EP2164705B1 - Verfahren zur herstellung eines nahtlosen endlosmaterials für sicherheitselemente, ein nahtloses endlosmaterial für sicherheitselemente und verfahren zur herstellung von druck- oder prägezylindern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a continuous material for security elements with micro-optical moiré magnification arrangements and to a method for producing such continuous material.
- Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
- the security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip or a self-supporting transfer element which is applied to a value document after its manufacture.
- Security elements with optically variable elements which give the viewer a different image impression under different viewing angles, play a special role, since they can not be reproduced even with high-quality color copying machines.
- the security elements can be equipped with security features in the form of diffraction-optically effective microstructures or nanostructures, such as with conventional embossed holograms or other hologram-like diffraction structures, as described, for example, in the publications EP 0 330 33 A1 or EP 0 064 067 A1 are described.
- lens systems it is also known to use lens systems as security features.
- a security thread of a transparent material described on the surface of a grid of several parallel cylindrical lenses is imprinted.
- the Thickness of the security thread is chosen so that it corresponds approximately to the focal length of the cylindrical lenses.
- the print image is designed taking into account the optical properties of the cylindrical lenses. Due to the focusing effect of the cylindrical lenses and the position of the printed image in the focal plane different subregions of the printed image are visible depending on the viewing angle.
- By appropriate design of the printed image so that information can be introduced, which are visible only at certain angles.
- By appropriate design of the printed image while "moving" images can be generated.
- the subject moves only approximately continuously from one location on the security thread to another location.
- Moire magnification arrangements are used as security features.
- the principal operation of such Moire magnification arrangements is in the article "The Moire Magnifier", MC Hutley, R. Hunt, RF Stevens and P. Savander, Pure Appl. Opt. 3 (1994), pp. 133-142 , described.
- moiré magnification thereafter refers to a phenomenon that occurs when viewing a raster of identical image objects through a lenticular of approximately the same pitch. As with each pair of similar rasters, this results in a moire pattern, in which case each of the moire fringes appears in the form of an enlarged and / or rotated image of the repeated element of the image raster.
- an endless security element film is usually first produced as roll material, with the use of conventional production methods always being used Breakage, especially gaps or misalignment in the appearance of the security elements occur. These fractures are due to the fact that the precursors for the stamping tools used in the manufacture are generally manufactured as flat sheets which are mounted on a printing or embossing cylinder. At the seams, the mutually adjacent image patterns usually do not match and lead after printing or embossing in the appearance of the finished security elements to motive disorders of the type mentioned.
- the publication DE 10 2005 028162 A1 relates to a security element and a method for its production.
- the publication DE 199 47 397 A1 discloses a method for seamless engraving of patterns.
- the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide a method for producing security elements with micro-optical moiré magnification arrangements with trouble-free motif images, as well as a corresponding continuous material.
- the invention relates to a method for producing continuous material for security elements with micro-optical moiré magnification arrangements according to claim 1.
- the distortion according to the invention can relate only to the motif grid, only the focusing element grid or both screens.
- the motif grid and the focusing element grid may also require different distortions, as explained in more detail below.
- a repeat q is set in step c) along the endless longitudinal direction of the endless material.
- the longitudinal direction repeat q is given by the circumference of a stamping or printing cylinder for the generation of the motif grid and / or the focusing element grid.
- a grid point P of the first and / or the second grid is selected, which is close to the end point Q of the vector given by the longitudinal direction repeat 0 q and a linear transformation V is detected which maps P to Q.
- a grid point P whose distance from Q along the grid vector or the two grid vectors is less than 10 grid periods, preferably less than 5, more preferably less than 2 and in particular less than one grid period, is chosen as the grid point lying near the end point Q is.
- the grid point closest to the end point Q can be selected as the grid point P.
- the vectors differ a and b with advantage for amount and direction only a little or are even the same.
- the grid points located near the end points Q and B are those grid points P and A whose distances of Q or B along the grid vector or the two grid vectors are each less than 10 grid periods, preferably less than 5, particularly preferably less than 2 and in particular less than one grating period.
- the grid point closest to the end point Q can be selected as grid point P and the grid point closest to the end point B can be selected as grid point A.
- the cross direction repeat b can be specified.
- the vectors u 1 and u 2 , or w 1 and w 2 are spatially dependent, with the local period parameters
- , ⁇ ( w 1 , w 2 ) change only slowly in relation to the periodicity length.
- the motif grid and the focusing element grid are expediently arranged on opposite surfaces of an optical spacer layer.
- the spacer layer may comprise, for example, a plastic film and / or a lacquer layer.
- step e) comprises providing a printing or embossing cylinder with the distorted focusing element grid.
- a flat plate may be provided with the distorted focusing element grid, and the flat plate or a flat impression of the plate may be mounted on a printing or embossing cylinder to form a cylinder with sutures having a cylinder circumference q.
- a coated cylinder with cylinder circumference q can be provided with the distorted focusing element grid by a material-removing method, in particular by laser ablation.
- Method step e) may comprise impressing the distorted focusing element grid in an embossable lacquer layer, in particular in a thermoplastic lacquer or UV lacquer, which is arranged on the front side of an optical spacer layer.
- the step e) comprises providing a printing or embossing cylinder with the distorted motif grid.
- a flat plate may be provided with the distorted motif grid, and the flat plate or a flat impression of the plate may be mounted on a printing or embossing cylinder so that a cylinder with seams with a cylinder circumference q is formed.
- a coated cylinder with cylinder circumference q can be provided with the distorted motif grid by a material-removing method, in particular by laser ablation.
- Method step e) may also include impressing the distorted motif grid in an embossable lacquer layer, in particular in a thermoplastic lacquer or UV lacquer, which is arranged on the back of an optical spacer layer.
- step e) comprises printing the distorted motif grid on a carrier layer, in particular on the back side of an optical spacer layer.
- the invention further relates to a continuous material for security elements for security papers, documents of value and the like according to claim 12.
- the motif grid and the focusing element grid of the continuous material are arranged with a repeat q along the endless longitudinal direction of the endless material and with a repeat b along the transverse direction of the endless material.
- the invention further comprises a method for producing a security element for security papers, value documents and the like, in which an endless material of the described type is produced and cut in the desired form of the security element.
- the endless material is thereby cut into longitudinal strips of the same width and with an identical arrangement of the micro-optical moire magnification arrangements.
- a security element for security papers, value documents and the like can be made from a continuous material of the type described are produced, in particular with the method just mentioned.
- the invention comprises a method for producing a printing or embossing cylinder according to claim 14 for the production of the focusing element grid in a production method for continuous material of the type described.
- a flat plate can be provided with the distorted focusing element grid, and the flat plate or a flat impression of the plate is mounted on a printing or embossing cylinder, so that a cylinder with seams with a cylinder circumference q is formed.
- a coated cylinder with cylinder circumference q is provided with the distorted focusing element grid by a material-removing method, in particular by laser ablation.
- the first and second grids are two-dimensional Bravais grids.
- the invention comprises a method for producing a printing or embossing cylinder according to claim 15 for the production of the motif grid in a production method for continuous material of the type described.
- a flat plate with the distorted motif grid can be provided, and the flat plate or a flat impression of the plate is mounted on a printing or embossing cylinder, so that a cylinder with seams with a cylinder circumference q is formed.
- a coated cylinder with cylinder circumference q provided with the distorted motif grid by a material-removing process, in particular by laser ablation.
- the first and second grids are two-dimensional Bravais grids.
- the moiré magnification arrangements as sierelementraster, in particular lenticular, but also other types of grid, such as hole grids or grid of concave mirrors, have.
- the inventive method can be used with advantage when cylindrical tools are used for embossing or printing.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with two security elements 12 and 16.
- the first security element represents a security thread 12 that emerges at certain window areas 14 on the surface of the banknote 10, while it is embedded in the intervening areas inside the banknote 10.
- the second security element is formed by a glued transfer element 16 of any shape.
- the security element 16 can also be designed in the form of a cover film, which is arranged over a window area or a through opening of the banknote.
- Both the security thread 12 and the transfer element 16 may include a moire magnification arrangement.
- the mode of operation and the production method according to the invention for such arrangements will be described in more detail below with reference to the security thread 12.
- Fig. 2 schematically shows the layer structure of the security thread 12 in cross section, wherein only the parts of the layer structure required for the explanation of the functional principle are shown.
- the security thread 12 includes a carrier 20 in the form of a transparent plastic film, in the embodiment an approximately 20 micron thick polyethylene terephthalate (PET) film.
- PET polyethylene terephthalate
- the upper side of the carrier film 20 is provided with a grid-like arrangement of microlenses 22 which form on the surface of the carrier film a two-dimensional Bravais grid with a preselected symmetry.
- the Bravais lattice has a hexagonal lattice symmetry or the symmetry of a parallelogram lattice.
- the spacing of adjacent microlenses 22 is preferably chosen as small as possible in order to ensure the highest possible area coverage and thus a high-contrast representation.
- the spherically or aspherically configured microlenses 22 preferably have a diameter between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m and in particular a diameter between only 10 ⁇ m and 35 ⁇ m and are therefore not visible to the naked eye. It is understood that in other designs, larger or smaller dimensions come into question.
- the microlenses can have a diameter of between 50 ⁇ m and 5 mm for decorative purposes, while in the case of Moire Magnifier structures, which are to be decipherable only with a magnifying glass or a microscope, dimensions below 5 ⁇ m are also used can come.
- a motif layer 26 is arranged, which also contains a grid-like arrangement of identical micromotif elements 28.
- the arrangement of the micromotif elements 28 forms a two-dimensional Bravais lattice with a preselected symmetry, again assuming a parallelogram lattice for illustration.
- the Bravais lattice of the micromotif elements differs 28 in its symmetry and / or in the size of its lattice parameters according to the invention slightly from the Bravais lattice of the microlenses 22 to produce the desired moire magnification effect.
- the grating period and the diameter of the micromotif elements 28 are of the same order of magnitude as those of the microlenses 22, ie preferably in the range of 5 .mu.m to 50 .mu.m and in particular in the range of 10 .mu.m to 35 .mu.m, so that the micromotif elements 28 themselves are visible to the naked eye are not recognizable. In designs with the above-mentioned larger or smaller microlenses, of course, the micromotif elements are correspondingly larger or smaller.
- the optical thickness of the carrier film 20 and the focal length of the microlenses 22 are coordinated so that the micromotif elements 28 are located approximately at the distance of the lens focal length.
- the carrier foil 20 thus forms an optical spacer layer which ensures a desired constant spacing of the microlenses 22 and the micromotif elements 28.
- the observer sees a slightly different subregion of the micromotif elements 28 when viewed from above through the microlenses 22, so that the multiplicity of microlenses 22 as a whole produces an enlarged image of the micromotif elements 28.
- the resulting moiré magnification depends on the relative difference of the lattice parameters of the Bravais gratings used. If, for example, the grating periods of two hexagonal gratings differ by 1%, the result is a 100-fold moire magnification.
- an endless security element film is usually first produced as a roll material, with known production methods always breaking points 30 occur in appearance 32, as in Fig. 3 (a) illustrated. These breakages in appearance are due to the fact that the precursors for the stamping tools used in the manufacture are generally made as flat sheets which are mounted on a printing or embossing cylinder 34, as shown schematically in FIG Fig. 3 (b) shown.
- the adjacent motif grids 38, 38 'and / or the associated lenticular grid generally do not coincide and, after printing or embossing, lead to motif disturbances in the form of gaps or an offset in the appearance of the finished security elements.
- the micromotif elements 28 and the microlenses 22 are each in the form of a raster, wherein in the context of this description raster is understood to mean a two-dimensional periodic or at least locally periodic arrangement of the lenses or the motif elements.
- a periodic raster can always be described here by a two-dimensional Bravais lattice with constant lattice parameters.
- the period parameters may change from place to place, but only slowly in relation to the periodicity length, so that the microasters can always be described locally with sufficient accuracy by means of Bravais gratings with constant grid parameters.
- a periodic arrangement of the microelements is therefore always assumed below.
- FIGS. 4 and 5 schematically show a non-scale illustrated moire magnification arrangement 50 with a motif plane 52 in which a in Fig. 4 more precisely arranged motif grid 40 is arranged and with a lens plane 54 in which the microlens grid is located.
- the moiré magnification arrangement 50 produces a moiré image plane 56 in which the magnified image perceived by the viewer 58 is described.
- the motif grid 40 includes a plurality of micromotif elements 42 in the form of the letter "F" arranged at the lattice sites of a low-symmetry Bravais lattice 44.
- the unit cell of in Fig. 4 shown parallelogram grating can by vectors u 1 and u 2 (with the components u 11 , u 21 and u 12 , u 22 ) are shown.
- the arrangement of microlenses in the lens plane 54 is described by a two-dimensional Bravais lattice whose lattice cell is represented by the vectors w 1 and w 2 (with the components w 11 , w 21 and w 12 , w 22 ) is given.
- the vectors t 1 and t 2 With the vectors t 1 and t 2 (with the components t 11 , t 21 and t 12 , t 22 ), the grid cell in the moire image plane 56 is described.
- the grating vectors of the micromotif element array result from the lenticular grid and the desired moiré image grating
- U ⁇ W ⁇ ⁇ T ⁇ + W ⁇ - 1 ⁇ T ⁇
- r ⁇ W ⁇ ⁇ T ⁇ + W ⁇ - 1 ⁇ R ⁇ + r ⁇ 0 ,
- the transformation matrix A also describes the movement of a moire image as the moire-forming assembly 50 moves, resulting from the movement of the motif plane 52 against the lens plane 54.
- the vector a 1 indicates in which direction the moiré image moves when tilting the arrangement of motif and lenticular raster laterally
- the vector a 2 indicates in which direction the Moirestory moves, if one tilts the arrangement of subject and lenticular grid forward.
- the images given in particular by (M1) to (M4) are now supplemented by further linear transformations which describe a distortion of the Bravais grid of the motif grid or of the lens grid, and which are selected so that the motif grid and / or the Lenticular grid periodically repeated in a predetermined repeat.
- the procedure according to the invention will now be explained in more detail with reference to a few concrete examples.
- the procedure according to the invention is as follows:
- All grid points of the given motif grid are through m ⁇ u ⁇ 1 + n ⁇ u ⁇ 2 recorded with integers m and n.
- the end point Q of this vector defined by the circumference of the cylinder 0 q is in Fig. 6 also marked.
- a motif grid calculated according to aspects such as motif size, magnification, movement or a correspondingly calculated lenticular grid usually do not satisfy condition (1).
- the Bravais lattice of the motif grid 70 is slightly distorted by a linear transformation so that the condition (1) for the distorted Bravais lattice is satisfied.
- the distorted grid then repeats periodically with a longitudinal direction repeat q and therefore fits without gaps and without offset on an associated printing or embossing cylinder with circumference q.
- a grid point P p x p y of the undistorted Bravais lattice located near the endpoint Q. For as little distortion as possible, such as in Fig. 6 , the grid point P closest to the end point Q is selected.
- the concrete selection of the grid point P can be effected, for example, by the coordinates of all grid points in the computer be determined a surface which is slightly larger than a roll of the cylinder (at least some grid cells larger in size and in width) and that from these grid points then the one with the smallest distance to Q is determined.
- the effect of lattice distortion can be estimated from the typical dimensions of the embossing cylinders and grid cells.
- the grid cell dimensions are on the order of 20 microns, the circumference of a suitable embossing cylinder at about 20 cm or more.
- a relative change of the grating of only 1: 10000 results.
- the properties of the generated moiré image such as magnification and movement angle, change only in the per thousand range and are therefore not recognizable to a viewer.
- the above-mentioned larger distances between grid point P and end point Q still provide very good to acceptable results with relative changes in the grid in the range of up to several percent.
- Example 2 proceeds from a given motif image from a motif grid in the form of a two-dimensional Bravais grid with the unit cell side vectors u 1 , and u 2 and the circumference q of the intended for the generation of the motif grid printing cylinder.
- the untransformed grating and the transformed grating differ as little as possible when the vectors b and a differ as little as possible or even equal.
- Example 3 As in Example 1, a motif image 80 having a motif grid in the form of a two-dimensional Bravais lattice with the unit cell side vectors is shown u 1 and u 2 and the circumference q of the intended for the generation of the motif grid printing or embossing cylinder specified.
- the embossed endless material is to be cut in a subsequent process step in strips of width b, the moire pattern on all strips should be the same side.
- the distorted Bravais grid of the motif image 80 in this example should therefore be repeated periodically in the ⁇ direction with the longitudinal direction repeat q and periodically in the x direction with the transverse direction repeat b.
- a lattice point P p x p y of the undistorted Bravais lattice located near the endpoint Q.
- a grid point A a x a y selected near the endpoint B of the vector given by the desired cross-direction repeat b 0 lies.
- the motive image transformed via the relationships (2c) and (3) and the motive image transformed via the relations (2c) and (4) are structurally repeated in the x-direction with period b and in the ⁇ -direction with period q.
- the motif image therefore fits seamlessly and without offset on the given printing or embossing cylinder and can be cut after production in identical strips of width b.
- a motif image arranged in a motif grid grid calculated according to the relationship (5) will generally not fit without interruption to an independently given cylinder diameter, so that one with This cylinder-embossed film material in the rhythm of the cylinder circumference disturbances in the motif image and thus also in the moiré image shows.
- This also gives you a new motion matrix A ', by the motion matrix A 'described new magnification and movement behavior in accordance with inventive method only insignificantly from that by the original motion matrix A described, desired magnification and movement behavior deviates.
- Example 5 gives a calculation example for moiré-forming gratings for the procedures explained in Examples 1 to 4. The simpler For the sake of illustration, a hexagonal lattice symmetry is assumed for each raster.
- the lenticular grid is a hexagonal lattice with 20 ⁇ m side length.
- the motif grid should have the same side length, but be rotated by an angle of 0.573 ° relative to the lenticular grid.
- the moire pattern should have an approximately 100-fold magnification and approximately orthoparallactic motion in the image plane.
- the moire magnification of the original motif grid is by design 100.0 times, the magnification with the transformed motif grid is horizontally 100.4-fold and vertically 100.0-fold, so has changed only insignificantly.
- the transformed motif grid grid results in a trouble-free motif image on a printing or embossing cylinder with a circumference of 200 mm, whereas the original motif grid lattice creates motif distortions in the motif Fig. 3 (a) shown type leads.
- Example 6 is based on Example 5, in addition to the endless material produced in this example is cut into identical strips with a width of 40 mm.
- the moiré magnification of the original motif grid lattice is 100.0-fold by design, the magnification with the transformed motif grid is horizontally 100.4-fold and perpendicular 102.6-fold, so has changed only slightly.
- results with the transformed motif grid grid on a printing or embossing cylinder with 200 mm circumference a trouble-free motif image, which has adjacent strips of a width of 40 mm adjacent to each other for further processing.
- moiré magnifiers can be realized not only with two-dimensional gratings but also with linear translation structures, for example with cylindrical lenses as microfocusing elements and with motifs that are arbitrarily extended in one direction as micromotif elements. Even with such linear translation structures, the Moire Magnifier data can be adapted to a given rapport with advantage, as now with reference to the motif images 90 and 95 of FIGS. 8 and 9 explained.
- a linear translation structure can be defined by a translation vector u describe, so by a displacement width d and a shift direction ⁇ , as in Fig. 8 shown.
- the parallel lines 92 in FIG Fig. 8 stand schematically for a with the translation vector u moved repeatedly arranged motif.
- a vector of length q is drawn with the end point Q, which stands for the given longitudinal repeat.
- a transformation matrix V can be found with the aid of which the motif structure and the movement behavior can be adapted to the repeat with a minimum change.
- Fig. 8 is a point P located on the translation structure near the point Q.
- an adaptation to a transverse repeat can also be effected in the case of a linear translation structure in addition to adaptation to the longitudinal repeat, as can be seen from the motif image 95 of FIG Fig. 9 explained.
- the longitudinal repeat is in Fig. 9 represented by a vector (0, q) with end point Q, the transverse repeat by a vector (b, 0) with end point B. Furthermore, points P and A are selected with the coordinates (p x , p y ) and (a x , a y ) in the translation structure, which are close to Q and B, respectively.
- this information provides a transformation matrix V, with the help of which the motif structure and the movement behavior can be adapted with minimal change to both repetitions, namely with equation (2c):
- V b 0 0 q ⁇ a x p x a y p y - 1
- the printing or embossing cylinders themselves have seams
- the design of moire magnification arrangements is inventively designed so that it fits together before and after a seam.
- plates can be produced with latticed, free-standing, generally cylindrical resist structures, which are referred to as lacquer points. These paint spots are produced in a lattice-like arrangement which results for the lenticular grid using the above-described relationships (1) to (8).
- Such plates can be produced for example by means of classical photolithography, by means of lithographic direct-write methods, such as laser-writing or e-beam lithography, or by suitable combinations of both approaches.
- the plate is then heated with the paint dots, so that the resist structures flow away and generally form lattice-shaped arranged small hills, preferably small spherical caps. Shaped in transparent materials These hill lens properties, lens diameter, lens curvature, focal length on the geometric structure of the paint dots, especially their diameter and the thickness of the paint layer, can be determined.
- Another possibility is the direct structuring of the plates with latticed, free-standing hills, for example by means of laser ablation.
- plastic, ceramic or metal surfaces are processed with high-energy laser radiation, for example with excimer laser radiation.
- a nickel layer for example 0.05 to 0.2 mm thick, is deposited and this is lifted off the plate.
- This nickel foil is suitable as an embossing stamp for embossing a lenticular grid.
- the nickel foil is precisely cut to size and welded with the embossing recesses outwards to a cylindrical tube, the sleeve.
- the sleeve can be attached to an embossing cylinder.
- the grating period also fits in the area of the weld.
- the calculated lens grid is then embossed into an embossable lacquer layer, for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer, on the front side of a foil.
- an embossable lacquer layer for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer
- the production takes place analogously to the lenticular cylinder, wherein plates are prepared with lattice-shaped, free-standing, freely designed motifs.
- lens raster, motif raster and cylinder circumference are in the relationships given by equations (1) to (8), so that the grating period also fits in the area of the weld seam.
- the motif grid is embossed into an embossable lacquer layer, for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer, on the back side of the foil, which contains the associated lenticular grid on the front side.
- an embossable lacquer layer for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer
- the motif grid can be colored.
- the further processing of the double-sided with lenticular grid and motif grid embossed film can be done in different ways.
- the motif grid can be metallized over the entire area, or the motif grid can be obliquely vapor-deposited, and then a two-dimensional application of a color layer to the partially metallized areas can take place, or the embossed motif grid can be applied by full-surface application of Colored layers and subsequent wiping be colored.
- Seamless cylinders for use in embossing or printing machines as such are state of the art and, for example, from the documents WO 2005/036216 A2 or DE 10126264 A1 known. However, there is no teaching how to design such cylinders to meet the special requirements of moire magnification arrangements.
- a lenticular grid is mounted on one side of a film and a matching motif grid on the other side of the film.
- embossing or impression cylinders are imaged, for example, according to the methods described in the prior art, wherein the design is carried out according to the above-described inventive calculation using the relationships (1) to (8).
- Such cylinders can be made, for example, as follows.
- trough-shaped lattice-like recesses created which serve as embossing or printing forms for a lenticular grid.
- the programming of the laser feed control according to the invention is carried out using the relationships (1) to (8), so that a seamless pattern without interruption arises on the cylinder.
- a metal, ceramic or plastic-coated cylinder lattice-like arranged recessed motifs or relief-like raised motifs are introduced in recessed environment by laser ablation, in particular by material removal using a computer-controlled laser, which serve as embossing or printing forms for a motif grid.
- the programming of the laser feed control according to the invention is carried out using the relationships (1) to (8), so that a seamless pattern without interruption arises on the cylinder.
- embossable layers of lacquer for example thermoplastic lacquer or UV lacquer
- the motif grid can be colored, as described in Example 7.
- lenticular, motif and cylinder circumferences are in the relationships given by equations (1) to (8) so as to obtain moiré magnification arrangements having an enlarged and moved motive, and moreover exhibit no discontinuities in roll material in periodicity ,
- the cylinder circumferences of lens and motif cylinders may be the same or different, and the calculation by the relationships (1) to (8) provides the desired results in magnification and motion performance of the moiré magnification arrangement in the latter case in the latter case as well.
- the further processing of the double-sided impressed with lenticular grid and motif grid film can be done in the manner described in Example 7 types.
- the mentioned lenticular and motif grid cylinders can be used as printing forms. This is particularly suitable for the motif grid cylinder.
- a particularly preferred production method is obtained when a lenticular grid is introduced by means of embossing in an embossable lacquer layer, for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer, of a foil, and the associated motif grid is applied to the opposite side of the foil by means of classical printing processes.
- an embossable lacquer layer for example a thermoplastic lacquer or UV lacquer
Landscapes
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Endlosmaterial für Sicherheitselemente mit mikrooptischen Moiré-Vergrößerungsanordnungen sowie ein Verfahren zum Herstellen derartigen Endlosmaterials.
- Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
- Eine besondere Rolle spielen dabei Sicherheitselemente mit optisch variablen Elementen, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln, da diese selbst mit hochwertigen Farbkopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente können dazu mit Sicherheitsmerkmalen in Form beugungsoptisch wirksamer Mikro- oder Nanostrukturen ausgestattet werden, wie etwa mit konventionellen Prägehologrammen oder anderen hologrammähnlichen Beugungsstrukturen, wie sie beispielsweise in den Druckschriften
EP 0 330 33 A1 EP 0 064 067 A1 beschrieben sind. - Es ist auch bekannt, Linsensysteme als Sicherheitsmerkmale einzusetzen. So ist beispielsweise in der Druckschrift
EP 0 238 043 A2 ein Sicherheitsfaden aus einem transparenten Material beschrieben, auf dessen Oberfläche ein Raster aus mehreren parallel laufenden Zylinderlinsen eingeprägt ist. Die Dicke des Sicherheitsfadens ist dabei so gewählt, dass sie in etwa der Fokuslänge der Zylinderlinsen entspricht. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche ist ein Druckbild registergenau aufgebracht, wobei das Druckbild unter Berücksichtigung der optischen Eigenschaften der Zylinderlinsen gestaltet ist. Aufgrund der fokussierenden Wirkung der Zylinderlinsen und der Lage des Druckbilds in der Fokusebene sind je nach Betrachtungswinkel unterschiedliche Teilbereiche des Druckbilds sichtbar. Durch entsprechende Gestaltung des Druckbilds können damit Informationen eingebracht werden, die jedoch lediglich unter bestimmten Blickwinkeln sichtbar sind. Durch entsprechende Ausgestaltung des Druckbilds können zwar auch "bewegte" Bilder erzeugt werden. Das Motiv bewegt sich bei Drehung des Dokuments um eine zu den Zylinderlinsen parallel laufende Achse allerdings nur annähernd kontinuierlich von einem Ort auf dem Sicherheitsfaden zu einem anderen Ort. - Seit einiger Zeit werden auch sogenannte Moire-Vergrößerungsanordnungen als Sicherheitsmerkmale eingesetzt. Die prinzipielle Funktionsweise derartiger Moire-Vergrößerungsanordnungen ist in dem Artikel "The moire magnifier", M.C. Hutley, R. Hunt, R.F. Stevens and P. Savander, Pure Appl. Opt. 3 (1994), pp. 133-142, beschrieben. Kurz gesagt bezeichnet Moire-Vergrößerung danach ein Phänomen, das bei der Betrachtung eines Rasters aus identischen Bildobjekten durch ein Linsenraster mit annähernd demselben Rastermaß auftritt. Wie bei jedem Paar ähnlicher Raster ergibt sich dabei ein Moiremuster, wobei in diesem Fall jeder der Moirestreifen in Gestalt eines vergrößerten und/oder gedrehten Bildes des wiederholten Elements des Bildrasters erscheint.
- Bei der Herstellung derartiger Moiré-Vergrößerungsanordnungen wird in der Regel zunächst eine endlose Sicherheitselement-Folie als Rollenmaterial hergestellt, wobei bei Einsatz herkömmlicher Herstellungsverfahren stets Bruchstellen, insbesondere Lücken oder ein Versatz im Erscheinungsbild der Sicherheitselemente auftreten. Diese Bruchstellen rühren daher, dass die Vorprodukte für die bei der Herstellung verwendeten Prägewerkzeuge im Allgemeinen als flache Platten hergestellt werden, die auf einen Druck- oder Prägezylinder aufgezogen werden. An den Nahtstellen stimmen die beiderseitig angrenzenden Bildmuster in aller Regel nicht überein und führen nach dem Druck oder der Prägung im Erscheinungsbild der fertigen Sicherheitselemente zu Motivstörungen der genannten Art.
- Die Druckschrift
DE 10 2005 028162 A1 betrifft ein Sicherheitselement und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die DruckschriftDE 199 47 397 A1 offenbart ein Verfahren zur nahtlosen Gravur von Mustern. - Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Erzeugung von Sicherheitselementen mit mikrooptischen Moire-Vergrößerungsanordnungen mit störungsfreien Motivbildern, sowie ein entsprechendes Endlosmaterial anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Herstellen von Endlosmaterial für Sicherheitselemente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Endlosmaterial für Sicherheitselemente, ein Herstellungsverfahren für Sicherheitselemente und Verfahren zur Herstellung von Druck- oder Prägezylindern sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Endlosmaterial für Sicherheitselemente mit mikrooptischen Moiré-Vergrößerungsanordnungen nach Anspruch 1.
- Die erfindungsgemäße Verzerrung kann nur das Motivraster, nur das Fokussierelementraster oder beide Raster betreffen. Je nach den vorgegebenen Rastern können das Motivraster und das Fokussierelementraster auch unterschiedliche Verzerrungen erfordern, wie weiter unten genauer erläutert.
- Bei diesem Verfahren wird in Schritt c) ein Rapport q entlang der endlosen Längsrichtung des Endlosmaterials vorgegeben. Insbesondere ist der Längsrichtungs-Rapport q durch den Umfang eines Präge- oder Druckzylinders für die Erzeugung des Motivrasters und/oder des Fokussierelementrasters gegeben.
- In Schritt d) wird ein Gitterpunkt P des ersten und/oder des zweiten Gitters ausgewählt, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Längsrichtungs-Rapport gegebenen Vektors
- Die lineare Transformation V wird zweckmäßig unter Verwendung der Beziehung
a undb dabei mit Vorteil nach Betrag und Richtung nur wenig oder sind sogar gleich. Nach einem einfachen Spezialfall wird die lineare Transformation V unter Verwendung der Beziehung - Zusätzlich zur Vorgabe eines Längsrichtungs-Rapports kann in Schritt c) ein Rapport b entlang der Querrichtung des Endlosmaterials vorgegeben werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Endlosmaterial in einem späteren Verfahrensschritt in parallele Längsstreifen geschnitten wird, wobei der Querrichtungs-Rapport b durch die Breite dieser Längsstreifen gegeben ist. Zweckmäßig wird dann in Schritt d)
- ein Gitterpunkt P des ersten und/oder des zweiten Gitters ausgewählt, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Längsrichtungs-Rapport gegebenen Vektors
- ein Gitterpunkt A des ersten und/ oder des zweiten Gitters ausgewählt, der in der Nähe des Endpunkts B des durch den Querrichtungs-Rapport gegebenen Vektors
- eine lineare Transformation V ermittelt, die P auf Q und A auf B abbildet.
- Als die in der Nähe der Endpunkte Q und B liegende Gitterpunkte werden vorzugsweise solche Gitterpunkte P bzw. A gewählt, deren Abstände von Q bzw. B entlang des Gittervektors oder der beiden Gittervektoren jeweils weniger als 10 Gitterperioden, bevorzugt weniger als 5, besonders bevorzugt weniger als 2 und insbesondere weniger als eine Gitterperiode betragen. Insbesondere kann der dem Endpunkt Q nächstliegende Gitterpunkt als Gitterpunkt P und der dem Endpunkt B nächstliegende Gitterpunkt als Gitterpunkt A gewählt werden.
-
- Zusätzlich zu dem Längsrichtungs-Rapport kann der Querrichtungs-Rapport b vorgegeben werden.
- In einer bevorzugten Weiterbildung des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass
- ein gewünschtes, bei Betrachtung zu sehendes Bild mit einem oder mehreren Moire-Bildelementen festgelegt wird, wobei die Anordnung von vergrößerten Moire-Bildelementen in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektoren
t 1 undt 2 gegeben sind, gewählt werden, - das Fokussierelementeraster in Schritt b) als eine Anordnung von Mikrofokussierelementen in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektoren
w 1 undw 2 gegeben sind, bereitgestellt wird, und - in Schritt a) das Motivraster mit den Mikromotivelementen unter Verwendung der Beziehungen
- In einer anderen ebenfalls bevorzugten Weiterbildung des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass
- ein gewünschtes, bei Betrachtung zu sehendes Bild mit einem oder mehreren Moire-Bildelementen festgelegt wird,
- das Fokussierelementeraster in Schritt b) als eine Anordnung von Mikrofokussierelementen in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektoren
w 1 undw 2 gegeben sind, bereitgestellt wird, - eine gewünschte Bewegung des zu sehenden Bildes beim seitlichen Kippen und beim vor-rückwärtigen Kippen der Moiré-Vergrößerungsanordnung festgelegt wird, wobei die gewünschte Bewegung in Form der Matrixelemente einer Transformationsmatrix
A vorgegeben wird, und - in Schritt a) das Motivraster mit den Mikromotivelementen unter Verwendung der Beziehungen
A ,W undU durchu i undw i, mit i =1, 2 darstellen. - In beiden genannten Varianten können die Vektoren
u 1 undu 2, bzw.w 1 undw 2 ortsabhängig moduliert werden, wobei sich die lokalen Periodenparameter |u 1|, |u 2|, ∠(u 1 ,u 2) bzw. |w 1|, |w 2|, ∠(w 1,w 2) im Verhältnis zur Periodizitätslänge nur langsam ändern. - Das Motivraster und das Fokussierelementraster sind zweckmäßig an gegenüberliegenden Flächen einer optischen Abstandsschicht angeordnet. Die Abstandsschicht kann beispielsweise eine Kunststofffolie und/ oder eine Lackschicht umfassen.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst der Schritt e) das Versehen eines Druck- oder Prägezylinders mit dem verzerrten Fokussierelementeraster. Im Schritt e) kann eine flache Platte mit dem verzerrten Fokussierelementraster versehen werden, und die flache Platte oder eine flache Abformung der Platte kann auf einen Druck- oder Prägezylinder aufgezogen werden, so dass ein Zylinder mit Nähten mit einem Zylinderumfang q entsteht. Alternativ kann im Schritt e) ein beschichteter Zylinder mit Zylinderumfang q durch ein materialabtragendes Verfahren, insbesondere durch Laserablation, mit dem verzerrten Fokussierelementraster versehen werden.
- Der Verfahrensschritt e) kann das Einprägen des verzerrten Fokussierelementrasters in eine prägbare Lackschicht umfassen, insbesondere in einen thermoplastischen Lack oder UV-Lack, der auf der Vorderseite einer optischen Abstandsschicht angeordnet ist.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst der Schritt e) das Versehen eines Druck- oder Prägezylinders mit dem verzerrten Motivraster. Im Schritt e) kann eine flache Platte mit dem verzerrten Motivraster versehen werden, und die flache Platte oder eine flache Abformung der Platte kann auf einen Druck- oder Prägezylinder aufgezogen werden, so dass ein Zylinder mit Nähten mit einem Zylinderumfang q entsteht. Alternativ kann im Schritt e) ein beschichteter Zylinder mit Zylinderumfang q durch ein materialabtragendes Verfahren, insbesondere durch Laserablation, mit dem verzerrten Motivraster versehen werden.
- Der Verfahrensschritt e) kann auch das Einprägen des verzerrten Motivrasters in eine prägbare Lackschicht umfassen, insbesondere in einen thermoplastischen Lack oder UV-Lack, der auf der Rückseite einer optischen Abstandsschicht angeordnet ist. Bei einer anderen Verfahrensvariante umfasst der Schritt e) das Aufdrucken des verzerrten Motivrasters auf eine Trägerschicht, insbesondere auf die Rückseite einer optischen Abstandsschicht.
- Die Erfindung betrifft weiter ein Endlosmaterial für Sicherheitselemente für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen nach Anspruch 12.
- Das Motivraster und das Fokussierelementraster des Endlosmaterials sind mit einem Rapport q entlang der endlosen Längsrichtung des Endlosmaterials und mit einem Rapport b entlang der Querrichtung des Endlosmaterials angeordnet.
- Die Erfindung umfasst weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem ein Endlosmaterial der beschriebenen Art hergestellt und in der gewünschten Form des Sicherheitselements geschnitten wird. Insbesondere wird das Endlosmaterial dabei in Längsstreifen gleicher Breite und mit identischer Anordnung der mikrooptischen Moire-Vergrößerungsanordnungen geschnitten. Ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, kann aus einem Endlosmaterial der beschriebenen Art hergestellt werden, insbesondere mit dem eben genannten Verfahren.
- In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druck- oder Prägezylinders nach Anspruch 14 für die Erzeugung des Fokussierelementrasters in einem Herstellungsverfahren für Endlosmaterial der beschriebenen Art.
- Eine flache Platte kann dabei mit dem verzerrten Fokussierelementraster versehen, und die flache Platte oder eine flache Abformung der Platte wird auf einen Druck- oder Prägezylinder aufgezogen, so dass ein Zylinder mit Nähten mit einem Zylinderumfang q entsteht. Gemäß einer Alternative wird ein beschichteter Zylinder mit Zylinderumfang q durch ein materialabtragendes Verfahren, insbesondere durch Laserablation, mit dem verzerrten Fokussierelementraster versehen. Bei dem ersten und zweiten Gitter handelt es sich um zweidimensionale Bravais-Gitter.
- In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druck- oder Prägezylinders nach Anspruch 15 für die Erzeugung des Motivrasters in einem Herstellungsverfahren für Endlosmaterial der beschriebenen Art.
- Dabei kann eine flache Platte mit dem verzerrten Motivraster versehen werden, und die flache Platte oder eine flache Abformung der Platte wird auf einen Druck- oder Prägezylinder aufgezogen, so dass ein Zylinder mit Nähten mit einem Zylinderumfang q entsteht. Nach einer Alternative wird ein beschichteter Zylinder mit Zylinderumfang q durch ein materialabtragendes Verfahren, insbesondere durch Laserablation, mit dem verzerrten Motivraster versehen. Bei dem ersten und zweiten Gitter handelt es sich um zweidimensionale Bravais-Gitter.
- In allen Varianten können die Moiré-Vergrößerungsanordnungen als Fokussierelementraster, insbesondere Linsenraster, aber auch andersartige Raster, wie etwa Lochrastern oder Raster von Hohlspiegeln, aufweisen. In all diesen Fällen kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil zum Einsatz kommen, wenn zylindrische Werkzeuge zum Prägen oder Drucken eingesetzt werden.
- 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 eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement,
- Fig. 2
- schematisch den Schichtaufbau eines Sicherheitsfadens im Querschnitt,
- Fig. 3
- in (a) und (b) eine Illustration der bei Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik auftretenden Bruchstellen im Erscheinungsbild von Sicherheitselementen mit Moire-Vergrößerungsanordnungen,
- Fig. 4
- ein Motivraster, dessen Mikromotivelemente durch auf den Gitterplätzen eines niedrigsymmetrischen Bravais-Gitters liegende Buchstaben "F" gebildet sind,
- Fig. 5
- schematisch die Verhältnisse bei der Betrachtung einer MoireVergrößerungsanordnung zur Definition der auftretenden Größen,
- Fig. 6
- ein Motivraster in Form eines zweidimensionalen BravaisGitters mit den Einheitszellen-Seitenvektoren
u 1 undu 2 und dem eingezeichneten Umfang q des für die Erzeugung des Motivrasters vorgesehenen Druckzylinders, - Fig. 7
- ein Motivraster wie in
Fig. 6 mit dem eingezeichneten Umfang q und der Breite b der Streifen, in die das geprägte Endlosmaterial geschnitten werden soll, - Fig. 8
- ein Motivraster in Form eines eindimensionalen Translationsgitters mit einem Translationsvektor
u und dem vorgegebenen Längsrapport q, und - Fig. 9
- ein Motivraster wie in
Fig. 8 mit eingezeichnetem Längsrapport q und Querrapport b. - Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun am Beispiel der Herstellung eines Sicherheitselements für eine Banknote erläutert.
Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet. Das Sicherheitselement 16 kann auch in Form einer Abdeckfolie ausgebildet sein, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung der Banknote angeordnet ist. - Sowohl der Sicherheitsfaden 12 als auch das Transferelement 16 können eine Moiré-Vergrößerungsanordnung enthalten. Die Funktionsweise und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für derartige Anordnungen werden im Folgenden anhand des Sicherheitsfadens 12 näher beschrieben.
-
Fig. 2 zeigt schematisch den Schichtaufbau des Sicherheitsfadens 12 im Querschnitt, wobei nur die für die Erläuterung des Funktionsprinzips erforderlichen Teile des Schichtaufbaus dargestellt sind. Der Sicherheitsfaden 12 enthält einen Träger 20 in Form einer transparenten Kunststofffolie, im Ausführungsbeispiel einer etwa 20 µm dicke Polyethylenterephthalat (PET)-Folie. Die Oberseite der Trägerfolie 20 ist mit einer rasterförmigen Anordnung von Mikrolinsen 22 versehen, die auf der Oberfläche der Trägerfolie ein zweidimensionales Bravais-Gitter mit einer vorgewählten Symmetrie bilden. Das Bravais-Gitter weist eine hexagonale Gittersymmetrie oder die Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters auf. - Der Abstand benachbarter Mikrolinsen 22 ist vorzugsweise so gering wie möglich gewählt, um eine möglichst hohe Flächendeckung und damit eine kontrastreiche Darstellung zu gewährleisten. Die sphärisch oder asphärisch ausgestalteten Mikrolinsen 22 weisen vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 5 µm und 50 µm und insbesondere einen Durchmesser zwischen lediglich 10 µm und 35 µm auf und sind daher mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Es versteht sich, dass bei anderen Gestaltungen auch größere oder kleinere Abmessungen infrage kommen. Beispielsweise können die Mikrolinsen bei Moire-Magnifier-Strukturen für Dekorationszwecke einen Durchmesser zwischen 50 µm und 5 mm aufweisen, während bei Moire-Magnifier-Strukturen, die nur mit einer Lupe oder einem Mikroskop entschlüsselbar sein sollen, auch Abmessung unterhalb von 5 µm zum Einsatz kommen können.
- Auf der Unterseite der Trägerfolie 20 ist eine Motivschicht 26 angeordnet, die eine ebenfalls rasterförmige Anordnung von identischen Mikromotivelementen 28 enthält. Auch die Anordnung der Mikromotivelemente 28 bildet ein zweidimensionales Bravais-Gitter mit einer vorgewählten Symmetrie, wobei zur Illustration wieder ein Parallelogramm-Gitter angenommen wird. Wie in
Fig. 2 durch den Versatz der Mikromotivelemente 28 gegenüber den Mikrolinsen 22 angedeutet, unterscheidet sich das Bravais-Gitter der Mikromotivelemente 28 in seiner Symmetrie und/oder in der Größe seiner Gitterparameter erfindungsgemäß geringfügig von dem Bravais-Gitter der Mikrolinsen 22, um den gewünschten Moire-Vergrößerungseffekt zu erzeugen. Die Gitterperiode und der Durchmesser der Mikromotivelemente 28 liegen dabei in derselben Größenordnung wie die der Mikrolinsen 22, also vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 50 µm und insbesondere im Bereich von 10 µm bis 35 µm, so dass auch die Mikromotivelemente 28 selbst mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Bei Gestaltungen mit den oben erwähnten größeren oder kleineren Mikrolinsen sind selbstverständlich auch die Mikromotivelemente entsprechend größer oder kleiner ausgebildet. - Die optische Dicke der Trägerfolie 20 und die Brennweite der Mikrolinsen 22 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Mikromotivelemente 28 sich etwa im Abstand der Linsenbrennweite befinden. Die Trägerfolie 20 bildet somit eine optische Abstandsschicht, die einen gewünschten konstanten Abstand der Mikrolinsen 22 und der Mikromotivelemente 28 gewährleistet.
- Aufgrund der sich geringfügig unterscheidenden Gitterparameter sieht der Betrachter bei Betrachtung von oben durch die Mikrolinsen 22 hindurch jeweils einen etwas anderen Teilbereich der Mikromotivelemente 28, so dass die Vielzahl der Mikrolinsen 22 insgesamt ein vergrößertes Bild der Mikromotivelemente 28 erzeugt. Die sich ergebende Moiré-Vergrößerung hängt dabei von dem relativen Unterschied der Gitterparameter der verwendeten Bravais-Gitter ab. Unterscheiden sich beispielsweise die Gitterperioden zweier hexagonaler Gitter um 1%, so ergibt sich eine 100-fache Moiré-Vergrößerung.
- Bei der Herstellung von Sicherheitselementen mit derartigen Moire-Vergrößerungsanordnungen wird in der Regel zunächst eine endlose Sicherheitselement-Folie als Rollenmaterial hergestellt, wobei bei bekannten Herstellungsverfahren stets Bruchstellen 30 im Erscheinungsbild 32 auftreten, wie in
Fig. 3(a) illustriert. Diese Bruchstellen im Erscheinungsbild rühren daher, dass die Vorprodukte für die bei der Herstellung verwendeten Prägewerkzeuge im Allgemeinen als flache Platten hergestellt werden, die auf einen Druck- oder Prägezylinder 34 aufgezogen werden, wie schematisch inFig. 3(b) gezeigt. An den Nahtstellen 36 stimmen die angrenzenden Motivraster 38, 38' und/ oder die zugehörigen Linsenraster in aller Regel nicht überein und führen nach dem Druck oder der Prägung zu Motivstörungen in Form von Lücken oder einem Versatz im Erscheinungsbild der fertigen Sicherheitselemente. - Selbst wenn man die für Moiré-Vergrößerungsanordnungen erforderlichen Designs ohne Umweg über flache Platten direkt in zylindrischer Form erzeugt, passen die komplizierten Muster des Linsenrasters und des Motivrasters in der Regel nicht bruchlos, also lückenlos und versatzfrei, auf einen vorgegebenen Zylindermantel.
- Für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise werden zunächst mit Bezug auf die
Figuren 4 und5 die benötigten Größen definiert und kurz beschrieben. - Die Mikromotivelemente 28 und die Mikrolinsen 22 liegen erfindungsgemäß jeweils in Form eines Rasters vor, wobei im Rahmen dieser Beschreibung unter Raster eine zweidimensionale periodische oder zumindest lokal periodische Anordnung der Linsen bzw. der Motivelemente verstanden wird. Ein periodisches Raster kann hier stets durch ein zweidimensionales Bravais-Gitter mit konstanten Gitterparametern beschrieben werden. Bei einer lokal periodischen Anordnung können sich die Periodenparameter von Ort zu Ort ändern, allerdings nur langsam im Verhältnis zur Periodizitätslänge, so dass die Mikroraster lokal stets mit hinreichender Genauigkeit durch Bravais-Gitter mit konstanten Gitterparametern beschrieben werden können. Der einfacheren Darstellung halber wird daher nachfolgend stets von einer periodischen Anordnung der Mikroelemente ausgegangen.
- Die
Figuren 4 und5 zeigen schematisch eine nicht maßstäblich dargestellte Moiré-Vergrößerungsanordnung 50 mit einer Motivebene 52, in der ein inFig. 4 genauer dargestelltes Motivraster 40 angeordnet ist und mit einer Linsenebene 54, in der sich das Mikrolinsenraster befindet. Die Moire-Vergrößerungsanordnung 50 erzeugt eine Moiré-Bildebene 56, in der das vom Betrachter 58 wahrgenommene vergrößerte Bild beschrieben wird. - Das Motivraster 40 enthält eine Vielzahl von Mikromotivelementen 42 in Form des Buchstabens "F", die an den Gitterplätzen eines niedrigsymmetrischen Bravais-Gitters 44 angeordnet sind. Die Einheitszelle des in
Fig. 4 gezeigten Parallelogramm-Gitters kann durch Vektorenu 1 undu 2 (mit den Komponenten u 11, u 21 bzw. u 12, u 22) dargestellt werden. In kompakter Schreibweise kann die Einheitszelle auch in Matrixform durch eine Motivrastermatrixu angegeben werden: - In gleicher Weise wird die Anordnung von Mikrolinsen in der Linsenebene 54 durch ein zweidimensionales Bravais-Gitter beschrieben, dessen Gitterzelle durch die Vektoren
w 1 undw 2 (mit den Komponenten w 11, w 21 bzw. w 12, w 22) angegeben wird. Mit den Vektorent 1undt 2 (mit den Komponenten t 11, t 21 bzw. t 12 , t 22) wird die Gitterzelle in der Moiré-Bildebene 56 beschrieben. - Mit
- Das Moire-Bild-Gitter ergibt sich aus den Gittervektoren der Mikromotivelement-Anordnung und der Mikrolinsen-Anordnung zu
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-
- Man sieht nun, dass der Vektor
a 1 angibt, in welcher Richtung sich das Moirébild bewegt, wenn man die Anordnung aus Motiv- und Linsenraster seitlich kippt, und dass der Vektora 2 angibt, in welcher Richtung sich das Moirebild bewegt, wenn man die Anordnung aus Motiv- und Linsenraster vorrückwärts kippt. -
-
- Erfindungsgemäß werden die insbesondere durch (M1) bis (M4) gegebenen Abbildungen nun um weitere lineare Transformationen ergänzt, die eine Verzerrung der Bravais-Gitter des Motivrasters bzw. des Linsenrasters beschreiben, und die so gewählt werden, dass sich das Motivraster und/ oder das Linsenraster in einem vorgegebenen Rapport periodisch wiederholt. Das erfindungsgemäße Vorgehen wird nun anhand einiger konkreter Beispiele näher erläutert.
- Mit Bezug auf
Fig. 6 ist ein Motivbild 70 mit einem Motivraster in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters mit den Einheitszellen-Seitenvektorenu 1 undu 2 vorgegeben sowie der Umfang q des für die Erzeugung des Motivrasters vorgesehenen Druck- oder Prägezylinders. Um das vorgegebene Motivbild nun einerseits bruchlos auf dem Zylinder unterzubringen, das vorgegebene Motivraster dabei aber möglichst wenig zu verändern, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen: - Alle Gitterpunkte des vorgegebenen Motivrasters sind durch
Fig. 6 ebenfalls eingezeichnet. Ein nach Gesichtspunkten wie Motivgröße, Vergrößerung, Bewegung berechnetes Motivgitter oder auch ein entsprechend berechnetes Linsenraster genügen in der Regel der Bedingung (1) nicht. - Erfindungsgemäß wird das Bravais-Gitter des Motivrasters 70 daher durch eine lineare Transformation geringfügig so verzerrt, dass die Bedingung (1) für das verzerrte Bravais-Gitters erfüllt ist. Das verzerrte Gitter wiederholt sich dann periodisch mit einem Längsrichtungs-Rapport q und passt daher ohne Lücken und ohne Versatz auf einen zugehörigen Druck- oder Prägezylinder mit Umfang q.
- Zur Bestimmung einer geeigneten Transformation wird ein Gitterpunkt P =
Fig. 6 , der dem Endpunkt Q nächstliegende Gitterpunkt P ausgewählt werden. Die konkrete Auswahl des Gitterpunkts P kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass per Computer die Koordinaten aller Gitterpunkte in einer Fläche ermittelt werden, die etwas größer ist als eine Abrollung des Zylinders (mindestens einige Gitterzellen größer im Umfang und in der Breite) und dass aus diesen Gitterpunkten dann derjenige mit dem kleinsten Abstand zu Q bestimmt wird. - Wie leicht zu sehen, bildet die lineare Transformation
Auf diese Weise erhält man ein Motivbild mit einem Motivraster in Form eines Bravais-Gitters mit Einheitszellen-Seitenvektorenu '1 undu '2 und Bildpunktenr ', gegeben durch die Beziehungen (2a), (3) und (4), das lückenlos und ohne Versatz auf den vorgegebenen Druck- oder Prägezylinder passt. - Die Auswirkung der durchgeführten Gitterverzerrung kann anhand der typischen Abmessung der Prägezylinder und der Gitterzellen abgeschätzt werden. Üblicherweise liegen die Gitterzellenabmessungen in der Größenordnung von 20 µm, der Umfang eines geeigneten Prägezylinders bei etwa 20 cm oder mehr. Bei einer Verzerrung in der Größenordnung einer Gitterzellenabmessung ergibt sich somit bezogen auf den Zylinderumfang eine relative Änderung des Gitters von nur 1 : 10000. Somit ändern sich die Eigenschaften des erzeugten Moirébildes, wie Vergrößerung und Bewegungswinkel, nur im Promillebereich und sind daher für einen Betrachter nicht erkennbar. Auch die oben erwähnten größeren Abstände zwischen Gitterpunkt P und Endpunkt Q liefern bei relativen Änderungen des Gitters im Bereich von bis zu einigen Prozent immer noch sehr gute bis akzeptable Ergebnisse.
- Wie Beispiel 1 geht Beispiel 2 von einem vorgegebenen Motivbild aus einem Motivraster in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters mit den Einheitszellen-Seitenvektoren
u 1, undu 2 aus sowie dem Umfang q des für die Erzeugung des Motivrasters vorgesehenen Druckzylinders. -
- Das untransformierte Gitter und das transformierte Gitter unterscheiden sich dabei möglichst wenig, wenn die Vektoren
b unda sich möglichst wenig unterscheiden oder sogar gleich sind. - Zur Illustration werden einige Spezialfälle herausgegriffen:
- 2.1 Wählt man
b unda gleich groß und beide gleichgerichtet senkrecht zur Umfangsrichtung des Zylinders, also - 2.2 Wählt man
u 1 erhalten, lediglich der Gittervektoru 2 wird geringfügig so geändert, dass das verzerrte Gitter auf den Zylinder passt. - 2.3 Wählt man
u 2 erhalten und der Gittervektoru 1 wird geringfügig so geändert, dass das verzerrte Gitter auf den Zylinder passt. - Mit Bezug auf
Fig. 7 ist bei Beispiel 3, wie bei Beispiel 1, ein Motivbild 80 mit einem Motivraster in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters mit den Einheitszellen-Seitenvektorenu 1 undu 2 sowie der Umfang q des für die Erzeugung des Motivrasters vorgesehenen Druck- oder Prägezylinders vorgegeben. Darüber hinaus soll das geprägte Endlosmaterial in einem nachfolgenden Verfahrensschritt in Streifen der Breite b geschnitten werden, wobei das Moiré-Muster auf allen Streifen seitlich gleich liegen soll. - Das verzerrte Bravais-Gitter des Motivbilds 80 soll sich bei diesem Beispiel also in γ-Richtung periodisch mit dem Längsrichtungs-Rapport q und in x-Richtung periodisch mit dem Querrichtungs-Rapport b wiederholen. Zur Bestimmung einer geeigneten Transformation wird erfindungsgemäß ein Gitterpunkt
- Als lineare Transformation wird dann die Transformation
V bildet den Gitterpunkt P auf den Endpunkt Q und den Gitterpunkt A auf den Endpunkt B ab. Da P und A jeweils in der Nähe der Endpunkte Q bzw. B gewählt wurden, ist die resultierende Verzerrung des Gitters klein. - Das über die Beziehungen (2c) und (3) transformierte Motivgitter und das über die Beziehungen (2c) und (4) transformierte Motivbild wiederholen sich konstruktionsgemäß in x-Richtung mit Periode b und in γ-Richtung mit Periode q. Das Motivbild passt daher lückenlos und ohne Versatz auf den vorgegebenen Druck- oder Prägezylinder und kann nach der Herstellung in identische Streifen der Breite b geschnitten werden.
- Beispiel 4 beschreibt eine bevorzugte Vorgehensweise bei der Herstellung einer gesamten Moiré-Vergrößerungsanordnung:
- Zunächst wird eine Gitteranordnung
-
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- Ein Motivbild, das in einem gemäß Beziehung (5) berechnetem Motivraster-Gitter angeordnet ist, wird im Allgemeinen nicht unterbrechungsfrei auf einen unabhängig vorgegebenen Zylinderdurchmesser passen, so dass ein mit diesem Zylinder geprägtes Folienmaterial im Rhythmus des Zylinderumfangs Störungen im Motivbild und damit auch im Moiré-Bild zeigt.
- Erfindungsgemäß wird das Motivraster-Gitter
U daher, wie in Beispiel 1 oder 2 beschrieben, durch ein transformiertes Motivraster-GitterA ', wobei das durch diese BewegungsmatrixA ' beschriebene neue Vergrößerungs- und Bewegungs-Verhalten bei erfindungsgemäßem Vorgehen lediglich unwesentlich von dem durch die ursprüngliche BewegungsmatrixA beschriebenen, gewünschten Vergrößerungs- und Bewegungs-Verhalten abweicht. -
- In Beispiel 5 wird ein Berechnungsbeispiel für moirébildende Gitter für die in den Beispielen 1 bis 4 erläuterten Vorgehensweisen angegeben. Der einfacheren Darstellung halber wird für die Raster jeweils eine hexagonale Gittersymmetrie angenommen.
- Als Linsenraster wird ein hexagonales Gitter mit 20 µm Seitenlänge vorgegeben. Das Motivraster soll dieselbe Seitenlänge haben, jedoch um einen Winkel von 0,573° gegenüber dem Linsenraster verdreht sein. Das Moiremuster soll in der Bildebene eine etwa 100-fache Vergrößerung und näherungsweise orthoparallaktische Bewegung aufweisen.
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- Die Moire-Vergrößerung beträgt beim ursprünglichen Motivraster-Gitter konstruktionsgemäß 100,0-fach, die Vergrößerung mit dem transformierten Motivraster-Gitter beträgt waagrecht 100,4-fach und senkrecht 100,0-fach, hat sich also nur unbedeutend verändert. Mit dem transformierten Motivraster-Gitter ergibt sich auf einem Druck- oder Prägezylinder mit 200 mm Umfang ein störungsfreies Motivbild, während das ursprüngliche Motivraster-Gitter zu Motivstörungen der in
Fig. 3(a) gezeigten Art führt. - Beispiel 6 basiert auf Beispiel 5, zusätzlich soll das erzeugte Endlosmaterial in diesem Beispiel in identische Streifen mit einer Breite von 40 mm geschnitten werden.
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- Dieses Motivraster-Gitter passt allerdings weder unterbrechungsfrei auf einen Zylinder mit 200 mm Umfang, noch wiederholt es sich im Abstand von 40 mm periodisch. Es wird daher erfindungsgemäß durch ein transformiertes Motivraster-Gitter
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- Die Moire-Vergrößerung beträgt beim ursprünglichen Motivraster-Gitter konstruktionsgemäß 100,0-fach, die Vergrößerung mit dem transformierten Motivraster-Gitter beträgt waagrecht 100,4-fach und senkrecht 102,6-fach, hat sich also nur wenig verändert. Darüber hinaus ergibt sich mit dem transformierten Motivraster-Gitter auf einem Druck- oder Prägezylinder mit 200 mm Umfang ein störungsfreies Motivbild, das für die weitere Verarbeitung nebeneinander liegende, identische Streifen einer Breite von 40 mm aufweist.
- Wie oben erläutert, lassen sich Moire-Magnifier nicht nur mit zweidimensionalen Gittern, sondern auch mit linearen Translationsstrukturen realisieren , beispielsweise mit Zylinderlinsen als Mikrofokussierelemente und mit in einer Richtung beliebig ausgedehnten Motiven als Mikromotivelemente. Auch bei solchen linearen Translationsstrukturen können die Moire-Magnifier-Daten mit Vorteil an einen vorgegebenen Rapport angepasst werden, wie nunmehr mit Bezug auf die Motivbilder 90 und 95 der
Figuren 8 und9 erläutert. - Eine lineare Translationsstruktur lässt sich durch einen Translationsvektor
u beschreiben, also durch eine Verschiebungsweite d und eine Verschiebungsrichtung ψ, wie inFig. 8 gezeigt. Die parallelen Linien 92 inFig. 8 stehen schematisch für ein mit dem Translationsvektoru verschoben wiederholt angeordnetes Motiv. Außerdem ist ein Vektor der Länge q mit dem Endpunkt Q eingezeichnet, der für den vorgegebenen Längsrapport steht. - Eine solche Translationsstruktur lässt sich dann stoßstellenfrei im Rapport unterbringen wenn ψ= 0 ist, oder wenn es eine ganze Zahl n gibt, so dass
Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, nicht der Fall ist, kann diese Bedingung in der folgenden Weise durch eine geringfügige Änderung der Größen d, ψ oder q erfüllt werden. - Wie bereits bei Beispiel 1 beschrieben, lässt sich eine Transformationsmatrix V finden, mit deren Hilfe die Motivstruktur und das Bewegungsverhalten mit minimaler Änderung an den Rapport angepasst werden kann. In
Fig. 8 ist ein Punkt P eingezeichnet der auf der Translationsstruktur nahe dem Punkt Q liegt. -
- Als neues, geringfügig verzerrtes und zum vorgegebenen Rapport passendes Motiv-Translationsgitter wird dann ein Gitter mit dem Translationsvektor
-
- Analog zur Anpassung bei einem zweidimensionalen Bravaisgitter nach Beispiel 3 kann auch bei einer linearen Translationsstruktur zusätzlich zur Anpassung an den Längsrapport auch eine Anpassung an einen Querrapport erfolgen, wie anhand des Motivbilds 95 der
Fig. 9 erläutert. - Der Längsrapport ist in
Fig. 9 durch einen Vektor (0, q) mit Endpunkt Q, der Querrapport durch einen Vektor (b, 0) mit Endpunkt B dargestellt. Weiterhin werden Punkte P und A mit den Koordinaten (px,py) bzw. (ax, ay) in der Translationsstruktur gewählt, die nahe bei Q bzw. B liegen. -
- Es versteht sich dass die hier beschriebenen Methoden, ein Motivraster nahtlos in einem Rapport unterzubringen, auch anwendbar sind, um ein Linsenraster nahtlos in einem Rapport (z.B. auf einem Prägezylinder) unterzubringen.
- Nachfolgend wird ein Beispiel für die Herstellung und nahtlose Bebilderung von Linsenraster-Zylindern und Motivraster-Zylindern, welche Nahtstellen aufweisen, genauer beschrieben.
- In diesem Beispiel weisen die Druck- bzw. Prägezylinder selbst Nahtstellen auf, das Design der Moire-Vergrößerungsanordnungen wird erfindungsgemäß so gestaltet, dass es vor und nach einer Nahtstelle zusammenpasst.
- Mittels unterschiedlicher Techniken lassen sich Platten mit gitterförmig angeordneten, frei stehenden, im Allgemeinen zylindrischen Resiststrukturen herstellen, die als Lackpunkte bezeichnet werden. Diese Lackpunkte werden in einer gitterförmigen Anordnung erzeugt, die sich für das Linsenraster bei Verwendung der oben erläuterten Beziehungen (1) bis (8) ergibt.
- Derartige Platten lassen sich beispielsweise mittels klassischer Photolithographie, mittels lithographischer Direct-Write-Methoden, wie Laser-Writing oder E-Beam-Lithographie, oder durch geeignete Kombinationen beider Ansätze fertigen.
- In einem thermal reflow process wird die Platte mit den Lackpunkten dann erwärmt, so dass die Resiststrukturen verfließen und sich im Allgemeinen gitterförmige angeordnete kleine Hügel, vorzugsweise kleine Kugelkalotten bilden. Abgeformt in transparente Materialien besitzen diese Hügel Linseneigenschaften, wobei Linsendurchmesser, Linsenkrümmung, Brennweite über die geometrische Struktur der Lackpunkte, vor allem ihren Durchmesser und die Dicke der Lackschicht, bestimmt werden können.
- Ebenfalls in Betracht kommt die direkte Strukturierung der Platten mit gitterförmig angeordneten, frei stehenden Hügeln beispielsweise mithilfe von Laserablation. Dabei werden insbesondere Kunststoff-, Keramik- oder Metall-Oberflächen mit hochenergetischer Laserstrahlung, beispielsweise mit Excimer-Laserstrahlung, bearbeitet.
- Auf eine so hergestellte Platte, dem sogenannten Resistmaster, wird eine beispielsweise 0,05 bis 0,2 mm dicke Nickelschicht abgelagert und diese von der Platte abgehoben. Man erhält eine Nickelfolie, den sogenannten Shim, mit Vertiefungen, die den oben genannten Hügeln im Resistmaster entsprechen. Diese Nickelfolie ist als Prägestempel zum Prägen eines Linsenrasters geeignet.
- Die Nickelfolie wird präzise zurechtgeschnitten und mit den prägenden Vertiefungen nach außen zu einem zylindrischen Rohr, dem Sleeve, verschweißt. Das Sleeve lässt sich auf einen Prägezylinder aufziehen. Da bei der Belichtungssteuerung für das Prägemuster der Zylinderumfang einschließlich Sleeve durch Verwendung der Beziehungen (1) bis (8) erfindungsgemäß berücksichtigt wurde, passt die Gitterperiode auch im Bereich der Schweißnaht.
- Mithilfe dieses Prägezylinders wird dann das berechnete Linsenraster in eine prägbare Lackschicht, beispielsweise einen thermoplastischen Lack oder UV-Lack, auf der Vorderseite einer Folie eingeprägt.
- Die Herstellung erfolgt analog zum Linsenraster-Zylinder, wobei Platten mit gitterförmig angeordneten, frei stehenden, frei gestalteten Motiven hergestellt werden.
- Erfindungsgemäß stehen dabei Linsenraster, Motivraster und Zylinderumfang in den durch die Gleichungen (1) bis (8) gegebenen Beziehungen, so dass die Gitterperiode auch im Bereich der Schweißnaht passt.
- Mithilfe dieses Prägezylinders wird das Motivraster in eine prägbare Lackschicht, beispielsweise einen thermoplastischen Lack oder UV-Lack, auf der Rückseite der Folie, die auf der Vorderseite das dazugehörige Linsenraster enthält, eingeprägt. Zur Kontrasterhöhung kann das Motivraster eingefärbt werden.
- Insgesamt erhält man eine Moire-Vergrößerungsanordnung, die ein vergrößertes und bewegtes Motiv zeigt und gegenüber dem Stand der Technik bei den bei Rollenmaterial auftretenden Prägenähten ein wesentlich verbessertes Verhalten zeigt.
- Die weitere Verarbeitung der doppelseitig mit Linsenraster und Motivraster beprägten Folie kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Motivraster vollflächig metallisiert werden, oder das Motivraster kann schräg bedampft werden und es kann anschließend eine flächige Aufbringung einer Farbschicht auf die teilmetallisierten Flächen erfolgen, oder das geprägte Motivraster kann durch vollflächiges Aufbringen von Farbschichten und anschließendem Abwischen eingefärbt werden.
- Nahtlose Zylinder zur Anwendung in Präge- oder Druckmaschinen als solche sind Stand der Technik und beispielsweise aus den Druckschriften
WO 2005/036216 A2 oderDE 10126264 A1 bekannt. Allerdings fehlt bisher eine Lehre, wie solche Zylinder zu gestalten sind, um den speziellen Anforderungen bei Moire-Vergrößerungsanordnungen zu genügen. - Bei einer bevorzugten Moiré-Vergrößerungsanordnung wird ein Linsenraster auf einer Seite einer Folie angebracht und ein dazu passendes Motivraster an der anderen Seite der Folie. Dabei werden Präge- bzw. Druckzylinder beispielsweise nach den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren bebildert, wobei das Design gemäß der oben aufgezeigten erfindungsgemäßen Berechnung unter Verwendung der Beziehungen (1) bis (8) ausgeführt wird.
- Derartige Zylinder können beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
- In einen metall-, keramik- oder kunststoffbeschichteten Zylinder werden durch Laserablation, insbesondere durch Materialabtragung mithilfe eines computergesteuerten Lasers, muldenförmige gitterartig angeordnete Vertiefungen erzeugt, die als Präge- oder Druckformen für ein Linsenraster dienen. Dabei erfolgt die Programmierung der Laservorschubsteuerung erfindungsgemäß unter Verwendung der Beziehungen (1) bis (8), so dass auf dem Zylinder ein nahtloses unterbrechungsfreies Muster entsteht.
- In einen metall-, keramik- oder kunststoffbeschichteten Zylinder werden durch Laserablation, insbesondere durch Materialabtragung mithilfe eines computergesteuerten Lasers, gitterartig angeordnete vertiefte Motive oder reliefartige erhabene Motive in vertiefter Umgebung eingebracht, die als Präge- oder Druckformen für ein Motivraster dienen. Dabei erfolgt die Programmierung der Laservorschubsteuerung erfindungsgemäß unter Verwendung der Beziehungen (1) bis (8), so dass auf dem Zylinder ein nahtloses unterbrechungsfreies Muster entsteht.
- Mithilfe dieser Prägezylinder werden in prägbare Lackschichten, beispielsweise thermoplastischen Lack oder UV-Lack, auf Vorder- und Rückseite einer Folie zueinander gehörige Linsenraster und Motivraster eingeprägt. Zur Kontrasterhöhung kann das Motivraster eingefärbt werden, wie bei Beispiel 7 beschrieben.
- Erfindungsgemäß stehen Linsenraster, Motivraster und Zylinderumfänge in den durch die Gleichungen (1) bis (8) gegebenen Beziehungen, so dass man Moiré-Vergrößerungsanordnungen erhält, die ein vergrößertes und bewegtes Motiv aufweisen, und die darüber hinaus bei Rollenmaterial in der Periodizität keine Unstetigkeiten zeigen.
- Es ist anzumerken, dass die Zylinderumfänge von Linsen- und Motivzylinder gleich oder unterschiedlich sein können, die Berechnung mithilfe der Beziehungen (1) bis (8) liefert auch im letzteren Fall die gewünschten Ergebnisse hinsichtlich Vergrößerung und Bewegungsverhalten der Moire-Vergrößerungsanordnung bei unterbrechungsfreiem Muster.
- Die weitere Verarbeitung der doppelseitig mit Linsenraster und Motivraster beprägten Folie kann auf die bei Beispiel 7 geschilderten Arten erfolgen. Ebenso können die erwähnten Linsenraster- und Motivraster-Zylinder als Druckformen verwendet werden. Dies bietet sich besonders für die Motivraster-Zylinder an.
- Ein besonders bevorzugtes Herstellungsverfahren erhält man, wenn in eine prägbare Lackschicht, beispielsweise einen thermoplastischen Lack oder UV-Lack, einer Folie ein Linsenraster mittels Prägung eingebracht wird, und das dazugehörige Motivraster auf die gegenüberliegende Seite der Folie mittels klassischer Druckverfahren aufgebracht wird.
Claims (15)
- Verfahren zum Herstellen von Endlosmaterial für Sicherheitselemente (12; 16) mit mikrooptischen Moiré-Vergrößerungsanordnungen, die ein Motivraster aus einer Vielzahl von Mikromotivelementen (28)und ein Fokussierelementraster aus einer Vielzahl von Mikrofokussierelementen (22) zur moire-vergrößerten Betrachtung der Mikromotivelemente (28) aufweisen, bei dema) ein Motivraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung von Mikromotivelementen (28) in Form eines ersten zweidimensionalen Gitters bereitgestellt wird,b) ein Fokussierelementraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung einer Vielzahl von Mikrofokussierelementen (22) in Form eines zweiten zweidimensionalen Gitters bereitgestellt wird,- wobei das erste und/ oder zweite Gitter eine hexagonale Gittersymmetrie oder die Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters aufweist und zusätzlich zu der Orientierung der Gittervektoren zueinander auch durch eine fixierte Orientierung des Gitters zu dem Endlosmaterial, insbesondere zu dessen Längsachse, bestimmt ist, und wobei als erstes und/oder zweites Gitter jedes Gitter aus der Klasse von zweidimensionalen Bravais-Gittern mit hexagonaler Symmetrie oder der Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters mit einer fixen Orientierung von 0-360° auswählbar ist,c) ein Rapport des Motivrasters und/oder des Fokussierelementrasters auf dem Endlosmaterial vorgegeben wird,d) geprüft wird, ob sich das Gitter des Motivrasters und/oder das Gitter des Fokussierelementrasters in dem vorgegebenen Rapport periodisch wiederholt, und falls dies nicht der Fall ist, eine lineare Transformation ermittelt wird, die das erste und/ oder das zweite Gitter so verzerrt, dass sich das verzerrte Gitter in dem vorgegebenen Rapport periodisch wiederholt, unde) für die weitere Herstellung des Endlosmaterials das Motivraster bzw. das Fokussierelementraster durch das durch die ermittelte lineare Transformation verzerrte Motivraster bzw. das durch die ermittelte lineare Transformation verzerrte Fokussierelementraster ersetzt wird,
wobei in Schritt c) ein Rapport q entlang der endlosen Längsrichtung des Endlosmaterials vorgegeben wird, und
wobei in Schritt d) ein Gitterpunkt P des ersten und/ oder des zweiten Gitters ausgewählt wird, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Längsrichtungs-Rapport gegebenen Vektors - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als in der Nähe des Endpunkts Q liegender Gitterpunkt ein Gitterpunkt P gewählt wird, dessen Abstand von Q entlang des Gittervektors oder der beiden Gittervektoren jeweils weniger als 10 Gitterperioden, bevorzugt weniger als 5, besonders bevorzugt weniger als 2 und insbesondere weniger als eine Gitterperiode beträgt, oder dass der dem Endpunkt Q nächstliegende Gitterpunkt als Gitterpunkt P gewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
in Schritt c) ein Rapport q entlang der endlosen Längsrichtung des Endlosmaterials vorgegeben wird, und ein Rapport b entlang der Querrichtung des Endlosmaterials vorgegeben wird,
und in Schritt d)- ein Gitterpunkt P des ersten und/oder des zweiten Gitters ausgewählt wird, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Längsrichtungs-Rapport gegebenen Vektors- ein Gitterpunkt A des ersten und/oder des zweiten Gitters ausgewählt wird, der in der Nähe des Endpunkts B des durch den Querrichtungs-Rappört gegebenen Vektors- eine lineare Transformation V ermittelt wird, die P auf Q und A auf B abbildet. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosmaterial in einem späteren Verfahrensschritt in parallele Längsstreifen geschnitten wird, und der Querrichtungs-Rapport b durch die Breite dieser Längsstreifen gegeben ist.
- Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt als in der Nähe der Endpunkte Q und B liegende Gitterpunkte solche Gitterpunkte P bzw. A gewählt werden, deren Abstände von Q bzw. B entlang des Gittervektors oder der beiden Gittervektoren jeweils weniger als 10 Gitterperioden, bevorzugt weniger als 5, besonders bevorzugt weniger als 2 und insbesondere weniger als eine Gitterperiode betragen.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Endpunkt Q nächstliegende Gitterpunkt als Gitterpunkt P und der dem Endpunkt B nächstliegende Gitterpunkt als Gitterpunkt A gewählt wird, wobei bevorzugt die lineare Transformation V unter Verwendung der Beziehung
- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Gitter zweidimensionale Bravais-Gitter sind, wobei bevorzugt- ein gewünschtes, bei Betrachtung zu sehendes Bild mit einem oder mehreren Moire-Bildelementen festgelegt wird, wobei die Anordnung von vergrößerten Moiré-Bildelementen in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektoren
t 1 undt 2 gegeben sind, gewählt werden,- das Fokussierelementraster in Schritt b) als eine Anordnung von Mikrofokussierelementen (22) in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektorenw 1 undw 2 gegeben sind, bereitgestellt wird, und- in Schritt a) das Motivraster mit den Mikromotivelementen (28) unter Verwendung der BeziehungenT ,W undU durcht i ,u i undw i , mit i =1, 2 darstellen. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass- ein gewünschtes, bei Betrachtung zu sehendes Bild mit einem oder mehreren Moire-Bildelementen festgelegt wird,- das Fokussierelementraster in Schritt b) als eine Anordnung von Mikrofokussierelementen (22) in Form eines zweidimensionalen Bravais-Gitters, dessen Gitterzellen durch Vektoren
w 1 undw 2 gegeben sind, bereitgestellt wird,- eine gewünschte Bewegung des zu sehenden Bildes beim seitlichen Kippen und beim vor-rückwärtigen Kippen der Moire-Vergrößerungsanordnung festgelegt wird, wobei die gewünschte Bewegung in Form der Matrixelemente einer TransformationsmatrixA vorgegeben wird, und- in Schritt a) das Motivraster mit den Mikromotivelementen (28) unter Verwendung der BeziehungenA ,W undU durchu i undw i, mit i=1,2 darstellen. - Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Motivraster und das Fokussierelementraster an gegenüberliegenden Flächen einer optischen Abstandsschicht angeordnet werden, und/oder dass der Schritt e) das Versehen eines Druck- oder Prägezylinders (34) mit dem verzerrten Fokussierelementraster umfasst, und/ oder dass der Schritt e) das Versehen eines Druck- oder Prägezylinders (34) mit dem verzerrten Motivraster umfasst.
- Endlosmaterial für Sicherheitselemente (12; 16) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mikrooptischen Moire-Vergrößerungsanordnungen, die- ein Motivraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung von Mikromotivelementen (28) in Form eines ersten zweidimensionalen Bravais-Gitters,- ein Fokussierelementraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung einer Mehrzahl von Mikrofokussierelementen (22) in Form eines zweiten zweidimensionalen Bravais-Gitters zur moire-vergrößerten Betrachtung der Mikromotivelemente aufweisen,- wobei das erste und/ oder zweite Bravais-Gitter eine hexagonale Gittersymmetrie oder die Symmetrie eines Parallelogrammgitters aufweist und zusätzlich zu der Orientierung der Gittervektoren zueinander auch durch eine fixierte Orientierung des Gitters zu dem Endlosmaterial, insbesondere zu dessen Längsachse, bestimmt ist, wobei in der fixierten Orientierung keiner der beiden Gittervektoren des zweidimensionalen Bravais-Gitters parallel zur Längsachse des Endlosmaterials ist, und- wobei das Motivraster und das Fokussierelementraster mit einem vorgegebenen Rapport lückenlos und versatzfrei auf dem Endlosmaterial angeordnet sind, und- wobei das Motivraster und das Fokussierelementraster auf einer Länge von 10 Metern oder mehr, bevorzugt auf einer Länge von 100 Metern oder mehr, und besonders bevorzugt auf einer Länge von 1000 Metern oder mehr, mit dem vorgegebenen Rapport lückenlos und versatzfrei auf dem Endlosmaterial angeordnet sind.
- Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (12; 16) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen, bei dem ein Endlosmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt und in der gewünschten Form des Sicherheitselements (12; 16) geschnitten wird, wobei das Endlosmaterial bevorzugt in Längsstreifen gleicher Breite und mit identischer Anordnung der mikrooptischen Moiré-Vergrößerungsanordnungen geschnitten wird.
- Verfahren zur Herstellung eines Druck- oder Prägezylinders (34) für die Erzeugung des Fokussierelementrasters in dem Herstellungsverfahren der Ansprüche 1 bis 11, bei dem- ein Fokussierelementraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung einer Vielzahl von Mikrofokussierelementen (22) in Form eines zweidimensionalen Gitters sowie der Umfang q des fertigen Druck- oder Prägezylinders (34) vorgegeben wird,- wobei das Gitter eine hexagonale Gittersymmetrie oder die Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters aufweist und zusätzlich zu der Orientierung der Gittervektoren zueinander auch durch eine fixierte Orientierung des Gitters zu einer Mantelfläche des Druck- oder Prägezylinders, insbesondere zu deren Umfangrichtung, bestimmt ist, und wobei als Gitter jedes Gitter aus der Klasse von zweidimensionalen Bravais-Gittern mit hexagonaler Symmetrie oder der Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters mit einer fixen Orientierung von 0-360° auswählbar ist,- das Gitter des Fokussierelementrasters mittels einer linearen Transformation so verzerrt wird, dass sich das verzerrte Gitter im Rapport des vorgegebenen Umfangs q periodisch wiederholt, wozu ein Gitterpunkt P des Gitters des Fokussierelementrasters ausgewählt wird, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Umfang des fertigen Druck- oder Prägezylinders (34) gegebenen Vektors- ein Druck- oder Prägezylinder mit dem verzerrten Fokussierelementraster versehen wird.
- Verfahren zur Herstellung eines Druck- oder Prägezylinders (34) für die Erzeugung des Motivrasters in dem Herstellungsverfahren der Ansprüche 1 bis 11, bei dem- ein Motivraster aus einer zumindest lokal periodischen Anordnung einer Mehrzahl von Mikromotivelementen (28) in Form eines zweidimensionalen Gitters sowie der Umfang q des fertigen Druck- oder Prägezylinders (34) vorgegeben wird,- wobei das Gitter eine hexagonale Gittersymmetrie oder die Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters aufweist und zusätzlich zu der Orientierung der Gittervektoren zueinander auch durch eine fixierte Orientierung des Gitters zu einer Mantelfläche des Druck- oder Prägezylinders, insbesondere zu deren Umfangrichtung, bestimmt ist, und wobei als Gitter jedes Gitter aus der Klasse von zweidimensionalen Bravais-Gittern mit hexagonaler Symmetrie oder der Symmetrie eines Parallelogramm-Gitters mit einer fixen Orientierung von 0-360° auswählbar ist,- das Motivraster mittels einer linearen Transformation so verzerrt wird, dass sich das verzerrte Motivraster im Rapport des vorgegebenen Umfangs q periodisch wiederholt, wozu ein Gitterpunkt P des Motivrasters ausgewählt wird, der in der Nähe des Endpunkts Q des durch den Umfang des fertigen Druck- oder Prägezylinders (34) gegebenen Vektors- ein Druck- oder Prägezylinder (34) mit dem verzerrten Motivraster versehen wird.
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Publications (2)
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