DE19647154A1

DE19647154A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Oberflächenstrukturen

Info

Publication number: DE19647154A1
Application number: DE19647154A
Authority: DE
Inventors: Ando Dr Welling
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-28
Also published as: EP0843281B2; EP1605398B1; DE59712620D1; ATE323914T1; ATE357029T1; EP1605398A2; EP0843281B1; DE59712828D1; EP1605398A3; EP0843281B9; EP0843281A2; EP0843281A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Oberflächen struktur gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Datenträger, wie z. B. Ausweiskarten, Bank- oder Kreditkarten werden in den verschiedensten Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Beispielswei se dienen sie der Identifizierung des Inhabers oder der Durchführung bar geldloser Transaktionen. Es ist deshalb von größter Bedeutung, derartige Datenträger mit besonderen Sicherheitsmerkmalen zu versehen, so daß eine Fälschung derartiger Datenträger in größtmöglichem Maße erschwert und eine Verfälschung einfach erkannt wird.

Aus der EP 0 219 012 A1 ist beispielsweise ein mehrschichtiger Datenträger mit einer transparenten Deckfolie bekannt, in welche ein Oberflächenrelief in Form einer Linsenstruktur, bevorzugt ein Zylinderlinsenraster, eingebracht ist. Durch dieses Linsenraster hindurch werden mittels eines Lasers Infor mationen in darunterliegende Volumenbereiche des Datenträgers einge bracht, die als geschwärzte Bereiche visuell gut zu erkennen sind. Aufgrund der Focuswirkung der Linsen werden nur schmal begrenzte Bereiche des Datenträgers geschwärzt, so daß die Informationen lediglich unter dem Be trachtungswinkel beobachtet werden können, der dem Einfallswinkel des Lasers auf die Linsenstruktur entspricht. Auf diese Weise können bei Ver wendung verschiedener Beschriftungswinkel mehrere nur unter bestimmten Betrachtungswinkeln erkennbare Informationen eingeschrieben werden. Dieser Effekt wird im folgenden als "Kippbild" bezeichnet.

Dieses Kippbild besitzt eine Reihe von sicherheitstechnisch relevanten Vor teilen. So ist es beispielsweise weder mit fotografischen noch mit kopier technischen Mitteln reproduzierbar, da unter einem Aufnahmewinkel nie gleichzeitig alle Kippbild-Informationen vorliegen. Der gefälschte Datenträ ger zeigt somit lediglich eine der Informationen und diese unter allen Be trachtungswinkeln. Der Kippbildeffekt ist verschwunden. Zudem bietet die Laserbeschriftung einen zusätzlichen Fälschungsschutz. Denn bei der Laser beschriftung werden im Inneren des Datenträgermaterials sichtbare Verän derungen hervorgerufen, die weder chemisch noch mechanisch ohne voll ständige Zerstörung des Datenträgers entfernt oder geändert werden kön nen.

Dieses Sicherheitsmerkmal bietet auch bezüglich der wirtschaftlichen Her stellung von Datenträgern einige Vorteile. Denn die Beschriftung des Linsen rasterbereichs erfolgt erst nach der Fertigstellung des Datenträgers, so daß hierbei eventuell anfallender Ausschuß nicht beschriftet und daher kompli zierte Abläufe für ein nachträgliches Herstellen eines neuen Datenträgers mit dem gleichen Datensatz vermieden werden. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Kippbildinformation benutzerbezogen ausgeführt ist.

Die Herstellung der Linsenstruktur erfolgte bisher entweder während der Herstellung des Datenträgers oder nach seiner Fertigstellung durch Einprä gen mit einem Prägestempel. Durch die Erhitzung des Datenträgermaterials und den hierauf ausgeübten Druck kommt es allerdings leicht zu irreparab len Verzügen und zu störenden Durchprägungen auf die Datenträgerrück seite, die häufig als Druckfläche benutzt wird.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde in der WO 96/15912 bereits vorge schlagen, Verzüge des Datenträgers durch stufenweises Steuern von Tempe ratur und Druck zu vermeiden. Hierfür ist jedoch eine entsprechende Steue rung des Stempels notwendig, was zu erheblichen Verlängerungen der Takt zeiten führt. Dieser Nachteil kann durch parallel arbeitende Mehrfachstem pelsysteme abgefangen werden. Allerdings sind derartige Systeme aufwen dig hinsichtlich der benötigten mehrfachen Mechanik und des Platzbedarfes.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfa chere Vorrichtung zur Herstellung von Datenträgern mit einer Oberflächen struktur vorzuschlagen, die aber dennoch Verzüge des Datenträgers vermei det.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekenn zeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung und Ausführungs formen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, durch entsprechendes Ausbilden des Randbereiches von Prägewerkzeugen die Auswirkungen des Prägevorgangs für einen Datenträger auf die Ausbildung einer Prägestruktur zu begrenzen und sekundäre Effekte zu minimieren bzw. zu eliminieren.

Dies hat den Vorteil kurzer Taktzeiten, bei gleichzeitiger Vermeidung von Verzügen auf der Rückseite und von Verwölbungen im Übergangsbereich zwischen Oberflächenstruktur und Karte, so daß ein kontinuierlicher Über gang entsteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Oberflächenstruktur inner halb der Kartenoberfläche und der Prägestempel ist rundumlaufend abge schrägt, wobei der Winkel der Abschrägung vorzugsweise 10 bis 30 Grad beträgt.

Alternativ kann auch das Gegenlager rundumlaufend abgeschrägt sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele anhand der Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht eines Datenträgers,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang Linie A-B von Fig. 1 einer Vorrich tung mit Prägestempel und Gegenlager,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prägestempels,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Prägestempels mit Ultraschall-Sonotrode, und

Fig. 5 einen Datenträger während eines erfindungsgemäßen lokalen Rückbiegeschrittes.

Fig. 1 zeigt einen Datenträger 24 mit einer Linsenstruktur 12 und verschie denen weiteren aufgebrachten Informationen.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-B von Fig. 1 eine Vorrich tung zum herstellen einer Prägestruktur auf einem Datenträger 24. Die Vor richtung umfaßt einen Prägestempel 10 mit einzuprägender Linsenstruktur 12 und ein Gegenlager 26. Der Stempel 10 wird von oben auf den Datenträ ger 24 aufgepreßt und ggf. geheizt, so das sich das Negativrelief 12 in dem Datenträger 24 abdrückt. Der Stempel 10 ist in einem rundumlaufenden Randbereich 14 abgeschrägt.

Beim Aufsetzen dieses Prägestempels 10 auf eine zu behandelnde Oberfläche des Datenträgers 24 wird durch die Abschrägung 14 das Material besser ver teilt, so daß es zu keiner Wulstbildung am umlaufenden Rand des Präge stempels auf der Datenträgeroberfläche kommt und entsprechende Verfor mungen bzw. Verwölbungen des Datenträgers vermieden werden. Die Ab schrägung 14 verläuft vorzugsweise um den gesamten umlaufenden Rand des Prägestempels 10 und bildet so eine umlaufende Phase 14. Dies gewähr leistet eine gleichmäßige Verteilung des verdrängten Materials an der Ober fläche des behandelten Datenträgers.

Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht den unteren Teil des Präge stempels 10 von Fig. 1, der mit einer Linsenstruktur 12 auf seiner Oberfläche versehen ist. Diese Oberfläche ist mit einer gedachten Linie 18 angedeutet.

Im Randbereich ist der erfindungsgemäße Prägestempel 10 mit einer Ab schrägung 14 ausgebildet. Diese Abschrägung schließt mit der Linie 18 der gedachten Oberfläche den Winkel 16 ein.

Diese Abschrägung reduziert den Druck auf den Datenträger 24 im Randbe reich des Prägestempels 10. Dadurch werden Verwölbungen, insbesondere auf der Rückseite des Datenträgers 24, bereits beim Prägevorgang vermie den. Unmittelbar nach dem Prägevorgang kann ein praktisch unverbogener bzw. unverwölbter Datenträger 24 ohne weitere notwendige Behandlungs schritte bezüglich der Verwölbung entnommen werden.

Hierbei sind insbesondere Prägekräfte in der Größenordnung von 10 KN/cm² vorteilhaft.

Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Präge stempels 10. Dieser ist zusätzlich mit einer Sonotrode 20 ausgerüstet, die an einem Piezokristall 22 befestigt ist. Die Sonotrode 20 wirkt als Übersetzung, insbesondere des Drucks, vom Piezokristall 22 auf den Prägestempel 10. Das Einprägen einer Linsenstruktur in einen Datenträger benutzt dabei grund sätzlich zwei Effekte:

1. Es entsteht an einem Berührungspunkt zwischen Datenträgeroberflä che und Spitzen des Stempels 10 eine Mikroreibung, die zu einer ent sprechenden Erwärmung des Kunststoffes führt.
2. Es wird die Struktur des Stempels 10 durch die oszillierende Bewe gung des Prägestempels 10 an der Sonotrode 20 aufgrund des von dem Piezokristall 22 erzeugten Ultraschalls sozusagen eingetrieben. Dies erzeugt zusätzlich hohe Druckspitzen an den Berührungspunk ten zwischen Datenträger und Prägestempel 10.

Beim Heißprägen ohne Ultraschall wird häufig folgender Effekt beobachtet:
Die durch den Stempel ausgebildeten Wülste der Linsen federn beim Ab nehmen des Stempels von der Oberfläche zurück. Dies führt zu einer Redu zierung der Genauigkeit der ausgebildeten Linsengeometrie und entspre chend zu optischen Verzerrungen bei Betrachtung eines Kippbildes durch diese Linsenstruktur. Durch hohe Frequenzen mit geringem Hub des oszil lierenden Prägestempels 10 kann mit der Ultraschalltechnik dieses Zurück federn vermindert bzw. beseitigt werden, so daß die ausgebildeten Linsen strukturen eine sehr genaue, gewünschte Geometrie aufweisen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist es erfindungsgemäß ebenso vorgesehen, nach dem Prägevorgang einen Rückbiegeschritt nur lokal in einem Bereich des Datenträgers 24 auszuführen, in dem zuvor ein Prägeschritt erfolgte. Hierbei liegt der Datenträger 24 an einem Anschlag 30 an und ein Biegestempel 32 drückt in Pfeilrichtung 36 auf den Datenträger 24 in einem lokalen, vorbe stimmten Bereich, in dem zuvor eine Linsenstruktur 34 aufgeprägt wurde.

Selbstverständlich sind bezüglich der Ausbildung von Anschlag 30 und Bie gestempel 32 auch andere geeignete Konfigurationen als die in Fig. 5 beispiel haft dargestellten möglich.

Der Rückbiegeschritt wird bevorzugt während der Abkühlphase des Daten trägers 24 nach einem Prägeschritt ausgeführt.

Zur nachträglichen Beseitigung einer lokalen Verwölbung wird erfindungs gemäß ferner vorgeschlagen, den verwölbten Bereich 34 gleichmäßig zu er wärmen und wieder abkühlen zu lassen. Durch Erwärmen des Materials, z. B. über Infrarotlicht, bis zur Plastizitätsgrenze wird eine Tendenz des Ma terials des Datenträgers 24 erzeugt, bei der sich dieses Material ausdehnen möchte. Da der Umgebungsbereich des verwölbten Bereichs 34 jedoch nicht erwärmt wird, ist eine Ausdehnung nur in Form einer dicken Änderung möglich. Beim Abkühlen zieht sich das Material gleichmäßig zusammen und glättet dabei lokale Verwölbungen.

In besonders bevorzugter Weise, werden die eben geschilderten Tempera turbehandlungsschritte mit den zuvor in Zusammenhang mit Fig. 5 be schriebenem Rückbiegeschritt kombiniert, so daß eine optimale Verminde rung bzw. Entfernungen von Verwölbungen auf dem Datenträger 24 erreicht wird.

Bezugszeichenliste

10

Prägestempel

12

Linsenstruktur

14

Abschrägung

16

Winkel

18

Oberfläche

20

Sonotrode

22

Piezokristall

24

Chipkarte

26

Gegenlager

28

Abschrägung am Gegenlager

30

Anschlag

32

Biegestempel

34

aufgeprägte Linsenstruktur

36

Pfeil

38

Auflagefläche

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Oberflächenstruktur, insbesondere ei ner Linsenstruktur (12), auf einem Datenträger, beispielsweise einer Aus weiskarte, Chipkarte oder dergleichen mit einem Prägestempel (10) und ei nem Gegenlager (26), dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (10) und/oder das Gegenlager (26) in einen vorbestimmten Randbereich (14) ab geschrägt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abge schrägte Randbereich (14) derart verläuft, daß sich die Dicke des Prägestem pels (10) und/oder des Gegenlagers (26) nach außen hin verjüngt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjün gung der Dicke des Prägestempels (10) und/oder des Gegenlagers (26) nach außen hin zu- und/oder abnimmt.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Prägestempel (10) und/oder das Gegenlager (26) mit einer Schutzschicht bedeckt, insbesondere verchromt, sind.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Prägestempel (10) eine mit einer Ultraschallquelle (22) verbundene Sonotrode (20) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultra schallquelle ein Piezokristall (22) ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers, beispielsweise einer Aus weiskarte, Chipkarte oder dergleichen, wobei eine Oberflächenstruktur, ins besondere eine Linsenstruktur, in einem Prägeschritt unter stufenweiser Be aufschlagung mit Temperatur und/oder Druck eingeprägt wird, wobei das Dokument nach dem Prägeschritt einem zusätzlichen Biegeschritt unterzo gen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zusätzlichen Schritt ein vor bestimmter Bereich des Dokuments, vorzugsweise der Bereich, in dem der Prägeschritt stattgefunden hat, während einer Abkühlphase gebogen wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers, beispielsweise einer Aus weiskarte, Chipkarte oder dergleichen, wobei eine Oberflächenstruktur, ins besondere eine Linsenstruktur, in einem Prägeschritt unter stufenweiser Be aufschlagung mit Temperatur und/oder Druck eingeprägt wird, wobei das Dokument nach dem Prägeschritt einem zusätzlichen Wärmebehandlungs schritt unterzogen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zusätzlichen Schritt ein vorbestimmter Bereich des Dokuments, vorzugsweise der Bereich in dem der Prägeschritt stattgefunden hat, lokal erwärmt und wieder abgekühlt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers, beispielsweise einer Aus weiskarte, Chipkarte oder dergleichen, wobei eine Oberflächenstruktur, ins besondere eine Linsenstruktur, in einem Prägeschritt unter stufenweiser Be aufschlagung mit Temperatur und/oder Druck eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gemäß Anspruch 15 mit dem Verfahren gemäß Anspruch 16 kombiniert wird.

10. Datenträger, der mit einer Vorrichtung gemäß wenigstens einem der An sprüche 1 bis 6 und/oder nach einem Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellt ist.

11. Datenträger mit einer in wenigstens einem vorbestimmten Bereich seiner Oberfläche ausgebildeten Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur in einem vorbestimmten, umlaufenden Randbe reich einen abgeschrägten Abschnitt aufweist, welcher die Oberfläche ohne Oberflächenstruktur mit der Oberfläche mit der Oberflächenstruktur stetig verbindet.

12. Datenträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober flächenstruktur eine Prägestruktur, insbesondere eine Linsenstruktur, insbe sondere eine Zylinder-Linsen- und/oder Kugellinsenstruktur ist.

13. Datenträger nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschrägte Abschnitt einen Winkel von 1 bis 30°, insbesondere 10°, bezüglich der umgebenden Oberfläche des Datenträgers aufweist.