用於產生安全色粉基圖像的系統和方法
2023-04-24 03:09:56 1
專利名稱：用於產生安全色粉基圖像的系統和方法
技術領域：
本發明涉及用於印刷和複製文件的系統和方法。更具體的，本發明涉及用於以安全方式印刷和複製文件的色粉基成像系統，以使該文件難以偽造並且文件的原本容易驗證，和涉及使用和製造該系統的方法。所述文件包括襯底如紙張或者聚合物基膜，並且可在襯底上另外包括印刷油墨，其與色粉內的染料相互作用形成更加安全的文件。
背景技術：
色粉基文件成像，例如電子照相、離子記錄、磁記錄以及類似的成像技術，通常涉及如下操作在帶電或磁化的光導板或鼓上形成靜電或者磁圖像，用帶電或磁化的色粉刷塗該板或鼓，將圖像轉移到襯底如紙張上，並且用熱、壓力和/或溶劑將色粉熔融到襯底上。使用該技術，可在襯底表面上容易地形成相對廉價的圖像。
因為色粉基成像是用於產生圖像副本的相對快捷和廉價的技術，該技術經常用於製造傳統上使用其他印刷和成像形式(例如擊打式印刷或者噴墨印刷)形成的文件。例如近些年來，色粉基成像已經用於製造財務文件，例如個人支票、股票和鈔票；法律文件如遺囑和契約；醫學文件例如藥方和醫生處方等等。不幸的是，因為圖像是在襯底表面上形成的，使用色粉基成像技術製造的文件相對容易偽造和/或複製。
這些年來已經開發了用於印刷或形成安全文件的各種技術。早期的安全印刷技術一般包括對在其上印刷或書寫素材的紙張進行改進。例如，在1929年9月10日授予Snyder的美國專利號1,727,912中公開了一種用於製造安全文件的紙張，該紙張包括具有相對低油墨吸收性能的塗層和容易吸收油墨的紙體部分。在書寫過程中通過撕開或者撕裂該塗層來形成安全文件，從而使油墨穿透紙張的吸收部分。在1985年1月29日授予Devrient的美國專利號4,496,961中公開了另外一種紙張相關的安全印刷技術。Devrient公開了一種支票紙張，其包括含無色油墨和顏色接收體的可壓微囊。當圖像被書寫到紙張表面時，所述微囊被壓破並且所述無色油墨與顏色接收體反應從而在支票紙體內產生圖像，使該圖像難以偽造。1990年7月26日授予Brunea的美國專利號4,936,607和1991年7月21日授予Brunea的美國專利號5,033,733中，都公開了另一種安全文件印刷技術，其包括含有溶劑和著色劑的微囊。在衝壓作用下，該微囊破裂從而對印刷到文件表面的圖像周圍產生暈色效果，使得印在文件表面的圖像更難於偽造。雖然這些技術對於衝壓型印刷或者複印的效果較好，但是該技術與色粉基印刷方法相聯繫時效果並不好。
用於產生安全圖像的其他技術包括提供特殊紙張塗層以提高通過靜電過程產生圖像的抗汙性。1990年7月17日授予Fitch的美國專利號4,942,410和1990年9月18日授予Fitch的美國專利號4,958,173中，都公開了一種包括聚合物粘合劑和尺寸大於一微米的無機填料的色粉接受性襯底塗層。該塗層的目的是與其他傳統襯底相比顯示高耐久性抗汙性，因此使通過移除一部分印刷圖像而進行的偽造更為困難。但是在Fitch等專利中描述的所述塗層好像並不影響添加素材到文件中或者鑑別原始文件的能力。
1992年6月23日授予Honnorat等的美國專利號5,123,999公開了另外一種防偽造紙張。Honnorat等的紙張包括芳族化合物和粘合劑和/或活化劑。該芳族化合物和粘合劑或活化劑與通常在去墨氈中的還原劑反應從而產生著色效果，該效果指示對印刷在紙張上的一部分圖像的意圖性擦除，這種技術不影響形成文件副本或鑑別原本的能力。
美國專利號5,523,167公開了一種使用含惰性背襯的膜來產生安全的磁性字符識別(MICR)符號的技術，所述惰性背襯塗布有樹脂、填料、磁性顏料、非幹性油和油溶性染料的混合物。在衝壓作用下，一部分轉移層轉移到文件表面以形成磁性可讀字符圖像。在轉移之後，在已轉移的塗層中所含的非幹性油開始擴散入襯底中。該油攜帶可見的油溶性染料通過襯底，從而在襯底的相反面出現MICR圖像。
1992年6月23日授予Gruber的美國專利號5,124,217公開了用於電子照相處理的安全印刷色粉。當該色粉接觸常用於文件偽造的溶劑如甲苯時，該色粉即產生指示意圖偽造的顏色汙點。該色粉只用於揭露使用特定溶劑去除一部分印刷圖像時的意圖性偽造。因此，該色粉並不能減少通過添加素材到文件中而進行的文件複製或偽造。
最後，1998年2月3日授予Marinello的美國專利號5,714,291公開了一種包括亞微米紫外光敏性粒子的色粉。該文件的真實性可以使用紫外掃描儀來鑑定。需使用紫外掃描儀一般是不令人期望的，因為這會增加防偽分析的成本並且需要其他的儀器。
鑑於上述原因，使用色粉基處理形成安全文件的、相對簡易和廉價的改進方法和設備，已為公眾所期望。
發明概述本發明提供了使用色粉基成像過程產生安全圖像的改進系統和形成、使用該系統的改進方法。除解決了現有公知系統和方法的各種缺點之外，通常，本發明還提供了產生難於改變的圖像並且易於視覺評定圖像是否被改變的色粉基印刷系統。
按照本發明的一個實施方式，安全文件印刷系統包括襯底和色粉。該色粉包括著色劑和染料，該著色劑在襯底的第一表面上形成印刷圖像，該染料遷移通過襯底從而形成該圖像的潛像形式，所述潛像在該襯底的第二表面上可見。按照該實施方式的一個方面，該色粉包括熱塑性粘合樹脂、電荷控制劑、脫模劑、以及著色劑和染料。按照該實施方式的另一個方面，該襯底包括在襯底如紙張或聚合物基膜之上或者之內形成的遷移促進劑。示例性的遷移促進性包括油、增塑劑和其他聚合物材料。通常，該遷移促進劑促進了染料從襯底的第一表面遷移到襯底的第二表面，且起到染料的溶劑作用。按照該實施例的其他方面，該襯底包括油墨，其促進了染料遷移通過一部分襯底。示例性的合適油墨包括溶劑基油墨、水基油墨、植物油油墨、大豆油油墨、和輻射固化油墨。該油墨通常含有油、增塑劑和其他聚合物材料。可使用該色粉和襯底的組合來產生安全圖像，所述圖像難於偽造，並且通過比較在襯底第一表面形成的印刷圖像和從襯底第二表面可見的該圖像的染料形成副本而容易地確定該圖像是否是文件的原本。
按照本發明另一實施方式，安全的色粉基印刷系統包括襯底和色粉，該色粉包括著色劑和染料，該著色劑在襯底的第一表面上形成印刷圖像，該染料遷移通過一部分襯底並形成從襯底的第一表面可見的圖像副本。可將所述印刷圖像與由染料形成的副本比較，以確定原始印刷圖像是否已被改動。
按照本發明的其他實施方式，色粉和/或襯底包括無色的染料形成劑、和與染料形成劑反應產生印刷圖像的潛像的共反應物。
按照本發明另一個實施方式，通過將遷移促進劑混合到紙漿混合物中而形成含遷移促進劑的襯底。按照該實施方式的一個方面，該遷移促進劑包括油、增塑劑、液體聚合物或者其任意組合。
按照本發明的另一個實施方式，通過用遷移促進劑物質塗布基底而形成含遷移促進劑的襯底。按照該實施方式的一個方面，所述遷移促進劑包括油、增塑劑、液體聚合物或者其任意組合。按照該實施方式的另一個方面，該基底的第一表面和第二表面都塗布遷移促進劑物質。
按照本發明另一個實施方式，通過用染料形成劑和/或共反應物塗布一部分襯底，從而形成含無色染料形成劑和/或共反應物的襯底。
按照本發明另一實施方式，通過將染料形成劑和/或共反應物添加到漿狀混合物(用於紙襯底)中或者添加到聚合物擠出工藝(用於聚合物基襯底)，從而形成含無色染料形成劑和/或共反應物的襯底。按照本發明實施方式的一個方面，染料形成劑和/或共反應物之一或者兩者被包封並且佔襯底材料的約1-5重量％。
按照本發明另一個實施方式，形成色粉的方法包括將粘合劑樹脂粒子、混合著色劑粒子、電荷控制劑、脫模劑、染料和遷移劑與樹脂粒子熔融共混，冷卻該混合物，將該混合物分粒，並且將分粒的混合物與無機材料幹態共混。按照本發明的替換性實施方式，使用熔融分散、分散聚合、懸浮聚合或者噴霧乾燥形成該色粉。
按照本發明的另一實施方式，通過將圖像靜電轉移到襯底的第一表面、和通過將含遷移染料的色粉施用到襯底上形成從該襯底的第二表面可見的該圖像副本，從而在襯底上形成圖像。根據本實施方式的一個方面，形成圖像的方法包括提供含遷移促進劑的襯底。
通過參考發明詳述和權利要求並與附圖結合考慮可獲得對本發明的更完全理解，其中所有附圖中相同的標號表示相同的元件。
圖1所示為按照本發明印刷安全文件的系統；圖2(a)和圖2(b)所示為採用本發明系統形成的支票；
圖3所示為按照本發明一個實施方式的襯底；圖4所示為按照本發明另一實施方式的襯底；圖5所示為按照本發明的另一襯底；和圖6所示為按照本發明用於印刷安全文件的另一系統。
本領域技術人員將會理解，圖中所示元件是為簡單和清楚起見，並未必須地按比例畫出。例如，圖中某些元件的尺寸可相對於其他元件放大以有助於提高對本發明實施方式的理解。
發明詳述本發明提供如下說明，以使本領域技術人員能製造和使用本發明並能闡述本發明人所構思的實施本發明的最佳模式。但對該說明書的不同改動對於本領域技術人員是顯而易見的，因為形成用於在文件上形成安全圖像的色粉基系統的一般原理、及形成和使用該系統的方法此處已經定義。
圖1所示為按照本發明一個實施方式用於印刷安全文件的系統100。系統100包括色粉102和襯底104，其共同作用從而在襯底104的第一表面106上產生印刷圖像以及在印刷圖像之下的潛像，該潛像從襯底的第一(106)和/或第二(108)表面是可見的。使用系統100形成的文件難以偽造並且文件副本容易檢測，因為印刷圖像和潛像之間的任何不匹配均顯示出偽造，並且缺少潛像即表示其為文件副本。
使用系統100、例如用靜電或者電子複印過程通過將色粉102轉移到襯底104上，從而在襯底上印刷圖像。在這種情況下，色粉轉移到一部分襯底上以產生所需圖像，並且使用如加熱和/或蒸汽溶劑處理將該圖像熔融到襯底上。染料毛細或色譜遷移到在文件印刷表面之下的區域，其結果形成了印刷圖像的潛像。
圖2(a)和2(b)所示為使用系統100所形成的支票200。具體地，圖2(a)說明了在帳單的第一表面204上印刷的圖像202，和形成於支票相反面208上或從相反面208可見的、由遷移染料形成的圖像206。
再次參見附圖1，按照本發明的一個實施方式，色粉102包括熱塑性粘合樹脂、著色劑、電荷控制劑和遷移染料110。熱塑粘合樹脂、著色劑和電荷控制劑各自均可與典型色粉中所用的那些相同。色粉102還可包括其他成分如遷移劑112。遷移劑112可設計成輔助染料110遷移通過襯底，和/或輔助染料在初始遷移之後原位熔融，從而例如減少染料的側向擴散。圖1中僅分別圖示了染料和遷移劑，這僅是例述的目的。儘管所示色粉是單組分色粉，但是多組分色粉組成(例如色粉和顯影劑)也可用於形成此處所述的安全文件。適用於本發明的色粉描述於美國專利申請序列號10/437,816中，題目為「用於產生安全圖像的色粉以及形成和使用該色粉的方法」，該申請由其受讓人於2003年5月14日提交，其內容在此引入作為參考。
熱塑性粘合樹脂輔助將色粉熔融到襯底上。按照本發明的一個實施方式，粘合樹脂在125℃具有約1g/10min-50g/10min的熔融指數，以及具有約50℃-約65℃之間的玻璃轉化溫度。適用於熱塑性粘合樹脂的材料例子包括聚酯樹脂，苯乙烯共聚物和/或均聚物如丙烯酸苯乙烯酯、甲基丙烯酸苯乙烯酯、苯乙烯-丁二烯，環氧樹脂，膠乳基樹脂等等。熱塑性粘合樹脂的特定實例是由Eliokem以商品名Pliolite S5A樹脂出售的苯乙烯-丁二烯共聚物。
用於色粉102的著色劑可為用於電子照相處理的任何著色劑，例如氧化鐵、其他磁性材料、碳黑、二氧化錳、氧化銅和苯胺黑。著色劑的一個特定實例是由Rockwood Pigments以商品名Mapico Black所售的氧化鐵。
電荷控制劑輔助在色粉內保持所需的電荷，以有利於圖像從例如靜電鼓轉移到襯底。按照本發明的一個實施方式，電荷控制劑包括帶負電的控制化合物，其為金屬負載或者無金屬絡合鹽，例如銅酞菁顏料、鋁絡合物鹽、含氟季銨鹽、鉻絡合物鹽型偶氮染料、鉻的絡合物鹽以及杯芳烴化合物。
如上所述，該色粉還可包括例如蠟的脫模劑。該脫模劑可包括低分子量聚烯烴或其衍生物，例如聚丙烯蠟或聚乙烯蠟。
按照本發明的優選染料顯示通過襯底的強吸色性、在遷移流體中的良好溶解性、以及良好的穩定性。此外，環境熱、光和溼度條件優選對色粉的顯色性能不產生有害影響，該色粉是無毒的。此外，該染料優選是不能擦除的。用於色粉102的示例性可溶染料包括吩嗪、均二苯乙烯、亞硝基物、三芳基甲烷、二芳基甲烷、花青、二萘嵌苯、酒石黃、氧雜蒽、偶氮物、重氮物、三苯基甲烷、熒烷、蒽醌、吡唑啉酮、喹啉、以及酞菁。按照本發明一個實施方式，所述染料為紅色且由氧雜蒽形成，由BASF以商品名Baso Red 546出售，儘管其他染料也適用於本發明。
按照本發明其他實施方式，使用成色染料如三苯基甲烷或者熒烷形成潛像，並且在色粉或者襯底內含有相應的共反應物。該共反應物如酸性或者電子接收化合物，與成色染料反應以產生印刷圖像的潛像。示例性的共反應物材料包括雙酚A或者對羥基苯甲酸丁酯，其也可起到電荷控制劑的作用。成色染料通常是帶正電的，因而用於帶正電的色粉中。按照如下更詳細描述的本發明替換性實施方式，成色染料和/或共反應物可在襯底上或襯底內，並且設計成例如在熔融過程中互相反應，從而形成安全圖像。
當該色粉包括遷移促進劑時，該試劑可以直接摻入其他色粉組分，或者與染料混合然後與其他色粉組分混合，或者吸附至二氧化矽或類似化合物上、然後添加到其他色粉組分中，或者用在熔融過程中熔融的材料包封，或者用染料包封。
示例性的色粉首先是通過將粘合樹脂粒子熔融共混而形成的。通過機械摩擦將著色劑、電荷控制劑、脫模劑、染料、以及任選的遷移劑混入粘合樹脂粒子中。然後該混合物冷卻，然後通過空氣摩擦而微粉化。該粒徑在約0.1-15微米的微粉化粒子被分粒以去除細小粒子，保留具有粒徑範圍約6-15微米的最終混合物。然後將該分粒後的色粉與微細分散的無機材料如二氧化矽和二氧化鈦粒子進行幹態共混。無機材料添加到色粉表面主要用於改善色粉粒子的流動性，改善感光成像表面的刮刀清潔性，提高色粉結塊溫度以及輔助該色粉粒子的裝料。或者，該安全色粉可由此處沒有詳細描述的其他混合技術而製得。這種替換性技術包括熔融分散、分散聚合、懸浮聚合以及噴霧乾燥。
以下非限制性實施例說明按照本發明各實施方式用於形成色粉的材料和方法的不同組合。這些實施例只是例示性的，並不意味著本發明限制為這些示例性實施例。
色粉實施例I以下實施例說明用於電子照相印刷的8微米安全色粉的製備。將含有下表所示特定組成的色粉組合物首先完全預混合，然後在輥式磨機內熔融混合。所得的聚合物混合物冷卻，然後通過Bantam預研磨機進行粉碎(通過Hosokawa Micron Powder System)。較大的研磨粒子通過空氣摩擦轉化為色粉，且分粒為具有約8微米中值體積(使用CoulterMultisizer測量)的粒徑。然後在Henschel混合機內，用以約0.5％的二甲基二氯矽烷處理的二氧化矽(購自Nippon Aerosil Co.商品名為Aerosil R976)通過幹混對色粉表面進行處理。
將由此製備的單組分色粉裝入用於目的印刷機(例如HewlettPackard 5Si印刷機)的合適墨粉盒裡，使用這種色粉以及標準Hammermill 20磅雷射複印紙形成的圖像，用MacBeth Densitometer測定顯示出大於1.40的密度，字符清晰，並且初始沒有觀察到紅色可見染料的遷移。
色粉實施例II以下實施例說明製備用於電子照相印刷的10微米安全磁性油墨字符識別(MICR)色粉，該色粉包括下表所示特定重量的組成。將含有該特定組成的色粉組合物首先通過完全混合，然後在輥式磨機內熔融混合。所得聚合物混合物冷卻，然後用Bantam預研磨機粉碎。較大的研磨粒子通過空氣摩擦轉化為色粉，並分粒為具有約10微米中值體積(使用Coulter Multisizer測量)的粒徑。然後在Henschel混合機內，用以約1.0％六甲基二矽氮烷處理的二氧化矽(購自Nippon Aerosil Co.商品名為Aerosil R8200)通過幹混對色粉表面進行處理。
將由此製備的單組分色粉裝入用於目的印刷機如Hewlett Packard5Si印刷機的合適墨粉盒裡。用標準Hammermill 20磅雷射複印紙，所得圖像含有在MacBeeh Densitormeter上高於1.4的測量密度，高解析度，無明顯背景，且在初始印刷之後無紅色可見染料的遷移。
對於MICR評價，磁性編碼的文件使用E13-B字體，該字體是美國國家標準學會(ANSI)定義的用於支票編碼的標準字體。用RDMGolden Qualifier MICR閱讀器對使用上述色粉形成的印刷文件的磁性符號進行試驗。用於使用E13-B字體的MICR文件的ANSI標準需要50％-200％標稱磁場強度。用上面所示配方形成的MICR色粉顯示出MICR符號，該符號當印刷全編碼文件時具有約100％的標稱磁場強度。
色粉實施例III與含染料的襯底一起使用的含共反應物的色粉由如下形成。將包括水楊酸的鋅絡合物的、帶負電的電荷控制劑和約1％的Magee MSO油結合。該鋅絡合物起Copikem紅染料的合適共反應物的作用。
圖3-5說明了與本發明色粉結合、適用於印刷安全文件的各種襯底。更具體地，圖3說明包括基底302和含遷移劑的塗層304的襯底300；圖4說明包括基底402和含遷移劑的塗層404和406的襯底400；以及圖5說明了襯底500，其包括嵌入或者混入基底502中的遷移劑504。
適用於基底302、402和502的材料包括紙如紙漿基紙產品和聚合物基膜。當襯底由紙漿基紙形成時，紙漿纖維可由機械、化學-機械或者化學方式生產。所述紙漿可例如由木素纖維材料如軟木或者硬木製得，或者可為不同紙漿纖維的混合物，並且該紙漿可為未漂白、半漂白或全漂白的。除了紙漿纖維，紙型基底可含有一種或多種通常用於造制的組分，例如澱粉化合物、憎水劑、保留劑、陰影顏料、填料和乙酸甘油酯。
聚合物襯底可用例如擠出法從能形成自支承片的任何聚合物形成。適合的聚合物包括聚乙烯、聚碸、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、纖維素酯。優選的聚合物襯底具有從約55μm-約150μm的厚度。
遷移流體可為起染料(例如染料110)的溶劑作用的任何化學品或者化合物，並可包含在基底內或者基底上而對基底的特性不會產生顯著的有害影響。適用於塗層304、404、406以及遷移劑504的示例性遷移劑包括油、增塑劑、液體聚合物、或這些組分的任意組合。按照本發明特定實施方式，該遷移劑包括如下的一種或者多種增塑劑例如2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸酯、乙酸甘油酯、雙(2-乙基己基己二酸酯)、二-十三烷基己二酸酯、己二酸酯、或鄰苯二甲酸酯；芳族烴和脂肪族烴如羧酸、長鏈醇、或者羧酸和長鏈醇的酯；和液態聚合物如聚乙烯醇、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯醯氨和澱粉的乳液。
當將遷移流體塗布到襯底上時，如圖3和4所示，可採用任何已知的塗布技術如棒塗、凹版印刷、逆轉輥塗布、浸塗、簾塗、模縫塗布、間隙塗布、氣刀塗布、旋轉塗布、噴塗等等形成覆蓋基底(例如基底302)的塗層(例如塗層304)。該特定塗布技術可根據需要選擇並且優選提供沿襯底基本均勻分布的遷移促進劑塗層，所述襯底如運動的紙料片。
含有遷移流體的塗層的所需量可根據應用的不同而不同。按照本發明一個示例性實施方式，襯底包括塗布於表面的一個塗層，塗層的塗布量為約0.1g/m2-約20g/m2，優選約6g/m2-約8g/m2。按照本發明的備選實施方式，如圖4中所例示，其中襯底包括兩個塗層，且理想地可在襯底的每個表面上具有不同的遷移促進塗層。例如，按照本發明的一個特定實施方式，背面上的塗層約0.1g/m2-約20g/m2，優選約4g/m2-約5g/m2，並且該襯底前面的塗層約0.1g/m2-約5g/m2，優選約2g/m2-約3g/m2。塗層的所需量或厚度由以下因素決定例如基底厚度，基底的孔隙度，基底的任何預處理，以及在襯底的背面上用模頭形成圖像的所需亮度和清晰度。例如，如果需要更多的染料遷移，可提高塗層和/或遷移促進劑的用量，而如果需要更少的染料遷移，則可以降低塗層和/或遷移促進劑的用量。
塗布於紙襯底的該塗層可只含有遷移促進劑。或者，可將其他化學品添加到塗層中，從而例如密封遷移流體、促進多個襯底的彼此分離等等。可與遷移促進劑一道施用其他塗層組分，或者在單獨的沉積步驟(對基底塗布遷移促進劑之前或之後)施用其他塗層組分。例如，可用蠟材料如Kemamide E蠟將遷移流體密封於基底紙張內。或者，該塗層可包括聚合物如聚乙烯醇或者聚乙二醇，從而為紙張的一頁到另一頁提供阻擋層。該遷移流體，無論是塗布到襯底上或者嵌入基底內部，也都可包封在適合的聚合物殼內，其中該殼在印刷機熔融過程中破裂。或者，可將該遷移促進劑吸收到載體上如二氧化矽上，並塗布到紙張上。按照本發明的一個特定實施例，如圖4中所示，在襯底背面上的第一塗層404包括蠟以及輔助塗層材料塗布的合適溶劑(其在塗層塗布於基底後揮發)，而第二塗層只包括遷移促進劑和任意的溶劑。
除了遷移促進劑之外或者作為遷移促進劑的替代物，該塗層或者活性劑可包括如上文所述的共反應物、無色和/或染料形成材料，以形成印刷圖像的安全圖像。
圖6說明按照本發明另一實施方式的系統600。系統600包括襯底602、在襯底至少一個表面上的油墨604、印刷在襯底表面上的圖像、以及在襯底表面上的圖像608。以類似於使用系統100形成圖像的方式，使用該系統600形成圖像，不同之處在於圖像600包括另外的油墨，該油墨有利於染料遷移以形成圖像608。示例性的印刷油墨包括著色劑如顏料和可溶染料、油、增塑劑和/或促進染料遷移的液體聚合物如石油。
可使用任何已知印刷技術將油墨606印刷到基底604的表面上，所述印刷技術例如膠版印刷、柔版印刷、凹版印刷或者平版印刷，並且油墨可以印刷在襯底的上部、襯底的背面或者兩者。在特定實施例中，油墨可以敷置於襯底如國際紙張24磅MOCR紙上，網線數約1-300，優選約100-150。油墨所敷置的襯底表面決定了安全色粉和油墨之間的相互作用。該兩種化學成分之間的相互作用極大依賴於襯底的特性。根據襯底的物理特性，印刷油墨的用量可以通過滲濾(bleed through)工藝的最優化而變化。如果該滲濾不充分，則可提高印刷油墨的網線數，從而使其他油墨與色粉相互作用。
以下非限制性實施例說明了按照本發明各實施方式形成襯底所用材料和方法的不同組合。這些實施例只是示例性的，並不意味著本發明限於這些示例性實施例。
襯底實施例I將包括下表中所示特定重量分組分的以下紙張塗層在80℃於具有高速攪拌器的反應容器中分散約2個小時。使該反應容器冷卻到室溫。然後所得的反應混合物用50微米過濾器過濾。所得塗層混合物通過凹版輥塗技術轉移到運動的紙料片。該塗料以約10g/m2塗布重量施塗到襯底上。
該紙張塗布頁在Hewlett Packard 5SI雷射印刷機上與安全色粉組合進行試驗。最初，所得圖像含有可接受的密度、可接受的解析度、不明顯的背景、且沒有可視紅色染料的遷移。在印刷的約24小時內，在紙張的非印刷面形成不能擦除的可視圖像。在文件印刷面上的色粉之後被去除，而不能擦除的紅色圖像則保留。
襯底實施例II使用造紙機，製造出具有約75g/m2重量、含有嵌入襯底內的遷移促進劑的紙張襯底。該紙漿配料包括具有約89％ISO亮度的約60％樺木硫酸鹽紙漿纖維、和具有約90％ISO亮度的約40％松木硫酸鹽纖維。將澱粉、憎水劑、保留劑、陰影顏料、白堊、以及乙酸甘油酯作為紙添加到紙漿混合物中。完成得到的紙初始製成紙卷，然後製成81/2英尺×1英尺的標準片狀尺寸。
用該紙張在Hewlett Packard 5SI雷射印刷機上與上述安全色粉組合印刷文件。最初，所得圖像具有高密度，高解析度，無明顯背景，以及沒有可視紅色染料的遷移出現。在印刷的約24小時內，在紙的非印刷面可見到不可擦除的圖像。文件印刷面上的色粉被去除，而紅色殘留圖像則保留。
襯底實施例III通過混合2g無定型二氧化矽、10ml Magiesol MSO油、以及10gKenamid E Wax而製備塗料懸浮物。將該混合物加熱而使蠟熔融，並且使用直通式玻璃塗布在Hammermill複印紙的背面。使用包括Pylam Red染料的色粉印刷紙張，所述染料由Pylam Products Co.製造，在印刷的24小時內出現印刷圖像的安全圖像。
襯底實施例IV與含共反應物的色粉一道使用的、含有無色染料的襯底按如下製成將Copikem Red染料溶解於Magee MSO油中並且塗布到Kammermill複印紙上。
襯底實施例V與含共反應物的色粉一道使用的、含有無色染料的襯底按如下製成將約0.2g Copikem Red染料溶解在Unitex Chemical Co.製造的約5ml Uniplex 125A增塑劑中，並將該混合物塗布至Hammermill複印紙上。
襯底實施例VI包括染料形成化合物和共反應物的襯底通過如下形成分別包封Copikem Red染料和水楊酸，並將這兩種被包封的組分均塗布到Hammermill複印紙上。當使用印刷機例如HP4050印刷機印刷紙張時，在紙張的背面出現該印刷圖像的紅色安全圖像。
襯底實施例VII水基膠印油墨來源於Superior Printing Ink Company。將潘通配色系統No.290油墨印刷在241b International Paper MOCR證券紙上。使用膠版印刷將該油墨以130的網線數敷置。
製成品是印刷紙張裁成8-1/2×11英尺的紙片。然後在HewlettPackard 4100雷射印刷機上與安全色粉(例如上述與色粉實施例II相關的色粉)組合試驗該印刷襯底。最初，所得圖像含有可接受的密度，可接受的解析度，無明顯的背景，且沒有可見紅色染料的遷移。在印刷的約48小時內，在紙張的非印刷面上形成不可擦除的可見圖像。該文件印刷面上的色粉被去除，而不可擦除的紅色圖像則保留。
襯底實施例VIII用與襯底實施例I中所述相同的塗層混合物塗布25mil聚丙烯襯底。該含有遷移劑的塗層混合物通過柔性輥塗技術轉移到運動的聚合物料片上。該塗料以6g/m2塗布重量的用量施塗到襯底上。
將塗布的聚丙烯片材在Hewlett Packard 4100雷射印刷機上與安全色粉(如上述與色粉實施例II相關的色粉)組合試驗。最初，所得圖像含有可接受的密度，可接受的解析度，無明顯的背景，且沒有可見紅色染料的遷移。在印刷的約72小時內，在紙張的非印刷面形成不可擦除的可見圖像。在文件印刷面上的色粉之後被去除，而不可擦除的紅色圖像則保留。
儘管本發明此處就附圖內容作了闡述，但應理解本發明並不限於所示特定形式。例如，儘管本發明就紙漿基紙和聚合物基膜方便地作了描述，但本發明並不受此限制；按照本發明的襯底可包括襯底的其他形式。可對此處所述各種方法和系統的設計與布置進行各種變更、變化和改進，而不脫離所附權利要求所闡述的本發明精神和範圍。
權利要求
1.一種使用色粉基成像法用於製造安全文件的系統，該系統包括含著色劑和染料的色粉；聚合物基襯底；和遷移促進劑，其中染料和遷移促進劑被設計成有利於染料遷移通過一部分襯底，從而形成印刷文件的不可擦除圖像。
2.權利要求1的系統，其中色粉包含遷移促進劑。
3.權利要求1的系統，其中色粉進一步包含熱塑性粘合樹脂和電荷控制劑。
4.權利要求3的系統，其中熱塑性樹脂組分包含選自如下的一種或者多種材料聚酯樹脂、苯乙烯均聚物或共聚物、環氧樹脂以及膠乳基樹脂。
5.權利要求3的系統，其中電荷控制劑包含選自如下的材料銅酞菁顏料、鋁絡合物鹽、含氟季銨鹽、鉻絡合物鹽型偶氮染料、鉻的絡合物鹽、以及杯芳烴化合物。
6.權利要求1的系統，其中著色劑包含選自如下的材料氧化鐵、磁性材料、碳黑、二氧化錳、氧化銅、以及苯胺黑。
7.權利要求1的系統，其中染料包含選自如下的材料吩嗪、均二苯乙烯、亞硝基物、三芳基甲烷、二芳基甲烷、花青、二萘嵌苯、酒石黃、氧雜蒽、偶氮物、重氮物、三苯基甲烷、蒽醌、吡唑啉酮、喹啉、以及酞菁。
8.權利要求7的系統，其中染料含有氧雜蒽。
9.權利要求1的系統，其中染料和襯底被設計成使染料可從襯底的第一表面遷移到襯底的第二表面，從而在第二表面形成不可擦除的圖像。
10.權利要求1的系統，其中聚合物基襯底包含選自如下的熱塑性聚合物聚乙烯、聚碸、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、以及纖維素酯。
11.權利要求1的系統，其中遷移促進劑選自如下油、增塑劑、液體聚合物或者其組合。
12.權利要求1的系統，其進一步包括印刷到襯底表面上的油墨。
13.權利要求12的系統，其中油墨包括選自如下的材料溶劑基油墨、水基油墨、植物油油墨、或者輻射固化油墨。
14.權利要求12的系統，其中油墨包括選自如下的材料油、增塑劑、液體聚合物、或者其組合。
15.權利要求12的系統，其中油墨塗布到襯底的第一表面上。
16.權利要求15的系統，其中油墨塗布到襯底的第二表面上。
17.權利要求1的系統，其中著色劑包括適於形成磁性字符識別圖像的磁性材料。
18.使用色粉基成像法用於製造安全文件的系統，該系統包括襯底；含有印刷到襯底上的著色劑和染料的色粉；和印刷到襯底上的油墨，其中染料被設計成遷移通過一部分襯底，從而形成印刷文件的不可擦除圖像。
19.權利要求18的系統，其中油墨含有遷移促進劑。
20.權利要求18的系統，其中利底含有聚合物。
21.權利要求18的系統，其中襯底含有遷移促進劑。
22.形成安全文件的方法，該方法包含如下步驟提供具有第一表面和第二表面的襯底；將油墨施塗到第一表面；將含著色劑和染料的色粉施塗到第一表面；和使用該染料形成圖像副本。
23.權利要求22的方法，其中形成副本的步驟包括在第二表面上產生圖像副本的步驟。
24.權利要求22的方法，其中形成副本的步驟包括產生從第二表面可見的圖像副本的步驟。
25.權利要求22的方法，其中形成副本的步驟包括產生從第一表面可見的圖像副本的步驟。
26.權利要求22的方法，其中提供襯底的步驟包括配備含遷移促進劑的襯底的步驟。
27.形成用於印刷安全圖像的系統的方法，該方法包括如下步驟提供包含著色劑和染料的色粉；和提供包含聚合物材料的襯底。
28.權利要求27的方法，其中提供襯底的步驟包含將遷移促進劑塗布到基底表面上的步驟。
29.權利要求27的方法，其中提供襯底的步驟包括形成具有嵌入的遷移促進劑的基底的步驟。
全文摘要
本發明涉及用於印刷難以偽造並且容易視覺驗證的安全文件的系統和方法。所述系統包括用於在文件表面上印刷圖像的著色劑，用於在表面之下形成潛像形式圖像的染料，襯底，和促進染料遷移通過至少一部分襯底的遷移劑。遷移劑可塗布到一部分襯底上或嵌入襯底內。油墨可起遷移劑作用，在這種情況下，油墨含有用於染料的溶質。
文檔編號G03G9/087GK101048706SQ200580036715
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月17日 優先權日2004年10月25日
發明者凱文·L·海爾曼, 麥可·R·賴利 申請人:特洛伊集團公司