RU2073270C1 - Способ изготовления пленочного носителя информации для защиты изделий и документов от подделки и копирования - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам записи информации, в частности создания предохранительных пленочных элементов, предназначенных для защиты ценных бумаг и других изделий от подделок, подчисток, исправлений и копирования. Техническим результатом изобретения является изготовление носителя информации с высокой степенью защиты за счет использования индивидуальных особенностей устройств для создания носителя с высокой степенью однородности по геометрическим размерам меток на носителе. Пленочный носитель информации для защиты изделий и документов от подделки и копирования изготавливают путем облучения полимерной пленки потоком тяжелых ионов, последующим экспонированием облученной пленки УФ излучением и травлением полимерной пленки в растворителе. Облучение и экспонирование полимерной пленки может осуществляться пространственно модулированным потоком тяжелых ионов и УФ излучением, в частности путем наложения масок. Использование предлагаемого способа позволяет получить носители информации, имеющие скрытое и видимое макро- и микроизображение, с размером элементов микроизображения от 0,01 мкм и более. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к способам записи информации, а более точно к способам создания предохранительных пленочных элементов, предназначенных для защиты ценных бумаг и других изделий от подделок, подчисток, исправлений и копирования.

Наибольший прогресс в технике записи и воспроизведения высокочастотных изображений достигнут в области применения голографических и лазерных методов. Эти методы нашли широкое применение за последние 20-30 лет.

Известен способ изготовления ценного документа, согласно которому сначала изготавливают основу из бумаги или картона [1] Для получения структуры оптических меток, которая вызывает дифракцию, преломление или отражение подающего света, на эту основу наносят прозрачный слой или слой, образованный печатной краской, на котором записана информация о подлинности в виде оптических тисненых меток, полученных путем тиснения под давлением или при нагреве дифракционной мастер-решетки или мастер-голограммы.

Известен также способ неповторяемого обозначения изделия для предотвращения копирования или подделки путем нанесения на лист или пленку голографического изображения с последующим вставлением этого листа или пленки в изделие или его упаковку [2]
Изображение может введено в само изделие или может быть голографическим изображением держателя изделия или монарха.

Несмотря на высокую разрешающую способность этого способа, изготовить копию можно весьма доступными средствами лазерами, голографическими стендами, прессовыми устройствами, широко выпускающимися в различных странах. Кроме того, при большом тираже ценных бумаг технически трудно обеспечить защиту в этом тираже одну бумагу относительно другой в рамках использования данной технологии, то есть она не обеспечивает индивидуальную защиту документа.

Известен способ маркировки документов, снабженных индивидуальным кодом в виде перфорации, рисунок которой имеет узнаваемые нерегулярности. Перфорацию осуществляют с помощью лазерного луча исходя из обычного рисунка, при этом управление лазером осуществляют с помощью вычислительной машины таким образом, что каждая перфорация имеет индивидуальную нерегулярность, зависящую от исходной величины [3]
Данным способом возможно осуществлять только выпуск малотиражного объема изделий, так как скорость поточечного лазерного выжигания значительно ниже методов формирования меток одновременно по всей площади носителя. Этот способ имеет ограничения по размеру наименьшего диаметра отверстия при максимальной его глубине, связанные с дифракционным ограничением длины волны лазерного излучения, его мощностью и актиничностью носителя, что особенно характерно для полимерных материалов.

Известен способ создания документа, защищенного от подделки, согласно которому на листовой носитель, по меньшей мере на одну его сторону наносится отражающий слой. На отражающий слой наносятся группы крупинок, в результате чего поверхность слоя имеет меняющуюся отражающую способность. Отметки образованные группами крупинок могут считываться машинным способом [4]
Этот способ защиты документов от подделок имеет ряд существенных ограничений в его применении. Например, трудно обеспечить высокую разрешающую способность из-за агрегатирования крупинок в процессе их измельчения и нанесения, при увеличении дисперсности возрастает ширина спектра изображения в области низких пространственных частот.

Известен способ изготовления предохранительного элемента в форме нити или ленточки, вкладываемый в документы [5]
Согласно этому способу на полимерной пленке создается матовое покрытие, на котором, в свою очередь, создаются прорези в виде знаков и/или узоров. По меньшей мере на совпадающих с прорезями участках наносятся окрашивающие и/или люминисцирующие вещества, благодаря чему знаки и/или узоры в соответствующих световых условиях становятся видимыми на матовом покрытии.

В данном способе предохранительный элемент создается за счет формирования прозрачных прорезей на матовом покрытии, то есть в высокочастотный характер изображения матового покрытия вносится более низкочастотное изображение в виде прозрачного участка, который может быть заполнен окрашивающими и/или люминесцентными веществами. Таким образом, данный способ не реализует разрешающую способность носителя на уровне высокочастотных свойств матового слоя.

Целью изобретения является создание способа изготовления пленочного носителя информации для защиты документов и изделий от подделки и копирования, который позволяет повысить степень защиты документов и изделий за счет использования индивидуальных особенностей устройств для создания носителя, высокой степени однородности по геометрическим размерам меток на носителе. При этом учитывалась возможность использования предлагаемого способа в производстве многотиражного объема носителей.

Кроме того, целью изобретения является возможность создания на одном носителе как видимого изображения так и скрытого, расположенных как на одной стороне пленочного носителя, так и с обеих его сторон. При этом учитывалась возможность сохранения скрытого изображения (т.е. до его визуализации) в течение нескольких лет.

И наконец, целью изобретения является возможность внесения дополнений и изменений в изображении метки, как на микро- так и на макроуровне.

Это достигается тем, что в способе изготовления пленочного носителя информации для защиты изделий и документов от подделки и копирования, при котором осуществляется формирование маток на полимерной пленке, имеющей по меньшей мере один слой, метки формируют путем облучения полимерной пленки тяжелыми ионами для формирования первого скрытого изображения, последующим экспонированием пленки УФ излучением для формирования второго скрытого изображения и травления пленки для создания меток в виде углублений и отверстий.

Облучение полимерной пленки может осуществляться пространственномодулированными тяжелыми ионами, например, углерода, хлора, азота, кислорода, аргона. При этом пространственная модуляция, в частности, может быть создана маской.

Облучение ионами позволяет создать скрытое изображение на пленке, которое может храниться несколько лет до его визуализации, которая осуществляется путем ее экспонирования УФ излучением и травлением полимерной пленки до возникновения сквозных отверстий в ней.

Тип ионов и их энергия выбирается расчетным или экспериментальным путем в зависимости от возможности их прохождения сквозь всю толщину полимерной пленки.

С целью усиления защитных функций носителя облучения тяжелыми ионами осуществляют в соответствии с заданным изменением угла между направлением распространения тяжелых ионов и поверхности полимерной пленки. Однако, как частный случай, угол между направлением движения ионов и поверхностью пленки может быть выбран постоянным. Этой же цели усилению защитных функций носителя, служит возможность облучения полимерной пленки с обеих ее сторон.

Также облучение полимерной пленки тяжелыми ионами экспонирование ее пространственномодулированным УФ излучением может быть осуществлено, в частности, через маску.

Предложенное изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена операция облучения полимерной пленки ионами тяжелых металлов; на фиг. 2 - операция экспонирования полимерной пленки УФ излучением; на фиг. 3 операция травления; на фиг. 4 носитель с метками, общий вид.

Способ может быть осуществлен следующим образом.

В качестве исходного материала для изготовления носителя выбран отрезок полимерной пленки 1 (фиг. 1). В качестве полимерной пленки может быть использована полиэтилентерефталатовая пленка.

Полимерная пленка помещается в циклотрон для облучения потоком тяжелых ионов 2 (фиг. 1а). Облучение полимерной пленки проводят на циклотроне тяжелыми многозарядными ионами. В первую очередь это ионы углерода, кислорода, азота, аргона, хлора. В зависимости от толщины пленки и требований к глубине отверстий и углублений метки можно использовать те или иные ионы. Так, например, для пленок толщиной до 20 мкм можно применять практически любой из перечисленных выше ионов. Выбор будет определяться величиной энергии их ускорения (при одинаковой величине, например, для ионов кислорода и аргона энергия их ускорения составляет 32 и 80 Мэв соответственно). Для пленок большей толщины выбор ограничивается практически ионами кислорода и аргона, так как их пробег составляет от 40 до 180 мкм.

В результате одностороннего или двустороннего облучения в материале пленки образуются треки 3, которые образуют первое скрытое изображение.

Облучение может осуществляться пространственно-модулированными тяжелыми ионами для получения на носителе скрытого макроизображения. Пространственная модуляция тяжелых ионов достигается различными способами, в частности, установкой в циклотроне на пути потока тяжелых ионов блока амплитудной пространственной модуляции 4 (фиг. 1б) и/или, например, установкой перед полимерной пленкой маски 5 (фиг. 1в).

При использовании в циклотроне блока амплитудной пространственной модуляции 4 осуществляется облучение ионами всей поверхности полимерной пленки. В этом случае в полимерной пленке образуются участки с различной интенсивностью или частотой расположения треков. При использовании маски 5 треки образуются не по всей поверхности полимерной пленки, а только в тех местах, где пленка была открыта для облучения.

Облучение тяжелыми ионами может быть также осуществлено под углом (фиг. 1), к поверхности пленки, отличным от прямого угла или под изменяющимся углом в процессе облучения. В результате треки, получаемые в пленке, также располагаются под каким-либо постоянным углом или под изменяющимся по поверхности пленки углом. При этом также может применяться пространственная модуляция потока тяжелых ионов, выше описанными способами, в частности путем использования маски (фиг. 1д).

Такое облучение полимерной пленки позволяет получить первое скрытое изображение, которое в результате использования конкретного циклотрона и метода пространственной модуляции тяжелых ионов практически невозможно повторить.

После облучения тяжелыми ионами полимерную пленку подвергают экспозиции УФ излучением 6 (фиг. 2). В результате экспозиции УФ излучением облученной тяжелыми ионами полимерной пленки вокруг треков, образованных тяжелыми ионами, возникают расширенные области деструктурированного материала 7 (фиг. 2а), сенсибилизированные к последующему травлению. Таким образом, создается второе скрытое изображение.

Экспозиция УФ излучением также, как и облучение тяжелыми ионами, может осуществляться посредством пространственно-модулированного УФ излучения, в частности путем наложения на поверхность пленки маски в (фиг. 2г), в которой открытые участки соответствовали микро- и макроизображению метки. С целью повышения степени защиты носителя экспозиция может осуществляться с двух сторон полимерной пленки.

В том случае, когда облучение тяжелыми ионами производилось не под прямым углом, расширенные области деструктурированного материала располагаются вдоль треков тяжелых ионов, и таким образом, являются также расположенными под заданным углом в данной точке полимерной пленки (фиг. 2г). При этом, используя маску, можно получить скрытое, сенсибилизированное к травлению макроизображение метки, имеющей расширение области деструктурированного материала пленки, расположенные под определенным углом (фиг. 2г).

Визуализацию метки в виде микроотверстий осуществляют путем травления пленки, например, в 20%-ном растворе гидрооксида натрия. Для нейтрализации гидрооксида натрия полимерную пленку затем обрабатывают уксусной кислотой, промывают дистиллированной водой и высушивают.

В результате травления на поверхности полимерной пленки образовывались углубления и отверстия 10 (фиг. 3), имеющие диаметр от 0,01 мкм и более. Эти углубления и отверстия в точности повторяют заданные параметры пространственной модуляции облучения тяжелыми ионами и экспонирования УФ излучением, включая заданный в данной точке носителя наклон углублений и отверстий. Таким образом получаются видимое микро- и макроизображения (фиг. 4).

Макроизображение может представлять из себя различные узоры, символы, цифры, буквы, в зависимости от используемого способа пространственной модуляции тяжелых ионов и экспонирования УФ излучением, например, в виде букв (фиг. 4а).

Микроизображение (фиг. 4б) представляет собой совокупность отверстий и углублений, имеющих для данного носителя заданное распределение диаметров, наклон по отношению к поверхности полимерной пленки и частоту распределения на поверхности.

Полученный носитель может быть использован для защиты какого-либо документа, например, удостоверения личности, путем наклеивания его на это удостоверение таким образом, чтобы часть его не полностью перекрывала фотографию владельца, а другая часть приходилась бы на место подписи. После подписи владельца поверхность носителя может быть покрыта тонким слоем лака, который заполняет свободные отверстия на носителе (другие отверстия были заполнены чернилами при подписании).

Учитывая высокую плотность расположения отверстий на носителе порядка 10¹⁰ на 1 см², их микронные размеры, можно утверждать, что данное удостоверение личности подделать, исправить в зоне носителя или воспроизвести не представляется возможным. При рассмотрении изображения метки под микроскопом моно увидеть микроизображение (увеличение до 10^x) и изображения отдельных совокупностей отверстий с одинаковыми диаметрами от 0,01 мкм (увеличение 1350_x). Для автоматического определения идентификационных признаков метку на носителе считывают через микроскоп (увеличение 40_x) ПЗС-камерой и вводят изображение в персональный компьютер. С его помощью быстро и эффективно определяют размеры отверстий, плотность их распределения и спектр пространственных частот, что позволяет полностью выявить и сопоставить идентификационные признаки. Достоинством предлагаемого способа изготовления пленочного носителя информации является то, что метки образованы в виде отверстий и углублений, диапазон размеров которых находится в пределах от 0,01 мкм и более в диаметре на поверхности носителя, воспроизведение которых известными способами невозможно. Кроме того, их пространственное распределение на пленке статистически может соответствовать особенностям устройства облучения, например, аберрации магнитной системы формирования ионного пучка, конструкция элементов и материалы циклотрона - магнита, дуантов и других элементов. Поэтому практически невозможно создать такой циклотрон, который бы давал такое же статическое распределение ионов на поверхности полимерной пленки.

Наряду с этим использование циклотрона с тяжелыми ионами позволяет в широких пределах варьировать размеры отверстий и углублений меток как по их диаметру на поверхности пленки, так и по глубине внутри материала, что создает дополнительные возможности защиты информации с помощью меток, так как известными методами их воспроизведение невозможно.

Важным достоинством способа является также то, что первое скрытое изображение метки, сформированное на пленке тяжелыми ионами при е облучении на циклотроне, можно визуализировать как непосредственно после облучения, так и через значительное время до нескольких лет, что может быть использовано для создания скрытой защиты.

Облучение тяжелыми ионами дает возможность получать метки, составленные из отверстий и углублений с высокой степенью однородности по геометрическим размерам. Это уникальное свойство данного процесса позволяет надежнее защитить охраняемый документ от подделки или исправлений.

С помощью экспозиции УФ излучением можно внести изменения и дополнения в изображения меток. А так как на полимерной пленке после облучения не остается видимых следов изображения меток, то внести изменения и дополнения при экспонировании УФ излучением можно лишь при точном знании расположения первого скрытого изображения, что очень важно при многоступенчатой защите информации.

Травление полимерной пленки с помощью гидрооксида натрия или калия визуализирует изображение метки, причем в зависимости от режимов травления (время, концентрация, состав и температура раствора), можно изменять геометрические размеры отверстий и углублений, составляющих метку, но не их координаты. Выборочное травление (через маску) дает дополнительные возможности к вариациям защиты с помощью меток.

Если задать пространственную модуляцию тяжелых ионов при облучении, а это обуславливает изменение скорости ионов и их направления, то появляется возможность внести в метку дополнительную защиту в виде статистически заданного распределения отверстий и углублений на полимерной пленке. Так как эти элементы метки имеют микронные размеры, а их поверхностная плотность составляет 10⁵-10¹⁰ элементов на 1 см², то воспроизвести такую метку другими способами чрезвычайно сложно.

Учитывая технологические сложности формирования метки, первым шагом при попытке ее подчистки или копирования может быть определение топологии расположения отверстий и углублений на полимерной пленке, что связано с большими финансовыми и временными затратами. Дело в том, что обычный микрофотоснимок недостаточен для описания их расположения, так как отверстия и углубления расположены в объеме пленки с выходом на одну или обе ее стороны. Следовательно, для достоверного описания необходимо иметь многоракурсное стереоскопическое изображение. Такая задача относится к достаточно сложным научно-техническим проблемам. Однако даже после ее решения возникает не менее сложная проблема как воспроизвести метку.

При экспонировании пространственно модулированным УФ излучением появляется возможность перевода первого скрытого изображения во второе скрытое изображение метки одновременно с внесением в нее дополнений или изменений, которые по каким-либо причинам было нецелесообразно выполнить на стадии формирования первого скрытого изображения. Например, на этапе экспонирования УФ более целесообразно модулировать высокочастотную составляющую макроизображения метки, чем на этапе облучения.

В процессе облучения с целью расширения возможностей использования носителя может быть создано макроизображение метки, составленное из микроизображений в виде микроотверстий и микроуглублений. Для этого облучение проводят через маску, формирующую макроизображение. С помощью маски можно получать метки с макроизображением (их считывание проводят без применения специальных средств), микроизображением (при считывании требуется небольшое оптическое увеличение) и субмикронное изображение (в этом случае при считывании применяют оптическое или смешанное (оптическое и электронное) увеличение 1000^x-1500^x.

Во многих случаях требуется носитель информации для защиты изделий и документов, работающий на просвет, например, в пластиковых картах с отверстиями, отдельных видах пропусков, удостоверений и проездных билетов. В ряде применений носитель наносится на зеркальную отражающую поверхность и фактически работает на просвет. Наиболее эффективен носитель, работающий на просвет, если в нем метки выполнены из отверстий, так как считывающий световой поток, проходящий сквозь отверстия, не будет рассеиваться на материале носителя, что имеет место, когда метки выполнены в виде углублений.

Значительным преимуществом предлагаемого способа перед известными является возможность формирования метки из углублений и отверстий, расположенных под заданным углом к поверхности пленки, что достигается облучением ее тяжелыми ионами с заданным изменением угла между направлением распространения тяжелы ионов и поверхности пленки, в частности, этот угол может быть выбран постоянным.

Изменение величины угла ориентации отверстий и углублений меток относительно поверхности пленки придает усиление защитным функциям носителя ввиду практически полного отсутствия возможностей выполнения этого другими способами.

Расширяет защитные функции носителя и возможность создания меток из отверстий и углублений раздельно или одновременно с обеих сторон полимерной пленки. Это достигается тем, что облучение тяжелыми ионами осуществляют с обеих ее сторон.

Изобретение может быть использовано для создания следующих бумаг и других документов, предлагаемых к защите предложенным субмикронным способом защиты: денежные знаки, паспорта, облигации, акции, векселя, чеки, пластиковые карты, удостоверения, пропуска, проездные билеты, банковские документы, нотариальные документы, дипломы, сертификационные и лицензионные ярлыки и удостоверения, этикетки, лотерейные билеты, телефонные карточки и т.п.

Кроме того, предложенный пленочный носитель может фиксироваться любым известным методом пригодным для полимерных пленок на различные изделия для подтверждения их подлинности. Например, это может быть предварительно записанная аудио или видио кассета с пленкой, наклеенной на ее упаковку.

Claims (13)

1. Способ изготовления пленочного носителя информации для защиты изделий и документов от подделки и копирования, включающий формирование меток на полимерной пленке, имеющей по меньшей мере один слой, отличающийся тем, что метки формируют путем облучения полимерной пленки тяжелыми ионами для формирования первого скрытого изображения, последующим экспонированием пленки ультрафиолетовым излучением для формирования второго скрытого изображения и травления пленки для создания меток в виде углублений и отверстий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение полимерной пленки осуществляют пространственно модулированными тяжелыми ионами.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что облучение пленки тяжелыми ионами осуществляют через маску.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве тяжелых ионов используют ионы хлора, азота, кислорода, аргона, углерода.

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что тип ионов и их энергию выбирают в зависимости от возможности их прохождения сквозь всю толщину полимерной пленки.

6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что облучение тяжелыми ионами осуществляют в соответствии с заданным изменением угла между направлением распространения тяжелых тонов и поверхности полимерной пленки.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что угол между направлением движения ионов и поверхностью пленки постоянный.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что облучение тяжелыми ионами осуществляют с обеих сторон пленки.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что экспонирование полимерной пленки осуществляют пространственномодулированным ультрафиолетовым излучением.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что экспонирование пленки ультрафиолетовым излучением осуществляют через маску.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что травление осуществляют до возникновения сквозных отверстий в пленке.

12. Способ по пп.1-11, отличающийся тем, что травление пленки осуществляют через маску.

13. Способ по пп.1-11, отличающийся тем, что травление пленки осуществляют отдельно с двух сторон.

Images