第五章 全息印刷技术

　　随着光学技术的发展，80年代在印刷工业领域出现了一项新的印刷工艺，能够在二维载体上清楚并且大量地复制出三维图像，这项新印刷工艺就是全息印刷技术。

　　全息印刷（Hoolgraphic Printing）是以全息摄影为基础发展起来的。1948年英国物理学家丹尼斯·加柏(Denis Gabor)发明了全息照相术，所谓全息照相就是能记录与再现物体三维立体信息的照方法。因为当时没有理想的光源，故全息摄影技术的发展基本上处于停滞状态。直到1960年激光问世以后，由美国E·N·Leith和J·V·Pahieta二人在1963年以激光为光源制成世界上第一张全息照片证实了加柏的理论以后，才使全息摄影技术的研究和开发迅速发展起来。而本世纪60年代末70年代中以来相继研制成的能在自然光照环境下观察再现像的彩虹全息、真彩色三维彩虹全息和全息模压等技术为全息印刷技术奠定了基础。

　　全息照相与普通照相不同。普通照相通过照相镜头或摄影机镜头把景物上各点反射来的光记录在感光底片上。感光底片上记录的只是光的强弱（即光线的振幅）。由于光化学作用，使感光底片上的乳胶呈现墨白图像。因为普通照相仅把景物散射光的振幅记录下来，所以得到的是与真实物体相差很大的二维图像。而全息照相是用激光干涉的方法把物体散射光波的振幅和位相全部以干涉条纹的形式记录了下来，即将物体的全部信息（如文字、图案或三维物体的外形）记录在一种载体上。简单地形容，全息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。光栅可以有三种类型：透光与不透光相间的条纹：表面上凹凸起伏的沟槽（或称浮雕型条纹）和物质密度大小相间的透明条形物。正是这些似乎毫无规则的光栅记录着物体的信息。当光束以一定角度照射在全息图上的光栅处，则物体信息将以一定光的形式从全息图上释放出来，人眼迎着这些再现光去看，你好像通过窗户观看窗外的景物一样，可以从照片周围各个侧面观察到逼真的、立体的和光耀夺目的景的立位图像或色彩可变的图像，这与普通照片的平面像有本质的不同。

　　全息图的复制有多种方法，其中拷贝法和模压法是全息印刷的主要复制方法。特别是模压全息，是采用具有浮雕型光栅的全息图作为压模，在塑性较强的薄膜表面压出浮雕型光栅，从而实现大批量复制全息图的技术。

　　全息印刷是把由激光摄影记录下来的全息图像，大量复制在特定的承印材料上的技术。全息印刷工艺过程流程可用下列框图表示。

第一节 全息商标的防伪性

　　通常所指的全息防伪标识，就是记录有代表某种商品的特定图案及文字的全息图，全息图能起到防伪作用的主要原因为：

　　第一，全息图的制作和复制技术含量高，需专门人才，工艺复杂且设备昂贵。全息照相本身属于一种高新技术，它不仅需要高质量的防震台、激光器和各种光学零件以及专门的化学物品，更重要的是需要有熟练掌握技术、有丰富的经验的专业人员进行操作，才能制出合格的全息图母版。全息图上的光栅密度通常为1000线/mm，起伏高度零点几μm，因此要求电铸工艺极为讲究。而要将如此精细的光栅通过模压压制在塑料薄膜上或拷贝法大量复制，没有高精度、高质量的模压设备和全息图片拷贝机，更是无从谈起。此外一套模压全息生产线的投资是较大的。因此从技术、人员、工艺、设备及投资数额的角度来看，制作全息商标的难度是较大。与仅靠简陋的设备用手工操作也能生产出产品的普通印刷技术相比，全息印刷品避免了容易被人复制的缺陷。

　　第二，全息图本身特性决定其具有难以仿制的特性。现在大多数模压防伪标识是关于一个或多个二维平面图案的彩虹全息图利用全息图可再现三维立体图像的特性，可以将两个（或更多个）平面图案沿纵向分层记录在全息图中，这样再现的是不同深度上的平面图像，互相间有遮挡的关系。由于彩虹全息图具有再现图像颜色可变的性质，可以采用假彩色编码技术，使不同图案或同一图案中不同部分再现出不同的颜色。因为全息图本身是密度极高的复杂光栅，因此即便是同一个人在异地用同样的图案也无法制出光栅完全相同的两块全息图，而不同的人就更不能制造出来。这种差最为明显的表现为再现图像分层深度和色彩分布的不同，池然也包括衍射效率、视角和信噪比等指标的不同。所以即便是有了合套设备及技术，仿制别家的模压全息防伪标识，也是一件不容易的事情。但是，麻烦的事情是伪品与真品的差别有时很难用人眼观察出来，因此要求我们必须采用更高级的全息照相技术。

　　第三，加密全息、三维全息和真彩色全息等技术的引入。利用特殊的光学编码技术可以在全息图中进行加密，这些全息图或者可以使再现物体的大小随人眼到全息图的距离改变而变化，或者在全息图的某一点上贮存另外的信息，或者全息图本身由计算机制图而成，等等。用特别的三维物体模型作为目标的全息图，再现的是与原物完全相同的方体图。真彩然全息则可以再南与客观物体颜色一致的二维或三维图像。由于以上各项的技术含量更高，因此更不易被仿制。

　　上面我们仅从全息照相工艺的角度分析了全息图的不易仿制性。然而，现实当中有这样的一种做法，即用揭下的模压全息图上去掉铝层的薄膜作为母版，电铸出金属模版，然后上机进行模压复制。虽然，如此做成的模压全息图其衍射效率、信噪比等指标与真品相经会有所下降，但结局是，尽管在全息照相时用足了防仿手段，也难逃被人轻而易举仿制出来的厄运。为了解决这个问题人们创造了下述方法。

　　第四，用防揭型和烫印型两种电化铝薄膜制作模压全息图。防揭型（又称一次性）模压全息图的基本结构为：中央很薄的树脂层的下表面镀有铝层，它们经模压变形成为光栅的载体：树脂层上表面与最上层的聚酯材料薄膜之间分为离层，涂在铝层下表面的压敏胶可将整个模压全息图也承受物粘贴在一起。当全息图被揭时，上层聚酯材料薄膜将与树脂层分离而被剥落下来，同时将粘下部分铝层。揭下的聚酯材料膜上根本没有光栅，而留在承受物上的全息图历残缺不全已遭破坏，因此根本无法进和仿制。烫印型全息图结构与防揭型基本一样，不同的是前者的最上层聚酯材料膜与树脂层间的分离在烫印遇热时产生很好的分离性，而涂在最底层的势敏胶在遇热受压时则产生很强的粘接性，这样带有光栅的铝层及树脂层将紧密完整地粘在承受物上，而且根本无法被揭下。可惜的是烫印型电化铝膜在我国尚无法批量生产。

　　上面我们扼要地阐述了全息防伪功能。但是，从哲学的角度来讲，世界上既不存在无坚不摧的矛，也不存在攻不可破的盾，像所有其他事物一样，防伪与伪造之间始终存在这样一种矛盾的关系。要使全息印刷包装具备比用其他印刷方式高得多的防伪性能，就需要在全息制版、印刷工艺、材料制作等各方面不断研究和开发新技术，研制新产品。当然生产全息防伪标识的厂家遵守职业道德，健全法律意识，加强管理，是一个十分重要的方面。

[时间：2001-08-08  作者：张逸新 唐正宁 钱军  来源：《防伪印刷》·第五章 全息印刷技术]