способ лазерного реплицирования

Формула изобретения

1. Способ изготовления маркировки (45), например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке (43), преимущественно пленке, в частности переводной пленке, причем от управляемого источника энергии в реплицирующую поверхность реплицирующего устройства (41) вводят энергию в виде излучения, преимущественно лазерного излучения (30), для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны и причем формующую зону реплицирующей поверхности формуют на подложке (43) за счет контактирования реплицирующего устройства (41) с подложкой (43) под давлением, отличающийся тем, что, используя дополнительный управляемый источник энергии, осуществляют поддержание температурного режима реплицирующей поверхности, по меньшей мере, на одном участке, ввод энергии в реплицирующую поверхность осуществляют посредством излучения источника энергии и от дополнительного управляемого источника энергии, так что, по меньшей мере, один участок реплицирующей поверхности выполняют в виде тепловой комбинированной зоны, при этом формующая зона формуется на подложке, причем выполненный в виде тепловой комбинированной зоны участок реплицирующей поверхности или дополнительный к тепловой комбинированной зоне участок реплицирующей поверхности непосредственно и/или косвенно образует формующую зону.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время процесса формования температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства за пределами тепловой комбинированной зоны устанавливают равной температуре или в температурном диапазоне выше температуры перехода подложки в стеклообразное состояние и ниже температуры плавления подложки, а температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства в пределах тепловой комбинированной зоны - равной температуре или в температурном диапазоне ниже температуры плавления подложки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время процесса формования температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства за пределами тепловой комбинированной зоны устанавливают равной температуре или в температурном диапазоне ниже температуры перехода подложки в стеклообразное состояние, а температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства в пределах тепловой комбинированной зоны - равной температуре или в температурном диапазоне выше температуры перехода в стеклообразное состояние и ниже температуры плавления подложки.

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что введенное для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны излучение подводят через подложку (43) преимущественно за пределами реплицирующего устройства или сквозь реплицирующее устройство.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реплицирующего устройства используют имеющий реплицирующую поверхность вращающийся реплицирующий валок (41), при этом излучение вводят в реплицирующую поверхность реплицирующего валка до и/или во время контактирования тепловой комбинированной зоны с подложкой (43) для формования.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют взаимодействующее с реплицирующим валком (41) ответное прижимное устройство, преимущественно ответный прижимной валик (42), а излучение для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны вводят в реплицирующую поверхность реплицирующего валка (41) через ответное прижимное устройство (42) или части ответного прижимного устройства (42).

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что ввод излучения в реплицирующую поверхность реплицирующего валка (41) осуществляют в первом угловом положении реплицирующего валка (41), а процесс формования - за счет контактирования реплицирующей поверхности реплицирующего валка (41) с подложкой (43) во втором угловом положении реплицирующего валка (41), причем в направлении вращения реплицирующего валка (41) между первым и вторым угловыми положениями установлен промежуточный угол менее 30°, в частности менее 5°.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение воздействует на реплицирующую поверхность поверхностно и/или точечно последовательно.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что можно управлять положением точки падения излучения на реплицирующую поверхность за счет одно- или многомерного движения излучения и/или плотностью удельной мощности излучения в точке падения излучения на реплицирующую поверхность.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что управляющая последовательность для управления источника энергии простирается по более чем одному обороту реплицирующего валка (41).

11. Устройство для осуществления способа по одному из предыдущих пунктов для изготовления маркировки (45), например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке (43), преимущественно пленке, в частности переводной пленке, содержит выполненное в виде реплицирующего валка реплицирующее устройство (41), причем на наружной стороне реплицирующего валка выполнена реплицирующая поверхность, создающий излучение (30) управляемый источник энергии, преимущественно лазерную установку, причем излучение (30) для образования по меньшей мере одной формующей зоны направлено, по меньшей мере, на один участок (70а, b) реплицирующей поверхности, ответное прижимное устройство (42) с ответной прижимной поверхностью, причем подложка (43) расположена между реплицирующей поверхностью реплицирующего устройства (41) и ответной прижимной поверхностью ответного прижимного устройства (42) для формования на подложке (43) формующей зоны в зоне (53) контактирования между реплицирующей поверхностью и подложкой (43), отличающееся тем, что предусмотрен дополнительный управляемый источник энергии в виде нагревательного устройства, поддерживающий температурный режим реплицирующей поверхности.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что положение, в котором излучение в процессе облучения воздействует на участок реплицирующей поверхности, и положение зоны контактирования между реплицирующей поверхностью и подложкой (43) перекрываются и/или в направлении вращения реплицирующего валка (41) отстоят друг от друга на угол менее 30°.

13. Устройство по одному из п.11 или 12, отличающееся тем, что излучение (30) для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны направлено через ответное прижимное устройство (42) или части ответного прижимного устройства (42).

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ответное прижимное устройство (42), преимущественно в зоне ответной прижимной поверхности, выполнено проницаемым для излучения (30).

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ответное прижимное устройство (42) выполнено в виде ответного прижимного валка (42).

16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ответное прижимное устройство (42) полностью или на отдельных участках выполнено в виде полого тела, преимущественно в форме полого цилиндра, в частности стеклянного полого цилиндра, преимущественно с внутренней поверхностью, параллельной ответной прижимной поверхности, и/или концентричной внутренней поверхностью и, в частности, с проницаемой для излучения стенкой (100) цилиндра.

17. Устройство по п.11, отличающееся тем, что источник энергии, формирующий излучение (30), и/или блок отклонения луча расположен внутри ответного прижимного устройства (42) или внутри реплицирующего валка (41).

18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что излучение (30) для образования формующих зон подводят через подложку (43).

19. Устройство по п.11, отличающееся тем, что обеспечивается устройство, поддерживающее температурный режим реплицирующей поверхности, а именно охлаждающее устройство для охлаждения реплицирующей поверхности, в частности участков реплицирующей поверхности.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что охлаждающее устройство выполнено в виде вентилятора для охлаждения газовым потоком или охлаждающего валка.

21. Устройство по п.11, отличающееся тем, что нагревательное устройство для нагрева реплицирующей поверхности, в частности участков реплицирующей поверхности, выполнено в виде вентилятора, лазерного нагревательного устройства, индуктивного нагревательного устройства, резистивного нагревательного устройства или создающего тепловое излучение устройства.

Приоритет по пунктам:

30.10.2002 по пп.1-10, 12-14, 16-18;

09.08.2002 по пп.11, 15, 19-21.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу изготовления маркировки, например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке, преимущественно пленке, в частности переводной пленке, причем от управляемого источника энергии в реплицирующую поверхность реплицирующего устройства вводят энергию в виде излучения, преимущественно лазерного излучения, для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны и причем формующую зону реплицирующей поверхности формуют на подложке за счет контактирования реплицирующего устройства с подложкой под давлением, а также к устройству для изготовления маркировки, например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке, преимущественно пленке, в частности переводной пленке, содержащему реплицирующее устройство с реплицирующей поверхностью, излучатель, преимущественно лазерную установку, причем излучение для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны направлено, по меньшей мере, на один отрезок реплицирующей поверхности, и ответное прижимное устройство с ответной прижимной поверхностью, причем подложка расположена между реплицирующей поверхностью реплицирующего устройства и ответной прижимной поверхностью ответного прижимного устройства, для формирования на подложке в зоне контакта между реплицирующей поверхностью и подложкой формующей зоны.

Защита документов посредством защитных признаков стала стандартной процедурой, например, у кредитных карточек, удостоверений или денежных знаков. Защита от подделки этих признаков основана на том, что для их изготовления необходимы большие специальные знания и сложное оборудование. Особенно успешным и трудно подделываемым защитным признаком является оптически изменяемый элемент. Выполнения этого защитного признака имеют дифракционные или голографические структуры, которые при изменении угла падения излучения или угла зрения во время визуальной проверки подлинности защитного признака вызывают оптический эффект, например изменение цвета, изменение узора или комбинацию обоих. Защитный признак может быть, таким образом, проверен на его подлинность без дополнительных технических вспомогательных средств. Важным компонентом этих защитных признаков является в большинстве случаев термопластичный или УФ-отверждаемый слой, в котором осуществляют тиснение дифракционной или голографической структуры в виде поверхностного рельефа. Этот слой может быть частью переводной пленки, причем защитный элемент сначала изготавливают, а затем переносят на защищаемый документ. Этот слой может быть выполнен также в виде дополнительного слоя непосредственно на защищаемом предмете. Для переноса поверхностного рельефа с матрицы на термопластичный слой используют вращающиеся цилиндры для тиснения, описанные, например, в патенте ЕР 0419773, или пуансоны для тиснения, раскрытые, например, в патенте DE 2555214. Изготовление матрицы является технически очень сложным и к тому же дорогостоящим делом из-за мелких дифракционных или голографических структур. Для изготовления матриц сначала изготавливают шаблоны, называемые также как оригиналы, например посредством интерферирующих лазерных лучей и способов травления или электроннолучевой записи, которые затем формуют в большинстве случаев гальваническими способами.

Для повышения защиты от подделки в известных из уровня техники способах стремятся наносить один и тот же защитный признак не на каждый документ, а защитные признаки согласовывают с соответствующим документом или идентичностью владельца документа, т.е. индивидуализируют. У названных выше способов возникают при этом две трудности.

Во-первых, необходимость в изготовлении множества индивидуализированных образцов, что является весьма дорогостоящим делом, а, во-вторых, следовало бы каждый раз менять в реплицирующих устройствах матрицы, что привело бы к очень длительному подготовительно-заключительному времени. В качестве альтернатив известны способы и устройства, которые формуют лишь участки матрицы для создания индивидуализированных защитных признаков.

В патенте СН 594495 описан способ тиснения рельефного узора в термопластичном носителе информации, причем в термопластичном слое выборочно формуют лишь участки матрицы. Технологически эти формующие зоны отбирают за счет того, что эти зоны нагревают нагревательными лентами, через которые проходит ток, или посредством ответного прижимного устройства, имеющего регулируемые по высоте участки, на подложке выдавливают только отобранные формующие участки. Высокой локальной разрешающей способности при отборе формующих зон ожидать не следует, поскольку за счет теплопроводности во время длительной фазы нагрева и охлаждения нагревательных лент границы формующих зон можно определить лишь неточно или размеры формующих зон определены размерами лент или размерами регулируемых по высоте участков. Этот способ, следовательно, ограничен тем, что он имеет низкую локальную разрешающую способность.

В патенте ЕР 0169326 описаны устройство для изготовления маркировки на подложке и соответствующий этому способ. Устройство содержит реплицирующее устройство в виде ненагреваемой матрицы для тиснения и прижимную плиту, выполненную в виде ответного прижимного устройства. Матрица для тиснения имеет реплицирующую поверхность, структурированную формуемыми микроструктурами. Устройство представляет лазерное устройство, формирующее лазерное излучение, направляемое ответным прижимным устройством на подложку. У известного из уровня техники способа сначала с помощью пуансона для тиснения подложку прижимают к прижимной плите. За счет поглощения падающего на подложку непосредственно в зоне тиснения лазерного излучения подложка выборочно локально нагревается и доводится до температуры, при которой она может быть деформирована с длительным сохранением. За счет позиционирования лазерного луча формующие зоны могут быть выборочно отобраны и перенесены.

Применение этих способа и устройства затрудняется тем, что реплицирующее устройство выполнено в виде пуансона для тиснения. В результате этот способ ограничен пошаговой обработкой, что препятствует высокой производительности.

В основе изобретения лежит задача создания устройства и способа, которые обеспечивали бы изготовление преимущественно индивидуализированных маркировок на подложке, преимущественно пленке, с небольшими затратами на оборудование.

В соответствии с первым аспектом изобретения предусмотрен способ изготовления маркировки (45), например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке (43), преимущественно пленке, в частности переводной пленке, причем от управляемого источника энергии в реплицирующую поверхность реплицирующего устройства (41) вводят энергию в виде излучения, преимущественно лазерного излучения (30), для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны и причем формующую зону реплицирующей поверхности формуют на подложке (43) за счет контактирования реплицирующего устройства (41) с подложкой (43) под давлением, в котором используя дополнительный управляемый источник энергии, осуществляют поддержание температурного режима реплицирующей поверхности, по меньшей мере, на одном участке, ввод энергии в реплицирующую поверхность осуществляют посредством излучения источника энергии и от дополнительного управляемого источника энергии, так что, по меньшей мере, один участок реплицирующей поверхности выполняют в виде тепловой комбинированной зоны, при этом формующая зона формуется на подложке, причем выполненный в виде тепловой комбинированной зоны участок реплицирующей поверхности или дополнительный к тепловой комбинированной зоне участок реплицирующей поверхности непосредственно и/или косвенно образует формующую зону.

Кроме того, согласно указанному способу во время процесса формования температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства за пределами тепловой комбинированной зоны устанавливают равной температуре или в температурном диапазоне выше температуры перехода подложки в стеклообразное состояние и ниже температуры плавления подложки, а температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства в пределах тепловой комбинированной зоны равной температуре или в температурном диапазоне ниже температуры плавления подложки.

Кроме того, в способе согласно изобретению во время процесса формования температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства за пределами тепловой комбинированной зоны устанавливают равной температуре или в температурном диапазоне ниже температуры перехода подложки в стеклообразное состояние, а температуру реплицирующей поверхности реплицирующего устройства в пределах тепловой комбинированной зоны равной температуре или в температурном диапазоне выше температуры перехода в стеклообразное состояние и ниже температуры плавления подложки.

При этом согласно способу введенное для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны излучение подводят через подложку (43), преимущественно за пределами реплицирующего устройства или сквозь реплицирующее устройство, и в качестве реплицирующего устройства используют имеющий реплицирующую поверхность, вращающийся реплицирующий валок (41), при этом излучение вводят в реплицирующую поверхность реплицирующего валка до и/или во время контактирования тепловой комбинированной зоны с подложкой (43) для формования.

Кроме того, согласно указанному способу используют взаимодействующее с реплицирующим валком (41) ответное прижимное устройство, преимущественно ответный прижимной валик (42), а излучение для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны вводят в реплицирующую поверхность реплицирующего валка (41) через ответное прижимное устройство (42) или части ответного прижимного устройства (42).

А ввод излучения в реплицирующую поверхность реплицирующего валка (41) осуществляют в первом угловом положении реплицирующего валка (41), а процесс формования - за счет контактирования реплицирующей поверхности реплицирующего валка (41) с подложкой (43) во втором угловом положении реплицирующего валка (41), причем в направлении вращения реплицирующего валка (41) между первым и вторым угловыми положениями установлен промежуточный угол менее 30°, в частности менее 5°, при этом излучение воздействует на реплицирующую поверхность поверхностно и/или точечно последовательно.

Кроме того, согласно первому аспекту изобретения можно управлять положением точки падения излучения на реплицирующую поверхность за счет одно- или многомерного движения излучения и/или плотностью удельной мощности излучения в точке падения излучения на реплицирующую поверхность, а управляющая последовательность для управления источника энергии простирается по более чем одному обороту реплицирующего валка (41).

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрено устройство для осуществления способа согласно первому аспекту изобретения для изготовления маркировки (45), например цифр, букв, поверхностного узора, поверхностных или декоративных изображений, на подложке (43), преимущественно пленке, в частности переводной пленке, которое содержит выполненное в виде реплицирующего валка реплицирующее устройство (41), причем на наружной стороне реплицирующего валка выполнена реплицирующая поверхность, создающий излучение (30) управляемый источник энергии, преимущественно лазерную установку, причем излучение (30) для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны направлено, по меньшей мере, на один участок (70а, b) реплицирующей поверхности, ответное прижимное устройство (42) с ответной прижимной поверхностью, причем подложка (43) расположена между реплицирующей поверхностью реплицирующего устройства (41) и ответной прижимной поверхностью ответного прижимного устройства (42) для формования на подложке (43) формующей зоны в зоне (53) контактирования между реплицирующей поверхностью и подложкой (43), в котором предусмотрен дополнительный управляемый источник энергии в виде нагревательного устройства, поддерживающий температурный режим реплицирующей поверхности.

Согласно указанному устройству положение, в котором излучение в процессе облучения воздействует на участок реплицирующей поверхности, и положение зоны контактирования между реплицирующей поверхностью и подложкой (43) перекрываются и/или в направлении вращения реплицирующего валка (41) отстоят друг от друга на угол менее 30°.

Кроме того, излучение (30) для образования, по меньшей мере, одной формующей зоны направлено через ответное прижимное устройство (42) или части ответного прижимного устройства (42).

При этом согласно второму аспекту изобретения ответное прижимное устройство (42) преимущественно в зоне ответной прижимной поверхности выполнено проницаемым для излучения (30).

Кроме того, ответное прижимное устройство (42) выполнено в виде ответного прижимного валка (42).

Согласно изобретению ответное прижимное устройство (42) полностью или на отдельных участках выполнено в виде полого тела, преимущественно в форме полого цилиндра, в частности стеклянного полого цилиндра, преимущественно с внутренней поверхностью, параллельной ответной прижимной поверхности, и/или концентричной внутренней поверхностью и, в частности, с проницаемой для излучения стенкой (100) цилиндра.

При этом источник энергии, формирующий излучение (30) и/или блок отклонения луча, расположен внутри ответного прижимного устройства (42) или внутри реплицирующего валка (41), и излучение (30) для образования формующих зон подводят через подложку (43).

Кроме того, в устройстве согласно второму аспекту изобретения обеспечивается устройство, поддерживающее температурный режим реплицирующей поверхности, а именно охлаждающее устройство для охлаждения реплицирующей поверхности, в частности участков реплицирующей поверхности, при этом охлаждающее устройство выполнено в виде вентилятора для охлаждения газовым потоком или охлаждающего валка.

При этом в указанном устройстве согласно изобретению нагревательное устройство для нагрева реплицирующей поверхности, в частности участков реплицирующей поверхности, выполнено в виде вентилятора, лазерного нагревательного устройства, индуктивного нагревательного устройства, резистивного нагревательного устройства или создающего тепловое излучение устройства.

В способе согласно изобретению реплицирующее устройство сначала нагревают с помощью дополнительного источника энергии, так что зоны или, по меньшей мере, участки структурированной реплицирующей поверхности матрицы имеют первую температуру.

Затем реплицирующую поверхность реплицирующего устройства засвечивают излучением, так что часть излучения поглощается реплицирующей поверхностью и происходит ввод энергии в реплицирующую поверхность.

За счет взаимодействия нагрева реплицирующего устройства дополнительным источником энергии и выборочного нагрева излучением на реплицирующей поверхности возникают зоны с разными температурами, в частности, по меньшей мере, две зоны, в которых поддерживается разный температурный режим. Одна часть зон имеет преимущественно первую температуру, а другая - преимущественно вторую температуру, достигаемую за счет дополнительного ввода энергии излучением. Зоны со второй температурой можно назвать вследствие их возникновения тепловыми комбинированными зонами.

Процесс можно вести так, что либо первая, либо вторая температура соответствует рабочей температуре процесса формования, так что при формовании на подложке формуются с длительным сохранением либо участки с первой температурой, либо участки со второй температурой.

Индивидуализированная маркировка состоит преимущественно из формований участков реплицирующей поверхности, отобранных за счет описанного выше управления температурой для формования. Индивидуализация маркировки, т.е. изменение выбора формующих зон, может происходить за счет изменения распределения температуры на реплицирующей поверхности. Подобное изменение можно осуществлять посредством управления излучателем, например лазерной установкой, или соответствующими устройствами ведения и формирования луча.

В одном предпочтительном усовершенствовании способа первая температура лежит в диапазоне T_plast температур перехода в стеклообразное состояние (пластичности) соответствующей подложки, а вторая температура - в диапазоне T _fliess температур плавления (течения) соответствующей подложки, причем диапазон температур течения лежит выше диапазона температур пластичности.

Преимущественно первая температура составляет, по меньшей мере, 100°С, в частности, по меньшей мере, 170°С.

Температура пластичности является специфичной температурой для подложки, при которой формование приводит к длительно сохраняемой маркировке в подложке. Диапазон температур пластичности составляет преимущественно ±2% от этой специфичной температуры для подложки. Подобный типичный температурный диапазон составлял бы, например, 180°С±3,6°С.

Если реплицирующее устройство контактирует с подложкой под давлением, в то время как температура на одном участке лежит в диапазоне температур пластичности, то структурированная реплицирующая поверхность формуется с этого участка на подложке с длительным сохранением.

Если температура лежит в пределах диапазона температур течения, то после отделения матрицы от подложки деформированный материал подложки начинает плавиться (течь). За счет этого формованное в подложке поверхностное структурирование сглаживается, так что оно не сохраняется на подложке в виде оптически активных структур.

У этого варианта осуществления способа на подложке формуют участки, темперированные до температуры пластичности и не получившие дополнительного ввода тепла излучением. За счет излучения осуществляют негативный отбор участков.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления способа первая температура лежит в диапазоне T_elast температур эластичности соответствующей подложки, а вторая температура - в диапазоне T _plast температур пластичности соответствующей подложки, причем диапазон T_elast температур эластичности лежит ниже диапазона температур пластичности. Преимущественно вторая температура составляет, по меньшей мере, 100°С, в частности, по меньшей мере, 170°С.

Если реплицирующее устройство контактирует с подложкой под давлением, в то время как температура на одном участке лежит в диапазоне температур пластичности, то структурированная реплицирующая поверхность формуется с этого участка на подложке с длительным сохранением.

Участки, температура которых находится в диапазоне температур эластичности, вызывают лишь упругую деформацию подложки. После отделения реплицирующего устройства от подложки сформированные поверхностные структуры упруго спружинивают обратно, и подложка снова принимает приблизительно свою первоначальную поверхностную форму. На подложке не остается оптически активных структур.

У этого варианта осуществления способа тепловые комбинированные зоны переносятся, следовательно, выборочно. Дополнительный ввод тепла излучением представляет собой, следовательно, позитивный отбор участков.

Подложка может быть выполнена из нескольких слоев. У указанных температур или температурных диапазонов подложки речь идет, в частности, о температурах или температурных диапазонах термопластичного слоя, являющегося составной частью подложки. Другие слои подложки, например ее несущий слой, могут иметь другую температуру.

В предпочтительном варианте усовершенствования способа реплицирующее устройство выполнено в виде реплицирующего валка, причем ввод излучения в реплицирующий валок происходит в первом угловом положении реплицирующего валка, а контакт реплицирующего валка с подложкой - во втором угловом положении. Промежуточный угол между первым и вторым угловыми положениями в направлении вращения реплицирующего валка настолько мал, что созданная излучением в первом угловом положении тепловая комбинированная зона после вращения реплицирующего валка во втором угловом положении еще имеет резкие контуры. Это обеспечивается, например, тогда, когда возникшая за счет теплопроводности нерезкость скрытого теплового изображения меньше обратного требуемого разрешения способа реплицирования. Мерой нерезкости может служить определение кружка нерезкости из геометрической оптики.

В крайнем случае этот промежуточный угол может быть в пределах 0°, так что оба угловых положения перекрываются.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрено устройство, при этом реплицирующая поверхность реплицирующего устройства выполнена на наружной стороне реплицирующего валка.

Устройство согласно изобретению предназначено для нанесения или изготовления маркировки на подложке. Маркировка имеет поверхностное структурирование преимущественно дифракционного или голографического действия или преимущественно диффузно или направленно рассеивающую матовую структуру, которую способом реплицирования выполняют в термопластичном слое подложки, в частности тела. Подложка может иметь дополнительные слои из различных материалов и несущий слой. Маркировка может быть выполнена в виде фигуры, цифры, знака, поверхностного узора, поверхностного изображения, надписи, нумерации, защитного знака или в другом произвольном виде.

Маркировка может быть выполнена в подложке посредством реплицирующего устройства с реплицирующей поверхностью, имеющей поверхностное структурирование. Реплицирующее устройство может быть выполнено в виде реплицирующего валка цилиндрообразным, по меньшей мере, на отдельных участках формы с возможностью вращения вокруг своей коаксиально проходящей оси вращения. Поверхность цилиндра, в частности боковая поверхность цилиндра, может быть выполнена в виде реплицирующей поверхности.

Подложка расположена между реплицирующим валком и ответным прижимным устройством с образованием зоны контактирования.

Ответное прижимное устройство, которое может быть выполнено, например, в виде ответной прижимной плиты или ответного прижимного валка, имеет ответную прижимную поверхность, на которую, по меньшей мере, в зоне контактирования опирается подложка, так что реплицирующий валок может взаимодействовать с подложкой в зоне контактирования под давлением.

С помощью устройства согласно изобретению можно за счет излучения целенаправленно выбрать участки матрицы для выполнения тиснения с целью формования и, тем самым, выполнить индивидуализированными маркировки, образованные из формований участков. Особенно предпочтительно при этом, что индивидуализированная маркировка в виде выборки зон вместе с защитным признаком, а именно, например, дифракционными зонами, переносится за один общий процесс реплицирования. Далее устройство согласно изобретению за счет непрерывного, поэтапного принципа обеспечивает рентабельное производство.

Устройство предпочтительно может усовершенствоваться, если излучение подводится через ответное прижимное устройство. При этом излучение проходит сквозь ответное прижимное устройство, прежде чем попадет на реплицирующую поверхность для образования формующих зон.

Ответное прижимное устройство может быть выполнено согласно этому варианту осуществления изобретения также прозрачным. Ответное прижимное устройство или его части, в частности относящиеся к ответной прижимной поверхности участки, могут иметь вырезы и/или проницаемые для излучения вставки и/или состоять из проницаемого для излучения материала.

В модифицированных вариантах осуществления ответное прижимное устройство реализовано в виде ответного прижимного валка. Ответный прижимной валок выполнен при этом преимущественно в виде цилиндра, причем поверхность цилиндра выполнена в виде ответной прижимной поверхности. В частности, ответный прижимной валок установлен с возможностью вращения вокруг своей коаксиально проходящей оси вращения.

Подвод излучения, если ответное прижимное устройство реализовано в виде ответного прижимного валка, может происходить, например, следующими различными способами.

В первом случае излучение может проходить вне ответного прижимного валка и пронизывать подложку с направлением распространения излучения, ориентированным преимущественно под углом к обратной и/или передней стороне подложки, а затем попадать на реплицирующую поверхность.

Во втором случае излучение может пронизывать ответный прижимной валок вдоль всей радиальной протяженности ответного прижимного валка, причем излучение в обращенной от зоны контакта зоне ответного прижимного валка входит в ответную прижимную поверхность и снова выходит из ответной прижимной поверхности в зоне контактирования. При дальнейшем прохождении излучение может пронизывать подложку с направлением распространения излучения, ориентированным преимущественно под прямым углом к обратной и/или передней стороне подложки, а затем попадать на реплицирующий валок преимущественно в зоне контактирования.

В третьем случае, если ответный прижимной валок выполнен в виде полого тела, преимущественно в форме полого цилиндра, излучение, исходя из полости полого тела, может пронизывать стенку полого тела, в частности стенку цилиндра, так что излучение выходит из ответной прижимной поверхности преимущественно в зоне контактирования.

Устройство может быть усовершенствовано, в частности согласно последнему варианту осуществления, если внутри ответного прижимного устройства предусмотрен излучатель, преимущественно лазерная установка, или его части или блок отклонения луча.

В другом предпочтительном варианте осуществления устройства или способа к реплицирующей поверхности излучение подводят для образования формующих зон через подложку. Излучение попадает на обратную поверхность подложки и снова выходит на противоположной передней поверхности подложки, а затем попадает на реплицирующую поверхность. Подложка выполнена преимущественно проницаемой для излучения. В модифицированных вариантах осуществления подложка может частично или почти полностью поглощать излучение в одном или нескольких слоях. Направление распространения излучения внутри подложки может быть ориентировано перпендикулярно передней и/или обратной стороне подложки. В некоторых модификациях излучение пропускают через подложку под углом, в частности ориентируют к передней и/или обратной стороне подложки под углом 60-90°.

Устройство предпочтительно может быть усовершенствовано, если предусмотрено охлаждающее устройство для охлаждения реплицирующей поверхности, с помощью которого можно стереть или каким-либо образом модифицировать, в частности, введенное скрытое тепловое изображение.

Охлаждающее устройство может быть выполнено в виде вентилятора, причем воздушный поток, сформированный вентилятором, направлен на реплицирующую поверхность и охлаждает ее. Аналогичную функцию может выполнять охлаждение газовым потоком, причем у этого выполнения газовый поток, преимущественно поток инертного газа или азота, попадает на реплицирующую поверхность и также охлаждает ее.

В других вариантах осуществления охлаждающее устройство может быть реализовано в виде охлаждающего валка, который расположен с параллельным смещением относительно реплицирующего валка и контактирует с ним вдоль линейной поверхности. За счет теплового контакта между реплицирующим и охлаждающим валками возникает теплоотвод и, тем самым, охлаждение реплицирующего валка.

Охлаждающее устройство при использовании реплицирующего валка расположено преимущественно с возможностью воздействия на реплицирующую поверхность в зоне, лежащей в направлении вращения реплицирующего валка между зоной контактирования реплицирующего устройства и подложки и точкой падения излучения на реплицирующую поверхность.

В другом варианте осуществления устройства излучатель выполнен в виде лазерной установки. Эта лазерная установка может целесообразно располагать системой сканирования и/или системой проекционной литографии. Для использования системы сканирования лазерный луч формируют таким образом, что диаметр лазерного пятна при попадании на реплицирующее устройство находится преимущественно в диапазоне 0,05-2,0 мм. Это лазерное пятно, будучи последовательно записано системой сканирования, может направляться по реплицирующему устройству. Система сканирования может представлять собой при этом систему с отклоняющими устройствами, например отклоняющим зеркалом, или систему с «летучей» оптикой. Положение лазерного пятна на реплицирующем устройстве может быть измерено пользователем посредством управления, преимущественно контурного управления, так что лазерным пятном на реплицирующем устройстве могут быть гибко записаны различные геометрические формы, изображения, буквы и цифры. Реплицирующее устройство в других вариантах осуществления может поверхностно засвечиваться системой проекционной литографии. При этом луч может быть сформирован с возможностью отображения маски, например за счет четырехфокусной конструкции, на реплицирующем устройстве таким образом, что форма лазерного пятна соответствует форме вырезов маски. Маска может быть при этом жесткой маской или же матричным устройством из элементов, управляемым образом пропускающих или ослабляющих лазерный луч, которые могут представлять собой, например, подвижные зеркала или ЖК-элементы.

Согласно предпочтительному варианту осуществления может быть предусмотрено управляющее устройство, в частности произвольно программируемое управляющее устройство, которое преимущественно за счет управления излучателя управляет выбором облучаемых зон.

У этого предпочтительного варианта осуществления узоры маркировок выполняют в виде преимущественно цифровой информации, например в виде файла, создаваемой с помощью программ обработки изображений, компьютерных способов и т.п. Эту информацию преобразуют посредством управляющего устройства, в частности путем управления лазерной установкой, в зависимое от времени изменение плотности удельной мощности попадающего на реплицирующее устройство излучения. За счет управляемого выбора облучаемых зон определяют формующие зоны и, тем самым, узор маркировки.

Управление мощностью, направлением и/или плотностью удельной мощности лазерного излучения обеспечивает несколько режимов лазерного излучения.

Согласно первому режиму лазерное излучение в управляющих последовательностях включают и выключают, в результате чего на подложке изготавливают смещенные друг от друга маркировки. Выполнение этих различных маркировок может быть одинаковым или отличаться от маркировки к маркировке индивидуализированными признаками, например сквозной нумерацией.

Согласно второму режиму лазерное излучение непрерывно включают и перемещают точку падения лазерного луча на реплицирующий валок. Движение точки падения осуществляют попутно или встречно по отношению к реплицирующему валку, а также параллельно осевой протяженности реплицирующего валка. Движение осуществляют за счет параллельного смещения лазерного луча по отношению к самому себе или за счет углового отклонения лазерного луча.

В этом режиме маркировку можно изготовить с узором, изменяющимся в направлении подачи подложки. Прежде всего, этот режим обеспечивает то, что управляющие последовательности движений лазерного луча для изготовления отдельной маркировки могут осуществляться в течение нескольких оборотов реплицирующего валка, т.е. в течение нескольких рабочих циклов. Например, за счет этого можно изготовить на подложке в направлении подачи надпись любой длины. При видоизменении этого режима лазерное излучение постоянно включают, и происходит зависимое от времени изменение профиля лазерного луча.

Возможна также комбинация указанных режимов.

Устройство целесообразно далее усовершенствовать, если реплицирующая поверхность структурирована поверхностным рельефом. Этот поверхностный рельеф является негативом структур, переносимых на подложку в процессе формования. Реплицирующая поверхность может быть структурирована частично или полностью. Глубина поверхностного рельефа составляет преимущественно 0-20 мкм, в частности 0,1-0,5 мкм. Поверхностный рельеф, в частности, для образования дифракционной или голографической структуры на подложке может быть выполнен на отдельных участках или на всей поверхности в виде решетки. Шаг решетки, т.е. пространственная частота, составляет преимущественно 4000-10 линий/мм, в частности 1000 линий/мм. Реплицирующая поверхность может быть также разделена на участки, размеры которых преимущественно меньше 0,3 мм и которые отличаются друг от друга пространственной частотой, ориентацией решетки, видом решетки или другими параметрами.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения эти участки могут быть расположены, периодически повторяясь, в частности попеременно. Возможными вариантами осуществления являются те, у которых соответственно расположение различных участков, т.е., например, расположение двух-шести, преимущественно трех участков, образует совокупность точек изображения. Совокупности точек изображения могут быть расположены для формирования поверхностного изображения. Преимущественно названные в качестве примера три участка представляют за счет своей решетчатой конструкции три основных цвета. Эта совокупность точек изображения или же участки могут быть расположены на реплицирующей поверхности, регулярно или периодически повторяясь, например, в виде решетки или попеременно.

Поверхностный рельеф, в частности, для создания матовой структуры на подложке может быть также снабжен поверхностными структурами, имеющими стохастическое или квазистохастическое распределение. Матовая структура на подложке вызывает в качестве особого оптического эффекта диффузное рассеяние падающего на подложку света. Для создания матовой структуры поверхностный рельеф имеет поверхностные структуры, например риски, желобки, кратеры, отверстия и т.д., соответствующие формы и/или ориентирования которых могут быть выполнены однородными или произвольными и распределены на реплицирующей поверхности равномерно, стохастически или квазистохастически. Например, поверхностный рельеф может быть выполнен со структурой аналогично обработанной щеткой поверхности.

Реплицирующее устройство содержит согласно другому предпочтительному варианту осуществления печатную матрицу из металлической фольги, в частности из никеля или никелевого сплава. За счет использования металлической фольги из никеля или никелевых сплавов облегчается гальваническое формование дифракционной структуры оригинала. В качестве альтернативы этим материалам может быть также материал, который обладает особенно высоким поглощением для длины волны используемого лазерного излучения, в частности более высоким, чем у никеля, поглощением. Предпочтительным у этого варианта осуществления является то, что заметно уменьшена необходимая введенная энергия для формирования скрытого теплового изображения на реплицирующем устройстве, преимущественно на реплицирующей поверхности. Соответственно можно было бы использовать в устройстве лазеры меньшей мощности и, тем самым, более дешевые.

Особое преимущество устройства и способа в том, что с единственной матрицы можно формовать на подложке различные, например специфические для документа или личности, маркировки, причем участки этой матрицы могут быть для процесса формования выборочно активированы и дезактивированы.

Ниже примеры выполнения способа и устройств для изготовления маркировки описаны с помощью фигур, изображающих:

фиг.1а: изображен первый пример выполнения устройства для нанесения маркировки на подложку в разрезе;

фиг.1b: представлен температурный профиль на реплицирующей поверхности реплицирующего устройства на фиг.1а в системе координат и соответствующая температурному профилю маркировка в подложке в разрезе;

фиг.2а: представлен первый пример выполнения устройства на фиг.1а с видоизменением способа аналогично фиг.1а;

фиг.2b: изображен температурный профиль на реплицирующей поверхности реплицирующего устройства на фиг.2а и соответствующая температурному профилю маркировка в подложке аналогично фиг.1b;

фиг.3: изображено распределение тепла на участке реплицирующего устройства на фиг.1а при засвечивании лазерным лучом в схематичном разрезе;

фиг.4а, b: представлено схематичное пояснение принципа создания соответственно негативного и позитивного изображений;

фиг.5а, b: изображены участок поверхности реплицирующего устройства на фиг.1а и изготовленная с помощью устройства маркировка при схематичном виде сверху;

фиг.6а: изображен второй пример выполнения устройства для нанесения маркировки на подложку аналогично фиг.1а;

фиг.6b: изображены температурный профиль на реплицирующей поверхности реплицирующего устройства на фиг.6а и соответствующая температурному профилю маркировка в подложке аналогично фиг.1b.

На фиг.1а схематично изображена конструкция примера выполнения устройства для изготовления маркировки на подложке 43. Устройство содержит реплицирующий валок 41 и выполненное в виде ответного прижимного валка ответное прижимное устройство 42, расположенное осепараллельно реплицирующему валку 41 и со смещением вертикально вниз. Между реплицирующим валком 41 и ответным прижимным устройством 42 с горизонтальной ориентацией расположена пленочная подложка 43. Лазерное излучение 30 проникает через подложку 43 и попадает на реплицирующий валок 41. Путь прохождения лазерного излучения ниже описан более подробно.

Металлический или покрытый металлической оболочкой реплицирующий валок 41 выполнен в форме цилиндра, причем соответствующая боковая поверхность цилиндра в качестве реплицирующей поверхности выполнена с поверхностным структурированием в виде дифракционных тисненых структур 46. Дифракционные тисненые структуры 46 имеют глубину преимущественно 0-20 мкм и расстояние между линиями или пространственные частоты 10-4000 линий/мм.

Реплицирующий валок 41 нагревают с помощью управляемого внутреннего, т.е. действующего изнутри, источника тепла (не показан), так что может быть осуществлено поддержание температурного режима всей зоны реплицирующей поверхности с дифракционными тиснеными структурами 46.

Ответное прижимное устройство 42 выполнено в виде валка в форме цилиндра и изготовлено из резины или содержит резиновую оболочку. Соответствующая боковая поверхность цилиндра образует ответную прижимную поверхность, взаимодействующую с реплицирующей поверхностью реплицирующего валка 41.

Пленочная подложка 43 имеет направленную на фиг.1а вверх к реплицирующему валку 41 переднюю поверхность 103 и направленную на фиг.1а вниз к ответному прижимному устройству 42 обратную поверхность 102 и выполнена в виде многослойной компоновки толщиной менее 1 мм. Многослойная компоновка включает в себя термопластичный слой 51, пленку-основу 50 и опционально один или несколько, в частности, различных слоев 52, например металлизированные слои, интерференционные слои, защитные лаковые слои, отделяемые слои, слои материала-основы или клеевые слои.

Стрелки 48, 49 обозначают соответствующие направления вращения реплицирующего валка 41 и ответного прижимного устройства 42, причем реплицирующий валок 41 вращается по часовой стрелке, а ответное прижимное устройство 42 - против часовой стрелки. Стрелка 47 указывает направление подачи подложки 43, движущейся на фиг.1а влево. Реплицирующий валок 41, подложка 43 и ответное прижимное устройство 42 взаимодействуют между собой с возможностью прижатия реплицирующей поверхности с дифракционными тиснеными структурами 46 с определенным регулируемым давлением к подложке 43 во время вращения реплицирующего валка 41 и ответного прижимного устройства 42. Зона контактирования между реплицирующим валком 41, ответным прижимным устройством 42 и подложкой 43 образует реплицирующий зазор 53.

На фиг.1а лазерное излучение изображено в виде проходящей наискось направо вниз стрелки. Показанный путь прохождения лазерного излучения 30 начинается в зоне, расположенной под подложкой 43, т.е. на стороне обратной поверхности 102 подложки 43, и на стороне вхождения подложки в устройство. Лазерное излучение 30 ориентировано на реплицирующий валок 41, причем лазерное излучение 30 по всему пути прохождения расположено за пределами ответного прижимного устройства 42. Лазерное излучение 30 проникает через обратную поверхность 102 в подложку 43 под углом менее 30°. Точка проникновения лазерного излучения 30 в подложку 43 расположена в направлении подачи подложки 43 перед реплицирующим зазором 53. Угол проникновения измеряют против нормали к поверхности подложки 43 в точке проникновения. Лазерное излучение 30 пересекает подложку 43, выходит из передней поверхности 103 подложки 43 и попадает на реплицирующую поверхность.

На реплицирующей поверхности обозначены участки 70а, b. Речь идет о зоне реплицирующей поверхности, обработанной лазерным лучом.

В изображенном на фиг.1а положении устройства первый участок 70а реплицирующей поверхности находится в направлении вращения реплицирующего валка 41 в положении перед входом в реплицирующий зазор 53, а именно в положении, в котором участок 70а реплицирующей поверхности как раз облучается выходящим из подложки 43 лазерным излучением 30.

Во время работы устройства реплицирующий валок 41 вращается всегда по часовой стрелке, а участок 70а реплицирующей поверхности в дальнейшем процессе направляется после облучения через реплицирующий зазор 53. Там происходит формование в подложке 43 облученного участка 70а реплицирующей поверхности в виде маркировки.

Второй участок 70b реплицирующей поверхности находится в показанном на фиг.1а положении устройства в направлении вращения реплицирующего валка 41 в зоне за реплицирующим зазором 53. Этот участок 70b реплицирующей поверхности уже прошел фазы облучения перед реплицирующим зазором 53 и формования в реплицирующем зазоре 53. Соответствующая участку 70b реплицирующей поверхности формованная маркировка 45 находится в зоне подложки 43, которая в направлении подачи подложки 43 расположена за реплицирующим зазором 53.

У изображенного на фиг.1а варианта осуществления способа реплицирующую поверхность нагревают с помощью внутреннего управляемого источника тепла до температуры, находящейся в пределах диапазона T _elast температур эластичности.

За счет дополнительного ввода энергии посредством лазерного излучения 30 при облучении дополнительно нагреваются участки 70а, b реплицирующей поверхности. За счет комбинации ввода энергии посредством нагрева внутренним источником тепла и дополнительного ввода энергии посредством облучения лазерным излучением 30 в зоне участков 70а, b реплицирующей поверхности образуются тепловые комбинированные зоны. Эти тепловые комбинированные зоны представляют собой скрытые тепловые изображения, которые могут быть выполнены в виде простой геометрической формы, например окружности, многоугольника, замкнутого многоугольника, а также в виде буквы, цифры или символа.

Ввод энергии в примере на фиг.1а рассчитан таким образом, что тепловые комбинированные зоны, т.е. участки 70а, b реплицирующей поверхности, при контакте с подложкой 43 в реплицирующем зазоре 53 имеют температуру в пределах диапазона T_plast температур пластичности. Эти зоны формуются в подложке 43 с длительным сохранением.

Остальные зоны реплицирующей поверхности при контакте с подложкой 43 в реплицирующем зазоре 53 имеют температуру ниже диапазона T_plast температур пластичности, т.е. в диапазоне T_elast температур эластичности. Эти зоны формуются в подложке 43 не с длительным сохранением.

После формования в реплицирующем зазоре 53 может быть желательным стереть текущее скрытое тепловое изображение и привести реплицирующую поверхность в состояние, в котором можно было бы создать новое скрытое тепловое изображение.

Для стирания текущего скрытого теплового изображения в направлении вращения реплицирующего валка 41 за реплицирующим зазором 53 предусмотрена зона охлаждения. Реплицирующая поверхность проходит эту зону охлаждения и взаимодействует с охлаждающим устройством (не показано). Реплицирующая поверхность охлаждается за счет этого до температуры ниже диапазона T _plast температур пластичности.

Затем осуществляют новое осуществление поддержания температурного режима реплицирующей поверхности до температуры ниже температурного диапазона T _elast.

Стирание скрытого теплового изображения происходит, следовательно, за счет управляемого изменения температуры реплицирующей поверхности.

В качестве альтернативы или в дополнение к указанному стирание скрытого теплового изображения осуществляется самопроизвольно за счет теплопроводности в виде побледнения скрытого теплового изображения.

Принцип способа изготовления маркировки 45 на подложке 43, как он применяется на фиг.1а, еще раз поясняется с помощью фиг.1b.

На фиг.1b изображена система координат, показывающая температуру реплицирующей поверхности при прохождении через реплицирующий зазор 53 в виде температурного профиля Т. Далее в увеличенном разрезе показана зона подложки 43 на фиг.1а, несущая соответствующую температурному профилю Т маркировку 45.

В системе 20 координат на вертикальной оси Y нанесены температуры реплицирующей поверхности в процессе формования в реплицирующем зазоре 53. На горизонтальной оси Х системы 20 координат нанесены соответствующие положения на реплицирующей поверхности вдоль окружности реплицирующего валка 41.

Температурная шкала на оси Y качественно разделена на три области. Первая область - это диапазон T_elast температур эластичности. Вышележащая область с более высокими температурами - это диапазон T_plast температур пластичности. Лежащая над ней самая высокая область - это диапазон T _fliess температур течения.

Для пояснения воздействий температур на реплицирующей поверхности в процессе формования на результат этого процесса под системой 20 координат изображен соответствующий температурному профилю Т участок подложки 43. Подложка 43 в своей продольной протяженности ориентирована параллельно оси Х системы 20 координат.

Изображенный вдоль оси Х температурный профиль реплицирующей поверхности разделен на три области I, II, III.

В областях I и III реплицирующая поверхность при прохождении через реплицирующий зазор 53 имеет температуры в пределах диапазона T_elast температур эластичности. В области II температура при прохождении через реплицирующий зазор 53 лежит в пределах диапазона T_plast температур пластичности.

При контакте реплицирующей поверхности с подложкой 43 в области I структуры формируются в подложке 43 в виде упругих деформаций. После отделения реплицирующей поверхности от подложки 43 последняя в этих областях снова спружинивает обратно в свою первоначальную форму, и в подложке 43 не сохраняется никакого поверхностного структурирования.

В области II при контакте реплицирующей поверхности с подложкой 43 в последней формуется длительно сохраняющаяся маркировка. Изображенная на фиг.1b маркировка соответствует маркировке 45 на фиг.1а.

В области III аналогично области II при контакте реплицирующей поверхности с подложкой 43 в последней не формируется никакое поверхностное структурирование.

Маркировку 45 изготавливают изображенным на фиг.1а, b способом на подложке 43, у которой формованы только облученные лазерным лучом участки 70а, b реплицирующей поверхности, т.е. тепловые комбинированные зоны. Изготовленная таким образом маркировка 45 называется далее также позитивным изображением.

Ниже описаны зависимый от времени побочный эффект изображенного на фиг.1а, b способа и его компенсация.

На фиг.1а ввод энергии в участок 70а реплицирующей поверхности посредством лазерного излучения 30 происходит в зоне на вращающемся реплицирующем валке 41 перед реплицирующим зазором, а именно в положении, которое отстоит от реплицирующего зазора 53 на угловое расстояние примерно 20°. Из пространственного расстояния между положениями облучения и формования вытекает временной промежуток между процессами облучения и формования.

Временной промежуток приводит к тепловым потерям (энергетическим потерям) в тепловых комбинированных зонах, например, из-за теплопроводности. В крайнем случае этот эффект может привести к тому, что тепловые комбинированные зоны в реплицирующем зазоре 53 имеют температуру ниже диапазона T_plast температур пластичности.

Для компенсации тепловых потерь ввод энергии лазерным излучением 30 соответственно повышают, так что в тепловых комбинированных зонах при прохождении через реплицирующий зазор 53 гарантирована температура в пределах диапазона T_plast температур пластичности. Повышение может быть рассчитано таким образом, что тепловые комбинированные зоны после облучения сначала имеют температуру в пределах диапазона T_fliess температур течения и вплоть до достижения реплицирующего зазора 53 охлаждены до температуры в пределах диапазона T_plast температур пластичности.

Описанный побочный эффект может возникнуть не только в связи с температурой или температурным диапазоном T_plast, но и аналогичным или схожим образом при других температурах или температурных диапазонах, например T_fliess, T_elast. Компенсация может происходить аналогично описанным выше действиям.

На фиг.2а изображен такой же пример выполнения устройства, что и на фиг.1а, со вторым выполнением способа, причем различие между выполнениями способа заключается в управлении температурой.

За счет дополнительного ввода энергии лазерным излучением 30 облученные участки 70а, b реплицирующей поверхности дополнительно нагреваются. Ввод энергии рассчитан таким образом, что участки 70а, b реплицирующей поверхности при контакте с подложкой 43 в реплицирующем зазоре 53 имеют температуру в пределах диапазона T_fliess температур течения.

Необлученные зоны имеют при контакте с подложкой 43 в реплицирующем зазоре 53 температуру в температурном диапазоне T_plast , а облученные - температуру в пределах температурного диапазона T_fliess.

У этого второго варианта осуществления способа формуют только зоны реплицирующей поверхности, являющиеся дополнительными к облученным лазерным излучением 30 участкам 70а, b реплицирующей поверхности, т.е. дополнительными к тепловым комбинированным зонам.

Стирание полученного таким образом скрытого теплового изображения еще раз схематично поясняется на фиг.2b в том же виде, что и на фиг.1b, причем, следовательно, температурная характеристика Т иная, нежели на фиг.1b.

Температурный профиль Т реплицирующей поверхности на фиг.2b при прохождении через реплицирующий зазор 53 находится в областях I и III в диапазоне T_plast температур пластичности, а в области II температура лежит в пределах диапазона T_fliess температур течения.

В области I при контакте реплицирующей поверхности с подложкой 43 в последней формуется маркировка с длительным сохранением.

При контакте реплицирующей поверхности в области II с подложкой 43 структуры формируются в подложке 43 сначала в виде пластических деформаций. После отделения реплицирующей поверхности от подложки 43 ее материал начинает течь, так что выполненное поверхностное структурирование в подложке 43 не имеет длительного сохранения.

В области III аналогично области I при контакте реплицирующей поверхности с подложкой 43 в последней создается поверхностное структурирование.

Подложка 43 на фиг.2b имеет в соответствующих областям I и III зонах поверхностное структурирование, а в соответствующей области II зоне поверхностный профиль почти восстановлен, и поверхность почти плоская или имеет стохастическую структуру. В любом случае области I, II, III визуально различимы.

Изображенным на фиг.2а, b способом на подложке 43 изготавливают маркировку 45, у которой формованы только зоны, не облученные лазерным излучением 30. Подобная маркировка называется далее негативным изображением.

На фиг.3 изображен разрез реплицирующего устройства 35, соответствующего реплицирующему валку 41 на фиг.1а. Реплицирующее устройство 35 снабжено на своей реплицирующей поверхности поверхностным структурированием 36. Изотермами 32 поясняется распределение тепла в реплицирующем устройстве в зоне поверхностного структурирования 36. Для простоты показаны только три изотермы 32, которые отделяют друг от друга области с разными температурами Т₁, Т ₂, Т₃. Далее показано лазерное излучение 30, которое направлено на реплицирующую поверхность с поверхностным структурированием 36 и падает на нее, а также схематичное обозначение поглощающего объема 31.

Реплицирующее устройство 35 на первом этапе вблизи реплицирующей поверхности с поверхностным структурированием 36 посредством управляемого источника тепла нагревают в показанных здесь областях I, II, III до первой температуры T₁. На следующем этапе, который по времени может также совпадать с первым этапом, реплицирующее устройство 35 в области II засвечивают лазерным излучением 30. При этом лазерное излучение 30 поглощается реплицирующей поверхностью с поверхностным структурированием 36 в поглощающем объеме 31. Ввод энергии в поглощающий объем 31 вызывает то, что температура поглощающего объема, исходя от температуры T₁ , повышается до температуры Т₃. За счет теплопроводности температурный диапазон T₁ смещается дальше в реплицирующее устройство, и происходит распределение тепла, как показано на фиг.3. В зависимости от начальной температуры T₁ и ввода энергии, а также положения и протяженности лазерного луча на реплицирующей поверхности может быть получен температурный профиль на фиг.1b для позитивного изображения или температурный профиль на фиг.2b для негативного изображения.

На фиг.4а, b изображен принцип того, каким образом за счет различных вариантов осуществления способа может быть получен индивидуализированный защитный признак. Слева при виде сверху показан участок реплицирующей поверхности, например реплицирующего валка 41 из фиг.1а со структурированной поверхностью 2. Справа при виде сверху показан фрагмент 4 подложки по окончании процесса формования, например подложки 43 на фиг.1а.

На фиг.4а k-образный участок 3 поверхности 2 имеет температуру Т, лежащую в пределах диапазона T_plast температур пластичности подложки. За пределами этого диапазона поверхность 2 имеет температуру, лежащую за пределами диапазона T _plast температур пластичности. В процессе отформовывания с этим распределением температуры на подложке 43 возникает позитивное изображение 5, зеркально-симметричная k-образная поверхность которого заполнена отпечатком поверхностного структурирования структурированной поверхности 2.

На фиг.4b k-образная поверхность имеет температуру Т за пределами, а остальные зоны поверхности 2 - температуру Т в пределах диапазона T_plast температур пластичности. Результирующий в процессе формования из этого распределения температуры длительно сохраняющийся оттиск на подложке 43 представляет собой негативное изображение 6, причем зоны, являющиеся дополнительными к зеркально-симметричной k-образной поверхности, заполнены оттиском поверхностного структурирования структурированной поверхности 2.

На фиг.5а изображен фрагмент реплицирующей поверхности реплицирующего валка 41 на фиг.1а с дифракционной тисненой структурой 46, разделенной на различные участки. Эти участки образованы ограниченным числом дифракционных узоров, которые отличаются друг от друга пространственной частотой, глубиной рельефа, азимутом, кривизной решетки, формой профиля или другими параметрами. На фиг.5а, представляя многие возможности, показаны участки с тремя различными дифракционными узорами, в частности с разным азимутом, а именно 80, 81, 82. Каждый участок 80, 81, 82 имеет соответственно только один дифракционный узор. Эти различные участки 80, 81, 82 расположены равномерно попеременно в виде пикселей. Преимущественно участки 80, 81, 82 выполнены в виде ограниченных поверхностных полей квадратного контура, например, с длиной сторон, меньше или равной 0,3 мм. С помощью представленного способа можно за счет засвечивания излучением, в частности лазерным излучением, активировать или дезактивировать участки 80,81,82 для переноса с реплицирующего валка на подложку для получения в процессе реплицирования позитивного или негативного изображения. Полученное подобным образом изображение 85 имеет формования 80 , 81 , 82 участков 80, 81, 82.

У этого варианта осуществления участки 80, 81, 82 дифракционной тисненой структуры 46 были отобраны за счет распределения тепла в реплицирующем устройстве таким образом, что в изображении 85 возникают участки 86, 87, 88, каждый из которых имеет только один вид дифракционных узоров, т.е. образован только одним видом формований 80 , 81 , 82 , а именно участок 86 исключительно формованиями 81 , участок 87 исключительно формованиями 82 , а участок 88 исключительно формованиями 80 . При рассмотрении изображения 85 эти состоящие из отдельных формований участки 86,87,88 представляются в виде полноповерхностных однородных участков изображения, как они известны из традиционно созданных изображений, с тем отличием, что участки 86, 87, 88 обладают особыми оптическими свойствами, например голографическими.

На фиг.5b слева аналогично фиг.5а изображен другой фрагмент реплицирующей поверхности реплицирующего валка 41 на фиг.1а с дифракционной тисненой структурой 46. Дифракционная тисненая структура 46 снова разделена на различные участки 80, 81, 82. Справа на фиг.5b схематично показано другое изображение 95, возникшее после отбора и формования участков 80, 81, 82 описанным способом. Изображение 95 имеет участки 96, 98 и участки 97, 99. Участки 96, 98 выполнены в виде цифры, а именно 1 и 5, и заполнены формованиями одного рода, а именно формованием 82 . Участки 97, 99, напротив, выполнены в виде букв А и D и состоят из множества формований 81 . Формования 81 , 82 на фиг.5b отличаются расположением, в частности азимутальным ориентированием, дифракционных решеток, причем на фиг.5b дифракционные решетки расположены у формования 82 лежа, а у формования 81 стоя. Разное расположение дифракционных решеток вызывает зависимый от угла дифракционный эффект, так что участки 96, 98 и 97, 99 помимо своей геометрической информации цифры и буквы, несут дополнительно еще голографическую информацию. У изображения 95 под первым углом зрения видны только первые знаки 96, 98, а под вторым углом - только вторые знаки 97, 99.

На фиг.6а изображен второй вариант осуществления устройства для изготовления маркировки в таком же виде, что и устройство на фиг.1а. Изображенное на фиг.6а устройство содержит аналогично устройству на фиг.1а узел из реплицирующего валка 41, подложки 43 и ответного прижимного устройства 42. На фиг.6а, однако, ответное прижимное устройство 42 и расположение и путь прохождения лазерного луча 30 отличаются от фиг.1а. Уже описанный в связи с фиг.1b принцип способа еще раз поясняется на фиг.6b.

В варианте осуществления на фиг.6а ответное прижимное устройство 42 выполнено в форме полого цилиндра с полостью 101 и стенкой 100 цилиндра, причем наружная сторона стенки 100 цилиндра выполнена в виде ответной прижимной поверхности. Внутренняя поверхность стенки 100 цилиндра расположена концентрично ответной прижимной поверхности. Стенка 100 цилиндра состоит из проницаемого для излучения материала, например стекла или пластика.

Лазерное излучение 30, исходя из полости 101, направлено на реплицирующий валок 41. Лазерное излучение 30, исходя из полости 101, проникает через внутреннюю поверхность в стенку 100 цилиндра, пересекает стенку 100 цилиндра и выходит из нее через ответную прижимную поверхность. На дальнейшем пути прохождения лазерное излучение 30 пересекает подложку 43. После выхода из подложки 43 лазерное излучение 30 облучает участок 70а реплицирующей поверхности, расположенный в зоне реплицирующего зазора 53. Тепловая комбинированная зона образуется в этом варианте осуществления, следовательно, только непосредственно в зоне реплицирующего зазора 53.

В других вариантах осуществления изобретения части источника лазерного излучения или весь источник лазерного излучения, например диодный лазер, встроен в реплицирующий валок 41, или подвод лазерного излучения 30 в полость 101 происходит, например, через один или несколько световодов или через открытую, проходящую коаксиально реплицирующему валку 41 направляющую. Кроме того, в реплицирующем валке 41 могут быть предусмотрены устройства для ведения или формирования луча, например устройства сканирования.

Способ изготовления маркировки и устройство управления лазерным излучением 30, а также конструктивные или функциональные выполнения аналогичны выполнениям первого варианта осуществления устройства на фиг.1а, так что и с помощью устройства на фиг.6а можно создавать позитивные и негативные изображения.