CN101754862B - 安全元件、安全纸件或数据载体及其制造方法 - Google Patents

安全元件、安全纸件或数据载体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造用于安全元件、安全纸件或数据载体的安全特征的方法，所述安全特征包括基片(16)，在基片中制造至少一个通孔(14)和与通孔对准的至少一个标识(18)。本发明的特征在于由下述步骤构成：a)至少在基片(16)的待制造的标识区(18)中设置(20)激光可修改标识物，以及b)在相同的操作中，b1)通过较高激光功率的激光辐射在基片(16)中引入至少一个通孔(14)，以及b2)通过较低激光功率的激光辐射在标识区(20)中修改激光可修改标识物，从而制造与通孔对准的至少一个标识(18)。

Description

安全元件、安全纸件或数据载体及其制造方法
本发明涉及一种用于安全元件、安全纸件或数据载体的安全特征，其表现出基片，在基片中引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识。本发明特别涉及一种制造这样的安全特征的方法，以及制造具有这样的安全特征的安全元件、安全纸件和数据载体的方法。 
诸如信用卡或身份证的证明卡通常设置有通过激光雕刻形成的单独标识(identifier)。此外，通过激光切割在有价文件中制造通孔是早已众所周知的方式。例如，在公开DE 43 34 848C1中描述了一种安全纸件，其具有被透明覆盖膜密封的通过激光切割工艺制造的窗口式通孔。 
为此，本发明的目的是进一步增强上述类型的安全元件、安全纸件和数据载体的防止复制(against reproduction)安全性。 
本发明一方面提出了一种制造安全元件、安全纸件或数据载体的方法，所述安全元件、安全纸件或数据载体表现出基片，在基片中引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，其中，在所述方法中： 
a)至少在基片(substrate)的待制造的标识区中设置激光可修改标识物(laser-modifiable marking substance)，以及 
b)在相同的操作中 
b1)通过较高激光功率的激光辐射作用在基片中引入至少一个通孔，以及 
b2)通过较低激光功率的激光辐射作用在标识区中修改激光可修改标识物，通过这种方式，制造与通孔对准的至少一个标识。 
步骤b1)和b2)的顺序是任意的。可以先执行步骤b1)然后再执行步骤b2)，或者可以先执行步骤b2)随后再执行步骤b1)。 
根据本发明的方法涉及安全特征的制造，所述安全特征可以存在于用于或被引入独立的数据载体中的安全元件中，或者存在于安全纸件或用于制造有价文件等的安全膜中，或者存在于诸如钞票、身份证等的数据载体中。在此必需的仅是安全元件、安全纸件或数据载体为安全特征提供基片，在基片中引入通孔和与通孔对准的标识。虽然为了简便的原因在下文中通常使用孔和标识的复数形式，但是可以理解，根据本发明，可以在基片中仅设置单个的孔和单个的标识。 
在本发明的有利变化例中，制造至少一个通孔和至少一个对准的标识，以无间距地彼此过渡(transition into one another)。例如，沿着待切割的孔和待引入的标识连续引导激光束，在此过程中，在待切割的孔和待引入的标识的过渡处将激光能量从超过切割基片所需的能量的高激光能量减小到不再能切割基片但是仍然处于标识物的反应能量以上的较低能量值，通过这种方式可以达到上述目的。通过这种措施，在相同的操作中通过相同的激光束制造孔和标识，从而孔和标识彼此高度精确对准。 
根据本发明的另一个有利变化例，可以彼此分离地制造至少一个通孔和至少一个对准的标识。为此，通过连续引导激光束，激光能量在待切割的孔和待引入的标识之间的间隙中可以被降低到零或者至少降低到低于标识物的反应能量的值。通过这种方式，在相同的操作中通过相同的激光束制造孔、间隙和标识，从而孔、间隙和标识彼此高度精确对准。 
在通孔区域中，基片可以有利地不具有激光可修改标识物，从而防止孔的边缘区域被激光束修改。 
可选地，在通孔区域中，基片可以设置有激光可修改标识物，从而在引入通孔时，孔周围的激光可修改标识物被切割激光束修改。在此，短语“孔周围”除了包括直接邻近孔的边缘区域外，还包括以特定的小距离接近孔的区域。根据应用，该小距离可以是零点几毫米，或者是几毫米。 
为了给基片设置标识物，在本发明的有利变化例中，例如通过印 刷工艺在其表面上涂敷标识物。根据本发明的其他类似的有利变化例，标识物被引入基片体积中。根据基片材料可以使用不同的方法。 
如果基片由纸形成，则可以有利地将已经为片状形式的标识物加入纸浆中。另一种有利的可用方式包括在浸池(immersion bath)中将标识物引入纸基片的体积中，或者通过施胶(size press)将标识物注入纸基片中。如果基片由塑料膜形成，可以类似地在制造膜时或者通过随后的注入步骤将标识物注入膜的体积中。 
有利地，视觉颜色被激光辐射改变的物质可以用作标识物。为此，例如可以使用热反应彩色颜料(thermoreactive color pigments)，例如群青(ultramarine blue)。有利地，还可以使用红外吸收性、磁性、电性或荧光特性可以被激光辐射作用改变的标识物。包括具有这样的激光可修改标识物区域的孔的安全特征可以特别用于机器的真实性检测中。还可以考虑不同标识物的组合使用，例如以便于安全特征的视觉和机器真实性检测。 
通孔可以特别地制造为穿孔、切口、或膨胀窗口区的形式。 
在本发明的变化例中，基片在孔区域中也设置有激光可修改标识物，其可以在直接邻近(immediately adjoining)通过激光辐射作用被制造的孔的边缘区域中被特定地修改。 
根据本发明的有利变化例，激光可修改效应颜料用作激光可修改标识物。本领域技术人员可以获得具有不同特性的效应颜料，特别是在其表面颜色、在激光作用下的颜色变化、阈值能量和所需的激光波长方面。此外，本领域技术人员还已知在激光辐射下不(仅仅)改变其可视颜色而是改变其红外吸收性、磁性、电性或荧光特性的效应颜料。效应颜料的修改可以通过紫外、可见、或红外光谱范围内的激光辐射来实现，例如通过波长为10.6μm的CO2激光实现。 
在本发明的另一个类似的有利变化例中，使用不含颜料的激光可修改标识物。不含颜料的激光可修改标识物可以被应用到基片上或者引入到基片体积中，例如作为凹版印刷或印刷油墨。通过不含颜料的标识物可以制造高透明度涂层，在该高透明度涂层中可以通过高速激光作用引入永久的高对比度标识。不含颜料的标识物可以通过紫外、可见、或红外光谱范围内的激光辐射来修改，例如通过波长为10.6μm 的CO2激光辐射修改。在公开WO 02/101462 A1、US 4,343,885和EP0290 750 B1中具体描述了不含颜料的激光可修改标识物的具体的非限制性的实例，通过引用将上述公开内容包含在此。 
本发明还包括用于具有根据上述方法制造的安全特征的安全纸件、有价文件等的安全元件，该安全元件表现出基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还包括标识区中的激光修改标识物。可以例如以安全线、标签、转移元件、或用于窗口区的覆盖膜、或以钞票为例的有价文件中的孔的形式开发安全元件。 
此外，本发明还包括用于制造有价文件等的安全纸件，其具有根据上述方法制造的安全特征，该安全纸件表现出基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还包括标识区中的激光修改标识物。取代将孔直接引入安全纸件中，该安全纸件还设置有上述类型的安全元件。 
本发明还包括具有根据上述方法制造的安全特征的数据载体，特别是有价文件，例如钞票、身份证等，数据载体表现出基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还包括标识区中的激光修改标识物。取代将孔直接引入数据载体中，该数据载体还设置有根据本发明的安全元件，或者由根据本发明的安全纸件制造。 
以下参考附图解释本发明的其他示例性实施例和优点，其中为清楚起见，没有按照尺寸和比例绘图。其中： 
图1是根据本发明的具有特征区的钞票的示意图， 
图2是图1中的特征区的详细俯视图， 
图3示意性地显示了在根据本发明的方法中，在制造通孔和对准的标识时，激光能量随时间的变化， 
图4和5是根据本发明的其他示例性实施例的特征区的详细视图。 
这里将以钞票为例解释本发明。为此，图1和2显示了钞票10的示意图，钞票10的创造性的特征区12中设置有激光孔和相关的高度精确对准的标识，在图2中更具体地显示了特征区12。 
参考图2中的俯视图，在特征区12中，通过激光辐射作用，在钞票10的纸基片16中切割通孔14。孔14在多个位置处直接转变为彩色(例如红色)标识18，在示例性实施例中，标识18通过一系列实用的五边形形成，且与孔14高度精确对准。 
为了制造对准的孔14和标识18，在待制造标识的区域20中，在激光切割之前，在纸基片16上设置激光可修改标识物，所述激光可修改标识物在激光辐射的作用下显示出理想的颜色变化。 
在激光切割过程中，特定地改变激光能量，从而可以在纸的切割和标识物的修改之间交替。为此，图3示意性地显示了进行激光切割时激光能量随时间的变化30。ES表示切割纸基片16所需的阈值能量，EM表示标识物反应能量，在示例性实施例中，超过该理想的反应出现红色颜色变化。 
在时间间隔tH中，激光束具有超过用于切割纸基片16的阈值ES的高激光能量EH，引导激光束以切割孔14的子块14-1(图2)。 
然后，在时间间隔tL中，将激光功率减小到较低激光能量EL，其不再能切割基片16，但是仍然处于标识物的反应能量EM以上。在此，在标识区20中引导激光束，形成理想标识18的五边形子块18-1。 
然后，在时间间隔tH中，将激光能量再次增大到激光能量EH，切割孔的下一个子块14-2。在激光功率减小到低激光能量EL的下一个时间间隔tL中，制造标识18的下一个子块18-2。继续该过程直到完成整个孔14以及整个标识18。由于在相同的操作中利用相同的激光束制造孔14和标识18，因此它们彼此高度精确对准。 
图4显示了本发明的另一个示例性实施例，其中通孔14和高度精确对准的标识28分离制造。为此，在激光切割(tH)和激光标识(tL)之间的时间间隔t0中，激光能量被降低到0或者至少降低到反应能量EM以下的值E0，并且在此时间间隔中，将激光束从孔14的边缘14-R引导到待引入的标识子块的起点28-R。通过激光能量EL完成标识子块之后，激光能量被再次降低到E0，激光束被引导回孔14的边缘点14-R， 继续孔的切割。通过这种方式，制造孔14和高度精确对准的分离的标识28。 
在图5所示的示例性实施例中，待制造的标识区和待引入孔的区域都设置有激光可修改标识物。通过这种方式，除了在图2的示例性实施例中制造的标识18之外，在切割孔14时，还制造孔14和标识18完全对准的作用边38。 
激光切割时作用边38的产生来自于切割激光束的大致高斯空间能量分布(Gaussian spatial energy distribution)。虽然在切割激光束的内部区域中超过切割基片16所需的阈值能量ES，但是激光光斑(laser spot)外的切割激光束的能量密度逐渐减小到零。因此存在局部能量在EM和ES之间的切割激光束的外部区域，从而在该区域中引入标识物的颜色变化，但是不切割该标识物。通过这种方式，在激光切割时，在与孔14和标识18完全对准的切割孔14的边缘区38中，纸基片16变色。在此，变色边缘区38的宽度取决于激光束的光束轮廓、所使用的标识物的反应能量以及基片16的材料性质。 
除了通过激光辐射本身来修改标识物之外，还可以使用通过激光束切割中产生的热量进行的修改。通过这种方式，孔的修改边缘区甚至可以大于光束的延伸部分。 
还可以在紧邻孔14的切割边缘处融化或破坏标识物，而仅在从切割边缘开始的特定小距离处修改标识物。如果例如在激光能量ED以上(其中EM＜ED＜ES)标识物被融化或破坏，则在局部能量ED＜E＜ES的激光束的内边缘区域中，标识物被融化，在EM＜E＜ED的激光束的更远的边缘区中，标识物被修改。因此通过激光切割产生孔14，其表现出除了高度精确对准的标识18之外的以小距离围绕孔14的边缘的完全对准的修改区。 

Claims (25)

1.一种制造安全元件、安全纸件或数据载体的方法，所述安全元件、安全纸件或数据载体表现出基片，在基片中引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，其中，在所述方法中：
a)至少在基片的待制造的标识区中设置激光可修改标识物，以及
b)利用相同的激光束：
b1)通过较高激光功率的激光辐射作用在基片中引入至少一个通孔，以及
b2)通过较低激光功率的激光辐射作用在标识区中修改激光可修改标识物，通过这种方式，制造与通孔对准的至少一个标识；
其中，较高激光功率的激光辐射具有超过用于切割基片的阈值的激光能量，较低激光功率的激光辐射具有不能切割基片但处于标识物的反应能量以上的激光能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个通孔和至少一个对准的标识被制造为无间距地彼此过渡。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个通孔和至少一个对准的标识被分离制造。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通孔区中，基片不含有激光可修改标识物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通孔区中，基片也设置有激光可修改标识物，从而当引入通孔时，通过相同的激光束在孔的周围修改激光可修改标识物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基片涂敷有标识物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，标识物被引入基片的体积中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基片由纸形成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，标识物以片状形式被加入纸浆中。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，标识物在浸池中被引入基片的体积中。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过施胶将标识物注入基片中。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基片由塑料膜形成。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基片设置有可视颜色被激光辐射作用改变的标识物。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基片设置有红外吸收性、磁性、电性或荧光特性被激光辐射作用改变的标识物。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以穿孔、切口或膨胀窗口区的形式制造通孔。
16.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在直接邻近待制造的孔的所述孔的边缘区域中通过激光辐射作用修改激光可修改标识物。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光可修改效应颜料用作激光可修改标识物。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用不含颜料的激光可修改标识物。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用紫外或可见光谱范围内的激光辐射来引入孔以及修改标识物。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用红外光谱范围中的激光辐射来引入孔以及修改标识物。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述红外光谱范围中的激光辐射是波长为10.6μm的CO2激光的激光辐射。
22.一种用于安全纸件、有价文件的安全元件，该安全元件具有基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还具有标识区中的激光修改标识物，所述安全元件根据权利要求1至21中任一项所述的方法制造。
23.一种用于制造有价文件的安全纸件，该安全纸件具有基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还具有标识区中的激光修改标识物，所述安全纸件根据权利要求1至21中任一项所述的方法制造。
24.一种数据载体，该数据载体具有基片，基片中通过激光辐射作用引入至少一个通孔和与通孔对准的至少一个标识，还具有标识区中的激光修改标识物，所述数据载体根据权利要求1至21中任一项所述的方法制造。
25.根据权利要求24所述的数据载体，其中所述数据载体是有价文件，该有价文件包括钞票、身份证。
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