EP2049425A2 - Verfahren zur herstellung mindestens einer fensteröffnung in einem langgestreckten papiersubstrat, sowie vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung mindestens einer fensteröffnung in einem langgestreckten papiersubstrat, sowie vorrichtung

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EP2049425A2
EP2049425A2 EP07786397A EP07786397A EP2049425A2 EP 2049425 A2 EP2049425 A2 EP 2049425A2 EP 07786397 A EP07786397 A EP 07786397A EP 07786397 A EP07786397 A EP 07786397A EP 2049425 A2 EP2049425 A2 EP 2049425A2
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EP
European Patent Office
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paper substrate
watermark
unit
paper
paper sheet
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EP07786397A
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English (en)
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Michael Gwosdz-Kaupmann
Georg Kaluza
Reinwald Mitsam
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Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Original Assignee
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
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    • Y10T83/145—Including means to monitor product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing at least one window opening in an elongated paper substrate, which is virtually subdivided into paper sheet sections transversely to its longitudinal axis, and to a device for carrying out the method.
  • Paper substrates with at least one window opening are used for the production of security or value documents, such as banknotes, ID cards, passports, IC cards, driver's licenses or the like.
  • the at least one window opening is often covered with a sheet member, for example, reflective and / or transmissive security elements such as diffractive structures, holograms, Kinegram ® e, print images, and the like, as well as optically variable materials such as luminescent materials, photo- or thermochromic materials, Liquid crystals, interference pigments, magnetic substances or the like.
  • a sheet member for example, reflective and / or transmissive security elements such as diffractive structures, holograms, Kinegram ® e, print images, and the like, as well as optically variable materials such as luminescent materials, photo- or thermochromic materials, Liquid crystals, interference pigments, magnetic substances or the like.
  • WO 95/10420 A1 describes a method for producing at least one window opening in an elongate paper substrate.
  • window openings are introduced by punching or laser in the paper substrate. How the punch or the laser is positioned on the paper substrate is not described.
  • the paper substrate is usually transported in a printing unit and printed with position marks that allow positioning of the punching tool.
  • DE 101 63 381 A1 discloses a method in which window openings are already produced in the paper substrate in papermaking.
  • the wet paper web tends to delay, so that an exact positioning of the window openings is not possible or only to a limited extent.
  • round-screen cylinder machines or four-wire machines are suitable for production of elongate paper substrates with watermarks.
  • a rotary screen cylinder machine a watermark is generated through a sealed area in the screen, while using a fourdrinier machine, a pattern is pushed into the paper fiber suspension by means of a pre-impression roller (egouteur) to produce a watermark.
  • the so-called register lengths within which at least one watermark and optionally at least one further decorative watermark are formed, are arranged on the screen periphery. This essentially replicates the deviations of the position of the watermark from the nominal dimension in each case after a sieve circulation.
  • the object is achieved by the method for producing at least one window opening in an elongated paper substrate, which is virtually subdivided into paper sheet sections transversely to its longitudinal axis, comprising the following steps: a) the paper substrate is provided with at least one watermark per paper sheet section; b) the position of at least one watermark on the paper substrate is detected by at least one sensor unit; c) the paper substrate is then fed to a unit for producing openings in the paper substrate, which is controlled such that at least one window opening per paper sheet section is produced in the paper substrate based on the position of the at least one watermark detected by the at least one sensor unit.
  • the method according to the invention makes it possible to use at least one position mark, which is already inexpensively formed in papermaking, in the form of at least one watermark per paper sheet section for positioning the at least one window opening on the paper substrate.
  • the usual printing of position markings is thus avoided. If the introduction of the at least one window opening into the paper substrate takes place at a time when the paper substrate is already dry and dimensionally stable, a positional shift of window openings relative to one another is largely excluded.
  • the device for carrying out the method in that the device comprises the following components:
  • a transport unit for transporting the elongate paper substrate;
  • a sensor unit for detecting the position of at least one
  • a watermark that can be recognized in the paper substrate as denser or darker or thinner or lighter spot, due to the fiber structure of the paper substrate usually has no sharp edge boundary.
  • the degree of discernible darkening or whitening of the paper substrate in the area of a watermark is also different for each watermark and also over the area of each watermark, as the paper fibers are arranged differently.
  • shape and size are an individual Watermark and the distances of several watermarks to each other not directly predictable, as it often comes in paper production to a delay of the still moist and not yet dimensionally stable paper substrate.
  • the position of at least one, in particular of at least two watermarks is detected by means of the at least one sensor unit, in particular in the form of position data, and, if appropriate, the acquired position data are converted into corrected position data by means of an algorithm ,
  • the unit for producing the openings in the paper substrate is based on the position of the at least one watermark detected by the at least one sensor unit, in particular on the basis of the corrected position data of at least two watermarks, at least one control opening and in the register to the at least one window opening per paper sheet section produced in the paper substrate.
  • the at least one control opening has the advantage over a watermark of an exact positioning, a high edge definition and a register-containing arrangement with respect to the at least one window opening, so that subsequent method steps, such as a printing or a film application, are preferably controlled based on the at least one control opening.
  • the transport unit feeds the paper web of the sensor unit and, preferably without interruption, the unit for producing the openings in the paper substrate, with an alignment and / or correction of the position of the paper web with respect to the unit for producing the openings in the paper substrate, so that the at least one window opening can be punched in the correct position in the paper web.
  • step a at least one watermark per paper sheet section is provided in the edge region of each paper sheet section, which is printed on a first sheet Straight line is arranged parallel to the longitudinal axis of the paper substrate that in step b) the position of at least one watermark by means of at least one sensor unit is optically detected and in step c) the unit for producing the openings in the paper substrate based on the corrected position data at least one control port and in Register to the at least one window opening per paper sheet portion produced in the paper substrate, wherein the at least one control opening on a second straight line, which is aligned parallel to the first straight line, is arranged in the edge region of the paper substrate.
  • step a at least two watermarks are provided in the edge region of each paper sheet section, which are both arranged along the first straight line or respectively on a first straight line which is / are aligned parallel to the longitudinal axis of the paper substrate become.
  • the unit for producing the openings in the paper substrate generates at least two control openings on the basis of the corrected position data and at least one window opening per paper sheet section in the paper substrate in the register, the at least two control openings on at least one second straight line, which is aligned parallel to the first straight line, are arranged in the edge region of the respective paper sheet section.
  • the unit for producing the openings comprises an actuator for aligning and / or correcting a position of the elongate paper substrate relative to this unit.
  • the position and / or the speed of a tool for making the openings are controlled.
  • a correction of the position and / or the transport speed of the paper substrate can take place.
  • a setpoint for a register length based on an average value calculated on the basis of the number of register lengths per screen circumference is preferably used as a basis for the control. Due to the, preferably optical detection of at least one watermark per screen circumference, preferably of exactly one watermark per screen circumference, a correction of this target value, wherein in addition a control tolerance of the unit for producing the openings is taken into account.
  • the unit for producing the at least one window opening and optionally the at least one control opening is formed by a punching unit, in particular a rotating punching cylinder, a laser cutting unit or a water jet cutting unit.
  • a punching unit in particular a rotating punching cylinder, a laser cutting unit or a water jet cutting unit.
  • the distances between formed control openings, the control openings and the at least one window opening and between individual window openings when using a punching cylinder are predetermined and repeat themselves according to the circumference of the punching cylinder continuously.
  • the position of the punching cylinder and its rotational speed can be controlled. But it is also possible that a non-rotating punching tool is used.
  • the at least one sensor unit is preferably a sensor unit for optically detecting the position of the at least one watermark, and is preferably formed by a camera system.
  • the transport unit is for the
  • the apparatus further preferably comprises at least one printing unit for printing on the paper substrate, which pre-and / or before the unit for producing openings in the paper substrate is downstream. Furthermore, it has proven useful if the device has at least one foil application unit, which is connected downstream of the unit for producing openings in the paper substrate.
  • the paper substrate is in particular subdivided into at least two paper sheet sections, each having at least one utility, and at least one watermark per paper sheet section is arranged in each case.
  • the paper sheet sections are thus arranged one after the other as viewed in the longitudinal direction of the paper substrate.
  • the at least two paper sheet sections are each subdivided into at least two subsegments or benefits, wherein each subsegment is provided with at least one window opening.
  • the subsegments are thus arranged side by side and / or successively, as seen in the longitudinal direction of the paper substrate. The division of the
  • Paper substrate in use is a common process in printing technology to make optimum use of the available paper substrate to form many similar documents.
  • the paper substrate is mathematically, ie only virtually, subdivided into the paper sheet sections or paper segments and subsegments, wherein after performing all the steps on the paper substrate or completion of the benefits of a cutting unit is arranged, which divides the paper substrate into the individual benefits to create individual security documents.
  • the elongate paper substrate is preferably wound up as roll material.
  • the paper substrate is preferably after the introduction of the openings and optionally further process steps such as printing, applying security elements, in particular in the window opening, or a lamination of one or more film layers, divided into the benefits, so that a simultaneous formation of a large number of similar security documents containing window openings, such as banknotes, identity cards, Driving licenses, etc., can be carried out inexpensively.
  • the subdivision into paper sheet sections and sub-segments can be realized by a perforation or stamping in the paper substrate.
  • the processability of the paper substrate from roll to roll may be impaired.
  • the at least one watermark each having a length and a width in the range of about 0.5 to 10 mm, in particular in the range of
  • a watermark 1 to 5 mm formed.
  • the selection of the appropriate dimensions of a watermark is dependent, in particular, on the sensor unit used for detecting the position of the watermarks, the prevailing lighting conditions and the contrast between the watermarks and the remaining paper material.
  • a light source is provided on the back side of the paper substrate to increase the contrast between the watermarks and the remaining paper material and to facilitate detection of the position of a watermark by the sensor unit.
  • each watermark touches the first straight at least.
  • a plurality of watermarks which are taken into account for determining the corrected position data, it may happen that one or more watermarks do not touch the first straight line.
  • the position of the watermarks in the millimeter range may deviate from the desired position according to the strainer or wire.
  • the at least one watermark is punctiform or linear. Furthermore, it has proven to be advantageous if each watermark is assigned a control opening in each case, in particular if in each case a control opening is formed next to each watermark becomes. In each case a control opening can be formed in the region of each watermark, so that at least parts of the respective watermark are removed.
  • the paper substrate is provided with at least one decorative watermark.
  • decorative watermarks are customary in particular for banknotes or security documents such as identity documents, certificates, etc., and show persons, coats of arms, patterns, logos or the like.
  • at least one decorative watermark is provided for each benefit.
  • the edge region of the paper substrate containing the at least one control opening and the at least one watermark is separated, preferably in the cutting unit, after forming the at least one window opening and optionally further process steps or after completion.
  • the elongate paper substrate is transported from roll to roll during the optical recognition of the position of the at least one watermark and during the introduction of the at least one control openings and the at least one window opening as a paper web.
  • the paper substrate containing the at least one watermark and optionally additional decorative watermarks is removed from a supply roll by means of the transport unit of the sensor unit for detecting the position of the at least one watermark, the unit for producing the openings, and optionally further units for printing, applying film elements or similar fed and rewound onto a supply roll.
  • separation of the paper substrate into the wafers takes place, in particular in security or value documents.
  • FIGS. 1 to 4 are intended to illustrate the method according to the invention and the device according to the invention by way of example. So shows FIG. 1 schematically shows an elongate paper substrate, divided into paper sheet sections, with one watermark per paper sheet section;
  • FIG. 2 schematically shows the paper substrate from FIG. 1 during processing in a punching unit
  • FIG. 3a shows two paper sheet sections of a paper substrate in plan view, wherein one watermark and one control opening are provided per paper sheet section;
  • FIG. 3b shows the paper sheet sections from FIG. 3a after film application and printing
  • Figure 5 schematically an apparatus for performing the method.
  • FIG. 1 schematically shows an elongate paper substrate 1, each subdivided into paper sheet sections 10, each having a watermark 2 per paper sheet section 10.
  • the paper substrate 1 is wound onto a roll 1a and is pulled off from it for further processing.
  • the subdivision of the paper substrate 1 in paper sheet sections 10 is virtually realized by dividing lines 5, which is located between two adjacent paper sheet sections 10.
  • a sensor unit 3 for example a camera system, optically detects the position of the watermarks 2 and their position relative to each other on the paper substrate 1. After the position, shape, size and contrast of each watermark 2 are slightly different, those of the sensor unit 3 captured position data only guideline values, which must be corrected accordingly to be used as control marks for further process steps.
  • a correction of the distances between the watermarks 2 optionally also a correction of the edge distance. Due to the relatively large distortion of the paper substrate, it has been proven in practice, if not every single watermark, but only one watermark per screen circumference or Siebcross the paper machine is detected. If, for example, 8 register lengths, each with a watermark, are arranged on the circumference of a round screen, only every eighth watermark is detected and used for the control.
  • the position data determined by the sensor unit 3 are forwarded to a computing unit not shown here, which calculates corrected position data by means of an algorithm.
  • the arithmetic unit takes into account at least the positions of one watermark 2 per screen circumference or screen length of the paper machine.
  • the distance of the watermark 2 with respect to a long side of the paper substrate 1 is mathematically corrected by a first straight line 4 is parallel to a longitudinal side of the paper substrate 1 mathematically drawn by or adjacent to the watermark 2 and the position of all subsequent watermark 2 per screen circumference or Siebcross the paper machine is assumed on this first straight line 4.
  • the position of the watermarks 2 can furthermore be computationally corrected with regard to their distance from one another.
  • the corrected position data for the respective watermark 2 results, at least for a specific section of the paper substrate, as an intersection between the first straight line 4 and an auxiliary straight line 4a, the auxiliary straight line 4a being at a constant distance from each other and perpendicular to the first straight line 4 in the plane of the paper substrate 1 are calculated according to the detected position data.
  • the paper sheet sections 10 can be subdivided into sub-segments or other uses by means of further virtual dividing lines, which can be provided parallel to the first straight line 4 and to the auxiliary straight line 4a in the paper substrate 1 (see FIGS. 4a and 4b).
  • FIG. 2 shows schematically the paper substrate 1 from FIG. 1 during processing in a unit designed as a punching unit for producing openings in the paper substrate, wherein here only one stamping unit shows the punching tool in the form of a punching cylinder 8a.
  • the paper substrate 1 is determined by the in the arithmetic unit corrected position data relative to the position of the punching cylinder 8a aligned so that control openings 6 and window openings 7 in register with each other and the corrected position data of the watermark 2 are formed.
  • a control opening 6 is punched into the paper substrate 1, the control openings 6 being located on a second straight line 40 parallel to the first straight line 4 and on an auxiliary straight line 4a.
  • the window openings 7 are located on a third straight line 400 parallel to the second straight line 40.
  • Figure 3a shows two paper sheet sections 10 of a paper substrate in the
  • a watermark 2 and a control opening 6 are provided on a paper sheet section 10. It can clearly be seen from the watermark 2 that its contrast to the paper material of the paper sheet section 10, the shape, size and position is different.
  • the first line 4 intersects both watermarks 2 and corrects or normalizes the distance of each one
  • the auxiliary line 4a correct or normalize the distance between the two watermarks 2.
  • the corrected position of each watermark 2 is therefore at the intersection of first straight line 4 and an auxiliary straight line 4a.
  • the control openings 6 and the two window openings 7 are formed.
  • the control openings 6 are superior in terms of readability of their position due to their exact positioning, shape and edge sharpness the watermark 2, so that subsequent process steps are preferably controlled based on the control openings 6.
  • FIG. 3 b shows the paper sheet sections 10 from FIG. 3 a, on which furthermore a transparent film strip 9, which shows a star-shaped metal decoration with an optical effect dependent on the viewing angle, was applied by means of lamination and on each soft print image 11 in the form of a serial number was formed.
  • the window openings 7 were closed by means of the film strip 9.
  • the positioning of the film strip 9 and the print images 11 with respect to the paper sheet sections 10 is in lamination or printing according to the position of the control openings 6, which in the register to the window openings 7 (here covered by foil strips 9 and indicated by dotted lines) are realized, wherein an optical position detection of the control openings 6 takes place.
  • this is divided in the region of the dividing lines 5 (see FIGS. 1 and 2) and the edge region containing the watermarks 2 and the control apertures 6 is removed by cutting on a dividing line 12 (see FIG. 3b).
  • Figure 4a shows three paper sheet sections 10 of a paper substrate 1 in the plan view, which are virtually divided by the dividing lines 5 from each other and wherein a watermark 2 and a control opening 6 are provided on each of the three paper sheet sections 10 in the edge region.
  • Each paper sheet section 10 is in turn subdivided by means of virtual division lines 5a into twelve sub-segments 10 ' or use.
  • the window openings 7 are formed in each sub-segment 10 ' .
  • the edge region of the paper substrate 1 containing the watermarks 2 and the control openings 6 is separated and discarded after completion of the sub-segments 10 ' along the parting line 12.
  • 5a also takes place the separation of the sub-segments 10 ' after their completion.
  • FIG. 4b likewise shows three paper sheet sections 10 of a paper substrate 1 in plan view, which are virtually divided from one another by means of the division lines 5 and two watermarks 2 and a control opening 6 are provided on each of the three paper sheet sections 10 in the edge region.
  • Each paper sheet section 10 is in turn subdivided by means of virtual division lines 5a into twelve sub-segments 10 ' or use.
  • the window openings 7 are formed in each sub-segment 10 ' .
  • FIG. 5 shows schematically a device for carrying out the method.
  • a supply roll 1a on which the elongate paper substrate 1 is wound.
  • the paper substrate 1 is supplied starting from the supply roll 1 a of a unit for introducing openings into the paper substrate (see dashed line), which comprises a sensor unit 3 in the form of a camera system which detects the position of watermarks on the paper substrate 1, and to a computing unit 13 transmitted.
  • the arithmetic unit 13 determines from the acquired position data by means of an algorithm corrected position data and thereupon sends a control signal to a punching unit 8, which comprises an actuator 14, the rotational speed of the punching cylinder 8a and optionally its position or the transport speed and optionally the position of the paper substrate ( 1) to control.
  • the actuator 14 corrects the position of the paper substrate 1 and in particular the paper sheet portions in the plane of the paper substrate 1 relative to the position of the punching cylinder 8a and arranged thereon, not shown cutting units for generating the control and window openings in the paper substrate first
  • the paper substrate 1 is transported into the unit for producing the openings, and after making a positional correction, the punching is performed by forming the control and window openings by means of the punching cylinder 8a.
  • the paper substrate 1 is fed to a printing unit 15 and printed with colored patterns and serial numbers.
  • the control openings formed in the punching unit 8 are used.
  • the printed paper substrate 1 is then transported into a film application unit 16 and the window openings are each closed with a film element.
  • the control openings formed in the punching unit 8 are used.
  • the finished paper substrate 1 is wound on a roll 1 b or alternatively a cutting unit fed to cut the paper substrate along the virtual dividing lines in the benefits.
  • the edge area containing the watermarks and the control openings is separated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung (7) in einem langgestreckten Papiersubstrat (1), welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a) das Papiersubstrat (1) wird mit mindestens einem Wasserzeichen (2) pro Papierbogenabschnitt versehen; b) die Position mindestens einen Wasserzeichens (2) auf dem Papiersubstrat (1) wird mittels mindestens einer Sensoreinheit (3) erfasst; c) das Papiersubstrat (1) wird nun einer Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) zugeführt, die derart angesteuert wird, dass auf Basis der von der mindestens einen Sensoreinheit (3) erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat, sowie Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat, welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Papiersubstrate mit mindestens einer Fensteröffnung werden zur Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Ausweisen, Reisepässen, IC-Karten, Führerscheinen oder ähnlichem eingesetzt. Dabei wird die mindestens eine Fensteröffnung häufig mit einem Folienelement abgedeckt, das beispielsweise reflektive und/oder transmissive Sicherheitselemente, wie diffraktive Strukturen, Hologramme, Kinegram®e, Druckbilder und ähnliches, sowie optisch variable Stoffe, wie lumineszente Materialien, photo- oder thermochrome Materialien, Flüssigkristalle, Interferenzpigmente, magnetische Stoffe oder ähnliches aufweist.
WO 95/10420 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat. Dabei werden Fensteröffnungen mittels Stanzen oder Laser in das Papiersubstrat eingebracht. Wie das Stanzwerkzeug oder der Laser auf dem Papiersubstrat positioniert wird, ist nicht beschrieben.
Das Papiersubstrat wird jedoch üblicherweise in ein Druckwerk transportiert und mit Positionsmarken bedruckt, die eine Positionierung des Stanzwerkzeugs ermöglichen.
DE 101 63 381 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem bereits bei der Papierherstellung Fensteröffnungen im Papiersubstrat erzeugt werden. Die nasse Papierbahn neigt jedoch zum Verzug, so dass eine exakte Positionierung der Fensteröffnungen nicht beziehungsweise nur eingeschränkt möglich ist. Zur Herstellung von langgestreckten Papiersubstraten mit Wasserzeichen sind Rundsiebzylindermaschinen oder Langsiebmaschinen geeignet. Im Falle der Verwendung einer Rundsiebzylindermaschine wird ein Wasserzeichen durch einen verschlossenen Bereich im Sieb generiert, während bei Verwendung einer Langsiebmaschine ein Muster mittels einer Vordruckwalze (Egouteur) in die Papierfasersuspension gedrückt wird, um ein Wasserzeichen zu erzeugen.
Bei Rundsiebmaschinen sind je nach Größe der Maschine mehrere gleiche Abschnitte, die so genannten Registerlängen, innerhalb welcher jeweils mindestens ein Wasserzeichen und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Dekor- Wasserzeichen gebildet werden, am Siebumfang angeordnet. Dadurch wiederholen sich im wesentlichen die Abweichungen der Lage der Wasserzeichen vom Sollmaß jeweils nach einem Siebumlauf.
Bei Verwendung eines Flachsiebs ist dieses ebenfalls in mehrere gleiche Abschnitte, die so genannten Registerlängen, unterteilt, wobei innerhalb jeder Registerlänge jeweils mindestens ein Wasserzeichen und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Dekor-Wasserzeichen gebildet wird. Dadurch wiederholen sich auch hier im wesentlichen die Abweichungen der Lage der Wasserzeichen vom Sollmaß jeweils nach einem Siebabdruck, jedoch kommen hier noch die Abweichungen bei jedem neuen Siebansatz hinzu.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Fensteröffnungen in einem langgestreckten Papiersubstrat sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat, welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, umfassend folgende Schritte gelöst: a) das Papiersubstrat wird mit mindestens einem Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt vorgesehen; b) die Position mindestens eines Wasserzeichens auf dem Papiersubstrat wird mittels mindestens einer Sensoreinheit erfasst; c) das Papiersubstrat wird nun einer Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat zugeführt, die derart angesteuert wird, dass auf Basis der von der mindestens einen Sensoreinheit erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens mindestens eine Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat erzeugt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, mindestens eine, bereits bei der Papierherstellung kostengünstig gebildete Positionsmarke in Form mindestens eines Wasserzeichens pro Papierbogenabschnitt zur Positionierung der mindestens einen Fensteröffnung auf dem Papiersubstrat zu verwenden. Das bisher übliche Aufdrucken von Positionsmarkierungen wird somit vermieden. Sofern das Einbringen der mindestens einen Fensteröffnung in das Papiersubstrat zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Papiersubstrat bereits trocken und formstabil vorliegt, ist eine Lageverschiebung von Fensteröffnungen zueinander weitgehend ausgeschlossen.
Die Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst, indem die Vorrichtung folgende Bestandteile aufweist:
- eine Transporteinheit zum Transport des langgestreckten Papiersubstrats; - eine Sensoreinheit zur Erfassung der Position mindestens eines
Wasserzeichens in Form von Positionsdaten;
- eine Recheneinheit zur Korrektur der erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus,
- eine mittels der Recheneinheit steuerbare Einheit zur Ausbildung der mindestens einen Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt und gegebenenfalls von mindestens einer Steueröffnung pro Papierbogenabschnitt.
Ein Wasserzeichen, das im Papiersubstrat als dichtere bzw. dunklere oder dünnere bzw. hellere Stelle zu erkennen ist, weist aufgrund der Faserstruktur des Papiersubstrats üblicherweise keine scharfe Randbegrenzung auf. Der Grad der erkennbaren Dunkler- oder Hellerfärbung des Papiersubstrats im Bereich eines Wasserzeichens ist zudem bei jedem Wasserzeichen und außerdem über die Fläche eines jeden Wasserzeichens gesehen unterschiedlich, da die Papierfasern sich jeweils unterschiedlich anordnen. Auch sind Form und Größe eines einzelnen Wasserzeichens sowie die Abstände von mehreren Wasserzeichen zueinander nicht direkt vorhersagbar, da es bei der Papierherstellung häufig zu einem Verzug des noch feuchten und noch nicht formstabilen Papiersubstrats kommt.
Insbesondere hat es sich daher bewährt, wenn in Verfahrensschritt b) die Position von mindestens einem, insbesondere von mindestens zwei Wasserzeichen mittels der mindestens einen Sensoreinheit, insbesondere in Form von Positionsdaten, erfasst wird und gegebenenfalls die erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus in korrigierte Positionsdaten umgerechnet werden.
Weiterhin hat es sich bewährt, wenn in Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat auf Basis der, von der mindestens einen Sensoreinheit erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens, insbesondere auf Basis der korrigierten Positionsdaten von mindestens zwei Wasserzeichen, mindestens eine Steueröffnung und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat erzeugt.
Die mindestens eine Steueröffnung besitzt gegenüber einem Wasserzeichen den Vorteil einer genauen Positionierung, einer hohen Randschärfe und einer registerhaltigen Anordnung gegenüber der mindestens einen Fensteröffnung, so dass nachfolgende Verfahrensschritte, wie ein Bedrucken oder eine Folienapplikation, bevorzugt basierend auf der mindestens einen Steueröffnung gesteuert werden.
Die Transporteinheit führt die Papierbahn der Sensoreinheit und, vorzugsweise ohne Unterbrechung, der Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat zu, wobei eine Ausrichtung und/oder Korrektur der Lage der Papierbahn im Hinblick auf die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat erfolgt, so dass die mindestens eine Fensteröffnung lagerichtig in die Papierbahn gestanzt werden kann.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es bevorzugt, wenn im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts das mindestens eine Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt vorgesehen wird, welches auf einer ersten Geraden parallel zur Längsachse des Papiersubstrats angeordnet wird, dass im Verfahrensschritt b) die Position mindestens eines Wasserzeichens mittels der mindestens einen Sensoreinheit optisch erfasst wird und im Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens eine Steueröffnung und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat erzeugt, wobei die mindestens eine Steueröffnung auf einer zweiten Geraden, welche parallel zu der ersten Gerade ausgerichtet ist, im Randbereich des Papiersubstrats angeordnet wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es weiterhin bevorzugt, wenn im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts mindestens zwei Wasserzeichen vorgesehen werden, welche beide entlang der ersten Geraden oder jeweils auf einer ersten Geraden, welche parallel zur Längsachse des Papiersubstrats ausgerichtet ist/sind, angeordnet werden.
Für den Verfahrensschritt c) ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens zwei Steueröffnungen und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat erzeugt, wobei die mindestens zwei Steueröffnungen auf mindestens einer zweiten Geraden, welche parallel zu der ersten Gerade ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet werden.
Bei der Korrektur der Positionsdaten wird eine Positionierung des Wasserzeichens auf der ersten Geraden in bestimmtem Abstand vom Rand des Papiersubstrats oder der Wasserzeichen in Reihe auf der ersten Geraden und in möglichst gleichmäßigem Abstand zueinander angenommen. Die derart korrigierten Positionsdaten werden zur Steuerung nachfolgender Prozessschritte bzw. Stationen der Vorrichtung, wie die Stanzeinheit, verwendet.
Es hat sich bewährt, wenn die Einheit zur Herstellung der Öffnungen ein Stellglied zur Ausrichtung und/oder Korrektur einer Position des langgestreckten Papiersubstrats relativ zu dieser Einheit umfasst. Dabei kann einerseits die Position und/oder die Geschwindigkeit eines Werkzeugs zur Herstellung der Öffnungen gesteuert werden. Optional kann auch eine Korrektur der Position und/oder der Transportgeschwindigkeit des Papiersubstrats erfolgen. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Position und/oder Geschwindigkeit des Werkzeugs zu steuern und auch die Position und/oder Transportgeschwindigkeit des Papiersubstrats zu verändern.
Bei Verarbeitung eines Papiersubstrats, das auf einer Rundsiebmaschine gebildet wurde, wird als Grundlage zur Steuerung vorzugsweise ein Sollwert für eine Registerlänge verwendet, der auf einem Mittelwert basiert, der auf Basis der Anzahl der Registerlängen pro Siebumfang errechnet wird. Durch die, vorzugsweise optische Erfassung von mindestens einem Wasserzeichen pro Siebumfang, vorzugsweise von genau einem Wasserzeichen pro Siebumfang, erfolgt eine Korrektur dieses Sollwerts, wobei zudem eine Regeltoleranz der Einheit zur Herstellung der Öffnungen zu berücksichtigen ist.
Es hat sich bewährt, wenn die Einheit zur Herstellung der mindestens einen Fensteröffnung und gegebenenfalls der mindestens einen Steueröffnung durch eine Stanzeinheit, insbesondere einen rotierenden Stanzzylinder, eine Laserschneideinheit oder eine Wasserstrahlschneideinheit gebildet wird. Dabei sind beispielsweise die Abstände zwischen gebildeten Steueröffnungen, den Steueröffnungen und der mindestens einen Fensteröffnung sowie zwischen einzelnen Fensteröffnungen bei Verwendung eines Stanzzylinders vorgegeben und wiederholen sich gemäß dem Umfang des Stanzzylinders kontinuierlich. Dabei kann die Position des Stanzzylinders sowie dessen Rotationsgeschwindigkeit gesteuert werden. Es ist aber genauso möglich, dass ein nicht rotierendes Stanzwerkzeug verwendet wird.
Die mindestens eine Sensoreinheit ist vorzugsweise eine Sensoreinheit zur optischen Erfassung der Position des mindestens einen Wasserzeichens, und ist vorzugsweise durch ein Kamerasystem gebildet. Die Transporteinheit ist für die
Verarbeitung von Papierbahnen von Rolle zu Rolle vorzugsweise durch ein Zugwerk, einen Walzenspalt oder ähnliches gebildet. Die Vorrichtung weist weiterhin vorzugsweise mindestens ein Druckwerk zum Bedrucken des Papiersubstrats auf, welches der Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat vor- und/oder nachgeschaltet ist. Weiterhin hat es sich bewährt, wenn die Vorrichtung mindestens eine Folienapplikations-Einheit aufweist, welche der Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat nachgeschaltet ist.
Das Papiersubstrat ist insbesondere in mindestens zwei Papierbogenabschnitte mit jeweils wenigstens einem Nutzen untergliedert und es ist jeweils mindestens ein Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt angeordnet. Die Papierbogenabschnitte sind also in Längsrichtung des Papiersubstrats gesehen nacheinander folgend angeordnet.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die mindestens zwei Papierbogenabschnitte jeweils in mindestens zwei Teilsegmente bzw. Nutzen untergliedert werden, wobei jedes Teilsegment mit mindestens einer Fensteröffnung versehen wird. Die Teilsegmente sind in Längsrichtung des Papiersubstrats gesehen somit nebeneinander und/oder nacheinander angeordnet. Die Aufteilung des
Papiersubstrats in Nutzen ist ein in der Drucktechnik üblicher Vorgang, um das zur Verfügung stehende Papiersubstrat möglichst optimal zur Bildung vieler gleichartiger Dokumente auszunutzen.
Es hat sich bewährt, wenn das Papiersubstrat rechnerisch, also lediglich virtuell, in die Papierbogenabschnitte, oder Papierbogenabschnitte und Teilsegmente untergliedert wird, wobei nach Durchführung aller Verfahrensschritte am Papiersubstrat bzw. Fertigstellung der Nutzen eine Schneideeinheit angeordnet ist, die das Papiersubstrat in die einzelnen Nutzen zerteilt, um einzelne Sicherheitsdokumente zu erzeugen.
Das langgestreckte Papiersubstrat liegt vorzugsweise aufgewickelt als Rollenmaterial vor. Das Papiersubstrat wird vorzugsweise nach dem Einbringen der Öffnungen und gegebenenfalls weiteren Prozessschritten wie einem Bedrucken, einem Applizieren von Sicherheitselementen insbesondere im Bereich der Fensteröffnung, oder einem Auflaminieren von einer oder mehreren Folienlagen, in die Nutzen zerteilt, so dass eine gleichzeitige Ausbildung einer großen Anzahl von gleichartigen Sicherheitsdokumenten enthaltend Fensteröffnungen, wie Banknoten, Ausweise, Führerscheine usw., kostengünstig durchgeführt werden kann.
Alternativ kann die Untergliederung in Papierbogenabschnitte und Teilsegmente durch eine Perforation oder Anstanzung im Papiersubstrat realisiert werden. Die Verarbeitbarkeit des Papiersubstrats von Rolle zu Rolle kann dadurch jedoch beeinträchtigt sein.
Es ist bevorzugt, mindestens zwei Fensteröffnungen im Papiersubstrat zu bilden und die mindestens zwei Fensteröffnungen auf mindestens einer dritten Gerade anzuordnen, die parallel zur ersten und zur zweiten Gerade ausgerichtet ist.
Vorzugsweise wird das mindestens eine Wasserzeichen mit jeweils einer Länge und einer Breite im Bereich von etwa 0,5 bis 10 mm, insbesondere im Bereich von
1 bis 5 mm ausgebildet. Die Auswahl der geeigneten Maße eines Wasserzeichens ist dabei insbesondere abhängig von der eingesetzten Sensoreinheit zur Erfassung der Position der Wasserzeichen, den herrschenden Beleuchtungsverhältnissen und dem Kontrast zwischen den Wasserzeichen und dem restlichen Papiermaterial. Gegebenenfalls ist auf der Rückseite des Papiersubstrats ein Leuchtmittel vorzusehen, um den Kontrast zwischen den Wasserzeichen und dem restlichen Papiermaterial zu erhöhen und die Erfassung der Position eines Wasserzeichens durch die Sensoreinheit zu erleichtern.
Es hat sich bewährt, wenn ein jedes Wasserzeichen die erste Gerade zumindest berührt. Allerdings kann es bei einer Vielzahl von Wasserzeichen, welche zur Ermittlung der korrigierten Positionsdaten berücksichtigt werden, vorkommen, dass ein oder mehrere Wasserzeichen die erste Gerade nicht berühren. Im Hinblick auf die üblichen Papierherstellungsverfahren kann die Lage der Wasserzeichen im Millimeterbereich von der gewünschten Position gemäß Rundsieb oder Langsieb abweichen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das mindestens eine Wasserzeichen punktförmig oder linienförmig ausgebildet wird. Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn jedem Wasserzeichen jeweils eine Steueröffnung zugeordnet wird, insbesondere wenn neben jedem Wasserzeichen jeweils eine Steueröffnung gebildet wird. Im Bereich eines jeden Wasserzeichens kann jeweils eine Steueröffnung gebildet werden, so dass zumindest Teile des jeweiligen Wasserzeichens entfernt werden.
Es hat sich bewährt, wenn das Papiersubstrat zusätzlich zu dem mindestens einen Wasserzeichen mit mindestens einem Dekor-Wasserzeichen versehen wird. Derartige Dekor-Wasserzeichen sind insbesondere bei Banknoten oder Sicherheitsdokumenten wie Ausweisen, Zeugnissen usw. üblich und zeigen Personen, Wappen, Muster, Schriftzüge oder ähnliches. Vorzugsweise wird pro Nutzen mindestens ein Dekor-Wasserzeichen vorgesehen.
Der Randbereich des Papiersubstrats enthaltend die mindestens eine Steueröffnung sowie das mindestens eine Wasserzeichen wird, vorzugsweise in der Schneideeinheit, nach Bildung der mindestens einen Fensteröffnung und gegebenenfalls weiteren Prozessschritten bzw. nach Fertigstellung abgetrennt.
Hinsichtlich einer schnellen und kostengünstigen Verarbeitung des Papiersubstrats hat es sich bewährt, dass das langgestreckte Papiersubstrat während der optischen Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens und während des Einbringens der mindestens einen Steueröffnungen und der mindestens einen Fensteröffnung als Papierbahn von Rolle zu Rolle transportiert wird. Das Papiersubstrat enthaltend das mindestens eine Wasserzeichen und gegebenenfalls zusätzliche Dekor-Wasserzeichen wird von einer Vorratsrolle abgezogen, mittels der Transporteinheit der Sensoreinheit zur Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens, der Einheit zur Herstellung der Öffnungen, und gegebenenfalls weiteren Einheiten zum Bedrucken, Applizieren von Folienelementen oder ähnlichem zugeführt und wieder auf eine Vorratsrolle aufgewickelt. Alternativ erfolgt anstelle des Aufwickeins auf eine Vorratsrolle eine Vereinzelung des Papiersubstrats in die Nutzen, insbesondere in Sicherheits- oder Wertdokumente.
Die Figuren 1 bis 4 sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft erläutern. So zeigt Figur 1 schematisch ein in Papierbogenabschnitte untergliedertes, langgestrecktes Papiersubstrat mit je einem Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt;
Figur 2 schematisch das Papiersubstrat aus Figur 1 bei der Bearbeitung in einer Stanzeinheit;
Figur 3a zwei Papierbogenabschnitte eines Papiersubstrats in der Draufsicht, wobei pro Papierbogenabschnitt ein Wasserzeichen und eine Steueröffnung vorgesehen sind;
Figur 3b die Papierbogenabschnitte aus Figur 3a nach einer Folienapplikation sowie einer Bedruckung;
Figuren 4a und 4b virtuell in Nutzen unterteilte Papiersubstrate in der Draufsicht; und
Figur 5 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Figur 1 zeigt schematisch ein in Papierbogenabschnitte 10 untergliedertes, langgestrecktes Papiersubstrat 1 mit je einem Wasserzeichen 2 pro Papierbogenabschnitt 10. Das Papiersubstrat 1 ist auf eine Rolle 1a aufgewickelt und wird zur weiteren Verarbeitung von dieser abgezogen. Die Untergliederung des Papiersubstrats 1 in Papierbogenabschnitte 10 ist virtuell durch Teilungslinien 5 realisiert, welche sich zwischen zwei benachbarten Papierbogenabschnitten 10 befindet. Eine Sensoreinheit 3, beispielsweise ein Kamerasystem, erfasst optisch die Lage der Wasserzeichen 2 sowie deren Lage zueinander auf dem Papiersubstrat 1. Nachdem die Lage, die Form, die Größe und der Kontrast eines jeden Wasserzeichens 2 geringfügig unterschiedlich sind, sind die von der Sensoreinheit 3 erfassten Positionsdaten nur Richtwerte, die entsprechend korrigiert werden müssen, um als Steuermarkierungen für weitere Prozessschritte verwendbar zu sein. So erfolgt insbesondere eine Korrektur der Abstände zwischen den Wasserzeichen 2, optional auch eine Korrektur des Randabstands. Aufgrund des relativ großen Verzugs des Papiersubstrats hat es sich in der Praxis bewährt, wenn nicht jedes einzelne Wasserzeichen, sondern nur ein Wasserzeichen pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine erfasst wird. Sind auf dem Umfang eines Rundsiebs beispielsweise 8 Registerlängen mit jeweils einem Wasserzeichen angeordnet, so wird nur jedes achte Wasserzeichen erfasst und zur Steuerung verwendet.
Die von der Sensoreinheit 3 ermittelten Positionsdaten werden dazu an eine hier nicht dargestellte Recheneinheit weitergeleitet, welche mittels eines Algorithmus korrigierte Positionsdaten errechnet. Die Recheneinheit berücksichtigt dabei mindestens die Positionen von einem Wasserzeichen 2 pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine. Dabei wird der Abstand des Wasserzeichens 2 im Hinblick auf eine lange Seite des Papiersubstrats 1 rechnerisch korrigiert, indem eine erste Gerade 4 parallel zu einer Längsseite des Papiersubstrats 1 rechnerisch durch oder angrenzend an das Wasserzeichen 2 gezogen wird und die Position aller nachfolgenden Wasserzeichen 2 pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine auf dieser ersten Gerade 4 angenommen wird. Die Lage der Wasserzeichen 2 kann weiterhin im Hinblick auf deren Abstand zueinander rechnerisch korrigiert werden. Dabei wird, zumindest pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine, ein möglichst konstanter Abstand kalkuliert. Die korrigierten Positionsdaten für das jeweilige Wasserzeichen 2 ergeben sich demnach, zumindest für einen bestimmten Abschnitt des Papiersubstrats, als Schnittpunkt zwischen der ersten Geraden 4 und einer Hilfsgeraden 4a, wobei die Hilfsgeraden 4a in möglichst konstantem Abstand zueinander und senkrecht zur ersten Geraden 4 in der Ebene des Papiersubstrats 1 gemäß den erfassten Positionsdaten errechnet werden. Die Papierbogenabschnitte 10 können mittels weiteren virtuellen Teilungslinien, welche parallel zur ersten Gerade 4 und zur Hilfsgerade 4a im Papiersubstrat 1 vorgesehen werden können, in Teilsegmente bzw. weitere Nutzen untergliedert werden (siehe Figuren 4a und 4b).
Figur 2 zeigt schematisch das Papiersubstrat 1 aus Figur 1 bei der Bearbeitung in einer als Stanzeinheit ausgebildeten Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat, wobei hier von einer Stanzeinheit lediglich das Stanzwerkzeug in Form eines Stanzzylinders 8a dargestellt ist. Das Papiersubstrat 1 wird anhand der in der Recheneinheit korrigierten Positionsdaten relativ zur Position des Stanzzylinders 8a ausgerichtet, so dass Steueröffnungen 6 sowie Fensteröffnungen 7 im Register zueinander und zu den korrigierten Positionsdaten der Wasserzeichen 2 gebildet werden. Dabei wird neben jedes Wasserzeichen 2 jeweils eine Steueröffnung 6 in das Papiersubstrat 1 gestanzt, wobei sich die Steueröffnungen 6 auf einer zweiten Geraden 40 parallel zur ersten Geraden 4 sowie auf jeweils einer Hilfsgeraden 4a befinden. Die Fensteröffnungen 7 befinden sich auf einer dritten Geraden 400 parallel zur zweiten Geraden 40.
Figur 3a zeigt zwei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats in der
Draufsicht, wobei auf einem Papierbogenabschnitt 10 jeweils ein Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. An den Wasserzeichen 2 ist deutlich zu erkennen, dass deren Kontrast zum Papiermaterial des Papierbogenabschnitts 10, die Form, Größe und Lage unterschiedlich ist. Die erste Gerade 4 schneidet beide Wasserzeichen 2 und korrigiert bzw. normiert den Abstand eines jeden
Wasserzeichens 2 zum parallelen Rand des Papierbogenabschnitts 10 auf den Abstand der ersten Gerade 4 zum parallelen Rand des Papierbogenabschnitts 10. Die Hilfsgeraden 4a korrigieren bzw. normieren den Abstand zwischen den beiden Wasserzeichen 2. Die korrigierte Position eines jeden Wasserzeichens 2 befindet sich demnach am Schnittpunkt der ersten Gerade 4 und einer Hilfsgerade 4a. In Abstimmung zu diesen korrigierten Positionsdaten sind die Steueröffnungen 6 und die zwei Fensteröffnungen 7 gebildet. Die Steueröffnungen 6 sind im Hinblick auf die Auslesbarkeit ihrer Position aufgrund ihrer exakteren Positionierung, Form und Randschärfe den Wasserzeichen 2 überlegen, so dass nachfolgende Prozessschritte bevorzugt auf Basis der Steueröffnungen 6 gesteuert werden.
Figur 3b zeigt die Papierbogenabschnitte 10 aus Figur 3a, auf weiche weiterhin ein transparenter Folienstreifen 9, der ein sternförmiges Metalldekor mit blickwinkelabhängigem optischem Effekt zeigt, mittels Lamination aufgebracht wurde und auf weichen jeweils ein Druckbild 11 in Form einer Seriennummer gebildet wurde. Die Fensteröffnungen 7 wurden mittels des Folienstreifens 9 verschlossen. Die Positionierung des Folienstreifens 9 und der Druckbilder 11 im Hinblick auf die Papierbogenabschnitte 10 wird beim Laminieren bzw. Drucken entsprechend der Position der Steueröffnungen 6, welche im Register zu den Fensteröffnungen 7 (hier von Folienstreifen 9 verdeckt und durch gepunktete Linien angedeutet) angeordnet sind, realisiert, wobei eine optische Positionserfassung der Steueröffnungen 6 erfolgt.
Nach Durchführung aller Prozessschritte am Papiersubstrat wird dieses im Bereich der Teilungslinien 5 (siehe Figuren 1 und 2) geteilt und der Randbereich enthaltend die Wasserzeichen 2 und die Steueröffnungen 6 entfernt, indem ein Schnitt auf einer Trennlinie 12 (siehe Figur 3b) eingebracht wird.
Figur 4a zeigt drei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats 1 in der Draufsicht, welche mittels der Teilungslinien 5 virtuell voneinander geteilt sind und wobei auf einem jeden der drei Papierbogenabschnitte 10 im Randbereich ein Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. Ein jeder Papierbogenabschnitt 10 ist wiederum mittels virtueller Teilungslinien 5a in zwölf Teilsegmente 10' bzw. Nutzen unterteilt. Im Register zu den Steueröffnungen 6 sind in jedem Teilsegment 10' die Fensteröffnungen 7 gebildet. Der Randbereich des Papiersubstrats 1 enthaltend die Wasserzeichen 2 und die Steueröffnungen 6 wird nach Fertigstellung der Teilsegmente 10' entlang der Trennlinie 12 abgetrennt und verworfen. Entlang der Teilungslinien 5, 5a erfolgt auch die Vereinzelung der Teilsegmente 10' nach deren Fertigstellung.
Figur 4b zeigt ebenfalls drei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats 1 in der Draufsicht, welche mittels der Teilungslinien 5 virtuell voneinander geteilt sind und wobei auf einem jeden der drei Papierbogenabschnitte 10 im Randbereich zwei Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. Ein jeder Papierbogenabschnitt 10 ist wiederum mittels virtueller Teilungslinien 5a in zwölf Teilsegmente 10' bzw. Nutzen unterteilt. Im Register zu den Steueröffnungen 6 sind in jedem Teilsegment 10' die Fensteröffnungen 7 gebildet. Der Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts enthaltend die Wasserzeichen 2 und die
Steueröffnungen 6 wird nach Fertigstellung der Teilsegmente 10' entlang der Trennlinien 12 abgetrennt und verworfen. Entlang der Teilungslinien 5, 5a erfolgt auch die Vereinzelung der Teilsegmente 10' nach deren Fertigstellung. Figur 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist eine Vorratsrolle 1a, auf welcher das langgestreckte Papiersubstrat 1 aufgewickelt ist, vorgesehen. Das Papiersubstrat 1 wird ausgehend von der Vorratsrolle 1 a einer Einheit zur Einbringung von Öffnungen ins Papiersubstrat (siehe gestrichelte Linie) zugeführt, welche eine Sensoreinheit 3 in Form eines Kamerasystems umfasst, welches die Position von Wasserzeichen auf dem Papiersubstrat 1 erfasst, und an eine Recheneinheit 13 übermittelt. Die Recheneinheit 13 ermittelt aus den erfassten Positionsdaten anhand eines Algorithmus korrigierte Positionsdaten und gibt anhand dieser ein Steuersignal an eine Stanzeinheit 8, welche ein Stellglied 14 umfasst, um die Rotationsgeschwindigkeit des Stanzzylinders 8a und optional dessen Position beziehungsweise die Transportgeschwindigkeit und optional die Position des Papiersubstrats (1) zu steuern. Das Stellglied 14 korrigiert die Lage des Papiersubstrats 1 und insbesondere der Papierbogenabschnitte in der Ebene des Papiersubstrats 1 relativ zur Position des Stanzzylinders 8a und die darauf angeordneten, hier nicht gezeigten Schneideinheiten zur Erzeugung der Steuer- und Fensteröffnungen im Papiersubstrat 1.
Das Papiersubstrat 1 wird in die Einheit zur Herstellung der Öffnungen transportiert und nach Vornahme einer Lagekorrektur die Stanzung durchgeführt, indem mittels des Stanzzylinders 8a die Steuer- und Fensteröffnungen erzeugt werden.
Schließlich wird das Papiersubstrat 1 einem Druckwerk 15 zugeführt und mit farbigen Mustern und Seriennummern bedruckt. Zur Steuerung des Druckwerks 15 werden die in der Stanzeinheit 8 gebildeten Steueröffnungen eingesetzt.
Das bedruckte Papiersubstrat 1 wird nun in eine Folienapplikations-Einheit 16 transportiert und die Fensteröffnungen jeweils mit einem Folienelement verschlossen. Zur Steuerung der Folienapplikations-Einheit 16 werden wiederum die in der Stanzeinheit 8 gebildeten Steueröffnungen eingesetzt.
Es können sich weitere Bearbeitungsstationen anschließen, beispielsweise ein weiteres Druckwerk, eine Bedampfungsanlage, eine weitere Folienapplikations- Einheit usw., die hier jedoch nicht gezeigt sind. Schließlich wird das fertige Papiersubstrat 1 auf eine Rolle 1 b aufgewickelt oder alternativ einer Schneideeinheit zugeführt, um das Papiersubstrat entlang der virtuellen Teilungslinien in die Nutzen zu zerschneiden. Der Randbereich enthaltend die Wasserzeichen und die Steueröffnungen wird abgetrennt.
Der Fachmann ist in Kenntnis des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung ohne weiteres in der Lage, Papiersubstrate mit Wasserzeichen direkt in Einheiten zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat zu verarbeiten und eine Inline-Verarbeitung, also ohne eine Zwischenlagerung des Papiersubstrats, von dieser Einheit ausgehend im Register mit weiteren Prozessstationen, wie der Folienapplikations-Einheit, dem Druckwerk, einer PVD- oder CVD-Einheit, einer Prägeeinheit usw., durchzuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung (7) in einem langgestreckten Papiersubstrat (1), welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, umfassend folgende Schritte: a) das Papiersubstrat (1) wird mit mindestens einem Wasserzeichen (2) pro Papierbogenabschnitt vorgesehen, insbesondere im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts; b) die Position mindestens eines Wasserzeichens (2) auf dem Papiersubstrat (1) wird mittels mindestens einer Sensoreinheit (3) erfasst; c) das Papiersubstrat (1) wird nun einer Einheit zur Herstellung von
Öffnungen im Papiersubstrat (1) zugeführt, die derart angesteuert wird, dass auf Basis der von der mindestens einen Sensoreinheit (3) erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) die Position von mindestens zwei Wasserzeichen (2) auf dem Papiersubstrat (1) erfasst wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) die Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) pro Papierbogenabschnitt mittels der mindestens einen Sensoreinheit (3) in Form von Positionsdaten erfasst wird und die erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus in korrigierte Positionsdaten umgerechnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) auf Basis der, von der mindestens einen Sensoreinheit (3) erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens (2), insbesondere auf Basis der korrigierten Positionsdaten, mindestens eine Steueröffnung (6) und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem
Papiersubstrat (1) erzeugt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Papiersubstrat (1) im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts das mindestens eine Wasserzeichen (2) vorgesehen wird, welches auf einer ersten Geraden (4) parallel zur Längsachse des Papiersubstrats (1) angeordnet wird, dass im Verfahrensschritt b) die Position mindestens eines Wasserzeichens (2) mittels der mindestens einen
Sensoreinheit (3) optisch erfasst wird und dass im Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens eine Steueröffnung (6) und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt, wobei die mindestens eine Steueröffnung (6) auf einer zweiten Geraden (40), welche parallel zu der ersten Geraden (4) ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Papiersubstrat (1) im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts mindestens zwei Wasserzeichen (2) vorgesehen werden, welche beide entlang einer ersten Geraden (4) oder jeweils auf einer ersten Geraden (4), welche parallel zur Längsachse des Papiersubstrats (1) ausgerichtet ist/sind, angeordnet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, im Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens zwei Steueröffnungen (6) und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt, wobei die mindestens zwei Steueröffnungen (6) auf mindestens einer zweiten Geraden (40), welche parallel zur ersten Geraden (4) ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Bildung der mindestens einen Steueröffnung (6) und/oder der mindestens einen Fensteröffnung (7) durch eine Stanzeinheit (8), insbesondere einen rotierenden Stanzzylinder (8a), eine Laserschneideinheit oder eine Wasserstrahlschneideinheit gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat (1) in mindestens zwei Papierbogenabschnitte (10) untergliedert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Papierbogenabschnitte (10) jeweils in mindestens zwei Teilsegmente (10') untergliedert werden, wobei jedes Teilsegment (10') mit mindestens einer Fensteröffnung (7) versehen wird.
11.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Fensteröffnungen (7) gebildet werden und dass die mindestens zwei Fensteröffnungen (7) auf mindestens einer dritten Geraden (400) angeordnet werden, die parallel zur ersten Gerade (4) und zur zweiten
Gerade (40) ausgerichtet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wasserzeichen (2) mit jeweils einer Länge und einer
Breite im Bereich von 0,5 bis 10 mm ausgebildet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Wasserzeichen (2) die erste Gerade (4) zumindest berührt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Wasserzeichen (2) punktförmig oder linienförmig ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wasserzeichen (2) jeweils eine Steueröffnung (6) zugeordnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass neben jedem Wasserzeichen (2) jeweils eine Steueröffnung (6) gebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines jeden Wasserzeichens (2) jeweils eine Steueröffnung (6) gebildet wird, so dass zumindest Teile des jeweiligen Wasserzeichens (2) entfernt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat (1) zusätzlich zu dem mindestens einen Wasserzeichen
(2) mit mindestens einem Dekor-Wasserzeichen versehen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das, das mindestens eine Wasserzeichen (2) aufweisende, langgestreckte
Papiersubstrat (1) während der, insbesondere optischen Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) und während des Einbringens der mindestens einen Steueröffnungen (6) und der mindestens einen Fensteröffnung (7), von Rolle (1a) zu Rolle (1b) transportiert wird.
20. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch
- eine Transporteinheit zum Transport des langgestreckten Papiersubstrats (1);
- eine Sensoreinheit (3) zur Erfassung der Position mindestens eines Wasserzeichens (2) in Form von Positionsdaten;
- eine Recheneinheit (13) zur Korrektur der erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus; und
- eine mittels der Recheneinheit (13) steuerbare Einheit zur Ausbildung der mindestens einen Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt und gegebenenfalls der mindestens einen Steueröffnung (6) pro
Papierbogenabschnitt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit ein Stellglied (14) zur Ausrichtung und/oder Korrektur einer
Position des langgestreckten Papiersubstrats (1) relativ zur Einheit umfasst.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit als eine Stanzeinheit (8), insbesondere als Stanzzylinder (8a), ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (3) eine Sensoreinheit zur optischen Erfassung der Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (3) durch ein Kamerasystem gebildet ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit durch ein Zugwerk oder einen Walzenspalt gebildet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens ein Druckwerk (15) zum Bedrucken des Papiersubstrats (1) aufweist, welches der Einheit vor- und/oder nachgeschaltet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Folienapplikations-Einheit (16) aufweist, welche der Einheit nachgeschaltet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Schneideeinheit aufweist, welche zum Zerteilen des Papiersubstrats (1) in einzelne Nutzen und/oder zur Abtrennung des Randbereichs eines jeden Papierbogenabschnitts, welcher das mindestens eine Wasserzeichen (2) und gegebenenfalls die mindestens eine Steueröffnung (6) aufweist, eingerichtet ist.
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