DE2516832A1

DE2516832A1 - Druckverfahren unter verwendung einer magnetische partikel enthaltenden tinte

Info

Publication number: DE2516832A1
Application number: DE19752516832
Authority: DE
Inventors: Ralph Reginald Pearce
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1974-04-17
Filing date: 1975-04-15
Publication date: 1975-10-30
Also published as: JPS5324841B2; DE2516832C3; JPS50143607A; US3998160A; GB1510105A; DE2516832B2

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI LIMITED loo/458

Druckverfahren Tinter Verwendung einer magnetische Partikel enthaltenden Sinte

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche mit einer stabförmige magnetische Partikel enthaltenden {Dinte derart, da3 die Echtheit des Druckes nachprüfbar ist.

Unsere ältere OS 2 o55 357 "befaßt sich mit der Aufzeichnung von Informationen, und insbesondere von Sicherheitsinformationen auf Karten, die eine Magnetschicht aufweisen. Diese Karten, die Sieherheits- oder Kreditkarten sein können, erhalten ein "magnetisches Wasserzeichen", in_dem vorgegebene Eereiche einer Schicht, die aus einem Bindemittel und darin enthaltenen magnetischen Partikeln besteht in noch flüssigem Zustand der Schicht ausgerichtet werden, worauf dann die Verfestigung der Schicht erfolgt. Da3 gleiche Verfahren kann auch bei Dokumenten, Banknoten, Schecks und dergleichen Anwendung finden.

Die magnetischen Wasserzeichen können mit magnetischen Mitteln nicht gelöscht werden, da si= sine physische Struktur in der

ξ η ο ρ λ t, / λ Q ?; -'

Magnetschicht "bilden, die auch nach einer Entmagnetisierung verbleibt. Diese Wasserzeichen werden in Prüfvorrichtungen gelesen, die einen starken Permanentmagneten enthalten. Dieser Magnet ist so stark, daß.er die Magnetschicht sättigt, so daß alle auf übliche Weise magnetisch aufgezeichneten Informationen, die gefälscht sein können, zerstört werden. Die Sättigung der Schicht "bewirkt aber auch ein Remanenzmuster, das Unterschiede in der Remanenz zwischen Bereichen unterschiedlicher Orientierung darstellt. Dieses Remanenzmuster wird mit einem magnetischen Abtastkopf abgetastet.

Das in der Schicht hergestellte magnetische Wasserzeichen kann beliebiger Art sein und beispielsweise aus Ziffern, Buchstaben oder künstlerischen Zeichnungen bestehen, die auf Schecks oder Banknoten gedruckt werden. Die magnetische Tinte besteht aus nadelförmigen Magnetpartikeln, beispielsweise Magnetit,^PepO-z» CrOp oder ähnlichem Material, das in einem Bindemittel, Weichmacher usw. enthaltenden Medium dispergiert ist.

Wenn man derartige Tinten bei einem Druckverfahren faserigen absorbierenden Oberflächen, wie sie bei üblichem Papier und Karton anzutreffen sind, zuführt, ergeben sich Probleme. Die wichtigsten Probleme sind:

1. Die stabförmigen Partikel haften an der faserigen Struktur der Unterlage (d.h. Papier oder Karton), und ihre Bewegliche keit wird dadurch stark reduziert, so daß die Ausrichtung der magnetischen Partikel behindert wird;

2_e dadurch,, daß die Lösungsmittel aus der ^ inte schnell irom Iräger absorbiert werden, wird die Fähigkeit der Partikel₉ auf das zugeführte orientierende Magnetfeld anzusprechen₉ weiterhin Termindert.

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Durch die erwähnten Schwierigkeiten wird das oben erwähnte Verfahren in seiner Anwendung auf Papier- und Kartonsorten "beschränkt, die eine hochverfeinerte Oberfläche aufweisen, so daß aufgrund der Papiereigenschaften eine nahezu vollständige Orientierung der stabförmigen Partikel in einem magnetischen PeId erzielbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, daß die zuvor erwähnten Nachteile nicht aufweist und auch bei weniger qualitativen Oberflächen anwendbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf einem !Träger ein Muster mit der sich noch in feuchtem Zustand befindlichen Tinte gebildet wird, daß dann die Partikel in der sich noch auf dem Träger befindlichen Tinte einem magnetischen Ausrichtungsprozeß unterworfen werden, und daß darm die feuchte Tinte mit den bereits ausgerichteten Partikeln auf die Oberfläche übertragen wird.

In der GB-PS 1 183 479 ist zwar ein Verfahren zur Orientierung magnetischer Partikel in einer Flüssigkeit vor dem Aufbringen der Flüssigkeit auf ein Band beschrieben, jedoch unterscheidet sich dieses bekannte Verfahren von dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die ^ inte einem Magnetfeld ausgesetzt wird, bevor sie dem Träger zugeführt wird, während bei der vorliegenden Erfindung die 3}inte dem Magnetfeld erst ausgesetzt wird, nachdem diese auf den Träger aufgebracht worden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

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Pig. l(a), (b)+(e) eine einfache, "bei der

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare "Vorrichtung in Querschnittsansichten und in perspektivischer Darstellung,

Pig. 2 ein Beispiel für ein gedruck

tes Muster,

Pig. 3 ein Dokument mit einem gemäß

der Erfindung bedruckten Teil und

Pig. 4 eine andere Anordnung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Yerfahrens.

Da die magnetischen Partikel in der Tinte vor dem Druck ausgerichtet werden, müssen hinsichtlich der Tinte folgende Probleme bedacht werden. Diese Probleme ergeben sich insbeson- ; dere durch die folgenden, von der Tinte zu erfüllenden Porderangen:

1. Die Tinte muß eine gute Ausrichtung der magnetischen Partikel erlauben - dies bedeutet, daß die Tinte eine niedrige Viskosität besitzen muß.

2. Die Tinte muß einen qualitativ guten Druck gewährleisten, und diese Forderung verlangt eine hohe Viskosität der Tinte und

3. es muß siehergestellt sein, daß bei Lösung der Platte vom

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Papier die Tinte nicht unter Bildung von Fäden hochgezogen wird, die auf die flüssige Schicht zurückfallen und die vorgegebene Orientierung stören, und hierfür ist es erforderlich, eine in der Fachwelt als "kurze Einte" bezeichnete Tinte zu verwenden, damit beim Transferprozeß die gesamte Tinte von der Platte auf die Papieroberflache übertragen wird.

Da diese Forderungen weitgehend einander zuwiderlaufen, war es bisher nicht möglich, sie in einer einzigen Zusammensetzung der Tinte zu erfüllen. Ein Verfahren, diese Probleme zu überwinden,besteht bei der vorliegenden Erfindung in der Vorheizung der Tinte,um ihre Viskosität zu vermindern und damit die Orientierung der magnetischen Partikel zuzulassen, während die Tinte durch Kühlung in eine Form gebracht wird, die für einen guten Druck sorgt.

Eine typische Zusammensetzung der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Tinte ist:

GrOp - 28$ magnetisches Pigment beschichtetes CaCO₅ - 33% Streckmittel MgCO₃ - Mo Kühlmittel

mit Rosin modifiziertes Phenolharz in
rohem Leinöl - 34,5% Lack 6% Kobalt Muosyl - o,5% Trockemittel

In Fig. 1 ist eine einfache Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung dargestellt. In eine nicht-magnetische Platte 2 ist eine Zelle 1 eingraviert. Geeignete Abmessungen für die Zelle sind eine Länge von 12,7 mm, eine Breite von 3,73 cm und eine Tiefe von o,25 mm, wobei am Boden der Platte eine Stegbreite von o,o25 mm verbleibt. Diese Abmessungen sind jedoch nicht kritisch, und es können auch beim Drucken verwendete Zellen

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mit ähnlichen Abmessungen benutzt werden. Die Zelle wird dann mit Tinte entsprechend der oben angegebenen Zusammensetzung gefüllt, wobei ein Überschuß von der Platte abgewischt wird, und dann erfolgt durch nicht dargestellte Mittel eine Erhitzung auf etwa 55°C, und diese Temperatur sorgt für eine niedrige Viskosität der Tinte. Diese Temperatur liegt auch unterhalb des Curie-Punktes für Chromdioxid und führt zu keiner schädlichen Beeinträchtigung der chemischen Eigenschaften der Tinte. Die Platte mit der aufgeheizten Tinte wird dann in ein durch einen Elektromagneten 3 erzeugtes magnetisches PeId gebracht. Der Elektromagnet 3 wird von einer nicht dargestellten Quelle über Leitungen 4 eingespeist. Durch das magnetische PeId werden weitgehend alle magnetischen Partikel so ausgerichtet, daß sie entlang der Breite der Zelle verlaufen. Theoretische Überlegungen zeigen, daß eine vollständige Ausrichtung der magnetischen Partikel in der Richtung des zugeführten Feldes nicht möglich ist. Um jedoch eine optimale Ausrichtung zu erreichen, wird ein durch den Elektromagneten 3 zugeführtes PeId von 3K Gauss auf 2K Gauss reduziert, um eine Überhitzung des Elektromagneten zu verhindern. Das PeId wird etwa für die Dauer von 2o Sekunden aufgebaut, um eine optimale Ausrichtung zu ermöglichen. Nach Abbau des Peldes wird ein zweiter Magnet 5 langsam in längsrichtung der Zelle 1 bewegt. Das magnetische PeId dieses Magneten wird über die WicklungsZuleitungen 6 durch nicht dargestellte Mittel gesteuert und ein- und ausgeschaltet. Im eingeschalteten Zustand wird ein PeId von etwa 1,5E Gauss im Spalt des Magneten 5 erzeugt, und dieses PeId bewirkt eine Ausrichtung der Partikel in Längsrichtung der Zelle.

Pig. 2 zeigt eine.Anordnung von Streifen, die eine Zahl, einen Buchstaben oder,andere Kennzeichnungen darstellen. Die Streifenblöcke ABCD werden in die Platte eingraviert, und entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren wird die Ausrichtung der

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magnetischen Partikel in jedem Block in Richtung der angegebenen Pfeile "bewirkt. Ein verbessertes Verfahren zur Ausrichtung der Partikel bei dem in Pig. 2 gezeigten Beispiel wird nachfolgend noch anhand von Fig. 4 "beschrieben.

Das von der Prüfeinrichtung nach der Gleichfeldsättigung abgeleitete Ausgangssignal hängt von der Remanenz des Elementes ab, die auf die Tiefe der Gravierung und die Richtung der Orientierung bezogen ist. Die Blöcke A und C in Fig. 2 haben aufgrund der Orientierung maximale Remanenz in Links-Rechts-Richtung, während die Blöcke B und D in dieser Richtung ein Minimum aufweisen. Das Gegenteil ist der Pail für die Auf-Ab-Richtung.

Pig. 3 zeigt ein Dokument 7» bei dem ein ausgewählter Teil gemäß der Erfindung bedruckt ist. Das "magnetische Wasserzeichen" kann so aufgedruckt werden, das es optisch vom übrigen Aufdruck nicht unterscheidbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet beispielsweise der abwärts gerichtete Strich des "T" in ¹¹TRAVELIER¹S" ein magnetisches Wasserzeichen, das sich nicht sichtbar von den übrigen Buchstaben der Beschriftung unterscheidet.

Bei großangelegten Druckvergängen, bei denen mehrere hundert oder noch mehr Dokumente bedruckt werden müssen, ist die in Pig. I dargestellte Vorrichtung nicht mehr geeignet, sondern em müssen dann andere Systeme verwendet werden. In diesem Palle werden große Platten mit einer Anzahl von Zellen und/oder einem in die Oberfläche eingravierten Muster verwendet, und es können auch Rollen oder andere ähnliche Druckteohniken zur Anwendung kommen. In diesem Palle kann entweder die Tinte vor Zuführung zur Platte aufgeheizt oder die Platte selbst beheizt werden (was beim Druck unter bestimmten Umständen getan wird), v/obei durch Zuführung der Tinte zum

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Papier eine ausreichende Kühlung der Tinte bewirkt wird, durch die sie in ihren "vor der Aufheizung vorhandenen Viskositätszustand zurückgeführt wird.

Die länge der zur Ausrichtung der Partikel im magnetischen PeId "benötigten Zeit ist ein wichtiger Paktor, und ein Beispiel für ein verbessertes Verfahren zur Ausrichtung ist in Pig. 4 dargestellt. Die in einer Zelle 1 in einer Tinte vorhandenen magnetischen Partikel werden wie zuvor durch ein erstes, nicht dargestelltes magnetisches PeId so ausgerichtet, daß sie in der durch den Pfeil 8 angedeuteten Richtung liegen. Ein Mehrspurauf zeichnungskopf 9 wird dann langsam unter der Zelle 1 in Richtung des Pfeiles 12 vorbeibewegt. In der Praxis enthält dieser Aufzeichnungskopf 9 vierzig getrennte Aufzeichnungsköpfe Io, von denen der Übersioht halber nur fünf dargestellt sind. Jeder dieser Aufzeichnungsköpfe Io wird dann über Leitungen 11 mit Gleichstromsignalen gespeist, und diese G-leichstromaignale können so sein, daß sie den Kopf Io erregen oder ihn im unwirksamen Zustand belassen. In der Zeichnung sind den Köpfen von oben nach unten die Zustände EIK, AUS, EIN, EIlT, AUS zugeordnet. Wenn dieser Kopf langsam an der Zelle 1 vorbeigeführt wird, dann werden diejenigen Magnetpartikel, die oberhalb der EIN-Aufzeichnungskopf e liegen, in Richtung des Pfeiles 12 ausgerichtet, während die anderen Partikel unbeeinflußt bleiben. Die Größe der verwendeten Pelder ist die gleiche wie beim Magnet 5, und eine Durchlauf ze it von 2o Sekunden wird für eine optimale Ausrichtung benötigt. Abgesehen davon, daß ein schnelleres Verfahren zur Orientierung gegenüber dem anhand von Pig. I dargestellten Verfahren erzeugt wird, besteht der zusätzliche Vorteil, daß die Übergangsbereiche zwischen unterschiedlichen Ausriohtungen von Partikeln (d.h. links-rechts oder auf-ab) wesentlich schärfer sind. Dies ist wichtig für die Ermöglichung der

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Prüf ting dea Trägers. Der Mehrspurkopf kann natürlich, auch, unterhalb der Zelle angeordnet werden, wobei die Pelder lediglich, ohne Bewegung ein- und ausgeschaltet werden.

Die Erfindung ist zwar anhand einer bestimmten Zusammensetzung der Tinte beschrieben worden, jedoch sind auch zahlreiche ähnliche Zusammensetzungen möglich. Das im vorliegenden Falle verwendete Chromdioxid als magnetisches Pigment könnte auch durch Magnetit oder ein ähnliches Material ersetzt werden. Es können auch Verbesserungen dadurch bewirkt werden, daß längere Partikel als Chromdioxid verwendet werden, die beispielsweise etwa o,5 Mikron lang sind, um ein größeres magnetisches Moment zu erzielen, und Partikel in der Größenordnung von 2 bis 3 Mikron sind insbesondere brauchbar. Die Magnetisierung kann ferner verbessert werden, indem Metallpartikel in Porm von Eisenteilspänen mit den genauen nadeiförmigen Abmessungen verwendet v/erden. Bei allen Beispielen müssen jedoch die Pelder wenigstens zweimal so groß wie die Koerzitivkraft der magnetischen Partikel sein.

Änderungen in der Viskosität der Tinte, die mit Heizmethoden erreicht worden sind, lassen sich auch mit anderen Methoden, beispielsweise unter Ausnutzung der Thixotropie (was bei nicht-tropfenden Farben bekannt ist) und Verfahren unter Verwendung der lösungsverdampfung, die gegenwärtig bei der Herstellung von Beschichtungen für Magnetbänder verwendet werden, erzielen.

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Claims

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Patentansprüche

Hy Verfahren zum Bedrucken einer Oberflache mit einer stabförmige magnetische Partikel enthaltenden Tinte derart, daß die Echtheit des Druckes nachprüfbar ist, dadurch ge- ■ kennzeichnet« daß auf einem Träger ein Muster mit der sich noch in feuchtem Zustand befindlichen Tinte gebildet wird, daß dann die Partikel in der sich noch auf dem Träger befindlichen Tinte einem magnetischen Ausrichtungsprozess unterworfen werden, und daß dann die feuchte Tinte mit den bereits ausgerichteten Partikeln auf die Oberfläche übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß verschiedene Bereiche des Musters selektiv in jeweils unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte beim Ausrichtungsprozess einen Zustand niedriger Viskosität aufweist, und daß die Viskosität erhöht wird, bevor die Übertragung durchgeführt wird.
4« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß die Tinte zur Verminderung der Viskosität beim Ausrichtungsprozess erhitzt wird und erst nach Kühlung die Übertragung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung so durchgeführt wird, daß die gesamte Tinte des Musters vom Träger zur Oberfläche übertragen wird.

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6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß die Tinte auf dem Träger beim Ausrichtungsprozess nacheinander zwei zueinander senkrecht verlaufenden Magnetfeldern ausgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetfeld in einem vorgegebenen Maß variiert wird, um eine selektive Orientierung der Magnetpartikel zu erzielen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetfeld mit einem einzelnen Magnetkopf erzeugt wird, der auf einem vorgegebenen Weg am Träger entlang geführt wird, wobei das von dem Magnetkopf erzeugte Magnetfeld auf diesem Wege verändert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet« daß für den Ausrichtungsprozess ein erstes Magnetfeld mit einer ersten Richtung zur Ausrichtung der Magnetpartikel in einem ausgewählten Bereich zugeführt wird und dann mehrere diskrete Magnetfelder mit einer zweiten Richtung an getrennten Abschnitten innerhalb des ausgewählten Bereiches zugeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren diskreten Magnetfelder mit einem Mehrspurmagnetkopf erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausrichtung Magnetfelder mit wenigstens der zweifachen Koerzitivkraft gegenüber den Partikeln verwendet werden.

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12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen magnetischen Partikel aus Chromdioxid "bestehen.
13. Mit einem Muster bedrucktes Dokument, wobei wenigstens ein Teil des Musters mit einer stabförmige magnetische Partikel enthaltenden Tinte bedruckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel in wenigstens einem ausgewählten Bereich des Druckes ausgerichtet sind.
14. Dokument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Druck des erwähnten Teils des Musters eine magnetische Tinte verwendet wird, die visuell von der für den übrigen Druck verwendeten Tinte nicht unterscheidbar ist.

Bs / dm

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