WO2014108329A1 - Verfahren zum herstellen einer endlosen papierbahn und vorrichtung zur durchführung desselben - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer endlosen papierbahn und vorrichtung zur durchführung desselben Download PDF

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WO2014108329A1
WO2014108329A1 PCT/EP2014/000020 EP2014000020W WO2014108329A1 WO 2014108329 A1 WO2014108329 A1 WO 2014108329A1 EP 2014000020 W EP2014000020 W EP 2014000020W WO 2014108329 A1 WO2014108329 A1 WO 2014108329A1
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Peter OSENSTÄTTER
Peter Riedl
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/78—Controlling or regulating not limited to any particular process or apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an endless paper web provided with at least one film and to an apparatus for carrying out such a method.
  • the object of the invention is to specify a production method of the type mentioned above, in which the registered application of the film can be carried out with higher accuracy.
  • the through openings each having exactly one straight edge perpendicular to the longitudinal direction of the continuous paper web (i.e., perpendicular to the web direction of the web);
  • a transport device for transporting the endless paper web; a first detecting means for detecting the positions of two or more watermark marks on the endless paper web; a first evaluation device for determining the brand positions with lower position deviations;
  • third detecting means for detecting the positions of the straight edges contained in the generated through holes
  • a device for applying the film with security features to be applied to the paper web to the paper web using the detected positions of the straight edges contained in the generated through openings
  • the third detecting means for detecting the positions of the straight edges contained in the generated through-holes comprises a contrast sensor or a transilluminating sensor.
  • the marking device comprises an inkjet printer or a laser pen.
  • the identification marks can be generated in step d) by a touching method. In an advantageous variant of the invention, however, the identification marks are generated in step d) with a non-contact method. In particular, it has proven useful to apply the identification marks in step d) in the inkjet process, wherein due to the finite time of flight of the ink droplets from the print head to the paper web advantageously an ink flight time compensation is performed.
  • inkjet-applied markers are very compact devices that can be easily integrated into existing equipment.
  • a colored tag after cross cutting, can not interfere with the stacking of the individual sheets of paper or cause the holes to get caught.
  • the identification marks are generated in step d) by laser marking.
  • laser-sensitive feature substances can already be introduced into the paper in step a).
  • laser-sensitive feature substances can also be applied to the paper web after papermaking.
  • Suitable laser-sensitive feature substances are a multiplicity of substances known per se to the person skilled in the art, such as T1O2, soot particles or infrared absorbers.
  • the laser-sensitive feature substances are locally modified, for example dyed and preferably blackened, and thereby form a machine-detectable identification mark.
  • marking marks are simultaneously generated on the front and back of the paper web in step d) by laser marking.
  • the identification marks are produced in step d) using any printing method, in particular in rotary flexographic printing, rotary offset printing, rotary screen printing or gravure printing.
  • step d dark or even black identification marks are advantageously generated in step d), which can be recognized particularly easily and reliably by sensors.
  • the colored identification marks can also be produced with dyes that are not visible in the visible spectral range or only after excitation, such as IR or UV dyes or luminescent dyes.
  • step e) the positions of the generated identification marks are detected and in the subsequent step f) at least one through opening is produced in each of the paper sheets using the detected positions of the identification marks, the through openings being exactly one, perpendicular to the longitudinal direction of the endless ones Paper web arranged straight edge (which is also referred to below as "window sill").
  • the through hole created in the paper web will also be referred to as "window” hereinafter.
  • step g) the positions of the straight edges contained in the generated, continuous openings are detected and in the subsequent step h), the paper web is provided with at least one film (or film element) with security features to be applied to the paper web at each of the paper sheets using the detected positions of the straight edges contained in the generated through holes.
  • the film may in particular be a security thread, a security strip or a label-like film element or patch.
  • the film can in particular be applied to the paper web so that it closes the through opening on one side.
  • a so-called insertion area in which a scanning sensor is active, is located above the straight edge to be sensed in the direction of travel of the paper sheet.
  • the scanning sensor detects the straight edge and gives feedback to the register control for register-accurate application of the film.
  • the register-accurate application of the film can be done in particular by the fact that - From the detected positions of the straight edges, the current length of a paper sheet is determined and
  • a contrast sensor or transmitted light sensor can be provided as the scanning sensor.
  • a contrast sensor or transmitted light sensor can be provided as the scanning sensor.
  • the through openings can be produced, for example, by a (in particular rotary) punch or by a laser cutter. This creates sharp edges that can provide a more accurate signal to drive further processing than printed marks.
  • the straight edge contained in the continuous opening and arranged perpendicularly to the longitudinal direction of the endless paper web is delimited by two edges which adjoin the straight edge at right angles.
  • the two edges adjoining the straight edge at right angles are therefore arranged parallel to the longitudinal direction of the endless paper web.
  • the through-opening can thus in particular have the form of a shield with a semicircularly rounded tip which resembles a "U" (the window in this case resembles the so-called Spanish, Portuguese or Flemish shield).
  • the tip does not necessarily have to be rounded in a semicircle, that is, the through opening can also approximate the shape of a triangle (in this case the window is similar to the so-called old French shield, see Fig. 2).
  • the invention also relates to a device for carrying out the described method, with
  • a transport device for transporting the endless paper web; a first detecting means for detecting the positions of two or more watermark marks on the endless paper web; a first evaluation device for determining the brand positions with lower position deviations;
  • a marking device for generating the colored identification marks at the determined mark positions of the paper web
  • third detecting means for detecting the positions of the straight edges contained in the generated through holes
  • the sensor means comprises an inkjet printer or a laser writer.
  • a laser source is advantageously an infrared laser in the wavelength range of 0.8 ⁇ to 3 ⁇ , in particular a Nd: Y AG laser or a Nd: YV0 4 laser, or even a C0 2 laser with a wavelength of 10.6 ⁇ used.
  • 1 shows an endless paper web, which is subdivided into a plurality of equal, extending transversely to the endless longitudinal direction paper sheets,
  • FIG. 1 shows an endless paper web 10, which is subdivided into a plurality of identical paper sheets 12 n- i, 12 n , 12 n + i extending transversely to the endless longitudinal direction 18.
  • the boundary lines 14 of the individual paper sheets 12 are imaginary lines, which are shown in FIG. 1 for illustration, but are not present on the paper web as visible marking lines.
  • the watermark marks 20 were introduced in each paper sheet 12 for the control of further processing steps.
  • the introduction of such watermark marks 20 is very easy and inexpensive possible in papermaking.
  • the watermark marks 20 are subject to a relatively large positional tolerance, so that certain position deviations exist between the positions of the watermark marks 20 of the same paper sheets 12.
  • the mentioned positional tolerance of the watermark marks 20 then means that the distance values Xn-i, Xn, Xn + i, etc. have a relatively large fluctuation.
  • the positions of two or more watermark marks 20 are detected on the endless paper web 10, and mark positions having smaller positional deviations than the watermark marks 20 are calculated.
  • Such a determination of brand positions with smaller position deviations can be done, for example, by averaging the detected positions. Since banknote paper is typically made by a rotary screen technique, the position of a watermark 20 is repeated approximately with each screen circumference. Therefore, the determination becomes more accurate
  • brand positions are averaged over a multiple of watermark marks 20 per screen circumference.
  • about m watermark marks 20 come to a screen circumference and it is averaged over three sieve circumferences.
  • a shift register is advantageously used in which the position of a newly acquired watermark mark x n replaces the oldest detected position x n -3m.
  • T ⁇ o 3m are then given brand positions y n with position deviations less than the position deviations of the watermark marks 20, since their random positional fluctuations are found out in the calculation.
  • colored identification marks 22 which are used as control marks for the further application steps and which due to their smaller position deviations improve the positional accuracy of the subsequent application steps, are then produced by a contactless method.
  • the inkjet method has proven particularly useful.
  • a generally black marking mark 22 applied by means of an inkjet printer can be easily detected by a sensor by machine.
  • inkjet printers have a very compact design and can therefore be easily integrated into existing systems.
  • no extraction of smoke or accumulating snippets is required.
  • an applied colored marker may not interfere with the stacking of the paper sheets 12 or cause the through holes to get caught.
  • the print head of an inkjet printer has a certain distance from the paper web 10, due to the rapid movement of the paper web 10, the time of flight of the ink droplets as a function of the web speed during printing is taken into account.
  • the colored identification marks 22 are formed by a laser mark.
  • laser-sensitive feature substances can already be introduced into the paper during papermaking, or laser-sensitive feature substances can be applied to the paper web after papermaking.
  • Suitable laser-sensitive feature substances are, for example, TiO 2 , soot particles or infrared absorbers.
  • the laser-sensitive feature substances are locally modified, for example colored or blackened.
  • a particular advantage of this variant of the invention is that the laser radiation can pass through the paper web / so that in one step at the same time on the front and back of the paper identification marks can be generated.
  • the identification marks on the front and back are perfectly matched to each other and allow a highly accurate alignment of subsequent processing steps on both the marks on the front and on the marks on the back.
  • the imprinting of the identification marks 22 takes place in one operation with the imprinting of a printing feature.
  • the tags 22 may be integrated into the print tool so that they are perfectly matched to the print image of the print feature.
  • an identification mark can be integrated in the rotary screen in the printing screen. The subsequent applications controlled on the identification mark generated during the printing step then have a very good registration with the print images of the printing step.
  • the positions of the generated indicia marks 22 are advantageously detected, and the paper web 10 is provided with at least one through opening using the detected positions of the indicia marks in each of the paper sheets.
  • This can be achieved by means of a rigid tool, such as a rotatable tool.
  • tive punch or be accomplished by means of a flexible tool, such as a laser cutting machine.
  • FIG. 2 shows a single paper sheet 12 of the paper web 10 with watermark 20 and identification mark 22.
  • Each paper sheet 12 carries a plurality of individual bumps 16, which in the exemplary embodiment correspond to the later cut banknotes.
  • the nominal length of a single sheet of paper 12 is denoted by Ls.
  • the individual benefits 16 are after the paper production in the other
  • the first security feature is a continuous opening 30 produced by means of laser radiation or punching, which is formed in the paper sheet 12.
  • the opening 30 has exactly one perpendicular to the web running direction 18 of the endless paper web arranged straight edge.
  • the second security feature is a security feature applied with a rigid tool, in the exemplary embodiment a film feature present on an endless film strip 32, which is applied to the paper sheet 12 together with the film strip 32. If the film features and the through openings 30 have their desired positions shown in FIG. 2, they complement each other without offset to the overall feature 34.
  • the positions of the straight edges contained in the continuous openings 30 are detected and the current length of a paper sheet 12 is calculated from the detected positions of the straight edges. Then, a film strip 32 is stretched with the applied to the paper web 10 film features according to the current sheet length and applied to the paper web 10.
  • Fig. 3 shows a single-use 16 of a paper sheet, which is provided with a through hole 30.
  • the opening 30 contains exactly one perpendicular to the web running direction 18 of the endless paper web arranged straight edge 50, which is scanned by a contrast sensor or transmitted light sensor.
  • Reference numeral 60 denotes the fade-in area in which the scanning sensor (e.g., a contrast sensor) is active.
  • the scanning sensor detects the straight edge 50 and provides feedback to the register control for registration of the film.
  • the register-accurate application of the film can in particular be effected by determining the actual length of a paper sheet from the detected positions of the straight edges 50 and stretching a film 32 with security features to be applied to the paper web according to the current sheet length and applying it to the paper web.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer endlosen Papierbahn für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten, mit den Verfahrensschritten: • a) Erzeugen einer endlosen Papierbahn auf einer Rundsiebmaschine, wobei die Papierbahn in eine Mehrzahl gleicher, sich quer zu der endlosen Längsrichtung erstreckende Papierbögen unterteilt ist, und Versehen zumindest eines Papierbogens je Siebumfang des Rundsiebs mit zumindest einer Wasserzeichenmarke für die Steuerung weiterer Bearbeitungsschritte, wobei zwischen den Positionen der Wasserzeichenmarken der Papierbögen gewisse Positionsabweichungen bestehen, • b) Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn, • c) Bestimmen von Markenpositionen mit geringeren Positionsabweichungen als die Positionsabweichungen der erfassten Wasserzeichenmarken, • d) Erzeugen von farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn, • e) Erfassen der Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, • f) Versehen der Papierbahn mit zumindest einer durchgehenden Öffnung in jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchgehenden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen, • g) Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten, und • h) Versehen der Papierbahn mit zumindest einer Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen an jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten.

Description

Verfahren zum Herstellen einer endlosen Papierbahn und
Vorrichtung zur Durchführung desselben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer endlosen, mit zumindest einer Folie versehenen Papierbahn und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der Herstellung von endlosen Papierbahnen für Sicherheits- und Wert- dokumente, die mit Folien bzw. Folienelementen wie Sicherheitsfäden, Sicherheitsstreifen oder etikettenartigen Folienelementen bzw. Patches versehen sind, erfolgt die registrierte Aufbringung der Folien häufig auf Basis des sensorischen Abtastens einer auf der Papierbahn aufgebrachten Druckmarke. Die registergenaue Applikation der Folie kann allerdings durch Ver- schmutzungen oder weitere Markierungen auf der Papierbahn beeinträchtigt werden.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die re- gistrierte Aufbringung der Folie mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Er- findung sind Gegenstand der Unter ansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen einer endlosen Papierbahn für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten, mit den Verfahrensschritten: Erzeugen einer endlosen Papierbann auf einer Rundsiebmaschine, wobei die Papierbahn in eine Mehrzahl gleicher, sich quer zu der endlosen Längsrichtung erstreckende Papierbögen unterteilt ist, und Versehen zumindest eines Papierbogens je Siebumfang des Rundsiebs mit zumindest einer Wasserzeichenmarke für die Steuerung weiterer Bearbeitungsschritte, wobei zwischen den Positionen der Wasserzeichenmarken der Papierbögen gewisse Positionsabweichungen bestehen;
Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn;
Bestimmen von Markenpositionen mit geringeren Positionsabweichungen als die Positionsabweichungen der erfassten Wasserzeichenmarken;
Erzeugen von farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn;
Erfassen der Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken;
Versehen der Papierbahn mit zumindest einer durchgehenden Öffnung in jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchgehenden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn (d.h. senkrecht zur Bahnlaufrichrung der Papierbahn) angeordnete gerade Kante aufweisen;
Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten; und
Versehen der Papierbahn mit zumindest einer Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen an jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten. 2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, wobei die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) mit einem berührungslosen Verfahren erzeugt werden. 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 2, wobei die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) im Inkjet- Verfahren erzeugt werden. Weiterhin wird bevorzugt, dass dabei eine Tintenflugzeitkompensation durchgeführt wird. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 2, wobei die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) durch Laserkennzeichnung erzeugt werden, wobei vorzugsweise in Schritt a) lasersensitive Merkmalsstoffe in das Papier eingebracht werden oder nach der Papierherstellung lasersensitive Merk- rnalsstoffe auf die Papierbahn aufgebracht werden.
5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 4, wobei in Schritt d) durch Laserkennzeichnung gleichzeitig auf der Vorderseite und Rückseite der Papierbahn Kennzeichnungsmarken erzeugt werden. 6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, wobei die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) mit einem Druckverfahren, insbesondere im rotativen Flexodruck, rotativen Offsetdruck oder rotativen Siebdruck erzeugt werden. 7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach wenigstens einem der Absätze 1 bis 6, wobei in Schritt d) dunkle, insbesondere schwarze Kennzeichnungsmarken erzeugt werden. 8. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Absätze 1 bis 7, mit
einer Transporteinrichtung zum Transport der endlosen Papierbahn; einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn; einer ersten Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Markenpositionen mit geringeren Positionsabweichungen;
einer Kennzeichnungseinrichrung zum Erzeugen der farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn;
einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von erzeugten Kennzeichnungsmarken;
einer Einrichtung zum Erzeugen der durchgehenden Öffnungen in der Papierbahn unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchgehenden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen;
einer dritten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten; und
einer Einrichtung zum Aufbringen der Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen auf die Papierbahn unter Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten.
9. (Bevorzugte Ausgestaltung) Vorrichtung nach Absatz 8, wobei die dritte Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten einen Kontrastsensor oder einen Durchlichtsensor umfasst. 10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Vorrichtung nach Absatz 8 oder 9, wobei die Kennzeichnungseinrichtung einen Inkjet-Drucker oder einen Laserschreiber umfasst.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß genügt es, einen Papierbogen je Siebumfang des Rundsiebs der Papiermaschine mit einer Wasserzeichenmarke zu versehen. Es können jedoch selbstverständlich je Siebumfang auch mehrere oder sogar alle Papierbögen mit Wasserzeichenmarken versehen werden.
Die Kennzeichnungsmarken können in Schritt d) mit einem berührenden Verfahren erzeugt werden. In einer vorteilhaften Erfindungsvariante werden die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) allerdings mit einem berührungslosen Verfahren erzeugt. Insbesondere hat es sich bewährt, die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) im Inkjet- Verfahren aufzubringen, wobei aufgrund der endlichen Flugzeit der Tintentröpfchen vom Druckkopf zur Papierbahn mit Vorteil eine Tintenflugzeitkompensation durchgeführt wird.
Ein besonderer Vorteil von mittels Inkjet- Verfahren aufgebrachten Kennzeichnungsmarken besteht darin, dass keine Absaugung für Rauch oder anfallende Schnipsel, wie es bei einer lasergeschnittenen Marke nötig wäre, erforderlich ist. Darüber hinaus sind Inkjet-Drucker sehr kompakte Geräte, die sich leicht in bestehende Anlagen integrieren lassen. Allgemein kann eine farbige Kennzeichnungsmarke, anders als bei Verwendung eines Lochs als Steuermarke, nach dem Querschneiden das Stapeln der einzelnen Papierbögen nicht behindern oder zu einem Verhaken der Löcher führen. Bei einem weiteren vorteilhaften berührungslosen Verfahren werden die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) durch Laserkennzeichnung erzeugt. Dazu können in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bereits in Schritt a) lasersensitive Merkmalsstoffe in das Papier eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können auch nach der Papierherstellung lasersensitive Merkmalsstoffe auf die Papierbahn aufgebracht werden. Als lasersensitive Merkmalsstoffe kommen dabei eine Vielzahl, dem Fachmann an sich bekannte Stoffe, wie etwa T1O2, Rußpartikel oder Infrarotabsorber in Betracht. Durch Laserbeaufschlagung werden die lasersensitiven Merkmals- Stoffe lokal modifiziert, beispielsweise gefärbt und vorzugsweise geschwärzt, und bilden dadurch eine maschinell erfassbare Kennzeichnungsmarke.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden in Schritt d) durch Laserkenn- Zeichnung gleichzeitig auf der Vorderseite und Rückseite der Papierbahn Kennzeichnungsmarken erzeugt.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante werden die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) mit einem beliebigen Druckverfahren, insbesondere im rotativen Flexodruck, rotativen Offsetdruck, rotativen Siebdruck oder Tiefdruck erzeugt.
In allen Varianten werden in Schritt d) mit Vorteil dunkle oder sogar schwarze Kennzeichnungsmarken erzeugt, die von Sensoren besonders ein- fach und sicher erkannt werden können. Die farbigen Kennzeichnungsmarken können auch mit Farbstoffen erzeugt sein, die im sichtbaren Spektralbereich nicht oder erst nach Anregung sichtbar sind, wie etwa IR- oder UV- Farbstoffe oder auch lumineszierende Farbstoffe. Im Schritt e) werden die Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken erfasst und im nachfolgenden Schritt f) wird in jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der Kennzeichnungsmarken zumindest eine durchgehende Öffnung erzeugt, wobei die durchgehenden Öff- nungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante (die nachstehend auch als„Fenstersims" bezeichnet wird) aufweisen.
Die in der Papierbahn erzeugte durchgehende Öffnung wird nachstehend auch als„Fenster" bezeichnet.
Im Schritt g) werden die Positionen der in den erzeugten, durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten erfasst und im nachfolgenden Schritt h) erfolgt das Versehen der Papierbahn mit zumindest einer Folie (bzw. Foli- enelement) mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen an jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten, durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten. Bei der Folie kann es sich insbesondere um einen Sicherheitsfaden, einen Sicherheitsstreifen oder um ein etikettenartiges Folienelement bzw. Patch handeln. Die Folie kann insbesondere so auf die Papierbahn aufgebracht werden, dass sie die durchgehende Öffnung einseitig verschließt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante befindet sich oberhalb der sensorisch zu erfassenden geraden Kante in Laufrichtung des Papierbogens ein sogenannter Einblendbereich, in dem ein Abtastsensor aktiv ist. Der Abtastsensor erfasst die gerade Kante und gibt Rückmeldung an die Registersteuerung für das registergenaue Aufbringen der Folie. Das registergenaue Aufbringen der Folie kann insbesondere dadurch erfolgen, dass - aus den erfassten Positionen der geraden Kanten die aktuelle Länge eines Papierbogens bestimmt wird und
- eine Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen entsprechend der aktuellen Bogenlänge gedehnt und auf die Papierbahn aufgebracht wird.
Als Abtastsensor kann insbesondere ein Kontrastsensor bzw. Durch- lichtsensor vorgesehen werden. Mittels der oben beschriebenen Einblendtechnik, die einen innerhalb eines bestimmten Einblendbereiches (nachste- hend auch als„Lesefenster" bezeichnet) aktiven Abtastsensor vorsieht, können ungewünschte Störimpulse verhindert werden.
Die durchgehenden Öffnungen können beispielsweise durch eine (insbesondere rotative) Stanze oder durch einen Laserschneider erzeugt werden. Auf diese Weise entstehen scharfe Kanten, die ein genaueres Signal zur Ansteue- rung weiterer Bearbeitungsschritte zur Verfügung stellen können als gedruckte Marken.
Es wird besonders bevorzugt, dass die in der durchgehenden Öffnung ent- haltene, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante von zwei rechtwinklig an die gerade Kante angrenzenden Kanten begrenzt wird. Die zwei rechtwinklig an die gerade Kante angrenzenden Kanten sind also parallel zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnet. Die durchgehende Öffnung kann folglich insbesondere die Form ei- nes Schildes bzw. Wappenschildes mit einer halbkreisförmig abgerundeten Spitze, die einem„U" ähnelt, aufweisen (das Fenster ähnelt in diesem Fall dem sogenannten spanischen, portugiesischen oder flämischen Schild).
Selbstverständlich muss die Spitze nicht unbedingt halbkreisförmig abgerundet sein, d.h. die durchgehende Öffnung kann auch annähernd die Form eines Dreiecks aufweisen (das Fenster ähnelt in diesem Fall dem sogenannten alten, französischen Schild, siehe Fig. 2).
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des be- schriebenen Verfahrens, mit
einer Transporteinrichtung zum Transport der endlosen Papierbahn; einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn; einer ersten Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Markenpositi- onen mit geringeren Positionsabweichungen;
einer Kennzeichnungseinrichtung zum Erzeugen der farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn;
einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von erzeugten Kennzeichnungsmarken;
einer Einrichtung zum Erzeugen der durchgehenden Öffnungen in der Papierbahn unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchgehenden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Pa- pierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen;
einer dritten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten; und
einer Einrichtung zum Aufbringen der Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen auf die Papierbahn unter
Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten. Bevorzugt umfasst die Kermzeichnungseinrichtung einen Inkjet-Drucker oder einen Laserschreiber. Als Laserquelle kommt dabei mit Vorteil ein Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μιη bis 3 μιη, insbesondere ein Nd:Y AG-Laser oder ein Nd:YV04-Laser, oder auch ein C02-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μιη zum Einsatz.
Weiter können die beschriebenen Prinzipien auch bei der Herstellung reiner Polymerbanknoten vorteilhaft zum Einsatz kommen, da dort zwar keine Wasserzeichenmarken vorhanden sind, die Problematik des unter schiedli- chen Einflusses einer abweichenden Bogenlänge auf Verfahren mit starren bzw. flexiblen Werkzeugen jedoch ebenfalls besteht.
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. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Verwendung in der konkret beschriebenen Form beschränkt, sondern können auch untereinander kombiniert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine endlose Papierbahn, die in eine Mehrzahl gleicher, sich quer zu der endlosen Längsrichtung erstreckende Papierbögen unterteilt ist,
Fig. 2 einen einzelnen Papierbogen der Papierbahn der Fig. 1, wobei der Bogen mit durchgehenden Öffnungen versehen ist, die jeweils genau eine senkrecht zur Bahnlaufrichtung der Papierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen; und Fig. 3 einen Einzelnutzen eines Papierbogens, der mit einer durchgehenden Öffnung versehen ist. Die Erfindung wird nun am Beispiel einer endlosen Papierbahn für die Herstellung von Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine endlose Papierbahn 10, die in eine Mehrzahl gleicher, sich quer zu der endlosen Längsrichtung 18 erstreckende Papierbögen 12n-i, 12n, 12n+i unterteilt ist. Die Begrenzungslinien 14 der einzelnen Papierbögen 12 sind gedachte Linien, die in Fig. 1 zur Veranschaulichung eingezeichnet sind, auf der Papierbahn jedoch nicht als sichtbare Markierungslinien vorliegen.
Bei der Erzeugung der Papierbahn 10 wurde in jedem Papierbogen 12 zumindest eine Wasserzeichenmarke 20 für die Steuerung weiterer Bearbei- tungsschritte eingebracht. Das Einbringen solcher Wasserzeichenmarken 20 ist bei der Papierherstellung sehr einfach und kostengünstig möglich. Allerdings unterliegen die Wasserzeichenmarken 20 herstellungsbedingt einer relativ großen Positionstoleranz, so dass zwischen den Positionen der Wasserzeichenmarken 20 gleicher Papierbögen 12 gewisse Positionsabweichun- gen bestehen.
Zur Veranschaulichung sind in Fig. 1 die Wasserzeichenmarken 20 mit ihrem Abstand Xk von der Begrenzungslinie 14 des zugehörigen Papierbogens 12k für k = n, n+1 schematisch eingezeichnet. Die angesprochene Positionsto- leranz der Wasserzeichenmarken 20 bedeutet dann, dass die Abstandswerte Xn-i, Xn, Xn+i, etc. eine relativ große Schwankung aufweisen.
Um die Genauigkeit nachfolgender Applikationsschritte gegenüber der Verwendung der Wasserzeichenmarken 20 als Steuermarken zu verbessern, werden die Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken 20 auf der endlosen Papierbahn 10 erfasst, und es werden Markenpositionen berechnet, die geringere Positionsabweichungen aufweisen als die Wasserzeichenmarken 20.
Eine solche Bestimmung von Markenpositionen mit geringeren Positionsabweichungen kann beispielsweise durch Mittelwertbildung der erfassten Positionen erfolgen. Da Banknotenpapier in der Regel in Rundsiebtechnik herstellt wird, wiederholt sich die Position einer Wasserzeichenmarke 20 annä- hernd mit jedem Siebumfang. Daher wird für die Bestimmung genauerer
Markenpositionen vorteilhaft über ein Vielfaches der Wasserzeichenmarken 20 pro Siebumfang gemittelt. Im Ausführungsbeispiel kommen etwa m Wasserzeichenmarken 20 auf einen Siebumfang und es wird über drei Siebum- fänge gemittelt. Für die Mittelwertbildung wird vorteilhaft ein Schieberegis- ter eingesetzt, bei dem die Position einer neu erfassten Wasserzeichenmarke xn jeweils die älteste erfasste Position xn-3m ersetzt. Durch
3m~' x
T^o 3m sind dann Markenpositionen yn mit geringeren Positionsabweichungen als den Positionsabweichungen der Wasserzeichenmarken 20 gegeben, da sich deren zufällige Positionsschwankungen bei der Berechnung herausmitteln.
An den so berechneten Markenpositionen yn werden nun mit einem berüh- rungslosen Verfahren farbige Kennzeichnungsmarken 22 erzeugt, die als Steuermarken für die weiteren Applikationsschritte verwendet werden und die aufgrund ihrer geringeren Positionsabweichungen die Positionsgenauigkeit der nachfolgenden Applikationsschritte verbessern. Für das Erzeugen solcher farbiger Kennzeichnungsmarken 22 hat sich besonders das Inkjet- Verfahren bewährt. Eine mittels Inkjet-Drucker aufgebrachte, in der Regel schwarze Kennzeichnungsmarke 22 kann gut von ei- nem Sensor maschinell erfasst werden. Darüber weisen Inkjet-Drucker eine sehr kompakte Bauart auf und lassen sich daher gut in bestehende Anlagen integrieren. Beim Aufbringen der Kennzeichnungsmarken 22 mittels Inkjet- Verfahren ist auch keine Absaugung für Rauch oder anfallende Schnipsel erforderlich. Zudem kann eine aufgebrachte farbige Kennzeichnungsmarke anders als eine durchgehende Öffnung nach dem Querschneiden das Stapeln der Papierbögen 12 nicht behindern oder zu einem Verhaken der durchgehenden Öffnungen führen.
Da der Druckkopf eines Inkjet-Druckers einen gewissen Abstand zur Pa- pierbahn 10 aufweist, wird aufgrund der schnellen Bewegung der Papierbahn 10 die Flugzeit der Tintentröpfchen in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit beim Aufdrucken berücksichtigt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die farbigen Kennzeichnungsmarken 22 durch eine Lasermarkierung gebildet. Dazu können beispielsweise bereits bei der Papierherstellung lasersensitive Merkmalsstoffe in das Papier eingebracht werden, oder es können lasersensitive Merkmalsstoffe nach der Papierherstellung auf die Papierbahn aufgebracht werden. Als lasersensitive Merkmalsstoffe kommen beispielsweise Ti02, Rußpartikel oder Infrarotabsorber in Betracht. Durch die Laserbeaufschlagung werden die lasersensitiven Merkmalsstoffe lokal verändert, etwa gefärbt oder geschwärzt. Ein besonderer Vorteil dieser Erfindungsvariante besteht darin, dass die Laserstrahlung durch die Papier bahn hindurchgreifen kann/so dass in einem Arbeitsgang gleichzeitig auf Vorder- und Rückseite der Papierbahn Kennzeichnungsmarken erzeugt werden können. Die Kennzeichnungsmarken auf Vorder- und Rückseite sind perfekt zueinander gepassert und erlauben so eine hochgenaue Ausrichtung nachfolgender Bearbeitungsschritte sowohl auf die Marken der Vorderseite als auch auf die Marken der Rückseite.
Neben den genannten berührungslosen Verfahren zum Aufbringen der Kennzeichnungsmarken 22 kommen grundsätzlich auch andere Druckverfahren wie rotativer Flexodruck, rotativer Offsetdruck oder rotativer Siebdruck in Betracht.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante erfolgt das Aufdrucken der Kenn- zeichnungsmarken 22 in einem Arbeitsgang mit dem Aufdrucken eines Druckmerkmals. In diesem Fall können die Kennzeichnungsmarken 22 in das Druckwerkzeug integriert sein, so dass sie perfekt zum Druckbild des Druckmerkmals gepassert sind. Beispielsweise kann eine Kennzeichnungsmarke beim Rotationssiebdruck im Drucksieb integriert sein. Die auf die beim Druckschritt erzeugte Kennzeichnungsmarke gesteuerten Folgeapplikationen weisen dann eine sehr gute Passerung zu den Druckbildern des Druckschritts auf.
Allgemein werden bei nachfolgenden Applikationen mit Vorteil die Positio- nen der erzeugten Kennzeichnungsmarken 22 erfasst und die Papier bahn 10 wird unter Verwendung der erfassten Positionen der Kennzeichnungsmarken in jedem der Papierbögen mit zumindest einer durchgehenden Öffnung versehen. Dies kann mittels eines starren Werkzeuges, wie etwa einer rota- tiven Stanze, oder mittels eines flexiblen Werkzeuges, wie etwa einer Laserschneideanlage, bewerkstelligt werden.
Figur 2 zeigt einen einzelnen Papierbogen 12 der Papierbahn 10 mit Wasser- zeichenmarke 20 und Kennzeichnungsmarke 22. Jeder Papierbogen 12 trägt eine Mehrzahl von Einzelnutzen 16, die im Ausführungsbeispiel den späteren geschnittenen Banknoten entsprechen. Die Solllänge eines einzelnen Papierbogens 12 ist mit Ls bezeichnet. Die Einzelnutzen 16 werden nach der Papier herstellung bei der weiteren
Bearbeitung der Papierbahn 10 in zwei getrennten Applikationsschritten mit zwei Sicherheitsmerkmalen versehen, die im Sollbild aufeinander ausgerichtet sind und einander zu einem Gesamtmerkmal 34 ergänzen. Bei dem ersten Sicherheitsmerkmal handelt es sich um eine mittels Laserstrahlung oder durch Stanzen erzeugte durchgehende Öffnung 30, die in dem Papierbogen 12 gebildet ist. Die Öffnung 30 weist genau eine senkrecht zur Bahnlaufrichtung 18 der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante auf.
Bei dem zweiten Sicherheitsmerkmal handelt es sich um ein mit einem starren Werkzeug aufgebrachtes Sicherheitsmerkmal, im Ausführungsbeispiel um ein auf einem endlosen Folienstreifen 32 vorliegendes Folienmerkmal, das zusammen mit dem Folienstreifen 32 auf den Papierbogen 12 aufge- bracht wird. Weisen die Folienmerkmale und die durchgehenden Öffnungen 30 ihre in Fig. 2 gezeigten Sollpositionen auf, so ergänzen sie sich ohne Versatz zu dem Gesamtmerkmal 34. Im Ausführungsbeispiel werden zur Aufbringung der Folienmerkmale die Positionen der in den durchgehenden Öffnungen 30 enthaltenen geraden Kanten erfasst und aus den erfassten Positionen der geraden Kanten die aktuelle Länge eines Papierbogens 12 berechnet. Dann wird ein Folienstreifen 32 mit den auf die Papierbahn 10 aufzubringenden Folienmerkmalen entsprechend der aktuellen Bogenlänge gedehnt und auf die Papierbahn 10 aufgebracht.
Der Schritt des Erfassens der Positionen der in den durchgehenden Öffnun- gen 30 enthaltenen geraden Kanten wird anhand der Fig. 3 näher erläutert.
Fig. 3 zeigt einen Einzelnutzen 16 eines Papierbogens, der mit einer durchgehenden Öffnung 30 versehen ist. Die Öffnung 30 enthält genau eine senkrecht zur Bahnlaufrichtung 18 der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante 50, die von einem Kontrastsensor oder Durchlichtsensor abgetastet wird. Die Bezugsnummer 60 bezeichnet den Einblendbereich, in dem der Abtastsensor (z.B. ein Kontrastsensor bzw. Durchlichtsensor) aktiv ist. Der Abtastsensor erfasst die gerade Kante 50 und gibt Rückmeldung an die Registersteuerung für das registergenaue Aufbringen der Folie. Das registerge- naue Aufbringen der Folie kann insbesondere dadurch erfolgen, dass aus den erfassten Positionen der geraden Kanten 50 die aktuelle Länge eines Papierbogens bestimmt wird und eine Folie 32 mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen entsprechend der aktuellen Bogenlänge gedehnt und auf die Papierbahn aufgebracht wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen einer endlosen Papierbahn für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten, mit den Verfahrensschritten: a) Erzeugen einer endlosen Papierbahn auf einer Rundsiebmaschine, wobei die Papierbahn in eine Mehrzahl gleicher, sich quer zu der endlosen Längsrichtung erstreckende Papierbögen unterteilt ist, und Versehen zumindest eines Papierbogens je Siebumfang des Rundsiebs mit zumindest einer Wasserzeichenmarke für die Steuerung weiterer Bearbeitungsschritte, wobei zwischen den Positionen der Wasserzeichenmarken der Papierbögen gewisse Positionsabweichungen bestehen, b) Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn, c) Bestimmen von Markenpositionen mit geringeren Positionsabweichungen als die Positionsabweichungen der erfassten Wasserzei- chenmarken, d) Erzeugen von farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn, e) Erfassen der Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, f) Versehen der Papierbahn mit zumindest einer durchgehenden Öffnung in jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchge- henden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen,
g) Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten, und
Versehen der Papierbahn mit zumindest einer Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen an jedem der Papierbögen unter Verwendung der erfassten Positionen der in den er- zeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) mit einem berührungslosen Verfahren erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) im Inkjet- Verfahren erzeugt werden, vorzugsweise dass dabei eine Tintenflugzeitkompensation durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnungsmarken in Schritt d) durch Laserkennzeichnung erzeugt werden, wobei vorzugsweise in Schritt a) lasersensitive Merkmalsstoffe in das Papier eingebracht werden oder nach der Papierherstellung lasersensitive Merkmalsstoffe auf die Papierbahn aufgebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) durch Laserkennzeichnung gleichzeitig auf der Vorderseite und Rückseite der Papierbahn Kennzeichnungsmarken erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kennzeichnungsmarken in Schritt d) mit einem Druckverfahren, insbesondere im rotativen Flexodruck, rotativen Offsetdruck oder rotativen Sieb- druck erzeugt werden.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) dunkle, insbesondere schwarze Kennzeichnungsmarken erzeugt werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Transporteinrichtung zum Transport der endlosen Papierbahn, einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von zwei oder mehr Wasserzeichenmarken auf der endlosen Papierbahn, einer ersten Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Markenpositi- onen mit geringeren Positionsabweichungen, einer Kennzeichnungseinrichtung zum Erzeugen der farbigen Kennzeichnungsmarken an den bestimmten Markenpositionen der Papierbahn, einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen von erzeugten Kennzeichnungsmarken, einer Einrichtung zum Erzeugen der durchgehenden Öffnungen in der Papierbahn unter Verwendung der erfassten Positionen der erzeugten Kennzeichnungsmarken, wobei die durchgehenden Öffnungen jeweils genau eine, senkrecht zur Längsrichtung der endlosen Papierbahn angeordnete gerade Kante aufweisen, einer dritten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten, einer Einrichtung zum Aufbringen der Folie mit auf die Papierbahn aufzubringenden Sicherheitsmerkmalen auf die Papierbahn unter Verwendung der erfassten Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Positionen der in den erzeugten durchgehenden Öffnungen enthaltenen geraden Kanten einen Kontrastsensor oder einen Durchlichtsensor umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnungseinrichtung einen Inkjet-Drucker oder einen Laserschreiber umfasst.
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