WO2013124059A1 - Verfahren mit passer zwischen druckelement und wasserzeichen - Google Patents

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WO2013124059A1
WO2013124059A1 PCT/EP2013/000489 EP2013000489W WO2013124059A1 WO 2013124059 A1 WO2013124059 A1 WO 2013124059A1 EP 2013000489 W EP2013000489 W EP 2013000489W WO 2013124059 A1 WO2013124059 A1 WO 2013124059A1
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watermark
radiation
printing
color
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PCT/EP2013/000489
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Peter SCHIFFMAN
Harald Reiner
Angelika KECK-ANGERER
Jana Kisselova
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a security element, wherein a substrate is provided which has a front and a back, at least for certain radiation is translucent and has a watermark that modulates the opacity of the substrate, and on the front Pressure element is applied.
  • watermarks are known. They are usually introduced in the production of the substrate from which the security element is made, usually a paper. Watermarks are easily recognizable when the security element is viewed through transmitted light, since they modify the opacity of the substrate. As a rule, in the production of the paper, the thickness of the substrate is varied, so that a reduction in thickness leads to an opacity reduction.
  • other approaches to generating a watermark are also known, for example with the aid of so-called watermark colors, which likewise locally modify the opacity of the substrate.
  • watermarks are usually formed in the substrate in the production of the starting material for the security element, for example in the production of a banknote paper, it is fundamentally difficult in later printing to arrange printed elements in exact position relative to the watermark, ie to pass. This problem arises regardless of the specific design of the printing element, not only when printing with different inks, but also during coating or application with printing elements, when applying transfer films or laminating or when applying a window suture. Due to variations in the cutting process of a paper substrate, paper sheets usually have variations in the position of the watermark, which are in the millimeter range. In a printing process, additional register variations are added due to variations in investment positions, transfer variations in printing presses, paper moisture swings, and a swelling effect of the paper in stitching.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method with which a printing element can be structured in the register to form a watermark, without first having to determine the position of the watermark precisely and adapting the printing system to the position of the watermark.
  • This object is achieved according to the invention with a method for producing a security element, wherein a substrate is provided, which has a front and a back, at least for certain radiation is translucent and has a watermark, which modulates the opacity of the substrate, and on the front Applied pressure element is solved, in which on the front of the printing element at least partially covers the watermark, the printing element is modifiable by means of the particular radiation, and the substrate is irradiated from the back with the particular radiation, the watermark relative to the modification of the printing element as Mask is used and so the pressure element in the register is modified to the watermark.
  • the invention is based on the recognition that the energy of radiation is attenuated by the substrate.
  • the more opaque the substrate the stronger the weakening. Therefore, advantage is taken of the property of the watermark to modulate the opacity of the substrate.
  • the watermark is used as a mask for a modification of the printing element by using a printing element that is modifiable by certain radiation for which the substrate is translucent, and that certain radiation from the back of the substrate to the front side on which the printing element Watermark is applied overlapping, is irradiated. This is done, masked by the watermark jeine modification of the printing element, which automatically lies in the perfect register to the watermark.
  • an ablation occurs infra-rage when a pressure element is used which can be ablated.
  • any suitable modification of a printing element can be used.
  • This modification can be done directly, ie by direct action of the particular radiation on the printing element, or indirectly.
  • the particular radiation modifies an element which in turn is used to modify the pressure element, that at the front is perceptible.
  • a layer can be modified which influences the adhesion of the pressure element on the front side.
  • the printing element is then removed in the areas in which the layer has been modified (or not modified in the inverse case).
  • wash color is similar to the principle of the so-called wash color.
  • a further possibility for indirect modification is the modification of a developer layer which, in interaction with a developer or fixing medium, modifies the printing element at those points at which the developer layer has been suitably exposed.
  • Indirect influencing of the printing element is also possible in a two-stage process if the printing element has an adhesive layer which is applied to the front side and exposed from the rear side with the participation of the watermark as a mask.
  • a color layer of the printing element can then be applied, which adheres only to those places where the exposure took place.
  • the exposed adhesive layer can also be acted upon here in an intermediate step so that it remains only in those areas in which a suitable exposure took place (positive effect) or remains in those areas in which no suitable exposure took place (negative effect).
  • printing element is understood to mean an element which is applied to a substrate and, if appropriate, realizes a visually or mechanically evaluable element after further processing.Of course, printing elements based on printing inks are most widely used , this is to be understood by way of example for a printing element.
  • printing element or “printing ink” and the application of this printing element is mentioned on the front over the watermark
  • a multilayer system is z. B. to the effect that the pressure element cooperates with an additional layer whose visual effect depends on the prior modification of the printing element.
  • optically variable layers that they are particularly clearly recognizable on a dark or black background in incident light.
  • An embodiment of the invention therefore provides that the printing element is provided by the specific radiation with a contrast structure.
  • the optically modified layer is then applied to the printing element thus modified in the register to the watermark, that is, the visual effect due to the precise fit of the printing element acting as a background is then automatically in the register to the watermark, although the optically variable layer itself was applied without registration requirements.
  • An example of such an optically variable layer is a liquid crystal layer.
  • EP 0435029 or WO 97/19818 discloses examples of optically variable layers which use liquid crystals. The disclosure of these publications is fully incorporated herein with respect to the optically variable layers described therein.
  • printing element thus also refers to a multilayer system, wherein a part of the layer system is applied to the front surface before the exposure and then illuminated with the determined irradiation, a further part of the layer system is then applied only after the exposure.
  • watermarks are common, modulating the opacity of the substrate by varying a thickness of the substrate while maintaining the density of the substrate, since such watermarks are usually very difficult to emulate.
  • These watermarks are well suited for the printing method according to the invention, which then supplements the appearance of the watermark by further image information, which lies in the register to the watermark. This makes it possible, for example, to add color information provided by the watermark.
  • the image information of the watermark which appears per se only in transmitted light, by means of the invention produced in Passer print image in incident light observation can be seen.
  • a watermark that modulates the opacity of a substrate may also be replaced by a so-called “watermark”, instead of varying the thickness of the substrate
  • Watermark color are generated.
  • the watermark color causes a reduction of the scattering of light in the substrate core. Basically, scattering is due to a large number of interfaces of fibers, fillers, glue, etc. to the surrounding air. These boundary surfaces to the surrounding air are significantly reduced by suitable binder components in the watermark color, so that in these areas the opacity decreases.
  • a binder component is, for example, glycerol, which penetrates into the substrate and remains in the pores of the substrate.
  • Watermarks generated by watermark color are also referred to as "spurious" watermarks, and watermarks produced by varying the thickness of the substrate while maintaining the density of the substrate are also referred to as "true" watermarks.
  • the watermark is caused by a coloration which modulates the opacity of the substrate.
  • a watermark can binarise the opacity of a substrate, i. H. it produces a structure which can be seen in the transparency in that the substrate is less opaque or more translucent at individual points.
  • watermarks in the sense of gray scale modulation, which modulate the opacity or the translucency between two maximum values. In the transmitted light view you can see a grayscale image. Both types of watermarks are equally suitable for the present printing process. In the case of a watermark which is designed in the manner of a gray-scale image, it is, of course, particularly advantageous to use an ink whose modifiability goes beyond a simple threshold modification, the modification of which thus knows more than two states.
  • the multi-level modulation by the watermark is then converted into a corresponding multi-stage modification of the printing element.
  • a particularly finely graded opacity modulation can be achieved by combining a paper thickness modulating "true” watermark with a watermark color generated "spurious” watermark.
  • Printing elements usually consist of binders, auxiliaries, driers or drying accelerators and coloring constituents, such as dyes or pigments.
  • coloring constituents such as dyes or pigments.
  • the particular radiation In order to avoid influences of the particular radiation on other components of the substrate or on the substrate applied coatings as possible, it is preferable to irradiate the particular radiation as narrow as possible in the range of an absorption band of the printing element. This is particularly easy to realize with laser radiation.
  • a pressure element per se has no component making it suitable for ablation, it is preferable to add a certain amount of additive, for example soot, which absorbs the particular radiation to the pressure element for ablation.
  • a certain amount of additive for example soot, which absorbs the particular radiation to the pressure element for ablation.
  • soot absorbs the particular radiation to the pressure element for ablation.
  • the use of an admixture makes it possible, in particular, to select the specific radiation such that it lies in the non-visible spectral range, for example IR radiation, if the admixture increases the absorption coefficient of the pressure element in the corresponding spectral range.
  • the printing ink comprises one or more of the following substances: an optically variable color, a magnetically orientable color, a metallic color, a color which is effective in the non-visible spectral range.
  • the principle according to the invention provides that the printing element and certain radiation are coordinated so that the specific radiation is able to modify the printing element, wherein the watermark which modulates the opacity of the substrate is used as a mask.
  • the term "certain radiation” used in this description therefore expresses that a pressure element which can be modified by means of this radiation is used The modification, for example in the form of an ablation, is achieved when the specific radiation at the front side
  • the opacity modulation provided by the watermark reduces the intensity of the radiation on the front surface on which the printing element is located.
  • the radiation intensity on the back side is chosen so that at the points where the watermark causes the lowest opacity in the substrate, a modification of the printing element enters, on the places where the watermark causes the highest opacity of the substrate, however, no or only a very small modification is achieved. Then the watermark - lo chen as a mask during the irradiation of the substrate with the specific radiation. Since the modification of the printing element usually requires a relatively high radiation intensity, the use of a beam is advantageous, which is rastered over the back of the substrate.
  • the beam may be in the form of a laser beam, for example. It is then not only easy to provide the required radiation intensity, also the intensity adjustment can be done easily, since it is less effort to adjust a beam in its intensity, as to effect a homogeneous intensity adjustment of a fanned light beam.
  • the use of a rasterized beam further has the advantage that the intensity of the particular radiation can be varied in addition to the use of the watermark as a mask to effect additional structuring of the modification of the printing element.
  • this additional modification is not in the passport to the watermark.
  • - li used to cause a visible modification of the substrate, optionally after previous application of a radiation-sensitive layer.
  • a pulsed laser radiation can be used, which already on the entrance side, the substrate, such as paper, modified, for. B. by a blackening or foaming of the substrate. This effect is then clearly visible in transmission.
  • a combination of the watermark, the printing element modified to a watermark in the register and a visual modification of the surface of the substrate on the entry side of the modifying radiation advantageously results.
  • this modification on the entrance side of the radiation depends solely on the application of the radiation. This makes it possible, for example, to create a window in which the watermark and the printing element modified in the register are visible.
  • the pressure element to be modulated by means of both
  • the pressure element may contain a substance mixture in which the individual components are modified in stages as a function of the impinging energy. For example, a first component at very low opacity and a second component is already ablated at medium opacity.
  • the printing ink contains a laser-markable feature substance with core-shell particles which is known from EP 1 826 728 A2, one of the materials of the core and shell containing the radiation.
  • the radiation of one marking laser is absorbed and the other of the core and shell materials does not absorb the radiation of the marking laser.
  • the core-shell particle contains a UV-stimulable organic luminescent substance known from EP 1 826 730 A2, wherein the organic luminescent substance forms the core which is coated with a shell which satisfies the chemical and / or physical resistance of the Luminescent increases.
  • the printing ink contains a modified iron blue pigment known from EP 1 826 246 A2, which is coated with an alkali-resistant and / or acid-resistant shell.
  • ink used here stands out for the printing effect achieved by the watermark-masked and radiation-based modification.
  • the printing ink itself can also comprise structures which go beyond conventional color systems, for example a film coating or a metallization.
  • Items to be protected in the context of this description may include, for example, security papers, identity and value documents (such as
  • Banknotes chip cards, passports, cards, identification cards, identity cards, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, tickets, credit cards, health cards, Certainly and product securing elements, such as. Labels, seals, packaging, be.
  • security paper is understood here in particular as the precursor to a value document (eg a card), which, in addition to the print produced according to the invention, also has other authenticity features (such as, for example, volume Neszenzstoffe) may have.
  • value documents here on the one hand from security papers produced documents, eg. B. banknotes understood.
  • value documents can also be other documents and articles that are processed with the printing method according to the invention, so that the value documents have non-copyable authenticity features, whereby an authenticity check is possible and unwanted copies are prevented at the same time.
  • the substrate is particularly preferably made of paper made of cotton fibers, as used for example for banknotes.
  • the substrate may also be made of paper of other natural fibers, also preferably of synthetic fibers, i. a mixture of natural and synthetic fibers.
  • the substrate consists of a combination of at least two superimposed and interconnected different substrates, a so-called hybrid. It may, for example, be a combination of plastic film paper or even a three-layer composite such as plastic film-paper plastic film, i. a paper substrate is covered on either side by a plastic film, or paper plastic film paper, i. a substrate made of a plastic film is covered on each of its two sides by a paper substrate.
  • the substrate consists of an at least partially transparent plastic film.
  • the watermark is generated in this case by a color which is applied to one side of the substrate and whose color tone is at least similar to the color tone of the substrate.
  • a watermark is known for example from DE 10 2009 056462 AI.
  • the reciprocal property of translucency is opacity. As far as there is talk here that a watermark modulates the opacity, it can equally be said that it inversely modulates the translucency.
  • Fig. La and lb is a schematic representation of a substrate in a sectional view
  • FIG. 1 a or in plan view (FIG. 1 b) for illustrating the opacity modulation by the watermark, FIG.
  • FIGS. 1a and 3b show a schematic view similar to FIGS. 1a and 1b, relating to an embodiment in which the watermark is generated by a watermark color, FIG.
  • Fig. 4 is a view similar to Fig. 2 for the substrate of Fig. 3a and 3b,
  • FIG. 5a is a schematic view similar to FIG. 2 for an embodiment in which a non-modifiable coating is provided on the front side of the substrate;
  • FIGS. 6 to 8 are plan views (Figs. 6a, 6b, 7, 8) and sectional views (Figs. 6c, d) of an embodiment having a suture.
  • Fig. La shows in a sectional view of a security element 1, wherein for simplicity, only a substrate 2 is drawn.
  • the substrate 2 has a front side 3 (which is arranged below in the figures without further restriction) and a back side 4.
  • a watermark 5 is incorporated, which modulates the thickness of the substrate 2 and thus its opacity.
  • This opacity modulation is shown in Fig. Lb, which shows a plan view of the front side 3 of the substrate 2 schematically.
  • regions 7 where the thickness is reduced by an average amount
  • the substrate 2 has a medium opacity.
  • the substrate 2 has a low opacity or a high translucency.
  • FIG. 2 shows the substrate 2 with printing ink 9 applied on the front side 3.
  • the printing ink 9 is not (yet) structured any further. However, at least in part, it covers the area in which the watermark 5 is present in the substrate 2.
  • a laser beam 10 is now passed over the substrate. It passes through the substrate 2.
  • the wavelength of the laser beam is such that the ink 9 absorbs the radiation.
  • the laser beam 10 is attenuated depending on the opacity of the substrate 2, which is modulated by the watermark 5.
  • the laser beam 10 is greatly attenuated.
  • the laser beam is least attenuated. In Fig. 2, this is schematically illustrated by the thickness of the laser beam 10. In fact, of course, only the intensity of the laser beam 10, but not its radiation cross-section when passing through the substrate 2 is attenuated.
  • the intensity of the laser beam 10 is adjusted so as to give a modulation of the ablation effect that the laser beam 10 has on the printing ink 9 applied to the front side 3: in the area 8 with low opacity, the printing ink 9 is ablated a maximum, in areas 7 with medium Opacity, the ink is ablated to a lesser degree, and in areas 6 with maximum opacity, the least or possibly even no ablation occurs.
  • the described embodiment can be modified such that instead of a watermark which modulates the opacity by a thickness variation of the substrate, a so-called “fake” printed watermark occurs, so a watermark, which was generated on the substrate 2 by a so-called watermark color.
  • FIGS. 3a and 3b schematically show the provision of such a printed watermark.
  • a watermark ink 11 is printed on the back 4 of the substrate 2.
  • the watermark ink 11 penetrates according to Fig. 3b in the substrate 2 and causes after drying or other suitable processing a Transluzenzer elevation 12 in the substrate 2 at the points at which the water was painted sign 11.
  • FIGS. 5a to 5c relate to a third embodiment in which a coating 13 that can not be modified by the laser radiation 10 has additionally been applied to the front side 3, which is transparent to the laser radiation 10 and thus does not attenuate it.
  • FIG. 5a shows a sectional view similar to FIG.
  • FIG. 5 b shows a plan view of the rear side 4 with the coating 13.
  • 5 c shows a top view of the front side 3 after irradiation with the laser radiation 10. Due to the different opacity of the substrate 2 in the region of the watermark, the printing ink 9 is influenced to a different extent by the laser radiation 10, so that the differentiated areas 14, 15 and 16 result. In the region 16, the ink 9 is almost unaffected, since the energy of the laser beam is greatly attenuated due to the opacity of the substrate 2.
  • the printing ink 9 is modified to an average extent, for example ablated, due to the medium opacity of the substrate 2 due to an average laser energy attenuation.
  • the laser beam had a strong effect on the printing ink 9 in the region 15, because there substrate 2 had a low opacity and weakened the laser beam only slightly.
  • FIGS. 5a to 5c can, of course, also be realized with a watermark that was generated by a watermark color and not by a thickness modulation.
  • a watermark ink is available, for example, from Sun Chemical under the designation 669440 Vernes UVSP (art.No .: JV 40000009).
  • the approaches described here can also be carried out on both sides of a substrate, wherein the ink 9 is then alternately applied to the front and back of the substrate, so that it does not overlap.
  • a black, soot-based offset color was printed over the area of a watermark.
  • the paint was dried for several days and then ablated by an ND vanadate laser from the back of the color on the front. In areas of low paper thickness, ie maximum translucent watermark, 80% to 95% of the color was thereby removed. In areas of maximum paper thickness, ie minimal Translucency of the watermark was ablated only 10% to 30% of the color.
  • the area of a watermark on the front side was overprinted by means of an OVI screen printing ink WP from the manufacturer SICPA.
  • the paint dried out for several days. Subsequently, the color on the front side was ablated by means of a Nd: Yag laser from the rear side. In areas of low paper thickness, 80% to 95% of the paint was removed. In the areas with maximum paper thickness, 10% to 30% of the paint was ablated.
  • the area of a watermark on the front side was overprinted by means of a magnetic OVMI screen printing ink of the manufacturer SICPA.
  • the paint dried out for several days.
  • the color on the front side was ablated by means of a Nd: Yag laser from the rear side. In areas of low paper thickness, 80% to 95% of the color except a yellow colorant was removed. In the areas with maximum paper thickness, 10% to 30% of the paint was ablated.
  • the particular radiation is to be chosen so that no absorption of the radiation occurs in the substrate, which would lead to a change in the substrate.
  • Both continuous wave lasers and pulsed lasers are possible for this purpose.
  • An example of a suitable CW laser is the Innoslab, IS8I-E model manufactured by EdgeWave GmbH, which is a Nd: YV04-based laser at a wavelength of 1064 nm. He poses in the CW operation provides 100 watts of power. At a scan speed of 2.5 m / s to 5 m / s, the ablation of a soot-based color can be performed.
  • FIG. 6 a shows a plan view in transmitted light on a front side 3 of a substrate 2, which has a window thread 17.
  • a sequence of strip-shaped regions 18 and 19 are provided which form the watermark: in the regions 18 the thickness of the substrate is unchanged, so that the watermark has a high opacity, and in the regions 19 the thickness of the substrate, so that the watermark has a low opacity (in the embodiment of Figures 6 to 8 is in contrast to the embodiments of Figures 1 to 5, the watermark on the front side 3 of the substrate).
  • this has the effect that the window thread 17 has visible portions 20 in which one side of the window thread according to FIG. 6d is not covered by the substrate, and not visible because, according to FIG. 6c, fully embedded portions 21 in the substrate 2 ,
  • the effect in reflected light can be seen in Fig. 6b: only the visible portions 20 are exposed at the front 3 and are visible.
  • Transmitted light is for the purposes of this invention, when an illumination of the substrate takes place from the side opposite to the viewer, ie the Illumination through the substrate takes place.
  • Incident light is in the sense of this invention, when a lighting of the substrate from the side of the viewer is made.
  • ink 9 is now applied to the front side 3.
  • FIGS. 6c and 6d show a section through the substrate 2 of FIG. 6a, wherein FIG. 6c shows a section lying in a region 18, FIG. 6d shows a section in a region 19.
  • FIG. 6c shows a section lying in a region 18, FIG. 6d shows a section in a region 19.
  • the thread 17 below the surface of the front side 3, which is why one of the non-visible portions 21 is here.
  • the window thread 17 lies on the surface of the front side 3, so that a visible section 21 is formed.
  • FIG. 7 shows the plan view of the front side 3 after the irradiation of the laser radiation from the rear side 4.
  • the printing ink 9 is not ablated, there is an area 16 as in FIG. 5c.
  • the printing ink 9 is ablated, there is an area 14 in the sense of FIG. 2.
  • Fig. 8 shows a modification in which the laser radiation no ablation, but an inverse modification, for. B. by developing thermochromic effect pigments causes.
  • the areas 14 and 16 are exactly interchanged here.
  • the printing ink 9 is applied to the front or back of the substrate.
  • the decisive factor is that the substrate 2 from the side with the radiation is irradiated, which is opposite to the side on which the ink 9 is arranged.
  • the ink can be provided on the back and the radiation can be coupled from the front.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes (1), wobei ein Substrat (2) bereitgestellt wird, das eine Vorder- sowie eine Rückseite (3, 4) hat, zumindest für bestimmte Strahlung (10) transluzent ist und ein Wasserzeichen (5) aufweist, welches die Opazität des Substrates (2) moduliert, auf die Vorderseite (3) ein Druckelement (9) aufgebracht wird, wobei auf der Vorderseite (3) das Druckelement (9) das Wasserzeichen (5) zumindest teilweise überdeckt, das Druckelement (9) mittels der bestimmten Strahlung (10) modifizierbar ist, und das Substrat (2) von der Rückseite (4) mit der bestimmten Strahlung (10) durchstrahlt wird, wobei das Wasserzeichen (5) bezüglich der Modifikation des Druckelementes (9) als Maske verwendet wird und das Druckelement (9) im Passer zum Wasserzeichen (5) modifiziert wird.

Description

Ve rf a hr e n mi t Pa s s er zwi s c he n
D ru c ke l e m e n t u nd Wa s s e rz e i c he n
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselemen- tes, wobei ein Substrat bereitgestellt wird, das eine Vorder- sowie eine Rückseite hat, zumindest für bestimmte Strahlung transluzent ist und ein Wasserzeichen aufweist, welches die Opazität des Substrates moduliert, und auf die Vorderseite ein Druckelement aufgebracht wird. Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit geschützter Gegenstände, beispielsweise von Banknoten, sind Wasserzeichen bekannt. Sie werden üblicherweise bei der Herstellung des Substrates, aus dem das Sicherheitselement gefertigt wird, üblicherweise ein Papier, eingebracht. Wasserzeichen sind bei Durchlichtbetrachtung des Sicherheitselementes gut erkennbar, da sie die Opazität des Substrates modifizieren. In der Regel wird bei der Herstellung des Papiers die Dicke des Substrates variiert, so dass eine Dickenreduzierung zu einer Opazitätsreduzierung führt. Es sind aber auch andere Ansätze zum Erzeugen eines Wasserzeichens bekannt, beispielsweise mithilf e sogenannter Wasserzeichenfarben, die ebenfalls lokal die Opazität des Substrates modifi- zieren.
Da Wasserzeichen in der Regel bei der Herstellung des Ausgangsmaterials für das Sicherheitselement, beispielsweise bei der Herstellung eines Banknotenpapiers, im Substrat gebildet werden, ist es beim späteren Druck grund- sätzlich schwierig, gedruckte Elemente in exakter Lage zum Wasserzeichen anzuordnen, also zu passern. Diese Problematik stellt sich unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Druckelementes, also nicht nur beim Aufdruck mit verschiedenen Druckfarben, sondern auch beim Beschichten oder der Applikation mit Druckelementen, beim Aufbringen von Transferfolien oder Laminierfolien oder beim Aufbringen eines Fensterfadens. Bedingt durch Schwankungen im Schneideprozess eines Papiersubstrates weisen Papierbogen üblicherweise Schwankungen der Lage des Wasserzeichens auf, die im Millimeter-Bereich sind. Bei einem Druckprozess kommen weitere Passerschwankungen hinzu, bedingt durch Variationen von Anlage- positionen, Übergabevariationen in Druckmaschinen, Papierfeuchteschwankungen und einen Auswalzeffekt des Papiers beim Stichdruck.
Um ein Druckelement im Passer zum Wasserzeichen aufzubringen, wäre es denkbar, mittels eines Transmissionssensors die Position des Wasserzeichens im Substrat zu erfassen, und das nachfolgende Druckverfahren auf die aktuelle Position des Wasserzeichens einzustellen, z. B. durch eine mechanische Verstellung eines Druckzylinders oder Korrektur der Druckdaten eines digitalen Drucksystems. Es entsteht dadurch Aufwand durch die Erfassung der Wasserzeichenposition, eine in Echtzeit durchzuführende Bildanalyse zur Bestimmung der Wasserzeichenlage und eine in Echtzeit durchzuführende Korrektur der Druckposition. Der Aufwand steigt mit der Druckgeschwindigkeit.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzuge- ben, mit dem im Passer zu einem Wasserzeichen ein Druckelement strukturiert werden kann, ohne dass zuvor die Lage des Wasserzeichens präzise ermittelt und das Drucksystem auf die Lage des Wasserzeichens angepasst werden muss. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes, wobei ein Substrat bereitgestellt wird, das eine Vorder- sowie eine Rückseite hat, zumindest für bestimmte Strahlung transluzent ist und ein Wasserzeichen aufweist, welches die Opazität des Substrates moduliert, und auf die Vorderseite ein Druckelement aufgebracht wird, gelöst, bei dem auf der Vorderseite das Druckelement das Wasserzeichen zumindest teilweise überdeckt, das Druckelement mittels der bestimmten Strahlung modifizierbar ist, und das Substrat von der Rückseite mit der bestimmten Strahlung durchstrahlt wird, wobei das Wasserzeichen bezüg- lieh der Modifikation des Druckelementes als Maske verwendet wird und so das Druckelement im Passer zum Wasserzeichen modifiziert wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Energie von Strahlung durch das Substrat abgeschwächt wird. Je opaker das Substrat, desto stärker ist die Abschwächung. Deshalb wird von der Eigenschaft des Wasserzeichens, die Opazität des Substrates zu modulieren, vorteilhaft Gebrauch gemacht. Das Wasserzeichen wird als Maske für eine Modifikation des Druckelementes eingesetzt, indem ein Druckelement verwendet wird, das durch bestimmte Strahlung modifizierbar ist, für welche das Substrat transluzent ist, und dass bestimmte Strahlung von der Rückseite des Substrates auf die Vorderseite, auf welcher das Druckelement das Wasserzeichen überdeckend aufgebracht ist, eingestrahlt wird. Dadurch erfolgt, maskiert durch das Wasserzeichen jeine Modifikation des Druckelementes, das automatisch im perfekten Passer zum Wasserzeichen liegt.
Als Modifikation des Druckelementes kommt dabei insbesondere eine Abla- tion inf rage, wenn ein Druckelement verwendet wird, welches ablatierbar ist. Grundsätzlich kann aber jede geeignete Modifikation eines Druckelementes eingesetzt werden.
Diese Modifikation kann direkt, also durch direkte Einwirkung der bestimmten Strahlung auf das Druckelement, geschehen, oder indirekt. Im letzteren Fall modifiziert die bestimmte Strahlung ein Element, das wiederum zur Modifikation des Druckelementes eingesetzt wird, das an der Vorderseite wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann mittels der bestimmten Strahlung eine Schicht modifiziert werden, welche die Haftung des Druckelementes an der Vorderseite beeinflusst. Nach der Modifikation dieser die Haftung beeinflussenden Schicht, wird dann in einem weiteren Schritt das Druckelement in den Bereichen entfernt, in denen die Schicht modifiziert (oder im inversen Fall nicht modifiziert) wurde. Das Vorgehen ähnelt dem Prinzip der sogenannten Waschfarbe. Eine weitere Möglichkeit zur indirekten Modifikation ist die Modifikation einer Entwicklerschicht, welche im Zusammenwirken mit einem Entwickler- oder Fixiermedium das Druckelement an denjenigen Stellen modifiziert, an denen die Entwicklerschicht geeignet belichtet wurde. Eine indirekte Beeinflussung des Druckelementes ist auch in einem zweistufigen Verfahren möglich, wenn das Druckelement eine Haftschicht aufweist, die auf die Vorderseite aufgebracht und von der Rückseite unter Mitwirkung des Wasserzeichens als Maske belichtet wird. In einem zweiten Schritt kann dann eine Farbschicht des Druckelementes aufgebracht werden, welche nur an denjenigen Stellen haftet, an denen die Belichtung erfolgte. Gegebenenfalls kann hier auch in einem Zwischenschritt auf die belichtete Haftschicht eingewirkt werden, so dass diese lediglich in den Bereichen verbleibt, in denen eine geeignete Belichtung erfolgte (Positiveffekt) bzw. in denjenigen Be- reichen verbleibt, in denen keine geeignete Belichtung erfolgte (Negativeffekt).
Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff„Druckelement" ein auf ein Substrat aufgebrachtes Element verstanden, das gegebenenfalls nach weiterer Bearbeitung ein visuell oder maschinell auswertbares Element verwirklicht. Am weitesten verbreitet sind natürlich Druckelemente auf Basis von Druckfarben. Soweit diese Beschreibung von einer Druckfarbe spricht, ist dies exemplarisch für ein Druckelement zu verstehen. Soweit in dieser Beschreibung und insbesondere in den Ansprüchen also von „Druckelement" oder„Druckfarbe" gesprochen wird und das Aufbringen dieses Druckelementes auf die Vorderseite über dem Wasserzeichen erwähnt ist, ist davon auch umf asst, dass von einem Druckelementschichtsystem nur ein Teil des Schichtsystems aufgebracht und mit der bestimmten Bestrahlung belichtet wird; der andere Teil wird dann nach diesen Schritten aufgebracht und wirkt mit dem belichteten Teil des Schichtsystems geeignet zusammen, um im Passer zum Wasserzeichen ein Druckbild zu erzeugen. Ein mehrschichtiges System ist z. B. dahingehend möglich, dass das Druckelement mit einer zusätzlichen Schicht zusammenwirkt, deren visueller Effekt von der vorherigen Modifizierung des Druckelementes abhängt. So ist es beispielsweise für optisch variable Schichten bekannt, dass sie auf einem dunklen oder schwarzen Hintergrund im Auflicht besonders gut erkennbar sind. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, dass das Druckelement durch die bestimmte Strahlung mit einer Kontraststruktur versehen wird. Auf das derart im Passer zum Wasserzeichen modifizierte Druckelement wird dann flächig, d. h. ohne Passeranforderungen eine optisch variable Schicht aufgetragen, deren visueller Effekt aufgrund der präzisen Passe- rung des als Hintergrund wirkenden Druckelementes dann automatisch im Passer zum Wasserzeichen liegt, obwohl die optisch variable Schicht selber ohne Passeranforderungen aufgetragen wurde. Ein Beispiel für eine solche optisch variable Schicht ist eine Flüssigkristallschicht. Diesbezüglich wird auf die EP 0435029 oder WO 97/19818 verwiesen, die Beispiele für optisch vari- able Schichten, welche Flüssigkristalle verwenden, offenbaren. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird hinsichtlich der dort beschriebenen optisch variablen Schichten hier vollumfänglich einbezogen. Unter dem Begriff„Druckelement" wird also auch ein mehrschichtiges System verstanden, wobei ein Teil des Schichtsystems vor der Belichtung auf der Vorderfläche aufgebracht und dann mit der bestimmten Bestrahlung beleuchtet wird. Ein weiterer Teil des Schichtsystems wird dann erst nach der Belichtung aufgebracht.
Besonders für die Anwendung von Banknoten sind Wasserzeichen üblich, welche die Opazität des Substrates durch Variation einer Dicke des Substrates bei gleich bleibender Dichte des Substrats moduliert, da solche Wasser- zeichen in der Regel sehr schwer nachzumachen sind. Diese Wasserzeichen eignen sich gut für das erfindungsgemäße Druckverfahren, das dann die Erscheinung des Wasserzeichens durch weitere Bildinformation ergänzt, die im Passer zum Wasserzeichen liegt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, durch das Wasserzeichen bereitgestellte Bildinformation farbig zu ergänzen. Auch kann die Bildinformation des Wasserzeichens, die per se nur im Durchlicht erscheint, mittels des erfindungsgemäß im Passer erzeugten Druckbildes auch in Auflichtbetrachtung erkennbar werden.
Ein Wasserzeichen, das die Opazität eines Substrats moduliert, kann anstatt durch eine Variation der Dicke des Substrats auch durch eine sogenannte
Wasserzeichenfarbe erzeugt werden. Die Wasserzeichenfarbe bewirkt hierbei eine Reduzierung der Streuung von Licht im Substratkern. Grundsätzlich beruht Streuung auf einer großen Anzahl von Grenzflächen von Fasern, Füllstoffen, Leim usw. zur umgebenden Luft. Diese Grenzflächen zur umgeben- den Luft werden durch geeignete Bindemittelkomponenten in der Wasserzeichenfarbe deutlich reduziert, so dass in diesen Bereichen die Opazität abnimmt. Eine derartige Bindemittelkomponente ist beispielsweise Glyzerin, das in das Substrat eindringt und in den Poren des Substrats verbleibt. Wasserzeichen, die durch Wasserzeichenfarbe erzeugt werden, werden auch als„unechte" Wasserzeichen bezeichnet. Wasserzeichen, die durch eine Variation der Dicke des Substrats bei gleich bleibender Dichte des Substrats erzeugt werden, werden auch als„echte" Wasserzeichen bezeichnet.
Analoges gilt gleichermaßen wenn das Wasserzeichen durch eine Färbung, welche die Opazität des Substrates moduliert, bewirkt ist.
Ein Wasserzeichen kann die Opazität eines Substrates binär modulieren, d. h. es erzeugt eine in der Durchsicht erkennbare Struktur dadurch, dass an einzelnen Stellen das Substrat weniger opak bzw. höher transluzent ist. Es sind aber auch Wasserzeichen im Sinne einer Graustufenmodulation bekannt, welche die Opazität bzw. die Transluzenz zwischen zwei Maximalwerten modulieren. In der Durchlichtbetrachtung erkennt man dann ein Graustu- fenbild. Beide Arten von Wasserzeichen sind für das vorliegende Druckverfahren gleichermaßen geeignet. Bei einem Wasserzeichen, das in der Art eines Graustufenbildes ausgestaltet ist, ist es natürlich besonders vorteilhaft, eine Druckfarbe zu verwenden, deren Modifizierbarkeit über eine einfache Schwellwertmodifikation hinausgeht, deren Modifikation also mehr als zwei Zustände kennt. Die mehrstufige Modulation durch das Wasserzeichen wird dann in eine entsprechende mehrstufige Modifikation des Druckelementes umgesetzt.
Eine besonders fein abgestufte Modulation der Opazität kann man durch eine Kombination eines papierdickenmodulierenden„echten" Wasserzeichens mit einem durch Wasserzeichenfarbe erzeugten„unechten" Wasserzeichen erreichen. Druckelemente bestehen üblicherweise aus Bindemitteln, Hilfsmitteln, Trockenstoffen oder Trocknungsbeschleunigern und farbgebenden Bestandteilen, wie Farbstoffen oder Pigmenten. Strahlt man eine Strahlung ein, die eine Wellenlänge aufweist, welche von den farbgebenden Bestandteilen zu einem gewissen Grad absorbiert wird, erreicht man, dass die bestimmte Strahlung das Druckelement zur Modifikation ablatiert. Im Falle der Ablation werden also Druckelement und bestimmte Strahlung so zueinander passend gewählt, dass die bestimmte Strahlung von dem Druckelement so absorbiert wird, dass eine Ablation möglich ist.
Um Einflüsse der bestimmten Strahlung auf andere Bestandteile des Substrates oder auf das Substrat aufgebrachte Beschichtungen möglichst zu vermeiden, ist es zu bevorzugen, die bestimmte Strahlung möglichst schmalbandig im Bereich einer Absorptionsbande des Druckelementes einzustrahlen. Dies ist mit Laserstrahlung besonders einfach zu realisieren.
Hat ein Druckelement per se keinen Bestandteil, der sie für eine Ablation geeignet absorbierend macht, ist es zu bevorzugen, zur Ablation dem Druckelement eine bestimmte Beimengung zuzugeben, beispielsweise Ruß, welche die bestimmte Strahlung absorbiert. Das Verwenden einer Beimengung erlaubt es insbesondere, die bestimmte Strahlung so zu wählen, dass sie im nicht sichtbaren Spektralbereich liegt, beispielsweise IR-Strahlung ist, wenn die Beimengung den Absorptionsgrad des Druckelementes im entsprechenden Spektralbereich steigert.
Anstelle einer Ablation, die bei der Verwendung dunkler Farben üblicherweise zu einer Aufhellung führt, ist es natürlich auch möglich, die Modifikation so zu gestalten, dass sie zu einer Farbveränderung führt, beispielsweise durch thermische Aktivierung einer Farbe. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Effektfarben auf Basis von Tinten, die einen blickwinkelabhängigen Farbeindruck zeigen (sogenannte optical variable ink) und von Farben, welche vor der Trocknung durch ein Magnetfeld strukturierbar sind. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Druckfarbe eine oder mehrere der folgenden Stoffe aufweist: eine optisch variable Farbe, eine magnetisch orientierbare Farbe, eine metallische Farbe, eine im nicht sichtbaren Spektralbereich wirksame Farbe. Wie bereits erwähnt, sieht das erfindungsgemäße Prinzip vor, dass Druckelement und bestimmte Strahlung so aufeinander abgestimmt sind, dass die bestimmte Strahlung in der Lage ist, das Druckelement zu modifizieren, wobei das Wasserzeichen, welches die Opazität des Substrates moduliert, als Maske verwendet wird. Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff„be- stimmte Strahlung" bringt deshalb zum Ausdruck, dass ein Druckelement eingesetzt wird, welches mittels dieser Strahlung modifizierbar ist. Die Modifikation, beispielsweise in Form einer Ablation, ist dann erreicht, wenn die bestimmte Strahlung an der Vorderseite eine geeignete Intensität hat. Die durch das Wasserzeichen bewirkte Opazitätsmodulation mindert die Intensi- tät der Strahlung auf der Vorderseite, auf der sich das Druckelement befindet. Die Strahlungsintensität auf der Rückseite wird deshalb so eingestellt, dass die Opazitätsmodulation, welche durch das Wasserzeichen bewirkt ist, auf der Vorderseite zu einer Strahlungsmodulation führt, welche den Modifikationseffekt am Druckelement moduliert. Mit anderen Worten, die Strah- lungsintensität auf der Rückseite wird so gewählt, dass an den Stellen, an denen das Wasserzeichen die niedrigste Opazität im Substrat bewirkt, eine Modifikation des Druckelementes eintritt, an den Stellen, an denen das Wasserzeichen die höchste Opazität des Substrates bewirkt, hingegen keine bzw. nur eine sehr geringe Modifikation erreicht wird. Dann dient das Wasserzei- - lo chen als Maske bei der Durchstrahlung des Substrates mit der bestimmten Strahlung. Da die Modifikation des Druckelementes in der Regel eine vergleichsweise hohe Strahlungsintensität erfordert, ist der Einsatz eines Strahlbündels vorteilhaft, das über die Rückseite des Substrates gerastert wird. Das Strahlbündel kann beispielsweise in Form eines Laserstrahls vorliegen. Es ist dann nicht nur einfach, die erforderliche Strahlungsintensität bereitzustellen, auch die Intensitätseinstellung kann einfach erfolgen, da es weniger Aufwand bereitet, ein Strahlbündel in seiner Intensität einzustellen, als eine homogene Intensitätseinstellung eines aufgefächerten Lichtstrahls zu bewirken.
Die Verwendung eines gerasterten Strahlbündels hat weiter den Vorteil, dass die Intensität der bestimmten Strahlung zusätzlich zur Verwendung des Wasserzeichens als Maske variiert werden kann, um eine zusätzliche Strukturierung der Modifikation des Druckelementes zu bewirken. Diese zusätzli- che Modifikation ist dann natürlich nicht im Passer zum Wasserzeichen.
Zusätzlich ist es möglich, auf der Rückseite eine zusätzliche Maskierung aufzubringen, welche die bestimmte Strahlung abschwächt oder absorbiert. Hierdurch erreicht man eine weitere Strukturierung der Druckelementmodi- fikation.
Untersuchungen der Erfinder zeigten, dass auf der Rückseite in der Regel keine visuell sichtbare Markierung entsteht, wenn mit dem erfindungsgemäßen Druckverfahren auf der Vorderseite das Druckelement maskiert durch das Wasserzeichen belichtet und modifiziert, beispielsweise ablatiert wird.
Es ist auch möglich, die Einbringung der modifizierenden Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung, dazu zu benutzen, um auf der Eintrittsseite der Laserstrahlung, d. h. bevor die Maskierungswirkung durch das Wasserzei- - li ehen einsetzt, eine sichtbare Modifikation des Substrates zu bewirken, gegebenenfalls nach vorherigem Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Schicht. So kann beispielsweise eine gepulste Laserstrahlung verwendet werden, die bereits auf der Eintrittsseite das Substrat, beispielsweise Papier, modifiziert, z. B. durch eine Schwärzung oder auch ein Aufschäumen des Substrats. Diese Wirkung ist dann in Transmission gut sichtbar. Es ergibt sich somit vorteilhaft eine Kombination aus dem Wasserzeichen, dem im Passer zum Wasserzeichen modifizierten Druckelement und einer visuellen Modifikation der Oberfläche des Substrats auf der Eintrittsseite der modifi- zierenden Strahlung. Diese Modifikation auf der Eintrittsseite der Strahlung hängt natürlich ausschließlich von dem Aufbringen der Strahlung ab. So ist es dadurch beispielsweise möglich, ein Fenster zu schaffen, in dem das Wasserzeichen und das dazu im Passer modifizierte Druckelement sichtbar ist. Grundsätzlich kann das zu modulierende Druckelement sowohl mittels
Strahlung ablatierbare Stoffe als auch mittels Strahlung entwickelbare Stoffe (beispielsweise thermochrome Stoffe, die bevorzugt einen nicht reversiblen Färb- oder Opazitätswechsel aufweisen) und zusätzlich auch nicht mittels Strahlung ablatierbare oder entwickelbare Stoffe enthalten. Je nach Farbfor- mulierung bleiben die zuletzt genannten Stoffe unbehelligt auf dem Substrat zurück oder werden lediglich teilweise entfernt. Des Weiteren kann das Druckelement ein Stoffgemisch enthalten, bei dem die einzelnen Komponenten in Abhängigkeit der auftreffenden Energie in Stufen modifiziert werden. Beispielsweise wird eine erste Komponente bei sehr geringer Opazität und eine zweite Komponente bereits bei mittlerer Opazität ablatiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Druckfarbe einen aus EP 1 826 728 A2 bekannten lasermarkierbaren Merkmalsstoff mit Kern- Hülle-Teilchen, wobei eines der Materialien von Kern und Hülle die Strah- lung eines Markierungslaser absorbiert und das andere der Materialien von Kern und Hülle die Strahlung des Markierungslasers nicht absorbiert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Kern-Hülle- Teilchen einen aus EP 1 826 730 A2 bekannten UV-anregbaren organischen Lumineszenzstoff, wobei der organische Lumineszenzstoff den Kern bildet, der mit einer Hülle beschichtet ist, die die chemische und/ oder physikalische Beständigkeit des Lumineszenzstoffs erhöht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Druckfarbe ein aus EP 1 826 246 A2 bekanntes modifiziertes Eisenblau-Pigment, das mit einer alkali- und/ oder säurebeständigen Hülle beschichtet ist.
Der hier verwendete Begriff Druckfarbe hebt auf den Druckeffekt ab, der durch die wasserzeichenmaskierte und strahlungsbasierte Modifikation er- reicht wird. Die Druckfarbe selbst kann dabei natürlich auch Strukturen umfassen, die über herkömmliche Farbsysteme hinausgehen, beispielsweise eine Folienbeschichtung oder eine Metallisierung.
Zu schützende Gegenstände im Rahmen dieser Beschreibung können bei- spielsweise Sicherheitspapiere, Ausweis- und Wertdokumente (wie z. B.
Banknoten, Chipkarten, Pässe, Karten, Identifikationskarten, Ausweiskarten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Eintrittskarten, Kreditkarten, Gesundheitskarten, ...) sowie Produktsicherungselemente, wie z.B. Etiketten, Siegel, Verpackungen, sein.
Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument (z. B. einer Karte) verstanden, die neben dem erfindungsgemäß hergestellten Druck beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale (wie z. B. im Volumen vorgesehene Lumi- neszenzstoffe) aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicherheitspapieren hergestellte Dokumente, z. B. Banknoten, verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente und Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen Druckverfahren be- arbeitet sind, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsüberprüfung möglich ist und zugleich unerwünschte Kopien verhindert werden.
Das Substrat besteht besonders bevorzugt aus Papier aus Baumwollfasern, wie es beispielsweise für Banknoten verwendet wird. Bevorzugt kann das Substrat auch aus Papier aus anderen natürlichen Fasern, ebenso bevorzugt aus Synthesefasern, d.h. einer Mischung aus natürlichen und synthetischen Fasern bestehen. Weiterhin bevorzugt besteht das Substrat aus einer Kombination aus mindestens zwei übereinander angeordneten und miteinander verbundenen unterschiedlichen Substraten, einem sogenannten Hybrid. Es kann sich beispielsweise um eine Kombination Kunststofffolie-Papier oder auch um einen dreischichtigen Verbund handeln, wie Kunststofffolie-Papier- Kunststofffolie, d.h. ein Substrat aus Papier wird auf jeder seiner beiden Seiten durch eine Kunststofffolie bedeckt, oder Papier-Kunststofffolie-Papier, d.h. ein Substrat aus einer Kunststofffolie wird auf jeder seiner beiden Seiten durch ein Substrat aus Papier bedeckt.
Bevorzugt besteht das Substrat aus einer mindestens teilweise transparenten Kunststofffolie. Das Wasserzeichen wird in diesem Fall durch eine Farbe er- zeugt, die auf eine Seite des Substrats aufgebracht ist und deren Farbton dem Farbton des Substrats mindestens ähnlich ist. Ein derartiges Wasserzeichen ist beispielsweise aus DE 10 2009 056462 AI bekannt. Unter Transluzenz bzw. transluzent wird in dieser Beschreibung die partielle Lichtdurchlässigkeit eines Körpers verstanden, also die Eigenschaft, Licht streuend durchlassen. Transluzenz ist u.a. in Abgrenzung zur Transparenz (= Bild- oder Blickdurchlässigkeit) zu sehen. Die reziproke Eigenschaft der Transluzenz ist die Opazität. Soweit hier die Rede davon ist, dass ein Wasserzeichen die Opazität moduliert, kann gleichermaßen davon gesprochen werden, dass es invers dazu die Transluzenz moduliert.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungs wesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert ist. Es zeigen:
Fig. la und lb eine Schemadarstellung eines Substrates in Schnittdarstellung
(Fig. la) bzw. in Draufsicht (Fig. lb) zur Veranschaulichung der Opazitätsmodulation durch das Wasserzeichen,
Fig. 2 eine Schemadarstellung des Substrates der Fig. 1 zur Erzeugung eines zum Wasserzeichen gepasserten Druckbildes, Fig. 3a und 3b eine Schemadarstellung ähnlich der Fig. la und lb, betreffend eine Ausführungsform, bei der das Wasserzeichen durch eine Wasserzeichenfarbe erzeugt ist,
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der Fig. 2 für das Substrat der Fig. 3a und 3b,
Fig. 5a eine Schemadarstellung ähnlich der Fig. 2 für ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf der Vorderseite des Substrates eine nicht modifizierbare Beschichtung vorgesehen ist,
Fig. 5b und 5c Ansichten des Substrates der Fig. 5a von der Rückseite bzw.
der Vorderseite nach einer Modifikation und Fig. 6 bis 8 Draufsichten (Fig. 6a, 6b, 7, 8) und Schnittansichten (Fig. 6c, d) eines Ausführungsbeispiels, das einen Fensterfaden hat.
Fig. la zeigt in einer Schnittdarstellung ein Sicherheitselement 1, wobei zur Vereinfachung lediglich ein Substrat 2 gezeichnet ist. Das Substrat 2 weist eine Vorderseite 3 auf (die in den Figuren ohne weitere Einschränkung unten angeordnet ist) sowie eine Rückseite 4. In das Substrat 2 ist ein Wasserzeichen 5 eingearbeitet, das die Dicke des Substrates 2 und damit dessen Opazität moduliert. Diese Opazitätsmodulation ist in Fig. lb dargestellt, welche eine Draufsicht auf die Vorderseite 3 des Substrates 2 schematisch zeigt. Es bestehen Bereiche 6 mit hoher Opazität an Stellen, an denen das Substrat 2 die maximale (nicht geminderte) Dicke hat. In Bereichen 7, in denen die Dicke um ein mittleres Maß reduziert ist, hat das Substrat 2 eine mittlere Opazität. In einem Bereich 8, in dem die Dicke stark gemindert ist, hat das Substrat 2 eine geringe Opazität bzw. eine hohe Transluzenz.
Zum Erzeugen eines Druckbildes, das zum Wasserzeichen gepassert ist, wird auf die Vorderseite 3 eine Druckfarbe aufgebracht, die mittels Laserstrahlung ablatierbar ist. Fig. 2 zeigt das Substrat 2 mit auf der Vorderseite 3 aufgebrachter Druckfarbe 9. Die Druckfarbe 9 ist dabei (noch) nicht weiter struktu- riert, überdeckt allerdings zumindest zum Teil den Bereich, in dem das Wasserzeichen 5 im Substrat 2 vorhanden ist.
Von der Vorderseite 3 wird nun ein Laserstrahl 10 über das Substrat geführt. Er durchstrahlt das Substrat 2. Die Wellenlänge des Laserstrahls ist derart, dass die Druckfarbe 9 die Strahlung absorbiert. Der Laserstrahl 10 wird abhängig von der Opazität des Substrates 2, welche durch das Wasserzeichen 5 moduliert ist, abgeschwächt. An einer Position 10a, an der das Substrat durch das Wasserzeichen eine hohe Opazität hat, wird der Laserstrahl 10 stark abgeschwächt. An einer Position 10b, an der das Substrat die geringste Opazität hat, wird der Laserstrahl am wenigsten abgeschwächt. In Fig. 2 ist dies schematisch durch die Dicke des Laserstrahls 10 veranschaulicht. Tatsächlich wird natürlich nur die Intensität des Laserstrahls 10, nicht jedoch dessen Strahlungsquerschnitt beim Durchtritt durch das Substrat 2 abge- schwächt.
Die Intensität des Laserstrahls 10 wird so eingestellt, dass sich eine Modulation der Ablationswirkung ergibt, die der Laserstrahl 10 auf die an der Vorderseite 3 aufgebrachte Druckfarbe 9 hat: im Bereich 8 mit geringer Opazität wird die Druckfarbe 9 maximal ablatiert, in Bereichen 7 mit mittlerer Opazität wird die Druckfarbe zu einem geringeren Grad ablatiert, und in Bereichen 6 mit maximaler Opazität, erfolgt die geringste oder gegebenenfalls sogar keine Ablation. Dies gilt natürlich nur, soweit die Druckfarbe 9 auf der Vorderseite 3 den Bereich überdeckt, in dem das Wasserzeichen 5 im Substrat 2 ausgebildet ist.
Die beschriebene Ausführungsform kann dahingehend abgewandelt werden, dass anstelle eines Wasserzeichens, welches die Opazität durch eine Dickenvariation des Substrates moduliert, ein sogenanntes„unechtes" bzw. ge- drucktes Wasserzeichen tritt, also ein Wasserzeichen, das auf dem Substrat 2 durch eine sogenannte Wasserzeichenfarbe erzeugt wurde.
Die Fig. 3a und 3b zeigen schematisch die Bereitstellung eines derartigen ge- druckten Wasserzeichens. Auf die Rückseite 4 des Substrats 2 wird eine Wasserzeichenfarbe 11 aufgedruckt. Die Wasserzeichenfarbe 11 dringt gemäß Fig. 3b in das Substrat 2 ein und bewirkt nach Trocknung oder anderer geeigneter Bearbeitung eine Transluzenzer höhung 12 im Substrat 2 an den Stellen, an denen die Wasser zeichenfarbe 11 aufgedruckt wurde.
Beaufschlagt man nun, wie in Fig. 4 dargestellt, das Substrat 2 mit dem gedruckten Wasserzeichen 12 mit dem Laserstrahl 10, ergibt sich wiederum der Effekt, dass der Laserstrahl 10 an Positionen 10a, an denen das Wasserzeichen bzw. die Wasserzeichenfarbe die Transluzenz des Substrates 2 erhöht, weniger in der Intensität abgeschwächt wird als an Positionen 10b, an denen das Wasserzeichen diese Wirkung nicht hat. Man erhält wiederum eine Abla- tion der Druckfarbe 9 im exakten Passer zum Wasserzeichen, ohne dass bei der Aufbringung der Druckfarbe 9 dieser Passer eingestellt worden war. Die Figuren 5a bis 5c betreffen eine dritte Ausführungsform, bei der zusätzlich auf der Vorderseite 3 eine nicht durch die Laserstrahlung 10 modifizierbare Beschichtung 13 aufgebracht wurde, die für die Laserstrahlung 10 transparent ist und diese somit nicht abschwächt. Fig. 5a zeigt eine Schnittdarstellung ähnlich der Fig. 2, wobei nun in einigen Bereichen die nicht von der Laserstrahlung modifizierbare Beschichtung 13 aufgebracht ist. Fig. 5b zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite 4 mit der Beschichtung 13. Fig. 5c zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite 3 nach erfolgter Bestrahlung mit der Laserstrahlung 10. Aufgrund der im Bereich des Wasserzeichens unterschiedlichen Opazität des Substrats 2 wird die Druckfarbe 9 unterschiedlich stark von der Laser Strahlung 10 beeinflusst, so dass sich die unterschied- liehen Bereiche 14, 15 und 16 ergeben. Im Bereich 16 ist die Druckfarbe 9 nahezu unbeeinflusst, da die Energie des Laserstrahls aufgrund der Opazität des Substrats 2 stark abgeschwächt ist. Im Bereich 14 ist die Druckfarbe 9 wegen einer mittleren Laserenergieabschwächung durch das Substrat aufgrund der mittleren Opazität des Substrats 2 in einem mittleren Maße modi- fiziert, beispielsweise ablatiert. Eine starke Wirkung hatte der Laserstrahl auf die Druckfarbe 9 im Bereich 15, da dort da Substrat 2 eine geringe Opazität hat und den Laserstrahl nur gering abschwächte.
Das anhand der Figuren 5a bis 5c beschriebene Ausführungsbeispiel kann natürlich auch mit einem Wasserzeichen realisiert werden, das durch eine Wasserzeichenfarbe und nicht durch eine Dickenmodulation erzeugt wurde.
Natürlich ist es grundsätzlich für alle Ausführungsformen möglich, eine Kombination aus Wasserzeichenfarbe und Dickenmodulation zu verwenden. Eine Wasserzeichenfarbe ist beispielsweise von Sun Chemical unter der Bezeichnung 669440 Vernes UVSP (Art.-Nr. JV 40000009) verfügbar.
Natürlich können die hier beschriebenen Ansätze auch auf beiden Seiten eines Substrates ausgeführt werden, wobei die Druckfarbe 9 dann alternierend auf Vorder- und Rückseite des Substrates aufgebracht wird, so dass sie sich nicht überdeckt.
Darüber hinaus können auch zwei verschiedene Druckfarben eingesetzt werden, die durch Strahlung unterschiedlicher Spektralbereiche modifizier- bar sind. Dies erlaubt es, mit unterschiedlichen Intensitätsprofilen für diese beiden Strahlungen zu arbeiten oder auf Vorder- und Rückseite denselben Bereich mit strahlungsmodifizierten Druckfarben im Passer zum Wasserzeichen zu bedrucken. Dazu wird eine erste Druckfarbe auf die Vorderseite und eine zweite Druckfarbe auf die Rückseite aufgebracht. Anschließend werden diese Druckfarben durch Laserstrahlung, die von der Rückseite (für die auf der Vorderseite befindliche Druckfarbe) bzw. der Rückseite (für die auf der Vorderseite befindliche Druckfarbe) entsprechend belichtet und modifiziert. Ebenso ist auch die Verwendung möglich von
• mindestens zwei verschiedenen Druckfarben, die unterschiedliche Strahlungsintensitäten für eine Modifikation benötigen, oder
• mindestens einer Druckfarbe, die Stoffe enthält, die unterschiedliche Strahlungsintensitäten für eine Modifikation benötigen, oder
· mindestens einer Druckfarbe, die ein Gemisch aus Stoffen enthält, die modifizier bar und die nicht modifizierbar sind.
Für das erfindungsgemäße Druckverfahren seien nachfolgend drei Beispiele beschrieben:
Beispiel V.
Eine schwarze, rußbasierte Offsetfarbe wurde über den Bereich eines Wasserzeichens gedruckt. Die Farbe wurde mehrere Tage getrocknet und dann mittels eines ND-Vanadat-Lasers von der Rückseite die auf der Vorderseite befindliche Farbe ablatiert. In Bereichen mit geringer Papierdicke, d. h. maximal transluzentem Wasserzeichen wurden 80 % bis 95 % der Farbe dadurch entfernt. In Bereichen mit maximaler Papierdicke, d. h. minimaler Transluzenz des Wasserzeichens wurden nur 10 % bis 30 % der Farbe abla- tiert.
Beispiel 2:
Mittels einer OVI-Siebdruckfarbe WP des Herstellers SICPA wurde der Bereich eines Wasserzeichens an der Vorderseite überdruckt. Die Farbe trocknete mehrere Tage aus. Anschließend wurde mittels eines Nd:Yag-Lasers von der Rückseite die auf der Vorderseite befindliche Farbe ablatiert. In Be- reichen mit geringer Papierdicke wurden 80 % bis 95 % der Farbe entfernt. In den Bereichen mit maximaler Papier dicke wurden 10 % bis 30 % der Farbe ablatiert.
Beispiel 3:
Mittels einer magnetischen OVMI-Siebdruckfarbe des Herstellers SICPA wurde der Bereich eines Wasserzeichens an der Vorderseite überdruckt. Die Farbe trocknete mehrere Tage aus. Anschließend wurde mittels eines Nd:Yag-Lasers von der Rückseite die auf der Vorderseite befindliche Farbe ablatiert. In Bereichen mit geringer Papierdicke wurden 80 % bis 95 % der Farbe mit Ausnahme eines gelben Farbmittels entfernt. In den Bereichen mit maximaler Papier dicke wurden 10 % bis 30 % der Farbe ablatiert.
Generell ist die bestimmte Strahlung so zu wählen, dass im Substrat keine Absorption der Strahlung auftritt, die zu einer Veränderung des Substrates führen würde. Hierzu sind sowohl Dauerstrich-Laser wie auch gepulst betriebene Laser möglich. Ein Beispiel für einen geeigneten Dauerstrich-Laser ist das Modell Innoslab, IS8I-E des Herstellers EdgeWave GmbH, der ein Nd:YV04-basierter Laser bei einer Wellenlänge von 1.064 nm ist. Er stellt im Dauerstrichbetrieb eine Leistung von 100 Watt bereit. Bei einer Scangeschwindigkeit von 2,5 m/s bis 5 m/s kann die Ablation einer rußbasierten Farbe vorgenommen werden. Verwendet man als Druckfarbe eine IR-modifizierbare Farbe ergibt sich der Vorteil, dass das Druckbild und die Überprüfung des Passers mittels Infrarot-Messung maschinenbasiert möglich ist. Diese Farbe kann visuell sichtbar als auch nicht sichtbar sein. Das erfindungsgemäße Druckverfahren ist auch bei einem Wasserzeichen anwendbar, das im Zusammenhang mit einem sogenannten Fensterfaden in einem Substrat eines Sicherheitselementes vorgesehen ist. Fig. 6a zeigt eine Draufsicht in Durchlicht auf eine Vorderseite 3 eines Substrates 2, das einen Fensterfaden 17 aufweist. Im Substrat 2 sind dabei eine Abfolge von streifen- förmigen Bereichen 18 und 19 vorgesehen, die das Wasserzeichen bilden: in den Bereichen 18 ist die Dicke des Substrats unverändert, so dass das Wasserzeichen eine hohe Opazität hat, und in den Bereichen 19 ist die Dicke des Substrats vermindert, so dass das Wasserzeichen eine niedrige Opazität hat (im Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 8 befindet sich im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 5 das Wasserzeichen auf der Vorderseite 3 des Substrats). Dies hat in Auflicht den Effekt, dass der Fensterfaden 17 sichtbare Abschnitte 20 hat, in denen eine Seite des Fensterfadens gemäß Fig. 6d nicht von dem Substrat bedeckt ist, und nicht sichtbare, weil gemäß Fig. 6c im Substrat 2 vollständig eingebettete Abschnitte 21 hat. Die Wirkung in Auflicht sieht man in Fig. 6b: nur die sichtbaren Abschnitte 20 liegen an der Vorderseite 3 frei und sind sichtbar.
Durchlicht ist im Sinne dieser Erfindung, wenn eine Beleuchtung des Substrats von der Seite aus erfolgt, die dem Betrachter gegenüberliegt, d.h. die Beleuchtung durch das Substrat hindurch erfolgt. Auflicht ist im Sinne dieser Erfindung, wenn eine Beleuchtung des Substrats von der Seite des Betrachters aus erfolgt. Im Bereich des Wasserzeichens 5, das aus den Bereichen 18 und 19 gebildet ist, ist nun wiederum Druckfarbe 9 auf der Vorderseite 3 aufgebracht.
Die Figuren 6c und 6d zeigen einen Schnitt durch das Substrat 2 der Fig. 6a, wobei die Fig. 6c einen Schnitt zeigt, der in einem Bereich 18 liegt, die Fig. 6d einen Schnitt in einem Bereich 19. In der Fig. 6c liegt der Faden 17 unterhalb der Oberfläche der Vorderseite 3, weshalb hier einer der nicht sichtbaren Abschnitte 21 liegt. Im Bereich 19 hingegen liegt gemäß Fig. 6d der Fensterfaden 17 an der Oberfläche der Vorderseite 3, so dass ein sichtbarer Abschnitt 21 gebildet ist.
Fig. 7 zeigt die Draufsicht auf die Vorderseite 3 nach der Einstrahlung der Laserstrahlung von der Rückseite 4 aus. In den Bereichen 18 mit hoher Opazität ist die Druckfarbe 9 nicht ablatiert, es liegt ein Bereich 16 wie in Fig. 5c vor. In den Bereichen 19 ist die Druckfarbe 9 hingegen ablatiert, es liegt ein Bereich 14 im Sinne der Fig. 2 vor.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung, bei der die Laserstrahlung keine Ablation, sondern eine dazu inverse Modifikation, z. B. durch Entwicklung thermo- chromer Effektpigmente, bewirkt. Die Bereiche 14 und 16 sind hier exakt ver- tauscht.
Grundsätzlich ist es für das Druckverfahren nicht wesentlich, ob die Druckfarbe 9 auf die Vorderseite oder Rückseite des Substrats aufgebracht wird. Entscheidend ist lediglich, dass das Substrat 2 von derjenigen Seite aus mit der Strahlung durchstrahlt wird, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher die Druckfarbe 9 angeordnet ist. Selbstverständlich kann in allen Ausführungsbeispielen die Druckfarbe auf der Rückseite vorgesehen und die Strahlung von der Vorderseite eingekoppelt werden.
B e zu gs z ei c he nl i ste
Sicherheitselement
Substrat
Vorderseite
Rückseite
Wasserzeichen
,7,8 Bereich
Druckfarbe
0 Laserstrahl
0a, 10b Position
1 Wasserzeichenfarbe
2 Transluzenzerhöhung
3 Beschichtung
4, 15, 16 Bereich
7 Fensterfaden
8, 19 Bereich
0,21 Abschnitt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselementes (1), wobei
ein Substrat (2) bereitgestellt wird, das eine Vorder- sowie eine Rück- seite (3, 4) hat, zumindest für bestimmte Strahlung (10) transluzent ist und ein Wasserzeichen (5) aufweist, welches die Opazität des Substrates (2) moduliert,
auf die Vorderseite (3) ein Druckelement (9) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- auf der Vorderseite (3) das Druckelement (9) das Wasserzeichen (5) zumindest teilweise überdeckt,
das Druckelement (9) mittels der bestimmten Strahlung (10) modifizierbar ist, und
das Substrat (2) von der Rückseite (4) mit der bestimmten Strahlung (10) durchstrahlt wird, wobei das Wasserzeichen (5) bezüglich der
Modifikation des Druckelementes (9) als Maske verwendet wird und das Druckelement (9) im Passer zum Wasserzeichen (5) modifiziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserzeichen (5) des bereitgestellten Substrates (2) die Opazität des Substrates (2) durch Modulation einer Dicke des Substrates (2) moduliert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserzeichen (5) des bereitgestellten Substrates (2) eine Färbung aufweist, welche die Opazität des Substrates (2) moduliert.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Strahlung (10) das Druckelement (9) zur Modifikation ablatiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abla- tion das Druckelement (9) mit einer die bestimmte Strahlung (10) absorbierenden Beimengung, z. B. Ruß, versehen wird.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Druckelement eine Druckfarbe (9) ist und insbesondere eine oder mehrere der folgenden Stoffe aufweist: eine optisch variable Farbe, eine magnetisch orientierbare, optisch variable Farbe, eine metallische Farbe, eine im nicht sichtbaren Spektralbereich wirksame Farbe.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement eine Beschichtung, Transferfolie, Laminierfolie und/ oder einen Fensterfaden umfasst.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Druckelement (9) zusätzlich Stoffe aufweist, die mittels der bestimmten Strahlung (10) nicht modifizierbar oder ablatierbar sind und die Strahlung im visuellen, infraroten und/ oder ultravioletten Wellenlängenbereich absorbieren.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Strahlung in Form aufgebracht wird, indem ein Strahlbündel, insbesondere ein Laserstrahl (10), über die Rückseite (4) geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Verwendung des Wasserzeichens (5) als Maske während des Markierens auch eine Intensität der bestimmten Strahlung (10) variiert wird, um eine zusätzliche Strukturierung der Modifikation des Druckelementes (9) zu be- wirken.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückseite (4) eine zusätzliche Maskierung aufgebracht wird, welche die bestimmte Strahlung (10) abschwächt oder absorbiert.
12. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (9) mittels der bestimmten Strahlung (10) so modifiziert wird, dass es eine Hell/ Dunkel-Kontraststruktur erhält, und dass ausschließlich eine zusätzliche Schicht aufgebracht wird, deren visueller Eindruck von der Helligkeit des modifizierten Druckelementes (9) abhängt, welches den Hintergrund der zusätzlichen Schicht bildet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Schicht eine optisch variable Schicht, insbesondere eine Flüssigkris- tallschicht, aufgebracht wird, die vor dunklem Hintergrund einen anderen Farbeindruck vermittelt, als vor hellem Hintergrund.
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