背景技术
[0001] 本
发明涉及用于凸印(embossing)材料的方法。具体地，本发明是一种关于将厚度超过200纳米的深层或纹理图案转换成用于传统全息
薄膜凸印装置的表面浮雕凸印
衬垫的方法。
[0002] 凸印用于物理上将图像，例如3D微观结构或者
全息图像，压印到材料或薄膜上。传统凸印对材料背面施加压
力以改变其表面，使所述材料具有立体或者凸起效果。换句话说，传统凸印将3D微观结构或者全息图转移到所述材料上。典型薄膜凸印机使用两个圆柱辊子，一个凸印辊子和一个支承辊子。一种带有纹理图案的凸印压模，也就是通常所说的凸印衬垫，被附在凸印辊子上。厚度通常是0.0006到0.001英寸之间或者再厚点的薄膜在两个辊子间被推拉。位于凸印辊子上的凸起或者纹理凸印衬垫将薄膜压向所述支承辊子，以在薄膜上制造出凸出压印。接着，所述压印的凸出侧可能被
镀铝或
金属化，以使3D微观结构转换成反射全息图。随后，金属化或者没有金属化的薄膜可以被
层压到纸、卡片、塑料、金属或者其他基片上。
[0003] 一种具有超过400nm的轮廓深度或厚度的纹理图案，也称为浮雕，通常不能采用传统的全息凸印技术，例如凸印辊子，直接凸印到基片上，因为产品
质量会随着3D微观结构厚度的增加而降低。相反，例如如果希望得到一种深层浮雕，例如木头或刷饰金属的纹路，那么，通过物理上刷涂薄膜来模拟纹理，或通过紫外线
铸造(cast)凸印在薄膜上复制图像，以产生刷饰金属或者其他模拟浮雕。虽然有效，但是通过紫外线铸造以提供厚度或深度超过400nm的纹理图案或者生成物理上/实际上的纹理可能很难处理的。
[0004] 但是，在一些环境中，不需要在薄膜上凸印图像的实际总深度。一种模拟深度外观而不具有实际深度的图像或压印对转印期望的设计或者纹理来说可能已经足够了。
[0005] 因此，需要一种方法，其使用传统高速凸印机在材料或薄膜上模拟深度超过400nm的深层或纹理化材料的外观。这种方法将利用具有模拟厚或深的立体浮雕的外观的图像的凸印衬垫。理想地，这种方法能使凸印衬垫在传统高速薄膜凸印机中使用。而且，最好所述凸印衬垫易于制作和能产生与立体图像相同或相似的效果，并且没有禁止使用传统装置的大多数深层结构或图案。
发明内容
[0006] 浮雕通过以下方法被结合到可勾画图像(photodefineable)的表面：制作浮雕表面(例如刷饰金属)的透明模型，然后使一束光或多束光照射透过所述模型，从而所述模型中的浮雕将映射到感
光保护膜(photoresist)表面。映射是通过在所述模型不同高度的相应
位置的光的不同数量的衍射和折射形成的，所述光例如是激光/
激光束或其他
光源产生匹配的
光谱。凸印衬垫由感光保护膜表面制成。接着，薄膜通过用凸印衬垫压印、金属化，并层压到基片上以制造出一种产品，所述产品当暴露在白光中时从不同的
角度观察具有变化的图案，或者所述产品模仿原浮雕的外观。
附图说明
[0007] 在看过下面的具体描述和附图之后，本发明的优点和有益效果对于相关技术领域的普通技术人员将更显而易见，其中：
[0008] 图1示出了使用根据本发明的原理制成的凸印衬垫在薄膜上制作凸印的装置；
[0009] 图2示出了制造深层结构的凸印衬垫的方法的第一步中的待铸造到乙烯
基板上的浮雕样板；
[0010] 图3示出了浮雕的互补铸型；
[0011] 图4示出了透明模型的形成；
[0012] 图5示出了透明模型；
[0013] 图6示出了光穿过透明模型到感光保护膜板上的衍射；
[0014] 图7示出了使用本发明方法得到的具有3D微观结构或者全息图像的凸印衬垫。
具体实施方式
[0015] 虽然本发明可以有多种形式的
实施例，在附图中显示及下文描述的是一种目前优选的实施例，本公开应当被认为是本发明的示例，而不应将本发明局限于该特定实施例。
[0016] 进一步地应当理解，本
说明书的这部分标题即“具体实施方式”，与美国
专利局的要求相关，其既不暗示也不应推测为限制此处公开主题。
[0017] 各种的深层结构化装饰性图案来自机械浮雕，例如
抛光或
研磨，或化学工艺，例如蚀刻。本发明的方法将深层
图案化或纹理化的蚀刻或浮雕结合在薄膜凸印衬垫上，以在用于凸印薄膜或材料时模拟该深层图案或纹理的外观。浮雕表面(例如刷饰金属)的透明模型使用紫外线
固化液体或
硅胶或其他清澈形式形成的环
氧树脂和透明基片形成。透明模型中的浮雕复制品通过照射一个或多个光源，例如激光/激光束，透过所述透明模型而被映射到感光保护膜表面或板上。透明模型的浮雕复制品的不同高度将导致光衍射/折射，以在感光保护膜板上形成相应的图案蚀刻。接着，生成的感光保护膜板被金属化和
电镀，以形成表面浮雕凸印衬垫。之后，所述表面浮雕凸印衬垫用于传统高速全息凸印机，以在薄膜上形成凸印图像。然后，所述凸印薄膜被金属化和层压到基片上，以制造出一种产品，所述产品当暴露在白光中时从不同角度观察具有变化的图案，或者所述产品具有所述浮雕复制品的外观。
[0018] 现在参考图1，其示出了用于在薄膜或纸上形成表面浮雕凸印的装置1。凸印圆筒或辊子2和支承圆筒或辊子3彼此相邻地布置，且在棍子2，3之间形成有间隙4。薄膜5穿过辊子2，3之间的间隙5被推拉。凸印衬垫10卷绕在凸印辊子2周围。当薄膜5对着支承辊子3和凸印衬垫10被按压时，所述薄膜5上形成凸印图像11。所述凸印图像11有近似200nm或更小的厚度或深度。
[0019] 图2-7示出了本发明用于制作表面浮雕凸印衬垫的方法。立体浮雕R，例如形成在铝板或
钢板上的刷饰(brushed)金属图案，或其他合适的深层图案或装饰，使用紫外线铸造工艺复制到乙烯基基片14上。具有所述浮雕R的样板T涂覆有紫外线固化液体或铸造树脂12。在本实施例中，所述紫外线固化液体能在
真空中固化，例如通过Actega Radcure公司可得到的801H绝氧紫外线固化液体。这种紫外线固化液体吸收例如在260-265nm与300-310nm
波长之间的波长。也可以使用可替代的紫外线固化液体/铸造树脂，例如通过佛罗里达州劳德代尔堡的Capex公司或者Locktite公司可得到的紫外线固化液体/铸造树脂。本领域的技术人员也知道到本方法不需要局限于紫外线固化液体/铸造树脂，也可以使用硅胶或者各种不同的清澈形式的
环氧树脂，且这些都在本方法的范围内。所列的紫外线铸造树脂只是用于说明的目的，本发明方法不局限于所列紫外线铸造树脂。可以理解，各种清楚成型工艺也可以使用，并且在本发明的范围之内。
[0020] 空白的乙烯基板14置于紫外线固化液体12和样板T上面。分层结构100经受紫外线固化以使紫外线固化液体层12硬化。紫外线固化液体层12硬化形成样板T上的浮雕R的互补掩模13。而且，本领域的技术人员会知道相应的硅胶或其他环氧树脂的固化方法也许适用并在本发明的范围之内。
[0021] 参考图4，使用相同的技术将紫外线固化液体/乙烯基分层结构200铸造到玻璃18的表面。第二层紫外线固化液体16遍布于紫外线固化液体/乙烯基分层结构200上方，从而所述紫外线固化液体16填充在第一紫外线固化液体层12中形成的互补掩模13的立体互补浮雕，该第一紫外线固化液体层12现在已变硬。而且，本领域的技术人员知道本发明的方法不需要局限于紫外线固化液体/铸造树脂，也可能使用硅胶或者各种不同的清澈形式的环氧树脂，并且在本方法范围内。
[0022] 在第二紫外线固化液体层16上放置一段玻璃18。在本实施例中，所述玻璃18厚度为％英寸；但是，可以考虑到其他有相应厚度的透明和/或透光的物质可能代替或除玻璃外使用。另外，尽管可以预想到使用的玻璃是清澈或透明的，也可以考虑到有色玻璃也可基于其玻璃透光性能和使用的激光的波长而被使用。分层结构300经受紫外线固化而使第二层紫外线固化液体16硬化。
[0023] 如图5所示，带有粘附在其上的已经硬化的紫外线固化层16的玻璃18从乙烯基/紫外线固化层200上剥离下来形成透明模型400。所述硬化的紫外线固化层16具有样板T上的原浮雕R的复制品Rc。换句话说，样板T上的浮雕R被复制和转移到透明玻璃18上，从而光能透过所述玻璃和浮雕Rc传送。
[0024] 接着，带有硬化的紫外线固化层16的玻璃18(透明模型400)使用光(例如由激光、
水银蒸汽、弧光灯、或者其他有蓝光波长的光源，如日光产生)的单色波长来制作
接触性复制品。在本实施例中，使用的是激光。激光以一个小角度发散，穿过透明模型400传播，并蚀刻位于玻璃基片22上的感光保护膜表面20。在图6中，所述透明模型400位于感光保护膜板500前的垂直位置。所述感光保护膜板500由大约1.5微米厚的感光保护膜20平铺在玻璃22上形成。感光保护膜是一种感光性感光乳剂，例如由
马萨诸塞州的Rohm HassElectronic Materials of Marlborugh制造的Shipley 1800系列的感光保护膜，或者从美国AZ Electronic Materials、新泽西的Branchburg和日本东京的Shin Etsu Chemical可得到的感光保护膜AZ 1512。应当理解，所述感光保护膜的例子只是出于解释的目的，并不用于限制可用于本发明方法的感光保护膜。在一个实施例中，感光保护膜具有等于457nm的波长敏感性。
[0025] 透明模型400和感光保护膜板500相互之间保持接触。间隙30可能将所述透明模型400和感光保护膜板500分隔开。激光24指向所述透明模型400的玻璃18侧。当所述激光24和稍微位移的激光26照射穿过透明模型400(以及间隙30，如果存在的话)时，所述激光24和轻微位移的激光26从不同角度发生折射，使感光保护膜20受到激光26的曝光。光的不同折射部分之间的干涉在感光薄膜层20上产生了复杂的衍射图案。接着，具有曝光的隐藏衍射图像的感光保护膜板500被显影。受到激光26曝光的所述感光保护膜20的区域暴露在感光保护膜显影剂中会变得可溶，而那些没有受到激光26曝光的区域保持不可溶。间隙30可能是需要的，以保护感光保护膜板500；但是，间隙不是适当使用本方法所必需的。
[0026] 显影的感光保护膜平板500被镀银，并接着在镍中电镀。镀银和电镀的基片从玻璃基片22上剥离。感光保护膜材料在电镀过程中被破坏。从玻璃上剥离的镍银复制品(“银母版衬垫”或“祖母”)再次被镀。曾粘附在玻璃上的侧面，镀银的侧面，在镍中被电镀。新的镀镍表面从镍/银的基部上剥离以形成“金属母版衬垫”或者“母亲”。此电镀产品是母版衬垫10。所述银母版衬垫可能被用来制作多个母版衬垫10或者所述母版衬垫10可被用来制作更多的复制品(被称为“孩子”)。
[0027] 由此生成的镀镍母版凸印衬垫10，如图7所示，具有与样板T中的立体浮雕R相似的平的全息图像。另外的衬垫复制品被制成以用于传统高速全息凸印装置。生成的凸印衬垫10包括样板上的深层浮雕的光学图像，所述凸印衬垫虽然没有原件物理上的深度，但其具有相似的运动回放特性。
[0028] 本发明凸印衬垫及制作深层浮雕凸印衬垫的方法的优点对本领域的技术人员来说是显而易见的。本发明通过所述的衍射成像技术将深层浮雕结构
变形，以允许通过传统装置凸印模拟立体浮雕的全息图和深层结构的表面。本发明的方法也通过单个母版工具生产与终端产品一致的图案。各种实施例，包括结构化的和蚀刻的玻璃、凹雕和编织材料可使用本发明的方法制作。
[0029] 不管本说明书文本中是否有明确公开，此处提及的所有专利通过引用并入本
申请中。
[0030] 在本说明书中，词组“一个”应理解为同时包括单数和复数。反之，适当的时候，任何提及的复数应该包括单数。
[0031] 从上文来看，应当注意到在不脱离本发明精神和新颖性概念的范围的情况下，许多
修改和变化都能实现。应当理解，不应设计或推断对所述具体实施例的任何限制。本说明书意图通过所附的
权利要求书涵盖所有落在权利要求范围内的修改。
