EP2941355B1

EP2941355B1 - Verfahren zum herstellen eines sicherheitselements mit einer lasersensitiven aufzeichnungsschicht

Info

Publication number: EP2941355B1
Application number: EP13792594.7A
Authority: EP
Inventors: Harald Reiner; Daniela Otto; Georg Depta
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: DE102013000152A1; WO2014106517A1; EP2941355A1; PL2941355T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und andere Datenträger. Die Erfindung betrifft auch ein Sicherheitselement, das nach einem derartigen Verfahren hergestellt ist, einen Datenträger, insbesondere ein Sicherheitspapier oder Wertgegenstand, mit einem solchen Sicherheitselement sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Ausweiskarten, wie etwa Kreditkarten oder Personalausweise, werden seit langem mittels Lasergravur personalisiert und dabei beispielsweise mit einem Passbild oder anderen personenbezogenen Daten versehen. Zur Personalisierung einer Ausweiskarte durch Lasergravur werden in der Regel die optischen Eigenschaften des Substratmaterials der Karte durch geeignete Führung eines Laserstrahls in Gestalt einer gewünschten Kennzeichnung irreversibel verändert, insbesondere geschwärzt.
WO 02/36357 A1 zeigt den Oberbegriff von Anspruch 1, wobei die Passerung einer Lasergravur mit weiteren Kennzeichnungen des Datenträgers durch optische Erfassung dieser Kennzeichnungen erreicht wird. In WO 2005/108110 A1 bewirken Druckschichten eine Passerung von Druck und Lasermarkierung. In EP 1918123 A1 wird ein bunter Farbpunkt durch gezieltes Abtragen einer Abdeckschicht über einer in einem regelmäßigen Muster CMG-strukturierten Farbschicht erreicht.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der eingangs genannten Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und andere Datenträger, vorgesehen, dass

ein Substrat zumindest bereichsweise mit einer lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehen wird, die ein visuelles Ausgangs-Erscheinungsbild aufweist, und die aus einem Farbgemisch besteht, das zumindest eine laserabsorbierende Gemischkomponente aufweist,
die lasersensitive Aufzeichnungsschicht in einem ersten Teilbereich mit einer ersten Laserstrahlung mit ersten Laserparametern beaufschlagt wird, um dort ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes, erstes Ziel-Erscheinungsbild zu erzeugen,
die lasersensitive Aufzeichnungsschicht in einem zweiten Teilbereich mit einer zweiten Laserstrahlung mit zweiten, unterschiedlichen Laserparametern beaufschlagt wird, um dort ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes und sich vom ersten Ziel-Erscheinungsbild unterscheidendes zweites Ziel-Erscheinungsbild zu erzeugen,
wobei die erste und zweite Laserstrahlung mit nur einer Laserquelle und nur einer Abbildungsoptik erzeugt werden, und der erste und zweite Teilbereich dadurch im Passer zueinander erzeugt werden.

Die unterschiedlichen Laserparameter der ersten und zweiten Laserstrahlung können insbesondere in einer Variation der Intensität, der Energie und/ oder der Pulsspitzenleistung der Laserstrahlung bestehen. Dabei kann die Intensität der Laserstrahlung vor allem durch die Fokussierung des Laserstrahls eingestellt werden, die Energie der Laserstrahlung vor allem durch die Markierungsgeschwindigkeit und den Diodenstrom eines Dioden-Pumplasers und die Pulsspitzenleistung zunächst durch die Auswahl von Pulsbetrieb oder Dauerstrich-Betrieb und im Pulsbetrieb durch die Pulslänge. Wie nachfolgend genauer beschrieben, wird die Laserquelle in bevorzugten Gestaltungen zur Erzeugung des ersten Ziel-Erscheinungsbilds im Pulsbetrieb und zur Erzeugung des zweiten Ziel-Erscheinungsbilds im Dauerstrichbetrieb betrieben. Hier wie an anderen Stellen dieser Beschreibung dienen die Begriffe "erste" und "zweite" nicht dazu, eine Reihenfolge oder eine Rangordnung anzugeben, sondern sollen nur jeweils zwei unterschiedliche Teilbereiche, Laserparameter und Erscheinungsbilder bezeichnen.
Die Laserquelle ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft mit einem Güteschalter versehen, der in an sich bekannter Weise die Erzeugung von Pulsen mit hoher Spitzenleistung ermöglicht. Die Öffnungszeit des Güteschalters bestimmt dabei den Pulscharakter der Laserstrahlung. Bei einem kontinuierlich geöffneten Güteschalter wird ein Dauerstrich-Laserstrahl emittiert, durch periodisches Öffnen und Schließen des Güteschalters entsteht gepulste Laserstrahlung. Eine kurze Öffnungszeit des Güteschalters (beispielsweise ein Verhältnis von Öffnungszeit zu Ladezeit von 1:5 oder weniger) führt zu kurzen Laserpulsen mit Pulsdauern von vorzugsweise 20 ns oder weniger, von 10 ns bis 20 ns, oder sogar von 10 ns oder weniger. Derart kurze Pulse weisen eine sehr hohe Leistung auf. Mit ihrer kurzen Einwirkdauer eignen sie sich besonders gut für eine Ablation der absorbierenden Gemischkomponente aus der beaufschlagten Aufzeichnungsschicht.
Eine mittlere Öffnungszeit des Güteschalters (beispielsweise ein Verhältnis von Öffnungszeit zu Ladezeit zwischen 1:2 und 2:1) führt zu längeren Pulsen mit Pulsdauern von einigen hundert Nanosekunden bis zu einigen Mikrosekunden und entsprechend niedrigerer Leistung. Bei diesen Pulsen treten mit zunehmender Pulsdauer thermische Effekte zunehmend in den Vordergrund. Schließlich ist bei Dauerstrichbetrieb der Laserquelle der Güteschalter immer offen. Die Leistung des Laserstrahls ist am geringsten und durch die lange Einwirkdauer dominieren die thermischen Effekte.
Durch die erfindungsgemäße Erzeugung der Teilbereiche stehen der erste und zweite Teilbereich zueinander im Passer, so dass zwei unterschiedliche, aber aufeinander ausgerichtete Modifikationsbereiche in der Aufzeichnungsschicht erzeugt werden können. Beispielsweise kann ein Teilbereich einen Rahmen für den zweiten Teilbereich bilden, oder die Teilbereiche können sich zu einem Gesamtmotiv ergänzen. In beiden Fällen fallen Passerschwankungen der beiden Teilbereiche, wie sie bei der Erzeugung in getrennten Arbeitsschritten oft unvermeidlich sind, besonders stark ins Auge. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise lassen sich solche Passerschwankungen vermeiden, da die unterschiedlichen Erscheinungsbilder mit derselben Laserquelle in nur einem Arbeitsgang nur durch die Nutzung unterschiedlicher Betriebsmodi derselben Laserquelle erzeugt werden. Ein weiterer wichtiger Erfindungsaspekt besteht darin, dass die unterschiedlichen Erscheinungsbilder in derselben Aufzeichnungsschicht erzeugt werden und nicht etwa durch die unterschiedlichen Antworten unterschiedlicher Aufzeichnungsschichten auf die Laserbeaufschlagung entstehen.
Die durch die Laserbeaufschlagung erzeugten Teilbereiche bilden zusammen eine visuell erkennbare Markierung in der Aufzeichnungsschicht und dem Sicherheitselement. Die Markierung kann beispielsweise in der Zifferung bestehen und dabei Buchdruckzifferung, beispielsweise auf Banknoten, ersetzen oder ergänzen. Sie kann auch in Zahlen und/ oder Buchstaben bestehen, die insbesondere aus der genannten Zifferung abgeleitet sein können. Beispielsweise können sich die Zahlen oder Buchstaben durch kryptographische Verfahren aus einer Zifferung ergeben oder sie können auch nur in einer Wiederholung eines Teils der Zifferung bestehen. Die Markierung kann auch eine Wertzahl, beispielsweise einer Banknote, darstellen, ein Logo, wie etwa ein Herausgeber-Logo einer Zentralbank, ein Datum oder eine Uhrzeit oder eine daraus abgeleitete Angabe sein, oder auch ein graphisches Element oder einen Code, wie etwa ein Strichcode, Matrixcode oder Mehrfarbencode darstellen.
Als Substrat des Sicherheitselements kommen insbesondere Trägermaterialien aus Baumwollfasern, aus Polymeren oder ein Substrat mit einem hybriden Aufbau in Frage. Das Sicherheitselement kann dabei Teil eines Datenträgers sein, der das Substrat bereitstellt, oder kann mit seinem Substrat auf einen Datenträger aufgebracht sein.
Die lasersensitive Aufzeichnungsschicht kann vollflächig aufgebracht sein, gegenwärtig ist aber bevorzugt, dass die lasersensitive Aufzeichnungsschicht rasterförmig, insbesondere in Form eines Linien-, Punkt- oder Kreuzrasters aufgebracht wird. Die Abmessungen der das Raster bildenden Rasterelemente und die Abstände der Rasterelemente liegen dabei vorteilhaft unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges, insbesondere unterhalb von 200 µm, so dass die Aufzeichnungsschicht bei Betrachtung ohne Hilfsmittel vollflächig erscheint. In besonders vorteilhaften Gestaltungen ist die lasersensitive Aufzeichnungsschicht durch eine Druckschicht, vorzugsweise eine einfarbige Druckschicht, gebildet. Für die Aufbringung der Aufzeichnungsschicht kommen alle Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, Stichtiefdruck, Untergrunddruck, Offsetdruck, Rastertiefdruck oder Buchdruck, in Betracht.
Bevorzugt besteht das Ausgangs-Erscheinungsbild der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht in einem homogenen Farbeindruck, beispielsweise in dem einfarbigen Eindruck einer eng gerasterten Druckschicht.
In allen Gestaltungen kann die Aufzeichnungsschicht nur eine einzige laser-sensitive Gemischkomponente enthalten, die von der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung aufgrund der unterschiedlichen Laserparameter in unterschiedlicher Weise oder auch nur in unterschiedlicher Stärke beeinflusst wird und dadurch die unterschiedlichen Ziel-Erscheinungsbilder erzeugt. Beispielsweise kann durch Laserbeaufschlagung im Pulsbetrieb mit kurzen Laserpulsen von etwa 10 ns (erste Laserparameter) nur die absorbierende Gemischkomponente aus der Aufzeichnungsschicht entfernt werden, während durch Laserbeaufschlagung im Dauerstrichbetrieb (zweite Laserparameter) die gesamte Aufzeichnungsschicht entfernt wird. Das Farbgemisch der Aufzeichnungsschicht kann aber auch mehrere lasersensitive Gemischkomponenten enthalten, wobei beispielsweise eine erste Komponente im Wesentlichen nur von der ersten Laserstrahlung beeinflusst wird, und eine zweite Komponente im Wesentlichen nur von der zweiten Laserstrahlung beeinflusst wird, so dass sich unterschiedliche Ziel-Erscheinungsbilder ergeben. Die Aufzeichnungsschicht kann breitbandig absorbierend sein, derzeit sind allerdings Aufzeichnungsschichten mit IR-absorbierenden Komponenten bevorzugt.
In vorteilhaften Gestaltungen enthält das Farbgemisch der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht optisch variable Farbpigmente, wobei als nicht absorbierende Gemischkomponenten insbesondere optisch variable Flüssigkristallpigmente oder eine transparente Stichtiefdruckfarbe und für die laserabsorbierenden Gemischkomponenten beispielsweise optisch variable Interferenzschichtpigmente in Frage kommen. Auch andere, in ihren optischen Eigenschaften irreversible veränderbare Farbkomponenten, wie etwa eine Stichtiefdruckfarbe, eine Metalleffektfarbe oder metallische Pigmente, eine lumineszierende Farbe oder lumineszierende Pigmente, Glanzpigmente oder eine thermochrome Farbe, kommen für die laserabsorbierenden Gemischkomponenten in Betracht.
In weiteren vorteilhaften Gestaltungen enthält das Farbgemisch der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht als laserabsorbierende Gemischkomponente Ruß. Für Offsetfarben hat sich dabei Gewichtsanteil von Ruß von 10 % bis 30 %, vorzugsweise von 15 % bis 30 % als besonders vorteilhaft herausgestellt, bei Stichtiefdruckfarben liegt der Rußanteil mit Vorteil oberhalb von 3 %, insbesondere oberhalb von 6 %.
Gemäß der Erfindung wird die lasersensitive Aufzeichnungsschicht durch die erste oder zweite Laserstrahlung vollständig abgetragen, und das erste Ziel-Erscheinungsbild oder das zweite Ziel-Erscheinungsbild besteht in dem Erscheinungsbild des Substrats. Ist das Substrat etwa ein unbeschichtetes Papiersubstrat, so ist das erste oder zweite Ziel-Erscheinungsbild das Papierweiß des Papiersubstrats, beim Einsatz anderer Substrate oder beschichteter Substrate kann sich jedoch auch ein anderes erstes oder zweites Ziel-Erscheinungsbild ergeben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird durch die zweite Laserstrahlung zumindest eine laserabsorbierende Gemischkomponente zumindest teilweise aus der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht entfernt, und das erste Ziel-Erscheinungsbild bzw. zweite Ziel-Erscheinungsbild besteht insbesondere in einer Aufhellung des homogenen Farbeindrucks der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht. Je nach den verwendeten Laserparametern können unterschiedlich große Anteile der laserabsorbierenden Gemischkomponenten entfernt werden und damit unterschiedlich starke Wirkungen, insbesondere unterschiedlich starke Aufhellungen erzeugt werden. Verschieden starke Wirkungen bzw. Aufhellungen können dabei in einer Aufzeichnungsschicht kombiniert werden. Dabei besteht auch die Möglichkeit, durch die Laserstrahlung in einem weiteren Teilbereich nur geringste Mengen der absorbierenden Gemischkomponente zu entfernen, so dass der visuelle Farbeindruck dort im Wesentlichen erhalten bleibt.
Für die Entfernung der laserabsorbierenden Gemischkomponenten kommen dabei je nach dem verwendeten Material verschiedene Mechanismen in Betracht. Beispielsweise kann eine laserabsorbierende Gemischkomponente gebleicht, verdampft, in ihren Reflexionseigenschaften verändert oder in ein Material mit anderen optischen Eigenschaften umgewandelt werden. All diese Modifikationen werden in dieser Beschreibung unter der Wendung "Entfernung der laserabsorbierenden Gemischkomponente" zusammengefasst, da die laserabsorbierende Gemischkomponente nach ihrer Modifikation nicht mehr in ihrer ursprünglichen Form als laserabsorbierende Komponente vorliegt. Als mögliche Wirkungen der Laserbeaufschlagung kommen dabei unter anderem eine Farbveränderung, die Erzeugung eines Farbumschlags, das Aufhellen einer Farbe, die Änderung der Kippfarbe eines Effektfarbengemisches oder die lokale Änderung der Polarisationseigenschaften oder der Lumineszenzeigenschaften der Aufzeichnungsschicht in Frage.
In einer gegenwärtig besonders bevorzugten Ausgestaltung wird durch Laserbeaufschlagung im Pulsbetrieb mit kurzen Laserpulsen von etwa 10 ns bis 20 ns (erste Laserparameter) zumindest eine absorbierende Gemischkomponente zumindest teilweise aus dem Farbgemisch der Aufzeichnungsschicht entfernt und wird durch Laserbeaufschlagung im Dauerstrichbetrieb (zweite Laserparameter) die gesamte Aufzeichnungsschicht entfernt. Des Weiteren kann insbesondere durch die vorstehend genannte Laserbeaufschlagung im Pulsbetrieb und/oder Dauerstrichbetrieb auch die Oberflächenbeschaffenheit des Farbgemisches geändert werden.
Bereits die beiden Varianten einer vollständigen Abtragung der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht und der Entfernung der absorbierenden Gemischkomponenten aus derselben Aufzeichnungsschicht ermöglichen die Erzeugung visuell attraktiver, perfekt gepasserter Modifikationsbereiche in der Aufzeichnungsschicht unter Verwendung nur einer Laserquelle. Durch die Hinzunahme weiterer Effekte, wie etwa einer laserinduzierten Schwärzung des Substrats und/oder einem laserinduzierten Aufschäumen des Substrats, kann die Gestaltungsvielfalt weiter vergrößert und sogar um taktile Elemente erweitert werden.
In einer vorteilhaften Gestaltung kann beim Einsatz einer rasterförmigen Aufzeichnungsschicht vorgesehen sein, dass das Substrat durch die erste bzw. zweite Laserstrahlung in Zwischenräumen zwischen den Rasterelementen der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht geschwärzt und/ oder aufgeschäumt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Substrat nur bereichsweise mit der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehen werden. Neben der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht kann dann auch das Substrat in einem Außenbereich der Aufzeichnungsschicht mit der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung beaufschlagt werden, und das Substrat kann in dem beaufschlagten Außenbereich durch die Einwirkung der Laserstrahlung geschwärzt und/ oder aufgeschäumt werden. Da die Beaufschlagung der Aufzeichnungsschicht und des Außenbereichs mit demselben Laserquelle erfolgt, kann die Schwärzung oder Aufschäumung des Substrats passergenau zu den oben beschriebenen Modifikationsbereichen der Aufzeichnungsschicht ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Teilbereich ein Motiv in der Aufzeichnungsschicht bilden, das sich ohne Passerschwankungen in den angrenzenden Außenbereich des Substrats fortsetzt.
Mit besonderem Vorteil wird die lasersensitive Aufzeichnungsschicht sogar in drei oder mehr Teilbereichen mit Laserstrahlung mit unterschiedlichen Laserparametern beaufschlagt, um dort jeweils unterschiedliche und gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild veränderte Ziel-Erscheinungsbilder zu erzeugen, wobei die Laserstrahlung zur Beaufschlagung der drei oder mehr Teilbereiche mit nur einer Laserquelle und nur einer Abbildungsoptik erzeugt wird.
Die Übergänge zwischen dem ersten und zweiten und gegebenenfalls weiteren Teilbereichen können sprunghaft oder fließend sein. Im letzteren Fall können die Laserparameter beispielsweise entlang von Rampen mit der Markierungsdauer verändert werden. Die Änderung kann nicht nur linear, sondern auch mit anderen, auch unstetigen Funktionen gebildet sein, um nichtlineare Änderungen und Sprünge in den Laserparametern zu erzeugen. Beispielsweise kann die Öffnungszeit des Güteschalters während der Erzeugung einer linienförmigen Markierung kontinuierlich verlängert werden, bis schließlich Dauerstrichbetrieb erreicht wird. Dadurch kann beispielsweise ein deutlich farbiger Strich, bei dem zunächst nur Rußpartikel aus dem Farbgemisch entfernt werden, langsam immer heller werden, bis schließlich nur noch die Substratfarbe zu sehen ist. Es versteht sich, dass mehrere Rampen für verschiedene Laserparameter gleichzeitig ablaufen können.
Es versteht sich weiter, dass sich die beaufschlagten Teilbereiche auch überlappen können. Dabei kann die Reihenfolge der Beaufschlagung mit verschiedenen Laserparametern über das letztlich erzeugte Erscheinungsbild entscheiden, da absorbierende Gemischkomponenten nach ihrer Entfernung für eine nachfolgende Lasermodifikation nicht mehr zur Verfügung stehen.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen wird ein visuell ansprechendes Erscheinungsbild des Sicherheitselements mit hoher Fälschungssicherheit verbunden, wozu zunächst die Beaufschlagung des ersten und/ oder zweiten Teilbereichs mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb durchgeführt wird. Dabei werden zumindest bei einer der Beaufschlagungen mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb durch die einzelnen Laserpulse Markierungsflecken in der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht erzeugt, die visuell voneinander getrennt werden können. Mit Vorteil werden zumindest bei einer der Beaufschlagungen mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb räumlich inhomogene Markierungsflecken mit einem im Wesentlichen kreis- und/ oder ringförmigen Erscheinungsbild erzeugt, wobei insbesondere die Ränder der Markierungsflecken deutlich in Erscheinung treten. Die Markierungsflecken werden vorteilhaft zumindest in Teilbereichen überlappend erzeugt, so dass die Überlappungsrichtung der Markierungsflecken die Reihenfolge und Richtung der Beaufschlagung mit den Laserpulsen anzeigt. Typischerweise liegen die Größen der Markierungsflecken zwischen 10 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 500 µm.
Die Laserbeaufschlagung wird vorteilhaft mit einem Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 µm bis 3 µm, insbesondere einem Nd:YAG-Laser oder einem Nd:YVO₄-Laser durchgeführt. Im gepulsten Betrieb ist die Pulsdauer vorzugsweise kürzer als bei Markierungslasern üblich und liegt mit Vorteil zwischen 5 ns und 25 ns, insbesondere zwischen 5 ns und 15 ns.
Die Erfindung steht in Verbindung mit einem nicht-beanspruchten Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Das Sicherheitselement enthält dabei

ein Substrat, das zumindest bereichsweise mit einer lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehen ist, welche ein visuelles Ausgangs-Erscheinungsbild aufweist, und die aus einem Farbgemisch besteht, das zumindest eine laserabsorbierende Gemischkomponente aufweist, wobei
in einem ersten Teilbereich der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht durch Einwirkung einer ersten Laserstrahlung mit ersten Laserparametern ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes, erstes Ziel-Erscheinungsbild erzeugt ist,
in einem zweiten Teilbereich der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht durch Einwirkung einer zweiten Laserstrahlung mit zweiten, unterschiedlichen Laserparametern ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes und sich vom ersten Ziel-Erscheinungsbild unterscheidendes, zweites Ziel-Erscheinungsbild erzeugt ist, und
der erste und zweite Teilbereich im Passer zueinander stehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Substrat nur bereichsweise mit der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehen, und das Substrat ist in einem Außenbereich der Aufzeichnungsschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung im Passer mit dem ersten und/ oder zweiten Teilbereich geschwärzt und/ oder aufgeschäumt. Die lasersensitive Aufzeichnungsschicht kann vollflächig aufgebracht sein, oder ist vorzugsweise rasterförmig, insbesondere in Form eines Linien-, Punkt- oder Kreuzrasters, aufgebracht. Weiter ist die lasersensitive Aufzeichnungsschicht mit Vorteil durch eine Druckschicht, vorzugsweise eine einfarbige Druckschicht, gebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die lasersensitive Aufzeichnungsschicht im ersten und/ oder zweiten Teilbereich eine Vielzahl von durch einzelne Laserpulse erzeugten Markierungsflecken auf, die visuell voneinander getrennt werden können. Die Markierungsflecken sind vorzugsweise räumlich inhomogen mit einem im Wesentlichen kreis- und/ oder ringförmigen Erscheinungsbild ausgebildet, wobei insbesondere die Ränder der Markierungsflecken deutlich in Erscheinung treten. Zweckmäßig können die Markierungsflecken zumindest in Teilbereichen überlappen, wobei die Überlappungsrichtung der Markierungsflecken die Reihenfolge und Richtung der Beaufschlagung mit den Laserpulsen anzeigt.
Für die Ausgestaltungen mit durch einzelne Laserpulse erzeugten Markierungsflecken eignet sich insbesondere ein Polymersubstrat oder ein Verbundsubstrat, letzteres vorzugsweise mit einer Schichtenfolge Folie/Papier/Folie oder Papier/Folie/Papier. Derartige Verbundsubstrate werden auch oft als Hybridsubstrate bezeichnet. Die lasersensitive Aufzeichnungsschicht ist dabei mit Vorteil durch eine Offset-Druckschicht gebildet.
Die Erfindung steht in Verbindung mit einem nicht-beanspruchten Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Dabei kann das Sicherheitselement Teil des Datenträgers sein, indem dieser das Substrat des Sicherheitselements bereitstellt, oder das Sicherheitselement kann mit seinem Substrat auf einen separaten Datenträger aufgebracht sein. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, vorzugsweise eine Baumwoll-Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folien-Papier-Verbundbanknote handeln. Letztere weist vorzugsweise eine Schichtenfolge Folie/Papier/Folie oder Papier/Folie/Papier auf. Der Datenträger kann auch eine Ausweiskarte darstellen, insbesondere eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis, einen Pass oder eine Pass-Personalisierungsseite.
Schließlich steht die Erfindung in Verbindung mit einer nicht-beanspruchten Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, mit

Mitteln zum Aufbringen einer lasersensitiven Aufzeichnungsschicht auf ein Substrat,
einer Laserquelle, die mit unterschiedlichen Laserparametern, insbesondere sowohl im Dauerstrichbetrieb als auch im Pulsbetrieb betreibbar ist,
einer Scanoptik zum Beaufschlagen des mit der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehenen Substrats mit Laserstrahlung der Laserquelle, und
einem Steuergerät zum Ansteuern der Laserquelle und der Scanoptik, um die lasersensitive Aufzeichnungsschicht mit Laserstrahlung der Laserquelle mit unterschiedlichen Laserparametern, insbesondere sowohl mit Laserstrahlung der Laserquelle im Dauerstrichbetrieb als auch mit Laserstrahlung der Laserquelle im Pulsbetrieb zu beaufschlagen.

Die Laserquelle ist dabei vorzugsweise ein Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 µm bis 3 µm, insbesondere ein Nd:YAG-Laser oder Nd:YVO₄-Laser. Wie weiter oben genauer beschrieben, ist die Laserquelle vorteilhaft mit einem Güteschalter versehen, der die Erzeugung von Laserpulsen mit hoher Spitzenleistung ermöglicht.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:

Fig.1: eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Sicherheitselement,
Fig. 2: das Sicherheitselement der Fig. 1 schematisch im Querschnitt,
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Laserbeschrifters zur Erläuterung dessen Arbeitsprinzips bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 und 5: zwei Möglichkeiten, die lasersensitive Aufzeichnungsschicht durch Laserbeaufschlagung zu modifizieren, wobei (a) jeweils eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement mit einem Substrat und einer lasersensitiven Druckschicht in Form eines Linienrasters mit parallelen Drucklinien zeigt, und (b) jeweils einen Querschnitt des Sicherheitselements entlang der Linie B-B, also entlang einer der Drucklinien von (a) zeigt,
Fig.6 und 7: zwei weitere Möglichkeiten, die lasersensitive Aufzeichnungsschicht und das Substrat durch Laserbeaufschlagung zu modifizieren, wobei (a) jeweils eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement mit einem Substrat und einer lasersensitiven Druckschicht in Form eines Linienrasters mit parallelen Drucklinien im Randbereich der Druckschicht zeigt, (b) jeweils einen Querschnitt des Sicherheitselements entlang der Linie B-B, also entlang einer der Drucklinien von (a) zeigt, und (c) einen Querschnitt entlang der Linie C-C von (a) zeigt, der in einem Zwischenraum zwischen zwei Drucklinien verläuft, und
Fig. 8: in (a) eine Aufsicht auf ein Verbundsubstrat mit einer lasersensitiven Offset-Farbschicht, die durch gepulste Laserstrahlung mit einer Vielzahl von überlappenden Markierungsflecken versehen ist, und in (b) ein Sicherheitselement mit einem komplexeren Motiv (Ziffer "7"), mit einer Vielzahl von entlang des Umrisses des Motivs angeordneten Markierungsflecken und einem vollständig abgetragenen inneren Bereich.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. Fig.1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem Sicherheitselement 12 versehen ist. In dem Sicherheitselement 12 wurde in der nachfolgend genauer beschriebenen Weise mit nur einer Laserquelle durch eine Kombination zweier unterschiedlicher Laserbeschriftungsparameter, vorliegend durch eine Kombination von kontinuierlicher und gepulster Laserstrahlung, ein Motiv mit mehreren zueinander im Passer stehenden Teilbereichen mit jeweils unterschiedlichem visuellem Erscheinungsbild erzeugt. Beispielsweise zeigt das Sicherheitselement 12 ein Motiv mit einem dunkelblauen Hintergrund 14, mit einer papierweiß erscheinenden Buchstabenfolge 16, die in der Figur nur durch den Buchstaben "A" dargestellt ist und mit einem hellblau erscheinenden ornamentalen Linienmuster 18, das im perfektem Passer zur Buchstabenfolge 16 steht.
Zur näheren Erläuterung zeigt Fig. 2 das Sicherheitselement 12 der Fig. 1 schematisch im Querschnitt. Auf das Papiersubstrat 20 der Banknote 10 ist eine lasersensitive Aufzeichnungsschicht aufgebracht, die im Ausführungsbeispiel aus einer einfarbigen, dunkelblauen Druckschicht 22 aus einer lasersensitiven Druckfarbe besteht. Die Druckschicht 22 besteht aus einem Farbgemisch, das zumindest eine Gemischkomponente 23 aufweist, die die Strahlung der zur Markierung verwendeten Laserquelle absorbiert, und das weiter nicht absorbierende Farbbestandteile 25 aufweist. Die Druckschicht 22 ist in Form eines Linienrasters mit parallelen Drucklinien 24 einer Breite von etwa 100 µm und einem Mitte-zu-Mitte-Abstand von etwa 150 µm aufgebracht, so dass bei Betrachtung ohne Hilfsmittel der visuelle Eindruck einer homogenen dunkelblauen Fläche entsteht. Der Querschnitt der Fig. 2 verläuft entlang einer der Drucklinien 24 des Linienrasters, so dass die Rasterung der Druckschicht in der Darstellung der Fig. 2 nicht sichtbar ist. Die verwendete Druckfarbe kann breitbandig absorbierend sein, vorzugsweise wird eine Druckfarbe mit IR-absorbierenden Komponenten eingesetzt.
Die Druckschicht 22 wurde dann in einem ersten Teilbereich 26, der mit seiner Form die in Fig.1 gezeigte Buchstabenfolge 16 bildet, mit einer ersten Laserstrahlung im Dauerstrichbetrieb bei solchermaßen gewählten Laserparametern beaufschlagt, dass die Druckschicht 22 in dem Teilbereich 26 vollständig abgetragen wurde, ohne dabei allerdings das Substrat 20 selbst zu verändern. Im Teilbereich 26 ist daher ein gegenüber dem dunkelblauen Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes, erstes Ziel-Erscheinungsbild sichtbar, das durch das papierweiße Erscheinungsbild des Banknotenpapiers 20 gebildet ist.
In einem zweiten Teilbereich 28, der mit seiner Form das ornamentale Linienmuster 18 der Fig. 1 bildet, wurde die Druckschicht 22 mit einer zweiten Laserstrahlung im Pulsbetrieb bei solchermaßen gewählten Laserparametern beaufschlagt, dass nur die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 aus der Druckschicht 22 entfernt wurde, die nicht absorbierenden Farbbestandteile 25 dagegen in der Druckschicht 22 verbleiben. Die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 kann dabei gebleicht, verdampft, in ihren Reflexionseigenschaften verändert, oder in ein Material mit anderen optischen Eigenschaften umgewandelt werden. In den Zwischenräumen 24' zwischen den Drucklinien 24 ist das Substrat 20 selbst durch die Laserbeaufschlagung nicht verändert. In der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist in dem zweiten Teilbereich 28 die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 der klareren Darstellung halber vollständig entfernt. In der Praxis wird die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 jedoch in der Regel nur teilweise, beispielsweise zu 5% bis 95% entfernt. Durch die teilweise oder vollständige Entfernung der laserabsorbierende Gemischkomponente 23 der Druckschicht 22 entsteht im Teilbereich 28 eine Aufhellung der dunkelblauen Ausgangsfarbe, so dass sich dort ein zweites Ziel-Erscheinungsbild ergibt, das in einem hellblauen Farbeindruck besteht. Je nach dem verbleibenden Anteil der laserabsorbierenden Gemischkomponente 23 und auch der Farbwirkung der nicht absorbierenden Farbbestandteile 25 können so unterschiedlich starke Aufhellungen erreicht werden. Des Weiteren ist es auch denkbar, dass bei der Variante gemäß Fig. 2 die Druckschicht 22 in dem Teilbereich 26 nicht vollständig, sondern nur teilweise, z.B. zu 40 % bis 99 % entfernt ist.
Da die erste und zweite Laserstrahlung mit nur einer Laserquelle in nur einem Arbeitsgang und mit nur einer Abbildungsoptik erzeugt wurden, wie nachfolgend genauer beschrieben, weisen die Teilbereiche 26 und 28 keine Passertoleranzen auf, sondern können hochgenau zueinander positioniert werden. Im Ergebnis enthält das Sicherheitselement 12 somit ein Motiv mit einem dunkelblauen Hintergrund 14 (Ausgangs-Erscheinungsbild) und einer papierweiß erscheinenden Buchstabenfolge 16 (erstes Ziel-Erscheinungsbild), die passergenau von einem hellblauen Linienornament 18 (zweites Ziel-Erscheinungsbild) umgeben ist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die Kombination unterschiedlicher Lasermarkierungsparameter, insbesondere von kontinuierlicher und gepulster Laserstrahlung einer einzigen Laserquelle, sogar in einer einfarbigen Aufzeichnungsschicht unterschiedliche und perfekt gepasserte visuelle Erscheinungsbilder erzeugt werden können.
Das Herstellungsverfahren wird nunmehr mit Bezug auf die Fig. 3 näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen Laserbeschrifter 30 zeigt. Der Laserbeschrifter 30 enthält eine Laserquelle 32, beispielsweise einen Nd:YVO₄-Laser einer Wellenlänge von 1064 nm, der mit Hilfe eines Güteschalters sowohl im Dauerstrichbetrieb (cw), als auch im Pulsbetrieb betrieben werden kann. Vorteilhaft kann dabei die Öffnungszeit des Güteschalters innerhalb der Periodendauer frei eingestellt werden. Zur Steuerung der Laserquelle 32, einschließlich der Wahl der Betriebsart (Dauerstrich/ gepulst) und der weiteren gewünschten Laserparameter ist ein Steuergerät 34 vorgesehen.
Der von der Laserquelle 32 emittierte Laserstrahl 36 wird über zwei bewegliche Spiegel 38 abgelenkt, wobei einer der Spiegel die Ablenkung in x- Richtung, der andere Spiegel die Ablenkung in y-Richtung erzeugt. Eine Planfeldlinse 40 fokussiert den Laserstrahl 36 auf den gewünschten Teilbereich des Sicherheitselements 12 eines Banknotennutzens, wo er das Ausgangs-Erscheinungsbild der Druckschicht 22 oder eines angrenzenden Substratbereichs wie beschrieben modifiziert. Der Energie- bzw. Leistungseintrag in die Druckschicht 22 oder das Substrat 20 kann nicht nur durch die Betriebsart des Lasers und durch die Energie bzw. Leistung der Laserstrahlung, sondern auch durch die Scangeschwindigkeit des Laserstrahls 36 beeinflusst werden, die ebenfalls mit Hilfe des Steuergeräts 34 gewählt werden kann. Darüber hinaus kann die Flächenintensität der Strahlung durch eine Optik, beispielsweise einen Fokusshifter 42 eingestellt werden, der den Strahldurchmesser der auf das Sicherheitselement 12 auftreffenden Laserstrahlung bestimmt, und der ebenfalls durch das Steuergerät 34 angesteuert werden kann. Auf diese Weise können unterschiedliche Strichbreiten und unterschiedliche Laserstrahlintensitäten realisiert werden.
Um die beiden oben genannten Ziel-Erscheinungsbilder im Sicherheitselement 12 zu erzeugen, kann im ersten Teilbereich 26 beispielsweise mit einer Dauerstrich-Laserstrahlung eines Nd:YVO₄-Lasers bei einer Leistung zwischen 75 W und 105 W und einer Scangeschwindigkeit zwischen 2 m/s und 7 m/s gearbeitet werden. Im zweiten Teilbereich 28 kann im Pulsbetrieb mit 10 ns bis 20 ns langen Pulsen mit einer Pulsfrequenz von 30 kHz bei einer Ladedauer von 5 µs/Puls und einer Scangeschwindigkeit von etwa 4 m/s gearbeitet werden.
Während Fig. 3 zur Illustration ein Sicherheitselement nur eines Banknotennutzens zeigt, wird in der Praxis typischerweise ein Banknotenbogen mit einer Vielzahl an Banknotennutzen bearbeitet, wobei mehrere Laserquellen parallel jeweils einen Nutzen bearbeiten können, und wobei jede Laserquelle nacheinander mehrere Nutzen des Bogens nach dem beschriebenen Verfahren bearbeitet. Jeder Nutzen wird dabei aber nur von einer Laserquelle bearbeitet und von dieser mit Laserstrahlung mit unterschiedlichen Laserparametern, insbesondere sowohl mit kontinuierlicher als auch mit gepulster Laserstrahlung beaufschlagt.
Neben den beiden Möglichkeiten, das visuelle Erscheinungsbild einer lasersensitiven Aufzeichnungsschicht durch vollständige Ablation oder durch teilweise oder vollständige Entfernung der laserabsorbierenden Gemischkomponenten zu verändern, bestehen noch weitere, das Substrat des Sicherheitselements einschließende Möglichkeiten, die nunmehr zusammen mit den bereits beschriebenen Möglichkeiten mit Bezug auf die Figuren 4 bis 7 erläutert werden. Die verschiedenen Modifikationen und die resultierenden Erscheinungsbilder werden dabei der klareren Darstellung halber jeweils einzeln illustriert, es versteht sich jedoch, dass im Rahmen der Erfindung das Ausgangs-Erscheinungsbild der Aufzeichnungsschicht in zwei oder mehr Teilbereichen durch Verwendung unterschiedlicher Laserparameter, insbesondere sowohl von gepulster als auch von Dauerstrichstrahlung derselben Laserquelle in zwei oder mehr unterschiedliche Ziel-Erscheinungsbilder verändert ist.
Zunächst zeigt Fig. 4(a) eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement 50 mit einem Substrat 52 und einer einfarbigen lasersensitiven Druckschicht 22, die in Form eines Linienrasters mit parallelen Drucklinien 24 und Zwischenräumen 24' ausgebildet ist. Die Druckschicht 22 besteht aus einem Farbgemisch mit laserabsorbierenden Gemischkomponenten 23 und mit nicht absorbierenden Farbbestandteilen 25. Fig. 4(b) zeigt einen Querschnitt des Sicherheitselements 50 entlang der Linie B-B, also entlang einer der Drucklinien 24 von Fig. 4(a). Die Drucklinien 24 sind in der Figur nicht maßstäblich gezeichnet und weisen typischerweise eine Breite von etwa 100 µm und einen Mitte-zu-Mitte-Abstand von etwa 150 µm auf, um eine Druckschicht zu erzeugen, die bei Betrachtung ohne Hilfsmittel einen homogenen Farbeindruck vermittelt.
Je höher die Flächendeckung der Druckschicht 22 gewählt wird, umso höher ist der durch Aufhellung oder durch vollständige Ablation erzielbare Kontrast.
Die Druckschicht 22 mit den Drucklinien 24 wurde in einem Teilbereich 54, im Ausführungsbeispiel in Form des Buchstabens "A", mit Laserstrahlung der Laserquelle 32 im Dauerstrichbetrieb und mit solchermaßen gewählten Laserparametern beaufschlagt, dass die Druckschicht 22 in dem Teilbereich 54 vollständig abgetragen wurde, ohne dabei das Substrat 52 zu verändern. Im Teilbereich 54 zeigt das Sicherheitselement 50 daher ein gegenüber dem homogenen Farbeindruck der Druckschicht 22 verändertes Erscheinungsbild, das durch das Erscheinungsbild des Substrats 52 gegeben ist. Ist das Substrat 52 ein unbeschichtetes Papiersubstrat, wie etwa bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, so erscheint der Teilbereich 54 papierweiß, bei Verwendung anderer oder beschichteter Substrate kann sich auch ein anderer visueller Eindruck ergeben.
Fig. 5(a) zeigt ebenfalls eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement 50 mit einem Substrat 52 und der einfarbigen lasersensitiven Druckschicht 22 von Fig. 4(a), und Fig. 5(b) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B, also entlang einer der Drucklinien 24 von Fig. 5(a). Die Druckschicht 22 mit den Drucklinien 24 wurde in einem Teilbereich 56, im Ausführungsbeispiel in Form des Buchstabens "B", mit Laserstrahlung der Laserquelle 32 im Pulsbetrieb bei solchermaßen gewählten Laserparametern beaufschlagt, dass in dem Teilbereich 56 die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 teilweise aus der Druckschicht 22 entfernt wurde, die nicht absorbierenden Farbbestandteile 25 dagegen vollständig in der Druckschicht 22 verbleiben, ohne dabei das Substrat 52 in den Zwischenräumen 24' zwischen den Drucklinien 24 zu verändern. Im Teilbereich 56 zeigt das Sicherheitselement 50 daher gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild eine Aufhellung, beispielsweise einen homogenen hellblauen Farbeindruck.
Es versteht sich, dass je nach den verwendeten Laserparametern durch Wahl des entfernten Anteils der laserabsorbierenden Gemischkomponente 23 unterschiedlich starke Aufhellungen erzeugt werden können. Verschieden starke Aufhellungen können dabei in einer Druckschicht 22 eines Sicherheitselements kombiniert werden. Beispielsweise können in einem ersten Teilbereich 30 % der vorhandenen laserabsorbierenden Gemischkomponente 23, in einem zweiten Teilbereich 60 % der vorhandenen laserabsorbierenden Gemischkomponente 23 und in einem dritten Teilbereich 90 % der vorhandenen laserabsorbierenden Gemischkomponente 23 entfernt und dadurch verschiedene Aufhellungsstufen erzeugt werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Modifikationsmöglichkeit, die neben der Druckschicht 22 auch das Substrat 52 erfasst. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 6(a) der Randbereich zwischen der Druckschicht 22 und dem angrenzenden Außenbereich 60 außerhalb der Druckschicht 22 dargestellt. Fig. 6(b) zeigt einen Querschnitt des Sicherheitselements 50 entlang der Linie B-B von (a) entlang einer der Drucklinien 24 und Fig. 6(c) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C-C von (a), der in einem Zwischenraum 24' zwischen zwei Drucklinien 24 verläuft. Der lasermodifizierte Teilbereich ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 6, anders als bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 und 5, nicht flächig ausgedehnt, sondern besteht in der Umrissform des Buchstabens "C".
Zur Markierung wird gepulste Laserstrahlung der Laserquelle 32 mit mittlerer Pulsspitzenleistung eingesetzt, beispielsweise mit einer Öffnungszeit des Güteschalters von 5 µs bei 50 kHz Pulsfrequenz, einer mittleren Intensität, erzeugt beispielsweise durch eine Strahlbreite von 0,6 mm und einer mittleren Linienenergie, beispielsweise erzeugt durch eine Markierungsgeschwindigkeit von 6 m/s.
Wie am besten in Fig. 6(b) zu erkennen, wird durch die Einwirkung der Laserstrahlung die laserabsorbierende Gemischkomponente 23 teilweise aus der Druckschicht 22 bzw. den Drucklinien 24 entfernt, so dass sich dort, ähnlich wie bei der Ausgestaltung der Fig. 5, eine Aufhellung 58 ergibt. Im außerhalb der Druckschicht 22 liegenden Außenbereich 60 führt die Einwirkung der Laserstrahlung bei den gewählten Laserparametern zu einer Schwärzung 62 des Substrats. Wie in Fig. 6(c) illustriert, ergibt sich der gleiche Schwärzungseffekt in den Zwischenräumen 24' zwischen den Drucklinien 24, in denen die Laserstrahlung ebenfalls direkt auf das Substrat trifft.
Während somit im Außenbereich 60 eine gleichförmige Schwärzung in Form der rechten Hälfte des Buchstabens "C" vorliegt, ergibt sich das Erscheinungsbild der linken Hälfte des Buchstabens "C" im Bereich der Druckschicht 22 durch eine Überlagerung der alternierenden Aufhellungen 58 der Drucklinien 24 und der geschwärzten Bereiche 62 in den Zwischenräumen 24'. Wegen der kleinen Rasterweite der Drucklinien 24 sind die Aufhellungen 58 und die geschwärzten Bereiche 62 mit bloßem Auge nicht separat erkennbar, sondern ergänzen sich für den Betrachter zu einem homogenen Gesamteindruck. Durch die zusätzlich vorliegenden geschwärzten Bereiche 62 ist das Ziel-Erscheinungsbild der Druckschicht 22 bei dieser Variante dunkler als bei der in Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen reinen Aufhellung der Druckschicht 22.
Auch die Modifikationsmöglichkeit der Fig. 7 bezieht das Substrat 52 mit ein. Analog zur Darstellung der Fig. 6 zeigt Fig. 7(a) eine Aufsicht auf den Randbereich von Druckschicht 22 und Außenbereich 60, Fig. 7(b) zeigt einen Querschnitt des Sicherheitselements 50 entlang der Linie B-B von (a) entlang einer der Drucklinien 24 und Fig. 7(c) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C-C von (a) in einem Zwischenraum 24' zwischen zwei Drucklinien 24. Der lasermodifizierte Teilbereich besteht im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 in der Umrissform des Buchstabens "D".
Zur Markierung wird gepulste Laserstrahlung der Laserquelle 32 mit, verglichen mit den Laserparametern der Fig. 6, höherer Pulsspitzenleistung eingesetzt, beispielsweise mit einer Öffnungszeit des Güteschalters von 3 µs bei 30 kHz Pulsfrequenz, einer höheren Intensität, erzeugt beispielsweise durch eine Strahlbreite von 0,4 mm und einer höheren Linienenergie, beispielsweise erzeugt durch eine Markierungsgeschwindigkeit von 3 m/s.
Wie in den Figuren 7(b) und 7(c) dargestellt, führt die Einwirkung der Laserstrahlung bei den gewählten Laserparametern zu einer Schwärzung und zusätzlich zu einer Aufschäumung 64 des Substrats. Dieser Effekt ergibt sich sowohl im Bereich der Zwischenräume 24', wie in Fig. 7(c) gezeigt, als auch im Bereich der Drucklinien 24, die durch die Laserstrahlung vollständig abgetragen werden und wo zusätzlich das darunterliegende Substrat geschwärzt und aufgeschäumt wird.
Auf diese Weise ergibt sich ein geschwärzter und aufgeschäumter Bereich 64 in Form des Buchstabens "D", der gleichermaßen den Bereich der Druckschicht 22 und den Außenbereich 60 erfasst und der neben dem visuellen Eindruck der Schwärzung durch die Aufschäumung des Substrats auch ein taktil erfassbares Echtheitsmerkmal bereitstellt.
Bei einer Abwandlung der Gestaltung der Fig. 7 führt die Einwirkung der Laserstrahlung in der Druckschicht 22 nur zu einer Aufhellung 58, während im Außenbereich 60 ein geschwärzter und aufgeschäumter Bereich 64 entsteht.
In einigen Gestaltungen kann ein visuell ansprechendes Erscheinungsbild hoher Fälschungssicherheit durch Beaufschlagung des ersten und/ oder zweiten Teilbereichs mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb erreicht werden. Fig. 8(a) zeigt zur Illustration des zugrunde liegenden Prinzips eine Aufsicht auf ein Verbundsubstrat 70, das als lasersensitive Aufzeichnungsschicht eine im Offsetverfahren aufbrachte Farbschicht 72 trägt, deren Rußanteil im Ausführungsbeispiel bei etwa 25 % liegt. Die Farbschicht 72 wurde mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb beaufschlagt, wobei jeder Laserpuls durch die Wechselwirkung mit der rußhaltigen Farbschicht einen Markierungsflecken 74 erzeugt. Die Markierungsflecken 74 sind dabei räumlich inhomogen und zeigen ein im Wesentlichen ringförmiges Erscheinungsbild. Dabei treten insbesondere die Ränder 76 der Markierungsflecken deutlich in Erscheinung, ohne dass das Zustandekommen dieses Effekts bisher im Detail verstanden ist.
Werden die Pulsfrequenz und die Scangeschwindigkeit der Laserstrahlung geeignet aufeinander eingestellt, so überlappen die einzelnen Markierungsflecken 74, können wegen der hervortretenden Ränder 76 jedoch bei Betrachtung mit einer Lupe oder dergleichen ohne Weiteres visuell voneinander getrennt werden. Da die Ränder der Markierungsflecken 74 auch bei den überlappenden Flecken klar hervortreten und später erzeugte Markierungsflecken 74 früher erzeugte Flecken teilweise überdecken, kann aus der Überlappungsrichtung der Markierungsflecken zudem auf die Reihenfolge und die Richtung 78 geschlossen werden, in der die Markierungsflecken 74 nacheinander erzeugt wurden.
Figur 8(b) zeigt als komplexeres Motiv 80 eines Sicherheitselements die Ziffer "7", die beispielsweise Bestandteil einer durch Laserstrahlung in die Aufzeichnungsschicht 72 der Fig. 8(a) eingeschriebenen Seriennummer sein kann. Dabei wurde zunächst in einem ersten Teilbereich 82 mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb mit ersten Laserparametern eine Vielzahl von Markierungsflecken 74 erzeugt, die entlang des Umrisses des Motivs 80 angeordnet sind. Anschließend wurde mit zweiten Laserparametern die Aufzeichnungsschicht 72 im inneren Bereich des Motivs (zweiter Teilbereich 84) vollständig abgetragen, ohne dabei allerdings das Substrat 70 selbst zu verändern.
Wie aus Fig. 8(b) ersichtlich und durch die Pfeile 86 angezeigt, kann aus der Überlappungsrichtung der Markierungsflecken 74 auf die Reihenfolge und Richtung geschlossen werden, in der die Markierungsflecken 74 erzeugt wurden.
Neben dem ansprechenden, mit einer Substruktur versehenen visuellen Erscheinungsbild, das durch die überlappenden Markierungsflecken 74 und deren Ränder 76 entsteht, weist das mit dem Motiv 80 versehene Sicherheitselement auch eine erhöhte Fälschungssicherheit auf, da durch die Reihenfolge, die Richtung und den Abstand der Markierungsflecken 74 im Sicherheitselement zusätzliche Informationen codiert sind, die für einen potentiellen Fälscher nur schwer nachzustellen sind.

Bezugszeichenliste

10: Banknote
12: Sicherheitselement
14: Hintergrund
16: Buchstabenfolge
18: ornamentales Linienmuster
20: Papiersubstrat
22: Druckschicht
23: laserabsorbierende Gemischkomponente
24: Drucklinien
24': Zwischenräume
25: nicht absorbierende Farbbestandteile
26, 28: Teilbereiche
30: Laserbeschrifter
32: Laserquelle
34: Steuergerät
36: Laserstrahl
38: Spiegel
40: Planfeldlinse
42: Fokusshifter
50: Sicherheitselement
52: Substrat
54, 56: Teilbereiche
58: Aufhellung
60: Außenbereich
62: Schwärzung
64: Aufschäumung
70: Verbundsubstrat
72: lasersensitive Farbschicht
74: Markierungsflecken
76: Ränder der Markierungsflecken
78: Richtung der Erzeugung
80: Motiv
82: erster Teilbereich
84: zweiter Teilbereich
86: Richtung der Erzeugung

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (12) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und andere Datenträger, bei dem
- ein Substrat (20) zumindest bereichsweise mit einer lasersensitiven Aufzeichnungsschicht (22) versehen wird, die ein visuelles Ausgangs-Erscheinungsbild aufweist, und die aus einem Farbgemisch besteht, das zumindest eine laserabsorbierende Gemischkomponente (23) aufweist,

- die lasersensitive Aufzeichnungsschicht in einem ersten Teilbereich (26, 54, 84) mit einer ersten Laserstrahlung mit ersten Laserparametern beaufschlagt wird, um dort ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes, erstes Ziel-Erscheinungsbild zu erzeugen,

- die lasersensitive Aufzeichnungsschicht in einem zweiten Teilbereich (28, 56, 58, 82) mit einer zweiten Laserstrahlung mit zweiten, unterschiedlichen Laserparametern beaufschlagt wird, um dort ein gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes und sich vom ersten Ziel-Erscheinungsbild unterscheidendes zweites Ziel-Erscheinungsbild zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste und zweite Laserstrahlung mit nur einer Laserquelle (32) und nur einer Abbildungsoptik (38, 40, 42) erzeugt werden, und der erste und zweite Teilbereich dadurch im Passer zueinander erzeugt werden, und

- die lasersensitive Aufzeichnungsschicht durch die erste Laserstrahlung vollständig abgetragen wird, und das erste Ziel-Erscheinungsbild in dem Erscheinungsbild des Substrats besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teilbereiche einen Rahmen für den anderen Teilbereich bildet, oder dass sich der erste und zweite Teilbereich zu einem Gesamtmotiv ergänzen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-Erscheinungsbild der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht in einem homogenen Farbeindruck besteht.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zweite Laserstrahlung zumindest eine laserabsorbierende Gemischkomponente zumindest teilweise aus der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht entfernt wird, wobei das zweite Ziel-Erscheinungsbild insbesondere in einer Aufhellung des homogenen Farbeindrucks der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht besteht.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des zweiten Teilbereichs mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb durchgeführt wird und
die Beaufschlagung des ersten Teilbereichs mit Laserstrahlung im Dauerstrichbetrieb durchgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lasersensitive Aufzeichnungsschicht rasterförmig, insbesondere in Form eines Linien-, Punkt- oder Kreuzrasters, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste oder zweite Laserstrahlung das Substrat in Zwischenräumen zwischen den Rasterelementen der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht geschwärzt und/ oder aufgeschäumt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nur bereichsweise mit der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht versehen wird, dass mit der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung neben der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht auch das Substrat in einem Außenbereich der Aufzeichnungsschicht beaufschlagt wird, und dass das Substrat in dem Außenbereich durch die Einwirkung der Laserstrahlung geschwärzt und/ oder aufgeschäumt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lasersensitive Aufzeichnungsschicht in drei oder mehr Teilbereichen mit Laserstrahlung mit unterschiedlichen Laserparametern beaufschlagt wird, um dort jeweils ein unterschiedliches und gegenüber dem Ausgangs-Erscheinungsbild verändertes Ziel-Erscheinungsbild zu erzeugen, wobei die Laserstrahlung zur Beaufschlagung der drei oder mehr Teilbereiche mit nur einer Laserquelle und nur einer Abbildungsoptik erzeugt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbgemisch der Aufzeichnungsschicht nur eine einzige lasersensitive Gemischkomponente enthält.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbgemisch als lasersensitive Gemischkomponente Ruß enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer der Beaufschlagungen mit Laserstrahlung im Pulsbetrieb durch die einzelnen Laserpulse Markierungsflecken in der lasersensitiven Aufzeichnungsschicht erzeugt werden, die visuell voneinander getrennt werden können.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbeaufschlagung mit einem Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 µm bis 3 µm, insbesondere einem Nd:YAG-Laser oder einem Nd:YVO₄-Laser, durchgeführt wird.