專利名稱：印刷具有蘊(yùn)藏信息的郵票的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷具有蘊(yùn)藏信息的郵票。
可以通過照相凹版、凹版印刷、膠版印刷、和橡膠版印刷來印刷郵票。官方郵票一般是使用照相凹版方法印刷的。因為照相凹版方法產(chǎn)生的圖像具有極高的分辨率，超過大部分普通的印刷機(jī)。照相凹版方法是一種凹版印刷方法。它利用蝕刻進(jìn)入銅柱內(nèi)的用于產(chǎn)生圖像的下凹或表面和代表非印刷區(qū)的銅柱的非蝕刻表面。銅柱在一個油墨池中旋轉(zhuǎn)，銅柱的蝕刻區(qū)拾取油墨并將油墨轉(zhuǎn)印到產(chǎn)生圖像的介質(zhì)上。照相凹版印刷被認(rèn)為是印刷高質(zhì)量的細(xì)密印跡或圖像的優(yōu)秀方法。
照相凹版印刷方法的高額裝置費(fèi)用(包括制造銅柱等)使其對于印刷少量郵票(例如約為10到1000的批量)很不經(jīng)濟(jì)。這將阻礙消費(fèi)者選擇一幅圖像并使用這幅圖像產(chǎn)生一張郵票。這還將阻礙消費(fèi)者從以前批準(zhǔn)的一批圖像中選擇一幅圖像并使用這個以前批準(zhǔn)的圖像產(chǎn)生一張郵票。
幾家公司(包括Pitney Bowes Corportion，Stamps.com,Neopost,和E-stamp Corporation)已經(jīng)開始提供辦公室或家用印刷機(jī)的郵政印刷技術(shù)。這以前是利用機(jī)械式郵政儀器進(jìn)行的。1999年，美國郵政服務(wù)中心(USPS)已經(jīng)強(qiáng)制性地用更加可靠的數(shù)字式電子儀器替換了這些機(jī)械式郵政儀器，通過國際互聯(lián)網(wǎng)能夠更好地監(jiān)督其中的信貸和支付。
郵票的一個問題是郵票的鑒別問題。安全郵遞或郵資信息可以印刷成條形碼的形式。條形碼可以是一維的或兩維的形式。美國專利4835713公開的安全信息擾頻成在印記內(nèi)的二進(jìn)制碼。這個安全信息印刷成由圓點(diǎn)構(gòu)成的一個陣列并可利用專用讀出器驗證。美國專利5413037公開的設(shè)備和方法通過使用封裝的熒光猝滅物質(zhì)加強(qiáng)了機(jī)械式郵政儀器的安全性。一種封裝的熒光物質(zhì)與用來印刷郵票的紅色熒光油墨混合。
本發(fā)明的一個目的是提供一種郵票，在郵票圖像中蘊(yùn)藏信息。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種不可見的蘊(yùn)藏信息，可以利用這種蘊(yùn)藏信息在郵票的圖像中攜帶安全性、支付或信貸和地址信息。
這些目的是通過一種數(shù)字式印刷設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備響應(yīng)于具有多個像素的數(shù)字圖像在一個受印體(receiver)上印刷具有不可見的蘊(yùn)藏信息的郵票圖像，所說的每個像素都具有至少一個像素值和蘊(yùn)藏的輸入信息，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備包括a)用于接收數(shù)字圖像和輸入信息的裝置；b)包括多個有孔的可剝離部分的受印體，或者是一個郵政信封；c)響應(yīng)于輸入信息和數(shù)字圖像用于利用輸入信息修改數(shù)字圖像中預(yù)定數(shù)目像素的像素值從而使輸入信息蘊(yùn)藏在數(shù)字圖像中的裝置；d)用于按照具有蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像在受印體上印刷郵票圖像的裝置，其中，隨后可能提取的蘊(yùn)藏信息對于無儀器幫助的人的眼睛是不可見的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，諸如安全信息之類的信息可以蘊(yùn)藏在郵票的圖像中。蘊(yùn)藏的信息不會改變郵票的圖像內(nèi)容，并且對于眼睛又是不可見的。因此提高了安全性。蘊(yùn)藏的信息可以利用掃描器或軟件提取。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)是，可以將諸如安全性、郵費(fèi)或郵遞信息之類的郵政信息作為蘊(yùn)藏信息印刷在郵票圖像區(qū)域內(nèi)，不再需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣的郵票上的附加區(qū)域，或者不再需要用于印刷條形碼的郵件或任何其它專用的郵政安全標(biāo)記的郵政用部分。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是，印刷蘊(yùn)藏信息使用和印刷郵票相同的印刷機(jī)，因此減少了在現(xiàn)有技術(shù)中需要使用的熒光劑或IR染料。
本發(fā)明還有一個優(yōu)點(diǎn)是，它與不同類型的數(shù)字式印刷機(jī)都是兼容的，如熱阻式印刷機(jī)、噴墨印刷機(jī)、或激光印刷機(jī)。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點(diǎn)是，蘊(yùn)藏信息容易被一個系統(tǒng)提取，這個系統(tǒng)應(yīng)該能夠有選擇地顯示蘊(yùn)藏信息或郵票圖像或它們二者的組合。


圖1是一個部分示意圖，表示按照本發(fā)明的一個熱阻式印刷機(jī)；圖2表示圖1的供墨輸送帶(donor web)設(shè)計，其中包括不同顏色的染料和疊層補(bǔ)片(lamination patch)；圖3表示一個受印體紙(receiver sheet)，攜帶由圖1的熱阻式印刷機(jī)印刷的可以剝離的郵票圖像，這樣的郵票圖像具有蘊(yùn)藏信息；
圖4表示郵政信封的設(shè)計，包括郵遞地址和從圖3的受印體紙上剝下的郵票，這個郵票具有蘊(yùn)藏信息；圖5是一個系統(tǒng)方塊圖，表示本發(fā)明的具有按照蘊(yùn)藏信息的郵票的信息蘊(yùn)藏和印刷；圖6表示從具有蘊(yùn)藏信息的一個受印體上印刷的一個圖像上提取蘊(yùn)藏信息的一個提取系統(tǒng)。
針對用于印刷攜帶郵票圖像的郵票的一個數(shù)字式印刷設(shè)備描述本發(fā)明，其中印有具有蘊(yùn)藏信息的圖像。在本發(fā)明中，術(shù)語“郵票”指的是要附著到郵政信封上的受印體紙，或印在郵政信封上的郵政標(biāo)記。郵票攜帶鑒定過的郵票圖像，其中包括圖像和郵資數(shù)額。術(shù)語郵政信封將被理解為包括可通過郵局傳遞的任何物品，它還包括其它的物品，如信件或禮物。
參照附圖1，舉例說明一個數(shù)字式印刷機(jī)10，它是按照本發(fā)明的一個熱阻式印刷機(jī)，包括一個印刷頭組件12、用于供應(yīng)和輸送供墨輸送帶17的一個供盤14和一個收盤16。印刷頭組件12包括多個電阻加熱元件，每個電阻加熱元件都可在受印體紙28上印刷圖案元素。供墨輸送帶17涂有彩色材料，這些彩色材料通過印刷頭組件12可以轉(zhuǎn)印到受印體紙28上。為了得到最佳的圖像質(zhì)量并且引起用戶的最大注意力，彩色材料在本發(fā)明中最好是染料微小顆粒。可以理解，許多其它形式的數(shù)字式印刷機(jī)也可與本發(fā)明兼容使用，代替數(shù)字式印刷機(jī)10。例如，數(shù)字式印刷機(jī)10可以是噴墨印刷機(jī)、電子照相印刷機(jī)(或激光印刷機(jī))、激光熱敏印刷機(jī)或鹵化銀數(shù)字式印刷機(jī)。
數(shù)字式印刷機(jī)10還包括一個壓帶輥(roller platen)18，用于在印刷期間提供壓力并且理順受印體紙28和供墨輸送帶17；一對壓緊輥20和22，用于驅(qū)動受印體紙28；一個受印體盤24，用于存放和提供受印體紙28；一個受印體盤30，用于在輸送期間引導(dǎo)受印體紙28。受印體紙28包括一個彩色(染料)接收層，這個接收層在熱和壓力的作用下能夠從供墨輸送帶17接收彩色。受印體紙28最好還包括一個基片和多個可剝離的受印體部分300(其中包括彩色接收層)(圖3)?？蓜冸x的受印體部分300可以在其上形成郵票圖像后從基片上剝離下來。優(yōu)選地，數(shù)字式印刷機(jī)10是一種染料擴(kuò)散式(也稱之為染料升華式)印刷機(jī)，它能夠連續(xù)按色調(diào)印刷光學(xué)質(zhì)量的圖像。在本領(lǐng)域中眾所周知的是，熱阻染料擴(kuò)散式印刷機(jī)能夠提供光學(xué)質(zhì)量的圖像，這種圖像是其它普通熱轉(zhuǎn)印式印刷機(jī)不可能提供的。
在印刷過程中，受印體紙28從受印體盤24裝入。受印體紙28由壓緊輥20和22輸送經(jīng)過受印體導(dǎo)向件30，同時印刷頭組件12在一個“向上位置”，留下一個間隙，供受印體紙28在其下邊通過。在受印體紙28輸送到正確位置后，印刷頭組件12下降到一個“向下位置”，從而在印刷頭組件12、供墨輸送帶17、受印體紙28、和壓帶輥18之間形成一個壓迫界面(輥隙)。隨后，通過熱激勵染料微小顆粒從供墨輸送帶17擴(kuò)散到受印體紙28，印刷頭組件12在受印體紙28上印刷一個染料郵票圖像。染料郵票圖像320(圖3)是從與特定顏色平面內(nèi)的圖案內(nèi)容對應(yīng)的圖像狀圖案中每種顏色的補(bǔ)片(見圖2)轉(zhuǎn)印過來的。然后，均勻地將疊層材料從疊層補(bǔ)片210(圖2)轉(zhuǎn)印到印刷在受印體紙28上的染料圖像320上(圖3)。在受印體紙28上的疊層可以保護(hù)印刷的染料圖像不致形體磨損、形成手印和先褪色。攜帶染料郵票圖像320的受印體紙28最終由印刷頭組件12中排出。
在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5176458和5841459中還公開了熱阻式印刷的細(xì)節(jié)，這里參照引用了這兩個?？墓_內(nèi)容。
在受印體紙28內(nèi)的可剝離的受印體部分300上印刷的圖像(圖3)可以包括可見信息，例如發(fā)行的國家、面額(郵資)、其它的郵政標(biāo)記，如存儲在郵政當(dāng)局的數(shù)據(jù)庫中的圖像。印在可剝離的受印體部分300上的圖像還可以包括經(jīng)郵政當(dāng)局批準(zhǔn)的用戶選擇的或用戶產(chǎn)生的圖像和注解。個人選擇或個人產(chǎn)生的圖像對于許多用戶都是有吸引力的。
現(xiàn)在參照附圖2，供墨輸送帶17包括一系列彩色染料補(bǔ)片200，其中有黃色(Y)、品紅色(M)、青色(C)、和黑色(K)。通常包括一個疊層補(bǔ)片210(L)，用于在受印體紙28上的已經(jīng)印刷上的染料郵政圖像310(見圖3)的上方提供一個保護(hù)片。使用每一組Y、M、C、K、L補(bǔ)片(200，210)(圖3)在受印體紙28上產(chǎn)生一組彩色染料郵票圖像320。
在圖3中更加詳細(xì)地表示出圖1和2的受印體紙28。受印體紙28包括一個或多個有孔的可剝離的受印體部分300。按如以上所述的方法，在每個可剝離的受印體部分300上都印有一個染料郵票圖像，從而通過數(shù)字式印刷機(jī)10形成可剝離的郵票320。
按照本發(fā)明，郵票圖像310還包括不可見的蘊(yùn)藏信息，例如安全性信息、郵資信息、用戶的信貸信息、可以存儲在計算機(jī)存儲器或印刷機(jī)存儲器內(nèi)的印刷機(jī)序列號、郵遞日期、和郵遞地址信息。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是，這些信息可以利用相同的印刷機(jī)印在和郵票圖像相同的位置。印刷這種蘊(yùn)藏信息不需要任何附加的途徑或材料，例如紅外染料、紫外染料、磁性染料、或額外的著色劑(油墨或染料供體)。蘊(yùn)藏信息還不需占據(jù)郵票圖像以外的附加空間，這和現(xiàn)有技術(shù)中的郵政條形碼不同。
在形成染料郵票圖像310以后，從受印體紙28上剝下一張可剝離的郵票320，并將其粘貼到一個郵政信封400上，如圖4所示。郵政信封400包括一個郵遞地址410和粘貼的可剝離的郵票320。優(yōu)選地，可剝離的郵票320在背面包含自粘膠，因此不需要粘合劑就可以將其粘貼到郵政信封400上。
按照本發(fā)明，可以將具有蘊(yùn)藏信息的郵票圖像直接印在一個郵件上，郵件可以是一個信封，或者是包含郵遞物品的容器。
現(xiàn)在描述印刷具有蘊(yùn)藏信息的郵票圖像310的方法。在圖5中，計算機(jī)500被認(rèn)為是包括一個中央處理單元(CPU)和存儲設(shè)備。計算機(jī)500至少要完成兩個操作圖像處理510和蘊(yùn)藏信息520。至少一個CPU和至少一個存儲器是提供方塊510中的圖像處理和方塊520中的蘊(yùn)藏信息必不可少的，但CPU和存儲器的數(shù)目可以不止一個。在方塊510圖像處理后，將處理的圖像存儲在存儲器中。數(shù)字圖像包括要印刷在郵票圖像310中的基本圖象內(nèi)容。輸入信息可以包括下述信息中的一個或多個安全性信息、用戶的信貸信息、可以存儲在計算機(jī)存儲器或印刷機(jī)存儲器中的印刷機(jī)序列號、郵遞日期、和郵遞地址信息。
在方塊510中對于圖像進(jìn)行處理，以提供處理過的數(shù)字圖像I(x,y)。圖像處理方塊510包括調(diào)節(jié)用于形成郵票圖像310的數(shù)字圖像與正確的圖象尺寸之比例，并且還包括色調(diào)比例的校準(zhǔn)、彩色映射、中間色調(diào)處理、和在印刷領(lǐng)域中眾所周知的印刷數(shù)字圖像的其他圖像處理。
在方塊520，通過修改處理過的數(shù)字圖像I(x,y)中預(yù)定數(shù)目的像素值，將輸入信息蘊(yùn)藏在處理過的數(shù)字圖像I(x,y)中，從而產(chǎn)生一個經(jīng)過修改的數(shù)字圖像I’(x,y)。
首先，使用輸入信息產(chǎn)生一個消息圖象M(x,y)。消息圖象M(x,y)例如可以包括與數(shù)字圖像有關(guān)的字母數(shù)字信息或圖形信息。還要利用一個隨機(jī)數(shù)發(fā)生器為每個相位分量產(chǎn)生的一個均勻的或平直的傅里葉幅度譜和一個相位譜，產(chǎn)生一個載波(carrier)圖像C(x,y)。要求用這個隨機(jī)相去分配消息圖象，以產(chǎn)生對于人眼是不可見的和不可讀出的消息。
然后，對于消息圖象M(x,y)和載波圖像C(x,y)進(jìn)行卷積，以形成一個擾頻(scrambled)信號S(x,y)。
S(x,y)=M(x,y)*C(x,y)(1)在方程(1)中，符號“*“表示卷積的數(shù)學(xué)運(yùn)算。具體來說，對于本發(fā)明，或者按空間域(圖像域)表示，或者按傅里葉頻率域表示，都能有效地完成圓周卷積(見“數(shù)字信號處理“，作者是AlanV.Oppenheim和Ronald W.Schafer,Prentice-Hall,Inc.,1975,101-115頁)。然后，將這個擾頻信號S(x,y)加到數(shù)字圖像I(x,y)上，從而產(chǎn)生一個攜帶蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像I’(x,y)I’(x,y)=I(x,y)+αS(x,y)(2)通過比例因子α來標(biāo)定擾頻信號S(x,y)，從而可以使蘊(yùn)藏信息的信號最大但同時又可以保證擾頻消息在修改的數(shù)字圖像I’(x,y)中的不可見性。這就是說，要對比例因子α的值進(jìn)行選擇，以使蘊(yùn)藏信號的最大幅度不超過預(yù)先規(guī)定的可見性的閾值。具體來說，α的值是由印刷參數(shù)確定的，例如位深度和在沒有蘊(yùn)藏信息的條件下印刷的郵票圖像310中的顆粒噪聲。為了改進(jìn)提取蘊(yùn)藏信息的可靠性，在一個彩色平面內(nèi)，對于每個經(jīng)過處理的數(shù)字圖像I(x,y)都可以疊加多個擾頻信號S(x,y)塊。
計算機(jī)500按照具有蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像I’(x,y)向數(shù)字式印刷機(jī)10送出電信號。隨后在方塊310印刷一個郵票圖像310，其中的郵票圖像310有了蘊(yùn)藏信息。在郵票圖像310上的蘊(yùn)藏信息對于沒有儀器幫助的人的眼睛是不可見的，隨后可以提取這個蘊(yùn)藏信息，如以下所述。
如圖6所示，通過一個提取系統(tǒng)600可以從印在一個受印體上的郵票圖像310上提取蘊(yùn)藏郵票圖像310中的信息。提取系統(tǒng)600包括一個掃描器610、一個處理器620、和一個顯示設(shè)備630。掃描器610在分散的像素位置掃描印刷的郵票圖像310，使印刷的郵票圖像310的光學(xué)密度值數(shù)字化，從而產(chǎn)生一個經(jīng)過掃描的郵票圖像I″(x,y)。
在處理器620中，可以從I″(x,y)提取蘊(yùn)藏信息。使經(jīng)過掃描的圖像I″(x,y)與載波圖像C(x,y)交叉相關(guān)，以產(chǎn)生一個包括蘊(yùn)藏信息在內(nèi)的提取后的消息圖象M’(x,y)，表述如下M’(x,y)=I″(x,y)C(x,y)≈M(x,y)(3)其中代表圓周交叉相關(guān)。
顯示設(shè)備630可以選擇性地顯示對應(yīng)于提取的蘊(yùn)藏信息和經(jīng)過掃描的郵票圖像I″(x,y)的人可以讀出的信息，從而用戶可以確定與郵票圖像310有關(guān)的可靠性和所有的安全性信息?？梢燥@示或印刷上述的提取信息，以便核實(shí)和印刷的郵票圖像310有關(guān)的可靠性、郵資、用戶信貸、印刷機(jī)識別符、郵遞日期、郵遞地址。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字式印刷設(shè)備，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備響應(yīng)于具有多個像素的數(shù)字圖像在一個受印體上印刷具有不可見的蘊(yùn)藏信息的郵票圖像，所說的每個像素都具有至少一個像素值和蘊(yùn)藏的輸入信息，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備包括a)用于接收數(shù)字圖像和輸入信息的裝置；b)包括多個有孔的可剝離部分的受印體；c)響應(yīng)于輸入信息和數(shù)字圖像用于利用輸入信息修改預(yù)定數(shù)目的數(shù)字圖像中像素的像素值使輸入信息蘊(yùn)藏在數(shù)字圖像中的裝置；d)用于按照具有蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像在受印體上印刷郵票圖像的裝置，其中，隨后可能提取的蘊(yùn)藏信息對于無儀器幫助的人的眼睛是不可見的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于印刷裝置是一個熱阻式印刷機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于印刷裝置是一個噴墨印刷機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括一個提取系統(tǒng)，用于將印刷在受印體上的郵票圖像數(shù)字化，從數(shù)字化圖像提取蘊(yùn)藏信息，和用于顯示對應(yīng)于提取的蘊(yùn)藏信息的人眼不可讀出的信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，提取系統(tǒng)包括用于將受印體上的郵票圖像數(shù)字化的一個掃描器，用于從數(shù)字化圖像提取蘊(yùn)藏信息的一個處理器和一個顯示設(shè)備，處理器有選擇地向顯示設(shè)備提供提取的圖像，或數(shù)字化圖像，或二者的組合，以便觀察。
6. 一種數(shù)字式印刷設(shè)備，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備響應(yīng)于具有多個像素的數(shù)字圖像在一個受印體上印刷具有不可見的蘊(yùn)藏信息的郵票圖像，所說的每個像素都具有至少一個像素值和蘊(yùn)藏的輸入信息，所說的數(shù)字式印刷設(shè)備包括a)用于接收數(shù)字圖像和輸入信息的裝置；b)作為一個郵政信封的受印體；c)響應(yīng)于輸入信息和數(shù)字圖像用于利用輸入信息修改數(shù)字圖像中預(yù)定數(shù)目的像素的像素值使輸入信息蘊(yùn)藏在數(shù)字圖像中的裝置；d)用于按照具有蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像在受印體上印刷郵票圖像的裝置，其中，隨后可能提取的蘊(yùn)藏信息對于無儀器幫助的人的眼睛是不可見的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于印刷裝置是一個熱阻式印刷機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于印刷裝置是一個噴墨印刷機(jī)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括一個提取系統(tǒng)，用于將印刷在受印體上的郵票圖像數(shù)字化，從數(shù)字化圖像提取蘊(yùn)藏信息，和顯示對應(yīng)于提取的蘊(yùn)藏信息的人眼不可讀出的信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，提取系統(tǒng)包括用于將受印體上的郵票圖像數(shù)字化的一個掃描器，用于從數(shù)字化圖像提取蘊(yùn)藏信息的一個處理器和一個顯示設(shè)備，處理器有選擇地向顯示設(shè)備提供提取的圖像，或數(shù)字化圖像，或二者的組合，以便觀察。
全文摘要
公開了一種數(shù)字式印刷設(shè)備,所說的數(shù)字式印刷設(shè)備響應(yīng)于具有多個像素的數(shù)字圖像在一個受印體上印刷具有不可見的蘊(yùn)藏信息的郵票圖像,所說的每個像素都具有至少一個像素值和蘊(yùn)藏的輸入信息。數(shù)字式印刷設(shè)備接收數(shù)字圖像和輸入信息。受印體包括多個有孔的可剝離部分或一個郵政信封。該設(shè)備響應(yīng)于輸入信息和數(shù)字圖像,用于利用輸入信息修改數(shù)字圖像中預(yù)定數(shù)目的像素的像素值使輸入信息蘊(yùn)藏在數(shù)字圖像中,并且按照具有蘊(yùn)藏信息的經(jīng)過修改的數(shù)字圖像在受印體上印刷郵票圖像,其中,隨后可能提取的蘊(yùn)藏信息對于無儀器幫助的人的眼睛是不可見的。
文檔編號H04N1/387GK1295931SQ00133150
公開日2001年5月23日 申請日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月25日
發(fā)明者X·溫, C·W·鴻辛格 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司