CN108367585A - 用于制作安全文件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制作第一安全文件的方法，该安全文件包括：第一图像元件周期阵列，该第一图像元件周期阵列被应用至透明基底的第一表面且在第一方向上延伸；以及第一显露元件周期阵列，该第一显露元件周期阵列被应用至基底的相对表面且在第二方向上延伸，第一显露元件周期阵列与第一图像元件周期阵列叠加，使得可以在至少第一视角与第二视角之间观察到光学可变效果。该方法包括如下步骤：(a)确定莫尔带的一个或多个特性，由于第一方向与第二方向不同，所以在安全文件相对于观察者在至少第一视角与第二视角之间移动期间，该莫尔带能够或者会被观察到过渡越过第一图像元件周期阵列；(b)将第一图像元件周期阵列和/或第一显露元件周期阵列的至少一个维度约束为小于莫尔带中的至少一个的宽度；以及(c)使得如在步骤(b)中陈述的那样被约束的第一图像元件周期阵列和第一显露元件周期阵列被制作作为安全文件的一部分。

Description

用于制作安全文件的方法
技术领域
本发明总体涉及将安全元件用作防伪措施的安全文件，并且具体地涉及这种安全文件的制作。
背景技术
已知提供了如下光学可变装置，其中，双凸(部分圆柱形)透镜阵列聚焦于包含多组交错的图像元件的物体平面。每组图像元件(条)属于不同的图像，使得不同的图像随着视角发生变化而变得可见。由包含多组交错的图像元件的光学可变装置产生的效果有时被称为“翻转图像”效果。如果要产生双通道翻转图像，则需要两组交错图像元件。
可以通过使用卷对卷透镜压纹工艺来将双凸透镜应用至基底。在已经完成了该工艺之后，然后将包括压纹透镜的材料卷切割为矩形片材且送至钞票印刷机。然后通过钞票印刷机使用单张印刷工艺来将被设计为实现翻转图像效果的双凸图像应用至双凸透镜的反面。最后，将在钞票印刷机的输出处的印张切割为单个钞票。
在以该方式制作的钞票中，通常引入了透镜-至-印刷偏斜量。由于钞票纸张非常薄，所以所使用的双凸透镜必须非常小，这又会导致在制作期间引入的任何透镜-至-印刷偏斜远比在常规双凸单张印刷中的情况要更重要。
在制作期间引入的透镜-至-印刷偏斜可以在翻转图像效果中引入莫尔条纹。在双通道翻转图像的情况下，在理想条件下，在第一视角下通过双凸透镜只看到两个图像中的一个，并且在另一视角下通过双凸透镜看到两个图像中的另一个。然而，如果在印刷图像与双凸透镜之间引入了偏斜，则可能会导致莫尔图案或者条纹。在这种情况下，在使钞票旋转时，不是在两个图像之间“硬”翻转，而是斜纹莫尔带滚过所看到的图像，从而显露出在莫尔带中的一个图像和在莫尔带外部的另一图像。
需要一种用于制作钞票或者其它安全文件的方法，该方法会使不良莫尔条纹或者图案对由形成安全文件的一部分的安全装置投射的图像或者多个图像的影响最小化。
发明内容
本发明的一个方面提供一种用于制作第一安全文件的方法，该第一安全文件包括：
透明基底；
第一图像元件周期阵列，该第一图像元件周期阵列被应用至基底的第一表面并且在第一方向上延伸；以及
第一显露元件周期阵列，该第一显露元件周期阵列被应用至基底的相对表面并且在第二方向上延伸，第一显露元件周期阵列与图像元件叠加，使得可以在至少第一视角与第二视角之间观察到光学可变效果，
该方法包括如下步骤：
a.确定莫尔带的一个或多个特性，由于第一方向与第二方向不同，所以在安全文件相对于观察者在至少第一视角与第二视角之间移动期间，该莫尔带能够或者会被观察到过渡越过图像元件；
b.将第一图像元件周期阵列和/或第一显露元件周期阵列的至少一个维度约束为小于莫尔带中的至少一个的宽度；以及
c.使得如在步骤(b)中陈述的那样被约束的第一图像元件周期阵列和第一显露元件周期阵列被制作作为安全文件的一部分。
有利地，通过以该方式来约束图像元件阵列和/或显露元件阵列的延展度，在钞票或者其它安全文件在各个视角之间移动期间，一个或多个莫尔带不会出现在放大图像元件上。
在本发明的一个或多个实施例中，莫尔带的一个或多个特性可以通过如下方式在步骤a中被确定：
制作包括第二显露元件周期阵列和第二图像元件周期阵列的校准安全文件，该第二显露元件周期阵列和第二图像元件周期阵列与第一图像元件周期阵列和第二图像元件周期阵列相同，只是其在充足区上延伸以便能够在安全文件的移动期间观察到莫尔带过渡越过图像元件；以及
测量所观察到的莫尔带的一个或多个特性。
在该实施例中，使用图像元件阵列来有效地执行测试生产运行，该图像元件阵列足够大以确保在安全文件在第一视角与第二视角之间移动时一个或多个莫尔带过渡越过放大图像元件。可以对莫尔带的特性(诸如，莫尔周期、莫尔半周期、莫尔带从图像元件阵列延伸的方向进行的角度偏移或者偏斜以及莫尔带本身的宽度)进行分析，以便设计具有小于至少一个莫尔带的宽度的至少一个维度的图像元件阵列。
在本发明的其它实施例中，莫尔带的一个或多个特性可以通过如下方式在步骤a中被确定：
确定可能在制作第一安全文件期间由一个或多个制作步骤引入的在第一图像元件周期阵列与第一显露元件周期阵列之间的最大偏斜；以及
从最大偏斜来推导莫尔带的一个或多个特性。
例如，可以通过将卷对卷透镜压纹偏斜、切片偏斜、在单张进给印刷机处的进给偏斜以及/或者由安全文件印刷机引入的印刷失真偏斜加起来以确定最大透镜-至-印刷偏斜，然后从该总偏斜推导出图像元件阵列的一个或多个维度的最大可允许大小。
在一个或多个实施例中，莫尔带的特性包括如下任何一个或多个：表示最小莫尔带的宽度的莫尔周期或者其它值；以及表示莫尔带从第一方向的角度偏移的特性的莫尔角。
在一个或多个实施例中，显露文件周期阵列显露来自第一视角的第一图像通道和来自第二视角的第二图像通道；并且该或者每个图像元件周期阵列包括形成可在第一图像通道中看到的第一图像的第一组图像元件。
该或者每个图像元件周期阵列可以进一步包括形成可在第二图像通道中看到的第二图像的第二组图像元件。
在一个或多个实施例中，第一显露元件周期阵列显露来自第三视角的第三图像通道；该或者每个图像元件周期阵列包括形成可在第三图像通道中看到的第三图像的第三组图像元件。
在一个或多个实施例中，显露元件是用于放大图像元件的透镜元件。
在一个或多个实施例中，显露元件是线。
定义
安全文件或者代币
如本文所使用的，术语“安全文件和代币”包括价值和证明文件的所有类型的文件和代币，包括但不限于：诸如纸币和硬币等货币物件、***、支票、护罩、身份证、证券和股票、驾照、契证、诸如飞机票和火车票等旅行文件、门禁卡和门票、出生、死亡和结婚证书以及成绩单。
本发明尤其但并不排外地适用于诸如钞票或者证明文件等安全文件或者代币，诸如，由应用有一层或多层印刷的基底形成的身份证或者护罩。本文所描述的衍射光栅和光学可变装置也可以应用于其它产品，诸如，包装物。
安全装置或者特征
如本文所使用的，术语“安全装置或者特征”包括意在防止安全文件或者代币被伪造、复制、更改或者篡改的大量安全装置、元件或者特征中的任一个。安全装置或者特征可以设在安全文件的基底中或者上或者设在被应用至基部基底的一个或多个层中或者上，并且可以呈各种形式，诸如，嵌入在安全文件的各个层中的安全丝；安全油墨，诸如，荧光、冷光和磷光油墨、金属油墨、彩虹光油墨、光致变色、热变色、水致变色或者压致变色油墨；印刷和压纹特征，包括浮雕结构；干扰层；液晶装置；透镜和双凸结构；光学可变装置(OVD)，诸如，包括衍射光栅、全息图和衍射光学元件(DOE)的衍射装置。
基底
如本文所使用的，术语“基底”指形成安全文件或者代币的基础材料。基础材料可以是纸或者其它纤维材料，诸如，纤维素；塑料或者聚合物材料，包括但不限于，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴向聚丙烯(BOPP)；或者两种或更多种材料的复合材料，诸如，纸和至少一种塑料材料的层压物或者两种或更多种聚合物材料的层压物。
透明窗口或者半窗口
如本文所使用的，术语“窗口”指安全文件中的与应用了印刷的大体上不透明的区域相比透明的或者半透明的区。窗口可以是完全透明的使得其允许光线的透射大体上不受影响，或者其可以是部分地透明的或者半透明的以便部分地允许光线的透射而不允许通过窗口区清楚地看到物体。
窗口区可以通过在形成窗口区的区域中省略至少一个乳浊层而形成在聚合物安全文件中，该聚合物安全文件具有至少一层透明聚合物材料以及被应用至透明聚合物材料基底的至少一侧的一个或多个乳浊层。如果乳浊层被应用至透明基底的两侧，则可以通过在窗口区中省略透明基底的两侧上的乳浊层来形成完全透明窗口。
在下文称为“半窗口”的部分透明或者半透明区可以在两侧都具有乳浊层的聚合物安全文件中通过只在窗口区中的安全文件的一侧上省略乳浊层来形成，使得“半窗口”不完全透明，但允许一些光线穿过而不允许通过半窗口清楚地看到物体。
可替代地，基底能够由大体上不透明的材料形成，诸如，纸或者纤维材料，其中，在纸或纤维基底中的切口或者凹槽中***透明塑料材料的***件来形成透明窗口或者半透明半窗口区。
乳浊层
一个或多个乳浊层可以被应用至透明基底以增加安全文件的不透明度。乳浊层是使得LT＜L0，其中，L0是入射在文件上的光线量，并且LT是透射通过文件的光线量。乳浊层可以包括各种乳浊涂层中的任何一个或多个。例如，乳浊涂层可以包括分散在热活化的可交联聚合物材料的粘合剂或者载体内的颜料，诸如，二氧化钛。可替代地，透明塑料材料的基底可以被夹层在随后可以将标记印刷或者以其它方式应用至其上的纸或者其它部分地或者大体上不透明的材料的各个乳浊层之间。
附图说明
现在将参照附图对本发明的实施例进行描述。应当理解，仅仅是通过图示的方式给出了实施例并且本发明不受该图示的限制。在附图中：
图1是用于用在安全文件中的安全装置的一个实施例的剖面侧视图，该安全装置包括双凸透镜、基底和成像元件；
图2是来自图1中示出的安全装置的选择的透镜元件和图像元件的平面图；
图3描绘了形成单独图像的两组图像元件，当从单独的视角来观看图1中示出的安全装置时，可以观察到该单独的图像；
图4是用于生产包括在图1中示出的安全装置的安全文件的第一设备的示意代表图，并且明显地包括透镜压纹布置；
图5是由图4的设备生产的部分制作的安全文件的剖面侧视图；
图6是在制作包括图1中示出的安全装置的安全文件期间执行的切片操作的平面图；
图7是在制作包括图1中示出的安全装置的安全文件期间使用的单张进给印刷机的示意；
图8至图10是莫尔图案或者条纹的图形代表，当用户从各个视角观察时，该莫尔图案或者条纹可以过渡越过图1中示出的安全装置的放大图像元件；
图11和图12分别描绘了由各组图像元件形成的且在图1的安全装置中交错的不同图像；
图13是莫尔图案或者条纹过渡越过可由用户观察到的放大图像元件的图形代表；
图14是根据本发明的一个或多个实施例用于约束图1中示出的安全装置的图像元件的大小的莫尔带的特性的图形代表；
图15是这些约束的图形代表或者在图1的安全装置的成像元件的一个或多个维度上的应用；
图16是包括透镜元件周期阵列和分别由一系列图像元件组成的5个交错图像的安全装置的示意代表图；并且
图17是用于用在安全文件中的安全装置的又一实施例的剖面图，该安全装置包括印刷线、基底和图像元件。
具体实施方式
参照图1，其中示出了安全装置10的一个实施例，该安全装置10形成钞票或者其它安全文件的一部分。安全装置10包括透镜元件14的周期阵列12。装置10进一步包括基底16，基底16具有上表面18和下表面20。透镜元件14的阵列12被应用至上表面18，而下表面20是承载图像元件周期阵列22的物体平面。在这种情况下，图像元件周期阵列22包括与形成第二图像的第二组图像元件26交织的形成第一图像的第一组元件24。
透镜元件14的周期阵列12和图像元件周期阵列22形成双凸成像装置，其中，透镜元件是双凸(部分圆柱形)透镜，其至少部分地聚焦于多组交错图像元件的物体平面上。尽管图1中的双凸透镜被示出为在一定程度上未聚焦，如在WO2010099571中描述的，但在相同环境下也可以使用聚焦透镜。为了清晰起见，在图1的截面图中将图像元件组24示出为稍微从图像元件组26偏移。
第一组图像元件的相邻图像元件24的左侧边缘与相关联的透镜元件14的左侧边缘对齐，通过相关联的透镜元件14会看到图像元件24。第二组图像元件的图像元件26的左手侧边缘与同透镜元件14相关联的光学轴线对齐。图像元件24和36在物体平面20中呈交错关系以便形成翻转图像的第一通道和第二通道。
在图2中，透镜元件14具有聚焦区域28，使得每个透镜元件14用于放大该聚焦区域内的一个或多个图像元件的部分或者多个部分。聚焦区域28相对于图像元件24、26在物体平面20中的准确定位取决于用户的视角。例如，从图2中描绘的视角来看，聚焦区域28几乎完全与其中一个图像元件24重叠，并且仅仅包括成像元件26的非常小的部分。在这种情况下，第一组图像元件的图像元件24应该是可见的以便显示翻转图像的第一通道，而第二组的图像元件26应该不能被看见。因此，当从图2中示出的视角来看时，透镜元件阵列和图像元件阵列22产生图像元件24的明显强度30，但对于图像元件26仅仅产生减小强度32。
如在图3中示出的，当从图2中示出的视角来看时，观看者的纯粹印象是与呈由第一组图像元件24产生的字符“5”的形式的前景区域42相对应的第一图像40。由于存在来自第二组图像元件26的串扰(即是说，由聚焦区域28与图像元件26的小重叠产生的减小强度图像32)，所以在背景中看到字符“A”的影子44。
随着装置倾斜，字符“A”变得越来越突出，这是由于聚焦区域28的宽度的更大比例与图像元件26重叠，并且字符“5”逐渐变得柔和，直到两个字符“5”和“A”变得不可区分。在进一步倾斜时，字符“A”46变为图像48的更为突出的部分，其中，来自字符“5”的图像元件24的串扰50形成背景52。
在图4中描绘了用于内嵌地制作包括图1中示出的安全装置10的安全文件的一部分的示例性设备80。半透明或者透明材料(诸如，聚丙烯或者PET)的连续基材82在包括辊子组件的第一处理站84处经受粘合促进工艺。合适的粘合促进工艺有：火焰处理、电晕放电处理、等离子处理或者相似处理。
在包括辊子组件的第二处理站88处应用粘合促进层86。合适的粘合促进层是尤其适合于促进UV可固化涂层粘合至聚合物表面的粘合促进层。粘合促进层可以具有UV固化层、溶剂基层、水基层或者这些层的任何组合。优选地，粘合促进层具有包括聚乙烯紫萝铜环的底漆层。底漆层还可以包括交联剂，例如，多功能异氰酸盐。
在同样包括辊子组件的第三处理站90处，将辐射敏感涂层应用至粘合促进层86的干燥表面。可以经由柔性版印刷、凹版印刷或者丝网印刷工艺来应用辐射敏感涂层。
辐射敏感涂层仅仅被应用至第一表面94上的安全元件区92，包括与在图1中描绘的元件14相同的透镜元件的周期阵列的的透镜结构96定位在该第一表面94上。安全元件区92可以呈如下形式：带条、呈简单几何形状的形式或者呈更复杂的图形设计的形式的分立块。
在辐射敏感涂层仍是液体时，在第四处理站98处对其进行处理以形成在图1中示出的透镜元件。在一个实施例中，处理站98包括用于将安全元件结构(诸如，透镜结构96)压纹到呈UV可固化油墨的形式的辐射敏感涂层中的压纹辊100。圆柱形压纹表面102具有与待形成的安全元件结构96的形状相对应的表面浮雕形态。在一个实施例中，表面浮雕形态可以将透镜元件阵列定向在机器方向上、横向于机器方向或者在与机器方向成角度的多个方向上。尽管设备80可以形成各种形状的微透镜，但在本文描述的实施例中，透镜元件形成双凸透镜阵列。
压纹辊100的圆柱形压纹表面102可以具有表面浮雕形态的重复图案，或者浮雕结构形态可以局限于与基底82上的安全元件区92的形状相对应的单个形状。压纹辊100可以具有由恰当截面的金刚石触针形成的表面浮雕形态，或者表面浮雕形态可以由设在压纹辊100上的至少一个金属垫片提供。可以经由胶带、磁性带、夹子或者其它恰当的安装技术来附接至少一个金属垫片。
在处理站98处通过UV辊子104使基底上的UV可固化油墨与压纹辊100的圆柱形压纹表面102紧密接触，使得液体UV可固化油墨流到圆柱形压纹表面102的表面浮雕形态中。在该阶段下，UV可固化油墨暴露于透射通过基底层82的UV辐射。UV辐射可以透射通过UV辊子104的表面。UV辊子104优选地具有内部UV灯或者在至少一些区中是UV透明的辊子表面。
随着安全元件结构96被应用至文件基底82，在进一步包括辊子组件106和108的下游处理站处应用一个或多个附加层。在一个优选方法中，附加层是被应用至基底82的一个或者两个表面(除了在安全元件结构的区域中之外)的乳浊层。
图5示出了形成有压纹安全元件结构96的部分制作的安全文件，压纹安全元件结构96呈具有透镜元件阵列的透镜结构96的形式。这些安全文件包括聚合物材料的透明基底，优选地是具有第一表面94和第二表面110的轴向定向的聚丙烯(BOPP)。乳浊层112、114和116被应用至第一表面94，除了在将安全元件结构96应用至第一表面94的窗口区118之外。
乳浊层120和122被应用至第二表面110，除了在窗口区124中之外。窗口区124大体上与第一表面94上的窗口区118一致。在图5中示出的窗口区124小于窗口区118，但应当理解，窗口区118和124的相对大小和位置在其它实施例中可以发生变化。印刷层126可以在窗口区124中被应用至基底的相对侧上的第二表面110。印刷层126可以形成可通过透镜元件96看到的图像或者多个图像。例如，印刷层126可以包括在图1中示出的图像元件阵列22。
再次参照图2，可以看到图像元件14的周期阵列在由标号为54的箭头指示的第一方向上延伸，而图像元件14和16的阵列则在由标号为56的箭头指示的第二方向上延伸。理想地，这些方向均是相同的，并且图像元件阵列与透镜元件存在完全“对准”。然而，用于制作安全文件的工艺会在透镜元件与图像元件之间引入偏斜，使得第一方向54和第二方向56彼此不同。
最终安全文件中的透镜-至-印刷偏斜是在制作工艺的各个阶段处应用的偏斜的结果。图4中示出的设备80会引入卷对卷透镜压纹偏斜，即是说，在用于压纹透镜元件的卷对卷工艺期间被引入至透镜元件中的偏斜量。这通常是最终透镜-至-印刷偏斜的最小贡献者。透镜元件被应用至安全基底82，其中，在图6中示出了相对于切片参考标记140至146的较小偏斜量。参考标记140至146随后用于对该卷“切片”或者换言之用于将该卷切割为片材以用于随后处理。该偏斜在由设备80处理的安全基底82的基材148的宽度上通常可以多达+/-0.2mm。对于约800mm的典型基材宽度，卷对卷透镜压纹偏斜通常为0.2/800＝0.00025弧度，但应理解，这仅仅是非限制性示例。
切片偏斜对最终安全文件中的总透镜-至-印刷偏斜进一步作出贡献。由于从由设备80处理的卷上切割的片材不是完全方形的，所以引入了切片偏斜。在上文提到的卷对卷透镜压纹工艺期间，针对被应用至基材148的切片参考标记140至146来切割片材。该偏斜150在基材148的宽度上通常可以为正/负0.5mm。对于约800mm的典型基材宽度，切片偏斜因此可以为0.5/800＝0.000625弧度，但再次应理解，这仅仅是非限制性示例。
然后在图7中将从安全基底基材上切割的片材进给至胶印机160。胶印机160包括两个橡皮滚筒(或者压印滚筒)162、164，这两个橡皮滚筒162、164在由箭头指示的方向上旋转并且片材被进给至其间以便接收多色压花。橡皮滚筒162、164从印版滚筒166和168(每一侧四个)接收和收集处于其相应颜色的不同油墨图案，印版滚筒166和168分布在橡皮滚筒162、164的圆周的一部分周围。这些印版滚筒166和168(其分别承载对应的印刷板)本身分别由对应的着墨单元170和172来着墨。两组着墨单元170和172被放置在两个着墨盒174、176中，这两个着墨盒174、176可以朝着或者远离居中定位的印版滚筒166、168和橡皮滚筒162、164移动。印版滚筒164配备有均匀分布地多个雕刻印刷板。收集器着墨滚筒166具有直径与印版滚筒164相同的弹性表面，并且在该示例中，像印压滚筒162一样配备有三个滚筒皮。选择性颜色着墨滚筒168被安装为沿着收集器着墨滚筒166的***并且与其接触，选择性颜色着墨滚筒168分别借助其本身的着墨装置170来着墨。
片材从位于印刷组旁边(即，在图7的右侧)的进给站178被进给到续纸台180上，并且然后被进给至被放置在橡皮滚筒162、164上游的一连转移滚筒182、184和186(在该示例中为三个滚筒)。
在图7的示例中，片材被转移到橡皮滚筒164的表面上，每个片材的前缘在此由恰当的夹持器构件抓持，该恰当的夹持器构件位于橡皮滚筒的每个节段之间的滚筒凹点中。因此，每个片材由橡皮滚筒164运输至橡皮滚筒162和164之间的印刷夹，在此发生同时正反印刷。一旦在两侧上进行了印刷，然后如本领域中已知的，将印张转移至链式夹持器***188以用于递送至包括多个递送堆的片材递送站(未示出)。
由胶印机160应用的油墨导致将印刷层126(图5)应用至在基底的与窗口区124中的第一表面94相对的侧上的第二表面118。印刷层126形成可通过透镜元件96的周期阵列看到的图像元件周期阵列。
最终安全元件中的透镜-至-印刷偏斜是由如下两种情况造成的：将片材进给至胶印机160以及在设备160将油墨应用至安全基底期间所应用的印刷失真偏斜。
由胶印机160引起的进给偏斜是在将片材进给至胶印机160中时引入的偏斜量。发生这种情况的原因是片材通常不是完全方形地被进给到印刷机中的。该偏斜在片材的宽度上通常可以多达+/-0.3mm。对于约800mm的典型片材宽度，进给偏斜为0.3/800＝0.000375弧度，但应理解，这是非限制性示例。
最后，印刷失真偏斜是在印刷片材时由胶印机160引入的偏斜量。在印刷图像元件阵列期间，片材被挤压在印刷表面(通常是上文提到的在图像区中定位有油墨的滚筒皮)与另一表面(通常是上文提到的压印辊或者同时在片材的相对侧上印刷油墨的另一滚筒皮)之间。这会在片材上施加非均匀分布的张力，以及在片材上施加对应的非均匀分布的附加偏斜。对于约800mm的典型片材宽度，该偏斜在片材的宽度上通常可以多达+/-0.6mm。因此，作为非限制性示例，印刷失真偏斜可以多达0.6/800或者0.00075弧度。
通过将上文提到的最大卷对卷透镜压纹偏斜、切片偏斜、进给偏斜以及印刷失真偏斜加起来，就得到了一共为0.00025+0.000625+0.000375+0.00075＝0.002弧度的最大透镜-至-印刷偏斜。
图8描绘了在理想化安全装置中生成的光学效果200，其中，在第一方向上延伸的第一图像元件周期阵列被应用至透明安全基底的一侧，而在相同方向上延伸的透镜元件周期阵列则被应用至安全基底的相对侧以便与第一图像元件周期阵列叠加并且用于放大第一图像元件周期阵列。在这种情况下，在透镜元件与图像元件之间没有偏斜。
然而，在图9中描绘了更现实的光学效果202。在安全元件的制作期间，总是会引入一些少量的透镜-至-印刷偏斜，这会使得莫尔条纹在翻转图像中可见。光学效果202描绘了由两组平行线的交叉引起的(在该情况下，是由从透镜元件周期阵列偏斜了偏斜角204的第一图像元件周期阵列引起的)基本莫尔条纹。图9中描绘的莫尔条纹或者图案包括交替的明暗莫尔带206至212的循环图案。莫尔条纹具有莫尔周期214，该莫尔周期214指示莫尔带重复的周期，并且还能够从莫尔周期214推导出莫尔半周期216。
在某些情况下，莫尔条纹表现为安全元件上的“滚动带”，即是说，当使钞票倾斜时，随着莫尔条纹移动越过图像区，用户会看到从一个图像至另一个(在该情况下是翻转双凸图像)的逐渐过渡。偏斜度越大，莫尔条纹的周期越小并且在使钞票倾斜时莫尔条纹移动得越慢。在图10中对该情况进行了描述，图10示出了当平行图像元件与平行透镜元件之间的偏斜角220从图9中示出的偏斜角204增加至图10中示出的偏斜角220时所产生的光学效果218。可以从图10看到，增加偏斜角会导致莫尔带222具有比图9中描绘的对应莫尔带、周期和半周期更窄的宽度和更短的周期和半周期。
图11和图12分别描绘了翻转图像的“翻转”图像帧230和232的两个帧，在该示例性实施例中，该翻转图像用在图1中描绘的安全装置中，该安全装置形成按照针对图4至图7描述的方式所制作的安全文件的一部分。如已经针对图1和图2进行解释的，这些图像中的每一个由交织在一起且被印刷在图1中示出的基底16的一侧上的一系列平行图像元件组成。双凸透镜位于基底的相对侧上。在第一视角下，观看到图像230，而在另一视角下观看到图像232。如果在图像元件阵列与透镜元件阵列之间引入偏斜，则可能导致莫尔条纹，诸如，在由图13中描绘的安全装置生成的光学效果238中示出的莫尔带234和236。在该光学效果下，在使装置倾斜时，不是在图11和图12中示出的两个图像230和232之间“硬”翻转，而是斜纹莫尔带滚过所观看的图像，从而显露出莫尔带324中的一个图像并且在该莫尔带外部可看到另一图像。
令人期望的是在特定视角下仅仅示出一个图像(除了在过渡视角之外，在过渡视角下可以同时看到作为非常模糊的图像的两个图像)。理想地，无论视角如何，在安全元件所生成的光学效果中都不应有莫尔条纹。然而，如上文提到的，在安全文件的制作工艺期间总是会引入偏斜，图像与透镜之间的偏斜越大，莫尔带就越小或者越薄。
为了解决莫尔条纹过渡越过安全元件的该问题，可以通过执行一系列步骤来制作安全文件，该一系列步骤用于限制图像元件阵列和/或透镜元件或者其它显露元件的阵列的设计区或者延展度。这些步骤包括：首先确定莫尔带的一个或多个特性，由于显露元件和图像元件在不同方向上延伸，所以在安全文件相对于观察者在至少第一视角与第二视角之间移动期间，该莫尔带能够或者会被观察到过渡越过图像元件。
其次，将第一图像元件周期阵列和/或显露元件周期阵列的至少一个维度(诸如，高度或者宽度)约束为小于至少一个莫尔带的宽度。为了使莫尔带过渡越过安全元件的问题最小化，优选的是将第一图像元件周期阵列和/或显露元件周期阵列的所有维度都约束为小于至少一个(并且优选的是最小的)莫尔带的宽度。
最后，将如上文陈述的那样被约束的图像元件阵列和透镜元件阵列制作作为安全文件的一部分。
换言之，一旦已知莫尔带的一个或多个特性(从预生产试运行来已知或者从对在安全文件的制作期间可能引入的最大偏斜的估计来已知)，就可以推导出由该偏斜引入的莫尔带的莫尔带宽度。一旦已知最小莫尔带宽度，就可以将图像元件阵列和/或透镜或者其它显露元件的阵列的至少一个维度以及优选地最大设计区或者延展度设定为小于该最小带宽度，使得莫尔带在最终制作的安全文件中不会呈现给观看者。
应理解，当与第二图像元件交织时，相关安全图像的设计区与第一图像元件的区联合。
根据第一实施例，莫尔带的一个或多个特性可以通过如下方式来被确定：制作包括第二显露元件周期阵列和第二图像元件周期阵列的校准安全文件，该第二显露元件周期阵列和第二图像元件周期阵列与第一图像元件周期阵列和第二图像元件周期阵列相同，只是其在充足区上延伸以便能够在安全文件的移动期间观察到莫尔带过渡越过图像元件；以及测量所观察到的莫尔带的一个或多个特性。
换言之，并未试图初始地约束安全图像的显示区或者一个或多个维度。在一个或多个实施例中，制作出与透镜元件周期阵列扩及同空间的或者占据相同显示区的且与其叠加的图像元件周期阵列。然后从该校准安全文件来测量被观察到过渡越过放大图像元件的莫尔带的一个或多个特性。
在一个示例性实施例中，将双翻转双凸图像的代表样品印刷在具有透镜的代表基底的反面上，通过使用简单的设计，诸如，矩形，该矩形跨越透镜的整个区并且被设计为在使所制作的安全文件(诸如，钞票)倾斜时“接通”和“断开”。在通过了针对图4至图7描述的制作工艺之后，然后对完成样品进行分析以便确定与由最小莫尔条纹跨越的区(在该情况下是莫尔带中的至少一个——优选地是最小的暗带的宽度)相对应的双通道翻转图像的至少一个维度的最大设计区或者最大延展度。最小莫尔带具有重复周期并且在一定角度或者偏斜下倾斜。最大双翻转设计区会跨越最小莫尔周期的一半，并且会在一定偏斜角下倾斜。下文描述了使用该方法的示例。
如在图14中看到的，在安全基底的与透镜元件相对的大小上印刷了矩形区260，矩形区260具有大小使得该区与叠加的透镜元件阵列扩及同空间——在该情况下，该区具有27mm×42mm的大小——由与透镜元件阵列的节距相等的节距的平行线组成。在印刷时，在图像元件阵列与透镜元件阵列之间存在偏斜，该偏斜会产生莫尔带(然而，如果偏斜足够小，则不会有可见的莫尔带)。在图14中，莫尔条纹的周期由双头箭头262指示，并且半周期由双头箭头264指示。莫尔条纹的偏斜角由双头箭头266指示。用于确定安全图像的最大设计区的一种示例性方法是：选择适合莫尔图案的一个周期的一半的方形。这可以通过如下方式来完成：首先选择适合整个莫尔周期的方形，诸如，在图14中标号为268的大方形。
然后可以将该大方形划分为四个相等大小的较小方形，诸如，标号为270的方形。这些较小方形然后将精确地适合莫尔图案的一个周期的一半。
应理解，被选择用于限定最大安全图像设计区的方形的大小越小，“翻转”就越干净，这是因为在翻转图像设计中可见的莫尔条纹较少。相反，在方形大小增加时，在翻转图像设计中将可见更多莫尔条纹。通过将翻转图像的设计区设定为与在图15中标号为270的方形的大小相对应，莫尔条纹在最终设计中的可见度将大幅减小。
莫尔带垂直于其轴线的强度剖面是正弦曲线。当条纹的昏暗部分慢行在蓝色方形的中间时，标号为272的方形的区内的强度值一般是极为积极的(昏暗)，这意味着莫尔条纹的可见度将非常低。为了实现干净的双翻转图像，这是令人期望的。
当针对图14中描绘的几何布置来阅读时，从如下等式中推导出大方形268和小方形272的大小以及莫尔条纹的角度和周期之间的几何关系。
在图14中描绘的示例中，从印刷样品上测量出莫尔周期并且发现其为大约16mm，同时也测量出莫尔角且发现其为大约21度。通过使用上文提到的等式，将较大方形268的大小计算为16/(Sine(21)+Cosine(21))＝12mm。换言之，为了使莫尔条纹在安全文件的最终设计中的可见度最小化，图像元件阵列的设计区将不会大于0.5×12＝6mm×6mm的方形。
用于确定莫尔带的一个或多个特性的另一方法是：在制作第一安全文件期间通过一个或多个制作步骤来确定第一图像元件周期阵列与透镜元件周期阵列之间的最大偏斜，并且然后从该最大偏斜来推导出莫尔带的一个或多个特性。
应理解，莫尔带的一个或多个特性可以包括：表示最小莫尔带的宽度的莫尔周期或者其它值，以及表示莫尔带从第一方向的角度偏移的特性的莫尔角。
因此，可以确定出最大透镜-至-印刷偏斜，并且然后连同在该示例性实施例中组成双翻转图像的透镜元件阵列的频率和图像元件阵列的频率一起使用该信息来计算莫尔条纹的对应周期和角度。双翻转双凸图像的最大设计区再次与一个莫尔周期的一半相对应并且将在计算角度下倾斜。针对图4至图7描述了由一系列制作步骤引入的示例性偏斜分量。在该示例中，由这些工艺引入的总透镜-至-印刷偏斜为最大0.002弧度。
在示例性实施例中，透镜周期可以为每英寸400个透镜元件，并且翻转图像节距可以为每英寸400条线。
然后可以将这些值用在如下等式中(参考：Issac Amidror的“莫尔现象理论(TheTheory of the Moire Phenomenon)”(“计算成像和视觉(Computational Imaging andVision)”，第15卷，2000年，ISBN 0-7923-5950-X))，以便计算所产生的莫尔角：
其中，Tb＝Tr＝400，αr＝0.002弧度，αb＝0弧度
这使得莫尔角＝αm＝90.057度(相对于垂直线)
然后可以将上述值用在如下等式中(参考：Isaac Amidror的“莫尔现象理论(TheTheory of the Moiré Phenomenon)”)，以便计算所产生的莫尔周期：
其中，Tb＝Tr＝400，αr＝0.002弧度，αb＝0弧度，αm＝90.057度
这使得莫尔周期＝Tm＝32mm
然后可以从早前的计算来计算出安全图像元件的最大设计区的大小(与图14中示出的较小方形270/272相对应)。较小方形270/272和较大方形268的所计算出的大小然后被确定为如下：
较大方形大小266＝32/(Sin(90-90.057)+Cos(90-90.057))＝32mm
较小方形大小286＝0.5*32＝16mm＝用于最小化条纹可见度的最大设计大小
申请人已经从示例性试验发现，用于具有400LPI透镜的钞票基底片材的双翻转图像的典型最大设计区为10mm×10mm。通过将双翻转设计图像约束为适合该区，在片材上或者换言之在每个钞票位置中始终如一地实现了干净的双翻转切换图像效果。在图1和图2中描绘的安全装置10包括形成双凸透镜的透镜元件14的周期阵列12，该双凸透镜用于从第一视角观看第一图像以及从第二视角观看第二图像。在该实施例中，图像元件组24包括第一图像通道，并且图像元件组26形成第二图像通道。经由双凸透镜从第一视角来观看第一图像通道，并且经由双凸透镜从第二视角来观看第二图像通道。
然而，在本发明的其它实施例中，可以缺乏来自第一图像通道或者第二图像通道的图像元件。在该实施例中，将可从第一视角或者第二视角中的一个看到来自第一图像通道或者第二图像通道的图像元件，但不会从另一视角看到图像元件。当使安全文件相对于观察者在两个视角之间移动时，不是从一个图像翻转至另一图像，而是包含图像元件的图像通道要么被显露要么消失。
本发明也适用于包括产生光学可变效果而不是上文描述的翻转效果的安全装置的安全文件以及适用于具有多于两个图像通道的安全装置。举例来说，图16按照示意方式描绘了与图像元件周期阵列308叠加的透镜元件302至306的阵列300。在该示例中，周期阵列308包括5组交错的图像元件，其分别形成可在单独的图像通道中看到的单独图像。来自第一个图像通道至第五个图像通道的图像元件分别被标为“1”至“5”。在使安全文件相对于观察者从第一至第二、第三和第四以及至第五视角移动时，观察者连续地看到五个图像通道。由该连续的可观察到的图像通道产生的光学可变效果被称为动画效果。
本发明还适用于制作包括如在图16中描绘的多图像通道安全装置的安全文件。
此外，上文描述的实施例包括安全装置，其中，被应用至安全文件的基底的一个表面的图像元件周期阵列由被应用至基底的相对侧的透镜元件周期阵列显露出来以便放大和显露图像元件。然而，应理解，在这些实施例中的透镜元件周期阵列仅仅是可以被应用至该安全装置的显露元件周期阵列的一个示例。
例如，也可以应用显露元件——诸如，一组平行线。在图17中描绘了该替代布置，图17示出了形成钞票或者其它安全文件的一部分的安全装置320。安全装置320包括被应用至透明基底332的上表面330的平行线324至328的周期阵列322。如与在图1中描绘的安全装置10一样，基底332的下表面334是承载图像元件周期阵列336的物体平面。
该布置使得能够产生与针对图1至图16描述的实施例相似的光学可变效果范围，即是说，翻转或者动画效果。线324至328具有与透镜元件14相同的效果，因为其也会有效地对图像元件336的阵列进行抽样。在图17中描绘的实施例中，与利用透镜元件实现的对比度相比，观察者看到的成果图像被产生为具有较低对比度。各条线以与透镜元件相同的节距进行重复。每条线的宽度以及其间的对应间隙将会确定对于观察者而言明显的对比度。这些线越宽，间隙就越小，所抽样的图像的宽度就越细，并且成果图像的对比度就越低。
在本说明书(包括权利要求书)中使用术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprised)”或者“包括(comprising)”的情况下，其应被理解为指明所陈述的特征、整数、步骤或者部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或者部件或者其组合的存在。
应当理解，本发明不限于本文所描述的特定实施例，这些特定实施例仅仅被提供作为示例。本发明的范围是由所附权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种用于制作第一安全文件的方法，所述安全文件包括：
透明基底；
第一图像元件周期阵列，所述第一图像元件周期阵列被应用至所述基底的第一表面且在第一方向上延伸；以及
第一显露元件周期阵列，所述第一显露元件周期阵列被应用至所述基底的相对表面且在第二方向上延伸，所述第一显露元件周期阵列与所述第一图像元件周期阵列叠加，使得可以在至少第一视角与第二视角之间观察到光学可变效果，
所述方法包括如下步骤：
a.确定莫尔带的一个或多个特性，由于所述第一方向与所述第二方向不同，所以在所述安全文件相对于观察者在至少所述第一视角与所述第二视角之间移动期间，所述莫尔带能够或者会被观察到过渡越过所述第一图像元件周期阵列；
b.将所述第一图像元件周期阵列和/或所述第一显露元件周期阵列的至少一个维度约束为小于所述莫尔带中的至少一个的宽度；以及
c.使得如在步骤(b)中陈述的那样被约束的所述第一图像元件周期阵列和所述第一显露元件周期阵列被制作作为所述安全文件的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，莫尔带的所述一个或多个特性是通过如下方式在步骤a中被确定：
制作包括第二显露元件周期阵列和第二图像元件周期阵列的校准安全文件，所述第二显露元件周期阵列和所述第二图像元件周期阵列与所述第一图像元件周期阵列和所述第二图像元件周期阵列相同，只是其在充足区上延伸以便能够在所述安全文件的所述移动期间观察到莫尔带过渡越过所述图像元件；以及
测量所观察到的莫尔带的所述一个或多个特性。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，莫尔带的所述一个或多个特性是通过如下方式在步骤a中被确定：
确定可能在制作所述第一安全文件期间由一个或多个制作步骤引入的在所述第一图像元件周期阵列与所述第一显露元件周期阵列之间的最大偏斜；以及
从所述最大偏斜来推导莫尔带的所述一个或多个特性。
4.根据权利要求2或者3中任一项所述的方法，其中，莫尔带的所述一个或多个特性包括如下任何一个或多个：
表示最小莫尔带的宽度的莫尔周期或者其它值；以及
表示所述莫尔带从所述第一方向的角度偏移的特性的莫尔角。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述显露元件周期阵列显露来自所述第一视角的第一图像通道和来自所述第二视角的第二图像通道；并且
所述或者每个图像元件周期阵列包括形成能够在所述第一图像通道中看到的第一图像的第一组图像元件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述或者每个图像元件周期阵列进一步包括形成能够在所述第二图像通道中看到的第二图像的第二组图像元件。
7.根据权利要求5或者6中任一项所述的方法，其中：
所述第一显露元件周期阵列显露来自第三视角的第三图像通道；并且
所述或者每个图像元件周期阵列包括形成能够在所述第三图像通道中看到的第三图像的第三组图像元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述显露元件是用于放大所述图像元件的透镜元件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中：
所述显露元件是线。
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