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全息印刷,特殊的防伪印刷工艺


导读:全息印刷又称为激光彩虹全息印刷,它是随着光学技术的发展而出现的一种特殊的印刷工艺,能够在二维载体上再现三维图像。具有保密、防伪性,可再现原物的基本形状,因此具有防伪、装饰等用途。

 

全息照相的基本原理

 

由于现有的记录介质只对光强有响应,而对位相变化无反应,因此,要记录光波的位相,就需要设法把位相关系转换成光强(即振幅)变化。

 

由于干涉条纹的光强分布和形状与两个相干光束的振幅和位相是密切相关的,因此在全息照相中巧妙地利用了光的干涉原理达到了同时记录包括光波位相和振幅在内的全部信息的目的。普通照相是采用一步成像方法,即将被物体表面反射、散射或辐射出的光通过透镜(照相机镜头)一次成像于感光胶片上,经过显影、定影等冲洗工序处理后便可以直接获得物体的像。

 

全息照相是采取一种全新的两步成像技术。

 

第一步是全息记录过程,即拍摄和制备全息照片(亦称全息图);

 

第二步是全息再现过程,即重现物像。(亦称彩虹全息图)

 

简单说,摄影所得到的全息图是一张薄片,其上布满了密密麻麻以致于人眼无法辨认清楚的、形状复杂的相间条纹结构,这种条纹结构通常称为光栅。

 

 

激光全息照相原理(干涉记录、衍射再现) 

 

 

1)利用干涉法拍摄全息图(全息照片)激光发生器激发出的激光束经分光镜一分为二。

 

一束作为物理光束,照射到被拍摄物体上,经过物体的反射,在预定位置的特种感光胶片上留下物体的光信息;另一束作为参考光,经过反射及扩束镜组后,直接照射到感光胶片上。两束光在感光片上叠加产生干涉,感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息。人眼直接去看这种感光的底片,只能看到像指纹一样的干涉条纹,但如果用激光去照射它,人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。干板上记录的是干涉条纹,而不是物体的像。因此,全息图在普通光源下看到的外观仅为干涉条纹。

 

 2)激光全息图的再现原理

 

将记录有物体全部信息的全息干板进行暗室处理后,再用一束激光束照射,激光经过干板上干涉条纹的衍射,人眼通过干板可以看到一个与原物体形状一样的像(虚像),同时在以干板为对称的地方还有一个与原物体完全相同的像(实像)。
 

3)利用衍射原理将全息图上的信息再现(激光彩虹全息图片的制作)

 

激光全息照片的再现需要参考光束的照射,即在特定的条件下才能观察到,而在普通白光下不能再现。为了在普通白光下也能观赏物体的全貌(激光全息图),需要进一步制作彩虹全息图像。

 

 

激光彩虹全息图片在普通白光下(不需要激光作为光源)即可再现,可见光中的每一种波长的光都可以被图片上的干涉条纹衍射,由于衍射的角度各不相同,因此在不同的方位欣赏图片时,就会看到不同色彩的原物图像。

 

 

4)特点:保密、防伪性

 

全息图有白光显像技术和激光显像技术两种类型,激光显像必须在激光下才能看到全息图像。

 

全息制版常用的激光器:He—Ne激光器、He—Cd激光器、Ar+一Cd激光器、Ar+激光器、Kr+激光器、红宝石激光器、Na3+:YAG激光器等。

 

全息记录材料 

1)记录材料的选择一是记录波长(有单波长记录和多波长记录两种),要考虑记录材料的灵敏波长。二是全息图的类型(有透射全息图和反射全息图两种)。要考虑记录材料的厚度。 

 

2)常用的全息记录材料

 

 卤化银乳胶感光材料

是一种常用的全息记录材料,具有灵敏度高、光谱响应宽、分辨率高等优点,但衍射效率和信噪比低。
 

重铬酸盐明胶感光材料

具有高分辨率、高衍射率和高信噪比的优点,但感光度低、对环境温湿度敏感,生成的图像不稳定,有一定的毒性(铬对人体有害)。 

 

感光性高分子材料

具有灵敏度高、衍射率高、光谱响应宽、加工方便、贮存稳定的优点。由于这些优点非常适合全息记录材料的要求,因此这种材料是目前全息记录材料研究和开发的重点。 

 

光致抗蚀剂

适合记录浮雕型相位全息图的光敏记录材料,具有灵敏度高、衍射率高的特点。当然,不同的光致抗蚀剂,其性能也存在一定的差别。

 

光导热塑性塑料

是一种浮雕型相位记录材料,其优点是对可见光敏感,衍射率高,能够重复使用,是一种比较理想的平面全息记录材料,但它的分辨率低。

 

全息模压工艺
 

拍摄全息图→涂布导电层→电铸镍版→剥离→压印复制→真空镀铝 →涂布复合→分切

 

1、全息摄影全息摄影是是指拍摄成制版用的原版的整个工艺过程。主要包括全息图正稿的拍摄、激光彩虹全息图拍摄和制版用原版的制作三个环节。

 

1)全息图正稿

 

 

2)彩虹全息图

以全息图正稿为物像,靠光的衍射达到记录介质上。

 

 

3)光刻原版制作

以彩虹全息图作为复制用原稿与光致抗蚀膜密合,用激光曝光后经显影,在光致抗蚀膜上则形成凹凸状的干涉条纹,这就是光刻原版。

 

 2、全息模压版制作也叫电铸镍版,是压印用的印刷版,类似于凸版。不同的是全息模压版属于热压技术。由于印刷版具有较高的分辨率,一般在1000l/mm以上,其他方法很难满足,目前主要采用电铸方法。模压版的制作主要包括涂布导电层、电铸镍版和剥离。

 

3、模压印刷将全息金属模版加热到一定的温度,以一定的压力在热塑性材料上压印,这样就将全息金属模版上的精细浮雕条纹转印到了热塑性的表面,待冷却定型和分离之后,热塑性材料的表面上就形成了与全息金属模版完全相同的条纹,这就是复制出的模压全息图。

 

全息图转印
 

1、蒸镀反射层为了使激光彩虹全息模压图片便于在白光下观看,并且使其光泽鲜亮,更具观赏性,可以在压印好的薄膜上用真空蒸镀一层铝膜构成反射层,以提高膜的反射率,一般镀层厚度在40~50nm,制成不透明的激光彩虹全息模压防伪标识。

 

2、转印转印是用间接手法借助于带有全息图像的转印材料,在物体上印出图像的复制方式。主要用于需要大量复制全息产品的场合。

 

转印一般有两种方法:不干胶贴合法和热冲压转印法。

 

1)不干胶贴合法

即将全息标识制作成不干胶的形式,以方便使用。一般是在铝层上再涂布一层压敏胶,并复合一层剥离层(防粘纸),制成不干胶型全息标识。

 

 

2)热冲压转印法

热冲压转印技术由“制造转印膜”和“热冲压转印”两个工序组成。制造转印膜这种转印膜也称为烫印型激光全息膜。制造转印膜是以精密模压机生产的卷筒膜全息图为基础,由复合机来完成的。首先需要在模压全息图的片基上表面复合一层离型层和一层基底材料。
 

 

热冲压转印(烫印过程)

热冲压转印是由专用的设备完成的,它的基本工作过程是:利用光电定位装置使转印膜上的全息图与被转印材料(承印材料)重合并精确定位。然后用加热的金属模向下冲压,使热固性树脂与被转印材料(承印材料)黏合在一起,同时使离型层以下部分与基底分离。热冲压设备(烫印设备)与一般的电化铝烫印设备基本相同。

 

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