EP1322478B1 - Verfahren und vorrichtung zur personalisierung von lumineszierenden echtheitsmerkmalen - Google Patents

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EP1322478B1
EP1322478B1 EP20010969560 EP01969560A EP1322478B1 EP 1322478 B1 EP1322478 B1 EP 1322478B1 EP 20010969560 EP20010969560 EP 20010969560 EP 01969560 A EP01969560 A EP 01969560A EP 1322478 B1 EP1322478 B1 EP 1322478B1
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EP
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authenticity
personalized
data carrier
luminescent
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Dirk Fischer
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Unica Technology AG
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    • B41M3/14—Security printing
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    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • UV inks are used in security features. These "UV colors” are only visible when excited by UV light for fluorescence or phosphorescence. They are available in printing inks or in fibers and are processed by various printing processes or added directly to the substrates paper or plastic.
  • UV colors are used, which are only visible under UV light due to fluorescence or phosphorescence, but that security features developed from them can not be personalized. Rather, these features are z.
  • the US 3,507,655 A discloses a data carrier in the form of an identity card, in which the authenticity feature is heat-changeable and is partially extinguished by the action of heat. There, the authenticity feature is partially changed by thermal fading of the heat-sensitive ink. There is no luminescent authenticity feature, and no negative image of an authenticity feature is generated.
  • the invention is therefore based on the US 4,663,518 the task is to create a personalization with higher reliability and the possibility of later reviewing this personalization.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • a negative image of the personalized authenticity feature is inscribed in the non-personalized authenticity feature, which is designed to be luminescent.
  • the personalized authenticity feature does not light up when excited.
  • the invention thus sets a laser personalization of UV security features z. B. in plastic cards and combines the advantages of two methods, namely a personalization by laser beam and beyond the personalization of luminescent substances and their verification under UV light or other high-energy excitation medium.
  • the invention generally claims the personalization of luminescent authentication marks, of whatever kind, on any data carriers. Furthermore, the personalization of chemo- and / or bioluminescent substances is generally claimed as essential to the invention. It is therefore used in the following description of the generic term "luminescence" as a synonym for all three luminous phenomena.
  • a multi-layered plastic card (eg in the form of a check card) is described as a data carrier.
  • the invention is not limited thereto.
  • the construction of a check card for the further description of the invention will be referred to in the following.
  • the marking can therefore be printed on a certain or even several layers of the data carrier or applied in other ways as an ink.
  • the marking can also be incorporated in the plastic polymer of one or more layers of the data carrier.
  • the luminescent substance may also be incorporated in the adhesive, the paint or as an additive in the plastic material.
  • UV color generally means a label, substance or authenticity feature which, by utilizing photo and / or chemo and / or bioluminescence upon absorption of a high-energy light (usually ultraviolet light), produces a luminous appearance caused.
  • a high-energy light usually ultraviolet light
  • the luminous phenomenon occurs in visible light.
  • the invention is not limited thereto.
  • this luminous appearance can also occur in the non-visible spectral range and be evaluated by machine.
  • the invention is not limited to excitation with UV light; It is therefore also possible to provide an excitation in a corresponding electromagnetic field, which is suitable for bringing the substance to light (visible or non-visible).
  • the bleaching of color-active substances is the bleaching of color-active substances.
  • the body color of a substrate containing pigments changes from colored to white.
  • a basic prerequisite for this process is that the color-active substance absorbs the laser light and enters into a chemical reaction in which it loses its color properties. In the simplest case, a chemical degradation of the color-active substance takes place. In addition, the laser light should not excite any side reactions that lead to a discoloration of the substrate, and thus cause no bleaching to white.
  • UV colors contain pigments or dyes which normally do not appear colored or are only slightly colored, but are excited by UV absorption or other electromagnetic excitation to emit visible light.
  • UV inks are commonly used but is misleading in that most of the so-called substances are not colored.
  • UV inks is used inaccurately for UV-curable inks.
  • UV does not refer to luminescent effects, but to the mechanism of chemical curing during processing.
  • the color-active substance is destroyed by intense laser light, analogously to the absorption colors.
  • the substrate should not be damaged in the visible range or changed in their color impression. It must therefore be a selective (UV) wavelength range (band, in the non-visible range) are selected and the intensity must be metered so that the UV color itself by the absorption is excited and then disintegrates, which corresponds to a bleaching. In this way one would do the bleaching with visible pigments.
  • UV inks are not or only slightly colored under normal conditions, they barely absorb any visible light. Therefore, ultraviolet light must be used for bleaching. In this case, it is preferable to select a laser wavelength range which is absorbed particularly well by the "UV color" used.
  • UV inks For bleaching the "UV inks" it is possible to use not only ultraviolet but also infrared radiation and / or radiation of other wavelengths if the color-active substances in the corresponding spectral range absorb the particular radiation used without there being any visible discoloration of the color-active substances.
  • the substrate to be marked has a uniform luminescence. This is achieved by a uniform application of "UV inks” or by incorporation of the "UV inks” into a polymeric matrix.
  • the substrate can then be marked by the laser by bleaching the "UV color” locally completely. In this way, for example, vector fonts or raster-scanning images can be generated. Furthermore, it is possible to achieve a partial bleaching by modulation of the laser power and thus to generate grayscale images.
  • FIG. 1 is a section of a map structure shown in section to an unqualified size.
  • a luminescent authenticity feature 3 is arranged on a carrier film 2 in this case.
  • the structure 4 is excited in such a way that, for example, in the visible light 6 is a lighting up.
  • this authenticity feature 3 is to be personalized.
  • a laser beam 7 for example Lettering 8 inscribed in the structure 4 of the authenticity feature 3.
  • the intensity of the laser beam is chosen so that the structure 4 is converted into the structure 4 'only in the region of the action of the laser beam. In this case, the structure 4 'should have no visible in the visible light structure or color change.
  • the structure 4 '(see FIG. 5 ) no longer or only very slightly luminescent light up, but it should be a different colored light 9 or even a negative image in the illuminating overall picture.
  • the inscribed lettering 8 does not light up or only partially or differently colored than the surrounding area.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Credit Cards Or The Like (AREA)
  • Printing Methods (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Description

  • Nach dem Stand der Technik ist es möglich, schwarze Markierungen mit Laserbeschriftungssystemen zu erzeugen. Dies findet Anwendung in der Laser-Personalisierung, die als wirtschaftliches Verfahren mit hoher Qualität in vielen Bereichen eingesetzt wird und häufig auch eine Sicherheitsmerkmal darstellt.
  • Weiterhin finden sogenannte "UV-Farben" in Sicherheitsmerkmalen Verwendung. Diese "UV-Farben" sind erst sichtbar, wenn sie mit UV-Licht zur Fluoreszenz oder Phosphoreszenz angeregt werden. Sie liegen in Druckfarben oder in Fasern vor und werden nach verschiedenen Druckverfahren verarbeitet oder den Substraten Papier oder Kunststoff direkt zugesetzt.
  • Ein Problem ergibt sich daraus, dass in der Sicherheitstechnik die sogenannten "UV-Farben" zum Einsatz kommen, welche aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz nur unter UV-Licht sichtbar sind, dass aber daraus entwickelte Sicherheitsmerkmale nicht personalisierbar sind. Vielmehr liegen diese Merkmale z. B. im Fall von Wertpapieren oder Kunststoffkarten als Druck oder als Zusatz (Fasern) im Papier oder Kunststoff vor.
  • Die US 3,507,655 A offenbart einen Datenträger in Form einer Ausweiskarte, bei der das Echtheitsmerkmal hitzeveränderbar ist und durch Hitzeeinwirkung teilweise gelöscht wird. Dort wird das Echtheitsmerkmal durch thermisches Ausbleichen der hitzeempfindlichen Farbe teilweise verändert. Es liegt kein lumineszierendes Echtheitsmerkmal vor, und es wird kein Negativbild eines Echtheitsmerkmals erzeugt.
  • Mit dem Gegenstand der US 3,507,655 A ist ein Kunststoffcontainer bekannt geworden, wobei ein Kunststoffsubstrat zur Anbringung an die Wände eines Containers vorgeschlagen wird, in welches eine Seriennummer durch Ausbleichen eingeschrieben wird. Das Einschreiben einer Seriennummer durch Ausbleichen der Farbe ist jedoch lediglich ein primäres Echtheitsmerkmal, weil lediglich ein teilweises Ausbleichen stattfindet. Es kann jedoch keine Überprüfung einer gesteuerten Ausbleichung stattfinden. Demzufolge findet keine Personalisierung dieser eingeschriebenen Seriennummer durch eine nachträgliche Bearbeitung statt.
  • Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von der US 4,663,518 die Aufgabe zugrunde, eine Personalisierung mit höherer Verlässlichkeit und der Möglichkeit der späteren Überprüfung dieser Personalisierung zu schaffen.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
  • Bei der Erfindung ist demzufolge im nicht-personalisierten Echtheitsmerkmal, das lumineszierend ausgebildet ist, ein Negativbild des personalisierten Echtheitsmerkmals eingeschrieben. Mit anderen Worten: das personalisierte Echtheitsmerkmal leuchtet bei Anregung nicht auf.
  • Die Erfindung setzt also eine Laser-Personalisierung von UV-Sicherheitsmerkmalen z. B. in Kunststoffkarten voraus und verknüpft die Vorteile von zwei Verfahren, nämlich eine Personalisierung mittels Laserstrahl und darüber hinaus die Personalisierung von Lumineszenz-Stoffen und deren Verifizierung unter UV-Licht oder einem anderen energiereichen Anregungsmedium.
  • Die Erfindung beansprucht allgemein die Personalisierung von lumineszierenden Echtheitsmarkierungen, gleich welcher Art, auf beliebigen Datenträgern. Ferner wird allgemein auch die Personalisierung von chemo- und/oder biolumineszierenden Stoffen als erfindungswesentlich beansprucht. Es wird daher in der folgenden Beschreibung der Oberbegriff "Lumineszenz" als Synonym für alle drei Leuchterscheinungen verwendet.
  • Als Datenträger wird in einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine mehrschichtige Kunststoffkarte (z. B. in der Form einer Scheckkarte) beschrieben. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Lediglich aus Vereinfachungsgründen wird im folgenden der Aufbau einer Scheckkarte für die weitere Beschreibung der Erfindung heran gezogen.
  • Ebenso werden alle möglichen Einbindungen und Einbauorte der lumineszierenden Markierung in einem Datenträger beansprucht. Die Markierung kann daher als Druckfarbe auf eine bestimmte oder auch mehrere Lagen des Datenträgers aufgedruckt oder in anderen Weise aufgebracht sein. Die Markierung kann aber auch in das Kunststoff-Polymer einer oder mehreren Schichten des Datenträgers eingebunden sein. Die lumineszierende Substanz kann auch in den Kleber, den Lack oder als Additiv in das Kunststoffmaterial eingebunden sein.
  • Zur weiteren Vereinfachung wird unter dem Begriff "UV-Farbe" allgemein eine Markierung, Substanz oder Echtheitsmerkmal verstanden, die unter Ausnutzung einer Photo- und/oder Chemo- und/oder Bio-Lumineszenz bei Absorption eines energiereichen Lichtes (meist ultraviolettes Licht) eine Leuchterscheinung verursacht. Es wird zwar im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass die Leuchterscheinung im sichtbaren Licht erfolgt. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Für eine maschinelle Echtheitserkennung von Scheckkarten kann deshalb diese Leuchterscheinung auch im nicht-sichtbaren Spektralbereich erfolgen und maschinell ausgewertet werden. Ebenso ist die Erfindung auch nicht auf die Anregung mit UV-Licht beschränkt; es kann daher auch eine Anregung in einem entsprechenden elektromagnetischen Feld vorgesehen werden, welches geeignet ist, die Substanz zum (sichtbaren oder nicht-sichtbaren) Aufleuchten zu bringen.
  • Zu den verschiedenen Wechselwirkungen zwischen Laserlicht und Materie gehört das Bleichen von farbaktiven Substanzen. Hierbei besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit mit Hilfe eines Laserstrahls diese farbaktiven Substanzen zu zerstören. Beispielsweise wechselt die Körperfarbe eines Pigmente enthaltenden Substrates von farbig nach weiß.
  • Dieser Vorgang wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet.
  • Grundvoraussetzung für diesen Prozeß ist, daß die farbaktive Substanz das Laserlicht absorbiert und eine chemische Reaktion eingeht, bei der sie ihre Farbeigenschaften verliert. Im einfachsten Fall erfolgt ein chemischer Abbau der farbaktiven Substanz. Zudem sollte das Laserlicht keine Nebenreaktionen anregen, die zu einer Verfärbung des Substrats führen, und damit kein Bleichen nach weiß bewirken.
  • Das Prinzip des Bleichens mit Laserlicht läßt sich nun erfindungsgemäß auch auf sogenannte "UV-Farben" übertragen. Diese "UV-Farben" enthalten Pigmente oder Farbstoffe, welche im Normalfall nicht farbig erscheinen oder nur schwach gefärbt sind, durch UV-Absorption oder andere elektromagnetische Anregung aber zur Emission von sichtbarem Licht angeregt werden.
  • Das Phänomen wird allgemein als "kaltes Leuchten" oder Lumineszenz bezeichnet. Je nach Lebensdauer der angeregten Zustände unterscheidet man Fluoreszenz und Phosphoreszenz, wobei im ersten Fall die Emission sehr schnell erfolgt, im zweiten Fall ein Nachleuchten auch nach der UV-Anregung zu beobachten ist.
  • Der Begriff "UV-Farben" wird häufig verwendet, ist aber insofern irreführend, als die meisten so genannten Stoffe nicht farbig sind. Zudem wird der Begriff "UV-Farben" in ungenauer Weise für UV-härtende Druckfarben verwendet. Hierbei bezieht sich der Begriff UV nicht auf Lumineszenzeffekte, sondern auf den Mechanismus der chemischen Härtung bei der Verarbeitung.
  • Beim erfindungsgemäßen Bleichen von "UV-Farben" erfolgt analog zu den Absorptionsfarben eine Zerstörung der farbaktiven Substanz durch intensives Laserlicht. Hierbei soll das Substrat jedoch nicht im sichtbaren Bereich beschädigt oder in ihrem Farbeindruck verändert werden. Es muß daher ein selektiver (UV)-Wellenlängenbereich (Band, im nicht-sichtbaren Bereich) gewählt werden und die Intensität muß so dosiert werden, daß die UV-Farbe selbst durch die Absorption angeregt wird und dann zerfällt, was einem Bleichen entspricht. Auf diese Weise würde man das Bleichen mit sichtbaren Pigmenten machen.
  • Da "UV-Farben" unter Normalbedingungen nicht oder nur schwach farbig sind, absorbieren sie kaum sichtbares Licht. Daher muß zum Bleichen ultraviolettes Licht eingesetzt werden. Hierbei ist vorzugsweise ein Laser-Wellenlängenbereich zu wählen, der von der eingesetzten "UV-Farbe" besonders gut absorbiert wird.
  • "UV-Farben", die sich zum Bleichen durch UV-Laserstrahlung eignen, gehören zum Beispiel zu folgenden Stoffklassen:
    • Zinnsulfidderivate,
    • Benzoxazinonderivate,
    • Pyrazolinderivate
  • Zum Bleichen der "UV-Farben" kann neben ultravioletter auch infrarote Strahlung und/oder Strahlung anderer Wellenlängen verwendet werden, wenn die farbaktiven Stoffe in dem entsprechenden Spektralbereich die jeweilig verwendete Strahlung absorbieren, ohne daß es zu einer sichtbaren Verfärbung der farbaktiven Stoffe kommt.
  • In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung weist das zu markierende Substrat eine gleichmäßige Lumineszenz auf. Dies wird durch einen gleichmäßigen Auftrag von "UV-Druckfarben" oder durch die Einarbeitung der"UV-Farben" in eine polymere Matrix erreicht. Das Substrat kann dann mit Hilfe des Lasers markiert werden, indem die "UV-Farbe" lokal vollständig gebleicht wird. Hierdurch lassen sich zum Beispiel Vektorschriften oder Raster-Scanning Bilder erzeugen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch eine Modulation der Laserleistung ein teilweises Bleichen zu erreichen und somit Graustufenbilder zu generieren.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Fig.1:
    Schnitt durch einen vereinfacht dargestellten Kartenaufbau im Ausgangszustand des Verfahrens;
    Fig.2:
    Schnitt durch den Kartenaufbau nach Fig. 1 mit Einwirkung eines Laserstrahls;
    Fig. 3:
    schematisiert eine Draufsicht auf den Aufbau nach Figur 2;
    Fig. 4:
    den Kartenaufbau nach Fig. 2 und 3 bei Anregung mit energiereichem Licht;
    Fig. 5:
    die Draufsicht auf den Kartenaufbau nach Figur 4.
  • In Figur 1 ist in unmaßstäblichen Größenverhältnissen ein Ausschnitt aus einem Kartenaufbau im Schnitt dargestellt. Auf einer Trägerfolie 2 ist hierbei ein lumineszierendes Echtheitsmerkmal 3 angeordnet. Bei der Beleuchtung mit beispielsweise UV-Licht 5 wird die Struktur 4 dergestalt angeregt, daß beispielsweise im sichtbaren Licht 6 ein Aufleuchten erfolgt.
  • Erfindungsgemäß soll nun dieses Echtheitsmerkmal 3 personalisiert werden. Hierzu wird mit einem Laserstrahl 7 (siehe Fig. 2 und 3) beispielsweise ein Schriftzug 8 in die Struktur 4 des Echtheitsmerkmals 3 eingeschrieben. Die Intensität des Laserstrahls ist so gewählt, daß die Struktur 4 lediglich im Bereich der Einwirkung des Laserstrahls in die Struktur 4' übergeführt wird. Hierbei soll die Struktur 4' keine im sichtbaren Licht erkennbare Struktur- oder Farbveränderung aufweisen.
  • Lediglich bei der Bestrahlung mit UV-Licht 5 soll die Struktur 4' (siehe Figur 5) nicht mehr oder nur sehr schwach lumineszierend aufleuchten, sondern es soll sich ein andersfarbiges Licht 9 oder sogar ein Negativbild im aufleuchtenden Gesamtbild ergeben. Der eingeschriebene Schriftzug 8 leuchtet also nicht oder nur teilweise oder andersfarbig als der umgebende Bereich auf.
  • Wird die Lumineszenz durch Wahl der Intensität des Laserstrahls 7 so gewählt, daß es nur zu einer Beeinträchtigung der Lumineszenz, nicht aber zu einer Auslöschung kommt, kann sogar bei Bestrahlung mit einer UV-Lampe 10 ein Halbton- oder Graustufenbild als Schriftzug 8 zu erkennen sein.
  • Selbstverständlich ist das hier erläuterte Ausführungsbeispiel nicht beschränkend für den Schutzbereich anzusehen. Es gelten sämtliche Varianten und Abwandlungen, die im allgemeinen Beschreibungsteil beschrieben wurden. So bedarf es beispielsweise keiner Bestrahlung mit einer UV-Lampe 10, um das Echtheitsmerkmal 3 zum Aufleuchten zu bringen. Es genügt auch die Anregung mit Strahlung anderer Wellenlängen im nicht-sichtbaren Spektralbereich und/oder im elektromagnetischen Wechselfeld.
    • Zeichnungslegende
    • 1
    Deckfolie
    2
    Trägerfolie
    3
    Echtheitsmerkmal
    4
    Struktur
    4'
    veränderte Struktur
    5
    UV-Licht
    6
    abgestrahltes Licht
    7
    Laserstrahl
    8
    Schriftzug (Personalisierung)
    9
    abgestrahltes Licht
    10
    UV-Lampe

Claims (8)

  1. Datenträger jeglicher Art, insbesondere Kunststoffkarten, mit in oder auf dem Kartenverbund (1, 2) auf- oder eingebrachten Echtheitsmerkmalen (3), die mit einem energiereichen Strahl, z. B. einem Laserstrahl (7) oder einem Elektronen- oder Neutronenstrahl, personalisierbar sind, wobei die Intensität und/oder Wellenlänge des Strahls so gewählt ist, daß ein lokales Bleichen der Struktur (4, 4') des Echtheitsmerkmals (3) stattfindet, wobei mit dem Bleichen die farbaktive Substanz des personalisierbaren Echtheitsmerkmals (3) mindestens teilweise zerstört wird, und wobei die personalisierbaren Echtheitsmerkmale (3) lumineszierend ausgebildet sind und die Zerstörung der farbaktiven Substanz der personalisierten lumineszierenden Echtheitsmerkmale (3) nicht im sichtbaren Licht erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die personalisierten lumineszierenden Echtheitsmerkmale (3) bei Anregung nicht mit den nicht-personalisierten lumineszierenden Echtheitsmerkmalen (3) aufleuchten und damit ein Negativbild im aufleuchtenden Gesamtbild bzw. ein negatives Lumineszenz-Bild sichtbar wird.
  2. Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise Bleichen der Struktur (4') des Echtheitsmerkmals (3) durch Modulation der Leistung eines Laserstrahls (7) erreichbar ist.
  3. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das personalisierte Echtheitsmerkmal (3) unter Einwirkung eines Elektromagnetfeldes zum Aufleuchten gebracht werden kann.
  4. Datenträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufleuchten des Echtheitsmerkmals (3) durch Photolumineszenz und/oder Chemolumineszenz und/oder Biolumineszenz bewirkbar ist.
  5. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufleuchten im sichtbaren und/oder im nicht-sichtbaren Spektralbereich erfolgen kann.
  6. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung des Echtheitsmerkmals (3) durch UV-Licht (5) und/oder IR-Strahlung erfolgen kann.
  7. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die farbaktive Substanz des personalisierbaren Echtheitsmerkmals (3) zu den Stoffklassen Zinnsulfidderivate, Benzoxazinonderivate oder Pyrazolinderivate gehört.
  8. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die personalisierenden Echtheitsmerkmale (3) phosphorisierend sind und nach der Personalisierung bei Anregung ein negatives Phosphoreszenzbild sichtbar wird.
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