EP1945466B1

EP1945466B1 - Sicherheitselement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: EP1945466B1
Application number: EP06806394A
Authority: EP
Inventors: Georg Depta
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: ATE474724T1; WO2007051530A2; CA2627902A1; EP1945466A2; WO2007051530A3; RU2008120809A; RU2412824C2; DE102005052562A1; DE502006007502D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit einer optisch variablen Struktur, die ein Individualisierungskennzeichen enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements. Die Erfindung betrifft ferner einen mit einem solchen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger.
Zum Schutz gegen Nachahmung, insbesondere mit Farbkopiergeräten oder vergleichbaren Reproduktionsverfahren, werden Datenträger, wie beispielsweise Banknoten, Wertpapiere, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Kreditkarten, Pässe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel und Verpackungen, mit optisch variablen Sicherheitselementen ausgestattet. Der Fälschungsschutz beruht dabei vor allem darauf, dass die optisch variablen Effekte für den menschlichen Betrachter visuell einfach und deutlich zu erkennen sind, dass sie aber mit heute bekannten Reproduktionsgeräten nicht nachgeahmt werden können, da diese die optisch variablen Elemente stets nur aus einer Blickrichtung wiedergeben.
Zugleich sollen solche Datenträger oft eine Individualisierung oder Personalisierung enthalten, wie etwa eine Zifferung bei Banknoten oder persönliche Daten oder eine Photographie bei Ausweisdokumenten. Diese individuellen Bestandteile des Datenträgers konkurrieren mit anderen Sicherheitselementen um den Platz auf dem Datenträger.
Als optisch variable Sicherheitselemente für Datenträger sind beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 801 604 B1 Reliefstrukturen mit Kippeffekt bekannt. Diese Sicherheitselemente bestehen im Wesentlichen aus einem Prägeraster bestimmter Ortsfrequenz, das mit einem flachen Beschichtungsraster gleicher Ortsfrequenz so kombiniert ist, dass zumindest Teile des Beschichtungsrasters bei senkrechter Betrachtung sichtbar sind, bei Schrägbetrachtung unter vorbestimmter Betrachtungsrichtung aber verdeckt werden. Bei abwechselnd senkrechter und schräger Betrachtung entsteht so ein Kippeffekt.
Die dabei standardmäßig verwendeten Druck- und Prägeverfahren lassen allerdings keine individuellen Informationen für jeden Einzelnutzen in dem Kippbild zu. Würde andererseits das Standardverfahren zur Individualisierung von Banknoten oder Wertdrucken, die Zifferung im Buch- oder Hochdruck, eingesetzt, so würde eine vorher eingebrachte Prägung teilweise zerstört. Die Druckreihenfolge kann aber nur schwer umgekehrt werden, da die Individualisierung generell als letzter Druckgang angesetzt wird.
Weiter kann, da es sich bei den Rasterstrukturen um feine Linien- oder Punktraster handelt, Effektfarbe, die aufgrund ihrer Pigmentgröße nur im relativ groben Siebdruck aufgebracht werden kann, in der Regel als flacher Druck nicht eingesetzt werden.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass der flache Druck und die korrespondierende Reliefstruktur in zwei verschiedenen Durchgängen erzeugt werden müssen, und sich dadurch Passerschwankungen ergeben, die den Kippeffekt gar nicht oder nur schwach erscheinen lassen können. Deshalb werden die Kippeffekt-Sicherheitselemente in der Regel mehrfach und leicht gegeneinander versetzt auf einem Datenträger angeordnet, um sicherzustellen, dass der Kippeffekt zumindest in einem der Elemente gut sichtbar auftritt.
Aus der Druckschrift DE 199 47 425 A1 ist ein Verfahren zur Beschichtung vorhandener Reliefstrukturen bekannt, bei dem das reliefförmige Material mithilfe von Farbtröpfchen oder Pigmenten jeweils aus schrägem Winkel beschichtet wird, so dass die Flanken jeweils mit einer bestimmten Farbe eingefärbt werden. Diese Verfahren verlangt allerdings eine schräge Ausrichtung des Farbtröpfchen- oder Pigmentstromes relativ zur Reliefstruktur, bevorzugt in einem evakuierten oder mit Überdruck beaufschlagten Bereich, was eine schnelle Massenfertigung mit herkömmlichen Druckmaschinen erschwert. Auch ermöglicht das Verfahren zwar eine spätere, aber keine individuelle Markierung der Datenträger.
DE 8529297 U1 zeigt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll das Sicherheitselement Individualisierung und optisch variablen Effekt auf vorteilhafte Weise miteinander verbinden und sich auch bei den im Wertpapierdruck geforderten hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren und das Sicherheitselement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einer optisch variablen Struktur, die ein Individualisierungskennzeichen enthält, die Verfahrensschritte:

a) Versehen eines Substrats mit einer Markierungsstruktur mit einer Mehrzahl flacher Markierungen; und
b) Versehen des Substrats mit einer Reliefstruktur mit einer Mehrzahl erhabener Reliefelemente.

Dabei werden die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur so kombiniert, dass aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Informationen sichtbar sind und das Individualisierungskennzeichen wird in zumindest einem der Arbeitsschritte a) oder b) mit einem berührungslosen Verfahren oder einem Druckverfahren ohne feste Druckform erzeugt.
Druckverfahren ohne feste Druckform werden auch als Non-Impact-Druckverfahren oder NIP-Verfahren bezeichnet. Dabei beruht die Benennung "Non-Impact" auf einer Abgrenzung zu früher üblichen "Impact-Druckern", bei denen eine Type oder Nadeln durch Aufschlag die Information auf das Papier gebracht hat. Derartige Systeme wurden vielfach durch elektrophotographische Verfahren abgelöst, bei denen die Information über einen Laser berührungslos auf einen Zwischenträger übertragen wird, das dort gespeicherte latente Ladungsbild mit einem Toner eingefärbt und dann auf das Papier übertragen wird. Auch bei den NIP-Verfahren besteht daher beim Druck ein Kontakt zwischen den Informationsfarbträger und dem Papier, die Information wird jedoch nicht per Schlag ("impact") übertragen (siehe Handbuch der Printmedien, Hrsg: Helmut Kipphan, Springer, 2000, S. 709). Zu den Druckverfahren ohne feste Druckform zählen insbesondere Elektrophotographie, Ionographie, Magnetographie, Ink-Jet-Verfahren und Thermographie (aaO, S.711).
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung werden die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur mit demselben Verfahren in einem Arbeitsschritt erzeugt. Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung werden Markierungsstruktur und Reliefstruktur in getrennten Arbeitsschritten erzeugt, wobei die Markierungsstruktur vor oder nach der Reliefstruktur erzeugt werden kann.
In allen Ausgestaltungen werden als Vorteile eine Platz sparende Verbindung von Sicherheitselement und Individualisierung eines Datenträgers erreicht, sowie eine zusätzliche Sicherheit durch die Möglichkeit der Korrespondenz von Sicherheitselement und anderen Individualisierungen, beispielsweise der Verbindung eines Kippelements mit einer Zifferung auf einer Banknote.
Werden die flachen Markierungen beispielsweise durch Laser-Farbabtrag aus vorgedruckten Flächen erzeugt, lassen sich für diese auch Effektfarben verwenden, die wegen ihrer Pigmentgröße nur im Siebdruck mit relativ hoher Maschenweite aufgebracht werden können und deshalb im Druck keine feine Auflösung in der nötigen Ortsfrequenz zulassen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Farb- und Informations-Kippeffekte miteinander verbinden.
Insbesondere wenn die flachen Markierungen und die Reliefelemente der Reliefstruktur in Rastern der gleichen Ortsfrequenz angelegt werden, ist es nicht nötig, einen schrägen Winkel zwischen den beiden Erzeugungsschritten einzuhalten.
Durch die Erzeugung der Reliefs im Wesentlichen im Substrat des Datenträgers wird auch das Problem des Abriebs von Farbschichten bei der Benutzung verhindert, wie es beispielsweise bei dein aus der Druckschrift DE 692 09185 T2 bekannten Verfahren auftreten kann. Da sich das Relief im Wesentlichen im Substrat befindet, weist es eine bessere Haltbarkeit auch gegen andere mechanische oder chemische Belastungen auf.
Wird die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur mit dem gleichen Gerät in einem Arbeitsgang erzeugt, gibt es darüber hinaus kein Passerproblem zwischen Reliefinformation und Markierungsinformation. Dadurch kann darauf verzichtet werden, die entstandene Kippinformation mehrfach darzustellen.
Das Substrat des Datenträgers ist insbesondere ein beschichtetes oder unbeschichtetes Baumwollpapier oder eine beschichtete oder unbeschichtete Kunststofffolie, insbesondere auf Basis von PVC, Polycarbonat oder PET.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Reliefstruktur in das Substrat geprägt. Die Prägung kann beispielsweise mit einem Prägewerkzeug oder auch im Stichtiefdruck erfolgen. Nach einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung wird das Substrat durch Einwirkung eines Laserstrahls mit der Reliefstruktur versehen. Die Laserparameter zur Erzeugung der Reliefstruktur werden dabei in an sich bekannter Weise auf die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Substrats abgestimmt, wie beispielsweise in den Druckschriften DE 102 47 591 A1 oder DE 32 13 315 A1 beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Die Reliefstruktur wird mit Vorteil in Form eines Rasters ausgebildet, vorzugsweise eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz. Die erhabenen Rasterelemente bilden dabei die "Rasterpunkte" des Rasters. Es versteht sich, dass der Begriff "Rasterpunkt" im in der Drucktechnik üblichen Sinn verstanden wird und nicht einen ausdehnungslosen Punkt im mathematischen Sinne meint. Mögliche Rasteranordnungen umfassen Raster mit einer konstanten Periode (konstante Punktgröße, konstanter Punktabstand), amplitudenmodulierte Raster (variable Punktgröße, konstanter Punktabstand), frequenzmodulierte Raster (konstante Punktgröße, variabler Punktabstand) und nicht-periodische Raster höherer Ordnung, wie etwa im oben genannten Handbuch der Printmedien auf Seiten 44 ff beschrieben. Neben zweidimensionalen Rastern kommen auch eindimensionale Raster (Strichraster) in Betracht. Die "Rasterpunkte" werden in diesem Fall durch linienförmige Rasterelemente gebildet.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante wird das Substrat durch Einwirkung eines Laserstrahls mit der Markierungsstruktur versehen. Die Markierungsstruktur kann dabei in einen Substratkörper, wie etwa ein Baumwollpapier oder eine Kunststofffolie, oder in eine auf dem Substratkörper aufgebrachte Schicht eingebracht werden. Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante wird die Markierungsstruktur auf das Substrat aufgedruckt. Die Markierungsstruktur kann beispielsweise im Ink-Jet-Verfahren oder mit einem mit geringem Druck arbeitenden Digitaldruckverfahren aufgebracht werden. In anderen Ausgestaltungen wird die Markierungsstruktur mit Vorteil im Flachdruck, wie etwa im Offsetverfahren, im Hochdruck, wie etwa im Buchdruck oder im Flexodruckverfahren, im Siebdruck oder ein einem Thermographieverfahren, wie beispielsweise im Thermotransferverfahren, erzeugt.
Wie die Reliefstruktur wird auch die Markierungsstruktur mit Vorteil in Form eines Rasters ausgebildet, vorzugsweise in Form eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, wobei die flachen Markierungen die "Rasterpunkte" des Rasters bilden. Die möglichen Rasteranordnungen sind dabei dieselben wie weiter oben im Zusammenhang mit den Reliefrastern beschrieben.
Die Raster von Reliefstruktur und Markierungsstruktur weisen vorzugsweise die gleiche Ortsfrequenz auf. Es ist jedoch auch möglich, die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur zur Erzeugung von Schwebungs- oder Moiré-Effekten mit leicht unterschiedlichen Ortsfrequenzen auszubilden.
Das Individualisierüngskennzeichen umfasst vorzugsweise Buchstaben, Ziffern oder einen Symbolcode, wie etwa einen Strich- oder Matrixcode.
Das Substrat und/oder die Oberfläche des Sicherheitselements können weitere Sicherheitsstoffe enthalten, die in zumindest einem der Arbeitsschritte a) oder b) aktiviert, freigelegt, bedeckt, teilweise zerstört oder entfernt werden.
Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitselement mit einer optisch variablen Struktur, die eine Markierungsstruktur mit einer Mehrzahl flacher Markierungen und eine Reliefstruktur mit einer Mehrzahl erhabener Reliefelemente enthält, wobei die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur so kombiniert sind, dass aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Informationen sichtbar sind. Die Markierungsstruktur und /oder die Reliefstruktur ist dabei mit einem Individualisierungskennzeichen versehen, das mit einem berührungslosen Verfahren oder einem Druckverfahren ohne feste Druckform erzeugt ist.
Die Reliefelemente der Reliefstruktur und/ oder die flachen Markierungen der Markierungsstruktur sind mit Vorteil in Form eines Rasters, vorzugsweise in Form eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, angeordnet. Wie oben erwähnt, können die Raster der Reliefstruktur und der Markierungsstruktur die gleiche Ortsfrequenz oder, zur Erzeugung von Schwebungs- oder Moiré-Effekten, leicht unterschiedliche Ortsfrequenzen aufweisen.
Die flachen Markierungen sind zweckmäßig zumindest teilweise auf Flanken der Reliefelemente angeordnet, wobei ein Reliefelement und eine auf zumindest einer seiner Flanken angeordnete flache Markierung zusammen ein Strukturelement bilden. Die flachen Markierungen weisen mit Vorteil wenigstens eine farbige Fläche auf. Oft wird es sich anbieten, die flachen Markierungen mit mehreren farbige Flächen auszubilden, die zumindest teilweise auf unterschiedlichen Flanken der Reliefelemente angeordnet sind, so dass der Betrachter aus verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Farbeindrücke gewinnt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die optisch variable Struktur eine Mehrzahl von Strukturelementen (also Reliefelemente mit auf zumindest einer ihrer Flanken angeordneten flachen Markierungen), die ein mehrfarbiges Bildmotiv darstellen, dessen visueller Eindruck bei Änderung des Betrachtungswinkels variiert.
Das Individualisierungskennzeichen kann dabei Buchstaben, Ziffern oder einen Symbolcode, wie etwa einen Strich- oder Matrixcode, umfassen. Es kann auch mehrere Bestandteile aufweisen, die nur unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln erkennbar sind. Beispielsweise kann das Individualisierungskennzeichen eine Ziffer darstellen, die je nach Betrachtungswinkeln in einer anderen Farbe erscheint, oder es kann zwei oder mehr verschiedene Symbole enthalten, die jeweils aus unterschiedlichen Richtungen erkennbar sind.
Die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur können auf einem ein- oder mehrschichtigen Substrat angeordnet sein, oder auf einem Substrat, das ein- oder mehrschichtig beschichtet, bedruckt, beklebt, kaschiert oder laminiert ist.
Das Substrat und/oder die Oberfläche des Sicherheitselements können auch weitere, insbesondere maschinenlesbare Sicherheitsmerkmale aufweisen, um die Fälschungssicherheit weiter zu erhöhen.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung sind die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur mit einer oder mehreren weiteren Schichten kombiniert, die ein bei senkrechter Betrachtung visuell erkennbares Muster oder Bild darstellen.
Die erhabenen Reliefelemente der Reliefstruktur können mit Vorteil auch taktil erfassbar ausgebildet sein. Die Höhe dieser fühlbaren Markierung über der Oberfläche kann durch die Wahl der Laserparameter, des Substratmaterials und der Relativgeschwindigkeit von Laserstrahl und Substrat bei der Laserbeschriftung in weitem Rahmen variiert werden. Typischerweise wird eine Höhe zwischen 30 µm und etwa 100 µm gewählt.
Die Reliefstruktur kann insbesondere eine Mehrzahl nicht-linienförmiger Reliefelemente enthalten, wobei mit Vorteil zumindest ein Teil der nicht-linienförmigen Reliefelemente im Wesentlichen die Form eines Tetraeders, eines Kugelabschnittes, eines Pyramidenstumpfes, eines Kegelstumpfes, eines Zylinderabschnitts, eines Torusabschnitts, eines Ovals, eines Tropfens oder einer Pyramide aufweist.
Um Passerschwankungen auszugleichen, kann die Reliefstruktur in Teilbereiche unterteilt sein, in denen unterschiedliche Teilreliefstrukturen angeordnet sind. Insbesondere können die Teilreliefstrukturen jeweils ein Raster derselben Rasterweite bilden und die Raster der Teilreliefstrukturen in wenigstens zwei aneinander grenzenden Teilbereichen um einen Bruchteil der Rasterweite, insbesondere um etwa ein Drittel der Rasterweite, versetzt angeordnet sein.
Die Erfindung enthält ferner einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:

Fig.1: eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Si- cherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin- dung,
Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig.1,
Fig. 3: einen Ausschnitt nur der Reliefstruktur des Sicherheitselements der Fig. 1 in Aufsicht,
Fig. 4: einen Ausschnitt nur der Markierungsstruktur des Sicherheits- elements der Fig.1 in Aufsicht,
Fig. 5: die Kombination der Reliefstruktur der Fig. 3 und der Markie- rungsstruktur der Fig. 4,
Fig. 6: eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement nach einem Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 7: eine Darstellung wie in Fig. 5 für ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8: einen Ausschnitt nur der Markierungsstruktur eines Sicher- heitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
Fig. 9: einen Ausschnitt nur der Reliefstruktur des Sicherheitsele- ments der Fig. 8,
Fig. 10: die Kombination der Markierungsstruktur der Fig. 8 und der Reliefstruktur der Fig. 9,
Fig.11: in (a) und (b) schematische Aufsichten auf die Grundraster von Sicherheitselementen nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Fig. 12: eine schematische Aufsicht auf das Grundraster eines weiteren erfindungsgemäßen Sicherheitselements,
Fig. 13: ein Sicherheitselement nach noch einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) den Bildeindruck bei senkrechter Betrachtung (b) zeigt, und (c) den Bildeindruck bei Betrachtung aus schrägem Winkel (d) darstellt, und
Fig. 14: eine Weiterentwicklung des Sicherheitselements von Fig. 12.

Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12, das im Druckbildbereich 14 der Banknote angeordnet ist. Das Sicherheitselement 12 enthält eine optisch variable Struktur, die dem Betrachter unter verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Informationen darbietet und so einen Kippeffekt zeigt. Derartige Sicherheitselemente werden oft bei Banknoten und anderen geldwerten Dokumenten eingesetzt, da der Kippeffekt zwar vom Betrachter leicht visuell erkannt und überprüft werden kann, er aber gerade wegen der Richtungsabhängigkeit des visuellen Eindrucks mit heutigen Kopiergeräten, die die optisch variable Struktur aus lediglich einer Blickrichtung wiedergeben, nicht reproduziert werden kann.
Die optisch variable Struktur des Sicherheitselements 12 weist darüber hinaus ein Individualisierungskennzeichen auf, das charakteristisch für den individuellen Datenträger ist. Dabei kann es sich bei Banknoten beispielsweise um die gesamte oder einen Teil der Seriennummer handeln, bei Ausweisdokumenten kann die Individualisierung personenbezogene Daten oder ein Portrait enthalten. Um dieses Individualisierungskennzeichen in die optisch variable Struktur integrieren zu können, wird dieses, wie nachfolgend im Detail erläutert, bei zumindest einem der Arbeitsschritte zur Erzeugung der optisch variablen Struktur mit einem berührungslosen Verfahren oder einem Druckverfahren ohne feste Druckform erzeugt.
Zunächst wird der grundlegende Aufbau der optisch variablen Struktur des Sicherheitselements 12 mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 näher erläutert, wobei Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II-II von Fig. 1 zeigt. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt nur der Reliefstruktur des Sicherheitselements 12 in Aufsicht, Fig. 4 einen Ausschnitt nur der Markierungsstruktur des Sicherheitselements 12 in Aufsicht und Fig. 5 zeigt die Kombination der Reliefstruktur der Fig. 3 mit der Markierungsstruktur der Fig. 4.
Wie am besten in der Darstellung der Fig. 2 zu erkennen, weist die optisch variable Struktur 20 eine Mehrzahl von erhabenen Reliefelementen 22 auf, die beispielsweise durch Prägen der Banknote 10 erzeugt werden können. Wird die Banknote mit einem Prägewerkzeug mechanisch verformt, so zeigt die Unterseite der Banknote entsprechende negative Verformungen, die jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich und daher in den Figuren nicht dargestellt sind. Werden die Reliefelemente auf andere Weise, beispielsweise durch Einwirkung eines Laserstrahls auf das Substratmaterial, erzeugt, so entstehen in der Regel keine entsprechenden Verformungen auf der Banknotenrückseite.
Die optisch variable Struktur 20 enthält weiter eine Markierungsstruktur mit einer Mehrzahl flacher Markierungen 24, 26, die auf verschiedenen Flanken der Reliefelemente 22 angeordnet sind und dem Sicherheitselement so ein je nach Betrachtungsrichtung unterschiedliches Erscheinungsbild verleihen.
Die Figuren 3 und 4 zeigen zur Illustration einen Ausschnitt der Reliefstruktur und der Markierungsstruktur in Aufsicht, wobei das gestrichelt einzeichnete Quadratraster nur der übersichtlicheren Darstellung dient. Sowohl die Reliefelemente 22 als auch die flachen Markierungen 24, 26 sind in einem Raster mit konstanter Ortsfrequenz angeordnet, dessen horizontale und vertikale Rasterweite durch Werte x bzw. y gegeben sind. Im Ausführungsbeispiel ist ein Quadratraster mit x = y dargestellt.
Wie in Fig. 4 zu erkennen, ist die Ortsfrequenz der Markierungsstruktur auf einen gedachten Referenzpunkt 28 im Zentrum jedes Rasterquadrats bezogen. Die flachen Markierungen 24, 26 selbst können verschiedene Positionen innerhalb der Rasterquadrate einnehmen, um auf verschiedenen Flanken der Reliefelemente liegen zu kommen. Wird beispielsweise die Markierungsstruktur der Fig. 4 mit der Reliefstruktur der Fig. 3 kombiniert, so kommen die flachen Markierungen 24 und 26 auf gegenüberliegenden Flanken der Reliefelemente 22 zu liegen, wie in den Figuren 2 und 5 gezeigt. Jeweils ein Reliefelement 22 bildet zusammen mit der auf einer seiner Flanken angeordneten flachen Markierung 24 oder 26 ein Strukturelement 32, wobei die Strukturelemente 32 als kleinste Einheiten die Pixel der von der optisch variablen Struktur insgesamt dargestellten, gerasterten Information bilden.
Bei Betrachtung aus einer ersten Betrachtungsrichtung 30 (Fig. 2) bestimmen vor allem die Markierungen 24 den Bildeindruck, während die Markierungen 26 kaum oder gar nicht sichtbar sind. Bei Betrachtung der Struktur aus einer gegenüberliegenden Betrachtungsrichtung bestimmen dagegen vor allem die Markierungen 26 den Bildeindruck, während die Markierungen 24 kaum oder gar nicht beitragen. Durch geeignete Anordnung der Markierungen 24 und 26 kann so ein Individualisierungskennzeichen mit Kippeffekt in die optisch variable Struktur 20 des Sicherheitselements 12 integriert werden.
Nachfolgend werden einige konkrete Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei zunächst anhand der Figuren 2 bis 10 Ausführungsformen beschrieben werden, bei denen die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur in getrennten Arbeitsschritten erzeugt werden.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das nunmehr vor allem mit Bezug auf die Darstellung der Figuren 2 und 6 näher erläutert wird, ist die individuelle Information durch Farbänderung oder Farbentfernung in Reliefstrukturen eingebracht, die mit oder ohne flächige Farbschichten in Substrate geprägt wurden.
Dazu wird zunächst auf ein Substrat 40 eine Laser absorbierende, beispielsweise schwarze Farbschicht 42 aufgedruckt, die in einem späteren Arbeitsschritt durch die Einwirkung von Laserstrahlung lokal abgetragen oder modifiziert werden kann, so dass am Ort der Laserbeaufschlagung eine lokale Farbänderung entsteht.
Dann werden in das bedruckte Substrat Reliefstrukturen geprägt, im Ausführungsbeispiel in Form eines regelmäßigen Noppenreliefs 22, wie in Figuren 2 und 3 gezeigt: Das bedruckte und geprägte Substrat wird dann zur Erzeugung der flachen Markierungen mit Laserstrahlung gemäß einer vorgegebenen Punktrastervorlage beaufschlagt, wobei die Referenzpunkte der Punktrastervorlage dieselben Rasterweiten x und y wie das Noppenrelief 22 aufweisen.
Im einfachsten Fall wird durch die Laserbeaufschlagung die schwarze Farbschicht 42 lokal abgetragen, so dass an den markierten Stellen 22, 24 die weiβe Untergrundschicht des Substrats hervortritt, wie in Fig. 2 gezeigt. Unter der Laser absorbierenden Farbschicht 42 kann auch eine andersfarbige, nichtabsorbierende Farbschicht angeordnet sein, die durch die Laserbeaufschlagung lokal freigelegt wird. In weiteren Ausgestaltungen kann durch die .Laserstrahlung auch ohne Abtragung eine lokale Farbänderung in der Farbschicht 42 induziert werden. Beispielsweise kann die Farbschicht ein Farbgemisch mit einer die Laserstrahlung absorbierenden Gemischkomponente und einer für die Laserstrahlung transparenten Gemischkomponente aufweisen, wobei die absorbierende Gemischkomponente unter der Einwirkung der Laserstrahlung gebleicht, verdampft, in ihren Reflexionseigenschaften verändert oder durch eine chemische Reaktion in ein Material mit anderen optischen Eigenschaften umgewandelt werden kann, so dass visuell erkennbare flache Markierungen entstehen.
Es versteht sich, dass die flachen Markierungen der Punktrastervorlage, um eine Information darstellen zu können, nicht alle im Referenzpunkt angeordnet sind. Vielmehr ist, wie in Fig. 6 gezeigt, eine erste Untergruppe 46 der flachen Markierungen vom Referenzpunkt aus um (+x/4, +y/4), also nach rechts oben verschoben, während eine zweite Untergruppe 48 der flachen Markierungen vom Referenzpunkt aus um (-x/4, -y/4), also nach links unten verschoben ist. Die erste und zweite Untergruppe flacher Markierungen kommen somit auf gegenüberliegenden Flanken der Reliefelemente 22 zu liegen. Der klareren Darstellung halber sind in Fig. 6 die mit der schwarzen Farbschicht 42 bedruckten Reliefelemente 22 ungefüllt dargestellt, während die flachen Markierungen 22, 24, in denen die Farbbeschichtung abgetragen ist, und die damit für den Betrachter hell erscheinen, in der schematischen Darstellung der Fig. 6 gefüllt dargestellt sind.
Die erste und zweite Untergruppe flacher Markierungen 46, 48 bilden zusammen die Information, die der optisch variablen Struktur durch die Laserung als individuelle Kennzeichen eingeschrieben wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bilden die beiden Untergruppen 46, 48 zusammen die Ziffer "5". Bei Betrachtung aus Richtung 50 blickt der Betrachter vor allem auf die hellen Markierungen 26 der ersten Untergruppe 46, während die Markierungen 24 der zweiten Untergruppe 48 auf der dem Betrachter abgewandeten Flanke der Reliefelemente 22 liegen. Die Ziffer "5" erscheint daher aus dieser Richtung dunkel vor hellem Hintergrund.
Bei Betrachtung aus Richtung 52 blickt der Betrachter dagegen auf die hellen Markierungen 24 der zweiten Untergruppe 48, während die Markierungen 26 der ersten Untergruppe 46 auf der dem Betrachter abgewandeten Flanke der Reliefelemente 22 liegen, so dass die Ziffer "5" aus Richtung 52 hell vor einem dunklen Hintergrund erscheint. Dieser Kontrastwechsel tritt beim Kippen des Sicherheitselements auffällig in Erscheinung. Es versteht sich, dass je nach Form der Relief elemente 22 und der relativen Anordnung der Markierungen 24, 26 zum Referenzpunkt 28 auch andere ausgezeichnete Betrachtungsrichtungen gewählt werden können.
Da bei der Passerung einer Druckmaschine damit gerechnet werden muss, dass die gelaserten Markierungen 24, 26 auch auf der Mitte der Noppen 22 und im Tal zwischen den Noppen 22 landen können und so kein gut sichtbarer Kippeffekt entsteht, können mehrere gleichartige Felder mit Reliefstrukturen angelegt werden, in denen das gelaserte Punktraster jeweils um beispielsweise 1/3 der Rasterweiten verschoben ist. Genauso könnte auch das vorgeprägte Noppenraster diese Verschiebungen in unterschiedlichen Feldern aufweisen.
Die Anbringung der flachen Markierung 24, 26 an der richtigen Stelle kann unterstützt werden, indem das Substrat 40 passend zu der Reliefstruktur 22 beschichtet ist, so dass beispielsweise bestimmte Stellen Farbe annehmen, andere nicht. Wird die Markierung mithilfe von Laserbeschriftem ausgeführt, kann die Beschichtung vorteilhaft so angebracht sein, dass bestimmte Stellen Laserstrahlung bei einem bestimmten Parametersatz (beispielsweise aus Energie und/oder Wellenlänge und/oder Pulslänge) absorbieren und so eine Farbänderung erfahren, andere Stellen aber nur bei einem anderen Parametersatz.
Eventuelle Passerprobleme können auch verringert werden, in dem die Position des vorgegebenen Rasters durch geeignete messtechnische Maßnahmen ermittelt wird. Dazu können beispielsweise Passmarken mit dem Relief gebenden Arbeitsgang mit eingebracht werden, die anschließend vor dem Aufbringen der flachen Markierungen 24, 26 von geeigneten Sensoren ausgelesen werden, oder es kann industrielle Bildverarbeitung eingesetzt werden, um die Lage des vorgegebenen Reliefs 22 zu ermitteln. Da berührungslose und/oder digitale Druckverfahren ohne feste Vorlage arbeiten können, kann nicht nur der Inhalt sondern auch die Position der flachen Markierung kurz vor dem Aufbringen festgelegt werden und so an die tatsächliche Position des Reliefs angepasst werden.
Genauso kann die aufzubringende Information auf Daten beruhen, die erst während des Transportes des Substrates 40 von diesem abgelesen werden, und dann korrespondierend zu dieser Information aufgebracht werden. So kann beispielsweise die Seriennummer einer Banknote vor der Laserung eingelesen werden und dann die Endziffer als Information in die Noppen 22 gelasert werden. Das Gleiche gilt beispielsweise für Personalisierungsdaten von Ausweisdokumenten, die erst eingelesen und dann z. B. teilweise in ein Kippbild eingearbeitet werden.
Die Information kann auch dadurch entstehen, dass die gelaserten Punkte unterschiedliche Größe oder Form aufweisen oder zu Strichen zusammengezogen werden. Sie kann beispielsweise durch Farbentfernung, Farbaufhellung oder eine Änderung des Farbeindrucks entstehen, wobei all diese Varianten in der vorliegenden Beschreibung unter dem Begriff "Farbänderung" subsumiert werden.
An Stelle der Laserung kann auch das Ink-Jet-Verfahren oder ein anderes Digitaldruckverfahren treten, das mit so geringem Druck arbeitet, dass die Reliefstrukturen nicht zerstört werden. Normalerweise werden dadurch dunkle Strukturen auf hellem Substrat mit Prägung erzeugt.
Die Reihenfolge der Arbeitsschritte kann auch umgekehrt werden. Typischerweise ist jedoch die beschriebene Reihenfolge bevorzugt, da dann die Individualisierung als letzter Druckgang erfolgt.
Die Reliefelemente 22 können auch an zwei oder mehr verschiedenen Stellen mit Markierungen 24, 26 versehen werden, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 gezeigt. In diesem Fall entstehen je nach Blickwinkel unterschiedliche Bilder. Beispielsweise kann ein erstes Symbol, etwa eine Ziffer, aus Markierungspunkten 24 zusammengesetzt werden, die links unten auf den Reliefelementen 22 erscheinen. Ein zweites Symbol, etwa ein Buchstabe, wird aus Markierungspunkten 26 zusammengesetzt, die rechts oben auf den Reliefelementen 22 erscheinen. Je nach Blickwinkel wird dann das erste oder zweite Symbol wahrgenommen.
Das Vorgehen bei einem Strichrelief, also einer Reliefstruktur mit linienförmigen Reliefelementen, verläuft analog: In die vorgedruckte Farbe wird ein Strichmuster geprägt, das parallele Flanken aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die flachen Markierungen werden dann so eingebracht, dass Striche entstehen, die auf den Flanken landen. Unterschiedliche Informationen können beispielsweise dadurch dargestellt werden, dass das Strichraster um den halben Abstand des vorgeprägten Reliefrasters verschoben wird.
Die vorgedruckte Farbe kann auch als Siebdruckfarbe ausgeführt werden, die Merkmals- oder Effektpigmente enthält. Wesentlich ist für die vorliegende Ausgestaltung nur, dass diese Farbe sich mithilfe des Lasers bearbeiten lässt. Auf diese Weise kann die für Kippelemente nötige Auflösung erreicht werden, auch wenn für den Druck Siebe mit großer Maschenweite eingesetzt werden müssen, um der höheren Pigmentgröße Rechnung zu tragen.
Eine andere Möglichkeit, die individuelle Information in die optisch variable Struktur einzubringen, besteht darin, die Reliefstrukturen berührungslos in bereits mit flachen Markierungen versehene Substrate einzubringen, wie nunmehr mit Bezug auf die Figuren 8 bis 10 beschrieben.
Zunächst wird bei diesen Ausgestaltungen ein Substrat in regelmäßigen Abständen einer bestimmten Ortsfrequenz mit flachen Markierungen, beispielsweise in Form verschiedenfarbiger Kreise 60 versehen, wie in Fig. 8 gezeigt. Dafür können alle herkömmlichen Druckverfahren geeigneter Auflösung eingesetzt werden.
Dann wird in dem Substrat durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung eine Reliefstruktur mit erhabenen Reliefelementen 62, 64 erzeugt, wie in Fig. 9 dargestellt. Die Rasterweiten x, y der Reliefstruktur sind im Ausführungsbeispiel identisch zu den Rasterweiten x, y der Markierungsstruktur gewählt. Die Laserparameter zur Erzeugung der Reliefstruktur werden dabei auf die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Substrats abgestimmt, wobei für Details der an sich bekannten Verfahren auf die Druckschriften DE 102 47 591 A1 oder DE 32 13 315 A1 verwiesen wird. Darüber hinaus werden die Laserparameter und die Eigenschaften der für die flachen Markierungen verwendeten Druckfarben so aufeinander abgestimmt, dass die eingesetzten Druckfarben die Laserstrahlung nicht oder nur gering absorbieren, so dass sie durch die Laserstrahlung nicht oder nur gering verändert oder entfernt werden.
Um die Information darstellen zu können, enthält die Reliefstruktur bei diesem Ausführungsbeispiel eine erste und zweite Untergruppe von Reliefelementen 62 bzw. 64, die gegeneinander um eine halbe Rasterweite versetzt sind. Je nachdem, welche der farbigen Kreise 60 wo auf den Reliefelementen 62, 64 landen, ergeben sich für den Betrachter aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Farbeindrücke, wie anhand von Fig.10 illustriert. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 5 können die beiden Untergruppen der Reliefelemente 62, 64 die Form des gewünschten Individualisierungskennzeichens, beispielsweise einer Ziffer, eines Buchstabens oder eines anderen Symbols, darstellen. Die Ausschnitte der Figuren 8 bis 10 zeigen beispielsweise einen Teil einer optisch farbvariablen Darstellung einer Ziffer "5".
Auch bei dieser Ausgestaltung gilt, dass bei normaler Passerung mithilfe einer Druckmaschine damit gerechnet werden muss, dass die gedruckten Punkte 60 auch auf der Mitte der Noppen 64, 66 und im Tal zwischen den Noppen landen können und so kein gut sichtbarer Kippeffekt entsteht. Deshalb können mehrere gleiche oder ähnliche Felder angelegt werden, in denen das gelaserte Noppenraster beispielsweise jeweils um 1/3 der Rasterweiten in verschiedenen Richtungen verschoben ist. Genauso könnte auch das vorgedruckte Punktraster 60 diese Verschiebungen in unterschiedlichen Feldern aufweisen.
Die eingeschriebene individuelle Information kann auch dadurch entstehen, dass die gelaserten Noppen beispielsweise unterschiedliche Größe oder Form aufweisen oder z. B. zu Strichen oder "Würmern" zusammengezogen werden. Die vorgedruckten Punkte 60 können auch an zwei oder mehr verschiedenen Stellen mit Noppen versehen werden, so dass je nach Blickwinkel unterschiedliche Bilder entstehen. So kann z. B. eine Zahl aus Noppen zusammengesetzt werden, die links unten unter den Punkten erscheinen, eine weitere aus Noppen, die rechts oben erscheinen. Je nach Blickwinkel wird dann die eine oder die andere Zahl wahrgenommen.
Das Vorgehen bei einem Strichrelief ist wieder ähnlich: Hier wird in die vorgedruckten Striche ein Strichmuster fühlbar eingebracht, das parallele Flanken aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die flachen Markierungen liegen dann auf den Flanken dieses Reliefs. Unterschiedliche Informationen werden dargestellt, indem das Relief z. B. um den halben Abstand des vorgedruckten Strichrasters verschoben wird.
Die individuelle Information kann in weiteren Ausgestaltungen der Erfindung auch in Form einer Farb- oder Reliefänderung an bereits vorhandenen Kippbildern erzeugt werden. Dabei wird zunächst ein herkömmliches Kippbild nach dem Stand der Technik hergestellt und das Individualisierungskennzeichen wird dann durch ein berührungsloses und/ oder ein digitales Verfahren in Gestalt einer informationshaltigen Markierungsstruktur (wie etwa bei Fig. 2 bis 7) oder in Gestalt einer informationshaltigen Reliefstruktur (wie etwa bei Fig. 8 bis 10) erzeugt. Dadurch entsteht innerhalb des vorgegebenen Kippbildes eine zusätzliche Information, die einen eigenen Kippeffekt erzeugt.
Grundsätzlich kann die eingeschriebene, insbesondere eingelaserte Information auch hier durch Farbänderung (Farbentfernung, -aufhellung oder einer Änderung des Farbeindrucks) entstehen. Die Information kann auch dadurch entstehen, dass andere Formen als Punkte bzw. Striche gelasert werden oder unterschiedliche Größen bzw. Strichstärken verwendet werden.
Eine Variante der Erfindung entsteht, wenn vor den informationsführenden Druckgängen eine oder mehrere weitere Schichten vorgedruckt werden. Dann kann entweder diese Schicht geändert werden und dabei oben liegende Schichten mit beeinflusst werden oder sie kann freigelegt werden, je nachdem welche der Schichten absorbierend ist. Befinden sich weitere Schichten darunter, können diese freigelegt werden. Eine der Schichten kann auch eine Merkmalsfarbe enthalten, die nur mit technischen Hilfsmitteln gesehen oder detektiert werden kann und durch die Laserung beeinflusst oder freigelegt wird.
Bei den weiteren, nunmehr mit Bezug auf die Figuren 11 bis 14 beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur mithilfe des gleichen berührungslosen Verfahrens, insbesondere mittels Laserbeaufschlagung, erzeugt, so dass Passerprobleme inhärent vermieden werden. Die individuelle Information kann dabei durch die Reliefstruktur oder die Markierungsstruktur dargestellt sein.
Bei ersten Ausführungsbeispielen dieser Erfindungsvariante wird durch Beaufschlagung von beschichteten Substraten jeweils eine Reliefstruktur in dem Substrat erzeugt. Die Beschichtung ist dabei so gewählt, dass durch die Laserstrahlung im selben Arbeitsgang eine Farbänderung (Farbentfernung, -aufhellung, -bleichung) erzeugt werden kann.
In das beschichtete Substrat können zuerst die Reliefstrukturen und dann die flachen Markierungen oder umgekehrt eingebracht werden, je nachdem wie es verfahrenstechnisch vorteilhaft erscheint. Zumeist wird es sich anbieten, die flachen Markierungen zuerst einzubringen. Die Anordnung der beiden Anteile an dem entstehenden Kippbild kann dabei mit den oben beschriebenen Abbildungen und Beispielen übereinstimmen, so dass die flachen Markierungen aus Punkten bestehen, die auf den Flanken Relief bildender Noppen erscheinen.
Der Informationsgehalt kann entweder in der Anordnung der flachen Markierungen oder in der Anordnung der Reliefelemente liegen. Auch bei dieser Erfindungsvariante ist es möglich, verschiedene Informationen aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar zu machen, indem die flachen Markierungen für jede unterschiedliche Information auf unterschiedlichen Stellen des Reliefs zu liegen kommen. Auch können Effektfarben als Untergrund verwendet werden.
Die Grundraster können dabei horizontal und vertikal ausgerichtet sein, wie in Fig. 11(a) gezeigt, in der das Bezugszeichen 70 die Reliefelemente und das Bezugszeichen 72 die flachen Markierungen bezeichnet. Die Rasterweite kann dabei beispielsweise x = y = 0,5 mm betragen. Für die Gestaltungen der Fig.11(a) muss das Muster "über Eck" gekippt werden, um die unterschiedlichen Zustände zu betrachten, wie durch die Pfeile 74 angedeutet. Soll das Muster, wie vielleicht vom Betrachter unwillkürlich ausgeführt, von oben nach unten vertikal gekippt werden können, ist es von Vorteil, das Grundraster um 45° gedreht anzuordnen, wie in Fig.11(b) dargestellt. Die Anordnung der Information "über Eck", also auf der Diagonalen, hat den Vorteil, dass mehr Platz für die darzustellende Information zur Verfügung steht.
Natürlich sind auch andere regelmäßige Anordnungen der Reliefelemente 70 bzw. der flachen Markierungen 72 möglich, insbesondere solche, bei denen das Raster in einer der beiden Hauptrichtungen gestreckt oder gestaucht ist.
Es kann auch vorteilhaft sein, in den vorgedruckten Untergrund durch feine Strukturen oder leicht unterschiedliche Farben eine Graphik, ein Bild oder ein Muster einzubringen, das in der Aufsicht sichtbar ist und das Auge des Betrachters von der im Kippbild verborgenen Information ablenkt. Erst beim Kippen wird dann die eingebrachte Individualisierungsinformation deutlich.
Da die Erzeugung der Reliefelemente mittels Laser mit einer Entfernung der Farbe einhergeht, erweitert das Reliefelement jeweils die aufgehellte Stelle. Es können auch Hilfsstoffe im Substrat eingesetzt werden, die die Reliefbildung unterstützen; in diesem Fall wird dafür eine niedrigere Energie eingesetzt werden können, die zu einem weniger ausgedehnten Farbabtrag führt, so dass die für die flache Markierung eingesetzte Fläche einen größeren Anteil an dem gesamten Farbabtrag erhält und die in der flachen Markierung enthaltene Information besser sichtbar wird.
Die Höhe, die Ausdehnung und die Helligkeit der Reliefelemente 70 und die Ausdehnung und die Helligkeit der flachen Markierungen 72 können auch so variiert werden, dass nach Art eines autotypischen Rasters (d.h. gleicher Abstand der Rasterpunkte bei unterschiedlicher Punktgröße) ein Rasterbild entsteht. Auf diese Weise wird der Betrachter in Aufsicht nur das Rasterbild wahrnehmen, beim Kippen allerdings zeigt sich eine weitere Information.
Auch bei einem weiteren, mit Bezug auf Fig. 12 erläuterten Ausführungsbeispiel kann erreicht werden, dass die eingeschriebene individuelle Information in Aufsicht zunächst nicht oder nur schwer sichtbar erscheint. Dazu werden die Laserparameter so gewählt, dass die Reliefstruktur 70 und die flache Markierungsstruktur in dem beschichteten Substrat den gleichen oder einen zumindest ähnlichen Grauwert aufweisen. Dann werden in bestimmten Bereichen 76 die Anordnung der Reliefelemente 70 und der flachen Markierungen 72 miteinander vertauscht. Unter schrägem Blickwinkel lassen sich dann Informationen erkennen, die je nach Blick- und Lichteinfallswinkel hell auf dunklem Untergrund oder dunkel auf hellem Untergrund erscheinen.
Die beiden letztgenannten Ansätze können auch miteinander kombiniert werden, wie nunmehr mit Bezug auf Fig. 13 erläutert. Bei dem dort gezeigten Portrait 80 sind die Reliefelemente und die flachen Markierungen jeweils in einem konstanten Raster angeordnet. Der unterschiedliche Helligkeitseindruck entsteht lediglich durch eine Variation von Höhe, Ausdehnung und Helligkeit der Reliefelemente und von Ausdehnung und Helligkeit der flachen Markierungen. Im Bereich 82, dessen Umriss eine individuelle Information, im Ausführungsbeispiel die Ziffer "5", darstellt, ist die Anordnung der Reliefelemente und der flachen Markierungen miteinander vertauscht, wie in Fig. 12 gezeigt.
Bei Betrachtung des Portraits 80 aus der senkrechten Betrachtungsrichtung 84 (Fig. 13(b)) ist diese Vertauschung nicht zu erkennen, da die vertauschten und unvertauschten Anordnungen aus dieser Betrachtungsrichtung denselben Helligkeitseindruck erzeugen. Der Bildeindruck entspricht somit der Darstellung der Fig.13(a). Wird das Portrait 80 dagegen gekippt und aus schrägem Winkel 86 betrachtet (Fig. 13(d)), so hebt sich der Bereich 82 je nach Betrachtungsrichtung hell oder dunkel von seiner Umgebung ab und die eingeschriebene Individualinformation wird erkennbar, wie in Fig. 13(c) schematisch dargestellt.
Die beschriebenen Ausgestaltungen können so erweitert werden, dass die optische variable Struktur zusätzliche Informationen enthält, die beispielsweise in horizontaler Kipprichtung erkennbar sind. Fig.14 zeigt eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels der Fig. 12, also eine Reliefstruktur mit Reliefelementen 70 und eine Markierungsstruktur mit flachen Markierungen 72, wobei die Anordnung der Reliefelemente 70 und der flachen Markierungen 72 in bestimmten Bereichen 76 miteinander vertauscht ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 sind senkrecht zur Verbindungslinie der Reliefelemente und der flachen Markierungen zusätzliche Markierungen 78 vorgesehen, die eine weitere Information enthalten können.
Diese weitere Information liegt außerhalb der Flanken der Reliefelemente 70 und ist daher bereits bei senkrechter Betrachtung gut zu erkennen. Die weitere Information kann daher dazu genutzt werden, Bildinhalte vor allem in der Aufsicht darzustellen, die das Auge des Betrachters von der eigentlichen Kippinformation zunächst ablenken.
In anderen Ausführungsbeispielen können die zusätzlichen Markierungen 78 auch nur an bestimmten Stellen angebracht sein oder an bestimmten Stellen verstärkt sein. Es ist auch möglich, die zusätzlichen Markierungen 78 und das Kippbild 70, 72 so anzuordnen, dass sich diese ergänzen.
Die zusätzlichen Markierungen 78 können auch genutzt werden, um die Gesamterscheinung eines Sicherheitselementes aufzuhellen oder die Grauwerte von flachen Markierungen und Reliefelementen weiter aneinander anzugleichen. Dazu können Größe und Farbabtrag dieser zusätzlichen Markierungen entsprechend eingestellt werden.
Der beim Kippen entstehende Kontrast lässt sich verbessern, wenn der Flächenanteil der hellen Markierungen (flach und Relief) an den Helligkeitseindruck der Gesamtfläche angepasst wird. Für eine technische Beschreibung und Vergleichsmessung wird die Helligkeit in Graustufen beschrieben. Der so genannte Einfache Kontrast wird also aus dem Verhältnis aus Graustufe der hellen Punkte (G_h) zur mittleren Graustufe der Gesamtfläche (G_m) gebildet: $K = G_{h} / G_{m} .$
Wie man sofort sieht, wird dieses Verhältnis umso besser, je dunkler der Gesamteindruck der Fläche und je kleiner damit G_m ist.
Das Gleiche gilt für den so genannten Weber-Kontrast, der durch $K_{w} = (G_{h} - G_{m}) / G_{m}$
gegeben ist, und bei den hier vorliegenden Grauwerten auch für die Modulation $K_{M} = (G_{h} - G_{m}) / (G_{h} + G_{m}) .$
Es ist also vorteilhaft, die einzelnen Markierungsstellen in einer niedrigeren Ortsfrequenz zu verteilen, da dadurch der Helligkeitseindruck der Gesamtfläche gesenkt wird. Dennoch muss bei der Optimierung des Kontrastes auch darauf geachtet werden, dass beim Kippen für die hell werdenden Bildbestandteile eine ausreichende Flächendeckung nötig ist und dass der Bildzusammenhang durch zu weit voneinander entfernte Bildpunkte nicht verloren geht. Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, liegen bevorzugte Rasterweiten zwischen etwa 0,4 mm und 1,2 mm, wobei der Bereich zwischen 0,5 mm und 1 mm besonders bevorzugt ist.
Genauso kann die Gesamthelligkeit gesenkt werden, indem für die Untergrundfarbe ein möglichst dunkler Farbton mit möglichst hoher Sättigung eingesetzt wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, das im Sicherheitsdruck verwendete Verfahren des Stichtiefdrucks einzusetzen, das aufgrund der hohen Schichtdicken eine gute Sättigung ermöglicht. Da es mit herkömmlich hergestellten Stichtiefdruckplatten verfahrensbedingt problematisch ist, Flächen zu drucken, werden dazu Verfahren bevorzugt, die eine kleinräumige Strukturierung auch von tiefer liegenden Flächen erlauben und auf diese Weise definierte Farbfangraster erzeugen, wie beispielsweise in den Druckschriften DE 100 44 711 A1 oder DE 198 45 440 A1 beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Anstatt das Substrat mit einer laserempfindlichen Schicht zu beschichten, können auch Substrate verwendet werden, die auf die Laserbeaufschlagung mit Schwärzung oder Einfärbung reagieren. Auch bei dieser Erfindungsvariante steht die Reihenfolge der Erzeugung der beiden Anteile Relief und flache Markierung frei. Die Anordnung der beiden Anteile kann beispielsweise wieder den oben gezeigten Abbildungen entsprechen.
Dem Substrat können Zusatzstoffe beigemischt sein, die die Relieferzeugung unterstützen. Gleichzeitig können mit großem Vorteil Farbstoffe oder Pigmente eingesetzt werden, die bei unterschiedlicher Leistungs- bzw. Energiedichte des Lasers einen unterschiedlichen Farbumschlag erscheinen lassen, oder solche, die dies in Abhängigkeit von anderen Laserparametern, wie etwa Wellenlänge oder Pulsdauer etc., tun.
Vorteilhaft sind auch Substrate, die schon ohne spezielle Zusatzstoffe mit unterschiedlichen Farbeindrücken auf unterschiedliche Laserleistungs- bzw. Energiedichten reagieren. Beispielsweise können dafür Kunststoffe eingesetzt werden, in die bei hoher Leistungs- bzw. Energiedichte Reliefstrukturen dadurch eingebracht werden, dass sich im Substrat durch Ausdehnung von Gasen Bläschen bilden. Diese haben durch Lichtstreuung im Allgemeinen einen weißlichen Farbeindruck. Eine mit geringerer Energie ausgeführte, flache Markierung ergibt dagegen einen Farbumschlag zu dunkleren Farbtönen. Als Substrate bieten sich hier vor allem PVC-, Polycarbonat- oder PET-Varianten an.
Auch die Kombination der beiden oben beschriebenen Verfahrensschritte ist möglich. Beispielsweise kann in ein mit für die Laserstrahlung absorbierenden Pigmenten und/oder Farbstoffen beschichtetes Substrat zunächst eine flache Markierung gelasert werden, bei der die Farbe entfernt wird. Die flache Markierung enthält auch den Ort der Reliefstruktur. Dann wird die Reliefstruktur in das freigelegte Substrat gelasert und erzeugt dort wieder eine Schwärzung oder einen Farbumschlag.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einer optisch variablen Struktur, die ein Individualisierungskennzeichen enthält, mit den Verfahrensschritten:
a) Versehen eines Substrats mit einer Markierungsstruktur mit einer Mehrzahl flacher Markierungen;

b) Versehen des Substrats mit einer Reliefstruktur mit einer Mehrzahl erhabener Reliefelemente,
wobei die flachen Markierungen zumindest teilweise auf Flanken der Reliefelemente angeordnet werden und die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur so kombiniert werden, dass aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Informationen sichtbar sind, und
wobei das Individualisierungskennzeichen in zumindest einem der Arbeitsschritte a) oder b) mit einem berührungslosen Verfahren oder einem Druckverfahren ohne feste Druckform erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur mit demselben Verfahren in einem Arbeitsschritt erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur in getrennten Arbeitsschritten erzeugt werden, wobei die Markierungsstruktur vor oder nach der Reliefstruktur erzeugt werden kann.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur mit einem Prägewerkzeug, insbesondere im Stichtiefdruck, in das Substrat geprägt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch Einwirkung eines Laserstrahls mit der Reliefstruktur versehen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur in Form eines Rasters, vorzugsweise eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, ausgebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch Einwirkung eines Laserstrahls mit der Markierungsstruktur versehen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur auf das Substrat aufgedruckt wird. ,
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur im Ink-Jet-Verfahren oder mit einem mit geringem Druck arbeitenden Digitaldruckverfahren auf das Substrat aufgebracht wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur in Form eines Rasters, vorzugsweise eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, ausgebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Individualisierungskennzeichen Buchstaben, Ziffern oder einen Symbolcode, wie etwa einen Strich- oder Matrixcode, umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und/ oder die Oberfläche des Sicherheitselements weitere Sicherheitsstoffe enthält, die in zumindest einem der Arbeitsschritte a) oder b) aktiviert, freigelegt, bedeckt, teilweise zerstört oder entfernt werden.
Sicherheitselement mit einer optisch variablen Struktur, die eine Markierungsstruktur mit einer Mehrzahl flacher Markierungen und eine Reliefstruktur mit einer Mehrzahl erhabener Reliefelemente enthält, wobei die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur so kombiniert sind, dass aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Informationen sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die flachen Markierungen zumindest teilweise auf Flanken der Reliefelemente angeordnet sind, wobei ein Reliefelement und eine auf zumindest einer seiner Flanken angeordnete flache Markierung zusammen ein Strukturelement bilden, und dass

- die Markierungsstruktur und / oder die Reliefstruktur mit einem Individualisierungskennzeichen versehen ist, das mit einem berührungslosen Verfahren oder einem Druckverfahren ohne feste Druckform erzeugt ist.
Sicherheitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefelemente der Reliefstruktur in Form eines Rasters, vorzugsweise eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, angeordnet sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Markierungen der Markierungsstruktur in Form eines Rasters, vorzugsweise eines Rasters mit konstanter Ortsfrequenz, angeordnet sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Raster der Reliefstruktur und der Markierungsstruktur die gleiche Ortsfrequenz aufweisen.
Sicherheitselement nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur zur Erzeugung von Schwebungs- oder Moiré-Effekten leicht unterschiedliche Ortsfrequenzen aufweisen.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Markierungen wenigstens eine farbige Fläche aufweisen.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Markierungen mehrere farbige Flächen aufweisen, die zumindest teilweise auf unterschiedlichen Flanken der Reliefelemente angeordnet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch variable Struktur eine Mehrzahl von Strukturelementen enthält, die ein mehrfarbiges Bildmotiv darstellen, dessen visueller Eindruck bei Änderung des Betrachtungswinkels variiert.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Individualisierungskennzeichen Buchstaben, Ziffern oder einen Symbolcode, wie etwa einen Strich- oder Matrixcode, umfasst.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur auf einem ein- oder mehrschichtigen Substrat angeordnet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur und die Markierungsstruktur auf einem Substrat angeordnet sind, das ein- oder mehrschichtig beschichtet, bedruckt, beklebt, kaschiert oder laminiert ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und/oder die Oberfläche des Sicherheitselements weitere, insbesondere maschinenlesbare Sicherheitsmerkmale aufweist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsstruktur und die Reliefstruktur mit einer oder mehreren weiteren Schichten kombiniert sind, die ein bei senkrechter Betrachtung visuell erkennbares Muster oder Bild darstellen.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefelemente taktil erfassbar ausgebildet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur eine Mehrzahl nicht-linienförmiger Reliefelemente enthält.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der nicht-linienförmigen Reliefelemente im Wesentlichen die Form eines Tetraeders, eines Kugelabschnittes, eines Pyramidenstumpfes, eines Kegelstumpfes, eines Zylinderabschnitts, eines Torusabschnitts, eines Ovals, eines Tropfens oder einer Pyramide aufweist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur in Teilbereiche unterteilt ist, in denen unterschiedliche Teilreliefstrukturen angeordnet sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilreliefstrukturen jeweils ein Raster derselben Rasterweite bilden und die Raster der Teilreliefstrukturen in wenigstens zwei aneinandergrenzenden Teilbereichen um einen Bruchteil der Rasterweite, insbesondere um etwa ein Drittel der Rasterweite versetzt angeordnet sind.
Datenträger, insbesondere Wertdokument wie Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 30.