CN106457874B - 带有安全元素的文档的在线制造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在线制造带有结构化安全元素的安全文档的方法和设备，其中通过一系列处理台(2、3、4、5、25、26)馈送文档衬底(1)的连续织网。所述处理台包括用于在施加于所述文档衬底(1)的辐射敏感涂层中形成结构化安全元素(17；37)的处理台(5)，以及至少一个用于向除了所述安全元素区域(16；36)之外的所述文档衬底(1)施加至少一个附加层(13、14、15；32)的处理台(25、26)。在用所述方法或设备制造的安全文档中，所述附加的一层或多层(13、14、15；32)具有组合厚度(7)，其优选地基本上等于所述结构化安全元素的高度(H)，或者与所述结构化安全元素(17、37)的高度相差预定量。

Description

带有安全元素的文档的在线制造

技术领域

本发明涉及带有用作防伪措施的安全元素的文档。具体来说，本发明涉及带有一体式安全元素的文档和一种用于“在线”制造这些安全文档的方法和设备。

背景技术

在安全文档领域，安全元素的使用是公认的。一个这种类型的安全元素是光学可变装置(OVD)，这是一种外观会改变的安全特征或装置。当把纸币倾斜时和/或当观察者相对于OVD的观察角度改变时，OVD提供光学可变效应。也可以通过将验证装置在安全特征或装置上对准，借此来改变OVD的图像。可以通过印刷区域(例如，用金属油墨或七彩油墨印刷的区域)、通过压印区域和通过印刷特征与压印特征的组合来提供OVD。OVD也可以通过衍射装置(例如衍射光栅或体积全息图)提供，并且可以包括微透镜和柱状透镜的阵列。

基于透镜的安全装置是一种光学可变装置(OVD)。Rudolf L.Van Renesse的《Optical Document Security(光学文档安全)》(第3版，ISBN1-58053-258-6，2005年出版)第162页和163页中对于布置成柱状透镜阵列以制造OVD的圆柱形微透镜做过说明。柱状透镜阵列是在聚合物衬底中模制的一系列圆柱形的微透镜。微透镜阵列可以放置在印刷图像和标记上，从而使得当从不同的角度观察时，会看到下伏标记的不同的图像。这种技术也能用于球面的或者部分球面的微透镜和微型图像，以通过莫尔放大产生放大图像，并且在从各种角度观察下伏图像时产生深度或移动的错觉。

例如微透镜阵列和例如衍射光栅和体积直方图之类其它类型的OVD的安全元件通常与安全文档的其余部分分开制造，然后施加于文档衬底以完成安全文档。例如OVD形成为聚合物衬底中的重复图案，并且卷成卷轴。然后，在完全分开的处理中将OVD施加于安全文档的其余部分上的指定区域。

遗憾的是，微透镜结构以及例如体积直方图之类的其它类型的带有结构化表面的安全元素必须具有让安全文档的厚度明显局部增加的高度或轮廓。在安全装置占据的区域中，厚度一般能增加大约30％或更多。当安全文档堆叠在彼此顶上时，这个局部的厚度增加变成复合的。类似地，如果安全元素施加于安全文档的连续织网，然后被卷成卷轴，则卷轴会快速形成较大偏心，这样会在制造过程中造成下游的问题。卷轴中的变形会导致织网中的一些松弛区域以及织网中的张力过大的区域，在这些区域，织网可能会破裂或者显示出“受压粘连”的征兆。受压粘连在两个表面在压力下受到带动而彼此密切接触的位置发生，并且由于压力表面缠绕或者范德瓦尔力(Van der Waal forces)的作用，表面之间的粘合水平增加到需要明显的力才能将其分开的程度。有时候这个力可能会超过两个表面的粘结强度，从而导致这些表面中一个或更多个表面破裂。

如果安全文档是分开的薄片的堆叠，则在通过薄片运输系统馈送或传递这些薄片时，该堆叠中的厚度变化会形成混乱状态。如果安全文档是纸钞，则现金发行与处理机器中的钞票的堆叠将形成楔形形状，这样会限制任何一个时间能处理的钞票的数量。堆叠的一些部分可以有规律地旋转180°以便制造平整器(flatter)形式的堆叠。然而，如果OVD在钞票的中间附近，则转动堆叠的一些区部往往在平整堆叠时不太有效。

楔形的堆叠会限制同一时间能处理的钞票的数量，并且增加处理成本。在堆叠内旋转钞票，会引入钞票鉴定方面的复杂度和困难度。此外，与能在单个“在线”制造处理中形成的类型的安全装置相比，如果与文档的其余部分分开生产OVD，会大幅增加生产成本。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种制造带有结构化安全元素的安全文档的方法，其中，所述方法包括：

(a)提供在一侧上具有第一表面和在相反侧上具有第二表面的文档衬底；

(b)向文档衬底的第一表面上的安全元素区域施加辐射敏感涂层；

(c)在辐射涂层中形成安全元素，该安全元素具有从第一表面延伸到一定高度的结构；

(d)向衬底除了安全元素区域之外的第一表面施加一个或更多个附加层；

(e)其中，该一个或更多个附加层具有组合厚度，组合厚度与安全元素结构的高度的差异小于安全元素结构的高度的50％和/或小于10μm。

附加的一层或多层的组合厚度优选地基本上等于安全元素结构的高度。在附加的一层或多层的组合厚度不同于安全元素结构的高度的情况下，差异优选地小于安全元素结构的高度的20％，更优选地小于安全元素结构的高度的15％，甚至更优选地小于安全元素结构的高度的10％。在一个尤其优选的实施方案中，预定数量小于5μm。

优选地，该制造安全文档的方法还包括：提供文档衬底作为连续织网；以及在加工方向上通过一系列处理台馈送该织网，以便施加辐射敏感涂层，在辐射敏感涂层中形成安全元素，并且施加一个或更多个附加层，从而使得带有安全元素和附加层的连续织网在处理台的下游收集在基本上圆柱形的卷轴中。

根据第二方面，本发明提供用于制造带有结构化安全元素的安全文档的设备，其包括一系列处理台，其中包括：衬底馈送台，用于馈送在一侧上具有第一表面和在相反侧上具有第二表面的文档衬底的连续织网；用于向文档衬底的第一表面上的安全元素区域施加辐射敏感涂层的处理台；用于在辐射敏感涂层中形成结构化安全元素的安全元素形成台，所述安全元素包括从第一表面延伸到一定高度的结构；以及用于向衬底除了安全元素区域之外的第一表面施加一个或更多个附加层的处理台，其中，该一个或更多个附加层具有组合厚度，组合厚度与安全元素结构的高度的差异小于安全元素结构的高度的50％和/或小于10μm。

所述方法或设备中的处理台中的一个或更多个处理台可以包括辊子组合件。优选地通过涂层施加辊子仅在安全元素区域中施加辐射敏感涂层。用于施加一个或更多个附加层的处理台还可以包括一个或更多个辊子，以便用印刷或层压处理，向第一表面施加至少一个乳浊层形式的一个或更多个附加层。

优选地通过例如柔版印刷、凹版印刷或丝网印刷之类的印刷处理施加辐射敏感涂层。

辐射敏感涂层可以是可压印的、可辐射固化的涂层，该涂层可以经过压印以形成带有例如衍射结构或透镜结构之类的浮雕结构的安全元素。在这种情况下，提供用于压印安全元素结构的压印台以及用于固化可辐射固化涂层的固化台。优选地在压印台处提供用于固化可辐射固化涂层的固化台，从而在与压印可固化涂层基本上相同的时间固化安全元素的压印结构。

优选地该可辐射固化涂层是可UV固化涂层，例如可UV固化的环氧树脂类涂层。

替代地，可以使用其它形式的可压印可固化涂层和固化系统，例如电子束(EB)可固化涂层或阳离子固化涂层。

优选地，经由与安全元素施加辊子接触而压印可固化涂层。优选地该可固化涂层在与安全元素施加辊子接触之前是液体。在可UV固化涂层的情况下，使压印涂层暴露于在第二表面上入射的UV辐射，该UV辐射可以透过半透明的或透明的聚合物层透射。

优选地，该安全元素辊子具有圆柱形的压印表面，该压印表面上完全覆盖着重复的安全元素结构图案。任选地，用分立的构造雕刻圆柱形的压印表面，该分立的构造成形为对应于安全文档上的分立的安全元素的形状。优选地，使用合适的剖面的金刚石触针雕刻安全元素施加辊子的圆柱形的压印表面。任选地，通过卷绕在辊子上的支撑表面上的金属垫片提供安全元素施加辊子的圆柱形的压印表面。

替代地，或另外地，辐射敏感涂层可以是光敏涂层，可以用合适范围的波长的辐射来照射该光敏涂层，以形成例如体积全息图、偏光安全装置或液晶安全装置之类的安全元素。在这种情况下，提供用于照射辐射敏感涂层的辐射源。

在施加辐射敏感涂层之前，可以让文档衬底的第一表面接受粘合促进处理。任选地，粘合促进处理选自：火焰处理；电晕放电处理；以及等离子处理。

该方法还可以包括，在施加辐射敏感涂层之前，向文档衬底的第一表面施加粘合促进层或底漆层。优选地，该粘合促进层使第一表面的表面能量比粘合促进层的表面能量升高至少五达因。在另一种优选形式中，第一表面的表面能量比粘合促进层的表面能量升高至少十达因。粘合促进层可以包括下面中的一个或更多个层：UV固化层；溶剂类层；以及水类层。优选地，在施加辐射敏感涂层之前，使粘合促进层干燥。

在一个实施方案中，安全元素结构包括至少一个聚焦元件。该至少一个聚焦元件可以是微透镜阵列，但是也可以提供例如衍射透镜、菲涅耳透镜和波带片之类其它形式的聚焦元件以形成安全元素结构。

该至少一个聚焦元件可以是圆柱形的或部分圆柱形的透镜的阵列。该圆柱形的或部分圆柱形的透镜可以基本上彼此平行地或者在多个不同的方向上延伸。替代地，该至少一个聚焦元件可以是微透镜阵列，其中透镜结构是球面的、部分球面的或非球面的微透镜。任选地，安全元素结构可以是这样的微透镜阵列：其中透镜结构是圆柱形的或部分圆柱形的微透镜与球面的、部分球面的或非球面的微透镜的组合。

在另一个实施方案中，安全元素包括例如衍射光栅或全息图之类的衍射结构。可以通过压印可辐射固化涂层以类似于压印透镜结构的形成方式形成衍射光栅。

在另一个实施方案中，可以通过用图案化的辐射来照射辐射敏感涂层，借此形成安全元素结构。在这个实施方案中，辐射敏感涂层可以是感光聚合物。

可以通过以下方式形成体积全息图：使用印刷和/或压印处理来施加辐射敏感涂层，并且用图案化的辐射来照射辐射敏感材料，以在辐射敏感涂层内记录体积全息图。我们的2014年4月24日提交的名称为“Volume Holograms for Security Documents(用于安全文档的体积直方图)”的澳大利亚临时申请No.2014901478描述了这样一种用于在结构化安全文档中产生体积全息图的方法。辐射敏感材料优选地是可印刷的感光聚合物。

在另一个实施方案中，安全元素包括偏光装置。可以通过施加辐射敏感涂层形成偏光装置，辐射敏感涂层经过图案化的辐射照射，以在辐射敏感涂层内施加偏光装置。在这个实施方案中，辐射敏感涂层可以是感光聚合物或光敏液晶层。

可以在用于在辐射敏感层中形成安全元素结构的处理台下游的另一个处理台处，向安全元素结构施加保护涂层。当安全元素是衍射结构或全息图时，尤其需要保护涂层。保护涂层优选地基本上是透明的，从而使得它不会影响安全元素的光学属性。

任选地，向第二表面施加一个或更多个第二表面涂层。任选地，附加的涂层是半透明的或透明的。任选地，附加的涂层包括作为标记染色和施加以供在安全文档上观察的至少一个层。任选地，该一个或更多个附加涂层包括在整个第一表面上除了安全元素区域之外连续的层。

在一个优选实施方案中，在对应于第一表面上的安全元素区域的区域中，向文档衬底的第二表面施加印刷层，其中，该印刷层带有形成有待透过安全元素观察的图像的一部分的标记。

根据本发明的另一个方面，提供一种通过本发明的第一方面的方法制造的安全文档。

根据本发明的另一个方面，提供一种安全文档，其包括：在一侧上具有第一表面和在相反侧上具有第二表面的文档衬底；置于第一表面的安全元素区域上的安全元素，该安全元素具有从第一表面延伸到一定高度的结构；以及文档衬底的第一表面上的一个或更多个附加层，但是安全元素区域除外；其中，该一个或更多个附加层具有组合厚度，组合厚度与安全元素结构的高度的差异小于安全元素结构的高度的50％和/或小于10μm。

附加的一层或多层的组合厚度优选地基本上等于安全元素结构的高度。在附加的一层或多层的组合厚度不同于安全元素结构的高度的情况下，差异优选地小于安全元素结构的高度的20％，更优选地小于安全元素结构的高度的15％，甚至更优选地小于安全元素结构的高度的10％。在一个尤其优选的实施方案中，差异小于5μm。

在一个实施方案中，安全元素结构包括至少一个聚焦元件。该至少一个聚焦元件可以是微透镜阵列，但是也可以提供例如衍射透镜、菲涅耳透镜和波带片之类其它形式的聚焦元件以形成安全元素结构。

该至少一个聚焦元件可以是圆柱形的或部分圆柱形的透镜的阵列。该圆柱形的或部分圆柱形的透镜可以基本上彼此平行地或者在多个不同的方向上延伸。替代地，该至少一个聚焦元件可以是微透镜阵列，其中透镜结构是球面的、部分球面的或非球面的微透镜。任选地，安全元素结构可以是这样的微透镜阵列：其中透镜结构是圆柱形的或部分圆柱形的微透镜与球面的、部分球面的或非球面的微透镜的组合。

在另一个实施方案中，安全元素包括例如衍射光栅、全息图或体积全息图之类的衍射结构。

在另一个实施方案中，安全元素包括偏光装置和/或液晶装置。

优选地，从例如双向拉伸定向聚丙烯之类的透明的或半透明的聚合材料形成文档衬底。施加于衬底的第一表面的附加的一层或多层优选地是乳浊层，在安全元素区域中省去乳浊层，以形成容纳安全元素的窗口或半窗区域。乳浊层优选地是可以在印刷处理中施加的油墨的乳浊涂层。替代地，附加的一层或多层可以是基本上不透明的材料的层，例如被层压或以其它方式固定至衬底的纸或不透明的塑料材料。

在一个实施方案中，安全元素区域采用跨安全文档上的条纹的形式。任选地，安全元素区域是安全文档的分立的区域。任选地，该分立的区域采用图形设计的形式。

优选地，安全文档还包括在对应于第一表面上的安全元素区域的区域中施加于第二表面的印刷层，其中，印刷层带有有待透过安全元素观察的图像的一部分的标记。在安全元素是聚焦元件阵列的情况下，印刷标记可以包括对应微型图像的阵列。

优选地，安全文档是纸币。

本领域的技术人员将容易明白，本发明允许经由在线制造处理而不是背景技术部分中论述的分开的处理或平行的处理，来生产带有例如光学可变装置(OVD)之类安全元素结构的安全文档。当印刷例如纸币之类安全文档时，生产量非常高，而且强烈地倾向于印刷到进料辊子与收集辊子之间的连续织网上。通过根据本发明产生包括安全元素结构的整个安全文档，通过消除收集辊子上的非圆柱形的卷轴形成，借此允许在线制造。鉴于这一点，单个在线制造处理在生产安全文档方面提供了明显的时间和成本效率。此外，本发明还提供不仅仅是简单的条纹或基本几何形状的贴片的形状的安全元素结构、而是更奇异复杂的形状的安全元素结构的在线制造。

本发明的在线制造技术允许安全元素结构周围的层堆积，从而大幅减少或消除文档厚度的任何局部增加。应当明白的是，例如第二表面层中的窗或半窗开口内的厚度的局部减小，不会导致与局部厚度增加相关联的问题。

本发明的在线处理还允许与安全文档的其它特征精确对齐地定位安全元素结构。这样会进一步增加未来的伪造者面临的技术难题。

安全文档或代币

本文中使用的安全文档和代币这个术语，包括所有类型的价值文档和代币以及身份文档，包括但不限于下面各项：货币物件，例如纸币和硬币、信用卡、支票、护照、身份证、证券和股票、驾驶执照、所有权凭证、旅行文档(例如飞机票和火车票)、门禁卡和入场券、出生、死亡和婚姻证明，以及成绩单。

本发明尤其是但不排他地适用于例如纸币之类的安全文档或代币或者例如身份证或护照之类的身份文档，其由衬底上施加一个或更多个印刷层形成。

安全元素

本文中使用的安全装置或特征这个术语包括大量意在保护安全文档或代币以防伪造、复制、更改或篡改的安全装置、元件或特征中的任一种。安全装置或特征可以提供在安全文档的衬底中或衬底上，或者提供在施加于基础衬底的一个或更多个层中或一个或更多个层上，并且可以采用多种多样的形式，例如嵌入在安全文档层中的安全线；例如荧光油墨、发光油墨和磷光油墨、金属油墨、七彩油墨、光致变色油墨、热致变色油墨、感湿变色油墨或压电变色油墨之类的安全油墨；印刷和压印特征，包括浮雕结构；干涉层；液晶装置；透镜和柱状透镜结构；光学可变装置(OVD)，例如衍射装置，包括衍射光栅、直方图、体积直方图和衍射光学元件(DOE)。

衬底

本文中使用的衬底这个术语是指形成安全文档或代币用的基础材料。基础材料可以是纸或其它纤维材料，例如纤维素、塑料或聚合材料，包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双向拉伸定向聚丙烯(BOPP)；或者两种或更多种材料的合成材料，例如纸与至少一种塑料材料或两种或更多种聚合材料的层压材料。

透明窗口和半窗

本文中使用的窗口这个术语是指与施加印刷物的基本上不透明区相比在安全文档中的透明的或半透明的区域。窗口可以是完全透明的，使得窗口允许基本上不受影响地透光，或者窗口可以是部分地透明的部分地半透明的，从而允许透光，但是不允许通过窗口区域清楚地看到物体。

窗口区域可以形成在具有至少一个透明的聚合材料层和施加于透明的聚合物衬底的至少一侧的一个或更多个乳浊层的聚合物安全文档中，窗口区域的形成方式是通过在形成窗口区域的区中省去至少一个乳浊层。如果乳浊层是施加于透明衬底的两侧，则可以通过在窗口区域中在透明衬底的两侧上省去乳浊层，借此形成完全透明的窗口。

部分透明的或半透明的区域，下文中称为“半窗”，可以形成在两侧上具有乳浊层的聚合物安全文档中，形成的方式是通过在窗口区域中省去安全文档的仅一侧上的乳浊层，使得“半窗”不是完全透明的，但是允许一些光通过，而不允许透过半窗清楚地观察物体。

替代地，有可能由例如纸或纤维材料之类的基本上不透明的材料形成衬底，透明塑料材料制成的插件插入到纸或纤维衬底中的切口或凹处中，以形成透明的窗口或半透明的半窗区域。

可压印可固化油墨

本文中使用的可压印可固化油墨这个术语是指任何这样的油墨、喷漆或其它涂层：它可以在印刷处理中施加于衬底，并且可以在软的状态下压印，以形成浮雕结构并且经过固化而固定压印浮雕结构。固化处理不是发生在压印可固化油墨之前，而是固化处理有可能发生在压印之后，或者发生在与压印步骤基本上相同的时间。可固化油墨优选地是能通过例如紫外线(UV)辐射之类的辐射固化的可辐射固化油墨。替代地，可辐射固化油墨可以通过例如电子束或X光之类的其它形式的辐射固化。

可辐射固化油墨优选地是由透明树脂材料形成的透明的或半透明的油墨。这样的透明的或半透明的油墨尤其适合于印刷透光安全元素，例如子波长光栅、透射衍射光栅和透镜结构。

在一个尤其优选的实施方案中，透明或半透明的油墨优选地包括丙烯酸类可UV固化透明可压印喷漆或涂层。

这样的可UV固化喷漆可以从各种制造商处获得，包括Kingfisher Ink Limited，UVF-203型紫外线产品或类似产品。替代地，可固化可压印涂层可以基于其它固化系统，例如EB固化系统或阳离子固化系统。

已经发现，本文中使用的可辐射固化油墨和喷漆尤其适合于压印微型结构，包括例如衍射光栅和直方图以及微透镜和透镜阵列之类的衍射结构。然而，它们也可以用例如非衍射光学可变装置之类更大的浮雕结构压印。

油墨优选地通过紫外线(UV)辐射基本上同时压印和固化。在尤其优选的实施方案中，在凹版印刷处理中基本上同时施加和压印可辐射固化油墨。

优选地，为了适合于凹版印刷，辐射敏感涂层的粘性基本上在从大约20到大约175厘泊并且更优选地从大约30到大约150厘泊的范围内。可以通过测量从Zahn Cup#2排出喷漆需要的时间来确定粘性。20秒排出的样本的粘性为30厘泊，而63秒排出的样本的粘性为150厘泊。

对于有些聚合物衬底，可能在施加辐射敏感涂层之前，必须向衬底施加中间层，以改善油墨形成的压印结构与衬底的粘合性。中间层优选地包括底漆层，并且更优选地底漆层含有聚乙烯亚胺。底漆层还可以含有交联剂，例如多官能异氰酸酯。本发明中适合使用的其它底漆的例子包括：端羟基聚合物；端羟基聚酯基共聚物；交联或者非交联的羟化丙烯酸酯；聚氨酯；以及UV固化阴离子或阳离子丙烯酸酯。合适的交联剂的例子包括：异氰酸酯；聚氮丙啶；锆络合物；乙酰丙酮铝；三聚氰胺；以及碳化二亚胺。

附图说明

现在将仅参照附图举例描述本发明，其中：

图1是用于在线制造带有安全元素结构的安全文档的设备的示意性表示；

图2是带有基于透镜的安全装置形式的安全元素结构的安全文档的示意性剖视图；

图3是带有全息图形式的安全元素结构的安全文档的示意性剖视图；以及

图4是带有体积全息图形式的安全元素结构的修改后的安全文档的示意性剖视图。

具体实施方式

参照图1，图中示意性示出了用于在线制造安全文档的设备27。在包括辊子组合件的第一处理台2处，使例如聚丙烯、PET等等半透明的或透明的材料的连续织网接受粘合促进处理。合适的粘合促进处理是火焰处理、电晕放电处理、等离子处理或类似处理。粘合促进处理会升高安全文档衬底1的表面能量，从而使得第一表面11(见图2)的能量比粘合促进层的能量大不止5达因并且优选地不止10达因，粘合促进层接下来被施加于文档衬底1的第一表面11。

在包括辊子组合件的第二处理台3处施加粘合促进层28。合适的粘合促进层是特别适合于促进可UV固化涂层与聚合物表面粘合力的粘合促进层。粘合促进层可以具有UV固化层、溶剂类层、水类层或者这些层的任何组合。优选地，粘合促进层具有典型地含有聚乙烯碘的底漆层。底漆层还可以含有交联剂，例如多官能异氰酸酯。适合本发明中使用的底漆的例子包括：端羟基聚合物；端羟基聚酯类共聚物；交联或者非交联的羟化丙烯酸酯；聚氨酯；以及UV固化阴离子或阳离子丙烯酸酯。合适的交联剂的例子包括：异氰酸酯；聚氮丙啶；锆络合物；乙酰丙酮铝；三聚氰胺；以及碳化二亚胺。

底漆的类型选择成最适合于辐射敏感涂层以形成安全元素。所选择的底漆应当不会对最终形成的安全元素17；37(图2和图3)的光学属性造成很大影响。

在也包括辊子组合件的第三处理台4处，将辐射敏感涂层施加于粘合促进层28的经过干燥的表面。辐射敏感涂层可以经由柔版印刷、凹版印刷或丝网印刷处理施加。

辐射敏感涂层仅仅施加于第一表面11上的有待定位OVD 16的安全元素区域22(见图2和图3)。安全元素区域22可以采用条纹、简单的几何形状形式或者更复杂的图形设计形式的分立的贴片的形式。

当辐射敏感涂层仍然是液体时，在第四处理台5处对其进行处理以形成安全元素结构17；37(图2和图3所示)。

在一个实施方案中，处理台5包括压印辊子6。压印辊子6具有圆柱形的压印表面23，用于将例如透镜结构17(图2)之类的安全元素结构压印到可UV固化油墨形式的辐射敏感涂层中。圆柱形的压印表面23具有表面浮雕构造，其对应于有待形成的安全元素结构的形状。在一个实施方案中，表面浮雕构造可以在加工方向上、横向于加工方向、或者与加工方向成任何角度的多个方向上定向微透镜17。微透镜17可以是圆柱形的、部分圆柱形的、球面的、部分球面的、非球面的或替代设计，或者是各种类型的微透镜结构的组合。替代地，压印辊子6的圆柱形的压印表面23可以具有表面浮雕构造，以便将衍射结构或其它压印OVD结构压印到可UV固化油墨中。

压印辊子6的圆柱形的压印表面23可以具有表面浮雕构造的重复图案，或者浮雕结构构造可以局部化成对应于文档衬底1上的安全元素区域22的形状的各个形状。压印辊子6可以具有通过适当的剖面的金刚石触针形成的表面浮雕构造，或者可以通过提供在压印辊子6上的至少一个金属垫片提供表面浮雕构造。至少一个金属垫片可以经由胶带、磁带、夹钳、或其它适当的安装技术附接。

在处理台5处，通过UV辊子24使衬底上的可UV固化油墨与压印辊子6的圆柱形的压印表面23紧密接触，从而使得液体可UV固化油墨流到圆柱形的压印表面23的表面浮雕构造中。在这个阶段，使可UV固化油墨暴露于透过衬底层1透射的UV辐射。可以透过UV辊子24的表面透射UV辐射。UV辊子24优选地具有内部UV灯，以及在至少一些区域中对于UV透明的辊子表面。

通过谨慎地选择可UV固化材料和/或辐射源，有可能在在线制造处理的较晚阶段形成安全元素结构。辐射强度必须是充分的，能穿透可UV固化油墨与辐射源之间的所有的层。例如，有可能使用电子束固化或金属掺杂微波排放灯作为辐射源。替代地，可UV固化油墨可以含有感光引发剂，其被调谐成吸收来自适当的光源的发光。

UV滚筒24和压印滚筒6可以使用对齐装置以将辐射敏感涂层与文档衬底1上的安全元素区域22精确地对齐。本申请人的WO2008/031170中更详细地描述了用于在衬底1上的指定安全元素区域22中将压印滚筒与辐射敏感涂层精确对齐的合适的方法。

对于施加于文档衬底1的安全元素结构17，在包括另外的辊子组件25和26的下游处理台处施加一个或更多个附加层。附加层可以是透明的或者染色的涂层，并且作为部分涂层、作为连续涂层或者这两种涂层的组合施加。在一种优选的方法中，附加层是施加于衬底1的一个或两个表面的乳浊层，但是安全元素结构的区域中除外。

图2示意性地示出了根据本发明的方法制造的安全文档10，其形成有带有微透镜阵列的透镜结构形式的压印安全元素结构17。该安全文档包括聚合材料、优选地双向拉伸定向聚丙烯(BOPP)制成的透明衬底，其具有第一表面11和第二表面12。乳浊层13、14和15施加于第一表面，这些乳浊层具有组合总厚度T。在安全元素结构17施加于第一表面11的窗口区域16中，省去乳浊层。压印安全元素结构17的微透镜具有高度H。

在优选实施方案中，乳浊层13、14和15的组合厚度T优选地基本上等于安全元素结构17的高度H。在压印安全元素结构17的高度H与乳浊层13、14和15的组合厚度T之间存在任何差异的情况下，该差异小于安全元素结构的高度的50％，优选地小于安全元素结构的高度的20％，更优选地小于安全元素结构的高度的15％，甚至更优选地小于安全元素结构的高度的10％。该差异优选地小于10μm。在一个尤其优选的实施方案中，差异小于5μm。

如图2所示，在窗口区域19中省去施加于衬底1的相反侧上的第二表面12的乳浊层20、21。窗口区域19与第一表面上的窗口区域16基本上重合。图2所示的窗口区域19小于窗口区域16，但是应当明白的是，窗口区域16和19的相对尺寸和位置可以改变。在一个优选实施方案中，窗口区域的尺寸相同。

印刷层18可以在窗口区域19中施加于衬底的相反侧上的第二表面12。印刷层19可以形成能通过安全元素结构17可见的一个图像或多个图像。当压印安全元素结构是微透镜阵列时，印刷区域19可以包括对应的微型图像的阵列。

在替代实施方案中，辐射敏感涂层可以是光敏聚合物，在处理台5处提供的辐射源用于使用图案化的辐射照射辐射敏感涂层，以在辐射敏感涂层中形成安全元素结构37(见图3)。在这种情况下，安全元素结构可以包括体积全息图、偏光装置或液晶装置。

图3示出了安全文档30，其包括透明的聚合物衬底1，透明的聚合物衬底1带有形成在施加于衬底的第一表面11的辐射敏感涂层31中的安全元素结构37，例如体积全息图、偏光装置或液晶装置。任选的保护涂层35施加于安全元素结构37上。安全元素结构37，包括任选的保护涂层31，具有高度H，高度H典型地可以在从大约10μm到大约30μm的范围内。至少一个乳浊层32施加于第一表面11，但是形成安全元素37的辐射敏感涂层31施加于第一表面11的窗口区域36中除外。虽然图3中仅示出一个乳浊层32，但是应当明白的是，如参照图2所述，两个或更多个乳浊层可以施加于第一表面。至少一个乳浊层32具有厚度T。

在优选实施方案中，(多个)乳浊层32的厚度T优选地基本上等于包括保护涂层35的安全元素结构37的高度H。在安全元素结构37的高度H与(多个)乳浊层32的厚度T之间存在任何差异的情况下，该差异小于安全元素结构的高度的50％，优选地小于安全元素结构的高度的20％，更优选地小于安全元素结构的高度的15％，甚至更优选地小于安全元素结构的高度的10％。该差异优选地小于10μm。在一个尤其优选的实施方案中，差异小于5μm。

如图3所示，至少一个乳浊层34施加于衬底1的相反侧上的第二表面12，以完全罩盖第二表面12，从而在半窗中提供安全元素结构。

图4示出了类似于图3的实施方案的修改后的实施方案，对于相应部分使用相应的元件符号。图4的实施方案与图3的实施方案的差别在于，在窗口区域39中省去至少一个乳浊层34。窗口区域39与第一表面上的窗口区域36基本上重合。图4所示的窗口区域39与窗口区域16的尺寸相同，但是应当明白的是，窗口区域16和19的相对尺寸和位置可以改变。

使得一个或更多个附加层13、14、15；32的组合厚度T与安全元素结构的高度H之间的任何差异保持小于H的50％，优选地小于H的20％，更优选地小于H的15％，甚至更优选地小于H的10％，并且小于10μm，更优选地小于5μm，会大幅减少安全元素结构的局部厚度增加，并且允许文档10的连续织网卷绕到收集辊子上。在基本上圆柱形的卷轴中收集文档10，能避免一般与用例如基于透镜的装置和体积直方图之类的安全元素结构鉴定的文档的在线制造相关联的受压粘连和其它织网张力问题。类似地，根据本发明的安全文档能够形成单独的薄片的堆叠并且维持基本上平坦的轮廓。这样能减少薄片馈送系统的问题，并且无需使堆叠的相等部分旋转180°。

本领域的技术人员将明白，文档中的局部的厚度减小或凹处不存在与厚度或高度增加的区域相同的缺点。如图2和图4所示，与安全元素结构16相反的相应区域19；39具有窗口区域39，其通过在安全元素结构的区域中省去乳浊层20、21；34而形成。这个窗口区域39与整体安全文档相比相对较小。堆叠带有局部凹处的文档将不会得到楔形形状的堆叠；只有堆叠内的在薄片馈送系统或在线制造处理中无关紧要的小空隙。另外，根据本发明制造的安全文档还允许取款机和现金处理机中更高效地堆叠完成的安全文档，并且对人为干预的需要更少。

本领域的熟练技术人员将容易认识到不偏离本发明的广义概念的精神和范围的对所描述的实施方案的许多变动和修改。

Claims (38)

1.一种制造带有结构化安全元素的安全文档的方法，所述方法包括：

(a)提供在一侧上具有第一表面和在相反侧上具有第二表面的文档衬底；

(b)向所述文档衬底的所述第一表面上的安全元素区域施加辐射敏感涂层；

(c)在所述辐射敏感涂层中形成结构化安全元素，所述安全元素具有从所述第一表面延伸到一定高度的结构；

(d)向所述衬底除了所述安全元素区域之外的所述第一表面施加一个或更多个附加层；

(e)其中所述一个或更多个附加层具有组合厚度，所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的50％和/或小于10μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度基本上等于所述安全元素结构的所述高度，或者其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的20％，或者其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于5μm。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的15％。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的10％。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括：

提供所述文档衬底作为连续织网；以及

在加工方向上通过一系列处理台馈送所述织网，以便施加所述辐射敏感涂层，在所述辐射敏感涂层中形成所述安全元素结构，并且施加所述一个或更多个附加层，从而使得带有所述安全元素和所述附加层的所述连续织网在辊子组合件的下游收集在基本上圆柱形的卷轴中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中通过印刷处理施加所述辐射敏感涂层。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述印刷处理是柔版印刷、凹版印刷、凹雕印刷或丝网印刷。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感涂层是可压印可固化涂层，其被压印和固化以形成带有浮雕结构的安全元素。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述可压印可固化涂层是可辐射固化涂层。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述可压印可固化涂层是可UV固化涂层。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述安全元素是从透镜、聚焦元件阵列和/或衍射结构中选择的光学可变装置(OVD)。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感涂层是光敏涂层，其受到合适范围的波长的辐射照射以形成所述安全元素结构。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述光敏涂层是感光聚合物涂层。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述安全元素结构是体积全息图、偏光装置和/或液晶装置。

15.根据权利要求1所述的方法，其中在施加所述辐射敏感涂层之前，使所述文档衬底的所述第一表面接受粘合促进处理。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在施加所述辐射敏感涂层之前向所述文档衬底的所述第一表面施加粘合促进层或底漆层。

17.根据权利要求1所述的方法，其中向所述安全元素结构施加保护涂层。

18.一种用于制造带有结构化安全元素的安全文档的设备，其包括一系列处理台，包括：

用于馈送在一侧上具有第一表面和在相反侧上具有第二表面的文档衬底的连续织网的衬底馈送台；

用于向所述文档衬底的所述第一表面上的安全元素区域施加辐射敏感涂层的处理台；

用于在所述辐射敏感涂层中形成结构化安全元素的安全元素形成台，所述安全元素包括从所述第一表面延伸到一定高度的结构；

用于向所述衬底除了所述安全元素区域之外的所述第一表面施加一个或更多个附加层的处理台，其中所述一个或更多个附加层具有组合厚度，所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的50％和/或小于10μm。

19.根据权利要求18所述的设备，其中所述辐射敏感涂层是可压印可固化涂层，并且所述安全元素形成台包括压印台，用于压印所述辐射敏感涂层，以形成带有浮雕结构的安全元素，并且所述安全元素形成台包括固化台，用于固化所述压印辐射敏感涂层。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述浮雕结构是透镜、聚焦元件阵列和/或衍射结构。

21.根据权利要求18所述的设备，其中所述辐射敏感涂层是光敏涂层，并且所述安全元素形成台包括用于使用图案化的辐射来照射所述辐射敏感涂层的构件。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述光敏涂层是感光聚合物涂层。

23.根据权利要求18到22中任一项所述的设备，还包括粘合促进台，用于在施加所述辐射敏感涂层之前使所述衬底接受粘合促进处理。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述粘合促进台包括用于在施加所述辐射敏感涂层之前向所述衬底的所述第一表面施加粘合促进层或底漆层的构件。

25.根据权利要求18到22中任一项所述的设备，还包括涂层施加台，用于向所述安全元素结构施加保护涂层。

26.根据权利要求18到22中任一项所述的设备，其中所述设备中的所述处理台中的一个或更多个包括辊子组合件。

27.一种安全文档，其包括：文档衬底，其具有第一表面和第二表面；结构化安全元素，其置于所述第一表面的安全元素区域上，所述安全元素具有从所述第一表面延伸到一定高度的结构；以及所述文档衬底除了所述安全元素区域之外的所述第一表面上的一个或更多个附加层；其中所述一个或更多个附加层具有组合厚度，所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的50％和/或小于10μm。

28.根据权利要求27所述的安全文档，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度基本上等于所述安全元素结构的所述高度，或者其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的20％，或者其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于5μm。

29.根据权利要求28所述的安全文档，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的15％。

30.根据权利要求28所述的安全文档，其中所述附加的一层或多层的所述组合厚度与所述安全元素结构的所述高度的差异小于所述安全元素结构的所述高度的10％。

31.根据权利要求27或权利要求28所述的安全文档，其中所述安全元素结构包括至少一个聚焦元件，并且所述至少一个聚焦元件选自：微透镜、衍射透镜、菲涅耳透镜和波带片阵列；或者圆柱形的或部分圆柱形的透镜的阵列。

32.根据权利要求27或权利要求28所述的安全文档，其中所述安全元素结构包括至少一个聚焦元件，并且所述至少一个聚焦元件选自：其中透镜结构是球面的、部分球面的或非球面的微透镜的微透镜阵列。

33.根据权利要求27或权利要求28所述的安全文档，其中所述安全元素包括衍射结构，或者其中所述安全元素包括偏光装置和/或液晶装置。

34.根据权利要求33所述的安全文档，其中所述衍射结构是衍射光栅或全息图。

35.根据权利要求33所述的安全文档，其中所述衍射结构是体积全息图。

36.根据权利要求27或权利要求28所述的安全文档，其中所述文档衬底由透明或半透明的聚合材料形成，并且其中施加于所述衬底的所述第一表面的所述附加的一层或多层是乳浊层，在所述安全元素区域中省去所述乳浊层以形成包括所述安全元素的窗口或半窗区域，所述乳浊层包括油墨乳浊涂层，其在印刷处理中施加，或者基本上不透明的材料的层。

37.根据权利要求36所述的安全文档，其中所述透明或半透明的聚合材料是双向拉伸定向聚丙烯。

38.根据权利要求36所述的安全文档，其中所述基本上不透明的材料是以层压或者以印刷方式固定到所述衬底的纸或不透明的塑料材料。