ОБЪЕКТА С ЭТИМ ЭЛЕМЕНТОМ

Область техники

Изобретение относится к области защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, в частности к изготовлению и производству оптических защитных элементов, несущих скрытые изображения, практически невидимые в естественном свете невооруженным глазом и визуализируемые при наблюдении их в специальных условиях освещения, например в УФ, ИК, поляризованном свете либо с помощью комбинации нескольких оптических элементов.

Уровень техники

Задачей настоящего изобретения является создание прозрачного защитного элемента с многоуровневой защитой от подделки, изготовленного с применением стеганографического принципа записи информации, т.е. скрытия не только содержания информации, но и самого факта наличия информации - защитные признаки, входящие в состав защитного элемента, невидимы в естественном свете невооруженным глазом и визуализируются с высоким контрастом при использовании простого по конструктивному выполнению визуализирующего средства. При этом каждый защитный элемент, представляющий собой прозрачную однослойную полимерную пленку, может содержать несколько различных независимых скрытых защитных признаков, т.е. несколько уровней защиты, что значительно повышает устойчивость элемента против подделки и копирования. Прозрачный защитный элемент предназначен для защиты от подделки и как знак подлинности банкнот, паспортов и других ценных документов, пластиковых карт. Основные способы использования прозрачного защитного элемента - в виде прозрачного полотна либо прозрачного окна в защищаемом объекте, как правило - в ценном документе.

В настоящее время для защиты от подделки и в качестве знаков подлинности ценных документов используются (помимо различных средств полиграфической защиты) специальные средства защиты и знаки идентификации подлинности, встроенные в ценный документ в виде полимерного прозрачного или полупрозрачного окна, несущего один или несколько защитных признаков, таких как различные видимые изображения, цветопеременный эффект в проходящем и отраженном свете, дифракционные, топографические и другие оптические эффекты. Среди защитных элементов с переменными оптическими свойствами наиболее трудно воспроизводимыми являются элементы, содержащие скрытые изображения различной физической природы, видимые только в определенных условиях освещения или при использовании специальных устройств. Такие изображения относятся к области стеганографии.

Принципы стеганографии в настоящее время широко используются в защитных технологиях. Например, для защиты от подделки и как знак подлинности и гарантии технических характеристик таких изделий как микропроцессоры, компакт-диски, фармацевтическая продукция, наручные часы и многое другое предложен (US 7548643) метод стеганографического скрытия информации в цифровой форме. Обширная информация в двоичной форме (-1/1) впечатывается с помощью фотолитографии, полиграфии, термопрессинга, лазерного маркирования и др. в виде микрорельефа в случайную решетку (текстурированная поверхность изделия) таким образом, что она не видима невооруженным глазом и считывается ручным сканером с линейным источником света и переводится в текстовую форму с помощью простой программы. Недостаток - возможность копирования защитной марки путем репликации с помощью, например, термопрессинга.

Концепция использования двух независимых скрытых изображений в прозрачном окне ценного документа, визуализируемых раздельно, была впервые предложена в патенте US 6124970 опубл. 26.09.2000, МПК G02B 27/28. Однако, описанное в указанном источнике информации средство состоит из трех полимерных слоев, и имеет значительную толщину, что делает невозможным использовать данное средство в качестве окна в бумажной основе.

В защитных технологиях для защиты ценных документов от подделки наиболее часто используются люминесцентные красители из семейства фоточувствительных красителей и пигментов. В области люминесцентной защиты использование для формирования скрытых знаков защиты, по меньшей мере, двух веществ, обладающих фотостимулированной люминесценцией в различных оптических диапазонах со спектрофотометрической верификацией раскрыто в международных публикациях WO 0079347, опубл. 28.12.2000г. МПК В41М 3/14 и WO 0142031, опубл. 14.06.2001г. МПК В41М 3/14. Изменение относительных концентраций люминесцирующих соединений позволяет создать спектральный код защищаемого документа, который считывается с помощью спектрофотометра и сравнивается с имеющимся в памяти спектром эмиссии стандартной для данного типа документов люминесцирующей композиции. Несовпадение спектров эмиссии проверяемого документа и стандарта свидетельствует о том, что документ является поддельным. Число различных (количественно и качественно) двойных или тройных химических композиций и соответствующих им оптических спектров безгранично, поэтому описанные способы обладают повышенной устойчивостью против подделки и имитации, являются мощными инструментальными средствами защиты, но требуют для проверки подлинности специального стационарного оборудования.

Наиболее близким к заявляемому способу является раскрытый в патенте

US 7427030, опубл. 23.09.2008г. МПК G06K 19/06, способ записи двух скрытых люминесцентных изображений с помощью двух люминесцентных пигментов, имеющих различные времена спада яркости свечения. При постоянном облучении защитного элемента УФ светом визуализируются оба люминесцентных изображения, при прекращении облучения УФ светом одно изображение, имеющее короткое время спада свечения, исчезает, а второе с более длинным временем спада свечения, наблюдается в течение некоторого времени.

К недостаткам данного способа следует отнести невозможность строго раздельной визуализации двух скрытых защитных признаков, что снижает устойчивость элемента против имитации и не позволяет проводить надежную машинную верификацию.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления прозрачного защитного элемента с многоуровневой защитой, представляющего собой прозрачный носитель и содержащий с каждой его стороны, по меньшей мере, два независимых скрытых защитных признака различной природы, в виде скрытых невидимых изображений, визуализируемых раздельно. Несколько независимых скрытых изображений, визуализируемых раздельно, созданных в прозрачном слое с использованием барьерных свойств носителя и УФ- абсорберов, прозрачных для видимого света, обеспечивают многоуровневую защиту и высокую устойчивость против копирования и имитации. Кроме того в задачу настоящего изобретения входит разработка способа верификации аутентичности объекта с предлагаемым защитным элементом с обеспечением раздельной визуализации независимых скрытых изображений с высоким контрастом. Предлагаемый прозрачный защитный элемент может использоваться в виде прозрачного окна в ценном документе либо для построения прозрачных защищенных объектов, таких как страницы документов, прозрачные пластиковые карты и другие подобные объекты.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту изобретения предусмотрен способ изготовления прозрачного защитного элемента, который содержит следующие этапы на которых:

а) предусматривают прозрачный в видимой области спектра носитель, имеющий две рабочих стороны;

б) на каждой из указанных рабочих сторон носителя формируют прозрачный в видимой области спектра барьерный слой, выполненный методом прямой печати с помощью жидкой композиции, представляющей собой раствор на основе органического растворителя и полимерного лака, содержащий 1-7% УФ-абсорбера с красной границей спектра поглощения в области 400 нм;

в) отверждают указанный барьерный слой на каждой из указанных сторон при температуре, в диапазоне 70-80°С;

г) впечатывают, по меньшей мере, одно скрытое изображение, по меньшей мере, на одном участке носителя с каждой из его рабочих сторон методом прямой печати с помощью бесцветной жидкой композиции, представляющей собой раствор на основе органического растворителя и полимерного лака, содержащий 0,5-10% бесцветного фоточувствительного красителя с добавлением 0-3% УФ- абсорбера.

д) подвергают полученные скрытые изображения на обеих рабочих сторонах носителя отверждению при температуре, в диапазоне 70-80°С.

е) наносят тонкий защитный слой, прозрачный в УФ области спектра, на обе рабочие стороны носителя по всей поверхности защитного элемента, при этом коэффициент преломления защитного слоя по существу совпадает с коэффициентом преломления материала барьерного слоя и скрытых изображений, обеспечивая невидимость границ формирования скрытых изображений невооруженным глазом; при этом впечатанные скрытые изображения на обеих рабочих сторонах носителя компонуются независимо друг от друга с обеспечением независимой раздельной визуализации скрытых изображений на каждой из рабочих сторон носителя.

При этом в качестве носителя может использоваться прозрачная полимерная пленка или прозрачная пигментированная полимерная пленка.

Кроме того, в качестве носителя может использоваться прозрачное цветопеременное полотно или деметаллизированная голограмма.

В способе согласно первому аспекту изобретения в качестве УФ абсорберов используются соединения, обладающие высоким значением коэффициента экстинкции, из ряда: ионы металлов, металлоорганические соединения, бензоаты, бензотриазолы.

При этом УФ-абсорберы, используемые в указанном, способе должны обладать фотохимической стабильностью, т.е. не разлагаются и не меняют своих характеристик под действием света в течение длительного времени.

Кроме того в указанном способе барьерный слой формируют с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей предпочтительно 2-6% УФ- абсорбера, а скрытые изображения впечатывают с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей предпочтительно 1-8% фоточувствительного красителя.

Фоточувствительный краситель может быть люминесцентным и, кроме того люминесцентный краситель может иметь жидкокристаллическую природу.

Кроме того, фоточувствительный краситель может представлять собой фотохромный краситель.

Согласно первому аспекту изобретения формирование барьерного слоя на носителе осуществляют методом прямой печати из ряда: флексографская печать, глубокая печать, трафаретная печать.

Кроме того, скрытые изображения впечатывают методом прямой печати из ряда: флексографская печать, глубокая печать, трафаретная печать

При этом тонкий прозрачный защитный слой является механически прочным лаковым покрытием и может иметь толщину около 1 мкм. Кроме того, согласно заявленному способу защитный элемент формируют таким образом, что он представляет собой прозрачное окно в защищаемом объекте.

Кроме того, согласно заявленному способу защитный элемент формируют таким образом, что он представляет собой часть одного из защищаемых объектов: банкноты, страницы паспорта или другого ценного документа, пластиковой карты.

При этом, согласно первому аспекту изобретения защитный элемент сформирован таким образом, что он выдерживает температуру 180°С.

Кроме того, согласно заявленному способу, сформированное на одной из рабочих сторон носителя скрытое изображение может представлять собой сплошное покрытие по всей поверхности указанной стороны защитного элемента.

При этом, дополнительно носитель выполняют таким образом, что он представляет собой видимый невооруженным глазом защитный признак.

Согласно второму аспекту изобретения предусматривают прозрачный защитный элемент, состоящий из полимерного носителя, прозрачного в видимой области спектра, с нанесенным на каждую его сторону методом прямой печати барьерным слоем и скрытыми изображениями, и полученный согласно способу, описанному выше.

Согласно третьему аспекту изобретения предусматривают ценный документ, содержащий защитный элемент, полученный согласно способу, описанному выше. При этом указанный защитный элемент представляет собой прозрачное окно в ценном документе или часть ценного документа.

При этом, ценный документ согласно третьему аспекту изобретения может представлять собой одно из: банкноты, страницы паспорта или другого документа, пластиковой карты.

Согласно четвертому аспекту изобретения предусмотрен защищаемый объект, содержащий защитный элемент, полученный согласно способу, описанному согласно первому аспекту изобретения.

Согласно пятому аспекту изобретения предусмотрен способ верификации аутентичности объекта, защищенного прозрачным защитным элементом с многоуровневой защитой от подделки, содержащим первую и вторую рабочую стороны, с нанесенными на них методом прямой печати барьерными слоями и фоточувствительными скрытыми изображениями, и осуществляемый с помощью средства, состоящего из источника УФ излучения и непрозрачной подложки, при этом способ содержит следующие этапы:

а) размещают объект с защитным элементом на непрозрачной подложке, таким образом, что вторая сторона защитного элемента лежит на указанной подложке,

б) облучают первую рабочую сторону защитного элемента УФ излучением с длинами волн около 254 и около 365 нм, обеспечивая визуализацию фоточувствительных скрытых изображений на указанной первой рабочей стороне защитного элемента, при этом скрытые изображения на второй рабочей стороне защитного элемента остаются невидимыми вследствие полного поглощения УФ излучения барьерным слоем первой и второй рабочих сторон защитного элемента, в) размещают объект с защитным элементом на непрозрачной подложке, таким образом, что первая сторона защитного элемента лежит на указанной подложке,

г) через предварительно заданный интервал времени, определяемый временем релаксации фоточувствительных скрытых изображений на первой рабочей стороне защитного элемента, облучают вторую рабочую сторону защитного элемента УФ излучением с длинами волн около 254 и около 365 нм, обеспечивая визуализацию фоточувствительных скрытых изображений на указанной второй стороне защитного элемента, при этом скрытые изображения на первой стороне защитного элемента остаются невидимыми вследствие полного поглощения УФ излучения барьерным слоем первой и второй рабочих сторон защитного элемента,

д) осуществляют верификацию аутентичности объекта на основании раздельной визуализации фоточувствительных скрытых изображений на каждой рабочей стороне защитного элемента, при этом непрозрачная подложка, служит фоном для обеспечения на нем визуализируемого контрастного изображения.

При этом облучение первой и второй сторон защитного элемента осуществляется с помощью ртутной лампы низкого давления с длинами волн около 254 и около 365 нм; интервал времени между визуализацией скрытых изображений на первой и второй рабочей стороне определяется временем релаксации фоточувствительных скрытых изображений, т.е. временем, в течение которого видимость визуализируемого изображения становится ниже чувствительности человеческого глаза, а в случае машинной верификации - ниже порога чувствительности электронного сенсора. Как правило, этот интервал лежит в диапазоне от миллисекунд до десятков секунд.

Кроме того, согласно пятому аспекту изобретения, в способе верификации при наличии фоточувствительных скрытых изображений, выполненных на основе люминисцентного красителя, непрозрачная подложка выполняется темного цвета для обеспечения визуализации контрастного светящегося люминисцентного изображения на темном фоне, а при наличии фоточувствительных скрытых изображений, выполненных на основе фотохромного красителя, непрозрачная подложка выполняется белого цвета для обеспечения визуализации четкого цветного изображения на светлом фоне.

В заявленном изобретении, в качестве носителя используется полимерная пленка, прозрачная в видимой области спектра. Носитель может быть пигментирован, обладать цветопеременными свойствами в проходящем и отраженном свете, на поверхности носителя может быть нанесено прозрачное многоцветное изображение либо прозрачная голограмма, причем эти дополнительные особенности не мешают визуализации основных скрытых признаков. Таким образом, носитель сам по себе играет роль самостоятельного защитного признака - дополнительного уровня защиты, проявляющегося в виде определенной цветовой окраски, голограммы и т.д. и видимых невооруженным глазом без вспомогательного оборудования и одновременно создающим маскирующий эффект, отвлекая потенциального нарушителя от скрытых прозрачных защитных изображений, нанесенных на указанный носитель.

Барьерный слой служит для оптического разделения двух скрытых изображений, расположенных на двух рабочих сторонах оптически прозрачного носителя. Основное свойство барьерного слоя - практически полное поглощение падающего УФ света, сочетающаяся с высокой фотохимической устойчивостью в поле УФ излучения, что обеспечивает стабильность элемента. В качестве УФ- абсорберов используются органические и неорганические вещества, имеющие высокие коэффициенты экстинкции в УФ части спектра с красной границей спектра поглощения в области 400 нм. Красная граница - длинноволновая граница спектра поглощения: в диапазоне длин волн короче красной границы вещество поглощает большую часть энергии излучения; в диапазоне длин волн длиннее красной границы вещество пропускает большую часть энергии излучения, т.е. прозрачно в видимой области спектра. При этом УФ-абсорбер является инертным по отношению к УФ свету и не проявляет фотоэмиссии длинноволнового излучения под действием УФ света в диапазоне 200-400 нм.

Описание фигур чертежей

Признаки, элементы и преимущества изобретения вытекают из следующего описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых

На Фиг.1 представлен вид в поперечном сечении защитного элемента, несущего скрытые невидимые изображения.

На Фиг.2 представлена схема осуществления способа верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом с использованием соответствующего средства верификации. Визуализация скрытых изображений на первой рабочей стороне защитного элемента.

На Фиг.З представлена схема осуществления способа верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом с использованием соответствующего устройства верификации. Визуализация скрытых изображений на второй рабочей стороне защитного элемента.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения Описание прозрачного защитного элемента и способа его изготовления будет дано со ссылками на Фиг.1-3.

Согласно способу изготовления прозрачного защитного элемента на носитель 1 , представляющий собой тонкий слой материала, прозрачного в видимой области спектра, на каждую из его сторон методом прямой печати наносят барьерный слой 2 с помощью прозрачной в видимой области спектра жидкой композиции, представляющей собой раствор на основе органического растворителя и полимерного лака, содержащий от 1 до 7% (предпочтительно 2- 6%) УФ абсорбера с красной границей спектра поглощения в области 400 нм и отверждают указанный барьерный слой при температуре, в диапазоне 70-80°С.

Впечатывают по меньшей мере одно скрытое изображение 3 на по меньшей мере один участок первой рабочей стороны с помощью одного типа чернил (например - люминесцентных), и по меньшей мере одно скрытое изображение 4 на по меньшей мере один участок второй рабочей стороны с помощью второго типа чернил (например - фотохромных). Оба типа скрытых изображений 3 и 4 невидимы в естественном свете и визуализируются раздельно в УФ свете с помощью простого по своему конструктивному выполнению средства, которое будет описано ниже. Таким образом, скрытые изображения, которые могут представлять собой отдельные знаки (буквы, цифры, логотипы, орнаменты и т. д.), впечатывают методом прямой печати с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей фоточувствительный краситель, например люминесцентный или фотохромный красители.

Кроме того, скрытое изображение может представлять собой сплошное покрытие по всей поверхности защитного элемента.

В качестве материала носителя 1 выбирают полимеры, совместимые с материалами защищаемых объектов, прозрачные в видимой области спектра такие как: лавсан, поликарбонаты, поликетоны, полиэтилен, полипропилен, другие полиолефины, полиоксиметилены, поливиниловый спирт, полиэфиры, гидратцеллюлоза и другие производные целлюлозы, полистирол, полиамиды, фторсо держащие полимеры.

Барьерный слой 2 служит для оптической изоляции друг от друга двух групп скрытых невидимых изображений, расположенных на двух разных рабочих сторонах прозрачного полимерного носителя. Жидкая бесцветная композиция, с помощью которой формируют барьерный слой, представляет собой раствор на основе органического растворителя и полимерного лака, содержащий 1-7% (предпочтительно 2-6%) УФ-абсорбера.

В качестве УФ-абсорбера, из которого формируется барьерный слой, используются некоторые металлоорганические соединения, а также органические соединения из ряда бензоатов или бензотриазолов. Например соединение:

2-(2'-гидрокси-3',5'-ди-трет-амилфени� �) бензотриазол, которое характеризуется красной границей спектра поглощения около 400 нм.

Жидкая бесцветная композиция, с помощью которой впечатываются скрытые невидимые изображения представляет собой растворы на основе органических растворителей и полимерного лака, содержащие 0,5-10% (предпочтительно 1 -8%) соответствующего фоточувствительного красителя с добавлением от 0 до 3% УФ абсорбера. Добавка УФ абсорбера служит для приблизительного уравнивания значений коэффициентов преломления слоев барьерного и скрытых изображений.

В качестве фоточувствительного красителя, формирующего скрытые изображения, используются различные люминесцентные и фотохромные красители. Невидимые скрытые изображения могут быть люминесцентными (Л), фотохромными (Ф), а также различные их комбинации и, кроме того, изображения могут быть как одноцветными, так и многоцветными. Таким образом, в простейшем случае количество независимых невидимых многоцветных скрытых изображений равно, по меньшей мере двум, по одному на каждой рабочей стороне прозрачного носителя.

Простейшая конструкция Л/Л состоит из двух скрытых невидимых люминесцентных изображений - по одному на каждой рабочей стороне. При УФ освещении первой рабочей стороны визуализируется только изображение, расположенное на освещаемой стороне, изображение на второй рабочей стороне не проявляется; аналогично изображение на второй стороне визуализируется при освещении ее УФ светом, при этом изображение на первой стороне не проявляется. Использование различных люминесцентных пигментов для формирования скрытых независимых изображений позволяет визуализироваться эти изображения в разных цветах. Аналогичная картина наблюдается при рассмотрении конструкции Ф/Ф - два скрытых фотохромных изображения по одному на каждой стороне визуализируются раздельно как изображения в общем случае разного цвета.

Более сложные комбинации - по два независимых невидимых изображения разной природы на каждой рабочей стороне - 3, 3' и 4, 4', например Л-Ф/Л-Ф, резко повышает число уровней защиты элемента и устойчивость его против копирования и имитации.

Следует отметить, что предлагаемые защитные признаки могут использоваться в защитном элементе в комбинации с другими известными защитными признаками, что дополнительно повышает уровень защиты и устойчивость против подделки и копирования. Например, люминесцентный краситель, являющийся составной частью жидкой бесцветной композиции может иметь жидкокристаллическую природу, в этом случае сформированное с помощью такого красителя скрытое изображение несет в себе два дополнительных защитных признака - невидимое поляризованное люминесцентное изображение и скрытое поляризованное изображение. Кроме того носитель 1 может быть пигментирован, обладать цветопеременными свойствами в проходящем и отраженном свете, на поверхности носителя может быть нанесено прозрачное многоцветное изображение либо прозрачная голограмма. Таким образом, прозрачный носитель несет ряд видимых защитных признаков, не требующих устройств для верификации, и специальные невидимые защитные признаки, раздельно визуализируемые в целях проверки подлинности - все это обеспечивает многоуровневый характер защитного средства. Кроме того видимые знаки защиты маскируют наличие основных невидимых признаков и затрудняют их обнаружение случайными или криминальными лицами.

Для защиты скрытых изображений от внешней среды, для увеличения механической прочности и долговечности защитного элемента, а также скрытия возможных следов печати обе его поверхности покрывают тонким защитным слоем 7, прозрачным в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, имеющим коэффициент преломления, близкий к коэффициентам преломления материала барьерного слоя и скрытых изображений, что обуславливает обеспечение невидимости изображений при наблюдении их невооруженным глазом. Кроме того защитный слой обладает высокой механической прочностью и защищает элемент от царапин и истирания.

Раздельная визуализация независимых фоточувствительных скрытых изображений основана на высокой оптической плотности в УФ диапазоне барьерного слоя 2, оптически изолирующего две группы фоточувствительных скрытых изображений 3, 3' и 4, 4' друг от друга таким образом, что при освещении УФ светом одной рабочей стороны элемента визуализируются скрытые изображения, сформированные на ней 3 и 3', второй рабочей стороны УФ свет не достигает (поглощается барьерным слоем), поэтому скрытые изображения 4 и 4' на второй рабочей стороне не проявляются - Фиг.2. Симметричная картина наблюдается и при освещении второй рабочей стороны Фиг.З - визуализируются изображения 4 и 4', изображения 3 и 3' не проявляются.

Визуализация скрытого изображения проводится с помощью средства (Фиг.2 и 3), состоящего из источника 5 УФ излучения, генерирующего ртутные линии 254 и 365 нм: УФ излучение, падающее на первую рабочую сторону защитного элемента визуализирует все скрытые изображения 3 и 3', сформированные на ней, но не проходит сквозь барьерный слой 2 и не достигает скрытых изображений 4 и 4', сформированных на второй рабочей стороне. При визуализации скрытых изображений на второй рабочей стороне элемента УФ излучение падает на нее, визуализирует скрытые изображения 4 и 4', при этом скрытые изображения 3 и 3' на первой рабочей стороне остаются невидимыми вследствие полного поглощения УФ света барьерным слоем 2.

Непрозрачная подложка 6 формирует фон, необходимый для каждого типа изображений. Темный фон предпочтителен для визуализируемых скрытых люминесцентных изображений, получающиеся светящиеся изображения выглядят более ярко и контрастно на темном фоне. Несамосветящиеся цветные изображения, получающиеся при визуализации фотохромных изображений, более отчетливо видимы на белом фоне.

Промышленная применимость

Заявленное изобретение может использоваться для защиты от подделок ценных документов: паспортов, ваучеров, банкнот, акций, чековых книжек и для идентификации подлинности указанных документов.