WO2009003587A1

WO2009003587A1 - Sicherheitsmerkmal und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: WO2009003587A1
Application number: PCT/EP2008/004921
Authority: WO
Inventors: André Gregarek; Manfred Heim; Bernhard Wiedner
Original assignee: Giesecke & Devrient Gmbh
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2009-01-08
Also published as: US20100164217A1; CN101754862B; EP2164708B1; CN101754862A; RU2010102122A; ATE542678T1; DE102007036623A1; US8573650B2; ATE520537T1; WO2009003588A1; EP2164708A1; PL2164707T3; ZA201000737B; EP2164707A1; DE102007036622A1; EP2164707B1; RU2464177C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals für ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier oder einen Datenträger, das einen Träger (16) aufweist, in den eine oder mehrere durchgehende Öffnungen (14) eingebracht werden sollen. Erfindungsgemäß ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass der Träger (16) zumindest im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen mit einem lasermodifizierbaren Markierungsstoff versehen wird (20), durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen (14) in den Träger (16) eingebracht werden, und der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich (18) der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert wird.

Description

Sicherheitsmerkmal und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsmerkmal für ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier oder einen Datenträger, das einen Träger aufweist, in den eine oder mehrere durchgehende Öffnungen eingebracht werden sollen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitsmerkmals sowie ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitsmerkmal.

Ausweiskarten, wie beispielsweise Kreditkarten oder Personalausweise, werden oft mittels Lasergravur mit einer individuellen Kennzeichnung versehen. Auch das Erzeugen durchgehender Öffnungen in Wertdokumenten durch Laserschneiden ist seit Längerem bekannt. So ist beispielsweise in der Druckschrift DE 43 34 848 Cl ein Wertpapier mit einer von einer transparenten Abdeckfolie verschlossenen fensterartigen Durchbrechung beschrieben, die durch einen Laserschneidevorgang erzeugt werden kann.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Sicherheitselemente, Sicherheitspapiere und Datenträger der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Nachahmungssicherheit weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein entsprechendes Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie ein Datenträger mit einem solchen Sicherheitsmerkmal sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Träger zumindest im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen mit einem lasermodifizierbaren Markierungsstoff versehen wird,

durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen in den Träger eingebracht werden, und dass

der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Herstellung eines Sicherheitsmerkmals, das in einem separaten Sicherheitselement zum Aufbringen auf oder zum Einbringen in einen Datenträger, in einem Sicherheitspapier oder einer Sicherheitsfolie für die Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen, oder in einem Datenträger, wie etwa einer Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, vorliegen kann. Wesentlich ist dabei lediglich, dass das Sicherheitselement, Sicherheitspapier oder der Datenträger einen Träger für das Sicherheitsmerkmal bereitstellt, in den die eine oder mehreren durchgehenden Öffnungen eingebracht werden. Auch wenn nachfolgend der Einfachheit halber meist von Öffnungen in der Mehrzahl gesprochen wird, ver- steht sich stets, dass erfindungsgemäß auch nur eine einzige Öffnung in dem Träger vorgesehen sein kann.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann, wie nachfolgend im Detail erläutert, je nach der konkreten Verfahrensführung eine genaue, hochgenaue oder sogar perfekte Passerung von durchgehenden Öffnungen und lasermodifiziertem Nahbereich erreicht werden. Wie aus den unten stehenden Ausführungen deutlich wird, kann der Markierungsstoff nicht nur im unmittelbar an die Öffnung anschließenden Randbereich der Öffnung modifiziert werden, der lasermodifizierte Bereich kann aufgrund der Eigenschaften der Wechselwirkung von Laserstrahlung und Markierungsstoff auch einen gewissen kleinen Abstand von der Öffnung aufweisen. Die Wendung "Nahbereich der Öffnungen" schließt daher neben dem Randbereich der Öffnung, der unmittelbar an die Öffnung anschließt, auch einen Bereich ein, der mit einem gewissen kleinen Abstand nahe an der Öffnung liegt. Der kleine Abstand kann je nach Anwendung einige zehntel Millimeter oder auch einige Millimeter betragen.

In einer ersten Erfindungsvariante wird der lasermodifizierbare Markie- rungsstoff beim Einbringen der durchgehenden Öffnungen in den Träger durch den Schneidlaserstrahl selbst modifiziert. Wie weiter unten genauer erläutert, wird dabei ausgenutzt, dass die Laserenergie in einem äußeren Bereich des Profils des Schneidlaserstrahls ausreicht, um gleichzeitig mit dem Laserschneidevorgang den im Randbereich bzw. im Nahbereich der zu schneidenden Öffnung angeordneten Markierungsstoff zu modifizieren. Auf diese Weise ist automatisch eine perfekte Passerung von Öffnungen und lasermodifiziertem Randbereich bzw. Nahbereich gewährleistet.

Alternativ können in einer weiteren Erfindungsvariante im selben Arbeits- gang durch ein Lasermodul einerseits mit höherer Laserleistung die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht werden und andererseits mit niedrigerer Laserleistung der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert werden. Da beide Schritte im selben Arbeitsgang durchgeführt werden, wird eine hochgenaue Passerung von Öffnungen und lasermodifiziertem Nahbereich erzielt. Unter einer hochgenauen Passerung wird dabei eine Passerung mit einem Versatz von weniger als 0,4 mm, insbesondere von weniger als 0,2 mm oder sogar von weniger als 0,1 mm verstanden. Die Passerung weist diese hohe Genauigkeit vorzugsweise in allen Richtungen auf. Gemäß einer weiteren Erfindungsvariante können durch ein erstes Lasermodul die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht werden und durch ein zweites Lasermodul der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert werden, wobei das erste und zweite Lasermodul durch dasselbe Steuersignal gesteuert werden. Durch den Einsatz von zwei Lasermodulen für die beiden Bearbeitungsschritte wird eine besonders hohe Produktionsgeschwindigkeit und durch die Verwendung desselben Steuersignals für beide Lasermodule zugleich eine genaue Passerung ermöglicht. Der Versatz beträgt bei einer solchen genauen Passerung weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,3 mm. Die Passerung weist diese Genauigkeit vorzugsweise in allen Richtungen auf.

Um den Träger mit dem Markierungsstoff zu versehen, wird dieser in einer vorteilhaften Erfindungsvariante auf seiner Oberfläche mit dem Markie- rungsstoff beschichtet, beispielsweise durch ein Druckverfahren. Nach einer anderen ebenfalls vorteilhaften Variante der Erfindung wird der Markierungsstoff in das Volumen des Trägers eingebracht. Dafür stehen je nach Trägermaterial verschiedene Verfahren zur Verfügung.

Ist der Träger aus Papier gebildet, kann der Markierungsstoff mit Vorteil schon bei der Blattbildung der Papiermasse beigemischt werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, den Markierungsstoff in einem Tauchbad in das Volumen des Papiersubstrats einzubringen oder das Papiersubstrat in einer Leimpresse mit dem Markierungsstoff zu imprägnieren. Ist der Träger aus einer Kunststofffolie gebildet, kann der Markierungsstoff gleichfalls bereits bei der Herstellung der Folie oder nachträglich durch einen Imprägnierungsschritt in das Volumen der Folie eingebracht werden. Der Markierungsstoff wird erfindungsgemäß zumindest im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen vorgesehen. Da der Markierungsstoff jedoch erst durch die Beaufschlagung mit Laserstrahlung modifiziert wird, kann er ohne Weiteres auch in einem weiten Umfeld um die Öffnungen oder sogar im ge- samten Träger vorliegen. Liegt der Markierungsstoff beispielsweise im gesamten Träger vor, kann er selbstverständlich in einem anderen Bereich des Sicherheitselements, Sicherheitspapiers oder Datenträgers auch zur Erzeugung eines weiteren Sicherheitsmerkmals eingesetzt werden, beispielsweise zur Erzeugung einer individuellen Kennzeichnung in einem weiteren Ar- beitsschritt.

Als Markierungsstoff kommen mit Vorteil Stoffe infrage, deren sichtbare Farbe durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert wird. Hierzu können beispielsweise thermoreaktive Farbpigmente, wie etwa Ultramarin- blau verwendet werden. Mit Vorteil können auch Markierungsstoffe eingesetzt werden, deren Infrarot-absorbierende Eigenschaften oder deren magnetische, elektrische oder lumineszierende Eigenschaften durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert werden. Sicherheitsmerkmale mit Öffnungen mit einem derartigen lasermodifiziertem Nahbereich können insbe- sondere für die maschinelle Echtheitsprüfung eingesetzt werden. Auch der Einsatz einer Kombination verschiedener Markierungsstoffe kommt in Betracht, beispielsweise um sowohl eine visuelle als auch eine maschinelle Echtheitsprüfung des Sicherheitsmerkmals zu ermöglichen. Bei Verwendung mehrerer Markierungsstoffe können diese sowohl nebeneinander als auch in verschiedenen Schichten übereinander zu liegen kommen. Alternativ kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die Modifikation des Markierungsstoffes in einer Abtragung oder Zerstörung bestehen. Beim Markierungsstoff handelt es sich in diesem Fall bevorzugt um eine metallische Be- schichtung. Bei einer vorteilhaften Verfahrensführung werden durch den Laserschnitt im Träger durchgehende Öffnungen mit schräger Schnittkante erzeugt. Eine schräge Schnittkante kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden, dass der Laserstrahl beim Erzeugen der Öffnungen unter einem vorbestimm- ten Winkel zur Oberflächennormalen des Trägers geführt wird. Je nach gewähltem Schnittwinkel lässt sich dabei die Größe des Modifikationsbereichs einstellen, wie weiter unten genauer erläutert.

Die durchgehenden Öffnungen können insbesondere in Form von Perforati- onen, Schnitten oder ausgedehnten Fensterbereichen erzeugt werden. In einer konkreten Ausführungsform eines Sicherheitsmerkmals werden besonders einfache Strukturen erzeugt, indem mit dem Laserstrahl eine Mehrzahl kreisrunder durchgehender Öffnungen mit einem kreisrunden lasermodifizierten Markierungsstoff - Nahbereich hergestellt werden. Derartige Struktu- ren können über ihre visuelle und taktile Wirkung hinaus durch geeignete Erkennungsroutinen auch als Kopierschutz-Konstellationen eingesetzt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit dem Laserstrahl Öffnungen von gegenüberliegenden Seiten des Sicherheitselements her eingebracht werden. Insbesondere können mit dem Laserstrahl erste Öffnungen von einer ersten Seite des Sicherheitselements her und zweite Öffnungen von einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Sicherheitselements her eingebracht werden, wobei sich die ersten und zweiten Öff- nungen zu einem im Durchlicht erkennbaren Gesamtbild ergänzen. Je nach gewünschtem Effekt kann dabei beispielsweise vorgesehen sein, dass die ersten Öffnungen bzw. ihre modifizierten Nahbereiche im Auflicht nur von der ersten Seite sichtbar sind. Auch die zweiten Öffnungen bzw. ihre modifizierten Nahbereiche können im Auflicht nur von der zweiten Seite her sieht- bar sein. Dies kann beispielsweise durch sehr kleine Löcher und/ oder eine entsprechende Beschichtung des Sicherheitselements mit einem Markierungsstoff erreicht werden. Im Durchlicht treten dagegen unabhängig von der Nahbereichsmodifikation sowohl die ersten als auch die zweiten Öff- nungen in Erscheinung und bilden ein Gesamtbild.

In allen Erfindungs Varianten kann der lasermodifizierbare Markierungsstoff in einem unmittelbar an die zu erzeugenden Öffnungen anschließenden Randbereich der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifi- ziert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Erfindungsvariante werden als lasermodifizierba- rer Markierungsstoff lasermodifizierbare Effektpigmente eingesetzt. Derartige Effektpigmente stehen dem Fachmann mit unterschiedlichen Eigenschaf - ten, insbesondere bezüglich ihrer Körperfarbe, dem Farbumschlag unter Lasereinwirkung, der Schwellenergie und der benötigten Laserwellenlänge zur Verfügung. Auch Effektpigmente, die bei Laserbestrahlung nicht (nur) ihre sichtbare Farbe, sondern ihre Infrarot-absorbierenden, magnetischen, elektrischen oder lumineszierenden Eigenschaften verändern, sind dem Fachmann bekannt. Die Modifikation der Effektpigmente kann mit Laserstrahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, beispielsweise mit einem CCh-Laser einer Wellenlänge von 10,6 μm erfolgen.

Bei einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante wird ein pig- mentfreier lasermodifizierbarer Markierungsstoff eingesetzt. Auch pigmentfreie Markierungsstoffe können, beispielsweise als Stich- oder Druckfarbe, auf den Träger aufgebracht oder in das Trägervolumen eingebracht werden. Mit pigmentfreien Markierungsstoffen lässt sich eine Beschichtung hoher Transparenz erzeugen, in die durch Lasereinwirkung mit hoher Geschwin- digkeit eine dauerhafte und kontrastreiche Markierung eingebracht werden kann. Pigmentfreie Markierungsstoffe können durch Laserstrahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich beispielsweise mit der 10,6 μm-Strahlung eines CCh-Lasers modifiziert werden. Konkrete, nicht be- schränkende Beispiele für pigmentfreie lasermodifizierbare Markierungsstoffe sind in den Druckschriften WO 02/101462 Al, US 4,343,885 und EP 0290 750 Bl angegeben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.

Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal, wobei das Sicherheitselement einen Träger aufweist, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und der einen lasermodifizierten Markie- rungsstoff im Nahbereich der Öffnungen enthält. Ein derartiges Sicherheitselement kann beispielsweise in Form eines Sicherheitsfadens, eines Etiketts, eines Transferelements oder einer Abdeckfolie für einen Fensterbereich oder ein Loch in einem Wertdokument, wie etwa einer Banknote, ausgebildet sein.

Daneben umfasst die Erfindung auch ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen mit einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal, wobei das Sicherheitspapier einen Träger aufweist, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und der einen lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen enthält. Anstatt die Öffnungen direkt in das Sicherheitspapier einzubringen, kann dieses auch mit einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art versehen sein. Die Erfindung enthält weiter einen Datenträger mit einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal, insbesondere ein Wertdokument wie eine Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, wobei der Datenträger einen Träger aufweist, in den durch Einwirkung von Laser- Strahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und der einen lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen enthält. Anstatt die Öffnungen direkt in den Datenträger einzubringen, kann dieser auch mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehen sein oder aus einem erfindungsgemäßen Sicherheitspapier hergestellt sein.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Merkmalsbereich,

Fig. 2 eine Detailaufsicht auf den Merkmalsbereich von Fig. 1,

Fig. 3 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips in (a) schematisch die räumliche Energieverteilung eines Schneidlaser- Strahls, und in (b) und (c) die räumliche Verteilung der beim

Schneiden entstehenden Wärmeenergie,

Fig. 4 eine Detailansicht auf einen Merkmalsbereich nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 5 Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen Merkmalsbereichs bei der Erzeugung eines Randeffekts für eine Öffnung mit schräger Schnittkante, wobei (a) die Situation vor der Laserbeaufschlagung zeigt und (b) und (c) zwei Öffnun- gen mit unterschiedlich breitem Randeffekt zeigen,

Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Merkmalsbereich mit einem weiteren erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmal,

Fig. 7 eine Banknote mit einer Mehrzahl von Laserlöchern, deren

Randbereich durch einen laserinduzierten Farbumschlag von Effektpigmenten passergenau eingefärbt ist, und

Fig. 8 ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, wobei (a) den visuellen Eindruck im Auflicht von der ersten Seite des Sicherheitselements, (b) den visuellen Eindruck im Auflicht von der zweiten Seite des Sicherheitselements, (c) den visuellen Eindruck im Durchlicht, und (d) einen Querschnitt durch das Sicherheitselement ent- lang der Linie D-D von (c) zeigt.

Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die in einem in Fig. 2 genauer dargestellten, erfindungsgemäßen Merkmalsbereich 12 mit einem Laserloch mit Randeffekt versehen ist.

Mit Bezug auf die Aufsicht der Fig. 2 wurde im Merkmalsbereich 12 durch die Einwirkung von Laserstrahlung eine durchgehende Öffnung 14 in das Papiersubstrat 16 der Banknote 10 geschnitten, deren Randbereich 18 einen Farbeffekt in perfekter Passerung zur Öffnung 14 aufweist. Im Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 14 mit einem ohne Versatz umlaufenden roten Rand 18 versehen.

Um diesen perfekt gepasserten Rand 18 zu erzeugen, wurde das Papiersubstrat 16 vor dem Laserschneiden in einem gewissen Umgebungsbereich 20 der zu erzeugenden Öffnung 14 mit lasermodifizierbaren Effektpigmenten versehen, die bei Einwirkung von Laserstrahlung die gewünschte Farbänderung zeigen.

Das Prinzip der gleichzeitigen Erzeugung der Öffnung 14 und der Randgestaltung 18 ist in Fig. 3(a) illustriert. Fig. 3(a) zeigt schematisch die im Wesentlichen gaußförmige räumliche Energieverteilung 30 eines Schneidlaserstrahls.

In einem inneren Bereich, dem Schnittbereich 32, überschreitet die Laserenergie die zum Schneiden des Substrats 16 benötigte Schwellenergie E₁. Mit E₂ ist in Fig. 3(a) die Reaktionsenergie der Effektpigmente bezeichnet, bei deren Überschreiten die gewünschte Farbänderung erfolgt. Wie aus der Fi- gur unmittelbar ersichtlich, liegt in einem äußeren Bereich des Laserstrahlprofils, dem Markierungsbereich 34, die Laserenergie zwischen der für die Farbänderung benötigen Reaktionsenergie E₂ und der zum Schneiden benötigen Energie E₁, so dass in diesem Bereich 34 eine Farbänderung der Effektpigmente induziert wird, das Substrat aber nicht geschnitten wird.

Das Papiersubstrat 16 wird daher beim Laserschneiden durch den Laserstrahl 30 in einem Randbereich 18 der geschnittenen Öffnung 14 in perfekter Passerung zur Öffnung 14 eingefärbt. Die Breite des eingefärbten Randbereichs 18 entspricht dabei der Breite des Markierungsbereichs 34 und hängt von dem Strahlprofil, der Reaktionsenergie der verwendeten Effektpigmente und den Materialeigenschaften des Trägers ab.

Außerhalb des Schnittbereichs 32 und des Markierungsbereichs 34 liegt die Laserenergie unterhalb der Reaktionsschwelle der Effektpigmente, so dass das Substrat dort nicht verändert wird.

Die lasermodifizierbaren Effektpigmente können auf das Substrat 16 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt werden, oder können in das Volumen des Substrats 16 eingebracht werden. Dies kann bereits bei der Papierherstellung durch Beimischung der Effektpigmente zur Papiermasse bei der Blattbildung geschehen oder auch nachfolgend in einem Tauchbad oder durch eine Imprägnierung in der Leimpresse.

Als Effektpigmente, die ihre sichtbare Farbe durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändern, kommen beispielsweise thermoreaktive Farbpigmente, wie etwa Ultramarinblau, infrage.

Es versteht sich, dass auch zwei oder mehr Effektpigmente mit unterschied- liehen Schwellenergien oder eine Kombination aus visuell und maschinell nachweisbaren Effektpigmenten eingesetzt werden können, um mehrere gepasserte Randeffekte zu erzeugen.

Anstelle der beispielhaft beschriebenen Effektpigmente kann auch ein pig- mentfreier lasermodifizierbarer Markierungsstoff eingesetzt werden. Auch solche pigmentfreie Markierungsstoffe können, beispielsweise als Stich- oder Druckfarbe, auf das Substrat 16 aufgedruckt oder in das Volumen des Substrats 16 eingebracht werden. Nicht pigmentierte, lasermodifizierbare Be- schichtungen können im unbeschrifteten Zustand eine sehr hohe Transpa- renz aufweisen. Durch Einwirkung von Laserstrahlung, beispielsweise eines CCh-Lasers bei 10,6 μm lassen sich mit hoher Geschwindigkeit dauerhafte und kontrastreiche Markierungen, beispielsweise eine schwarze Beschriftung in der Beschichtung erzeugen.

Neben der Modifikation der Effektpigmente bzw. des pigmentfreien Markierungsstoffs durch die Laserstrahlung selbst kommt auch eine Modifikation des Markierungsstoffs durch die beim Laserstrahlschneiden erzeugte Wärme infrage. Auf diese Weise kann der modifizierte Randbereich der Öffnung sogar größer als die Strahlausdehnung sein, wie in Fig. 3(b) verdeutlicht.

Fig. 3(b) zeigt schematisch die räumliche Verteilung 30' der Wärmeenergie im Substrat 16, die beim Schneiden einer Öffnung mit dem Laserstrahl von Fig. 3(a) erzeugt wird. Wie aus einem Vergleich der Figuren 3(a) und (b) unmittelbar ersichtlich, erstreckt sich der erwärmte Bereich aufgrund der Wärmeleitung im Substrat über den Strahldurchmesser hinaus.

Wie bereits bei Fig. 3(a) beschrieben, wird das Substrat 16 im inneren Schnittbereich 32 geschnitten, da dort die Laserenergie E die zum Schneiden benötigte Schwellenergie Ei überschreitet. Reagieren die Effektpigmente bzw. der pigmentfreie Markierungsstoff nun zumindest auch auf die beim Schneiden erzeugte Wärmeenergie E' und wird mit E2¹ die Reaktionsenergie der Effektpigmente oder des pigmentfreien Markierungsstoffs bezeichnet, bei deren Überschreiten die gewünschte Farbänderung erfolgt, so ergibt sich bei den für Fig. 3(b) angenommenen Verhältnissen ein Markierungsbereich 34', dessen Ausdehnung ohne Weiteres größer als die Abmessung des Laserstrahls sein kann. Es ist dabei sogar möglich, dass der Markierungsstoff unmittelbar neben der Schnittkante abgetragen oder zerstört wird, und erst ab einem bestimmten kleinen Abstand von der Schnittkante modifiziert wird, wie in den Figuren 3(c) und 4 illustriert. Die Lasermodifikation erfolgt in dieser Erfindungsvari- ante nicht mehr im unmittelbaren Randbereich, sondern in einem gewissen Abstand von der Schnittkante im Nahbereich der Öffnung. In Fig. 3(c) ist wie in Fig. 3(b) die räumliche Verteilung 30' der Wärmeenergie im Substrat 16 gezeigt, wobei für die Darstellung angenommen ist, dass der verwendete Markierungsstoff ab einer Wärmeenergie E₂' modifiziert wird und oberhalb einer Wärmeenergie E3¹ abgetragen oder zerstört wird.

Der Laserstrahl erzeugt in diesem Fall im Substrat einen Schnittbereich 32, durch den die Öffnung 14 (Fig. 4) selbst definiert wird, einen unmittelbar angrenzenden Destruktionsbereich 36, in dem der Markierungsstoff abge- tragen oder zerstört wird, und einen an den Destruktionsbereich 36 angrenzenden Markierungsbereich 34', in dem nur die gewünschte Farbänderung des Markierungsstoffs induziert wird.

Wie in Fig. 4 zu erkennen, die wie Fig. 2 eine Aufsicht auf einen erfindungs- gemäßen Merkmalsbereich darstellt, entsteht dadurch eine Öffnung 14 mit einem perfekt gepasserten, in einem kleinen Abstand umlaufenden Modifikationsbereich 18'. Der Abstand des Modifikationsbereichs 18' zur Schnittkante 38 der Öffnung 14 entspricht dabei gerade der Breite des Destruktionsbereichs 36 der Fig. 3(c).

Schließt, wie im Fall der Fig. 3(c) und 4, der Modifikationsbereich nicht unmittelbar an die Schnittkante der Öffnung an, so befindet er sich nach der in dieser Beschreibung verwendeten Terminologie noch im Nahbereich, nicht mehr jedoch im Randbereich des Öffnung. Ein unmittelbar an die Schnitt- kante der Öffnung anschließender Modifikationsbereich, wie etwa in Fig. 2 gezeigt, liegt dagegen nicht nur im Nahbereich, sondern sogar im Randbereich der Öffnung.

Wird durch den Laserschnitt eine schräge Schnittkante im Träger eines Sicherheitselements, Sicherheitspapiers oder Wertdokuments erzeugt, so kann der Randeffekt auch entlang der gesamten Schnittkante ausgebildet sein, wie anhand von Fig. 5 erläutert.

In dieser Erfindungs Variante wird der Markierungsstoff in einer Umgebung der zu erzeugenden Öffnung nicht nur an der Oberfläche, sondern in das Volumen 42 des Trägers 40 eingebracht, wie in Fig. 5(a) dargestellt.

Durch Beaufschlagung des so vorbereiteten Trägers mit Laserstrahlung 44 wird eine schräge Schnittkante 46 erzeugt, wie in den Figuren 5(b) und (c) gezeigt, beispielsweise indem der Laserschnitt unter einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen des Trägers durchgeführt wird und/ oder wegen der gaußförmigen Energieverteilung des Laserstrahls.

Der für die Reaktion des Markierungsstoffs erforderliche Energieschwellwert wird dabei in einem Randbereich 48 entlang der schrägen Schnittkante 46 überschritten und der Markierungsstoff modifiziert. Je nach der Einstellung des Strahlprofils des Laserstrahls und des Winkels der Strahlführung beim Schneiden kann so ein schmalerer oder breiterer modifizierter Randbe- reich erzeugt werden, wie in Fig. 5(b) und (c) illustriert.

Anstatt die Effektpigmente oder den pigmentfreien Markierungsstoff durch den Schneidlaserstrahl selbst zu modifizieren, ist es mit Bezug auf Fig. 6 auch möglich, durch ein Lasermodul im selben Arbeitsgang mit höherer La- serleistung durchgehende Öffnungen 52 in den Träger 50 einzubringen und den lasermodifizierbaren Markierungsstoff im Nahbereich 54 der Öffnungen 52 mit niedrigerer Laserleistung zu modifizieren. Da das Laserschneiden und die Pigmentmodifikation im selben Arbeitsgang durchgeführt werden, ist eine hochgenaue Passerung von Lochdesign 52 zum Effektdesign 54 mit einem Versatz von weniger als 0,1 mm möglich.

Anders als bei der oben zunächst beschriebenen Erzeugung von Öffnung und Randeffekt durch denselben Laserstrahl kann der modifizierte Nahbe- reich 54 bei dieser Erfindungsvariante auch durch einen gewissen, weitgehend frei wählbaren Zwischenraum 56 von der geschnittenen Öffnung 52 getrennt sein. Die einfache Darstellung der Fig. 6 dient dabei nur der Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips, in der Praxis können selbstverständlich auch wesentlich komplexere Loch- und Effektdesigns erzeugt wer- den. Insbesondere ist nicht notwendig, dass das Effektdesign dieselbe Gestalt hat wie das Lochdesign, so dass eine Öffnung 52 mit einer ersten Umrissform und das Effektdesign 54 mit einer zweiten unterschiedlichen Umrissform gestaltet werden können. Beispielsweise kann eine runde Öffnung 52 mit einem quadratischen oder sternförmigen Effektdesign 54 kombiniert sein.

Bei der eben geschilderten Vorgehensweise wird die Produktionsgeschwindigkeit einer Laserschneidanlage allerdings reduziert, da die Anlage in einem Arbeitsgang zwei Arbeitsschritte - Schneiden bei hoher Leistungsein- Stellung und Modifizieren bei niedriger Leistungseinstellung - erfüllen muss. Alternativ kann daher auch ein erstes Lasermodul zum Erzeugen der durchgehenden Öffnungen und ein nachgeschaltetes zweites Lasermodul zum Modifizieren des Markierungsstoffs eingesetzt werden, wobei das erste und zweite Lasermodul durch dasselbe Steuersignal gesteuert werden. Da- durch lässt sich die Laserschneidanlage auch bei hoher Geschwindigkeit mit sehr guter Passerung fahren.

Eine weitere Anwendung erfindungsgemäß modifizierter Öffnungen ist in Fig. 7 dargestellt. Die dort gezeigte Banknote 60 ist mit einem Merkmalsbereich 62 mit einer Mehrzahl von Laserlöchern 64 versehen, deren Randbereich, wie oben beschrieben, durch eine laserinduzierte Farbänderung von Effektpigmenten passergenau eingefärbt ist.

Neben ihrer visuellen und taktilen Wirkung können derartige Laserlöcher auch dazu eingesetzt werden, das Kopieren und Bearbeiten von Banknoten mit Scannern, Farbkopierern, Bildbearbeitungsprogrammen oder dergleichen zu erschweren oder zu verhindern.

Dazu werden die Laserlöcher 64 beispielsweise in Form vorbestimmter spezieller Konstellationen 66 angeordnet, die über die eingefärbten Ränder durch geeignete Erkennungsroutinen von den Reproduktionsgeräten oder Bearbeitungsprogrammen identifiziert werden können. Die Bearbeitung oder Ausgabe von Bilddateien mit den vorbestimmten Konstellationen kann dann eingeschränkt oder unterbunden werden.

Fig. 8 zeigt ein Sicherheitselement 70 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, in das mit einem Laserstrahl von gegenüberliegenden Seiten 72, 76 des Sicherheitselements her kleine Öffnungen 74, 78 eingebracht sind. Fig. 8(a) zeigt dabei erste Öffnungen 74, die von der ersten Seite 72 des Sicherheitselements 70 her eingebracht sind, die in Fig. 8(b) dargestellten zweiten Öffnungen 78 sind von der zweiten gegenüberliegenden Seite 76 des Sicherheitselements her eingebracht. Der Träger 80 des Sicherheitselements ist dabei zumindest im Nahbereich mit einer Gruppe von Öffnungen 74 bzw. 78 mit lasermodifizierbaren Effektpigmenten versehen. Wie aus dem Querschnitt durch das Sicherheitselement der Fig. 8(d) ersichtlich, ist der Träger 80 im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel sogar im Nahbereich beider Öffnungsgruppen 74, 78 jeweils mit einer Effektpigmentschicht 84, 88 versehen, wobei die Effektpigmente der Schicht 84 nach Lasereinwirkung einen Farbumschlag zu einer ersten Farbe, beispielsweise Rot, die Effektpigmente der zweiten Schicht 88 nach Lasereinwirkung einen Farbumschlag zu einer zweiten Farbe, beispielsweise Grün, zeigen.

Aufgrund des kleinen, sich verjüngenden Durchmessers der Öffnungen 74, 78 und der Position der Effektpigmentschichten 84, 88 auf dem Träger sind die Öffnungen 74, 78 im Auflicht jeweils nur von einer Seite der Anordnung zu erkennen. Insbesondere sind von der ersten Seite des Sicherheitselements her nur die Öffnungen 74 mit rotem Rand zu erkennen (Fig. 8(a)), von der zweiten Seite des Sicherheitselements her nur die Öffnungen 78 mit grünem Rand.

Im Durchlicht sind dagegen beide Gruppen von Öffnungen 74 und 78 ohne - Weiteres erkennbar und bilden so ein nur im Durchlicht sichtbares Gesamtbild, wie in Fig. 8(c) gezeigt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals für ein Sicher- heitselement, ein Sicherheitspapier oder einen Datenträger, das einen Träger aufweist, in den eine oder mehrere durchgehende Öffnungen eingebracht werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren

der Träger zumindest im Nahbereich der zu erzeugenden Öffnungen mit einem lasermodifizierbaren Markierungsstoff versehen wird,

durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen in den Träger eingebracht werden, und

- der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lasermodifizierbare Markierungsstoff beim Einbringen der durchgehenden Öffnungen in den Träger durch denselben Laserstrahl modifiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Lasermodul im selben Arbeitsgang mit höherer Laserleistung die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht werden und mit niedrigerer Laserleistung der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein erstes Lasermodul die durchgehenden Öffnungen in den Träger eingebracht werden und durch ein zweites Lasermodul der lasermodifizierbare Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen modifiziert wird, wobei das erste und zweite Lasermodul durch dasselbe Steuersignal gesteuert werden.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit dem Markierungsstoff beschichtet wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsstoff in das Volumen des Trägers ein- gebracht wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus Papier gebildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsstoff bei der Blattbildung der Papiermasse beigemischt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsstoff in einem Tauchbad in das Volumen des Trägers eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger in einer Leimpresse mit dem Markierungsstoff imprägniert wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einer Kunststofffolie gebildet ist.

12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einem Markierungsstoff versehen wird, dessen sichtbare Farbe durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert wird.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einem Markierungsstoff versehen wird, dessen Infrarot-absorbierende Eigenschaften durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert werden.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einem Markierungsstoff versehen wird, dessen magnetische, elektrische oder lumineszierende Eigenschaften durch die Einwirkung der Laserstrahlung verändert werden.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durchgehende Öffnungen mit schräger Schnittkante in dem Träger erzeugt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl beim Erzeugen der Öffnungen unter einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen des Sicherheitselements geführt wird.

17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Laserstrahl kreisrunde, durchgehende Öffnungen mit einem kreisrunden, lasermodifizierten Markierungsstoff-Nah- bereich erzeugt werden.

18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Laserstrahl Öffnungen von gegenüberliegenden Seiten des Sicherheitselements her eingebracht werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Laserstrahl erste Öffnungen von einer ersten Seite des Sicherheitselements her eingebracht werden und zweite Öffnungen von einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Sicherheitselements her eingebracht werden, wobei sich die ersten und zweiten Öffnungen zu einem im Durchlicht erkennbaren Gesamtbild ergänzen.

20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der lasermodifizierbare Markierungsstoff in einem unmittelbar an die zu erzeugenden Öffnungen anschließenden Randbereich der Öffnungen durch Einwirkung von Laserstrahlung modifiziert wird.

21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als lasermodifizierbarer Markierungsstoff lasermodi- fizierbare Effektpigmente eingesetzt werden.

22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein pigmentfreier, lasermodifizierbarer Markierungsstoff eingesetzt wird.

23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Öffnungen und zum Modifizieren des Markierungsstoffs Laserstrahlung im ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereich eingesetzt wird.

24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Öffnungen und zum Modifizieren des Markierungsstoffs Laserstrahlung im infraroten Spektralbereich ein- gesetzt wird, insbesondere Laserstrahlung eines Cθ2-Lasers bei einer Wellenlänge von etwa 10,6 μm.

25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehenden Öffnungen in Form von Perforationen, Schnitten oder ausgedehnten Fensterbereichen erzeugt werden.

26. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einem Träger, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und mit einem lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 25.

27. Sicherheitspapier für die Herstellung von Wertdokumenten oder der- gleichen mit einem Träger, in den durch Einwirkung von Laserstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und mit einem lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 25.

28. Sicherheitspapier für die Herstellung von Wertdokumenten oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach Anspruch 26.

29. Datenträger, insbesondere Wertdokument, wie Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Träger, in den durch Einwirkung von La- serstrahlung durchgehende Öffnungen eingebracht sind und mit einem lasermodifizierten Markierungsstoff im Nahbereich der Öffnungen, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 25.

30. Datenträger, insbesondere Wertdokument wie Banknote, Ausweiskarte oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach Anspruch 26.

31. Verwendung eines Sicherheitselements nach Anspruch 26, eines Si- cherheitspapiers nach Anspruch 27 oder 28, oder eines Datenträgers nach

Anspruch 29 oder 30 zur Absicherung von Gegenständen beliebiger Art.