DE112015001886T5

DE112015001886T5 - Inline-Herstellung von Dokumenten mit Sicherheitselementen

Info

Publication number: DE112015001886T5
Application number: DE112015001886.7T
Authority: DE
Inventors: Gary Fairless Power
Original assignee: Innovia Secutiry Pty Ltd
Current assignee: CCL Security Pty Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2016-12-29
Also published as: PL420381A1; CL2016002910A1; CN106457874B; WO2015172189A1; US10752044B2; FR3020988A1; GB2540103B; AU2015258767A1; MX2016014960A; US20170080742A1; CN106457874A; CH711323B1; FR3020988B1; SE543507C2; GB2540103A; KR20170002654A; SE1651635A1; AU2015258767B2; MX363841B; CA2948284A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inline-Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einem strukturierten Sicherheitselement werden bereitgestellt, wobei eine durchgehende Bahn von Dokumentsubstrat (1) durch eine Reihe von Verarbeitungsstationen (2, 3, 4, 5, 25, 26) zugeführt wird. Die Verarbeitungsstationen schließen eine Station (5) zum Formen eines strukturierten Sicherheitselements (17; 37) in einer strahlungsempfindlichen Beschichtung, die auf das Dokumentsubstrat (1) aufgebracht wird und mindestens eine Station (25, 26) zum Aufbringen von mindestens einer zusätzlichen Schicht (13, 14, 15; 32) auf das Dokumentsubstrat (1), ausschließend den Sicherheitselementbereich (16; 36), ein. In einem Sicherheitsdokument, das mit dem Verfahren oder der Vorrichtung hergestellt wird, weist bzw. weisen die zusätzliche(n) Schicht(en) (13, 14, 15; 32) eine kombinierte Dicke (7) auf, die vorzugsweise im Wesentlichen der Höhe (H) des strukturierten Sicherheitselements entspricht oder die sich von der Höhe des strukturierten Sicherheitselements (17, 37) um eine vorher festgelegte Menge unterscheidet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Dokumente mit Sicherheitselementen, die als eine Anti-Counterfeiting-Maßnahme verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung Dokumente mit integrierten Sicherheitselementen und ein Verfahren und eine Vorrichtung für die „Inline”-Herstellung dieser Sicherheitsdokumente.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Sicherheitselementen ist in dem Bereich der Sicherheitsdokumente gut etabliert. Eine derartige Art eines Sicherheitselements ist eine optisch variable Vorrichtung (OVD), die ein Sicherheitsmerkmal oder eine Sicherheitsvorrichtung ist, die ihr Aussehen verändert. OVDs stellen einen optisch variablen Effekt bereit, wenn die Banknote geneigt wird und/oder wenn sich der Betrachtungswinkel des Betrachters in Bezug auf die OVD verändert. Das Bild einer OVD kann außerdem verändert werden, indem eine Verifikationsvorrichtung über dem Sicherheitsmerkmal oder der Sicherheitsvorrichtung ausgerichtet wird. Eine OVD kann durch einen bedruckten Bereich, z. B. einen Bereich, der mit metallischen Tinten oder schillernden Tinten bedruckt wird, durch einen geprägten Bereich und durch eine Kombination eines gedruckten und geprägten Merkmals bereitgestellt werden. Eine OVD kann außerdem durch eine diffraktive Vorrichtung, wie etwa ein Beugungsgitter oder ein Volumenhologramm, bereitgestellt werden und kann Arrays von Mikrolinsen und Lentikularlinsen einschließen.
Linsenbasierte Sicherheitsvorrichtungen sind eine Art einer optisch variablen Vorrichtung (OVD). Eine Beschreibung zylindrischer Mikrolinsen, die in einem Lentikulararray angeordnet sind, um eine OVD herzustellen, wird in „Optical Document Security”, 3. Ausgabe von Rudolf L. Van Renesse ISBN 1-58053-258-6, Seiten 162 und 163, veröffentlicht 2005, bereitgestellt. Das Lentikulararray ist eine Reihe von zylindrischen Mikrolinsen, die in einem Polymersubstrat geformt werden. Das Mikrolinsenarray kann auf gedruckten Bildern und Indizia platziert werden, sodass, bei einer Betrachtung aus unterschiedlichen Winkeln unterschiedliche Bilder der zugrunde liegenden Indizia zu sehen sind. Diese Technologie kann außerdem mit sphärischen oder teilweise sphärischen Mikrolinsen und Mikrobildern verwendet werden, um vergrößerte Bilder durch eine Moiré-Vergrößerung zu erzeugen und um eine Illusion von Tiefe oder Bewegung zu ergeben, wenn das zugrunde liegende Bild aus verschiedenen Winkeln betrachtet wird.
Sicherheitselemente, wie etwa Mikrolinsenarrays und andere Arten von OVDs, wie etwa Beugungsgitter und Volumenhologramme, werden üblicherweise getrennt von dem Rest des Sicherheitsdokuments hergestellt und anschließend auf das Dokumentsubstrat aufgebracht, um das Sicherheitsdokument zu vervollständigen. Zum Beispiel werden die OVDs als ein sich wiederholendes Muster in einem Polymersubstrat geformt und zu einer Rolle gewickelt. Dann werden die OVDs in einem vollständig separaten Vorgang auf einen vorgesehenen Bereich auf dem Rest des Sicherheitsdokuments aufgebracht.
Leider weisen Mikrolinsenstrukturen und andere Arten von Sicherheitselementen, die eine strukturierte Fläche, wie etwa Volumenhologramme, aufweisen, zwangsläufig eine Höhe oder ein Profil auf, die bzw. das dem Sicherheitsdokument eine beträchtliche lokalisierte Zunahme der Dicke verleiht. Üblicherweise kann die Dicke in dem Bereich, der von der Sicherheitsvorrichtung belegt wird, um ungefähr 30% oder mehr zunehmen. Diese lokalisierte Zunahme der Dicke setzt sich zusammen, wenn die Sicherheitsdokumente übereinandergestapelt werden. Gleichermaßen entwickelt die Rolle, wenn das Sicherheitselement auf eine durchgehende Bahn der Sicherheitsdokumente aufgebracht und anschließend zu einer Rolle gewickelt wird, schnell eine große Exzentrizität, was bei dem Herstellungsverfahren nachgelagerte Probleme verursacht. Die Verzerrung in der Rolle ruft einige schlaffe Bereiche in der Bahn und Bereiche mit übermäßiger Spannung in der Bahn hervor, wo die Bahn auseinanderbrechen kann oder Anzeichen einer „Drucksperre” aufweist. Eine Drucksperre tritt dort auf, wo zwei Flächen unter Druck in engen Kontakt miteinander gebracht werden und infolge einer Druckflächenverschränkung oder von Van-der-Waals-Kräften nimmt das Maß der Adhäsion zwischen den Flächen in solchem Maße zu, dass eine bedeutende Kraft erforderlich ist, um sie zu trennen. Gelegentlich kann die Kraft die Kohäsionsfestigkeit der zwei Flächen übersteigen, was zu einem Zerbrechen von einer oder mehreren der Flächen führt.
Wenn die Sicherheitsdokumente ein Stapel separater Blätter sind, führt die Abweichung der Dicke in dem Stapel zu Komplikationen, wenn die Blätter durch ein Blatttransportsystem zugeführt oder abgegeben werden. Wenn das Sicherheitsdokument eine Banknote ist, bildet ein Stapel der Noten in einer Bargeldabgabe- und -verarbeitungsmaschine eine Keilform, wodurch die Anzahl von Noten begrenzt wird, die zu einer beliebigen Zeit verarbeitet werden können. Teile des Stapels können regelmäßig um 180° gedreht werden, um einen Stapel herzustellen der flacher ist. Jedoch neigt das Drehen von Abschnitten des Stapels, wenn sich die OVD um die Mitte der Note befindet, dazu, beim Abflachen des Stapels weniger wirksam zu sein.
Keilförmige Stapel begrenzen die Anzahl von Noten, die zu einer Zeit verarbeitet werden können und erhöhen die Verarbeitungskosten. Eine Drehung der Noten in einem Stapel führt zu einer Komplexität und Komplikationen hinsichtlich der Authentifizierung von Noten. Ferner erhöht die Herstellung der OVDs, getrennt von dem Rest des Dokuments, im Vergleich zu einer Art einer Sicherheitsvorrichtung, die in einem einzigen „Inline”-Herstellungsverfahren geformt werden kann, im Wesentlichen die Herstellungskosten in Bezug auf ein Sicherheitsdokument.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einem strukturierten Sicherheitselement bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

(a) Bereitstellen eines Dokumentsubstrats, das eine erste Fläche an einer Seite und eine zweite Fläche an der gegenüberliegenden Seite aufweist;
(b) Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Beschichtung auf einen Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche des Dokumentsubstrats;
(c) Formen des Sicherheitselements in der Strahlungsbeschichtung, wobei das Sicherheitselement eine Struktur aufweist, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt;
(d) Aufbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten auf die erste Fläche des Substrats, ausschließend den Sicherheitselementbereich;
(e) wobei die einen oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.

Die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Höhe der Sicherheitselementstruktur. Wenn sich die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet, ist die Differenz vorzugsweise kleiner als 20%, vorzugsweiser kleiner als 15% und sogar noch vorzugsweiser kleiner als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die vorher festgelegte Menge kleiner als 5·m.
Vorzugsweise schließt das Verfahren zur Herstellung des Sicherheitsdokuments ferner Folgendes ein: Bereitstellen des Dokumentsubstrats als eine durchgehende Bahn; und Zuführen der Bahn durch eine Reihe von Verarbeitungsstationen in einer Maschinenrichtung zum Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung, zum Formen des Sicherheitselements in der strahlungsempfindlichen Beschichtung und zum Aufbringen der einen oder mehreren zusätzlichen Schichten, sodass die durchgehende Bahn mit dem Sicherheitselement und den zusätzlichen Schichten den Verarbeitungsstationen nachgelagert in einer im Wesentlichen zylindrischen Rolle gesammelt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einem strukturierten Sicherheitselement bereit, umfassend eine Reihe von Verarbeitungsstationen, einschließend: eine Substratzuführstation zum Zuführen einer durchgehenden Bahn von Dokumentsubstrat, das eine erste Fläche an einer Seite und eine zweite Fläche an seiner gegenüberliegenden Seite aufweist; eine Station zum Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Beschichtung auf einen Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche des Dokumentsubstrats; eine Sicherheitselement formende Station zum Formen eines strukturierten Sicherheitselements in der strahlungsempfindlichen Beschichtung, wobei das Sicherheitselement eine Struktur umfasst, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt; und eine Station zum Aufbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Schicht(en) auf die erste Fläche des Substrats, ausschließend den Sicherheitselementbereich, wobei die einen oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.
Eine oder mehrere der Verarbeitungsstationen in dem Verfahren oder der Vorrichtung können eine Rollenanordnung einschließen. Die strahlungsempfindliche Beschichtung wird vorzugsweise durch eine Beschichtung aufbringende Rolle lediglich in dem Sicherheitselementbereich aufgebracht. Die Station zum Aufbringen der einen oder mehreren zusätzlichen Schichten kann außerdem eine oder mehrere Rollen zum Aufbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten in Form von mindestens einer opak machenden Schicht auf die erste Fläche in einem Druck- oder Laminierungsverfahren einschließen.
Die strahlungsempfindliche Beschichtung wird vorzugsweise durch ein Druckverfahren, wie etwa Flexodruck; Tiefdruck; oder Siebdruck aufgebracht.
Die strahlungsempfindliche Beschichtung kann eine prägefähige, durch Strahlung härtbare Beschichtung sein, die geprägt werden kann, um ein Sicherheitselement zu formen, das eine Reliefstruktur, wie etwa eine diffraktive Struktur oder eine Linsenstruktur, aufweist. In diesem Fall werden eine Prägestation zum Prägen der Sicherheitselementstruktur und eine Härtestation zum Härten der durch Strahlung härtbaren Beschichtung bereitgestellt. Die Härtestation zum Härten der durch Strahlung härtbaren Beschichtung wird vorzugsweise an der Prägestation bereitgestellt, sodass die geprägte Struktur des Sicherheitselements im Wesentlichen zu der gleichen Zeit gehärtet wird, zu der die härtbare Beschichtung geprägt wird.
Vorzugsweise ist die durch Strahlung härtbare Beschichtung eine UV-härtbare Beschichtung, wie etwa eine UV-härtbare Beschichtung auf Epoxidbasis.
Alternativ können andere Formen von prägefähigen härtbaren Beschichtungen und Härtesystemen verwendet werden, wie etwa durch Elektronenstrahl (EB) härtbare Beschichtungen oder kationische härtende Beschichtungen.
Vorzugsweise wird die härtbare Beschichtung über einen Kontakt mit einer ein Sicherheitselement aufbringenden Rolle geprägt. Vorzugsweise ist die härtbare Beschichtung vor dem Kontakt mit der ein Sicherheitselement aufbringenden Rolle flüssig. In dem Fall einer UV-härtbaren Beschichtung wird die geprägte Beschichtung UV-Strahlung ausgesetzt, die auf die zweite Fläche einfällt und durch die transluzente oder transparente Polymerschicht übertragen werden kann.
Vorzugsweise weist die Rolle des Sicherheitselements eine zylindrische Prägefläche auf, die vollständig von einem sich wiederholenden Sicherheitselementstrukturmuster bedeckt ist. Gegebenenfalls ist die zylindrische Prägefläche mit unterschiedlichen Ausbildungen graviert, die geformt sind, um der Form des unterschiedlichen Sicherheitselements auf dem Sicherheitsdokument zu entsprechen. Vorzugsweise wird eine zylindrische Prägefläche der ein Sicherheitselement aufbringenden Rolle unter Verwendung eines Diamantgriffels mit geeignetem Querschnitt graviert. Gegebenenfalls wird die zylindrische Prägefläche der ein Sicherheitselement aufbringenden Rolle durch eine Metallbeilage bereitgestellt, die um eine Tragefläche an der Rolle gewickelt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die strahlungsempfindliche Beschichtung eine photoempfindliche Beschichtung sein, die mit Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereichs bestrahlt werden kann, um ein Sicherheitselement, wie etwa ein Volumenhologramm, eine Polarisationssicherheitsvorrichtung oder eine Flüssigkristallsicherheitsvorrichtung, zu formen. In diesem Fall wird eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen der strahlungsempfindlichen Beschichtung bereitgestellt.
Die erste Fläche des Dokumentsubstrats kann vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung einem adhäsionsfördernden Verfahren unterzogen werden. Gegebenenfalls wird das adhäsionsfördernde Verfahren aus Folgendem ausgewählt: Beflammen; Koronaentladungsbehandlung; und Plasmabehandlung.
Das Verfahren kann ferner vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung das Aufbringen einer adhäsionsfördernden Schicht oder einer Grundierungsschicht auf die erste Fläche des Dokumentsubstrats einschließen. Vorzugsweise hebt die adhäsionsfördernde Schicht die Oberflächenenergie der ersten Fläche um mindestens fünf Dyn mehr als die Oberflächenenergie der adhäsionsfördernden Schicht an. In einer ferner bevorzugten Form wird die Oberflächenenergie der ersten Fläche um mindestens zehn Dyn mehr als die der adhäsionsfördernden Schicht angehoben. Die adhäsionsfördernde Schicht kann eines oder mehrere der Folgenden umfassen: eine UV-härtende Schicht; eine Schicht auf Lösungsmittelbasis; und eine Schicht auf Wasserbasis. Vorzugsweise wird die adhäsionsfördernde Schicht getrocknet, bevor die strahlungsempfindliche Beschichtung aufgebracht wird.
In einer Ausführungsform umfasst die Sicherheitselementstruktur mindestens ein Fokussierungselement. Das mindestens eine Fokussierungselement kann ein Array von Mikrolinsen sein, obwohl andere Formen von Fokussierungselementen, wie etwa diffraktive Linsen, Fresnel-Linsen und Zonenplatten bereitgestellt werden können, um die Sicherheitselementstruktur zu formen.
Das mindestens eine Fokussierungselement kann ein Array von zylindrischen oder teilweise zylindrischen Linsen sein. Die zylindrischen oder teilweise zylindrischen Linsen können sich im Wesentlichen parallel zueinander oder in einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen erstrecken. Alternativ kann das mindestens eine Fokussierungselement ein Mikrolinsenarray sein, wobei die Linsenstrukturen sphärische, teilweise sphärische oder asphärische Mikrolinsen sind. Gegebenenfalls kann die Sicherheitselementstruktur ein Mikrolinsenarray sein, wobei die Linsenstrukturen eine Kombination von zylindrischen oder teilweise zylindrischen Mikrolinsen und sphärischen, teilweise sphärischen oder asphärischen Mikrolinsen sind.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Sicherheitselement eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Beugungsgitter oder ein Hologramm. Ein Beugungsgitter kann durch das Prägen einer durch Strahlung härtbaren Beschichtung auf ähnliche Weise wie das Formen einer geprägten Linsenstruktur geformt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Sicherheitselementstruktur durch das Bestrahlen der strahlungsempfindlichen Beschichtung mit strukturierter Strahlung geformt werden. In dieser Ausführungsform kann die strahlungsempfindliche Beschichtung ein Photopolymer sein.
Ein Volumenhologramm kann durch das Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung unter Verwendung eines Druck- und/oder Prägeverfahrens und eine Bestrahlung des strahlungsempfindlichen Materials mit strukturierter Strahlung geformt werden, konfiguriert zur Aufnahme des Volumenhologramms in der strahlungsempfindlichen Beschichtung. In der vorläufigen australischen Anmeldung Nr. 2014901478 , mit dem Titel Volume Holograms for Security Documents, eingereicht am 24. April 2014, wird ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Volumenhologramms in einem strukturierten Sicherheitsdokument beschrieben. Das strahlungsempfindliche Material ist vorzugsweise ein druckfähiges Photopolymer.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherheitselement eine Polarisationsvorrichtung. Eine Polarisationsvorrichtung kann durch das Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Beschichtung geformt werden, die zum Aufbringen der Polarisationsvorrichtung in der strahlungsempfindlichen Beschichtung mit strukturierter Strahlung bestrahlt wird. In dieser Ausführungsform kann die strahlungsempfindliche Beschichtung ein Photopolymer oder eine photoempfindliche Flüssigkristallschicht sein.
Eine Schutzbeschichtung kann auf die Sicherheitselementstruktur an einer weiteren Verarbeitungsstation aufgebracht werden, die der Station zum Formen der Sicherheitselementstruktur in der strahlungsempfindlichen Schicht nachgelagert ist. Eine Schutzbeschichtung ist besonders erforderlich, wenn das Sicherheitselement eine diffraktive Struktur oder ein Hologramm ist. Die Schutzbeschichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent, sodass sie die optischen Eigenschaften des Sicherheitselements nicht beeinflusst.
Gegebenenfalls wird bzw. werden auf die zweite Fläche eine oder mehrere zweite Oberflächenbeschichtung(en) aufgebracht. Gegebenenfalls sind die zusätzlichen Beschichtungen transluzent oder transparent. Gegebenenfalls schließen die zusätzlichen Beschichtungen mindestens eine Schicht ein, die pigmentiert ist und als Indizia aufgebracht wird, die auf dem Sicherheitsdokument betrachtet werden sollen. Gegebenenfalls schließen die einen oder mehreren zusätzlichen Beschichtungen eine Schicht ein, die über die erste Fläche mit Ausnahme des Sicherheitselementbereichs zusammenhängend ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Druckschicht in einem Bereich auf die zweite Fläche des Dokumentsubstrats aufgebracht, welcher dem Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche entspricht, wobei die Druckschicht Indizia aufweist, die einen Teil eines Bildes bilden, das durch das Sicherheitselement betrachtet werden soll.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, das durch das Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung hergestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, wird ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, umfassend: ein Dokumentsubstrat, das eine erste Fläche an einer Seite und eine zweite Fläche an der gegenüberliegenden Seite aufweist; ein Sicherheitselement, das an einem Sicherheitselementbereich der ersten Fläche positioniert ist, wobei das Sicherheitselement eine Struktur aufweist, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt; und eine oder mehrere zusätzliche Schichten an der ersten Fläche des Dokumentsubstrats, jedoch ausschließend den Sicherheitselementbereich; wobei die einen oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.
Die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Höhe der Sicherheitselementstruktur. Wenn sich die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet, ist die Differenz vorzugsweise kleiner als 20%, vorzugsweiser kleiner als 15% und sogar noch vorzugsweiser kleiner als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Differenz kleiner als 5·m.
In einer Ausführungsform umfasst die Sicherheitselementstruktur mindestens ein Fokussierungselement. Das mindestens eine Fokussierungselement kann ein Array von Mikrolinsen sein, obwohl andere Formen von Fokussierungselementen, wie etwa diffraktive Linsen, Fresnel-Linsen und Zonenplatten bereitgestellt werden können, um die Sicherheitselementstruktur zu formen.
Das mindestens eine Fokussierungselement kann ein Array von zylindrischen oder teilweise zylindrischen Linsen sein. Die zylindrischen oder teilweise zylindrischen Linsen können sich im Wesentlichen parallel zueinander oder in einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen erstrecken. Alternativ kann das mindestens eine Fokussierungselement ein Mikrolinsenarray sein, wobei die Linsenstrukturen sphärische, teilweise sphärische oder asphärische Mikrolinsen sind. Gegebenenfalls kann die Sicherheitselementstruktur ein Mikrolinsenarray sein, wobei die Linsenstrukturen eine Kombination von zylindrischen oder teilweise zylindrischen Mikrolinsen und sphärischen, teilweise sphärischen oder asphärischen Mikrolinsen sind.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Sicherheitselement eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Beugungsgitter, ein Hologramm oder ein Volumenhologramm.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Sicherheitselement eine Polarisationsvorrichtung und/oder eine Flüssigkristallvorrichtung.
Vorzugsweise wird das Dokumentsubstrat aus einem transparenten oder transluzenten Polymermaterial, wie etwa biaxial orientiertem Polypropylen, geformt. Die zusätzliche(n) Schicht oder Schichten, die auf die erste Fläche des Substrats aufgebracht wird bzw. werden, ist bzw. sind vorzugsweise (eine) opak machende Schicht(en), die in dem Sicherheitselementbereich weggelassen wird bzw. werden, um ein Fenster eines Halbfensterbereichs zu formen, welches das Sicherheitselement enthält. Die opak machenden Schichten sind vorzugsweise opak machende Beschichtungen aus Tinte, die in einem Druckverfahren aufgebracht werden können. Alternativ kann bzw. können die zusätzliche(n) Schicht oder Schichten (eine) Schicht(en) aus einem im Wesentlichen opaken Material sein, wie etwa Papier oder opakes Kunststoffmaterial, das laminiert oder anderweitig an dem Substrat befestigt wird.
In einer Ausführungsform liegt der Sicherheitselementbereich in der Form eines Streifens über dem Sicherheitsdokument vor. Gegebenenfalls ist der Sicherheitselementbereich eine eigenständige Region des Sicherheitsdokuments. Gegebenenfalls liegt die eigenständige Region in der Form eines graphischen Designs vor.
Vorzugsweise umfasst das Sicherheitsdokument ferner eine Druckschicht, die auf die zweite Fläche in einem Bereich aufgebracht wird, welcher dem Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche entspricht, wobei die Druckschicht Indizia aufweist, die einen Teil eines Bildes bilden, das durch das Sicherheitselement betrachtet werden soll. Wenn das Sicherheitselement ein Array von Fokussierungselementen ist, können die gedruckten Indizia ein Array entsprechender Mikrobilder umfassen.
Vorzugsweise ist das Sicherheitsdokument eine Banknote.
Fachmänner auf diesem Gebiet werden ohne Weiteres erkennen, dass die Erfindung die Herstellung von Sicherheitsdokumenten mit Sicherheitselementstrukturen, wie etwa optisch variablen Vorrichtungen (OVDs), über ein Inline-Herstellungsverfahren anstelle der in dem Hintergrundabschnitt erörterten separaten oder parallelen Verfahren ermöglicht. Beim Drucken von Sicherheitsdokumenten, wie etwa Banknoten, sind die Herstellungsvolumina sehr hoch und begünstigen nachhaltig das Drucken auf eine durchgehende Bahn zwischen einer Zuführrolle und einer Sammelrolle. Indem das gesamte Sicherheitsdokument, einschließend die Sicherheitselementstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, hergestellt wird, wird eine Inline-Herstellung durch die Beseitigung der nicht zylindrischen Rolle, die sich auf der Sammelrolle bildet, ermöglicht. Angesichts dessen stellt das einzelne Inline-Herstellungsverfahren beträchtliche Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Herstellung der Sicherheitsdokumente bereit. Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Inline-Herstellung einer Sicherheitselementstruktur in einer Form bereit, die nicht nur ein einfacher Streifen oder ein elementares geometrisches Patch, sondern möglicherweise eine ausgefallenere und kompliziertere Form ist.
Die Inline-Herstellungsmethode der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass sich die Schichten um die Sicherheitselementstruktur aufbauen, wodurch im Wesentlichen lokalisierte Zunahmen der Dicke des Dokuments verringert oder beseitigt werden. Es versteht sich, dass lokalisierte Abnahmen der Dicke, wie etwa in einer Fenster- oder Halbfensteröffnung in den zweiten Oberflächenschichten, nicht zu den Problemen führen, die mit lokalisierten Zunahmen der Dicke verknüpft sind.
Das Inline-Verfahren der Erfindung ermöglicht außerdem, dass die Sicherheitselementstruktur in einer genauen Erfassung mit anderen Merkmalen des Sicherheitsdokuments positioniert wird. Dadurch werden ferner die technologischen Herausforderungen erhöht, denen sich vermeintliche Fälscher stellen müssen.
Sicherheitsdokument oder -token
Wie hierin verwendet, schließt der Begriff Sicherheitsdokumente und -tokens alle Arten von Dokumenten und Tokens von Wert und Identifikationsdokumente ein, einschließend unter anderem Folgendes: Währungselemente, wie etwa Banknoten und Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Ausweise, Wertpapiere und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente, wie etwa Flug- und Zugtickets, Eintrittskarten und Tickets, Geburts-, Sterbe- und Heiratsurkunden und akademische Transkripte.
Die Erfindung ist besonders, aber nicht ausschließlich, auf Sicherheitsdokumente oder -tokens, wie etwa Banknoten oder Identifikationsdokumente, wie etwa Ausweise oder Pässe, anwendbar, die aus einem Substrat geformt werden, auf das eine oder mehrere Druckschichten aufgebracht werden.
Sicherheitselement
Wie hierin verwendet, schließt der Begriff Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal eine beliebige einer großen Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen, -elementen oder -merkmalen ein, die dazu gedacht sind, das Sicherheitsdokument bzw. den -token vor einer Fälschung, Kopie, Veränderung oder Manipulation zu schützen. Sicherheitsvorrichtungen oder -merkmale können in oder auf dem Substrat des Sicherheitsdokuments oder in oder auf einer oder mehreren Schichten bereitgestellt werden, die auf das Basissubstrat aufgebracht werden und können eine große Vielzahl von Formen annehmen, wie etwa Sicherheitsfäden, die in Schichten des Sicherheitsdokuments eingebettet sind; Sicherheitstinten, wie etwa fluoreszierende, lumineszierende und phosphoreszierende Tinten, metallische Tinten, schillernde Tinten, photochrome, thermochrome, hydrochrome oder piezochrome Tinten; gedruckte und geprägte Merkmale, einschließend Reliefstrukturen; Interferenzschichten; Flüssigkristallvorrichtungen; Linsen und Lentikularstrukturen; optisch variable Vorrichtungen (OVDs), wie etwa diffraktive Vorrichtungen, einschließend Beugungsgitter, Hologramme, Volumenhologramme und diffraktive optische Elemente (DOEs).
Substrat
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Substrat auf das Ausgangsmaterial, aus dem das bzw. der Sicherheitsdokument oder -token geformt wird. Das Ausgangsmaterial kann Papier oder ein anderes Fasermaterial, wie etwa Cellulose; ein Kunststoff oder ein Polymermaterial, einschließend unter anderem Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephthalat (PET), biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP); oder ein Verbundmaterial aus zwei oder mehr Materialien, wie etwa ein Laminat aus Papier und mindestens einem Kunststoffmaterial oder aus zwei oder mehr Polymermaterialien sein.
Transparente Fenster und Halbfenster
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Fenster auf einen transparenten oder transluzenten Bereich in dem Sicherheitsdokument im Vergleich zu der im Wesentlichen opaken Region, auf die ein Druck aufgebracht wird. Das Fenster kann vollständig transparent sein, sodass es die Übertragung von Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt ermöglicht oder es kann teilweise transparent oder transluzent sein, wobei es teilweise die Übertragung von Licht ermöglicht, aber ohne zu ermöglichen, dass Objekte deutlich durch den Fensterbereich zu sehen sind.
Ein Fensterbereich kann in einem polymeren Sicherheitsdokument geformt werden, das mindestens eine Schicht aus transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere opak machende Schichten aufweist, die auf mindestens eine Seite aus einem transparenten polymeren Substrat aufgebracht wird bzw. werden, indem mindestens eine opak machende Schicht in der Region weggelassen wird, die den Fensterbereich formt. Wenn opak machende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgebracht werden, kann ein vollständig transparentes Fenster geformt werden, indem die opak machenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten Substrats in dem Fensterbereich weggelassen werden.
Ein teilweise transparenter oder transluzenter Bereich, nachfolgend als ein „Halbfenster” bezeichnet, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument geformt werden, das opak machende Schichten auf beiden Seiten aufweist, indem die opak machenden Schichten lediglich an einer Seite des Sicherheitsdokuments in dem Fensterbereich weggelassen werden, sodass das „Halbfenster” nicht vollständig transparent ist, jedoch ermöglicht, dass ein Teil des Lichts hindurchgeht, ohne zu ermöglichen, dass Objekte deutlich durch das Halbfenster zu sehen sind.
Alternativ ist es möglich, dass die Substrate aus einem im Wesentlichen opaken Material, wie etwa Papier oder Fasermaterial, geformt werden, wobei eine Einlage aus transparentem Kunststoffmaterial in einen Ausschnitt oder eine Aussparung in dem Papier oder Fasersubstrat eingesetzt wird, um einen transparenten Fenster- oder einen transluzenten Halbfensterbereich zu formen.
Prägefähige härtbare Tinte
Der Begriff prägefähige härtbare Tinte, der hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine(n) beliebige(n) Tinte, Lack oder andere Beschichtung, die bzw. der auf das Substrat in einem Druckverfahren aufgebracht werden kann und die bzw. der geprägt werden kann, während sie bzw. er weich ist, um eine Reliefstruktur zu formen und gehärtet werden kann, um die geprägte Reliefstruktur zu fixieren. Das Härteverfahren findet nicht statt, bevor die härtbare Tinte geprägt wird, es ist jedoch möglich, dass das Härteverfahren entweder nach dem Prägen oder im Wesentlichen zur gleichen Zeit wie der Prägeschritt stattfindet. Die härtbare Tinte ist vorzugsweise eine durch Strahlung härtbare Tinte, die durch Strahlung, wie etwa ultraviolette (UV) Strahlung, gehärtet werden kann. Alternativ kann die durch Strahlung härtbare Tinte durch andere Formen von Strahlung, wie etwa Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen gehärtet werden.
Die durch Strahlung härtbare Tinte ist vorzugsweise eine transparente oder transluzente Tinte, die aus einem klaren Harzmaterial geformt wird. Eine derartige transparente oder transluzente Tinte ist besonders zum Bedrucken lichtdurchlässiger Sicherheitselemente, wie etwa Subwellenlängengitter, durchlässiger diffraktiver Gitter und Linsenstrukturen, geeignet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die transparente oder transluzente Tinte vorzugsweise einen UV-härtbaren klaren prägefähigen Lack auf Acrylbasis oder eine derartige Beschichtung.
Derartige UV-härtbare Lacke können von verschiedenen Herstellern erhalten werden, einschließend Kingfisher Ink Limited, Produkt Ultraviolett-Typ UVF-203 oder Ähnliches. Alternativ können härtbare prägefähige Beschichtungen auf anderen Härtesystemen, wie etwa EB-Härtesystemen oder kationischen Härtesystemen basieren.
Es wurde herausgefunden, dass die hierin verwendeten durch Strahlung härtbaren Tinten und Lacke besonders zum Prägen von Mikrostrukturen, einschließend diffraktive Strukturen, wie etwa Beugungsgitter und Hologramme und Mikrolinsen und Linsenarrays, geeignet sind. Jedoch können sie auch mit größeren Reliefstrukturen, wie etwa nicht diffraktiven optisch variablen Vorrichtungen, geprägt werden.
Die Tinte wird vorzugsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung im Wesentlichen zur gleichen Zeit geprägt und gehärtet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die durch Strahlung härtbare Tinte im Wesentlichen zur gleichen Zeit in einem Tiefdruckverfahren aufgebracht und geprägt.
Vorzugsweise, um zum Tiefdruck geeignet zu sein, weist die strahlungsempfindliche Beschichtung eine Viskosität auf, die im Wesentlichen in dem Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 175 Centipoise und vorzugsweiser von ungefähr 30 bis ungefähr 150 Centipoise liegt. Die Viskosität kann bestimmt werden, indem die Zeit zum Ablassen des Lacks aus einem Zahn-Becher Nr. 2 gemessen wird. Eine Probe, die in 20 Sekunden abgelassen wird, weist eine Viskosität von 30 Centipoise auf und eine Probe, die in 63 Sekunden abgelassen wird, weist eine Viskosität von 150 Centipoise auf.
Bei einigen Polymersubstraten kann es erforderlich sein, eine Zwischenschicht auf das Substrat aufzubringen, bevor die strahlungsempfindliche Beschichtung aufgebracht wird, um die Adhäsion der geprägten Struktur zu verbessern, die durch die Tinte auf dem Substrat geformt wird. Die Zwischenschicht umfasst vorzugsweise eine Grundierungsschicht und vorzugsweiser schließt die Grundierungsschicht ein Polyethylenimin ein. Die Grundierungsschicht kann außerdem ein Vernetzungsmittel, zum Beispiel ein multifunktionales Isocyanat, einschließen. Beispiele für andere Grundierungen, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, schließen Folgendes ein: hydroxylterminierte Polymere; hydroxylterminierte Copolymere auf Polyesterbasis; vernetzte oder unvernetzte hydroxylierte Acrylate; Polyurethane; und UV-härtende anionische oder kationische Acrylate. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel schließen Folgendes ein: Isocyanate; Polyaziridine; Zirconiumkomplexe; Aluminiumacetylaceton; Melamine; und Carbodiimide.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun exemplarisch ausschließlich in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Inline-Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einer Sicherheitselementstruktur ist;
2 ein schematischer Querschnitt eines Sicherheitsdokuments mit einer Sicherheitselementstruktur in der Form einer linsenbasierten Sicherheitsvorrichtung ist;
3 ein schematischer Querschnitt eines Sicherheitsdokuments mit einer Sicherheitselementstruktur in der Form eines Volumenhologramms ist; und
4 ein schematischer Querschnitt eines modifizierten Sicherheitsdokuments mit einer Sicherheitselementstruktur in der Form eines Volumenhologramms ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Bezug auf 1 wird die Vorrichtung 27 zur Inline-Herstellung der Sicherheitsdokumente schematisch gezeigt. Eine durchgehende Bahn aus transluzentem oder transparentem Material, wie etwa Polypropylen, PET oder Ähnlichem, wird an einer ersten Verarbeitungsstation 2, einschließend eine Rollenanordnung, einem adhäsionsfördernden Verfahren unterzogen. Geeignete adhäsionsfördernde Verfahren sind das Beflammen, die Koronaentladungsbehandlung, die Plasmabehandlung oder Ähnliches. Durch das adhäsionsfördernde Verfahren wird die Oberflächenenergie des Sicherheitsdokumentsubstrats 1 angehoben, sodass die Energie einer ersten Fläche 11 (siehe 2) mehr als 5 und vorzugsweise mehr als 10 Dyn größer ist als diejenige einer adhäsionsfördernden Schicht, die als nächstes auf die erste Fläche 11 des Dokumentsubstrats 1 aufgebracht wird.
Eine adhäsionsfördernde Schicht 28 wird an einer zweiten Verarbeitungsstation 3, einschließend eine Rollenanordnung, aufgebracht. Eine geeignete adhäsionsfördernde Schicht ist eine, die spezifisch zum Fördern der Adhäsion von UV-härtbaren Beschichtungen an polymeren Flächen angepasst ist. Die adhäsionsfördernde Schicht kann eine UV-härtende Schicht, eine Schicht auf Lösungsmittelbasis, eine Schicht auf Wasserbasis oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Vorzugsweise weist die adhäsionsfördernde Schicht eine Grundierungsschicht auf, die üblicherweise ein Polyethylenionin einschließt. Die Grundierungsschicht kann außerdem ein Vernetzungsmittel, zum Beispiel ein multifunktionales Isocyanat, einschließen. Beispiele für geeignete Grundierungen zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung schließen Folgendes ein: hydroxylterminierte Polymere; hydroxylterminierte Copolymere auf Polyesterbasis; vernetzte oder unvernetzte hydroxylierte Acrylate; Polyurethane; und UV-härtende anionische oder kationische Acrylate. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel schließen Folgendes ein: Isocyanate; Polyaziridine; Zirconiumkomplexe; Aluminiumacetylaceton; Melamine; und Carbodiimide.
Die Art der Grundierung wird so ausgewählt, dass sie am besten zu der strahlungsempfindlichen Beschichtung zum Formen des Sicherheitselements passt. Die ausgewählte Grundierung sollte die optischen Eigenschaften des Sicherheitselements 17; 37 (2 und 3), das schließlich geformt wird, im Wesentlichen nicht beeinflussen.
An einer dritten Verarbeitungsstation 4, die außerdem eine Rollenanordnung einschließt, wird die strahlungsempfindliche Beschichtung auf die getrocknete Fläche der adhäsionsfördernden Schicht 28 aufgebracht. Die strahlungsempfindliche Beschichtung kann durch ein Flexodruck-, Tiefdruck- oder ein Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
Die strahlungsempfindliche Beschichtung wird lediglich auf den Sicherheitselementbereich 22 (siehe 2 und 3) auf der ersten Fläche 11 aufgebracht, wo die OVD 16 positioniert werden soll. Der Sicherheitselementbereich 22 kann die Form eines Streifens, eines separaten Patches in Form einer einfachen geometrischen Form oder in Form eines komplexeren graphischen Designs annehmen.
Während die strahlungsempfindliche Beschichtung noch flüssig ist, wird sie verarbeitet, um die Sicherheitselementstrukturen 17; 37 (gezeigt in 2 und 3) an einer vierten Verarbeitungsstation 5 zu formen.
In einer Ausführungsform schließt die Verarbeitungsstation 5 eine Prägerolle 6 ein. Die Prägerolle 6 weist eine zylindrische Prägefläche 23 zum Prägen einer Sicherheitselementstruktur, wie etwa einer Linsenstruktur 17 (2), in eine strahlungsempfindliche Beschichtung in Form einer UV-härtbaren Tinte auf. Die zylindrische Prägefläche 23 weist Oberflächenreliefausbildungen auf, die der Form der zu formenden Sicherheitselementstruktur entsprechen. In einer Ausführungsform können die Oberflächenreliefausbildungen Mikrolinsen 17 in der Maschinenrichtung, quer zur Maschinenrichtung oder in mehreren Richtungen in einem beliebigen Winkel zu der Maschinenrichtung ausrichten. Die Mikrolinsen 17 können zylindrisch, teilweise zylindrisch, sphärisch, teilweise sphärisch, asphärisch oder ein alternatives Design oder tatsächlich eine Kombination aus verschiedenen Arten von Mikrolinsenstrukturen sein. Alternativ kann die zylindrische Prägefläche 23 der Prägerolle 6 Oberflächenreliefausbildungen zum Prägen einer diffraktiven Struktur oder einer anderen geprägten OVD-Struktur in die UV-härtbare Tinte aufweisen.
Die zylindrische Prägefläche 23 der Prägerolle 6 kann ein sich wiederholendes Muster von Oberflächenreliefausbildungen aufweisen oder die Reliefstrukturausbildungen können zu individuellen Formen lokalisiert werden, die der Form des Sicherheitselementbereichs 22 auf dem Dokumentsubstrat 1 entsprechen. Die Prägerolle 6 kann die Oberflächenreliefausbildungen aufweisen, die durch einen Diamantgriffel mit geeignetem Querschnitt geformt werden oder die Oberflächenreliefausbildungen können durch mindestens eine Metallbeilage bereitgestellt werden, die auf der Prägerolle 6 bereitgestellt wird. Die mindestens eine Metallbeilage kann über Klebeband, Magnetband, Klammern oder andere geeignete Befestigungsmethoden angebracht werden.
Die UV-härtbare Tinte auf dem Substrat wird durch eine UV-Rolle 24 an der Verarbeitungsstation 5 mit der zylindrischen Prägefläche 23 der Prägerolle 6 in engen Kontakt gebracht, sodass die flüssige UV-härtbare Tinte in die Oberflächenreliefausbildungen der zylindrischen Prägefläche 23 fließt. In diesem Stadium wird die UV-härtbare Tinte UV-Strahlung ausgesetzt, die durch die Substratschicht 1 übertragen wird. Die UV-Strahlung kann durch die Oberfläche der UV-Rolle 24 übertragen werden. Die UV-Rolle 24 weist vorzugsweise interne UV-Lampen und eine Rollenfläche auf, die zumindest in einigen Bereichen UV-transparent ist.
Durch eine sorgfältige Auswahl der UV-härtbaren Materialien und/oder der Strahlungsquelle ist es möglich, die Sicherheitselementstruktur in einer späteren Phase des Inline-Herstellungsverfahrens zu erschaffen. Die Strahlungsintensität muss ausreichend sein, um alle Schichten zwischen der UV-härtbaren Tinte und der Strahlungsquelle zu durchdringen. Zum Beispiel ist es möglich, Elektronenstrahl härtende oder metalldotierte Mikrowellenentladungslampen als die Strahlungsquelle zu verwenden. Alternativ kann die UV-härtbare Tinte einen Photoinitiator einschließen, der eingestellt ist, um die Emissionen von einer geeigneten Lichtquelle zu absorbieren.
Der UV-Zylinder 24 und der Prägezylinder 6 können eine Erfassungsvorrichtung verwenden, um die strahlungsempfindliche Beschichtung genau mit dem Sicherheitselementbereich 22 auf dem Dokumentsubstrat 1 zu erfassen. Ein geeignetes Verfahren für die genaue Erfassung des Prägezylinders mit der strahlungsempfindlichen Beschichtung in dem vorgesehenen Sicherheitselementbereich 22 auf dem Substrat 1 wird ausführlicher in WO 2008/031170 für den vorliegenden Anmelder beschrieben.
Mit der Sicherheitselementstruktur 17, die auf das Dokumentsubstrat 1 aufgebracht wird, wird bzw. werden eine oder mehrere zusätzliche Schicht(en) an einer nachgelagerten Verarbeitungsstation, einschließend weitere Rollenanordnungen 25 und 26, aufgebracht. Die zusätzlichen Schichten können klare oder pigmentierte Beschichtungen sein und als eine partielle Beschichtung, als eine zusammenhängende Beschichtung oder eine Kombination von beidem aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zusätzlichen Schichten opak machende Schichten, die auf eine oder beide Fläche(n) des Substrats 1, mit Ausnahme der Region der Sicherheitselementstruktur, aufgebracht werden.
2 zeigt schematisch ein Sicherheitsdokument 10, das mit einer geprägten Sicherheitselementstruktur 17 in Form einer Linsenstruktur geformt wird, die ein Array von Mikrolinsen aufweist, das gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird. Das Sicherheitsdokument umfasst ein transparentes Substrat aus Polymermaterial, vorzugsweise biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP), das eine erste Fläche 11 und eine zweite Fläche 12 aufweist. Opak machende Schichten 13, 14 und 15 werden auf die erste Fläche aufgebracht, die eine kombinierte Gesamtdicke T aufweist. Die opak machenden Schichten werden in einem Fensterbereich 16 weggelassen, in dem die Sicherheitselementstruktur 17 auf die erste Fläche 11 aufgebracht wird. Die Mikrolinsen der geprägten Sicherheitselementstruktur 17 weisen eine Höhe H auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die kombinierte Dicke T der opak machenden Schichten 13, 14 und 15 vorzugsweise im Wesentlichen der Höhe H der Sicherheitselementstruktur 17. Wenn es eine Differenz zwischen der Höhe H der geprägten Sicherheitselementstruktur 17 und der kombinierten Dicke T der opak machenden Schichten 13, 14 und 15 gibt, ist die Differenz kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 20%, vorzugsweiser kleiner als 15% und sogar noch vorzugsweiser kleiner als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur. Die Differenz ist vorzugsweise kleiner als 10·m. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Differenz kleiner als 5·m.
Wie in 2 gezeigt, werden opak machende Schichten 20, 21, die auf die zweite Fläche 12 an der gegenüberliegenden Seite des Substrats 1 aufgebracht werden, in einem Fensterbereich 19 weggelassen. Der Fensterbereich 19 stimmt im Wesentlichen mit dem Fensterbereich 16 auf der ersten Fläche überein. Der Fensterbereich 19, der in 2 gezeigt wird, ist kleiner als der Fensterbereich 16, obwohl es sich versteht, dass die jeweiligen Größen und Positionen der Fensterbereiche 16 und 19 geändert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Fensterbereiche die gleiche Größe.
Eine Druckschicht 18 kann auf die zweite Fläche 12 an der gegenüberliegenden Seite des Substrats in dem Fensterbereich 19 aufgebracht werden. Die Druckschicht 19 kann ein Bild oder Bilder formen, das bzw. die durch die Sicherheitselementstruktur 17 sichtbar ist bzw. sind. Wenn die geprägte Sicherheitselementstruktur ein Array von Mikrolinsen ist, kann der bedruckte Bereich 19 ein zugehöriges Array von Mikrobildern einschließen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die strahlungsempfindliche Beschichtung ein photoempfindliches Polymer sein, wobei eine Strahlungsquelle an der Verarbeitungsstation 5 zum Bestrahlen der strahlungsempfindlichen Beschichtung mit strukturierter Strahlung bereitgestellt wird, um in der strahlungsempfindlichen Beschichtung eine Sicherheitselementstruktur 37 (siehe 3) zu formen. In diesem Fall kann die Sicherheitselementstruktur ein Volumenhologramm, eine Polarisationsvorrichtung oder eine Flüssigkristallvorrichtung umfassen.
3 zeigt ein Sicherheitsdokument 30, umfassend ein transparentes polymeres Substrat 1 mit einer Sicherheitselementstruktur 37, wie etwa einem Volumenhologramm, einer Polarisationsvorrichtung oder einer Flüssigkristallvorrichtung, die in einer strahlungsempfindlichen Beschichtung 31 geformt wird, die auf die erste Fläche 11 des Substrats aufgebracht wird. Eine optionale Schutzbeschichtung 35 wird über der Sicherheitselementstruktur 37 aufgebracht. Die Sicherheitselementstruktur 37, einschließend die optionale Schutzbeschichtung 31, weist eine Höhe H auf, die üblicherweise von ungefähr 10·m bis ungefähr 30·m reichen kann. Mindestens eine opak machende Schicht 32 wird auf die erste Fläche 11, mit Ausnahme eines Fensterbereichs 36, aufgebracht, in dem die strahlungsempfindliche Beschichtung 31, die das Sicherheitselement 37 formt, auf die erste Fläche 11 aufgebracht wird. Obwohl in 3 lediglich eine opak machende Schicht 32 gezeigt wird, versteht es sich, dass zwei oder mehr opak machende Schichten auf die erste Fläche, wie in Bezug auf 2 beschrieben, aufgebracht werden können. Die mindestens eine opak machende Schicht 32 weist eine Dicke T auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Dicke T der opak machenden Schicht(en) 32 vorzugsweise im Wesentlichen der Höhe H der Sicherheitselementstruktur 37, einschließend eine beliebige Schutzbeschichtung 35. Wenn es eine Differenz zwischen der Höhe H der Sicherheitselementstruktur 37 und der Dicke T der opak machenden Schicht(en) 32 gibt, ist die Differenz kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 20%, vorzugsweiser kleiner als 15% und sogar noch vorzugsweiser kleiner als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur. Die Differenz ist vorzugsweise kleiner als 10·m. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Differenz kleiner als 5·m.
Wie in 3 gezeigt, wird mindestens eine opak machende Schicht 34 auf die zweite Fläche 12 an der gegenüberliegenden Seite des Substrats 1 aufgebracht, um die zweite Fläche 12 vollständig abzudecken, sodass die Sicherheitselementstruktur in einem Halbfenster bereitgestellt wird.
4 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, die der aus 3 ähnelt und entsprechende Bezugszeichen wurden für entsprechende Teile angewendet. Die Ausführungsform aus 4 unterscheidet sich von der aus 3 in der Hinsicht, dass mindestens eine opak machende Schicht 34 in einem Fensterbereich 39 weggelassen wird. Der Fensterbereich 39 stimmt im Wesentlichen mit dem Fensterbereich 36 auf der ersten Fläche überein. Der Fensterbereich 39, der in 4 gezeigt wird, weist die gleiche Größe auf wie der Fensterbereich 16, obwohl es sich versteht, dass die jeweiligen Größen und Positionen der Fensterbereiche 16 und 19 geändert werden können.
Indem eine Differenz zwischen der kombinierten Dicke T der einen oder mehreren zusätzlichen Schicht(en) 13, 14, 15; 32 und der Höhe H der Sicherheitselementstruktur bei weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 20%, vorzugsweiser weniger als 15% und sogar noch vorzugsweiser weniger als 10%, von H und weniger als 10·m, vorzugsweiser weniger als 5·m gehalten wird, wird im Wesentlichen die lokalisierte Zunahme der Dicke der Sicherheitselementstruktur verringert und es wird ermöglicht, dass die durchgehende Bahn von Dokumenten 10 auf eine Sammelrolle gewickelt wird. Durch das Sammeln der Dokumente 10 in einer im Wesentlichen zylindrischen Rolle werden die Drucksperre und andere Spannungsprobleme der Bahn umgangen, die normalerweise mit der Inline-Herstellung von Dokumenten einhergehen, die mit Sicherheitselementstrukturen, wie etwa linsenbasierten Vorrichtungen und Volumenhologrammen, authentifiziert werden. Gleichermaßen können Sicherheitsdokumente gemäß der Erfindung einen Stapel separater Blätter bilden und ein im Wesentlichen flaches Profil beibehalten. Dadurch sind Blattzuführsysteme weniger problembehaftet und es wird die Notwendigkeit des Drehens gleicher Abschnitte des Stapels um 180° umgangen.
Für einen Fachmann versteht es sich, dass lokalisierte Abnahmen oder Aussparungen der Dicke in dem Dokument nicht die gleichen Nachteile aufweisen wie ein Bereich mit erhöhter Dicke oder Höhe. Wie in 2 und 4 gezeigt, weist die entsprechende Region 19; 39, die der Sicherheitselementstruktur 16 gegenüberliegt, einen Fensterbereich 39 auf, der durch die opak machende(n) Schicht(en) 20, 21; 34 geformt wird, die in der Region der Sicherheitselementstruktur weggelassen wird bzw. werden. Dieser Fensterbereich 39 ist im Vergleich zu dem gesamten Sicherheitsdokument relativ klein. Das Stapeln von Dokumenten mit lokalisierten Aussparungen führt nicht zu keilförmigen Stapeln; lediglich kleine Lücken in dem Stapel, die in Blattzuführsystemen oder in Inline-Herstellungsverfahren unbedeutend sind. Zusätzlich ermöglichen Sicherheitsdokumente, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, außerdem ein effizienteres Stapeln der fertiggestellten Sicherheitsdokumente in Geldautomaten und Bargeldverarbeitungsmaschinen, wobei ein geringerer Bedarf für ein manuelles Eingreifen besteht.
Ein fachkundiger Adressat erkennt ohne Weiteres viele Abwandlungen und Modifikationen für die beschriebenen Ausführungsformen, die nicht von dem Geist und dem Umfang des umfassenden Erfindungsgedankens abweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einem strukturierten Sicherheitselement, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) Bereitstellen eines Dokumentsubstrats, das eine erste Fläche an einer Seite und eine zweite Fläche an der gegenüberliegenden Seite aufweist; (b) Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Beschichtung auf einen Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche des Dokumentsubstrats; (c) Formen eines strukturierten Sicherheitselements in der strahlungsempfindlichen Beschichtung, wobei das Sicherheitselement eine Struktur aufweist, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt; (d) Aufbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten auf die erste Fläche des Substrats, ausschließend den Sicherheitselementbereich; (e) wobei die eine oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten im Wesentlichen der Höhe der Sicherheitselementstruktur entspricht, oder wobei sich die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 15% und sogar noch vorzugsweiser weniger als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet, oder wobei die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 5·m abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner einschließend: Bereitstellen des Dokumentsubstrats als eine durchgehende Bahn; und Zuführen der Bahn durch eine Reihe von Verarbeitungsstationen in einer Maschinenrichtung zum Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung, zum Formen der Sicherheitselementstruktur in der strahlungsempfindlichen Beschichtung; und zum Aufbringen der einen oder mehreren zusätzlichen Schichten, sodass die durchgehende Bahn mit dem Sicherheitselement und den zusätzlichen Schichten den Rollenanordnungen nachgelagert in einer im Wesentlichen zylindrischen Rolle gesammelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die strahlungsempfindliche Beschichtung durch ein Druckverfahren, wie etwa Flexodruck, Tiefdruck, Intaglio-Druck oder Siebdruck aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die strahlungsempfindliche Beschichtung eine prägefähige, härtbare Beschichtung ist, die geprägt und gehärtet wird, um ein Sicherheitselement mit einer Reliefstruktur zu formen, und vorzugsweise ist die prägefähige, härtbare Beschichtung eine durch Strahlung härtbare Beschichtung, vorzugsweise eine UV-härtbare Beschichtung.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Sicherheitselement eine optisch variable Vorrichtung (OVD) ist, die aus einer Linse oder einer anderen Fokussierungsstruktur, einem Array von Fokussierungselementen und/oder einer diffraktiven Struktur ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die strahlungsempfindliche Beschichtung eine photoempfindliche Beschichtung, wie etwa ein Photopolymer, ist, die mit Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereichs bestrahlt wird, um die Sicherheitselementstruktur zu formen, und vorzugsweise ist die Sicherheitselementstruktur ein Volumenhologramm, eine Polarisationsvorrichtung und/oder eine Flüssigkristallvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Fläche des Dokumentsubstrats vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung einem adhäsionsförderndem Verfahren unterzogen wird, und vorzugsweise durch das Aufbringen einer adhäsionsfördernden Schicht oder einer Grundierungsschicht auf die erste Fläche des Dokumentsubstrats vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Schutzbeschichtung auf die Sicherheitselementstruktur aufgebracht wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments mit einem strukturierten Sicherheitselement, umfassend eine Reihe von Verarbeitungsstationen, einschließend: eine Substratzuführstation zum Zuführen einer durchgehenden Bahn von Dokumentsubstrat, das eine erste Fläche an einer Seite und eine zweite Fläche an der gegenüberliegenden Seite aufweist; eine Station zum Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Beschichtung auf einen Sicherheitselementbereich auf der ersten Fläche des Dokumentsubstrats; eine Sicherheitselement formende Station zum Formen eines strukturierten Sicherheitselements in der strahlungsempfindlichen Beschichtung, wobei das Sicherheitselement eine Struktur umfasst, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt; eine Station zum Aufbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Schicht(en) auf die erste Fläche des Substrats, ausschließend den Sicherheitselementbereich, wobei die eine oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die strahlungsempfindliche Beschichtung eine prägefähige, härtbare Beschichtung ist und die das Sicherheitselement formende Station eine Prägestation zum Prägen der strahlungsempfindlichen Beschichtung einschließt, um ein Sicherheitselement zu formen, das eine Reliefstruktur, wie etwa eine Linse oder eine andere Fokussierungsstruktur, ein Array von Fokussierungselementen und/oder eine diffraktive Struktur aufweist, und die das Sicherheitselement formende Station eine Härtestation zum Härten der geprägten strahlungsempfindlichen Beschichtung einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die strahlungsempfindliche Beschichtung eine photoempfindliche Beschichtung, wie etwa ein Photopolymer, ist, und die das Sicherheitselement formende Station Mittel zum Bestrahlen der strahlungsempfindlichen Beschichtung mit strukturierter Strahlung einschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner einschließend eine adhäsionsfördernde Station, um das Substrat vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung einem adhäsionsfördernden Verfahren zu unterziehen, und vorzugsweise schließt die adhäsionsfördernde Station Mittel zum Aufbringen einer adhäsionsfördernden Schicht oder einer Grundierungsschicht auf die erste Fläche des Substrats vor dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Beschichtung ein.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner einschließend eine Beschichtungsaufbringstation zum Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die Sicherheitselementstruktur.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine oder mehrere der Verarbeitungsstation(en) in der Vorrichtung eine Rollenanordnung einschließt bzw. einschließen.
Sicherheitsdokument, umfassend: ein Dokumentsubstrat, das eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist; ein strukturiertes Sicherheitselement, das an einem Sicherheitselementbereich der ersten Fläche positioniert ist, wobei das Sicherheitselement eine Struktur aufweist, die sich von der ersten Fläche zu einer Höhe erstreckt; und eine oder mehrere zusätzliche Schichten an der ersten Fläche des Dokumentsubstrats, ausschließend den Sicherheitselementbereich; wobei die einen oder mehreren zusätzlichen Schichten eine kombinierte Dicke aufweisen, die sich von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 50% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet und/oder davon um weniger als 10·m abweicht.
Sicherheitsdokument nach Anspruch 16, wobei die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten im Wesentlichen der Höhe der Sicherheitselementstruktur entspricht, oder wobei sich die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe der Sicherheitselementstruktur um weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 15% und sogar noch vorzugsweiser weniger als 10% der Höhe der Sicherheitselementstruktur unterscheidet, oder wobei die kombinierte Dicke der zusätzlichen Schicht oder Schichten von der Höhe des Sicherheitselements um weniger als 5·m abweicht.
Sicherheitsdokument nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die Sicherheitselementstruktur mindestens ein Fokussierungselement umfasst und das mindestens eine Fokussierungselement aus Folgendem ausgewählt wird: einem Array von Mikrolinsen, diffraktiven Linsen, Fresnel-Linsen und Zonenplatten; oder einem Array von zylindrischen oder teilweise zylindrischen Linsen; oder einem Mikrolinsenarray, wobei die Linsenstruktur sphärischen, teilweise sphärischen oder asphärischen Mikrolinsen entspricht.
Sicherheitsdokument nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei das Sicherheitselement eine diffraktive Struktur, wie etwa ein Beugungsgitter, ein Hologramm oder ein Volumenhologramm, umfasst oder wobei das Sicherheitselement eine Polarisationsvorrichtung und/oder eine Flüssigkristallvorrichtung umfasst.
Sicherheitsdokument nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei das Dokumentsubstrat aus einem transparenten oder transluzenten Polymermaterial, wie etwa biaxial orientiertem Polypropylen, geformt wird und wobei die zusätzliche Schicht oder Schichten, die auf die erste Fläche des Substrats aufgebracht wird bzw. werden, (eine) opak machende Schicht(en) ist bzw. sind, die in dem Sicherheitselementbereich weggelassen wird bzw. werden, um ein Fenster eines Halbfensterbereichs zu formen, welches das Sicherheitselement enthält, wobei die opak machenden Schichten opak machende Beschichtungen aus Tinte, die in einem Druckverfahren aufgebracht werden, oder Schichten aus einem im Wesentlichen opaken Material, wie etwa Papier oder opakes Kunststoffmaterial, umfassen, das laminiert oder anderweitig an dem Substrat befestigt wird.