專利名稱：紙張上安全防偽全息圖像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一些特殊的全息圖像，形成這些特殊的全息圖像以便在某些特殊條件下查驗(yàn)時(shí)可提供安全防偽作用，而且更特別地是涉及將這些特殊的全息圖像作多次轉(zhuǎn)移于紙上的工藝過(guò)程。
全息增強(qiáng)的材料在已有技術(shù)中已眾所周知，而且它們?cè)谏鲜霰救擞谝郧疤岢錾暾?qǐng)并頒發(fā)給我的那些專利中均已作了充分說(shuō)明。這些材料包括很多與全息圖像聯(lián)系在一起用來(lái)增強(qiáng)其安全防偽能力的產(chǎn)品，例如一些裹封紙，一些紙，一些紙版箱以及某些類似的產(chǎn)品。那些經(jīng)全息增強(qiáng)的圖像還能夠用在一些信用卡和與之類似的物品上以提供安全防偽，因?yàn)檫@種圖像難以復(fù)制。制備全息圖像是一個(gè)眾所周知的工藝過(guò)程，但在本人那些獨(dú)特的、用來(lái)把一個(gè)金屬化圖像作多次轉(zhuǎn)移于替換載體上的工藝過(guò)程發(fā)現(xiàn)之前，它并未得到廣泛使用。一種特別新的載體為紙載體，在此之前，由于這種載體太脆而未能利用全息圖像來(lái)增強(qiáng)。這種全息增強(qiáng)的元件和工藝過(guò)程，前述那些有關(guān)的專利中已作了很好的說(shuō)明。在其它的參考資料中，惲特塞爾等(Unterseher et al.)著的《全息學(xué)手冊(cè)》(第二版，美國(guó)，加州，柏克萊，1996年羅斯書(shū)籍出版-2ndEdition,(1996),Ross Books,Berkeley,CA.)對(duì)一些全息材料的制備也作了完整詳盡的敘述。
一些典型的安全防偽全息材料在美國(guó)第3,894,756號(hào)專利中已舉過(guò)例子。此處是一種放置在某一元件內(nèi)，例如放置在某一安全防偽身份證內(nèi)的編碼全息圖。為了恢復(fù)譯出該編碼全息圖，必須使用一種復(fù)雜的光束恢復(fù)譯出設(shè)備。當(dāng)光束映照到該編碼全息圖上，形成圖象并可被觀察到。在美國(guó)第4,140,373號(hào)專利中敘述了另一種安全防偽系統(tǒng)。于該參考資料中，是把一些重疊的全息圖施加在所需的層面上。所述重疊的全息圖中的一幅只有借助相干光(例如激光)而可見(jiàn)。當(dāng)施加相干光時(shí)，該所謂不可見(jiàn)的全息圖即可被看見(jiàn)。美國(guó)第4,400,616號(hào)專利敘述了再另一種安全防偽系統(tǒng)，于該系統(tǒng)中可制作身份證，例如把一個(gè)或多個(gè)平坦透明的波導(dǎo)全息圖層疊在某一載體上。通過(guò)把一個(gè)光柵放置在終結(jié)產(chǎn)品上，該光柵只接收某一特定波長(zhǎng)的光，于是所需的圖像即可被照亮。另一參考資料，美國(guó)第5,825,475號(hào)專利敘述了一種供鑒別一幅編碼全息圖用的系統(tǒng)和方法。于該特定的發(fā)明中，是利用特定波長(zhǎng)的光把一幅全息圖記錄在一片基底上。通過(guò)用該特定波長(zhǎng)的光來(lái)照明，即可觀察到該圖像。
如從仔細(xì)閱讀這些已有技術(shù)的參考資料所能知悉者，制作、制造和銷(xiāo)售含有一些所謂隱藏的全息圖的產(chǎn)品是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，它要涉及很多步驟，以及復(fù)雜設(shè)備和觀察裝置。每個(gè)元件都必須分開(kāi)來(lái)制造，因此它是一個(gè)花費(fèi)大的工藝過(guò)程。
近來(lái)已找到一種制造所謂隱藏的全息圖用的較新改進(jìn)型系統(tǒng)。于該系統(tǒng)中，使用一種感光抗蝕劑層。把感光層部分地遮蓋起來(lái)，并且把一幅第一全息圖(白光-非相干-可觀察的)成像在未加遮蓋的區(qū)域。然后把遮光物移去，并把另一幅全息圖(激光-相干-可觀察的)成像在未感光區(qū)域。由于現(xiàn)在有兩幅全息圖施加在該層上，其中一幅全息圖直接利用一些標(biāo)準(zhǔn)的照明方法是無(wú)法觀察到的，必須利用相干光(例如激光)照射、經(jīng)過(guò)90°角的反射映照到一個(gè)查驗(yàn)表面(例如像白色紙張之類的白色反射面)上才行。雖然這種獨(dú)特且有用處的系統(tǒng)能夠生產(chǎn)一些安全防偽型隱藏的全息圖，但由于缺少使該工藝過(guò)程商業(yè)化的方法，因而不能夠廣泛全面地在商業(yè)化工業(yè)中被采用。
為了防止偽造詐騙，制作、制造和銷(xiāo)售某些含有一些隱藏的全息圖的材料是當(dāng)前的一種迫切需要。例如，像煙草和其它一些產(chǎn)品的假冒品目前正廣泛地在世界上銷(xiāo)售，而使得一些制造商和批發(fā)商為此蒙受相當(dāng)可觀的損失。如果有一種簡(jiǎn)單易行的方法，來(lái)使盛裝和裹封這些商品的紙質(zhì)產(chǎn)品被傳載有一幅隱藏的全息圖，則在眾多的其它商品中查出那些假冒品將會(huì)是一件簡(jiǎn)單的事。因此，以成本低廉的方式而能使某些全息圖重復(fù)地傳載到一些裹封紙(wrapping papers)上，就是本發(fā)明的一個(gè)目的。
這些以及還有的其它一些目的，利用一種全息元件均可達(dá)到，該全息元件由具有兩個(gè)平坦表面的紙載體(paper support)所組成。該紙的前述兩個(gè)表面中的一個(gè)按照次序具有a．一層粘貼劑層，以及；b．一幅金屬化的全息圖像，其中，金屬化全息圖像，其內(nèi)至少包含兩幅全息圖，所述全息圖中的一幅只有利用非相干光才能夠看見(jiàn)，而其它的全息圖只有利用相干光才能夠看見(jiàn)，并且此處至少要通過(guò)兩個(gè)成像步驟，才能把許多全息圖像形成在一種聚合物載體上的感光元件上，然后再把前述那些全息圖像金屬化，并于以后涂上一層粘貼劑，從而接著便可利用覆蓋在前述金屬化全息圖像上的粘貼劑層，在溫度處于0℃至150℃之間、而且壓力在大于每平方英寸1磅的條件下，把前述金屬化全息圖像從前述聚合物載體上轉(zhuǎn)移到前述紙載體上，隨后再把前述聚合物載體從前述紙載體上揭剝下來(lái)，于是全息圖像的金屬化部分大致全部都轉(zhuǎn)移到前述紙載體上，而聚合物載體上的全息圖像則被剩下適于再用。
在本發(fā)明的工藝過(guò)程中，是要制作一種感光聚合物載體而且其上至少置有兩幅全息圖像。在把感光聚合物載體所包含的感光層的一部分遮蓋起來(lái)后，即可把第一幅全息圖像以常規(guī)的方式置于感光聚合物載體上。把遮光物移去后，第二幅全息圖像即可被傳載到感光層的未感光區(qū)域。然后把這兩幅全息圖像金屬化，接著把它們轉(zhuǎn)移到一個(gè)紙載體上，而該全息圖像首先已覆蓋有一層粘貼劑層。如僅對(duì)這些全息圖像的金屬化部分進(jìn)行轉(zhuǎn)移，并且在揭剝后，仍能剩下這些全息圖像保留在聚合物載體上，這就需要有特定的溫度和壓力。從而這些全息圖像還可再次金屬化以便再用。


圖1為本發(fā)明的紙載體的一個(gè)平坦表面，在把一幅金屬化全息圖像層疊其上之前的頂視圖。
圖2為圖1所示的、疊加到含有金屬化全息圖像的聚合物載體上的紙載體，在金屬化全息圖像被層疊到前述紙載體之前的側(cè)視圖。
圖3為來(lái)自圖1和圖2的紙載體，于金屬化全息圖像已從聚合物載體上轉(zhuǎn)移到紙載體上以后的側(cè)視圖。所被顯示的該全息圖像自身則保留在聚合物載體上。
圖4為把金屬化全息圖像層疊到紙載體上工藝過(guò)程的概略圖。
圖5為把聚合物基底從紙載體上揭剝下來(lái)，以產(chǎn)生如圖3所示的金屬化全息圖像的工藝過(guò)程的概略圖。
圖6為一個(gè)由含有全息圖像的紙載體所裹封起來(lái)的元件圖。于此情況中，這是一個(gè)香煙盒，其內(nèi)部包含一個(gè)典型的紙載體，該紙載體具有含于其上的新型全息圖像。該紙載體上傳載有兩幅全息圖像，其中一幅因?yàn)槭窃诜窍喔晒?例如室內(nèi)光線)下而可看見(jiàn)。而第二幅全息圖像于本圖中則不能被看見(jiàn)。
圖7示出一個(gè)過(guò)程，利用該過(guò)程，可把相干光照射到包含在來(lái)自圖5的紙載體上的一些全息圖像上，再經(jīng)過(guò)90度角的反射而將該隱藏的全息圖像映照到一個(gè)白色基底上。
現(xiàn)請(qǐng)具體地參考其中示有本發(fā)明的元件和工藝過(guò)程的一些優(yōu)先實(shí)施例的附圖，圖1為的本發(fā)明的紙載體的兩平坦表面中的一個(gè)，如1所示的頂視圖。現(xiàn)請(qǐng)觀看圖2，1為再次從側(cè)面來(lái)顯示的紙載體，而且這個(gè)元件是對(duì)著其上含有一系列全息圖像2的聚合物載體4作并列布置。該全息圖像已金屬化，它被表現(xiàn)得如同許多細(xì)微的金屬顆粒3。請(qǐng)移到視圖3，該示圖示出金屬化的全息圖像3已轉(zhuǎn)移到紙載體1上，而剩下全息圖像仍保留在聚合物載體上。該保留在聚合物載體上的圖像以后可再金屬化，并且該金屬化的圖像可再次轉(zhuǎn)移到其他另一紙載體上。
圖4概略示出把金屬化全息圖像層疊到紙載體上的工藝過(guò)程。該圖與圖5在一起顯示出本發(fā)明新穎的工藝過(guò)程。在圖4中示出，一條于其上含有一些金屬化全息圖像(此處未示出)的聚合物載體4從解卷輥筒5拉出而進(jìn)入對(duì)置的輥筒6和輥筒7所形成的間隙內(nèi)。在該圖中，例如，輥筒7可以是為一根標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋有照相凹版的印刷輥筒，而輥筒6可以是一根典型的支承輥筒。如8所示為一片與照相凹版相對(duì)的刮墨刀(用來(lái)控制涂層的重量)，如9所示為一只涂料盆(用來(lái)盛裝一種標(biāo)準(zhǔn)粘貼劑溶液)。因此那些其上覆蓋有一層粘貼劑層的全息圖像然后被攜帶穿過(guò)一個(gè)如11和12所示的干燥器，并隨后下落至加熱輥筒13和14。取自輥筒15的紙載體1則進(jìn)入由最后兩根輥筒所形成的間隙內(nèi)，而且該紙載體和其下含有一些金屬化全息圖像的粘貼劑層的干燥表面相接觸。該步驟把該兩載體(聚合物4和紙1)層疊為一種多層結(jié)構(gòu)物16，使之從冷卻輥筒17上繞過(guò)，然后再把它卷到重卷輥筒18上。
在圖5中示出揭剝的工藝過(guò)程。于該概略圖中繪有來(lái)自圖4的層疊起來(lái)的多層結(jié)構(gòu)材料16，它從解卷輥筒18上拉出并使之穿過(guò)兩根揭剝輥筒19和20所形成的間隙。聚合物基底2則是承裝在薄膜重卷輥筒21上(該基底材料，其上仍含有一些全息圖像，而且它們可以再金屬化和再使用)。現(xiàn)在攜帶金屬化全息圖像的紙載體1被拿送到敷涂頭22和23。因此利用本步驟，一層保護(hù)涂層就可以被加到該已金屬化的全息圖像上。該保護(hù)涂層可以在敷涂頭22和23所形成的間隙內(nèi)借助盛料盆42而施加上去。于是該被覆蓋起來(lái)的圖像可以被傳送穿過(guò)于燥器24和25，而且那些在紙載體上已硬化和被保護(hù)起來(lái)的全息圖像然后即可被卷到輥筒27上。該成卷的具有全息圖像的紙現(xiàn)已準(zhǔn)備就緒，可用來(lái)作為大量其它物件的安全防偽的裹封紙。
利用本發(fā)明所產(chǎn)生的含有一些全息圖像的紙張的典型應(yīng)用如圖6所示。舉個(gè)例子，于該特定的圖中，28可以是一個(gè)普通的香煙盒，其內(nèi)含有許多支如29所示的香煙。圖中所示的香煙盒的翻蓋已被打開(kāi)，顯露出盒內(nèi)所裝的一些香煙。在制造期間即可圍繞一些香煙進(jìn)行裹封的紙31，它含有許多可在自然的白色可視光下觀察的全息圖像32。而在該紙載體上還放有一些隱藏的全息圖像，它們?cè)诎咨庀率遣豢梢?jiàn)的，但在相干光(例如激光)下則可加以觀察。因此，由制造商所制造的那些香煙可以含有這些隱藏的全息圖像能夠用來(lái)防止假冒。
為了觀察含在本發(fā)明的紙載體上的隱藏全息圖，則需觀看圖7。于該圖中，31所示為其上含有一些如32所示的、用白色光可見(jiàn)的全息圖像的紙載體。一幅隱藏的全息圖像是用虛線來(lái)示出，其形狀像一顆星33。來(lái)自手提式激光源34的激光使其一些光線35射到隱藏的全息圖像33上，而后該激光通過(guò)反射成為另一些光線36而射到一塊白色板或卡紙板38上。作為反射在該白色板或卡紙板上的一顆完整的星39，該隱藏的全息圖像可被觀察到。
把一些全息圖像從聚合物載體上轉(zhuǎn)移到紙載體上的工藝過(guò)程，是在溫度處于0℃至150℃之間、而且壓力在大于每平方英寸1磅的條件下進(jìn)行。本人建議溫度處于30℃至125℃之間，而在如圖4所示的輥筒6和輥筒7所形成的間隙內(nèi)所施加的壓力則提高到每平方英寸5到10磅。溫度應(yīng)不高于150℃，以便不致?lián)p壞聚合物輥筒上的那些全息圖像。因此在那些干燥器中的條件應(yīng)不超過(guò)該溫度。簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)那些干燥器的長(zhǎng)度和傳送元件經(jīng)過(guò)這些干燥器的輸送速率(web speed)，即可對(duì)這些溫度進(jìn)行控制。冷卻輥筒17的用途是在于固定住粘貼劑，以及保證紙載體和在聚合物載體4上的那些全息圖像是安全可靠的。粘貼劑材料在涂料技術(shù)中是眾所周知的，而且每一令紙敷涂用的粘貼劑重量在0.5到14磅(干的)之間，此處設(shè)想每一令大約具有500張尺寸為24英寸×36英寸的紙。那些金屬化全息圖像可轉(zhuǎn)移到紙載體1的兩個(gè)面的任一面上。首先把粘貼劑層施加在那些金屬化全息圖像上。然后紙載體1于那些頂頭間隙輥筒(head nip rolls)和該粘貼劑層相接觸，并被粘到該粘貼劑層上。
當(dāng)這兩種載體(聚合物4和紙1)按照?qǐng)D5中所示的工藝過(guò)程進(jìn)行揭剝時(shí)，這些金屬化全息圖像即從聚合物載體4上轉(zhuǎn)移到紙載體1上。這個(gè)步驟是通過(guò)把該兩載體剝離開(kāi)來(lái)的辦法來(lái)完成。由于粘貼劑層是比較強(qiáng)有力地粘在紙載體上，它將沿著那些金屬化全息圖像拉開(kāi)。從而這些金屬化全息圖可被覆蓋上一層適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層；事實(shí)上這也是更寧愿如此的。該保護(hù)層可由許多常規(guī)材料中的某一種，例如溶劑基或水基丙烯酸來(lái)組成，而且如有需要，該保護(hù)層可以著色也可以不著色。
紙載體元件也是品種繁多。例如，若某一位人士希望在裹封紙上具有許多全息圖像(其中一些僅是供安全防偽查驗(yàn)用)，在許多裹封過(guò)程里這是有用的，本人將使用每令20到75磅重的紙，此處每令具有500張尺寸為24英寸×36英寸的紙。這種紙?zhí)貏e有用處，因?yàn)樗闹亓枯p，從而可用來(lái)裹封任何數(shù)目、諸如香煙之類的物件。因?yàn)檫@些全息圖像中的某一些對(duì)常規(guī)觀察(例如在非相干的白色光下)是隱藏起來(lái)的，故這些材料在安全防偽用途上非常有用，這是由于那些所謂隱藏的全息圖像只有在相干光(例如激光)下才能被觀察出來(lái)，從而可防止假冒。如在本發(fā)明中所述，這些其上含有一些全息圖像的紙?jiān)谠S多應(yīng)用中都可使用，包括某些禮品的裹裝；商店的某些裹裝；某些裝飾性的裹裝；食品的作廣告用的裹封以及類似的場(chǎng)合在內(nèi)。由于具有安全防偽能力，傳載在紙上的全息圖像意味著該紙可獨(dú)占地供某一種應(yīng)用來(lái)使用，并因之改善使用的質(zhì)量。
如那些熟練此種技術(shù)的人士所知悉，以及如對(duì)列在本發(fā)明中的已有技術(shù)所敘述的那樣，一些全息圖像可傳載在許多感光層上，例如在鹵化銀、某些光致抗蝕劑及其類似物劑上。這些感光層可施加在許多聚合物載體上，其中包括那些聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。這些基底的厚度通常為0.03到4.0千分之一英寸。
由于在本發(fā)明之前，對(duì)這樣一些金屬化全息圖像可以被轉(zhuǎn)移是不知道的，故本發(fā)明中這種可把含有許多金屬化全息圖像的元件進(jìn)行干粘層疊和以后再揭剝開(kāi)來(lái)的能力，為此而提供了一種獨(dú)特的工藝過(guò)程。于此所述的工藝過(guò)程需要使用某些獨(dú)特的設(shè)備，它們被設(shè)計(jì)得可對(duì)一些十分薄的材料進(jìn)行夾持、層疊、以及然后再進(jìn)行揭剝。必須保證該工藝過(guò)程的全部元件都被仔細(xì)地保持在該工藝過(guò)程所規(guī)定的那些限度內(nèi)。采用本發(fā)明范圍內(nèi)所生產(chǎn)的那些元件，可使全息圖像的使用在商業(yè)上的用途大大地增加。
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權(quán)利要求
1．一種全息圖元件，它由具有兩個(gè)平坦表面的紙載體所組成，該紙的前述兩個(gè)面中的一個(gè)按照次序具有c．一層粘貼劑層，以及；d．一幅金屬化的全息圖像，此處所述金屬化全息圖像，其內(nèi)至少包含兩幅全息圖，其中的一幅只有利用非相干光才能被看見(jiàn)，而其它的全息圖則只有利用相干光才能被看見(jiàn)，而且此處所述的那些金屬化全息圖像，至少要通過(guò)兩個(gè)成像步驟，才能由敷涂在某一聚合物載體上的感光元件上所形成的許多全息圖像來(lái)得到，而且然后把此處所述那些全息圖像金屬化，并于以后再涂上一層粘貼劑，從而接著便可在溫度處于0℃至150℃之間、以及壓力在大于每平方英寸1磅的條件下，通過(guò)把粘貼劑層層疊覆蓋到前述金屬化全息圖像上，而使所述金屬化全息圖像從所述聚合物載體上轉(zhuǎn)移到前述紙載體上，隨后再把所述聚合物載體從紙載體上揭剝下來(lái)，于是全息圖像的金屬化部分大致全部都轉(zhuǎn)移到所述紙載體上，而剩下該全息圖像仍舊保留在聚合物載體上適于再用。
2．權(quán)利要求1的全息圖元件，其兩幅全息圖像是含在所述紙載體上，而且所述兩幅全息圖像中的一幅可利用從全息圖像上反射出來(lái)的相干激光來(lái)觀察。
3．權(quán)利要求1的全息圖元件，其前述轉(zhuǎn)移溫度在60℃至90℃之間，而其前述壓力則在每平方英寸1磅到5磅之間。
4．權(quán)利要求1的全息圖元件，其前述紙載體每令的重量在20磅到75磅之間，前述每一令規(guī)定有500張尺寸為24英寸×36英寸的紙。
5．權(quán)利要求2的全息圖元件，其前述那些全息圖像中的一幅可利用從前述圖像反射到一塊白色板上的激光來(lái)進(jìn)行觀察，而該白色板則與前述圖像保持成直角。
6．權(quán)利要求1的全息圖元件，其前述紙是用來(lái)作為裹封元件，而且其前述那些全息圖像是用來(lái)作為一些安全防偽元件。
7．權(quán)利要求1的全息圖元件，其中一層保護(hù)層是敷涂在前述紙載體上所包含的金屬化全息圖層上。
8．一種把許多全息圖像從一個(gè)聚合物載體上轉(zhuǎn)移到一個(gè)紙載體上的工藝過(guò)程，它所包含的步驟a．把一層感光層敷涂到一個(gè)聚合物載體上；b．把前述感光層部分地遮蓋起來(lái)；c．在前述感光層未遮蓋的部分上形成一幅利用非相干光而可見(jiàn)的第一全息圖像；d．把前述遮光物移去；e．在感光層已被前述遮蓋物遮蓋過(guò)的區(qū)域上形成一幅利用相干光而可見(jiàn)的第二全息圖像；f．把前述那些全息圖像中的一部分金屬化；g．在前述那些金屬化全息圖像的頂部敷涂一層粘貼劑層；h．在溫度處于0℃至150℃之間、壓力在每平方英寸大于1磅的條件下使前述粘貼劑層與紙載體相接觸，從而形成一個(gè)含有紙載體、粘貼劑層、金屬化全息圖層以及聚合物載體的多層結(jié)構(gòu)物；以及i．把前述多層結(jié)構(gòu)物揭剝開(kāi)來(lái)，從而前述全息圖像的金屬化部分被轉(zhuǎn)移到紙載體上，而前述全息圖像仍舊被保留在前述聚合物載體上適合于再用。
9．權(quán)利要求8的工藝過(guò)程，其一層保護(hù)層是施加在前述紙載體上的前述金屬化全息圖上。
全文摘要
一種具有一層粘貼劑層和一幅金屬化全息圖像的紙載體,此處金屬化全息圖像至少包含兩個(gè)全息圖,因此該第一全息圖只有利用非相干光才能見(jiàn)到,而該第二全息圖只有利用相干光才能見(jiàn)到。這些全息圖像是經(jīng)過(guò)若干成像步驟,在一個(gè)聚合物載體上的一層感光元件上形成,這些步驟包括把那些全息圖像進(jìn)行金屬化,以及把一層粘貼劑層覆蓋到那些全息圖像上。然后,在事先確定的溫度和壓力下利用把粘貼劑層層疊到紙上的方法,將這些金屬化全息圖像轉(zhuǎn)移到紙上,并隨后把聚合物載體從紙上揭剝下來(lái),這樣,該全息圖像仍保留在該聚合物載體上適合再用。
文檔編號(hào)B41M3/14GK1312530SQ01104290
公開(kāi)日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月6日
發(fā)明者邁克爾J.斯特普勒克 申請(qǐng)人:伊利諾斯器械工程公司