DE102017008919A1

DE102017008919A1 - Wertdokument und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102017008919A1
Application number: DE102017008919.1A
Authority: DE
Inventors: Kai Scherer; Christian Fuhse; Michael Rahm; Maik Rudolf Johann Scherer; Raphael Dehmel
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-03-28
Also published as: EP3459758B1; EP3459758A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, umfassend
a) das Bereitstellen eines Wertdokumentsubstrats;
b) das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bzw. OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe;
c) solange die aufgedruckte Druckfarbe noch flüssig ist, das Orientieren bzw. Ausrichten der magnetisch orientierbaren Effektpigmente mittels eines ersten Magnetfelds;
d) das selektive Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix durch UV-Strahlung oder durch Laserstrahlung in einem ersten Bereich der aufgedruckten Druckfarbe, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden, wobei das Aushärten mit einer Auflösung bzw. einer Linienbreite von weniger als 1,59 mm, bevorzugt weniger als 800 µm, erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, und ein nach dem Verfahren erhältliches Wertdokument.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
Im Stand der Technik sind Sicherheitsmerkmale zur Absicherung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, bekannt, die magnetisch orientierbare Effektpigmente enthalten. Magnetisch orientierbare Effektpigmente sind z.B. kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® der Firma SICPA erhältlich (die Abkürzung OVMI steht für den Begriff „optically variable magnetic ink“). Die Pigmente besitzen typischerweise einen plättchenförmigen Aufbau und liegen in Form eines Schichtverbunds vor, der häufig zwei Lagen optischer Effektschichten und eine dazwischen eingebettete magnetische Schicht beinhaltet. Mit Bezug auf die optischen Effektschichten kommen metallisch-spiegelnde Schichten ebenso wie farbschiebende Schichtsysteme, z.B. mit einem Absorber/Dielektrikum/Reflektor-Aufbau, infrage. Die eingebettete Magnetschicht ist in der Regel nicht sichtbar, ist aber zur Ausrichtung der Pigmente erforderlich.
Die in einer Druckfarbe gelösten Pigmente werden auf ein Trägersubstrat, zum Beispiel Banknotenpapier oder ein polymeres Banknotensubstrat, gedruckt. Unmittelbar nach dem Druck ist die Farbe noch flüssig, sodass die plättchenförmigen Pigmente innerhalb der die Pigmente umgebenden Farbmatrix noch frei beweglich sind. Anschließend wird ein externes Magnetfeld angelegt, in dem sich die Pigmente ausrichten, wobei sich die Pigmente infolge der Form-Anisotropie typischerweise parallel zu den Feldlinien anordnen. In diesem Zustand wird die die Effektpigmente umgebende Farbmatrix entweder durch UV-Strahlung oder durch Zufuhr von Wärme ausgehärtet, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden. Für einen Beobachter entsteht auf diese Weise ein optisch variabler Effekt, beispielsweise ein Lichtreflex, der beim Kippen des drucktechnisch erhaltenen Sicherheitselements entlang der Kipp-Richtung verläuft. Je nach angelegtem Magnetfeld lassen sich verschiedene optisch variable Effekte realisieren.
Ausgehend von dem oben beschriebenen Verfahren können Magnetfarbbereiche gemäß dem Stand der Technik auch in zwei separaten Schritten gehärtet werden, um komplexere Effekte und/oder Bildinformationen zu realisieren. Die 1 zeigt ein Papiersubstrat mit einem drucktechnisch erhältlichen Sicherheitsmerkmal, das auf OVMI-Pigmenten basiert, wobei eine selektive Härtung in zwei separaten Schritten durchgeführt wird. Dabei wird unter Anlegen eines ersten Magnetfelds der Bereich (a) selektiv mit einem Laser ausgehärtet, während die restlichen Pigmente im Bereich (b) frei beweglich bleiben. Dabei kann der selektiv ausgehärtete Bereich eine Bildinformation in Form einer Umrandung oder Projektion tragen. Im zweiten Schritt erreicht die Magnetpartikelfarbe einen zweiten Magneten. Die noch frei beweglichen Partikel im Bereich (b) richten sich im Streufeld des zweiten Magneten aus und werden im Anschluss mittels einer UV-Flutbelichtung ausgehärtet. Entsprechend den Feldlinien des ersten und des zweiten Magneten tragen nun die Bereiche (a) und (b) unterschiedliche Ausrichtungen der darin enthaltenen Magnetpartikel. Dieses Vorgehen ist in der Schrift EP 2 468 423 A1 beschrieben.
Die EP 2 468 423 A1 beschreibt die selektive Aushärtung einer Magnetfarbe über die Verwendung eines Lasers oder mehrerer Laser im Sinne eines Arrays, wobei die Laser entweder als fokussierte oder defokussierte Punktlaser oder als Linienlaser verwendet werden. Dabei sind Auflösungen („projection of the laserbeam“) von 1,59mm bis 9,5mm beschrieben. Bedingt durch die recht grobe, minimale Linienbreite von 1,59 mm ergeben sich zwangsläufig Nachteile hinsichtlich der Design-Wahl. So kann im Zuge der Laser-Behandlung nur eine sehr grobe Bildinformation in den Bereich (a) der 1 eingebracht werden. Motive mit feinen Strichstärken lassen sich hingegen nicht realisieren. Des Weiteren lassen sich die Bereiche (a) und (b) der 1 nicht effektiv ineinander verschachteln, weil hierfür Linienbreiten von höchstens 200 µm, vorzugsweise kleiner als 100 µm, besonders bevorzugt kleiner als 80 µm, benötigt werden, damit die einzelnen Linien für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar sind und der Betrachter den Eindruck gewinnt, er sieht ein homogenes Bild. Entsprechend lassen sich auf Grundlage des Standes der Technik sogenannte Flip-Effekte oder sich überlagernde Pump- und Lauf-Effekte nicht realisieren.
Bedingt durch eine endliche Anzahl an Laserquellen lassen sich zudem keine großflächigen Bereiche mit unterschiedlicher Intensitätsverteilung im Single-Shot-Verfahren aushärten. Ein Linien-basiertes und/oder Punkt-basiertes Aushärten limitiert die Prozessgeschwindigkeit.
Ausgehend vom oben zitierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten basierendes Sicherheitsmerkmal bereitzustellen. Insbesondere sollen feinere Auflösungen erzielt werden.
Diese Aufgabe wird auf Grundlage der im unabhängigen Anspruch definierten Merkmalskombination gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, umfassend

a) das Bereitstellen eines Wertdokumentsubstrats;
b) das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bzw. OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe;
c) solange die aufgedruckte Druckfarbe noch flüssig ist, das Orientieren bzw. Ausrichten der magnetisch orientierbaren Effektpigmente mittels eines ersten Magnetfelds;
d) das selektive Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix durch UV-Strahlung oder durch Laserstrahlung in einem ersten Bereich der aufgedruckten Druckfarbe, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden, wobei das Aushärten mit einer Auflösung bzw. einer Linienbreite von weniger als 1,59 mm, bevorzugt weniger als 800 µm, erfolgt.

Die Auflösung bzw. Linienbreite bezieht sich auf die projizierte Pixelgröße bzw. Linienbreite der Lichtquelle am Ort der auf das Wertdokumentsubstrat aufgedruckten, auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bzw. OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe.
Der Begriff „selektives Aushärten“ ist so zu verstehen, dass ein bestimmter bzw. selektierter Bereich der aufgedruckten Druckfarbe ausgehärtet wird, insbesondere um auf diese Weise einen Bereich mit Informationsgehalt und/oder einem besonderen optisch variablen Effekt zu erzeugen.
Die UV-Strahlung ist bevorzugt eine gerichtete UV-Strahlung.
Das im Schritt a) bereitgestellte Wertdokumentsubstrat ist insbesondere ein Papiersubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Folie/Papier/Folie-Verbundsubstrat (siehe z.B. die WO 2006/066431 A1 ) oder ein Papier/Folie/Papier-Verbundsubstrat (siehe z.B. die WO 2004/028825 A2 ).
Gemäß einer Variante handelt es sich bei dem im Schritt a) bereitgestellten Wertdokumentsubstrat um ein Foliensubstrat zur Herstellung von Sicherheitsstreifen, Sicherheitsfäden oder Sicherheits-Patches bzw. Sicherheitsetiketten, die zur Absicherung von Wertdokumenten, z.B. Banknoten, geeignet sind.
2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, zusätzlich umfassend

e) den Schritt, in dem das erhaltene Wertdokumentsubstrat einem zweiten, vom ersten Magnetfeld abweichenden Magnetfeld ausgesetzt wird, um auf diese Weise noch nicht immobilisierte, magnetisch orientierbare Effektpigmente in einem bislang noch nicht bestrahlten, zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs der aufgedruckten Druckfarbe zu orientieren bzw. auszurichten; und
f) das Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix im zweiten Bereich der aufgedruckten Druckfarbe durch Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden.

Im Schritt f) kann das Bestrahlen, insbesondere mit UV-Licht, insbesondere vollflächig erfolgen.
Insbesondere kann auf diese Weise ein mit magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bedrucktes Wertdokumentsubstrat bereitgestellt werden, das in einem ersten Bereich der Druckschicht einen ersten optischen Effekt (bzw. ersten optisch variablen Effekt) aufweist und in einem zweiten Bereich der Druckschicht einen vom ersten optischen Effekt(bzw. ersten optisch variablen Effekt) abweichenden zweiten optischen Effekt (bzw. zweiten optisch variablen Effekt) aufweist.
3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1 oder 2, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden einer Absorptionsmaske oder eines Mikrospiegelaktors (DMD) oder einer LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik oder einer LCD oder eines diffraktiven optischen Elements (DOE) oder eines Linsenarrays erfolgt.
4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) in einem Single-Shot-Verfahren erfolgt.
Im Single-Shot-Verfahren kann ein 2D-Array verwendet werden. Insbesondere wird hierbei ein 2D-DMD, eine LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik oder eine LCD verwendet.
5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 4, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) ein linienbasiertes Härten ist.
Beim linienbasierten Härten kann ein 1D-Array verwendet werden. Insbesondere wird hierbei ein 1D-DMD, eine LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik oder eine LCD verwendet.
6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) mittels einer LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik erfolgt, insbesondere in Reflexion.
7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) mittels einer LCD erfolgt.
8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden eines diffraktiven optischen Elements (DOE), insbesondere in Verbindung mit Laserstrahlung, erfolgt.
9. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden eines Mikrolinsenarrays, insbesondere in Verbindung mit einer gerichteten UV-(Flut)Belichtung, erfolgt.
10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 9, wobei das selektive Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix im Schritt d), und gegebenenfalls im Schritt f), so erfolgt, dass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden und auf diese Weise einen optisch variablen Effekt erzeugen.
Der optisch variable Effekt ist z.B. ein Lichtreflex, der beim Kippen des erhaltenen Wertdokuments entlang der Kipp-Richtung erfolgt.
Im Falle, dass die Schritte e) und f) zwingend sind, können zwei Bereiche mit unterschiedlichen optisch variablen Effekten erhalten werden.
11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 10, wobei mittels des selektiven Aushärtens der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix eine Bildinformation in Form von Zeichen oder einer Codierung, oder in Form eines Musters, einer Umrandung oder einer Projektion, erzeugt wird.
12. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 11, wobei mittels des selektiven Aushärtens der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix ineinander verschachtelte Bildbereiche erzeugt werden, die jeweils eine Auflösung bzw. eine Linienbreite von weniger als 200 µm, bevorzugt weniger als 100 µm und insbesondere bevorzugt weniger als 80 µm, aufweisen.
Die Auflösung bzw. Linienbreite bezieht sich auf die projizierte Pixelgröße bzw. Linienbreite der Lichtquelle am Ort der auf das Wertdokumentsubstrat aufgedruckten, auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bzw. OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe.
13. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Wertdokument, insbesondere eine Banknote, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 12.
Das Wertdokument kann weiter im Besonderen eine Papierbanknote, Polymerbanknote oder Folienverbundbanknote, oder eine Ausweiskarte oder eine Passdatenseite sein.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der vorliegenden Beschreibung wird anstelle der Formulierung „magnetisch orientierbare Effektpigmente“ die Abkürzung OVMI-Pigmente verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur partiellen bzw. bereichsweisen Härtung magnetischer Farbe, bei dem sich die Intensitätsverteilung einer starken UV-Lampe oder eines Lasers individuell anpassen lässt, um die magnetische Farbe im Single-Shot-Modus oder im Modus des linienförmigen Abfahrens härten zu können und vorzugweise Auflösungen von weniger als 1,6mm zu ermöglichen. Zur selektiven Härtung z.B. des in der 1 gezeigten Bereichs (a) können insbesondere die folgenden Verfahren 1) oder 2) eingesetzt werden:

Option 1) Verwendung einer Absorptionsmaske.
Option 2) Verwendung eines Mikrospiegelaktors (sogenannter „Digital Micromirror Device“, hierfür wird nachstehend auch die Abkürzung DMD verwendet).

Der Mikrospiegelaktor ist ein mikroelektromechanisches Bauelement zur dynamischen Modulation von Licht. Insbesondere kann ein Flächenlichtmodulator verwendet werden. Hierbei erfolgt die Modulation des Lichts über eine Spiegelmatrix. Weiter im Besonderen kann eine der folgenden Einrichtungen zur Anwendung kommen:

- LCoS („Liquid Crystal on Silicon“, übersetzt ins Deutsche: Flüssigkristalle auf [einem] Silizium[substrat]) insbesondere in Reflexion;
- LCD bzw. eine Flüssigkristallanzeige, insbesondere in Transmission;
- DOE bzw. ein diffraktives optisches Element;
- ein Linsenarray.

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

1 ein Wertdokumentsubstrat, z.B. ein Papiersubstrat zur Herstellung von Banknoten, das mit einer auf OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe bedruckt ist, wobei das Aushärten der Druckschicht in zwei separaten Schritten erfolgt;
2 die selektive Härtung einer Farbschicht mit OVMI-Pigmenten, wobei der Mikrospiegelaktor (DMD, 2D-Array) die eintreffende Strahlung reflektiert und eine frei wählbare Intensitätsmodulation auf der Substratebene erzeugt;
3 eine linienbasierte, selektive Härtung einer Farbschicht mit OVMI-Pigmenten in Form eines Kreises mittels eines 1D-DMD Arrays, indem die Spiegel kontinuierlich ihre Steigung verändern, während das Substrat darunter durchfährt;
4 die Beleuchtung eines 2D-DOE mit kohärenter Strahlung, um die Farbschicht mit OVMI-Pigmenten entsprechend dem Beugungsbild auszuhärten;
5 ein DOE zur Erzeugung einer spezifischen Intensitätsmodulation zur Bildkodierung;
6 ein Linsenarray in Kombination mit einer UV-Flutbelichtung zur schachbrettartigen Aushärtung einer Farbschicht mit OMVI-Pigmenten.

Ein Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung einer Absorptionsmaske.
Die einfachste Möglichkeit zur Formung eines Lichtstrahls basiert auf der Benutzung einer Maske, die mit Bezug auf die verwendete Wellenlänge opak wirkt. Im Falle von UV-Licht kann dies z.B. ein metallisches Raster oder eine metallische Form sein, insbesondere auf Basis von Aluminium, Chrom, Eisen oder dergleichen. Die Maske wird in einer geeigneten Materialdicke, die insbesondere größer als 200 nm ist, auf ein transparentes Substrat, z.B. Glas, aufgebracht.
Von Nachteil bei der Verwendung einer Maske ist jedoch der Beugungseffekt unter Laserbestrahlung, die zu einem Ausschmieren der Maske in der OVMI-Ebene führt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung eines Mikrospiegelaktors bzw. DMD.
Typische Parameter sind dabei etwa 4 Millionen Bildpunkte bei einer Diagonalen von 0,7 Zoll.
Ein Mikrospiegelaktor basiert auf einem Spiegelarray, d.h. eine matrixförmige Anordnung von Einzelelementen, wobei jedes Einzelelement eine verkippbare spiegelnde Fläche mit einer Kantenlänge von wenigen Mikrometern beinhaltet. Jeder Mikrospiegel lässt sich dabei flexibel über die Kraftwirkung von elektrostatischen Feldern ansteuern. Die Ausrichtung jedes Spiegels lässt sich dabei innerhalb einer Sekunde bis zu 5000-mal wechseln.
Abhängig von der Ausrichtung des Spiegelarrays kann Licht einer starken UV-Lampe oder eines Lasers so abgelenkt bzw. reflektiert werden, dass ein Bild (im Sinne einer Intensitätsmodulation) in der Ebene der Magnetfarbe projiziert wird und dort Pixel-selektiv aushärtet. Um das Projektionsbild zu fokussieren, zu verkleinern oder zu vergrößern, können zusätzlich Projektionslinsen oder andere optische Mittel eingesetzt werden.
Zur Umsetzung ist sowohl ein Single-Shot-Verfahren mit einem 2D-DMD, der das ganze Bild in der Ebene abbildet, als auch ein linienbasiertes Härten mit einem 1D-DMD möglich, bei dem unter kontinuierlicher Spiegeländerung das Bild linienweise „geschrieben wird“, während das Substrat bzw. die OVMI-Farbe unter dem DMD hindurchläuft.
DMD bzw. Mikrospiegelaktoren gewährleisten Auflösungen deutlich unterhalb von 1,6mm und sind mit Durchmessern von mehreren Zentimetern größer als konventionelle, auf OVMI-Pigmenten basierende, drucktechnisch erhaltene Sicherheitsmerkmale. Es wäre somit denkbar, jedes OVMI-Pigment direkt mittels eines DMD ohne weitere optische Mittel zu belichten und dabei Linienstärken im Bereich von Mikrometern zu erreichen.
Die 2 veranschaulicht die selektive Härtung einer Farbschicht mit OVMI-Pigmenten, wobei der Mikrospiegelaktor (DMD, 2D-Array) die eintreffende Strahlung reflektiert und eine frei wählbare Intensitätsmodulation auf der Substratebene erzeugt. Zeichnerisch dargestellt ist das Single-Shot-Verfahren. Eine gegebenenfalls vorhandene Optik zwischen dem Mikrospiegelaktor und der Farbschicht mit OVMI-Pigmenten ist nicht dargestellt.
Die 3 veranschaulicht eine linienbasierte, selektive Härtung einer Farbschicht mit OVMI-Pigmenten in Form eines Kreises mittels eines 1D-DMD Arrays, indem die Spiegel kontinuierlich ihre Steigung verändern, während das Substrat darunter durchfährt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung eines LCoS („Liquid Crystal on Silicon“, übersetzt ins Deutsche: Flüssigkristalle auf [einem] Silizium[substrat]), insbesondere in Reflexion.
Typische Parameter sind eine Chipgröße mit einer Diagonalen von 15,5 mm, eine Bildgröße von 1920 × 1080 Pixel, eine Reflektivität von 74 % und Kontrastverhältnis größer 5000:1.
Im gleichen Verfahren lässt sich ein LCoS einsetzen. Dieser beinhaltet eine Siliziumfolie (wirkt als Reflektor), eine darauf angeordnete dünne, auf Flüssigkristallen basierende Schicht und eine dünne Glasscheibe. Im Gegensatz zu den Mikrospiegeln des DMDs werden im Falle des LCoS Flüssigkristallmoleküle durch eine elektrische Spannung angesteuert. Die Ausrichtung letzterer bestimmt, ob Licht erfolgreich den Polarisator erneut passieren kann oder nicht, d.h. ob Licht vom LCoS reflektiert oder absorbiert wird. Im Gegensatz zum DMD benötigt der LCoS polarisiertes Licht und damit eine höhere Ausgangsleistung der Lichtquelle. Auch hier ist eine 1D-Auslegung oder eine 2D-Auslegung des Chips möglich.
Weiterhin kann ein LCoS nicht nur in Reflexion, sondern auch in Transmission eingesetzt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung eines LCD bzw. einer Flüssigkristallanzeige, insbesondere in Transmission.
Eine LCD besitzt im Gegensatz zu LCoS zwei Polarisatoren und wird in Transmission, d.h. ohne Reflexionsschicht, betrieben. Entsprechend der Ausrichtung des Flüssigkristalls ändert dieser die Polarisation des Lichts und entscheidet hierbei, ob Licht den zweiten Polarisator passieren kann oder nicht.
LCD, LCoS und DMD sind sozusagen elektronisch „schaltbare“ Masken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung eines diffraktiven optischen Elements (DOE).
Diffraktive optische Elemente sind Glasträger, auf die durch lithographische Verfahren Mikrostrukturen aufgebracht werden. In ihnen kommt es durch unterschiedliche optische Weglängen (insbesondere durch Höhenvariationen oder durch Brechungsindexvariationen) der Teilstrahlen zu Phasenmodulationen, wodurch Interferenzmuster entstehen, die durch konstruktive und destruktive Überlagerung Amplitudenmodulationen erzeugen. So lassen sich durch geschickte Auslegung die Intensitätsmuster eines Laserstrahls - nach Transmission durch das DOE - manipulieren und der Strahl kann entsprechend geformt werden. Dabei weisen DOEs hoher Güte hohe Transmissionswerte und Wirkungsgradwerte auf, d.h. sie reduzieren die Leistung der Eingangsintensität nur wenig.
Entsprechend dem Design des DOE können zahlreiche Weisen der Aushärtung realisiert werden:

a) Punktuelles, periodisches Beugungsmuster zur Verschachtelung eines Bereichs (a) und eines Bereichs (b) durch die Verwendung von 2D-Gittern (siehe 4, die die Beleuchtung eines 2D-DOE mit kohärenter Strahlung zeigt, um die Farbschicht mit OVMI-Pigmenten entsprechend dem Beugungsbild auszuhärten).
b) Beugungsbilder individualisierter Form zur Aushärtung eines Bereichs (a) in entsprechender Form (siehe 5, die ein DOE zur Erzeugung einer spezifischen Intensitätsmodulation zur Bildkodierung zeigt).
c) 1D-Gitter zur Erzeugung von Linienrastern. Das 1D-Gitter lässt sich z.B. so auslegen, dass das Beugungsbild einem Linienraster parallel zur Bahnrichtung bzw. Substratrichtung entspricht, was einen kontinuierlichen Aushärtungsprozess ermöglicht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf der Verwendung eines Mikrolinsenarrays.
Mithilfe eines Mikrolinsenarrays kann in Kombination mit einer gerichteten UV-Flutbelichtung eine schnelle, großflächige und örtlich-selektive Aushärtung der Magnetfarbe erzielt werden. So fokussiert z.B. unter senkrechtem Einfall jede Mikrolinse das auftreffende Licht in einem Punkt unterhalb der Linsenebene. Bei periodischer Anordnung der Linsen ließe sich so eine schachbrettartige Aushärtung der Magnetfarbe realisieren. Des Weiteren können 1D-Linsenraster (z.B. Zylinderlinsen) zur Erzeugung von linienartig ausgehärteten Bereichen verwendet werden, die einen kontinuierliche Beleuchtung ermöglichen würden.
Generell lassen sich variable Raster bei der Beleuchtung eines Linsenarrays erzeugen, indem die Größe und/oder die Abstände und/oder die Form und/oder die Regelmäßigkeit der einzelnen Linsen variiert wird.
Die 6 zeigt ein Linsenarray in Kombination mit einer UV-Flutbelichtung zur schachbrettartigen Aushärtung einer Farbschicht mit OMVI-Pigmenten.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile. Im Stand der Technik sind verschiedene optische Effekte bekannt, die sich mittels Magnetausrichtung von Pigmenten und anschließender Strahlungshärtung erzielen lassen. Weiterhin bekannt ist die Möglichkeit, mehrere verschiedene Effekte durch selektive Strahlungshärtung miteinander zu kombinieren. Bisher können aber nur makroskopische Flächen (nämlich mit einer Auflösung größer als 1,6 mm) für derartige Kombinationen verwendet werden. Um verschiedene Effekte gleichzeitig und am gleichen Ort sichtbar zu machen, müssen aber viele mikroskopische Flächen (insbesondere mit einer Auflösung von weniger als 200 µm) miteinander kombiniert (bzw. „verschachtelt“) werden, damit keine störenden Raster sichtbar sind. Dies ist möglich, wenn eine oder mehrere der hierin beschriebenen Techniken angewandt werden. So können zum Beispiel Flip-Effekte realisiert werden, bei denen ein gewisser Effekt aus einem Betrachtungswinkelbereich auf der ganzen Grundfläche des Sicherheitsmerkmals sichtbar ist, und ein anderer Effekt aus einem anderen Betrachtungswinkelbereich auf der ganzen Grundfläche des Sicherheitsmerkmals sichtbar ist. Auch können verschiedene Bewegungseffekte nahtlos miteinander kombiniert werden.
Der Verschachtelungsmechanismus funktioniert dabei wie folgt:
Unterhalb des Auflösungslimits des Auges wird ein gewisser Anteil der OVMI-Fläche - in Form eines Schachbrettmusters oder Linienmusters - mit einem Effekt (a) belegt.
Dieser Effekt (a) ist nur unter einem Betrachtungswinkel von z.B. 45° zu sehen. Die restliche freie Bereich wird mit einem Effekt (b) belegt, der nur unter einem Winkel von z.B. -45° zu sehen ist. Mit dem menschlichen Auge ist die Rasterung bzw. Verschachtelung der beiden Effekte ineinander nicht erkennbar. Nun erscheint dem Betrachter unter 45° der Effekt (a) ganzflächig und unter -45° der Effekt (b) ganzflächig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2468423 A1 [0005, 0006]
WO 2006/066431 A1 [0015]
WO 2004/028825 A2 [0015]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, umfassend a) das Bereitstellen eines Wertdokumentsubstrats; b) das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer auf magnetisch orientierbaren Effektpigmenten bzw. OVMI-Pigmenten basierenden Druckfarbe; c) solange die aufgedruckte Druckfarbe noch flüssig ist, das Orientieren bzw. Ausrichten der magnetisch orientierbaren Effektpigmente mittels eines ersten Magnetfelds; d) das selektive Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix durch UV-Strahlung oder durch Laserstrahlung in einem ersten Bereich der aufgedruckten Druckfarbe, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden, wobei das Aushärten mit einer Auflösung bzw. einer Linienbreite von weniger als 1,59 mm, bevorzugt weniger als 800 µm, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend e) den Schritt, in dem das erhaltene Wertdokumentsubstrat einem zweiten, vom ersten Magnetfeld abweichenden Magnetfeld ausgesetzt wird, um auf diese Weise noch nicht immobilisierte, magnetisch orientierbare Effektpigmente in einem bislang noch nicht bestrahlten, zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs der aufgedruckten Druckfarbe zu orientieren bzw. auszurichten; und f) das Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix im zweiten Bereich der aufgedruckten Druckfarbe durch Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, sodass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden einer Absorptionsmaske oder eines Mikrospiegelaktors (DMD) oder einer LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik oder einer LCD oder eines diffraktiven optischen Elements (DOE) oder eines Linsenarrays erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) in einem Single-Shot-Verfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) ein linienbasiertes Härten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) mittels einer LCoS(Liquid Crystal on Silicon)-Technik erfolgt, insbesondere in Reflexion.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) mittels einer LCD erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden eines diffraktiven optischen Elements (DOE), insbesondere in Verbindung mit Laserstrahlung, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das selektive Aushärten im Schritt d) durch Verwenden eines Mikrolinsenarrays, insbesondere in Verbindung mit einer gerichteten UV-(Flut)Belichtung, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das selektive Aushärten der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix im Schritt d), und gegebenenfalls im Schritt f), so erfolgt, dass die Effektpigmente im ausgerichteten Zustand immobilisiert werden und auf diese Weise einen optisch variablen Effekt erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mittels des selektiven Aushärtens der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix eine Bildinformation in Form von Zeichen oder einer Codierung, oder in Form eines Musters, einer Umrandung oder einer Projektion, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mittels des selektiven Aushärtens der die magnetisch orientierten Effektpigmente umgebenden Farbmatrix ineinander verschachtelte Bildbereiche erzeugt werden, die jeweils eine Auflösung bzw. eine Linienbreite von weniger als 200 µm, bevorzugt weniger als 100 µm und insbesondere bevorzugt weniger als 80 µm, aufweisen.
Wertdokument, insbesondere eine Banknote, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.