DE102012025262A1

DE102012025262A1 - Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes

Info

Publication number: DE102012025262A1
Application number: DE201210025262
Authority: DE
Inventors: Simon Freutsmiedl; Annett Bähr; André Gregarek; Michael Rahm; Andreas Rauch; Hans Lochbihler; Erwin Bacher
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: DE102012025262B4

Abstract

Zur Herstellung eines Sicherheitselementes (1) wird ein Substrat (2) mit einer Oberseite und einer an der Oberseite ausgebildeten Mikrostruktur bereitgestellt. Die Mikrostruktur (3) weist erste Abschnitte (4) auf, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die unterhalb der Ebene liegen. Zumindest ein Teil der Oberseite des Substrates (2) wird mit einer Nanostruktur (7) versehen, so dass sowohl die ersten als auch die zweiten Abschnitte (4, 5) die Nanostruktur (7) haben. Auf erste und zweite Abschnitte (4, 5) wird eine Beschichtung (12) aufgebracht. Diese ist so ausgebildet, dass sie mit der darunterliegenden Nanostruktur (7) einen wahrnehmbaren Kontrast zu Bereichen bildet, in denen die Beschichtung ohne darunterliegende Nanostruktur (7) vorhanden ist. Die Nanostruktur wird entfernt, entweder vor oder nach Aufbringen der Beschichtung (12). Die Entfernung erfolgt ausschließlich in den ersten Abschnitten (4). Dadurch verbleibt die Nanostruktur (7) mit darauf angeordneter Beschichtung (12) nur in den tiefer liegenden zweiten Abschnitten (5), die dadurch ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes. Sicherheitselemente werden im Stand der Technik verwendet, um bei zu schützenden Gegenständen Nachahmungen oder unberechtigte Kopien zu verhindern bzw. eine Echtheitsprüfung solcher zu schützender Gegenstände zu erleichtern.
Für Sicherheitselemente sind Mikrobilder bekannt, die durch das Prägen von Mikrostrukturen erzeugt werden. Auch ist es bekannt, lichtabsorbierende Nanostrukturen einzusetzen, beispielsweise um einen schwarzen Hintergrund in Mikrobildern bereitzustellen. Mikrobilder können besonders vorteilhaft in sogenannten Moiré-Magnifiern eingesetzt werden und haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Strukturenfeinheit mit herkömmlichen Kopierverfahren schwer oder gar nicht nachbildbar sind.
Absorbierende Nanostrukturen, die einen schwarzen Eindruck oder einen Farbeindruck erzeugen, werden unter anderem hergestellt, indem eine Beschichtung aufgebracht und anschließend unter Energieeintrag, beispielsweise durch einen Laser, so geändert wird, dass sie eine Mikrorauigkeit enthält. Man geht davon aus, dass z. B. durch den Energieeintrag in einer Aluminiumschicht poröse Aluminiumoxidstrukturen entstehen.
Unter dem Begriff „Nanostruktur” wird im Sinne dieser Beschreibung eine Oberflächenstruktur verstanden, die Rauigkeiten im Bereich und kleiner der Lichtwellenlänge hat, d. h. kleiner als 1 μm. Beschichtet man solche Nanostrukturen, bewirken sie einen guten Kontrast. Die Art des Kontrastes hängt wesentlich von der Art der Beschichtung ab. Bei einer einfachen Metallisierung mit Nanostrukturen ausgestatteter Bereiche erscheinen diese schwarz oder zumindest dunkel. Wird anstelle einer einfachen Metallisierung eine Colour-Shift-Beschichtung eingesetzt, so hängt der visuelle Eindruck von der Beschichtungsreihenfolge ab. Liegt der Absorber direkt auf den Nanostrukturen, erscheinen die Nanostrukturen in der Regel etwas heller.
Für die Erzeugung von Nanostrukturen ist Aluminium eines der möglichen Ausgangsmaterialien, was unter Umständen an der besonders hohen Affinität von Aluminium zu Sauerstoff liegt.
Auch ist im Stand der Technik zum Erzeugen von kontrastbildenden Nanostrukturen das Färben von Oxidschichten, insbesondere das Tauchfärben von eloxiertem Aluminium bekannt. Gleichermaßen können Nanostrukturen zur Kontrasterzeugung bereitgestellt werden, indem sogenannte Mottenaugenstrukturen geschaffen und beschichtet werden.
Zwar erzeugen Nanostrukturen insbesondere bei Mikrobildern einen guten Kontrast, jedoch sind lichtabsorbierende Nanostrukturen sehr empfindlich und können leicht zerstört werden. Ein weiteres Problem liegt darin, solche Nanostrukturen in präziser Passerung zu Mikrostrukturen zu erzeugen. Dies ist besonders dann problematisch, wenn die Nanostruktur ein Bildelement, beispielsweise den Hintergrund, eines Mikrobildes, das selbst sehr geringe Abmessungen hat, bilden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für ein Sicherheitselement anzugeben, bei dem einfache Herstellbarkeit mit hohen Passergenauigkeiten zu Mikrobildern kombiniert werden. Vorzugsweise sollte weiter die Zerstörungsanfälligkeit von Nanostrukturen gemindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Oberseite und einer Mikrostruktur an der Oberseite, wobei die Mikrostruktur erste Abschnitte umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte, die sich unterhalb der Ebene befinden,
b) Versehen zumindest eines Teils der Oberseite mit Nanostruktur, so dass die ersten und zweiten Abschnitte die Nanostruktur haben,
c) Aufbringen einer Beschichtung auf die ersten und zweiten Abschnitte, wobei die Beschichtung so ausgebildet ist, dass sie mit der darunterliegenden Nanostruktur einen wahrnehmbaren Kontrast zur Beschichtung ohne darunterliegender Nanostruktur zeigt,
d) Entfernen der Nanostruktur vor oder nach Schritt c), jeweils nur in den ersten Abschnitten, so dass die Nanostruktur mit darauf angeordneter Beschichtung nur in den zweiten Abschnitten verbleibt und ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes bildet.

Die Erfindung macht es sich vorteilhaft zunutze, dass bei einer Mikrostruktur erste Abschnitte vorhanden sind, die erhöht, d. h. in einer ersten Ebene liegen, und zweite Abschnitte, die demgegenüber tiefer, d. h. unter der ersten Ebene liegen, vorhanden sind. Erfindungsgemäß wird die für den Kontrast letztlich verantwortliche Nanostruktur in beiden Abschnitten, d. h. in den erhöhten ersten Abschnitten, wie auch in den tiefer liegenden, d. h. den zweiten Abschnitten erzeugt. Anschließend wird in den erhöht liegenden Abschnitten die Nanostruktur wieder entfernt. Dies ist überraschenderweise deshalb einfach, weil die ersten Abschnitte erhöht und in einer Ebene liegen und somit für Prozesse zugänglich sind, die nicht an den zweiten Abschnitten, welche unterhalb der ersten Ebene liegen, wirken. Ein besonders einfacher Ansatz, die Nanostrukturen in den erhöht liegenden ersten Abschnitten wieder zu entfernen, ist ein Wischprozeß oder eine Einebnung durch Auffüllen mittels eines Prozesses, der lediglich an der zugänglichen oberen Seite, d. h. den erhöht liegenden ersten Abschnitten wirkt. Auch können die Nanostrukturen mittels einer Haftfolie samt der Schicht, in der sie gebildet sind (z. B. die erwähnte Aluminiumschicht) wieder abgezogen werden.
Die Erfindung geht also einen anderen Weg als der Stand der Technik, der bislang immer versuchte, die kontrastbildenden Nanostrukturen nur dort zu erzeugen, wo der Kontrast gewünscht ist. Stattdessen wird zuerst die Nanostruktur auch in den Bereichen erzeugt, in denen sie später gar nicht vorhanden oder optisch wirksam sein soll. Diese Bereiche liegen als erste Abschnitte in einer höher gelegenen Ebene und sind für ein Entfernen der Nanostrukturen einfach zugänglich.
Nach dem Entfernen verbleiben die Nanostrukturen lediglich in den tiefer liegenden zweiten Abschnitten, so dass die Mikrostruktur automatisch durch ihr Reliefmuster diejenigen Bereiche, in denen eine kontrastbildende Nanostruktur nach Ablauf des Herstellverfahrens vorhanden ist, vorgibt. Die Mikrostruktur ist deshalb bevorzugt so gewählt, dass die tiefer liegenden zweiten Abschnitte die Bildelemente wiedergeben, indem die Nanostruktur einen Kontrast zu den übrigen Bildelementen schaffen soll.
Zur Kontrastbildung benötigt die Nanostruktur in der Regel, wie bereits eingangs erwähnt, eine weitere Beschichtung. Diese Beschichtung kann aufgebracht werden nachdem die Nanostrukturen in den ersten Abschnitten entfernt wurden, da ohne Nanostruktur in den ersten Abschnitten die Beschichtung auch keinen Kontrast bewirkt. Alternativ ist es möglich, die Beschichtung vor dem Entfernen der Nanostrukturen aufzubringen und in den ersten Abschnitten nicht nur die Nanostrukturen zu entfernen, sondern auch die darüber aufgebrachte Beschichtung. Ebenfalls kann auch nur die Beschichtung entfernt werden, wenn dies für den optischen Effekt erforderlich ist. Nachfolgend wird mit Bezug auf den Begriff „Entfernen” dies noch erläutert werden.
Wenn die Nanostrukturen entfernt werden, die Beschichtung jedoch auch auf den ersten Bereichen verbleibt, ergibt sich ein Kontrast zwischen metallisch reflektierenden bzw. semireflektierenden und dunklen Abschnitten. Wird die Beschichtung in den ersten Bereichen entfernt, kann man diese Bereiche auch weitgehend transparent gestalten.
Das Verfahren stellt automatisch eine perfekte Passerung zwischen Nanostrukturen und Mikrostruktur her, da die Nanostruktur immer dort entfernt wird, wo die Mikrostruktur einen erhöht liegenden ersten Abschnitt bereitstellt. Aufwendige Passerungen zwischen Prägen und Erzeugen von Nanostrukturen sind damit nicht mehr erforderlich.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Nanostrukturen in den tiefer liegenden zweiten Abschnitten der Mikrostruktur verbleiben. Dort sind sie gut geschützt vor zerstörerischen Einflüssen, welche naturgemäß nur an den höher liegenden ersten Abschnitten angreifen können.
Die Erzeugung der Nanostrukturen kann besonders einfach dadurch erfolgen, dass zuerst eine Schicht aufgedampft wird (z. B. eine Aluminiumschicht) und diese dann durch Energieeintrag (z. B. mittels Laserstrahlung) so geändert wird, dass an der Oberfläche die gewünschte Nanostruktur entsteht. Alternativ kann die Nanostruktur auch direkt mit dem Prägewerkzeug hergestellt werden, mit dem die Mikrostruktur erzeugt wird. Dies ist deshalb einfach möglich, da das Prägewerkzeug keine auf die Mikrostruktur abgestimmte bereichsweise Strukturierung der Nanostruktur benötigt. Die genaue Passerung zur Mikrostruktur erfolgt erst durch das nachfolgende Entfernen der Nanostruktur in den ersten Abschnitten. Das Werkzeug muss deshalb nicht so strukturiert sein, dass die Nanostruktur ausschließlich in den zweiten Abschnitten bereitgestellt wird. Dies erleichtert die Herstellung des Werkzeugs erheblich. Man benötigt lediglich ein Prägewerkzeug, das zum einen die Mikrostruktur prägt und zum anderen an seiner Oberfläche, d. h. unabhängig von der genauen Lage zur Mikrostruktur, die Rauigkeit zur Erzeugung der Nanostruktur hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit dem sogenannten Eloxalfärben kombiniert werden. Bereitgestellte Nanostrukturen können durch ein Tauchfärbeverfahren gefärbt werden. Wiederum ist hier keine Passerung nötig – vielmehr wird die komplette aufgebrachte Nanostruktur durch Tauchfärben bearbeitet. Mit dem anschließenden Entfernen der Nanostruktur in den höher liegenden ersten Bereichen wird automatisch die gewünschte Passerung erreicht, und die gefärbten Strukturen verbleiben lediglich in den tiefer gelegenen zweiten Abschnitten. Das geht auch, wenn erst die Nanostruktur entfernt und dann eloxalgefärbt wird. Die Eloxalfarbe lagert sich dann nur in den Nanostrukturen ein.
Natürlich kann die Mikrostruktur verschieden tief liegende zweite Abschnitte haben. Wesentlich ist lediglich, dass diejenigen Bereiche, an denen keine kontrastbildende Nanostruktur nach Abschluss des Herstellverfahrens vorhanden sein soll, in einer ersten höher gelegenen Ebene angeordnet sind und dass alle anderen zweiten Abschnitte darunterliegen. Ob diese in einer oder mehreren tiefer gelegenen Ebenen liegen, ist irrelevant. Sie müssen lediglich ausreichend tief liegen, um nicht von dem die Nanostruktur entfernenden Verfahren erfasst zu werden.
Der Begriff „Entfernen” ist im Zusammenhang mit der Nanostruktur so zu verstehen, dass deren kontrastbildende Eigenschaft an der Oberfläche gestört wird. Dazu genügt es in der Regel, dass die Rauigkeit so geändert wird, dass kein Kontrast mehr nach Aufbringen der Beschichtung entsteht. Mögliche Maßnahmen zum Entfernen der Nanostruktur sind das Einebnen, das Auffüllen, das Abheben einer die Nanostruktur tragenden Schicht, das Einebnen durch Bedrucken, das Abwischen einer die Nanostruktur tragenden Schicht oder das Abziehen der die Nanostruktur tragenden Schicht mittels einer Haftfolie oder das Entfernen einer Schicht auf der Nanostruktur, die zur Kontrasterzeugung nötig ist.
Die Verwendung einer Haftfolie eröffnet einen weiteren Ansatz zum Herstellen eines Sicherheitselementes nach dem bekannten Donor/Akzeptor-Prinzip. Zieht man mittels Haftfolie die in den ersten Abschnitten liegende Nanostruktur mit der kontrastfördernden Beschichtung ab, hat man auf der Haftfolie eine Negativkopie der Kontraststruktur, die auf dem Substrat verbleibt. Man kann auch nur die Beschichtung abziehen, wenn dafür gesorgt wird, dass sich die Nanostrukturen gleichzeitig durch Einprägen in weichen Klebstoff auf der Transferfolie übertragen. Optional kann die Transferfolie anschließend beschichtet werden, um Zwischenbereiche nach Wunsch zu gestalten. Natürlich kann auch diese Haftfolie im Sinne einer Transferfolie als Sicherheitselement verwendet werden. Das oben Gesagte gilt für diese Herstellungsvariante des Sicherheitselementes analog, wobei beachtet werden muss, dass nun die höher liegenden ersten Abschnitte diejenigen sind, welche den Kontrast erzeugen. Aus den dazwischen liegenden, tiefer liegenden zweiten Abschnitten wird mittels der Haftfolie die Kombination aus Nanostruktur und Beschichtung nicht abgezogen, so dass auf der als Transferfolie wirkenden Haftfolie dann keine kontrastbildenden Elemente dort anhaften, wo die Transferfolie über den zweiten Abschnitten lag – mit diesen aber nicht in Kontakt trat, da sie tiefer liegen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß deshalb weiter gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines als Donor dienenden Substrats mit einer Oberfläche und einer Mikrostruktur an der Oberfläche, wobei die Mikrostruktur erste Abschnitte umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte, die sich unterhalb der Ebene befinden,
b) Versehen zumindest eines Teils der Oberfläche mit einer Nanostruktur, so dass die ersten und zweiten Abschnitte mit der Nanostruktur beschichtet sind,
c) Aufbringen einer Beschichtung auf den ersten und den zweiten Abschnitten, wobei die Beschichtung so ausgebildet ist, dass sie mit der darunterliegenden Nanostruktur einen wahrnehmbaren Kontrast zur Beschichtung ohne darunterliegende Nanostruktur zeigt,
e) Verbinden einer Transferfolie mit den ersten Abschnitten (4) und
f) Übertragen der auf den ersten Abschnitten befindlichen Nanostruktur mit der darüberliegenden Beschichtung auf die Transferfolie durch Abziehen der Transferfolie, wobei die Transferfolie direkt oder nach Übertragung auf einen Träger ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes bereitstellt.

Es ist auch möglich, mit der Transferfolie nur die Nanostrukturen abzuziehen und dann die Transferfolie zu beschichten.
Alternativ kann auch nur die Beschichtung auf die Transferfolie transferiert werden, wobei nur Metall von den ersten Abschnitten übertragen wird.
Die Transferfolie kann insbesondere einen Kaschierlack aufweisen, um die gute Haftung in den ersten Abschnitten mit dem Substrat zu erreichen. Natürlich ist es auch möglich, vor dem Abziehen der Transferfolie einen Druckvorgang auszuführen, um das Substrat und/oder die Transferfolie wunschgemäß zu bedrucken.
Für die Erzeugung der Nanostruktur muss, wie bereits erwähnt, keine Passeranforderung bezüglich der Lage der ersten und zweiten Abschnitte der Mikrostruktur eingehalten werden, da die Passerung durch das Entfernen der Nanostruktur hergestellt wird. Dies schließt natürlich nicht aus, dass die Nanostruktur ihrerseits mit ihrem Umriss ein weiteres Bildmotiv codiert. Der kontrastbildende Effekt in den zweiten Abschnitten der Mikrostruktur tritt dann nur innerhalb dieses Umrisses des weiteren Bildmotives auf. Damit ist eine weitere Kopier- oder Fälschungssicherheit erreicht.
Das Sicherheitselement kann besonders bevorzugt um eine Mikrolinsenanordnung ergänzt und so als Moiré-Magnifier ausgebildet werden. Entsprechende Aufbauten sind im Stand der Technik bekannt.
Das Herstellverfahren kann eingesetzt werden, um ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern herzustellen, das eine Darstellungsanordnung zur Darstellung eines oder mehrerer Sollbilder, deren Motive jeweils durch visuell erkennbare, kontrastierende Teilbereiche gebildet sind, aufweist. Die Darstellungsanordnung hat eine Motivschicht mit einer Mehrzahl von Bildelementen mit Nanostruktur und Bildelementen ohne Nanostruktur und optional ein von der Motivschicht beabstandetes Betrachtungsraster aus einer Mehrzahl von Betrachtungselementen. Die Bildelemente mit Nanostruktur und die Bildelemente ohne Nanostruktur erzeugen bei Betrachtung z. B. mit dem Betrachtungsraster die visuell erkennbaren, kontrastierenden Teilbereiche der Sollbilder. Die Motivschicht umfasst eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen, wobei die Bildelemente ohne Nanostruktur der Motivschicht durch Erhebungen der Prägestruktur gebildet sind und die Bildelemente mit Nanostruktur durch Vertiefungen der Prägestruktur gebildet sind.
Eine bevorzugte Anwendung des Herstellverfahrens erzeugt eine Motivschicht mit einer Vielzahl von Bildelementen mit Nanostruktur und Bildelementen ohne Nanostruktur und ein von der Motivschicht beabstandetes Betrachtungsraster aus einer Vielzahl von Betrachtungselementen, wobei die Bildelemente mit Nanostruktur und die Bildelemente ohne Nanostruktur bei Betrachtung z. B. mit dem Betrachtungsraster die visuell erkennbaren, kontrastierenden Teilbereiche der Sollbilder erzeugen. Weiter umfasst die Motivschicht eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen, wobei die Bildelemente ohne Nanostruktur der Motivschicht durch Erhebungen der Prägestruktur gebildet sind und die Bildelemente mit Nanostruktur durch Vertiefungen der Prägestruktur gebildet sind.
Zumindest ein Teil der Vertiefungen enthält in einem Flächenanteil zwischen 0,1% und 25% kleine, erhabene Stützstrukturen, welche bei Betrachtung mit dem Betrachtungsraster visuell nicht erkennbar sind.
Die Erhebungen der Prägestruktur bilden besonders bevorzugt aus den Vertiefungen vorstehende Stützstrukturen ohne Nanostruktur. Der Kontrast der durch die Vertiefungen gebildeten Bildelemente mit Nanostruktur wird durch die Stützstrukturen für den Betrachter nicht beeinträchtigt, wenn diese bei Betrachtung mit dem Betrachtungsraster visuell nicht erkennbar sind.
Die Stützstellen erweisen sich für das erfindungsgemäße Herstellverfahren als besonders hilfreich, da sie das Entfernen der Nanostrukturen erleichtern. So wird z. B. beim Wischen verhindert, dass versehentlich tiefer liegende Bereiche gewischt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält zumindest ein Teil der Vertiefungen die Stützstrukturen in einem Flächenanteil zwischen 2,5% und 10%.
Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass zumindest ein Teil der Vertiefungen die Stützstrukturen in einem Flächenanteil von mehr als 25% enthält. Insbesondere kann zumindest unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen auch bei einem vergleichsweise hohen Flächenanteil der Stützstrukturen von beispielsweise 50% die Beeinträchtigung des Kontrastes durch die Stützstrukturen als für den Betrachter vernachlässigbar angesehen werden, so dass die Sollbilder – allerdings bei vermindertem Kontrast – visuell noch erkennbar bleiben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stützstrukturen in den Vertiefungen unregelmäßig, beispielsweise quasi stochastisch verteilt. Alternativ können die Stützstrukturen in den Vertiefungen auch regelmäßig in einem Raster angeordnet sein, dessen Moiré-Effekte mit dem Betrachtungsraster unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges bleiben oder, wie weiter unten genauer erläutert, durch geeignete Anordnung der Stützstrukturen in Bezug auf die Betrachtungselemente gänzlich vermieden werden.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen Stützpfeiler mit kreisförmigem, ovalem, dreieckigem, rechteckigem oder polygonalem Querschnitt, wobei der Querschnitt der Stützpfeiler vorzugsweise eine Fläche zwischen 0,25 μm² und 25 μm² aufweist.
In anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen unregelmäßig verlaufende, zusammenhängende Stegstrukturen, bei denen die Breite der Stegstrukturen vorzugsweise zwischen 0,1 μm und 5 μm liegt.
Nach weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltungen umfassen die Stützstrukturen nicht zusammenhängende Stegelemente, die jeweils aus einem oder mehreren Linienstücken bestehen und deren Breite vorzugsweise zwischen 0,1 μm und 5 μm liegt.
Ebenfalls mit Vorteil können die Stützstrukturen gerade, parallele Stegelemente umfassen, deren Breite vorzugsweise zwischen 0,1 μm und 5 μm liegt.
Die genannten Typen von Stützstrukturen können miteinander kombiniert werden, so dass unterschiedliche Vertiefungen unterschiedliche Stützstrukturtypen enthalten. Auch in derselben Vertiefung können mehrere unterschiedliche Stützstrukturtypen vorgesehen sein.
Weiter kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Stützstrukturen in einem Teilbereich eine versteckte Information in Form von Zeichen oder einer Codierung enthalten, um so ein zusätzliches Echtheitsmerkmal in das Sicherheitselement zu integrieren.
Vorzugsweise sind alle Vertiefungen, deren Abmessungen eine maximale Abmessung überschreiten, mit Stützstrukturen der genannten Art versehen. Für eine Darstellungsanordnung vorteilhafte maximale Abmessungen sind von verschiedenen Parametern, insbesondere der Tiefe der Vertiefungen, dem beim Kaschierprozess eingesetzten Druck, der Dicke der Klebstoffschicht, etc. abhängig. Vorteilhafte maximale Abmessungen können von einem Fachmann für jede Parameterauswahl mit Hilfe weniger orientierender Versuche ermittelt werden. Beispielsweise sind alle Vertiefungen, die in zumindest einer Raumrichtung eine Abmessung von mehr als 30 μm (maximale Abmessung) aufweisen, mit Stützstrukturen versehen.
Die Darstellungsanordnung wird bevorzugt kombiniert mit Betrachtungselementen in einem Betrachtungsraster angeordnet. Sie sind mit Vorteil durch sphärische Linsen, asphärische Linsen, Zylinderlinsen oder ein- oder zweidimensional fokussierende Mikrohohlspiegel gebildet. In weiteren bevorzugten Varianten sind die Betrachtungselemente durch Lochblenden, Schlitzblenden, mit Spiegeln versehene Loch- oder Schlitzblenden, Fresnellinsen, GRIN-Linsen (Gradient Refraction Index), Zonenplatten, holographische Linsen, Fresnelspiegel, Zonenspiegel oder andere Elemente mit fokussierender oder auch ausblendender Wirkung gebildet.
Die Motivschicht der Darstellungsanordnung liegt dabei vorzugsweise in der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Betrachtungselemente durch Zylinderlinsen gebildet und die Stützstrukturen sind durch parallele, gerade Stegelemente gebildet, die sich in einem Winkel zwischen 60° und 120°, bevorzugt zwischen 85° und 95°, besonders bevorzugt von 90° zur Achse der Zylinderlinsen erstrecken. Auf diese Weise lassen sich auch bei einer regelmäßigen Anordnung der Stützstrukturen in einem Raster Moiré-Effekte mit dem Betrachtungsraster vermeiden.
Die Darstellungsanordnung selbst kann insbesondere ein Wechselbild, ein Bewegungsbild, ein Morphbild oder ein Stereobild sein, aber mit Vorteil auch eine mikrooptische Darstellungsanordnung, insbesondere eine Moiré-Vergrößerungsanordnung, eine Vergrößerungsanordnung vom Moirétyp oder eine Modulo-Vergrößerungsanordnung. Das Grundprinzip solcher mikrooptischer Darstellungsanordnungen ist in der Druckschrift WO 2009/000528 A1 erläutert, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
Wie oben dargelegt, liegt die Motivschicht der Darstellungsanordnung vorzugsweise in der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel. Die Motivschicht kann aber insbesondere bei nicht vergrößernden Darstellungsanordnungen, beispielsweise bei nicht vergrößernden Wechselbildern, auch in einer von der Fokusebene der Linsen oder Hohlspiegel geringfügig abweichenden (parallelen) Ebene liegen. In diesem Fall vergrößern sich zwar die Winkelbereiche, in denen die Motive gleichzeitig erkennbar sind (bzw. in denen ein Motiv in ein anderes „übergeht”), auf Kosten der Winkelbereiche, in denen jeweils nur eines der Motive zu erkennen ist, der Kontrast bzw. die Schärfe der Motive wird dadurch jedoch nicht beeinträchtigt.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ist in die Vertiefungen der Prägestruktur eine zusätzliche Strukturierung, bevorzugt eine diffraktive Struktur, eine Struktur mit mattierender oder streuender Wirkung und/oder eine Nanostrukturierung, eingebracht.
Ebenfalls mit Vorteil kann die Motivschicht vollflächig oder teilflächig, beispielsweise in Form einer Halbtondarstellung, mit mindestens einer Druckfarbe und/oder mit mindestens einem reflektierenden Beschichtungsmaterial, vorzugsweise einem Metall, einem farbkippenden System, einem hochbrechenden Material, Metallpigmenten oder Effektpigmenten versehen sein.
Zu schützende Gegenstände im Sinne dieser Beschreibung können beispielsweise Sicherheitspapiere, Ausweis- und Wertdokumente (wie z. B. Banknoten, Chipkarten, Passe, Identifikationskarten, Ausweiskarten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Eintrittskarten, Kreditkarten, Gesundheitskarten, ...) sowie Produktsicherungselemente, wie z. B. Etiketten, Siegel, Verpackungen, sein.
Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicherheitspapieren hergestellte Dokumente, z. B. Banknoten, verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente und Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sicherheitselemente aufweisen, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsüberprüfung möglich ist und zugleich unerwünschte Kopien verhindert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1–4 schematische Schnittdarstellungen durch ein Sicherheitselement zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung des Sicherheitselementes,
5 eine schematische Draufsicht auf das Sicherheitselement, das mit dem Verfahren gemäß 1 bis 4 hergestellt wurde,
6–9 schematische Darstellungen ähnlich der 1 bis 4 für eine zweite Ausführungsform des Verfahrens,
10–12 schematische Schnittdarstellungen ähnlich der 1 bis 9 für eine dritte Ausführungsform des Verfahrens,
13 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement, das ein Wechselbild mit zwei unterschiedlichen Sollbildern enthält,
14 schematisch den Aufbau eines mit dem Herstellverfahren erzeugbaren Sicherheitselements, beispielsweise des Transferelements der 1 im Querschnitt,
15 schematisch die Motivschicht des Sicherheitselements der 14,
16, 17 einige vorteilhafte Gestaltungen von Stützstrukturen des Sicherheitselementes der 14, und
18 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements mit einer Darstellungsanordnung in Gestalt einer Modulo-Vergrößerungsanordnung.
Anhand der 1 bis 4 wird schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Sicherheitselementes 1 beschrieben. Das herzustellende Sicherheitselement weist Mikrobilder auf, die durch eine Mikrostruktur gebildet sind. Jedes Mikrobild hat einen Bildhintergrund und einen Bildvordergrund, die durch unterschiedliche Abschnitte der Mikrostruktur gebildet sind.
Das Sicherheitselement 1 wird in einem Substrat, beispielsweise einer PET-Folie 2 geformt. Bevorzugt wird mit UV-Lack beschichtete Folie geprägt. Dazu wird eine Mikrostruktur 3 abgebildet, die dem zu erzeugenden Mikrobild entspricht. Die Mikrostruktur 3 weist erste Abschnitte 4 auf, welche z. B. im Mikrobild den Vordergrund bilden werden, und zweite Abschnitte 5, die z. B. dem Hintergrund zugeordnet sind. Die Mikrostruktur 3 ist also so ausgebildet, dass sie den Vordergrund und Hintergrund des zu erzeugenden Mikrobildes entsprechend gewählt ist. Natürlich zeigt die schematische Schnittdarstellung der 1 dieses Mikrobild nicht. Auch ist nicht zu erkennen, dass in der Regel die Mikrobilder in einem sich wiederholenden Muster nebeneinanderliegend angeordnet sind, insbesondere dann, wenn die Mikrobilder im Sicherheitselement 1 zu einem Moiré-Magnifier weitergebildet werden. Darauf wird später noch eingegangen werden.
Die ersten Abschnitte 4 liegen in einer ersten Ebene, und die zweiten Abschnitte 5 liegen bezogen auf die Oberfläche der Folie 2 tiefer, d. h. in einer tiefer liegenden Ebene. Dass die zweiten Abschnitte 5 in einer einzigen Ebene liegen, ist nicht zwingend erforderlich und in der nachfolgenden Beschreibung lediglich der Einfachheit halber so vorgesehen.
Anschließend wird auf die Oberseite einer derart vorbereiteten Folie 2 eine Aluminiumschicht 6 aufgebracht, wobei sowohl die ersten Abschnitte 4 als auch die zweiten Abschnitte 5 bedeckt werden. Dann wird die Aluminiumschicht 6 in eine Nanostruktur 7, umfassend Aluminiumoxid, umgewandelt, indem mittels eines Laserstrahls 8 Energie in die Aluminiumschicht 6 eingetragen wird. Der Laserstrahl 8 kann dabei in einem Scanverfahren 9, das schematisch durch einen Pfeil in 2 angedeutet ist, oder durch eine Maskenbelichtung nur ausgewählte Bereiche der Aluminiumschicht 6 bearbeiten. Für diese Auswahl ist eine Passerung zur Lage der ersten und zweiten Abschnitte 4, 5 nicht vorgesehen.
Nun wird die derart erzeugte Nanostruktur 7 mittels eines geeigneten Wischmediums 10, z. B. Tuch oder Papier, welches z. B. in Rollenform vorliegt und bei Bedarf (Verschleiß) weitergewickelt werden kann, das in einer Wischrichtung 11 geführt wird, an den höher liegenden ersten Abschnitten 4 abgewischt, also wieder entfernt. Sie verbleibt damit ausschließlich in den tiefer liegenden zweiten Abschnitten 5.
Daraufhin wird, wie in 4 gezeigt, die Folie 2 an ihrer Oberseite mit einer Metallisierung 12 versehen, die sowohl die ersten Bereiche 4 als auch die zweiten Bereiche 5 abdeckt, also keiner Passerung bezüglich der Mikrostruktur 3 bedarf.
Da die Metallisierung 12 lediglich in den zweiten Abschnitten 5 die Nanostruktur 7 abdeckt, ist ein guter Kontrast zwischen den zweiten Abschnitten 5 und den ersten Abschnitten 4 erreicht. Der Wechsel zwischen Nanostruktur 7 mit darüberliegender Beschichtung 12 in den zweiten Abschnitten 5 zu der reinen Beschichtung 12 ohne darunterliegende Nanostruktur 7 in den ersten Abschnitten 4 ist passergenau zur geprägten Mikrostruktur 3.
5 zeigt schematisch die Draufsicht auf das derart erzeugte Sicherheitselement 1. Bei Verwendung einer vergrößerten Minilinsen-Anordnung stellt es ein Bild 13 bereit, das jeweils aus einem Hintergrund 14 und einem Vordergrund 15 besteht. Hintergrund 14 und Vordergrund 15 sind durch die Mikrostruktur 3 erzeugt. Das Sicherheitselement wurde mit Aluminium bedampft und lediglich im Bereich 16 mit der Nanostruktur versehen. Dann wurde die Nanostruktur in den höher liegenden ersten Abschnitten 4 entfernt, die im Bereich 16 liegen. Sie verbleibt folglich auch nur dort kontrastbildend in den tiefer liegenden Abschnitten 5. Durch nicht weiter dargestellte Mikrolinsen werden die Mikrostrukturen auf ein sichtbares Maß vergrößert.
Im Ergebnis ist im Bereich 16 ein schwarzer Hintergrund durch die entsprechend gestalteten, tiefer liegenden Abschnitte 5 gegeben und der Bereich 16 erscheint dort satt schwarz, wo Hintergründe 14 mit Nanostruktur vorhanden sind.
Die 6 bis 9 zeigen ein Herstellverfahren ähnlich der 1 bis 4. Der Unterschied liegt darin, dass der Wischvorgang nach dem Aufbringen der Beschichtung 12 ausgeführt wird. Die Schritte der 3 und 4 sind also in ihrer Reihenfolge vertauscht. Das Sicherheitselement 1 gemäß dem Herstellverfahren der 6 bis 9 unterscheidet sich also vom Sicherheitselement, das mit dem Verfahren gemäß 1 bis 4 hergestellt wird, dadurch, dass auf den ersten Abschnitten 4 keine Beschichtung 12 verbleibt. Dies hat Auswirkungen auf den Kontrast zwischen den ersten Abschnitten 4 und 5, nicht jedoch auf den prinzipiellen Effekt.
Die 10 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Sicherheitselementes 1. Dabei wird auf die bereits zuvor beschriebene Weise in der Folie 2 die Mikrostruktur 3 mit den ersten und zweiten Abschnitten 4, 5 und flächig auf der Oberseite die Kombination aus Nanostruktur 7 und Metallisierung 12 bereitgestellt. Der Einfachheit halber ist in 10 für diese beiden Schichten schematisch ein Schichtverbund 22 dargestellt. Nur im linken Rand des Elementes ist exemplarisch der Schichtaufbau angedeutet.
Nun wird auf die Oberseite der Folie 2 eine Transferfolie 20 mittels eines Kaschierlacks 21 aufkaschiert.
In diesem Zustand wird die Transferfolie 20 wieder abgehoben. Dies kann beispielsweise in einem Trennwickelprozess durchgeführt werden. Als Ergebnis ist der Schichtverbund 22 und damit auch die Nanostruktur aus den ersten Abschnitten 4 entfernt und befindet sich auf der Transferfolie 20. Durch dieses Entfernen kann je nach Ausbildung des Nanostrukturverbundes 22 nur die Metallisierung 12 übertragen werden (12a) oder auch die Nanostruktur 7 (12b) mit Metallisierung 12, also der gesamte Schichtverbund 22.
In letzterem Fall (12b) bieten sich zwei Möglichkeiten, das Sicherheitselement zu verwenden. Zum einen kann die Folie 2 als Sicherheitselement eingesetzt werden, da sie in den tiefer liegenden zweiten Abschnitten 5 den kontrastbildenden Schichtverbund 22 aufweist. Zum anderen kann auch die Transferfolie 20 eingesetzt werden, die ein Negativbild bereitstellt. Auch hier befindet sich der von den ersten Bereichen 4 abgehobene Schichtverbund 22, so dass dritte Abschnitte 23 gebildet sind, welche den ersten Abschnitten 4 in ihrer Ausdehnung und Anordnung entsprechen, in denen die kontrastbildende Nanostruktur vorhanden ist, und vierte Abschnitte 24, welche den zweiten Abschnitten 5 der Mikrostruktur 3 entsprechen, die ohne Schichtverbund 22 sind. Somit besteht ein guter Kontrast zwischen den dritten Abschnitten 23 und den vierten Abschnitten 24.
Die Beschichtung in den Figuren wurde so gezeichnet, dass sie auch die Flanken der Strukturen bedeckt. Dies geschieht z. B. beim Sputtern. Bei Produktion mittels Bedampfen legt sich an den Flanken keine oder nur eine sehr dünne Beschichtung ab. Bedampfen führt zu geringer Schichthaftung, was die Schicht leichter entfernbar macht.
Nanostrukturen mit Beschichtung können einen Kontrast zum Hintergrund erzeugen, wie beschrieben. Beispielsweise kann der Hintergrund transparent sein, wenn die Nanostrukturen mit Beschichtung von den ersten Abschnitten entfernt wurden.
Durch vollflächige Beschichtung mit einem Metall kann der Hintergrund entsprechend der Metallfarbe eingefärbt werden, während diese zusätzliche Beschichtung in den Vordergrundbereichen von den beschichteten Nanostrukturen abgedeckt und somit dem Blick des Betrachters verborgen wird.
Anstelle einer Beschichtung mit einem Metall oder Colour-Shift kann ein transparenter Hintergrund auch mit einer Druckfarbe eingefärbt werden. Der Vorteil liegt darin, dass in diesem Fall der gesamte Farbraum zur Verfügung steht und diese Art der Färbung technisch einfach durchzuführen ist.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. 13 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 110, die mit einem erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselement in Form eines aufgeklebten Transferelements 112 versehen ist. Das Transferelement 112 stellt im Ausführungsbeispiel ein Wechselbild dar, das dem Betrachter aus zwei verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Sollbilder 114A bzw. 114B präsentiert. Die Sollbilder 114A, 114B zeigen jeweils ein Motiv, das durch visuell erkennbare und kontrastierende Teilbereiche 116A, 116B bzw. 118A, 118B gebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel sind die Motive durch Buchstaben „A” bzw. „B” vor einem einfarbigen Hintergrund gebildet, wobei der Betrachter bei Betrachtung schräg von links den Buchstaben „A”, bei Betrachtung schräg von rechts den Buchstaben „B” wahrnimmt. Durch Kippen der Banknote wechselt das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zwischen den beiden Sollbildern 114A, 114B hin und her. Es versteht sich, dass in der Praxis zumeist komplexere Motive, beispielsweise die Denomination der Banknote, geometrische Muster, Portraits, architektonische, technische oder Naturmotive verwendet werden. Die Motive können dabei insbesondere auch in Form von gerasterten Halbtondarstellungen vorliegen. Auch kann ein Wechselbild mehr als zwei Sollbilder enthalten oder das Sicherheitselement kann anstelle eines Wechselbilds ein Bewegungsbild, ein Pumpbild, ein Morphbild oder ein Stereobild aufweisen. Darüber hinaus kann das Sicherheitselement auch derart ausgebildet sein, dass das Erscheinungsbild nicht, wie vorstehend beschrieben, bei einem „Ost-West-Kippen” des Sicherheitselements zwischen zwei oder mehr Sollbildern hin- und herwechselt, sondern bei einem Kippen um eine beliebige andere Achse, beispielsweise bei einem „Nord-Süd-Kippen”. Bei einem Nord-Süd-Kippen nimmt der Betrachter bei Betrachtung schräg von oben beispielsweise den Buchstaben „A” und bei Betrachtung schräg von unten den Buchstaben „B” wahr.
Statt Wechselbildern kann bei den Darstellungsanordnungen eine teils nanostrukturierte und teils nicht-nanostrukturierte Motivschicht Anwendung finden. Auch kann das Herstellverfahren neben den zur Illustration verwendeten Transferelementen bei Banknoten beispielsweise Sicherheitsfäden, breite Sicherheitsstreifen, oder Abdeckfolien herstellen, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung eines Dokuments angeordnet sind.
14 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 120, beispielsweise des Transferelements 112 der 13 im Querschnitt. Dargestellt sind hier, wie auch in den weiteren Figuren, nur die für die Erläuterung des Funktionsprinzips erforderlichen Teile des Aufbaus.
Das Sicherheitselement 120 der 14 weist einen Träger 122 in Form einer transparenten Kunststofffolie, beispielsweise einer etwa 20 μm dicken PET-Folie auf. Die Oberseite des Trägers 122 ist mit einem Betrachtungsraster in Form einer Mehrzahl paralleler Zylinderlinsen 124 versehen, deren Breite b im Ausführungsbeispiel b = 20 μm beträgt. Auf der Unterseite des Trägers 122 ist eine Motivschicht 126 ausgebildet, die in parallel zu den Zylinderlinsen 124 verlaufende schmale Streifen 128A, 128B mit einer Breite von jeweils 10 μm unterteilt ist. Die Trägerfolie 122 und die Zylinderlinsen 124 sind so aufeinander abgestimmt, dass sich die Motivschicht 126 in der Fokusebene der Zylinderlinsen 124 befindet.
Bei Betrachtung des Sicherheitselements 120 aus der Betrachtungsrichtung 130A sind wegen der fokussierenden Wirkung der Zylinderlinsen 124 nur die Streifen 128A und bei Betrachtung aus Betrachtungsrichtung 130B nur die Streifen 128B sichtbar. Die Streifen 128A bzw. 128B setzen sich daher für den Betrachter zu den gewünschten Sollbildern, beispielsweise den Sollbildern 114A, 114B der 13 zusammen. Bei der Auslegung der Motivschicht 126 wurden die gewünschten Sollbilder 114A, 114B dazu in an sich bekannter Weise in parallele Streifen 128A, 128B der gewünschten Breite unterteilt und die so erhaltenen Streifen alternierend zu der Motivschicht 126 zusammengesetzt. Die parallelen Streifen 128A, 128B müssen nicht die gleiche Breite aufweisen. Beispielsweise kann der Streifen 128A auch eine Breite von 5 μm und der Streifen 128B eine Breite von 15 μm aufweisen. Der Anteil des jeweiligen Streifens an der Gesamtbreite wirkt sich dabei auf den Winkelbereich aus, in dem die gewünschten Sollbilder 114A, 114B für den Betrachter sichtbar sind.
Wie in 14 gezeigt, enthält das Sicherheitselement 120 typischerweise weitere Schichten 132, wie etwa Schutz-, Abdeck- oder weitere Funktionsschichten, die für das vorliegende Herstellverfahren jedoch nicht wesentlich sind und daher nicht näher beschrieben werden.
Kipp- oder Wechselbilder, die verschiedenfarbige Motive zeigen, sind bekannt. Um die verschiedenfarbigen Motive zu erzeugen, werden die in den einzelnen Streifen 128A, 128B liegenden Motivteile der Sollbilder üblicherweise in der gewünschten Form aufgedruckt. Die Besonderheit der hier beschriebenen Wechselbilder besteht nun darin, dass die Motive der Sollbilder 114A, 114B durch kontrastierende Teilbereiche gebildet sind.
Um die erforderliche Strukturierung in den Teilbereichen erzeugen zu können, wird wie folgt vorgegangen:
Mit Bezug auf die schematische Darstellung der 15 umfasst die Motivschicht 126 eine auf den Träger 122 aufgebrachte Prägeschicht 140 mit einer Prägestruktur mit Erhebungen 142 und Vertiefungen 144. Die Erhebungen 142 der Prägestruktur sind im Ergebnis dabei ohne wirksame Nanostruktur, also z. B. nicht-metallisiert und stellen Bildelemente ohne Nanostruktur dar, die bei der Betrachtung Teilbereiche 118A, 118B der Sollbilder erzeugen. Die Vertiefungen 144 der Prägestruktur sind dagegen im Wesentlichen mit einer Nanostruktur und darauf angeordneter Metallisierung 146 versehen und stellen Bildelemente mit Nanostruktur dar, die bei der Betrachtung die Teilbereiche 116A, 116B der Sollbilder bilden.
Der Verfahrensablauf bei der Herstellung entspricht dem der 1–4 oder 6–9.
Einige vorteilhafte Gestaltungen erfindungsgemäß hergestellter Stützstrukturen sind in den 16 und 17 illustriert. Die Figuren zeigen in Aufsicht auf die Motivschicht jeweils nur einige der Stützstrukturen, wie sie über die Fläche einer großflächigen Vertiefung angeordnet sein können.
Die in 16 gezeigten Stützstrukturen können sowohl bei Darstellungsanordnungen mit Zylinderlinsen als auch bei Darstellungsanordnungen mit nicht-zylindrischen Linsen, wie etwa den oben genannten Modulo-Vergrößerungsanordnungen, zum Einsatz kommen. Bei den Stützpfeilern 180 handelt es sich um kleine zylinderförmige Erhebungen mit einem Querschnittsdurchmesser von 0,7 μm bis 2 μm. Der Querschnitt der Stützpfeiler 180 kann auch nicht-kreisförmig, beispielsweise oval, dreieckig, rechteckig oder allgemein polygonal sein. Die gleichzeitige Verwendung von Stützpfeilern 180 mit unterschiedlichen Querschnitten unterdrückt zusätzlich mögliche Moiré-Effekte. In 16 sind die Stützpfeiler 180 unregelmäßig angeordnet, es kommt jedoch auch eine regelmäßige Anordnung in Betracht, die mit dem Betrachtungsraster keine sichtbaren Moiré-Effekte erzeugt.
Die in 16 ebenfalls gezeigten Stützstege 182 sind schmale, nicht zusammenhängende Stege mit einer Breite von 0,1 μm bis 5 μm und einer Länge von einigen μm. Sie können auch als Stützpfeiler mit rechteckigem Querschnitt angesehen werden.
Die Stützstrukturen können weiter durch unregelmäßig verlaufende, zusammenhängende Stegstrukturen 184 gebildet sein, wie links unten in 16 gezeigt. Eine weitere Variante stellen die rechts unten in 16 gezeigten Stegelemente 186 dar, die jeweils aus einem oder mehreren Linienstücken zusammengesetzt sind. Mit solchen Stegelementen 186 kann zusätzlich eine versteckte Information 188, wie etwa das bereits oben angesprochene Logo „G + D” in die Motivschicht des Sicherheitselements integriert werden. Die versteckte Information 188 ist aufgrund ihrer kleinen Abmessungen bei der Betrachtung der Motivschicht ohne Hilfsmittel visuell nicht erkennbar. Mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop kann die versteckte Information sichtbar gemacht werden und der Authentifizierung des Sicherheitselements dienen.
Die in 17 gezeigten Stützstruktur-Gestaltungen eignen sich besonders gut für die Verwendung von Zylinderlinsen, deren Achse parallel zur Richtung 190 verläuft. Die parallelen Stege 192 weisen eine Breite 0,1 μm bis 5 μm auf und verlaufen im Abstand von 10 μm bis 30 μm voneinander. Die Stege 192 verlaufen senkrecht zur Achse 190 der Zylinderlinsen und damit bei einer Aufteilung der Motivschicht in parallele Streifen 128A, 128B (14) auch senkrecht zur Streifenausdehnung.
Optional kann in den parallelen Stegen eine versteckte Information 194 enthalten sein, wie etwa das gezeigte Logo „G + D”, das aufgrund seiner kleinen Abmessung ohne Hilfsmittel visuell nicht erkennbar ist, jedoch mit einer starken Lupe oder einem Mikroskop zur Authentifizierung sichtbar gemacht werden kann.
Bei einer alternativen Gestaltung sind als Stützstrukturen kurze Stützstege 196 vorgesehen, die alle senkrecht zur Achse 190 der Zylinderlinsen verlaufen, und deren Position unregelmäßig variiert, wie in der unteren Bildhälfte der 17 gezeigt.
Die Höhe der Stützstrukturen entspricht vorzugsweise der Tiefe der Vertiefungen, sie kann allerdings auch geringer oder größer gewählt sein. Vorteilhaft ist, dass sie verhindern, dass der Prozess des Entfernens der Nanostruktur versehentlich auch in tiefer gelegenen Ebenen wirkt.
Die vorstehenden Ausführungen sollen nicht so verstanden werden, dass die Struktur in irgendeiner Weise auf Wechselbilder beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung allgemein bei Darstellungsanordnungen mit einem Betrachtungselementraster, insbesondere einem Linsenraster, einsetzbar.
So zeigt 18 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements 1100 mit einer Darstellungsanordnung in Gestalt einer Modulo-Vergrößerungsanordnung. Dabei ist auf einem Träger 1102, der durch eine 19 μm dicke transparente PET-Folie gebildet ist, ein UV-Prägelack aufgebracht, in den ein Parallelogramm-Raster aus sphärischen Mikrolinsen 1104 mit einem Durchmesser von etwa 20 μm eingeprägt ist. Auf der Unterseite des Trägers 1102 ist eine Motivschicht 1106 mit einer Prägestruktur 1108 angeordnet, deren ohne Nanostruktur ausgebildete Erhebungen 1118 und mit Nanostruktur versehenen Vertiefungen 1120 die abgebildeten Bereiche eines vorgegebenen Sollbilds darstellen. Wie die abgebildeten Bereiche einer Modulo-Vergrößerungsanordnung aus einem vorgegebenen Sollbild ermittelt werden können, ist in der Druckschrift WO 2009/000528 A1 ausführlich beschrieben. Der einschlägige Offenbarungsgehalt der WO 2009/000528 A1 wird insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Je nach dem Motiv des vorgegebenen Sollbilds können sich die Vertiefungen 1120 aneinandergrenzender abgebildeter Bereiche zu einem ausgedehnten Vertiefungsbereich 1110 ergänzen. Um Fehler beim Entfernen der Nanostruktur zu vermeiden, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel diejenigen Vertiefungsbereiche 1110, deren Abmessung in einer Raumrichtung 30 μm übersteigt, mit Stützstrukturen 192 in Form zylindrischer Pfeiler (16) versehen. Die Stützstrukturen 192 weisen im Ausführungsbeispiel der 18 einen Durchmesser von jeweils 1,5 μm auf und sind in einem Flächenanteil von etwa 3% unregelmäßig in den vertieften Bereichen 1110 verteilt.
Aufgrund ihres geringen Durchmessers und ihrer unregelmäßigen Anordnung sind die Stützstrukturen 192 bzw. die am Ort der Stützstrukturen in den Vertiefungen 1110 fehlende Nanostruktur bei der Betrachtung z. B. mit dem Raster aus sphärischen Mikrolinsen visuell nicht erkennbar.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitselement
2: PET-Folie
3: Mikrostruktur
4: erster Abschnitt
5: zweiter Abschnitt
6: Al-Schicht
7: Nanostruktur
8: Laser
9: Scanrichtung
10: Tuch
11: Wischrichtung
12: Metallisierung
13: Muster
14: Hintergrund
15: Vordergrund
16: Bereich
20: Transferfolie
21: Kaschierlack
22: Schichtverbund
23: dritter Abschnitt
24: vierter Abschnitt
110: Banknote
112: Transferelement
114A, 114B: Sollbilder
116A, 116B: metallische Teilbereiche
118A, 118B: nicht-metallische Teilbereiche
120: Sicherheitselement
122: Träger
124: Zylinderlinsen
126: Motivschicht
128A, 128B: Streifen
130A, 130B: Betrachtungsrichtungen
132: weitere Schichten
140: Prägeschicht
142: Erhebungen
144: Vertiefungen
146: Metallisierung
180: Stützpfeiler
182: Stützstege
184: Stegstrukturen
186: Stegelemente
188: versteckte Information
190: Richtung der Zylinderlinsenachsen
192: parallele Stege
194: versteckte Information
196: kurze Stützstege
1100: Sicherheitselement
1102: Träger
1104: sphärische Mikrolinsen
1106: Motivschicht
1108: Prägestruktur
1110: ausgedehnter Vertiefungsbereich
1112: Farbschicht
1114: Metallisierung
1116: weitere Schichten
1118: Erhebungen
1120: Vertiefungen

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

WO 2009/000528 A1 [0046, 0099, 0099]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Substrats (2) mit einer Oberseite und einer Mikrostruktur (3) an der Oberseite, wobei die Mikrostruktur (3) erste Abschnitte (4) umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die sich unterhalb der Ebene befinden, b) Versehen zumindest eines Teils der Oberseite mit Nanostruktur (7), so dass die ersten und zweiten Abschnitte (4, 5) die Nanostruktur (7) haben, c) Aufbringen einer Beschichtung (12) auf die ersten und zweiten Abschnitte (4, 5), wobei die Beschichtung (12) so ausgebildet ist, dass sie mit der darunterliegenden Nanostruktur (7) einen wahrnehmbaren Kontrast zur Beschichtung ohne darunterliegender Nanostruktur (7) zeigt, d) Entfernen der Nanostruktur (7) vor oder nach Schritt c), jeweils nur in den ersten Abschnitten (4), so dass die Nanostruktur (7) mit darauf angeordneter Beschichtung (12) nur in den zweiten Abschnitten (5) verbleibt und ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Nanostruktur (7) durch Einebnen oder Auffüllen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanostruktur (7) zum Einebnen bedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Nanostruktur (7) oder die Nanostruktur (7) samt der Beschichtung (12) durch einen Wischvorgang entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) eine Haftfolie (20) aufgebracht wird und die Nanostruktur (7) oder die Nanostruktur (7) samt der Beschichtung (12) durch Abziehen der Haftfolie entfernt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines als Donor dienenden Substrats (2) mit einer Oberfläche und einer Mikrostruktur (3) an der Oberfläche, wobei die Mikrostruktur (3) erste Abschnitte (4) umfasst, die sich in einer Ebene befinden, und zweite Abschnitte (5), die sich unterhalb der Ebene befinden, b) Versehen zumindest eines Teils der Oberfläche mit einer Nanostruktur (7), so dass die ersten und zweiten Abschnitte (4, 5) mit der Nanostruktur (7) beschichtet sind, c) Aufbringen einer Beschichtung (12) auf den ersten und den zweiten Abschnitten (4, 5), wobei die Beschichtung so ausgebildet ist, dass sie mit der darunterliegenden Nanostruktur (7) einen wahrnehmbaren Kontrast zur Beschichtung (12) ohne darunterliegende Nanostruktur (7) zeigt, e) Verbinden einer Transferfolie (20) mit den ersten Abschnitten (4) und f) Übertragen der auf den ersten Abschnitten (4) befindlichen Nanostruktur (7) mit der darüberliegenden Beschichtung (12) auf die Transferfolie (20) durch Abziehen der Transferfolie (20), wobei die Transferfolie (20) direkt oder nach Übertragung auf einen Träger ein wahrnehmbares Bildelement des Sicherheitselementes (1) bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transferfolie (20) einen Kaschierlack (21) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt e) der vorliegende Verbund aus Substrat (2) und Transferfolie (20) bedruckt wird, bevor Schritt f) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Versehen der Oberfläche mit der Nanostruktur (7) eine Beschichtung der Oberfläche mit einem Aluminiumoxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Aluminiumschicht (6) aufgebracht wird und diese mittels Energieeintrag (8) oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumschicht (6) mit Laserstrahlung (8) bestrahlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumschicht mittels Eloxalfärben behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Laserstrahlung (8) nur ein Teil (16) der ersten und zweiten Abschnitte (4, 5) bestrahlt wird, wobei der Teil (16) so gewählt wird, dass sein Umriss ein weiteres Bildmotiv bildet.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung (12) eine Metallisierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung (12) eine Colour-Shift-Beschichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (1) um eine abbildende Mikrolinsenanordnung ergänzt und als Moiré-Magnifier ausgebildet wird.