在衬底卷材上制造图案的方法以及用于其的设备技术

公开了一种在衬底卷材上制造图案的方法，包括提供一个具有隆起和凹陷的表面浮雕结构的生产工具，所述隆起对应于待被施加到该衬底卷材的期望的图案。将可固化材料施加到该生产工具上的表面浮雕结构的隆起。使在该表面浮雕结构上施加的可固化材料在第一位置处与衬底卷材接触。将接触在一起的该衬底卷材和该表面浮雕结构从该第一位置传输到第二位置，所述第一和第二位置沿着该衬底卷材的传输方向彼此间隔。使该衬底卷材在该第二位置处与该表面浮雕结构分离，于是形成图案的该可固化材料被粘附到该衬底卷材并且由该衬底卷材携带。在该衬底卷材和该表面浮雕结构在所述第一和第二位置之间接触的同时和/或在该衬底卷材在该第二位置处已经与该表面浮雕结构分离之后，该衬底卷材上的该可固化材料通过暴露于至少一个固化能量源而固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及制造适合于例如在用来证实有值票证(诸如，钞票等)的真实性的类型的安全设备中使用的图案的方法。还提供了包含这样的图案的物品和用于执行所述方法的设备。有价物件且具体地有价票证(诸如，钞票、支票、护照、识别票证、证书和执照)常常是伪造者和希望制造其赝品和/或对其内含有的任何数据做出改变的人的目标。典型地这样的物件设置有多个可视安全设备，以用于核对该物件的真实性。实施例包括：印刷特征(诸如，微缩文本、精细线图案和潜像)，其中安全效果可以由单层图案元素表现出；以及更复杂的结构(诸如，威尼斯百叶窗设备、透镜状设备、云纹干涉设备和云纹放大设备)，其中两层或更多层之间的相互作用产生安全视觉效果。其他已知的安全设备包括全息图、水印、压印、穿孔和颜色偏移或冷光/荧光油墨的使用。所有这样的设备共同的是极其难于或不可能使用可用的复制技术(诸如，复印)复制由设备表现出的视觉效果。也可以采用表现出非可视效果的安全设备(诸如，磁性材料)。持续需要提高安全设备的安全水平，以保持领先于潜在的伪造者。为了使安全设备最有效，它必须容易与复制品或仿制品区分，且在可视安全设备的情况下，这需要该设备表现出容易被检验的与众不同的视觉效果。上文提及的许多已知类型的安全设备为此效果取决于生产该设备的图案元素的高分辨率。例如，微缩文本和精细线特征依靠它们的具有比使用想要成为伪造者的人可用的印刷技术可实现的分辨率更高的分辨率的元素。此外，潜像、威尼斯百叶窗设备、透镜状设备、云纹干涉设备和云纹放大设备在不同视角下的变化的外观至少部分取决于设备中包括的图案元素可以侧向放置的紧密度(closeness)。制造用于安全设备的图案元素所使用的典型的印刷过程包括凹雕印刷、凹版印刷、柔版印刷、湿法平版印刷和干法平版印刷。WO-A-2011/107788公开了已知的印刷过程的一些实施例。可实现的分辨率受限于几个因素，包括油墨的粘度、湿润度和化学性质，以及衬底(substrate)的表面能、不均匀度和芯吸能力(wickingability)，所有因素导致油墨铺展。通过认真设计和实施，这样的技术可以被用来印刷具有在25μm到50μm之间的线宽的图案元素。例如，通过凹版印刷和湿法平版印刷，可能实现低至大约15μm的线宽。然而，在此分辨率下难以实现一致的结果且在任何情况下此分辨率水平仍然对安全设备施加显著限制。较高分辨率元素(即，较小线宽)将是高度理想的。一种作为上文所提及的印刷技术的替代技术提出的方法是由NanoventionsHoldingsLLC使用在所谓的UnisonMotionTM产品中，如例如在WO-A-2005052650中所提及的。这涉及在一个衬底表面中创建图案元素(“图标元素”)如凹处(recess)之后将油墨铺展在该表面之上，且然后用刮墨刀片刮掉过量的油墨。可以产生具有2μm到3μm的量级的线宽的作为结果的上油墨的凹处。此高分辨率产生非常好的视觉效果，但是该过程是复杂且昂贵的。此外，由于需要在衬底的表面中携带凹处，因此对最小衬底厚度设置了限制。WO-A-2008/000350和WO-A-2011/102800公开了在模具中形成凹处的图案的技术，该模具然后被填充有可固化油墨且被施加到载体。油墨被固化且附着到该载体。然而，固化的油墨当从模具凹处移除时易于损坏且这样不可能完美地复制图案。本专利技术提供了一种在衬底卷材(web)上制造图案的方法，该方法包括：提供一个具有隆起(elevation)和凹陷(depression)的表面浮雕结构的生产工具，所述隆起对应于待被施加到该衬底卷材的期望的图案；将可固化材料施加到该生产工具上的表面浮雕结构的隆起；使在该表面浮雕结构上施加的可固化材料在第一位置处与衬底卷材接触；将接触在一起的该衬底卷材和该表面浮雕结构从该第一位置传输到第二位置，所述第一和第二位置沿着该衬底卷材的传输方向彼此间隔；使该衬底卷材在该第二位置处与该表面浮雕结构分离，于是形成图案的该可固化材料被粘附到该衬底卷材并且由该衬底卷材携带；以及在该衬底卷材和该表面浮雕结构在所述第一和第二位置之间接触的同时和/或在该衬底卷材在该第二位置处已经与该表面浮雕结构分离之后，该衬底卷材上的该可固化材料通过暴露于至少一个固化能量源而固化。应注意，术语“隆起”和“凹陷”指的是表面浮雕结构在这样的区域中相对于彼此而不一定是相对于生产工具表面的标称平面(nominalplane)的高度。因此，例如，“凹陷”将具有比“隆起”更低的但不一定比生产工具表面的原始平面(originalplane)更低的高度。每个隆起的表面优选地是平坦的，即，具有相对于生产工具表面的标称平面大体上恒定的高度。例如，在表面浮雕结构被安排在圆柱形表面上的情况下，每个隆起的表面将在距圆筒的中心大体上恒定的半径处。通过将图案限定为生产工具上的表面浮雕结构的隆起(凸起部分)和将可固化材料(诸如，油墨)(仅)从凸起部分转移到衬底卷材上，图案的复制是准确的，因为与先前技术相比减少或消除了通过表面浮雕结构造成的可固化材料的不经意滞留。在此方面，目前公开的方法可以被认为柔版印刷的一种形式，因此表面浮雕结构也可以被称为柔版印刷浮雕。然而，如先前所描述的，已知的柔版技术由于油墨铺展而遭受较低的分辨率。通过利用可固化材料以及安排衬底卷材与携带该可固化材料的表面浮雕结构之间的延长接触(与单点接触相反)，大体上减少了这样的铺展且分辨率显著提高。这是因为延长接触允许更长的时间段来使可固化材料粘附到衬底卷材，这进而使图案的充分转移成为可能，而不需要在表面浮雕结构和衬底卷材之间施加显著的压力(如常规过程中所需要的)。本专利技术人已经发现减少对高压接触的需要是高度有利的，因为这减少了转移过程期间表面浮雕结构的形变，其否则可以导致隆起的大小的明显增加且因此导致转移的图案元素的大小的明显增加。例如，在常规柔版印刷方法中，其中图案在朝向彼此施加压力的两个对立辊(oppositionroller)之间的压印线(nip)中被转移至衬底卷材，施加的压力可以导致对表面浮雕结构的挤压且因此导致表面浮雕结构的铺展，使印刷元素的宽度相对于隆起的实际宽度增加多达两倍。通过延长保持衬底卷材与表面浮雕结构上的可固化材料接触的时间段，本专利技术减小了对待要施加的压力的需求且因此直接导致转移的图案的分辨率的提高。例如，本专利技术方法的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底卷材上制造图案的方法，包括：提供一个具有隆起和凹陷的表面浮雕结构的生产工具，所述隆起对应于待被施加到该衬底卷材的期望的图案；将可固化材料施加到该生产工具上的表面浮雕结构的隆起；使在该表面浮雕结构上施加的可固化材料在第一位置处与衬底卷材接触；将接触在一起的该衬底卷材和该表面浮雕结构从该第一位置传输到第二位置，所述第一和第二位置沿着该衬底卷材的传输方向彼此间隔；使该衬底卷材在该第二位置处与该表面浮雕结构分离，于是形成图案的该可固化材料被粘附到该衬底卷材并且由该衬底卷材携带；以及在该衬底卷材和该表面浮雕结构在所述第一和第二位置之间接触的同时和/或在该衬底卷材在该第二位置处已经与该表面浮雕结构分离之后，该衬底卷材上的该可固化材料通过暴露于至少一个固化能量源而固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.27 GB 1317195.4;2013.10.22 GB 1318683.81.一种在衬底卷材上制造图案的方法，包括：
提供一个具有隆起和凹陷的表面浮雕结构的生产工具，所述隆起对
应于待被施加到该衬底卷材的期望的图案；
将可固化材料施加到该生产工具上的表面浮雕结构的隆起；
使在该表面浮雕结构上施加的可固化材料在第一位置处与衬底卷
材接触；
将接触在一起的该衬底卷材和该表面浮雕结构从该第一位置传输
到第二位置，所述第一和第二位置沿着该衬底卷材的传输方向彼此间隔；
使该衬底卷材在该第二位置处与该表面浮雕结构分离，于是形成图
案的该可固化材料被粘附到该衬底卷材并且由该衬底卷材携带；以及
在该衬底卷材和该表面浮雕结构在所述第一和第二位置之间接触
的同时和/或在该衬底卷材在该第二位置处已经与该表面浮雕结构分离
之后，该衬底卷材上的该可固化材料通过暴露于至少一个固化能量源而
固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该衬底卷材和该表面浮
雕结构在所述第一和第二位置之间接触的同时，该可固化材料通过暴露
于一个固化能量源而至少部分固化，使得当该衬底卷材在该第二位置与
该表面浮雕结构分离时，形成图案的至少部分固化的材料被粘附到该衬
底卷材且由该衬底卷材携带。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该表面浮雕结
构大体上是一个圆筒且所述第一和第二位置是它的圆周上的间隔的点，
由此随着该圆筒旋转使该衬底卷材和该表面浮雕结构沿着该圆筒的圆
周的一部分传输。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该圆筒的圆周的该部分至少
是该圆筒的整个圆周的八分之一，优选地至少是该圆筒的整个圆周的四
分之一，更优选地至少是该圆筒的整个圆周的三分之一，最优选地至少
是该圆筒的整个圆周的一半。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中该表面浮雕结
构被形成在一个辊的表面中或被形成为一个辊上携带的套筒或片材。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述第一和第

\t二位置沿着该衬底卷材的传输方向彼此间隔50mm到350mm，优选地
100mm到250mm。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该衬底卷材上
的任何一个点从该第一位置行进到该第二位置的时间在0.2秒到2秒之
间，且更优选地是0.4秒到1秒。
8.根据权利要求3到7中的任一项所述的方法，其中通过布置在
表面浮雕结构的上游的第一支撑辊和布置在表面浮雕结构的下游的第
二支撑辊保持该衬底卷材与大体上圆柱形的表面浮雕结构接触，所述第
一和第二支撑辊优选地在远离该大体上圆柱形的表面浮雕结构的中心
的方向上对该衬底卷材施加力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在每个相应的支撑辊和该大
体上圆柱形的表面浮雕结构之间所述第一和第二支撑辊不引起该衬底
卷材上的压缩力。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在所述第一和
第二位置之间，通过该衬底卷材的张力保持该衬底卷材与该表面浮雕结
构接触，该衬底卷材的张力优选地位于范围10N到100N内，更优选
地是25N到50N。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在所述第一和
第二位置之间，设置一个或多个对立辊用于维持该衬底卷材抵靠该表面
浮雕结构的接触，该或每个对立辊施加不大于0.001MPa到0.5MPa的
压力更优选地0.05MPa到0.2MPa的压力到相应的对立辊和该表面浮
雕结构之间的衬底卷材。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该可固化材料
从一个包括一个或多个辊的转移辊组件施加到该表面浮雕结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该转移辊组件包括一个测
量辊，优选地一个网纹辊，其适于转移预定厚度的可固化材料层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中该转移辊组件在该测量辊
和该表面浮雕结构之间还包括一个施加辊，优选地一个胶印辊，用于将
该可固化材料从该测量辊转移到该表面浮雕结构。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该施加辊的表面与该测量
辊的表面相比是光滑的。
16.根据权利要求13到15中的任一项所述的方法，其中该测量辊
具有限定一个单元图案的表面，所述单元的侧向尺寸小于该表面浮雕结
构的对应于待被施加到该衬底卷材的期望的图案的隆起的最小侧向尺
寸。
17.根据权利要求14到16中的任一项所述的方法，其中该施加辊
和该测量辊彼此以不同的表面速度旋转，该施加辊和该测量辊之间的表
面速度差异优选地不超过40％且更优选地小于30％。
18.根据权利要求14到17中的任一项所述的方法，其中该施加辊
和该测量辊沿着它们的轴向方向相对彼此摆动。
19.根据权利要求12到18中的任一项所述的方法，其中该转移辊
组件包括一个或多个擦拭装置，所述一个或多个擦拭装置适于从形成该
转移辊组件的辊中的一个或多个去除任何过量的可固化材料，优选地测
量辊和/或施加辊。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在该第二位
置的下游清洁该表面浮雕结构以去除在该衬底卷材的分离之后剩余的
任何过量的可固化材料，优选地使用一个清洁机构，该清洁机构包括一
个被安排成与该表面浮雕结构接触的清洁表面，该清洁表面比该表面浮
雕结构更柔软。
21.根据权利要求20所述的方法，其中该清洁机构包括一个清洁
辊，一个围绕一个支撑辊布置的清洁卷材，一个柔性刀片或一个刮板。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在该可固化材
料的未固化状态中，该可固化材料在23摄氏度下具有在范围0.1Pa.s
到5Pa.s内的粘度，该粘度更优选地是0.4Pa.s到2Pa.s且还优选地是
0.6Pa.s到1.2Pa.s。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该可固化材料
是辐射可固化材料，优选地紫外线可固化材料，且该固化能量源是辐射
源，优选地是紫外线源。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该可固化材料
具有的光学密度大于或等于0.1，更优选地大于或等于0.25，且还优选
地大于或等于0.5。
25.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·霍姆斯，
申请(专利权)人：德拉鲁国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB