專利名稱：激光刻印方法和組合物以及上面有激光刻印的制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及激光標記或刻印的方法和組合物，其含有一種或多種激光增強性添加劑，以及在數(shù)據載體上通過激光刻印和標記用來傳遞信息、圖像以及安全特征的方法，包括使用上述那些組合物的激光刻印和標記。
背景技術：
識別證件(此后稱為“ID證件”)在現(xiàn)代社會中扮演著極其重要的角色，ID證件的一個例子就是身份證(即ID卡)。識別證件應用于日常生活中，用來證明身份、核實年齡、進入一個特殊的區(qū)域、證明駕駛許可權以及兌現(xiàn)支票等等。在機場進行登記、安全檢查時和在登機前，乘客都需要出示ID證件。此外，因為處在一個日益不需要現(xiàn)金交換的社會，在付款、使用自動取款機和借貸帳款等等時，就可以使用ID證件。
許多類型的身份證和識別證件，比如駕駛證、公民身份證、銀行卡、信用卡、可控訪問卡和智能卡，上面都有持有人的確定信息。此類信息包括姓名、地址、出生日期、簽名以及相片等；此外，這些卡或證件還可能載有其它的一些可變數(shù)據(即，對特殊的卡或證件來說是特殊的數(shù)據，比如員工號碼)和不可變數(shù)據(即，對大多數(shù)卡來說是通用的數(shù)據，比如雇主名稱)。上面提到的這些卡以后一般都稱為“ID證件”。
在生產在識別證件領域有用的圖像時，常常需要包含證件(比如ID卡、駕駛證、護照以及類似證件)數(shù)據、證件發(fā)行方的代表性標記(例如，公章、或公司或教育研究機構的名字或標志)和證件持有者的數(shù)據或代表性標記(例如，照相、名字或住址)。典型地，證件發(fā)行方的圖案、標示語或其它明顯的代表性標記都可以用來證明證件的確實性、真實性或有效的發(fā)行。照相或其它數(shù)據或持有人的個人標記能使持有人在進行商業(yè)交易和活動時的使用某些設備的權利和優(yōu)先權得到保證。
現(xiàn)在已經出現(xiàn)了有印刷背景的安全圖案、標示語和卡持有人的個人識別數(shù)據的識別證件，比如ID卡，并且在一些專利都有描述，例如以下專利，美國專利3,758,970中，1973年9月18日授權給M.Annenberg；英國專利1,472,581，授權給G.A.O.Gesellschaft FurAutomation Und Organisation mbH，1976年3月10日公布；國際專利申請PCT/GB82/00150，1982年11月25日公布，公布號WO82/04149；美國專利4,653,775，1987年3月31日授權給T.Raphael等人；美國專利4,738,949，1988年4月19日授權給G.S.Sethi等人；和美國專利5,261,987，1993年11月16日授權給J.W.Luening等人。
用來生產染料圖像的商業(yè)機械(印刷機)的出現(xiàn)使得由攝像機獲得的電子數(shù)據更加容易轉變?yōu)椴噬珗D片，而這種印刷機是通過熱轉移原理來產生彩色圖片的。一般而言，此過程是使用濾色鏡或者其它已知的手段來獲得原物顏色的數(shù)字圖像信息(電子信號)來完成的。然后利用這些信號在數(shù)據載體上印刷圖像。例如，這種信息能用一個具有許多小的加熱元件(例如，針)的印刷機來印刷，而這種小元件是用來對系列施薄片(分別載有升華的青色、品紅色和黃色染料)中的每個進行成影像加熱的，這些施薄片是和圖像接受元件(例如，它可能是一個底物)相連的。前述的熱染料轉移方法在一些專利中都有描述，例如，美國專利4,621,271，1986年11月4日授權給S.Brownstein；美國專利5,024,989，1991年6月18日授權給Y.H.Chiang等人。
發(fā)行ID證件的商業(yè)系統(tǒng)主要有兩種類型，即所謂的“central”issue(CI)和所謂的“on-the-spot”或“over-the-counter”(OTC)issue。
CI型ID證件并不立即提供給持有人，而是稍后從一個中央位置提供給持有人。例如，在一種CI型環(huán)境中，持有人把數(shù)據匯報給數(shù)據收集站，這些數(shù)據再被轉寄給卡的生產商，最后這張卡再被轉寄給持有人，一般是通過郵件轉寄的。還有一個例子，比如一個司機通過了駕駛考試，她可以在很短時間就能收到從CI廠商郵寄來的駕駛證，另外持有人也可以通過因特網來傳送相關數(shù)據。
中央頒發(fā)識別證件可以從數(shù)字化的儲存信息來制造，它通常包含一種不透明的、夾在兩層透明塑料薄板(比如聚酯)之間的磁心材料(也稱為“底物”)，比如紙或者塑料，以此保護前述的那些信息不會磨損、暴露于元件中和篡改。這些用在CI型識別證件的材料具有耐久性。此外，CI型識別證件常常能提供一個比OTC型識別證件更高的安全性能，這是因為它們提供了在CI型識別證件上預印刷安全特征比如“微印刷”、紫外安全特征、安全標記和其它現(xiàn)在對CI型識別證件是唯一的特征的能力。另外一個CI型證件的安全優(yōu)點是這些安全特征和/或用來制那些特征的材料是位于中央的，這就減少了丟失或盜竊的可能性(相對于那些大量分布在“on the spot”位置上的安全的材料)。
此外，一個CI裝配過程是在一個集中的裝置中進行的，一個接一個，這樣一種裝置能以一種連續(xù)的方式生產數(shù)千的卡片。正是由于此原因，相對于OTC型來說，CI型的效率更高，因為OTC型是間隔性生產的。因此，如果成批量生產，則每個CI型ID證件的價格將會更低。
和CI型識別證件相比，OTC型識別證件頒發(fā)給在證件發(fā)行站的持有人更迅速一點。OTC裝配過程當場即可提供識別證件。(一個OTC裝配過程的例子是機動車輛部環(huán)境，在成功通過考試后，駕駛證當場發(fā)給個人)。在某些情況下，OTC裝配過程的內在本質導致了用來印刷ID證件的小的、有時是緊湊的印刷匯編程序的出現(xiàn)。
由于價格和所期望具有的特征的不同，可以有很多形式的OTC型識別證件。一些OTC ID證件包含高塑性聚氯乙烯(PVC)或者具有與聚酯層壓成0.5-2.0密耳(13-51.mu.m)的聚氯乙烯薄膜的復合結構，這種材料能給組成相片的熱轉移染料提供一個合適的接受層，并具有任何辨別持有人身份所需要的可變或不可變數(shù)據。這些數(shù)據隨后能通過透明的、薄的(0.125-0.250密耳、3-6.mu.m)、被應用于印刷頭和全息熱印章薄片的重疊片，或者是通過透明的、用來載普通安全特征的聚酯薄片(0.5-10密耳、13-254.mu.m)被不同程度地保護起來，這兩種不同類型的保護薄片有時也被應用在和印刷頭分開的層壓站。至于選擇哪種類型的保護薄片，則需要依耐久性和安全性而定。


圖1和圖2分別是現(xiàn)有技術ID證件10的正面圖和橫截面(圖1中的AA線以上部分)圖。在圖1中，現(xiàn)有技術ID證件1包括照片12、條形碼14(它可能包含圖像出現(xiàn)在照片12的持有人的特殊信息和/或對每個ID證件來說相同的信息)、可變的個人信息16，比如住址、簽名和/或出生日期，以及圖像出現(xiàn)在照片12的人的生理信息18(例如，指紋)。盡管圖1中沒有闡述，但是ID證件10可以包括磁條(例如，它可以在ID證件10的后邊(沒有顯示))和不同的安全特征，比如安全圖案(例如，一個包含微粒印刷和未印刷區(qū)域的緊緊的印刷圖案，這兩個區(qū)域彼此很接近，比如用于鈔票紙、證券和類似制品的印刷中的精細線式印刷安全圖案)。
看圖2，ID證件10包含一個厚度約為25密耳的預印刷磁心20(比如，例如，白色的PVC材料)，磁心20是和厚度大約為1-5密耳的透明材料比如透明的PVC22層壓在一起的。此組合物組成了所謂的“卡片空白區(qū)”25，其厚度大約有30密耳，信息26a-c就是用一種方法比如染料擴散熱轉移(簡稱D2T2)印刷法(詳情見美國專利6,066,594)印刷在卡片空白區(qū)25中。信息26a-c可以，例如，包含一個標記，比如對大量識別證件來說是普通的非可變信息，例如證件發(fā)行方的名稱和標示語。信息26a-c可能是由任何一種能夠把標記附在所使用特殊磁心材料上的過程所形成。
為了保護印刷的信息26a-c，需要使用，例如，1密耳的粘合劑(沒有顯示)把超薄片24的額外一層耦合到卡片空白區(qū)25和印刷26a-c。超薄片24是充分透明的。那些制造識別證件的熟練的技術人員都知道適合于形成這種保護層的材料，并且只要具有充分的透明度，傳統(tǒng)的材料也可以采用。用來制作超薄片的合適的材料的例子包括雙軸取向聚酯或者其它光透明的耐久性塑料薄膜。
上面所述的印刷技術并不是唯一的用來把數(shù)據印刷到載體比如ID證件上的方法。激光束，例如可以用來標記、寫、條形編碼和刻印許多不同類型的材料，包括塑料。激光已經用來，例如，標記塑性材料從而創(chuàng)造一個標記比如條形碼、日期碼、分號、間歇碼和公司標示語。激光刻印或標記通常包含一個把識別標志、字符、文本、觸覺文本——包括文本、圖案、圖樣(比如裝飾性或安全的特征)和照片等等刻印到證件上的過程，這一點將會得到認同。
一種激光刻印熱塑性材料的辦法就是用一束激光在一個給定的輻射位置照射材料，比如熱塑性材料。被激光照射的區(qū)域吸收激光的能量并由此產生了熱，這種熱量在熱塑性材料中誘發(fā)可見的變色現(xiàn)象產生。這種可見的變色充當一個“標志”或指示劑的角色；將會得到認可的是，激光束可以受到控制從而可以形成能組成圖像、線、數(shù)字、字母、圖案以及類似標記的“標志”的圖案。取決于激光束類型和所使用材料類型，也就產生了不同種類型的標志(例如，明亮背景下的昏暗標記、昏暗背景下的明亮標記以及彩色標記)。一些類型的熱塑性材料，比如聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，在自然狀態(tài)下都能夠吸收激光能量。一些在原始狀態(tài)下對激光能量透明的材料，比如聚乙烯，可能需要向其中添加一個或多個對激光能量響應的添加劑。
對于額外的背景，不同的激光標記和/或刻印技術在一些專利中都有公開，例如，美國專利6,022,905、5,298,922、5,294,774、5,215,864和4,732,410。此外，在美國專利4,816,372、4,894,110、5,005,872、5,977,514和6,179,338中也描述了使用激光印刷信息的不同應用。
發(fā)明概要較之傳統(tǒng)印刷，使用激光束把信息寫或刻印到ID卡上有許多優(yōu)點。例如，可與某些類型的激光刻印一起進行的熱塑性材料的發(fā)泡可用于提供有觸覺的標記，而這種觸覺是數(shù)據載體的一種用力的證明，這種數(shù)據載體難以偽造和改變。此外，激光刻印一般不需要使用墨水，因此能降低制造ID卡的消費品的成本。激光刻印也比墨水印刷更具有耐久性，更不容易磨損(如果偽造者想“擦去”ID卡上的標記，它這時就特別的有用)。激光刻印的分辨率和印刷質量通常比傳統(tǒng)的墨水式印刷更高。激光刻印是比墨水印刷更具有環(huán)境友好性的制造方法，尤其因為激光刻印不使用一些用來制造墨水常用的溶劑和化學品。
盡管激光刻印有上述優(yōu)點，但是仍有某些限制。甚至當使用已知的激光增強性添加劑時，對于所有應用，一些類型材料的激光標記不能產生足夠的對比度。一些類型的材料，比如硅填充聚烯烴(silica filledpolyolefin)、使用傳統(tǒng)超薄片材料的TESLIN磁心ID證件和TESLIN復合結構(TESLIN可從PPG Industrial，Inc.Pittsburgh，PA購得)，都不能容易地激光刻印。還有，在某些制造環(huán)境中，即使使用已知的激光添加劑，激光刻印可能需要大量的時間和/或太多的激光能量。
本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一些類型材料，包括不容易激光刻印(比如TESLIN磁心ID證件)的材料的激光刻印性能可以通過增強含有上述材料的薄片對激光輻射的靈敏度和/或增強應用于此材料的涂層對激光輻射的靈敏度的方法得到提高。
通過把本發(fā)明的激光增強性添加劑添加到材料中，在此公開的一項本發(fā)明的技術可以改進材料激光標記或激光刻印的性能。這些材料可以是薄片、涂層或者是在其上形成有薄片或涂層的制品。這些添加劑使材料對激光的靈敏度更強，極大地改進了其激光刻印薄片ID證件的能力。在一些實施例中，這些添加劑甚至也能改進在那些趨向于更容易激光刻印的結構(例如，熔凝聚碳酸酯卡結構、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS))的激光刻印性能。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使用上述本發(fā)明的添加劑，對于聚碳酸酯ID卡結構來說，加工時間可以縮短。此外，和已知的方法相比，使用在此描述的激光增強性添加劑，可以用更少的激光能量和/或更低水平的激光能量就可以完成激光刻印。通過把含有至少一種下述激光增強性添加劑的涂層應用到那些材料上，在此公開的本發(fā)明的另外一項技術改進了激光刻印材料的光敏感性。這種材料可以是用來激光刻印或激光標記的任何類型制品的一部分。例如，在一個實施例中，這種材料是識別證件中的一個磁心層。
在一個實施例中，這種用來增強激光刻印能力的添加劑包含一種碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)與至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯(例如，含有-SH的物質)的物質的混合物。這種添加劑可以添加到一個薄片層(薄片層本身可以激光刻印或標記)和/或一個涂層(將要涂敷的表面也被激光刻印或標記)中。
在一個實施例中，還有一個優(yōu)點就是在主材料中，這種添加劑包含有效量的碘化銅鉀和硫化鋅。所述主材料可以是，例如，薄片或者涂層。所述主材料也可以是后來被加到薄片或涂層中的材料。所述主材料可以是，例如，一種熱塑性塑料或熱固性塑料。
對薄片來說，主材料(和主材料可能添加到其中的薄片)通?？梢允峭ㄟ^加入在此描述的激光增強性添加劑后其激光刻印性能改進的任何材料，并且我們期望將來開發(fā)的很多材料能夠使用在此描述的添加劑。在至少一個實施例中，在此描述的激光增強性添加劑添加到薄片后，使得能在薄片上激光刻印一個灰度色標圖像。
對涂層來說，在一個實施例中，此添加劑含有有效量的碘化銅鉀和硫化鋅，這些化合物存在于一種液體載體材料中，它們一起組成了可涂敷于將要激光刻印的制品的涂層。這種液體載體材料可以是任何一種已知的能用作涂層的材料，包括樹脂、聚酯、聚碳酸酯、乙烯樹脂、丙烯酸酯、氨基甲酸酯和纖維素基涂層。在一個實施例中，這種液體載體材料是一種用作涂覆識別證件中磁心材料(例如，TESLIN和聚碳酸酯)表面的材料。此涂覆的表面通常是這樣一種材料(包括薄片)通過添加含有在此描述的激光增強性添加劑的涂層，其激光刻印性能得到改進。在至少一個實施例中，通過把本發(fā)明的添加劑添加到涂層中，使得此表面就具有在其上刻印一個灰度色標圖像的能力。
對透明的薄片和/或涂層來說，此激光增強性添加劑的有效量隨薄片或涂層透明度可能減少的容限變化。在一個實施例中，對透明的薄片或涂層來說，此添加劑的有效量從0.001wt％到0.1wt％不等(基于添加劑添加到其中的材料的總重量)。
對非透明的薄片和/或涂層(例如，彩色涂層、彩色薄片和/或不透明的薄片)來說，此添加劑的有效量可以大于1wt％(例如，1wt％-100wt％)。那些本領域的普通技術人員將會認識到，對于既定的應用，此添加劑的有效量取決于大量因素，包括薄片或涂層的性能、所使用的激光刻印(例如，灰度色標或非灰度色標)類型、所用激光的類型和所想要的刻印制品或表面的性能或特征等等。有利的是，對于至少一些用于組成識別證件的透明的薄片和/或涂層，此添加劑的有效量大約為0.06wt％。
在另外一個有益的實施例中，上述添加劑的成分可以存在于激光束能穿過的兩個不同的層中。在一個實施例中，碘化銅鉀可存在于薄片的第一層中，而硫化鋅可存在于薄片的第二層中，在此第一層和第二層要么緊鄰，要么被一層或多層材料(例如，另外一層薄片或一種粘合劑)隔開，這種材料對激光輻射是透明的。當激光束被指引以至于它能穿過這兩層時，碘化銅鉀和硫化鋅的聯(lián)合作用就會使得激光刻印發(fā)生在兩層中的一層或全部兩層。在另一個實施例中，有效量的碘化銅鉀可以存在于涂敷于制品的涂層中，而有效量的硫化鋅則可存在于應用于此涂層的薄片中。
在另外一方面，本發(fā)明提供了有激光刻印性能的組合物，它包含一個主材料和有效量的激光增強性添加劑。此激光增強性添加劑包含第一數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中的至少一種，和第二數(shù)量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。在一個實施例中，第一數(shù)量和第二數(shù)量是相同的(例如，1份的碘化亞銅和1份的硫化鋇)。在一個實施例中，第一數(shù)量和第二數(shù)量是不同的(例如，3份的碘化銅鉀對1份的硫化鋅，或2份的碘化亞銅對4份的硫酯)。在一個實施例中，此組合物可以被受激準分子激光、Nd:YAG和CO2激光(包括光抽運式和二極管抽運式Nd:YAG激光)中的至少一種標記。
在一個實施例中，此激光增強性添加劑在組合物中的數(shù)量占組合物總重量的大約0.001wt％到0.100wt％。在一個實施例中，此激光增強性添加劑的數(shù)量占組合物總重量的0.1wt％到100％。在一個實施例中，此激光增強性添加劑的數(shù)量大約占組合物總重量的大約0.06wt％。在一個實施例中，此激光增強性添加劑包含占組合物總重量的0.03wt％的碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中的至少一種，和占組合物總重量的0.03wt％的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。
在一個實施例中，組合物的主材料是一種對激光輻射不敏感和/或不透明的材料，比如本身不能在其上激光刻印可接受的灰度色標圖像的材料。這種主材料可以是一個薄片或者一個涂層。例如，主材料可以包含至少一種以下材料熱固化材料、熱塑性材料、聚合物、共聚物、聚碳酸酯、熔凝聚碳酸酯、聚酯、無定形聚酯、聚烯烴、硅填充聚烯烴、TESLIN、發(fā)泡聚丙烯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯、熱塑性樹脂、工程熱塑性塑料、聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、膨脹聚丙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/PC、高沖擊聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙縮醛共聚物(POM)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚丙烯酸酯、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚合液晶樹脂、聚砜、聚醚氮化物和聚己內酯及它們的混合物。
在至少一個實施例中，本發(fā)明還提供了能進行灰度色標圖像激光刻印的制品(比如一個識別證件)，它包含一個磁心層、第一層和第二層。磁心層有一個第一表面。第一層包含第一主材料，而第一主材料包含有效量的含有碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中至少一種的第一激光增強性添加劑。第二層包含第二主材料，并且與第一主材料相關聯(lián)，這樣單束激光就可以穿透至少部分第一層和至少部分第二層。第二主材料包含有效量的選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的第二激光增強性添加劑。第一層和第二層彼此可操作地偶合到一起，并且第一層和第二層中的至少一層可操作地偶合到磁心層的第一表面。在一個實施例中，一個灰度色標圖像可以激光刻印進第一層和第二層中的至少一層。
在一個實施例中，第一層是充分透明的，并且第一激光增強性添加劑的數(shù)量占第一主材料總重量的0.001wt％到0.100wt％。在一個實施例中，第二層是充分透明的，第二激光增強性添加劑的數(shù)量占第二主材料總重量的0.001wt％到0.100wt％。在一個實施例中，第三層介于第一層和第二層之間；第三層包含一種其中能傳播激光束的材料。
另外一方面，本發(fā)明還提供了一種通過對材料進行激光輻射而達到刻印該材料的方法。有效量的激光增強性添加劑加到此材料中。此激光增強性添加劑包含碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中的至少一種，和至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。以一種能使材料被激光輻射刻印的方式把此材料暴露于激光輻射中。在一個實施例中，有效量的此激光增強性添加劑占材料的0.01wt％到0.1wt％，例如，0.06wt％。在一個實施例中，有效量的此激光增強性添加劑占材料的0.1wt％到100wt％。在一個實施例中，通過把至少一部分材料暴露于激光輻射中，可以在該部分此材料中形成灰度色標式的標記。在一個實施例中，激光刻印的材料用于識別證件的制造。
在另外一個實施例中，本發(fā)明提供了在一個具有第一層和第二層的制品上激光刻印灰度色標圖像的方法。第一有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中的至少一種添加到第一層中。第二有效量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質添加到第二層中。一束激光，比如一束來自Nd:Yag激光或者CO2激光中的至少一種的激光，被指引使得它能穿過至少部分第一層和至少部分第二層，從而能在第一和第二層中的至少一層中形成灰度色標圖像。在一個實施例中，此束激光被指引使得它能穿過至少部分第一層和至少部分第二層，第一層和第二層因此彼此聯(lián)結在一起。
在至少一個實施例中，本發(fā)明提供了一種含有磁心層和薄膜層的多層識別證件。此薄膜層覆蓋至少部分磁心層并和部分磁心層聯(lián)結在一起。此薄膜層含有一種添加劑，這種添加劑包含效數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或者碘化亞銅(CuI)中的至少一種，和有效量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。在一個實施例中，此識別證件載有第一標記，而此標記可通過用激光束輻射薄膜層得到。在一個實施例中，此標記包含灰度色標圖像、照片、文本、觸覺文本、圖形、信息、安全圖案、安全標記和數(shù)字化水印中的至少一種。
另一方面，本發(fā)明提供了一種改進了激光刻印性能的識別證件。此識別證件包含涂覆含有上述的激光增強性添加劑的涂層的TESLIN磁心。用Nd:Yag激光把一張代表可變數(shù)據(例如，個人化的數(shù)據)的灰度色標圖像激光刻印到TESLIN磁心上。任選地，一個薄片能在激光刻印前或者激光刻印后聯(lián)結在此TESLIN上。如果此薄片是在TESLIN磁心激光刻印前應用，那么此薄片通常對激光輻射是透明的。
盡管一些公司提供了激光刻印證件材料，但這些材料可能價格高昂。本發(fā)明的至少一些實施例可以克服至少一些現(xiàn)有技術中的此類和其它限制。本發(fā)明的至少一些實施例提供了一個不昂貴的改進的灰度色標刻印的激光刻印，并且容易制造，同時并不缺少所需的安全特征。
在隨后的詳細描述中，輔以相應的附圖，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點將得到更加清楚的闡述。
附圖簡單說明根據隨后的詳細描述和附圖，本發(fā)明實施例的優(yōu)點、特征和方面將會得到充分地理解。其中圖1是一種現(xiàn)有技術識別證件示意圖；圖2是圖1中現(xiàn)有技術識別證件沿AA線的橫截面示意圖；圖3是本發(fā)明第一方面的第一個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；圖4是本發(fā)明第一方面的第二個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；圖5是本發(fā)明第一方面的第三個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；圖6是本發(fā)明第一方面的第四個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；圖7是本發(fā)明第二方面的第一個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；圖8是本發(fā)明第二方面的第二個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖；這些圖沒有必要定標，重點一般放在闡述本發(fā)明的原理上。此外，在這些圖中，相似的號碼代表相似的元素。還有，通過本申請，激光刻印的標記、信息、識別證件和數(shù)據等可能以一種具體的橫截面形狀(例如，長方形)顯示，但這僅僅是舉例和說明，并非限制，此形狀也不代表在識別證件的激光刻印或生產中的實際橫截面形狀。
詳細描述A.介紹和定義在前述討論中，詞語“ID證件”的使用是廣泛的，它包括至少全部類型的ID證件，包括(但不局限于)證件、磁盤、信用卡、銀行卡、電話卡、儲值卡、預付卡、智能卡(例如，包括多個半導芯片比如存儲裝置、微處理器和微控制器的卡)、觸點卡、無觸點卡、臨近卡(例如，射頻(RFID)卡)、護照、駕駛證、網絡訪問卡、職工證章、借記卡、安全卡、簽證、移民證件、國家ID卡、公民身份證、社會安全卡和證章、執(zhí)照、識別卡或證件、投票人登記和/或識別卡、警察局ID卡、過境卡、忠誠調查證和卡、持槍許可證、證章、禮券或卡、成員證或證章、標簽、CD’s、消費品、按鈕、鍵盤和電子元件等，或者其它任何合適的物件或制品，其可記錄與用來鑒別的功能和/或目標或其它實體有關的信息、圖像和/或其它數(shù)據。
需要說明的是，為了公開的目的，術語“證明”、“卡”、“證章”和“證件”可以交替使用。
此外，在前述討論中，“識別”包括(但不局限于)信息、裝飾和其它任何可以把標記在制品的原始、部分制備和最終狀態(tài)時載在制品上的目的。還有，除了ID證明，本發(fā)明的技術還應用于產品標簽、產品包裝、商業(yè)卡、包裹、圖表、地圖、標注等等，尤其是那些包括薄片和超薄片結構激光刻印的制品。術語ID證明因此在此寬泛定義以包括這些標簽、標注、包裝和卡等等。
在此，“個人化”、“個人化數(shù)據”和“可變數(shù)據”可以交換使用，至少指那些在卡個人化時印刷的數(shù)據、圖像和信息。個人化數(shù)據可以，例如，對某個特定的卡持有人或群體的卡持有人是“個人的”或“特定的”。個人化數(shù)據可包括對某個特定的卡持有人是唯一的信息(比如生物信息和圖像信息)，但是并不局限于唯一的數(shù)據。個人化數(shù)據包括一些數(shù)據，比如出生日期、高度、重量、眼睛顏色、地址等，這些數(shù)據對某個特定的卡持有人是個人的，但對這個持有人不一定是唯一的(例如，其它卡持有人也可能有相同的個人數(shù)據，比如出生日期)。然而，根據此應用，個人化數(shù)據也可以包括一些類型的不同卡之間并非不同的數(shù)據，但是在卡個人化時仍然被提供。例如，在卡個人化時進行激光刻印的識別證件中，激光刻印到超薄片的一部分上的正式圖章在某些情況下被認為是“個人化”信息。
在此，術語“激光刻印”和“激光標記”兩詞語可以交替使用。
此處使用的術語“標記”不僅僅指用于人閱讀的記號，也指用于機器閱讀的記號。尤其是當用來機器閱讀時，這種標記不需要是人眼可見的，但是可以是僅在紅外、紫外或其它不可見輻射時為可見記號的形式。因此，在本發(fā)明的至少一些實施例中，形成于識別證件中任何一層(例如，磁心層)上的標記可以是部分或全部僅在不可見輻射時為可見記號的形式。例如，包含疊置在用來機器閱讀的不可見“真實”圖像上的可見“虛擬”圖像的標記也可能被使用。
“薄片”和“超薄片(overlaminate)”包括(但不局限于)薄膜和片狀產品。在本發(fā)明的至少一些實施例中可用的薄片包括那些含有充分透明的聚合物和/或充分透明的粘合劑的薄片，或那些把充分透明的聚合物和/或粘合劑作為它們的部分結構例如擠壓特征的薄片?？蛇m用的薄片包含至少聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、纖維素酯、聚烯烴、聚砜或聚酰胺。也可以使用無定形的或雙軸取向的聚合物制成薄片。此薄片含有大量的彼此間隔開的薄片層，例如，一個邊界層和/或薄膜層。
薄片的透明度可以，例如，由包含在識別證件中的信息、特殊的顏色和/或所使用的安全特征等來決定。盡管在某些實施例中優(yōu)選薄片層的厚度為1密耳到20密耳，但它的厚度并不是至關重要的。可以使用任何傳統(tǒng)的層壓方法把任何一個薄片層層壓到材料的其它任何層(例如，磁心層)，所述方法對于制品比如識別證件的生產領域的普通技術人員是公知的。當然，在此描述的薄片的類型和結構僅僅是示例性的，許多不同類型的薄片都適用于本發(fā)明，這一點將會得到本領域的普通技術人員的認同。
例如，在ID證件中，薄片可以為印刷底物提供保護蓋罩，并且在一定程度上防止證件被篡改(例如，必須除去薄片以改變印刷信息，然后改變后被取代)。不同的層壓方法在受讓人的美國專利5,783,024、6,007,660、6,066,594、6,159,327有描述。其它層壓方法公開于例如美國專利6,283,188和6,003,581中。
制造薄片的材料可能是透明的，但不要求必須是透明的。薄片可以包括合成的樹脂浸漬或涂覆的基底材料，這些材料由連續(xù)的、借助熱、壓力和/或粘合劑粘結到一起的材料層所組成。薄片還包括安全薄片，比如具有安全工藝特征和過程的透明薄片，不被用易得的材料和技術偽造、改動數(shù)據、替換照片、復制(包括彩色影印)和模仿。薄片也可以包括熱固性材料，比如環(huán)氧材料。
為了說明，隨后的討論以ID證件的結構(例如，TESLIN磁心和多層ID證件)和熔凝聚碳酸酯結構為例展開。但是，可以認同的是本發(fā)明并不受這些限制。事實上，正如本領域的普通技術人員認同的那樣，本發(fā)明技術可應用于許多別的用許多不同方法形成的結構，從而改進它們的激光刻印性能。一般來說，本發(fā)明工藝適用于任何可以用來激光刻印的產品，尤其是那些用來刻印灰度色標圖像的產品。例如，本發(fā)明可以應用于任何用來激光刻印或標記的產品，尤其是那些可以刻印灰度色標圖像的產品。例如，在至少一些實施例中，本發(fā)明可以應用于任何用來激光刻印的產品，尤其是薄片和/或涂層應用于其中的制品，包括由紙張、木材、卡板、紙板、玻璃、金屬、塑料、織品、陶瓷、橡膠以及許多人造材料，比如微孔材料、單相材料、兩相材料、涂敷紙、合成紙(例如，TYVEC，Dupont Corp of Wilmingto，Delaware制造)、發(fā)泡聚丙烯薄膜(包括碳酸鈣發(fā)泡的聚丙烯薄膜)、聚烯烴、聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F和聚氯乙烯(PVC)以及它們的組合物制成的制品。
另外，本發(fā)明的至少一個實施例，還涉及幾乎任何由層壓或至少部分覆蓋有一種不能夠足以對激光輻射做出響應以在其上形成所需的標記(例如，灰度色標圖片)的材料的制品，但通過本發(fā)明的激光增強性添加劑加于此材料或另一種與此材料實質相鄰的材料(例如，一種涂層或薄層)，而能夠對激光束更易于響應，至少到足以用激光束在其表面形成所需的標記的程度。
B.激光刻印把文本、信息、圖形、標示語、安全標記、安全特征、標志、圖像或照片標記到一個結構如多層結構(包括在層壓后)和ID證件的某些部分是必要的。如果有技術能夠利用激光刻印來生產出具有部分或全部這些特性，尤其是灰度色標和/或彩色圖案及圖片將是有益的。
然而，在某些情況下，一種多層ID證件結構(例如，一種在磁心部位包含聚酯和聚碳酸酯薄層的結構，如TESLIN)的某些部分，對于特定類型信息的可接受的刻印可能是非導電性的。例如，有些物質可以用激光刻印(利用例如CO2激光)出文字信息(例如，明亮物體上刻暗色)，但是不能滿意的被刻印出灰度色標信息(例如，傳達高至256色調灰度的灰度色標信息)，例如圖像及照片，或全色圖信息。
其它材料甚至難以用激光進行文字刻印。例如，某些材料，如硅填充聚烯烴、TESLIN、聚碳酸酯、熔凝聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯(PPRO)、聚苯乙烯、聚烯烴和共聚物對激光輻射并不十分敏感，因此它們就不易于激光刻印。對包括非敏感性和非傳導材料的激光刻印結構的探索有時也能使那些看起來不能用于傳輸信息的結構具有激光刻印的能力(盡管這種刻印可能有助于給這種結構提供觸覺)。這種多層結構缺少有利于激光刻印的敏感性。根據本發(fā)明，利用激光提供識別證件上灰度色標圖像的能力，可能是有益的，這是因為它能給這種識別證件提供提高的安全感。除此之外，利用本發(fā)明有可能把額外的安全特征(比如數(shù)字水印)添加到激光刻印的灰度色標圖像之中。
C本發(fā)明的第一方面C.1特征在第一方面中，本發(fā)明的一個實施例包括對一個多層結構的至少其中一層比如至少一個薄層進行光敏處理，從而有助于克服層狀材料不能夠對激光刻印響應和/或因不能充分的響應而缺乏在其上面進行灰度色標圖像激光刻印的能力這個問題。我們發(fā)現(xiàn)使用上面描述的本發(fā)明方法中的一個或多個通過超薄片的感光度，可以提高激光刻印的性能，同時減少刻印時間。在本實施例的一個實際應用中，把有效量的一種或多種激光敏感性添加劑加到薄片材料中可以改性一層薄片。我們也發(fā)現(xiàn)在此描述的激光敏感性添加劑能被分成兩層或更多層，這樣可以提高激光刻印的性能。還有(就像本發(fā)明中第二和第三方面提到的一樣)，我們發(fā)現(xiàn)如果這些激光敏感性添加劑存在于一個用來涂敷于將被刻印材料的涂層中時，它們也能提高激光刻印的性能。
本發(fā)明中的第一方面的至少一個實施例建立在令人驚奇的發(fā)現(xiàn)上，此發(fā)現(xiàn)就是，材料比如薄片的激光刻印過程可以通過向薄層中加入第一有效量的第一組合物得到改進和提高，所述第一組合物為碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅的至少一種加上第二有效量的第二組合物，所述第二組合物為下列物質中的至少一種硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯(例如含有-SH的物質)。CuI或CuKI3與ZnS、BaS、烷基硫酸鹽、硫酯中的至少一種的聯(lián)用此后稱為“本發(fā)明的激光增強性添加劑”。本發(fā)明的激光增強性添加劑的組分，即包含碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)的至少一種的組分，和包含硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯中的至少一種的組分，有時被稱為“本發(fā)明的激光增強性添加劑”。
正如本專業(yè)熟練技術人員所認同的，第一和第二組合物的有效用量根據本發(fā)明激光增強性添加劑所加入的材料及所應用的激光刻印方法的不同而不同。在至少一個實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑含有等量的第一和第二組合物。在至少一個實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑包括的第二組合物的含量大于第一組合物的含量。在至少一個實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑包括的第一組合物的含量大于第二組合物的含量。
本發(fā)明的激光增強性添加劑的作用機理的確切性質還沒有被建立。本發(fā)明的激光增強性添加劑可能是在激光中的熱量被施用時，增強薄層內的分子活性，使得薄層對激光能量更快和/或更強的響應。本發(fā)明的激光增強性添加劑還可能是增加薄層的不透光度從而提高其對激光能的響應。還有可能是通過本發(fā)明的激光增強性添加劑的各種組分之間和/或其與主材料之間響應從而在主材料內生成黑色物質。
通過使用本發(fā)明的激光增強性添加劑，可以通過向主材料加入本發(fā)明的激光增強性添加劑(或對該材料用含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的涂料進行涂層，如本發(fā)明的第二方面將要討論的那樣)來對被刻印制品進行改性，從而在制品，例如多層ID證件上面，以可接受的生產速度形成高質量的圖案和其他刻印。本發(fā)明的激光增強性添加劑不僅可以增強對激光不敏感的材料的敏感性，還可以縮短刻印時間。另外，由于本發(fā)明的激光增強性添加劑可以改進被刻印材料對激光能的響應度，高分辨率的圖案，例如灰度色標圖像(其可以被用于識別證件)可以在激光刻印過程中形成。
在至少一個實施例中，通過增加對比(至少包括在明亮背景下的暗色)，上述激光增強性添加劑配方的使用提高了激光刻印的性能，而這種對比是當使用一束給定功率電平的激光時發(fā)生的。在至少一些實施例中，這種由于使用上述其中一種激光增強性添加劑而增強了圖案的對比度，使得激光刻印的工作能夠在使用一束較低能量的激光下完成，而如果不使用此激光增強性添加劑，則需要較高的能量的激光。在至少一些實施例中，由于使用上述其中一種激光增強性添加劑而增強的敏感度可以縮短完成刻印的時間。
根據本發(fā)明第一方面的至少一些實施例，上述任何激光增強性添加劑可以添加到幾乎任何材料中(包括所有的熱固性塑料和熱固性塑料)用來增強加入本發(fā)明的激光增強性添加劑的物質或任何與其足夠接近的物質的激光標記和/或激光刻印的過程。有益的是，本發(fā)明的激光增強性添加劑的添加使得所有添加了它的材料可以被激光刻印上灰度色標圖像。
根據本發(fā)明第一方面的另一個實施例，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一部分(即，含有有效量的CuI或CuKI3的一部分)能被加到首層薄片中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第二部分(即，含有有效量的ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中至少一種的一部分)能被加到次層薄片中，單束激光通過這兩層并進行任何一層或全部兩層的激光刻印。根據本發(fā)明第一方面的另外一個實施例，本發(fā)明的激光增強性添加劑能加到一種與對激光輻射透明的材料層壓而成的磁心材料，其中磁心材料也可能進行激光刻印。
在至少一種有益的實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑被加到磁心、薄片和/或超薄片的、被用在識別證件制造的材料中以改進識別證件的激光刻印或標記過程和把灰度色標圖像激光刻印到識別證件上。
本發(fā)明的激光增強性添加劑既對那些通常激光輻射不敏感性材料有用，也對那些激光輻射敏感性材料有用。本發(fā)明的激光增強性添加劑能與其它組合物(比如其它激光增強性或吸收性添加劑、增強性填料、抗氧化劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、可塑劑、滑潤劑、分散劑以及類似物質)共存于一種比如薄片的材料中和/或材料的一個隔離層中。
可以添加本發(fā)明激光增強性添加劑的薄片材料的示例性實例包括(但不局限于)聚酯、聚碳酸酯(PC)、熔凝聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、熱固性塑料、熱塑性塑料、熱塑性樹脂(包括加熱時發(fā)泡的樹脂)、工程熱塑性塑料(ETP)、聚氨酯、聚酰胺、膨脹聚丙烯(EPP)、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/PC、ABS/PC產品、高沖擊聚苯乙烯(HIPS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙縮醛共聚物(POM)和聚醚酰亞胺(PEI)、聚合物、共聚物、聚酯、無定形聚酯、聚烯烴、硅填充聚烯烴、TESLIN、發(fā)泡聚丙烯薄膜、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚合液晶樹脂、聚砜、聚醚氮化物和聚己內酯，還有任何已知的塑料或聚合物。當然，可以理解，本發(fā)明的實施例能應用于塑性材料的激光刻印和/或激光標記，以用來制造許多不同的、由任何已知的方法包括成型法和壓出法制成的制品。
在至少一些實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑在薄片中的總濃度的從0.001wt％到0.1wt％不等。在至少一些實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑以更大的濃度(比如從0.1wt％到100wt％)添加。當濃度大于0.1wt％時，本發(fā)明的激光增強性添加劑仍然能用來增強激光標記或刻印的能力，但是可能犧牲了層壓材料(如果，實際上，此層壓材料剛開始就是充分透明的或半透明的)的一些透明度。
有益的是，在至少一種實施例中，這種激光增強性添加劑大約占整個薄片的0.06wt％。在另外一個有益的實施例中，這0.06wt％包括0.03wt％的CuI或CuKI3中的至少一種和0.03wt％的ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。當然，正如本領域熟練技術人員將會認同的那樣，激光增強性配方的其它濃度范圍也可以被使用，尤其是使用不透明材料及有色材料時。另外，還可以認同的是，CuI或CuKI3中的至少一種和ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種的比例可以改變。
本發(fā)明的激光增強性添加劑針對給定薄層的使用濃度至少部分地取決于薄層的性能以及其最終用途、耐久性、薄層所處的環(huán)境條件等?？赡艿那闆r是，更高濃度的激光增強性配方可能影響到薄層的一種或多種性能，如透明度、耐久性、柔韌性、不透明性、硬度等。當然，對于具體的超薄片應用，可以確定添加劑的適當數(shù)量而無需過度實驗。
可以預計，本發(fā)明的激光增強性添加劑能被加到聯(lián)結于(例如，通過粘合劑、層壓、化學反應等)任何產品的薄片中，并使得薄片能夠被激光刻印，尤其是刻印一個灰度色標圖像，從而在聯(lián)結于制品上的薄片制造(尤其是如果薄片是充分透明或半透明的)激光刻印或標記。因此，我們相信本發(fā)明的激光增強性薄片可以用來制造許多不同的能被層壓的制品，包括但不局限于識別證件、身份證、信用卡、預付卡、電話卡、智能卡、觸點卡、無觸點卡、復合式觸點-無觸點卡、接近式卡(例如，射頻(RFID)卡)、電子元件、標簽、包裝、容器、建筑材料、施工材料、管道材料、汽車、航空航天以及軍用產品、計算機、記錄媒體、標注、工具和加工裝置、醫(yī)療器械、消費品和玩具。還有，我們預計制成的整個制品可以整個或部分地使用一種含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的材料形成，然后再進行激光刻印或標記。
C.2制備/制造本發(fā)明的激光增強性添加劑可以通過多種途徑加到薄片中。根據本發(fā)明第一方面的一個實施例，下面要提到的技術描述了本發(fā)明的激光增強性添加劑的制備與添加到薄片的方法。僅僅作為例子，這項技術將在一個相關的實施例中被描述，在此實施例中，薄片含有聚碳酸酯，并且，本發(fā)明的激光增強性添加劑含有CuKI3和ZnS，但是此具體配方不應該被視為是限制。
在此實施例中，通過使用雙螺桿壓出機來產生本發(fā)明激光增強性添加劑的高濃縮的聚合物共混物(所謂的“母料”)，從而完成本發(fā)明的激光增強性添加劑的制備。通過把所想要的主材料(例如，聚碳酸酯)和本發(fā)明的激光增強性添加劑(例如，ZnS和CuKI3)結合到一起的方法可以制成母料。在混合前，主材料和本發(fā)明的激光增強性添加劑先被干燥，這樣可以減小每種成分的降解。以下是制備本發(fā)明的激光增強性添加劑的說明性例子，這種制備可以在本發(fā)明的至少一些實施例中被使用。
●把本發(fā)明的激光增強性添加劑和與薄片的最終薄膜材料(例如，聚碳酸酯)相同的材料(例如，聚碳酸酯)一起制成母料。
●把本發(fā)明的激光增強性添加劑和與薄片的最終薄膜材料(例如，聚碳酸酯)不同的材料(例如，聚苯乙烯)一起制成母料。
●把本發(fā)明的激光增強性添加劑分別和與薄片的最終薄膜材料(例如，聚碳酸酯)相同的材料(例如，聚碳酸酯)制成母料。
●把本發(fā)明的激光增強性添加劑分別和與薄片的最終薄膜材料(例如，聚碳酸酯)不同的材料(例如，聚苯乙烯)制成母料。
通過使用單螺桿壓出機來形成一個單層薄膜的方法，可以制成所需要濃度的上述的母料配方。為了減少成本，可以通過把光敏性材料(例如，把本發(fā)明激光增強性添加劑添加到其中的材料)貼近非光敏性材料壓出的方法制成一個協(xié)同層。在一個實施例中，用來聚碳酸酯的標記和使光學性能最大化的最佳的濃度是0.06wt％。濃度可以上調到0.1wt％，如果濃度高于0.1wt％，可能會減少透明材料的透明度。在一個實施例中，不止一種前述的本發(fā)明的激光增強性添加劑可以作為一種添加劑(例如，ZnS和CuKI3以及BaS和CuI)來使用，其它已知的激光增強性添加劑也可以和一種或多種前述的本發(fā)明的激光增強性添加劑組合。
當然，正如本領域熟練技術人員將會認同的那樣，上述例子中的母料配方和材料作為例子被提供并且不是限制性的。例如，本領域熟練技術人員將會容易理解本發(fā)明的激光增強性添加劑是如何與丙烯酸樹脂、乙酸纖維、聚苯乙烯、氨基甲酸酯、聚酯(芳香族的和脂肪族的)、聚醚氮化物、ABS以及聚氯乙烯，還有其它前述的薄片材料一起作用的。
C.3示例性實施例在制成用來做薄片的薄膜后，可以通過不同的已知加工處理過程使它可以和用來激光刻印或標記的制品一起使用。在一個用來激光刻印或標記的ID證件的實施例中，以下是通過使用一個含有本發(fā)明的激光增強性添加劑薄膜和/或薄片用來制作一個ID證件的示范性的實施例。
圖3是本發(fā)明第一方面的第一個實施例的一種識別證件10的橫截面示意圖。在第一實施例中，一個本發(fā)明的ID證件10優(yōu)選包括了一個多層結構，如圖3所示。盡管圖3中顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術有所不同，但為了便于說明，ID證件10具有一個和圖1中的ID證件10很相似的前部向外的外觀。ID證件10包含一層磁心材料50和至少一層添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一薄片52(在此，添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑的薄片也被成為“本發(fā)明薄片”)。一個薄片層被優(yōu)選加到磁心的前表面和后表面來組成一個多層結構。
在此實施例中，磁心50是一個10密耳的充分不透明的白色薄片磁心比如一個TESLIN基的磁心。在層壓之前，磁心材料50先被預印刷，從而包括一個標記54A比如固定的或可變的信息或數(shù)據。預印刷包括絲網印刷、膠印、激光或噴墨式印刷、苯胺印刷或者相似的印刷?！肮潭ā毙畔⒖赡馨ǚ莻€人有關信息，比如部門或公司信息、國家信息等等?？勺兊男畔?，或者是對ID持有者來說獨一無二的信息，能被預印刷，比如借助一個彩色激光靜電復印術處理過程。
固定的和/或可變的信息也可以包括一個或多個內置的安全特征，以此減少身份欺騙。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，ID證件10的部分，包括磁心材料50和/或薄片52中的任何一個或兩個全部，都可以包含一個安全特征，比如安全標記或安全圖案。安全圖案可以被應用在一個具有緊印刷模式的有序排列中，比如具有大量微細印刷或未印刷的區(qū)域，它們彼此都很接近。一個緊印刷模式，例如，作為一個經常重復的標示語或設計出現(xiàn)，或者精密線式印刷安全圖案被用在鈔票、證券以及類似物體的印刷中，并且可能采取了金銀絲裝飾、扭索狀裝飾或者其它的精密線式印刷的模式。美國專利4653775提供了此類安全印刷的例子。由本發(fā)明促進的激光刻印能用來打印安全標記或者安全圖案。
另外，由本發(fā)明易化的激光刻印也能用于向任何已印刷在ID證件10的任何一層上的標記(無論是傳統(tǒng)的還是激光刻印的)添加數(shù)字水印。數(shù)字水印化是一個這樣的過程改性物理的或電子的媒體，以便嵌入一個機器可讀的代碼。對這種媒體的改性使得嵌入代碼對使用者來說是感覺不到的或者幾乎感覺不到的，但是可能經由一個自動化的探測過程而被發(fā)現(xiàn)。此代碼可能被嵌入，例如，一張照片、文本、圖形、圖像、底物或薄片結構和/或一個背景圖案或相片識別證件的單色中。此代碼甚至可以通過紫外或紅外的墨水和染料來傳輸。
數(shù)字水印化系統(tǒng)典型地有兩個主要元件一個把數(shù)字水印嵌入到主媒體信號的編碼器和一個從一個含有數(shù)字水印的等檢信號探測和閱讀嵌入的數(shù)字水印的解碼器。通過改變主媒體信號，編碼器可以嵌入數(shù)字水印。為了舉例說明，如果主媒體信號包含一張照片，數(shù)字水印可以嵌入到照片中，嵌入數(shù)字水印的照片能印刷在一個照片識別證件上。解碼的元件分析等檢信號從而探測數(shù)字水印是否存在。在數(shù)字水印編碼信息(例如，一個唯一的標識符)的應用中，解碼元件從被探測的數(shù)字水印中提取信息。
現(xiàn)在已經有了幾種具體的數(shù)字水印化技術。假定讀者對此領域的文獻熟悉。用來嵌入和探測媒體中感覺不到的水印的特殊的技術在，例如，Digimarc的共同待審的美國專利申請09/503,881和美國專利申請6,122,403都有詳細描述。用來在識別證件中嵌入數(shù)字水印的技術甚至在，例如，Digimarc的共同待審的于2002年3月6日提交的美國專利申請10/094,593和于2002年6月10日提交的美國專利申請10/170,223、于2002年2月19日提交的共同待審的美國臨時專利申請60/358,321和美國專利5,841,886中有更詳細的描述。另外，需要說明的是本發(fā)明包括含有比圖解ID證件10或多或少特征的ID證件。
再來看圖3，在印刷后，磁心材料50層壓在兩邊，大約為10密耳的第一薄片52，由于添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑，薄片52對激光輻射具有光敏感性。在此例中，在一個基礎薄片材料比如聚酯或聚碳酸酯中第一薄片52含有ZnS和CuKI3添加劑。在此實施例中的一個應用中，前部和后部第一薄片52用粘合劑(圖3中沒有顯示)比如含有粘合劑的共聚酯或石蠟粘結到一起。其它用于本發(fā)明的實施例中的粘合劑包括聚酯、聚酯氨基甲酸酯、聚醚氨基甲酸酯或聚烯烴熱熔性的或紫外的或熱凝固的粘合劑。在層化過程中，有多層結構形成，在此過程中，需要對加工時間、溫度和壓力進行調節(jié)從而優(yōu)化層壓結構。
在本發(fā)明的第一方面的至少一些實施例中，可用的薄片包括那些含有充分透明聚合物和/或充分透明的粘合劑，或者那些有充分透明的聚合物和/或充分透明的粘合劑作為它們結構的一部分的物質，比如具有一個擠壓的特征。第一薄片52可以含有大量的相分離的薄片層，例如邊界層和/或薄膜層。第一薄片52可以含有光清晰耐久性的塑料薄膜，比如無定形的或雙軸取向聚酯。在至少一些實施例中，薄片不需要是充分透明的，但可能是彩色的或不透明的，只要能在上面激光刻印灰度色標圖像就行。當然，在此所描述的薄片的類型和結構僅僅是作為例子來提供，本發(fā)明中許多不同類型的薄片是可以使用的，這一點將會得到那些本領域的普通技術人員的認同。
在至少一些實施例中，第一薄片層52可以為識別證件10提供額外的安全特征。例如，第一薄片52可能包括一個低粘度聚合層、光變墨水、一張用在紅外線或紫外線下是易讀的，但是在正常的白光中是看不見的墨水印刷的圖像、一張用熒光的或磷光的墨水印刷的圖像或其它任何可用的安全特征，它使得證件難以篡改或偽造，并且它不會損害到第一薄片52的激光刻印性能。
在至少一個實施例中(沒有顯示)，第一薄片組成一個磁心材料50可以滑進的袋子中。因為有了這樣一種袋子，那些方法比如熱、壓力、粘合劑以及相似的物質可以用來把磁心材料50聯(lián)結到組成袋子的第一薄片52上。本發(fā)明可以使用許多已知的用來層壓的結構和構造，這將會得到那些本領域的普通技術人員的認同。
再來看圖3，借助于那些方法比如溶劑涂層、澆鑄或熱熔擠壓，粘合劑可以應用于第一薄片52。這種粘合劑可能也被涂覆、澆鑄或擠壓在磁心材料50的表面上。然后第一薄片52能被熱層壓到磁心材料50上以形成安全的聯(lián)結。此外，一些用來把第一薄片52聯(lián)結到磁心材料50上的過程包括噴射模塑法或熱熔擠壓。實際上任何一種已知的用來把第一薄片52耦合到磁心材料50的方法都將得到本領域那些熟練技術人員的認可。例如，那些技術比如標準的熱和壓力、壓力借助于溶劑混合的化學溶解、紫外(UV)法和/或電子束(EB)法，都可以用來把第一薄片52層壓到磁心材料50上。
當?shù)谝槐∑?2適當?shù)伛詈系酱判牟牧?0上時，ID證件10就可以用來激光刻印了。在至少一種實施例中，激光刻印用來使ID證件個人化。在至少一種實施例中，用來刻印的可用激光是釹:釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器，這種激光器使用3瓦特(W)(103D)和10W(電力線E)能量的輸出(在本發(fā)明的至少一種實施例中可用的激光可以從Rofin Baasel Lasertech of Boxborough，Massachusetts購買)。與3W激光相比，此裝置中的10W激光使用了一個灰度色標標記軟件。在至少一種實施例中，Nd:YAG激光在大約1064納米(nm)波長處發(fā)光。
因為本發(fā)明的激光增強性添加劑提高了第一薄片52對激光的響應性能，因此，相對于沒有使用本發(fā)明的激光增強性添加劑，用來對薄片中一個給定區(qū)域進行激光刻印所需要的時間減少了。此外，響應性能的提高也使得能在薄片52上激光刻印灰度色標圖像，比如具有高至256色調灰度的圖像，尤其是當使用Nd:YAG激光(包括燈光抽運式YAG激光、二極管抽運式Nd:YAG激光和光抽運式Nd:YAG激光)時。當使用其它類型的激光，比如，受激準分子激光器和CO2激光器，所使用的本發(fā)明的激光增強性添加劑的有效量和添加此添加劑的材料也可以在激光刻印中有相似的性能提高。
此外，本發(fā)明的激光增強性添加劑的使用也能提高識別證件中所謂的“矢量信息”的激光刻印性能。矢量信息就是識別證件中的非捕獲信息(比如標示語)，它通常不包括所謂的像素信息，像素信息就是那種被捕獲的信息，比如簽名圖像和/或照片圖像。當把本發(fā)明的激光增強性添加劑添加到含有矢量信息的、將要激光刻印的材料中時，此材料可能充分的感光以至于矢量信息能被刻印，取得在激光刻印技術中已知的“觸覺”效果。
再來看圖3，一個或更多的標記54B-54F，比如可變的信息(例如，出生日期、住址、生物信息等等)通過聚焦的激光束被刻印到超薄片層52中。在一個實施例中，所使用的激光是Nd:YAG激光，當然，也可采用其它合適的激光(例如，CO2)。正如前述的那樣，被激光輻射的區(qū)域吸收了激光能量，產生了能引起在第一薄片52中可見的變色效果的熱量。這種可見的變色作為“標記”或指示器使用。在某些薄片和激光的作用下，來自于激光束的熱量引起了發(fā)泡，正如在標記54D中顯示的那樣。這種發(fā)泡在第一薄片52中能產生一片當觸摸時有觸覺的凸起區(qū)域。標記54B-F可以包含實際上的任何一種類型信息，包括照片、數(shù)據、圖像、指紋和文本。盡管在圖3的橫截面視圖中沒有顯示，但我們的測試顯示出標記54B-F可以包含一張合用的灰度色標圖像(使用這種圖像是為了安全目的，比如識別或鑒別)。在實驗中，本發(fā)明人能在薄片層52中刻印一張合意的灰度色標照片、非觸覺文本和觸覺文本。
作為一個例子，我們把添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑(本實驗采用了ZnS和CuKI3)的薄片和一種由the Bayer Polymer Division生產的商業(yè)用聚碳酸酯薄片進行了比較。我們以750點每英寸(DPI)把0.75英寸×1.0英寸的照片分別刻印到每個Bayer材料和本發(fā)明的、含有本發(fā)明激光增強性添加劑的超薄片中。對每個樣品使用相同能量的相同激光(一束3W的103D激光，像上述的那樣)，我們發(fā)現(xiàn)要刻印一張合意的照片，Bayer材料需要將近40秒的時間。而與此形成對比的是，通過調整激光的頻率，添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑的薄片僅僅需要將近20秒的時間。
盡管圖3的實施例闡明了含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一薄片52幾乎充分地覆蓋了磁心材料50，但是在至少一些本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑可以添加到一個薄片中，僅只有一部分覆蓋磁心材料50的薄片由此薄片組成。
例如，圖4是本發(fā)明第一方面的第二個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖。在圖4的實施例中，ID證件10更可能含有一個多層結構。為了便于闡述，盡管圖4中所顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術的不一樣，但是ID證件10仍可能具有一個和圖1中證件10很相似的前部向外的外觀。在圖4的實施例中，含有本發(fā)明激光增強性添加劑的第一薄片52的一部分在另一種材料比如所謂的“空白”薄片56(例如，不含本發(fā)明激光增強性添加劑的薄片)的一層中進行至少局部處理。當一束激光應用到第一薄片52時，第三標記54G形成了。空白薄片56可能包含一種本質上對激光輻射敏感的材料，或者它可能本身是一種對激光輻射不敏感的材料。需要說明的是，其它材料的層甚至根本不需要是一個薄片，含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一薄片52在這些材料中進行處理。因此，在一些制品中，其表面可能包括含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一薄片52的一部分或“窗口”，然而表面余下部分是其它一些材料(例如，陶瓷)。此構造可能是可適用的，例如，在電子元件和/或裝置的標記中。
圖5是本發(fā)明第一方面的第三個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖。在圖5的實施例中，ID證件10更可能含有一個多層結構。為了便于闡述，盡管圖5中所顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術的不一樣，但是ID證件10仍可能具有一個和圖1中證件10很相似的前部向外的外觀。在圖5的實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一部分在第一薄片層52中進行處理，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第二部分在第二薄片層55中進行處理。尤其是，在此實施例中，第一薄片層52含有有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，第二薄片層55含有有效量的以下物質中的至少一種硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯。第一薄片層52和第二薄片層55的構造和排列能使得一束激光穿過它們，從而分別在第一薄片層52和第二薄片層55中的一個或兩個中形成標記66和64。正像本領域的普通技術人員認同的那樣，一個標記是否在一個給定的薄片層形成取決于所使用激光的特殊類型、激光使用的方式(例如，抽運式)和激光能量應用的持續(xù)時間。
需要理解的是，盡管圖5的例子顯示出第一薄片層52含有有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，第二薄片層55含有有效量的以下物質中的至少一種硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯，但是在各自的第一和第二層中化合物的位置可能是顛倒的。那就是說，第一薄片層52可能含有有效量的以下物質中的至少一種硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯，而第二薄片層55含有有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種。
再來看圖5，ID證件10還包含一層磁心材料50(在此例中，磁心材料層的厚度為10密耳到20密耳)，而第一薄片52層壓在其的任一一邊，磁心材料50用預印刷70印刷在其外表面。在一個實施例中，預印刷70是非可變信息，比如組織名稱、標示語和類似的信息。使用一項技術比如染料擴散熱轉移技術可以把已印刷好的信息72印刷在第一薄片層52上。第三層57是一種對激光輻射透明的材料(例如，一個薄片或一種粘合劑)，它允許定向在第二薄片層55的一束激光穿透，至少對第一層52可以局部穿透。
在至少一個實施例中，第一薄片52可以由本質上比第二薄片55對激光輻射更具有響應能力的材料組成。在此實施例中，當一束激光穿過第二和第一薄片層55和52時，在第一薄片52中被輻射的區(qū)域能冒氣泡到第二層55上，以此第一薄片52、第二薄片55和(隨意地)第三層形成一個聯(lián)結。
在一個實施例中，圖5的實施例中的ID證件10是一個被用作ID證件的多層熔凝聚碳酸酯結構。此多層結構更可能包含一個磁心和至少一個頂部和底部的超薄片。磁心材料50可能包含充聚碳酸酯(PC)薄膜的二氧化鈦(YiO2)，此薄膜通常具有發(fā)白的顏色。在熔融之前，信息70就可能預印刷到了磁心材料50上。合意的預印刷過程的例子包括絲網印刷、膠印、激光或噴墨式印刷、苯胺印刷和類似的印刷。
磁心材料50和第一薄片52熔化到一起形成一個結構53，此結構有助于防止分層。此例中的結構53是一個固體的PC ID證件10。調整時間、溫度和壓力有助于把第一薄片52聯(lián)結到聚碳酸酯磁心材料50上。第二薄片55可以是一種超薄片材料。
在一個實施例中，我們把一個本發(fā)明的熔融聚碳酸酯結構的刻印性能和一個Muhlbauer聚碳酸酯卡進行了比較，前一個結構含有充聚碳酸酯磁心的二氧化鈦和含有ZnS和CuKI3添加劑的聚碳酸酯超薄片。此對比包含對以750點每英寸(DPI)的0.75英寸×1.0英寸照片的刻印。刻印相似的、合意的灰度色標品質，Muhlbauer刻印需要20-25秒，然而通過調整激光頻率，本發(fā)明的熔融聚碳酸酯結構僅需11-15秒。
本發(fā)明的激光增強性添加劑也能用在一個上面聯(lián)結有一個或多個額外薄片層的薄片中。例如，圖6是本發(fā)明第一方面的第四個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖。在圖6的實施例中，ID證件10更可能含有一個多層結構。為了便于闡述，盡管圖6中所顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術的不一樣，但是ID證件10仍可能具有一個和圖1中證件10很相似的前部向外的外觀。在圖6中，ID卡10包含一個磁心材料50(為了便于闡述，顯示的此材料大約有5密耳厚)，磁心材料50被層壓到添加了本發(fā)明激光增強性添加劑的第一薄片52的一層(為了便于闡述，顯示的此層大約有5密耳厚)上。在第一薄片52上面是第二薄片58的一層(為了便于闡述，顯示的此層大約有5密耳厚)，在此實施例中，第二薄片58是由對激光輻射不敏感的材料做成。在此例中，第二薄片是一種透明的材料。激光把標記54I-54J刻印到第一薄片52上。圖6中ID證件10的總厚度大約為30密耳，在至少一種實施例中，此厚度使得ID證件10的體系結構符合和/或超過美國汽車管理員協(xié)會(AAMVA)和美國國家標準研究院(ANSI)的標準。圖6中ID證件10的總厚度也符合國際標準化組織(ISO)制定的識別證件比如ID卡的規(guī)格。薄層的其它許多厚度也適用于制造符合AAMVA、ANSI和ISO其中一個或多個組織要求的ID證件，這一點將被認同。例如，在圖6中，磁心材料50可能是20密耳厚，第一薄片52可能是2密耳厚，第二薄片58可能是3密耳厚。
盡管圖6僅僅闡明了第一薄片52(添加了本發(fā)明的激光增強性添加劑)上的薄片的一個單一層，但是只要所用的激光能到達第一薄片52，那么將有更多的層可以添加到第一薄片52上，這一點將被認同。
我們發(fā)現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的薄片可能有一個或多個優(yōu)點。例如，使用本發(fā)明薄片就能把灰度色標圖像激光刻印或標記到其上。此外，使用本發(fā)明薄片可以以更低的激光能量更快地進行激光刻印或標記。還有，使用本發(fā)明薄片進行的激光刻印是持久的、耐磨損的和環(huán)境友好的。
C.4本發(fā)明第一方面的另外的實施例我們期望至少下述的組合和其它類似的組合是本發(fā)明第一方面的有用的實施例1.一種具有激光刻印性能的組合物，含有一種主材料；和有效量的激光增強性添加劑，這種激光增強性添加劑含有
第一數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中至少一種；和第二數(shù)量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯中的至少一種。
2. 1中所述的組合物，其中激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到100wt％不等。
3. 1中所述的組合物，其中主材料是充分透明的，激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到0.1wt％不等。
4. 1中所述的組合物，其中激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.06wt％。
5. 4中所述的組合物，其中第一和第二數(shù)量中的每個占整個組合物重量的大約0.03wt％。
6. 1中所述的組合物，其中第一數(shù)量和第二數(shù)量是相同的。
7. 1中所述的組合物，其中第一數(shù)量比第二數(shù)量更多。
8. 1中所述的組合物，其中第一數(shù)量比第二數(shù)量更少。
9. 1中所述的組合物，其中在二極管抽運式Nd:Yag激光、光抽運式Nd:YAG激光、CO2激光和受激準分子激光輻射中的至少一種輻射下，所述組合物是具有激光刻印性的。
10. 8中描述的組合物，其中該組合物可以激光刻印而形成一個灰度色標圖像。
11. 1中所述的組合物中，其中主材料包含一種其本身對激光輻射是不充分敏感的但可以使灰度色標圖像激光刻印在主材料中的材料。
12. 1中所述的組合物中，主材料包含以下物質中的至少一種熱固化材料、熱塑性材料、聚合物、共聚物、聚碳酸酯、熔融聚碳酸酯、聚酯、無定形聚酯、聚烯烴、硅填充聚烯烴、TESLIN、發(fā)泡聚丙烯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯、熱塑性樹脂、工程熱塑性塑料、聚乙烷、聚酰胺、聚苯乙烯、膨脹聚丙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/PC、高沖擊聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙縮醛共聚物(POM)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚丙烯酸酯、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚合液晶樹脂、聚砜、聚醚氮化物和聚己內酯。
13.一種能夠激光刻印一個灰度色標圖像的制品，包括具有第一表面的一個磁心層；包含第一主材料的第一層，包含有效量的第一激光增強性添加劑的第一主材料，這種激光增強性添加劑包含碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和包含第二主材料的第二層，第二層定向于與第一主材料相關以至于一束單光就能穿透第一層的至少一部分和第二層的至少一部分，包含有效量的第二激光增強性添加劑的第二主材料，第二激光增強性添加劑選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯；其中，第一和第二層彼此可操作地耦合到一起，并且第一和第二層中的至少一個可操作地耦合到磁心層的第一表面上。
14. 13所述的制品，還包含一張可以激光刻印入第一和第二層中的至少一個的灰度色標圖像。
15. 13所述的制品，其中該制品是一種識別證件。
16. 13所述的制品，其中第一層是充分透明的，并且第一激光增強性添加劑占第一主材料的整個重量的大約0.001wt％到0.100wt％不等。
17. 13所述的制品，其中第二層是充分透明的，并且第二激光增強性添加劑占第二主材料的整個重量的大約0.001wt％到0.100wt％不等。
18. 13所述的制品，其中第一和第二主材料中的至少一種包含一種對激光輻射比第一和第二主材料中的另外一種更不敏感的材料。
19. 13所述的制品，其中第一和第二主材料中的至少一種包含選自如下的至少一種材料熱固化材料、熱塑性材料、聚合物、共聚物、聚碳酸酯、熔融聚碳酸酯、聚酯、無定形聚酯、聚烯烴、硅填充聚烯烴、TESLIN、發(fā)泡聚丙烯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯、熱塑性樹脂、工程熱塑性塑料、聚乙烷、聚酰胺、聚苯乙烯、膨脹聚丙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/PC、高沖擊聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙縮醛共聚物(POM)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚丙烯酸酯、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚合液晶樹脂、聚砜、聚醚氮化物和聚己內酯。
20. 13所述的制品，還包含一個經過處理的處在第一和第二層之間的第三層，第三層包含一種激光束能在其中傳輸?shù)牟牧稀?br> 21. 13所述的制品，其中第一和第二層都是充分透明的。
22. 13所述的制品，其中磁心層是充分不透明的。
23.一種通過把材料暴露到激光輻射中進行刻印的方法，包括向材料中添加有效量的激光增強性添加劑，這種激光增強性添加劑包括碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的物質；和把材料暴露在激光輻射中，這種方式使得材料能被激光輻射刻印。
24. 23所述的方法，其中有效量的激光增強性添加劑占材料重量的0.001wt％到100wt％不等。
25. 23所述的方法，其中材料是充分透明的，有效量的激光增強性添加劑占此材料重量的0.001wt％到0.1wt％不等。
26. 23所述的方法，還包含以灰度色標在至少部分材料中激光刻印一個標記。
27. 23所述的方法，還包括在識別證件的生產中使用激光刻印的材料。
28.在具有第一和第二層的制品上激光刻印一個灰度色標圖像的方法，包括向第一層中添加第一有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；向第二層中添加第二有效量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的物質；和指引一束激光使得它能通過至少部分第一層和至少部分第二層從而在第一和第二層中的至少一層中形成一個灰度色標圖像。
29. 23中描述的方法，還包含指引一束激光使得它能通過至少部分第一層和至少部分第二層從而使得第一和第二層能彼此聯(lián)結在一起。
30. 28中描述的方法，其中第一有效量和第二有效量共占第一和第二層總重量的大約0.001wt％到0.1wt％不等。
31. 28描述的方法，還包括在識別證件的生產中使用激光刻印的材料。
32.一個多層識別證件，包括一個磁心層；一個覆蓋在至少部分磁心層和聯(lián)結在部分磁心層的薄膜層，此薄膜層包含一種含有以下物質的添加劑有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的物質。
33. 32中描述的識別證件，其中該識別證件上面帶有第一標記，此標記可通過把薄膜層暴露于一束激光中的方法而獲得。
34. 33中描述的識別證件，其中標記包含灰度色標圖像、照片、文本、觸覺文本、圖形、信息、安全圖案、安全標記和數(shù)字水印中的至少一種。
35. 33中描述的識別證件，其中第一標記包含可變信息。
36. 32描述的識別證件，其中薄膜層是充分透明的，并且其中添加劑占薄膜層重量的0.001wt％到0.1wt％不等。
37. 36描述的識別證件，其中薄膜層還包含第一亞層，它包含有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和第二亞層，它包含至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的物質。
38.制作識別證件的方法，包括用一個薄膜層覆蓋至少部分磁心層，此薄膜層包含
碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的物質；和把薄膜層聯(lián)結到部分磁心層。
39. 38描述的方法，還包含指引一束激光到至少部分薄膜層從而在此部分薄膜層中生成一個第一灰度色標標記。
D.本發(fā)明的第二方面D.1特征在本發(fā)明的第二方面中，上面描述的本發(fā)明的激光增強性添加劑可以添加到涂層的至少部分表面，使得它能進行激光刻印或標記，從而有助于克服下述問題用來激光刻印或標記的材料對激光刻印是響應的和/或不能夠充分響應在其上進行的灰度色標圖像的激光刻印。通過下述方法，我們發(fā)現(xiàn)激光刻印至少一些材料的能力可以提高和/或激光刻印至少一些材料的時間可以減少在給定的、用來激光刻印的材料的區(qū)域涂上含有本發(fā)明激光增強性添加劑的涂層。也要說明的是，含有本發(fā)明激光增強性添加劑可以用于薄片或另外的涂層。我們還發(fā)現(xiàn)組成在此描述的本發(fā)明激光增強性添加劑的化合物可以分成兩個或更多的涂層，或者分成一個涂層和一個薄片，從而提高激光刻印的性能。
本發(fā)明的第二方面的至少一個實施例是建立在這樣一個令人驚奇的發(fā)現(xiàn)上材料激光刻印的過程，尤其是用在識別證件制造中的材料，可以通過在要進行激光刻印的材料的區(qū)域涂上一個涂層而得到改進和增強，此涂層包括第一組合物的第一有效量，第一組合物是碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，它和第二組合物的第二有效量混在一起，第二組合物是下述物質中的至少一種硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯(例如，包含-SH基的物質)。像本發(fā)明的第一方面那樣，CuI或CuKI3和ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種的組合物稱為“本發(fā)明的激光增強性添加劑”。
在至少一些實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑在涂層中的總濃度按重量比從0.001wt％到0.1wt％不等。在至少一些實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的添加濃度更大(例如，從0.1wt％到100wt％)。當濃度大于0.1wt％時，本發(fā)明的激光增強性添加劑仍可用來增強制品或被涂表面的激光標記或刻印，但是可能犧牲了涂層的透明度(如果，實際上，此涂層剛開始就是充分透明的或半透明的)。有益的是，在至少一個實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑在涂層中的重量比約為0.06wt％。在另外一個有益的實施例中，此0.06wt％包括0.03wt％的CuI或CuKI3中的至少一種和0.03wt％的ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。
當然，對于本發(fā)明的激光增強性配方來說，其它濃度變化范圍可能是適用的，尤其是當涂層用于不透明的材料和有色材料中時，這一點將會得到那些本領域的普通技術人員的認同。此外，還將得到認同的是，ZnS、BaS、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種的比例會隨著CuI或CuKI3中的至少一種的比例的變化而變化。那就是說，一個給定的組合物可能含有，例如(純粹為了便于闡述，采用一個含有CuI和BaS的組合物的例子)，等量的CuI和BaS，或者3份的CuI對5份的BaS，2份的CuI對1份的BaS等等。我們期望那些本領域的普通技術人員能夠在正確的實驗中確定最佳比例。此外，我們要說明的是，我們試驗過的至少一個有益的化合物采用等比例的兩個亞組合物(例如，在此例中，是CuI和BaS)。
適用于給定涂層的本發(fā)明激光增強性添加劑的濃度至少部分取決于涂層(尤其是涂層中的粘合劑材料)薄片的性能和最后使用、耐久性和涂層所處的環(huán)境條件。涂層中更高濃度的本發(fā)明激光增強性配方可能會影響涂層的一個或多個性能，比如透明度、耐久性、柔韌性、不透明性和硬度等等。當然，在正確的實驗下，可以確定用于特殊涂層的本添加劑的合適用量。額外的因素可能包括刻印時間、刻印過程以及所需的刻印質量。
可以預計，本發(fā)明的激光增強性添加劑可以添加到用于(實際上采用任何已知的方法)任一表面、制品或產品的涂層中，從而使得這些表面、制品或產品可以進行激光刻印，尤其是刻印一張高質量的灰度色標圖像。因此，我們相信本發(fā)明的激光增強性添加劑可以適用于許多不同的被涂覆的制品，包括但不局限于識別證件、識別卡、信用卡、預付卡、電話卡、智能卡、觸點卡、無觸點卡、復合式觸點-無觸點卡、接近式卡(例如，射頻(RFID)卡)、電子元件、標簽、包裝、容器、建筑材料、施工材料、管道材料、(汽車)傳動系統(tǒng)、航空航天以及軍用產品、計算機、記錄媒體、標注、工具和工藝裝置、醫(yī)療器械、消費品和玩具。還有，我們預計制成的整個制品可以整個或部分地由一種含有本發(fā)明的激光增強性添加劑組成，然后再進行激光刻印或標記。
正如那些本領域的普通技術人員將要認同的那樣，添加到涂層的第一和第二組合物的有效量取決于涂層的類型(例如，粘合劑材料和/或涂層中其它添加劑)、被涂覆的材料和所采用的激光刻印技術。在至少一種實施例中，涂層中本發(fā)明的激光增強性添加劑包括等量的上述的第一和第二組合物。在至少一種實施例中，涂層包括第二組合物和較第二組合物更少量的第一組合物。在至少一種實施例中，涂層包括第一組合物和較第一組合物更少量的第二組合物。
正如那些本領域的普通技術人員也將要認同的那樣，本發(fā)明的激光增強性添加劑可以添加到許多不同類型的涂層，包括有機涂層和不透明涂層、充分透明的涂層和非透明涂層。此外，在至少一些實施例中，含有本發(fā)明的激光增強性添加劑的涂層還包含一種粘合劑，例如，它可以是膠乳、乳狀漆、熱固性粘合劑或熱塑性粘合劑。我們發(fā)現(xiàn)的可適用的粘合劑材料的例子包括樹脂、聚酯、聚碳酸酯、乙烯樹脂、丙烯酸酯、氨基甲酸酯和纖維素材料。我們期望那些本領域的普通技術人員能容易地使用其它許多粘合劑材料比如漆、清漆、膠乳、丙烯酸纖維、環(huán)氧樹脂、硝化纖維、醇酸樹脂、三聚氰胺甲醛、聚酰胺、硅樹脂和聚乙烯醇縮丁醛來確定含有本發(fā)明激光增強性添加劑的涂層配方。那些本領域的普通技術人員也將會認同能形成涂層的任一樹脂可適用于本發(fā)明。當然，含有本發(fā)明激光增強性添加劑的涂層也可以包括此項技術領域中其它已知的添加劑，比如著色劑(例如，顏料或染料)、穩(wěn)定劑、潤滑劑、粘合促進劑、表面活性劑、抗靜電劑、稠化劑、觸變劑和類似添加劑。
通過把一個含有本發(fā)明激光增強性添加劑的涂層應用到要進行激光刻印材料的表面，我們發(fā)現(xiàn)，在合意的產量輸出速率下，我們能得到在制品比如多層ID證件上的高質量的圖像和其它刻印。高質量圖像包括灰度色標刻印圖像(正如在此描述的那樣)和全色激光刻印圖像(在2001年2月24日提交的申請人的常用指定美國臨時專利申請60/344,674中有這種圖像的特殊描述，此臨時專利申請的題目是“用來識別卡成像的全色激光刻印系統(tǒng)”，代理人卷號是P0504)。還有，我們期望本發(fā)明的涂層可以實際應用于任何用來激光刻印尤其是灰度色標圖像激光刻印的制品的部分表面。整個制品或表面不需要被涂覆。
我們相信，通過在要進行刻印制品的表面上涂覆本發(fā)明的涂層，不同制品的激光刻印或標記可以得到改進，這些制品包括但不局限于識別證件、識別卡、信用卡、預付卡、電話卡、智能卡、觸點卡、無觸點卡、復合式觸點-無觸點卡、接近式卡(例如，射頻(RFID)卡)、電子元件、標簽、包裝、容器、建筑材料、施工材料、管道材料、(汽車)傳動系統(tǒng)、航空航天以及軍用產品、計算機、記錄媒體、標注、工具和工藝裝置、醫(yī)療器械、消費品和玩具等等。這樣的改進可以在表面是要進行激光刻印的薄片的制品上達到。此外，正如在此預計的那樣，只要處于要進行激光刻印或標記的表面和本發(fā)明的涂層之間的那個“中介”材料對激光輻射是透明的，本發(fā)明的涂層就可以應用于其它覆蓋在要進行激光刻印或標記的制品表面的涂層(或材料)中。
在至少一個實施例中，本發(fā)明的涂層用來改進識別證件比如圖1和圖2中的識別證件10的制造。通過選擇性的在識別證件10的磁心層上涂覆本發(fā)明的涂層，證件的安全性就可以得到加強。因為涂層材料可以通過一個可控過程(例如，平版印刷、苯胺印刷、軟墊印刷或絲網印刷)而得到應用，因此本發(fā)明涂層(和本發(fā)明的激光增強性添加劑)的方位可以進行精確地控制。涂層材料對激光是敏感的(或者響應的)，因此本發(fā)明涂層的方位顯示出刻印信心的位置。由于激光刻印區(qū)域受到了限制，因此激光敏感性材料的可選擇方位也有助于防止偽造。
在一個實施例中，本發(fā)明的涂層應用于識別證件中，并且識別證件(例如，國家的DMV，護照憑據)的發(fā)行方也參與了設計，這就為證件的磁心創(chuàng)造了獨一無二的涂層圖案。為了增強證件的安全性，涂層設計也可以秘密進行，這就防止了偽造。改變涂層材料(例如，粘合劑)或添加劑的濃度或粘合劑將會改變涂層的方位和反應性，這更好地防止了偽造，也使得在識別證件的局部或更多部分上刻印一個適用標記成為不可能，并且難以復制此證件。
也需要說明的是，在此描述的本發(fā)明涂層的使用可能和前述的本發(fā)明激光增強性薄片的使用有至少一些相同的優(yōu)點(尤其是在灰度色標圖像的生產中)，在此就不再重復。還有，前述的本發(fā)明的第一方面中所使用的激光和本發(fā)明的第二方面中的相似，在此不再重復。
在本發(fā)明的另外一個實施例(在此描述的與圖8相關)中，本發(fā)明的激光增強性添加劑可以分成兩個光相鄰層(比如，含有涂層和薄片的第一層，或兩個相鄰的薄片(如前所述)，或含有涂層的第一層和含有涂層的第二層)。此實施例對安全是有益的。例如，在激光刻印時，相同的可見圖像可以刻印在兩個層中，但是，依賴于經過處理的本發(fā)明激光添加劑(和/或它的層元件部分)在每層中的比例，并不需要這張可見圖像在每層中看上去都嚴格相似。這可以提供一個難以復制的視覺效果。
例如，假定一個對激光束是光“靠近的”層(例如，一個頂端層)有本發(fā)明激光增強性添加劑的第一濃度，對激光束是光更遠的第二層(例如，在頂端層下方的一層)有更高的本發(fā)明激光增強性添加劑的第二濃度。當這兩層進行激光刻印時，底部層將會有一張可見激光刻印圖像，頂端層將會有一張所謂的“潛在”激光刻印圖像，這張“潛在”圖像可能更加模糊但是人的肉眼仍然可以看到。也可以預計的是，這兩層中的任何一層都可能包含能區(qū)別可見激光刻印圖像和潛在激光刻印圖像的著色劑(例如，可見的和不可見(例如，IR，UV)的著色劑)。
“光相鄰的”意味著一束激光可以從其中一層(例如，一個薄片)穿過到另一層(例如，第二薄片或磁心層或上面有涂層的層)，這樣相同的一束激光可以同時對兩層都進行激光刻印。盡管光相鄰的兩層有可能是緊緊地相鄰，但它們并不需要緊鄰。這兩層可以是直接相鄰(例如，它們熔融在一起)，或者可以被一種激光束可以穿過但其本身對激光束反應的材料隔開。例如，這兩層可以被激光束可以穿過的粘合劑隔開，或者可以被另外一種類型的、激光束可以穿過的材料(例如，一個薄膜層)隔開。
“劃分激光增強性添加劑”包括下述實施例中的任何一種(a)所要的添加劑的濃度，例如，重量比例為0.06wt％，可以在兩個光相鄰層進行劃分，例如，在薄片的第一層中是0.03wt％，在應用于第二薄片的第二層中是0.03wt％，第一薄片和第二薄片是光相鄰的，或者在包含涂層的一層中的重量比例為0.06wt％，在包含涂層的另外一層中的重量比例為0.03wt％；或者(b)本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一部分在第一層(“第一部分”是本發(fā)明激光增強性添加劑的兩個部分中的其中一部分，這部分要么含有碘化銅鉀或碘化銅中的至少一種，要么含有硫化鋅、硫化鋇、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種)中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第二部分(例如，本發(fā)明的激光增強性添加劑兩部分中的另外一部分)在另外一層中，這兩層是光相鄰的。
對上面的(a)和(b)，兩個層可以是，例如(i)兩個薄片(ii)應用于給定薄片的兩個涂層(iii)帶有涂層的一個磁心層和耦合到磁心層的一個薄片(iv)一個薄片和應用于此薄片的一個涂層(v)帶有一個耦合到第二薄片的涂層的第一薄片和帶有涂層的第二薄片。
最后，在本發(fā)明的另外一個方面，我們有令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，那就是LAZERFLAIR顏料可以添加到涂層(就像上述在涂層中添加本發(fā)明的激光增強性添加劑的方式一樣)中，從而使得灰度色標標記可以在制品上進行激光刻印或標記。已經知道的是，當把LAZERFLAIR顏料添加到待刻印的實際材料中時，它就是一種激光增強性添加劑(參看http//www.empigments.com/LazerFlair.cfm)，從而提高了對比。我們的試驗發(fā)現(xiàn)，也可以把LAZERFLAIR顏料添加到涂層中來改進制品(例如，識別證件中的磁心層)的激光刻印，此涂層應用于此制品中。LAZERFLAIR添加劑可以從EM Pigments(可以通過7 Skyline Drive，Hawthorne，NY 10532 USA和EM Pigments聯(lián)系)得到。
D.2制備/制造對于那些本領域的普通技術人員來說，本發(fā)明涂層的實施例可以用任何已知的方式進行。例如，在一個實施例中，本發(fā)明涂層包含有機聚合物粘合劑、碘化銅鉀、硫化鋅，使用攪拌器可以把碘化銅鉀和硫化鋅和有機聚合物粘合劑混合在一起；例如，使用球磨機可以把添加劑磨碎從而減少粒度或有機聚合物粘合劑的擠壓。
在另外一個實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑可以添加到涂層中作為母料的一部分，正如前述的添加到薄片中的本發(fā)明激光增強性添加劑。例如，一種含有重量比為0.03wt％的碘化銅鉀和重量比為0.03wt％的硫化鋅的母料能被制造，并且能和兩種化合物中的每一種混合在一起。
盡管本發(fā)明的至少一種有益的實施例使用了當應用于ID證件中時是液體形式的涂層，但是液體涂層的使用不是必須的。例如，在正確的實驗下，那些本領域的普通技術人員能夠在一個非液體形式的(例如，加熱可液化的固體或粉末)涂層中使用本發(fā)明的激光增強性添加劑。
D.3示例性實施例圖7是本發(fā)明第二方面的一個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖。在圖7的實施例中，ID證件10優(yōu)選包括了一個多層結構。盡管圖7中顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術的構造和元素有所不同，但為了便于說明，ID證件10具有一個和圖1中的ID證件10很相似的前部向外的外觀。在圖7中，磁心材料50(僅僅是為了便于闡述，本例中是TELSIN)有頂部表面67和底部表面69。盡管在圖7中沒有說明，但是利用一個方法比如彩色激光靜電復印術(需要說明的是圖5中有印刷在磁心層50的闡述例子)也可以在磁心材料50上預印刷一個或多個標記，比如關于識別證件10持有人的可變信息。磁心材料50的頂部表面67的一部分涂覆著含有本發(fā)明激光增強性添加劑的本發(fā)明涂層70。當然，如果需要，本發(fā)明涂層70也可以應用于底部表面69。
在圖7中，本發(fā)明涂層70需要選擇性地使用，這樣就僅僅只有磁心材料50地特殊區(qū)域對激光刻印敏感。因此，來自于激光(圖中沒有顯示)的能量72可以特殊地被指引向包含本發(fā)明涂層70的ID證件10的區(qū)域，從而在涂覆的材料(在此例中，是磁心層50)上產生標記541、54m。例如，在識別證件的生產中，本發(fā)明涂層70的有選擇性應用是有益的，這是因為涂層的方位和位置是秘密的，從而有助于防止偽造。例如，偽造品可能不能夠顯示什么信息激光刻印在卡上，什么信息沒有激光刻印在卡上。即使那些可以通過激光的偽造品也可能不知道識別證件的哪些區(qū)域是可以刻印的。改變識別證件中的任何元件，比如粘合劑、本發(fā)明的激光增強性添加劑或本發(fā)明的激光增強性添加劑的濃度，將會改變涂層的方位和反應性，這更好地防止了偽造。
圖7的實施例中顯示了另外一個防偽的優(yōu)點。如果把非可變或非個人信息(例如發(fā)行方的名稱)預印刷在磁心層50上，然后涂覆本發(fā)明涂層70，通過把可變信息激光刻印到磁心層50的涂覆部分，識別證件10就可以個人化(例如，有可變信息，比如圖像、簽名、出生日期或生物數(shù)據)。如果把薄片應用于本發(fā)明涂層70，如果激光能量能穿過此薄片到本發(fā)明涂層70和磁心層50，此激光刻印甚至也可以發(fā)生。
在圖7中，薄片74顯示在本發(fā)明涂層70的頂部。薄片74可以應用在磁心層50的涂覆區(qū)域激光刻印之前或之后。例如，如果薄片74對激光輻射是透明的，它在本發(fā)明涂層70上的應用將不會防礙激光輻射72穿透而到達本發(fā)明涂層70和磁心層的能力。然而，如果薄片74對激光輻射72是不透明的，那么在磁心材料50的激光刻印發(fā)生之后它才可以使用。
使用任何已知方法(例如，平版印刷、苯胺印刷、絲網印刷、噴淋法、浸漬法、浸沒法、涂刷法、旋轉法、遮蓋所要的涂覆區(qū)域法等等)，本發(fā)明涂層70可以應用于表面67中。涂層70的厚度依賴于被涂覆的制品，對于ID證件比如ID卡來說，其厚度從大約0.01微米到50微米不等。將要得到認同的是，其它進行激光刻印的制品可能需要或使用不同厚度的涂層。
盡管圖7闡述了涂層70僅僅覆蓋部分頂部表面67，但這不受限制。涂層70可以應用于任何表面，如果需要，可以覆蓋整個表面。
我們發(fā)現(xiàn)在此描述的本發(fā)明涂層有一個或多個優(yōu)點。例如，使用本發(fā)明涂層能把適用的灰度色標圖像激光標記或刻印到被涂覆的材料上。此外，在更低的激光能量下，使用本發(fā)明涂層可以使激光刻印或標記更快地進行。還有，本發(fā)明涂層可以選擇性地應用于諸如識別證件的制品中，從而增加安全性和防止偽造。還有，使用本發(fā)明涂層進行的激光刻印是持久的、耐磨損的和環(huán)境友好的。
D.4本發(fā)明第二個方面的另外實施例我們期望至少下述的組合物和其它類似的組合物是本發(fā)明第二個方面的有用的實施例1.一個具有激光刻印性能的涂層，包含一種液體的載體材料；和有效量的激光增強性添加劑，此激光增強性添加劑包含第一數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中至少一種；和第二數(shù)量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯中的至少一種。
2. 1中所述的涂層，其中激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到100wt％不等。
3. 1中所述的涂層，其中液體載體是充分透明的，激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到0.1wt％不等。
4. 1中所述的涂層，其中激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.06wt％。
5. 4中所述的涂層，其中第一和第二數(shù)量中的每個占整個組合物重量的大約0.03wt％。
6. 1中所述的涂層，其中第一數(shù)量和第二數(shù)量是相同的。
7. 1中所述的涂層，其中第一數(shù)量比第二數(shù)量更多。
8. 1中所述的涂層，其中第一數(shù)量比第二數(shù)量更少。
9. 1中所述的涂層，其中在二極管抽運式Nd:Yag激光、光抽運式Nd:YAG激光、CO2激光和受激準分子激光輻射中的至少一種輻射下，涂覆本涂層的底物具有激光刻印性。
10. 1中所述的涂層，其中液體載體材料包含以下物質中的至少一種樹脂、聚酯、聚碳酸酯、乙烯樹脂、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、纖維素材料、熱固化材料、熱塑性材料、聚合物、共聚物、聚碳酸酯、熔融聚碳酸酯、聚酯、無定形聚酯、聚烯烴、硅填充聚烯烴、TESLIN、發(fā)泡聚丙烯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯、熱塑性樹脂、工程熱塑性塑料、聚乙烷、聚酰胺、聚苯乙烯、膨脹聚丙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/PC、高沖擊聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET-G、PET-F、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙縮醛共聚物(POM)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚丙烯酸酯、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(醋酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚合液晶樹脂、聚砜、聚醚氮化物和聚己內酯。
11.一種能夠激光刻印一個灰度色標圖像的底物，包括具有第一表面的一個磁心層；和一個應用于第一表面的至少第一區(qū)域的涂層，此涂層包含第一有效量的包含碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種的第一化合物；和第二有效量的選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯的第二化合物；其中，被指引在磁心層的第一區(qū)域的激光能量能夠在其中形成灰度色標標記。
12.一種能夠在其上激光刻印灰度色標標記的底物，包含具有第一表面的一個磁心層；一個應用于第一表面的至少第一區(qū)域的第一涂層，此涂層包含有效量的第一激光增強性添加劑，這種激光增強性添加劑包含碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和一個應用于磁心層的至少第二區(qū)域的第二涂層，此涂層包含有效量的第二激光增強性添加劑，第二激光增強性添加劑選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯；第一和第二區(qū)域至少局部地覆蓋在磁心層上，從而限定了磁心層上的第三區(qū)域；其中，被指引在磁心層的第三區(qū)域的激光能量能夠在其中形成灰度色標標記。
13.一種制造識別證件的方法，包含提供一個包括頂部平面和底部平面的磁心；和在至少部分的頂部平面涂覆激光增強性添加劑，此激光增性添加劑包括有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和有效量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。
14. 13中所述的方法，還包含至少把磁心的頂部平面和一個薄片層壓在一起。
15. 13中所述的方法，還包含指引一束激光以便于它能穿過至少部分涂層并到達磁心層從而在磁心層上形成灰度色標標記。
16. 13中所述的方法中，其中磁心包含TESLIN、聚碳酸酯、聚酯和聚氯乙烯中的至少一種。
E.本發(fā)明的第三方面在本發(fā)明的第三個方面中，本發(fā)明在識別證件上的不止一層中使用了本發(fā)明的激光增強性薄片(或其上的元件)。這個方面的幾個實施例已經在上面的本發(fā)明的第一和第二個方面中已經有過描述。下面描述本方面的另外一個實施例。
圖8是本發(fā)明第二方面的第二個實施例的一種識別證件的橫截面示意圖。在圖8的實施例中，ID證件10優(yōu)選包括了一個多層結構，并且就像前述的那樣，本發(fā)明的激光增強性添加劑在兩個光相鄰層進行劃分。盡管圖8中顯示的橫截面的構造和元素和現(xiàn)有技術的構造和元素有所不同，但為了便于說明，ID證件10具有一個和圖1中的ID證件10很相似的前部向外的外觀。在圖8的實施例中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第一部分放置在第一涂層76中，本發(fā)明的激光增強性添加劑的第二部分放置在應用于第一涂層76的中間的薄片78中。超薄片74應用于中間的薄片78。第一涂層76應用于磁心層50，在圖8中此磁心層用不透明的白色材料比如TESLIN或聚碳酸酯做成。
在圖8的實施例中，第一涂層76包含第一有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，而中間的薄片78包含第二有效量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。在此實施例中，第一有效量大于第二有效量。第一涂層76和中間的薄片78的構造和排列能使激光輻射72穿過第一涂層76和中間的薄片78從而在ID證件10上形成標記54n、54o和潛在的標記82和84。盡管在圖8的橫截面示意圖沒有顯示，但是我們的試驗顯示出在磁心層50上形成的標記54l和54m可能是適用的灰度色標圖像(通過使用，這至少意味著這張圖像是為了安全的目的，比如識別或認證)。正如前述的那樣，相對于標記54n和54o，潛在的標記82和84更淡，更不容易看得見(仍然能看得見)。
由于在一次嘗試中，偽造者可能除去中間的薄片78從而改變薄片78中的信息，但這個信息仍然存在于具有第一涂層76的磁心層50上，因此作為安全特征，潛在的標記82和84是有益的。相似的，為了改變磁心層78上的信息，偽造者可能會嘗試除去中間的薄片78，然后再把它替換，但是潛在的標記82和84仍然存在于中間的薄片78并且是可見的。正如本領域的普通技術人員將會認同的那樣，形成于磁心層50上的標記的類型和方位依賴于所用激光的特殊類型、激光使用的方式(比如，抽運式)和激光能量應用的持久性。
應該可以理解的是，盡管圖8的例子顯示第一涂層76包含有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，而中間的薄片78包含有效量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種，但是分別位于第一和第二層的兩個化合物的位置可以顛倒。那就是說，第一涂層76可能包含有效量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種，而中間的薄片78可能包含有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)。
結論依賴于激光的有效性，本發(fā)明的識別證件既可以在公開的環(huán)境中制造，也可以在中央發(fā)行的環(huán)境中制造。一個對本發(fā)明的至少一些公開實施例適用的印刷裝置的例子就是DATACARD DCL30 DesktopCard Laser Personalization System，可以從明尼蘇達州的Datacard Groupof Minnetonka購得。
在一個實施例中，在層壓和激光刻印后，識別證件10冷卻下來，并被切開(例如，通過切模法)從而制得預定尺寸的產品。然而，在至少一個實施例中，底物和薄片可以依大小排列，這樣就不需要切割被層壓印刷的底物。
本發(fā)明的識別證件10可以制成任何所需要的尺寸。例如，識別證件的大小可以從標準的商業(yè)卡的大小(47.6×85.7mm)到識別冊子證件的大小(127×177.8mm)不等，并且厚度從0.3mm到1.3mm不等。至少一些本發(fā)明實施例的識別證件符合ISO 7810，1985的全部要求，即大小為CR-80，85.47-85.73mm寬，53.92-54.03mm高，0.69-0.84mm厚。新的CR-80型的證件是圓形的，其半徑為2.88-3.48mm。
此外，雖然關于青色、洋紅色和黃色染料的更合意的實施例已經有了描述，但是本發(fā)明并不受限于此。本發(fā)明可以包括另外的顏色、代用的色彩調配甚至斑色。還有，雖然本發(fā)明已經有了關于NIR的描述，但是本發(fā)明的技術可以延伸到在紫外光譜和其它IR范圍內具有響應性的染料。
還有，雖然上面披露了一些具有特殊磁心元件(例如，TESLIN)的例子，但是我們要說明的是，本發(fā)明的組合物、方法、制品、特征和過程也可以應用到別的磁心基識別證件，比如那些由其它材料制成的證件。例如，在一個描述聚碳酸酯或聚酯作為示例的超薄片的實施例中，別的許多超薄片材料也可以使用，這將會得到那些本領域的普通技術人員的認同。
同樣地，在此描述的本發(fā)明涂層也可能使其它磁心元件具有光敏性。還有，我們要說明的是，本發(fā)明的涂層既可以應用于證件磁心中，也可以應用于超薄片中；激光刻印既可以(或者其中一個)在此磁心中進行，也可以在此超薄片中進行。
雖然涉及特殊應用的此項技術原理也已經有了描述和闡述，但是此項技術還可以以其它許多不同的方式進行應用。
盡管某些詞語、語言、短語、術語和產品標簽在此用來描述本發(fā)明實施例的不同特征，但是它們的使用并不受限制。一個給定詞語、短語、語言、術語或產品標簽的使用可以包括全部語法的、文字的、科學的、技術的和功能的對等意思。在此用到的術語是為了便于描述，它不受限制。
在此公開的技術可以和其它技術組合使用。示例包括在下述美國專利和申請中詳細描述的技術6,022,905、5,298,922、5,294,774、4,652,722、5,824,715、5,633,119以及申請09/747,735(于2000年12月22日提交)和09/969,200(2001年10月2日提交)。還有，除了ID證件，本發(fā)明的技術還應用于產品標簽、產品包裝、商業(yè)卡、包裹、圖表、地圖、標注等等，尤其是那些包括超薄片結構激光刻印的制品。此處所述的ID證件廣泛包括這些標簽、標注、包裝和卡等等。此外，雖然上面披露了一些具有特殊磁心元件的例子，但是需要說明的是，用其它磁心元件，薄片也可以光敏感化。
在上面詳述的實施例中，元件和特征的特殊組合物僅僅是示例性的；我們也特別期望這些組合物和在此項和上述專利/申請中提到的組合物之間的相互交換和代換。正像那些本領域的普通技術人員認識到的那樣，如果不脫離本發(fā)明權利要求的精神和范圍，那些本領域的普通技術人員能想到這些變化、修飾和此處描述的其它應用。因此，先前的描述僅僅是示例性的，并不受到限制。所附權利要求闡述了本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種具有激光刻印性能的組合物，所述組合物含有一種主材料；和有效量的激光增強性添加劑，所述激光增強性添加劑含有第一數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和第二數(shù)量的硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯中的至少一種。
2.如權利要求1所述的組合物，其中，激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到100wt％不等。
3.如權利要求1所述的組合物，其中主材料是充分透明的，激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.001wt％到0.1wt％不等。
4.如權利要求1所述的組合物，其中激光增強性添加劑占整個組合物重量的大約0.06wt％。
5.如權利要求1所述的組合物，其中所述組合物包含涂層。
6.如權利要求1所述的組合物，其中所述組合物包含薄片。
7.如權利要求1所述的組合物，其中所述組合物可以激光刻印從而形成一個灰度色標圖像。
8.一種能夠激光刻印一個灰度色標圖像的制品，所述制品包括具有第一表面的磁心層；包含第一主材料的第一層，所述第一主材料包含有效量的第一激光增強性添加劑，所述激光增強性添加劑包含碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和包含第二主材料的第二層，第二層定向于與第一主材料相關以使得一束單光就能穿透第一層的至少一部分和第二層的至少一部分，所述第二主材料包含有效量的第二激光增強性添加劑，所述第二激光增強性添加劑選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽(例如，RSO2Na或R-OSO2Na)和硫酯；其中，第一和第二層彼此可操作地耦合到一起，并且第一和第二層中的至少一個可操作地耦合到磁心層的第一表面上。
9.如權利要求8所述的制品，還包含激光刻印入第一和第二層中的至少一個的灰度色標圖像。
10.如權利要求8所述的制品，其中所述制品是一種識別證件。
11.一種通過把材料暴露到激光輻射中刻印所述材料的方法，所述方法包括向材料中添加有效量的激光增強性添加劑，所述激光增強性添加劑包括碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質；和以使得材料能被激光輻射刻印的方式把材料暴露在激光輻射中。
12.如權利要求11所述的方法，其中激光增強性添加劑的有效量占材料的0.001wt％到100wt％不等。
13.如權利要求12所述的方法，還包含以灰度色標在至少部分材料中激光刻印一個標記。
14.如權利要求12所述的方法，還包括在識別證件的生產中使用激光刻印的材料。
15.一種識別證件，所述證件包括磁心層；覆蓋在至少部分磁心層和聯(lián)結在部分磁心層的第一層，所述第一層包含一種含有以下物質的添加劑有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和有效量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。
16.如權利要求15所述的識別證件，其中第一層是涂層和薄片中的至少一種。
17.如權利要求15所述的識別證件，其中所述識別證件上面帶有第一標記，所述標記可通過指引一束激光穿過至少部分第一層而獲得。
18.如權利要求17所述的識別證件，其中所述標記包含灰度色標圖像、照片、文本、觸覺文本、圖形、信息、安全圖案、安全標記和數(shù)字水印中的至少一種。
19.如權利要求17所述的識別證件，其中所述第一標記包含可變信息。
20.如權利要求15所述的識別證件，其中第一層還包含第一亞層，它包含有效量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種；和第二亞層，它包含有效量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有激光刻印性能的組合物，包括主材料和有效量的一種激光增強性添加劑。該激光增強性添加劑包括第一數(shù)量的碘化銅鉀(CuKI3)或碘化銅(CuI)中的至少一種，和第二數(shù)量的至少一種選自硫化鋅(ZnS)、硫化鋇(BaS)、烷基磺酸鹽和硫酯的物質。該組合物可被Nd:Yag激光刻印灰度色標圖像且可被加至暴層和涂層中。該組合物可用于許多制品包括識別證件的制造過程。
文檔編號G06K5/00GK1628318SQ02826030
公開日2005年6月15日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權日2001年12月24日
發(fā)明者B·拉普瑞克, R·瓊斯 申請人:數(shù)字Id系統(tǒng)有限公司