автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Формирование защитной структуры полиграфического изображения с использованием полиграфической системы воспроизведения

На правах рукописи

ФРОЛОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Специальность 05.02.13. - Машины, агрегаты и процессы (полиграфического производства)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

государственном университете-печати

Работа выполнен^ в Московском Научный руководитель -

Официальные оппоненты -Ведущая организация -

доктор технических наук, профессор

Андреев Юрий Сергеевич

доктор технических наук Пономарев Юрий Валентинович кандидат технических наук Марикуца Константин Семенович

ВНИИ Полиграфии

Защита диссертации состоится «02» декабря 2004 г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 212.147.01 при Московском государственном университете печати по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2а.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.147.01,

д.х.н., профессор гмов В.А.

Общая характеристика работы

1.1. Актуальность исследования

В настоящее время существует достаточно много различных методов борьбы с фальсификацией полиграфической продукции. Такие технологии, как орловская и металлографская печать, полутоновые водяные знаки, полимерная нить в бумажной массе, микроперфорация и многие другие, способны обеспечить очень высокий уровень защиты. Однако все они являются монополией государства и недоступны коммерческим типографиям. Использование таких технологий ограничено изготовлением ценных бумаг и денежных знаков. Размещение в системе ГОЗНАК заказа на изготовление упаковки, фальсификация которой в настоящее время широко распространена, чаще всего оказывается невозможной.

Коммерческие типографии, имеющие в своем распоряжении различные системы полиграфического воспроизведения, также могут предложить своим заказчикам ряд эффективных способов защиты. Гипьоширные элементы, тангирные сетки, микрографика, призматическая печать, муаровые эффекты и многие другие технологии, разработанные для полиграфических систем воспроизведения, способны с той или иной степенью надежности защитить от подделки документы и ценные бумаги. Значительно хуже ситуация с защитой от фальсификации в области упаковки для продуктов питания и потребительских товаров. В условиях государственного регулирования экономики и всеобщего дефицита, проблемы фальсификации таких товаров фактически не существовало. Поэтому и в разработках специализированных защитных технологий не было необходимости. В последнее десятилетие по объективным причинам ситуация значительно изменилась. С проблемой подделки своей продукции приходится сталкиваться фактически всем легальным производителям. При этом большинство методов борьбы с подделками по тем или иным причинам неприменимы в области упаковки, особенно при использовании полимерных материалов. Другие же, например, изготовление рельефно-фазовых голограмм, требуют специализированного дорогостоящего оборудования, приобретение которого отдельными типографиями экономически невыгодно. Это приводит к территориальному разделению процессов производства упаковки и защитных меток, отсутствию закрытого производственного цикла, к возможности обеспечения фальсифицированными защитными метками всех производителей подделок одним поставщиком, необходимости привлечения типографиями сторонних организаций, повышению себестоимости продукта,

рос. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА. С! О»

¡•дай!

усложнению процессов хранения, транспортировки и послепечат-ной обработки защищаемых изделий.

Таким образом, защита полиграфической продукции в области этикетки и упаковки в настоящее время сводится чаще всего к использованию дорогостоящих носителей информации, увеличению красочности продукции и применению большого числа послепе-чатных процессов. К основным цветам синтеза добавляют металлизированные или другие краски с необычными оптическими эффектами, в послепечатной обработке используют сочетание кон-гревного тиснения фольгой, выборочного УФ - лакирования, ламинирования, нумерации. В этом случае для фальсификации продукции потребуется достаточно дорогостоящая система полиграфического воспроизведения, что позволяет значительно уменьшить круг возможных фальсификаторов. Однако, такая методика защиты подходит только для элитной упаковки, например в парфюмерии. Для недорогой продукции подобная упаковка слишком сильно скажется на ее себестоимости.

Кроме того, анализ существующих на сегодняшний день защитных технологий показывает, что рост объемов производства упаковочной и этикеточной продукции из пленочных материалов и пластиков опережает развитие технологий защиты от фальсификации в этой области.

Принимая во внимание вышесказанное, разработка новой технологии формирования защитного изображения с использованием полиграфической системы воспроизведения является актуальной задачей исследования.

1.2. Цели и задачи

Цель диссертации - разработать технологию формирования защитного изображения с использованием полиграфической системы воспроизведения. В соответствии с поставленной целью были определены следующие направления работы:

• Разработка концепции технологии воспроизведения защитного изображения, основанной на формировании микроштрихового рельефа, несущего информацию, внесенную методом широтной модуляции.

• Разработка методики формирования высокочастотных решеток в программных средствах обработки изобразительной информации.

•«- , «„

.''<;у5< .

•»а ТГХ

• Разработка методики широтной модуляции высокочастотных решеток для внесения низкочастотного информационного сигнала.

• Определение основных факторов, влияющих на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на поверхности фотополимеризуемой композиции.

• Определение влияния времени основного экспонирования фотополимеризуемой композиции и температурного режима процесса тиснения на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на лаковом и металлизированном слое фольги.

• Разработка методики управления формированием размеров микроштрихов с учетом основных факторов, влияющих на процесс воспроизведения.

1.3. Научная новизна

Разработана новая, ранее не описанная технология формирования защитного изображения в форме микроштрихового рельефа с использованием полиграфической системы воспроизведения.

1.4. Практическая ценность

Разработанная технология и методика управления процессом воспроизведения изображения в форме микроштрихового рельефа может применяться для защиты полиграфической продукции от фальсификации с применением аналоговых и цифровых систем. Технология основана на использовании полиграфической системы воспроизведения и не требует применения специального, не используемого в полиграфии оборудования.

1.5. Основные положения, выносимые на защиту

1. Способ создания защитного изображения с использованием стандартной системы воспроизведения в полиграфии, основанный на формировании микроштрихового рельефа, несущего информацию, внесенную методом широтной модуляции.

2. Методика, материалы и режимы для формирования защитного изображения в соответствии с предложенным способом.

1.6. Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение на заседаниях кафедры допечатных процессов МГУ П.

1.7. Публикации

Основные результаты работы опубликованы в 3 печатных работах.

1.8. Структура работы

Диссертационная работа состоит из четырех глав и списка литературы. Работа выполнена на 129 страницах и содержит 29 рисунков и 9 таблиц.

2. Содержание диссертации

В главе 1 рассматривается актуальность разработки технологии защиты полиграфической продукции от фальсификации, определяются основные концепции разработки защитных технологий.

Проводится анализ существующих методов защиты от фальсификации, критерии их выбора для определенных условий обращения продукции. Представлена классификация различных методов борьбы с фальсификацией полиграфической продукции. Освещаются достоинства, недостатки и основные методы фальсификации известных защитных технологий. На основании проведенного анализа определяется выбор направления исследований.

Осуществляется постановка конкретных задач для реализации технологии создания защитного изображения с использованием полиграфических систем воспроизведения.

В главе 2 рассматриваются принципиальные пути реализации технологии формирования защитного изображения. Разрабатывается технологическая схема, определяющая основную идею технологии (рис.1). Предлагается формировать защитное изображение в форме микроштрихового рельефа на лаковом и металлизированном слое фольги с использованием оборудования полиграфической системы воспроизведения. Проводится анализ различных способов получения высокочастотных решеток, видов оборудования и материалов. Определяется наиболее подходящее по технологическим

характеристикам оборудование и материалы для лабораторного тестирования предлагаемой технологии.

Согласно основной идее разрабатываемого метода формирования защитного изображения, в высокочастотный сигнал дифракционной решетки необходимо внести низкочастотный сигнал изобразительной информации. Внести информационный сигнал можно способом широтной модуляции. При этом его предельные значения будут соответствовать перекрыванию соседних штрихов (отсутствию пробелов) и перекрыванию пробелов

(отсутствию штрихов). В этом случае для получения даже небольшого количества уровней квантования информационного сигнала необходима методика изменения размеров штрихов с точностью порядка одного микрона. При создании самой дифракционной решетки возможности системы вывода используются максимально, поэтому использовать эту же систему для процесса управления размерами штрихов, частотные требования которого на порядок выше, невозможно. Для решения возникшей задачи была разработана методика управления размерами микроштрихов, основанная на использовании краевой функции системы.

В системе с размытием на границе штрих-просвет возникает градиент освещенности, определяемый краевой функцией системы (рис. 2). При смешении экспозиционной прямой, расположенной в третьем квадранте, смещается и граница бинаризации, то есть изменяется ширина штриха. На данном графике показано использование фотоматериала с коэффициентом контрастности близким к

Создание электронной версии дифракционной решетки в какой - либо из программ векторной графики

_43-_

Получение изображения дифракционной решетки на фотоматериале при помощи фотовыводного устройства

ХЗ-

Фотографирование полутонового оригинала на малоконтрастную фотопленку _

Модул» ни* полученного изображения при помощи дифракционной решетки контактным копированием _в копировальной раме_

_-О_

Копирование полученной фотоформы на фотогюлимеритуемую композицию

_-О-_

Тиснение фольги при помощи полученной матрицы

Рис 1 Технологическая схема воспроизведения изобразительной информации в виде микроштрихового рельефа

Да/2

цкн

МММ «2<М1

Рис 2 График воспроизведения Рис. 3. Схема модуляции высоко-игтриховой детали в системе с раз- частотного сигнала мытнем на сверхконтрастной фотопленке

бесконечности. При этом размытия на границе штрих - просвет не наблюдается. Изменяются только геометрические размеры штриха (рис. 3). Кроме того, следует отметить, что ширина функции размытия используемой системы должна быть равной полупериоду дифракционной решетки. В случае несоответствия их размеров, динамический диапазон изменения размеров штрихов не будет достигать максимально возможной величины (рис. 4).

Для определения оптимальных параметров системы можно использовать взаимосвязь краевой функции (КФ) и функции передачи модуляции (ФПМ). Предельные значения КФ определяются частотой |/0, соответствующей началу спада ФПМ системы воспроизведения, когда г,; = 1, а при у < \. Известно, что значение КФ

И(х) в любой точке при х = — равно:

4к

Г+ Г-„+2

(1)

где т; - коэффициент передачи модуляции на произвольной частоте

т;п - коэффициент передачи модуляции на частоте, втрое меньшей частоты V.

При V = |/0 щх) = 1, следовательно, в этом случае:

'-г1-

где Ь - ширина КФ.

Из(1)и(2)=> =>

_1_ И'

Полученная формула (3) позволяет рассчитать частоту с0, на которой должен начинаться спад ФПМ системы, чтобы ширина КФ была равна Ь. В данной работе использовались дифракционные решетки с периодом 40 мкм, следовательно, согласно поставленной задаче Ь=20 мкм. Подставляя численные значения в формулу (3), получаем: 1>0 = 1

2-0,02

- = 25 ММ

Таким образом, задача сводится к по- I иску таких параметров системы воспроизведения, при которых спад ФПМ соответствует частоте 25 мм"1.

ФПМ системы определяется произведением ее отдельных звеньев. Однако, для используемой голографической фотопленки ФПГ - ВЗ спад ФПМ начинается только на частотах около 3000 мм"1, поэтому при определении ФПМ системы искажениями, вносимыми фотоматериалом, можно пренебречь. При этом ФПМ системы определяться ФПМ контактно - копировального процесса.

Для процесса контактного копирования ФПМ контактной системы получения изображения (на основании теории дифракции в спектральном представлении) можно представить в виде:

Рис. 4 Схема размытия в системах с различными КФ - обоснование необходимых требований к КФ системы Р - период дифракционной решетки; I. -ширина КФ, Да - диапазон изменения размеров штрихов.

будет

2

(4)

где л - длина волны актиничного излучения; г - расстояние от объекта до фотослоя - величина зазора;

одномерный спектр проекции светящегося элемента источника света на плоскости объекта.

5(и)

Рис 5 Схема контактно-копировальной системы

Графически формирование изображения в контактной системе представлено на рис. 5.

В данной работе использовалась система с круглой апертурой, для которой спектр определяется в соответствии с выражением:

(5)

я-и/

где Jl(xvd) - функция Бесселя первого порядка первого рода;

с! - размер проекции источника излучения на плоскость оригинала.

Размер пятна проекции <1 определяется по следующей формуле:

(6)

где Б - геометрический размер светящегося пятна источника излучения;

Я - расстояние от фотослоя до источника света; п - показатель преломления промежуточного материала; г - толщина промежуточного материала.

Следует отметить, что для расчета КФ используется ФПМ для

прямоугольного сигнала, к которой можно перейти по формуле:

(?>

На основании формул 4-6 проводится аналитический расчет ФПМ системы при различных значениях толщины зазора между эмульсионным слоем фотоматериала и дифракционной решеткой г, а также при различных значениях размера светящегося пятна источника излучения О. Далее с использованием формул 3 и 7 определяются частоты, соответствующие спаду ФПМ, и ширина КФ при различных значениях переменных параметров системы. Полученные данные показали, что требуемое значение КФ достигается при размерах светящегося пятна источника излучения 5 мм и толщине промежуточной прокладки 0,1 мм. Полученные значения были использованы при проведении экспериментов (глава 3). Аналитический расчет КФ позволяет не только подобрать оптимальные параметры системы контактно - копировального процесса, но и определить, какой диапазон частот периодических решеток можно использовать по предлагаемой технологии для данной системы воспроизведения.

В главе 3 проводится исследование возможности практической реализации предлагаемого метода с использованием доступных материалов и оборудования. Определяются основные параметры сис-

темы воспроизведения, оказывающие влияние на формирование микрорельефа и его оптические свойства.

В соответствии с основной идеей предлагаемого метода формирования защитного изображения, экспериментальную часть можно подразделить на следующие основные этапы:

1. Формирование высокочастотной дифракционной решетки на прозрачном фотоматериале с использованием фотовыводного устройства и программного обеспечения системы поэлементной обработки информации.

2. Изготовление фотоформы с изобразительной информацией, внесенной в дифракционную решетку методом широтной модуляции.

3. Формирование микрорельефа на поверхности фотополимера.

4. Формирование микрорельефной структуры на поверхности объекта защиты.

На первом этапе экспериментальной части работы для наблюдения эффекта дифракции необходимо было создать периодическую решетку с достаточно высокой частотой. Теоретически максимально возможная частота периодической решетки должна соответствовать максимальному разрешению вывода фотовыводного устройства. В этом случае размеры воспроизводимых штрихов сопоставимы с размерами субэлементов, то есть их частотные характеристики на порядок выше, чем у объектов, воспроизводимых фотовыводным устройством при изготовлении фотоформ для различных видов печати. Кроме того, программное обеспечение системы поэлементной обработки не предусматривает создание или редактирование изображений на уровне субэлементов фотовыводного устройства.

Для решения данной задачи был проведен ряд экспериментов по созданию периодических решеток различного размера, частоты и скважности. Данные экспериментальные объекты воспроизводились в программах Illustrator и QuarkXPress с использованием различных алгоритмов формирования периодических решеток. Исследования показали, что стандартные для полиграфии программы векторной графики не обеспечивают получение качественных высокочастотных решеток. Была разработана методика воспроизведения таких объектов, включающая коррекцию накапливающейся вычислительной ошибки, вызывающей возникновение низкочастотных шумов в структуре дифракционных решеток, и калибровку

системы путем контролируемого уменьшения ширины штрихов. В результате использования разработанной методики была получена периодическая решетка с частотой 250 л/см, размером 100x100 мм, без наличия каких - либо сильных шумов и приемлемым временем интерпретации PostScript - файла.

При исследовании процесса введения низкочастотного информационного сигнала в высокочастотный сигнал дифракционной решетки была определена зависимость размеров штрихов на фотоформе от оптической плотности оригинала для данной системы воспро-

изведения (рис.6).

Полученная зависимость доказывает возможность широтной модуляции высокочастотных периодических решеток

предложенным методом. Следует отметить, что форма полученной кривой зависит от данной системы и для систем с различными ФПМ будет отличаться.

Для выбора режимов основного экспонирования при изготовлении фотополимеризуемых форм (ФПФ) было проведено исследо-

5,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 Оптическая плотность оригинала

Рис. 6. Зависимость ширины штрихов на ФФ от оптической плотности оригинала

вание зависимости ширины штрихов на ФПФ от ширины штрихов на

фотоформе (ФФ) в зависимости от времени основного экспонирования. Исследования показали, что увеличение времени основного экспонирования позволяет передать более широкие штрихи, но приводит при этом к по-

Г

I35

| 30

125 |20

115

I»

t"6 минут

2 • t"8 минут

3 - МО минут

4 - t*12 минут 5 -передача штрихов 6«

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Ширина штрихов наФФ. ыкм

Рис. 7 Зависимость ширины штрихов на ФПФ от шири* ны штрихов на ФФ при различном времени основного экспонирования

тере группы узких штрихов (рис. 7). Обнаруженную закономерность можно объяснить изменением оптической плотности центра штриха в зависимости от его размера, а также недостаточной разрешающей способностью фотополиме-ризуемой композиции используемых форм. Полученные результаты были учтены при оптимизации процесса.

Для последующего процесса тиснения большое значение имеет также глубина рельефа. Было прове-

1в 15 14 Н 13 1211 ■ 10 9 В 7

1=6 минут 1=6 минут МО минут г=12 минут

10

11 12 13 14 15 Ширина штрихов на ФПФ, мкм

Рис 8. Зависимость размеров штрихов на лаковом и металлизированном слое от размеров штрихов на ФПФ для ФПФ, изготовленных при различном времени основного экспонирования

а«п»

дено исследование влияния времени основного экспонирования на глубину микроштрихового рельефа. Выяснилось, что при одинаковых размерах штрихов на форме, большая глубина рельефа наблюдается у формы с большим временем основного экспонирования. Этот факт можно объяснить влиянием ФПМ копировальной системы.

На последнем этапе исследования возможности реализации предлагаемого метода формирования защитных изображений рассматривался процесс тиснения полученными фотополимерными формами.

Исследования показали невозможность формирования устойчи-

Рис. 9. График процесса воспроизведения изобразительной информации в виде микроштрихового рельефа

вого микроштрихового рельефа на лаковом и металлизированном слое фольги непосредственно в процессе горячего тиснения из-за недостаточной величины глубины рельефа и жесткости применяемого фотополимера. Поэтому тиснение проводилось по предварительно нанесенной на материал фольге.

При тиснении размеры штрихов передаются линейно, искажения незначительны (рис. 8). Было определено, что увеличение глубины рельефа при увеличении времени основного экспонирования позволяет передать более узкие штрихи, однако его увеличение для широких штрихов приводит к разрушению давящих элементов формы в процессе тиснения. Исходя из обнаруженных закономерностей, можно сделать вывод, что время экспонирования следует выбирать в зависимости от диапазона размеров микроштрихов, которые предполагается воспроизвести.

Таким образом, исследования показали принципиальную возможность формирования защитного изображения по предлагаемой технологии. Данные, полученные на каждом этапе воспроизведения изобразительной информации, можно представить в виде четырех-квадрантного графика (рис. 9), который используется для управления процессом формирования микроштрихового рельефа.

В главе 4 рассматривается оптимизация процесса формирования защитного изображения с использованием микроштрихового рельефа на основании данных, полученных в предварительных исследованиях. Проводится исследование возможности воспроизведения цифровых оригиналов по разработанной технологии и оценка оптических и защитных свойств полученных изображений. Исследуется влияние температурного режима тиснения на воспроизведение микроштрихового рельефа.

Исследования показали, что использование фотопленки ФПГ-ВЗ позволяет получить более ровные края штрихов на фотоформе, значительно уменьшить флуктуацию оптической плотности. Процесс переноса изображения на фотополимер становится стабильнее, увеличивается диапазон передаваемых штрихов.

Результаты использования фотополимеризующихся пластин 1\УА МХ100, специально разработанных для горячего тиснения фольгой, доказали возможность формирования микроштрихового рельефа непосредственно в процессе тиснения фольгой, благодаря большей жесткости и глубине рельефа.

При исследовании влияния температурного режима тиснения на воспроизведение микроштрихового рельефа выяснилось, что повышение температуры штампа приводит к увеличению диапазона передаваемых штрихов только до определенной температуры йср. Дальнейшее увеличение температуры не влияет на диапазон воспроизводимых штрихов и, в конечном итоге, приводит к плавлению пленки - основы фольги для горячего тиснения.

При анализе полученной защитной метки можно отметить вполне удовлетворительную идентификацию сюжета. Отчетливо видно, что сюжет представляет собой постановочную съемку девушки с бенгальским огнем в руке. При этом, под определенным углом к источнику света, можно различить не только общие контуры, но и черты лица, выражение глаз. Именно для этих деталей рассчитывались оптимальные режимы экспонирования. Факт их воспроизведения в защитном изображении говорит о возможности управления процессом для сохранения сюжетно-важных деталей оригинала.

Полученное защитное изображение обладает рядом специфических оптических свойств:

1. При рассматривании изображения в проходящем свете возникает картина радужных переливов спектральных цветов, причем интенсивность оптического эффекта различна в разных точках изображения и зависит от оптической плотности оригинала в соответствующей точке. Подобный эффект наблюдается и в отраженном свете, но его зрительное восприятие несколько слабее.

2. При изменении угла наблюдения и положения источника освещения изменяется полярность изображения. Рассматриваемые защитные метки могут содержать не только

изобразительную, но и текстовую информацию (рис. 10). Оптические эффекты, описанные для |-1

изобразительной информации,

оборудования. Эксперименты на „ Л „

Г-1 Рис. 10. Воспроизведение текстовой

аппаратах ксерокопирования информации с использованием микро-Хегох 1025, Canon 1535, Xerox тиснения

Оптически переменные

эффекты хорошо воспринимаются даже в условиях неконтролируемого окружения, без использования специального

характерны и для текста.

5665, ЛехЯс^аф 8722 показали невозможность воспроизведения изобразительной информации с защитных меток. Достаточно сложен и путь аналоговой фальсификации. Даже имея информацию о всех тонкостях разработанной технологии, воспроизвести копию защитной метки, используя ее в качестве оригинала, фактически невозможно. Искажения высокочастотного сигнала при попытке его воспроизведения приводят к потере большой части информации. Процессы сканирования и фотосъемки защитного изображения затрудняются дифракционными эффектами, следствием которых является возникновение низкочастотных шумов. Их удаление приводит к потере части изобразительной информации. Возникновение муаровых эффектов на высокочастотной структуре дифракционной решетки при сканировании также затрудняет процесс фальсификации.

3. Выводы

В ходе исследований были получены следующие результаты:

1. Разработана технология формирования защитных изображений с использованием стандартной системы воспроизведения в полиграфии, основанная на формировании микроштрихового рельефа, несущего информацию, внесенную методом широтной модуляции.

2. Разработана методика формирования высокочастотных решеток в программных средствах обработки изобразительной информации.

3. Разработана методика широтной модуляции высокочастотных решеток для внесения низкочастотного сигнала на базе теории воспроизведения двухградационного оригинала в системе с размытием.

4. Определены основные факторы, влияющие на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на поверхности фотополимеризуемой композиции.

5. Определены основные факторы, влияющие на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на лаковом и металлизированном слое фольги, перенесенной на материал.

6. Определено влияние времени основного экспонирования фотополимеризуемой композиции и температуры штампа на воспроизведение микроштрихов при формировании микрорельефа на лаковом и металлизированном слое фольги непосредственно в процессе горячего тиснения.

7. Предложена методика управления размерами микроштрихов с учетом основных факторов, влияющих на процесс воспроизведения.

Публикации по теме диссертационной работы

1. Фролов М.В. Современные методы защиты от фальсификации// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2004. - №3. - 1 п.л.

2. Андреев Ю.С., Фролов М.В Формирование защитной структуры полиграфического изображения с использованием полиграфических систем воспроизведения// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2004. - №4. - 0,5 п.л.

3. Фролов М.В. Защитные метки с оптическими эффектами// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. -2004.-№4.-0,5 п.л.

Подписано к печати «¿¿>> 4С_2004 г.

Заказ №491/396. Формат 60x84/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экземпляров.

Типография МГУП. 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2а.

I'

»1943t

РНБ Русский фонд

2005-4 12610

Содержание.

Введение.

1. Постановка задачи исследования.

1.1 Актуальность разработки технологии защиты продукции от фальсификации.

1.2 • Основные концепции разработки защитных технологий.,.

1.3 Методы, применяемые для защиты от подделки и критерии их выбора.

1.3.1 Виды условий обращения продукции.

1.3.2 Формы защиты.

1.3.3 Виды защиты.

1.3.3.1 Защита носителя информации.

Водяные знаки.

Ультрафиолетовые волокна и конфетти в бумажной массе.

Термоконфетти в бумажной массе.

Металлизированные волокна в бумажной массе.

Химическая защита поверхности бумажного полотна.

Псевдоголографические конфетти в бумажной массе.

Полимерная нить в бумажной массе.

1.3.3.2 Полиграфические технологии защиты.

Металлографская печать.

Гильоширные элементы.

Тангирные сетки.

Скрытые элементы «LATENT IMAGE».

Микрографика.*.

Призматическая печать.

Проявляющиеся при копировании изображения.

Скрытые изображения или совмещенные рисунки.

Офсетная печать без увлажнения.

Муаровые эффекты.

Многослойные структуры.

Микротиснение поверхности.

1.3.3.3 Химические защиты от фальсификации.

Визуально-контролируемые химические защиты.

Ароматизированные красители.

1.4 Сравнение методов защиты от фальсификации и выбор направления исследований.:.:.

1.5 Постановка задачи реализации технологии формирования защитного изображения.

2. Принципиальные пути реализации технологии формирования защитного изображения.

2.1 Основная идея разрабатываемой технологии.

2.2 Технология тиснения фольгой.

2.2.1 Фольга для тиснения.

2.2.2 Инструменты для тиснения.

2.2.3 Оборудование для тиснения фольгой.

2.3 Выбор основных материалов.

2.3.1 Фотопленка.

2.2.2 Фотополимеризуемые пластины.

2.3 Выбор методики модуляции высокочастотного сигнала.

3. Разработка технологии формирования микроштрихового рельефа.

3.1 Основная идея эксперимента.

3.2 Создание экспериментальных объектов №1 и № 2 и практические результаты их использования.

3.3 Создание экспериментального объекта №3 и практические результаты его использования.

3.4 Создание экспериментального объекта №4 и практические результаты его использования.

3.5 Изготовление фотоформы для последующего копирования на фотополимеризуемую композицию.

3.6 Изготовление фотополимерной матрицы для тиснения.

3.7 Тиснение.

4. Оптимизация технологического процесса формирования защитного микроштрихового рельефа.

4.1 Изготовление фотоформы для последующего копирования на

•• фотополимер (с использованием фотопленки ФПГ - ВЗ).

4.1 Л Выбор режимов химико — фотографической обработки.

4.1.2 Изготовление фотоформы с использованием в качестве оригинала полутоновой шкалы ВНИИ Полиграфии «ПШ-1».

4.2.3 Изготовление фотоформы с оригинала, содержащего информацию в аналоговой форме.

4.2.4 Изготовление фотоформы с использованием оригинала в виде цифровых данных.

4.3 Изготовление фотополимерной матрицы для тиснения с использованием фотополимеризуемых пластин МХ100.

4.4 Тиснение с использованием штампов изготовленных из фотополимеризуемых пластин MX 100.

4.5 Оценка оптических и защитных свойств полученного изображения.

Выводы.

В настоящее время существует достаточно много различных методов борьбы с фальсификацией полиграфической продукции. Такие технологии как орловская и металлографская печать, полутоновые водяные знаки, полимерная нить в бумажной массе, микроперфорация и многие другие способны обеспечить очень высокий уровень защиты. Однако все они являются монополией государства и недоступны коммерческим типографиям. Использование таких технологий ограничено изготовлением ценных бумаг и денежных знаков. Размещение в системе ГОЗНАК заказа на изготовление упаковки, фальсификация которой в настоящее время широко распространена, чаще всего оказывается невозможной.

Коммерческие типографии, имеющие в своем распоряжении различные системы полиграфического воспроизведения, также могут предложить своим заказчикам ряд эффективных способов защиты. Гильоширные элементы, тангирные сетки, микрографика, призматическая печать, муаровые эффекты и многие другие технологии, разработанные для полиграфических систем воспроизведения, способны с той или иной степенью надежности защитить от подделки документы и ценные бумаги. Значительно хуже ситуация с защитой от фальсификации в области упаковки для продуктов питания и потребительских товаров. В условиях государственного регулирования экономики и всеобщего дефицита, проблемы фальсификации таких товаров фактически не существовало. Поэтому и в разработках специализированных защитных технологий не было необходимости. В последнее десятилетие по объективным причинам ситуация значительно изменилась. С проблемой подделки своей продукции приходится сталкиваться фактически всем легальным производителям. При этом большинство методов борьбы с подделками по тем или иным причинам неприменимы в области упаковки, особенно при использовании полимерных материалов. Другие же, например, изготовление рельефно-фазовых голограмм, требуют специализированного дорогостоящего оборудования, приобретение которого отдельными типографиями экономически невыгодно. Это приводит к территориальному разделению процессов производства упаковки и защитных меток, отсутствию закрытого производственного цикла, к возможности обеспечения фальсифицированными защитными метками всех производителей подделок одним поставщиком, необходимости привлечения типографиями сторонних организаций, повышению себестоимости продукта, усложнению процессов хранения, транспортировки и послепечатной обработки защищаемых изделий.

Таким образом, защита полиграфической продукции в области этикетки и упаковки в настоящее время сводится чаще всего к использованию дорогостоящих носителей информации, увеличению красочности продукции и применению большого числа послепечатных процессов. К основным цветам синтеза добавляют металлизированные или другие краски с необычными оптическими эффектами, в послепечатной обработке используют сочетание конгревного тиснения фольгой, выборочного УФ — лакирования, ламинирования, нумерации. В этом случае для фальсификации продукции потребуется достаточно дорогостоящая система полиграфического воспроизведения, что позволяет значительно уменьшить круг возможных фальсификаторов. Однако такая методика защиты подходит только для элитной упаковки, например, в парфюмерии. Для недорогой продукции подобная упаковка слишком сильно скажется на ее себестоимости.

Кроме того, анализ существующих на сегодняшний день защитных технологий показывает, что рост объемов производства упаковочной и этикеточной продукции из пленочных материалов и пластиков опережает развитие технологий защиты от фальсификации в этой области.

Научная новизна

Разработана новая, ранее не описанная технология формирования защитного изображения в форме микроштрихового рельефа с использованием полиграфической системы воспроизведения.

Практическая ценность

Разработанная технология и методика управления процессом воспроизведения изображения в форме микроштрихового рельефа может применяться для защиты полиграфической продукции от фальсификации с применением аналоговых и цифровых систем. Технология основана на использовании полиграфической системы воспроизведения и не требует применения специального, не используемого в полиграфии оборудования.

Микроштриховые метки по предлагаемой технологии могут наносится как на пластики, так и на пленочные материалы.

Положения выносимые на защиту

1. Способ создания защитного изображения с использованием стандартной системы воспроизведения в полиграфии, основанный на формировании микроштрихового рельефа, несущего информацию, внесенную методом широтной модуляции.

2. Методика, материалы и режимы для формирования защитного изображения в соответствии с предложенным способом.

Выводы

В кандидатской диссертации была исследована технология защиты от подделки на базе стандартного полиграфического оборудования. Основная концепция метода - формирование высокочастотного рельефа на поверхности материала. В ходе исследований были получены следующие результаты:

1. Разработана технология формирования защитных изображений с использованием стандартной системы воспроизведения в полиграфии, основанная на формировании микроштрихового рельефа, несущего информацию, внесенную методом широтной модуляции.

2. Разработана методика формирования высокочастотных решеток в программных средствах обработки изобразительной информации.

3. Разработана методика широтной модуляции высокочастотных решеток для внесения низкочастотного сигнала на базе теории воспроизведения двухградационного оригинала в системе с размытием.

4. Определены основные факторы, влияющие на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на поверхности фотополимеризуемой композиции.

5. Определены основные факторы, влияющие на воспроизведение микроштрихов в процессе формирования микрорельефа на лаковом и металлизированном слое фольги, перенесенной на материал.

6. Определено влияние времени основного экспонирования фотополимеризуемой композиции и температурного режима на воспроизведение микроштрихов при формировании микрорельефа на лаковом и металлизированном слое фольги непосредственно в процессе горячего тиснения.

7. Предложена методика управления размерами микроштрихов с учетом основных факторов, влияющих на процесс воспроизведения.

1. Коншин А.А. Защита полиграфической продукции от фальсификации. -М.: Синус, 1999.-160 с.

2. Либерман Н.И. Контрольно-измерительные приборы в полиграфии. -М.: Книга, 1965. С. 65.

3. Райнерт У. Оптические устройства как эффективное средство борьбы с фальсификацией. Hague, 1991.

4. Фролов М.В. Современные методы защиты от фальсификации// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. -№3.- С. 72-83.

5. Пашков М., Скрыпникова М., Шершнев Е. Фальсификация денежных знаков, ценных бумаг, документов, фирменных продуктов развитых стран. Масштабы, последствия, средства защиты. М.: Фонд милиции, 2001. С. 14.

6. Роберт Де Ла Море. Штриховые коды и другие системы автоматической идентификации. М.: Изд-во МГУП, 1999. С. 20, 45.

7. Кендалл Р.Е. Доклад на 14-ой европейской конференции по вопросам подделки банкнот. Hague, 1991. С. 7.

8. Лосева Л.А., Менченков А.А. Патент RU 2191701 кл. В 42 D 15/00

9. Шарифулин М. Защита прежде всего// Publish. 2000. - №7. - С. 21.

10. Панфилов И.Д., Алтынов А.С. Патент RU 2158203 кл. В 41 М 3/14

11. Алексеев Л.В., Кауфман В.А. и др. Патент RU 2143344 кл. В 41 М 3/14

12. Немировский Е.Л. Орловская печать//Флексо плюс. 1998. - №2. - С. 27.

13. Спаннебург С. Частотная модуляция как защита от копирования. Hague, 1991. С. 12.

14. Стефанов С.И. Путеводитель в мире печатных технологий. М.: Унисерв, 2001.-224 с.

15. Геке Л., Матис Л., Жиори Р. Патент RU 2138401 кл. В 44 F 1/12

16. Сандер Е.А., Чернышев Л.Ф. Патент RU 2168416 кл. В 41 М 3/14

17. Кауле В., Грегор Г. Патент RU 2114742 кл. В 42 D 15/10

18. Браун Э., Мюллер Й., Плашка Р., Даниель Ф. Патент RU 2161092 кл. В 42 D 15/00

19. Фролов М.В. Защитные метки с оптическими эффектами// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №4. - С. 68-74.

20. Курашина В. Голограф1я. Прикраса, реклама, захист// Друкарство. -1999. №5. - С.41.

21. Колфилд Г. Оптическая голография. Том 2. М.: Мир, 1982. С. 412 -413, 162-164.

22. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985. С. 333-335.

23. Милер М. Голография (теория, эксперимент, практика). Л.: Машиностроение, 1979. С. 152- 153.

24. Федоров Б.Ф., Цибулькин Л.М. Голография. М.: Радио и связь, 1989. С. 48-59.

25. Франсон М., Голография. М.: Мир, 1972. С. 86 - 87.

26. Бондарев Л. Голографическая фольга// Полиграфия. 2000. - №4. - с. 97-98.

27. Марогулова Н., Стефанов С. Расходные материалы для офсетной печати. М.: Русский университет, 2002. - 240 с.

28. Стефанов С.И. Полиграфия для рекламистов и не только. М.: Гелла-принт, 2002. - 352 с.

29. Стефанов С.И. Путеводитель в мире полиграфии. М.: Изд-во Унисерв, 1988. - 192 с.

30. Андреев Ю.С., Фролов М.В Формирование защитной структуры полиграфического изображения с использованием полиграфических систем воспроизведения// Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2004. - №4. - С. 57-63.

31. Воробьев Д.В., Дубасов А.И., Лебедев Ю.М. Технология броппоровочно переплетных процессов. - М.: Книга, 1989. - 392 с.

32. Бобров В.И., Куликов Г.Б. и др., Броппоровочно переплетное оборудование. - М.: Изд-во МГУП, 2000. - 130 с.

33. Захаркин А. О горячем тиснении// Полиграфия. 1999. - №1. - С. 80.

34. Шахкельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. М.: Книга, 1988.-328 с.

35. Гафурова Н.С., Борин А.В., Мишакова М.В. Новые фотопленки для голографии// БШФФ. 1970. - С. 5-7.

36. Раскин, А.Н., Ромейков И.В., Бирюкова Н.Д., Муратов Ю.А., Ефремова А.Н. Технология печатных процессов. М.: Книга, 1989. - 430 с.

37. Закс А. Фотоматериалы и их обработка. М.: Книга, 1993. С. 54.

38. Протас И.Р. Высокоразрешающие фотографические материалы// Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. вып. 14. - №3. - 1969. - с. 209-211.

39. Сорокин Б.А, Митрофанов В.П. Техника флексографской печати. М.: Изд-во МГУП, 2000. -192 с.

40. Фризер X., Фотографическая регистрация информации. М.: Мир, 1978. 670 с.

41. Синцов В.Н. Новые данные о влиянии свойств фотографического материала на качество голографического изображения// Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии, 1970. вып. 6. -№15.

42. Андреев Ю.С., Тарновецкий В.В. Метод расчета изображения, полученного в контактном копировальном процессе// Труды Госниихимфотопроект. 1975. - №20. - с. 52-61.

43. Тайц А., Тайц A. Adobe Illustrator 8. СПб.: Питер, 1999. -608 с.

44. Шеберстов В.И, Уарова P.M., Сулакова Л.И. Технология изготовления печатных форм. М.: Книга, 1990. - 224 с.

45. Цеил М. Флексографский формный процесс причины и следствия возникновения проблем// Полиграфия. - 2002. - №1. - с. 72-74.

46. Дунин-Барковский И.В, Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. — М.: Изд-во Машиностроение, 1998. 230 с.