專利名稱：具有安全單元的數(shù)據(jù)載體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)載體，特別是有價文件，如鈔票、識別卡等等，這些有價文件具有展示印刷圖像的安全單元和至少與印刷圖像部分重疊的激光標(biāo)識。本發(fā)明還涉及一種用于制造這種數(shù)據(jù)載體的方法，一種用于制造具有兩個壓印(imprint)的印刷圖像安全單元的數(shù)據(jù)載體的方法，以及一種在紙張或卷軸上制造多個單獨凸起(ups)的數(shù)據(jù)載體的方法。
數(shù)據(jù)載體在本發(fā)明的含義中尤其包括安全或有價文件，如鈔票、護(hù)照、識別文件、支票、股票、證書、郵票、憑證、飛機票等，以及標(biāo)簽、印章、包裝及用于產(chǎn)品保護(hù)的其它元素。在后面的敘述中，術(shù)語“數(shù)據(jù)載體”包括所有這種文件和產(chǎn)品保護(hù)的含義。
識別卡，如信用卡或個人身份證，通過激光雕刻的方法使之長久地個人化。在通過激光雕刻使其個人化時，通過以所需標(biāo)識的形式適當(dāng)引導(dǎo)激光束可使基底材料的光學(xué)屬性產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的改變。與傳統(tǒng)的個人化方法，例如已知的編號方法相比，這種激光標(biāo)識使得將個人化的數(shù)據(jù)載體與安全單元相結(jié)合并將它們更加自由地與印刷圖像成為一體變得可行。
背景技術(shù)：
從公開號為US-A-4 234 214的文獻(xiàn)中可知鈔票具有由字母和數(shù)字組合而成的可讀碼，其包括用于唯一標(biāo)識鈔票的序列號?？勺x碼在鈔票上的第一位置以正形式而在第二位置以負(fù)形式應(yīng)用多色背景。這里可通過以恰當(dāng)控制的激光束除去以前施加的墨水層產(chǎn)生負(fù)形式的碼。
因此，當(dāng)激光標(biāo)識先前就施加到印刷層時，印刷機使用與標(biāo)準(zhǔn)印刷方法之間的相同的紙路徑記錄(register)這里發(fā)生的相同幅度的變化。記錄變化產(chǎn)生于，例如，由于制造印刷材料、印版和印刷絲網(wǎng)(printing screen)中的生產(chǎn)公差，由于當(dāng)機器在不同印刷方法之間改變時從預(yù)印刷基底的邊緣開始的印刷區(qū)域的間隔變化，所述印刷方法如絲網(wǎng)印刷、同步印刷、凹版印刷和編號印刷，或因為印刷過程中基底和板尺寸的改變，所述印刷過程如滾動步驟或相關(guān)的工作步驟，如干燥步驟。在一些不能令人滿意的情況下，記錄的變化可達(dá)+/-3.5mm。通常在安全印刷中，可預(yù)期背景和凹版印刷之間的變化為+/-1.5mm，在背景和絲網(wǎng)印刷之間的變化為+/-2mm。至于背景印刷可使用箔單元使變化為+/-1.5mm。
這樣的記錄變化首先明顯地存在于圓的或彎曲的印刷單元中，這些印刷單元沿著同心的路徑或沿彎曲的路徑被標(biāo)識出來。
綜上所述，本發(fā)明的目的是提供詳細(xì)說明一種上述的數(shù)據(jù)載體，以及一種制造方法，并克服了背景技術(shù)中的缺點。特別是，本發(fā)明希望避免兩個印刷圖像或印刷圖像與激光標(biāo)識之間的記錄變化，或當(dāng)視覺觀察時使變化在很大程度上不可見。

發(fā)明內(nèi)容
該目的通過具有主權(quán)利要求的特征的數(shù)據(jù)載體得以解決。在并列權(quán)利要求中詳細(xì)說明一種其制造方法，一種具有兩個壓印的印刷圖像的安全單元的數(shù)據(jù)載體的制造方法，及一種在紙張或滾軸上制造多個單獨凸起的數(shù)據(jù)載體的方法。對本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)記錄在從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通用數(shù)據(jù)載體的安全單元顯示出至少與印刷圖像部分重疊，通過激光束的作用修改以激光標(biāo)識記錄的激光修改區(qū)域以及在其與印刷圖像重疊的區(qū)域內(nèi)的印刷圖像的視覺呈現(xiàn)。
在這方面，本發(fā)明基于的思想是，允許記錄印刷圖像與激光標(biāo)識之間的變化，以及在用激光標(biāo)識記錄的子區(qū)域中修改視覺呈現(xiàn)的印刷圖像，如印刷圖像與對于觀察者而言退到背景中的激光標(biāo)識之間的記錄變化，而不是激光標(biāo)識與主導(dǎo)安全單元的光學(xué)呈現(xiàn)的修改區(qū)域之間的(優(yōu)選)記錄。
這里，在一個優(yōu)選的實施例中，假設(shè)激光修改區(qū)域形成環(huán)繞印刷圖像邊沿的預(yù)定寬度的輪廓。激光修改區(qū)域的特征維度，特別是所環(huán)繞輪廓的預(yù)定寬度，可以與印刷圖像和激光標(biāo)識之間的記錄變化的尺寸方便地匹配，從而可以補償所有典型發(fā)生的記錄變化。
可以例如在絲網(wǎng)印刷、平版印刷、間接浮雕印刷、浮雕印刷、數(shù)字印刷、或噴墨印刷或浮雕凹版印刷中執(zhí)行安全單元的印刷圖像。當(dāng)然也可使用組合印刷方法。
可以使用任何印刷墨水作為印刷墨水，但是采用效果較好的墨水，由于其物理特性使得印刷圖像得到額外的偽造保護(hù)，并使印刷圖像難以仿造。特別是，壓印效果層可以包括金屬、金屬墨水或包含干涉層色素的墨水，并可以是青銅色、紫銅色、銀白色或金色。
表現(xiàn)出激光輻射吸收的混合物組分和激光輻射透射的混合物組分的墨水混合物也可用作印刷墨水。由于激光引發(fā)的墨水混合物的光學(xué)屬性的不可逆轉(zhuǎn)的變化，使印刷圖像的激光標(biāo)識變得顯而易見。實際上，在激光的輻射作用下，吸收的混合物組分可被漂白、蒸發(fā)，從而改變了其反射屬性或通過化學(xué)反應(yīng)變成了具有其他光學(xué)屬性的材料。
特別是，例如，光學(xué)可變液晶顏料適合做激光輻射透射的混合物組分，而對于激光輻射吸收的混合物組分而言通常是光學(xué)可變干擾層顏料。其光學(xué)屬性改變后不可恢復(fù)的其它墨水組分，如凹版墨水、金屬效果墨水、金屬顏料、冷光墨水或冷光顏料、光澤顏料或熱敏墨水也可用作吸收的混合物組分。
印刷圖像還可由多層堆疊的墨水層構(gòu)成，至少有一個墨水層是激光輻射吸收的或包含吸收的組分。采用這種方式，可將印刷圖像的可視設(shè)計與對于激光束吸收的需求分開。
基于激光燒刻(inscription)方法，可使吸收的墨水層上布置的多個層與所述墨水層一起被除去。在印刷圖像中，例如，液晶層可設(shè)置在紅外吸收印刷層之上。在暴露于激光的位置處，紅外透射液晶層接著與紅外吸收背景層一起被除去。
印刷圖像也可在熱敏墨水層之上包含液晶層，在暴露于激光的位置處熱敏墨水層被不可逆轉(zhuǎn)地變?yōu)楹谏?，使得在光學(xué)可變印刷圖像中產(chǎn)生明顯可視的黑色標(biāo)記。
在一個特定的實施例中，將印刷圖像設(shè)計為橢圓形或圓形，特別是與硬幣相似的形狀。該印刷圖像設(shè)計優(yōu)選與金屬效果印刷墨水、箔片元素或浮雕效果相結(jié)合。通過例如中心肖像類似物或圖案或環(huán)繞其邊緣寫上文字或數(shù)字，以呈現(xiàn)和增強硬幣特征，適于激光標(biāo)識。
在另一方面，如有利的實施例那樣，印刷圖像形成圖案，特別是線狀圖案，如由規(guī)則相交線構(gòu)成的Guilloché圖案。也可以使用例如通常專用于安全印刷中的其它精美結(jié)構(gòu)的圖案。
全單元的激光標(biāo)識可設(shè)計為圖案、符號或編碼的形式。特別是，該標(biāo)識可由字母數(shù)字符號構(gòu)成，如通常用于有價文件的序列號，或組成條形碼，即，圖案序列由通常表示二進(jìn)制字符串的條和空白構(gòu)成。也可使用提供相當(dāng)高密度記錄的二維碼。此外，激光標(biāo)識可包括能夠?qū)嶋H分布的任何符號或圖像，而不限制于數(shù)據(jù)載體的表面上。
在激光標(biāo)識或激光修改區(qū)域中，可采用不同的激光參數(shù)獲得不同的效果或不同的亮度效果。如，可通過聚焦激光束來改變標(biāo)識線的線寬度或柵格標(biāo)識的點尺寸。可通過在掃描頭的前端內(nèi)機動化光束擴展、或通過液體透鏡以必須的高速度來改變聚焦。通過不同的激光輸出，可以在緊接著完全除去墨水的區(qū)域之處得到半透明的區(qū)域。利用合適的激光輸出，有可能在基底形成泡沫，這能夠?qū)е赂黠@的觸感。在脈沖模式中可以改變激光的調(diào)制頻率或脈沖序列。
如上所述，通過激光束的作用還在印刷圖像與激光標(biāo)識之間的重疊區(qū)域中有利地修改印刷圖像的可視特征。在至少一個激光標(biāo)識和激光修改區(qū)域與印刷圖像的重疊區(qū)域中，印刷圖像的印刷墨水可通過激光束的作用部分或全部地除去。部分除去可在印刷圖像上產(chǎn)生例如高亮、漂白或半透明區(qū)域，利用減少的墨水層厚度。部分除去也可在于引入精美雕刻的圖案，其圍繞印刷圖像形成例如裝飾性邊緣。類似地，在至少一個重疊區(qū)域內(nèi)印刷圖像的光學(xué)屬性能夠發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變。
在安全單元的一個有利的實施例中，激光修改區(qū)與印刷圖像的重疊區(qū)外面的數(shù)據(jù)載體沒有視覺上的改變。因此激光修改的效果被限制在印刷圖像區(qū)中。可選地，可將用于修改的激光參數(shù)設(shè)置成使得在激光修改區(qū)與印刷圖像的重疊區(qū)外面，具有浮雕結(jié)構(gòu)的有形標(biāo)識在數(shù)據(jù)載體中產(chǎn)生。
在本發(fā)明的開發(fā)中，在印刷圖像下面提供一個墨水層，特別是安全墨水層，其通過激光束的作用活化或減活地曝光于至少一個重疊區(qū)域中。對于安全墨水層，例如，可以使用上部變化(up-conversion)材料、磷光、熒光或其它冷光物質(zhì)、磁性墨水、熱發(fā)光或場致發(fā)光的墨水，以及在可視光譜范圍之外吸收的墨水。采用這種方式，可以將機器可讀的特征與激光標(biāo)識或激光修改一起引入。此外，在安全墨水的幫助下，可以檢查安全單元是否是激光標(biāo)識的。
本發(fā)明還包括一種具有安全單元的數(shù)據(jù)載體的制造方法，其中a)在數(shù)據(jù)載體基底上壓印一印刷圖像，b)通過激光束的作用產(chǎn)生至少部分與印刷圖像重疊的激光標(biāo)識，和c)在記錄激光標(biāo)識中通過激光束的作用，產(chǎn)生至少部分與印刷圖像重疊的激光修改區(qū)，而在激光修改區(qū)與印刷圖像的重疊區(qū)內(nèi)，印刷圖像的可視外觀被修改。
激光修改區(qū)以圍繞印刷圖像邊緣的預(yù)定寬度的環(huán)繞輪廓的形式優(yōu)選產(chǎn)生。依據(jù)該方法有利的實施例，在步驟b)中產(chǎn)生激光標(biāo)識，其在印刷圖像與激光標(biāo)識之間具有一定的記錄變化，在步驟c)中產(chǎn)生激光修改區(qū)，其具有與記錄變化的大小相匹配的特征維度，特別是與記錄變化的大小相匹配的環(huán)繞輪廓的預(yù)定寬度。
使用相同的激光標(biāo)記器，采用相同的操作方法可以有利地產(chǎn)生激光標(biāo)識和激光修改區(qū)，從而使它們相互之間處于完美記錄的狀態(tài)。
可以以任何順序產(chǎn)生激光標(biāo)識和激光修改區(qū)。然而，在一些實施例中，先產(chǎn)生激光修改區(qū)、然后在激光修改區(qū)內(nèi)的至少部分上形成激光標(biāo)識是有利的。
可以在紙張或滾軸上的數(shù)據(jù)載體的多個單獨的凸起上優(yōu)選產(chǎn)生激光標(biāo)識與激光修改區(qū)。本發(fā)明進(jìn)一步包括一種具有安全單元的數(shù)據(jù)載體的制造方法，其中a)在數(shù)據(jù)載體基底上壓印第一印刷圖像，b)在數(shù)據(jù)載體基底上壓印第二印刷圖像，兩個印刷圖像呈現(xiàn)出一定的記錄變化，和c)通過激光束的作用，產(chǎn)生至少部分與兩個印刷圖像相重疊的激光修改區(qū)，在激光修改區(qū)與印刷圖像的重疊區(qū)中修改各印刷圖像的可視外觀。
這里，在步驟c)中有利地產(chǎn)生具有與記錄變化大小相匹配的形狀和大小的激光修改區(qū)。
在本發(fā)明的內(nèi)涵中，可以采用任何適當(dāng)?shù)挠∷⒎椒óa(chǎn)生第一或第二印刷圖像，尤其是利用如上所述的那些印刷方法，“印刷圖像”的含義還包括優(yōu)選以非墨水凹版印刷方式產(chǎn)生的浮雕圖案。
在另一方面中，本發(fā)明包括在紙張或滾軸上數(shù)據(jù)載體的多個單獨凸起的制造方法，其中a)在紙張或滾軸上壓印完整的印刷圖像，其包括具有多個單獨凸起的印刷圖像，b)檢測紙張或滾軸上的印刷圖像的位置，和c)基于檢測出來的印刷圖像位置，通過激光束的作用，在單獨的凸起上產(chǎn)生激光標(biāo)識。
在本方法的一個優(yōu)選實施例中，在步驟a)中在紙張或滾軸上將印刷圖像、記錄標(biāo)識、特別是記錄線或記錄格印刷在一起，在步驟b)中對記錄線或記錄格的位置進(jìn)行檢測，作為用于印刷圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)尺(gauge)。
這里，在本發(fā)明的變體中，每個印刷圖像被印刷上相關(guān)的記錄標(biāo)識，該標(biāo)識的位置在步驟b)中被檢測，作為用于相關(guān)的印刷圖像位置標(biāo)準(zhǔn)尺。這里，該檢測可以僅在空間的一個方向上進(jìn)行，如紙張或滾軸的運動方向，或在空間的兩個方向上進(jìn)行。在后一種情況下，有利地是，可以將記錄格用作記錄標(biāo)識，而在第一種情況下，使用記錄線就足夠了。
根據(jù)本發(fā)明的另一個變體，對于每一組印刷圖像，如對于一行突起，印刷相關(guān)的記錄標(biāo)識，其位置在步驟b)中進(jìn)行檢測，作為用于相關(guān)組的印刷圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)尺。然而，這里，更低的檢測精度滿足了更低的費用。
步驟b)中的記錄標(biāo)識的位置可以有利地通過圖像傳感器檢測，特別是通過線掃描照相機或區(qū)域掃描照相機。
可選地，在步驟b)中，圖像傳感器還可以由印刷圖像的典型特征檢測其位置，而不必使用記錄標(biāo)識。此外，在這種情況下，在步驟b)中可由圖像傳感器讀出印刷圖像中的數(shù)據(jù)，并基于這些數(shù)據(jù)限定激光標(biāo)識的信息內(nèi)容。在步驟c)中，在單獨的凸起上產(chǎn)生具有采用這種方式限定的信息內(nèi)容的激光標(biāo)識。
有利地是，當(dāng)激光源用于標(biāo)識和修改印刷圖像時，使用波長范圍從0.8μm-3μm的紅外激光，特別是Nd:YAG激光。為了在安全印刷中適應(yīng)高處理速度，當(dāng)進(jìn)行標(biāo)識時，適當(dāng)引導(dǎo)激光束移過安全基底的速度大于1000mm/s，優(yōu)選大于2000mm/s，更優(yōu)選為4000mm/s或更高。


下面將參考附圖介紹其他示例性實施例與本發(fā)明的優(yōu)點，其中，為使附圖清晰略去了其尺寸與比例的描述。
圖1是描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的鈔票的示意圖，其設(shè)有硬幣形狀的安全單元，圖2的b中描述根據(jù)本發(fā)明的安全單元的示意圖，a中是其制造的的中間步驟的示意圖，圖3到5描述根據(jù)本發(fā)明的安全單元的進(jìn)一步示例性實施例，其在印刷圖像與激光標(biāo)識之間具有良好記錄，圖6描述具有多個單獨凸起和平面激光標(biāo)識的小塊間隔的紙張，用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法，圖7的a到c中描述了在激光修改區(qū)的幫助下，補償安全單元的兩個印刷圖像的記錄變化的三個步驟，圖8是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的框圖，其中通過傳感器檢測印刷圖像位置，圖9是矢量激光編碼器的示意圖，用于解釋其工作原理，圖10描述了用于燒刻安全紙張的矢量激光編碼器的示意圖，圖11描述了安全紙張的一部分，其具有多個單獨的凸起并在每行凸起處具有記錄線，和圖12描述了如圖11中所示的安全紙張的一部分，其在每個單獨的凸起處具有記錄十字線。
具體實施例方式
下面使用鈔票作為例子來介紹本發(fā)明，圖1展示了一張設(shè)有硬幣形狀安全單元12的鈔票10示意圖。安全單元12展示了圓形印刷圖像14，其采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)使用例如銀色墨水的金屬墨水在鈔票基底上進(jìn)行壓印。
此外，安全單元12設(shè)有激光標(biāo)識16，如沿印刷圖像14彎曲布置的一串?dāng)?shù)字。為增加安全單元12的硬幣特征，通常設(shè)有圖1中沒有描述的更加圖形化的圖案或字符元素。為提高仿造安全性，可采用其它技術(shù)對鈔票的硬幣12重復(fù)應(yīng)用激光產(chǎn)生的圖案，如作為凹凸圖案或水印。
在它們的可視外觀中，印刷圖像14與激光標(biāo)識16相互完美記錄。本發(fā)明提供兩種獲得這種記錄的方法。
首先，圖2-6介紹了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的過程。為此，圖2的a中描述了具有橢圓形印刷圖像22的安全單元20，印刷圖像22具有激光標(biāo)識24。由于前面所述的印刷圖像與激光標(biāo)識之間的記錄變化，字母數(shù)字標(biāo)識24不能精確跟隨印刷圖像22的彎曲。盡管為了示出的目的在圖2a中夸大描述了偏離的尺寸，人眼還是很敏感于這種偏離，特別是在圓形或彎曲的安全單元中，從而即使相對小的偏離也可以明顯看出來。
根據(jù)本發(fā)明，安全單元因此如圖2b所示，其另外具有部分重疊的印刷圖像，激光修改區(qū)26形成環(huán)繞印刷圖像22的邊沿的輪廓。在激光修改區(qū)26與印刷圖像22的重疊區(qū)28中，印刷圖像的印刷墨水被除去或變?yōu)橥该餍拚＿@里，激光修改區(qū)26正確記錄下了激光標(biāo)識24，這是因為它們由相同的激光標(biāo)識器采用相同的操作一起產(chǎn)生并由相同的計算機控制。這里，將激光束直接導(dǎo)向印刷墨水并從印刷墨水位于的一側(cè)起作用可除去印刷墨水?？蛇x地，激光束也可以作用在反面上，即，在背對印刷墨水的基底表面上，并在印刷墨水位于的基底一側(cè)獲得所需效果。
當(dāng)觀看圖2b中完成的安全單元時，可看到激光標(biāo)識24的完美記錄和印刷圖像22仍然可視部分的視覺印象。在彎曲單元中的這種完美記錄使得仿造變得異常困難，并且特別是由于人眼對細(xì)微的記錄變化的前述敏感性，由此形成具有高偽造安全的安全單元。
從原理上說產(chǎn)生激光標(biāo)識24和激光修改區(qū)26的順序是任意的。如下所述，根據(jù)所需效果，可以有利地先產(chǎn)生激光標(biāo)識24或先產(chǎn)生激光修改區(qū)26。
具有激光標(biāo)識的印刷圖像22可以通過相鄰的印刷圖像曝光或環(huán)繞。在后一種情況下，相鄰印刷圖像的印刷墨水有利地是激光輻射透射的，從而根據(jù)用于產(chǎn)生激光修改區(qū)26的激光參數(shù)，不產(chǎn)生標(biāo)識或產(chǎn)生有形標(biāo)識。
圖3-5展示了根據(jù)本發(fā)明的安全單元的進(jìn)一步示例性實施例，其在印刷圖像與激光標(biāo)識之間具有完美記錄。如圖3中所示的示例性實施例所述，其中與圖2相同的附圖標(biāo)記表示同樣的元素，所描述的原理也可以應(yīng)用到具有復(fù)雜形狀的安全單元20中。通過適當(dāng)控制激光寫入器也可以在印刷圖像22的周圍產(chǎn)生裝飾性的花邊28，而不是連續(xù)除去重疊區(qū)28中的印刷墨水?？梢钥吹剑颂幱∷D像的連續(xù)內(nèi)側(cè)占統(tǒng)治地位，從而產(chǎn)生了印刷圖像與激光標(biāo)識之間的完美記錄的印跡(impression)22。
如圖4的示例性實施例所示，也可以將激光標(biāo)識24導(dǎo)向超過印刷圖像22的邊沿，其在數(shù)據(jù)載體基底上產(chǎn)生標(biāo)識效果，如黑體部分30。通過這種方式，也可以產(chǎn)生特殊的對照效果。如與印刷圖像22重疊的標(biāo)識部分32，其中只除去印刷墨水，且保持激光能量不足以使其基底變黑，從而與印刷圖像22的銀色或金黃色背景相比，其顯示為白色，同時印刷圖像22外側(cè)的激光效果導(dǎo)致光基底材料的黑體部分30。
在設(shè)計外側(cè)具有激光標(biāo)識的印刷圖像時，通常先制作激光修改區(qū)來作為顏色變黑的位置，或作為與剩余印刷圖像邊沿顏色相同的位置。
圖5展示了本發(fā)明的進(jìn)一步變體，產(chǎn)生印刷圖像和激光標(biāo)識的記錄的印跡，這是因為在印刷圖像中或在數(shù)據(jù)載體的基底中，以第一組激光寫入?yún)?shù)產(chǎn)生表面(areal)變化，此后在以這種方式產(chǎn)生的激光修改區(qū)中，以第二組參數(shù)在記錄中產(chǎn)生具有不同于表面變化的效果的激光標(biāo)識。表面變化可包括例如除去墨水或墨水組分、或高亮或漂白。
在如圖5a所示的示例性實施例中，激光修改區(qū)42中的線狀印刷圖案40被高亮顯示，并用明顯更高激光強度的記錄產(chǎn)生有形標(biāo)識44。如圖5b描述的示例性實施例示，表面變化42也可在印刷圖案40中留下印刷圖像區(qū)46，其中激光標(biāo)識44隨后被產(chǎn)生。
如圖2已經(jīng)示出的那樣，激光束可以被引導(dǎo)到基底的正反兩面。
參考圖6，當(dāng)在紙張50或滾軸上制作鈔票10的多個單獨凸起時，對每張紙或每個滾軸都需要初始化激光處理程序。如果在紙張的左上角給出開始信號，則間隔52(x方向上)和56(y方向上)導(dǎo)致安全單元被標(biāo)識在第一鈔票上。
在假鈔中，待標(biāo)識安全單元之間的間隔54-i，i＝1...3(x方向上)和58-j，j＝1...6(y方向上)是恒定的，且激光標(biāo)識與激光修改區(qū)的產(chǎn)生也是以預(yù)設(shè)的固定間隔54和58發(fā)生。這里，與印刷圖像有關(guān)的激光的精度與傳統(tǒng)編號(numbering)具有相同的順序(order)。然而，由于對于觀察者來說，激光標(biāo)識與采用相同工作步驟產(chǎn)生的激光修改區(qū)具有可視關(guān)系，實際上對于觀察者而言記錄變化不是顯而易見的。
然而，對于有經(jīng)驗的眼睛或借助光學(xué)儀器，可以毫不懷疑的證明安全單元具有激光產(chǎn)生的記錄，例如，基于粘合劑殘留。同樣，可將人眼不可見的物質(zhì)系統(tǒng)引入到印刷層中或印刷層之下。通過這種方式，存在或不存在激光修改可作為附加的安全特征。
根據(jù)需要，還可以更精確地檢測待標(biāo)識單元的坐標(biāo)。例如，待標(biāo)識紙張單元之間的間隔54-1、54-2、54-3...(x方向上)和58-1、58-2、58-3...(y方向上)可在剩余的紙張上分別確定并輸入到激光標(biāo)識器的控制單元中，用于補償紙張50長度和/或?qū)挾鹊淖兓＿@里，可分別測量行與列的位置或設(shè)置分別測量每個凸起的位置，對于x方向上獲得的第i行凸起產(chǎn)生間隔52-i、54-i1、54-i2、54-i3...，對于y方向上的第j列凸起，間隔為56-j、58-j1、58-j2、58-j3...。
上述方法還可以用于制作其安全單元具有兩個印刷圖像的數(shù)據(jù)載體，其中兩個印刷圖像初始就展示出一定的記錄變化。
為此，如圖7a中所示，兩個印刷圖像60和62具有記錄變化64并被連續(xù)壓印在數(shù)據(jù)載體基底上。在激光束的作用下，產(chǎn)生與兩個印刷圖像60、62重疊的激光修改區(qū)66，在其與印刷圖形的重疊區(qū)68中，除去適當(dāng)?shù)挠∷D像60或62的印刷墨水，如圖7b所示。激光參數(shù)被選擇成不改變重疊區(qū)68外的數(shù)據(jù)載體基底。因此，圖7c中示出所剩余的記錄的過渡(transition)?？梢岳斫猓朔椒ㄟ€可以應(yīng)用到多于兩個印刷圖像。這里，印刷圖像可以應(yīng)用在正和/或反面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，要避免紙張或滾軸上的印刷圖像與適當(dāng)激光標(biāo)識之間的記錄變化，這是因為印刷圖像的位置或印刷圖像上的特定元素通過傳感器進(jìn)行檢測，并基于所檢測的位置產(chǎn)生激光標(biāo)識。
圖8中的框圖示出了基本過程。此方法從附圖標(biāo)記80開始，在此步驟將紙張送進(jìn)機器。每個都包含多個單獨凸起的數(shù)據(jù)載體的紙張82以特定的絲網(wǎng)或紙張速度處理84。例如速度是大約10,000張/小時，根據(jù)設(shè)計，其對應(yīng)于2m/s-大約3.5m/s的絲網(wǎng)速度。當(dāng)處理絲網(wǎng)狀的材料時也可達(dá)到此速度。單獨凸起的印刷圖像中預(yù)印刷的記錄標(biāo)識或特定點的坐標(biāo)被檢測(附圖標(biāo)記86)并傳送至計算單元88以確定標(biāo)識的位置。計算單元88控制激光器90，以將激光標(biāo)識施加到每一個單獨凸起的印刷圖像中的正確位置上，下面將詳細(xì)介紹。最后，在附圖標(biāo)記92處輸出標(biāo)識的紙張。
圖9示意性示出了矢量激光編碼器的掃描頭100，利用其可以在單獨突起的安全單元102上提供激光標(biāo)識104。通過兩塊活動的鏡108檢測紅外激光束106，一塊鏡子產(chǎn)生x方向上的檢測，而另一塊鏡子產(chǎn)生y方向上的檢測。平面場透鏡110將激光束106聚焦在安全單元102上，激光束以前述方式在這里產(chǎn)生激光標(biāo)識104，也可產(chǎn)生激光修改區(qū)。
在標(biāo)識工作，安全單元102與數(shù)據(jù)載體基底以特定速度v移動。該速度通過傳感器檢測(圖8中的附圖標(biāo)記84)并傳送到計算機88(圖8)以控制平面鏡108的移動，從而在燒刻時使基底速度v得到補償。因此，這種標(biāo)識方法可特別有利地用于在印刷車間里普遍以高速處理的有價文件的非接觸標(biāo)識。
例如還可通過點狀激光束矩陣或通過由模板(stencil)部分覆蓋的大橫截面激光束標(biāo)識紙張的安全單元102。這種模板可實施成自動改變。如果不可能的或不希望以基底速度線形引導(dǎo)輻射，還可通過選擇短曝光時間來標(biāo)識移動的基底。通過多邊形鏡進(jìn)行激光束控制也是可行的。
根據(jù)使用的基底，CO2激光器、Nd:YAG激光器或波長從UV至遠(yuǎn)紅外區(qū)的其他激光器可用作輻射源，通常激光以兩倍或三倍頻率工作也使有利的。不過，優(yōu)選地，采用近紅外區(qū)內(nèi)的激光源，這是因為該波長范圍非常適于所使用的數(shù)據(jù)載體基底和印刷墨水的吸收特性。根據(jù)應(yīng)用，激光輻射點的大小可以從幾微米到幾毫米變化，如通過改變平面場透鏡110與安全單元102之間的距離。優(yōu)選地，點的大小大約為100μm。
通常使用的激光標(biāo)識器的連續(xù)輸出在幾瓦特至幾百瓦特之間。Nd:YAG激光器可使用激光二極管工作，用于具有更小結(jié)構(gòu)尺寸和高光束質(zhì)量的更低的總輸出，或使用泵浦燈，用于高輸出。為了不降低工業(yè)有價文件的生產(chǎn)速度，有利地是利用飛快移動的檢流計進(jìn)行激光標(biāo)識或激光修改，檢流計可引導(dǎo)激光束以高于1000mm/s的速度經(jīng)過基底，優(yōu)選為高達(dá)4000mm/s或更高。以這些標(biāo)識速度，對于每部分而言僅有一小部分能量積淀在基底或安全單元102上，所以，有利地是，使用輸出為大約100瓦特的泵浦燈Nd:YAG激光器。
通過改變燒刻參數(shù)，如激光輸出、曝光時間、點大小、燒刻速度、激光器的工作模式等，標(biāo)識結(jié)果可在很寬的范圍內(nèi)變化。通過這種方式，除了部分或全部除去墨水層或效果層或部分或全部修改墨水層或效果層之外，通過激光器也可以產(chǎn)生其它標(biāo)識，如數(shù)據(jù)載體基底加黑或具有浮雕結(jié)構(gòu)的有形標(biāo)識。這種有形標(biāo)識的高度優(yōu)選為30-100μm。
如利用Nd:YAG激光器制作標(biāo)識，該激光器具有基本波長1064nm、展示出平均輸出26W和調(diào)制頻率8kHz。在基底上激光束的直徑(點大小)約為100μm，而激光束經(jīng)過基底的穿越速度為250-4000mm/s。
圖10示出了激光標(biāo)識器120，其中，利用多束激光，同時在紙張122上設(shè)置激光標(biāo)識和激光修改區(qū)。如例所示，紙張122展示出6行6列，從而使銀行鈔票或其它數(shù)據(jù)載體的36個單獨凸起124布置在這張紙上。對于每一列來說，激光管126布置在印刷紙張122之上，其與相關(guān)的掃描頭128一起在布置在該列中的每個單獨凸起中產(chǎn)生激光標(biāo)識或修改。通過這種結(jié)構(gòu)能夠大大提高生產(chǎn)量，這是因為單個激光束不必移過整個印刷紙張，而僅僅是在印刷紙張的列之間壓印一個掃描場。如圖9所示，通過由掃描頭128中包含的鏡偏轉(zhuǎn)激光輻射，在單獨的凸起上發(fā)生碰撞(impingement)。
將參考圖11描述用于檢測單獨凸起的印刷圖像的位置的示例性實施例。對于下面的描述，y坐標(biāo)選擇成沿單獨凸起的列方向，而x坐標(biāo)沿著行方向。
如圖11所示，對于具有要被標(biāo)識的印刷圖像134的單獨凸起132的每一列，在紙張130上印有相關(guān)的記錄線136。印刷標(biāo)識或?qū)φ諛?biāo)識傳感器在激光燒刻之前檢測記錄線并相應(yīng)地控制標(biāo)識的y坐標(biāo)。在與激光匹配的印刷過程中印刷記錄線136，從而其經(jīng)受與凸起行上的印刷圖像134相同的記錄變化。如果印刷紙張的長度在列方向上發(fā)生變化，如通過干燥或滾出(roll out)，可以通過檢測用于印刷圖像134的記錄線136的位置來計算和補償。
在此，可以為每一個單獨的凸起印刷相關(guān)的記錄線。這樣可以單獨檢測或分析用于每列凸起的記錄線，由此獲得對于穿過行方向x的y坐標(biāo)中非統(tǒng)一變化的更高精度，例如由于非統(tǒng)一的干燥或梯形轉(zhuǎn)動(rolling)。
數(shù)據(jù)載體的印刷圖像中的特征點、而不是記錄線通常還可用于檢測。于是單獨的凸起可以布置成節(jié)省紙張上的空間。
圖12示出了紙張140，其中對于每個單獨的凸起142印刷有相關(guān)的記錄十字線146。這使得除了y坐標(biāo)之外，可在行方向x上確定印刷圖像144的位置。為了也能夠在此使用對照標(biāo)識傳感器，例如可在多邊形輪的幫助下將掃描光束引導(dǎo)成垂直于紙張的移動方向，有可能選擇最短的移動路徑以避免不精確。
x方向以及y方向上的掃描也可以借助圖像傳感器而發(fā)生，例如利用CCD或CMOS線掃描照相機。盡管絲網(wǎng)的速度高，但這種傳感器的掃描頻率高到足以能夠檢測每個單獨凸起。為了檢測記錄標(biāo)識146或印刷圖像144中的特征點，有利地是，使用每列凸起的一行，如由圖12中虛線所示的線掃描照相機150表示的那樣。
可以直接、或在儀表的幫助下處理各個行的讀出，然后組合到圖像中再進(jìn)行分析，所述儀表由紙張的速度測量限定。利用專用硬件和/或軟件進(jìn)行分析，特別是數(shù)字信號處理器和PGA(可編程門陣列)組件是適合的。由于需要短的曝光時間，建議使用非常亮且便于調(diào)節(jié)的照明設(shè)備，如與圖像輸入同步切換的閃光燈。
還可以使用記錄二維信息的區(qū)域掃描照相機來代替線掃描照相機150。通過這種方式可以檢測印刷圖像的整體外觀。為了獲得高分辨率和由此帶來的較好記錄精度，每列凸起使用一個區(qū)域掃描照相機是適當(dāng)?shù)?。特別是，CMOS照相機在此是適當(dāng)?shù)模驗槠湟愿叻直媛蔬_(dá)到高掃描頻率，并很好地支持快速信號處理。此外，上述細(xì)節(jié)應(yīng)用與信號處理與照明裝置有關(guān)。
因為區(qū)域掃描照相機檢測整個印刷圖像，所以印刷圖像中更少的特征點被檢測并用作位置確定的基礎(chǔ)。于是后續(xù)的數(shù)據(jù)處理變得更易實現(xiàn)。此外，經(jīng)過檢測的圖像可用作前述印刷操作的質(zhì)量。
在圖像傳感器用于確定位置的變體中，它們可以額外讀取確定或共同確定激光標(biāo)識的信息內(nèi)容的印刷圖像數(shù)據(jù)。
例如，照相機可以在印刷圖像中讀取應(yīng)用于凸版印刷中的數(shù)字串，而讀出的數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生具有相同信息內(nèi)容的適當(dāng)?shù)木仃嚲幋a，并用于將讀出的數(shù)據(jù)作為激光標(biāo)識引入到該單獨凸起的印刷圖像中。激光標(biāo)識的信息內(nèi)容還可以僅從讀取的信息內(nèi)容中獲得，并例如構(gòu)成用于讀取編號的校驗數(shù)字，或重復(fù)讀取編號的一部分。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)載體，特別是有價文件，如鈔票、識別卡等，具有展示印刷圖像和至少部分與所述印刷圖像重疊的激光標(biāo)識的安全單元，其特征在于，所述安全單元展示出至少部分與印刷圖像重疊的激光修改區(qū)，所述激光修改區(qū)記錄激光標(biāo)識，而在所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的重疊區(qū)域中，印刷圖像的可視外觀通過激光束的作用進(jìn)行修改。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述激光修改區(qū)形成環(huán)繞所述印刷圖像的邊緣的預(yù)定寬度的輪廓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述激光修改區(qū)的特征維度，特別是預(yù)定寬度的環(huán)繞輪廓，與所述印刷圖像和所述激光標(biāo)識之間的記錄變化的大小相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，借助于絲網(wǎng)印刷、平版印刷、浮雕印刷、數(shù)字印刷、或吸墨或浮雕凹版印刷來壓印所述印刷圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述印刷圖像是效果層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述效果層包括金屬、金屬墨水或包含干涉層顏料的墨水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述效果層為青銅色、紫銅色、銀白色或金黃色。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述印刷圖像被設(shè)計為橢圓形或圓形，特別是類似硬幣的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述印刷圖像形成圖案，特別是線狀圖案，如Guilloché圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述激光標(biāo)識被設(shè)計為圖案、字符或編碼的形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在所述激光標(biāo)識與所述印刷圖像的所述重疊區(qū)中，通過激光束的作用修改所述印刷圖像的可視外觀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在所述激光標(biāo)識和所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的至少一個重疊區(qū)中，所述印刷圖像的印刷墨水通過激光束的作用部分或全部地除去。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在至少一個所述重疊區(qū)中所述印刷圖像被高亮或漂白。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在至少一個所述重疊區(qū)中，所述印刷圖像的光學(xué)屬性被不可逆轉(zhuǎn)地改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的所述重疊區(qū)之外的所述數(shù)據(jù)載體沒有視覺上的變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的重疊區(qū)之外和/或之內(nèi)，所述數(shù)據(jù)載體展示出具有浮雕結(jié)構(gòu)的有形標(biāo)識。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中至少一項所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述印刷圖像下面提供墨水層，特別是安全墨水層，所述墨水層通過激光束的作用在至少一個所述重疊區(qū)中被曝光、活化或減活。
18.一種具有安全單元的數(shù)據(jù)載體的制造方法，其中a)在數(shù)據(jù)載體基底上壓印印刷圖像，b)通過激光束的作用產(chǎn)生至少部分與所述印刷圖像重合的激光標(biāo)識，和c)通過激光束的作用產(chǎn)生對激光標(biāo)識的記錄、至少部分與所述印刷圖像重疊的激光修改區(qū)，而在所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的重疊區(qū)中修改所述印刷圖像的可視外觀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述激光修改區(qū)以圍繞所述印刷圖像邊沿的預(yù)定寬度的環(huán)繞輪廓的形式被產(chǎn)生。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，在步驟b)中產(chǎn)生所述激光標(biāo)識，其在所述印刷圖像與所述激光標(biāo)識之間具有一定的記錄變化，并在步驟c)中產(chǎn)生所述激光修改區(qū)，其具有與所述記錄變化的大小相匹配的特征維度，特別是與所述記錄變化的大小相匹配的環(huán)繞輪廓的預(yù)定寬度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中至少一項所述的方法，其特征在于，通過絲網(wǎng)印刷、平版印刷、浮雕印刷、數(shù)字印刷、或吸墨或浮雕凹版印刷來壓印所述印刷圖像。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中至少一項所述的方法，其特征在于，在與相同激光標(biāo)識器相同的操作中產(chǎn)生所述激光標(biāo)識和所述激光修改區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中至少一項所述的方法，其特征在于，利用改變激光束參數(shù)來產(chǎn)生所述激光標(biāo)識和/或所述激光修改區(qū)，從而獲得不同的效果或不同的效果亮度。
24.根據(jù)權(quán)利要求18至23中至少一項所述的方法，其特征在于，先產(chǎn)生所述激光修改區(qū)，然后至少部分在所述激光修改區(qū)內(nèi)產(chǎn)生所述激光標(biāo)識。
25.根據(jù)權(quán)利要求18至24中至少一項所述的方法，其特征在于，在紙張或滾軸上為數(shù)據(jù)載體的多個單獨的凸起產(chǎn)生所述激光標(biāo)識和所述激光修改區(qū)。
26.一種具有安全單元的數(shù)據(jù)載體的制造方法，其中a)在數(shù)據(jù)載體基底上壓印第一印刷圖像，b)在所述數(shù)據(jù)載體基底上壓印第二印刷圖像，所述兩個印刷圖像展示出一定的記錄變化，和c)通過激光束的作用，產(chǎn)生至少部分與所述兩個印刷圖像重疊的激光修改區(qū)，在所述激光修改區(qū)與所述印刷圖像的重疊區(qū)中修改每個印刷圖像的可視外觀。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在所述步驟c)中產(chǎn)生所述激光修改區(qū)，其具有與所述記錄變化的大小相匹配的形狀和大小。
28.一種在紙張或滾軸上制造數(shù)據(jù)載體的多個單獨凸起的制造方法，其中a)在紙張或滾軸上壓印整個印刷圖像，其包括多個單獨凸起的印刷圖像，b)檢測紙張或滾軸上的所述印刷圖像的位置，和c)基于檢測出的所述印刷圖像的位置，通過激光束的作用在所述單獨凸起中產(chǎn)生激光標(biāo)識。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，記錄標(biāo)識與所述印刷圖像一起被印刷在紙張或滾軸上，在步驟b)中檢測所述記錄標(biāo)識的位置作為用于所述印刷圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)尺。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，對每個印刷圖像印刷相關(guān)的記錄標(biāo)識，在步驟b)中檢測所述記錄標(biāo)識的位置作為用于相關(guān)組的印刷圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)尺。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，對每個組的印刷圖像印刷相關(guān)的記錄標(biāo)識，在步驟b)中檢測所述記錄標(biāo)識的位置作為用于相關(guān)組的印刷圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)尺。
32.根據(jù)權(quán)利要求29至31中至少一項所述的方法，其特征在于，在所述步驟b)中通過圖像傳感器，特別是線掃描照相機或區(qū)域掃描照相機檢測所述記錄標(biāo)識的位置。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟b)中通過圖像傳感器，特別是線掃描照相機或區(qū)域掃描照相機檢測所述印刷圖像的位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，另外在步驟b)中，通過所述圖像傳感器讀取所述印刷圖像的數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)限定所述激光標(biāo)識的信息內(nèi)容，而在步驟c)中，在單獨的凸起中產(chǎn)生具有以這種方式限定的信息內(nèi)容的激光標(biāo)識。
35.根據(jù)權(quán)利要求18至34中至少一項所述的方法，其特征在于，為了產(chǎn)生所述激光標(biāo)識和/或所述激光修改區(qū)，使用波長范圍從0.8μm-3μm的紅外激光器，特別是Nd:YAG激光器。
36.根據(jù)權(quán)利要求18至35中至少一項所述的方法，其特征在于，為了標(biāo)識，引導(dǎo)激光束以高于1000mm/s的速度經(jīng)過所述數(shù)據(jù)載體材料，優(yōu)選的速度高于2000mm/s，特別優(yōu)選的速度是4000mm/s或更高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)載體，特別是有價文件，如鈔票、識別卡等，其具有安全單元(20)，該安全單元(20)展示出印刷圖像(22)和至少部分地與印刷圖像(22)重疊的激光標(biāo)識(24)。根據(jù)本發(fā)明，安全單元(20)還展示出至少部分地與印刷圖像(22)重合的激光修改區(qū)(26)，其記錄激光標(biāo)識(24)，而在激光修改區(qū)(26)與印刷圖像(22)的重疊區(qū)域(28)中，印刷圖像(22)的可視外觀通過激光束的作用修改。
文檔編號G07D7/12GK1993714SQ200580025791
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
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