CN1933977A - 用于在安全文件上提供身份标记的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于印刷安全文件的凹版印刷机包括：印版滚筒(4)，该印版滚筒有至少一个雕刻的印刷板(6)；压印滚筒(3)；擦拭装置(10)；以及涂墨系统(5、7a－8d)；它还包括激光标记装置，该激光标记装置有激光标记头(15)，该激光标记头布置成对着所述印版滚筒，并在所述擦拭装置的下游且在所述印版滚筒和所述压印滚筒之间的接触区域的上游。
Description
本发明属于用于向安全文件提供可变数据的方法和装置的领域，各安全文件有独特的身份标记，从而提高了防止复制或伪造的安全性。
这里，术语“安全文件”主要是指纸币，但是也指具有或支持财政价值的任何种类的文件，例如消费税或税票、邮票、支票、彩票、产权证、股票、债券和其它非纸币载体文件、护照、其它形式的身份文件、信贷和其它形式的支付证、产品标签、原产地证明等。这里，术语“身份标记”是指可通过人眼或通过专用机器读出的任何记号，它的特征可以储存在文件中并变化，这样，各安全文件可以与相同类型的任意其它文件区分开。身份标记例如包括(但不局限于)序列号、条形码、几何图形顺序、冲孔、磁编码区域等。术语“基质”主要是指呈纸张或卷材(web)形式的包括合成或金属薄膜的层压结构以及纸或合成聚合物材料。
特别是，本发明涉及组合印刷机和激光标记站的方法和装置。
众所周知，在安全印刷领域中提供鉴别标记，即：通过将激光光源发出的激光照射引导至基质上，以便形成鉴别标记。该方法的一个实例在US4740269(Berger等)中介绍：通过激光标记站从纸张或卷材中局部灼烧或汽化掉材料而产生标记，该激光标记站包括计算机控制的可枢转的镜子装置，该镜子装置能够通过控制激光照射的偏转来产生任意合适图形。
US4579754(Maurer等)公开了一种用于通过IR发射激光而在身份证上产生信息的方法，即：通过将薄膜层(该薄膜层对于可见光来说透明但可由IR照射而变化)覆盖在印刷的基质层上面，并使得所述可变化层暴露于脉冲激光束中，从而在薄膜中产生局部变化，例如褪色、形成微泡、蒸发等，且基本不会影响身份证的其它层。信息以所处理的区域的光学特性局部改变的形式而存在。可以很容易地检查在标记区域中的微观水平的变化性质，从而使得很难伪造。
激光标记技术具有很高的灵活性，并能够以非常高的分辨率来标记。申请人开发了一种激光标记装置，它包括激光光源、标记头单元、盖以及排烟系统。该装置集成于KBA-GIORI印刷机中，以便对印刷在基质上的IR吸收材料或者施加在基质上的光学可变装置(OVD)进行标记，从而在安全文件的最后制造阶段中使得该基质基本无变化。
很久以来，凹版印刷方法在纸币印刷业中很受欢迎。在凹版印刷中，雕刻的金属印刷板用墨覆盖。然后将各板的外表面擦拭干净，从而使得墨保留在切口中，即保留在板的图案和字母槽中。然后，各纸张在很高压力下被压入印刷板的细凹槽中，以便吸收墨。这样，纸币的印刷表面稍微升高，而反面则稍微凹陷，这样，印刷压印为三维形式。触摸由凹版印刷方法制造的纸币时的独特感觉是纸币印刷业中的一个最重要的明显安全特征。
如本领域已知，凹版印刷设备自身不能提供变化的身份标记。因此，显然希望组合凹版印刷技术和可变标记技术(即高分辨率激光标记技术)的优点。
特别是，本发明涉及激光标记装置与凹版印刷机的联合，用于印刷安全文件，它包括：印版滚筒，该印版滚筒有至少一个雕刻印刷板；压印滚筒；擦拭装置以及涂墨系统。该涂墨系统可以包括：收集器涂墨滚筒，该收集器涂墨滚筒与所述印刷板相互作用；多个颜色选择器滚筒，这些颜色选择器滚筒环绕收集器涂墨滚筒的一部分周边而一个布置在另一个旁边；以及涂墨装置，该涂墨装置与各颜色选择器滚筒相连。这种涂墨系统在申请人的专利EP0406157和EP0873866中介绍。
标准的凹版墨并不能通过激光来标记。但是红外线吸收颜料能够添加在凹版墨中，从而提供IR安全墨。IR安全墨吸收在可见光谱之外的IR波段光(处于750和1150nm之间)。该IR墨通常在凹版印刷中用作机器可读的特征，并提供隐藏的鉴别特征。
因此，已经提出使用由IR安全墨制成的印迹来作为可变化层，以便发送给激光标记站的IR激光束。作为预备步骤，IR安全墨的印刷层施加在纸张或聚合物基质上。优选是，在将该印迹发送给激光标记站之前对该印迹进行干燥。该层包括与激光束反应的材料，再在标记处理过程中局部烧蚀该层，即：通过在很短时间在由激光点接触的较小表面上的强大热流的作用下熔化或瞬间蒸发而被除去。标记处理取决于激光脉冲的峰值功率和持续时间，相互作用时间越长，传递给材料的热流越高。在下面的基质(不管它是纸还是聚合物)应最大限度地不会由激光束灼烧。因此，所有这些参数都必须仔细选择和设置，以便获得正确的结果。
因此，本发明的目的是提出使凹版印刷和激光标记联合的另一方法，从而提供更大的可实施性。
根据第一方面，在它的最广义方面，本发明的目的是一种改进的印刷方法，其中，在表面上在预定区域内有墨的印刷板或滚筒将所述墨传送至纸张或卷材上，从而对所述纸张或卷材的相应区域进行压印，改进之处包括：恰好在板或滚筒的所述区域与所述纸张或卷材接触之前将激光标记装置的激光束引导至所述板或滚筒的被涂上墨的湿表面的所述预定区域上，其中，选择和设置激光照射的参数，以便沿一个确定了身份标记的通路来蒸发湿墨，这样，印刷的纸张或卷材沿所述通路在纸张或卷材的对应区域内保持没有墨。
特别是，本发明的目的是一种用于在安全文件上提供身份标记的方法，该安全文件通过凹版印刷处理来压印，其中，凹版印刷板由墨覆盖，然后将所述板的表面擦拭干净，从而使墨保持在板的切口内，因此，所述板的预定区域将根据凹版图形而被涂上墨；然后，在印刷板与要压印的基质接触之前，将激光标记装置的激光束引导至所述印刷板的所述预定区域上，激光点沿身份标记的通路运动，且选择和设置所述激光束的参数，以便沿所述通路蒸发在所述切口中的湿墨。
根据本发明，将激光束设置在一定强度水平，以便只蒸发湿墨，而不会与印刷板或滚筒的材料反应，即在凹版印刷处理情况下不会损坏镀铬板。
本领域技术人员应当知道，与调节强度水平以便在基本不损坏纸基质的相互渗透纤维素纤维或聚合物基质的白色不透明层的情况下蒸发已印刷的固体墨颜料时相比，设置合适的激光束强度水平以便在不损坏板的容器功能金属基质的情况下完全蒸发湿墨将容易得多。
因为激光束并不被引导至纸张或聚合物基质上，因此不必考虑基质对激光束的敏感性。因此可以处理更大范围的基质。
吸收光能的墨的组分(即当激光是IR发射激光时的IR吸收组分)可以是颜料，但也可以是其它组分，例如溶剂组分。可以在IR发射激光、可见光发射激光和UV发射激光中选择标记装置的激光。因此，与现有技术的激光标记方法相比，本发明的方法可以用于更大范围的墨。而且，可以考虑将本发明的方法用于各种清漆、聚合物传导材料等，只要它们与适当的激光反应并可以由印刷机处理即可。
本发明方法提供了新型的身份标记，在微观水平：尽管通过激光标记站制成的已知的身份标记以光化学反应的“灼烧痕迹”或其它痕迹(如上所述)的形式而存在，但是本发明提供的身份标记只以在印刷区域中的未印刷的通路的形式而存在。
根据第二方面，在它的最广义方面，本发明的目的是一种改进的印刷机，其中，在表面上在预定区域内有湿墨的印刷板或滚筒将所述墨传送至纸张或卷材上，从而对所述纸张或卷材的相应区域进行压印，改进之处包括：将激光标记装置布置成用于将激光束引导至所述板或滚筒上并在选定的所述压印位置，这样，在板或滚筒的所述区域与所述纸张或卷材接触之前，所述激光束击中板或滚筒的所述预定区域，其中，选择和设置激光照射的参数，以便沿一条确定身份标记的通路来蒸发湿墨，这样，印刷的纸张或卷材沿所述通路在纸张或卷材的对应区域内保持没有墨。
本发明的又一目的是一种上述类型的凹版印刷机，用于印刷安全文件，它包括激光标记装置，该激光标记装置对着所述印版滚筒，并在所述擦拭装置的下游且在所述印版滚筒、所述基质和所述压印滚筒之间的接触区域的上游。
本发明的凹版印刷机可以是供给纸张的凹版印刷机。
本发明的凹版印刷机可以是卷材凹版印刷机。
机器的印刷板可以包括这样的区域，该区域在激光标记装置前面运行，雕刻有多个离散的点或小室。这些小室可以布置成相邻的排和列。
优选是，所述激光标记装置包括一排激光标记头，激光标记头的数目等于要在纸张或卷材上印刷的安全文件的列的数目。
通过下面对优选实施例的说明并结合附图，本领域技术人员将清楚本发明的方法和本发明机器的其它特征和优点，附图中：
图1是穿过供给纸张的凹版印刷机的纵剖图；
图2a和2b是印刷板区域的一部分的放大示意图，该部分雕刻有一系列相邻的小室(cell)；
图3是表示将标记头和激光光源集成在印刷机中的示意图；以及
图4表示了身份标记。
在图1中表示的机器包括：压印滚筒3，该压印滚筒3与印版滚筒4相互作用，这两个滚筒有相同直径；以及收集器涂墨滚筒5，该收集器涂墨滚筒5与印版滚筒4接触。在收集器涂墨滚筒5的直径和印版滚筒4的直径之间的比例等于2/3。印版滚筒4装备有多个雕刻印刷板6，这些雕刻印刷板6环绕印版滚筒的周边均匀分布。在本例中，印版滚筒4承载三个印刷板6。因此，压印滚筒3承载三个覆盖件(blanket)，而收集器涂墨滚筒5有两个覆盖件。沿收集器涂墨滚筒5周边的、具有弹性表面的部分安装有三个颜色选择器滚筒7a至7c，各颜色选择器滚筒7a至7c与涂墨装置8a至8c相联，该涂墨装置向相应的颜色选择器滚筒涂墨。颜色选择器滚筒的直径等于印版滚筒4的直径的1/3。具有涂墨装置8d的第四颜色选择器滚筒7d直接向印版滚筒4涂墨。
颜色选择器滚筒7a至7d有由较硬材料制成的表面，且各选择器滚筒有凸纹区域，该凸纹区域的轮廓与要以相应颜色印刷的表面相对应。这时，选择器滚筒的凸纹的较硬表面与收集器滚筒的弹性表面相互作用。各滚筒的旋转方向在图中由弯曲箭头表示。这里使用的术语“上游”和“下游”将参考这些箭头。
擦拭装置10也布置在印版滚筒4的周边处，并沿旋转方向在收集器涂墨滚筒5后面；该滚筒清洁除了凹版切口之外的雕刻板表面，并将墨推入所述切口中。
片形纸张通过纸张供给装置1和传送滚筒2而供给机器中，该传送滚筒2将纸张传递给压印滚筒3。通过夹子保持在该滚筒上的纸张在该滚筒和印版滚筒4之间经过，纸张在该处进行印刷。然后，纸张通过另外的传送滚筒11而输送至输送装置12上。
激光标记站集成在印刷机中。它包括多个激光光源16和多个标记头15，其数目等于纸张或卷材的安全文件的列的数目。在本申请中，各激光光源是发射红外线光的YAG晶体类型激光，具有二极管泵和空气冷却系统。对于Q转换激光类型，激光脉冲的持续时间为大约100纳秒。IR激光的优点是，光能够通过光纤17来传输，从而使得激光光源能够安装在机器外部，并在离各标记头单元一定距离处，该标记头单元直接布置在印版滚筒4的前部并在擦拭装置10的下游，如图1中示意所示。
各标记头子单元包括2轴检流器系统，该检流器系统由两个活动镜子组成，这两个镜子由计算机18精确控制，以便使激光束能够以非常高的速度标记纸币。θ透镜将激光束聚焦在标记区域上。典型的激光点直径在200-300μm的范围内。要标记的数据类型可以是具有各种字体的字母数字字符、象形文字字符、2D代码、小插图、标识语、连环节图形、或者来自远处数据库的数据。标记速度在很大程度上取决于数据类型以及在标记工作之间的节距。
图3表示了安装在印刷机上和旁边的所有部件的示意图。编码器19和光电池20使得印刷板6的运动与标记工作同步。在图3中，弯曲的印刷板示意表示为矩形，雕刻成用于印刷9×5的安全文件。在各标记头的透镜和印刷板之间的工作距离在20cm的范围内。一排标记头子组件安装在框架中。整个框架能够很容易拆卸，以便用于维护目的。而且，激光烟的抽排系统(图中未示出)布置在标记头下面，以便排出烧蚀的飞末和烟。具有合适过滤器的压力泵用于在没有烟和灰尘颗粒的情况下产生使滚筒保持旋转所需的减小的压力。该系统保证污染物不会逸出至工作空间中。
图4表示了具有本发明的身份标记的安全文件的凹版印刷部分的放大图，该凹版印刷部分表示为非压印图形。本发明的可变标记可以通过烧蚀在凹版印刷板的已有沟槽的选定部分中的湿墨而叠加在已有的不可变的凹版图形(肖像、背景等)中。
烧蚀处理极快，在烧蚀和与纸张接触之间的时间间隔也非常短，且凹版墨的流动性也不是非常强，因此，印刷板的照射区域周围的墨不会自发流入排空部分中。不过应当知道，在凹版印刷步骤时的压力作用下，一些墨可能被横向推动，并使得标记变模糊。但是应当注意，当激光点与有墨的刻线交叉时，墨在以后只从2个相对侧沿切口被推入切口的排空部分中，而不是从所有侧面。不过，可以通过提供沿切口的狭窄部分来防止这一点。当激光点沿雕刻的墨线通路运动或者与雕刻点相交时，切口完全排空，来自相邻切口的墨不能流入排空的切口内。因此，这种身份标记有良好确定的轮廓。
根据图2a和2b所示的优选实施例，将支持身份标记的那部分印刷板雕刻成离散小室21区域，例如布置成n排和p列的矩形阵列。这样的雕刻可以通过已知方法来实现，但优选是根据在申请人的共同待审申请WO03/103962中所述的方法来实现，该申请WO03/103962的内容被本文参引。因此，n×P的小室阵列构成n×p象素图像的母体，该图像在涂墨、擦拭、通过烧蚀选定小室22而排空以及最终凹版印刷之后而获得。该图像是通过本方法获得的身份标记。由图2a和2b可见，可以将由无墨背景包围的墨记号印刷为在有墨背景上的无墨记号。
总之，本发明并不是仅仅通过在印刷机下游的激光标记站而在已经由凹版印刷处理压印的安全文件上附加普通身份标记，而是第一次提出了真正的可变凹版印刷系统。
尽管所描述的本发明用于凹版印刷，但是，当然，它也可以通过将激光束引向有湿墨的印刷板或印刷滚筒的表面上而用于其它印刷处理，例如胶版印刷、橡皮版印刷或丝网印刷。
Claims (11)
1.一种印刷方法，其中，在表面上在预定区域内有湿墨的印刷板(6)或滚筒(4)将所述墨传送至纸张或卷材上，从而对所述纸张或卷材的相应区域进行压印，其特征在于一步骤，该步骤包括：恰好在板或滚筒的所述区域与所述纸张或卷材接触之前将激光标记装置(15、16)的激光束引导至所述板或滚筒的被涂上墨的湿表面的所述预定区域上，其中，选择和设置激光照射的参数，以便沿一条确定了身份标记的通路来蒸发墨，这样，印刷的纸张或卷材沿所述通路在纸张或卷材的对应区域内保持没有墨。
2.根据权利要求1所述的方法，在通过凹版印刷处理而压印的安全文件上提供身份标记，其中，凹版印刷板(6)由墨覆盖，然后将所述板的表面擦拭干净，从而使墨保持在板的切口内，因此，所述板的预定区域将根据凹版图形而被涂上墨；其特征在于：然后，在印刷板与要压印的纸张接触之前，将激光标记装置(15、16)的激光束引导至所述印刷板上，激光点沿身份标记的通路运动，且选择和设置所述激光束的参数，以便沿所述通路蒸发在所述切口中的墨。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述墨包括吸收由所述激光标记装置发出的辐射的至少一种固体组分，特别是颜料。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述墨包括吸收由所述激光标记装置发出的辐射的至少一种液体组分，特别是溶剂。
5.一种印刷机，其中，在表面上在预定区域内有湿墨的印刷板(6)或滚筒(4)将所述墨传送至纸张或卷材上，从而对所述纸张或卷材的相应区域进行压印，其特征在于：激光标记装置(15、16)将激光束引导至所述板或滚筒上，其中，选择所述激光标记装置的位置，使得在板或滚筒的所述区域与所述纸张或卷材接触之前，所述激光束击中所述板或滚筒的被涂上墨的湿表面的所述预定区域，其中，用于选择和设置激光照射的参数的装置使得沿一条确定身份标记的通路来蒸发墨，这样，印刷的纸张或卷材沿所述通路在纸张或卷材的对应区域内保持没有墨。
6.根据权利要求5所述的凹版印刷机，用于印刷安全文件，它包括：印版滚筒(4)，该印版滚筒有至少一个雕刻的印刷板(6)；压印滚筒(3)；擦拭装置(10)；以及涂墨系统(5、7a-8d)，其特征在于：它包括激光标记装置，该激光标记装置有至少一个激光标记头(15)，该激光标记头布置成对着所述印版滚筒，并在所述擦拭装置的下游且在所述印版滚筒和所述压印滚筒之间的接触区域的上游。
7.根据权利要求6所述的供给纸张的凹版印刷机。
8.根据权利要求6所述的卷材凹版印刷机。
9.根据权利要求6至8中任意一个所述的凹版印刷机，其中：将标记装置的激光(16)选择为IR发射激光。
10.根据权利要求6至9中任意一个所述的凹版印刷机，其中：机器的印刷板(6)包括这样的区域，该区域在激光标记装置前面运行，雕刻有多个离散的小室(21)，这些小室布置成相邻的排和列。
11.根据权利要求6至10中任意一个所述的凹版印刷机，其中：所述激光标记装置包括一排激光标记头(15)，激光标记头的数目等于要在纸张或卷材上印刷的安全文件的列的数目。
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