CN1735843A - 用于定制打印的全息或光致变打印材料及方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种允许生产定制全息图像的转移记录材料。所述转移记录材料包括在形成多个凸台的载体的多层结构。对应于凸台的多层结构的一部分包括可浮雕层(全息层)，其中每个像素(1，2……n)被构造成以某个预定的角度α₁反射入射光。对应于相邻凸台的可浮雕层的每个像素(1′2′…m′)被构造成以某个不同的预定角α₂反射入射光。转移记录材料可有特定应用所需数量的凸台，每一层都有一层带有被构造成以某特定反射角α反射入射光的像素的可浮雕层。因此，转移材料是由多个分开的凸台形成的，每个凸台都包括以不同于其它凸台反射角的预定角度反射入射光的可浮雕层。当激活打印机头的某个表面时，不同凸台的像素转移到基片上，从而形成所需要的定制全息设计。

Description

用于定制打印的全息或光致变打印材料及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2002年9月10日申请的序号为60/319,541的美国临时专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及全息或光致变介质领域，一种提供全息或光致变介质的方法及在基片上形成全息或光致变图像的方法。更具体地说是提供一种包括多个浮雕凸台(embossed panels)的多层全息或光致变材料，以便通过将像素从一个或多个凸台转移到基片上将单个定制的全息或光致变图像印制在基片上。

背景技术

全息或光致变图像已被用于需要将一、二或三维图像的外貌重现在各种不同基片上的情况。包含浮雕全息图像的反射性透明、半透明和不透明材料可用于装饰和安全应用中。包含全息或光致变图像薄膜的应用之一是文件保护，如护照、信用卡、安全通行证、执照、邮票等等的保护。保护是通过将全息或光致变膜贴到文件上，因此使仿造、伪造这些文件很困难来实现的。

在授予Strahl等人的5,781,316号美国专利中可找到全息或光致变膜的例子，该专利教给人们如何将半透明全息或光致变转移箔膜加到基片上，如安全装置上。在上述专利中说明的膜包括用于支承多层热塑或热固层的热稳定载体。为使载体能与多层涂层分离，可在载体上涂一层热敏松脱层。将一层耐磨透明顶层加到松脱层上，以作为全息膜的外表面。可对顶层进行处理或硬化以增加其韧度。加在顶层上的可浮雕层适合于维持浮雕全息图像的印痕。在可浮雕层上加一层ZnS半透明反射层以便反向浮雕的全息或光致变图像并使观察者能看到转移到基片或文件上的全息或光致变标记。将表面凹凸图案压印在反射层和可浮雕层中，以形成浮雕全息或光致变图像。为了将半透明全息层贴到基片上还加了粘结层和底层或连接层。

虽然在上述专利中说明的方法能减少如ID卡之类安全文件被仿造的可能性，但仿造或伪造的危险仍然存在。为了改善纸文件或塑料卡的安全性可能需要更加个性化的安全全息或光致变图像。热转印是将可变个人信息记录和印制在各种基片上的一种方法。采用热转印打印机或热转印色带可生成更复杂的全息或光致变图像，如在授予Killey的5342672号美国专利中所叙述的那样。但是，在该专利中叙述的全息图是不透明的，因此不适用于要求保护各种个性化数据免遭更改的ID卡或其它安全文件。因此需要半透明全息热转移记录材料。这种材料可以单个定制的方式加到各种文件上，以便达到保护和防止伪造的目的。

为凭借采用印剂色带的热转印来打印图像，使打印机的打印头需接触聚合物(或染料扩散)并将印剂转移到打印介质表面上的特定位置。打印机头热激活邻近图像形成位置的预定组合加热件。印剂/载体结构被加热件局部加热到印剂的熔点或熔点之上。这样，所需量的印剂软化并粘到要形成图像的介质的预定位置上。

彩色图像是，用色带之类的印剂/载体结构来打印的，后者包括若干分开的区域或有不同颜色印剂的凸台，这些颜色包括相减基色，黄色，绛红色和蓝绿色。打印头沿色带顺序通过可完成彩色打印。每种通过都以预定的次数有选择地将不同颜色的印剂转移到基片上的所需位置。可买到的热打印色带有带单一黑色凸台、三色(黄色、绛红色和蓝绿色)凸台或四色(黄色、绛红色、蓝绿色和黑色)凸台的。这种热打印工艺使用户能在基片上生成高度定制的彩色图画或图像。

最好是能提供一种全息或光致变打印材料和将单个定制的全息或光致变图像印制到基片上或将其从如色带之类全息或光致变转移材料转移到基片上的方法。

发明内容

本发明是用于加到基片，如文件或装置上的全息或光致变转移材料。该材料的第一面包括用于支承多层热塑或热固涂层或层的热稳定载体，如PET。松脱层是加到载体上的第一层，用来在所述多层被热打印头加热时方便载体与多层的分离。然后可在松脱层上加一层耐磨顶层，作为全息或光致变图像的外表面。在顶层上再加一层可浮雕层。在可浮雕层上加一层ZnS半透明反射层，或者，对不透明安全图像则可加铝层。连接层或底层和热激活粘结层的作用是将可转移全息材料粘结到所选基片上。压入可浮雕层的“浮雕”包括许多相邻的分区或凸台。每个凸台的构造方式使它能以某特定反射角反射入射光。通过将凸台浮雕成以预定的全息反射角(采用常规全息表)反射或者通过以逐个像素的方式(例如，用计算机控制的产生机，如Doris Light Machine)在一块平板或垫片上浮雕出凸台而数字化生成光致变凸台的方法来制作以预定角度反射的凸台。如果采用后一种方法，本发明的每个凸台都包含随后在形成定制全息或光致变图像的过程中能被转移到基片上的许多像素。一个特定凸台中的所有像素都以相同的角度反射入射光，这一角度不同于另一个凸台中的所有像素反射入射光的角度。同样，如果每个凸台都包含一个有某全息反射角或光致变角的浮雕，那么本发明的每个凸台将以某独特的预定反射角反射入射光。

对于套准印制来说，可在产品的涂层面或载体面上提供用来确定每个凸台位置的视觉标记或套准条纹。全息或光致变转移材料的载体面也可包含消除涂层阻滞和增加转移材料对打印机热头“滑润性”的涂层。

利用上述全息或光致变图像转移材料和方法，可借助于使全息或光致变转移材料，如色带，顺序通过热转移打印机热打印头将个性化或定制的全息或光致变图像转印到基片上。每次通过将以逐个像素的方式或其它选择像素的方式从不同凸台有选择地转移材料，这样类似于“常规生产的光致变图像”的定制图像就可印制在基片上了。例如，转移工艺可包括有选择地转移由以α₁角反射的凸台形成像素的图像，然后有选择地转移以角度α₂反射的凸台形成像素的全部图像，等等，转移次数由图像结构或特定应用或程序确定。

附图说明

图1是本发明材料的剖面图；

图2是按照本发明浮雕的两个凸台的剖面图；

图3是本发明一个色带实施例的示意图；

图4是图像中特定ID区的示意图；

图5是定制打印装置的示意图。

具体实施方式

图1表示包含按照本发明全息或光致变浮雕凸台20和22的转移材料10的剖面图。另外，正如本说明书概述中所述，凸台20和22可以用数字方式提供。在图1中说明的特定实施例中转移材料是膜或带。材料10包括在制作过程不同阶段施加的多层。热稳定层12可由聚脂或任何其它合适的热稳定材料制成，层12上可淀积其它层。在热稳定层12上淀积一层松脱层14以方便以后使层12与其它层分开。松脱层一般包括蜡或任何其它合适的热塑材料，它在一定温度下软化因而在层14被热激活时能去除或松开热稳定层12。

称作顶层15的耐磨层加在松脱层14的上面，热稳定层12和松脱层14被除去后，它就成为材料10的顶层。耐磨层15最好是透明的，以便更好地显示浮雕在材料10中的全息或光致变图像。耐磨层15可由尿烷、丙烯酸衍生物、乙烯树脂或任何其它耐撕、耐擦、耐划和耐磨或抗化学腐蚀的材料制成。耐磨层15的淀积一般通过涂敷、浇铸、层压或其它已知方法完成，具体方法取决于所需要的厚度。耐磨层15可用照相凹版，可换向辊子，Mayerbar，双金属挤压或层压方法施加并可用电子束进行处理，以便改变层的性质，也可以晾干、热固、UV(紫外线)硬化或层压以便得到韧性。

之后在耐磨层15上加可浮雕层16。可浮雕层16优选由包括尿烷或任何其它合适材料的热塑树脂制成。可浮雕层16是一种可压印层，它实际上具有可保存浮雕图像的记忆功能。这样，可浮雕层16将保存形成在其内的压痕。按照本发明，可浮雕层16包括被称为凸台，例如凸台20和22的多个部分。凸台20和22的每一个都由形成可浮雕层16的许多像素构成。凸台20和22的每一个都被浮雕成仅以特定的预定角反射入射光。或者说，凸台20和22由以不同的预定角反射光线的像素构成，凸台20的像素记录角度不同于凸台22上像素的记录角度。换言之，可浮雕层16的每个凸台都以不同的角度浮雕或数字记录。

图2更详细地说明本发明可浮雕凸台的概念。图中表示的是转移全息或光致变材料10，材料10有可浮雕层16，浮雕层16包含相邻的凸台22和凸台20。在凸台20中浮雕了许多像素(为便于说明而表示为1-n)，这些像素被记录成以角度α₁反射入射光24。应该理解，作为术语，每个像素都包括一个具有一定栅距和取向的衍射光栅，无论是浮雕的还是数字记录的都是这样。入射光24照射像素并在像素上衍射。在凸台20中的像素1-n上衍射的光变成以角α₁衍射的出射光(在图2中表示为23)。在整个说明中，出射光(如图2中的光23和25)被称作“反射光”或“衍射光”。换言之，浮雕在可浮雕层16的凸台20中的所有像素都以相同的角度α₁反射入射光，也就是说，凸台20的整个区域都被指定了一个角度α₁，凸台20中的所有像素都以角度α₁反射入射光24。同样，在凸台22中浮雕了许多像素(为便于说明而表示为1’-m’，m’可等于n成不同于n)，这些像素被记录成以角度α₂反射入射光24。在可浮雕层16的凸台22中的所有像素都以相同的角度α₂反射入射光，也就是说，凸台22的整个区域被指定了一个角度α₂，凸台22中的所有像素都以角度α₂反射入射光24。另外，对于以逐个像素的方式数字化生成的凸台20和22来说，每个凸台都可包括用任何常规全息浮雕方法提供的具有一定预定全息或光致变反射角的浮雕。全息转移材料10可包含特定应用所要求数量的这种浮雕(或记录)成以不同角度反向光线的凸台。

再转到图1，一层半透明反射层17被淀积在可浮雕层16上。如上所述，当以某预定角度照射凸台时，半透明反射层使读者可观察到可浮雕层的已浮雕凸台。用有选择的逐个像素方式将像素从凸台转移到基片11上的定制图像边是可看到的。半透明或不透明层17最好包括用任何适用于这种应用的方法施加的ZnS或Al。

在反射层17上还可以加一层连接或底层18，以增强界面的粘结性。连接层或底层可由增强反射层和粘结层之间界面粘结性的任何化学组成物制成。在连接层18的上面加一层热激活的粘结层13。当热量，如来自热打印机打印头的热量加到材料10上时，松脱层14使涂层与PET载体12脱开并激活粘结层13中的粘结剂，从而将材料10贴到基片11上。基片11可由纸(teslin)或塑料制成。

在图3中表示出按照本发明的全息或光致变材料10的实施例之一。图中所示材料10是色带的形式，类似于热印剂打印中所用的色带形状，所表示的色带包含按图1和2所示方法提供的全息或光致变凸台20，22，26和28。特别是，凸台20是材料10可浮雕层的一部分，这部分仅包含以角度α₁反射入射光24的浮雕(或像素)。凸台22是材料10的可浮雕层的一部分，这部分仅包含以角度α₂反射入射光24的浮雕(或像素)。凸台26是材料10的可浮雕层的一部分，这部分仅包含以角度α₃反射入射光24的浮雕(或像素)。凸台28是材料10的可浮雕层的一部分，这部分仅包含以角度α₄反射入射光24的浮雕(或像素)。材料10可有所需数量的凸台。一般来说，一个特定凸台内的一个浮雕(在数字情况下是所有像素)被构造成以一个特定的角度α_n反射入射光。因此，可浮雕层成为一个多凸台的配置，其中每个凸台都包含以一定的角度反射光线的浮雕(或被浮雕的像素)，这个角度不同于其它凸台中浮雕(或像素)的反射角。图3中所示色带可包括以不同角度记录的多个凸台，凸台的数量由顾客要印到基片上的具体全息或光致变图像确定。

应该指出，凸台中包含的像素数(或转移到基片上的像素数)以及各种不同反射角谱直接关系到所得全息或光致变图像的分辨率，最终在分辨率太高或对于人的目测来说角度之间的差别太小的情况下需要用读取装置来读取图像。

本发明提供了以下条件，即由于每个凸台以一个单一的衍射角表征，所以可为每个凸台指定一个数字。例如，可为以相应角度α₁，α₂，α₃，α₄表征的图3中的四个凸台20，22，26，28指定(或编码)四个预定的数字。实际上，四个凸台对应于四个衍射角和四个编码数字。其中凸台的数目“4”完全是任意的，它可以是直至无穷的任何衍射角数目，但256相应于设计软件，如coral draw和Photoshop采用的“gray scale”系统。

如果用图4中的全息或光致变包带10在基片上生成定制图像，那么图像将包含最高为4个不同角度α₁，α₂，α₃，α₄衍射的像素。如果角度α₁，α₂，α₃，α₄(例如40°，100°，180°，320°)分开得足够远，那么人的眼睛就能容易地观察到并能确认构成图像的四种颜色。如果衍射角的值互相接近(如果只有几个记录角度，但角度之间的差很小，或者如果衍射角的数目很大，高达256，使得角度之间的差很小)，那么人的眼睛不能分出不同的颜色，因而需要专用读取器来辨认这些角度。如果采用读取设备，那么读取器可探测出相应于构成图像的任何数目像素的衍射角。如果为每个衍射角都指定了数字，那么读取器将扫描图像、读取(探测)、和辨认相应于图像中各像素的衍射角并输出相应于所扫描图像的一系列数字。相应于衍射角的特定数列可被编码地相应于打印全息或光致变图像的全息打印材料的色带序号。作为安全措施，也可对相应于图像中像素组的特定数列编码，以鉴定文件的真实性，因而大大降低伪造的可能性。可将辨认机理(相应于读取器)结构进ID卡或文件发行机中，使得打印机只能接收预定的或“编码”的色带。这样，由于有特定的序列号(根据为全息凸台指定的数字编码)，所以也使审查者能知道哪种打印机曾用于打印某特定图像，因而可用该外部读取器来鉴定文件的真实性。

现在可以明白为什么全息或光致变打印材料可用于确认文件或ID卡的真实性。带有许多以已知衍射角及它们的相应指定数字表征的凸台的全息或光致变打印材料，如色带，被用来以逐个像素的方式将图像打印在所需基片上。用上述技术生成的每个图像都有一个特定的ID区，该区是一组又以已知(或指定)角度衍射的像素。可用读取器扫描ID卡中对应于已知角度的数字，如果这些数字与该ID区的已知数字相符，就可证实文件的真实性。例如，如图4中所示，全息图像10有ID区42，该区也表示为分解图44。分解图44中示出的三组像素分别有衍射角20°，40°和60°。如果给这三个衍射角指定了三个数字，那么扫描ID卡区42处图像的读取器将探测出这些角度和相应的数字。如果数字序列与真实文件或ID卡符合，真实性就得到了证实。

全息或光致变图像可用本发明的全息或光致变打印材料打印在基片上并可利用任何常用的已知设计软件进行设计。当用软件将图像设计成数字格式后，图像即可发送至打印机。任何常规染料扩散卡式打印机(例如Dalacard，Fargo，Eltron，Atlanlek，Kanematsn等)都可使用全息或光致变色带将图像打印在基片上。可以预期，打印机与全息或光致变打印材料并非必须处于设计全息图像的同一场合。图像可以在某远地打印，然后通过互联网发送至光盘或用其他手段传送。例如，如图5中所示，全息或光致变图像40可在计算机上50上逐个像素地进行数字设计。在数字化设计中规定，图像40的每个像素将以某个预定的角度衍射入射光。然后可用本发明的全息打印材料将图像40打印在当地(或LAN)打印机56上，也可以通过网络52，如互联网，或用其它手段，如在硬盘上转移到远地，以便在打印机54上打印。远地打印图像40的一个例子可以是汽车部(Department of Motor Vehicles)或任何其它发行或综合企业。

在基片上形成全息或光致变图像的方法包括以下步骤。首先提供如图1-3所示的多层全息或光致变转移材料，它可以是色带或可有任何其它合适形状和尺寸。要在基片上形成或打印的全息或光致变图像可描述为形成图像的一些像素。换句话说，全息或光致变图像由图像形成像素构成。当要在基片上形成或打印某特定全息图像时，每个图像形成像素以选择性像素转移方式从具有适当浮雕的凸台(或其中有这种像素的凸台)转移到基片上。正如上述方法所述，可用逐个像素转移工艺来形成所需全息或光致变图像。最好是，以反射角α₁反射的所有图像形成像素都是从具有α₁浮雕的相应凸台转移的。以角度α₂反射的所有图像形成像素都从具有α₂浮雕的相应凸台转移，等等。换句话说，当要在基片上形成全息或光致变图像时，作为第一步，来自一个凸台的所有图像形成像素都转移到基片上，然后，来自另一凸台的所有图像形成像素都转移到基片上，等等。具体转移取决于为形成某特定全息或光致变图像需要多少不同反射角的像素。像素的转移过程可用热，例如热打印机头产生的热来激活。

例如，为了生产按照本发明的全息或光致变打印材料，每个凸台都是用高分辨率格式，例如1200dpi，以逐个像素的方式并以相同衍射角记录的。所得到的凸台将具有典型染料扩散色带凸台的尺寸并在每个凸台中都有具有相同衍射角的约8000000-9000000个像素。应该指出，上面列出的分辨率和每个凸台的像素数目仅是可能凸台的一个例子，分辨率和像素的数目可又根据文件类型、基片材料或特定应用而改变。然后将已记录的凸台浮雕或浇铸到涂层中，后者则被逐个像素地转移到基片上，如通过打印(发行)转移到ID文件的表面上。像素转移在200和500dpi之间的低分辨率下，在来自打印机头(例如热打印机头)的加热和压力下以逐个像素的方式进行，这类似于当前制卡行业用染料扩散色带打印所采用的技术。最后，对于所得热打印图像的每个200-500dpi像素，每个打印机将打印至少3-6个1200dpi像素。

正如上面已叙述的，可提供一台计算机，以便控制在所需基片上形成全息或光致变图像的过程。例如，发行者可在计算机的显示屏上审查全息或光致变安全图像的样版、往样版上添加专用的个人信息，然后将高度定制的图像从计算机上送到全息或光致变打印机(本地或远地)上，以按照本发明的上述方法将新定制的图像打印在所需基片上。可将高度定制的全息或光致变图像打印在所需基片上，如纸或塑料文件上。

为了提供图1-3所示类型的全息或光致变转移材料，应在材料的可浮雕层16中形成排序凸台，可利用任何已知方法在可浮雕层中浮雕这些凸台，也可以在构造成以所需角度反射的凸台中数字式地设置每个像素，只要在同一凸台内将所有像素设置成以相同的预定角度反射入射光就行，或者只要在一个全息或光致变凸台中的整个浮雕都以相同的角度反射入射光就行。

Claims (19)

1、一种用于在基片上形成定制全息或光致变图像的材料，该材料包括：

包括热稳定层、耐磨层或顶层、可浮雕层、加在可浮雕层上的反射层和当热激活时将所述材料粘贴在基片上的粘结层的多层；

所述可浮雕层包含多个浮雕的排序凸台，每个凸台用全息名光致变的方法构造成以某个预定的全息或光致变反射角α_n反射入射光，对于每个凸台，预定角α_n是不同的。

2、如权利要求1所述的材料，其中每个全息或光致变构造的凸台包含具有预定全息或光致变反射角α_n的浮雕，从而造成多凸台配置，其中每个凸台被浮雕成以某个预定的全息或光致变角度α_n反射入射光，该角度α_n不同于其它凸台内浮雕的反射角。

3、如权利要求1所述的材料，其中每个全息或光致变构造的凸台包含许多像素，这些像素的浮雕方式是，在同一凸台内的所有像素都以某个预定的反射角α_n反射入射光，从而造成多凸台配置，其中每个凸台都被浮雕成以一个不同于其它凸台中像素反射角的角度反射入射光。

4、如权利要求1所述的材料还包括覆盖在热稳定层上面的松脱层和覆盖在热激活层上面的连接层。

5、如权利要求1所述的材料，以色带的形式提供。

6、如权利要求1所述的材料，其中每个角度α_n都对应于一个预定的数字。

7、如权利要求6所述的材料，其中多个角度α_n(n≤256)对应于形成一数列的多个预定数字。

8、如权利要求7所述的材料，其中所述数列被用在读取装置中，该读取装置的程序被编成只能以与所述数列相关的全息或光致变材料工作。

9、一种在基片上形成全息或光致变图像的方法，所述图像由图像形成像素构成，该方法包括以下步骤：

提供具有可浮雕层的转移材料，所述可浮雕层包含多个排序凸台，每个凸台用全息或光致变的方法构造成以某个预定的全息或光致变反射角α_n反射入射光，每个凸台的预定反射角α_n是不同的；和

通过图像形成像素从至少一个凸台到基片的选择性像素转移形成全息或光致变图像。

10、如权利要求9所述的方法，其中所述选择性像素转移包括热激活图像形成像素的每一个像素和使每个像素与转移材料分离并粘到基片上。

11、如权利要求10所述的方法，其中每个像素的热激活包括打印机头对每个凸台的作用。

12、如权利要求9所述的方法还包括存储全息或光致变图像的计算机，该计算机控制图像形成像素从转移材料到基片以形成全息图像的选择性像素转移。

13、如权利要求9所述的方法，其中选择性像素转移包括逐个像素的转移。

14、如权利要求11所述的方法，其中选择性像素转移包括逐个像素的转移。

15、如权利要求9所述的方法，其中每个全息或光致变构造的凸台包含具有预定全息或光致变反射角α_n的一个浮雕，从而造成多凸台配置，其中每个凸台被浮雕成以某个预定的反射角α_n反射入射光，该角度α_n不同于其它凸台中浮雕的反射角。

16、如权利要求9所述的方法，其中每个全息或光致变构成的凸台包含多个像素，所述像素的浮雕方式是，同一凸台内的所有像素都以一个预定的反射角α_n反射入射光，从而造成多凸台配置，其中每个凸台都包含浮雕成以不同于其它凸台中像素反射角的某个角度反射入射光的像素。

17、如权利要求9所述的方法，其中形成全息或光致变图像包括用计算机程序设计图像。

18、如权利要求9所述的方法，其中形成全息或光致变图像包括将图像打印在本地或远地打印机上。

19、如权利要求18的方法，其中所述图像是通过互联网转送到本地或远地打印机上。

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