專利名稱:具有安全單元的數據載體及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種數據載體，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識。本發明還涉及一種用于制造這種數據載體的方法，一種用于制造具有兩個壓印(imprint)的印刷圖像安全單元的數據載體的方法，以及一種在紙張或卷軸上制造多個單獨凸起(ups)的數據載體的方法。
數據載體在本發明的含義中尤其包括安全或有價文件，如鈔票、護照、識別文件、支票、股票、證書、郵票、憑證、飛機票等，以及標簽、印章、包裝及用于產品保護的其它元素。在后面的敘述中，術語“數據載體”包括所有這種文件和產品保護的含義。
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，通過以所需標識的形式適當引導激光束可使基底材料的光學屬性產生不可逆轉的改變。與傳統的個人化方法，例如已知的編號方法相比，這種激光標識使得將個人化的數據載體與安全單元相結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：
從公開號為US-A-4 234 214的文獻中可知鈔票具有由字母和數字組合而成的可讀碼，其包括用于唯一標識鈔票的序列號。可讀碼在鈔票上的第一位置以正形式而在第二位置以負形式應用多色背景。這里可通過以恰當控制的激光束除去以前施加的墨水層產生負形式的碼。
因此，當激光標識先前就施加到印刷層時，印刷機使用與標準印刷方法之間的相同的紙路徑記錄(register)這里發生的相同幅度的變化。記錄變化產生于，例如，由于制造印刷材料、印版和印刷絲網(printing screen)中的生產公差，由于當機器在不同印刷方法之間改變時從預印刷基底的邊緣開始的印刷區域的間隔變化，所述印刷方法如絲網印刷、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+/-3.5mm。通常在安全印刷中，可預期背景和凹版印刷之間的變化為+/-1.5mm，在背景和絲網印刷之間的變化為+/-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識出來。
綜上所述，本發明的目的是提供詳細說明一種上述的數據載體，以及一種制造方法，并克服了背景技術中的缺點。特別是，本發明希望避免兩個印刷圖像或印刷圖像與激光標識之間的記錄變化，或當視覺觀察時使變化在很大程度上不可見。
發明內容該目的通過具有主權利要求
的特征的數據載體得以解決。在并列權利要求
中詳細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據載體的制造方法，及一種在紙張或滾軸上制造多個單獨凸起的數據載體的方法。對本發明的進一步改進記錄在從屬權利要求
中。
根據本發明的第一方面，通用數據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識記錄的激光修改區域以及在其與印刷圖像重疊的區域內的印刷圖像的視覺呈現。
在這方面，本發明基于的思想是，允許記錄印刷圖像與激光標識之間的變化，以及在用激光標識記錄的子區域中修改視覺呈現的印刷圖像，如印刷圖像與對于觀察者而言退到背景中的激光標識之間的記錄變化，而不是激光標識與主導安全單元的光學呈現的修改區域之間的(優選)記錄。
這里，在一個優選的實施例中，假設激光修改區域形成環繞印刷圖像邊沿的預定寬度的輪廓。激光修改區域的特征維度，特別是所環繞輪廓的預定寬度，可以與印刷圖像和激光標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生的記錄變化。
可以例如在絲網印刷、平版印刷、間接浮雕印刷、浮雕印刷、數字印刷、或噴墨印刷或浮雕凹版印刷中執行安全單元的印刷圖像。當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，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。由于激光引發的墨水混合物的光學屬性的不可逆轉的變化，使印刷圖像的激光標識變得顯而易見。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，從而改變了其反射屬性或通過化學反應變成了具有其他光學屬性的材料。
特別是，例如，光學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可變干擾層顏料。其光學屬性改變后不可恢復的其它墨水組分，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地變為黑色，使得在光學可變印刷圖像中產生明顯可視的黑色標記。
在一個特定的實施例中，將印刷圖像設計為橢圓形或圓形，特別是與硬幣相似的形狀。該印刷圖像設計優選與金屬效果印刷墨水、箔片元素或浮雕效果相結合。通過例如中心肖像類似物或圖案或環繞其邊緣寫上文字或數字，以呈現和增強硬幣特征，適于激光標識。
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，如由規則相交線構成的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構的圖案。
全單元的激光標識可設計為圖案、符號或編碼的形式。特別是，該標識可由字母數字符號構成，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制字符串的條和空白構成。也可使用提供相當高密度記錄的二維碼。此外，激光標識可包括能夠實際分布的任何符號或圖像，而不限制于數據載體的表面上。
在激光標識或激光修改區域中，可采用不同的激光參數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識線的線寬度或柵格標識的點尺寸。可通過在掃描頭的前端內機動化光束擴展、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域之處得到半透明的區域。利用合適的激光輸出，有可能在基底形成泡沫，這能夠導致更明顯的觸感。在脈沖模式中可以改變激光的調制頻率或脈沖序列。
如上所述，通過激光束的作用還在印刷圖像與激光標識之間的重疊區域中有利地修改印刷圖像的可視特征。在至少一個激光標識和激光修改區域與印刷圖像的重疊區域中，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生例如高亮、漂白或半透明區域，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，在至少一個重疊區域內印刷圖像的光學屬性能夠發生不可逆轉的改變。
在安全單元的一個有利的實施例中，激光修改區與印刷圖像的重疊區外面的數據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中。可選地，可將用于修改的激光參數設置成使得在激光修改區與印刷圖像的重疊區外面，具有浮雕結構的有形標識在數據載體中產生。
在本發明的開發中，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、磁性墨水、熱發光或場致發光的墨水，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識的。
本發明還包括一種具有安全單元的數據載體的制造方法，其中a)在數據載體基底上壓印一印刷圖像，b)通過激光束的作用產生至少部分與印刷圖像重疊的激光標識，和c)在記錄激光標識中通過激光束的作用，產生至少部分與印刷圖像重疊的激光修改區，而在激光修改區與印刷圖像的重疊區內，印刷圖像的可視外觀被修改。
激光修改區以圍繞印刷圖像邊緣的預定寬度的環繞輪廓的形式優選產生。依據該方法有利的實施例，在步驟b)中產生激光標識，其在印刷圖像與激光標識之間具有一定的記錄變化，在步驟c)中產生激光修改區，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繞輪廓的預定寬度。
使用相同的激光標記器，采用相同的操作方法可以有利地產生激光標識和激光修改區，從而使它們相互之間處于完美記錄的狀態。
可以以任何順序產生激光標識和激光修改區。然而，在一些實施例中，先產生激光修改區、然后在激光修改區內的至少部分上形成激光標識是有利的。
可以在紙張或滾軸上的數據載體的多個單獨的凸起上優選產生激光標識與激光修改區。本發明進一步包括一種具有安全單元的數據載體的制造方法，其中a)在數據載體基底上壓印第一印刷圖像，b)在數據載體基底上壓印第二印刷圖像，兩個印刷圖像呈現出一定的記錄變化，和c)通過激光束的作用，產生至少部分與兩個印刷圖像相重疊的激光修改區，在激光修改區與印刷圖像的重疊區中修改各印刷圖像的可視外觀。
這里，在步驟c)中有利地產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。
在本發明的內涵中，可以采用任何適當的印刷方法產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”的含義還包括優選以非墨水凹版印刷方式產生的浮雕圖案。
在另一方面中，本發明包括在紙張或滾軸上數據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，在單獨的凸起上產生激光標識。
在本方法的一個優選實施例中，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行檢測，作為用于印刷圖像位置的標準尺(gauge)。
這里，在本發明的變體中，每個印刷圖像被印刷上相關的記錄標識，該標識的位置在步驟b)中被檢測，作為用于相關的印刷圖像位置標準尺。這里，該檢測可以僅在空間的一個方向上進行，如紙張或滾軸的運動方向，或在空間的兩個方向上進行。在后一種情況下，有利地是，可以將記錄格用作記錄標識，而在第一種情況下，使用記錄線就足夠了。
根據本發明的另一個變體，對于每一組印刷圖像，如對于一行突起，印刷相關的記錄標識，其位置在步驟b)中進行檢測，作為用于相關組的印刷圖像位置的標準尺。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據，并基于這些數據限定激光標識的信息內容。在步驟c)中，在單獨的凸起上產生具有采用這種方式限定的信息內容的激光標識。
有利地是，當激光源用于標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高處理速度，當進行標識時，適當引導激光束移過安全基底的速度大于1000mm/s，優選大于2000mm/s，更優選為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明的優點，其中，為使附圖清晰略去了其尺寸與比例的描述。
圖1是描述根據本發明示例性實施例的鈔票的示意圖，其設有硬幣形狀的安全單元，圖2的b中描述根據本發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描述根據本發明的安全單元的進一步示例性實施例，其在印刷圖像與激光標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識的小塊間隔的紙張，用于解釋根據本發明的方法，圖7的a到c中描述了在激光修改區的幫助下，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是用于解釋根據本發明的方法的框圖，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。
具體實施方式下面使用鈔票作為例子來介紹本發明，圖1展示了一張設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，其采用絲網印刷技術使用例如銀色墨水的金屬墨水在鈔票基底上進行壓印。
此外，安全單元12設有激光標識16，如沿印刷圖像14彎曲布置的一串數字。為增加安全單元12的硬幣特征，通常設有圖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，可采用其它技術對鈔票的硬幣12重復應用激光產生的圖案，如作為凹凸圖案或水印。
在它們的可視外觀中，印刷圖像14與激光標識16相互完美記錄。本發明提供兩種獲得這種記錄的方法。
首先，圖2-6介紹了根據本發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具有激光標識24。由于前面所述的印刷圖像與激光標識之間的記錄變化，字母數字標識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。
根據本發明，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26形成環繞印刷圖像22的邊沿的輪廓。在激光修改區26與印刷圖像22的重疊區28中，印刷圖像的印刷墨水被除去或變為透明修正。這里，激光修改區26正確記錄下了激光標識24，這是因為它們由相同的激光標識器采用相同的操作一起產生并由相同的計算機控制。這里，將激光束直接導向印刷墨水并從印刷墨水位于的一側起作用可除去印刷墨水。可選地，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獲得所需效果。
當觀看圖2b中完成的安全單元時，可看到激光標識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。
從原理上說產生激光標識24和激光修改區26的順序是任意的。如下所述，根據所需效果，可以有利地先產生激光標識24或先產生激光修改區26。
具有激光標識的印刷圖像22可以通過相鄰的印刷圖像曝光或環繞。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，從而根據用于產生激光修改區26的激光參數，不產生標識或產生有形標識。
圖3-5展示了根據本發明的安全單元的進一步示例性實施例，其在印刷圖像與激光標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相同的附圖標記表示同樣的元素，所描述的原理也可以應用到具有復雜形狀的安全單元20中。通過適當控制激光寫入器也可以在印刷圖像22的周圍產生裝飾性的花邊28，而不是連續除去重疊區28中的印刷墨水。可以看到，此處印刷圖像的連續內側占統治地位，從而產生了印刷圖像與激光標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，也可以將激光標識24導向超過印刷圖像22的邊沿，其在數據載體基底上產生標識效果，如黑體部分30。通過這種方式，也可以產生特殊的對照效果。如與印刷圖像22重疊的標識部分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外側的激光效果導致光基底材料的黑體部分30。
在設計外側具有激光標識的印刷圖像時，通常先制作激光修改區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展示了本發明的進一步變體，產生印刷圖像和激光標識的記錄的印跡，這是因為在印刷圖像中或在數據載體的基底中，以第一組激光寫入參數產生表面(areal)變化，此后在以這種方式產生的激光修改區中，以第二組參數在記錄中產生具有不同于表面變化的效果的激光標識。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生有形標識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46，其中激光標識44隨后被產生。
如圖2已經示出的那樣，激光束可以被引導到基底的正反兩面。
參考圖6，當在紙張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)導致安全單元被標識在第一鈔票上。
在假鈔中，待標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，且激光標識與激光修改區的產生也是以預設的固定間隔54和58發生。這里，與印刷圖像有關的激光的精度與傳統編號(numbering)具有相同的順序(order)。然而，由于對于觀察者來說，激光標識與采用相同工作步驟產生的激光修改區具有可視關系，實際上對于觀察者而言記錄變化不是顯而易見的。
然而，對于有經驗的眼睛或借助光學儀器，可以毫不懷疑的證明安全單元具有激光產生的記錄，例如，基于粘合劑殘留。同樣，可將人眼不可見的物質系統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。
根據需要，還可以更精確地檢測待標識單元的坐標。例如，待標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識器的控制單元中，用于補償紙張50長度和/或寬度的變化。這里，可分別測量行與列的位置或設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據載體，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并被連續壓印在數據載體基底上。在激光束的作用下，產生與兩個印刷圖像60、62重疊的激光修改區66，在其與印刷圖形的重疊區68中，除去適當的印刷圖像60或62的印刷墨水，如圖7b所示。激光參數被選擇成不改變重疊區68外的數據載體基底。因此，圖7c中示出所剩余的記錄的過渡(transition)。可以理解，此方法還可以應用到多于兩個印刷圖像。這里，印刷圖像可以應用在正和/或反面上。
根據本發明的另一方面，要避免紙張或滾軸上的印刷圖像與適當激光標識之間的記錄變化，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行檢測，并基于所檢測的位置產生激光標識。
圖8中的框圖示出了基本過程。此方法從附圖標記80開始，在此步驟將紙張送進機器。每個都包含多個單獨凸起的數據載體的紙張82以特定的絲網或紙張速度處理84。例如速度是大約10,000張/小時，根據設計，其對應于2m/s-大約3.5m/s的絲網速度。當處理絲網狀的材料時也可達到此速度。單獨凸起的印刷圖像中預印刷的記錄標識或特定點的坐標被檢測(附圖標記86)并傳送至計算單元88以確定標識的位置。計算單元88控制激光器90，以將激光標識施加到每一個單獨凸起的印刷圖像中的正確位置上，下面將詳細介紹。最后，在附圖標記92處輸出標識的紙張。
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上提供激光標識104。通過兩塊活動的鏡108檢測紅外激光束106，一塊鏡子產生x方向上的檢測，而另一塊鏡子產生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生激光標識104，也可產生激光修改區。
在標識工作，安全單元102與數據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輻射，還可通過選擇短曝光時間來標識移動的基底。通過多邊形鏡進行激光束控制也是可行的。
根據使用的基底，CO2激光器、Nd:YAG激光器或波長從UV至遠紅外區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，優選地，采用近紅外區內的激光源，這是因為該波長范圍非常適于所使用的數據載體基底和印刷墨水的吸收特性。根據應用，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。優選地，點的大小大約為100μm。
通常使用的激光標識器的連續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，用于具有更小結構尺寸和高光束質量的更低的總輸出，或使用泵浦燈，用于高輸出。為了不降低工業有價文件的生產速度，有利地是利用飛快移動的檢流計進行激光標識或激光修改，檢流計可引導激光束以高于1000mm/s的速度經過基底，優選為高達4000mm/s或更高。以這些標識速度，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，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，標識結果可在很寬的范圍內變化。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生其它標識，如數據載體基底加黑或具有浮雕結構的有形標識。這種有形標識的高度優選為30-100μm。
如利用Nd:YAG激光器制作標識，該激光器具有基本波長1064nm、展示出平均輸出26W和調制頻率8kHz。在基底上激光束的直徑(點大小)約為100μm，而激光束經過基底的穿越速度為250-4000mm/s。
圖10示出了激光標識器120，其中，利用多束激光，同時在紙張122上設置激光標識和激光修改區。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據載體的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，其與相關的掃描頭128一起在布置在該列中的每個單獨凸起中產生激光標識或修改。通過這種結構能夠大大提高生產量，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中包含的鏡偏轉激光輻射，在單獨的凸起上發生碰撞(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坐標選擇成沿單獨凸起的列方向，而x坐標沿著行方向。
如圖11所示，對于具有要被標識的印刷圖像134的單獨凸起132的每一列，在紙張130上印有相關的記錄線136。印刷標識或對照標識傳感器在激光燒刻之前檢測記錄線并相應地控制標識的y坐標。在與激光匹配的印刷過程中印刷記錄線136，從而其經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坐標中非統一變化的更高精度，例如由于非統一的干燥或梯形轉動(rolling)。
數據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印刷有相關的記錄十字線146。這使得除了y坐標之外，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識傳感器，例如可在多邊形輪的幫助下將掃描光束引導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生，例如利用CCD或CMOS線掃描照相機。盡管絲網的速度高，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/或軟件進行分析，特別是數字信號處理器和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節的照明設備，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域掃描照相機是適當的。特別是，CMOS照相機在此是適當的，因為其以高分辨率達到高掃描頻率，并很好地支持快速信號處理。此外，上述細節應用與信號處理與照明裝置有關。
因為區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。于是后續的數據處理變得更易實現。此外，經過檢測的圖像可用作前述印刷操作的質量。
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識的信息內容的印刷圖像數據。
例如，照相機可以在印刷圖像中讀取應用于凸版印刷中的數字串，而讀出的數據可用于產生具有相同信息內容的適當的矩陣編碼，并用于將讀出的數據作為激光標識引入到該單獨凸起的印刷圖像中。激光標識的信息內容還可以僅從讀取的信息內容中獲得，并例如構成用于讀取編號的校驗數字，或重復讀取編號的一部分。
權利要求
1.一種數據載體，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，所述激光修改區記錄激光標識，而在所述激光修改區與所述印刷圖像的重疊區域中，印刷圖像的可視外觀通過激光束的作用進行修改。
2.根據權利要求
1所述的數據載體，其特征在于，所述激光修改區形成環繞所述印刷圖像的邊緣的預定寬度的輪廓。
3.根據權利要求
1或2所述的數據載體，其特征在于，所述激光修改區的特征維度，特別是預定寬度的環繞輪廓，與所述印刷圖像和所述激光標識之間的記錄變化的大小相匹配。
4.根據權利要求
1至3中至少一項所述的數據載體，其特征在于，借助于絲網印刷、平版印刷、浮雕印刷、數字印刷、或吸墨或浮雕凹版印刷來壓印所述印刷圖像。
5.根據權利要求
1至4中至少一項所述的數據載體，其特征在于，所述印刷圖像是效果層。
6.根據權利要求
5所述的數據載體，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.根據權利要求
5或6所述的數據載體，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.根據權利要求
1至7中至少一項所述的數據載體，其特征在于，所述印刷圖像被設計為橢圓形或圓形，特別是類似硬幣的形狀。
9.根據權利要求
1至8中至少一項所述的數據載體，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.根據權利要求
1至9中至少一項所述的數據載體，其特征在于，所述激光標識被設計為圖案、字符或編碼的形式。
11.根據權利要求
1至10中至少一項所述的數據載體，其特征在于，在所述激光標識與所述印刷圖像的所述重疊區中，通過激光束的作用修改所述印刷圖像的可視外觀。
12.根據權利要求
1至11中至少一項所述的數據載體，其特征在于，在所述激光標識和所述激光修改區與所述印刷圖像的至少一個重疊區中，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.根據權利要求
12所述的數據載體，其特征在于，在至少一個所述重疊區中所述印刷圖像被高亮或漂白。
14.根據權利要求
12或13所述的數據載體，其特征在于，在至少一個所述重疊區中，所述印刷圖像的光學屬性被不可逆轉地改變。
15.根據權利要求
1至14中至少一項所述的數據載體，其特征在于，在所述激光修改區與所述印刷圖像的所述重疊區之外的所述數據載體沒有視覺上的變化。
16.根據權利要求
1至15中至少一項所述的數據載體，其特征在于，在所述激光修改區與所述印刷圖像的重疊區之外和/或之內，所述數據載體展示出具有浮雕結構的有形標識。
17.根據權利要求
1至16中至少一項所述的數據載體，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中被曝光、活化或減活。
18.一種具有安全單元的數據載體的制造方法，其中a)在數據載體基底上壓印印刷圖像，b)通過激光束的作用產生至少部分與所述印刷圖像重合的激光標識，和c)通過激光束的作用產生對激光標識的記錄、至少部分與所述印刷圖像重疊的激光修改區，而在所述激光修改區與所述印刷圖像的重疊區中修改所述印刷圖像的可視外觀。
19.根據權利要求
18所述的方法，其特征在于，所述激光修改區以圍繞所述印刷圖像邊沿的預定寬度的環繞輪廓的形式被產生。
20.根據權利要求
18或19所述的方法，其特征在于，在步驟b)中產生所述激光標識，其在所述印刷圖像與所述激光標識之間具有一定的記錄變化，并在步驟c)中產生所述激光修改區，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繞輪廓的預定寬度。
21.根據權利要求
18至20中至少一項所述的方法，其特征在于，通過絲網印刷、平版印刷、浮雕印刷、數字印刷、或吸墨或浮雕凹版印刷來壓印所述印刷圖像。
22.根據權利要求
18至21中至少一項所述的方法，其特征在于，在與相同激光標識器相同的操作中產生所述激光標識和所述激光修改區。
23.根據權利要求
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來產生所述激光標識和/或所述激光修改區，從而獲得不同的效果或不同的效果亮度。
24.根據權利要求
18至23中至少一項所述的方法，其特征在于，先產生所述激光修改區，然后至少部分在所述激光修改區內產生所述激光標識。
25.根據權利要求
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據載體的多個單獨的凸起產生所述激光標識和所述激光修改區。
26.一種具有安全單元的數據載體的制造方法，其中a)在數據載體基底上壓印第一印刷圖像，b)在所述數據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，產生至少部分與所述兩個印刷圖像重疊的激光修改區，在所述激光修改區與所述印刷圖像的重疊區中修改每個印刷圖像的可視外觀。
27.根據權利要求
26所述的方法，其特征在于，在所述步驟c)中產生所述激光修改區，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據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生激光標識。
29.根據權利要求
28所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，記錄標識與所述印刷圖像一起被印刷在紙張或滾軸上，在步驟b)中檢測所述記錄標識的位置作為用于所述印刷圖像位置的標準尺。
30.根據權利要求
29所述的方法，其特征在于，對每個印刷圖像印刷相關的記錄標識，在步驟b)中檢測所述記錄標識的位置作為用于相關組的印刷圖像位置的標準尺。
31.根據權利要求
29所述的方法，其特征在于，對每個組的印刷圖像印刷相關的記錄標識，在步驟b)中檢測所述記錄標識的位置作為用于相關組的印刷圖像位置的標準尺。
32.根據權利要求
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域掃描照相機檢測所述記錄標識的位置。
33.根據權利要求
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域掃描照相機檢測所述印刷圖像的位置。
34.根據權利要求
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據，基于該數據限定所述激光標識的信息內容，而在步驟c)中，在單獨的凸起中產生具有以這種方式限定的信息內容的激光標識。
35.根據權利要求
18至34中至少一項所述的方法，其特征在于，為了產生所述激光標識和/或所述激光修改區，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.根據權利要求
18至35中至少一項所述的方法，其特征在于，為了標識，引導激光束以高于1000mm/s的速度經過所述數據載體材料，優選的速度高于2000mm/s，特別優選的速度是4000mm/s或更高。
專利摘要
本發明涉及一種數據載體，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)重疊的激光標識(24)。根據本發明，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(26)，其記錄激光標識(24)，而在激光修改區(26)與印刷圖像(22)的重疊區域(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G07D7/12GK1993714SQ20058002579
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月28日
發明者G·德普塔, K·邁爾 申請人:捷德有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan