印刷生成的半色调图像的制作方法

专利名称：印刷生成的半色调图像的制作方法
技术领域：
本发明涉及在基底上通过印刷生成的半色调图像，其包括至少两种以光栅形式设置的不同颜色的像点，其中各个所需颜色是通过像点颜色的混色产生的。
在彩色半色调印刷的常规印刷工艺中，诸如胶版印刷、凹版印刷或热转移印花，通过对四种基色(一般为青色、黄色、品红色和黑色)的减色混合来产生彩色效果。在这种半色调印刷中，油墨的色素从入射的白光中分别吸收各种互补成分。白光中没有被吸收的相应颜色成分被反射，到达观察者的眼睛并从而产生了彩色效果。因此每种基色只反射一部分入射光。以该方式产生的半色调印刷的亮度取决于被印刷的基色的背景。背景越亮，相应地在半色调图像中产生的部分才有可能越亮。
相反，在电视显像管或电影银幕上图像是通过相加混色产生的。在该情况下，在屏幕或电视显像管上的每一点实际上代表了一个小光源，发出特定颜色的光。如果在该情况下，例如电视显像管的情况中，可见光谱的三个完全特定的区域被选作彩色光源，例如红、绿和蓝紫色，该特殊区域是分布于可见光谱的整个区域并且能够刺激眼睛中相应颜色的感应细胞，因此，通过相加混色，用实际颜色产生了彩色图像。
相应发光像素的存在是相加混色的先决条件，至今为止在半色调图像中必须首先使用相加混色。
现在，本发明的目的是提供一种在基底上通过印刷工艺生成半色调图像的可行的方法，这种半色调图像与先前的半色调图像的区别在于高亮度和产生的颜色更接近实际效果。
依照本发明，为达到上述目的，提供了一种通过印刷生成的半色调图像，其中像点由包含色素的油墨形成，其中色素在电磁辐射下能激发出给定的颜色的荧光。根据本发明最好以如下方式生成半色调图像，提供包含三种不同油墨的像点，其中不同油墨中的色素分别发出三个基色(例如红、绿和蓝紫色)之一颜色的荧光，用于相加混色，因为事实上所有可见光谱的颜色都能通过各种不同荧光色素的像点的组合来产生。
因此根据本发明，印刷形成的半色调图像与常见的彩色半色调图像的区别在于只有当包含在各种印刷油墨中的色素被适当波长的电磁射线激发出荧光时，各种颜色才可被识别。但是色素被激发后即可获得一种非常亮的、高色度的半色调图像。这里要指出术语“油墨”很明显应在最广泛的含意里进行解释，其包括各种适合在基底上形成印刷或栅状图像的墨水和涂料。特别是，例如根据本发明，“油墨”也可以是热转移或烫印薄膜的涂料或升华层。
本发明的半色调图像的一个非常特别的特征在于，只有当半色调图像被适当波长的电磁射线照射时才能得到所需的颜色和色调。这样做的结果就在于当用不同波长的光线照射时，比如一方面用可见光而另一方面用紫外线照射时，半色调图像的颜色和色彩将会改变。例如可以利用该效应在一个基底上表现出不同的图样或图像，且它们是交替可见的，这取决于分别用于光照效应的电磁射线的波长或频率。
许多种不同类型的电磁射线都可以用来激发荧光色素。但实际上一般使用在紫外线照射下发出荧光的色素。
本发明进一步规定了像点被设置在黑色背景上。在这种情况下黑色背景可由基底直接形成。然而，黑色背景也可以借助于适当的油墨而形成，在这种情况下形成背景的油墨可以被设置于整个表面上，或也可仅仅设置在发射有色荧光的像点之间。
根据本发明，当选定油墨中的至少一种色素，使得该色素在不同频率射线的作用下发出不同颜色的荧光，就可得到特定的效果。由此，根据用于照射半色调图像的射线，根据相应色素发出的荧光颜色，得到了不同的结果，在这种情况下可获得颜色的改变和图案的改变，这取决于用于照射过程中所使用的频率。
本发明中尤其有利的是，选定的(产生半色调图像的)像点的尺寸使它们不能被肉眼所分辨，如果根据本发明，像点的尺寸可被选为小于0.3mm，这可在任意情况下实现。在这种情况下，从单个像点发出的有色光束在观察者的观察点被混合，并且可以说这给出了一个连续的相应的彩色表面的效果。
如果对本发明进行一下拓展，对于诸如安全目的，我们可以获得有价值的特殊效果，一方面，油墨的荧光像点包含了在给定电磁辐射下会发出荧光的色素，而另一方面，油墨的非荧光像点包含了在给定电磁辐射作用下不会发出荧光的颜色色素，荧光像点与非荧光像点均被设置在基底上。这里，术语“非荧光像点”并不意味着用于产生像点的油墨绝对不发出荧光。对于本发明，这里所涉及的像点包含的油墨中的色素在一定电磁辐射下被激发出荧光，但是在能导致荧光像点发出荧光的电磁辐射下并不被激发。如果一个半色调图像如前所述包括发出荧光的和不发出荧光的像点，通过照射，会产生不同的效果，在电磁射线照射下使发出荧光的像点被激发，相应的荧光像点被点亮并且产生彩色半色调图像，然而，在不同射线的照射下，所谓的非荧光色素便产生彩色半色调图像。通过以上方式，例如在紫外线照射下，荧光色素会产生第一个彩色效果，而在日光照射和相应的少量紫外光照射下，就会产生一个与前者不同的彩色效果。
原则上，可以将荧光像点和非荧光像点形成在基底上的各自区域中。概括地来说，荧光像点和非荧光像点在基底上采取相互嵌入的方式更为合适，因为这样可以根据所涉及的光照在既有荧光又有非荧光像点的基底的同一区域得到不同的效果。
本发明进一步规定荧光像点代表第一图像，且非荧光像点代表第二图像。例如，这样可以得到带有文件拥有者肖像的一式两份的个人文件，第一文本是由青色、品红色和黄色(也可选黑色)混合而成的普通半色调图像，而第二肖像可以通过例如在紫外线照射下通过含有色素的油墨中发出的荧光进行相加混色得到。在这种情况下可以大大提高个人文件的安全性，同时给出了一种防伪检测的简单方法，更为特别的是目前只需检查文本拥有者通过减色混合产生的肖像与在非常特别的射线照射下呈现的肖像是否相同，以及是否与由荧光墨水通过加色混合而产生的肖像相同。这种从普通的进行减色混合的色素和发出荧光的形成加色混合的色素得到的图像很容易产生，例如借助于能提供相应许多印刷点颜色的热敏打印机。
本发明的半色调图像可被应用于更广泛的目的。然而，本发明的特别的优点和主题是将半色调图像作为贵重物品、文件的安全和保证要素，尤其是用于有价证券或债券、钞票和通行证或相应的有价值的物品。例如，可以给钞票、支票或基他有价证券或债券提供适当的半色调印刷，其中只有在适当的射线照射下得到各自所需的颜色效果。例如，可以规定只有在给定频率的紫外线照射下，钞票或其它类似票据呈现出作为安全要素的特殊颜色效果，而在普通的光照下只能产生浅灰的图像，并不会产生如先前所述照射时所能识别出的印刷半色调图像的轮廓或类似特征。如果适当选取荧光色素并且将非荧光色素额外添加到油墨中，例如可以产生半色调图像，当电用普通光线照射时呈现白色或灰色，用特殊波长的光线尤其是紫外线照射时产生的荧光效果则会呈现强烈的色彩。该效果(在黑白显示和彩色显示之间的变化)作为容易识别安全要素是非常合适的。
如上所述，如果将两个图像在文件或类似物上相结合，即可获得特殊的安全效果，第一图像是普通的半色调彩色图像，而第二图像只有用具有特殊波长的光或电磁射线照射以产生荧光时才可以清楚地识别，其中可以提供两个基本相同，并适于在一起进行比较的图像，能够看到这种特殊的安全效果。
为了将相应的安全要素更容易地应用于贵重物品，用转印薄膜制成的装饰层来形成半色调图像是具有优点的，特别是热冲压薄膜或热转印薄膜，该装饰层被转印到待安全防护的物品上。半色调图像可通过常规的印刷工艺很容易地作为转印薄膜的一个组成部分来生产，然后便可以一种简单的方式转印到待安全防护的物品上，比如标签式的补片、条带等形式。其优点是用户可以用更多或更少的完成条件来获得相应的安全要素，并且只需要很简单的设备来实现把安全要素从转印薄膜转印到待安全防护的物品上。
最后，根据本发明，当把相应的半色调图像作为安全要素应用于物品上，半色调图像与一个光学效应单元相结合，比如光栅结构、全息照相、反射强光的表面、能产生颜色改变或不同透射率的无光区域或薄层装置。
根据本发明产生的半色调图像是很难被复制的，因为要想在色素、涂漆载体物质和电磁射线主要波长得到精确的组合是很困难的。然而，如果存在已知很难伪造的光学效应单元，伪造就越来越困难了。如果本发明的彩色半色调图像和光学效应结构紧密相邻或相互嵌入便可以获得一个简单的安全要素。这里所需的生产过程使得复制实际上是不可能的。此外，安全防护和检查条件将进一步加强。例如一方面可以提供和半色调图像相同或互补的图案，另一方面提供了光学效应单元，并且其给出其他检查条件，或者通过一般的照明，或者用特定波长的光线照射，在这方面这些检查条件都可被设有经过练习的观察者所理解。
如前所述，本发明的半色调图像几乎可应用于所有的方面。在本发明的一个实施例中，相对大面积的半色调印刷还可用在大规模打印机上以产生大面积图形，例如可应用于特殊效果的紫外线荧光印刷，例如在广告中。根据本发明，半色调图像例如可应用于产生迪斯科舞厅中的广告布贴或类似物，其内容只有在适当的光线的照射下才能够识别，例如紫外线，其中这类广告布贴中的半色调图像与先前所知的在紫外线照射下发出荧光的半色调图像不同，由于实际得到的半色调图像提供了各种各样的设计选择。尽管提供的这些选择成为了广告产品的成本，但产品成本还是相当低的。
关于本发明的一些基本原理和半色调印刷的实例将在下文中更详细的进行描述。
如果半色调印刷是将带有荧光色素的油墨印制在一个深色的、最好是黑色的背景下，同时如果该情况中选择对适当射线照射可发出红、绿和蓝光的色素，则可以产生同电视显像管产生的图像特性基本相同的半色调图像，此外，半色调图像中的单个像点应当很小以至于它们不能被肉眼所分辨。当从正常的阅读距离观察半色调图像时，要满足该条件，像点的直径应小于0.3mm，最好小于0.1mm。此外，如果像点被印刷的距离很接近，则深色的、最好是黑色的背景将不再透光，这样可以印刷具有不同特性的半色调图像。假设使用了紫外线荧光色素，其在普通日光照射下不呈现出特定颜色，这样，在普通日光照射下半色调图像呈现明显的黑白图像(尤其是显现荧光色素的自然色彩)。相反，如果用适当的紫外线照射半色调图像，色素发出各自颜色的荧光，其中最好选为可实现加色混合的色素，以使其发出红、绿和蓝光。然后，根据半色调图像中特定位置处的具有各自相应颜色的像点及其密度，可以产生相应的彩色图像接近于电视显像管的情形，其中深色的或黑色的背景可以提供深色的图像部分，通过加色混合可以产生白色的图像，而不是黑色图像。
如上所述，如果至少一种油墨使用了不仅在一个波长下发出表征其颜色的荧光，并且在第二个波长下也可被激发出第二种颜色的荧光的色素，能得到特殊的效果。通过该实例可以使用发射紫外荧光的色素，特别是365nm波长和254nm波长的紫外荧光。
半色调图像可通过适当的油墨在普通的印刷工艺中产生，最好使用胶版印刷(数字胶印)或热转印。使用这些印刷工艺的好处是，在这些工艺中，与每个图像(一般为红、绿和蓝色成分的格式)相关的图像信息能被直接使用。
以下将对用于产生相应半色调图像的不同色素组合的实例进行介绍，其中将使用如下的色素BF11(红色)双荧光色素(在254nm为红色，在365nm为蓝白色)厂商Specimen Document Security Division，布达佩斯CD120(红色)单荧光色素(在154nm为橙红色，在365nm为红色)
厂商Allied Signal Special Chemicals Riedel De HaenCD130(橙黄色)单荧光色素(在254nm和365nm均为橙色)厂商Allied Signal Special Chemicals Riedel De HaenCD397(黄绿色)单荧光色素(在254nm和365nm均为黄绿色)厂商Allied Signal Special Chemicals Riedel De HaenMF1(绿色)单荧光色素(在254nm和365nm均为绿色)厂商Specimen Document Security Division，布达佩斯MF40(蓝色)单荧光色素(在254nm和365nm均为蓝色)厂商Specimen Document Security Division，布达佩斯MF50(蓝色)单荧光色素(在154nm为淡蓝色，在365nm不发出荧光)厂商Specimen Document Security Division，布达佩斯通过使用适当的色素能够产生胶印油墨，其中用已知的方式以10％至40％重量百分比的紫外荧光色素为底混合氧化干胶印清漆，并直接使用。
如果要生产用适当荧光色素制成的含有彩色层的热转印薄膜，则用已知的方式在薄的PET载体上用含有能分别发出所希望的荧光的色素的清漆层来涂层。
以下的半色调印刷就是通过上述色素制成的。
实例1在黑色色素背景上使用红-绿-蓝色的半色调印刷，能在365nm被激发CD120(红色)MF1(绿色)MF40(蓝色)所使用的三种色素的分布或浓度是均匀的，在波长为365nm的紫外线的照射下，通过加色混合发出白光。相反，在波长的254nm的紫外线的照射下发出淡橙色光，因为色素CD120发出的是橙色荧光而不是红色荧光，实例2在黑色色素背景上使用红-绿-蓝色半色调印刷，能在254nm被激发BF11(红色)CD397(黄绿色)MF50(蓝色)通过均匀分布，在波长为254nm的紫外线照射下，通过加色混合发出了白光，而在波长为365nm的紫外线照射下发出蓝白色光，更具体地说因为色素BF11只在254nm发出红色荧光，而在365nm发出蓝白色荧光。这意味着尽管半色调图像设计成由波长为254nm的紫外线照射时，仍可产生三色半色调印刷，但采用实例2中365nm照射的组合只适合用于黑白印刷。
实例3在黑色色素背景上使用黑白两色的半色调印刷，能在365nm被激发BF11(蓝白色)CD130(橙黄色)含有各种色素的油墨中色素的分布或浓度是均匀的，在波长为365nm的紫外线的照射下产生了白色光，但在波长为254nm的紫外线的照射下产生了红色光。这是由于使用了双荧光色素BF11。因此，在波长为365nm的紫外线的照射下，实例3中的半色调印刷呈现为黑白印刷(实际上该两色色素相互补充而呈现白色)，而在波长为254nm的紫外线的照射下，在黑色背景下能看到红色图像。
在以上的实例中给出了使用了本发明的基本概念，即借助于荧光色素的加色混合，可获得大量的彩色效果，其中尤其在不同波长的光线照射下颜色改变非常显著，并且因为该原因更适合作为一个简单的可检测的安全特征。根据本发明可获得机器可读的安全要素，它可以只借助于产生特定电磁射线的装置来满足色素激发的需要，从而满足安全要素的测评，其中，所述特定电磁射线与普通日光照射是明显不同的。
实例4色素BF11(红色，在254nm发出荧光)，MF1(绿色，在254nm发出荧光)和MF40(蓝色，在254nm发出荧光)被用来在基底上形成一个肖像的半色调图像，其中，各个像点之间的空隙要足够大以使得可以将其他像点插入其中。但像点的尺寸和间距在大约30cm的通常的观察距离处不能被肉眼所辨别。
在含有色素BF11，MF1和MF30的荧光像点之间的间隙中加入适当小尺寸的彩色印刷点，其中那些印刷点含有用以减色混合的四种基色(一般为青色、黄色、品红色和黑色)的印刷像点。
如果为上述目的而利用六种颜色(或当使用黑色时为七种)来实现，则需要在某些情况下注意在印刷中不要出现叠印或波纹的现象。例如可通过荧光像点和普通彩色印刷像点以不同栅格(比如48和60格)来印刷以实现不同的表示。另一种可能性是使用如已被大量数字打印机应用的调频栅格，而不是调幅栅格。
使用荧光色素的印刷像点与使用普通印刷油墨的印刷像点分别被设置为给出半色调图像，这里例如人的肖像可以用两种图像表示。并且半色调图像的颜色选择应该满足以下条件用例如日光或人造光的普通光时，产生减色混合的印刷像点表示了人的第一彩色半色调图像，而用例如紫外线等适当射线照射时，再现了基本相同的图像。检验两种图像是否相同是检查真实性的一种适当方法。
权利要求
1.一种在基底上通过印刷生成的半色调图像，其包括至少两种以光栅形式设置的不同颜色的像点，其中各种所希望的颜色是通过像点颜色的混色产生的，其特征在于像点由包含色素的油墨形成，其中色素通过电磁辐射下能发出给定颜色的荧光。
2.如权利要求1所述的半色调图像，其特征在于提供含有三种不同油墨的像点，其中不同油墨中的色素发出三个基色(例如红、绿和蓝紫色)之一颜色的荧光，用于相加混色。
3.如权利要求1或2所述的半色调图像，其特征在于色素是紫外荧光色素。
4.如前述任一项权利要求所述的半色调图像，其特征在于像点被设置在黑色背景上。
5.如前述任一项权利要求所述的半色调图像，其特征在于至少一种色素在不同频率的射线作用下能发出多种颜色的荧光。
6.如前述任一项权利要求所述的半色调图像，其特征在于这样来选择像点的尺寸，使得它们不能被肉眼所分辨出。
7.如权利要求6所述的半色调图像，其特征在于像点的尺寸被选定为小于0.3mm。
8.如前述任一项权利要求所述的半色调图像，其特征在于在基底上一方面提供了由含有在给定电磁射线的激励下发出荧光的色素的印刷油墨形成的荧光像点，另一方面提供了由含有在给定电磁射线的激励下不发出荧光的彩色色素的油墨形成的非荧光像点。
9.如权利要求8所述的半色调图像，其特征在于荧光像点与非荧光像点在基底上是以相互嵌入的形式提供的。
10.如权利要求8或9所述的半色调图像，其特征在于荧光像点表示第一个图像，而非荧光像点表示第二个图像。
11.一种如权利要求1至10中任一项所述的半色调图像的应用，将其用作贵重物品、文件，特别是有价证券或债券、钞票、通行证或物品的安全或保护要素。
12.如权利要求11所述的应用，其特征在于半色调图像是由转印薄膜构成的装饰层所形成，尤其是热冲压或热转印薄膜，装饰层被转移到有待安全保护的物品上。
13.如权利要求11或12所述的应用，其特征在于半色调图像与光学效应单元相结合。
全文摘要
本发明涉及一种产生彩色半色调图像的方法，其中使用了含有荧光色素的印刷油墨产生，从而通过加色混合而产生各自的颜色。
文档编号B42D15/00GK1533333SQ02814579
公开日2004年9月29日 申请日期2002年7月3日 优先权日2001年7月25日
发明者路德维格·布雷姆, 路德维格 布雷姆, 汉内洛蕾·埃尔巴尔, 蕾 埃尔巴尔 申请人:雷恩哈德库兹两合公司