3), forming a potential relief. In the subsequent heat treatment, local changes in the surface electric field that occur under the influence of radiation are transformed into a geometric relief, the depth of which is proportional to the local intensity of the coherent radiation that forms the hologram of the image of the mark.

Прекращение тепловой нагрузки и застывание рабочего слоя позволяет зафиксировать геометрический рельеф и тем самым получить рельефно-фазовую голограмму, т. е. зафиксировать голограмму маркировочного знака на рабочем слое. Деформацию рабочего слоя при этом осуществляют без механического контакта за счет теплового воздействия на рабочий слой (фиг. 4). Формирование голограммы и регистрацию рельефно-фазовой голограммы осуществляют непосредственно на поверхности каждой отдельно взятой метки, что позволяет оперативно вводить в регистрируемые голограммы изменения, обеспечивающие идентифицируемость каждой метки (например, номер), что неосуществимо по способу-прототипу. The termination of the heat load and the solidification of the working layer allows us to fix the geometric relief and thereby obtain a phase relief hologram, i.e., fix the hologram of the marking on the working layer. The deformation of the working layer is carried out without mechanical contact due to thermal effects on the working layer (Fig. 4). The formation of the hologram and the registration of the relief-phase hologram is carried out directly on the surface of each individual mark, which allows you to quickly enter into the registered hologram changes that ensure the identifiability of each mark (for example, number), which is not feasible by the prototype method.

После фиксации рельефно-фазовой голограммы на поверхность рабочего слоя наносятся отражающее и клеящее покрытия. Отражающее покрытие 15 выполняют нанесением в вакууме тонкого металлического слоя с высоким коэффициентом отражения. Нанесение отражающего покрытия повышает дифракционную эффективность зафиксированной голограммы, увеличивая ее потребительские свойства. Его выполнение с изменяющимся от метки к метке коэффициентом отражения позволяет также повысить защитные свойства голографической метки, так как вариация коэффициента отражения по неизвестному незарегистрированному потребителю закону (для его определения необходимо иметь весь тираж) является дополнительным меняющимся фактором, затрудняющим подделку. Клеящее покрытие наносят после отражающего покрытия, обеспечивая нанесение метки на защищаемый документ и ее фиксацию на его поверхности, и может быть выполнено из любого клея, обладающего хорошей адгезией к контактирующим с ним слоям метки и к защищаемому документу. After fixing the relief phase hologram, reflective and adhesive coatings are applied to the surface of the working layer. The reflective coating 15 is performed by applying in vacuum a thin metal layer with a high reflection coefficient. Applying a reflective coating increases the diffraction efficiency of a fixed hologram, increasing its consumer properties. Its implementation with a reflection coefficient varying from label to label also allows you to increase the protective properties of the holographic label, since the variation of the reflection coefficient according to an unknown law to an unregistered consumer (to determine it, you must have the entire circulation) is an additional changing factor that complicates the fake. The adhesive coating is applied after the reflective coating, ensuring the labeling of the document to be protected and its fixation on its surface, and can be made of any adhesive that has good adhesion to the label layers in contact with it and to the document to be protected.

Для повышения степени защищенности голограммной метки между рабочим и клеящим покрытиями наносят дополнительный маскирующий слой 18, выполненный из материала, идентичного по физико-химическим свойствам рабочему слою. В этом случае рельефно-фазовая голограмма 19 оказывается заключенной внутри сэндвич-структуры из двух идентичных слоев, между которыми нанесено по геометрическому рельефу метализированное отражающее покрытие. Такая структура при малой толщине металлического слоя, обладающего хорошей адгезией к фототермопластическому материалу, не позволяет осуществлять снятие контактных копий голограмм при уничтожении одного из слоев (например, растворением). To increase the degree of protection of the hologram mark between the working and adhesive coatings, an additional masking layer 18 is applied, made of a material identical in physical and chemical properties to the working layer. In this case, the relief-phase hologram 19 appears to be enclosed inside a sandwich structure of two identical layers, between which a metallized reflective coating is applied over the geometric relief. Such a structure, with a small thickness of the metal layer having good adhesion to the photothermoplastic material, does not allow contact copies of the holograms to be removed when one of the layers is destroyed (for example, by dissolution).

Для более полного описания работы заявленного способа приведем пример его реализации в устройстве. For a more complete description of the operation of the claimed method, we give an example of its implementation in the device.

Нанесение промежуточного 12, защитного 13 и рабочего 14 слоев на гибкую подложку (например, лавсановую ленту) осуществляют путем последовательного прохождения формируемой многослойной структуры через стандартные поливальные машины, что в результате обеспечивает получение многослойной структуры, разрез которой представлен на фиг. 2. The application of the intermediate 12, protective 13 and working 14 layers on a flexible substrate (for example, mylar ribbon) is carried out by sequentially passing the formed multilayer structure through standard sprinklers, which results in a multilayer structure, a section of which is shown in FIG. 2.

Оригинал 1 маркировочного знака оcвещают излучением иcточника 2 когерентного излучения (лазера) и с помощью блока 3 формирования голограммы формируют на поверхности голограммной метки 4 голограмму маркировочного знака требуемого вида (например, радужную). Электростатический заряд на рабочий слой наносят с помощью высоковольтного источника 6 напряжения, в разрядный промежуток которого помещают метку. Для преобразования потенциального рельефа в геометрический используется источник 8 постоянного тока, нагруженный на теплопроводящую пластину 7, находящуюся в тепловом контакте с меткой (токопроводящее покрытие на диэлектрическом основании, прижатом к оборотной стороне метки). Синхронизацию процессов освещения оригинала маркировочного знака, формирования его голограммы, нанесения заряда, экспонирования, проявления и регистрации голограммы осуществляют посредством задатчика временных интервалов с выходными ключевыми каскадами 9 и затвором 10 (для модуляции излучения лазера 1). После снятия тепловой нагрузки голограмма маркировочного знака регистрируется (фиксируется) на поверхности рабочего слоя в виде рельефно-фазовой голограммы (фиг. 4). The original 1 of the mark is illuminated by the radiation of a coherent radiation source 2 (laser) and, using the hologram generating unit 3, a hologram of the mark of the required type (for example, iridescent) is formed on the surface of the hologram mark 4. An electrostatic charge is applied to the working layer using a high voltage voltage source 6, in the discharge gap of which a mark is placed. To convert the potential relief into a geometrical one, a direct current source 8 is used, loaded onto a heat-conducting plate 7 in thermal contact with the mark (a conductive coating on a dielectric base pressed against the back of the mark). The synchronization of the illumination processes of the original mark, the formation of its hologram, the application of a charge, exposure, development and registration of the hologram is carried out by means of a time slider with output key stages 9 and shutter 10 (for modulating laser radiation 1). After removing the heat load, the hologram of the mark is recorded (fixed) on the surface of the working layer in the form of a relief-phase hologram (Fig. 4).

Отражающее покрытие 15 наносят на рабочий слой 14, например, испарением в вакууме. Коэффициент отражения регулируется выбором соответствующего материала отражающего покрытия и варьированием времени нахождения метки в активной зоне напылительной установки. Нанесение клеящего покрытия 16 и маскирующего слоя 18 осуществляют с использованием стандартной поливальной машины. Разрез изготовленных меток приведен на фиг. 5 и 6д. A reflective coating 15 is applied to the working layer 14, for example, by evaporation in vacuum. The reflection coefficient is controlled by the selection of the appropriate material of the reflective coating and by varying the time spent by the mark in the active zone of the spraying unit. The application of the adhesive coating 16 and the mask layer 18 is carried out using a standard sprinkler. A section of the fabricated marks is shown in FIG. 5 and 6d.

Основными преимуществами способа являются повышение защищенности голограммы, увеличенное быстродействие и упрощение технологии изготовления метки. Так как после изготовления голограмма защищена от механического воздействия диэлектрическими слоями, то копирование голограммы и ее случайное механическое повреждение без повреждения голограммы невозможны, что обеспечивает дополнительное повышение защищенности от подделки. The main advantages of the method are to increase the security of the hologram, increased speed and simplification of the manufacturing technology of the label. Since, after manufacturing, the hologram is protected from mechanical action by dielectric layers, copying the hologram and its accidental mechanical damage without damaging the hologram are impossible, which provides an additional increase in security against counterfeiting.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING HOLOGRAPHIC METHODS, which consists in forming a hologram of the marking, forming a multilayer structure consisting of successively applied intermediate and protective layers on the flexible base, registering the hologram of the marking in the form of a phase-relief hologram, sequentially applying a phase-reflection hologram after registration and adhesive coatings, characterized in that before forming the hologram of the mark on the protective layer, a multilayer structure They apply a working layer made of a material with photothermoplastic properties, a hologram of the mark is formed on the surface of the working layer, holograms of the mark in the form of a relief phase hologram are recorded immediately after its formation, reflective and adhesive coatings are applied to the surface of the relief phase hologram.

2. The method according to claim 1, characterized in that a masking layer is applied between the reflective and adhesive coatings.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the reflective coating is performed with a reflection coefficient varying from label to label.