專利名稱：在普通或全息金屬化膜和熱印箔上形成圖案的系統和方法
技術領域：
本發明涉及在金屬化膜上形成裝飾性圖案。本發明具體涉及在金屬膜如普通或全息金屬化膜以及熱印箔，包括含有或不含全息圖的浮雕基材上形成圖案的系統和方法。
背景技術：
不同領域應用的裝飾性包裝、通貨券、標簽、容器和其他許多物品常常在金屬化膜上顯示重復性圖案，其形式常常是聚合物基層和金屬化表面，如銅或鋁。
這些應用中有一些包含彩色金屬箔，它不是借助油墨，而是熱印到基材上或熔印到印刷基材上。例如，熱印板可澆鑄或雕刻到一片金屬中，并用受熱緊固件固定。在板和基材之間，將在一個薄層中涂有顏料或金屬轉移油墨的熱印“箔”(膜)壓到基材上，以便轉移圖像。印刷機可以是平面滾筒印刷單元、旋轉單元或自動卷筒壓印機。也可以加入全息圖和/或衍射圖，以提高安全性。
在鑒定中利用安全性得到加強的熱印箔變得越來越普遍，如果你看到了歐洲和其他國家使用的這么多通貨券，這種情況就很清楚。安全性得到加強的熱印箔常常在其上嵌入全息圖或其他光學圖案，如衍射光柵或圖案或活動圖案。這些圖案可增強對各種文件或塑料卡片的保護，增加其防偽能力。可以采用不同的基材，包括PVC、涂層紙、網紋面證券或銀行支票紙、包裝膜、織物、熱敏紙和其他類似基材。
也可以不光采用箔印技術，還可對基材采用浮雕技術。例如，做一塊含有特定圖像的金屬板，然后將其壓在基材上，形成圖像。此過程不同于箔印，圖像在箔印過程中是轉印而不是壓印的。有時可以通過在熱印箔上浮雕全息圖來產生全息“補丁”，或者可以由熱印箔形成一窄條全息圖，然后加到文件上。
在一種方法中，印刷機將空白箔熱印到文件上，再在空白箔上浮雕出全息圖像來產生全息圖。所述全息圖可用空白箔或可浮雕基材進行在線浮雕。一個工作站可將化學物質熱印到基材上，而另一個工作站再將圖像浮雕到箔上。可以用銀和化學物質在基材上形成一個表面涂層，在線形成全息圖。這樣，當采用可浮雕基材時，可以不必進行熱印。
在一種原有技術中，全息圖基層是通過對箔熱印產生的，用旋轉受熱沖印圓筒和相關的基礎輥在基材上。基材和箔在圓筒和輥之間通過。圓筒上有形成全息圖的突起墊。也可以用全息印刷板(作為墊片)、旋轉熱浮雕圓筒和包有橡皮的基礎輥進行浮雕操作。所施加的箔連同基材一起在圓筒和輥之間通過，尺寸大于熱印墊的突起墊與箔接觸，產生全息圖像。常常利用去金屬化方法進一步加強安全，增加透明程度不同的圖案。
使用全息圖比較有利，因為全息圖可在一定程度上防止造假，也不容易用復印機復印。它們也難以用計算機設備進行數字掃描。全息圖便于進行有效性檢驗，特別是隱性和內嵌式全息圖。也可以采用“活動圖”，如由粗細不同的精細線條和形狀在金屬化箔上形成的活動圖。隨著光照角度的變化，活動圖也發生變化，產生圖像在運動的效果，從而提高了安全性。
在原有包裝技術所用和去金屬化系統中，用抗蝕刻材料在一片金屬化聚合物膜上印刷重復性圖案，所述抗蝕刻材料由凹印輥施涂，對應于要在金屬化表面，特別是鋁化或銅表面上形成的圖案。濃度達25wt％的氫氧化鈉(NaOH)水溶液在約15-100℃的溫度沿這片聚合物膜施涂，接觸并蝕刻金屬化表面上沒有抗蝕刻材料的區域。此氫氧化鈉(NaOH)溶液與聚合物膜保持接觸約0.1-10秒，具體取決于金屬化表面的厚度及其中所用的金屬，讓氫氧化鈉溶解聚合物膜上沒有抗蝕刻材料的區域中的鋁。然后沖洗該材料，除去多余的蝕刻劑和蝕刻副產物。
此類系統通常用滾筒輸送聚合物片，并將聚合物片浸入液體浴，以實現各步的效果。某些原有技術的改進是將蝕刻劑噴灑在膜上。用刮刀清除蝕刻下來的材料。在這些步驟之后，通常用溫水噴淋，從膜表面上洗去蝕刻劑。隨后，對經過沖洗的膜進行熱空氣干燥，然后用激冷輥冷卻。
在另一種原有系統中，基材膜上印有水基印刷清漆圖案，清漆中溶解有蝕刻劑，它與金屬化表面接觸足夠長的時間，將圖案蝕刻到金屬化表面上。從膜上洗去任何多余的蝕刻劑并干燥。
另一個改進的地方是形成一個成圖板層，方法是在聚合物片上通過凹印輥印刷蝕刻劑圖案，將印有蝕刻劑圖案的聚合物片層壓到另一片聚合物上，這樣圖像就夾在兩片聚合物之間，與金屬化膜接觸。蝕刻劑溶解印有圖案的區域的金屬化表面，形成所需圖案。所得層壓物可用作包裝材料。原有技術的另一個改進的地方包括在不同區域有選擇地對膜進行去金屬化，形成梯度光學密度，用于裝飾性包裝，甚至用來滿足安全性目的。
原有技術用來進行去金屬化和形成圖案的系統的一個缺陷，在于要連續印到金屬化表面上的重復性圖案。在裝飾性包裝中，這是可以接受的。在其他情況下，如安全問題比較重要的全息圖金屬化膜，這是不可接受的。例如，希望在通貨券或識別標簽上形成獨特的金屬化圖案，而不是通常印在某些通貨券和裝飾性包裝、標簽、容器及其他物件的某些區域的重復性圖案。
如果去金屬化圖案可以用獨特的系統和方法印制，其中物品專用(例如通貨券專有)的獨特圖案可逐個印制到連續生產的物品，如通貨券、標簽、容器和類似物品上，則比較有利。這種圖案可以是微觀或宏觀圖案。
發明概述因此，本發明的一個目標是提供改進的系統和方法，用來在普通或全息金屬化膜和熱印箔上，包括含有和不含全息圖的浮雕基材上形成圖案，所述系統和方法克服了原有技術的缺陷。
本發明的另一個目標是提供在普通或全息金屬化膜和熱印箔上形成物品專用的圖案，以提高通貨券、標簽、容器和類似物品的安全性和可鑒別性。
本發明有利地提供了在普通或全息金屬化膜或熱印箔，包括浮雕基材上形成物品專用圖案的系統和方法。不管用途或物品是什么，可將金屬化表面蝕刻成獨特的或可重復的物品，如通貨券、標簽、容器或類似物品的專用圖案。
本發明的系統和方法可對來自噴墨印刷頭的油墨的噴射逐一進行數字化控制，所述油墨含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料中的一種。這種控制可通過與噴墨印刷頭相連的可編程邏輯控制器(PLC)充分實施，以程控方式對油墨和蝕刻劑通過各油墨噴嘴的噴射逐一進行數字化控制。本發明可以在金屬化表面上噴墨印刷物品專用的油墨圖案。當油墨中含有蝕刻劑時，蝕刻劑將金屬化表面蝕刻成物品專用圖案。當施加了抗蝕刻掩模材料后，隨后施加蝕刻劑，以蝕刻那些沒有被掩模覆蓋的區域。通過對含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨經由噴墨印刷頭的印刷過程進行數字化控制，物品專用的單個定制金屬化圖案可印到每個制品或物品，如通貨券、標簽或容器上。物品專用圖案不僅能提高安全性，而且可作為鑒定標記，以便通過該圖案跟蹤通貨券的下落。
本發明一方面將物品專用的圖案蝕刻進入具有聚合物基層和金屬化表面如鋁化表面的金屬化膜中。噴墨印刷頭有許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，油墨噴嘴接受含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨，將油墨噴射到金屬化表面上。控制器與噴墨印刷頭相連，逐一對油墨如蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的噴射進行數字化控制，即以程控方式通過各自的油墨噴嘴控制噴墨印刷，在金屬化表面上用蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料形成圖案。如果是蝕刻劑，則它將金屬化表面蝕刻成物品專用的圖案，這種圖案是特定物品，如通貨券、標簽或容器所特有的。如果先施加抗蝕刻掩模，則隨后用蝕刻劑浴等施加蝕刻劑，將沒有受到蝕刻劑覆蓋的那些區域蝕刻成表面浮雕圖案。
一種送膜機構將普通或全息金屬化膜或熱印箔沿預定運行路徑送到去金屬化站，噴墨印刷頭就位于此去金屬化站。一方面，含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨裝在油墨儲存器中。油墨儲存器可以是噴墨印刷頭的整體組成部分，安裝在噴墨印刷頭附近，也可以單獨安裝，作為存放油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一的大型油墨儲存器或容器。將油墨送入安裝在噴墨印刷頭上的較小儲存器中。清洗器可位于此預定運行路徑上，當圖案蝕刻在金屬化膜上后，可用來清洗金屬化膜上多余的油墨和蝕刻劑。
印刷頭安裝組合件可用來安裝噴墨印刷頭，使它相對于普通或全息金屬化膜或熱印箔的金屬化表面作角向運動，以便根據噴墨印刷頭的角度改變油墨圖案的分辨率。作為本發明的另一方面，噴墨印刷頭可以是按需下滴(DOD)印刷頭，如壓電噴墨印刷頭。它也可以是連續噴墨印刷頭(CIJ)。
所述系統包括控制器，如可編程邏輯控制器(PLC)，它安裝在合適的板子上，執行形成物品專用圖案所需的邏輯和編程任務，所述圖案用于通貨券、標簽、容器等。如果金屬化表面是鋁，則蝕刻劑可以是堿或酸，而且可以是氫氧化鈉(NaOH)或類似蝕刻劑的組合。
根據本發明的另一方面，由紙等基材形成的通貨券含有金屬化層，該層用本發明的系統和方法蝕刻成物品的專用(此處為通貨券的專用)圖案。金屬化圖案粘貼在通貨券基材的部分表面上。在圖案層上再加一個保護層。
根據本發明的另一方面，通貨券由紙或其他基材形成。它可這樣形成，先在聚合物膜上加一個隔離層，再在隔離層上加一個基本上半透明的保護涂層。對此保護涂層進行金屬化，在保護涂層上形成金屬化表面。通過向噴墨印刷頭提供含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨，對部分金屬化表面進行蝕刻，以形成物品(或通貨券)專用圖案。金屬化表面可噴墨印刷成所需的油墨圖案，所述油墨含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料(接著蝕刻)，用以將金屬化表面蝕刻成物品專用的圖案。
在成圖表面和與膠粘劑接觸的基材上施涂膠粘劑，清除隔離層，將保護涂層和含有專門圖案的金屬化層粘合到基材上。基材可以是柔性紙品，如通貨券。可以通過給膠粘劑加熱的方式提供熱量。
本發明還提供了一種在普通或全息金屬化膜或含有金屬化表面的熱印箔上形成圖案的方法，具體由油墨儲存器向包括許多噴墨槽和相應油墨噴嘴的噴墨印刷頭提供含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨，其中每個油墨噴嘴用控制器進行數字化控制。油墨以程控方式通過各油墨噴嘴噴射。此方法還包括這樣一個步驟，即以可控方式在金屬化表面上噴墨印刷一種油墨圖案，用噴墨印刷蝕刻劑進行蝕刻，或者先印刷抗蝕刻掩模，再用蝕刻劑進行蝕刻，將金屬化表面蝕刻成物品專用的圖案。
附圖簡述通過下面結合附圖對本發明進行的詳細描述，可清楚看到本發明的其他目標、特征和優點
圖1是展示本發明系統和方法所用基本組件的框圖，該系統和方法在普通或全息金屬化膜或熱印箔包括浮雕基材上，蝕刻物品專用圖案。
圖2是可用于本發明的壓電噴墨印刷頭的一個例子的局部等大圖。
圖3是可用于本發明方法的基本步驟例子的流程圖。
圖4是包括聚合物層、隔離涂層、保護涂層和膠粘劑層在內的不同層的局部截面圖，所述膠粘劑與基材接觸，以便在金屬化層中形成物品專用圖案，從而在后面破壞隔離涂層，在通貨券或其他基材上形成圖案。
圖5是展示在基材，如通貨券上形成金屬化圖案的方法中所用基本步驟的流程圖。
圖6是具有本發明金屬化圖案的通貨券的局部平面圖。
優選實施方式詳述現在結合附圖更詳盡地介紹本發明，它們展示了本發明的優選實施方式。但是，本發明可由許多不同的形式體現，不應當誤解為受限制于這里所介紹的實施方式。提供這些實施方式只是為了使說明更透徹、完整，并向本領域的技術人員更充分地說明本發明的范圍。在整個說明書中，相同的數字代表相同的組成部分。
本發明在作為普通或全息金屬膜或熱印箔，包括浮雕基材。的金屬化表面上能較好地形成獨特的、有選擇性的、物品專用的圖案。所述圖案可以是微觀或宏觀圖案，包括表面浮雕圖案。對金屬表面進行去金屬化處理(蝕刻)，形成物品專用的圖案，用于各種不同的物品，如通貨券、標簽、容器或類似物品。普通或全息金屬化膜或熱印箔通常用一個或多個聚合物層和金屬化表面形成，如用鋁或銅的蒸氣沉積法形成。
應當理解，在此說明書中，術語“普通或全息金屬化膜和熱印箔”包括許多不同類型的金屬化膜、熱印箔、包含或不含全息圖的浮雕基材，以及其他包含普通或全息圖像、活動圖像和其他類似鑒定、安全和類似設置及金屬化表面的材料，它們通過本領域技術人員熟知的技術形成。不同的基材可包含PVC、涂層紙、網紋面證券或銀行支票、織物、包裝膜、熱敏紙、紙板和包裝容器材料，以及其他類似的基材。可采用不同技術，包括箔沖壓和浮雕技術。用去金屬化技術進一步增加安全性，提供不同透明度的設計圖案。本發明采用隱性內嵌全息圖和活動圖。
在本發明中，噴墨印刷頭具有許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，用來接受含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨。印刷頭通過各油墨噴嘴將油墨噴射到金屬化表面上。控制器與噴墨印刷頭相連，以程控方式對油墨經由各油墨噴嘴的噴射進行數字化控制，在金屬化表面上噴墨印刷出所需的獨特的物品專用圖案，這樣油墨中的蝕刻劑可將金屬化表面蝕刻成物品專用圖案，或者后來加入的蝕刻劑蝕刻沒有被抗蝕刻掩模覆蓋的區域，形成物品專用圖案。自然應當理解，物品專用圖案是可重復的。
圖1所示為本發明方法和系統的一般方框圖。提供的膜10通常形成一卷聚合物基層膜10a，膜10a安裝在解繞機構12上，所述解繞機構可以是受控馬達，以提供背面壓力或進行解繞，或者包含背壓彈簧機構，或本發明技術人員所熟知的其他機構。聚合物基層膜10a可以是形成金屬化膜“下層”或基層(如果需要，可保護其他層)的聚合物基材。它可由聚合物材料形成，如聚酯TM(PET)材料，例如以商品名“Mylar”銷售的聚合物材料，或者本領域的技術人員所熟知的其他材料。
此基層膜10a應能抵抗用來蝕刻金屬化表面的蝕刻劑，金屬化表面是在后面施加到膜上的。將基層膜10a送入金屬化站14，金屬化表面10b在此施加到膜10a上，例如將膜經過蒸氣沉積室，蒸氣沉積鋁、銅或其他金屬材料層，層厚約10-1000，宜厚約200-400，一般平均厚約300。用作基層10a的聚合物膜的厚度可在約5-100微米之間變化，宜在約10-50微米之間。
雖然已介紹的聚酯膜足可用作聚合物基層膜，但其他聚合物膜材料也可使用，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙稀和聚碳酸酯。根據本發明，金屬化膜或熱印箔可“異地”形成，即是說在另外一個加工地點形成，然后直接以膜卷的形式運到去金屬化加工線，如圖1所示加工線中用虛線所標示的。
金屬化膜11異地形成并轉移到去金屬化的地點，用送膜機構18沿預定運行路徑將其送到去金屬化站16。送膜機構18可以是任何拉或推膜的機構，包括導向輥18a、卷繞機構18b和本領域技術人員熟知的其他機構，沿預定運行路徑18c將金屬化膜輸送到去金屬化站16。
在去金屬化站16，油墨儲存器20盛裝著含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一的油墨。在此整個說明書中，術語“油墨”取其廣義，指可從噴墨印刷機受控噴射的液體，如下面所闡述的。油墨可以是半透明的。油墨可以是溶有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的印刷清漆。雖然圖中所示油墨儲存器20位于去金屬化站16中，較大的油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的儲存器可位于去金屬化站之外，油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料是泵入去金屬化站的。如圖所示，噴墨印刷頭22位于去金屬化站中。
圖2所示為可用于本發明的噴墨印刷頭22的一個例子。此噴墨印刷頭為壓電按需下滴(DOD)噴墨印刷頭，它有許多噴墨槽22a和對應的油墨噴嘴22b(圖中僅在總體上用一根虛線表示)，油墨噴嘴接受噴墨槽和各油墨噴嘴中的油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料，通過各油墨噴嘴22b將油墨噴射到金屬化表面10b上。控制器，例如可編程邏輯控制器與噴墨印刷頭22相連，以程控方式對油墨通過各油墨噴嘴22b的噴射逐一進行數字化控制，在金屬化表面10b上噴墨印刷出物品專用油墨圖案26。蝕刻劑可以通過兩種方式在金屬化表面上蝕刻出物品專用圖案，或者借助作為油墨組成部分(即構成油墨)的蝕刻劑，或者當在金屬化表面上已經噴墨印刷了抗蝕刻掩模時，作為一個非限制性例子，可以使金屬化表面通過蝕刻劑浴槽21。
本發明可采用許多不同類型的油墨。例如，可以采用低粘度可紫外線固化的油墨。可以采用基于低粘度基溶劑，包括有機或無機溶劑的油墨。所述溶劑包括甲苯、乙醇、甲醇、異丙醇或其他類似溶劑。油墨也可以是pH約為5-9的水基油墨。在某些情況下，可以采用熱熔油墨。油墨不能受到蝕刻劑的明顯損害。
雖然蝕刻劑的類型可隨施加在聚合物基層10a上形成金屬化膜11的金屬類型變化，但對鋁來說用酸或堿蝕刻劑均可，當然在形成金屬化層10b的鋁化表面上經常用氫氧化鈉(NaOH)作蝕刻劑。一般地，任何氫氧化鈉的溫度均應約為50-95℃，在油墨中的含量可在約1-50wt％范圍內，在一些非限制性例子中宜約為5-10％。當然，蝕刻劑的用量取決于任何金屬化層和任何聚合物層的類型和厚度，全息圖的應用和設計，處理速度以及其他因素。蝕刻劑可作為油墨儲存器20的一部分與油墨存儲在一起，或者作為獨立單元包含在噴墨印刷頭上的油墨儲存器中。可以采用許多抗蝕劑掩模。后來在未受掩模覆蓋的區域施涂蝕刻劑時所用的蝕刻劑浴槽21必須裝有恰當的蝕刻劑。這種抗蝕刻材料已經為本領域的技術人員所使用，如Beckett的美國專利4398994所述。
本發明所用噴墨印刷頭22的類型可以變化，可包括按需下滴噴墨印刷頭，如圖2所示的壓電噴墨印刷頭，也包括連續噴墨印刷頭(CIJ)。按需下滴(DOD)噴墨印刷頭也可有個油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的壓力容器和油墨泵，油墨(含蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料)由該泵通過過濾器，捕集了其中的微粒。可將油墨送到印刷頭中的閥門和活塞裝置。可通過管道將油墨分送到各電磁閥，電磁閥受高速定時電脈沖控制，電脈沖通常由可編程邏輯控制器或類似控制器控制。閥門可以開關，將定量墨滴(以及所含的蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料)送過小管，從噴嘴出來后到達金屬化表面。對于連續噴墨印刷，不斷噴射小墨滴，電場偏轉板可控制這些小墨滴，使小墨滴能夠到達金屬化表面的任何部分。未用的小墨滴可偏轉進入回收器20a(圖1)，與其他液體混和，再次被送入系統。
圖2是可用于本發明的壓電噴墨印刷頭的一個非限制性例子，如Spectraof Lebanon，New Hampshire生產的壓電噴墨印刷頭。此類技術可利用許多噴射促動器，它們含有一片或幾片扁平的壓電材料。一般地，壓電材料通過施加強電場進行極化，該電場撤除后，極化電場的方向仍然與激發電場相同。可施加一個平行于極化電場的弱電場，使壓電材料在一個維度上以伸長模式響應并變長，而在另一個維度上變短。當該弱電場垂直于極化電場時，壓電材料可以剪切模式響應，像一副紙牌那樣在一個方向上“剪切”，但在另一個方向上沒有變化。電極可放在壓電材料表面，一部分材料運動而不會影響周圍的任何材料。可在中心電極施加電壓，在中心電極與接地電極之間產生電場，形成剪切響應。當將此材料施加到與噴嘴相通的泵室時，可形成墨滴。壓電材料僅移動約0.000001英寸。也可在槽中對含有飽和有空氣的油墨進行脫氣，以消除氣泡。
圖2所示為安裝在印刷頭22的噴墨組合件22d附近的印刷頭儲存器22c。在此實例中，形成120個油墨噴嘴的兩個壓電片與另一對壓電片對齊，形成總共約256個油墨噴嘴。印刷頭界面板22e可安裝在印刷頭的上部，用來與控制器24界接。
壓電材料可以是鋯酸鈦酸鉛(PZT)組合，形成PZT變換器。加在極化PZT組合上的電場隨著晶體結構的形狀變化。加在極化PZT組合上的電場改變了晶體結構的形狀。在印刷頭中較好先在厚度方向上拉PZT轉換器。通常，噴射陣列模塊的外層包含柔性電路，該電路與壓電轉換器表面上的電極相連接，提供電驅動信號。變換器可安裝在陰模板和陣列體上，形成壓力室。串并行變換器可選擇噴嘴同時或逐個噴射，具體受可編程邏輯控制器控制。形成非常復雜的物品專用圖案所用的某些復雜圖像數據，可用頭界面板鏈接到串行流中，且具有受控回轉速率。
也可使噴墨印刷頭22形成一個角度，使其相對于金屬化膜11的金屬化表面10b做角向運動，以改變所施涂的油墨/蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的分辨率，結果根據噴墨印刷頭22的角度改變了最終蝕刻而成的物品專用圖案的分辨率。噴墨安裝組合件28(圖1)可安裝油墨噴嘴，使其做角向運動。受控制器24操縱的合適的伺服電動機28a可根據需要改變角度。
在噴墨印刷頭上也可采用陶瓷噴墨組件，以抵抗任何蝕刻劑的影響。有些噴墨印刷頭組件可用碳制造，以提供散熱通道，并抵抗油墨蝕刻劑的腐蝕。這特別適用于熱熔噴墨印刷頭，某些蝕刻劑要求它們在高溫下工作。
一旦在金屬化表面10b上形成了所需的油墨和蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的圖案后，金屬化膜11可在清洗器30中清洗，可用水或其他清洗液體除去任何多余的油墨和蝕刻劑，或者對金屬化膜11進行其他清洗操作。
圖3所示為基本流程圖，顯示了本發明在具有金屬化表面的金屬化膜上形成物品專用的圖案的方法。將具有基層(如聚合物層)和金屬化表面的金屬化膜送入去金屬化站(方框50)。由油墨儲存器向位于去金屬化站的噴墨印刷頭提供含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的油墨(方框52)。此金屬化表面在去金屬化站用油墨和蝕刻劑或抗蝕劑掩模材料形成噴墨印刷圖案。金屬化表面的蝕刻用油墨/蝕刻劑完成，或先加抗蝕刻掩模后施涂蝕刻劑，形成物品專用的圖案(方框54)。然后沖洗具有物品專用圖案的普通或全息金屬化膜或熱印箔(方框56)。
圖6所示為含有內嵌式金屬化圖案62和優選全息圖的通貨券60，全息圖不僅可起到安全的目的，也可用來跟蹤每一張通貨券。本發明可對通貨券設計作出此種改進，以提供安全性和可跟蹤性，因為每張通貨券中內嵌的每個金屬化表面可逐一進行個性化蝕刻，產生獨特的、個性化的通貨券專用圖案。
圖4所示為在生產過程中用來在基材，如圖6所示通貨券上形成金屬化圖案的中間產品的截面圖。在聚合物基膜72，如PET或類似材料上加一個隔離層70，隔離層厚約30-70，在一個非限制性例子中厚約42。隔離層70可以是硅酮隔離層或其他可用作隔離層或隔離涂層的類似材料層。在隔離層上施涂一個基本上半透明的保護涂層74，如清漆涂層。全息圖可在此時形成，或者在保護涂層之后形成。應當理解，全息圖本身可以是保護涂層。然后使保護涂層74金屬化，如通過真空金屬化作用，在保護涂層74上形成金屬化層(表面)76。對部分金屬化表面76進行去金屬化，按照本發明方法，(a)用蝕刻劑和油墨的組合形成物品專用(通貨券專用)圖案，所述蝕刻劑和油墨通過噴墨槽和各油墨噴嘴，油墨噴射逐一受到控制器的數字化控制；或者(b)先加抗蝕刻掩模，然后使用蝕刻劑，形成物品專用(通貨券專用)圖案，如上所述。
物品專用圖案蝕刻完成后，在表面上施涂膠粘劑78，基材(如通貨券用的柔性紙)與膠粘劑接觸，使隔離層70破裂。將保護涂層74和具有物品專用圖案的金屬化層76粘貼到基材上，此例中即通貨券上。膠粘劑可以是受熱活化的膠粘劑。由于操作過程可逆，所以可將金屬化圖案施加在基材即通貨券上，然后用清漆保護層74保護。一旦在通貨券上施涂了保護涂層74和金屬化層76后，可進一步加上其他保護層和印刷物質，并根據需要增加其他材料或層。
圖5所示為形成所述通貨券的基本步驟的流程圖。在聚合物膜上加一個隔離層(方框100)。在隔離層上施加半透明保護涂層(方框102)。對保護涂層進行金屬化(方框104)。對表面進行去金屬化，形成所需的物品專用，即通貨券專用的圖案(方框106)。此圖可以是通貨券專用的幾何圖案、一系列由文字和數字組成的字符、增強全息圖或活動圖或成形裝置，或者其他信息。專用圖案可以是所有通貨券通用的，也可以是每張通貨券各不相同的。在成圖金屬表面上施涂膠粘劑(方框108)。諸如通貨券用的柔性紙這樣的基材與膠粘劑接觸，破壞隔離層，將保護涂層和金屬化層轉移到通貨券上(方框110)。在后續處理步驟中，通貨券上可進一步印刷或施涂保護層；如果開始是印成大張的(并進行金屬化)，則切成單張通貨券。
顯然，本發明有利于在上述去金屬化過程中形成獨特的、不重復的物品專用圖案。在處理序列中，通過對噴墨印刷頭中各油墨噴嘴逐一進行數字化控制，如上所述，各物品可具有在金屬化膜上形成的獨特圖案。
借助前面的說明書和附圖中的介紹，本領域的技術人員不難想到本發明的許多改進形式和其他實施方式。因此，應當理解，本發明不受限于所介紹的具體實施方式
，其改進形式和實施方式包括在所附如權利要求的范圍內。
權利要求
1.在普通或全息金屬化膜或具有金屬化表面的熱印箔上形成圖案的系統，所述系統包括噴墨印刷頭，它包括許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，油墨噴嘴接受蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料，通過各油墨噴嘴將蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料噴射到金屬化表面上；控制器，它與噴墨印刷頭相連，以程控方式逐一對蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一的噴射進行數字化控制，在金屬化表面上噴墨印刷出蝕刻劑或抗蝕刻掩模圖案，供以后形成物品專用圖案之用。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，它還包含蝕刻劑，當噴墨印刷抗蝕刻掩模后，金屬化表面與蝕刻劑接觸，對金屬化表面進行蝕刻。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，它還包含印刷頭安裝組合件，所述組合件用來安裝噴墨印刷頭，使它相對于普通或全息金屬化膜或熱印箔的金屬化表面作角向運動，根據噴墨印刷頭的角度改變油墨圖案的分辨率。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，噴墨印刷頭包括按需下滴(DOD)印刷頭。
5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述按需下滴(DOD)印刷頭是壓電噴墨印刷頭。
6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述噴墨印刷頭是連續噴墨印刷頭(CIJ)。
7.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制器是可編程邏輯控制器(PLC)。
8.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述金屬化表面是鋁，所述蝕刻劑是NaOH。
9.一種普通或全息金屬化膜或熱印箔的去金屬化系統，它包括送膜機構，它將普通或全息金屬化膜或有金屬化表面的熱印箔沿預定運行路徑送到去金屬化站；油墨儲存器，用來盛裝含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一的油墨；位于去金屬化站的噴墨印刷頭，它包括許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，油墨噴嘴接受油墨，通過各油墨噴嘴將油墨噴射到金屬化表面上；控制器，它與噴墨印刷頭相連，以程控方式逐一對油墨通過各油墨噴嘴的噴射進行數字化控制，在金屬化表面上噴墨印刷出油墨圖案，供以后形成物品專用圖案之用。
10.如權利要求9所述的系統，其特征在于，它還包括蝕刻劑浴槽，用于在噴墨印刷了抗蝕刻掩模后對金屬化表面進行蝕刻。
11.如權利要求10所述的系統，其特征在于，它還包括位于預定運行路徑上的清洗器，在金屬化表面上蝕刻物品專用圖案之后，用來從金屬化表面上清洗多余的油墨和蝕刻劑。
12.如權利要求9所述的系統，其特征在于，它還包括印刷頭安裝組合件，所述組合件可用來安裝噴墨印刷頭，使它相對于金屬化膜的金屬化表面作角向運動，根據噴墨印刷頭的角度改變蝕刻劑或抗蝕刻掩模圖案的分辨率。
13.如權利要求9所述的系統，其特征在于，噴墨印刷頭是按需下滴(DOD)印刷頭。
14.如權利要求13所述的系統，其特征在于，所述噴墨印刷頭是壓電噴墨印刷頭。
15.如權利要求9所述的系統，其特征在于，所述噴墨印刷頭是連續噴墨印刷頭(CIJ)。
16.如權利要求9所述的系統，其特征在于，所述控制器是可編程邏輯控制器(PLC)。
17.一種通貨券，它包括通貨券基材；粘貼在通貨券基材部分表面上的通貨券專用成圖金屬化層，其中通貨券專用成圖金屬化層上用含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模的油墨噴墨印刷圖案，蝕刻形成具有圖案的通貨券專用金屬化層；位于金屬化層上的基本半透明的保護層。
18.如權利要求17所述的通貨券，其特征在于，它還包含在圖案上形成的全息圖或活動圖。
19.在普通或全息金屬化膜或含有金屬化表面的熱印箔上形成物品專用圖案的方法，它包括如下步驟給噴墨印刷頭提供蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一，所述噴墨印刷頭包括許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一通過各油墨噴嘴的噴射以程控方式逐一受到控制器的數字化控制；在金屬化表面上以受控方式噴墨印刷出蝕刻劑或抗蝕刻掩模圖案。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括讓具有抗蝕刻掩模的金屬化表面與蝕刻劑接觸，將金屬化表面蝕刻成物品專用圖案的步驟。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括讓噴墨印刷頭相對于金屬化表面形成預定角度，以改變蝕刻劑或抗蝕刻掩模圖案的分辨率的步驟。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括提供按需下滴(DOD)噴墨印刷頭的步驟。
23.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括提供壓電噴墨印刷頭的步驟。
24.如權利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括提供連續噴墨印刷頭(CIJ)的步驟。
25.去金屬化方法，它包括如下步驟將普通或全息金屬化膜或具有金屬化表面的熱印箔送入去金屬化站；向位于去金屬化站的噴墨印刷頭提供含有蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一的油墨，所述噴墨印刷頭包括許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，油墨通過各油墨噴嘴的噴射以程控方式逐一受到控制器的數字化控制；在金屬化站里，在金屬化表面上噴墨印刷出物品專用油墨圖案，然后根據物品專用油墨圖案進行蝕刻。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括用油墨和蝕刻劑將金屬化表面蝕刻成物品專用圖案，或者先加抗蝕刻掩模，然后再讓金屬化表面與蝕刻劑接觸。
27.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括以預定速率將金屬化膜送去金屬化站，以預定分辨率噴墨印刷出物品專用油墨圖案。
28.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括噴墨印刷完成后，從金屬化膜上洗去多余的油墨和蝕刻劑的步驟。
29.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括讓噴墨印刷頭相對于金屬化表面形成預定角度，以改變蝕刻劑或抗蝕刻掩模圖案的分辨率的步驟。
30.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括提供按需下滴(DOD)噴墨印刷頭的步驟。
31.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括提供壓電噴墨印刷頭的步驟。
32.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括提供連續噴墨印刷頭(CIJ)的步驟。
33.如權利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括用可編程邏輯控制器(PLC)控制油墨向油墨噴嘴輸送的步驟。
34.在普通或全息柔性基材上形成物品專用圖案的方法，它包括如下步驟在聚合物膜上施加隔離層；在隔離層上施加基本上半透明的保護涂層；對保護涂層進行金屬化，在保護涂層上形成金屬化表面；對部分金屬化表面進行去金屬化處理，形成圖案，具體做法是給噴墨印刷頭提供蝕刻劑或抗蝕刻掩模之一，在金屬化表面上噴墨印刷出蝕刻劑或抗蝕刻掩模的圖案，其中油墨印刷頭含有相應的油墨噴嘴，它們每個都受到控制器的數字化控制；用噴墨印刷上述的蝕刻劑或隨后施涂的蝕刻劑將金屬化表面蝕刻成物品專用圖案；在形成了物品專用圖案的金屬化表面上施涂膠粘劑；使基材與膠粘劑接觸，破壞隔離層，使保護層和具有物品專用圖案的金屬化層粘貼到基材上。
35.如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述基材是柔性紙。
36.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述基材是通貨券。
37.如權利要求34所述的方法，其特征在于，它還包括對膠粘劑進行加熱，使膠粘劑活化的步驟。
38.如權利要求34所述的方法，其特征在于，它還包括提供按需下滴(DOD)噴墨印刷頭的步驟。
39.如權利要求38所述的方法，其特征在于，它還包括提供壓電噴墨印刷頭的步驟。
40.如權利要求34所述的方法，其特征在于，它還包括提供連續噴墨印刷頭(CIJ)的步驟。
全文摘要
用本發明的系統和方法可在普通或全息金屬化膜或熱印箔，包括含有或不含全息圖的浮雕基材上形成物品專用圖案。噴墨印刷頭包含許多噴墨槽和對應的油墨噴嘴，油墨噴嘴接受蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料之一，通過各油墨噴嘴將蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料噴射到金屬化膜或熱印箔的金屬化表面上。控制器以程控方式逐一對蝕刻劑或抗蝕刻掩模材料的噴射進行數字化控制，在金屬化表面上噴墨印刷蝕刻劑或抗蝕刻掩模的獨特圖案。噴墨印刷的蝕刻劑或后來施加且與沒有抗蝕刻掩模的金屬化表面接觸的蝕刻劑，將金屬化表面蝕刻形成物品專用圖案。
文檔編號B44C1/22GK1747837SQ200380109719
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月18日 優先權日2003年2月18日
發明者W·安納克尼 申請人:T.S.D.有限公司