WO2004009371A1 - Wertdokument - Google Patents

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WO2004009371A1
WO2004009371A1 PCT/EP2003/007658 EP0307658W WO2004009371A1 WO 2004009371 A1 WO2004009371 A1 WO 2004009371A1 EP 0307658 W EP0307658 W EP 0307658W WO 2004009371 A1 WO2004009371 A1 WO 2004009371A1
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PCT/EP2003/007658
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Reinhard Plaschka
Georg Depta
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • B42D2035/50—

Definitions

  • the invention relates to a value document with a security paper and a security paper with a tactilely detectable marking as well as a method for producing the value document or the security paper.
  • Banknotes, checks, tickets, admission tickets and other documents of value, in particular of paper, are equipped with security features for the purpose of counterfeit protection, by means of which the authenticity of the documents of value can be checked.
  • DE 28 36529 C2 proposes using a suitably controlled laser beam to burn the serial number out of a printing ink layer.
  • EP 0 918 649 B1 it is proposed to repeat the identification number elsewhere in the document by locally reducing the document thickness by means of laser etching. In the two aforementioned cases, material is removed using laser radiation.
  • the aforementioned security features are each visually recognizable security features.
  • new security features in particular also for security features that can be perceived with another sense organ, for example tactile security features that can be detected with the sense of touch.
  • the object of the present invention is therefore to propose a document of value with a tactile detectable security feature and in particular a method for producing such a security feature on a document of value.
  • a value document made of security paper is marked by means of a laser, so that a tactile marking in the form of a relief structure is created. It has been shown that with appropriate coordination of the composition of the security paper and the labeling parameters, such as the type of laser used, laser power, operating mode of the laser, wavelength, etc., a relief-like structure can be achieved in the security paper that is tactile detectable.
  • the laser marking also leads to a color change or a color change of the security paper in the marked area. Because of the clear contrast to the surroundings, this enables simple inspection by the human eye or by an image processing device.
  • the type and color of the color change depends on the composition of the security paper used. Security papers in which the laser inscription produces a light gray to black marking are preferably used for the value documents according to the invention.
  • This color change or change in color can be reinforced by suitable additives which can be contained in the security paper.
  • suitable additives which can be contained in the security paper.
  • the type of additives used depends on the type of laser used or the laser wavelength used. Additives that absorb laser radiation are conceivable, such as, for example, carbon black, thermochromic substances, laser iriodines from Merck or even titanium dioxide.
  • the security paper can also be multi-layered.
  • the security paper can consist of two paper layers, between which any other layer, such as a color layer, metal layer or foamable layer, is arranged.
  • the foamable layer supports the formation of the tactile marking by the laser beam.
  • foamable layers can contain, for example, black powder or blowing agents, which develop gas under the action of heat, or also hollow chamber balls which contain a gas which expands under the action of heat.
  • foaming additives can also be added directly to the paper or to one of the layers of a multilayer security paper. Alternatively, it is also possible to offset the surface sizing of the security paper with these additives.
  • Pulsed Nd Y AG lasers with a wavelength of 1064 nm are preferably used for the laser inscription of such security papers.
  • other laser types and / or wavelengths or labeling parameters can be useful.
  • YAG laser can be used in the pulsed or continuous wave mode.
  • C0 2 or excimer lasers can also be used.
  • Nd: YAG lasers are preferably used at the basic wavelength of 1064 nm with an average power of 65 W and a modulation frequency of approx. 10 kHz.
  • the speed at which the laser is moved over the paper is between 330 and 1350 mm / s, the diameter of the laser beam hitting the paper being approximately 120 ⁇ m.
  • the speed can be increased even further to values up to 2700 mm / s.
  • the modulation frequency of the laser must be increased to approx. 12 kHz.
  • the labeling speed is very much related to the surface energy required to create a tactile marking. With untreated cotton wove paper, this surface energy is at least 0.31 J / mm 2 . However, this value can be changed, in particular reduced, by appropriate additives in the paper, so that higher labeling speeds are possible.
  • the height of the tangible relief in relation to the surface of the value document in turn depends on the speed of the inscription. At medium to high speeds, relief heights of 30 to 80 ⁇ m can be achieved. At slow speeds, 100 ⁇ m relief height can be realized. A compromise between the desired relief height and economical marking speed must therefore be chosen
  • the line width and thus the resolution of the tactile marking is limited by the diameter of the laser beam, i.e. the resolution corresponds to a maximum of the diameter of the laser beam.
  • line widths of approx. 200 to 600 ⁇ m are sufficient in many applications.
  • the marking parameters can also be set so that the relief structure within the marking has different relief heights and / or degrees of blackening.
  • the relief height that can be generated can be increased or decreased gradually or continuously. In this way, direction-dependent, tactile markings can be created. That depending on the direction in which you stroke the marking, the relief is more or less palpable.
  • the relief height of the marking can also be increased by repeatedly irradiating the same area with laser radiation.
  • the laser beam and the value document or security paper to be labeled do not necessarily have to be arranged perpendicular to one another.
  • the laser beam can enclose any angle with the paper.
  • Different laser energies can also be used to generate information according to the invention, so that different relief heights and / or blackening arise within the information. If, for example, a two-dimensional code is generated in this way, a three-dimensional code can be generated by the different blackening. Ie the degree of blackening is used as a further coding used level, which can be evaluated with appropriate detectors, for example.
  • the laser marking can be used to represent alphanumeric characters, for example serial numbers of the value documents or any codes, such as, for example, one-dimensional or two-dimensional bar codes or blind codes, any symbols or images. Any alphanumeric characters, such as date, time, batch name, or lettering, such as the signature of a minister or central bank president, are also possible.
  • any geometric pattern can also be created, such as a knob structure.
  • the tactile nubs can be very small due to the relatively small laser focus, i.e. with a small diameter, and in comparison, large elevation over the surface of the document are generated. This type of marking with a high-resolution structure while at the same time being very grand, i.e. high tactility, cannot be adjusted using printing technology.
  • the surroundings of information to be displayed can also be designed to be tactile, while the information itself cannot be felt tactilely.
  • the information is carried out in the form of a negative representation.
  • the marking can be in the form of information which can be recognized visually without aids or in the form of micro-writing which can only be clearly recognized using a magnifying glass.
  • the tactile marking can be arranged at any point on the surface of the document of value or also at several points of the document of value without significant restriction.
  • the markings produced according to the invention with a laser can supplement markings generated in another way and thus form a new security element.
  • a colored line print can be combined with a line relief produced according to the invention in such a way that the colored lines come to lie on the flanks of the relief. When the viewing angle is varied, different visual impressions result due to shadowing effects.
  • markings can be identical or different in content.
  • the markings can also have any connection to one another or to information that is generated on the document using other methods, and in this way contribute to a further increase in the security against forgery. For example, a check digit calculated for the serial number of the value document can be lasered.
  • the document of value according to the invention is any document, the essential component of which is a security paper, such as , for example , a banknote, a check, a visa, a label, a passport page or another document to be secured from security paper.
  • the document of value can also consist of a paper / film composite, the area of the security paper with the tactile laser marking preferably being freely accessible in order to ensure tactile testability. This can be done in that the document of value or the security paper only has a film on the side facing away from the marking, or in that the area of the marking in the form of a window is left out in the film. It can also make sense to laser mark the border area between paper and stretch film.
  • the film is only blackened or additionally broken open, so that another tangible relief is created.
  • the tactile marking can be overprinted without losing tactility. Will it e.g. With a metallic overprint, this creates special light / dark effects, depending on the reflection of the metal-colored layer. If the printing ink appears bright at a certain viewing angle due to the directional reflection, the diffusely scattering, tactile marking can be recognized as dark information against this light background and vice versa.
  • the tactile marking can also be overprinted with a printing ink which has the same color tone as the tactile marking generated with the laser. If, for example, a Nd: Y AG laser working in the infrared spectral range is used to generate the tactile marking and the tactile marking shows a gray appearance, this marking can be overprinted with a gray printing ink to camouflage the visual visibility.
  • the document of value according to the invention can have further security features, such as, for example, a security thread, an optically variable security element, a security imprint, or machine-readable security features, such as, for example, luminescent or magnetic substances.
  • the laser marking according to the invention can also be provided in the area of the security thread. If the security thread is woven into the value document as a so-called “window security thread”, ie if the security thread appears directly on the surface of the value document in places, the Laser marking can be provided in the intermediate areas in which the security thread is embedded in the value document. Alternatively, as already mentioned, the marking can also extend over the border area between film and paper, so that the security thread also bears a laser marking. It is also possible to mark the security thread exclusively in the window area.
  • the documents of value according to the invention can also be used to secure products of any kind.
  • the tactile marking according to the invention can also be combined with other tactile security elements, such as intaglio printing.
  • intaglio printing the different tactilities are used.
  • the relief produced by intaglio printing forms a hard or sharp transition to the surroundings, while the marking according to the invention has a soft transition and a soft, velvety, tactile surface.
  • the tactile intaglio printing marking can form the frame for a colored, imperceptible field, which preferably has the same color as the tactile perceptible edge and is also produced in intaglio printing. If this color absorbs laser radiation, it is leached when exposed to the laser and at the same time the tactile laser marking can arise.
  • the laser marking can also be generated without ablation of the color layer.
  • This colored area can additionally be underlaid with a primer layer which contains luminescent substances and / or has a positive influence on the release properties of the paint to be ablated and / or has a positive effect on the durability of the paint which is not to be removed.
  • the printing ink arranged in the region of the laser marking can also have magnetic or conductive properties or be formed by an organic semiconductor layer that lights up (OLED).
  • OLED organic semiconductor layer that lights up
  • the subsequent laser inscription creates disturbances in the machine-measurable signal of the individual layers, which can serve as a further authenticity feature.
  • These faults can, for example, represent individualizing information such as the serial number. In this way, the visually visible and tactile laser marking can also be checked by machine.
  • the security paper or document of value can also be provided with a coating which contains soot and hollow chamber balls.
  • the laser radiation is absorbed by the soot content and a visually visible blackening occurs.
  • the hollow chamber spheres expand or are destroyed with the evolution of gas, so that a relief can be felt. There are then no hollow spheres in the blackened area.
  • the document or security paper is tilted, there is also a reversal of contrast due to the different reflection properties of the flanks and the areas surrounding them.
  • the document of value has an additional coating in the area of the tactile marking according to the invention.
  • the laser marking can be present completely or only partially in the area of the coating. This can be any print image, such as alphanumeric characters, logos, patterns, guilloches etc., a full-surface coloring or lacquer layer or also a multi-layer security element, such as a structure which can be observed in reflection and has a diffraction-optical effect.
  • the coating can therefore be printed, evaporated, sprayed on or transferred using the transfer process.
  • the laser inscription is preferably introduced in optically variable printing layers, such as printing layers containing liquid-crystalline pigments or interference layer pigments, or metallic layers, for example made of aluminum, silver or gold.
  • the coating is transparent to the laser radiation used, if the labeling parameters are selected accordingly, the tactile marking is generated in the underlying security paper, which at the same time bulges the coating without destroying it. If the coating is translucent and the laser marking causes a color change in the security paper, this is visible in addition to the tactile relief of the marking according to the invention. If the coating is a colored printed image or a layer of color, its color impression can be determined by the marking underneath, i.e. change in color of the security paper. In this way, in addition to a tactile marking, a visually recognizable marking can also be created in a colored area, which differs in color from the surroundings.
  • the coating consists of a multilayer security element applied to the security paper or value document, for example in the form of a label or transfer element.
  • the security element seen from the viewer has the following layer sequence: a plastic layer, preferably a lacquer layer, a metal layer, such as a thin aluminum layer, and an adhesive layer for attaching the security element to the security paper or value document.
  • the lacquer layer can additionally have an embossing that produces visually observable diffraction-optic effects, such as a hologram or any diffraction grating image.
  • marking with a laser preferably an Nd: Y AG laser
  • the metal layer is removed in certain areas.
  • the marked security paper bulges the film layer structure of the security element, so that the tactile marking is created.
  • the varnish layer of the security element is hardly, or completely, removed by this process, depending on the choice of the labeling parameters. If the marking parameters are selected appropriately, the security paper is blackened at the same time. This blackening is clearly visible through the transparent area of the security element which has been freed from the metal layer.
  • the marking parameters can also be set so that the area in which the metal layer is removed is larger than the partial area provided with a tactile marking.
  • the tactilely detectable laser-marked area is surrounded by an extremely smooth area in this embodiment, the tactility of the security feature is additionally enhanced.
  • the tactile detectability of the security feature can also be improved in that the substrate is calendered before the laser marking. This also creates the security feature in a particularly smooth environment.
  • creating a tactile marking using a laser works better on rough surfaces, i.e. In order to be able to reach a certain relief height, less laser energy is necessary for rough surfaces.
  • the security paper or document of value can also be exposed to the laser radiation from the surface opposite the film element. This gives the tactile marking on the surface facing the laser. At the same time, the metal layer of the film element is ablated in the acted upon area, so that the marking is also visible on the side of the film element. A kind of review register is therefore created.
  • the fiber-containing substrate of the value document is marked at least in a partial area of its surface by means of laser radiation in such a way that the fibers in the laser-marked partial area protrude noticeably from the surface of the substrate in order to form a tactile detectable security feature.
  • the fibers of the security paper usually run largely parallel to the surface of the security paper in the surface area and are held in this position by the gluing.
  • the fiber composite is broken up by the laser radiation and individual fiber ends detach from the association, so that the fibers protrude above the substrate surface due to their inherent tension.
  • These fibers preferably form a braid protruding from the substrate surface that creates the tactile marking.
  • particularly suitable fiber-containing substrate materials have been found to be cotton vellum paper and other cotton security papers which, compared to other papers, have long fibers with high tear strength. These types of paper are particularly suitable for security printing anyway. Tests with cotton security paper using an Nd: Y AG laser (wavelength 1064 nm) have led to particularly good results, as already explained in detail.
  • a coating can be provided on the surface of the substrate, through which the laser marking takes place.
  • the coating is evaporated by means of laser radiation and the fiber structure of the fiber-containing substrate underneath is broken up, so that the fibers protrude from the substrate surface.
  • the coating can be, for example, a film, in particular a hologram film.
  • the tactile, laser-marked partial area is surrounded by an extremely smooth area, which increases the tactile detectability of the security feature.
  • the coating consists of a layer that does not absorb the laser radiation, in particular a flat print or a sample print, such as a guilloche pattern.
  • a layer that does not absorb the laser radiation in particular a flat print or a sample print, such as a guilloche pattern.
  • Such printed color layers are regularly so thin that they also break open when the underlying fiber structure is broken open. so that the fibers of the substrate in turn protrude noticeably from the substrate surface.
  • the non-absorbent layer can also be a surface, in particular a transparent, thin lacquer layer which smoothes the surface and which is likewise broken up by the fibers detaching from the fiber structure.
  • This variant is also characterized by an increased detectability of the tactile security feature within a smooth environment.
  • Any thin coating is suitable as a non-absorbent layer, which is broken up by the fibers that arise when the fiber composite is broken open, be it printed, vapor-deposited or sprayed on.
  • the non-absorbent layer is admixed with additional substances, for example luminescent substances, which are only visible under special conditions or which can only be seen in the invisible wavelength range, in particular in the UV range.
  • additional substances for example luminescent substances, which are only visible under special conditions or which can only be seen in the invisible wavelength range, in particular in the UV range.
  • a further security feature is particularly advantageously integrated into the value document. Because by setting up the fibers of the substrate and breaking up the non-absorbing layer, a special contrast is achieved in comparison to the area of the non-absorbing layer surrounding the laser marking, which can be detected visually or with suitable inspection devices.
  • the laser marking also leads to a color change or a color change in the marked partial area, as a result of which a significant increase in contrast is achieved for checking by the human eye or by an image processing device.
  • this color change is preferably reinforced by suitable additives which can be contained in the fiber-containing substrate.
  • the color change is caused thermally by the energy introduced with the laser radiation or by other wavelength-dependent color change mechanisms.
  • Laseririodine from Merck are also suitable as additives in this example.
  • the thermally generated color change can be additionally enhanced by suitable absorption materials.
  • the raised and tactile markings can also be visually distinguished from their surroundings due to a change in the color of the marked areas, this has the advantage that adjustments are made more difficult by simply embossing them, since in this case the markings would also have to be printed precisely to show the corresponding color contrast.
  • the tactile perceptible marking can also be created through the interaction of various mechanisms.
  • the laser radiation alone can cause the fiber substrate to swell or the fiber structure to break open.
  • the breaking up of the fiber structure leads to a relief structure which is formed by fibers which protrude from the substrate surface.
  • the tactile relief can also consist of a combination of the effects mentioned.
  • the substrate material is both inflated and at least partially broken up, so that individual fibers protrude from the substrate surface and form a network interspersed with cavities.
  • the laser marking step takes place at any stage in the production of the value document. For example, it may make sense to roll up the security paper with a suitable appropriate marking. This is particularly the case if the security paper is provided in a continuous form with a film coating, such as a security element that has an optical diffraction effect, for example a stripe-shaped security element, and this security element is to be provided with a marking according to the invention, as described above.
  • the laser marking step is preferably carried out as one of the last work steps in the production of the value document. If, for example, the value documents are printed in the form of sheet-like multiple uses, the laser marking can still be carried out on the sheet or on the cut, finished value document. The latter is particularly useful if tactile individual information, such as a serial number, is to be generated by means of the laser marking. If necessary, the lasered information can be checked again for correctness in a final step.
  • a particular safety-related advantage of the present invention can be seen in the fact that the described effect cannot be simulated by simple means.
  • the use of lasers requires high investments and in-depth technical know-how, which goes far beyond the level of knowledge required for the use of conventional printing machines or digital printing devices.
  • each document can be marked individually, for example by integrating the serial number or another individualizing feature as a tactile security feature in the value document.
  • the coating or at least one of the layers of the coating or of the security element is admixed with additives, for example luminescent substances, which are only visible under special conditions or which can only be seen in the invisible wavelength range, in particular in the UV or IR range.
  • additives for example luminescent substances, which are only visible under special conditions or which can only be seen in the invisible wavelength range, in particular in the UV or IR range.
  • a further security feature is integrated into the value document.
  • the layer to be evaporated should expediently be the top layer.
  • Another advantage of the invention can be seen in the fact that the laser inscription makes it possible for the first time to provide markings which can be felt in the edge region of a value document, in particular a bank note.
  • a value document in particular a bank note.
  • the tactile marking according to the invention in no way hinders the cutting process, so that the marking can be extended into the cutting edge. This has the advantage that the tactile marking is immediately perceived as an authenticity feature, since banknotes are primarily touched at the edge.
  • Fig. 12 is a schematic representation of a laser labeling device for labeling a security sheet.
  • the document of value 1 has a tactile marking 2 in the form of a relief structure which was produced by the action of a laser beam.
  • the example shown additionally has a security element 3 in the form of a patch, which can be, for example, a transfer element or a label with structures having an optical diffraction effect.
  • a laser marking 4 in the area of the security element 3 there is also a laser marking 4 according to the invention which can be tactilely felt.
  • the contents of the two laser markings 2, 4 are identical in the example shown.
  • the security document has further information 9 which can be obtained using any other method, e.g. Intaglio printing process, InkJet or the like, is applied.
  • the two laser markings 2, 4 can also be designed completely independently of one another or have a specific relationship with one another, which forms an additional authenticity feature. In this way, it can be checked whether the security element 3 is actually used for the document of value. heard 1.
  • one or both laser markings can have any content-related relationship with other information on the value document, such as information 9.
  • the security element 3 can also have any other shape.
  • another type of coating such as a lacquer or foil coating, or any print image can be selected.
  • the value document 1 can also have further security features, such as a security thread, luminescent, electrically conductive or magnetic security features.
  • the value document 1 does not necessarily have to be a banknote, but it can represent any other document made of a paper substrate, such as a check, a security label, a visa, a passport page, etc. It is essential that one of the freely accessible Components of the value document consist of a fibrous paper substrate. This is preferably pure cotton fiber paper or a mixture of cotton and plastic fibers.
  • FIG. 2 shows a section through the document of value 1 along the line A - A.
  • the document In the area of the laser marking 2, the document has a noticeable elevation 5, which was created by the action of the laser beam. How far the elevation 5 protrudes beyond the remaining substrate surface 6 depends very much on the laser energy used and the relative speed between the document of value and the laser beam during the labeling process.
  • the actual fiber structure in the marked area also depends very much on the labeling parameters and the paper substrate used.
  • this layer of glue together with the calendering of the paper, ensures a uniform and, in the first approximation, closed surface.
  • FIG. 3 shows the surface area of such a security paper 20 according to the invention made of cotton fibers in the area of the laser marking 2.
  • the entire section of the security paper 20 shown is impregnated with the glue layer, which, however, is not shown for reasons of clarity.
  • the security paper 20 has the uniform surface due to the production.
  • the glued surface is broken up and the fiber composite is loosened, i.e. Cavities 52 probably arise between the fibers 51 due to gas development.
  • a relatively coarse-meshed network of cotton fibers 51 protruding beyond the surface 61 of the security paper 2 is formed, which are still covered by the glue layer.
  • FIG. 4 also shows a section through the document of value 1 along the line AA. Due to the action of the laser beam, in addition to the elevation 5, a color change, in particular a blackening 7, of the value document material was also generated here. Whether and how deep the color change or blackening 7 is in the value document material 1 also depends very much on the labeling parameters and the composition of the security paper used for the value document 1.
  • FIG. 5 shows a section through the document of value 1 along the line B - B.
  • a coating in the form of a security element 3 is arranged in the region of the laser marking 4, the security element 3 consisting of a transfer element.
  • the transfer element is attached to the value document 1 by means of an adhesive layer 31.
  • This metal layer 32 is missing in the area of the laser marking 4.
  • the metal layer 32 is evaporated and / or decomposed and is no longer visible.
  • the color change 7 caused by the laser inscription is therefore visible through the lacquer layer 33 and the adhesive layer 31.
  • the labeling parameters can be set such that the area in which the metal layer 32 is removed is larger than the partial area provided with a tactile marking. In this way, the visually visible color change or blackening generated by the laser is surrounded by a transparent area.
  • the plastic layer 33 and the adhesive layer 31 are hardly or not damaged by the laser. Whichever If labeling parameters are used, individual or both layers can also be partially or completely removed.
  • the fiber-containing substrate can also be equipped with a transparent or pigment-containing color layer. It is important in this context that the color layer does not absorb the laser radiation used for the laser marking.
  • the color layer can be applied to the substrate in any desired manner, for example printed on. It is particularly advantageous if the color layer creates a smooth impression of the substrate surface. In this sense, "color layer” is also to be understood as a dirt-repellent, possibly transparent, coating or protective coating.
  • the color layer does not absorb the laser radiation used, the laser energy is only absorbed in the substrate layer.
  • the elevation 5 is thus generated in the substrate, so that a tactile marking is created within the color layer.
  • the non-absorbent color layer preferably contains dyes which are only visible under certain conditions, such as, for example, luminescent dyes, or which have properties which are not visible to the human eye, for example substances which glow in the infrared or UV region.
  • the color layer does not have to be full-area. It can also be a color sample, in particular one of the guilloche patterns frequently used in security printing. The only condition is that the color layer of the pattern is largely transparent to the laser radiation used.
  • 6 shows a further embodiment of the value document 1 according to the invention in supervision. In this case, the tactile marking 2 extends into the edge area of the value document 1. Since banknotes are usually touched at the edge during manual processing or in normal payment transactions, this arrangement of the tactile security element in the edge area has the advantage that it is very simple and can be checked quickly.
  • tactile authenticity features such as, for example, a tactile intaglio printing
  • a tactile intaglio printing cannot be arranged or can only be arranged poorly in the edge region of the value document 1, since the value documents are printed in sheets with several uses and then cut into the individual uses. If the intaglio printing element is arranged in the edge area, however, there is a risk that the cutting tools will smear with color when the sheets are cut in individual uses.
  • different laser parameters in particular laser energies
  • This embodiment has the advantage that it feels different from left to right or right to left depending on the direction of the stroke.
  • This feature can be used as an additional security feature. Due to the different laser energies used, there is also a different blackening effect that is visually recognizable. The individual saw teeth thus have different shades of gray.
  • FIG. 8 A security feature is described in FIG. 8, which consists of a combination of a tactile intaglio printing element and an inventive according to the tactile laser marking generated.
  • the tactile intaglio marking 26 forms an edge region which encloses the tactile laser marking 27.
  • the security paper 100 is pressed into the intaglio printing plate, so that the paper is deformed in this area.
  • the paper absorbs color 28 in the embossed area.
  • the tactilely perceptible effect of the intaglio marking 26 thus arises from the embossing and the simultaneously high ink application 28 in the embossed area.
  • This type of marking forms steep flanks and, as a hard, abruptly falling element, can be distinguished very tactilely from the soft, almost velvety laser marking 27.
  • FIG. 9 shows a security paper which was printed with colored line patterns 30, 31 in a first step.
  • the border area between the printed lines 30, 31 is then labeled using a laser according to the invention, so that a tactile relief is created. Due to the arching of the security paper in area 5, lines 30, 31 are shifted onto the flanks of raised areas 5.
  • This combination of printed lines 30, 31 and raised areas 5 forms an optically variable security element which provides different visual impressions depending on the viewing direction. If, for example, lines 30 are lines of a first color and lines 31 are lines of a second color, only the colored lines 31 of the second color can be seen when viewed obliquely from the left. The security element therefore appears in this second color. The lines 30 cannot be seen due to the shadowing effects.
  • the lines 31 are shaded, so that ideally only the colored lines 30 can be seen.
  • the security element thus appears in the first color.
  • the printed and the lasered lines do not necessarily form an exact grid; it is sufficient if a portion of the printed lines form the effect.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the security element 100 according to the invention.
  • a security element 3 is arranged on a surface of the security paper 100, as has already been described in connection with FIG. 5.
  • This security element consists of an adhesive layer 31, a diffraction structure 34 and a reflection layer 32 and a protective layer 33.
  • This security paper 100 is provided with a laser marking 2 according to the invention on the opposite surface.
  • the laser energy and the other laser parameters are set in such a way that a raised mark 5 is formed and at the same time the originally continuous metallization 32 of the security element 3 is destroyed in the area exposed to the laser.
  • the security element 3 is transparent in the area exposed to the laser radiation, so that the blackening generated simultaneously with the raised marking 5 is visible through this transparent area.
  • the elevation 5 according to the invention is, however, on the opposite side of the security element 3 and can practically not be felt on the surface of the security element 3.
  • the exemplary embodiments can also be combined with one another by first arranging the color layer on the surface of the substrate and, above it, a film-like material.
  • the film-like material is first evaporated with the laser and the color layer under the film is exposed.
  • the tactile marking 5 is created in the substrate by further laser action. If the film material is designed as an opaque film, for example as a metallized plastic film, the laser marking 5 also produces a clearly visible contrast due to the color layer underneath and exposed.
  • the fibers protruding from the substrate surface result in a clear contrast to the surroundings, which can be detected with suitable inspection devices. This effect is therefore well suited for automatic machine testing.
  • the substrate 10 can be a pre-cut value document, a sheet with multiple uses of a value document or a security paper in an endless form.
  • a laser beam 12 is deflected via two mirrors 13 which are driven by galvanometers 14, one mirror 13 being responsible for the x and the other mirror 13 for the y orientation.
  • the laser beam 12 is focused on the surface of the substrate 10 and generates the marking 11.
  • the substrate 10 can move at the speed v during the marking process.
  • This speed v is detected by sensors and transmitted to a computer in order to control the galvanometer 14 via the computer in such a way that the speed v is compensated for.
  • This marking method can therefore be used particularly advantageously in the contactless marking of documents of value which, as is customary in printing houses, are processed at high speeds.
  • the substrate 10 can also be marked in another way, for example by means of a matrix of point-emitting laser beams or by means of beams of larger cross-section, which are partially covered by a template.
  • Such templates can be made automatically changeable. If it is not possible or undesirable to carry the radiation according to the speed v, it is also possible to mark moving substrates by selecting a short exposure time. Beam guidance through polygon mirrors is also possible.
  • C0 2 lasers are used as radiation sources
  • Nd Y AG lasers or other types of lasers, for example also those that can work like Nd: Y AG lasers with frequency doubling or tripling.
  • the marking results can be varied by varying the labeling parameters, such as laser power, exposure time, working mode of the laser, etc.
  • the height of the elevations generated by the laser can be varied accordingly.
  • the tactile marking preferably has a height of 30 to 100 ⁇ m. It is also necessary to adapt the composition of the paper to the laser radiation or laser power used.
  • the markings are made, for example, with an Nd: Y AG laser, the fundamental wavelength of which is 1064 nm and which has an average power of 26 W and a modulation frequency of 8 kHz.
  • the diameter of the laser beam on the substrate is approximately 100 ⁇ m and the travel speed of the laser beam over the substrate is 250 to 1000 mm / s.
  • the typical height of a marking according to the invention thus produced is between 30 and 80 ⁇ m. In individual cases, ie Particularly at low travel speeds, significantly larger values were also achieved, for example a height of over 100 ⁇ m at 250 mm / s.
  • the width of the markings can be varied between 0.2 and 0.6 mm.
  • the dimensions of the marking produced at 250 mm / s are 65 ⁇ m average height and approx. 0.5 mm average width.
  • the dimensions were 35 ⁇ m average height and 0.3 mm average width.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the device according to the invention, in which a sheet with a plurality of lasers is simultaneously provided with a marking according to the invention.
  • the sheet has six columns and six rows, so that 36 single-use documents of value are arranged on this sheet.
  • a laser tube is arranged above the printed sheet, which in each case provides the individual uses arranged in this column with the marking according to the invention.
  • the throughput can be greatly increased, since not a single laser beam moves over the entire printed sheet only a movement parallel to the columns of the printed sheet is required.
  • the individual benefits are labeled by deflecting the laser radiation using mirrors, which are not shown in the example shown.
  • the lasers can be provided with a scanning head 43.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wertdokument (1), wie z.B. eine Banknote oder dergleichen, das ein Sicherheitspapier aufweist. In dem Sicherheitspapier wird mittels eines Lasers wenigstens eine fühlbare Markierung (2) in Form einer Reliefstruktur erzeugt.

Description

Wertdokument
Die Erfindung betrifft ein Wertdokument mit einem Sicherheitspapier und ein Sicherheitspapier mit einer taktil erfassbaren Markierung sowie ein Ver- fahren zur Herstellung des Wertdokuments bzw. des Sicherheitspapiers.
Banknoten, Schecks, Fahrkarten, Eintrittskarten und andere Wertdokumente, insbesondere aus Papier, werden zum Zwecke der Fälschungssicherheit mit Sicherheitsmerkmalen ausgestattet, anhand deren die Echtheit der Wert- dokumente überprüfbar ist.
In diesem Zusammenhang ist vorgeschlagen worden, Markierungen mittels Laserstrahhing auf einem Dokument aufzubringen, um dadurch eine irreversible und visuell leicht erfassbare Veränderung des Dokuments zu erzie- len. So wird beispielsweise in der DE 28 36529 C2 vorgeschlagen, mittels eines geeignet gesteuerten Laserstrahls die Seriennummer aus einer Druckfarbschicht herauszubrennen. In der EP 0 918 649 Bl wird vorgeschlagen, die Identifikationsnummer durch örtliche Verringerung der Dokumentendicke mittels Laserätzung an anderer Stelle des Dokuments zu wie- derholen. In den beiden vorgenannten Fällen wird also jeweils Material mittels Laserstrahlung abgetragen.
Demgegenüber sehen andere Ansätze vor, das Substratmaterial mittels Laserstrahlung lediglich zu schwärzen. Um besonders gut lesbare und kantenscharfe Markierungen zu erzielen, ist es auch bekannt, dem Papier Absorptionsmittel und Kohlenstoffbildner beizumischen, beispielsweise mikrovermahlene Kunststoffe (DE 19732860 AI). Einen anderen Weg geht die DE 19822 605 AI. Darin wird vorgeschlagen, die Papiersubstratoberfläche zunächst mit Laserenergie zu behandeln, um die Oberfläche strukturell zu verändern, und diese anschließend mit einer opaken Beschichtung zu versehen, beispielsweise durch Bedrucken, Lackie- ren und/ oder Metallisieren. Das vorherige Verändern der Oberfläche führt bei der nachfolgend auf ebrachten Beschichtung zu einer erkennbaren Veränderung der Farbdichte, des Farborts, des Glanzes und/ oder der Reflexion, wodurch ein sichtbares Sicherheitsmerkmal entsteht.
Bei den vorgenannten Sicherheitsmerkmalen handelt es sich jeweils um visuell erkennbare Sicherheitsmerkmale. Es besteht aber grundsätzlich ein Bedürfnis nach weiteren, neuen Sicherheitsmerkmalen, insbesondere auch nach Sicherheitsmerkmalen, die mit einem anderen Sinnesorgan wahrnehmbar sind, beispielsweise mit dem Tastsinn erfassbare, das heißt taktile Sicher- heitsmerkmale.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Wertdokument mit einem taktil erfassbaren Sicherheitsmerkmal und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitsmerkmals auf einem Wertdoku- ment vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird ein Wertdokument aus Sicherheitspapier mittels eines Lasers markiert, so dass eine fühlbare Markierung in Form einer Relief Struktur entsteht. Es hat sich gezeigt, dass bei entsprechender Abstimmung der Zusammensetzung des Sicherheitspapiers und der Beschriftungsparameter, wie Art des verwendeten Lasers, Laserleistung, Betriebsmodus des Lasers, Wellenlänge etc. im Sicherheitspapier eine relief artige Struktur erreicht werden kann, die taktil erfassbar ist.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung führt die Lasermarkierung auch zu einem Farbumschlag oder einer Farbänderung des Sicherheitspapiers im markierten Bereich. Dies ermöglicht aufgrund des deutlichen Kontrastes zur Umgebung eine einfache Überprüfung durch das menschliche Auge oder durch ein Bildverarbeitungsgerät. Die Art und der Farbton der Farbänderung hängt von der Zusammensetzung des verwendeten Sicherheitspapiers ab. Vorzugsweise werden für die erfindungsgemäßen Wertdokumente Sicherheitspapiere verwendet, bei welchen die Laserbe- schriftung eine hellgraue bis schwarze Markierung erzeugt.
Dieser Farbumschlag bzw. Farbänderung kann durch geeignete Zusatzstoffe verstärkt werden, die in dem Sicherheitspapier enthalten sein können. Die Art der verwendeten Zusatzstoffe ist dabei von der Art des verwendeten Lasers bzw. der verwendeten Laserwellenlänge abhängig. Denkbar sind Laserstrahlung absorbierende Zusätze, wie beispielsweise Ruß, thermo- chrome Stoffe, Laseririodine der Firma Merck oder aber auch Titandioxid.
Sofern diese Schwärzung des Sicherheitspapiers unerwünscht ist, kann das Sicherheitspapier vor dem Beschriftungsvorgang nochmals befeuchtet werden. Dadurch verschwindet das graue bis schwarze Erscheinungsbild. Die Fühlbarkeit der Markierung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Man erhält also eine visuell nicht oder nur kaum wahrnehmbare Markierung, die aber sehr wohl fühlbar ist. Als Sicherheitspapier werden vorzugsweise Papiere verwendet, die zumindest Anteile an Fasern von Einjahrespflanzen, wie Baumwolle, Linters, Flachs oder Ähnliches, enthalten. Insbesondere eignen sich Sicherheitspapiere, die lediglich Baumwollfasern oder ein Gemisch aus Baumwollfasern und Kunststofffasern enthalten. Bevorzugt wird ein Kunststofffaseranteil von ca. 12 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Sicherheitspapiers.
Besonders gute Ergebnisse werden bei Baumwoll- Velinpapier mit einer mittleren Faserlänge von 1 mm erreicht. Diese Papiere enthalten als Füllstoff Ti02, das bei einer Wellenlänge von 1064 nm absorbiert und insbesondere zur Einstellung der Opazität und der Unterdrückung von Lumineszenzemissionen des Papieres eingesetzt wird. Als Leimung wird für diese Baumwoll- Velinpapiere vorzugsweise Poly-Venyl- Alkohol (PVA) verwendet.
Das Sicherheitspapier kann auch mehrschichtig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Sicherheitspapier aus zwei Papierschichten bestehen, zwischen welchen eine beliebige andere Schicht, wie eine Farbschicht, Metallschicht oder aufschäumbare Schicht, angeordnet ist. Die aufschäumbare Schicht unterstützt die Bildung der fühlbaren Markierung, durch den Laserstrahl. Derartige aufschäumbare Schichten können z.B. Schwarzpulver oder blowing agents, die unter Wärmeeinwirkung Gas entwickeln, oder auch Hohlkammerkugeln enthalten, die ein sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnendes Gas enthalten. Diese aufschäumenden Zusatzstoffe können aber auch dem Papier direkt oder einer der Schichten eines mehrschichtigen Sicherheitspapiers zugesetzt werden. Alternativ ist auch ein Versetzen der Oberflächenleimung des Sicherheitspapiers mit diesen Zusatzstoffen möglich. Für die Laserbeschriftung derartiger Sicherheitspapiere werden vorzugsweise gepulste Nd:Y AG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm verwendet. Je nach gewünschter Reliefstruktur bzw. gewünschtem Grad der Schwärzung und/ oder auch Strichstärke der darzustellenden Information können andere Lasertypen und/ oder Wellenlängen bzw. Beschriftüngs- parameter sinnvoll sein. So können beispielsweise auch frequenzverdoppelte bzw. •frequenzverdreifachte Nd:YAG-Laser im gepulsten oder im Dauerstrichbetrieb verwendet werden. Auch C02- oder Excimer-Laser können Anwendung finden.
Bei Baumwoll- Velinpapieren werden vorzugsweise Nd:YAG-Laser bei der Grundwellenlänge von 1064 nm mit einer mittleren Leistung von 65 W und einer Modulationsfrequenz von ca. 10 kHz verwendet. Bei diesen Einstellungen beträgt die Geschwindigkeit, mit welcher der Laser über das Papier bewegt wird, zwischen 330 und 1350 mm/s, wobei der Durchmesser des auf das Papier auftreffenden Laserstrahls ca. 120 μm beträgt. Die Geschwindigkeit kann jedoch noch weiter erhöht werden auf Werte bis zu 2700 mm/s. In diesem Fall muss allerdings die Modulationsfrequenz des Lasers auf ca. 12 kHz erhöht werden. Die Beschriftungsgeschwindigkeit hängt sehr stark mit der notwendigen Flächenenergie für die Erzeugung einer fühlbaren Markierung zusammen. Bei unbehandelten Baumwoll- Velinpapieren liegt diese Flächenenergie bei wenigstens 0,31 J/mm2. Dieser Wert kann jedoch durch entsprechende Zusätze im Papier verändert, insbesondere gesenkt werden, so dass höhere Beschriftungsgeschwindigkeiten möglich werden.
Die Höhe des fühlbaren Reliefs bezogen auf die Oberfläche des Wertdokuments hängt wiederum von der Beschriftungsgeschwindigkeit ab. Bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten lassen sich Reliefhöhen von 30 bis 80 μm erreichen. Bei langsamen Geschwindigkeiten können auch 100 μm Relief- höhe realisiert werden. Hier muss daher ein Kompromiss aus erwünschter Reliefhöhe und wirtschaftlicher Beschriftungsgeschwindigkeit gewählt werden
Die Linienbreite und damit die Auflösung der fühlbaren Markierung wird nach oben durch den Durchmesser des Laserstrahls begrenzt, d.h, die Auflösung enspricht maximal dem Durchmesser des Laserstrahls. In vielen Anwendungen genügen jedoch Linienbreiten von ca. 200 bis 600 μm.
Die Markierungsparameter können auch so eingestellt werden, dass die Reliefstruktur innerhalb der Markierung unterschiedliche Reliefhöhen und/ oder Schwärzungsgrade aufweist. Die erzeugbare Reliefhöhe kann dabei stufenweise oder auch kontinuierlich erhöht bzw. erniedrigt werden. Auf diese Weise lassen sich richtungsabhängige, fühlbare Markierungen erzeugen. D.h. je nachdem in welcher Richtung man über die Markierung streicht, ist das Relief mehr oder weniger fühlbar.
Die Reliefhöhe der Markierung kann ferner auch durch mehrfaches Bestrahlen der gleichen Stelle mit Laserstrahlung erhöht werden. Auch müssen Laserstrahl und zu beschriftendes Wertdokument bzw. Sicherheitspapier nicht notwendigerweise senkrecht zueinander angeordnet sein. Der Laserstrahl kann mit dem Papier jeden beliebigen Winkel einschließen.
Für die Erzeugung einer Information gemäß der Erfindung können auch unterschiedliche Laserenergien verwendet werden, so dass innerhalb der Information unterschiedliche Reliefhöhen und/ oder Schwärzungen entstehen. Wird beispielsweise ein zweidimensionaler Code auf diese Weise erzeugt, kann durch die unterschiedliche Schwärzung ein dreidimensionaler Code erzeugt werden. D.h. der Schwärzungsgrad wird als weitere Codie- rungsebene benutzt, die z.B. mit entsprechenden Detektoren ausgewertet werden kann.
Mittels der Lasermarkierung können alphanumerische Zeichen dargestellt werden, beispielsweise Seriennummern der Wertdokumente oder beliebige Codes, wie beispielsweise eindimensionale oder zweidimensionale Balkencodes oder Blindencodes, beliebige Symbole oder Bilder. Auch beliebige alphanumerische Zeichen, wie Datum, Uhrzeit, Chargenbezeichnung, oder Schriftzüge, wie die Unterschrift eines Ministers oder Notenbank-Präsiden- ten, sind möglich.
Selbstverständlich können auch beliebige geometrische Muster erzeugt werden, wie beispielsweise eine Noppenstruktur. Die taktil fühlbaren Noppen können dabei aufgrund des relativ kleinen Laserfokus sehr klein, d.h. mit kleinem Durchmesser, und im Vergleich hierzu großer Erhebung über die Oberfläche des Dokuments erzeugt werden. Diese Art von Markierung mit hochaufgelöster Struktur bei gleichzeitiger starker Erhabenheit, d.h. hoher Taktilität, kann drucktechnisch nicht nachgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch die Umgebung einer darzustellenden Information taktil ausgestaltet sein, während die Information selbst nicht taktil fühlbar ist. D.h., die Information wird in Form einer Negativdarstellung ausgeführt.
Die Markierung kann als visuell ohne Hilfsmittel erkennbare Information oder als Mikroschrift, die lediglich mittels einer Lupe deutlich zu erkennen ist, ausgeführt sein. Die fühlbare Markierung kann dabei ohne wesentliche Beschränkung an einer beliebigen Stelle der Oberfläche des Wertdokuments oder auch an mehreren Stellen des Wertdokuments angeordnet werden. Ebenso können die erfindungsgemäß mit einem Laser erzeugten Markierungen auf anderem Wege erzeugte Markierungen ergänzen und so ein neues Sicherheitselement bilden. Beispielsweise kann ein farbiger Linienaufdruck mit einem erfindungsgemäß erzeugten Linienrelief so kombiniert werden, dass die farbigen Linien auf den Flanken des Reliefs zu liegen kommen. Bei Variation des Betrachtungswinkels ergeben sich hierbei aufgrund von Abschattungseffekten unterschiedliche visuelle Eindrücke.
Sofern mehrere Markierungen auf ein Wertdokument aufgebracht werden, können diese Markierungen inhaltlich identisch oder unterschiedlich sein. Alternativ können die Markierungen auch in einem beliebigen Zusammenhang zueinander oder mit Informationen, die mit anderen Verfahren auf dem Dokument erzeugt werden, stehen, und auf diese Weise zu einer wie- teren Erhöhung der Fälschungssicherheit beitragen. So kann beispielsweise eine zur Seriennummer des Wertdokuments berechnete Prüfziffer gelasert werden.
Das erfindungsgemäße Wertdokument ist ein beliebiges Dokument, dessen wesentlicher Bestandteil ein Sicherheitspapier darstellt, wie beispielsweise , eine Banknote, ein Scheck, ein Visum, ein Etikett, eine Passseite oder ein anderes zu sicherndes Dokument aus Sicherheitspapier. Im Rahmen der Erfindung kann das Wertdokument auch aus einem Papier/ Folienverbund bestehen, wobei der Bereich des Sicherheitspapiers mit der fühlbaren Lasermarkierung vorzugsweise frei zugänglich sein sollte, um die taktile Prüf- barkeit zu gewährleisten. Dies kann dadurch geschehen, dass das Wertdokument bzw. das Sicherheitspapier lediglich auf der der Markierung abgewandten Seite eine Folie aufweist, oder dass der Bereich der Markierung in Form eines Fensters in der Folie ausgespart wird. Dabei kann es auch sinnvoll sein, die Laserbeschriftung über den Grenzbereich zwischen Papier und Folie zu erstrecken. Abhängig von den verwendeten Beschriftungsparametern wird die Folie lediglich geschwärzt oder zusätzlich aufgebrochen, so dass ein weiteres fühlbares Relief entsteht.
Es hat sich auch gezeigt, dass die fühlbare Markierung überdruckt werden kann, ohne dass die Taktilität verloren geht. Wird sie z.B. mit einem metallischen Überdruck versehen, so entstehen besondere Hell-/ Dunkeleffekte, je nach Reflexion der metallfarbenen Schicht. Erscheint die Druckfarbe unter einem bestimmten Betrachtungswinkel aufgrund der gerichteten Reflexion hell, so ist die diffus streuende, fühlbare Markierung als dunkle Information vor diesem hellen Hintergrund erkennbar und umgekehrt.
Alternativ kann die fühlbare Markierung auch mit einer Druckfarbe überdruckt werden, die den gleichen Farbton aufweist wie die mit dem Laser erzeugte, fühlbare Markierung. Wird beispielsweise für die Erzeugung der fühlbaren Markierung ein im infraroten Spektralbereich arbeitender Nd:Y AG-Laser verwendet und zeigt die fühlbare Markierung ein graues Erscheinungsbild, so kann diese Markierung zur Tarnung der visuellen Sichtbarkeit mit einer grauen Druckfarbe überdruckt werden.
Das erfindungsgemäße Wertdokument kann weitere Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise einen Sicherheitsfaden, ein optisch variables Sicherheitselement, einen Sicherheitsaufdruck oder maschinell lesbare Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise lumineszierende oder magnetische Stoffe, auf- weisen. Falls das Wertdokument einen Sicherheitsfaden aufweist, kann die erfindungsgemäße Lasermarkierung auch im Bereich des Sicherheitsfadens vorgesehen werden. Ist der Sicherheitsfaden als so genannter „Fenstersicherheitsfaden" in das Wertdokument quasi eingewebt, d.h. tritt der Sicherheitsfaden stellenweise direkt an die Oberfläche des Wertdokuments, so kann die Lasermarkierung in den Zwischenbereichen vorgesehen werden, in denen der Sicherheitsfaden in das Wertdokument eingebettet ist. Alternativ kann sich die Markierung auch, wie bereits erwähnt, über den Grenzbereich Folie/Papier erstrecken, so dass der Sicherheitsfaden ebenfalls eine Laser- markierung trägt. Möglich ist auch, eine ausschließliche Markierung des Sicherheitsfadens im Fensterbereich. Die erfindungsgemäßen Wertdokumente können auch zur Absicherung von Produkten beliebiger Art verwendet werden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße fühlbare Markierung auch mit anderen taktilen Sicherheitselementen, wie einem Stichtiefdruck, kombiniert werden. Hierbei werden die unterschiedlichen Taktilitäten ausgenutzt. Das durch den Stichtiefdruck erzeugte Relief bildet einen harten bzw. scharfen Übergang zur Umgebung, während die erfindungsgemäße Markierung einen weichen Übergang und eine weiche, samtartige fühlbare Oberfläche besitzt.
Beispielsweise kann die taktil fühlbare Stichtiefdruckmarkierung den Rahmen für ein farbiges, nicht fühlbares Feld bilden, das vorzugsweise die glei- ehe Farbe wie der taktil fühlbare Rand aufweist und ebenfalls in Stichtiefdruck erzeugt ist. Sofern diese Farbe Laserstrahlung absorbiert, wird sie bei Beaufschlagung mit dem Laser ablauert und gleichzeitig kann die fühlbare Lasermarkierung entstehen. Die Lasermarkierung kann aber auch ohne Ab- lation der Farbschicht erzeugt werden. Dieser farbige Bereich kann zusätz- lieh mit einer Primerschicht unterlegt sein, die Lumineszenzstoffe enthält und/ oder die Ablöseeigenschaften der zu ablatierenden Farbe positiv beein- flusst und/ oder die Haltbarkeit der nicht zu entfernenden Farbe positiv be- einflusst. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die im Bereich der Lasermarkierung angeordnete Druckfarbe auch magnetische oder leitfähige Eigenschaften haben oder von einer organischen Halbleiterschicht gebildet werden, die leuchtet (OLED). Durch die nachträgliche Laserbeschriftung entstehen Störungen im maschinell messbaren Signal der einzelnen Schichten, die als weiteres Echtheitsmerkmal dienen können. Diese Störungen können z.B. individualisierende Informationen, wie die Seriennummer, darstellen. Auf diese Weise kann die visuell sichtbare und fühlbare Lasermarkierung auch maschinell überprüft werden.
Gemäß einer weiteren Variante kann das Sicherheitspapier bzw. Wertdokument auch mit einer Beschichtung versehen sein, die Ruß und Hohlkammerkugeln enthält. Bei der erfindungsgemäßen Laserbeschriftung wird die Laserstrahlung durch den Rußanteil absorbiert und es entsteht eine visuell sichtbare Schwärzung. Gleichzeitig dehnen sich die Hohlkammerkugeln aus oder werden unter Gasentwicklung zerstört, so dass ein gut fühlbares Relief entsteht. Im geschwärzten Bereich liegen anschließend keine Hohlkugeln mehr vor. Im Bereich der Flanken der Lasermarkierung dagegen befinden sich noch aufgeblähte, nicht zerstörte Hohlkugeln, die das Licht diffus streu- en und einen Kontrast zur Umgebung bilden. Beim Kippen des Dokuments bzw. Sicherheitspapiers ergibt sich zusätzlich eine Kontrastumkehr aufgrund der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften der Flanken und der sie umgebenden Bereiche.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist das Wertdokument im Bereich der erfindungsgemäßen fühlbaren Markierung eine zusätzliche Beschichtung auf. Die Lasermarkierung kann vollständig oder nur teilweise im Bereich der Beschichtung vorliegen. Dabei kann es sich um ein beliebiges Druckbild, wie alphanumerische Zeichen, Logos, Muster, Guillochen etc., eine vollflächige Färb- oder Lackschicht oder auch um ein mehrschichtiges Sicherheitselement, wie eine in Reflexion beobachtbare, beugungsoptisch wirksame Struktur, handeln. Die Beschichtung kann demnach aufgedruckt, aufgedampft , aufgespritzt oder im Transferverfahren übertragen werden. Bevorzugt wird die Laserbeschriftung in optisch variablen Druckschichten, wie flüssigkristalline Pigmente oder Interferenzschichtpigmente enthaltende Druckschichten, oder metallische Schichten, z.B. aus Aluminium., Silber oder Gold, eingebracht.
Ist die Beschichtung für die verwendete Laserstrahlung transparent, so wird bei entsprechender Wahl der Beschriftungsparameter in dem darunter liegenden Sicherheitspapier die fühlbare Markierung erzeugt, die gleichzeitig die Beschichtung mit aufwölbt, ohne diese zu zerstören. Sofern die Beschichtung lichtdurchlässig ist und die Lasermarkierung eine farbliche Änderung im Sicherheitspapier hervorruft, ist diese zusätzlich zum fühlbaren Relief der erfindungsgmäßen Markierung sichtbar. Handelt es sich bei der Beschichtung um ein farbiges Druckbild bzw. eine Farbschicht, so kann deren Farbeindruck durch die darunter liegende Markierung, d.h. farbliche Änderung des Sicherheitspapiers, beeinflusst werden. Auf diese Weise kann in einer farbigen Fläche neben einer fühlbaren Markierung auch eine visuell erkennbare Markierung erzeugt werden, die sich im Farbton von der Umgebung unterscheidet.
Werden dagegen absorbierende Beschichtungen verwendet, die die Laser- Strahlung absorbieren, so findet vor oder gleichzeitig mit der eigentlichen Markierung des Sicherheitspapiers ein teilweiser oder vollständiger Abtrag dieser Beschichtung statt. Die Markierung ist in diesem Fall ebenfalls visuell erkennbar, da in diesem Bereich die Beschichtung abgetragen wurde. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Beschichtung aus einem auf das Sicherheitspapier oder Wertdokument aufgebrachten mehrschichtigen Sicherheitselement, beispielsweise in Form eines Etiketts oder Transferelements. Im einfachsten Fall weist das Sicherheits- element vom Betrachter aus gesehen folgende Schichtfolge auf: eine Kunststoffschicht, vorzugsweise Lackschicht, eine Metallschicht, wie eine dünne Alumiumschicht, und eine Kleberschicht für die Befestigung des Sicherheitselements am Sicherheitspapier bzw. Wertdokument. Die Lackschicht kann zusätzlich eine Prägung aufweisen, die visuell beobachtbare beugungsopti- sehe Effekte, wie ein Hologramm oder ein beliebiges Beugungsgitterbild, erzeugt. Bei der Markierung mit einem Laser, vorzugsweise einem Nd:Y AG- Laser, wird die Metallschicht bereichsweise entfernt. Gleichzeitig wölbt das markierte Sicherheitspapier den Folienschichtaufbau des Sicherheitselements hoch, so dass die fühlbare Markierung entsteht. Die Lackschicht des Sicher- heitselements wird durch diesen Vorgang, je nach der Wahl der Beschriftungsparameter, nicht, kaum oder vollständig abgetragen. Bei entsprechender Wahl der Markierungsparameter wird das Sicherheitspapier gleichzeitig geschwärzt. Diese Schwärzung ist durch den transparenten, von der Metallschicht befreiten Bereich des Sicherheitselements gut sichtbar. Die Markie- rungsparameter können auch so eingestellt werden, dass der Bereich in dem die Metallschicht entfernt ist, größer ist als der mit einer fühlbaren Markierung versehene Teilbereich.
Da der taktil erfassbare lasermarkierte Bereich bei dieser Ausführungsform von einem äußerst glatten Bereich umgeben ist, wird die Taktilität des Sicherheitsmerkmals zusätzlich verstärkt.
Die taktile Erf assbarkeit des Sicherheitsmerkmals kann auch dadurch verbessert werden, dass das Substrat vor der Lasermarkierung kalandriert wird. Auch dadurch wird das Sicherheitsmerkmal in einem besonders glatten Umfeld erzeugt.
Die Erzeugung einer fühlbaren Markierung mittels eines Lasers dagegen funktioniert bei rauen Oberflächen besser, d.h. um eine bestimmte Reliefhöhe erreichen zu können, ist bei rauen Oberflächen eine geringere Laserenergie notwendig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherheitspapier bzw. Wertdokument auch von der dem Folienelement gegenüberliegenden Oberfläche mit der Laserstrahlung beaufschlagt werden. Dadurch erhält man auf der dem Laser zugewandten Oberfläche die fühlbare Markierung. Gleichzeitig wird in dem beaufschlagten Bereich die Metallschicht des Folienelements ablatiert, so dass die Markierung auch auf der Seite des Folienelements sichtbar ist. Es entsteht daher eine Art Durchsichtsregister.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform wird das faserhaltige Substrat des Wertdokuments zumindest in einem Teilbereich seiner Oberfläche mittels Laserstrahlung derart markiert, dass die Fasern in dem lasermarkierten Teil- bereich aus der Oberfläche des Substrats fühlbar herausragen, um so ein taktil erfassbares Sicherheitsmerkmal zu bilden.
Die Fasern des Sicherheitspapiers verlaufen im Oberflächenbereich üblicherweise weitgehend parallel zur Oberfläche des Sicherheitspapiers und wer- den durch die Leimung in dieser Position gehalten. Durch die Laserstrahlung wird der Faserverbund aufgebrochen und einzelne Faserenden lösen sich aus dem Verband, so dass die Fasern aufgrund ihrer Eigenspannung über die Substratoberfläche hervorragen. Vorzugsweise bilden diese Fasern ein über die Substratoberfläche hinausragendes Geflecht, das die fühlbare Markierung erzeugt.
Als besonders geeignete faserhaltige Substratmaterialien haben sich in diesem Zusammenhang Baumwoll- Velinpapier und sonstige Baumwoll- Sicherheitspapiere erwiesen, welche im Vergleich zu anderen Papieren lange Fasern mit hoher Reißfestigkeit besitzen. Diese Papiersorten sind für den Sicherheitsdruck ohnehin besonders geeignet. Versuche mit Baumwoll- Sicherheitspapier unter Verwendung eines Nd:Y AG-Lasers (Wellenlänge 1064 nm) haben zu besonders guten Ergebnissen geführt, wie bereits ausführlich erläutert.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine Beschichtung auf der Oberfläche des Substrats vorgesehen sein, durch die hindurch die Lasermarkierung erfolgt. Gemäß einer ersten Variante wird die Beschichtung mittels Laserstrahlung verdampft und die Faserstruktur des darunter liegenden f aserhaltigen Substrats aufgebrochen, so dass die Fasern aus der Substratoberfläche herausragen. Die Beschichtung kann beispielsweise eine Folie, insbesondere eine Hologrammfolie, sein. Der taktil erfassbare, laser- markierte Teilbereich ist in diesem Fall von einem äußerst glatten Bereich umgeben, wodurch die taktile Erfassbarkeit des Sicherheitsmerkmals verstärkt wird.
Gemäß einer zweiten Variante besteht die Beschichtung aus einer die Laser- Strahlung nicht absorbierenden Schicht, insbesondere einem flächigen Aufdruck oder einem Musterdruck, wie beispielsweise ein Guillochenmuster. Derartige aufgedruckte Farbschichten sind regelmäßig so dünn, dass sie durch das Aufbrechen der darunter liegenden Faserstruktur mit aufbrechen, so dass die Fasern des Substrats wiederum fühlbar aus der Substratoberfläche herausragen.
Die nicht absorbierende Schicht kann auch eine die Oberfläche glättende, insbesondere transparente, dünne Lackschicht sein, welche ebenfalls durch die sich aus der Faserstruktur lösenden Fasern aufgebrochen wird. Auch diese Variante zeichnet sich durch eine erhöhte Erfassbarkeit des taktilen Sicherheitsmerkmals innerhalb einer glatten Umgebung aus.
Als nicht absorbierende Schicht eignet sich jede dünne Beschichtung, die beim Aufbrechen des Faserverbunds von den sich aufstellenden Fasern durchbrochen wird, sei sie aufgedruckt, aufgedampft oder aufgespritzt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der nicht absorbierenden Schicht Zusatz- Stoffe, beispielsweise Lumineszenzstoffe, beigemengt sind, die nur unter speziellen Bedingungen sichtbar sind oder die nur im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich erkennbar sind, insbesondere im UV-Bereich. Dadurch wird zusätzlich zu dem taktil erfassbaren Sicherheitsmerkmal ein weiteres Sicherheitsmerkmal in das Wertdokument besonders vorteilhaft integriert. Denn durch das Aufstellen der Fasern des Substrats und Aufbrechen der nicht absorbierenden Schicht wird ein besonderer Kontrast im Vergleich zu dem die Lasermarkierung umgebenden Bereich der nicht absorbierenden Schicht erzielt, der visuell oder mit geeigneten Überprüfungsgeräten detektiert werden kann.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung führt die Lasermarkierung auch zu einem Farbumschlag oder einer Farbänderung des markierten Teilbereichs, wodurch eine deutliche Kontrasterhöhung zur Überprüfung durch das menschliche Auge oder durch ein Bildverarbeitungsgerät erreicht wird. Dieser Farbumschlag wird, wie bereits erläutert, vorzugsweise durch geeignete Zusatzstoffe verstärkt, die in dem faserhaltigen Substrat enthalten sein können. Je nach Art der gewählten Zusatzstoffe wird der Farbumschlag thermisch durch die mit der Laserstrahlung eingebrachte Energie verursacht oder durch andere wellenlängenabhängige Farbänderungsmechanismen. Als Zusätze eignen sich auch in diesem Beispiel Laseririodine der Firma Merck. Der thermisch erzeugte Farbumschlag kann durch geeignete Absorptionsstoffe zusätzlich verstärkt werden. Sind die erhabenen und taktilen Markierungen aufgrund einer Farbveränderung der markierten Stellen auch visuell von ihrem Umfeld unterscheidbar, hat dies den Vorteil, dass Nachstellungen durch einfaches Hochprägen erschwert werden, da die Markierungen in diesem Fall auch passergenau bedruckt werden müssten, um den entsprechenden Farbkontrast aufzuweisen.
Die taktil wahrnehmbare Markierung kann auch durch ein Zusammenspiel verschiedener Mechanismen entstehen. So kann die Laserstrahlung allein ein Aufblähen des Fasersubstrats oder ein Aufbrechen der Faserstruktur bewirken. Wie beschrieben, führt das Aufbrechen der Faserstruktur zu einer Reliefstruktur, die von Fasern gebildet wird, die aus der Substratoberfläche herausragen. Je nach verwendetem Substratmaterial bzw. verwendeter Laserparameter kann das fühlbare Relief auch aus einer Kombination der genannten Effekte bestehen. Hierbei wird das Substratmaterial sowohl aufgebläht als auch zumindest teilweise aufgebrochen, so dass einzelne Fasern aus der Substratoberfläche herausragen und ein von Hohlräumen durchsetztes Geflecht bilden.
Der Schritt der Laserbeschriftung erfolgt in einem beliebigen Stadium der Herstellung des Wertdokuments. So kann es sinnvoll sein, das Sicherheitspapier bereits nach der Herstellung in Rollenform mit einer entspre- chenden Markierung zu versehen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Sicherheitspapier in Endlosform mit einer Folienbeschichtung, wie einem beugungsoptisch wirksamen, beispielsweise streif enf ör igen Sicherheitselement, versehen wird und dieses Sicherheitselement, wie oben beschrie- ben, mit einer erfindungsgemäßen Markierung versehen werden soll.
Vorzugsweise erfolgt der Schritt der Lasermarkierung jedoch als einer der letzten Arbeitsschritte bei der Herstellung des Wertdokuments. Werden die Wertdokumente beispielsweise in Form von bogenförmigen Mehrf ach- nutzen bedruckt, so kann die Lasermarkierung noch am Bogen oder bereits am geschnittenen, fertigen Wertdokument erfolgen. Letzteres ist insbesondere sinnvoll, wenn mittels der Lasermarkierung eine fühlbare individuelle Information, wie eine Seriennummer, erzeugt werden soll. Sofern nötig, kann die gelaserte Information in einem letzten Schritt nochmals auf ihre Richtigkeit geprüft werden.
Ein besonderer sicherheitstechnischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass der beschriebene Effekt nicht durch einfache Mittel nachgestellt werden kann. Der Einsatz von Lasern erfordert hohe Investi- tionen und tief greifendes technisches Know-how, welches über den für den Einsatz üblicher Druckmaschinen oder digitaler Druckeinrichtungen nötigen Wissensstand weit hinausgeht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Lasermarkierung in einer für Druckereien typischen Geschwindigkeit berührungslos vorgenommen werden kann. Insbesondere kann jedes Dokument individuell markiert werden, indem beispielsweise die Seriennummer oder ein anderes individualisierendes Merkmal als taktiles Sicherheitsmerkmal in das Wertdokument integriert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beschichtung oder zumindest einer der Schichten der Beschichtung bzw. des Sicherheitselements Zusatzstoffe, beispielsweise Lumineszenzstoffe, beigemengt sind, die nur unter speziellen Bedingungen sichtbar sind oder die nur im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich erkennbar sind, insbesondere im UV- oder IR-Bereich. Dadurch wird zusätzlich zu dem taktil erfassbaren Sicherheitsmerkmal ein weiteres Sicherheitsmerkmal in das Wertdokument integriert.
Es ist auch möglich, eine Laser absorbierende Beschichtung, die verdampft wird, und eine nicht absorbierende Schicht übereinander auf dem f aser- haltigen Substrat vorzusehen, wobei die zu verdampfende Schicht zweckmäßigerweise als oberste Schicht vorliegen sollte.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mithilf e der Laserbeschriftung erstmals fühlbare Markierungen im Randbereich eines Wertdokuments, insbesondere einer Banknote, vorgesehen werden können. Denn bisher ist es unerwünscht, ein im Stichtiefdruck erzeugtes, taktiles Druckbild bis in den Randbereich der einzelnen Dokumente zu erstrecken, da der Druckvorgang am Bogen erfolgt und die Schneidwerkzeuge in diesem Fall mit Farbe verschmieren. Die erfindungsgemäße fühlbare Markie- rung dagegen behindert den Schneidevorgang in keiner Weise, so dass die Markierung bis in den Schneidrand erstreckt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die fühlbare Markierung als Echtheitsmerkmal sofort wahrgenommen wird, da Banknoten in erster Linie am Rand angef asst werden.
Anhand der nachfolgenden Beispiele und ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die beschriebenen Einzelmerkmale und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind für sich genommen, aber auch in Kombination erfinderisch. Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Die in den Figuren gezeigten Proportionen entsprechen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen vornehmlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Wertdokument,
Fig. 2 das erfindungsgmäße Wertdokument im Querschnitt entlang der Linie A - A,
Fig. 3 Variante der Faserstruktur eines erfindungsgemäßen
Wertdokuments,
Fig. 4 weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wertdokuments im Querschnitt entlang der Linie A - A,
Fig. 5 Schnitt durch das erfindungsgemäße Wertdokument entlang der Linie B - B,
Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Wertdokument mit einer im
Randbereich angeordneten erfindungsgemäßen
Markierung,
Fig. 7 Variante des erfindungsgemäßen Wertdokuments im
Querschnitt,
Fig. 8 weitere Variante des erfindungsgemäßen Wertdokuments im Querschnitt, Fig. 9 weitere Variante des erfindungsgemäßen Wertdoku- ments im Querschnitt, -
Fig. 10 weitere Variante des erfindungsgemäßen Wertdokü-"/ ments im Querschnitt,
Fig. 11 schematische Darstellung einer Laserscanner-Schreibvorrichtung,
Fig. 12 schematische Darstellung einer Laserbeschriftungsvorrichtung für die Beschriftung eines Wertpapierbogens.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wertdokument 1 in Form einer Banknote. Das Wertdokument 1 weist gemäß der Erfindung eine fühlbare Markierung 2 in Form einer Reliefstruktur auf, die durch Einwirkung eines Laserstrahls erzeugt wurde. Das gezeigte Beispiel weist zusätzlich ein Sicherheitselement 3 in Form eines Patches auf, das beispielsweise ein Transferelement oder ein Etikett mit beugungsoptisch wirksamen Strukturen sein kann. Im Bereich des Sicherheitselements 3 befindet sich ebenfalls eine erfindungsgemäße Lasermarkierung 4, die taktil fühlbar ist. Die beiden Lasermarkierungen 2, 4 sind im gezeigten Beispiel inhaltlich identisch. Ferner weist das Sicherheitsdokument eine weitere Information 9 auf, die mit einem beliebigen anderen Verfahren , wie z.B. Stichtiefdruckverfahren, InkJet oder dergleichen, aufgebracht ist.
Die beiden Lasermarkierungen 2, 4 können jedoch auch völlig unabhängig voneinander gestaltet werden oder in einem bestimmten Zusammenhang miteinander stehen, der ein zusätzliches Echtheitsmerkmal bildet. So kann überprüft werden, ob das Sicherheitselement 3 tatsächlich zum Wertdokü- ment 1 gehört. Ebenso kann eine bzw. können beide Lasermarkierungen in einem beliebigen inhaltlichen Zusammenhang mit anderen Informationen auf dem Wertdokument stehen, wie z.B. der Information 9.
Selbstverständlich kann das Sicherheitselement 3 auch jede beliebige andere Form aufweisen. So kann es in bestimmten Ausführungsvarianten sinnvoll sein, das Sicherheitselement 3 in Form eines Streifens über die gesamte Breite oder Länge des Wertdokuments 1 auszuführen. Ebenso ist es möglich, ledig- lieh eine der Lasermarkierungen 2, auf dem Wertdokument 1 vorzusehen. Statt dem Sicherheitselement 3 kann auch eine andere Art der Beschichtung, wie z.B. eine Lack- oder Folienbeschichtung, oder ein beliebiges Druckbild gewählt werden.
Das Wertdokument 1 kann neben der erfindungsgemäßen fühlbaren Laser- markierung auch weitere Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise einen Sicherheitsfaden, lumineszierende, elektrisch leitfähige oder magnetische Sicherheitsmerkmale, aufweisen.
Bei dem Wertdokument 1 muss es sich auch nicht notwendigerweise um eine Banknote handeln, sondern es kann ein beliebiges anderes Dokument aus einem Papiersubstrat darstellen, wie beispielsweise einen Scheck, ein Sicherheitsetikett, ein Visum, eine Passseite etc. Wesentlich ist, dass einer der frei zugänglichen Bestandteile des Wertdokuments aus einem f aserhaltigen Papiersubstrat besteht. Dabei handelt es sich vorzugsweise um reines Baum- wollfaserpapier oder ein Gemisch aus Baumwoll- und Kunststofffasern.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Wertdokument 1 entlang der Linie A - A. Im Bereich der Lasermarkierung 2 weist das Wertpapier eine fühlbare Erhöhung 5 auf, die durch Einwirkung des Laserstrahls entstanden ist. Wie weit die Erhöhung 5 über die übrige Substratoberfläche 6 hinausragt, hängt sehr stark von der verwendeten Laserenergie und der Relativgeschwindigkeit zwischen Wertdokument und Laserstrahl während de& Beschriftungsvorgangs ab.
Auch die tatsächliche Faserstruktur im markierten Bereich hängt sehr stark von den Beschriftungsparametern und dem verwendeten Papiersubstrat ab. Bei einem Papier aus Baumwollfasern, das mit einer Leimschicht versehen ist, sorgt diese Leimschicht zusammen mit der Kalandrierung des Papiers für eine gleichmäßige und in erster Näherung geschlossene Oberfläche.
Fig. 3 zeigt den Oberflächenbereich eines derartigen erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers 20 aus Baumwollfasern im Bereich der Lasermarkierung 2. Der gesamte dargestellte Ausschnitt des Sicherheitspapiers 20 ist von der Leimschicht durchtränkt, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Im Bereich 61 weist das Sicherheitspapier 20 die herstellungsbedingte gleichmäßige Oberfläche auf. Im Bereich der Lasermarkierung wird die geleimte Oberfläche aufgebrochen und der Faserverbund gelockert, d.h. zwischen den Fasern 51 entstehen wahrscheinlich aufgrund von Gasentwick- lung Hohlräume 52. Bei entsprechend hoher Laserenergie bildet sich ein über die Oberfläche 61 des Sicherheitspapiers 2 hinausragendes, relativ grobmaschiges Geflecht von Baumwollfasern 51, die nach wie vor von der Leimschicht überzogen sind.
Da die fühlbare Erhöhung 5 bei anderer Papierzusammensetzung völlig anders aussehen kann, wird die erfindungsgemäße fühlbare Markierung lediglich schematisch als erhabener Bereich 5 dargestellt. In Fig. 4 ist ebenfalls ein Schnitt durch das Wertdokument 1 entlang der Linie A - A dargestellt. Durch die Einwirkung des Laserstrahls wurde hier allerdings neben der Erhöhung 5 auch eine Farbänderung, insbesondere eine Schwärzung 7, des Wertdokumentenmaterials erzeugt. Ob und wie tief die Farbänderung bzw. Schwärzung 7 im Wertdokumentenmaterial 1 vorliegt, hängt ebenfalls sehr stark von den Beschriftungsparametern sowie der Zusammensetzung des für das Wertdokument 1 verwendeten Sicherheitspapiers ab.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Wertdokument 1 entlang der Linie B - B. In diesem Fall ist im Bereich der Lasermarkierung 4 eine Beschichtung in Form eines Sicherheitselements 3 angeordnet, wobei das Sicherheitselement 3 aus einem Transferelement besteht. Das Transferelement ist mittels einer Kleberschicht 31 am Wertdokument 1 befestigt. Zwischen der Kleberschicht 31 und einer Kunststoff Schicht, insbesondere Lackschicht 33, befindet sich eine Metallschicht 32. Diese Metallschicht 32 fehlt im Bereich der Lasermarkierung 4. Beim Beschriftungsvorgang mit dem Laser wird die Metallschicht 32 verdampft und/ oder zersetzt und ist nicht länger sichtbar. Die durch die Laserbeschriftung hervorgerufene Farbveränderung 7 ist daher durch die Lackschicht 33 und die Kleberschicht 31 hindurch sichtbar. Die Beschriftungsparameter können so eingestellt werden, dass der Bereich, in welchem die Metallschicht 32 entfernt ist, größer ist als der mit einer fühlbaren Markierung versehene Teilbereich. Auf diese Weise ist die visuell sichtbare, durch den Laser erzeugte, farbliche Änderung bzw. Schwärzung von einem transparenten Bereich umgeben.
Im gezeigten Beispiel werden die Kunststoffschicht 33 sowie die Kleberschicht 31 durch den Laser kaum oder nicht beschädigt. Je nachdem, welche Beschrifungsparameter verwendet werden, können einzelne oder beide Schichten auch teilweise oder vollständig abgetragen werden.
Anstelle des Transferelements kann das f aserhaltige Substrat auch mit einer transparenten oder pigmenthaltigen Farbschicht ausgestattet sein. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, dass die Farbschicht die für die Lasermarkierung verwendete Laserstrahlung nicht absorbiert. Die Farbschicht kann in jeder beliebigen Weise auf das Substrat aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Farbschicht einen glatten Eindruck der Substratoberfläche erzeugt. In diesem Sinne ist unter „Farbschicht" auch eine schmutzabweisende, ggf. transparente, Beschichtung oder Schutzlackierung zu verstehen.
Da die Farbschicht die verwendete Laserstrahlung nicht absorbiert, findet die Absorption der Laserenergie erst in der Substratschicht statt. In dem Substrat wird somit die Erhöhung 5 erzeugt, so dass eine fühlbare Markierung innerhalb der Farbschicht entsteht.
Vorzugsweise enthält die nicht absorbierende Farbschicht Farbstoffe, die nur unter bestimmten Bedingungen sichtbar werden, wie beispielsweise Lumineszenzfarbstoffe, oder die Eigenschaften besitzen, welche mit dem mensch- , liehen Auge nicht sichtbar sind, beispielsweise im Infraroten oder im UV- Bereich leuchtende Stoffe.
Die Farbschicht muss nicht vollflächig sein. Es kann sich auch um ein Farbmuster, insbesondere eines der im Sicherheitsdruck häufig verwendeten Guillochenmuster, handeln. Die einzige Bedingung ist, dass die Farbschicht des Musters für die verwendete Laserstrahlung weitgehend transparent ist. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wertdokuments 1 in Aufsicht. In diesem Fall erstreckt sich die fühlbare Markierung 2 bis in den Randbereich des Wertdokuments 1. Da Banknoten bei der händischen Bearbeitung oder auch im üblichen Zahlungsverkehr meist am Rand angefasst werden, hat diese Anordnung des taktilen Sicherheitselements im Randbereich den Vorteil, dass es sehr einfach und schnell überprüft werden kann. Andere taktile Echtheitsmerkmale, wie beispielsweise ein taktil fühlbarer Stichtiefdruck, können nicht oder nur schlecht im Randbereich des Wertdokuments 1 angeordnet werden, da die Wertdokumente in Bogen mit mehreren Nutzen bedruckt und anschließend in die Einzelnutzen geschnitten werden. Bei einer Anordnung des Stichtiefdruckelements im Randbereich besteht jedoch die Gefahr, dass beim Zerschneiden der Bogen in Einzelnutzen die Schneidwerkzeuge mit Farbe verschmieren.
Die Fig. 7 bis 10 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der taktil fühlbaren Lasermarkierung 2 in einem einschichtigen Sicherheitspapier 100.
In Fig. 7 werden unterschiedliche Laserparameter, insbesondere Laserenergien verwendet, um ein sägezahnartiges, fühlbares Relief 25 zu erzeugen. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass sie sich je nach Streichrichtung von links nach rechts bzw. rechts nach links , unterschiedlich anfühlt. Dieses Merkmal kann als zusätzliches Sicherheitsmerkmal verwendet werden. Aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Laserenergien entsteht auch ein unterschiedlicher Schwärzungseffekt, der visuell erkennbar ist. Die einzelnen Sägezähne weisen somit in sich unterschiedliche Graustufen auf.
In Fig. 8 ist ein Sicherheitsmerkmal beschrieben, das aus einer Kombination aus einem taktil fühlbaren Stichtiefdruckelement und einer erfindungsge- mäß erzeugten fühlbaren Lasermarkierung besteht. Im gezeigten Beispiel bildet die fühlbare Stichtiefdruckmarkierung 26 einen die fühlbare Lasermarkierung 27 einschließenden Randbereich. Beim Stichtiefdruckverfahren wird das Sicherheitspapier 100 in die Stichtiefdruckplatte gepresst, so dass das Papier in diesem Bereich verformt wird. Gleichzeitig nimmt das Papier im geprägten Bereich die Farbe 28 auf. Der taktil fühlbare Effekt der Stichtiefdruckmarkierung 26 entsteht demnach durch die Prägung und den gleichzeitig hohen Farbauftrag 28 im geprägten Bereich. Diese Art der Markierung bildet steile Flanken und ist als hartes, abrupt abfallendes Element taktil sehr gut von der weichen, fast samtartigen Lasermarkierung 27 zu unterscheiden.
In Fig. 9 ist ein Sicherheitspapier dargestellt, das in einem ersten Schritt mit farbigen Linienmustern 30, 31 bedruckt wurde. Anschließend wird der Grenzbereich zwischen den bedruckten Linien 30, 31 erfindungsgemäß mithilf e eines Lasers beschriftet, so dass ein fühlbares Relief entsteht. Durch die Aufwölbung des Sicherheitspapiers im Bereich 5 werden die Linien 30, 31 auf die Flanken der erhabenen Bereiche 5 verschoben. Diese Kombination aus gedruckten Linien 30, 31 und erhabenen Bereichen 5 bildet ein optisch variables Sicherheitselement, das abhängig von der Betrachtungsrichtung unterschiedliche visuelle Eindrücke liefert. Handelt es sich beispielsweise bei den Linien 30 um Linien einer ersten Farbe und den Linien 31 um Linien einer zweiten Farbe, so sind bei der schrägen Betrachtung von links lediglich die farbigen Linien 31 der zweiten Farbe zu erkennen. Das Sicherheitsele- ment erscheint daher in dieser zweiten Farbe. Die Linien 30 sind aufgrund der Abschattungseffekte nicht zu erkennen. Bei schräger Betrachtung von rechts dagegen werden die Linien 31 abgeschattet, so dass idealerweise lediglich die farbigen Linien 30 zu erkennen sind. Das Sicherheitselement erscheint somit in der ersten Farbe. Dabei müssen die gedruckten und die gelaserten Linien nicht unbedingt ein genaues Raster bilden; es genügt, wenn ein Anteil der gedruckten Linien den Effekt bilden.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicher- heitselements 100. In diesem Beispiel ist auf einer Oberfläche des Sicherheitspapiers 100 ein Sicherheitselement 3 angeordnet, wie es bereits in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde. Dieses Sicherheitselement besteht aus einer Kleberschicht 31, einer Beugungsstruktur 34 sowie einer Reflexionsschicht 32 und einer Schutzschicht 33. Dieses Sicherheitspapier 100 wird auf der gegenüberliegenden Oberfläche mit einer erfindungsgemäßen Lasermarkierung 2 versehen. Dabei werden die Laserenergie sowie die übrigen Laserparameter so eingestellt, dass sich eine erhabene Markierung 5 ausbildet und gleichzeitig die ursprünglich durchgehende Metallisierung 32 des Sicherheitselements 3 in dem mit dem Laser beaufschlagten Bereich zer- stört wird. D.h., das Sicherheitselement 3 ist in dem mit der Laserstrahlung beaufschlagten Bereich transparent, so dass die gleichzeitig mit der erhabenen Markierung 5 erzeugte Schwärzung durch diesen transparenten Bereich hindurch sichtbar ist. Im Gegensatz zu dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel befindet sich die erfindungsgemäße Erhöhung 5 jedoch auf der gegenüber- liegenden Seite des Sicherheitselements 3 und ist auf der Oberfläche des Sicherheitselements 3 praktisch nicht fühlbar.
Die Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden, indem auf der Oberfläche des Substrats zunächst die Farbschicht und da- rüber ein folienförmiges Material angeordnet wird. Mit dem Laser wird zunächst das f olienf örmige Material verdampft und die sich unter der Folie befindende Farbschicht freigelegt. Durch weitere Lasereinwirkung entsteht in dem Substrat, wie bereits erläutert, die fühlbare Markierung 5. Wenn das Folienmaterial als undurchsichtige Folie, beispielsweise als metallisierte Kunststofffolie, ausgeführt ist, erzeugt die Lasermarkierung 5 auch einen deutlich sichtbaren Kontrast aufgrund der darunter befindlichen und freigelegten Farbschicht.
Für den Fall, dass im Bereich der Lasermarkierung eine Farbschicht angeordnet ist, ergeben die aus der Substratoberfläche herausragenden Fasern einen deutlichen Kontrast zur Umgebung, der mit geeigneten Überprüfungsgeräten detektierbar ist. Dieser Effekt eignet sich daher gut für die automatische maschinelle Prüfung.
Fig. 11 zeigt schematisch einen Laserscanner, mit welchem ein Substrat 10 mit einer Lasermarkierung 11 versehen wird. Das Substrat 10 kann ein bereits fertig geschnittenes Wertdokument, ein Bogen mit mehreren Nutzen eines Wertdokuments oder ein Sicherheitspapier in Endlosform sein.
Ein Laserstrahl 12 wird über zwei Spiegel 13, die durch Galvanometer 14 angetrieben werden, abgelenkt, wobei ein Spiegel 13 für die x- und der andere Spiegel 13 für die y- Ausrichtung verantwortlich ist. In einer Planf eld- linse 15 wird der Laserstrahl 12 auf die Oberfläche des Substrats 10 fokus- siert und erzeugt die Markierung 11. Das Substrat 10 kann sich während des Markierungsvorgangs mit der Geschwindigkeit v bewegen. Diese Geschwindigkeit v wird von Sensoren erfasst und an einen Rechner übermittelt, um über den Rechner die Galvanometer 14 so zu steuern, dass die Geschwindig- keit v kompensiert wird. Dieses Markierungsverfahren kann daher besonders vorteilhaft beim berührungslosen Markieren von Wertdokumenten eingesetzt werden, die, wie in Druckereien üblich, mit hohen Geschwindigkeiten verarbeitet werden. Das Substrat 10 kann auch auf andere Weise markiert werden, beispielsweise mittels einer Matrix von punktförmig austretenden Laserstrahlen oder mittels Strahlen größeren Querschnitts, die durch eine Schablone teilweise verdeckt werden. Solche Schablonen können automatisch veränderbar ausge- führt werden. Sofern ein Mitführen der Strahlung entsprechend der Geschwindigkeit v nicht möglich oder unerwünscht ist, ist ein Markieren von bewegten Substraten auch durch Wahl einer kurzen Belichtungszeit möglich. Auch die Strahlführung durch Polygonspiegel ist möglich.
Als Strahlungsquellen kommen je nach belasertem Substrat C02-Laser,
Nd:Y AG-Laser oder andere Lasertypen infrage, beispielsweise auch solche, die wie Nd:Y AG-Laser mit Frequenzverdoppelung oder -Verdreifachung arbeiten können.
Durch Variation der Beschriftungsparameter, wie beispielsweise Laserleistung, Belichtungszeit, Arbeitsmodus des Lasers etc. lassen sich die Markie- rungsergebnisse variieren. So können die durch den Laser erzeugten Erhöhungen in ihrer Höhe entsprechend variiert werden. Bevorzugt hat die fühlbare Markierung eine Höhe von 30 bis 100 μm. Ebenso ist es notwendig, die Zusammensetzung des Papiers an die verwendete Laserstrahlung bzw. Laserleistung anzupassen.
Die Markierungen werden beispielsweise mit -einem Nd:Y AG-Laser vorgenommen, dessen Grundwellenlänge bei 1064 nm liegt und der eine mittlere Leistung von 26 W und eine Modulationsfrequenz von 8 kHz aufweist. Der Durchmesser des Laserstrahls auf dem Substrat (Spotgröße) beträgt etwa 100 μm und die Verf ahrgeschwindigkeiten des Laserstrahls über dem Substrat 250 bis 1000 mm/s. Die typische Höhe einer damit erzeugten erfindungsgemäßen Markierung liegt zwischen 30 und 80 μm. In Einzel ällen, d.h. ins- besondere bei niedrigen Verf ahrgeschwindigkeiten, wurden auch deutlich größere Werte erzielt, beispielsweise eine Höhe von über 100 μm bei 250 mm/s. Die Breite der Markierungen kann zwischen 0,2 und 0,6 mm variiert werden.
Für ein kalandriertes Baumwoll- Velinpapier mit einer Dichte von 90 g/m2 ergeben sich beispielsweise bei einer Beschriftungsgeschwindigkeit von 330 mm/s fühlbare Markierungen mit einer mittleren Reliefhöhe von 70 μm und einer Linienbreite von ca. 500 μm. Bei einer Beschriftungsgeschwin- digkeit von 675 mm/s dagegen liegt die erreichbare Reliefhöhe lediglich bei 40 μm bei gleicher Linienbreite.
Bei einem Papier aus einem Gemisch von Baumwoll- und Kunststofffasern mit einem Kunststofffaseranteil von 12,5 Gew.% und einem Flächengewicht von 90 g/m2 (so genanntes Synthek-Papier) sind die Abmessungen der bei 250 mm/s erzeugten Markierung 65 μm mittlere Höhe und ca. 0,5 mm mittlere Breite. Bei Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit auf 1000 mm/s lagen die Abmessungn bei 35 μm mittlerer Höhe und 0,3 mm mittlerer Breite.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Bogen mit einer Vielzahl von Lasern gleichzeitig mit einer erfindungsgemäßen Markierung versehen wird. Im gezeigten Fall weist der Bogen sechs Spalten und sechs Reihen auf, so dass auf diesem Bogen 36 Einzelnutzen an Wertdokumenten angeordnet sind. Für jede Spalte wird über dem Druckbogen eine Laserröhre angeordnet, die jeweils die in dieser Spalte angeordneten Einzelnutzen mit der erfindungsgemäßen Markierung versieht. Durch diese Anordnung kann der Durchsatz stark erhöht werden, da nicht ein einzelner Laserstrahl über den gesamten Druckbogen bewegt werden muss, sondern lediglich eine Bewegung parallel zu den Spalten des Druckbogens erforderlich ist. Die Beschriftung der einzelnen Nutzen erfolgt über Ablenkung der Laserstrahlung mittels Spiegeln, die im gezeigten Beispiel nicht dargestellt sind. Zusätzlich können die Laser mit einem Scannkopf 43 versehen sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wertdokument, wie zum Beispiel Banknote oder dergleichen, das ein Sicherheitspapier, aufweist, das wenigstens eine fühlbare Markierung in Form einer Reliefstruktur aufweist, die mittels eines Lasers erzeugt ist.
2. Wertdokument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument im Bereich der fühlbaren Markierung eine visuell erkennbare Farbänderung aufweist.
3. Wertdokument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier im Bereich der fühlbaren Markierung geschwärzt ist.
4. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier zumindest bereichs weise
Zusatzstoffe enthält, die die Farbänderung und/ oder Reliefbildung verstärken.
5. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier zumindest Anteile an Fasern von Einjahrespflanzen, wie Baumwolle, Linters, Flachs oder Ähnliches, enthält.
6. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier ein Gemisch aus Baumwoll- und Kunstofffasern aufweist.
7. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur der Markierung unterschiedliche Reliefhöhen und/ oder Schwärzungsgrade aufweist.
8. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die fühlbare Markierung in Form von alphanumerischen Zeichen, Barcodes, Mustern oder Mikroschrift vorliegt.
9. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere fühlbare Markierungen auf dem Wertdokument vorliegen.
10. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere fühlbare Markierungen auf dem Wertdoku- ment vorliegen, die in einem inhaltlichen Zusammenhang stehen.
11. Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die fühlbare Markierung in einem inhaltlichen Zusammenhang mit einer anderen Information auf dem Wertdokument steht.
12. Sicherheitspapier für Wertdokumente, wie Banknoten, Ausweiskarten oder dergleichen, das wenigstens eine fühlbare Markierung in Form einer Reliefstruktur aufweist, die mittels eines Lasers erzeugt ist.
13. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument oder Sicherheitspapier eine Beschichtung aufweist und dass die fühlbare Markierung zumindest teilweise im Bereich dieser Beschichtung angeordnet ist.
14. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein mehrschichtiges Sicherheitselement ist.
15. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement wenigstens eine Kunststoffschicht und eine Metallschicht aufweist, wobei zumindest die Metallschicht zumindest im Bereich der fühlbaren Markierung durch die Einwirkung des Lasers entfernt ist.
16. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Beugungsstruktur aufweist.
17. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach Anspruch 15 oder 16, da- . durch gekennzeichnet, dass der Bereich, in dem die Metallschicht entfernt ist, größer ist als der mit einer fühlbaren Markierung versehene Bereich.
18. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument oder Sicherheitspapier einen Übergang zwischen Papier und Folie aufweist, und dass sich die fühlbare Markierung über den Grenzbereich Papier/ Folie erstreckt.
19. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis.18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein
Aufdruck ist.
20. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck und die fühlbare Markierung so zueinander angeordnet werden, dass ein optisch variables Element entsteht.
21. Wertdokument oder Sicherheitspapier nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument oder Sicherheitspapier mehrschichtig ausgeführt ist.
22. Verfahren zur Herstellung einer fühlbaren Markierung in einem Wert- dokument, wie zum Beispiel einer Banknote oder dergleichen, das ein Sicherheitspapier aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, und dass die Laserparameter und die Zusammensetzung des Sicherheitspapiers so aufeinander abgestimmt werden, dass die fühlbare Markierung in Form einer Relief Struktur entsteht.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsparameter so gewählt werden, dass zusätzlich zur fühlbaren Markierung eine visuell erkennbare Farbänderung des Sicherheitspapiers ent- steht.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier durch die Laserstrahlung im Bereich der fühlbaren Markierung geschwärzt wird.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserparameter so eingestellt werden, dass unterschiedliche Reliefhöhen und/ oder Schwärzungsgrade im Sicherheitspapier entstehen.
26. Verfahren zur Herstellung einer fühlbaren Markierung in einem Sicherheitspapier für Wertdokumente, wie zum Beispiel Banknoten oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier in wenigstens einem Teilbereich mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, und dass die Laser- parameter und die Zusammensetzung des Sicherheitspapiers so aufeinander abgestimmt werden, dass die fühlbare Markierung in Form einer Relief Struktur entsteht.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch ge- kennzeichnet, dass auf das Wertdokument oder Sicherheitspapier vor der
Beschriftung mit dem Laser eine Beschichtung aufgebracht wird, und die fühlbare Markierung zumindest teilweise im Bereich dieser Beschichtung erzeugt wird.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung ein mehrschichtiges Sicherheitselement im Transferverfahren aufgebracht wird.
29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nd:Y AG-Laser verwendet wird.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschriftung mit dem Laser bei einer für Wertpapierdruckereien üblichen hohen Geschwindigkeit erfolgt.
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