-
Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitsmerkmal für ein Sicherheitselement,
ein Sicherheitspapier oder einen Datenträger, das einen
Träger aufweist, in den eine oder mehrere durchgehende Öffnungen
eingebracht werden sollen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitsmerkmals sowie
ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie einen Datenträger mit
einem solchen Sicherheitsmerkmal.
-
Ausweiskarten,
wie beispielsweise Kreditkarten oder Personalausweise, werden oft
mittels Lasergravur mit einer individuellen Kennzeichnung versehen.
Auch das Erzeugen durchgehender Öffnungen in Wertdokumenten
durch Laserschneiden ist seit Längerem bekannt. So ist
beispielsweise in der Druckschrift
DE 43 34 848 C1 ein Wertpapier mit einer
von einer transparenten Abdeckfolie verschlossenen fensterartigen
Durchbrechung beschrieben, die durch einen Laserschneidevorgang
erzeugt werden kann.
-
Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
Sicherheitselemente, Sicherheitspapiere und Datenträger
der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Nachahmungssicherheit
weiter zu verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Ein entsprechendes Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier
sowie ein Datenträger mit einem solchen Sicherheitsmerkmal
sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß der
Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, dass
- – der Träger
zumindest im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen mit
einem lasermodifizierbaren Markierungsstoff versehen wird,
- – durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen
in den Träger eingebracht werden, und dass
- – der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich
der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert
wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Herstellung
eines Sicherheitsmerkmals, das in einem separaten Sicherheitselement
zum Aufbringen auf oder zum Einbringen in einen Datenträger,
in einem Sicherheitspapier oder einer Sicherheitsfolie für
die Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen, oder in einem
Datenträger, wie etwa einer Banknote, Ausweiskarte oder
dergleichen, vorliegen kann. Wesentlich ist dabei lediglich, dass
das Sicherheitselement, Sicherheitspapier oder der Datenträger
einen Träger für das Sicherheitsmerkmal bereitstellt,
in den die eine oder mehreren durchgehenden Öffnungen eingebracht
werden. Auch wenn nachfolgend der Einfachheit halber meist von Öffnungen
in der Mehrzahl gesprochen wird, versteht sich stets, dass erfindungsgemäß auch
nur eine einzige Öffnung in dem Träger vorgesehen
sein kann.
-
Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann,
wie nachfolgend im Detail erläutert, je nach der konkreten
Verfahrensführung eine genaue, hochgenaue oder sogar perfekte
Passerung von durchgehenden Öffnungen und lasermodifiziertem
Nahbereich erreicht werden. Wie aus den unten stehenden Ausführungen
deutlich wird, kann der Markierungsstoff nicht nur im unmittelbar
an die Öffnung anschließenden Randbereich der Öffnung
modifiziert werden, der lasermodifizierte Bereich kann aufgrund
der Eigenschaften der Wechselwirkung von Laserstrahlung und Markierungsstoff
auch einen gewissen kleinen Abstand von der Öffnung aufweisen.
Die Wendung "Nahbereich der Öffnungen" schließt
daher neben dem Randbereich der Öffnung, der unmittelbar
an die Öffnung anschließt, auch einen Bereich
ein, der mit einem gewissen kleinen Abstand nahe an der Öffnung
liegt. Der kleine Abstand kann je nach Anwendung einige zehntel
Millimeter oder auch einige Millimeter betragen.
-
In
einer ersten Erfindungsvariante wird der lasermodifizierbare Markierungsstoff
beim Einbringen der durchgehenden Öffnungen in den Träger durch
den Schneidlaserstrahl selbst modifiziert. Wie weiter unten genauer
erläutert, wird dabei ausgenutzt, dass die Laserenergie
in einem äußeren Bereich des Profils des Schneidlaserstrahls
ausreicht, um gleichzeitig mit dem Laserschneidevorgang den im Randbereich
bzw. im Nahbereich der zu schneidenden Öffnung angeordneten
Markierungsstoff zu modifizieren. Auf diese Weise ist automatisch
eine perfekte Passerung von Öffnungen und lasermodifiziertem
Randbereich bzw. Nahbereich gewährleistet.
-
Alternativ
können in einer weiteren Erfindungsvariante im selben Arbeitsgang
durch ein Lasermodul einerseits mit höherer Laserleistung
die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht werden
und andererseits mit niedrigerer Laserleistung der lasermodifizierbare
Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert
werden. Da beide Schritte im selben Arbeitsgang durchgeführt werden,
wird eine hochgenaue Passerung von Öffnungen und lasermodifiziertem
Nahbereich erzielt. Unter einer hochgenauen Passerung wird dabei
eine Passerung mit einem Versatz von weniger als 0,4 mm, insbesondere
von weniger als 0,2 mm oder sogar von weniger als 0,1 mm verstanden.
Die Passerung weist diese hohe Genauigkeit vorzugsweise in allen
Richtungen auf.
-
Gemäß einer
weiteren Erfindungsvariante können durch ein erstes Lasermodul
die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht
werden und durch ein zweites Lasermodul der lasermodifizierbare
Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert
werden, wobei das erste und zweite Lasermodul durch dasselbe Steuersignal
gesteuert werden. Durch den Einsatz von zwei Lasermodulen für
die beiden Bearbeitungsschritte wird eine besonders hohe Produktionsgeschwindigkeit
und durch die Verwendung desselben Steuersignals für beide
Lasermodule zugleich eine genaue Passerung ermöglicht.
Der Versatz beträgt bei einer solchen genauen Passerung
weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,3 mm. Die Passerung
weist diese Genauigkeit vorzugsweise in allen Richtungen auf.
-
Um
den Träger mit dem Markierungsstoff zu versehen, wird dieser
in einer vorteilhaften Erfindungsvariante auf seiner Oberfläche
mit dem Markierungsstoff beschichtet, beispielsweise durch ein Druckverfahren.
Nach einer anderen ebenfalls vorteilhaften Variante der Erfindung
wird der Markierungsstoff in das Volumen des Trägers eingebracht. Dafür
stehen je nach Trägermaterial verschiedene Verfahren zur
Verfügung.
-
Ist
der Träger aus Papier gebildet, kann der Markierungsstoff
mit Vorteil schon bei der Blattbildung der Papiermasse beigemischt
werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin,
den Markierungsstoff in einem Tauchbad in das Volumen des Papiersubstrats
einzubringen oder das Papiersubstrat in einer Leimpresse mit dem
Markierungsstoff zu imprägnieren. Ist der Träger
aus einer Kunststofffolie gebildet, kann der Markierungsstoff gleichfalls
bereits bei der Herstellung der Folie oder nachträglich
durch einen Imprägnierungsschritt in das Volumen der Folie
eingebracht werden.
-
Der
Markierungsstoff wird erfindungsgemäß zumindest
im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen vorgesehen.
Da der Markierungsstoff jedoch erst durch die Beaufschlagung mit
Laserstrahlung modifiziert wird, kann er ohne Weiteres auch in einem weiten
Umfeld um die Öffnungen oder sogar im gesamten Träger
vorliegen. Liegt der Markierungsstoff beispielsweise im gesamten
Träger vor, kann er selbstverständlich in einem
anderen Bereich des Sicherheitselements, Sicherheitspapiers oder
Datenträgers auch zur Erzeugung eines weiteren Sicherheitsmerkmals
eingesetzt werden, beispielsweise zur Erzeugung einer individuellen
Kennzeichnung in einem weiteren Arbeitsschritt.
-
Als
Markierungsstoff kommen mit Vorteil Stoffe infrage, deren sichtbare
Farbe durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert
wird. Hierzu können beispielsweise thermoreaktive Farbpigmente,
wie etwa Ultramarinblau verwendet werden. Mit Vorteil können
auch Markierungsstoffe eingesetzt werden, deren Infrarot-absorbierende
Eigenschaften oder deren magnetische, elektrische oder lumineszierende
Eigenschaften durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert
werden. Sicherheitsmerkmale mit Öffnungen mit einem derartigen
lasermodifiziertem Nahbereich können insbesondere für
die maschinelle Echtheitsprüfung eingesetzt werden. Auch der
Einsatz einer Kombination verschiedener Markierungsstoffe kommt
in Betracht, beispielsweise um sowohl eine visuelle als auch eine
maschinelle Echtheitsprüfung des Sicherheitsmerkmals zu
ermöglichen.
-
Bei
einer vorteilhaften Verfahrensführung werden durch den
Laserschnitt im Träger durchgehende Öffnungen
mit schräger Schnittkante erzeugt. Eine schräge
Schnittkante kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden,
dass der Laserstrahl beim Erzeugen der Öffnungen unter
einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen des
Trägers geführt wird. Je nach ge wähltem
Schnittwinkel lässt sich dabei die Größe
des Modifikationsbereichs einstellen, wie weiter unten genauer erläutert.
-
Die
durchgehenden Öffnungen können insbesondere in
Form von Perforationen, Schnitten oder ausgedehnten Fensterbereichen
erzeugt werden. In einer konkreten Ausführungsform eines
Sicherheitsmerkmals werden besonders einfache Strukturen erzeugt,
indem mit dem Laserstrahl eine Mehrzahl kreisrunder durchgehender Öffnungen
mit einem kreisrunden lasermodifizierten Markierungsstoff – Nahbereich
hergestellt werden. Derartige Strukturen können über
ihre visuelle und taktile Wirkung hinaus durch geeignete Erkennungsroutinen
auch als Kopierschutz-Konstellationen eingesetzt werden.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit
dem Laserstrahl Öffnungen von gegenüberliegenden
Seiten des Sicherheitselements her eingebracht werden. Insbesondere können
mit dem Laserstrahl erste Öffnungen von einer ersten Seite
des Sicherheitselements her und zweite Öffnungen von einer
zweiten gegenüberliegenden Seite des Sicherheitselements
her eingebracht werden, wobei sich die ersten und zweiten Öffnungen
zu einem im Durchlicht erkennbaren Gesamtbild ergänzen.
Je nach gewünschtem Effekt kann dabei beispielsweise vorgesehen
sein, dass die ersten Öffnungen bzw. ihre modifizierten
Nahbereiche im Auflicht nur von der ersten Seite sichtbar sind. Auch
die zweiten Öffnungen bzw. ihre modifizierten Nahbereiche
können im Auflicht nur von der zweiten Seite her sichtbar
sein. Dies kann beispielsweise durch sehr kleine Löcher
und/oder eine entsprechende Beschichtung des Sicherheitselements
mit einem Markierungsstoff erreicht werden. Im Durchlicht treten
dagegen unabhängig von der Nahbereichsmodifikation sowohl
die ersten als auch die zweiten Öffnungen in Erscheinung
und bilden ein Gesamtbild.
-
In
allen Erfindungsvarianten kann der lasermodifizierbare Markierungsstoff
in einem unmittelbar an die zu erzeugenden Öffnungen anschließenden Randbereich
der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert
werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Erfindungsvariante werden als lasermodifizierbarer
Markierungsstoff lasermodifizierbare Effektpigmente eingesetzt.
Derartige Effektpigmente stehen dem Fachmann mit unterschiedlichen
Eigenschaften, insbesondere bezüglich ihrer Körperfarbe,
dem Farbumschlag unter Lasereinwirkung, der Schwellenergie und der
benötigten Laserwellenlänge zur Verfügung.
Auch Effektpigmente, die bei Laserbestrahlung nicht (nur) ihre sichtbare
Farbe, sondern ihre Infrarot-absorbierenden, magnetischen, elektrischen
oder lumineszierenden Eigenschaften verändern, sind dem
Fachmann bekannt. Die Modifikation der Effektpigmente kann mit Laserstrahlung
im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, beispielsweise
mit einem CO2-Laser einer Wellenlänge
von 10,6 μm erfolgen.
-
Bei
einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante wird ein
pigmentfreier lasermodifizierbarer Markierungsstoff eingesetzt.
Auch pigmentfreie Markierungsstoffe können, beispielsweise
als Stich- oder Druckfarbe, auf den Träger aufgebracht oder
in das Trägervolumen eingebracht werden. Mit pigmentfreien
Markierungsstoffen lässt sich eine Beschichtung hoher Transparenz
erzeugen, in die durch Lasereinwirkung mit hoher Geschwindigkeit
eine dauerhafte und kontrastreiche Markierung eingebracht werden
kann. Pigmentfreie Markierungsstoffe können durch Laserstrahlung
im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, beispielsweise
mit der 10,6 μm-Strahlung eines CO
2-Lasers
modifiziert werden. Konkrete, nicht beschränkende Beispiele
für pigmentfreie lasermodifizierbare Markierungsstoffe
sind in den Druckschriften
WO 02/101462 A1 ,
US 4,343,885 und
EP 0290 750 B1 angegeben,
deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen
wird.
-
Die
Erfindung umfasst auch ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere,
Wertdokumente und dergleichen mit einem nach dem beschriebenen Verfahren
hergestellten Sicherheitsmerkmal, wobei das Sicherheitselement einen
Träger aufweist, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung
durchgehende Öffnungen eingebracht sind und der einen lasermodifizierten
Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen enthält.
Ein derartiges Sicherheitselement kann beispielsweise in Form eines
Sicherheitsfadens, eines Etiketts, eines Transferelements oder einer
Abdeckfolie für einen Fensterbereich oder ein Loch in einem
Wertdokument, wie etwa einer Banknote, ausgebildet sein.
-
Daneben
umfasst die Erfindung auch ein Sicherheitspapier für die
Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen mit einem nach dem
beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal, wobei
das Sicherheitspapier einen Träger aufweist, in den durch
Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht
sind und der einen lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich
der Öffnungen enthält. Anstatt die Öffnungen
direkt in das Sicherheitspapier einzubringen, kann dieses auch mit
einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art versehen sein.
-
Die
Erfindung enthält weiter einen Datenträger mit
einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal,
insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, Ausweiskarte oder
dergleichen, wobei der Datenträger einen Träger
aufweist, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen
eingebracht sind und der einen lasermodifizierten Markierungsstoff
im Nahbereich der Öffnungen enthält. An statt die Öffnungen
direkt in den Datenträger einzubringen, kann dieser auch
mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement
versehen sein oder aus einem erfindungsgemäßen
Sicherheitspapier hergestellt sein.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung
auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet
wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen
Merkmalsbereich,
-
2 eine
Detailaufsicht auf den Merkmalsbereich von 1,
-
3 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Prinzips in (a) schematisch die räumliche Energieverteilung
eines Schneidlaserstrahls, und in (b) und (c) die räumliche
Verteilung der beim Schneiden entstehenden Wärmeenergie,
-
4 eine
Detailansicht auf einen Merkmalsbereich nach einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
-
5 Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen
Merkmalsbereichs bei der Erzeugung eines Randeffekts für
eine Öffnung mit schräger Schnittkante, wobei
(a) die Situation vor der Laserbeaufschlagung zeigt und (b) und
(c) zwei Öffnungen mit unterschiedlich breitem Randeffekt
zeigen,
-
6 eine
Aufsicht auf einen Merkmalsbereich mit einem weiteren erfindungsgemäßen
Sicherheitsmerkmal,
-
7 eine
Banknote mit einer Mehrzahl von Laserlöchern, deren Randbereich
durch einen laserinduzierten Farbumschlag von Effektpigmenten passergenau
eingefärbt ist, und
-
8 ein Sicherheitselement nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) den visuellen
Eindruck im Auflicht von der ersten Seite des Sicherheitselements,
(b) den visuellen Eindruck im Auflicht von der zweiten Seite des
Sicherheitselements, (c) den visuellen Eindruck im Durchlicht, und
(d) einen Querschnitt durch das Sicherheitselement entlang der Linie
D-D von (c) zeigt.
-
Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert.
Die 1 und 2 zeigen dazu eine schematische
Darstellung einer Banknote 10, die in einem in 2 genauer
dargestellten erfindungsgemäßen Merkmalsbereich 12 mit
einem Laserloch mit Randeffekt versehen ist.
-
Mit
Bezug auf die Aufsicht der 2 wurde im
Merkmalsbereich 12 durch die Einwirkung von Laserstrahlung
eine durchgehende Öffnung 14 in das Papiersubstrat 16 der
Banknote 10 geschnitten, deren Randbereich 18 einen
Farbeffekt in perfekter Passerung zur Öffnung 14 aufweist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 14 mit
einem ohne Versatz umlaufenden roten Rand 18 versehen.
-
Um
diesen perfekt gepasserten Rand 18 zu erzeugen, wurde das
Papiersubstrat 16 vor dem Laserschneiden in einem gewissen
Umgebungsbereich 20 der zu erzeugenden Öffnung 14 mit
lasermodifizierbaren Effektpigmenten versehen, die bei Einwirkung
von Laserstrahlung die gewünschte Farbänderung
zeigen.
-
Das
Prinzip der gleichzeitigen Erzeugung der Öffnung 14 und
der Randgestaltung 18 ist in 3(a) illustriert. 3(a) zeigt schematisch die im Wesentlichen
gaußförmige räumliche Energieverteilung 30 eines
Schneidlaserstrahls.
-
In
einem inneren Bereich, dem Schnittbereich 32, überschreitet
die Laserenergie die zum Schneiden des Substrats 16 benötigte
Schwellenergie E1. Mit E2 ist
in 3(a) die Reaktionsenergie der Effektpigmente
bezeichnet, bei deren Überschreiten die gewünschte
Farbänderung erfolgt. Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich,
liegt in einem äußeren Bereich des Laserstrahlprofils,
dem Markierungsbereich 34, die Laserenergie zwischen der
für die Farbänderung benötigen Reaktionsenergie
E2 und der zum Schneiden benötigen
Energie E1, so dass in diesem Bereich 34 eine
Farbänderung der Effektpigmente induziert wird, das Substrat
aber nicht geschnitten wird.
-
Das
Papiersubstrat 16 wird daher beim Laserschneiden durch
den Laserstrahl 30 in einem Randbereich 18 der
geschnittenen Öffnung 14 in perfekter Passerung
zur Öffnung 14 eingefärbt. Die Breite
des eingefärbten Randbereichs 18 entspricht dabei
der Breite des Markierungsbereichs 34 und hängt von
dem Strahlprofil, der Reaktionsenergie der verwendeten Effektpigmente
und den Materialeigenschaften des Trägers ab.
-
Außerhalb
des Schnittbereichs 32 und des Markierungsbereichs 34 liegt
die Laserenergie unterhalb der Reaktionsschwelle der Effektpigmente,
so dass das Substrat dort nicht verändert wird.
-
Die
lasermodifizierbaren Effektpigmente können auf das Substrat 16 aufgebracht,
beispielsweise aufgedruckt werden, oder können in das Volumen
des Substrats 16 eingebracht werden. Dies kann bereits
bei der Papierherstellung durch Beimischung der Effektpigmente zur
Papiermasse bei der Blattbildung geschehen oder auch nachfolgend
in einem Tauchbad oder durch eine Imprägnierung in der Leimpresse.
-
Als
Effektpigmente, die ihre sichtbare Farbe durch die Einwirkung der
Laserstrahlung verändern, kommen beispielsweise thermoreaktive
Farbpigmente, wie etwa Ultramarinblau, infrage.
-
Es
versteht sich, dass auch zwei oder mehr Effektpigmente mit unterschiedlichen
Schwellenergien oder eine Kombination aus visuell und maschinell nachweisbaren
Effektpigmenten eingesetzt werden können, um mehrere gepasserte
Randeffekte zu erzeugen.
-
Anstelle
der beispielhaft beschriebenen Effektpigmente kann auch ein pigmentfreier
lasermodifizierbarer Markierungsstoff eingesetzt werden. Auch solche
pigmentfreie Markierungsstoffe können, beispielsweise als
Stich- oder Druckfarbe, auf das Substrat 16 aufgedruckt
oder in das Volumen des Substrats 16 eingebracht werden.
Nicht pigmentierte lasermodifizierbare Beschichtungen können
im unbeschrifteten Zustand eine sehr hohe Transparenz aufweisen.
Durch Einwirkung von Laserstrahlung, beispielsweise eines CO2-Lasers bei 10,6 μm lassen sich
mit hoher Geschwindigkeit dauerhafte und kontrastreiche Markierungen,
beispielsweise eine schwarze Beschriftung in der Beschichtung erzeugen.
-
Neben
der Modifikation der Effektpigmente bzw. des pigmentfreien Markierungsstoffs
durch die Laserstrahlung selbst kommt auch eine Modifikation des
Markierungsstoffs durch die beim Laserstrahlschneiden erzeugte Wärme
infrage. Auf diese Weise kann der modifizierte Randbereich der Öffnung
sogar größer als die Strahlausdehnung sein, wie
in 3(b) verdeutlicht.
-
3(b) zeigt schematisch die räumliche Verteilung 30' der
Wärmeenergie im Substrat 16, die beim Schneiden
einer Öffnung mit dem Laserstrahl von 3(a) erzeugt
wird. Wie aus einem Vergleich der 3(a) und
(b) unmittelbar ersichtlich, erstreckt sich der erwärmte
Bereich aufgrund der Wärmeleitung im Substrat über
den Strahldurchmesser hinaus.
-
Wie
bereits bei 3(a) beschrieben, wird das
Substrat 16 im inneren Schnittbereich 32 geschnitten,
da dort die Laserenergie E die zum Schneiden benötigte
Schwellenergie E1 überschreitet.
Reagieren die Effektpigmente bzw. der pigmentfreie Markierungsstoff
nun zumindest auch auf die beim Schneiden erzeugte Wärmeenergie
E' und wird mit E2' die Reaktionsenergie
der Effektpigmente oder des pigmentfreien Markierungsstoffs bezeichnet,
bei deren Überschreiten die gewünschte Farbänderung erfolgt,
so ergibt sich bei den für 3(b) angenommenen
Verhältnissen ein Markierungsbereich 34', dessen
Ausdehnung ohne weiteres größer als die Abmessung
des Laserstrahls sein kann.
-
Es
ist dabei sogar möglich, dass der Markierungsstoff unmittelbar
neben der Schnittkante abgetragen oder zerstört wird, und
erst ab einem bestimmten kleinen Abstand von der Schnittkante modifiziert wird,
wie in den 3(c) und 4 illustriert.
Die Lasermodifikation erfolgt in dieser Erfindungsvariante nicht
mehr im unmittelbaren Randbereich, sondern in einem gewissen Abstand
von der Schnittkante im Nahbereich der Öffnung. In 3(c) ist wie in 3(b) die
räumliche Verteilung 30' der Wärmeenergie
im Substrat 16 gezeigt, wobei für die Darstellung
angenommen ist, dass der verwendete Markierungsstoff ab einer Wärmeenergie
E2' modifiziert wird und oberhalb einer
Wärmeenergie E3' abgetragen oder
zerstört wird.
-
Der
Laserstrahl erzeugt in diesem Fall im Substrat einen Schnittbereich 32,
durch den die Öffnung 14 (4) selbst
definiert wird, einen unmittelbar angrenzenden Destruktionsbereich 36,
in dem der Markierungsstoff abgetragen oder zerstört wird, und
einen an den Destruktionsbereich 36 angrenzenden Markierungsbereich 34',
in dem nur die gewünschte Farbänderung des Markierungsstoffs
induziert wird.
-
Wie
in 4 zu erkennen, die wie 2 eine Aufsicht
auf einen erfindungsgemäßen Merkmalsbereich darstellt,
entsteht dadurch eine Öffnung 14 mit einem perfekt
gepasserten, in einem kleinen Abstand umlaufenden Modifikationsbereich 18'.
Der Abstand des Modifikationsbereichs 18' zur Schnittkante 38 der Öffnung 14 entspricht
dabei gerade der Breite des Destruktionsbereichs 36 der 3(c).
-
Schließt,
wie im Fall der 3(c) und 4, der
Modifikationsbereich nicht unmittelbar an die Schnittkante der Öffnung
an, so befindet er sich nach der in dieser Beschreibung verwendeten
Terminologie noch im Nahbereich, nicht mehr jedoch im Randbereich
des Öffnung. Ein unmittelbar an die Schnittkante der Öffnung
anschließender Modifikationsbereich, wie etwa in 2 gezeigt,
liegt dagegen nicht nur im Nahbereich, sondern sogar im Randbereich der Öffnung.
-
Wird
durch den Laserschnitt eine schräge Schnittkante im Träger
eines Sicherheitselements, Sicherheitspapiers oder Wertdokuments
erzeugt, so kann der Randeffekt auch entlang der gesamten Schnittkante
ausgebildet sein, wie anhand von 5 erläutert.
-
In
dieser Erfindungsvariante wird der Markierungsstoff in einer Umgebung
der zu erzeugenden Öffnung nicht nur an der Oberfläche,
sondern in das Volumen 42 des Trägers 40 eingebracht,
wie in 5(a) dargestellt.
-
Durch
Beaufschlagung des so vorbereiteten Trägers mit Laserstrahlung 44 wird
eine schräge Schnittkante 46 erzeugt, wie in den 5(b) und (c) gezeigt, beispielsweise indem
der Laserschnitt unter einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen
des Trägers durchgeführt wird und/oder wegen der
gaußförmigen Energieverteilung des Laserstrahls.
-
Der
für die Reaktion des Markierungsstoffs erforderliche Energieschwellwert
wird dabei in einem Randbereich 48 entlang der schrägen
Schnittkante 46 überschritten und der Markierungsstoff
modifiziert. Je nach der Einstellung des Strahlprofils des Laserstrahls
und des Winkels der Strahlführung beim Schneiden kann so
ein schmalerer oder breiterer modifizierter Randbereich erzeugt
werden, wie in 5(b) und (c) illustriert.
-
Anstatt
die Effektpigmente oder den pigmentfreien Markierungsstoff durch
den Schneidlaserstrahl selbst zu modifizieren, ist es mit Bezug
auf 6 auch möglich, durch ein Lasermodul
im selben Arbeitsgang mit höherer Laserleistung durchgehende Öffnungen 52 in
den Träger 50 einzubringen und den lasermodifizierbaren
Markierungsstoff im Nahbereich 54 der Öffnungen 52 mit
niedrigerer Laserleistung zu modifizieren. Da das Laserschneiden
und die Pigmentmodifikation im selben Arbeitsgang durchgeführt
werden, ist eine hochgenaue Passerung von Lochdesign 52 zum
Effektdesign 54 mit einem Versatz von weniger als 0,1 mm
möglich.
-
Anders
als bei der oben zunächst beschriebenen Erzeugung von Öffnung
und Randeffekt durch denselben Laserstrahl kann der modifizierte
Nahbe reich 54 bei dieser Erfindungsvariante auch durch
einen gewissen, weitgehend frei wählbaren Zwischenraum 56 von
der geschnittenen Öffnung 52 getrennt sein. Die
einfache Darstellung der 6 dient dabei nur der Erläuterung
des erfindungsgemäßen Prinzips, in der Praxis
können selbstverständlich auch wesentlich komplexere
Loch- und Effektdesign erzeugt werden. Insbesondere ist nicht notwendig, dass
das Effektdesign dieselbe Gestalt hat wie das Lochdesign, so dass
eine Öffnung 52 mit einer ersten Umrissform und
das Effektdesign 54 mit einer zweiten unterschiedlichen
Umrissform gestaltet werden können. Beispielsweise kann
eine runde Öffnung 52 mit einem quadratischen
oder sternförmigen Effektdesign 54 kombiniert
sein.
-
Bei
der eben geschilderten Vorgehensweise wird die Produktionsgeschwindigkeit
einer Laserschneidanlage allerdings reduziert, da die Anlage in einem
Arbeitsgang zwei Arbeitsschritte – Schneiden bei hoher
Leistungseinstellung und Modifizieren bei niedriger Leistungseinstellung – erfüllen
muss. Alternativ kann daher auch ein erstes Lasermodul zum Erzeugen
der durchgehenden Öffnungen und ein nachgeschaltetes zweites
Lasermodul zum Modifizieren des Markierungsstoffs eingesetzt werden,
wobei das erste und zweite Lasermodul durch dasselbe Steuersignal
gesteuert werden. Dadurch lässt sich die Laserschneidanlage
auch bei hoher Geschwindigkeit mit sehr guter Passerung fahren.
-
Eine
weitere Anwendung erfindungsgemäß modifizierter Öffnungen
ist in 7 dargestellt. Die dort gezeigte Banknote 60 ist
mit einem Merkmalsbereich 62 mit einer Mehrzahl von Laserlöchern 64 versehen,
deren Randbereich, wie oben beschrieben, durch eine laserinduzierte
Farbänderung von Effektpigmenten passergenau eingefärbt
ist.
-
Neben
ihrer visuellen und taktilen Wirkung können derartige Laserlöcher
auch dazu eingesetzt werden, das Kopieren und Bearbeiten von Banknoten
mit Scannern, Farbkopierern, Bildbearbeitungsprogrammen oder dergleichen
zu erschweren oder zu verhindern.
-
Dazu
werden die Laserlöcher 64 beispielsweise in Form
vorbestimmter spezieller Konstellationen 66 angeordnet,
die über die eingefärbten Ränder durch
geeignete Erkennungsroutinen von den Reproduktionsgeräten
oder Bearbeitungsprogrammen identifiziert werden können.
Die Bearbeitung oder Ausgabe von Bilddateien mit den vorbestimmten Konstellationen
kann dann eingeschränkt oder unterbunden werden.
-
8 zeigt ein Sicherheitselement 70 nach einem
weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, in das mit
einem Laserstrahl von gegenüberliegenden Seiten 72, 76 des
Sicherheitselements her kleine Öffnungen 74, 78 eingebracht
sind. 8(a) zeigt dabei erste Öffnungen 74,
die von der ersten Seite 72 des Sicherheitselements 70 her
eingebracht sind, die in 8(b) dargestellten
zweiten Öffnungen 78 sind von der zweiten gegenüberliegenden
Seite 76 des Sicherheitselements her eingebracht.
-
Der
Träger 80 des Sicherheitselements ist dabei zumindest
im Nahbereich einer Gruppe von Öffnungen 74 bzw. 78 mit
lasermodifizierbaren Effektpigmenten versehen. Wie aus dem Querschnitt durch
das Sicherheitselement der 8(d) ersichtlich,
ist der Träger 80 im gezeigten Ausführungsbeispiel
sogar im Nahbereich beider Öffnungsgruppen 74, 78 jeweils
mit einer Effektpigmentschicht 84, 88 versehen,
wobei die Effektpigmente der Schicht 84 nach Lasereinwirkung
einen Farbumschlag zu einer ersten Farbe, beispielsweise Rot, die
Effektpigmente der zweiten Schicht 88 nach Lasereinwirkung
einen Farbumschlag zu einer zweiten Farbe, beispielsweise Grün,
zeigen.
-
Aufgrund
des kleinen, sich verjüngenden Durchmessers der Öffnungen 74, 78 und
der Position der Effektpigmentschichten 84, 88 auf
dem Träger sind die Öffnungen 74, 78 im
Auflicht jeweils nur von einer Seite der Anordnung zu erkennen.
Insbesondere sind von der ersten Seite des Sicherheitselements her
nur die Öffnungen 74 mit rotem Rand zu erkennen
(8(a)), von der zweiten Seite des
Sicherheitselements her nur die Öffnungen 78 mit
grünem Rand.
-
Im
Durchlicht sind dagegen beide Gruppen von Öffnungen 74 und 78 ohne – Weiteres
erkennbar und bilden so ein nur im Durchlicht sichtbares Gesamtbild,
wie in 8(c) gezeigt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4334848
C1 [0002]
- - WO 02/101462 A1 [0020]
- - US 4343885 [0020]
- - EP 0290750 B1 [0020]