DE19543099A1 - Vorrichtung zur Übertragung eines Druckbildes von einer Trägerbahn auf ein Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen eines Druckbildes von einer Trägerbahn auf ein Substrat, insbesondere auf eine Ausweiskarte nach der ISO-Norm 7810 aus thermoplastischem Material.

Aus der Europäischen Patentschrift EP 0 437 720 B1 ist eine Vorrichtung der genannten Art bekannt, mit der jeweils eines von vielen hintereinander in einem bestimmten Abstand auf einer Trägerfolie angeordneten Dekore von der Trägerfolie auf ein ebenflächiges Substrat, insbesondere auf eine Karte übertragen werden kann. Die Trägerfolie und das jeweilige Substrat werden synchron und parallel zueinander gemeinsam durch eine Prägestation hindurch bewegt. Die Prägestation umfaßt eine Arbeits- und eine mit dieser simultan angetrie­ bene Gegenwalze. Die Arbeitswalze ist mittels einer Heiz­ einrichtung beheizbar. Entsprechend kann auch die Gegenwalze beheizbar sein. Die Trägerfolie wird also zusammen mit dem Substrat unter Druck und Erwärmung von den Walzen vorwärts und zwischen ihnen hindurch bewegt.

In der Prägestation wird das auf der Trägerfolie befindliche Dekor von dieser auf das entsprechende Substrat paßgenau übertragen. Das noch prägewarme Substrat wird dann in eine stromabwärts hinter der Prägestation angeordnete Kühlstation befördert, in der das mit dem Dekor versehene Substrat von einem ebenflächigen Bandabschnitt eines endlosen Bandes gehalten wird, wodurch eine Verwölbung des Substrates nach dem Verlassen der Arbeits- und Gegenwalze verhindert werden soll. Die Trägerfolie wird auch in der Kühlstation zusammen mit dem Substrat bewegt und erst hinter der Kühlstation von diesem getrennt.

Ausweislich der EP 0 437 720 B1 ist eine konstante Vorschub­ geschwindigkeit der Trägerfolie erforderlich, um unerwünsch­ te Dehnungen der Trägerfolie zu vermeiden. Andererseits wer­ den die einzelnen Substrate taktmäßig und mit einer diskon­ tinuierlichen Transportbewegung zugeführt. Dazu ist eine relativ aufwendige Vorschubeinrichtung für die Trägerfolie und die Substrate erforderlich: Die Anpassung der schritt­ weisen Bewegung jedes Substrats an die konstante Vorschub­ geschwindigkeit der Trägerfolie erfolgt mittels einer Rast­ klinke, wobei die Vorschubeinrichtung für die Substrate in Bezug auf die Prägestation eine linear oszillierende Vor­ schub- und Rückzugbewegung ausführt. Dabei wird jedes Sub­ strat durch die Rastklinke in eine definierte Lage gebracht. Nach Erfassen der genauen Lage des zu übertragenden Dekors wird dann das Substrat um eine genau definierte Wegstrecke in Richtung der Prägestation vorgeschoben.

Um eine gleichbleibende Qualität der Endprodukte sicherstel­ len zu können, ist eine genaue Einhaltung der Parameter "Walzentemperatur", "Walzendruck" und "Transportgeschwin­ digkeit" erforderlich. Ferner muß die Synchronität des Vor­ schubes von Substrat und Trägerfolie über einen großen Tem­ peraturbereich von der Erwärmung bis zum Verlassen der Kühl­ station sichergestellt werden. Ändert sich nämlich das Ver­ hältnis der Temperaturen des Substrats und der Trägerfolie, so können sich beide auf Grund ihrer unterschiedlichen Tem­ peraturdehnung gegeneinander verschieben. Dies wiederum kann zum Verwischen oder Verschieben des Dekors auf dem noch war­ men Substrat führen.

Die bekannte Vorrichtung mag die beschriebenen Probleme gut lösen und eine hohe Arbeits- und Taktgeschwindigkeit besit­ zen. Sie weist aber wegen der vielen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen und ihres Transportmechanismus eine große Ausdehnung und einen komplizierten Aufbau auf. Dadurch erscheint sie für einen mobilen Einsatz, bei dem nur jeweils kleinere Mengen von Substraten zu bearbeiten sind, ungeeig­ net.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Übertragen eines Dekors, allgemein eines Druckbildes, von einer Trägerfolienbahn auf ein Substrat, insbesondere auf eine Ausweiskarte vorzuschlagen, die einfach und kompakt ist und trotzdem eine exakte Positionierung eines Dekors auf einem Substrat zuläßt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine präzise Positionierung des Dekors auf einem Substrat dann in ein­ facher Weise zu gewährleisten ist, wenn das auf der Träger­ folie haftende Dekor durch eine translatorische Bewegung der Trägerfolie in die vorbestimmte Position zu dem Substrat gebracht wird und daß beide ohne jede gemeinsame oder auch gegenseitige Verschiebung während des die Übertragung des Dekors bewirkenden Aufheizvorganges und eines daran anschließenden Abkühlungsvorganges in dieser Position gehal­ ten werden. Dies geschieht in vorteilhafter Weise durch die Andruckplatten selbst. Diese werden zunächst in einem sol­ chen Abstand zu einander gehalten, daß das Substrat und die Trägerfolie leicht zwischen ihnen in Position gebracht wer­ den können. Dann werden die Andruckplatten unter einem vor­ gebbaren Druck gegeneinander gedrückt, wodurch die Träger­ folie mit dem zu übertragenden Dekor gegen das Substrat gepreßt wird. Die Andruckplatten werden auf eine vorgebbare erste Temperatur aufgeheizt, bei der das Dekor auf das Sub­ strat übertragen wird, und während eines ersten Zeitab­ schnitts auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend werden die Andruckplatten auf eine zweite, niedrigere Temperatur abgekühlt, bei der das Substrat formstabil ist. Danach wer­ den die Andruckplatten auseinander bewegt, so daß das mit dem Dekor versehene Substrat entnommen werden kann.

Die gleichzeitige vollflächige Erwärmung zwischen Andruck­ platten hat gegenüber einer nur linienförmigen Aufheizung durch Walzen den Vorteil, daß durch unterschiedliche Tempe­ raturverteilung bedingte Spannungen in dem Substrat erst gar nicht aufgebaut werden. Solche durch linienförmige Auf­ heizung hervorgerufenen Spannungen werden in einer Abkühl­ station nur unvollkommen abgebaut, so daß es auch nach Stun­ den oder Tagen noch zu Verformungen kommen kann. Wegen der vollflächigen Wärmezufuhr kann der Preßdruck bezogen auf die Flächeneinheit bei der Verwendung von Andruckplatten klein gehalten werden, so daß das Substrat sich während des Über­ tragungsvorganges praktisch nicht verformt. Bei der Verwen­ dung von Walzen besteht hingegen die Gefahr, daß diese eine Welle aufgeheizten Substratmaterials vor sich her schieben, wodurch sich auf der Substratoberfläche Querrillen ausprägen können.

Die Formstabilität des Substrats während des Übertragungs­ vorganges kann noch gefördert werden, wenn das Substrat in einen Rahmen aus einem auch bei Wärme formstabilen Material gelegt wird, der die Seitenkanten des Substrats mit geringem Spiel umgibt. Das Substratmaterial kann dann nirgendwo hin fließen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dieser Rahmen nach Art einer Schublade auf Führungen zwischen den Andruckplatten geführt, wodurch die Positionie­ rung des Substrats zwischen den Andruckplatten erleichtert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der Beschreibung und Zeichnung eines nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiels zu ent­ nehmen. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum Übertragen eines auf einer Trägerbahn aufgebrachten Druckbil­ des auf eine Ausweiskarte,

Fig. 2 die Übertragungsstation als Ausschnitt aus Fig. 1 mit eingeschobenem Rahmen,

Fig. 3 den Rahmen in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10, mit deren Hilfe ein auf einer Trägerbahn 12 aufgebrachtes Druckbild 14 auf eine Aus­ weiskarte - nachfolgend allgemein mit Substrat 16 bezeichnet - übertragen werden kann. Die Trägerbahn, auf die hintereinan­ der eine Vielzahl von Druckbildern aufgebracht ist, wird von einer Vorratsrolle 18 abgerollt.

Bei der Trägerbahn handelt es sich um eine Kunststoffolie, die für die bei der Wärmeübertragung der Druckbilder auftre­ tenden Temperaturen beständig ist. Das Druckbild selbst kann beispielsweise auf einem mit einer Heißklebeschicht beschichteten Polyesterfilm aufgebracht sein, der während des Übertragungsvorganges auf das Substrat 16 aufgepreßt wird. Die Vorrichtung eignet sich aber gleichermaßen für die Übertragung von Druckbildern, die mit wärmelöslichen Druck­ farben direkt auf eine Trägerfolie aufgedruckt sind. Die Druckbilder können beispielsweise die eine Ausweis- oder eine Kreditkarte kennzeichnenden Informationen umfassen, oder auch nur ein Dekor, welches die Nachahmung einer Karte erschweren soll. Das Substrat, in dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel ein Kartenrohling, ist eine Platte aus thermo­ plastischem Kunststoff. Die Trägerfolie, das Druckbild und das Substrat selbst sind nicht Gegenstand der Erfindung.

In der Vorrichtung 10 befindet sich eine obere, fest in dem Gehäuse 24 angebrachte Andruckplatte 20 und parallel zu die­ ser eine untere Andruckplatte 22. Letztere ist parallel zu sich selbst in Richtung der oberen Andruckplatte 20 ver­ stellbar und mit einer einstellbaren Andruckkraft P gegen diese preßbar. An den Seitenwänden 26 des Gehäuses 24 sind Führungsschienen 28 so angebracht, daß auf ihnen ein das Substrat 16 haltender Rahmen 30 durch eine Öffnung 32 in der Vorderwand 34 hindurch zwischen die Andruckplatten 20, 22 schiebbar ist. Das von der Vorratsrolle 18 abgerollte Ende der Trägerbahn 12 ist unmittelbar unterhalb der oberen Andruckplatte 20 mit von dieser abgewandten Druckbildern 14, 14′ von hinten nach vorne zwischen den Andruckplatten 20, 22 hindurchgeführt. Sie kommt bei eingeschobenem Rahmen 30 also zwischen der oberen Andruckplatte 20 und dem Substrat 16 zu liegen, wobei ein Druckbild 14′ auf dessen Oberfläche aufliegt. Zwischen der Vorderwand 34 und der oberen Andruckplatte 20 wird die Trägerbahn 12 um eine Trennleiste 36 herum und nach oben geführt. Nach abermaliger Umlenkung an einer Umlenkrolle 38 wird die Trägerbahn 12 nach Ablösung der Druckbilder 14 auf eine Aufwickelspule 40 gewickelt.

Die Aufwickelspule 40 wird von einem Motor M angetrieben, der zugleich auf einen Auswerfer 41 für den Rahmen 30 wirkt.

Der Motor M wird in Abhängigkeit einer Lichtschranke 42 gesteuert, die den Motor M anhält, sobald von ihr die positionsgenaue Lage des Druckbildes 14′ relativ zu der Sollage eines zwischen die Andruckplatten 20, 22 geschobenen Substrats 16 gemeldet wird.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1, in dem die Andruck­ platten 20, 22 mit zwischen ihnen eingeschobenem Rahmen 30 dargestellt sind. Jede Andruckplatte umfaßt eine Flächen­ heizung 44, die auf der dem Rahmen 30 zugewandten Seite eines Druckstempels 46 aufliegt. Auf der Rückseite jedes Druckstempels 46 ist ein Rippenkühlkörper 48 befestigt. In einem Montagerahmen 50 ist die ober Andruckplatte 20 gehal­ ten und die untere Andruckplatte 22 geführt. Auf die dem Rahmen 30 zugewandte Seite der Flächenheizungen 44 ist je eine Prägefolie 52 aus Metall oder ein anderer temperatur- und druckbeständiger Körper aufgesetzt, der eine Gravur trägt. Diese vermag einen Prägeabdruck 54 (Fig. 3) auf das Substrat aufzubringen, wie unten noch beschrieben wird. Selbstredend wird eine solche Prägefolie 52 nur dann und nur auf der Substratseite eingesetzt, auf der ein Prägeabdruck 54 gewünscht wird.

Fig. 3 zeigt den Rahmen 30 mit einem eingelegten Substrat 16, das mit einem Prägeabdruck 54 versehen ist. Der Rahmen 30 ist mit Bohrungen 56 versehen. Hierdurch wird eine homogene Aufwärmung erzielt. Der Rahmen 30 ist leicht gegen Rahmen für andere Substratabmessungen auswechselbar. An der einen Kante ist die Halteplatte 58 mit einem Handgriff 60 aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit versehen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vor­ richtung beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, daß sich ein Druckbild 14′ bereits zwischen den Andruckplatten 20, 22 befindet. Zunächst wird ein Substrat 16 in den Rahmen 30 eingelegt, der darauf durch die Öffnung 32 in Pfeilrichtung E in die Führungsschienen 28 eingeschoben wird. Nach Meldung der Sollage des Rahmens 30 über einen nicht dargestellten Lagemelder wird die untere Andruckplatte 22 von einem eben­ falls nicht dargestellten Andruckmechanismus angehoben. Dadurch wird das Substrat 16 mit einer vorgebbaren Andruck­ kraft P gegen die Trägerbahn 12 gepreßt, die sich ihrerseits an der oberen Andruckplatte 20 abstützt. Die Flächenheizun­ gen 44 erwärmen nun das zwischen den Andruckplatten 20, 22 befindliche Substrat 16 bis zur Plastifizierung des Sub­ stratmaterials. Bei dieser Temperatur löst sich das Druck­ bild 14′ von der Trägerbahn 12 und verbindet sich mit dem Substrat 16. Zugleich wird auch die Gravur der Prägefolie 52 auf dem Substrat 16 abgeprägt und hinterläßt einen Präge­ abdruck 54. Dieser kann je nach Ausführung der Prägefolie 52 auf dem Substrat aufliegen oder eingeprägt sein.

Nach einer vorgebbaren Zeit werden die Flächenheizungen 44 abgeschaltet. Wegen der großen Oberfläche der Kühlkörper 48 kühlen die Andruckplatten 20, 22 und mit ihnen das Substrat 16 sehr schnell ab. Nach Erreichen der zweiten, niedrigen Temperatur wird die untere Andruckplatte 22 abgesenkt und der Motor M eingeschaltet. Der Auswerfer 41 schiebt den Rah­ men in Auswurfrichtung A auf den Führungsschienen 28 aus der Öffnung 32 dreht die Aufwickelspule 40 in Richtung des Pfeils W. Dadurch wird die Trägerbahn 12 zwischen den Andruckplatten 20, 22 hindurch gezogen, bis die Lichtschran­ ke 42 die lagerichtige Positionierung des nächsten Druckbil­ des 14 meldet. Nun kann ein neues Substrat 16 eingeschoben werden.

Die Abkühlzeit kann noch verkürzt werden, wenn die Kühlkör­ per 48 von einem Kühlmedium durchströmt werden.

Die Aufbringung eines Prägeabdrucks 54 auf das Substrat 16 zugleich mit der Übertragung eines Druckbildes 14 erhöht die Fälschungssicherheit, da deutlich zu erkennen ist ob ein bereits dekoriertes Substrat nachträglich geprägt wurde. In einem solchen Falle wird die Geometrie des Druckbildes ver­ ändert, was besonders bei Druckbildern mit heute üblichen holografischen Mustern in Auge fällt.

Claims (9)

1. Vorrichtung (10) zum Übertragen eines auf einer Träger­ bahn (12) aufgebrachten Druckbildes (14) auf ein Sub­ strat (16) aus thermoplastischem Kunststoff, insbeson­ dere eine Ausweiskarte nach der ISO-Norm 7810, mit den Merkmalen:

• - Es ist eine obere (20) und eine untere Andruckplatte (22) vorgesehen, die beide eine Flächenausdehnung wenig­ stens von der Größe des zu übertragenden Druckbildes (14, 14′) haben,
• - die Andruckplatten (20, 22) sind auf eine erste, hohe Temperatur aufheizbar, bei der sich das Druckbild (14′) von der Trägerbahn (12) abzulösen und mit dem Substrat (16) zu verbinden vermag,
• - im Ruhezustand der Anordnung sind die Andruckplatten (20, 22) so weit von einander entfernt, daß die Träger­ bahn (12) und das Substrat (16) zwischen beiden einge­ führt werden kann,
• - für den Übertragungsvorgang sind die Andruckplatten (20, 22) für eine vorgebbare Zeit unter einem vorgeb­ baren Druck (P) gegen das Substrat (16) preßbar,
• - während eines ersten Abschnitts der vorgebbaren Zeit werden die Andruckplatten (20, 22) auf der ersten Tempe­ ratur gehalten und während eines anschließenden zweiten Zeitabschnitts auf eine zweite, niedrige Temperatur abgekühlt, bei der das Substrat (16) formstabil ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Substrat (16) in einen Rahmen (30) eingelegt wird, der die Seiten­ kanten des Substrats (16) mit geringem Spiel umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Rahmen (30) als Einschub ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse (24) der Vorrichtung (10) Führungsschienen (28) für den Rahmen (30) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Rahmen (30) zu­ gleich mit dem Vorschub der Trägerbahn (12) um ein Druck­ bild (14) aus dem Gehäuse (24) herausgeschoben wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der Rahmen (30) entsprechend der Größe eines Substrats (16) auswechselbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zwischen das Substrat (16) und wenigstens eine der Andruckplatten (20, 22) eine Prägefolie (52) oder ein anderer druck- und temperaturbeständiger, mit einer Gra­ vur versehener Körper einbringbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Trägerbahn (12) mit den Druckbildern (14, 14′) von einer Vorratsrolle (18) abläuft, zwischen den Andruck­ platten (20, 22) hindurchgeführt wird, nach Ablösen des Druckbildes (14′) um eine Trennleiste (36) herumgeführt und auf einer Aufwickelspule (40) aufgewickelt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Andruckplatten (20, 22) mit Kühlrippen aufweisenden Kühlkörpern (48) versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Kühlrippen von einem Kühlmedium umströmt werden.