打印安全碼的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】打印安全碼的方法
[0001] 發(fā)明背景 本公開(kāi)涉及含有發(fā)光染料的墨水用于可機(jī)讀和/或安全應(yīng)用的用途。
[0002] 許多產(chǎn)品需要包括可機(jī)讀碼或標(biāo)記?，F(xiàn)有在線(xiàn)打印系統(tǒng)要么太貴無(wú)法實(shí)施，要么 由于幾個(gè)關(guān)鍵因素而太不可靠。首先，將可機(jī)讀碼或安全碼直接高速施加到例如郵件信封 或消費(fèi)品的包裝材料上，然后需要以高精確度和可重復(fù)性隨后讀取以便通過(guò)該系統(tǒng)在線(xiàn)驗(yàn) 證。在此類(lèi)代碼的驗(yàn)證中通常使用基于照相機(jī)的讀取系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)便宜并容易適用 于讀取各種代碼符號(hào)。如同任何數(shù)字解讀圖像的情況那樣，照相機(jī)在嘗試獲取數(shù)字圖像時(shí) 需要在打印代碼上停留一段時(shí)間（或采集時(shí)間)，這用于破譯和分析其中的代碼。打印背景 可能非常多變(例如包括多種顏色)，存在亮區(qū)和暗區(qū)。暗區(qū)和亮區(qū)干擾本來(lái)由該表面發(fā)出 的相干光圖案。例如，亮區(qū)人工增強(qiáng)照相機(jī)接收的光，相反，暗區(qū)使光減弱。因此，自動(dòng)化系 統(tǒng)通常難以破譯這些代碼，尤其是在高速下。
[0003] 由發(fā)光墨水打印的代碼被具有給定波長(zhǎng)范圍的激發(fā)光源照射并自發(fā)發(fā)射在第二 波長(zhǎng)范圍的光。由該表面主動(dòng)發(fā)射光并直接返回照相機(jī)的事實(shí)使得與例如僅吸收光的標(biāo)記 相比時(shí)打印代碼與背景之間的成像反差更大，尤其是在快速采集速率下。例如在高速生產(chǎn) 線(xiàn)（即高達(dá)大約1000英尺/分鐘)上，物品在照相機(jī)的焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)停留短時(shí)間。通常需要明 殼的發(fā)光墨水應(yīng)對(duì)這些商速可機(jī)讀應(yīng)用。
[0004] 對(duì)于可機(jī)讀應(yīng)用，特別是安全應(yīng)用而言，打印代碼通常需要耐久并可在打印后的 預(yù)定壽命內(nèi)承受環(huán)境狀況。基于它們的不溶性、耐水性和耐光性，通常為這些應(yīng)用選擇熒光 或憐光顏料著色的墨水。
[0005] 對(duì)可機(jī)讀應(yīng)用而言，使用發(fā)光顏料代替染料存在不利。例如，熒光顏料與熒光染料 相比通常表現(xiàn)出降低的熒光。降低的熒光強(qiáng)度降低了讀取器在高速生產(chǎn)線(xiàn)上驗(yàn)證打印代碼 的能力。由于與在噴墨打印機(jī)中可靠運(yùn)行顏料墨水相關(guān)的問(wèn)題，依賴(lài)于顏料的現(xiàn)有方法也 較不可靠。本發(fā)明的墨水和系統(tǒng)帶來(lái)更好的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、良好的打印品質(zhì)、借助照相機(jī)系 統(tǒng)的高速可驗(yàn)證性、良好的耐水性和相對(duì)較好的光穩(wěn)定性。
[0006] 如上概述的需求適用于若干具體應(yīng)用，包括黑市安全應(yīng)用、預(yù)防灰色市場(chǎng)或轉(zhuǎn)移、 生產(chǎn)商認(rèn)證、郵件追蹤、事務(wù)性打印和其它應(yīng)用。對(duì)所有這些應(yīng)用而言，通常要求該系統(tǒng)表 現(xiàn)出系統(tǒng)可靠性、良好的代碼可讀性和耐久性。
[0007] 發(fā)明概述 本公開(kāi)涉及含發(fā)光染料的墨水用于安全應(yīng)用的用途。
[0008] -方面，在制品上打印安全碼的方法包括用噴墨打印機(jī)將墨水組合物的微滴施加 到制品表面上以打印加密代碼。該墨水組合物包括有機(jī)溶劑、粘合劑樹(shù)脂和發(fā)光染料。
[0009] 另一方面，噴墨墨水組合物包括有機(jī)溶劑；選自環(huán)酮、雜環(huán)酰胺、環(huán)醇和呋喃的增 溶劑；粘合劑樹(shù)脂；和發(fā)光染料。
[0010] 附圖簡(jiǎn)述 圖1是顯示實(shí)施例1和2的初始固態(tài)熒光的圖。
[0011] 圖2是顯示各種藍(lán)色羊毛標(biāo)度參考標(biāo)樣在褪色計(jì)曝光后的ΛΕ差值的圖。
[0012] 發(fā)明詳述 本公開(kāi)涉及在連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)上使用連續(xù)噴墨打印機(jī)在物品上直接打印并驗(yàn)證安全特征 (security feature)的方法。該方法包括提供打印機(jī)、使用具有指定配方的墨水打印到物 品上、任選在打印后立即驗(yàn)證打印代碼和隨后在打印后驗(yàn)證打印代碼。所公開(kāi)的墨水可利 用在紫外線(xiàn)或可見(jiàn)光范圍內(nèi)的激發(fā)光可見(jiàn)發(fā)光。打印代碼可以是肉眼可見(jiàn)或不可見(jiàn)的，但 可由機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)讀出。打印代碼可以是字母數(shù)字代碼或條形碼符號(hào)，如線(xiàn)性或二維條形 碼。其中包含的數(shù)據(jù)可能是加密的，因此可能需要特殊軟件讀取和驗(yàn)證。通過(guò)發(fā)光墨水的 高可讀性、數(shù)據(jù)的加密以及使用讀取熒光標(biāo)記并解碼數(shù)據(jù)的特殊讀取器的組合，實(shí)現(xiàn)打印 代碼的安全性。該打印代碼可預(yù)見(jiàn)地在產(chǎn)品上維持該產(chǎn)品的典型壽命期，例如1年或更久。 CIJ打印機(jī)和指定的墨水對(duì)使用該系統(tǒng)的消費(fèi)者不會(huì)造成不當(dāng)?shù)纳a(chǎn)停工期。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該打印標(biāo)記為代理機(jī)構(gòu)提供了監(jiān)督是否已估稅的方式。例如， 只有通過(guò)本文所述的方法標(biāo)記的貨物（由此證實(shí)它們符合征稅標(biāo)準(zhǔn)）被批準(zhǔn)通過(guò)批發(fā)或零 售網(wǎng)絡(luò)經(jīng)銷(xiāo)。如本文中規(guī)定的系統(tǒng)對(duì)征收相對(duì)較高稅額的高價(jià)值物品如煙草和酒類(lèi)產(chǎn)品尤 其重要。非常重要的是，該系統(tǒng)容易被各種生產(chǎn)商采用。降低生產(chǎn)效率的系統(tǒng)的政府強(qiáng)制 實(shí)施很難證明其合理性、很難維持和最終強(qiáng)制執(zhí)行。因此，需要具有高運(yùn)行時(shí)間和易集成性 的打印和驗(yàn)證系統(tǒng)。飲料生產(chǎn)線(xiàn)速度在啤酒罐上可以為幾百英尺/分鐘（FPM)至大約1200 FPM。本文中公開(kāi)的墨水是染料基的，其在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間可靠性和易維護(hù)性方面提供優(yōu)于顏 料墨水的優(yōu)點(diǎn)。在這些生產(chǎn)線(xiàn)速度下可靠地保持對(duì)可靠代碼驗(yàn)證而言重要的良好打印質(zhì) 量。標(biāo)記可以施加到包裝的任何部分上，相對(duì)耐水和耐光，并在包裝上具有良好粘合。標(biāo)記 優(yōu)選在基底背景上至少部分可見(jiàn)，以使政府機(jī)構(gòu)和經(jīng)銷(xiāo)商/零售商可以看見(jiàn)該標(biāo)記而不必 總是使用特殊讀取器。
[0014] 該打印和驗(yàn)證方法對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程的侵入極小?？色@益于本發(fā)明的產(chǎn)品種類(lèi)的一 個(gè)具體實(shí)例是大規(guī)模生產(chǎn)的飲料，如啤酒。在大多數(shù)啤酒廠中，通過(guò)一些數(shù)字打印法施加日 期和批號(hào)。通常在啤酒瓶中灌裝冷藏啤酒(冷灌裝)，然后數(shù)字打印。本文中公開(kāi)的安全標(biāo) 記的實(shí)施方案要在進(jìn)行這種打印(例如在冷灌裝工藝后)的相同生產(chǎn)線(xiàn)上施加。由此制成的 標(biāo)記通常必須耐受這些消費(fèi)品在這一工藝的過(guò)程中和之后通常經(jīng)受的水和冷凝。
[0015] 可以將該標(biāo)記施加到產(chǎn)品的任何表面(頂面、側(cè)面或底面）上。瓶子上特別適合施 加該標(biāo)記的基底是瓶蓋。蓋子是平坦的并為讀取系統(tǒng)提供一致的焦平面。因此，優(yōu)選方法 包括在瓶子灌裝和安上蓋子后進(jìn)行安全標(biāo)記。另一優(yōu)選的蓋子打印法是在臨安裝蓋子之前 標(biāo)記蓋子。不同打印位置的一個(gè)實(shí)例是瓶或罐的底面，這也可以是相對(duì)平坦的表面(例如在 罐底中心)。
[0016] 適用于打印本文所述的墨水組合物的打印機(jī)是單噴嘴連續(xù)噴墨（CIJ)打印機(jī)。CIJ 打印機(jī)可以在生產(chǎn)線(xiàn)速度下施加打印標(biāo)記并由于它們緊湊的總尺寸而可以靈活安裝在生 產(chǎn)線(xiàn)上。特別合適的打印機(jī)是Videojet 1000 Series CIJ打印機(jī)，如Videojet 1610,其具 有許多已知的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，如高打印機(jī)運(yùn)行時(shí)間、良好的打印質(zhì)量和易維護(hù)性。
[0017] CIJ打印機(jī)中的運(yùn)行時(shí)間通常受到短期和長(zhǎng)期維護(hù)要求的限制。由于例如存在未 融合的伴隨物（unmerged satellites)、微伴隨物（micro-satellites)或部分受限的噴嘴 孔(這導(dǎo)致射流傾斜)，墨水緩慢積聚在打印頭內(nèi)。生產(chǎn)線(xiàn)操作員必須定期用清潔劑清潔打 印頭。如果由于墨水中的雜質(zhì)使墨水流變歪或如果具有低可溶性的組分在運(yùn)行過(guò)程中積存 在噴嘴中，墨水積聚速率特別糟糕。例行打印頭清潔之間的平均周期預(yù)計(jì)為數(shù)天或數(shù)周。 除這些例行清潔外，用于在打印機(jī)內(nèi)再循環(huán)墨水的墨水系統(tǒng)需要在一定運(yùn)行期后修理或更 換。本文所述的染料基墨水能使用戶(hù)減少停工期（由于較少的例行打印頭清潔)和減少更換 打印機(jī)內(nèi)的墨水系統(tǒng)部件的頻率。
[0018] 可以在任何合理的生產(chǎn)線(xiàn)速度，即小于1200 FPM下施加該標(biāo)記。在裝瓶生產(chǎn)線(xiàn)實(shí) 例中，可以在大約500 FPM的生產(chǎn)線(xiàn)速度下施加標(biāo)記。該標(biāo)記可以是肉眼可見(jiàn)或不可見(jiàn)的。
[0019] 該墨水優(yōu)選使用利用在紫外線(xiàn)或可見(jiàn)光范圍內(nèi)的激發(fā)光在可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)熒光。 標(biāo)記和讀取通常優(yōu)選在生產(chǎn)線(xiàn)上在時(shí)間（或位置)上非常接近。整個(gè)安全系統(tǒng)可要求在線(xiàn)正 驗(yàn)證（positively verified)各打印標(biāo)記。用于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的潛在方案是賦予各打印品數(shù) 字（即序列化、隨機(jī)或加密)，其嵌入打印的安全標(biāo)記中。這些數(shù)字可以由打印機(jī)生成或由例 如集中式數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接送入打印機(jī)。在線(xiàn)視覺(jué)系統(tǒng)用于驗(yàn)證打印的各代碼。向驗(yàn)證器 中輸入打印的代碼序列，然后嘗試將這些與其破譯的實(shí)際打印代碼配比。只要所有破譯代 碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中的次序匹配，該系統(tǒng)就繼續(xù)生產(chǎn)。如果代碼不可讀或缺失，可以停止該系統(tǒng)以 便檢查和/或維修。由此提供成功標(biāo)記各產(chǎn)品的保險(xiǎn)。
[0020] 或者，可以?xún)H驗(yàn)證部分打印標(biāo)記以確保該標(biāo)記已印好，而不必提取條形碼中的所 有或甚至一部分?jǐn)?shù)據(jù)。例如，為了確保存在打印標(biāo)記，讀取器可只需測(cè)定存在具有特定熒光 發(fā)射屬性的化合物。讀取器可以尋找在指定波長(zhǎng)窗口內(nèi)的發(fā)射，其中在沒(méi)有預(yù)期安全標(biāo)記 的情況下通常不會(huì)出現(xiàn)發(fā)射或其中任何光反射會(huì)衰減至合適的程度以致不會(huì)造成假陽(yáng)性。 為了有助于讀取，可以過(guò)濾光源以?xún)H發(fā)射離散波長(zhǎng)，或讀取器可以配備濾光片以阻擋不想 要的反射或入射光。
[0021] 該標(biāo)記可以是字母數(shù)字的或符號(hào)的，如線(xiàn)性或二維條形碼。其中包含的數(shù)據(jù)容易 通過(guò)任何加密手段加密。加密通常用于確保偽造者無(wú)法復(fù)制含有正確信息的標(biāo)記(例如對(duì) 應(yīng)于給定產(chǎn)品類(lèi)型或制造產(chǎn)地的代碼)，因?yàn)槿魏渭用芊桨傅囊鈭D是使第三方無(wú)法破譯加 密圖案。
[0022] 該系統(tǒng)可包含能夠捕獲打印圖像的任何讀取系統(tǒng)。例如可以使用利用基于電荷耦 合器件（CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS)的成像檢測(cè)器的照相機(jī)。一個(gè)具體的非限制 性實(shí)例是Cognex Legend照相機(jī)。照明光源可以是任何合適的來(lái)源，但通常是具有在大約 200至450納米之間的能量范圍的來(lái)源?？梢愿鶕?jù)熒光染料的吸收波長(zhǎng)或所需的熒光發(fā)射、 工作場(chǎng)所、安全性或系統(tǒng)成本選擇特定來(lái)源。優(yōu)選的光源是具有接近250或360納米波長(zhǎng) 的相對(duì)較高輸出的熒光含汞燈或氙閃光燈，盡管這些離散波長(zhǎng)不應(yīng)被視