用于产生安全色粉基图像的系统和方法

专利名称：用于产生安全色粉基图像的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于印刷和复制文件的系统和方法。更具体的，本发明涉及用于以安全方式印刷和复制文件的色粉基成像系统，以使该文件难以伪造并且文件的原本容易验证，和涉及使用和制造该系统的方法。所述文件包括衬底如纸张或者聚合物基膜，并且可在衬底上另外包括印刷油墨，其与色粉内的染料相互作用形成更加安全的文件。
背景技术：
色粉基文件成像，例如电子照相、离子记录、磁记录以及类似的成像技术，通常涉及如下操作在带电或磁化的光导板或鼓上形成静电或者磁图像，用带电或磁化的色粉刷涂该板或鼓，将图像转移到衬底如纸张上，并且用热、压力和/或溶剂将色粉熔融到衬底上。使用该技术，可在衬底表面上容易地形成相对廉价的图像。
因为色粉基成像是用于产生图像副本的相对快捷和廉价的技术，该技术经常用于制造传统上使用其他印刷和成像形式(例如击打式印刷或者喷墨印刷)形成的文件。例如近些年来，色粉基成像已经用于制造财务文件，例如个人支票、股票和钞票；法律文件如遗嘱和契约；医学文件例如药方和医生处方等等。不幸的是，因为图像是在衬底表面上形成的，使用色粉基成像技术制造的文件相对容易伪造和/或复制。
这些年来已经开发了用于印刷或形成安全文件的各种技术。早期的安全印刷技术一般包括对在其上印刷或书写素材的纸张进行改进。例如，在1929年9月10日授予Snyder的美国专利号1,727,912中公开了一种用于制造安全文件的纸张，该纸张包括具有相对低油墨吸收性能的涂层和容易吸收油墨的纸体部分。在书写过程中通过撕开或者撕裂该涂层来形成安全文件，从而使油墨穿透纸张的吸收部分。在1985年1月29日授予Devrient的美国专利号4,496,961中公开了另外一种纸张相关的安全印刷技术。Devrient公开了一种支票纸张，其包括含无色油墨和颜色接收体的可压微囊。当图像被书写到纸张表面时，所述微囊被压破并且所述无色油墨与颜色接收体反应从而在支票纸体内产生图像，使该图像难以伪造。1990年7月26日授予Brunea的美国专利号4,936,607和1991年7月21日授予Brunea的美国专利号5,033,733中，都公开了另一种安全文件印刷技术，其包括含有溶剂和着色剂的微囊。在冲压作用下，该微囊破裂从而对印刷到文件表面的图像周围产生晕色效果，使得印在文件表面的图像更难于伪造。虽然这些技术对于冲压型印刷或者复印的效果较好，但是该技术与色粉基印刷方法相联系时效果并不好。
用于产生安全图像的其他技术包括提供特殊纸张涂层以提高通过静电过程产生图像的抗污性。1990年7月17日授予Fitch的美国专利号4,942,410和1990年9月18日授予Fitch的美国专利号4,958,173中，都公开了一种包括聚合物粘合剂和尺寸大于一微米的无机填料的色粉接受性衬底涂层。该涂层的目的是与其他传统衬底相比显示高耐久性抗污性，因此使通过移除一部分印刷图像而进行的伪造更为困难。但是在Fitch等专利中描述的所述涂层好像并不影响添加素材到文件中或者鉴别原始文件的能力。
1992年6月23日授予Honnorat等的美国专利号5,123,999公开了另外一种防伪造纸张。Honnorat等的纸张包括芳族化合物和粘合剂和/或活化剂。该芳族化合物和粘合剂或活化剂与通常在去墨毡中的还原剂反应从而产生着色效果，该效果指示对印刷在纸张上的一部分图像的意图性擦除，这种技术不影响形成文件副本或鉴别原本的能力。
美国专利号5,523,167公开了一种使用含惰性背衬的膜来产生安全的磁性字符识别(MICR)符号的技术，所述惰性背衬涂布有树脂、填料、磁性颜料、非干性油和油溶性染料的混合物。在冲压作用下，一部分转移层转移到文件表面以形成磁性可读字符图像。在转移之后，在已转移的涂层中所含的非干性油开始扩散入衬底中。该油携带可见的油溶性染料通过衬底，从而在衬底的相反面出现MICR图像。
1992年6月23日授予Gruber的美国专利号5,124,217公开了用于电子照相处理的安全印刷色粉。当该色粉接触常用于文件伪造的溶剂如甲苯时，该色粉即产生指示意图伪造的颜色污点。该色粉只用于揭露使用特定溶剂去除一部分印刷图像时的意图性伪造。因此，该色粉并不能减少通过添加素材到文件中而进行的文件复制或伪造。
最后，1998年2月3日授予Marinello的美国专利号5,714,291公开了一种包括亚微米紫外光敏性粒子的色粉。该文件的真实性可以使用紫外扫描仪来鉴定。需使用紫外扫描仪一般是不令人期望的，因为这会增加防伪分析的成本并且需要其他的仪器。
鉴于上述原因，使用色粉基处理形成安全文件的、相对简易和廉价的改进方法和设备，已为公众所期望。
发明概述本发明提供了使用色粉基成像过程产生安全图像的改进系统和形成、使用该系统的改进方法。除解决了现有公知系统和方法的各种缺点之外，通常，本发明还提供了产生难于改变的图像并且易于视觉评定图像是否被改变的色粉基印刷系统。
按照本发明的一个实施方式，安全文件印刷系统包括衬底和色粉。该色粉包括着色剂和染料，该着色剂在衬底的第一表面上形成印刷图像，该染料迁移通过衬底从而形成该图像的潜像形式，所述潜像在该衬底的第二表面上可见。按照该实施方式的一个方面，该色粉包括热塑性粘合树脂、电荷控制剂、脱模剂、以及着色剂和染料。按照该实施方式的另一个方面，该衬底包括在衬底如纸张或聚合物基膜之上或者之内形成的迁移促进剂。示例性的迁移促进性包括油、增塑剂和其他聚合物材料。通常，该迁移促进剂促进了染料从衬底的第一表面迁移到衬底的第二表面，且起到染料的溶剂作用。按照该实施例的其他方面，该衬底包括油墨，其促进了染料迁移通过一部分衬底。示例性的合适油墨包括溶剂基油墨、水基油墨、植物油油墨、大豆油油墨、和辐射固化油墨。该油墨通常含有油、增塑剂和其他聚合物材料。可使用该色粉和衬底的组合来产生安全图像，所述图像难于伪造，并且通过比较在衬底第一表面形成的印刷图像和从衬底第二表面可见的该图像的染料形成副本而容易地确定该图像是否是文件的原本。
按照本发明另一实施方式，安全的色粉基印刷系统包括衬底和色粉，该色粉包括着色剂和染料，该着色剂在衬底的第一表面上形成印刷图像，该染料迁移通过一部分衬底并形成从衬底的第一表面可见的图像副本。可将所述印刷图像与由染料形成的副本比较，以确定原始印刷图像是否已被改动。
按照本发明的其他实施方式，色粉和/或衬底包括无色的染料形成剂、和与染料形成剂反应产生印刷图像的潜像的共反应物。
按照本发明另一个实施方式，通过将迁移促进剂混合到纸浆混合物中而形成含迁移促进剂的衬底。按照该实施方式的一个方面，该迁移促进剂包括油、增塑剂、液体聚合物或者其任意组合。
按照本发明的另一个实施方式，通过用迁移促进剂物质涂布基底而形成含迁移促进剂的衬底。按照该实施方式的一个方面，所述迁移促进剂包括油、增塑剂、液体聚合物或者其任意组合。按照该实施方式的另一个方面，该基底的第一表面和第二表面都涂布迁移促进剂物质。
按照本发明另一个实施方式，通过用染料形成剂和/或共反应物涂布一部分衬底，从而形成含无色染料形成剂和/或共反应物的衬底。
按照本发明另一实施方式，通过将染料形成剂和/或共反应物添加到浆状混合物(用于纸衬底)中或者添加到聚合物挤出工艺(用于聚合物基衬底)，从而形成含无色染料形成剂和/或共反应物的衬底。按照本发明实施方式的一个方面，染料形成剂和/或共反应物之一或者两者被包封并且占衬底材料的约1-5重量％。
按照本发明另一个实施方式，形成色粉的方法包括将粘合剂树脂粒子、混合着色剂粒子、电荷控制剂、脱模剂、染料和迁移剂与树脂粒子熔融共混，冷却该混合物，将该混合物分粒，并且将分粒的混合物与无机材料干态共混。按照本发明的替换性实施方式，使用熔融分散、分散聚合、悬浮聚合或者喷雾干燥形成该色粉。
按照本发明的另一实施方式，通过将图像静电转移到衬底的第一表面、和通过将含迁移染料的色粉施用到衬底上形成从该衬底的第二表面可见的该图像副本，从而在衬底上形成图像。根据本实施方式的一个方面，形成图像的方法包括提供含迁移促进剂的衬底。


通过参考发明详述和权利要求并与附图结合考虑可获得对本发明的更完全理解，其中所有附图中相同的标号表示相同的元件。
图1所示为按照本发明印刷安全文件的系统；图2(a)和图2(b)所示为采用本发明系统形成的支票；
图3所示为按照本发明一个实施方式的衬底；图4所示为按照本发明另一实施方式的衬底；图5所示为按照本发明的另一衬底；和图6所示为按照本发明用于印刷安全文件的另一系统。
本领域技术人员将会理解，图中所示元件是为简单和清楚起见，并未必须地按比例画出。例如，图中某些元件的尺寸可相对于其他元件放大以有助于提高对本发明实施方式的理解。
发明详述本发明提供如下说明，以使本领域技术人员能制造和使用本发明并能阐述本发明人所构思的实施本发明的最佳模式。但对该说明书的不同改动对于本领域技术人员是显而易见的，因为形成用于在文件上形成安全图像的色粉基系统的一般原理、及形成和使用该系统的方法此处已经定义。
图1所示为按照本发明一个实施方式用于印刷安全文件的系统100。系统100包括色粉102和衬底104，其共同作用从而在衬底104的第一表面106上产生印刷图像以及在印刷图像之下的潜像，该潜像从衬底的第一(106)和/或第二(108)表面是可见的。使用系统100形成的文件难以伪造并且文件副本容易检测，因为印刷图像和潜像之间的任何不匹配均显示出伪造，并且缺少潜像即表示其为文件副本。
使用系统100、例如用静电或者电子复印过程通过将色粉102转移到衬底104上，从而在衬底上印刷图像。在这种情况下，色粉转移到一部分衬底上以产生所需图像，并且使用如加热和/或蒸汽溶剂处理将该图像熔融到衬底上。染料毛细或色谱迁移到在文件印刷表面之下的区域，其结果形成了印刷图像的潜像。
图2(a)和2(b)所示为使用系统100所形成的支票200。具体地，图2(a)说明了在帐单的第一表面204上印刷的图像202，和形成于支票相反面208上或从相反面208可见的、由迁移染料形成的图像206。
再次参见附图1，按照本发明的一个实施方式，色粉102包括热塑性粘合树脂、着色剂、电荷控制剂和迁移染料110。热塑粘合树脂、着色剂和电荷控制剂各自均可与典型色粉中所用的那些相同。色粉102还可包括其他成分如迁移剂112。迁移剂112可设计成辅助染料110迁移通过衬底，和/或辅助染料在初始迁移之后原位熔融，从而例如减少染料的侧向扩散。图1中仅分别图示了染料和迁移剂，这仅是例述的目的。尽管所示色粉是单组分色粉，但是多组分色粉组成(例如色粉和显影剂)也可用于形成此处所述的安全文件。适用于本发明的色粉描述于美国专利申请序列号10/437,816中，题目为“用于产生安全图像的色粉以及形成和使用该色粉的方法”，该申请由其受让人于2003年5月14日提交，其内容在此引入作为参考。
热塑性粘合树脂辅助将色粉熔融到衬底上。按照本发明的一个实施方式，粘合树脂在125℃具有约1g/10min-50g/10min的熔融指数，以及具有约50℃-约65℃之间的玻璃转化温度。适用于热塑性粘合树脂的材料例子包括聚酯树脂，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，环氧树脂，胶乳基树脂等等。热塑性粘合树脂的特定实例是由Eliokem以商品名Pliolite S5A树脂出售的苯乙烯-丁二烯共聚物。
用于色粉102的着色剂可为用于电子照相处理的任何着色剂，例如氧化铁、其他磁性材料、碳黑、二氧化锰、氧化铜和苯胺黑。着色剂的一个特定实例是由Rockwood Pigments以商品名Mapico Black所售的氧化铁。
电荷控制剂辅助在色粉内保持所需的电荷，以有利于图像从例如静电鼓转移到衬底。按照本发明的一个实施方式，电荷控制剂包括带负电的控制化合物，其为金属负载或者无金属络合盐，例如铜酞菁颜料、铝络合物盐、含氟季铵盐、铬络合物盐型偶氮染料、铬的络合物盐以及杯芳烃化合物。
如上所述，该色粉还可包括例如蜡的脱模剂。该脱模剂可包括低分子量聚烯烃或其衍生物，例如聚丙烯蜡或聚乙烯蜡。
按照本发明的优选染料显示通过衬底的强吸色性、在迁移流体中的良好溶解性、以及良好的稳定性。此外，环境热、光和湿度条件优选对色粉的显色性能不产生有害影响，该色粉是无毒的。此外，该染料优选是不能擦除的。用于色粉102的示例性可溶染料包括吩嗪、均二苯乙烯、亚硝基物、三芳基甲烷、二芳基甲烷、花青、二萘嵌苯、酒石黄、氧杂蒽、偶氮物、重氮物、三苯基甲烷、荧烷、蒽醌、吡唑啉酮、喹啉、以及酞菁。按照本发明一个实施方式，所述染料为红色且由氧杂蒽形成，由BASF以商品名Baso Red 546出售，尽管其他染料也适用于本发明。
按照本发明其他实施方式，使用成色染料如三苯基甲烷或者荧烷形成潜像，并且在色粉或者衬底内含有相应的共反应物。该共反应物如酸性或者电子接收化合物，与成色染料反应以产生印刷图像的潜像。示例性的共反应物材料包括双酚A或者对羟基苯甲酸丁酯，其也可起到电荷控制剂的作用。成色染料通常是带正电的，因而用于带正电的色粉中。按照如下更详细描述的本发明替换性实施方式，成色染料和/或共反应物可在衬底上或衬底内，并且设计成例如在熔融过程中互相反应，从而形成安全图像。
当该色粉包括迁移促进剂时，该试剂可以直接掺入其他色粉组分，或者与染料混合然后与其他色粉组分混合，或者吸附至二氧化硅或类似化合物上、然后添加到其他色粉组分中，或者用在熔融过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过将粘合树脂粒子熔融共混而形成的。通过机械摩擦将着色剂、电荷控制剂、脱模剂、染料、以及任选的迁移剂混入粘合树脂粒子中。然后该混合物冷却，然后通过空气摩擦而微粉化。该粒径在约0.1-15微米的微粉化粒子被分粒以去除细小粒子，保留具有粒径范围约6-15微米的最终混合物。然后将该分粒后的色粉与微细分散的无机材料如二氧化硅和二氧化钛粒子进行干态共混。无机材料添加到色粉表面主要用于改善色粉粒子的流动性，改善感光成像表面的刮刀清洁性，提高色粉结块温度以及辅助该色粉粒子的装料。或者，该安全色粉可由此处没有详细描述的其他混合技术而制得。这种替换性技术包括熔融分散、分散聚合、悬浮聚合以及喷雾干燥。
以下非限制性实施例说明按照本发明各实施方式用于形成色粉的材料和方法的不同组合。这些实施例只是例示性的，并不意味着本发明限制为这些示例性实施例。
色粉实施例I以下实施例说明用于电子照相印刷的8微米安全色粉的制备。将含有下表所示特定组成的色粉组合物首先完全预混合，然后在辊式磨机内熔融混合。所得的聚合物混合物冷却，然后通过Bantam预研磨机进行粉碎(通过Hosokawa Micron Powder System)。较大的研磨粒子通过空气摩擦转化为色粉，且分粒为具有约8微米中值体积(使用CoulterMultisizer测量)的粒径。然后在Henschel混合机内，用以约0.5％的二甲基二氯硅烷处理的二氧化硅(购自Nippon Aerosil Co.商品名为Aerosil R976)通过干混对色粉表面进行处理。

将由此制备的单组分色粉装入用于目的印刷机(例如HewlettPackard 5Si印刷机)的合适墨粉盒里，使用这种色粉以及标准Hammermill 20磅激光复印纸形成的图像，用MacBeth Densitometer测定显示出大于1.40的密度，字符清晰，并且初始没有观察到红色可见染料的迁移。
色粉实施例II以下实施例说明制备用于电子照相印刷的10微米安全磁性油墨字符识别(MICR)色粉，该色粉包括下表所示特定重量的组成。将含有该特定组成的色粉组合物首先通过完全混合，然后在辊式磨机内熔融混合。所得聚合物混合物冷却，然后用Bantam预研磨机粉碎。较大的研磨粒子通过空气摩擦转化为色粉，并分粒为具有约10微米中值体积(使用Coulter Multisizer测量)的粒径。然后在Henschel混合机内，用以约1.0％六甲基二硅氮烷处理的二氧化硅(购自Nippon Aerosil Co.商品名为Aerosil R8200)通过干混对色粉表面进行处理。

将由此制备的单组分色粉装入用于目的印刷机如Hewlett Packard5Si印刷机的合适墨粉盒里。用标准Hammermill 20磅激光复印纸，所得图像含有在MacBeeh Densitormeter上高于1.4的测量密度，高分辨率，无明显背景，且在初始印刷之后无红色可见染料的迁移。
对于MICR评价，磁性编码的文件使用E13-B字体，该字体是美国国家标准学会(ANSI)定义的用于支票编码的标准字体。用RDMGolden Qualifier MICR阅读器对使用上述色粉形成的印刷文件的磁性符号进行试验。用于使用E13-B字体的MICR文件的ANSI标准需要50％-200％标称磁场强度。用上面所示配方形成的MICR色粉显示出MICR符号，该符号当印刷全编码文件时具有约100％的标称磁场强度。
色粉实施例III与含染料的衬底一起使用的含共反应物的色粉由如下形成。将包括水杨酸的锌络合物的、带负电的电荷控制剂和约1％的Magee MSO油结合。该锌络合物起Copikem红染料的合适共反应物的作用。
图3-5说明了与本发明色粉结合、适用于印刷安全文件的各种衬底。更具体地，图3说明包括基底302和含迁移剂的涂层304的衬底300；图4说明包括基底402和含迁移剂的涂层404和406的衬底400；以及图5说明了衬底500，其包括嵌入或者混入基底502中的迁移剂504。
适用于基底302、402和502的材料包括纸如纸浆基纸产品和聚合物基膜。当衬底由纸浆基纸形成时，纸浆纤维可由机械、化学-机械或者化学方式生产。所述纸浆可例如由木素纤维材料如软木或者硬木制得，或者可为不同纸浆纤维的混合物，并且该纸浆可为未漂白、半漂白或全漂白的。除了纸浆纤维，纸型基底可含有一种或多种通常用于造制的组分，例如淀粉化合物、憎水剂、保留剂、阴影颜料、填料和乙酸甘油酯。
聚合物衬底可用例如挤出法从能形成自支承片的任何聚合物形成。适合的聚合物包括聚乙烯、聚砜、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、纤维素酯。优选的聚合物衬底具有从约55μm-约150μm的厚度。
迁移流体可为起染料(例如染料110)的溶剂作用的任何化学品或者化合物，并可包含在基底内或者基底上而对基底的特性不会产生显著的有害影响。适用于涂层304、404、406以及迁移剂504的示例性迁移剂包括油、增塑剂、液体聚合物、或这些组分的任意组合。按照本发明特定实施方式，该迁移剂包括如下的一种或者多种增塑剂例如2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二异丁酸酯、乙酸甘油酯、双(2-乙基己基己二酸酯)、二-十三烷基己二酸酯、己二酸酯、或邻苯二甲酸酯；芳族烃和脂肪族烃如羧酸、长链醇、或者羧酸和长链醇的酯；和液态聚合物如聚乙烯醇、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰氨和淀粉的乳液。
当将迁移流体涂布到衬底上时，如图3和4所示，可采用任何已知的涂布技术如棒涂、凹版印刷、逆转辊涂布、浸涂、帘涂、模缝涂布、间隙涂布、气刀涂布、旋转涂布、喷涂等等形成覆盖基底(例如基底302)的涂层(例如涂层304)。该特定涂布技术可根据需要选择并且优选提供沿衬底基本均匀分布的迁移促进剂涂层，所述衬底如运动的纸料片。
含有迁移流体的涂层的所需量可根据应用的不同而不同。按照本发明一个示例性实施方式，衬底包括涂布于表面的一个涂层，涂层的涂布量为约0.1g/m2-约20g/m2，优选约6g/m2-约8g/m2。按照本发明的备选实施方式，如图4中所例示，其中衬底包括两个涂层，且理想地可在衬底的每个表面上具有不同的迁移促进涂层。例如，按照本发明的一个特定实施方式，背面上的涂层约0.1g/m2-约20g/m2，优选约4g/m2-约5g/m2，并且该衬底前面的涂层约0.1g/m2-约5g/m2，优选约2g/m2-约3g/m2。涂层的所需量或厚度由以下因素决定例如基底厚度，基底的孔隙度，基底的任何预处理，以及在衬底的背面上用模头形成图像的所需亮度和清晰度。例如，如果需要更多的染料迁移，可提高涂层和/或迁移促进剂的用量，而如果需要更少的染料迁移，则可以降低涂层和/或迁移促进剂的用量。
涂布于纸衬底的该涂层可只含有迁移促进剂。或者，可将其他化学品添加到涂层中，从而例如密封迁移流体、促进多个衬底的彼此分离等等。可与迁移促进剂一道施用其他涂层组分，或者在单独的沉积步骤(对基底涂布迁移促进剂之前或之后)施用其他涂层组分。例如，可用蜡材料如Kemamide E蜡将迁移流体密封于基底纸张内。或者，该涂层可包括聚合物如聚乙烯醇或者聚乙二醇，从而为纸张的一页到另一页提供阻挡层。该迁移流体，无论是涂布到衬底上或者嵌入基底内部，也都可包封在适合的聚合物壳内，其中该壳在印刷机熔融过程中破裂。或者，可将该迁移促进剂吸收到载体上如二氧化硅上，并涂布到纸张上。按照本发明的一个特定实施例，如图4中所示，在衬底背面上的第一涂层404包括蜡以及辅助涂层材料涂布的合适溶剂(其在涂层涂布于基底后挥发)，而第二涂层只包括迁移促进剂和任意的溶剂。
除了迁移促进剂之外或者作为迁移促进剂的替代物，该涂层或者活性剂可包括如上文所述的共反应物、无色和/或染料形成材料，以形成印刷图像的安全图像。
图6说明按照本发明另一实施方式的系统600。系统600包括衬底602、在衬底至少一个表面上的油墨604、印刷在衬底表面上的图像、以及在衬底表面上的图像608。以类似于使用系统100形成图像的方式，使用该系统600形成图像，不同之处在于图像600包括另外的油墨，该油墨有利于染料迁移以形成图像608。示例性的印刷油墨包括着色剂如颜料和可溶染料、油、增塑剂和/或促进染料迁移的液体聚合物如石油。
可使用任何已知印刷技术将油墨606印刷到基底604的表面上，所述印刷技术例如胶版印刷、柔版印刷、凹版印刷或者平版印刷，并且油墨可以印刷在衬底的上部、衬底的背面或者两者。在特定实施例中，油墨可以敷置于衬底如国际纸张24磅MOCR纸上，网线数约1-300，优选约100-150。油墨所敷置的衬底表面决定了安全色粉和油墨之间的相互作用。该两种化学成分之间的相互作用极大依赖于衬底的特性。根据衬底的物理特性，印刷油墨的用量可以通过渗滤(bleed through)工艺的最优化而变化。如果该渗滤不充分，则可提高印刷油墨的网线数，从而使其他油墨与色粉相互作用。
以下非限制性实施例说明了按照本发明各实施方式形成衬底所用材料和方法的不同组合。这些实施例只是示例性的，并不意味着本发明限于这些示例性实施例。
衬底实施例I将包括下表中所示特定重量分组分的以下纸张涂层在80℃于具有高速搅拌器的反应容器中分散约2个小时。使该反应容器冷却到室温。然后所得的反应混合物用50微米过滤器过滤。所得涂层混合物通过凹版辊涂技术转移到运动的纸料片。该涂料以约10g/m2涂布重量施涂到衬底上。

该纸张涂布页在Hewlett Packard 5SI激光印刷机上与安全色粉组合进行试验。最初，所得图像含有可接受的密度、可接受的分辨率、不明显的背景、且没有可视红色染料的迁移。在印刷的约24小时内，在纸张的非印刷面形成不能擦除的可视图像。在文件印刷面上的色粉之后被去除，而不能擦除的红色图像则保留。
衬底实施例II使用造纸机，制造出具有约75g/m2重量、含有嵌入衬底内的迁移促进剂的纸张衬底。该纸浆配料包括具有约89％ISO亮度的约60％桦木硫酸盐纸浆纤维、和具有约90％ISO亮度的约40％松木硫酸盐纤维。将淀粉、憎水剂、保留剂、阴影颜料、白垩、以及乙酸甘油酯作为纸添加到纸浆混合物中。完成得到的纸初始制成纸卷，然后制成81/2英尺×1英尺的标准片状尺寸。
用该纸张在Hewlett Packard 5SI激光印刷机上与上述安全色粉组合印刷文件。最初，所得图像具有高密度，高分辨率，无明显背景，以及没有可视红色染料的迁移出现。在印刷的约24小时内，在纸的非印刷面可见到不可擦除的图像。文件印刷面上的色粉被去除，而红色残留图像则保留。
衬底实施例III通过混合2g无定型二氧化硅、10ml Magiesol MSO油、以及10gKenamid E Wax而制备涂料悬浮物。将该混合物加热而使蜡熔融，并且使用直通式玻璃涂布在Hammermill复印纸的背面。使用包括Pylam Red染料的色粉印刷纸张，所述染料由Pylam Products Co.制造，在印刷的24小时内出现印刷图像的安全图像。
衬底实施例IV与含共反应物的色粉一道使用的、含有无色染料的衬底按如下制成将Copikem Red染料溶解于Magee MSO油中并且涂布到Kammermill复印纸上。
衬底实施例V与含共反应物的色粉一道使用的、含有无色染料的衬底按如下制成将约0.2g Copikem Red染料溶解在Unitex Chemical Co.制造的约5ml Uniplex 125A增塑剂中，并将该混合物涂布至Hammermill复印纸上。
衬底实施例VI包括染料形成化合物和共反应物的衬底通过如下形成分别包封Copikem Red染料和水杨酸，并将这两种被包封的组分均涂布到Hammermill复印纸上。当使用印刷机例如HP4050印刷机印刷纸张时，在纸张的背面出现该印刷图像的红色安全图像。
衬底实施例VII水基胶印油墨来源于Superior Printing Ink Company。将潘通配色系统No.290油墨印刷在241b International Paper MOCR证券纸上。使用胶版印刷将该油墨以130的网线数敷置。
制成品是印刷纸张裁成8-1/2×11英尺的纸片。然后在HewlettPackard 4100激光印刷机上与安全色粉(例如上述与色粉实施例II相关的色粉)组合试验该印刷衬底。最初，所得图像含有可接受的密度，可接受的分辨率，无明显的背景，且没有可见红色染料的迁移。在印刷的约48小时内，在纸张的非印刷面上形成不可擦除的可见图像。该文件印刷面上的色粉被去除，而不可擦除的红色图像则保留。
衬底实施例VIII用与衬底实施例I中所述相同的涂层混合物涂布25mil聚丙烯衬底。该含有迁移剂的涂层混合物通过柔性辊涂技术转移到运动的聚合物料片上。该涂料以6g/m2涂布重量的用量施涂到衬底上。
将涂布的聚丙烯片材在Hewlett Packard 4100激光印刷机上与安全色粉(如上述与色粉实施例II相关的色粉)组合试验。最初，所得图像含有可接受的密度，可接受的分辨率，无明显的背景，且没有可见红色染料的迁移。在印刷的约72小时内，在纸张的非印刷面形成不可擦除的可见图像。在文件印刷面上的色粉之后被去除，而不可擦除的红色图像则保留。
尽管本发明此处就附图内容作了阐述，但应理解本发明并不限于所示特定形式。例如，尽管本发明就纸浆基纸和聚合物基膜方便地作了描述，但本发明并不受此限制；按照本发明的衬底可包括衬底的其他形式。可对此处所述各种方法和系统的设计与布置进行各种变更、变化和改进，而不脱离所附权利要求所阐述的本发明精神和范围。
权利要求
1.一种使用色粉基成像法用于制造安全文件的系统，该系统包括含着色剂和染料的色粉；聚合物基衬底；和迁移促进剂，其中染料和迁移促进剂被设计成有利于染料迁移通过一部分衬底，从而形成印刷文件的不可擦除图像。
2.权利要求1的系统，其中色粉包含迁移促进剂。
3.权利要求1的系统，其中色粉进一步包含热塑性粘合树脂和电荷控制剂。
4.权利要求3的系统，其中热塑性树脂组分包含选自如下的一种或者多种材料聚酯树脂、苯乙烯均聚物或共聚物、环氧树脂以及胶乳基树脂。
5.权利要求3的系统，其中电荷控制剂包含选自如下的材料铜酞菁颜料、铝络合物盐、含氟季铵盐、铬络合物盐型偶氮染料、铬的络合物盐、以及杯芳烃化合物。
6.权利要求1的系统，其中着色剂包含选自如下的材料氧化铁、磁性材料、碳黑、二氧化锰、氧化铜、以及苯胺黑。
7.权利要求1的系统，其中染料包含选自如下的材料吩嗪、均二苯乙烯、亚硝基物、三芳基甲烷、二芳基甲烷、花青、二萘嵌苯、酒石黄、氧杂蒽、偶氮物、重氮物、三苯基甲烷、蒽醌、吡唑啉酮、喹啉、以及酞菁。
8.权利要求7的系统，其中染料含有氧杂蒽。
9.权利要求1的系统，其中染料和衬底被设计成使染料可从衬底的第一表面迁移到衬底的第二表面，从而在第二表面形成不可擦除的图像。
10.权利要求1的系统，其中聚合物基衬底包含选自如下的热塑性聚合物聚乙烯、聚砜、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、以及纤维素酯。
11.权利要求1的系统，其中迁移促进剂选自如下油、增塑剂、液体聚合物或者其组合。
12.权利要求1的系统，其进一步包括印刷到衬底表面上的油墨。
13.权利要求12的系统，其中油墨包括选自如下的材料溶剂基油墨、水基油墨、植物油油墨、或者辐射固化油墨。
14.权利要求12的系统，其中油墨包括选自如下的材料油、增塑剂、液体聚合物、或者其组合。
15.权利要求12的系统，其中油墨涂布到衬底的第一表面上。
16.权利要求15的系统，其中油墨涂布到衬底的第二表面上。
17.权利要求1的系统，其中着色剂包括适于形成磁性字符识别图像的磁性材料。
18.使用色粉基成像法用于制造安全文件的系统，该系统包括衬底；含有印刷到衬底上的着色剂和染料的色粉；和印刷到衬底上的油墨，其中染料被设计成迁移通过一部分衬底，从而形成印刷文件的不可擦除图像。
19.权利要求18的系统，其中油墨含有迁移促进剂。
20.权利要求18的系统，其中利底含有聚合物。
21.权利要求18的系统，其中衬底含有迁移促进剂。
22.形成安全文件的方法，该方法包含如下步骤提供具有第一表面和第二表面的衬底；将油墨施涂到第一表面；将含着色剂和染料的色粉施涂到第一表面；和使用该染料形成图像副本。
23.权利要求22的方法，其中形成副本的步骤包括在第二表面上产生图像副本的步骤。
24.权利要求22的方法，其中形成副本的步骤包括产生从第二表面可见的图像副本的步骤。
25.权利要求22的方法，其中形成副本的步骤包括产生从第一表面可见的图像副本的步骤。
26.权利要求22的方法，其中提供衬底的步骤包括配备含迁移促进剂的衬底的步骤。
27.形成用于印刷安全图像的系统的方法，该方法包括如下步骤提供包含着色剂和染料的色粉；和提供包含聚合物材料的衬底。
28.权利要求27的方法，其中提供衬底的步骤包含将迁移促进剂涂布到基底表面上的步骤。
29.权利要求27的方法，其中提供衬底的步骤包括形成具有嵌入的迁移促进剂的基底的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于印刷难以伪造并且容易视觉验证的安全文件的系统和方法。所述系统包括用于在文件表面上印刷图像的着色剂，用于在表面之下形成潜像形式图像的染料，衬底，和促进染料迁移通过至少一部分衬底的迁移剂。迁移剂可涂布到一部分衬底上或嵌入衬底内。油墨可起迁移剂作用，在这种情况下，油墨含有用于染料的溶质。
文档编号G03G9/087GK101048706SQ200580036715
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月17日 优先权日2004年10月25日
发明者凯文·L·海尔曼, 迈克尔·R·赖利 申请人:特洛伊集团公司