DE112018006017T5

DE112018006017T5 - Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung einschließlich mikroskaliger Strukturen

Info

Publication number: DE112018006017T5
Application number: DE112018006017.9T
Authority: DE
Inventors: Gary Fairless Power; Ben Stevens; Patrick Swift
Original assignee: CCL Security Pty Ltd
Current assignee: CCL Security Pty Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-09-17
Also published as: US20200346396A1; SE2050884A1; AU2018386717B2; FR3077526A1; AU2018386717A1; GB2583254B; AT522669A2; FR3077526B1; CH715542B1; WO2019119040A1; GB202009258D0; GB2583254A

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung auf einer Materialbahn, umfassend: eine erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit zum Vorsehen einer ersten Struktur zum Bilden einer ersten mikroskaligen Struktur auf einer Seite eines Bahnabschnitts; eine zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer zweiten Struktur zum Bilden einer zweiten mikroskaligen Struktur auf einer zweiten Seite des Bahnabschnitts; wobei die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Bahnabschnitt zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur zusammen die integrierte Vorrichtung bilden; und ein Bahnzuführsystem zum Zuführen der Materialbahn zwischen der ersten und der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit.

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit mikroskaligen Strukturen, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Produkts gebildet sind.
Die Erfindung eignet sich zur Verwendung bei der Herstellung von Banknoten und ähnlichen Sicherheitsdokumenten mit integrierten Sicherheitsvorrichtungen und es wird zweckmäßig sein, die Erfindung in Bezug auf diese beispielhafte, aber nicht einschränkende Anwendung zu beschreiben.
Hintergrund der Erfindung
Es ist wohlbekannt, dass viele Banknoten der Welt sowie andere Sicherheitsdokumente mikrooptische Vorrichtungen enthalten, die optische Effekte erzeugen, die eine visuelle Authentifizierung der Banknote ermöglichen. Einige der mikrooptischen Vorrichtungen enthalten Fokussierelemente, wie z. B. Mikrolinsen, die Mikrobildelemente vergrößern und Bilder projizieren, die für einen Benutzer zu Authentifizierungszwecken sichtbar sind.
Bei einigen existierenden Banknoten wird auf die Herstellung einer mikrooptischen Vorrichtung getrennt vom Banknotensubstrat selbst gesetzt. Gründe dafür umfassen:

a) die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Banknotensubstratdruckverfahrens, der Banknotendesignschichtdruckverfahren und des Produktionsverfahrens für mikrooptische Vorrichtungen,
b) die kurze Lebensdauer der Werkzeuge, wie z. B. der Unterlegscheiben oder der direkt in der Oberfläche einer Rolle geformten Struktur, die zur Erzeugung der Linsen und der zugehörigen Bildschichten in derartigen mikrooptischen Geräten verwendet werden. Die für die Bildschicht verwendeten Werkzeuge können bei bestimmten Verfahren eine Lebensdauer von nur 5000 Laufmetern haben. Bei kommerziellen Geschwindigkeiten für den Druck von Sicherheitsdokumenten für bestimmte Verfahren, wie z. B. Tiefdruckverfahren, würde dies erfordern, dass das Druckverfahren alle 20 - 40 Minuten unterbrochen werden müsste, um die Werkzeuge zu wechseln. Dies ist nicht praktikabel für einen Druckvorgang, bei dem die Anlaufzeit für die Ausrichtung fast der Lebensdauer der Werkzeuge entsprechen kann.
c) die Zeit, die benötigt wird, um die Druckmaschinenausrichtung zu erhalten, im Vergleich zu der Zeit, in der das Verfahren der Linsenherstellung ohne Aufmerksamkeit oderIntervention abläuft.
d) die Fähigkeit, die linsenbasierte Vorrichtung mit den anderen Bereichen des Sicherheitsdokuments auszurichten.
e) die mangelnde Eignung traditioneller Banknotendrucktechniken, wie z. B. Bogentiefdruck- und Offset-Druckverfahren, für das Produktionsverfahren mikrooptischer Vorrichtungen.

Die mehrstufigen Verfahren, die derzeit für die Einfügung linsenbasierter mikrooptischer Vorrichtungen und anderer mikroskaliger Strukturen in Banknotensubstrate und ähnliche Sicherheitsdokumente eingesetzt werden, erzeugen mehr Abfall, als wünschenswert wäre. Die Größenordnungsunterschiede der Geschwindigkeit zwischen dem Druckverfahren für Sicherheitsdokumente und einigen Linsenherstellungsverfahren machen es erforderlich, dass zahlreiche Linsenherstellungsverfahren vorhanden sind, um den Bedarf eines einzigen Herstellungsverfahrens für Sicherheitssubstrate abzudecken.
Es wäre wünschenswert, ein Inline-Verfahren für die Herstellung eines zweiseitigen Produkts bereitzustellen, das auf jeder Seite ein mikroskaliges Strukturelement trägt, in dem die mikroskaligen Strukturelemente und das zweiseitige Produkt einstückig gebildet sind. Es wäre außerdem wünschenswert, ein Inline-Verfahren für die Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einem mikroskaligen Strukturelement auf jeder Seite bereitzustellen, das bekannte Nachteile oder Unannehmlichkeiten existierender Produkte abschwächt oder verringert.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung auf einer Materialbahn bereit, umfassend:

eine erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer ersten Struktur zum Bilden einer ersten mikroskaligen Struktur auf einer Seite eines Bahnabschnitts;
eine zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer zweiten Struktur zum Bilden einer zweiten mikroskaligen Struktur auf der zweiten Seite des Bahnabschnitts; wobei die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Bahnabschnitt zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur zusammen die integrierte Vorrichtung bilden; und
ein Bahnzufuhrsystem zum Zuführen der Materialbahn zwischen der ersten und der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle, an der eine erstes Unterlegscheibe angebracht ist, wobei die erste Struktur in einer Oberfläche der ersten Unterlegscheibe gebildet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle mit einer ersten Struktur, die in einer Oberfläche der ersten Rolle gebildet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die erste mikroskalige Struktur als eine separate Fläche auf der Bahn gebildet.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle, an der eine zweite Unterlegscheibe angebracht ist, wobei die zweite Struktur in einer Oberfläche der zweiten Unterlegscheibe gebildet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle, die eine zweite Struktur aufweist, die in einer Oberfläche der zweiten Rolle gebildet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die zweite mikroskalige Struktur als eine separate Fläche auf der Bahn gebildet.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

eine erste Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit angeordnet ist oder einen Teil davon bildet, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe auf eine Seite der Bahn und zum Prägen der ersten Struktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die strahlungshärtbare Druckfarbe UV-härtbare Druckfarbe.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die erste Druckstation eine Tiefdruckeinheit.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

ein oder mehrere erste Strahlungshärtungsmittel zur Befestigung der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der ersten Struktur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen druckt die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die erste mikroskalige Struktur auf die Bahn.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe in einer oder mehreren Flächen auf die erste Rolle, wo die erste mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen rotiert die erste Rolle strahlungshärtbare Druckfarbe so, dass die strahlungshärtbare Druckfarbe mit einem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

ein oder mehrere erste Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen strahlungshärtbaren Druckfarbe, wenn die strahlungshärtbare Druckfarbe mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt steht, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

eine zweite Druckstation, die sich vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit befindet oder einen Teil davon bildet, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe auf eine Seite der Bahn und zum Prägen der zweiten mikroskaligen Struktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe.

In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die strahlungshärtbare Druckfarbe UV-härtbare Druckfarbe.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die zweite Druckstation eine Tiefdruckeinheit.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

ein oder mehrere zweite Strahlungshärtungsmittel zur Befestigung der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der zweiten Struktur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen druckt die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die zweite mikroskalige Struktur auf die Bahn.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe in einer oder mehreren Flächen auf die erste Rolle, wo die erste mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen rotiert die zweite Rolle strahlungshärtbare Druckfarbe so, dass die strahlungshärtbare Druckfarbe mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

ein oder mehrere zweite Strahlungshärtungsmittel zur Befestigung der strahlungshärtbaren Druckfarbe, wenn die eine oder die mehreren Flächen mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt stehen, um die zweite mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner

einen Detektor zum Erfassen einer oder mehrerer Ausrichtungsmarkierungen oder Vorrichtungen, die gebildet werden durch die erste und zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit, Komponenten der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten oder Komponenten einer oder mehrerer zusätzlicher Mikroskalenstrukturbildungseinheiten; und
eine Steuervorrichtung für die Ermittlung eines Ausrichtungsfehlers und
die Steuerung eines Ausrichtungsausgleichsystems, um die bestimmten Ausrichtungsfehler auszugleichen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen läuft die Bahn in einer Maschinenrichtung durch die Vorrichtung, wobei das Ausrichtungsausgleichsystem Folgendes umfasst:

einen Linearkompensator zur Steuerung der Ausrichtung in Maschinenrichtung, umfassend und eine Tragrolle, die eingerichtet ist, um quer zur Maschinenrichtung und zur Ebene der Bahn angetrieben zu werden, um die Bahnlänge zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit zu vergrößern oder zu verringern.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Ausrichtungsausgleichsystem ferner:

eine Kantenführung zur Steuerung der Ausrichtung quer zur Maschinenrichtung und in der Ebene der Bahn durch seitliches Bewegen der Bahn zwischen ihren Kanten.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfassen die erste und die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit und/oder eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten jeweils eine Haupttrommel, über die die Bahn verläuft, wobei das Ausrichtungsausgleichsystem ein Schräglaufausgleichsmittel zur Einstellung des relativen Schräglaufwinkels zwischen der Bahn und der relevanten Mikroskalenbildungseinheit umfasst.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Schräglaufausgleichsmittel Folgendes:

eine Schrägrolle vor mindestens einer der Haupttrommeln; und
eine Schräglaufausgleichvorrichtung zum Ausgleichen des Bahnschräglaufs durch Steuerung der relativen Rotation zwischen der Schrägrolle und der Haupttrommel zur Änderung des Bahneintrittswinkels an der mindestens einen Haupttrommel.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste und/oder zweite Struktur einen Bildbereich und einen Nicht-Bildbereich, wobei in dem Nicht-Bildbereich eine oder mehrere Druckfarbenaufnahmevertiefungen gebildet sind und Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Bildbereich weggelassen werden, wodurch die Unterlegscheibe so wirkt, dass ein Negativ- oder Umkehrbild aufgedruckt wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

eine automatische Montagemaschine für Unterlegscheiben zur automatischen Montage von Unterlegscheiben, um die mikroskaligen Strukturen mit den gewünschten Toleranzen zu formen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

ein Rollentemperatursteuersystem, umfassend
Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme zwischen den Rollen in einer oder beiden auf die erste und zweite Mikroskalenstrukturbildungseinheit und ein Kühlfluid;
ein oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen zur Messung der Temperatur der Rollen; und
ein Steuersystem zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die von der einen oder den mehreren Temperaturmessvorrichtungen erfassten Temperatur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

Druckfarbentemperatursteuersystem zum Steuern der Temperatur der strahlungshärtbaren Druckfarbe, umfassend
einen oder mehrere Druckfarbenspeichertanks;
einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme zwischen den Druckfarbenspeichertanks und einem Kühlfluid;
eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen zur Messung der Temperatur der Druckfarbe; und
ein Steuersystem zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die erfasste Temperatur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner:

eine oder mehrere Druckeinheiten, vorzugsweise Tiefdruckeinheiten, die sich inline mit der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit befinden und nicht mit der Produktion der ersten und zweiten mikroskaligen Struktur in Verbindung stehen, zum Aufbringen von Druckschichten auf das zweiseitige Produkt.

In einer oder mehreren Ausführungsformen bildet eine der ersten mikroskaligen Strukturen beliebige von Lentikularmikrolinsen, sphärischen Mikrolinsen, Mikrospiegeln, Lentikularspiegeln, beugenden Zonenplatten und Fresnellinsen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen bildet die zweite mikroskalige Struktur Bildelemente, die mit der ersten mikroskaligen Struktur interagieren, um eine Moiré-Vergrößerungsvorrichtung, eine integrale Bildvorrichtung oder eine Lentikularbildvorrichtung zu bilden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen hat die Materialbahn eine Breite von mehr als 600 mm und vorzugsweise mehr als 800 mm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist das zweiseitige Produkt ein Sicherheitsdokument.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Sicherheitsdokument eine Banknote.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung auf einer Materialbahn bereit, umfassend die folgenden Schritte:

Verwendung einer ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit zum Aufweisen einer ersten Struktur, um eine erste mikroskalige Struktur auf einer Seite eines Bahnabschnitts zu bilden;
Verwendung einer zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer zweiten Struktur, um eine zweite mikroskalige Struktur auf der zweiten Seite des Bahnabschnitts zu bilden; wobei die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Bahnabschnitts zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur zusammen die integrierte Vorrichtung bilden; und
Verwendung eines Bahnzuführsystems zum Zufuhren der Materialbahn zwischen der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung einer ersten Druckstation, die sich vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit befindet oder einen Teil davon bildet, um eine oder mehrere Flächen auf eine Seite der Bahn aufzutragen, und Prägen der ersten Struktur in die einen oder die mehreren Flächen, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung eines oder mehrerer ersten Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der ersten Struktur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

Verwendung der ersten Druckfarbenauftragungseinheit, um strahlungshärtbare Druckfarbe in einer oder mehreren Flächen auf die erste Rolle aufzutragen, wo die erste mikroskalige Struktur gebildet werden soll.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung der ersten Rolle zum Rotieren der einen oder der mehreren Flächen, sodass die eine oder die mehreren Flächen mit dem Bahnabschnitt in Kontakt gebracht werden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung eines oder mehrerer Strahlungshärtungsmittel, um die strahlungshärtbare Druckfarbe zu befestigen, wenn die eine oder die mehreren Flächen mit dem Bahnabschnitt in Kontakt stehen, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung einer zweiten Druckstation, die sich vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit befindet oder einen Teil davon bildet, zum Auftragen von einer oder mehreren Flächen auf eine Seite der Bahn, und Prägen der zweiten mikroskaligen Struktur in die eine oder die mehreren Flächen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung eines oder mehrerer zweiter Strahlungshärtungsmittel zur Befestigung der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der zweiten Struktur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit umfasst eine zweite Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
- Verwendung der zweiten Druckfarbenauftragungseinheit zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe in einer oder mehreren Flächen auf die zweite Rolle, wo die zweite mikroskalige Struktur gebildet werden soll.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung der zweiten Rolle, um die einen oder die mehreren Flächen so zu rotieren, dass die eine oder die mehreren Flächen mit dem Bahnabschnitt in Kontakt gebracht werden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung eines oder mehrerer zweiter Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen der strahlungshärtbaren Druckfarbe, wenn die eine oder die mehreren Flächen mit dem Bahnabschnitt in Kontakt stehen, um die zweite mikroskalige Struktur zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung eines Detektors zum Erfassen einer oder mehrerer Ausrichtungsmarkierungen oder Vorrichtungen, die gebildet werden durch die erste und zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit, Komponenten der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten oder Komponenten einer oder mehrerer zusätzlicher Mikroskalenstrukturbildungseinheiten; und
Verwendung einer Steuervorrichtung zur Ermittlung eines Ausrichtungsfehlers und Steuerung eines Ausrichtungsausgleichsystems zum Ausgleichen des ermittelten Ausrichtungsfehlers.

In einer oder mehreren Ausführungsformen verläuft die Bahn in einer Maschinenrichtung durch die Vorrichtung, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

Verwendung eines Linearkompensators, der Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um die Ausrichtung in der Maschinenrichtung zu steuern, umfassend und eine Tragrolle, die eingerichtet ist, um quer zur Maschinenrichtung und zur Ebene der Bahn angetrieben zu werden, um die Bahnlänge zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit zu vergrößern oder zu verringern.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung einer Kantenführung, die Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um die Ausrichtung quer zur Maschinenrichtung und in der Ebene der Bahn zu steuern, indem die Bahn seitlich zwischen ihren Kanten bewegt wird.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfassen die erste und die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit und/oder eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten jeweils eine Haupttrommel, über die die Bahn verläuft, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

Verwendung eines Schräglaufausgleichsmittels, das Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um den relativen Schräglaufwinkel zwischen der Bahn und der relevanten Mikroskalenbildungseinheit einzustellen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Schräglaufausgleichsmittel eine Schrägrolle vor mindestens einer der Haupttrommeln, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

Verwendung einer Schräglaufausgleisvorrichtung, die Teil des Schräglaufausgleichsmittels bildet, um die Bahnschräglauf durch Steuerung der relativen Rotation zwischen der Schrägrolle und der Haupttrommel auszugleichen, um den Bahneintrittswinkel an der mindestens einen Haupttrommel zu ändern.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste und/oder zweite Struktur einen Bildbereich und einen Nicht-Bildbereich, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:

Bildung einer oder mehrerer Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Nicht-Bildbereich und Weglassen der Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Bildbereich, wodurch die Unterlegscheibe arbeitet, um ein Negativ- oder Umkehrbild aufzudrucken.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung einer automatischen Montagemaschine für Unterlegscheiben zur automatischen Montage von Unterlegscheiben, um die mikroskaligen Strukturen mit den gewünschten Toleranzen zu bilden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

in einem Rollentemperatursteuersystem, umfassend einen Wärmetauscher, eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen und ein Steuersystem,
Verwendung des Wärmetauschers zur Übertragung von Wärme zwischen Rollen in einer oder beiden zur ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit und einem Kühlfluid;
Verwendung einer oder mehrerer Temperaturmessvorrichtungen, um die Temperatur der Rollen zu messen; und
Verwendung des Steuersystems zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers ist eine Reaktion auf die von der einen oder den mehreren Temperaturmessvorrichtungen erfasste Temperatur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

ein Druckfarbentemperatursteuersystem zur Steuerung der Temperatur der strahlungshärtbaren Druckfarbe,
Verwendung eines Wärmetauschers zur Übertragung von Wärme zwischen Druckfarbenspeichertanks und einem Kühlfluid;
Verwendung einer oder mehrerer Temperaturmessvorrichtungen zur Messung der Temperatur der Druckfarbe; und
Verwendung eines Steuersystems zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die erfasste Temperatur.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:

Verwendung einer oder mehrerer Druckeinheiten, vorzugsweise Tiefdruckeinheiten, die sich inline mit der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit befinden und nicht mit der Produktion der ersten und zweiten mikroskaligen Struktur in Verbindung stehen, um Druckschichten auf das zweiseitige Produkt aufzubringen.

Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zweiseitiger Produkte mit integrierten mikroskaligen Strukturen bereit, die auf gegenüberliegenden Oberflächen der Produkte gebildet werden. Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zweiseitiger Produkte mit integrierten mikroskaligen Strukturen bereit, die auf gegenüberliegenden Oberflächen der zweiseitigen Produkte gebildet werden, wobei die mikroskaligen Strukturen miteinander ausgerichtet sind und ein strahlungshärtbares Druck- oder Prägeverfahren bei der Bildung der mikroskaligen Strukturen verwendet wird. In einigen Fällen können die mikroskaligen Strukturen eine mikrooptische Vorrichtung bilden, die üblicherweise als Fälschungsschutzmaßnahme verwendet wird, und/oder inline mit weiteren Druckverfahren gebildet werden.
Definitionen
Sicherheitsdokument oder Token
Wie hierin verwendet, umfassen die Begriffe Sicherheitsdokumente und Tokens alle Arten von Dokumenten und Werttokens sowie Identifizierungsdokumente, umfassend, aber nicht beschränkt auf die folgenden: Währungsgegenstände wie Banknoten und Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Ausweiskarten, Wertpapiere und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente wie Flug- und Bahntickets, Eintrittskarten und Tickets, Geburts-, Sterbe- und Heiratsurkunden und akademische Niederschriften.
Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff Sicherheitsvorrichtung oder Sicherheitsmerkmal ein beliebiges einer großen Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen, - elementen oder -merkmalen, die ein Sicherheitsdokument oder -token vor Fälschung, Kopie, Veränderung oder Manipulation schützen sollen. Sicherheitsvorrichtungen oder -merkmale können in oder auf dem Substrat des Sicherheitsdokuments oder in oder auf einer oder mehreren auf das Basissubstrat aufgetragenen Schichten bereitgestellt sein und können eine Vielzahl von Formen annehmen, wie z. B. in Schichten des Sicherheitsdokuments eingebettete Sicherheitsfäden; Sicherheitsdruckfarben, wie z. B. fluoreszierende, lumineszierende oder phosphoreszierende Druckfarben, metallische Druckfarben, irisierende Druckfarben, photochrome, thermochrome, hydrochrome oder peizochrome Druckfarben; aufgedruckte oder geprägte Merkmale einschließlich Reliefstrukturen; Interferenzschichten; Flüssigkristallvorrichtungen; Linsen und Lentikularstrukturen; optisch variable Vorrichtungen (OVDs) wie diffraktive Vorrichtungen einschließlich Beugungsgradienten, Hologramme und diffraktive optische Elemente (DOEs).
Mikroskalige Struktur
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff mikroskalige Struktur geprägte oder aufgedruckte Strukturen mit einer Skala der physikalischen Betrachtung oder mit Begrenzungen mit mindestens einer kennzeichnenden Abmessung von weniger als 999 µm (unter 1 mm). Vorzugsweise betrifft die mikroskalige Struktur die Fähigkeit, Strukturen mit einer Auflösung zu erzeugen oder aufzudrucken, die unter der Auflösung traditioneller industrieller Druckeinheiten wie Tiefdruck, Offset (nass und trocken), Flexodruck, Intaglio und dergleichen liegt, und zwar sowohl in der Ebene des Substrats (oder einer zum Substrat parallelen Ebene) als auch in einer zum Substrat senkrechten Ebene. Insbesondere Strukturen mit mindestens einer kennzeichnenden Abmessung von weniger als 50 Mikron und vorzugsweise Strukturen mit mindestens einer kennzeichnenden Abmessung von weniger als 10 Mikron, vorzugsweise Strukturen mit mindestens einer kennzeichnenden Abmessung von weniger als 5 Mikron.
Die untere Grenze der Strukturgröße wird durch die derzeitigen Grenzen der Origination-Technologie eingestellt. So umfasst der Begriff mikroskalige Struktur Strukturen mit einer kennzeichnenden Abmessung von weniger als 1 Mikron, wie z. B. Beugungsgitter mit einer Periode von 400 nm.
Breitbahn
In der Druckindustrie fällt der Bahnendruck im Allgemeinen in zwei Kategorien: Schmalbahn und Breitbahn. Obwohl es keine Standardbreite gibt, die den Zwischenraum zwischen Schmalbahn und Breitbahn definiert, bearbeiten Schmalbahnvorrichtungen, insbesondere Druckmaschinen, im Allgemeinen Bahnbreiten von etwa 300 mm, obwohl einige vergrößerte Schmalbahnmaschinen bis zu 600 mm bearbeiten können. Breitbahnvorrichtungen haben im Allgemeinen eine Breite von mehr als 600 mm und vorzugsweise eine Breite von mehr als 800 mm. Der Breitbahndruck ist zu höheren Geschwindigkeiten in der Lage, erfordert jedoch aufgrund der Bahnlänge bzw. der Bahnbreite eine bessere Steuerung der Ausrichtung, insbesondere in Maschinenrichtung und Schräglauf.
Substrat
Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff Substrat das Basismaterial, aus dem das Sicherheitsdokument oder -token gebildet wird. Das Basismaterial kann Papier oder andere Fasermaterialien sein, wie z. B. Zellulose; ein Kunststoff- oder Polymermaterial einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephthalat (PET); ein biaxial ausgerichtetes Polypropylen (BOPP); oder ein Verbundmaterial aus zwei oder mehreren Materialien, wie z. B. ein Laminat aus Papier und mindestens einem Kunststoffmaterial oder aus zwei oder mehreren Polymermaterialien.
Transparente Fenster und Halbfenster
Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff Fenster einen transparenten oder transluzenten Bereich im Sicherheitsdokument im Vergleich zu undurchsichtigen Bereichen, auf die üblicherweise der Druck aufgetragen wird. Das Fenster kann vollständig transparent sein, sodass die Transmission von Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt, oder es kann teilweise transparent oder transluzent sein und teilweise die Transmission von Licht ermöglichen, ohne dass Objekte durch den Fensterbereich deutlich sichtbar sind.
Ein Fensterbereich kann in einem polymeren Sicherheitsdokument gebildet sein, das mindestens eine Schicht aus transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere trübende Schichten aufweist, die auf mindestens eine Seite eines transparenten polymeren Substrats aufgetragen werden, indem in dem den Fensterbereich bildenden Bereich auf mindestens eine trübende Schicht verzichtet wird. Wenn trübende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgetragen werden, kann ein vollständig transparentes Fenster gebildet werden, indem auf beiden Seiten des transparenten Substrats in dem Fensterbereich auf die trübenden Schichten verzichtet wird.
Es kann ein teilweise transparenter oder transluzenter Bereich, im Folgenden als ein „Halbfenster“ bezeichnet, in einem polymeren Sicherheitsdokument, das auf beiden Seiten trübende Schichten aufweist, gebildet sein, indem auf nur einer Seite des Sicherheitsdokuments in dem Fensterbereich auf die trübenden Schichten verzichtet wird, sodass das „Halbfenster“ nicht vollständig transparent ist, es jedoch ermöglicht, dass Licht durch das Fenster gelangt, ohne zu ermöglichen, dass Objekte deutlich durch das Halbfenster gesehen werden.
Alternativ ist es möglich, dass die Substrate aus einem im Wesentlichen undurchsichtiges Material, wie z. B. Papier oder Fasermaterial, gebildet sind, ohne dass ein Einsatz aus transparentem Kunststoffinaterial in einen Ausschnitt eingefügt wird oder in das Papier- oder Fasersubstrat vertieft wird, um ein transparentes Fenster oder einen transluzenten Halbfensterbereich zu bilden.
Fenster und Halbfenster umfassen üblicherweise ein oder mehrere Sicherheitsmerkmale, die unter anderem Prägedesigns, aufgedruckte Vignetten, diffraktive Merkmale, mikrooptische Merkmale umfassen können.
Trübende Schichten
Es können eine oder mehrere trübende Schichten auf ein transparentes Substrat aufgetragen werden, um die Trübheit des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Eine trübende Schicht ist eine, bei der gilt, dass L_T < L₀, wobei Lo die Menge des Lichts ist, das auf das Dokument fällt, und L_T die Menge des Lichts ist, das durch das Dokument transmittiert wird. Eine trübende Schicht kann eine oder mehrere aus einer Vielzahl trübender Beschichtungen umfassen. Zum Beispiel können die trübenden Beschichtungen ein Pigment, wie z. B. Titandioxid, umfassen, das in einem Bindemittel oder einem Träger aus einem hitzeaktivierten vernetzbarem polymeren Material dispergiert ist. Alternativ könnte ein Substrat aus transparentem Kunststoffmaterial zwischen trübenden Schichten aus Papier oder sonstigem, im Wesentlichen undurchsichtigen Material angeordnet werden, auf das anschließend Merkmale aufgedruckt oder auf andere Weise aufgetragen werden können.
Fokussierelemente
Ein oder mehrere Fokussierelemente können auf das Substrat der Sicherheitsvorrichtung auetragen werden. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff „Fokussierelement“ Elemente und Vorrichtungen, die Licht auf einen realen Brennpunkt fokussieren oder bewirken, dass Licht an einem realen Brennpunkt konstruktiv interferiert. Fokussierelemente umfassen refraktive Elemente, die einfallendes Licht auf einen realen Brennpunkt in einer realen Brennebene fokussieren, und außerdem Licht, das von einem beliebigen Punkt in der Brennebene in eine bestimmte Richtung gestreut wird, kollimieren. Fokussierelemente umfassen außerdem transmissive diffraktive Linsen, Zonenplatten und dergleichen, die bewirken, dass transmittiertes diffraktiertes Licht an einem gewünschten realen Brennpunkt konstruktiv interferiert.
Strahlungshärtbare Druckfarbe
Der hierin verwendete Begriff „strahlungshärtbare Druckfarbe“ betrifft jede Druckfarbe, jeden Lack oder jede andere Beschichtung, die in einem Druckverfahren auf das Substrat aufgetragen werden können und die aufgedruckt oder geprägt werden können, während sie weich oder halbweich sind, um eine Reliefstruktur zu bilden, und die durch Strahlung gehärtet werden, um die Reliefstruktur zu befestigen. Das Härtungsverfahren findet üblicherweise nicht statt, bevor die strahlungshärtbare Druckfarbe aufgedruckt oder geprägt wird, aber es ist möglich, dass die Druckfarbe bei einigen Verfahren teilweise gehärtet (halbweich) wird, bevor aufgedruckt oder geprägt wird, und dass das Härtungsverfahren entweder nach dem Aufdrucken oder Prägen oder im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Druck- oder Prägeschritt stattfindet. Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung härtbar. Alternativ kann die strahlungshärtbare Druckfarbe auch durch andere Formen der Strahlung, wie z. B. Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, gehärtet werden. Die Verweise auf UV-härtbare Druckfarbe(n) im Rest der Beschreibung sind als Beispiele zu verstehen. Alle Ausführungsformen können durch andere strahlungshärtbare Druckfarben ersetzt werden, sofern sie die von der Ausführungsform geforderten Kriterien (wie z. B. Viskosität vor der Härtung) erfüllen können. In ähnlicher Weise spiegelt der Verweis auf UV-Lampen wider, dass sich die Beschreibung auf UV-härtbare Druckfarben bezieht. Wenn eine durch einen Elektronenstrahl härtbare Druckfarbe verwendet wird, würde eindeutig eine Elektronenstrahlvorrichtung anstelle der UV-Lampen verwendet werden.
Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise eine transparente oder transluzente Druckfarbe, die aus einem klaren Harzmaterial gebildet wird. Eine derartige transparente oder transluzente Druckfarbe eignet sich besonders für das Aufdrucken lichttransmittierender Sicherheitselemente wie Unterwellenlängengitter, transmissive Beugungsgitter und Linsenstrukturen.
Die transparente oder transluzente Druckfarbe umfasst vorzugsweise einen UV-härtbaren Klarlack auf Acrylbasis oder eine UV-härtbare Beschichtung auf Acrylbasis. Derartige UV-härtbare Lacke können von verschiedenen Herstellern bezogen werden, einschließlich Kingfisher Ink Limited, Produkt Ultraviolett Typ UVF-203 oder ähnliches. Alternativ kann die strahlungshärtbare Druckfarbe auch auf anderen Verbindungen, z. B. Nitrozellulose, basieren.
Die hierin verwendeten strahlungshärtbaren Druckfarben und Lacke haben sich als besonders geeignet für das Aufdrucken oder Prägen von Mikrostrukturen, einschließlich diffraktiver Strukturen, wie Beugungsgitter und Hologramme sowie Mikrolinsen und Linsenarrays, erwiesen. Sie können jedoch auch mit größeren Reliefstrukturen, wie z. B. nicht diffraktiven optisch variablen Vorrichtungen, aufgedruckt oder geprägt werden.
Die Druckfarbe wird vorzugsweise im Wesentlichen zur gleichen Zeit aufgedruckt oder geprägt und durch ultraviolette (UV) Strahlung gehärtet.
Um für den Tiefdruck geeignet zu sein, der das bevorzugte Verfahren zum Auftragen der strahlungshärtbaren Druckfarbe beim anschließenden Prägen ist, hat die strahlungshärtbare Druckfarbe vorzugsweise eine Viskosität, die im Wesentlichen im Bereich von etwa 20 bis etwa 175 Centipoise, und noch bevorzugter von etwa 30 bis etwa 150 Centipoise, liegt. Die Viskosität kann durch Messung der Zeit zum Ablassen des Lacks aus einem Zahn-Becher #2 ermittelt werden. Eine Probe, die in 20 Sekunden abläuft, hat eine Viskosität von 30 Centipoise, und eine Probe, die in 63 Sekunden abläuft, hat eine Viskosität von 150 Centipoise.
Bei einigen polymeren Substraten kann es notwendig sein, vor dem Auftragen der strahlungshärtbaren Druckfarbe zum Verbessern der Haftung der von der Druckfarbe gebildeten Struktur auf dem Substrat eine Zwischenschicht auf das Substrat aufzutragen. Die Zwischenschicht umfasst vorzugsweise eine Primerschicht und noch bevorzugter umfasst die Primerschicht ein Polyethylenimin. Die Primerschicht kann außerdem einen Vernetzer, z. B. ein multifunktionelles Isocyanat, enthalten. Beispiele für andere Primer, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, umfassen: Hydroxyl-terminierte Polymere; Hydroxyl-terminierte Copolymere auf Polyesterbasis; vernetzte oder unvernetzte hydroxylierte Acrylate; Polyurethane; und UV-härtbare anionische oder kationische Acrylate. Beispiele für geeignete Vernetzer umfassen: Isocyanate, Polyaziridine, Zirkoniumkomplexe, Aluminiumacetylaceton, Melamine und Carbodiimide.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur noch beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

die 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts, wie z. B. einer Banknote, ist;
die 3 und 6 schematische Darstellungen der ersten bzw. zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit sind, die einen Teil der in der 1 gezeigten Vorrichtung bilden;
die 2, 4, 5 und 7 bis 10 schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines zweiseitigen Produkts während verschiedener Herstellungsphasen durch die in der 1 dargestellte Vorrichtung sind;
die 11 und 12 schematische Darstellungen von zwei verschiedenen Teilen eines Ausrichtungssteuersystems sind, das einen Teil der in der 1 dargestellten Vorrichtung bildet;
die 13 bis 16 schematische Darstellungen sind, die Elemente eines Schräglaufausgleichsystems zeigen, das einen Teil der in der 1 gezeigten Vorrichtung bildet, in verschiedenen Betriebszuständen;
die 17 eine schematische Darstellung ist, die weitere Elemente des Schräglaufausgleichsystems zeigt, das einen Teil der in der 1 gezeigten Vorrichtung bildet;
die 18 eine schematische Darstellung ist, die Elemente eines Trommeltemperatursteuersystems zeigt, das einen Teil der in der 1 gezeigten Vorrichtung bildet;
die 19 eine schematische Darstellung ist, die Elemente eines Farbviskositätssteuersystems zeigt, das einen Teil der in der 1 gezeigten Vorrichtung bildet;
die 20 bis 22 schematische Darstellungen von drei alternativen Ausführungsformen der in der 1 dargestellten Ausführungsform von Vorrichtungen zur Inline-Herstellung eines zweiseitigen Produkts, wie z. B. einer Banknote, sind;
die 23 eine schematische Darstellung ist, die zusätzliche Druckeinheiten zeigt, die inline mit der in der 1 gezeigten Vorrichtung positioniert sind, um zusätzliche Designmerkmale für das zweiseitige Produkt zu bilden;
die 24 eine schematische Darstellung ist, die ein beispielhaftes zweiseitiges Produkt mit der in der 11 gezeigten integrierten Vorrichtung und zusätzlichen Designmerkmalen, die durch die in der 23 gezeigten zusätzlichen Druckeinheiten gebildet werden, zeigt;
die 25 eine schematische Darstellung ist, die Montageausrüstung für Unterlegscheiben zur Verwendung beim Zusammensetzen einer oder mehrerer Ausführungsformen der in der 1 gezeigten Vorrichtung zeigt;
die 26 eine schematische Darstellung ist, die die in Bezug auf die 25 beschriebene Unterlegscheiben-Montageausrüstung während des Montageverfahrens zeigt; und
die 27A und 27B eine schematische Darstellung ist, die einen Abschnitt einer Substratbahn mit mikroskaligen Strukturen, die auf beiden Seiten darauf gebildet sind, sowie weitere aufgedruckte Bilder und zugehörige Ausrichtungsvorrichtungen zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Sicherheitsdokumente oder -token wie Banknoten oder Identifizierungsdokumente, wie z. B. Ausweiskarten oder Pässe, anwendbar, die aus einem Substrat gebildet sind, auf das eine oder mehrere Druckschichten aufgetragen werden.
Im weiteren Sinne ist die Erfindung für eine mikrooptische Vorrichtung anwendbar, die in verschiedenen Ausführungsformen zur optischen Aufwertung von Kleidung, Hautprodukten, Dokumenten, Etiketten, Drucksachen, hergestellten Waren, Merchandising-Systemen, Verpackungen, Verkaufsstellendisplays, Veröffentlichungen, Werbevorrichtungen, Sportartikeln, Sicherheitsdokumenten und -token, Finanzdokumenten und Transaktionskarten und anderen Waren geeignet ist.
Die 1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 10 für die Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung, die auf jeder Seite mindestens eine mikroskalige Struktur auf einer Materialbahn aufweist, und insbesondere eine Vorrichtung, die in der Lage ist, „Breitbahn“-Material zu bedrucken. Die Vorrichtung 10 umfasst eine erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 und eine zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14, zwischen denen eine Materialbahn 16 hindurchgeführt wird. Die erste und die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 und 14 sind eingerichtet, um mikroskalige Strukturen auf gegenüberliegenden Seiten der Bahn 16 zu bilden. Die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Abschnitt der Bahn zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur bilden zusammen die integrierte Vorrichtung.
Wie oben erwähnt, sollen die Worte „erste“ und „zweite“ im Zusammenhang dieser Offenbarung weder den Sinn, in dem die Bahn geführt wird, noch die Reihenfolge, in der beliebige der mikroskaligen Strukturen gebildet werden, vermitteln. Die Worte „erste“ und „zweite“ dienen dazu, gleichnamige Elemente voneinander zu unterscheiden.
Es sollte außerdem angemerkt werden, dass sich die unten beschriebenen Ausführungsformen auf die Verwendung einer UV-härtbaren Druckfarbe beziehen. Im Allgemeinen können andere strahlungshärtbare Druckfarben als Ersatz für eine UV-härtbare Druckfarbe verwendet werden, obwohl UV-härtbare Druckfarben die bevorzugte Art einer strahlungshärtbaren Druckfarbe sind.
In der in der 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 eine Mikrolinsen-Prägeeinheit, in der eine Unterlegscheibe verwendet wird. Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 umfasst zwei Flexodruckeinheiten, die auf einer Trommel montiert sind, die eine Unterlegscheibe trägt. Die Flexodruckeinheiten tragen eine strahlungshärtbare Druckfarbe, die in den nachstehenden Beispielen eine UV-härtbare Druckfarbe ist, auf die Unterlegscheibe auf, in der gleichen Weise wie herkömmliche Druckeinheiten. Die Flexodruckeinheiten stellen zusammen mit einer optionalen vorgeschalteten Tiefdruckeinheit 20 UV-härtbare Druckfarbe in einem gewünschten Muster und/oder einer gewünschten Druckfarbe bereit, um eine Bildschicht auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn zu den mikrooptischen Linsen zu bilden.
Die mikrooptischen Linsen bewirken, dass einfallendes Licht durch einen transparenten oder teilweise transparenten Abschnitt der Bahn 16 auf die Bildschicht fokussiert wird, um Bilder zu projizieren, die für den Benutzer sichtbar sind. In anderen Ausführungsformen können die mikroskaligen Strukturen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Bahn 16 gebildet sind, jedoch eine Vielzahl von Formen aufweisen. Die rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten 12 und 14 sind jeweils eingerichtet, um mikroskalige Strukturen zu bilden, die als Fokussierelemente oder Bildelemente wirken. Die Fokussierelemente können eine Reihe von refraktiven oder reflektierenden Strukturen, umfassend Mikrolinsen oder Mikrospiegel, sowie diffraktive Strukturen, umfassend binäre oder mehrschichtige Zonenplatten, umfassen.
Die mikroskaligen Strukturen können durch das Auftragen von Druckfarbe oder anderem Material auf die Bahn 16 gebildet werden. Die Wahl der mikroskaligen Struktur, die von den rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten 12 und 14 auf die Bahn 16 aufgetragen wird, hängt von der Art der Vorrichtung ab, die mit dem zweiseitigen Produkt, das von der Vorrichtung 10 hergestellt werden soll, integral gebildet werden soll.
Außerdem können, während die in der 1 dargestellte Ausführungsform zwei rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheiten zeigt, zusätzliche rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheiten in anderen Ausführungsformen der Vorrichtung zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts verwendet werden. Es sollte außerdem verstanden werden, dass die spezifischen Einzelheiten jeder rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, wie z. B. die Anzahl der Druckstationen, Rollen, UV-Härtungslampen und anderer Vorrichtungen, je nach den Eigenschaften einer oder beider der mikroskaligen Strukturen, die auf die gegenüberliegenden Seiten der Bahn 16 aufgetragen werden, variieren können.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein Bahnzuführsystem zum Zuführen der Bahn 16 an Material zwischen der ersten und der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 und 14. Das Bahnzuführsystem kann Bahnreinigungseinheiten, Tiefdruckeinheiten, Schrägrollen, Linearkompensatoren, Kantenführungen, Führungsrollen, Zufuhrrollen und dergleichen umfassen.
Bei der Verwendung wird die Bahn 16 in eine Richtung 22 durch eine Bahnreinigungseinheit 24 zur Tiefdruckeinheit 18 geführt. Die Tiefdruckeinheit 18 umfasst einen Tiefdruckzylinder 26, der mit einer Tiefdruckrolle 28 zusammenwirkt. Wie in der 2 zu sehen ist, wirken der Tiefdruckzylinder 26 und die Tiefdruckrolle 28, um ein Feld 30 aus UV-härtbarer Druckfarbe auf die Bahn 16 aufzutragen.
Nachdem die Bahn 16 um eine Schrägrolle 32 (siehe 1) geführt wurde, die eingestellt werden kann, um den Schräglauf der Bahn 16 relativ zur ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 zu steuern, wird die Bahn 16 der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 zugeführt. Wie in der 3 zu sehen ist, werden die Felder 30 der UV-härtbaren Druckfarbe durch die Eintritts- und Austrittsrollen 42 und 44 gegen eine Haupttrommel 40 und die Bahn 16 gedrückt. Eine Unterlegscheibe 46 (siehe 4) ist an der Haupttrommel 40 montiert, wie unten genauer beschrieben, sodass bei einer Rotation der Haupttrommel 40 und der Eintritts- und Austrittsrollen 42 und 44 die Unterlegscheibe 46 gegen die klare UV-Schicht 30 drückt, um eine mikroskalige Struktur in Form von Mikrolinsen oder anderen lichtfokussierenden Elementen einzuprägen.
Die rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 umfasst ferner UV-Lampen 48 und 50 zur Bereitstellung der Härtungsenergie 52 zur Befestigung der UV-härtbaren Druckfarbe in Form der Strukturen auf der Unterlegscheibe 46, wenn die Unterlegscheibe in Kontakt mit der UV-härtbaren Druckfarbe 30 steht. Bei Freigabe von der Unterlegscheibe 46 bei der Rotation der Haupttrommel 40 und dem Austritt der Bahn 16 aus der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 behält jedes Feld 30 aus Material seine gehärtete Form bei, wie in der 5 gezeigt.
Nach dem Verlassen der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 läuft die Bahn 16 über eine Führungsrolle 54 oder eine Reihe von Rollen und wird anschließend zu einem Linearkompensator 56 und einer Kantenführung 58 geleitet, um Einstellungen der Bahn 16 für die Ausrichtung zwischen der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 und nachgeschalteten Vorrichtungen, einschließlich der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14, bereitzustellen.
Nach dem Austritt aus der Kantenführung 58 läuft die Bahn 16 über eine Führungsrolle 60 oder eine Reihe von Rollen und wird der Tiefdruckeinheit 20 zugeführt. Diese Tiefdruckeinheit 20 gibt ein UV-härtbares Feld an Druckfarbe auf die Bahn 16 auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Feld ab, das von dem vorgeschalteten Tiefdruckzylinder 26 aufgetragen wird. Das Auftragen eines UV-härtbaren Farbfelds durch die Tiefdruckeinheit 20 ermöglicht das Auftragen einer „benetzenden“ Schicht auf die Bahn für UV-härtbare Verfahren. Das heißt, ein ungehärtetes UV-härtbares Farbfeld, das weich oder nass ist, wird vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 aufgetragen. Eine benetzende Schicht verringert die Wahrscheinlichkeiten von Defekten in der gebildeten mikroskaligen Struktur, wie zum Beispiel Blasen. Einige Strukturdesigns sind anfälliger für Blasenbildung als andere, daher sollte verstanden werden, dass diese Tiefdruckeinheit 20 optional ist.
Die Bahn 16 wird anschließend von der Tiefdruckeinheit 20 einer Schrägrolle 62 zugeführt, die zur Steuerung des Bahnschräglaufs zur zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 eingestellt werden kann.
Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 wirkt, um eine bildgebende Mikroskalenstruktur auf die gegenüberliegende Seite der Bahn 16 aufzutragen, auf die die Mikrolinsen aufgetragen werden, wie in der 6 ausführlicher dargestellt. Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 umfasst eine Haupttrommel 64 und in dieser Ausführungsform zwei Flexodruckeinheiten 66 und 68.
Die Flexodruckeinheiten 66 und 68 tragen wie herkömmliche Druckeinheiten UV-härtbare Druckfarbe direkt auf eine auf der Haupttrommel 64 montierte Unterlegscheibe auf. Die Haupttrommel 64 druckt anschließend die UV-härtbare Druckfarbe, die von den Flexodruckeinheiten 66 und 68 auf die Bahn 16 aufgetragen wird. Eine UV-Lampe 70 kann die Flexodruckeinheit 66 teilweise oder vollständig aushärten, aber ansonsten wird die gesamte UV-härtbare Druckfarbe unter Verwendung der UV-Lampen 72 und 74 gehärtet. Die Kombination aus der Tiefdruckeinheit 20 und den Flexodruckeinheiten 66 und 68, die einen Teil der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 bilden, kann zusammen die UV-härtbare Druckfarbe in einem beliebigen gewünschten Muster oder einer beliebigen gewünschten Druckfarbe auf der Unterlegscheibe bereitstellen.
Beispielsweise kann die Flexodruckeinheit 66 UV-härtbare Druckfarbe einer Druckfarbe (Druckfarbe schließt in diesem Zusammenhang transparente Druckfarbe ein) in einem oder mehreren ersten Bereichen der Unterlegscheibe bereitstellen, und die Flexodruckeinheit 68 kann UV-härtbare Druckfarbe einer anderen Druckfarbe in einem oder mehreren zweiten Bereichen der Unterlegscheibe bereitstellen. In dem Fall, in dem die Flexodruckeinheiten 66, 68 UV-härtbare Druckfarbe an zumindest einigen verschiedenen Positionen auf der Unterlegscheibe (auf der Trommel 64) bereitstellen, ist es vorzuziehen, die Positionen der UV-Lampe 70 mit der Flexodruckeinheit 68 zu vertauschen. Demzufolge wird es ermöglicht, die UV-härtbare Druckfarbe aus beiden Flexodruckeinheiten 66, 68 teilweise oder vollständig auszuhärten, da die UV-Lampe 70 nach dem Auftragen der UV-härtbaren Druckfarbe auf die Unterlegscheibe positioniert werden würde, aber vor dem Druck auf die Bahn 16. Der erste und der zweite Bereich können sich an separaten diskreten Stellen befinden oder es können sich einige überlappen. Die Tiefdruckeinheit 20 kann außerdem eine UV-härtbare Druckfarbe einer dritten Druckfarbe auf der Bahn bereitstellen, die einem oder mehreren dritten Bereichen auf der Unterlegscheibe entspricht. Da in diesem Fall die UV-härtbare Druckfarbe durch die Tiefdruckeinheit 20 auf die Bahn aufgetragen wird, bevor sie die Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 erreicht, werden die Strukturen auf der Unterlegscheibe in die UV-härtbare Druckfarbe geprägt, anstatt dass die Unterlegscheibe die Strukturen auf die Bahn druckt, wie es bei der UV-härtbaren Druckfarbe der Fall ist, die durch die Flexodruckeinheiten 66, 68 aufgetragen wird.
Auch hier können die dritten Bereiche an diskreten Positionen positioniert werden, separat vom ersten und/oder zweiten Bereich oder mit einem oder beiden Bereichen überlappend. Das heißt, wenn sie in Kombination verwendet werden, können die Flexodruckeinheiten 66, 68 und die Tiefdruckeinheit 20 zur Erzeugung mikroskaliger Strukturen mit drei verschiedenen UV-härtbaren Druckfarben eingesetzt werden. Insbesondere in alternativen Ausführungsformen kann jede der Flexodruckeinheiten 66, 68 und der Tiefdruckeinheit 20 separat, ohne Einsetzen einer anderen Druckeinheit, oder in Kombination mit anderen der Druckeinheiten zur Erzeugung mikroskaliger Strukturen verwendet werden.
In einer Ausführungsform trägt die Flexodruckeinheit 66 Felder 80 pigmentierter UV-härtbarer Druckfarbe auf eine Übertragungsrolle 82 auf. Die Übertragungsrolle 82 bewirkt, dass die Felder an der Haupttrommel 64 anliegen, sodass die Druckfarbe auf eine Unterlegscheibe 84 aufgetragen wird. Die Felder werden in den Bereichen auf die Unterlegscheibe 84 übertragen, in denen die Unterlegscheibe 84 Vertiefungen aufweist, in denen mikroskalige Strukturen gebildet sind, sodass die Druckfarbe die Vertiefungen ausfüllt. Die Druckfarbe 88 in den Vertiefungen der Unterlegscheibe 84 verbleibt in der Unterlegscheibe, während sich die Haupttrommel 64 in Richtung der UV-Lampe 70 dreht. An der UV-Lampe 70 wird die Härtungsenergie 90 aufgetragen, um die Druckfarbe 88 in den Vertiefungen der Unterlegscheibe 84 teilweise oder vollständig zu härten.
Die Flexodruckeinheit 68 trägt Felder 92 aus transparenter UV-härtbarer Druckfarbe auf eine Übertragungstrommel 94 auf, um sie anschließend auf die farbtragende Unterlegscheibe zu übertragen. Die 8 zeigt die resultierende Struktur. Wenn sich die Trommel 64 weiterdreht, wird die in der 8 dargestellte Struktur mit einem Farbfeld 96 in Kontakt gebracht, das von der Tiefdruckeinheit 20 auf die Bahn 16 aufgetragen wird. Die Bahn 16 wird im Zusammenwirken mit einer Eintritts-Druckrolle 98 der Haupttrommel 64 zugeführt und mithilfe einer Austritts-Druckrolle 100 von der rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 wegbewegt.
Die resultierende Struktur, einschließlich der von der Flexodruckeinheit 68 und Tiefdruckeinheit 20 aufgetragenen Felder 92 und 96 sowie der Druckfarbe 88 in den Vertiefungen der Unterlegscheibe 84, wird anschließend auf der Bahn 16 an den UV-Lampen 72 und 74 vorbei auf die in der 9 dargestellte Weise auf der Bahn 16 getragen. Wiederum wird die Härtungsenergie 102 von den UV-Lampen 72 und 74 aufgetragen, um die Druckfarbelemente 88 und die Felder 92 und 96 gemeinsam zu härten.
Bei fortgesetzter Rotation der Haupttrommel 64 trennt sich die Bahn und die Struktur, die aus den Druckfarbelementen 88 und den Feldern 92 und 96 besteht, von der Unterlegscheibe 84 (die auf der Haupttrommel verbleibt). Die 10 zeigt die Struktur und die Bahn, nachdem sie von der Unterlegscheibe gelöst und die mikroskalige Struktur, die die Druckbildelemente bildet, erzeugt wurde.
In Ausführungsformen, in denen sowohl die Flexodruckeinheiten 66 und 68 als auch die Tiefdruckeinheiten 18 und 20 verwendet werden, kann das Gewicht der UV-härtbaren Druckfarbe erheblich sein. In diesem Fall kann eine Härtungsstation 110 bereitgestellt werden, einschließlich einer Trommel 112, über die die Bahn 16 transportiert wird, um die Härtungsenergie der UV-Lampen 114 und 116 aufzutragen. Die Leitrollen 118 und 120 führen die Bahn 16 von der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 20 zur Härtungsstation 110.
Eine abschließende Leitrolle 122 leitet die Bahn 116 zu weiteren nachgeschalteten Verarbeitungsbetrieben, wie z. B. Trübung der Bahn 16 und Aufnahme weiterer Sicherheitsvorrichtungen, Schneiden der Bahn in Blätter und anschließende Trennung der Blätter in Banknoten.
X-Y-Ausrichtungssystem
Üblicherweise werden mikroskalige Strukturen, und insbesondere zweiseitige mikroskalige Strukturen, durch Nachbearbeitungstechniken als kontinuierlicher Streifen, wie z. B. ein Faden oder eine Folie, aufgetragen und können daher als „fremd“ für das Banknotensubstrat, die Banknote oder das Sicherheitsdokument empfunden werden.
Durch die Ausrichtung einer mikroskaligen Struktur auf einer Seite eines Substrats auf eine mikroskalige Struktur auf der anderen Seite des Substrats können die mikroskaligen Strukturen als Feld hergestellt werden. Dies bietet viele Vorteile bei der Integration von mikroskaligen Strukturen in ein bestehendes oder neues Sicherheitsdokument oder eine Banknote, umfassend: es ist nicht möglich, die mikroskaligen Strukturen vom Sicherheitsdokument in einem Stück zu trennen; Reduzierung der Verfahrensschritte, was zu weniger Ausschuss und einer schnelleren Produktion führt; Verbesserung der Qualität der erzeugten mikroskaligen Strukturen; nahtlose Integration der mikroskaligen Strukturen in andere Sicherheits- oder Designmerkmale; die Möglichkeit, mehrere diskrete Felder mit mikroskaligen Strukturen auf einem einzigen Sicherheitsdokument bereitzustellen; die Möglichkeit, eine beliebige Größe oder Form des/der Feldes/Felder, einschließlich der mikroskaligen Strukturen, zu wählen.
Ausrichtungsvorrichtungen sind an jeder der Mikroskalenstrukturbildungseinheiten 12 und 14 sowie an allen zusätzlichen Präge-, Druck- oder anderen Mikroskalenstrukturbildungseinheiten gebildet. Diese Ausrichtungsvorrichtungen befinden sich in der Regel außerhalb der aktiven Fläche auf der Substratbahn und werden über optische Sensoren gelesen. Die Ausrichtungsvorrichtungen stellen die notwendige Information zur Ermittlung der seitlichen und axialen Position der Mikroskalenstrukturbildungseinheit bereit und, falls erforderlich, der Druckeinheiten. Geeignete Ausrichtungsmarkierungen werden in WO2010042999 offenbart und erörtert. Die optischen Sensoren senden Signale an ein Hauptausrichtungssteuersystem zurück, die die relativen Positionen jeder Mikroskalenstrukturbildungseinheit und aller nachgeschalteter Druckeinheiten anzeigen. WO2010042999 berücksichtigt jedoch nicht die Ausrichtung von mikroskaligen Strukturen auf andere mikroskalige Strukturen (nur zu Standarddruckeinheiten) oder für mikroskalige Strukturen auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrats.
Ausrichtungsfehler können zwischen den verschiedenen Komponenten an einer Mikroskalenstrukturbildungseinheit entstehen (z. B. zwischen einer Tiefdruckeinheit und einer Prägeeinheit usw.) oder zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit (um vorderes und hinteres Ausrichten zu erreichen) oder zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit und denjenigen, die weitere Designelemente auf die Bahn auftragen, nachdem die integrierte Vorrichtung bereits gebildet wurde.
Unter Bezugnahme auf die 27A und 27B ist eine schematische Version eines Abschnitts einer Substratbahn 600 mit den integrierten Vorrichtungen 602 und 604 auf einem Sicherheitsdokument 606 gezeigt. Mehrere Versionen des Sicherheitsdokuments 606 wurden auf das Substrat 600 aufgetragen, das Teil einer Bahn ist, die sich in der durch den Pfeil 608 angezeigten Richtung durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie hierin beschrieben, bewegt. Die 27B ist ein Schnitt durch das Substrat 600 am Abschnitt 607, wie in der 27A dargestellt.
Die Ausrichtungsvorrichtungen 610, 611, 612, 613, 614, 616, 618 sind auf dem Substrat 600 abgebildet. Jede Vorrichtung 610, 611, 612, 613, 614, 616, 618 wird durch ein separates Werkzeug, wie z.B. eine Druckeinheit oder eine Mikroskalenstrukturbildungseinheit, in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt. Das heißt, jedes Werkzeug, wie z. B. eine Unterlegscheibe oder ein Druckzylinder, wird mit den relevanten Bildstrukturen auf der Werkzeugoberfläche, in der Regel als Vertiefungen in der Oberfläche, gebildet/hergestellt.
Wenn Bildstrukturen auf einem Werkzeug gebildet werden, werden auch Ausrichtungsvorrichtungen auf der Werkzeugoberfläche in einem Nicht-Bildbereich gebildet. Infolgedessen hinterlässt jede Wiederholung des Werkzeugs auf einem Substrat während des Druckens/Bildens eine Ausrichtungsmarke, die die Position aller Strukturen von diesem Werkzeug auf dem Substrat anzeigt. Optische Vorrichtungen/Wandler, die auf einer Vorrichtung gemäß der Erfindung befestigt sind, werden anschließend zum Lesen der Ausrichtungsvorrichtungen verwendet. Da die optischen Vorrichtungen auf der Vorrichtung befestigt sind, kann die relative Positionierung von Druck-/Mikrostrukturen auf dem Substrat zwischen Druckeinheiten (oder einer beliebigen anderen Strukturbildungseinheit) erkannt werden. Insbesondere kann in einer einfachen Implementierung ein Wandler die Startposition einer Ausrichtungsvorrichtung und die Länge der Ausrichtungsvorrichtung in Maschinenrichtung (entlang der Länge des Substrats und wie durch den Pfeil 608 in der beispielhaften Ausführungsform der 27A angezeigt) erkennen. Da die Ausrichtungsvorrichtung ein rechtwinkliges Dreieck oder ein Keil ist (obwohl andere Formen der Ausrichtungsvorrichtung verwendet werden können), variiert die Länge der Ausrichtungsvorrichtung in Maschinenquerrichtung (senkrecht zur Maschinenrichtung). Das Erkennen der Startposition der Ausrichtungsvorrichtung ermöglicht es, die Variation der Position der durch das entsprechende Werkzeug vorgesehenen Bilder in Maschinenrichtung zu variieren und die Kenntnis der Länge der Ausrichtungsvorrichtung an dem Punkt, an dem die optische Vorrichtung die Ausrichtungsvorrichtung schneidet, ermöglicht es, die Position der durch das entsprechende Werkzeug vorgesehenen Bilder relativ zu den durch andere Werkzeuge gebildeten Bildern in Maschinenquerrichtung zu variieren, was ein „XY“-Ausrichtungssystem ergibt.
Die Ausrichtungsvorrichtungen 610, 611, 612, 613, 614, 616 und 618 der 27A und 27B haben eine dreieckige Form, die die XY- Ausrichtung wie oben beschrieben ermöglicht. Das System fügt jedoch eine Reihe von Abweichungen hinzu, die bei Druckausrichtungssystemen nicht üblich sind. Erstens wurde die Vorder-zu-Rückseiten-Ausrichtung, d. h. die Ausrichtung von Bildern auf gegenüberliegenden Seiten einer kontinuierlichen Substratbahn, bisher nicht in Betracht gezogen, zweitens die Vorder-zu-Rückseiten- Ausrichtung von transparent gebildeten Strukturen/Bildern und drittens die Ausrichtung dieser transparent gebildeten Strukturen zu „standardmäßigeren“ kolorierten Bildern, wie z. B. im Tiefdruck gedruckte pigmentierte Druckfarbe.
Im Beispiel der 27A und 27B beziehen sich die Ausrichtungsvorrichtungen 610 und 611 auf Mikrostrukturen, die in Bezug auf die integrierten Vorrichtungen 602, 604 auf einer ersten Seite 620 des Substrats 600 gebildet sind. Die Ausrichtung Ausrichtungsvorrichtungen 610 und 611 haben ein Muster, das als Lichtverteiler wirkt und die Erkennung durch einen geeigneten Wandler ermöglicht, obwohl die Ausrichtungsvorrichtungen 610 und 611 in transparenter Druckfarbe gebildet sind. In ähnlicher Weise beziehen sich die Ausrichtungsvorrichtungen 612 und 613 auf Mikrostrukturen, die in Bezug auf die integrierten Vorrichtungen 602, 604 auf einer zweiten Seite 622 des Substrats 600 gebildet sind. Auch hier haben die Ausrichtungsvorrichtungen 612 und 613 ein Muster, das als Lichtdiffusor wirkt und die Erkennung durch einen geeigneten Wandler ermöglicht, obwohl die Ausrichtungsvorrichtungen 612 und 613 ebenfalls in transparenter Druckfarbe gebildet sind. Es ist außerdem möglich, für die Bildung solcher Mikrostrukturen pigmentierte Druckfarben zu verwenden, und in diesem Fall entfällt die Notwendigkeit, ein bestimmtes Muster innerhalb der Ausrichtungsvorrichtung zu bilden.
Im Beispiel der 27A und 27B beziehen sich die Ausrichtungsvorrichtungen 614, 616 und 618 auf Druckschichten, die die integrierten Vorrichtungen 602 und 604 umgeben. Während die einzelnen Druckschichten, die mit den Ausrichtungsvorrichtungen 614, 616 und 618 verbunden sind, zum leichteren Verständnis nicht getrennt dargestellt sind, ist es zu verstehen, dass die Bereiche, die die integrierten Vorrichtungen umgeben und in einigen Designs solche Vorrichtungen überlappen, mehrere Druckschichten, wie z. B. verschiedene Druckfarben oder Sicherheitsdruckfarben, in einem gewählten Bilddesign umfassen.
Die Ausrichtungsvorrichtung 618 befindet sich auf der zweiten Seite 622, während sich die Ausrichtungsvorrichtungen 614 und 616 auf der ersten Seite 620 befinden. Daher befinden sich in diesem Beispiel zwei Druckschichten auf der ersten Seite 620, jeweils in Verbindung mit den Ausrichtungsvorrichtungen 614 und 616, und eine Druckschicht auf der zweiten Seite 622, die mit der Ausrichtungsvorrichtung 618 in Verbindung steht.
Im Beispiel der 1 sind die Haupttrommel (Linsenprägerolle) 40, die Teil der ersten Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 bildet, und die Haupttrommel (Bilddruckrolle) 64, die Teil der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit bildet, als „Master“-Einheiten eingestellt. Das heißt, ihre Seiten- und Winkelpositionen ändern sich nicht und andere Einheiten werden auf sie ausgerichtet.
Ein Tiefdruckzylinder 124, der Teil der Tiefdruckeinheit 20 vor der Bilddruckrolle 64 ist, wird unter Verwendung der Ausrichtungsvorrichtungen 612 und 613 auf die Bilddruckrolle 64 ausgerichtet. Das heißt, er wird über einen elektronischen Antrieb in die korrekte Winkelposition und über einen Linearmotorantrieb, der die gesamte Rolle quer in Bezug auf die Bahn bewegt, in die korrekte Quer- oder Seitenposition eingestellt bzw. in Phasen eingestellt. Beide Antriebe werden durch ein Ausrichtungssystem wie oben beschrieben gesteuert (es können jedoch auch andere Ausrichtungssysteme geeignet sein).
Der Tiefdruckzylinder 26, der Teil der Tiefdruckeinheit 18 vor der Linsenprägerolle ist, wird unter Verwendung der Registereinrichtungen 610 und 611 auf die Linsenprägerolle ausgerichtet. Das heißt, er wird in ähnlicher Weise wie oben über einen elektronischen Antrieb in die korrekte Winkelposition und über einen Linearmotorantrieb in die korrekte Seitenposition eingestellt bzw. in Phasen eingestellt, auf dieselbe Weise wie der Tiefdruckzylinder 124. Auch hier werden beide Antriebe durch das Ausrichtungssystem gesteuert.
Beide Seiten des Merkmals sind nun eigenständig ausgerichtet, d. h. das vom relevanten Tiefdruckzylinder aufgetragene Farbfeld wird so eingestellt, dass es sich in der richtigen Position befindet, sodass sich die entsprechenden Strukturen auf den Prägerollen in dieses Farbfeld einprägen. Allerdings sind die beiden Seiten, die Bildseite und die Linsenseite, nicht aufeinander ausgerichtet. Die Ausrichtung von Linse zu Bild erfolgt nun über den Linearkompensator 56 und die Kantenführung 58. Beide werden über das Ausrichtungssystem gesteuert, d. h. die Erfassung der Position von mindestens einer Ausrichtungsvorrichtung auf jeder Seite der Bahn, d. h. entweder 610 und/oder 611 auf der ersten Seite 620 und 612 und/oder 613 auf der zweiten Seite 622, dient zur Steuerung des Linearkompensators 56 und der Kantenführung 58, sodass Strukturen, die von der Linsenprägerolle 40 (oder einer beliebigen anderen Art von Mikrostruktur, die an dieser Bildungseinheit gebildet wird) und der Bilddruckrolle 64 (oder einer beliebigen anderen Art von Mikrostruktur, die an dieser Bildungseinheit gebildet wird) gebildet werden, aufeinander ausgerichtet sind.
Ein Ausrichtungsfehler kann über einen Detektor unter Verwendung eines geeigneten Wandlers nach der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit erkannt werden. Ein solcher Wandler kann eine optische Vorrichtung sein, die die relativen Positionen der Ausrichtungsmarkierungen misst, die auf der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit aufgedruckt sind. Dabei kann es sich um einen einfachen Lichtsensor handeln, der mit einem Encoder gekoppelt ist, oder alternativ um eine CCD-Vorrichtung mit entsprechender Software zur Abstandsmessung.
Wie in der 11 dargestellt, wird der Linearkompensator 56 zur Steuerung der Ausrichtung in Maschinenrichtung verwendet, d. h. in der Richtung, in der die Substratbahn durch die Maschine gezogen wird, und besteht aus einer Tragrolle (eine nicht antreibende Rolle) 130, die auf jeder Seite mit den Schraubensteuermechanismen 132, 134 verbunden ist, die jeweils über die Servomotoren 136, 138 angetrieben werden.
Die Ausrichtung wird erreicht, indem die Rolle quer zur Maschinenrichtung (z. B. entweder nach oben oder nach unten) und zur Ebene der Bahn bewegt wird, wodurch die Länge der Substratbahn zwischen der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12, 14 entweder vergrößert oder verkleinert wird. Die Tragrolle wird über die Servomotoren 136, 138 auf der Schraube nach oben oder unten angetrieben. Beide Motoren werden über ein Hauptausrichtungssystem 140 gesteuert. Es ist anzumerken, dass die Tragrolle bei Bedarf auch mit anderen Mitteln, wie z. B. Kolben, Linearmotor usw., bewegt werden könnte.
Ein Wandler 142 ist nach der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 positioniert, um einen Ausrichtungsfehler zu erkennen und ein Eintrittssignal für das Ausrichtungssystem 140 bereitzustellen.
Wie in der 12 dargestellt, wird die Kantenführung 58 verwendet, um die Ausrichtung quer zur Maschinenrichtung und zur Bahnebene (z. B. Seitwärtsausrichtung) oder die Position der Substratbahn entlang der axialen Richtung der relevanten Mikroskalenstrukturbildungseinheit zu steuern. Die Kantenführung 58 empfängt ein Signal vom Haupausrichtungssystem 140 und bewegt die Bahn seitwärts, um sicherzustellen, dass die beiden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten 12 und 14 in der Seitenrichtung zueinander ausgerichtet werden.
Es ist zu beachten, dass die Wahl eines Linearkompensators und einer Kantenführung in Kombination mit „Standard“-Ausrichtungssystemen zwischen jeder Mikroskalenstrukturbildungseinheit und anderen Druckeinheiten eine verbesserte Qualität der gebildeten Strukturen und eine längere Lebensdauer der Abdruck- oder Druckstruktur (wie z. B. die Strukturen auf Unterlegscheiben) der Mikroskalenstrukturbildungseinheit ermöglicht. Dies liegt daran, dass, wenn die Rollen der Mikroskalenstrukturbildungseinheiten elektronische Rotationsantriebe und axiale Linearantriebe hätten, die Abdruck- oder Druckstruktur sowohl rotierend als auch axial gegen die Substratbahn bewegt würde, was zu einer größeren Abnutzung der Strukturen und aufgrund der sehr kleinen Größen, die erzeugt werden, zu Strukturen mit schlechterer Qualität führen würde (Mikron- oder kleinere Strukturen können aufgrund der relativen Bewegung verschmiert oder zerstört werden).
Nach der Ausrichtung der Präge- und/oder Druckrollen und der Ausrichtung des Linearkompensators 56 und der Kantenführung 58, können die nachfolgenden Druckeinheiten wieder auf eine der beiden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten ausgerichtet werden. Dies wird üblicherweise auf eine ähnliche Weise wie bei den Tiefdruckstationen in den Prägeeinheiten erreicht, d. h. jeder Tiefdruckzylinder wird phasenweise über einen elektronischen Antrieb in die korrekte Winkelposition und über eine Motorsteuerung in die korrekte Seitenposition gebracht. Beide Antriebe werden durch das Ausrichtungssystem 140 gesteuert.
Wenn die von der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit erzeugten Strukturen ausreichend tolerant gegenüber der Bewegung der Abdruck- bzw. Druckstrukturen gegen das Bahnsubstrat sind und/oder eine Abnutzung der Abdruck- oder Druckstrukturen kein Problem darstellt (viele Faktoren können dazu beitragen, wie z. B. kleine Stückzahlen, verbesserte Materialien für Abdruck-/Druckstrukturen usw.), dann ist es möglich, dass die erste und zweite Mikroskalenstrukturbildungseinheit durch „Standard“-Inline-Druckausrichtungsmittel, nämlich Rotationsantrieb in Maschinenrichtung und Linearantrieb in axialer Richtung, gesteuert werden.
Eine letzte Komponente des XY-Ausrichtungssystems ist die Ausrichtung der Flexodruckeinheiten 66 und 68 auf die Trommel 64. In der bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die Flexodruckeinheit 66 als auch die Flexodruckeinheit 68 mechanisch oder elektronisch (durch extrem genaue Encoder) auf die zentrale Trommel 64 ausgerichtet. Auch hier haben die Flexodruckeinheiten 66, 68 vorzugsweise Zylinder, die in Kontakt mit der Trommel 64 stehen und sich zweimal relativ zu einer einzigen Umdrehung der Trommel 64 drehen. Die Flexodruckeinheiten 66, 68 werden daher manuell auf die Trommel 64 ausgerichtet, vorzugsweise durch ein Inspektionssystem und entsprechende Messung des Ausrichtungsfehlers.
Schrägausrichtung
Da es sich um ein bahngespeistes Verfahren handelt, können Unterschiede in der Spurweite zu einer Variation der Spannung der Bahn in Querrichtung führen. Während sich die Abweichungen selbst korrigieren, da sie an beiden oder allen rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten gleich sind, kann eine schlaffe Mitte oder eine schlaffe Kante in der Bahn zu Bahnspannungsvarianten führen, die sich durch Variation in der Vergrößerung, Orientierung oder beidem manifestieren können.
Vorrichtungen, die Mikroskalenstrukturen enthalten, wie z. B. mikrooptische Vorrichtungen, wie hierin beschrieben, sind von Natur aus nicht tolerant gegenüber Schräglauf. Geringfügige Abweichungen des Schräglaufs aufgrund von Verfahrensproblemen, wie z. B. Schräglauf der Unterlegscheibe, Schräglauf bei der Montage der Unterlegscheibe, Dicke des Bahnmaterials und andere Verfahrensvariationen, können das mikrooptische Merkmal verzerrt oder unkenntlich machen.
Die Steuerung und Verwaltung von Schräglauf ist wichtig für die Ästhetik einiger Vorrichtungen, insbesondere für die Vorrichtungen, die mikrooptische Sicherheitsmerkmale bilden oder einschließen. In einigen Fällen kann ein Schräglauf im Bereich von 0,02 Grad das Merkmal unerkennbar machen und daher kann die Fähigkeit, den Schräglauf während des Verfahrens zu beeinflussen oder zu ändern, von Vorteil sein.
Schräglauf ist im Zusammenhang dieser Beschreibung der Winkel der Substratbahn relativ zum Winkel der Abdruckstrukturen auf der ersten oder zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit.
In der in der 1 dargestellten Vorrichtung enthalten die erste und die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 und 14 und/oder beliebige zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheit vorgeschaltet oder nachgeschaltet davon jeweils eine Haupttrommel, über die die Bahn läuft. Das Ausrichtungsausgleichsystem umfasst eine Schrägrolle vor mindestens einer der Hauptrollen und einen Schräglaufkompensator zum Ausgleich des Bahnschräglaufs durch Steuerung der relativen Drehung zwischen der Schrägrolle relativ und der Hauptrolle, um den Bahneintrittswinkel an der mindestens einen Hauptrolle zu ändern.
Wie in der 1 dargestellt, befinden sich die Schrägrollen 32, 62 jeweils neben der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12, 14. In dem in den 13 bis 15 gezeigten Beispiel ist die Schrägrolle 32 in verschiedenen Positionen dargestellt, die den Winkel der Substratbahn relativ zur Mikroskalenstrukturbildungseinheit 12 verändern. Die Winkelposition der Schrägrolle 32 wird durch einen Schräglaufkompensator ermittelt, der eine Feingewindeschraube 144, die auf einer Seite der Bahn 16 mit der Schrägrolle 32 gekoppelt ist und durch einen Servomotor 146 gesteuert wird, und eine Feingewindeschraube 148 enthält, die auf der anderen Seite der Bahn 16 mit der Schrägrolle 32 gekoppelt ist und durch einen Servomotor 150 gesteuert wird, oder alternativ durch elektrische, pneumatische oder mechanische Mittel. Die Schrägrolle 62 wird auf ähnliche Weise gesteuert.
Obwohl in den 13 bis 15 nur drei Positionen der Schrägrolle 32 dargestellt sind, stehen je nach Steuerauflösung der Schrägrolle beliebig viele Positionen zur Verfügung.
Null-Position
In dieser Position, die in der 13 dargestellt ist, befinden sich die beiden Servomotoren 146 und 150 in ihrer Null- oder Bezugsposition und es gibt keinen Einfluss auf die Substratbahn 16.
Position 1
In dieser Position, die in der 14 dargestellt ist, wird der Servomotor 146 auf einer Seite des Substrats (in diesem Fall an der Oberseite des Bildes) in seine maximale positive Position und der Servomotor 150 auf der anderen Seite des Substrats (in diesem Fall an der Unterseite des Bildes) in seine maximale negative Position angetrieben. Dadurch wird die Bahn um einen Winkel (Theta-1) 152 relativ zur Mikroskalenstrukturbildungseinheit schräg gestellt.
Position 2
In dieser Position, die in der 15 dargestellt ist, wird der Servomotor 146 auf einer Seite des Substrats (in diesem Fall an der Oberseite des Bildes) in seine maximale negative Position und der Servomotor 150 auf der anderen Seite des Substrats (in diesem Fall an der Unterseite des Bildes) in seine maximale positive Position angetrieben. Dadurch wird die Bahn um einen Winkel (Theta-2) 154 relativ zur zentralen Trommel schräg gestellt.
Es ist auch möglich, den Schräglauf zu kontrollieren, indem die Mikroskalenstrukturbildungseinheiten, wie in der 16 gezeigt, in ähnlicher Weise bewegt werden, wie oben im Fall der Schrägrolle erörtert. In diesem Fall wird die Winkelposition der zentralen Trommel 40 der Mikroskalenstrukturbildungseinheit 14 durch die Feingewindeschraube 156 ermittelt, die auf einer Seite der Bahn 16 mit der Trommelwelle gekoppelt und von einem Servomotor 158 gesteuert wird, und durch die Feingewindeschraube 160, die auf der anderen Seite der Bahn 16 mit der Trommelwelle gekoppelt und von einem Servomotor 162 gesteuert wird, oder alternativ durch elektrische, pneumatische oder mechanische Mittel.
Die Einwirkung ist die gleiche wie zuvor, d. h. die Bahn läuft in einem Winkel (Theta) 164 relativ zur zentralen Trommel. Die Mikroskalenstrukturbildungseinheiten sind relativ komplizierte Einheiten und nehmen andere wichtige Systeme auf, wie z. B. Härtungssysteme und Auftragungssysteme. Daher ist es zwar möglich, in diesem Modus zu arbeiten, es ist jedoch vorteilhaft, eine Schrägrolle, wie oben beschrieben, zu verwenden.
Die Steuerung des Schräglaufs kann manuell oder automatisch erfolgen, wie in der 17 dargestellt. Im Fall des manuellen Betriebs kann der Bediener die Schrägrollen manuell einstellen, indem er die verschiedenen Servomotoren über ein geeignetes Steuersystem 166 von einer Konsole 168 aus antreibt.
Es können Schrägausrichtungsmarkierungen auf der Substratbahn gebildet werden, für die Verwendung durch den manuellen Betrieb, oder, was noch vorteilhafter ist, durch die optischen Sensoren 170 und 172 geprüft werden, sodass der Schräglauf automatisch gesteuert werden kann.
Ein Inspektionssystem 174 kann anschließend diesen Schräglauf messen und quantifizieren und eine Rückmeldung an die Schrägrollen 32 und 62 geben, um diesen Schräglauf auszugleichen, wodurch der Schräglauf korrigieret wird. Dabei handelt es sich um eine Rückmeldungsschleife, bei der der Schräglauf automatisch durch das Inspektionssystem 174, das Signale an die Servomotoren 146 und 150 an den Schrägrollen 32 und 62 sendet, überwacht, quantifiziert und gesteuert wird,.
Ein Beispiel für geeignete Schrägausrichtungsmarkierungen umfasst ein Muster, das den Schräglauf in dem Verfahren durch Moiré-Vergrößerung vergrößert. In diesem Fall werden Mikrolinsen durch eine erste Mikroskalenstrukturbildungseinheit und eine Bildschicht, die durch eine zweite Mikroskalenstrukturbildungseinheit gebildet wird, in einem Bereich der Bahn gebildet, der von Bereichen entfernt ist, die Teil des Endprodukts bilden, wie z. B. die Rinne (der äußerste Rand der Bahn).
Die Moiré-Vergrößerung ist ein relativ bekanntes Phänomen für die Betrachtung von Ästhetik und Sicherheitsmerkmalen, kann aber auch als Schräglaufdetektor verwendet werden. Beispielsweise kann auf einer Oberfläche der Bahn eine periodische Struktur gebildet sein. Auf der gegenüberliegenden Seite können außerdem Fokussierelemente gebildet sein. Fokussierelemente können einfach eine Reihe von Linien oder eine andere diffraktive Struktur sein. Beispielsweise kann die Zeilenfrequenz ähnlich der der Linsen sein, sodass eine Moiré-Vergrößerung auftritt.
Wenn der Winkel zwischen der periodischen Struktur und den Linsen aufgrund des Schräglaufs zunimmt, kommt es zu einer entsprechenden Veränderung des moirévergrößerten Bilds der periodischen Struktur. Wenn dies geschieht und der Schräglaug gering ist, ist der resultierende Moiré-Vergrößerungseffekt relativ groß. Dadurch entsteht eine große Pseudovergrößerung der periodischen Struktur, die dann mit einer geeigneten Messvorrichtung gemessen werden kann.
Mit zunehmendem Schräglauf nimmt die Frequenzdiskrepanz zu, was zu einer produzierten Abnahme der Pseudovergrößerung führt. Eine entsprechend konstruierte Messvorrichtung kann so programmiert werden, dass sie das Muster erkennt.
Die Verwendung von Schräglaufmustern, z. B. in einem toten Bereich des Blatts, wie z. B. die Rinne, die von der Bahn hergestellt werden soll, ermöglicht kombiniert mit dem zugehörigen Inspektionssystem, automatischen Schrägrollen und Markierungssystemen ein Verfahren, mit dem ein hohes Qualitätsmerkmal und ein höheres Maß an Verfahrenssteuerung und -sicherung erreicht werden kann.
Unterlegscheibendesign für Negativ- oder Umkehrbild
Um häufige Produktionsausfälle aufgrund des Verschleißes der Unterlegscheibe zu vermeiden, der entweder bei der Herstellung von Bildelementen, Linsen oder Fresnel- oder diffraktiven Strukturen auftreten kann, kann die Unterlegscheibe eine oder mehrere Druckfarbenaufnahmevertiefungen umfassen, die einen Nicht-Bildbereich definieren, und einen oder mehrere nicht vertiefte Bereiche umfassen, die ein für den Benutzer sichtbares Bild definieren, wobei die Druckfarbenaufnahmevertiefungen eine größere Ausdehnung als die nicht vertieften Bereiche haben, um beim Drucken der Druckfarbe ein Umkehrbild oder ein Negativbild herzustellen. Auf diese Weise sind Linienstrukturen, die ein für einen Betrachter sichtbares Bild erzeugen, Bereiche, die wenig oder keine Druckfarbe enthalten, und der Rest der Unterlegscheibe ist mit einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Schicht an Druckfarbe bedeckt. Das Ergebnis ist, dass ein Wischen der Unterlegscheibe, das üblicherweise für einen geeigneten Kontrast bei positiv gedruckten Bildern dieser Art erforderlich ist, kaum oder gar nicht mehr erforderlich ist, und die Unterlegscheibe daher nicht mehr einem Verschleiß unterzogen wird, der durch bekannte hochauflösende Moiré-Vergrößerungs- und Integralbildsysteme aufgrund von Wischen bewirkt wird. Infolgedessen erhält auch der nicht vertiefte Bereich der Unterlegscheibe Druckfarbe, aber diese Dicke über den nicht vertieften Bereichen ist sehr dünn, viel geringer als die der vertieften Bereiche. Die in den nicht vertieften Bereichen zurückgehaltene Farbmenge muss so gering sein, dass das menschliche Auge einen Kontrastunterschied leicht wahrnehmen kann. Die tatsächliche Dicke, die diese funktionelle Anforderung erreicht, hängt von der Transparenz und der Druckfarbe der Druckfarbe ab, ist jedoch vorzugsweise geringer als 0,5 µm und, noch bevorzugter, geringer als 0,25 µm und am bevorzugtesten geringer als 0,1 µm.
Mit anderen Worten, die Unterlegscheibe umfasst einen Bildbereich und einen Nicht-Bildbereich, wobei in dem Nicht-Bildbereich eine oder mehrere Druckfarbenaufnahmevertiefungen gebildet sind und die Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Bildbereich weggelassen werden, wodurch die Unterlegscheibe so wirkt, dass sie ein Negativ- oder Umkehrbild druckt. Dies ist als Beispiel in den 8 bis 10 zu sehen, in denen die Druckfarbe 88 einen Hintergrund für ein zu druckendes Bild darstellt und daher einen größeren Bereich einnimmt als die nicht vertieften Abschnitte der Unterlegscheibe 84, die folglich wenig oder keine Druckfarbe enthalten.
Transparente UV-härtbare Druckfarbe in Unterlegscheibe
Alternativ kann eine längere Lebensdauer der Unterlegscheibe und weniger Ausfälle eines Produktionslaufs auch dadurch erreicht werden, dass die bildpigmentierte UV-härtbare Druckfarbe durch eine transparente UV-härtbare Druckfarbe ersetzt wird. Auch in dieser Form ist es nicht erforderlich, die Unterlegscheibe abzuwischen. In einem späteren Stadium des Druckverfahrens können eine oder mehrere der Druckfarben zum Drucken verwendet werden, um zusätzliche pigmentierte Schichten auf die Oberfläche der transparenten Bildschicht aufzutragen. Zum Beispiel kann die Bildstruktur 88, das Feld 92 und das Feld 96, die in der 10 gezeigt sind, aus klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet werden. Ein anschließendes Druckverfahren kann dann eine „Standard“-Bahndruck-Druckfarbe oder -Druckfarben, wie z. B. eine Tiefdruck-Druckfarbe, über die Struktur 88 auftragen. Die Bahndruck-Druckfarbe(n) kann (können) im sichtbaren Spektrum sichtbar sein oder unter Verwendung einer Strahlungsquelle so angeregt werden, dass sie außerhalb des sichtbaren Spektrums sichtbar sind. Durch Hinzufügung dieser zusätzlichen Schichten kann eine Reihe von verschiedenen und unterschiedlichen Effekten erreicht werden. Wenn z. B. eine fluoreszierende Druckfarbe in der Bildschicht mit oder ohne ein zusätzliches sichtbares Pigment und nicht in der deckenden Farbschicht verwendet wird, ändert sich die Druckfarbe des Bilds unter Fluoreszenzbeleuchtung. Wenn jedoch eine UVabsorbierende Schicht auf die Vorder- oder Rückseite des Dokuments gedruckt wird, kann die Bildschicht so gestaltet werden, dass sie selektiv in Form eines anderen verborgenen Bilds aufleuchtet. Darüber hinaus können verschiedene Druckfarben über verschiedenen Bereichen der Struktur 88 aufgetragen werden, um eine Vorrichtung mit mehreren Druckfarben zu erzeugen, ohne dass UV-härtbare Druckfarben mit unterschiedlichen Druckfarben aufgetragen werden müssen.
Durch das Drucken einer 100 %-igen Deckschicht aus einer transparenten UV-härtbaren Farbschicht auf die transparente Bildschicht ist es möglich, die darauf folgenden kolorierten Schichten mit Designs zu versehen und damit zusätzliche Designelemente zu erzeugen. In diesem Zusammenhang wird auf die gleichzeitig ausstehende australische vorläufige Anmeldung 2017902534 verwiesen, die hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
Mechanische Beschreibung der Montage der Unterlegscheibe
Die Montage der Unterlegscheiben, die zur Bildung der mikroskaligen Strukturen verwendet werden, ist wichtig für die Handhabung und die Steuerung des Schräglaufs. Herkömmliche Montagetechniken sind manuell und als solche nicht in der Lage, die engen Schräglauftoleranzen für mikrooptische Merkmale oder andere mikroskalige Strukturen zu erreichen. Es ist für den Bediener nicht möglich, vor der Montage derartige geringe Einstellungen der Winkelposition der Unterlegscheiben vorzunehmen, außerdem hat das optische System zur Anzeige der Ausrichtungsmarkierungen auf der Unterlegscheibe in den meisten Fällen keine ausreichende Auflösung, um dem Bediener eine korrekte Ausrichtung der Unterlegscheibe zu ermöglichen.
In diesem Fall wird eine automatische Maschine mit hochauflösenden Kameras und Encodern eingesetzt, um den Bedienereingriff während der Montage der Unterlegscheibe zu beseitigen. Diese Maschine montiert die Unterlegscheiben automatisch auf die Trommeln, auch Zylinder genannt, zu den gewünschten Toleranzen, und stellt die Möglichkeit bereit, vor der Freigabe der Unterlegscheibe für die Herstellung eine QC-Prüfung der Unterlegscheibenposition durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf die 25 ist eine Montagevorrichtung 500 mit einem Unterlegscheibentisch 502A, 502B mit einem Tischbewegungsmittel 504, einem Kamerasystem 506 mit einem Kamerabewegungsmittel 508, einem Steuersystem 510 und einem Zylinderhaltemittel 512 dargestellt. Das Kamerabewegungsmittel 508 und das Tischbewegungsmittel 504 werden vorzugsweise durch Linear- und Rotationsantriebssysteme gesteuert, deren Position durch geeignete Auflösungsencoder gemessen wird.
Das Kamerasystem 506 kann sich aufgrund des Kamerabewegungsmittels 508 mindestens in einer zweidimensionalen Ebene (X- und Y-Richtung) bewegen.
Eine Unterlegscheibe 514 und ein Zylinder 516 sind ebenfalls in Position auf dem Unterlegscheibentisch 502A, 502B dargestellt. Die Unterlegscheibe 514 enthält die Positionierungsmarkierungen 518. Das Steuersystem 510 hat in seinem Speicher eine entsprechende Beschreibung der Unterlegscheibe 514, der Positionierungsmarkierungen 518 und des Zylinders 516.
Nach der anfänglichen Platzierung des Zylinders 516 in den Zylinderhaltemitteln 512, die vorzugsweise Zylinderklemmen sind, wird die Unterlegscheibe 514 auf dem Tisch 502A, 502B platziert und das Kamerasystem 506 wird verwendet, um einen Bediener beim Platzieren der Unterlegscheibe über den Zylinder 516 zu unterstützen, sodass sich die Unterlegscheibe 514 unter Verwendung der Positionierungsmarkierungen 518 im Allgemeinen in der richtigen Position befindet.
Das Steuersystem 510 sammelt dann automatisch Daten, indem es das Kamerasystem 506 bewegt und versucht, die Position der Positionierungsmarkierungen 518 zu quantifizieren. Mit diesen gesammelten Daten vergleicht das Steuersystem 510 die Position der Unterlegscheibe 514 mit der theoretischen Position (Nullpunkt-Schräglauf), richtet die Unterlegscheibe 514 über das Tischbewegungsmittel 504 relativ zum Zylinder 516 auf die theoretische Nullpunkt-Schräglaufposition aus.
Das Steuersystem 510 führt dann eine QC-Funktion aus und verifiziert den Grad des Schräglaufs. Wenn der Bediener damit zufrieden ist, erfolgt die Montage der Unterlegscheibe 514 auf den Zylinder 516.
Unter Bezugnahme auf die 26, besteht der Unterlegscheibentisch aus zwei Teilen: einem hinteren Tisch 502A, der die hintere Hälfte der Unterlegscheibe trägt, und einem vorderen Tisch 502B, der die vordere Hälfte der Unterlegscheibe trägt. Die Montagevorrichtung stellt nun eine Druckrolle 520 bereit und bewegt den vorderen Tisch 502B, während über die Druckrolle 520 Druck auf die Unterlegscheibe 514 ausgeübt wird, sodass die Unterlegscheibe 514 um den Zylinder 516 herum manipuliert wird. Vorzugsweise sichert der hintere Tisch 502A den Rest der Unterlegscheibe 514 über ein Vakuum. Geeignete Befestigungsmittel vor der Montage in die Montagevorrichtung 500 sind an dem Zylinder 516 bereitgestellt, um die Unterlegscheibe 514 zu halten.
Die Druckrolle 520 wird dann zum oberen Totpunkt des Zylinders 516 bewegt, um durch Drehen des Zylinders 516 die Unterlegscheibe 514 anzubringen.
Das Montagesystem 500 wurde so konstruiert und gebaut, dass der maximale Schräglauf über die Zylinderbreite 0,00625 Grad beträgt.
Temperatursteuerung der zentralen Trommeln
Um eine angemessene und korrekte Übertragung der UV-härtbaren Druckfarbe von der Unterlegscheibe zu gewährleisten, kann es notwendig sein, die Temperatur der Unterlegscheibe zu steuern. Das heißt, die Viskosität der Druckfarbe beim Auftragen auf die Abdruckstrukturen ist ein wichtiger Aspekt zum Erreichen gut gebildeter Strukturen im Mikron- und kleineren Maßstab. In einigen Fällen kann die erforderliche Temperatur so niedrig wie 7 Grad Celsius sein.
Ein zusätzlicher Aspekt der Temperatursteuerung besteht jedoch darin, die Temperatur der Trommeln über dem Taupunkt in der Umgebung, in der sie betrieben werden, zu halten. Geschieht dies nicht, bildet sich Wasser auf den Trommeln, da der Wasserdampf auf ihren kühleren Oberfläche kondensiert. Dadurch können Wassertröpfchen in die Mikrostrukturen eingebracht werden, was zu Defekten in den endgültigen Mikrostrukturen führen kann.
Die Temperatursteuerung der Unterlegscheibe kann erreicht werden, indem die zentralen Trommeln 40 und 64 jeder Mikroskalenstrukturbildungseinheit jeweils mit den Wärmetauschern 200 und 202 verbunden werden (wie in der 18 dargestellt) bei denen es sich vorzugsweise um Systeme mit gekühltem Wasser handelt. Der Bediener kann die gewünschte Temperatur über ein Steuersystem 204 einstellen und diese wird über Inline-Thermoelemente 206 und 208 oder externe Thermoelemente 210 und 212 überwacht, die die Oberfläche der zentralen Trommeln durch berührungslose Temperaturmessvorrichtungen messen.
Es ist außerdem möglich, die Temperatur der Trommeln über dem Taupunkt zu halten, indem Umweltfaktoren gesteuert werden, wie z. B. durch ein Umweltsteuersystem, z. B. durch den Betrieb von Luftentfeuchtern, um die relative Luftfeuchtigkeit zu reduzieren, oder durch die Senkung der Lufttemperatur, wodurch der Taupunkt für eine bestimmte relative Luftfeuchtigkeit gesenkt wird.
Temperaturgesteuertes Farbzufuhrsystem
Zusätzlich zur Temperatursteuerung der zentralen Trommeln kann die Farbviskosität durch Variation der Temperatur der Druckfarbe gesteuert werden. Um eine ausreichende Farbübertragung und Druckqualität zu gewährleisten, ist es notwendig, die Farbtemperatur genau zu steuern, um eine Viskosität im Bereich von 0,02 bis 0,175 Pa.s, vorzugsweise 0,070 Pa.s bis 0,080 Pa.s, zu erzielen. Um dies zu erreichen, enthalten die Mikroskalenstrukturbildungseinheiten 12, 14 ein Farbviskositätssteuermittel. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Farbviskositätssteuermittel das Farbviskositätssteuermittel 214, wie in der 19 dargestellt.
Das Farbviskositätssteuermittel 214 umfasst zwei Farbtanks 216 und 218. Beide Farbtanks sind doppelwandige Behälter und werden über Wasser, das zwischen den Wänden jedes Behälters zugeführt wird, temperaturgesteuert. Die Wassertemperatur wird über Thermoelemente 220 und 222 gesteuert, die in die Farbbehälter eingetaucht sind. Jedes Thermoelement misst die Temperatur der Druckfarbe dem jeweiligen Behälter und gibt eine Rückmeldung an ein PLC-Steuersystem 224 ab.
Das PLC-Steuersystem 224 sendet Signale an einen Wärmetauscher 226. Der Wärmetauscher 226 sendet Wasser mit einer eingestellten Temperatur an den doppelwandigen Behälter von jedem der beiden Farbtanks 216 und 218. In der in der 20 dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind zwei Farbtanks vorhanden, in anderen Ausführungsformen kann jedoch auch nur ein einziger Farbtank verwendet werden.
Der erste Farbtank 216 - ein so genannter „Vorwärmtank“ - hält die Druckfarbe auf der erforderlichen Temperatur. Sobald die Druckfarbe aus dem zweiten Farbtank 218 verbraucht ist, schaltet sich eine Peristaltikpumpe 228 ein, wenn der Farbpegel unter einen Pegelsensor 230 fällt, wodurch sichergestellt wird, dass die Druckfarbe im Farbbehälter auf einem konstanten Pegel und einer konstanten Temperatur gehalten wird.
Der zweite Farbtank 218 wird ebenfalls auf die gleiche Weise temperaturgesteuert wie der Vorwärmtank. Aus diesem Tank wird die Druckfarbe über eine Peristaltikpumpe 232 der Vorrichtung 10 zugeführt. Peristaltikpumpen werden eingesetzt, um Schaumbildung und Blasenbildung zu minimieren, Phänomene, die bei UV-härtbaren Druckfarben häufig auftreten.
Die Druckfarbe wird manuell zum Vorwärmtank hinzugefügt, obwohl diese auch automatisch aus einem Mastertank zugeführt werden kann.
Alternative Vorrichtungskonfigurationen
Wie bereits zuvor in diesem Dokument erwähnt, sollen die Worte „erste/r/s“ und „zweite/r/s“ im Zusammenhang dieser Offenbarung weder den Sinn, in dem die Bahn geführt wird, noch die Reihenfolge, in der die mikroskaligen Strukturen gebildet werden, vermitteln. Die Worte „erste/r/s“ und „zweite/r/s“ dienen dazu, gleichnamige Elemente voneinander zu unterscheiden.
Zu diesem Zweck ist in der 20 eine Vorrichtung 240 zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten mikrooptischen Vorrichtung auf einer Materialbahn dargestellt, die identische oder ähnliche Elemente wie die in der 1 dargestellte Vorrichtung 10 enthält - Bezugsziffern identischer oder ähnlicher Elemente umfassen dieselbe Bezugsziffer wie in der 1 gezeigt, mit der anschließenden Hinzufügung des Buchstabens A. Die Richtung, in der die Materialbahn durch die Vorrichtung in der 10 geführt wird, ist jedoch umgekehrt zu der in der 1 gezeigten, sodass die Bahn zunächst durch die „zweite“ Rotationspresse 14A und anschließend durch die „erste“ Rotationspresse 12A geführt wird.
Darüber hinaus können, wie hierin erwähnt, (i) die spezifischen Einzelheiten jeder rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, wie z. B. die Anzahl der Druckstationen, Rollen, UV-Härtungslampen und anderer Vorrichtungen, je nach den Eigenschaften einer oder beider der mikroskaligen Strukturen, die auf gegenüberliegende Seiten der Bahn aufgetragen werden, variieren, und (ii) die rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheiten jeweils so angepasst werden, dass sie mikroskalige Strukturen bilden, die als Fokussierungselemente und/oder Bildelemente wirken.
Als Beispiel ist in der 21 eine Vorrichtung 250 zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten mikrooptischen Vorrichtung auf einer Materialbahn dargestellt, die identische oder ähnliche Elemente wie die in der 1 dargestellte Vorrichtung 10 enthält, jedoch ohne Flexodruckeinheiten oder eine Vorhärtungslampe. Mikroskalige Strukturen auf beiden Seiten der Bahn werden durch Prägen gebildet. In dieser Figur umfassen Bezugsziffern identischer oder ähnlicher Elemente dieselbe Bezugsziffer wie in der 1 gezeigt, mit der anschließenden Hinzufügung des Buchstabens B.
Schließlich, und wiederum nur als Beispiel, zeigt die 22 eine Vorrichtung 260 zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten mikrooptischen Vorrichtung auf einer Materialbahn, die identische Elemente wie die in der 14 dargestellte Vorrichtung 160 umfasst. In dieser Figur umfassen Bezugsziffern identischer oder ähnlicher Elemente dieselbe Bezugsziffer wie in der 1 gezeigt, mit der anschließenden Hinzufügung des Buchstabens C. Die Richtung, in der die Materialbahn durch die Vorrichtung in der 22 geführt wird, ist jedoch entgegengesetzt zu der in der 20 dargestellten Richtung.
Inline mit Druckmaschinen
Wichtig ist, dass die Vorrichtung 10 vorzugsweise in eine Inline-Druckmaschine, wie z. B. eine Tiefdruckmaschine oder eine andere Druckmaschine, integriert ist, wodurch die Integration anderer Design- und Sicherheitsmerkmale in die Bahn 16 ermöglicht wird.
Wie in der 23 dargestellt, verlässt in einer Ausführungsform die Bahn 16 die Vorrichtung 10 und durchläuft die Tiefdruckeinheiten 300 und 302. Weitere Tiefdruckeinheiten (nicht dargestellt) können eingesetzt werden, um weitere Druckschichten in einem beliebigen geeigneten Design auf jeder Seite der Bahn 16 zu drucken. Während die 23 in Bezug auf die 1 beschrieben wurde, da die Bahn 16 in der 23 eine Fortsetzung der Bahn 16 in der 1 ist, ist die Vorrichtung der 23 auf eine beliebige Anordnung der Mikrostrukturbildungseinheiten, wie hierin beschrieben, anwendbar.
Auf diese Weise kann die Bahn 16 in bekannter Weise unter Verwendung von Standarddruckverfahren im gleichen Inline-Verfahren bedruckt werden wie die Erzeugung von Mikrostrukturen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil: es schneller und effizienter ist, diese beiden Betriebe inline durchzuführen, wodurch die Kosten sowohl durch die Verringerung der mit der Herstellung eines solchen Produkts verbundenen Zeit als auch durch die Verringerung des Ausschusses gesenkt werden; eine bessere Verfahrenssteuerung zwischen der Herstellung von Mikrostrukturen und „Standard“-Druckverfahren, die eine genauere Integration zwischen den beiden verschiedenen Verfahren (nicht auf Fäden oder Streifen beschränkt) ermöglicht und die Ausrichtungstoleranzen zwischen jedem Verfahren verringert, da das Ausrichtungssystem genauer gesteuert werden kann, wenn es Teil desselben Systems ist. Insbesondere kann die Ausrichtungsgenauigkeit zwischen den Druckeinheiten vor allem im Vergleich zu Blattdrucksystemen erhöht werden. Die zwischen einer beliebigen Standard-Inline-Druckeinheit und einer Mikrostrukturbildungseinheit erreichte Ausrichtungsgenauigkeit beträgt weniger als 300 Mikron und vorzugsweise weniger als 100 Mikron.
Unter Bezugnahme auf die 24 bildet eine zweiseitige Struktur 400, wie sie in Bezug auf die 11 beschrieben wird, Teil eines Sicherheitsdokuments 402, von dem ein zentrales Substrat 416 ein Abschnitt einer Bahn, wie z. B. die oben beschriebene Bahn 16, ist oder war, bevor es getrennt wurde. In dieser Ausführungsform ist die Bahn ein transparentes Polymersubstrat, wie z. B. biaxiales Polypropylen (BOPP). Das Sicherheitsdokument 402 umfasst zwei Trübungsschichten in Form von gedruckten Farbschichten, die durch das in Bezug auf die 24 beschriebene Verfahren hergestellt werden, auf jeder Seite 404, 406, 408, 410. Das Sicherheitsdokument 402 umfasst ein Sicherheitsmerkmal, das als Schattenbild 412 bekannt ist, das im Allgemeinen in Transmission sichtbar ist, aber nicht in Reflexion, da die gedruckte Farbschicht 406 unbedruckte Abschnitte im Bereich des Schattenbildes 412 umfasst, die aufgrund der Änderung der Trübung in Transmission ein Bild bilden, aber im Allgemeinen in Reflexion nicht sichtbar sind. Im Sicherheitsdokument 402 ist auch ein Fensterbereich 414 enthalten, der ungedruckte Bereiche in allen gedruckten Farbschichten 404, 406, 408, 410 umfasst. Eine Vignette 418 ist ebenfalls im Fenster 414 vorhanden, die durch ein im Fenster 414 gedrucktes Design in der gedruckten Farbschicht 408 erzeugt wurde.
Das Sicherheitsdokument 402 wird in dieser Form als Sicherheitssubstrat eingestuft, das für weitere Verarbeitungsschritte bereit ist, wie z. B. den weiteren Druck mit traditionellen Sicherheitsdruckmitteln, wie z. B. Tiefdruck, Offset- und Buchdruck, oder Endbearbeitungen, wie z. B. Guillotinieren und Verpacken.
Arten von integrierten Vorrichtungen
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Inline-Verfahren für die Herstellung und Integration von mikroskaligen Strukturen auf zwei Seiten eines Bahnsubstrats bereit, insbesondere von linsenbasierten Merkmalen in Verbindung mit Druckbildern mit hoher Wiedergabetreue, unter Verwendung einer oder mehrerer bahngespeister Inline-Druckmaschinen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein UV-Präge- und Härtungsverfahren für die Herstellung von Mikrolinsen und ein UV-Druckverfahren zur Erzeugung der Bildschicht verwendet werden, die auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats zu der, auf der die Linsen gebildet werden, erzeugt wird. Die beiden Schichten können in Form von diskreten Oberflächenbereichen hergestellt werden, wie in den oben angegebenen Ausführungsformen beschrieben, die dann aufeinander ausgerichtet werden.
Alternativ können die Bild- und die Linsenschichten als ein kontinuierlicher Bereich in Form eines Streifens hergestellt werden, der sich auf einer oder beiden Seiten über einen Teil oder die gesamte Bahn erstreckt. Die Ausrichtung für Ausführungsformen, bei denen eine oder beide der Bild- und Linsenschichten in Form eines Streifens hergestellt werden, kann möglicherweise nur in einer Richtung erforderlich sein, z. B. wenn die Linsen Lentikularlinsen sind, wohingegen die Ausrichtung für Bild- und Linsenschichten, die in Form diskreter Bereiche hergestellt werden, eine Ausrichtung sowohl in Maschinen- als auch in Querrichtung der Vorrichtung 10 erfordern kann.
Wie bereits erwähnt, können alle Ausführungsformen, bei denen eine oder beide der auf gegenüberliegenden Seiten der Bahn gebildeten mikroskaligen Strukturen lichtfokussierende Elemente sind, solche Elemente konventionelle refraktive oder reflektierende Strukturen sein, aber auch Fresnel-Linsen, binäre diffraktive Zonenplatten oder diffraktive Zonenplatten mit mehreren Ebenen. Für die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung und auch für die nachgeschaltete zusätzliche Verarbeitung können Fresnel- oder diffraktive Strukturen aufgrund ihres einfacheren Herstellungsverfahrens und der größeren Toleranz gegenüber einer Fehlausrichtung vorzuziehen sein.
Darüber hinaus können die auf einer beliebigen Seite des Bahnsubstrats produzierten mikroskaligen Strukturen diffraktiv, refraktiv oder reflektiv sein. Zum Beispiel:

a. eine Kombination aus Fokussierelementen (einer beliebigen geeigneten Art) auf einer Seite des Dokuments und diffraktiven Bildelementen auf der anderen Seite in Ausrichtung;
b. Beugungsgitter auf einer beliebigen Seite des Dokuments, die jeweils vordefinierte Beugungseffekte erzeugen, wie z. B. Pseudohologramme, sodass ein Grad einer optischen Variabilität bereitgestellt ist
c. diffraktive optische Elemente (DOEs), wie sie in WO2008031170 , das hiermit durch Verweis aufgenommen wird, offenbart werden. DOEs sind computergenerierte „Hologramme“, bei denen eine diffraktive Struktur erzeugt wird, die eine Punktlichtquelle dazu veranlasst, eine Bildstruktur zu erzeugen. DOEs haben üblicherweise eine spezifische Wellenlänge des Lichts, bei der sie am besten betrachtet werden, können aber mit einer beliebigen Punktlichtquelle mit einigen suboptimalen Effekten betrachtet werden, wie z. B. Regenbogenstreifen auf den Bildern, bei einer weißen Punktlichtquelle;
d. mikroreflektierende Strukturen oder Mikrospiegel, die ganz oder teilweise reflektierend sind, auf beiden Seiten der Bahn, um verschiedene Mikro-Reflexionseffekte bereitzustellen;
e. Fokussierelemente auf beiden Seiten des Bahnsubstrats, um einen doppelseitigen optisch variablen Effekt bereitzustellen, wie z. B. die in WO2017072566 beschriebenen, das hiermit als Referenz aufgenommen wird; oder
f. andere Kombination mikroskaliger Strukturen, die zur Herstellung in strahlungshärtbarer Druckfarbe auf einem Bahnsubstrat geeignet sind.

Durch die Vorrichtung 10, 240, 250 und 260 kann eine Vielzahl von zweiseitigen Produkten mit einer integrierten Vorrichtung hergestellt werden, einschließlich einer Vielzahl von Kombinationen aus Erst- und mikroskaligen Strukturen.
Erste mikroskalige Struktur bildet ein Array von lichtfokussierenden Elementen
Zum Beispiel kann die erste mikroskalige Struktur ein Array von lichtfokussierenden Elementen, wie z. B. Mikrolinsen, bilden. Die Fokussierelemente können an der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit geprägt werden.
Ein oder mehrere Farbfelder können durch eine Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, auf eine Seite der Bahn aufgetragen werden und das Array der lichtfokussierenden Elemente in das eine oder die mehreren Felder eingeprägt werden. Das eine oder die mehreren Felder können aus klarer, UV-härtbarer Druckfarbe gebildet werden. Eine oder mehrere UV-Härtungslampen können verwendet werden, um die UV-härtbare Druckfarbe nach dem Prägen des Arrays der lichtfokussierenden Elemente zu befestigen.
Die erste mikroskalige Struktur kann eine Vielzahl von Formen annehmen, umfassend Lentikularmikrolinsen, sphärische Mikrolinsen, sphärische Mikrospiegel, Lentikularspiegel, diffraktive Zonenplatten und Fresnel-Linsen.
Die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit kann eine Rolle enthalten und die Fokussierelemente können über eine an der Rolle montierte Unterlegscheibe geprägt werden. Alternativ können die Fokussierelemente über eine Prägestruktur geprägt werden, die in eine Oberfläche der ersten Rolle eingeprägt ist.
In anderen Ausführungsformen können die Fokussierelemente (z. B. DZPs) an der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit gedruckt werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Flexodruckeinheit zum Drucken von kolorierter Druckfarbe, um die Fokussierelemente zu bilden.
Druckfarbe kann auf eine Seite der Bahn an einer Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, aufgetragen werden und die kolorierte Druckfarbe kann anschließend auf die Druckfarbe gedruckt werden, um die Fokussierelemente zu bilden.
Ein oder mehrere Farbfelder können auf eine Seite des Substrats aufgetragen werden und kombinierte lichtfokussierende Elemente und Druckfarbe können auf das eine oder die mehreren Felder gedruckt werden. Das eine oder die mehreren Felder können von klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet werden.
Eine oder mehrere UV-Härtungslampen können verwendet werden, um die UV-härtbare Druckfarbe nach dem Prägen der lichtfokussierenden Elemente zu befestigen.
Wenn die Fokussierelemente gedruckt werden, kann die erste mikroskalige Struktur eine oder mehrere von einer binären oder mehrschichtigen diffraktiven Zonenplatte, Lentikularmikrolinsen, sphärischen Mikrolinsen, sphärischen Mikrospiegeln, Lentikularspiegeln und Fresnel-Linsen bilden.
Erste mikroskalige Struktur bildet ein Array von Bildelementen
Die erste mikroskalige Struktur kann alternativ ein Array von Bildelementen bilden. Die Bildelemente können an der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit auf die Materialbahn gedruckt werden.
In dieser Hinsicht umfasst die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Flexodruckeinheit zum Drucken von kolorierter Druckfarbe, um die Bildelemente zu bilden. Druckfarbe kann an einer Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, auf eine Seite der Bahn aufgetragen werden und die kolorierte Druckfarbe kann anschließend auf die Druckfarbe gedruckt werden, um die Bildelemente zu bilden.
Ein oder mehrere Felder können an einer Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, auf eine Seite des Substrats aufgetragen und die kombinierten Bildelemente und Druckfarbe auf das eine oder die mehreren Felder gedruckt werden. Das eine oder die mehreren Felder werden aus klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet. Eine oder mehrere UV-Härtungslampen können verwendet werden, um die UV-härtbare Druckfarbe nach dem Drucken des Arrays von Bildelementen zu befestigen.
Die Bildelemente können über eine Unterlegscheibe gedruckt werden, die Teil der ersten Flexodruckeinheit bildet.
Zweite mikroskalige Struktur bildet ein Array von lichtfokussierenden Elementen
Die zweite mikroskalige Struktur kann ein Array von lichtfokussierenden Elementen bilden. Die Fokussierelemente (z. B. Mikrolinsen) können an der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit geprägt werden.
Ein oder mehrere Felder können auf einer der ersten mikroskaligen Struktur gegenüberliegenden Seite des Substrats an einer Druckstation, die vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, aufgetragen werden. Die Fokussierelemente können in das eine oder die mehreren Felder eingeprägt werden. Das eine oder die mehreren Felder können aus klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet werden.
Die Druckstation ist eine Tiefdruckeinheit und eine oder mehrere UV-Härtungslampen können verwendet werden, um die UV-härtbare Druckfarbe nach dem Prägen des Arrays von lichtfokussierenden Elementen zu befestigen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die zweite mikroskalige Struktur eine Vielzahl von Formen aufweisen, einschließlich Lentikularmikrolinsen, sphärischer Mikrolinsen, sphärischer Mikrospiegel, Lentikularspiegel, diffraktiver Zonenplatten und Fresnel-Linsen.
Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit kann eine erste Rolle aufnehmen und die Fokussierelemente werden über eine auf der ersten Rolle montierte Unterlegscheibe geprägt. Alternativ können die Fokussierelemente über eine Prägestruktur geprägt werden, die in eine Oberfläche der ersten Rolle eingraviert ist. Das Substrat kann ist zumindest teilweise transparent sein.
Alternativ zum Prägen können die Fokussierelemente (z. B. DZPs) an der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit auf die Materialbahn gedruckt werden.
Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit kann eine erste Flexodruckeinheit zum Drucken kolorierter Druckfarbe umfassen, um die Fokussierelemente zu bilden.
Druckfarbe kann an einer Druckstation, die vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, auf eine Seite der Bahn aufgetragen werden und die kolorierte Druckfarbe kann anschließend auf die Druckfarbe gedruckt werden, um die Fokussierelemente zu bilden. Die Druckfarbe kann koloriert sein.
Ein oder mehrere Felder können auf eine Seite des Substrats aufgetragen und die kombinierten lichtfokussierenden Elemente und Druckfarbe auf das eine oder die mehreren Felder gedruckt werden. Das eine oder die mehreren Patches werden aus klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet. Eine oder mehrere UV-Härtungslampen zur Befestigung der UV-härtbaren Druckfarbe nach dem Prägen des Arrays von lichtfokussierenden Elementen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen bildet die zweite mikroskalige Struktur eine oder mehrere von einer binären oder mehrschichtigen diffraktiven Zonenplatte, Lentikularmikrolinsen, sphärischen Mikrolinsen, sphärischen Mikrospiegeln, Lentikularspiegeln und Fresnel-Linsen.
Zweite mikroskalige Struktur bildet eine Array von Bildelementen
Alternativ kann die zweite mikroskalige Struktur ein Array von Bildelementen bilden. Die Bildelemente können an der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit gedruckt werden.
Die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit kann eine zweite Flexodruckeinheit zum Drucken von kolorierter Druckfarbe zur Bildung der Bildelemente umfassen.
Die Druckfarbe kann an einer Druckstation, die vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, aufgetragen werden und anschließend kann die kolorierte Druckfarbe auf die Druckfarbe gedruckt werden, um die Bildelemente zu bilden. Die Druckfarbe kann koloriert sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Materialbahn ein Substrat und das Verfahren umfasst ferner den folgenden Schritt:

Ein oder mehrere Felder können an einer Druckstation, die vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, auf eine Seite des Substrats aufgetragen werden und die kombinierten Bildelemente und Druckfarbe können auf das eine oder die mehreren Felder gedruckt werden. Das eine oder die mehreren Felder können aus klarer UV-härtbarer Druckfarbe gebildet werden. Eine oder mehrere UV-Härtungslampen können zur Befestigung der UV-härtbaren Druckfarbe verwendet werden. Die Bildelemente können über eine Unterlegscheibe gedruckt werden, die Teil der ersten Flexodruckeinheit bildet.

Doppelseitige integrierte Vorrichtungen
Es sollte außerdem angemerkt werden, dass während zwei Inline-Mikrostrukturbildungseinheiten und die zugehörigen Maschinen und Verfahren beschrieben werden, es vorgesehen ist, dass mehr als zwei Mikrostrukturbildungseinheiten inline konfiguriert werden können. Am Beispiel der 1, die auch auf andere Ausführungsformen angewendet werden könnte, können zwei der Vorrichtungen 10 inline miteinander und mit einer anderen „Standard“-Druckeinheit konfiguriert werden. Auf diese Weise können auf jeder Seite der Materialbahn zwei Schichten von Mikrostrukturen aufgetragen werden. Beispielsweise könnte eine erste Vorrichtung 10 erste Bilder auf einer ersten Seite und zweite Bilder auf einer zweiten Seite auftragen und eine zweite Vorrichtung 10 könnte erste Linsen auf der ersten Seite, zur Betrachtung der zweiten Bilder, über den ersten Bildern, und zweite Linsen auf der zweiten Seite, zur Betrachtung der ersten Bilder, über den zweiten Bildern, auftragen.
Werden in dieser Beschreibung (einschließlich der Ansprüche) einige oder alle der Begriffe „umfassen“, „umfasst“, „umfasste“ oder „umfassend“ verwendet, so sind sie so auszulegen, dass sie das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte oder Komponenten ausschließen.
Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen eingeschränkt ist, die nur als Beispiel bereitgestellt sind. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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 2010042999 [0118]
WO 2008031170 [0199]
WO 2017072566 [0199]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung auf einer Materialbahn, umfassend: eine erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer ersten Struktur zum Bilden einer ersten mikroskaligen Struktur auf einer Seite eines Bahnabschnitts; eine zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer zweiten Struktur zum Bilden einer zweiten mikroskaligen Struktur auf einer zweiten Seite des Bahnabschnitts; wobei die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Bahnabschnitt zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur zusammen die integrierte Vorrichtung bilden; und ein Bahnzuführsystem zum Zuführen der Materialbahn zwischen der ersten und der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle mit einer daran montierten ersten Unterlegscheibe umfasst, wobei die erste Struktur in einer Oberfläche der ersten Unterlegscheibe gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle mit einer ersten Struktur umfasst, die in einer Oberfläche der ersten Rolle gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste mikroskalige Struktur als diskretes Feld auf der Bahn gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle mit einer daran montierten zweiten Unterlegscheibe umfasst, wobei die zweite Struktur in einer Oberfläche der zweiten Unterlegscheibe gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle mit einer zweiten Struktur umfasst, die in einer Oberfläche der zweiten Rolle gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite mikroskalige Struktur als diskretes Feld auf der Bahn gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und ferner umfassend: eine erste Druckstation, die vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe auf eine Seite der Bahn und Prägen der ersten Struktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe eine UV-härtbare Druckfarbe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Druckstation eine Tiefdruckeinheit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 und ferner umfassend: ein oder mehrere erste Strahlungshärtungsmittel, die konfiguriert sind, um die strahlungshärtbare Druckfarbe nach oder während des Prägens der ersten Struktur zu befestigen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die erste mikroskalige Struktur auf die Bahn druckt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, umfasst, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe auf die erste Rolle, wo die erste mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Rolle die strahlungshärtbare Druckfarbe so rotiert, dass die strahlungshärtbare Druckfarbe mit einem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15 und ferner umfassend: ein oder mehrere erste Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen der strahlungshärtbaren Druckfarbe, wenn die strahlungshärtbare Druckfarbe mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt steht, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und ferner umfassend: eine zweite Druckstation, die vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit liegt oder einen Teil davon bildet, zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe auf eine Seite der Bahn und Prägen der zweiten mikroskaligen Struktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe eine UVhärtbare Druckfarbe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die zweite Druckstation eine Tiefdruckeinheit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19 und ferner umfassend: ein oder mehrere zweite Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der zweiten Struktur.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die zweite mikroskalige Struktur auf die Bahn druckt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, umfasst, zum Auftragen einer strahlungshärtbaren Druckfarbe auf die zweite Rolle, wo die zweite mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei die zweite Rolle die strahlungshärtbare Druckfarbe so rotiert, dass die strahlungshärtbare Druckfarbe mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24 und ferner umfassend: ein oder mehrere zweite Strahlungshärtungsmittel zum Befestigen der strahlungshärtbaren Druckfarbe, wenn sie mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt steht, um die zweite mikroskalige Struktur zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 und ferner umfassend: einen Detektor zum Erfassen einer oder mehrerer Ausrichtungsmarkierungen oder - Vorrichtungen, die durch die erste und zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit, Komponenten der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten oder Komponenten einer oder mehrerer zusätzlicher Mikroskalenstrukturbildungseinheiten gebildet werden; und eine Steuerung zum: Ermitteln eines Ausrichtungsfehlers, und Steuern eines Ausrichtungsausgleichsystems, um den ermittelten Ausrichtungsfehler auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Bahn in Maschinenrichtung durch die Vorrichtung läuft, wobei das Ausrichtungsausgleichsystem Folgendes umfasst: einen Linearkompensator zur Steuerung der Ausrichtung in Maschinenrichtung, umfassend und eine Tragrolle, die eingerichtet ist, um quer zur Maschinenrichtung und zur Ebene der Bahn angetrieben zu werden, um die Bahnlänge zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit zu vergrößern oder zu verringern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 oder 27, wobei das Ausrichtungsausgleichsystem ferner Folgendes umfasst: eine Kantenführung zur Steuerung der Ausrichtung quer zur Maschinenrichtung und in der Ebene der Bahn durch seitliches Bewegen der Bahn zwischen ihren Kanten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei die erste und zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit und/oder eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten jeweils eine Haupttrommel umfassen, über die die Bahn verläuft, wobei das Ausrichtungsausgleichsystem ein Schräglaufausgleichmittel zum Einstellen des relativen Schräglaufwinkels zwischen der Bahn und der relevanten Mikroskalenbildungseinheit umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei das Schräglaufausgleichmittel Folgendes umfasst: eine Schrägrolle vor mindestens einer der Haupttrommeln; und einen Schräglaufkompensator zum Ausgleichen des Bahnschräglaufs durch Steuerung der relativen Drehung zwischen der Schrägrolle und der Haupttrommel, um den Bahneintrittswinkel an der mindestens einen Haupttrommel zu ändern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die erste und/oder zweite Struktur einen Bildbereich und einen Nicht-Bildbereich umfasst, wobei in dem Nicht-Bildbereich eine oder mehrere Druckfarbenaufnahmevertiefungen gebildet sind und Druckfarbenaufnahmevertiefungen vom Bildbereich weggelassen werden, wodurch die Unterlegscheibe arbeitet, um ein Negativ- oder Umkehrbild zu drucken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 und ferner umfassend: eine automatische Montagemaschine für Unterlegscheiben zur automatischen Montage von Unterlegscheiben, um die mikroskaligen Strukturen mit den gewünschten Toleranzen zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32 und ferner umfassend: ein Rollentemperatursteuersystem, umfassend: Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme zwischen den Rollen in einer oder beiden auf die erste und zweite Mikroskalenstrukturbildungseinheit und ein Kühlfluid; eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen zur Messung der Temperatur der Rollen; und ein Steuersystem zum Steuern des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die von der einen oder den mehreren Temperaturmessvorrichtungen erfasste Temperatur.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33 und ferner umfassend: ein Druckfarbententemperatursteuersystem zum Steuern der Temperatur der strahlungshärtbaren Druckfarbe, umfassend: einen oder mehrere Druckfarbenspeichertanks; einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme zwischen den Druckfarbenspeichertanks und einem Kühlfluid; eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen zum Messen der Temperatur der Druckfarbe; und ein Steuersystem zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die erfasste Temperatur.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und ferner umfassend: eine oder mehrere Druckeinheiten, vorzugsweise Tiefdruckeinheiten, die sich inline mit der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit befinden und nicht mit der Herstellung der ersten und zweiten mikroskaligen Struktur verbunden sind, zum Auftragen von Druckschichten auf das zweiseitige Produkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, wobei eine der ersten mikroskaligen Strukturen ein beliebiges von Lentikularmikrolinsen, sphärischen Mikrolinsen, Mikrospiegeln, Lentikularspiegeln, diffraktiven Zonenplatten und Fresnel-Linsen bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die zweite mikroskalige Struktur Bildelemente bildet, die mit der ersten mikroskaligen Struktur interagieren, um eine Moiré-Vergrößerungsvorrichtung, eine integrale Bildvorrichtung oder eine Lentikularbildvorrichtung zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei die Materialbahn eine Breite von mehr als 600 mm und vorzugsweise mehr als 800 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei das zweiseitige Produkt ein Sicherheitsdokument ist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei das Sicherheitsdokument eine Banknote ist.
Verfahren zur Herstellung eines zweiseitigen Produkts mit einer integrierten Vorrichtung auf einer Materialbahn, das die folgenden Schritte umfasst Verwendung einer ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit zum Aufweisen einer ersten Struktur, um eine erste mikroskalige Struktur auf einer Seite eines Bahnabschnitts bilden; Verwendung einer zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit mit einer zweiten Struktur, um eine zweite mikroskalige Struktur auf der zweiten Seite des Bahnabschnitts zu bilden; wobei die erste und die zweite mikroskalige Struktur und der Bahnabschnitt zwischen der ersten und der zweiten mikroskaligen Struktur zusammen die integrierte Vorrichtung bilden; und Verwendung eines Bahnzuführsystems zum Zuführen der Materialbahn zwischen der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle mit einer daran montierten ersten Unterlegscheibe umfasst, wobei die erste Struktur in einer Oberfläche der ersten Unterlegscheibe gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Rolle umfasst, die eine erste Struktur aufweist, die in einer Oberfläche der ersten Rolle gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 43, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle mit einer daran montierten zweiten Unterlegscheibe umfasst, wobei die zweite Struktur in einer Oberfläche der zweiten Unterlegscheibe gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 43, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Rolle umfasst, die eine zweite Struktur aufweist, die in einer Oberfläche der zweiten Rolle gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 45 und ferner umfassend: Verwendung einer ersten Druckstation, die sich vor der ersten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit befindet oder einen Teil davon bildet, um ein oder mehrere Felder auf eine Seite der Bahn aufzutragen, und Prägen der ersten Struktur in das eine oder die mehreren Felder, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei das eine oder die mehreren Felder aus strahlungshärtbarer Druckfarbe, vorzugsweise UV-härtbarer Druckfarbe, gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die erste Druckstation eine Tiefdruckeinheit ist.
Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, ferner umfassend: Verwendung eines oder mehrerer erster Strahlungshärtungsmittel, um die strahlungshärtbare Druckfarbe nach oder während des Prägens der ersten Struktur zu befestigen.
Verfahren nach Anspruch 42 oder43, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die erste mikroskalige Struktur auf die Bahn druckt.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei die erste rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine erste Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Verwendung der ersten Druckfarbenauftragungseinheit, um strahlungshärtbare Druckfarbe in einem oder mehreren Feldern auf die erste Rolle aufzutragen, wo die erste mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert ist.
Verfahren nach Anspruch 51 oder 52, ferner umfassend: Verwendung der ersten Rolle zum Rotieren des einen oder der mehreren Felder, sodass das eine oder die mehreren Felder mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 53, ferner umfassend:: Verwendung eines oder mehrerer erster Strahlungshärtungsmittel, um die strahlungshärtbare Druckfarbe zu befestigen, wenn das eine oder die mehreren Felder mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt stehen, um die erste mikroskalige Struktur zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 54, und femer umfassend: Verwendung einer zweiten Druckstation, die sich vor der zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit befindet oder einen Teil davon bildet, um ein oder mehrere Felder auf eine Seite der Bahn aufzutragen, und Prägen der zweiten mikroskaligen Struktur in das eine oder die mehreren Felder.
Verfahren nach Anspruch 55, wobei das eine oder die mehreren Felder aus strahlungshärtbarer Druckfarbe, vorzugsweise UV-härtbarer Druckarbe, gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 56, wobei die zweite Druckstation eine Tiefdruckeinheit ist.
Verfahren nach Anspruch 56 oder 57 und ferner umfassend: Verwendung eines oder mehrerer zweiter Strahlungshärtungsmittel zur Befestigung der strahlungshärtbaren Druckfarbe nach oder während des Prägens der zweiten Struktur.
Verfahren nach Anspruch 44 oder 45, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit die zweite mikroskalige Struktur auf die Bahn druckt.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit eine zweite Druckfarbenauftragungseinheit, vorzugsweise eine Flexodruckeinheit, umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Verwendung der zweiten Druckfarbenauftragungseinheit zum Auftragen von strahlungshärtbarer Druckfarbe in einem oder mehreren Feldern auf die zweite Rolle, wo die zweite mikroskalige Struktur gebildet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 60, wobei die strahlungshärtbare Druckfarbe koloriert ist.
Verfahren nach Anspruch 60 oder 61 und ferner umfassend: Verwendung der zweiten Rolle, um das einen oder die mehreren Felder so zu rotieren, dass das eine oder die mehreren Felder mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 59 bis 62 und ferner umfassend: Verwendung eines oder mehrerer zweiter Strahlungshärtungsmittel, um die strahlungshärtbare Druckfarbe zu befestigen, wenn das eine oder die mehreren Felder mit dem Abschnitt der Bahn in Kontakt stehen, um die zweite mikroskalige Struktur zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 63 und ferner umfassend: Verwendung eines Detektors, um eine oder mehrere Ausrichtungsmarkierungen oder - vorrichtungen zu erfassen, die gebildet werden durch die erste und zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit, Komponenten der ersten und zweiten rotierenden Mikroskalenstrukturbildungseinheit, eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten oder Komponenten einer oder mehrerer zusätzlicher Mikroskalenstrukturbildungseinheiten; und Verwendung eine Steuerung zum Ermitteln eines Ausrichtungsfehlers, und Steuern eines Ausrichtungsausgleichsystems, um den ermittelten Ausrichtungsfehler auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 64, wobei die Bahn in einer Maschinenrichtung durch die Vorrichtung verläuft und ferner umfassend: Verwendung eines Linearkompensators, der Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um die Ausrichtung in der Maschinenrichtung zu steuern, umfassend und eine Tragrolle, die eingerichtet ist, um quer zur Maschinenrichtung und zur Ebene der Bahn angetrieben zu werden, um die Bahnlänge zwischen der ersten und der zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit zu vergrößern oder zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 64 oder 65 und ferner umfassend: Verwendung einer Kantenführung, die Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um die Ausrichtung quer zur Maschinenrichtung und in der Ebene der Bahn zu steuern, indem die Bahn seitlich zwischen ihren Kanten bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 66, wobei die erste und die zweite rotierende Mikroskalenstrukturbildungseinheit und/oder eine oder mehrere zusätzliche Mikroskalenstrukturbildungseinheiten jeweils eine Haupttrommel umfassen, über die die Bahn verläuft, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Verwendung eines Schräglaufausgleichmittels, das Teil des Ausrichtungsausgleichsystems bildet, um den relativen Schräglaufwinkel zwischen der Bahn und der relevanten Mikroskalenbildungseinheit einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 67, wobei das Schräglaufausgleichmittel eine Schrägrolle vor mindestens einer der Haupttrommeln umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Verwendung eines Schräglaufkompensators, der Teil des Schräglaufausgleichmittels bildet, um den Bahnschräglauf durch Steuerung der relativen Drehung zwischen der Schrägrolle und der Haupttrommel auszugleichen, um den Bahneintrittswinkel an der mindestens einen Haupttrommel zu ändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 68, wobei die erste und/oder zweite Struktur einen Bildbereich und einen Nicht-Bildbereich umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bildung einer oder mehrerer Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Nicht-Bildbereich und Weglassen von Druckfarbenaufnahmevertiefungen im Bildbereich, wodurch die Unterlegscheibe so arbeitet, dass ein Negativ- oder Umkehrbild gedruckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 69 und ferner umfassend: Verwendung einer automatischen Montagemaschine für Unterlegscheiben zur automatischen Montage von Unterlegscheiben, um die mikroskaligen Strukturen mit den gewünschten Toleranzen zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 70, ferner umfassend: in einem Rollentemperatur-Steuersystem, das einen Wärmetauscher, eine oder mehrere Temperaturmessvorrichtungen und ein Steuersystem umfasst, Verwendung des Wärmetauschers zur Übertragung von Wärme zwischen Rollen in einer oder beiden zur ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit und einem Kühlfluid; Verwenden der einen oder der mehreren Temperaturmessvorrichtungen, um die Temperatur der Rollen zu messen; und Verwendung des Steuersystems zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die von der einen oder den mehreren Temperaturmessvorrichtungen erfasste Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 71, ferner umfassend: in einem Druckfarbentemperatursteuersystem zum Steuern der Temperatur der strahlungshärtbaren Druckfarbe, Verwendung eines Wärmetauschers zur Übertragung von Wärme zwischen Druckfarbenspeichertanks und einem Kühlfluid; Verwendung einer oder mehrerer Temperaturmessvorrichtungen zur Messung der Temperatur der Druckfarbe; und Verwendung eines Steuersystems zur Steuerung des Betriebs des Wärmetauschers als Reaktion auf die erfasste Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 72 und ferner umfassend: Verwendung einer oder mehrerer Druckeinheiten, vorzugsweise Tiefdruckeinheiten, die sich inline mit der ersten und zweiten Mikroskalenstrukturbildungseinheit befinden und nicht mit der Herstellung der ersten und zweiten mikroskaligen Struktur verbunden sind, um Druckschichten auf das zweiseitige Produkt aufzutragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 73, wobei eine der ersten mikroskaligen Strukturen ein beliebiges von Lentikularmikrolinsen, sphärischen Mikrolinsen, Mikrospiegeln, linsenförmigen Spiegeln, diffraktiven Zonenplatten und Fresnel-Linsen bildet.
Verfahren nach Anspruch 74, wobei die zweite mikroskalige Struktur Bildelemente bildet, die mit der ersten mikroskaligen Struktur interagieren, um eine Moiré-Vergrößerungsvorrichtung, eine integrale Bildvorrichtung oder eine Lentikularbildvorrichtung zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 75, wobei die Materialbahn eine Breite von mehr als 600 mm und vorzugsweise mehr als 800 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 76, wobei das zweiseitige Produkt ein Sicherheitsdokument ist.
Verfahren nach Anspruch 77, wobei das Sicherheitsdokument eine Banknote ist.