EP4653206A1 - Dokumentenkörper mit einer in einem laminat ausgebildeten markierung und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Dokumentenkörper mit einer in einem laminat ausgebildeten markierung und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

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Publication number
EP4653206A1
EP4653206A1 EP25178385.8A EP25178385A EP4653206A1 EP 4653206 A1 EP4653206 A1 EP 4653206A1 EP 25178385 A EP25178385 A EP 25178385A EP 4653206 A1 EP4653206 A1 EP 4653206A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
marking
laminate
initial marking
energy input
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25178385.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Ertl
Manuel STAMM
Martin Ederer
Anton Brunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Muehlbauer ID Services GmbH
Original Assignee
Muehlbauer ID Services GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Muehlbauer ID Services GmbH filed Critical Muehlbauer ID Services GmbH
Publication of EP4653206A1 publication Critical patent/EP4653206A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/405—Marking
    • B42D25/41—Marking using electromagnetic radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
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    • B42D25/351—Translucent or partly translucent parts, e.g. windows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
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    • B42D25/45—Associating two or more layers
    • B42D25/46—Associating two or more layers using pressure

Definitions

  • the present invention relates to a document body, in particular for an individualized document, comprising a multilayer laminate with data inscribed therein, wherein a multicolored marking is formed inside the laminate, representing the inscribed data.
  • the invention further relates to a method and a device for manufacturing such a document body.
  • individualized, and especially personalized, documents such as those in card or book form
  • book-like passport documents or individual pages thereof e.g., the so-called "passport holder's page” or paper pages
  • identity cards e.g., the so-called "passport holder's page” or paper pages
  • personalized chip cards such as bank cards, credit cards, ID cards, membership cards, access cards, etc., or personal (mostly card-shaped) labels
  • security documents such as passports or identity cards (e.g., national identity cards or access identification cards)
  • passports or identity cards e.g., national identity cards or access identification cards
  • security mechanisms to protect against forgery is frequently required.
  • Such security mechanisms can be achieved, in particular, through the use of special materials and their targeted arrangement within the document and/or special manufacturing or processing methods (e.g., offset printing).
  • the document must usually also be aesthetically pleasing, as government-issued identity documents are often seen as a calling card for the respective country and are intended to reflect not only the individual's identity but also that of the country itself.
  • a document of the aforementioned type e.g., identity card
  • a document body for it such as a so-called data page of a passport document, which may additionally have, for example, further pages and a cover
  • Documents are constructed from layers, especially films (usually made of polycarbonate), between which, particularly in the case of security documents, individual security features (such as holograms or offset printing) can be placed as protective mechanisms.
  • films usually made of polycarbonate
  • individual security features such as holograms or offset printing
  • the individual layers are stacked on top of each other and bond together under pressure and temperature during a lamination process to form a document body, sometimes referred to in technical terms as a "monoblock".
  • a security feature on the outside of a document is more easily accessible and therefore generally easier to tamper with than one located inside the document, which is more difficult to access.
  • Internal security features are better protected against direct influences – such as liquid chemicals or extraction from the document – and thus contribute to greater document security.
  • This basic principle is also usually applied to the personalization or individualization of security documents, in particular to provide a security document with personal data, such as a passport photo or biometric information about the document holder to whom the security document is or will be issued.
  • the first phase involves the production of the blank, consecutively numbered document body by a document supplier, followed by a subsequent phase in which the document is personalized in a protected environment, usually under the supervision of government authorities in the case of government security documents.
  • Such personalization is often achieved using a grayscale laser, for example, with a wavelength of 1064 nm (the so-called standard wavelength) or a wavelength of 355 nm (UV laser), or another wavelength suitable for the material being processed and the desired resolution.
  • a grayscale laser for example, with a wavelength of 1064 nm (the so-called standard wavelength) or a wavelength of 355 nm (UV laser), or another wavelength suitable for the material being processed and the desired resolution.
  • one or more layers of the security document are laser-reactive and turn black under the influence of the laser radiation.
  • Personal data such as name, date of birth, or image thus become part of the monoblock and are therefore better protected against forgery and environmental influences.
  • a data representation created in this way e.g., an image, or text, but is binary in color (e.g., black and white or black and transparent) or only exhibits several shades of gray. However, this is not a color representation of the data, i.e., not a representation with multiple colors,
  • a well-known technique for creating color images in security documents involves printing a color image onto a film and inserting this film—as an insert—into the multi-layered security document or the document body before the lamination process. This means that customer-specific personalization is only possible before the document is produced. The process is therefore complex and feasible in only a few projects.
  • color refers to any color other than black, white, and shades of gray obtained solely from mixing black and white.
  • the color may be a color from a predefined color space, such as one of the well-known RGB (red/green/blue) or CMYK (cyan/yellow/magenta) color spaces.
  • multicoloured as used herein, with regard to a multicoloured object, in particular a mark in the document body, is to be understood as having at least two colours or at least one colour (each as defined above) and in addition, white, black or at least one shade of grey.
  • the term "energy input,” as used herein, refers to any form of energy being introduced into the document body that produces the aforementioned effect in the initial marking.
  • the energy input may, in particular, comprise various components that differ in their nature (e.g., radiation, pressure, temperature, charge), duration of action, depth of penetration in the laminate, intensity, and/or, specifically in the case of radiation, in their wavelength or wavelength spectrum.
  • the components may, in particular, comprise various components that differ in their nature (e.g., radiation, pressure, temperature, charge), duration of action, depth of penetration in the laminate, intensity, and/or, specifically in the case of radiation, in their wavelength or wavelength spectrum.
  • only one component or a subset of the components causes the aforementioned color change in the initial marking, in particular, potentially a switching of the leuco dyes, while one or more other components of the energy input, depending on the embodiment of the process, additionally cause another change in the document body (e.g., blistering or carbonization, as described below).
  • a condition A or B is satisfied by one of the following: A is true (or present) and B is false (or not present), A is false (or not present) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).
  • the device can have several predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be done by selecting one of these configurations or operating modes.
  • the proposed method allows for the creation of a document body, particularly for security-relevant documents, in which a colored marking is embedded within it, thus protecting it from direct access. Furthermore, the creation of the initial marking and the generation of the colored marking through energy input can be separated entirely or partially in time, enabling the document to be personalized at a later time and location than the production of the laminate (monoblock) including the embedded initial marking. Moreover, the achievable security standard can be increased because the ability to generate a wide variety of colors (i.e., a large color gamut) with high resolution within the colored marking drastically expands the range of personalization options compared to previous black-and-white or grayscale images.
  • the energy input can be achieved, at least partially, by means of a locally selective application of electromagnetic radiation into the initial marking located within the laminate using a sub-surface laser processing method.
  • laser radiation directed through the surface of the document body, selectively processes or ablates the dye present in the initial marking.
  • the properties of the laser radiation can also be specifically adapted for this purpose. Such adaptation can relate in particular to the radiation intensity, the wavelength used, the irradiation duration, the beam diameter, and/or the irradiation angle.
  • This method for material processing and/or material removal within a body using external laser irradiation is often referred to in technical terminology as sub-surface laser engraving (SSLE).
  • SSLE sub-surface laser engraving
  • the use of laser radiation for creating colored markings allows for a particularly high spatial resolution of the colored marking (target marking), since the laser beam can be applied with a very small cross-section, thus generating very small pixels in the colored marking. Furthermore, it allows for high processing speeds, which is especially relevant for the mass personalization of documents.
  • an ultrashort pulse laser can be used, in particular, to effect the locally selective energy input into the initial marking.
  • Such lasers typically have pulse durations in the picosecond or femtosecond range.
  • the pulse width can also be very small, for example, only 0.3 ⁇ m.
  • the ultrashort light input can vaporize the material at specific points, leading to highly precise structures, or, in the case of the leuco dyes mentioned below, causing their local switching at an energy input below the vaporization threshold.
  • the temperature load in the immediate vicinity is minimized. This enables the processing of very thin (e.g., thicknesses in the range of one or a few micrometers) or heat-sensitive materials or material layers, and even transparent materials can often absorb such light pulses if the radiation intensity is sufficient.
  • the focal length of a laser used to perform the sub-surface laser processing can be adjusted depending on the location of the initial marking or, in the case of layered construction, on the location of a selected sub-layer of the initial marking, such that a focal point corresponding to the focal length lies on or within the initial marking or its selected sub-layer.
  • photochromic leuco dyes in particular are used as examples, since particularly fine and closely localized switching effects can be achieved in surfaces or volumes coated with leuco dyes by local irradiation, especially using laser light.
  • the method can further include performing a distortion correction with respect to a locally selective first energy input pattern, in particular an irradiation pattern, intended as the target pattern for energy input, before or during the application of the energy, according to a second energy input pattern resulting from the distortion correction.
  • the second energy input pattern is derived from the first energy input pattern as a function of correction information, which depends on a detected deviation of the actual shape of the generated pattern.
  • Laminates are determined, or have been determined, by a target shape defined for the laminate.
  • the correction information can, in particular, identify such deviations.
  • the use of the aforementioned distortion correction can be used, in particular, to improve the reproduction quality of the target pattern in the colored marking to be produced and thus for quality assurance.
  • the initial marking can be provided or produced, at least in sections, as a raster graphic consisting of pixels or line segments, wherein the raster graphic has at least two different colors, in particular color channels of a specific multidimensional color space.
  • a raster graphic for the initial marking enables, in particular, a spatially homogeneous color supply within the initial marking and simplified control of the energy input required to produce the colored marking.
  • this also allows the potentially colorless areas of the initial marking to be easily defined with a high degree of spatial homogeneity, which is advantageous with regard to uniform and thus reliable adhesion within the laminate.
  • raster graphics suitable for this purpose are explained in the figure description.
  • the initial marking can be provided or produced, in particular, as a raster graphic with at least three colors, using pixels as image points.
  • Each pixel contains at least a subset of all colors present in the raster graphic from the set of colorants, and optionally, a subpixel not colored by any of the colorants.
  • the latter can be advantageous in two respects: Firstly, it can serve as an additional color channel, for example, if this subpixel not colored by the colorants inherently possesses a color, such as white or black, that is not within the color space defined by the colorants of the raster graphic itself. Secondly, such a subpixel can also be advantageous with regard to the improved adhesion between the base substrate supporting the raster graphic and an adjacent substrate in the laminate, as mentioned previously.
  • At least one of the groups can each contain line segments of all colors occurring in the raster graphic from the set of colorants and optionally a line not colored by any of the colorants.
  • the initial marking can also be designed to contain at least one polymer material, in particular polycarbonate (e.g., opaque, transparent, or a partial combination of both), which is carbonizable by radiation.
  • the locally selective energy input into the initial marking involves locally selective irradiation, in particular laser irradiation, of the initial marking, by means of which locally selective carbonization of the polymer material in the initial marking is effected.
  • This can be used, in particular, to generate maximally dark, especially black, image components of the multicolored marking.
  • a color space defined for the colored marking can be extended by an additional color channel, in particular a CMY color space to a CMY(K) color space, where "K” stands for "key” (black component).
  • Carbonization can be used, in particular, to generate character or text components in the colored marking.
  • carbonization refers in particular to at least partial local carbonization, i.e. an increase in the local content of elemental carbon in the material at the site of irradiation.
  • Irradiation can be carried out, in particular, with variable irradiation intensity and/or duration, so that the degree of carbonization at the respective point of impact of the irradiation in the polymer material can be adjusted with respect to the degree of carbonization caused by the
  • the proportions of the colored marker formed by irradiation can be varied in terms of tonal value, particularly grayscale value. This allows for different tonal values to be set even in the areas of the colored marker that are to be discolored by carbonization, thus further increasing the variety of possible marker variations and the achievable image quality.
  • the colorants can be applied, at least partially, to the base substrate by printing on it and/or applying one or more additional substrates, each containing a corresponding colorant, in particular a film or plate containing or carrying the colorants, as a respective partial layer of the initial marking.
  • the base substrate can contain a polymer material as a component or be entirely composed of it.
  • at least one of the colorants can be a polymerizing colorant selected to form a polymer bond with the base substrate during lamination. This allows for particularly strong and durable adhesion of the colorants to the base substrate. Furthermore, good adhesion between the colorants and any additional substrate in contact with them can be optimized if the colorants are positioned between the base substrate and the additional substrate during lamination, thus forming a polymer bond on both sides.
  • the polymer material can be opaque or transparent (e.g., polycarbonate, PC).
  • the initial marking can be defined in such a way that the area or space occupied by the colorants after the initial marking has been created constitutes at least 51%, in particular at least 71%, and especially at least 91% of the area or space enclosed by the surface of the initial marking. These value ranges allow for a particularly favorable design with excellent adhesion.
  • the initial marking can be produced, at least partially, as a prefabricated stack of layers consisting of several differently colored, each (especially in the visible range of the electromagnetic spectrum) opaque or semi-transparent layers, of which one or more layers contain one or more colored
  • the layers may contain leuco dye in certain areas. It is also possible that one of these layers is not colored (i.e., white, black, or gray).
  • the layers of the stack can be pre-bonded before lamination (e.g., by stapling, clamping, pre-lamination, or gluing) or simply stacked loosely on top of each other. By selectively switching the leuco dye and/or selectively removing one or more layers to expose an underlying layer of a different color, the multicolored marking can be achieved.
  • the prefabricated layer stack can be selected with regard to its format and positioned relative to the base substrate before joint lamination such that a projection of the layer stack onto a virtual plane orthogonal to its stacking direction lies completely within a projection of the base substrate onto the same virtual plane. It can therefore be smaller than the base substrate with respect to its lateral extent.
  • the prefabricated layer stack can be at least partially integrated into a cavity formed in the base substrate.
  • the cavity can be formed, in particular, in an opaque base substrate or a section thereof, so that together with the layer stack, an opaque layer with an embedded color marking area is created. This integration saves space. Especially if the cavity does not penetrate the base substrate but has a bottom within it, the layer stack embedded in the cavity can be covered and thus protected on only one side with another substrate, allowing the document body to be made thinner overall.
  • the cavity can be created, for example, using specially shaped laminating tools, particularly laminating sheets with a raised structure or an outwardly convex or bulged shape in the cavity area, during the production or lamination of the base substrate layers.
  • This step can be performed, in particular, in a process preceding the actual lamination of the layer stack with the base substrate.
  • the cavity can be completely filled and enclosed, particularly with a substrate that is heated during the lamination process and thus partially melted or becomes flowable. This allows the embedding to be made even stronger or more secure.
  • a metal layer to a surface of the laminate—which, as the surface of a laminate layer, can be located partially or completely within the laminate structure—before generating the multicolored marking, and to create one or more selectively localized openings in the metal layer. Through at least one of these openings, selective energy can then be introduced into the laminate at the location of the initial marking. This process generates the multicolored marking representing the data from the initial marking by selectively processing or removing dye, and in particular, optionally, by switching a leuco dye.
  • the metal layer selectively covers the underlying dye.
  • the desired color can be selectively achieved by choosing the locations of the openings. This is done by selectively exposing the desired colors at each location while concealing unwanted colors.
  • pixels with different colored subpixels so that at a given location of a pixel, for example, only one subpixel is selectively exposed (if only the color of the associated color channel is desired), or two or more subpixels are exposed, possibly only partially, to represent a mixed color depending on the respective exposed proportions.
  • a line graphic can also be used as the initial marker, in which different colored lines are arranged next to each other, especially parallel to each other.
  • Different colored pixels can then be represented by having a pixel extend section by section over several, in particular three, of the adjacent lines and locally-selectively at the location of this respective pixel, according to the desired color, one or more of the sections of the lines belonging to the pixel are exposed, while sections with unwanted colors remain covered or are only partially exposed to achieve a desired mixed color.
  • the document body is designed in such a way that it has, at one or more points, a window area (or "clear window") enclosed by an opaque area, which is at least partially covered by the metal layer or at least partially contains the metal layer.
  • a window area or "clear window” enclosed by an opaque area, which is at least partially covered by the metal layer or at least partially contains the metal layer.
  • this layer can be used, as previously explained, to selectively expose colorants in the initial marking to create the colored marking, thus making them visible in transmitted light, and/or to selectively process or remove dyes located in the initial marking through the openings, in particular to selectively switch any leuco dyes that may be present.
  • At least one of the additional substrates in the laminate contains a polymer material, particularly a transparent or semi-transparent one, such as polycarbonate, in which local bubble formation can be induced by a locally selective energy input.
  • This energy input is effected, particularly in photonic form, such that it causes local bubble formation in the polymer material of the at least one additional substrate.
  • one of the additional substrates can be designed as an optically variable layer whose color and/or transparency (especially in the visible range of the electromagnetic spectrum) can be locally modified, particularly bleached, by spatially selective energy input at the point of impact.
  • This locally selective energy input is achieved by causing a local change in the color and/or transparency of the optically variable layer at the respective point of impact, thereby forming a locally selective mask of the initial marking, particularly opaque or semi-transparent, which contributes at least partially to defining the multicolored marking.
  • the energy input can again be achieved in photonic and/or thermal form, particularly by means of laser radiation.
  • one of the additional substrates which can coincide with the optically variable layer, can be formed as a metal layer that at least partially covers the initial marking.
  • the metal layer can be, for example, a film or formed by deposition, e.g., by chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • Another possible manufacturing method is based on hot stamping. This process is similar to that used for processing a hologram. A very thin layer of metal applied to a carrier material is transferred, using a preheated stamping tool and under high pressure, to the aforementioned additional substrate, which serves as a document layer and can consist, in particular, at least partially of transparent polycarbonate.
  • a second aspect of the present solution concerns a document body, particularly for a security-relevant document.
  • the document body comprises a multi-layered laminate with data inscribed therein.
  • a multi-colored marking, representing the inscribed data, is formed within the laminate.
  • the document body is obtainable by carrying out the method according to the first aspect, particularly according to one or more of its embodiments described herein.
  • the marking device is configured to provide or produce the initial marking on the base substrate using the colorants, each of which is or is designed as a leuco-dye, wherein the respective leuco-dye can be switched between a colored and a differently colored or an opaque and an at least partially transparent state, or vice versa, by an energy input at the point of its action on the leuco-dye.
  • Fig. 1 illustrates a process within the framework of an exemplary procedure for producing a document body having a multi-layer laminate under Generation of a data-representing multicolored marker inside the laminate.
  • FIG. 1 Four different variants (a) - (d) of an initial marking 1 produced by the process in or on an extensively developed substrate, such as a film-like plastic substrate (e.g., made of polycarbonate, PC).
  • the initial marking 1 is implemented as a raster graphic 9 and has several colored sub-areas 3 – hereinafter also referred to simply as "dots" – C, M, Y, such that the colors of at least two of the sub-areas (dots) 3 differ from each other.
  • each of the raster graphics contains, according to the CMY color space, a cyan dot C, a magenta dot M, and a yellow dot Y.
  • the various dots C, M, Y and, if applicable, W are combined to form a periodically repeating pattern 2 consisting of three dots C, M, Y, or, if W is present, four dots C, M, Y, W.
  • the pattern 2 can take on different shapes (envelopes) and can be rectangular (especially square, see variants (a) and (c)), diamond-shaped (see variant (b)) or triangular (see variant (d)).
  • the colored dots in this example dots C, M and Y, can be applied to the base substrate, in particular by means of a suitable printing process.
  • the initial marker 1 can also be composed entirely or partially of other, i.e., non-circular, image elements.
  • image elements include, in particular, polygonal, elliptical, or any other shaped dots or line segments.
  • Fig. 2(a) shows an example of a raster graphic consisting of several (circular) dots, each forming a subpixel.
  • Fig. 1(a) constructed pixel 4, which can in particular correspond to the associated pattern 2.
  • Pixel 4 can be considered
  • a pixel in a raster graphic can be understood as a subpixel, where the individual dots C, M, Y, and W of pixel 4 each form a subpixel of the corresponding color.
  • the color of pixel 4 can be represented from a multitude of different colors in the CMY(W) color space.
  • the respective raster graphic can be generated in particular by printing circular or square color areas (dots) 3 in the colors cyan (C), magenta (M) and yellow (Y), e.g. with a dot diameter d ⁇ 150 micrometers ( ⁇ m), onto a transparent or opaque, in particular white, substrate.
  • Variant (d) uses almost exclusively cyan, magenta, and yellow. Therefore, to avoid adhesion problems during the subsequent lamination of the base substrate with a further substrate covering the dots 3 on the base substrate, it is advantageous to use a separate polymerizing color that bonds with the further substrate, which can be made of polycarbonate, during lamination. In the other variants, this can be achieved effectively using the white area W alone, although polymerizing colors for the colored dots C, M, and Y can optionally be used as well.
  • the different colored dots 3, grouped into pixels 4 provide a variable basic arrangement of pixels 4, each of which can, for example, have a pixel diameter D ⁇ 363 ⁇ m.
  • the arrangement of the different colored dots 3 in the raster graphic is variably selectable - e.g. CMY / YMC / MCY / etc.
  • CMY / YMC / MCY / etc. By including the variant-dependent white component W in the possible arrangement variety in the raster, a large number of raster graphics can be realized as the respective starting mark 1.
  • Fig. 2(b) As a further embodiment for designing the raster graphic, a different form of pixel 4 is shown, which instead of circular sub-areas 3 has adjacently arranged line segments. Otherwise, the above applies. Fig. 2A Said accordingly.
  • Fig. 2(c) The entire raster graphic, shown here in the CMY color space, is constructed from parallel, differently colored parallel line segments, with pixel 4 of the raster graphic marked by its dashed perimeter for illustration purposes.
  • Fig. 2(d) corresponds Fig. 2(c) by adding another color (white, W) to the color space, resulting in a CMYW color space in the given example.
  • FIG. 3 This shows an example where two different raster graphics are placed side by side for comparison.
  • the raster graphic from Fig. 3(a) or Fig. 4(a) shows according to a modification of variant (a) Fig. 1 Regarding the color sequence, a YM(W)C arrangement (color sequence clockwise starting with dot Y in the upper left) is used, thus including a white component W in addition to the primary colors CMY.
  • a YM(W)C arrangement color sequence clockwise starting with dot Y in the upper left
  • variant (d) shows Fig. 1 a CMY arrangement with alternating color sequence along the pixels of a row and therefore no white component W in addition to the basic colors CMY.
  • the distances between the dots 3 are in the triangular arrangement made up of Fig. 3(b) or Fig. 4(b) constant (x) (similarly also in the parallelogram arrangement from variant (b) of the Fig. 1 ), whereas the distances in the square arrangement are made up of Fig. 3(a) or Fig. 4(a) (similarly also in the square arrangement from variant (c) of the Fig. 1 ) vary (y > x). Therefore, exchanging the colors in the square grids has a greater influence on the initial color tone. This is significant because, when the arrangements are changed, even the viewing angle of the initial marker 1 leads to a correspondingly different perception.
  • the theoretically most homogeneous variant among those from Fig. 1 is variant (d) from Fig. 1 followed by variant (b) from Fig. 1 .
  • a 2D representation 7 (a/b coordinates without brightness component L) of a color space and of variant-specific usable color space sections thereof.
  • Variant (d) offers the largest usable color space section due to the increased color content and the associated color value boundaries a (green-red) and b (blue-yellow).
  • These color boundaries a, b and the brightness component L (not in Fig. 5
  • the parameters shown (in the diagram) together define the usable color space segment.
  • the size of this color space segment is also referred to as the "gamut.” However, the higher the color coverage, the lower the peel strength typically is.
  • the laminate is created by laminating the base substrate as the first laminate layer with at least one further, planar substrate as each subsequent laminate layer. This is done in such a way that the initial marking is located at least partially within the interior of the produced laminate.
  • a raster graphic 9 (colored components, color matrix) is applied or incorporated directly onto or into a core substrate 10 of the document body to be formed to generate the initial marking 1.
  • the core substrate 10 can be, in particular, completely or partially opaque, and may also include one or more transparent or semi-transparent windows (not shown). It can, in particular, be designed as a film. For example, it can be the core layer of a document body that is designed as the data page of an identity document. If a white component W is provided in the initial marking 1, this can thus be represented by the core substrate 10 itself, which is not covered by the colored components of the raster graphic 9 at the corresponding white component dots.
  • the core substrate 10 may, in particular, have the same or greater thickness than the overlay substrates 11.
  • the overlay substrates 11 are generally fully or partially transparent to allow the initial marking to be seen from outside the laminate, although the various possibilities for making the marking produced by the process visible inside the laminate 8, as explained below, may be used.
  • the core substrate 10, marked with raster graphic 9, is or is in Fig. 6
  • the laminate 8 is supplemented on both sides by two stacked overlay substrates 11.
  • the lamination can be conveniently carried out by stacking the Substrates 9, 10 and 11, as in Fig. 6 depicted and subsequent lamination under pressure and/or temperature influence.
  • a raster graphic 9 (colored components, color matrix) is not, or at least not completely, applied directly to the core substrate 10 of the document body to be formed. Instead, the raster graphic 9 (colored components) is applied to or embedded in one of the overlay substrates 11. Otherwise, it corresponds to Fig. 7 to which already Fig. 6 explained the structure.
  • the base substrate 10 or the overlay substrate 11 such that it contains a polymer material as a component or is entirely composed of it, and that at least one of the colorants used in the production of the initial marking 1 is a polymerizing color that is selected in such a way that it forms a polymeric bond with the respective substrate 10 or 11 during lamination.
  • a desired multicolored marking 15 (hereinafter also referred to as the "target marking") can be produced by spatially selective energy input into the initial marking 1.
  • This energy input can be achieved, in particular, by means of a laser through laser radiation acting on the initial marking 1.
  • Various process variants for producing the target marking from the initial marking 1 are described below as examples. These variants can be carried out either individually or in any combination (provided they are free of contradictions). For example, different sections of the initial marking 1 can be selectively and simultaneously or sequentially processed by different process variants to produce the target marking. Some of these combination possibilities are described in more detail in Section 3.7, although it should be understood that the possibility of combining process variants is not limited to these specific combinations.
  • an ultrashort pulse (USP) laser can be used, in particular, to effect the locally selective energy input into the initial marking 1.
  • the aim is to ensure that the radiation emitted by the laser, or a radiation pattern generated by locally varying the laser radiation, corresponds to the structures of the initial marking, especially to the arrangement of dots within it, in such a way that targeted dot-by-dot irradiation can be achieved.
  • USP lasers typically have pulse durations in the picosecond or femtosecond range. The pulse width can thus be, for example, only 0.3 ⁇ m.
  • a locally selective first energy input pattern intended as the target pattern for energy input, is modified before or during the energy input process so that the irradiation is based on a second energy input pattern resulting from the distortion correction.
  • the second energy input pattern is derived from the first energy input pattern based on correction information determined by a deviation of the actual shape of the produced laminate from a target shape defined for the laminate, which is detected automatically, particularly by sensors.
  • a compensation method of this type is described in the DE 10 2022 209 198.1 described by the applicant here.
  • One or more of the colors can be caused, at least in part, by colorants that are or become leuco-dyes, which are formed by the energy input at the point of its action on the leuco-dye between a colored and is switchable to a differently colored state or to an opaque and at least partially transparent state, or vice versa.
  • the energy input into the laminate 8 can thus be effected, in particular, by acting in a locally selective manner at the location of the initial marking 1, whereby the multicolored marking representing the data (target marking) is generated, at least partially, from the initial marking 1 by means of the locally selective switching of the leuco dye caused by the energy input into the initial marking 1. It is particularly possible that the creation of the target marking occurs solely through such a switching of the leuco dye in the initial marking 1, or in combination with one or more of the possibilities described below (from paragraph 3.2 onwards).
  • Fig. 8 shows, by way of example, the respective chemical structural formulas 12 or 13 for two different states of the photochromic dye (leuco dye) oxazine, wherein the two forms 12 and 13 can be reversibly converted into each other by UV irradiation or heating.
  • the depicted spiro form 12 of an oxazine is a colorless leuco dye.
  • the conjugated system of oxazine and another aromatic part of the molecule is separated by an sp3 -hybridized "spiro" carbon.
  • spiro sp3 -hybridized "spiro" carbon.
  • the bond between the spiro carbon and the oxazine breaks, the ring opens, the spiro carbon achieves sp2 hybridization and becomes planar, the aromatic group rotates, aligns its ⁇ -orbitals with the rest of the molecule, and the structure shown in Figure 12 is formed.
  • the conjugated system shown has the ability to absorb photons of visible light and therefore appears colored (colored form 13 of oxazine).
  • the UV source is removed, the molecules gradually relax to their ground state, the carbon-oxygen bond reforms, the spiro carbon is re-hybridized to sp3 , and the molecule returns to its colorless state (see [1]).
  • This particular class of photochromes is thermodynamically unstable in one form and reverts to its stable form in the dark unless cooled to low temperatures. Their lifespan can also be affected by exposure to UV light. Like most organic dyes, they are susceptible to degradation. for degradation by oxygen and free radicals. Incorporating the dyes into a polymer matrix, adding a stabilizer, or providing a barrier to oxygen and chemicals by other means extends their lifetime (see [1]).
  • amine compounds nitrogen compounds
  • nitrogen compounds that have the ability to change color by altering their state. However, this only occurs through external excitation, meaning that mechanical and/or thermal energy is required to trigger the color change.
  • leuco dyes can be subdivided according to the type of external excitation as follows: • Halochrom ⁇ change in electric charge ⁇ Q e • Photochrom ⁇ Light irradiance - illuminance E • Piezochrom ⁇ Energy input through pressure change ⁇ p • Thermochrom ⁇ Temperature change ⁇ T
  • Photochromic leuco dyes are particularly well-suited for the present solution. They allow a color change to be achieved through photonic energy input – for example, as already mentioned, using a laser.
  • Fig. 9 Figure 14 illustrates an example of such a laser-induced color change ("switching") starting from an initial marking 1 designed as a raster graphic 9.
  • a laser 16 can be used to process the colored areas of the raster graphic 9 in order to switch individual colored dots 3 (e.g. C, M or Y), i.e. selectively a true subset of the dots 3 coated with leuco dye ( Fig. 9(a) ) (Of course, in a limiting case, switching all dots is conceivable, but in real-world applications this is usually not practical).
  • the selective switching of dots 3 thus takes place, at least primarily, inside the laminate 8, where in ( Fig.
  • two different raster graphics 9 are shown side by side but at different depths within the laminate, each of which can be considered individually or cumulatively as the initial marker(s) 1.
  • the same laser 16 can be used to process both raster graphics 9, but its focal length is advantageously adjusted to match the respective distance of the raster graphic 9 so that the focus of the laser beam is on the respective raster graphic 9.
  • the leuco dye is applied to the selectively selected dots 3 (for marking in Fig. 9 (shown with a thick border) photonically excited from the outside to induce a molecular change in the dye, as described above, and thus a modified raster graphic corresponding to the target label 15 ( Fig. 9(c) ) to bring about.
  • Fig. 8(a) If the energy input is large enough, the oxazine bond breaks, whereupon the molecular structure changes as in Fig. 8(b) The representation changes, and with it the absorption behavior also changes. In the leuco state 12 (colorless), the entire spectrum of spectral colors is absorbed.
  • a laser 16 is used to process the colored areas of the raster graphic 9 of the starting mark 1 ( Fig. 10(a) ), in order to disintegrate individual colored dots 3 (e.g., C, M, or Y), i.e., selectively a true subset of the dots (in the limiting case, the disintegration of all dots 3 is also conceivable).
  • individual colored dots 3 e.g., C, M, or Y
  • Such selective disintegration 18 of dots 3 thus takes place, at least mainly, in the interior of the laminate 8.
  • disintegration and “disintegrate”, as used herein, refer to a radiation-induced color-relevant transformation or removal of the dyes from affected color areas, which may in particular involve color abrasion or destruction of the dyes.
  • the laminate 8 can, in particular, consist entirely or partially of transparent polycarbonate as a material to create the transparency.
  • the laser radiation 17 can be used to For the purpose of disintegration, energy is selectively introduced to locally generate very high temperature peaks in the initial marking 1, thereby causing a locally limited dissolution or conversion of the dyes in the irradiated dots 3 of the initial marking 1.
  • Such laser irradiation into the interior of a substrate here, a laminate
  • SSLE sub-surface laser processing method
  • the paint preferably has a defined layer thickness to simplify laser control and, in particular, to enable a constant irradiation time for each area to be treated (given a specific radiation energy).
  • Disintegration, especially the complete or partial removal of the paint can be achieved using a microshort pulse (USP) laser.
  • the ultrashort, intense light pulse can be used to vaporize the targeted material at specific points, which can be used to create high-precision structures.
  • the high locality and short duration of the energy input minimize the temperature load in the immediate vicinity. This makes it possible, in particular, to process micrometer-thin or heat-sensitive materials, and even transparent materials absorb the high-intensity light pulses.
  • the substrate i.e., the laminate layer, on or in which the color was applied to create the initial marking 1 (base substrate)
  • the substrate becomes visible.
  • the core substrate 10 which lies beneath the color layer of the raster graphic 9 and serves as the base substrate, becomes visible; this substrate may be opaque. This leads to visual changes at the respective location, so that the resulting target marking 15 is modified accordingly compared to the initial marking 1.
  • the selective removal of the colors allows, in particular, the appropriate coloring of the immediately underlying substrate (10 in Fig. 6 or 11 in Fig. 7 ) also the representation of very bright color tones and thus expands the possible color spectrum.
  • the colored areas (dots 3) of the initial marking 1 can be formed, in particular, on/in a transparent base substrate or a white/opaque base substrate and accordingly ablated locally and selectively by the laser radiation 17.
  • the energy input can be focused on the colored layers in order to Disintegration of material is essentially limited to the color layers of the initial marking 1.
  • the 19th part of the initial marking 1 is exemplified by the hiding of these parts.
  • a chemical reaction can be triggered by the local energy input, which causes small bubbles or nodes 20 or similar features to form at the point of energy input, thereby changing the local refractive index of the material at that location (see Figure 1).
  • Fig. 11 a chemical reaction can be triggered by the local energy input, which causes small bubbles or nodes 20 or similar features to form at the point of energy input, thereby changing the local refractive index of the material at that location (see Figure 1).
  • Fig. 11 the initial marker 1 can be locally "hidden" for the viewer, i.e., its visibility can be selectively reduced or even eliminated.
  • the section of the output marker 1 located below the point of energy input can be masked by bubble formation in such a way that only a white, or more specifically, a milky-looking dot is visible to the observer in place of the output marker 1.
  • the working or focal plane of the laser is expediently placed at a location above the output marker 1, i.e., at a location between the laminate surface and the output marker 1.
  • the previously presented possibilities for processing the initial marking 1 can be implemented in such a way that the processing (especially irradiation) of individual dots 3 is only partial, i.e., area-proportional per dot 3, at least for a subset of the dots 3.
  • the initial marking 1, especially raster graphic 9 e.g., CMYW base matrix
  • CMYW base matrix can be designed unchanged as described above (see especially Section 1 above).
  • the locally selective energy input is implemented, for example, at least with regard to one or more dots 3, and in particular section by section for one or more sections of the output marking 1, each containing a plurality of dots 3 or pixels 4, such that only partial areas of a single dot 3 are irradiated by the laser radiation 17 and thereby, in particular, "switched”, “ablated”, or “blinded” (see sections 3.1 to 3.3 above). This is in Fig.
  • Fig. 12 If you examine dot 3 under magnification, you can see a distinction between white (W) and yellow (Y). However, the human eye perceives dot 3 as a lighter shade.
  • This method makes it possible, in particular, to represent different tint levels (hues) 23. Therefore, for example, in the CMY(W) color space, the color channels C, M, and Y can each be viewed as a tint level image (in the conventional black-and-white color space, this would be a grayscale image), such as an 8-bit grayscale image (e.g., from white to yellow).
  • tint level 23 e.g. defined by a tone value from the value interval [0,...,255] spanned by 8 bits
  • a method can be used that is particularly suitable for CMY(K) images (with or without a K component).
  • CMY(K) images with or without a K component.
  • Fig. 13 An example illustration shows that such an image consists of a dot matrix where the tonal levels are represented. or tonal values are determined via the spot size of the color points (upper part of the image in Fig. 13 , microscopic view).
  • the unarmed human eye does not perceive the spots themselves at these typically small spot sizes, but only a homogeneous color tone overall (lower part of the image in Fig. 13 , macroscopic view) true.
  • the first variant for color grading which builds upon this, is in Fig. 14 illustrated.
  • the initial mark 1 contains a separate primary-colored dot matrix for each primary color (in the example CMYK color space, therefore, for each color C, M, Y, and K).
  • These dot matrix patterns are additively combined to form the initial mark 1, whereby, however, in order to achieve a largely homogeneous color thickness, the individual dots (unlike in Fig. 14
  • An alternative is shown where points may partially overlap, and in particular, where points may be arranged in groups of pixels 4 that do not overlap.
  • Points C and MY can be understood as dots 3 of the initial marking 1, which in this example also contains points of color K.
  • the desired color tones for C, M and Y can now be obtained from the initial marking 1 by a locally selective energy input using the laser radiation 17, whereby one or usually several of the dots 3 are in particular "switched”, “ablated” or “blinded” (see sections 3.1 to 3.3 above).
  • the points of color K can be generated by locally selective carbonization of a material within the laminate 8 using laser radiation 17, particularly a polymer material.
  • the carbonization can occur, in particular, on or within the layer of the laminate that carries the initial marking 1.
  • the irradiation can be carried out with variable irradiation intensity and/or duration such that the degree of carbonization at the respective point of irradiation within the polymer material is variable with respect to the proportions of the initial marking 1 (and the derived target marking 15) formed by the irradiation, thus defining the tonal value for color K.
  • a method can be used that is particularly suitable for RGB images.
  • the image, or target marker 15 is constructed from individual tint level images 25 for each primary color (red (R), green (G), and blue (B)), where each primary color Starting from a classic assigned grayscale image 24, the color tone "black (S)" is replaced by the respective primary color (R, G, or B).
  • RGB color space
  • the different tint levels 23 can be defined by the variable area proportion of the sub-areas 22 to the total area of the respective dot 3, determined by the selectable irradiation.
  • the upper part of the Fig. 15 The first part of the figure illustrates the principle of the second variant using a simple example 8 ⁇ 8 dot matrix, while the lower part of the figure shows a concrete example (with much higher resolution).
  • a side-by-side arrangement of the color areas (e.g. Dots 3) of the different colors is useful, so that an overlap of the color areas is not necessary or can even be deliberately avoided, for example to ensure a largely homogeneous color layer thickness.
  • the three primary colors C, M, and Y of the CMY color space are printed in the image area, particularly across the entire surface, in one of several possible configurations onto a core substrate 10.
  • special printing inks that exhibit high cohesive or adhesive forces to the adjacent layers (core substrate 10, overlay substrate 11, or adjacent color layers), so that they meet the relevant application-specific requirements, especially standards, for peel strength.
  • Such special printing inks can be designed, in particular, to... that they contain an adhesive as an additive, in addition to one or more dyes and possibly other components (e.g. a binder).
  • the colors are, at least largely, opaque and therefore overlap each other in their overlapping areas. If the top/last color layer is magenta (M), for example, a magenta area, e.g., a rectangle, will be visible (see figure). Fig. 16 ). Due to a predefined, small thickness z of the color layers, it is possible to integrate the colored image area into the document body (laminate 8) without embedding/cavity in one or more adjacent laminate layers.
  • M magenta
  • a magenta area e.g., a rectangle
  • a laser 16 can again be used for locally selective disintegration of the colors.
  • the processing depth of the color disintegration is adjusted via the irradiation intensity, the irradiation wavelength(s) and/or the irradiation duration so that the desired color (i.e., the corresponding color layer) is exposed at the respective processed area.
  • Fig. 17 This is illustrated in more detail below.
  • local irradiation is applied to achieve a processing depth y1, thus exposing the cyan layer point by point. The same applies to yellow pixels at a processing depth y2.
  • CMYW color space is available for generating a colored target marker 15 (viewed from above).
  • each color layer (e.g., color film) of the layer stack 26 can have a thickness of ⁇ 100 ⁇ m.
  • a locally selective energy input serves to disintegrate color at the respective location of the initial marking 1 in order to penetrate down to the desired color layer of the layer stack and expose this color layer.
  • a locally selective energy input serves to disintegrate color at the respective location of the initial marking 1 in order to penetrate down to the desired color layer of the layer stack and expose this color layer.
  • Fig. 20 illustrated.
  • a white opaque layer may be provided, particularly as the bottom or top layer, which is part of the layer stack 26 itself or in addition to it, to extend by the white component.
  • another color layer 27 can be applied above (as in the Figures 19 and 20 (shown) or provided below the layer stack 26. It can, for example, serve as a fourth colored layer, e.g., of the color white (W), thus extending the available color space (e.g., CMY) accordingly (towards CMYW).
  • CMY color white
  • a black layer could be provided instead or additionally to supplement the available color space accordingly (towards CMY(W)K).
  • the additional color layer 27 can, however, be or may be formed as an optically variable layer, the color and/or degree of transparency of which can be locally changed by the spatially selective energy input at the point of impact of the energy input on the color layer 27.
  • a locally selective masking of the (other) initial marking 1 can be formed, which can contribute proportionally to the definition of the target marking 15.
  • the masking can, in particular, have opaque, semi-transparent and/or transparent sections.
  • the layer stack 26 can extend only partially across the image area instead of covering the entire surface, as exemplified in Fig. 21 This is illustrated.
  • the at least partially opaque core substrate 10 is provided with a cavity into which the layer stack 26, in particular as a pre-laminated film package, is inserted and welded. The result is a core substrate that is partially colored in the image area.
  • the core substrate 10 itself can be, for example, white (W).
  • a second core substrate 28 is additionally provided below the (first) core substrate 10. This is particularly advantageous if the cavity in the core substrate 10 extends through its entire thickness.
  • the layer stack 26 can be locally disintegrated through its entire thickness during the production of the target marking 15 to create an opening through which the viewer can see either the first core substrate (if the layer stack 26 does not extend through the entire thickness of the core substrate 10) or the second core substrate 28 (if the layer stack 26 does extend through the entire thickness of the core substrate 10), and thus the color of the respective core substrate 10 or 28 (here, for example, W), thereby contributing to the expansion of the color space (here by the color W).
  • the color removal (disintegration) process is analogous to the full-surface option.
  • the order of the colors in this example differs with respect to color W compared to the previous option.
  • Fig. 20 Changed (position at the bottom instead of the top). Embedding the layer stack 26 in the image area is regularly more space-saving than the full-surface variant, since, with the same color space, one layer (layer 27) can be saved and the laminate 8 can therefore be made thinner.
  • layer 27 similar to what was described above, to cover, in particular mask, the underlying layer stack 26, as in Fig. 22 Illustrated.
  • layer 27 it is possible, in addition to the direct laser treatment of the initial marking 1, to use layer 27 as a top layer (e.g., printing ink or film) on the image area and to apply this in a point-by-point and congruent manner (printing ink) over individual dots 3 or pixels 4, or to extend it over a large area (printing ink or film) over the entire surface of the initial marking 1.
  • Energy can now be supplied to the top layer 27 in a locally selective manner, particularly by means of laser radiation 17, in order to trigger a chemical reaction locally within the layer 27, which results in a color change, e.g., from transparent to white ("bleaching").
  • the layer 27 can be conveniently interpreted as a "bleach layer.”
  • the colors located beneath the treated areas are thus locally covered (masked) as a result of the energy input, making them opaque or at least partially transparent.
  • layer 27 changes its opaque structure to a transparent one.
  • the underlying initial marking 1 thereby becomes partially visible at the point of energy input.
  • Variable, and in particular continuously selectable, transparency can also be created in this way. In other words, additional shades or different hues of the underlying colors can be generated by means of "bleaching".
  • the selective exposure of superimposed color layers can be used in various ways, especially in connection with leuco dyes (see section 3.1): Firstly, it is possible to use both techniques cumulatively in such a way that one of the two techniques is used only for one or more initial sub-areas of the initial marker 1 or the target marker 15 generated from it, and the other technique is used for one or more second sub-areas different from the initial sub-areas, i.e., spatially selectively side by side.
  • sub-areas marked with leuco-dye can be dots 3 of a raster graphic (cf. Fig.
  • the color of the base color layer on which the raster graphic is formed does not appear as a dot color in the raster graphic, since it can already be made visible by switching the leuco dyes to "transparent". For example, a yellow base color layer would thus result in a CM-(W) arrangement.
  • advantages can be achieved in particular with regard to a simpler design of the initial marker 1 or reduced effort in the development and production of such initial markers.
  • the leuco dyes in one or more of the superimposed color layers of the layer stack 26, so that by means of irradiation not only a corresponding The color layer is not only exposed, but its leuco color is also switched.
  • the initial marking 1 is thus at least partially produced as a layer stack 26 consisting of several differently colored, each opaque or semi-transparent layers, of which in particular one or more layers may contain one or more leuco dyes.
  • Layer 27 can also contain leuco dye, in particular, to enable it to switch between opaque and transparent (or vice versa).
  • leuco dye in particular, to enable it to switch between opaque and transparent (or vice versa).
  • the bottom (yellow) color layer Y in layer stack 26 can be made with conventional printing ink or colored foil, while the two color layers above it (C and M) contain switchable leuco inks.
  • C and M two color layers above it
  • top layer in particular a bleach layer
  • layer 27 a top layer
  • a bleach layer has already been explained above with reference to embodiments with a layer stack 26.
  • Layer 27 can be designed as a metallized layer, in particular a layer made entirely of metal, instead of being a bleached layer (see above). It can be made of a white or silver-colored aluminum material, so that in this case the initial marking 1 appears as a white, colorless surface before its post-processing. Another metal, such as tin, can also be used instead of aluminum.
  • a hot stamping process can be used, in particular, to apply the metal layer to the underlying initial marking 1.
  • the procedure is the same as for processing a hologram.
  • the metal, applied in an extremely thin layer to the substrate, is transferred to a layer for the laminate 8 – preferably a layer of transparent polycarbonate – using a preheated stamping tool and under high pressure.
  • the metallized document layer produced in this way can then be used in different forms within the laminate to create a security document.
  • the positioning of the cover layer 27 can take place directly on the initial marking. However, it is also possible to print the metallic cover layer 27 separately onto a separate substrate (e.g., film) in order to apply this substrate, coated with the cover layer 27, to the initial marking in a further step.
  • a separate substrate e.g., film
  • a pattern 2 (especially as a raster graphic 9) is first applied to a document layer (corresponding to a layer of the laminate) to produce the initial marking 1 from printing ink, in order to then be covered by the metallic layer 27 applied above it (cf. Fig. 22 ).
  • a security feature can be created by selectively removing the metal through locally selective energy input and thereby exposing the underlying initial marking 1 - for example, a detailed pictorial representation of the document holder.
  • one or more leuco dyes can be used, at least partially, to form the initial marking 1, which are then at least partially "switched", as explained in more detail in section 3.1 above.
  • Fig. 23 Instead of a single-layer color matrix – as described in section 3.6.1 – leuco colors, as in Fig. 23 illustrated, also incorporated into the document structure in several layers below the metallic layer 27, in particular each across the entire surface (see above). Fig. 19 This allows for a particularly high degree of variability in image display. Switching between the superimposed leuco colors may require electromagnetic radiation, especially laser radiation 17, of different wavelengths.
  • a "Clear Window” which in Fig. 24
  • transparent and opaque substrates e.g., films
  • a predefined geometric shape is cut into the opaque substrates as an opening 36, thereby exposing the transparent layers.
  • this transparent area in the opaque substrates optically exposes all transparent layers of the multilayer structure, which would otherwise be covered by at least one opaque layer.
  • the opening 36 can preferably be created using a punch.
  • the material removed in this process can optionally be completely or partially replaced (compensated) by a transparent polymer, in particular polycarbonate. However, if the volume of the removed material does not exceed a certain threshold, such compensation is generally not required.
  • a transparent window is formed in the area of the opening 36 or, optionally, in the overlap area of several such openings 36.
  • the metallic layer 27 is used in conjunction with a clear window, it is possible to view the post-processed metal layer in transmitted light (illumination from the back). This can create an optical switching effect, which can be considered an additional security feature.
  • Reflected light here refers to...
  • Transmitted light refers to exposure from the viewing side, while “transmitted light” refers to exposure from the back.
  • a black component is also desired in the image, this can be generated using a pulsed laser.
  • a high-energy light beam (laser beam) strikes a laser-reactive substrate (e.g., film) and leads to a local blackening of the substrate at the point of irradiation. Individual particles incorporated into the substrate carbonize during irradiation, thus resulting in a blackening of the material.
  • This type of processing for producing a black component can be implemented in multiple stages due to the variable radiation intensity/duration, making it particularly possible to create a detailed grayscale image.
  • the black tone is expediently generated in a higher layer of laminate 8. If the initial marking is or will be printed on a transparent substrate, the blackening can also be applied in a lower layer of laminate 8.
  • Fig. 27 This is shown as an example in the form of a schematic section of a target marker 15 to represent a complete color image.
  • Fig. 1 (a) which are based on various The method was modified according to some of the possibilities presented herein.
  • the dots 3 and spaces marked with arrows in Fig. 27 explained in more detail, although other parts of the target marker 15 were also changed compared to the initial marker during post-processing.
  • Fig. 28 schematically shows an exemplary embodiment of a device 38 according to the third aspect of the present solution, which is configured to carry out the method according to the first aspect
  • the device 38 comprises a marking device 39, a laminating device 40, and a power source 41, which may in particular contain or be provided by the laser 16, connected in series along a process flow. Additionally, the device 38 comprises a control device 42, which is configured to cause the device 38 to execute the method according to the first aspect in order to produce the document body with data inscribed therein.
  • the marking device 39 is configured to produce an initial marking 1 on a planar base substrate, such as the core substrate 10, supplied to the device 38, using colorants.
  • the marking device thus provides, as an intermediate process result, the base substrate with an initial marking 1 formed thereon.
  • the colorants can, in particular, contain one or more leuco dyes 12 or 13.
  • the laminating device 40 is for producing a laminate 8 from the base substrate 10 and at least one further planar substrate 11, in In the present example, four overlay substrates are formed.
  • the laminate 8 is formed from the substrates 10, 11 by applying pressure and/or heat, thus bonding the substrates 10, 11.
  • the energy source can be, in particular, the laser 16.
  • the type of laser processing for producing the target marking 15 from the initial marking 1 has already been explained in detail in various variants.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats. Das Verfahren weist auf:
- Bereitstellen oder Herstellen einer Ausgangsmarkierung in oder auf einem flächenhaft ausgedehnten Grundsubstrat. Die Ausgangsmarkierung weist hierbei mehrere farbige Teilbereiche, die jeweils nur einen Teil der Ausgangsmarkierung bilden, derart auf, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche voneinander unterscheiden.
- Erzeugen des Laminats durch Lamination des Grundsubstrats als erste Laminatschicht mit zumindest einem weiteren, flächenhaft ausgedehnten, Substrat als jeweils weitere Laminatschicht derart, dass die Ausgangsmarkierung zumindest anteilig im Inneren des erzeugten Laminats zu liegen kommt;
- Bewirken eines Energieeintrags in das Laminat derart, dass er in der Ausgangsmarkierung örtlich-selektiv wirkt, wodurch die Daten repräsentierende mehrfarbige Markierung zumindest anteilig aus der Ausgangsmarkierung anhand der durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung bewirkten, örtlichselektiven, farblichen Veränderung der Ausgangsmarkierung (1) erreicht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dokumentenkörper, insbesondere für ein individualisiertes Dokument, mit einem mehrschichtigen Laminat mit darin eingeschriebenen Daten, wobei im Inneren des Laminats eine mehrfarbige Markierung ausgebildet ist, welche die eingeschriebenen Daten repräsentiert. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Dokumentenkörpers.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl verschiedener Typen von individualisierten, insbesondere personalisierten, Dokumenten, etwa in Kartenform oder Buchform bekannt. So gehören beispielsweise buchartige Passdokumente oder einzelne Seiten davon (z. B. die sog. "Pass-Inhaberseite" oder Papierseiten), Ausweiskarten und viele Arten von personalisierten Chipkarten, etwa Bankkarten, Kreditkarten, Ausweiskarten, Mitgliedskarten, Zugangsberechtigungskarten usw. oder personenbezogene (meist kartenförmige) Etiketten jeweils zur Gruppe der oft individualisierten Dokumente. Insbesondere solche individualisierten, insbesondere personalisierten, Dokumente, die zugleich sicherheitsrelevant sind ("Sicherheitsdokumente"), wie Pässe oder Ausweise (z. B. Personalausweise oder Zugangsidentifikationskarten), müssen in der Regel mehrere Kriterien erfüllen. Sie müssen etwa regelmäßig eine hohe Resistenz gegen mögliche Umwelteinflüsse und eine lange Lebensdauer, z. B. im Falle von Passdokumenten, von typischerweise bis zu 10 Jahren, aufweisen.
  • Zudem ist oft das Vorhandensein von einem oder oftmals mehreren Schutzmechanismen zum Schutz gegen Fälschungsversuche gefordert. Solche Schutzmechanismen können insbesondere unter Verwendung spezieller Materialien sowie deren gezielter Anordnung im Dokument und/oder besondere Herstellungs- oder Bearbeitungsverfahren (z. B. Offsetdruck) erreicht werden. Nicht zuletzt muss das Dokument meist auch ästhetisch überzeugen, denn gerade staatliche Ausweisdokumente gelten in den Augen vieler auch als Aushängeschild für das jeweilige Land und sollen nicht nur die persönliche Identität, sondern auch die des jeweiligen Landes widerspiegeln.
  • Ein Dokument der vorgenannten Art (z. B. Ausweiskarte), oder ein Dokumentenkörper dafür (wie eine sogenannte Datenseite eines Passdokuments, welches zusätzlich z. B. weitere Seiten und einen Einband aufweisen kann) ist in vielen Fällen aus mehreren Schichten, insbesondere Folien (in der Regel aus Polycarbonat) aufgebaut, zwischen denen sich, vor allem im Falle eines Sicherheitsdokuments, als Schutzmechanismen einzelne Sicherheitsmerkmale (etwa als Hologramm oder Offsetdruck) befinden können. Die einzelnen Schichten werden bei der Herstellung des Dokuments übereinandergelegt und verbinden sich stoffschlüssig unter Druck und Temperatur während eines Laminiervorgangs (Lamination) zu einem sogenannten Dokumentenkörper, der in der Fachsprache manchmal auch als "Monoblock" bezeichnet wird.
  • Ein auf der Außenseite eines Dokuments ausgebildetes Sicherheitsmerkmal ist leichter zugänglich und somit in der Regel leichter angreifbar als ein im Inneren des Dokuments liegendes und daher schwerer zugängliches Sicherheitsmerkmal. Innenliegende Sicherheitsmerkmale sind etwa vor direkten Einwirkungen - z. B. durch flüssige Chemikalien oder gegen Extraktion aus dem Dokument - besser geschützt und tragen somit zu einer höheren Sicherheit des Dokuments bei.
  • Dieses Grundprinzip wird meist auch bei der Personalisierung oder Individualisierung von Sicherheitsdokumenten angewandt, insbesondere zum Versehen eines Sicherheitsdokuments mit personenbezogenen Daten, wie einem Passbild oder biometrischen Angaben über den Dokumenteninhaber, auf den das Sicherheitsdokument ausgestellt ist oder wird.
  • Die Übermittlung von sicherheitsrelevanten, insbesondere personenbezogenen Daten ist sicherheitstechnisch und datenschutztechnisch sehr sensibel. Daher ist die Herstellung von Sicherheitsdokumenten in der Regel mehrphasig angelegt, wobei eine erste Phase die Herstellung des blanken, fortlaufend nummerierten Dokumentenkörpers bei einem Dokumentenlieferanten umfasst und in einer nachfolgenden weiteren Phase die Personalisierung des Dokuments in einem geschützten Umfeld, im Falle von staatlichen Sicherheitsdokumenten meist unter Aufsicht von staatlichen Behörden erfolgt.
  • Oftmals erfolgt eine solche Personalisierung mittels eines Graustufenlasers, z. B. mit einer Wellenlänge von 1064 nm (sog. Standardwellenlänge) oder einer Wellenlänge von 355 nm (UV-Laser) oder einer anderen in Bezug auf das mit dem Laser zu bearbeitende Material und die gewünschte Auflösung geeigneten Wellenlänge. Hierzu sind eine oder mehrere Schichten des Sicherheitsdokuments laserreaktiv und färben sich unter dem Einfluss der Laserstrahlung schwarz. Persönliche Daten wie Name, Geburtsdatum oder Bild werden damit Teil des Monobocks und sind so besser vor Fälschungsversuchen und Umwelteinflüssen geschützt. Eine derart erzeugte Datenrepräsentation, z. B. Bild oder Schrift, ist jedoch binärfarbig (z. B. schwarz-weiß oder schwarz-transparent) oder weist nur mehrere Graustufen auf. Es handelt sich dabei jedoch um keine Farbdarstellung der Daten, also nicht um eine Darstellung mit mehreren Farben einschließlich zumindest einer von schwarz, weiß und aus Grautönen verschiedenen Farbe.
  • Eine bekannte Technik zur Erzeugung von Farbbildern in Sicherheitsdokumenten besteht darin, ein Farbbild auf Folie zu drucken und diese vor dem Laminierprozess - als Einlage - in das mehrschichtige Sicherheitsdokument oder den entstehenden Dokumentenkörper einzufügen. Dies hat zur Folge, dass eine kundenspezifische Personalisierung nur vor der Dokumentenfertigung möglich ist. Das Verfahren ist daher aufwendig und in nur wenigen Projekten umsetzbar.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Dokumentenkörper (Monoblock) sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung derart bereitzustellen, dass im Inneren des Dokumentenkörpers eine mehrfarbige Markierung ausgebildet ist oder wird, welche darin eingeschriebene Daten repräsentiert.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die jeweiligen Vorrichtungen oder Verfahren gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erster Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten (insbesondere eine Personalisierung, wie in Text- oder Bildform) repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats. Das Verfahren weist auf:
    1. (a) Bereitstellen oder Herstellen einer Ausgangsmarkierung in oder auf einem flächenhaft ausgedehnten, insbesondere platten- oder folienartigen, Grundsubstrat, wobei die Ausgangsmarkierung mehrere farbige (insbesondere jeweils einfarbige) Teilbereiche, (d. h. Flächen- oder Raumbereiche, die jeweils nur einen Teil der Ausgangsmarkierung bilden) derart aufweist, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche voneinander unterscheiden.
    2. (b) Erzeugen des Laminats durch Lamination des Grundsubstrats als erste Laminatschicht mit zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten, insbesondere platten- oder folienartigen, Substrat als jeweils weitere Laminatschicht derart, dass die Ausgangsmarkierung zumindest anteilig im Inneren des erzeugten Laminats, d. h. von der äußeren Oberfläche des Laminats allseitig umschlossen, zu liegen kommt;
    3. (c) Bewirken eines Energieeintrags in das Laminat derart, dass er in der Ausgangsmarkierung örtlich-selektiv (d. h. selektiv nur in einem oder mehreren Flächen-. oder Volumenabschnitten der Ausgangsmarkierung, in zumindest einem anderen Flächen- oder Volumenabschnitten dagegen nicht) wirkt, wodurch die Daten repräsentierende mehrfarbige Markierung zumindest anteilig aus der Ausgangsmarkierung anhand einer durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung bewirkten, örtlich-selektiven farblichen Veränderung der Ausgangsmarkierung erreicht wird.
  • Unter dem Begriff "Farbe" und Abwandlungen hiervon (z. B. "farbig"), wie hierin verwendet, ist eine von Schwarz, Weiß sowie nur aus Mischung von Schwarz und Weiß gewonnenen Grautönen verschiedene Farbe zu verstehen. Insbesondere kann die Farbe eine Farbe aus einem vordefinierten Farbraum sein, wie aus einem der bekannten Farbräume RGB (Rot/Grün/Blau) oder CYM (Cyan/Gelb/Magenta).
  • Unter dem Begriff "mehrfarbig", wie hierin verwendet, ist im Hinblick auf ein mehrfarbiges Objekt, insbesondere auf eine Markierung im Dokumentenkörper, zu verstehen, dass zumindest zwei Farben oder zumindest eine Farbe (jeweils wie vorausgehend definiert) und zusätzlich, weiß, schwarz oder zumindest ein Grauton vorkommen.
  • Unter dem Begriff "Energieeintrag", wie hierin verwendet, ist jegliche Form eines Einbringens von Energie in den Dokumentenkörper zu verstehen, der die ihm vorgenannte Wirkung in der Ausgangsmarkierung erzeugt. Der Energieeintrag kann insbesondere verschiedene Komponenten enthalten, die sich nach ihrer Art (z. B. Strahlung, Druckeintrag, Temperatureintrag, Ladungseintrag), Wirkdauer, Wirktiefe im Laminat, ihrer Intensität und/oder speziell im Falle von Strahlung nach deren Wellenlänge oder Wellenlängenspektrum unterscheiden. So ist es insbesondere auch möglich, dass nur eine Komponente oder eine Untermenge der Komponenten das vorgenannte farbliche Verändern der Ausgangsmarkierung, insbesondere gegebenenfalls ein Umschalten der Leuko-Farbmittel, bewirkt, während eine oder mehrere andere Komponenten des Energieeintrags, je nach Ausführungsform des Verfahrens, zusätzlich eine andere Veränderung im Dokumentenkörper bewirken (z. B. Bläschenbildung oder Karbonisierung, wie im Weiteren beschrieben).
  • Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe "umfasst", "beinhaltet", "schließt ein", "weist auf", "hat", "mit", oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist etwa ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.
  • Ferner bezieht sich "oder", sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives "oder" und nicht auf ein exklusives "oder". Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
  • Die Begriffe "ein" oder "eine", wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von "ein/eine oder mehrere" definiert. Die Begriffe "ein anderer" und "ein weiterer" sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von "zumindest ein Weiterer" zu verstehen.
  • Der Begriff "Mehrzahl", wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist im Sinne von "zwei oder mehr" zu verstehen.
  • Die Begriffe "erste/r/s", "zweite/r/s", "dritte/r/s" und ähnliche Begriffe in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden zur Unterscheidung zwischen ähnlichen oder ansonsten gleich benannten Elementen und nicht unbedingt zur Beschreibung einer sequenziellen, räumlichen oder chronologischen Reihenfolge verwendet. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Lösung auch in anderen als den hier beschriebenen oder dargestellten Reihenfolgen funktionieren können.
  • Unter dem Begriff "konfiguriert" oder "eingerichtet" eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon), wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist zu verstehen, dass eine diesbezügliche Vorrichtung oder Komponente davon bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d. h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung oder Deaktivierung von Funktionalitäten oder Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, sodass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen oder Betriebsmodi erfolgen kann.
  • Mit dem lösungsgemäßen Verfahren lässt sich ein Dokumentenkörper, insbesondere für ein sicherheitsrelevantes Dokument, schaffen, in dem eine farbige Markierung in seinem Inneren und somit gegen unmittelbaren Zugriff gesichert ausgebildet ist. Zudem lassen sich die Herstellung der Ausgangsmarkierung und das Erzeugen der farbigen Markierung durch Energieeintrag ganz oder anteilig zeitlich trennen, sodass eine Personalisierung des Dokuments zu einem späteren Zeitpunkt und auch an einem anderen Ort ausführen lässt als die Herstellung des Laminats (Monoblocks) einschließlich der darin eingeschlossenen Ausgangsmarkierung. Zudem kann der erreichbare Sicherheitsstandard erhöht werden, da aufgrund der Möglichkeit, in der farbigen Markierung eine Vielzahl verschiedener Farben (d. h. großer Farbraum) mit hoher Auflösung zu erzeugen, die Vielfalt an Möglichkeiten für eine Personalisierung drastisch gegenüber bisherigen schwarz-weiß oder Grauwertbildern erhöht werden kann.
  • Nachfolgend werden nun zunächst verschiedene beispielhafte optionale Ausführungsformen des lösungsgemäßen Verfahrens beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der vorliegenden Lösung kombiniert werden können.
  • Der Energieeintrag kann zumindest anteilig mittels eines örtlich-selektiven Eintrags elektromagnetischer Strahlung anhand eines Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens in die im Inneren des Laminats gelegene Ausgangsmarkierung erfolgen. Hierbei wird mittels durch die Oberfläche des Dokumentenkörpers hindurch eingestrahlte Laserstrahlung in der Ausgangsmarkierung vorhandener Farbstoff örtlich-selektiv bearbeitet oder abgetragen. Hierzu können Eigenschaften der Laserstrahlung auch speziell angepasst werden. Eine solche Anpassung kann sich insbesondere auf der Strahlungsintensität, die eingesetzte Wellenlänge, eine Bestrahlungsdauer, einen Strahldurchmesser und/oder einen Bestrahlungswinkel beziehen. Ein solches Verfahren zur Materialbearbeitung und/oder zum Materialabtrag im Inneren eines Körpers durch externe Laserbestrahlung wird in der Fachsprache auch oft als Sub-Oberflächen-Laserbearbeitung (engl. sub-surface laser engraving, SSLE) bezeichnet.
  • Die Verwendung von Laserstrahlung für das Ausbilden der farbigen Markierung erlaubt insbesondere eine hohe räumliche Auflösung der zu erzeugenden, farbigen Markierung (Zielmarkierung), da die Lasereinwirkung mit sehr geringem Strahlquerschnitt erfolgen und somit sehr kleine Bildpunkte in der farbigen Markierung erzeugen kann. Zudem erlaubt sie eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, was insbesondere bei einer Massenpersonalisierung von Dokumenten von Relevanz ist.
  • Zur Ausführung des Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens kann insbesondere ein Ultrakurzpulslaser zur Bewirkung des örtlich-selektiven Energieeintrags in die Ausgangsmarkierung eingesetzt werden. Solche Laser haben typischerweise Pulsdauern im Pico- oder Femtosekundenbereich. Die Pulsweite kann ebenso sehr klein sein und z. B. nur 0,3 µm betragen. Je nach Intensität und Pulsdauer kann der ultrakurze Lichteintrag getroffenes Material punktuell verdampfen, was zu hochpräzisen Strukturen führt oder im Falle der nachfolgend genannten Leuko-Farbstoffe bei einem Energieeintrag unterhalb der Verdampfungsschwelle deren lokales Umschalten bewirken. Ferner wird in beiden Fällen die Temperaturbelastung in der direkten Umgebung minimiert. Das ermöglicht die Bearbeitung sehr dünner (z. B. Dicke im Bereich von einem oder wenigen Mikrometern) oder wärmeempfindlicher Materialien oder Materialschichten und selbst transparente Materialien können bei ausreichender Strahlungsintensität oftmals solche Lichtpulse absorbieren.
  • Zudem kann im Rahmen des Verfahrens eine Brennweite eines zur Ausführung des Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens eingesetzten Lasers in Abhängigkeit vom Ort der Ausgangsmarkierung oder im Falle von deren schichtweisen Aufbau vom Ort einer ausgewählten Teilschicht der Ausgangsmarkierung derart angepasst werden, dass ein zur Brennweite korrespondierender Brennpunkt an oder in der Ausgangsmarkierung oder deren ausgewählter Teilschicht liegt. So lässt sich zum einen die Ausgangsmarkierung zur Herstellung der farbigen Markierung daraus zielgenau bearbeiten, indem die Strahlungsenergiedichte genau am Ort der gewünschten Einwirkung maximiert wird, ohne dass andere Bereiche des Dokumentenkörpers dadurch wesentlich beeinträchtigt werden (wo dementsprechend nur geringere Strahlungsenergiedichten auftreten)
  • Die durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung bewirkte, örtlich-selektive farbliche Veränderung der Ausgangsmarkierung kann insbesondere ganz oder teilweise dadurch erzeugt werden, dass zumindest eine der Farben wenigstens anteilig durch Farbmittel bewirkt wird, die als ein Leuko-Farbstoff ausgebildet sind oder werden, der durch den Energieeintrag am Ort von dessen Einwirken auf den Leuko-Farbstoff
    • einem farbigen und einem andersfarbigen Zustand oder
    • einem opaken und einem zumindest teiltransparenten Zustand oder
    • jeweils umgekehrt,
    umschaltbar ist. Die farbliche Veränderung der Ausgangsmarkierung wird sodann zumindest anteilig anhand eines durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung bewirkten, örtlich-selektiven Umschaltens des Leuko-Farbstoffs erzeugt.
  • Unter dem Begriff "Leuko-Farbstoff", wie hierin verwendet, ist ein Farbstoff zu verstehen, der durch den Energieeintrag und einer dadurch bewirkten Veränderung seiner chemischen Struktur zwischen einem (i) farbigen und einem andersfarbigen oder (ii) einem opaken und einem zumindest teiltransparenten, insbesondere farblosen, Zustand, oder (iii) jeweils umgekehrt, umschaltbar ist. Es handelt sich bei Leuko-Farbstoffen somit um chemische Verbindungen (etwa Stickstoff-Verbindungen), welche die Fähigkeit besitzen ihre Farbe zu wechseln, indem sie ihren Zustand ändern. Dies geschieht allerdings erst durch externe Anregung, was bedeutet, dass ein Energieeintrag in die Verbindung benötigt wird, um den Farbumschlag auszulösen. Da die Farbänderung in unterschiedlicher Weise erreicht wird, können die Leuko-Farbstoffe nach der Art ihrer externen Anregung durch Energieeintrag insbesondere gemäß der folgenden Klassifizierung eingeordnet werden:
    • Halochrome Leuko-Farbstoffe: Anregung durch eine elektrische Ladungsänderung;
    • Photochrome Leuko-Farbstoffe: Anregung durch elektromagnetische Bestrahlung, insbesondere Licht;
    • Piezochrome Leuko-Farbstoffe: Anregung durch Druckänderung;
    • Thermochrome Leuko-Farbstoffe: Anregung durch Temperaturänderung.
  • Im Weiteren werden, ohne dies als Beschränkung der vorliegenden Lösung zu verstehen wäre, insbesondere photochrome Leuko-Farbstoffe als Beispiele herangezogen, da sich hier durch lokale Bestrahlung, insbesondere mittels Laserlicht, besonders feine und eng lokalisierte Umschalteffekte in mit Leuko-Farbstoffen versehenen Flächen oder Volumen erreichen lassen.
  • Das Verfahren kann des Weiteren ein Ausführen einer Verzerrungskorrektur bezüglich eines für den Energieeintrag als Soll-Muster vorgesehenen, örtlich-selektiven ersten Energieeintragsmusters, insbesondere Bestrahlungsmusters, vor oder während der Bewirkung des Energieeintrags gemäß einem aus der Verzerrungskorrektur resultierenden zweiten Energieeintragsmuster aufweisen. Hierbei wird im Rahmen der Verzerrungskorrektur das zweite Energieeintragsmuster aus dem ersten Energieeintragsmuster in Abhängigkeit von Korrekturinformationen gewonnen, die in Abhängigkeit von einer festgestellten Abweichung der tatsächlichen Form des erzeugten Laminats von einer für das Laminat definierten Soll-Form bestimmt werden oder worden sind. Die Korrekturinformationen können insbesondere eine solche Abweichung als solche kennzeichnen. Der Einsatz der vorgenannten Verzerrungskorrektur kann insbesondere zur Verbesserung der Abbildungsqualität des Soll-Musters in die zu erzeugende farbige Markierung und somit zur Qualitätssicherung eingesetzt werden.
  • Zudem kann die Ausgangsmarkierung zumindest abschnittsweise als eine Rastergrafik aus Bildpunkten oder Liniensegmenten bereit- oder hergestellt werden, wobei die Rastergrafik zumindest zwei verschiedene Farben, insbesondere Farbkanäle eines bestimmten mehrdimensionalen Farbraums, aufweist. Die Verwendung einer solchen Rastergrafik für die Ausgangsmarkierung ermöglicht insbesondere eine örtlichhomogene Farbbereitstellung in der Ausgangsmarkierung und eine vereinfachte Steuerung des zur Herstellung der farbigen Markierung daraus zu bewirkenden Energieeintrags. Zudem sind damit auch die gegebenenfalls farbfrei bleibenden Flächen der Ausgangsmarkierung auf einfache Weise mit einem hohen örtlichen Homogenitätsgrad definierbar, was im Hinblick auf ein gleichmäßiges und somit zuverlässiges Haftverhalten innerhalb des Laminats vorteilhaft ist. Verschiedene denkbare Varianten von hierzu gut verwendbaren Rastergrafiken werden im Rahmen der Figurenbeschreibung erläutert.
  • Die Ausgangsmarkierung kann insbesondere als eine zumindest dreifarbige Rastergrafik mit Pixeln als Bildpunkte bereit- oder hergestellt werden, wobei die Pixel zumindest einer Untermenge der Pixel jeweils Subpixel aller in der Rastergrafik vorkommenden Farben aus der Menge der Farbmittel und optional ein nicht durch eines der Farbmittel eingefärbtes Subpixel aufweisen. Letzteres kann insbesondere in zweierlei Hinsicht vorteilhaft sein: Zum einen kann es als weiterer Farbkanal dienen, etwa wenn dieses nicht mit den Farbmitteln versehene Subpixel von Hause aus eine Färbung aufweist, wie weiß oder schwarz, die nicht in dem durch die Farbmittel der Rastergrafik selbst aufgespannten Farbraum liegt. Zum anderen kann ein solches Subpixel aber auch wiederum in Hinblick auf das bereits vorausgehend genannte verbesserte Haftverhalten zwischen dem die Rastergrafik tragenden Grundsubstrat einerseits und einem im Laminat benachbarten weiteren Substrat andererseits vorteilhaft sein. Entsprechend kann im Falle einer Rastergrafik mit mehreren Gruppen von Liniensegmenten, in der die Liniensegmente jeder Gruppe jeweils benachbart und verschiedenfarbig sind, zumindest eine der Gruppen jeweils Liniensegmente aller in der Rastergrafik vorkommenden Farben aus der Menge der Farbmittel und optional eine nicht durch eines der Farbmittel eingefärbte Linie aufweisen.
  • Im Rahmen der Rastergrafik (Pixel und/oder Liniensegmente) kann zudem zur Tonwertfestlegung (d. h. Helligkeitsfestlegung) für zumindest eine der Farben der Rastergrafik eine Bildpunktvariation oder Linienvariation derart verwendet werden, dass bei der Herstellung der mehrfarbigen Markierung für zumindest eine Untermenge der Bildpunkte oder Liniensegmente die farbliche Veränderung der Ausgangsmarkierung, etwa durch ein örtlich-selektives Bearbeiten der Ausgangsmarkierung, insbesondere durch Umschalten eines gegebenenfalls vorhandenen Leuko-Farbstoffs und/oder durch ein örtlich-selektives Farbabtragen für diese jeweilige Farbe, in Abhängigkeit vom darzustellenden Tonwert je Bildpunkt oder Liniensegment flächenanteilig erfolgt. So lässt sich insbesondere eine sehr fein-granulare Helligkeitsdefinition, insbesondere mit einer gegenüber der durch die Anordnung der Bildpunkte definierten Auflösung noch höheren Auflösung, für die zu erzeugende farbige Markierung erreichen. Auch lässt sich so der Vielfalt der mittels der farbigen Markierung für den Betrachter darstellbaren Farben oder Farbtöne noch weiter erhöhen und somit insbesondere auch der erreichbare Sicherheitsgrad des Dokuments steigern.
  • Die Ausgangsmarkierung kann zudem so ausgebildet sein oder werden, dass sie zumindest einen Polymerwerkstoff, insbesondere Polycarbonat (z. B. opak, transparent oder eine abschnittsweise Kombination von beidem), als Bestandteil enthält, der durch Strahlungseinwirkung karbonisierbar ist. Das Bewirken des örtlich-selektiven Energieeintrags in die Ausgangsmarkierung umfasst hierbei ein örtlich-selektives Bestrahlen, insbesondere Laserbestrahlen, der Ausgangsmarkierung, mittels dessen eine örtlich-selektive Karbonisierung des Polymerwerkstoffs in der Ausgangsmarkierung bewirkt wird. Dies kann insbesondere zur Erzeugung von maximal dunklen, insbesondere schwarzen, Bildanteilen der mehrfarbigen Markierung genutzt werden. So kann etwa ein für die farbige Markierung definierter Farbraum um einen weiteren Farbkanal erweitert werden, insbesondere ein CMY-Farbraum zu einem CMY(K)-Farbraum, wobei hier "K" für Englisch "key" (Schwarzanteil) steht. Die Karbonisierung kann insbesondere zur Erzeugung von Zeichen- oder Schriftanteilen in der farbigen Markierung genutzt werden.
  • Unter dem Begriff "Karbonisierung", wie hierin verwendet, ist insbesondere eine zumindest anteilige lokale Verkohlung, d. h. eine Erhöhung des lokalen Gehalts an elementarem Kohlenstoff im Werkstoff am Ort der Bestrahlung, zu verstehen.
  • Das Bestrahlen kann insbesondere mit variabler Bestrahlungsintensität und/oder Bestrahlungsdauer erfolgen, sodass der Grad einer Karbonisierung am jeweiligen Einwirkungsort der Bestrahlung im Polymerwerkstoff bezüglich der durch die Bestrahlung gebildeten Anteile der farbigen Markierung im Sinne einer Tonwertfestlegung, insbesondere Grauwertfestlegung, variabel gestaltet wird. Somit lassen sich auch im Bereich der durch Karbonisierung zu verfärbenden Bereiche der farbigen Markierung verschiedene Tonwerte einstellen und somit die Vielfalt der möglichen Variationen der Markierung sowie deren erreichbare Bildqualität noch weiter steigern.
  • Zur Herstellung der Ausgangsmarkierung können die Farbmittel zumindest anteilig durch Bedrucken des Grundsubstrats und/oder Aufbringen eines oder mehrerer, jeweils ein zugehöriges Farbmittel enthaltenden weiteren Substrats, insbesondere einer die Farbmittel enthaltenden oder tragenden Folie oder Platte, als jeweilige Teilschicht der Ausgangsmarkierung auf das Grundsubstrat appliziert werden oder worden sein.
  • Das Grundsubstrat kann insbesondere einen Polymerwerkstoff als Bestandteil enthalten oder vollständig daraus ausgebildet sein und zur Herstellung der Ausgangsmarkierung kann als zumindest eines der Farbmittel eine jeweils polymerisierende Farbe eingesetzt werden, die so gewählt ist oder wird, dass sie sich beim Laminieren mit dem Grundsubstrat mittels Polymerisierung stoffschlüssig verbindet. Somit lässt sich die Haftung der Farbmittel am Grundsubstrat besonders stark und haltbar ausgestalten. Auch kann somit eine gute Haftung zwischen den Farbmitteln und einem weiteren Substrat, das mit den Farbmitteln in Kontakt steht, optimieren, wenn die Farbmittel bei der Lamination zwischen dem Grundsubstrat und dem weiteren Substrat angeordnet sind und somit beidseitig mittels Polymerisierung stoffschlüssig verbunden werden. Der Polymerwerkstoff kann insbesondere opak oder transparent (z. B. als Polycarbonat, PC) ausgebildet sein.
  • Die Ausgangsmarkierung kann hierbei insbesondere derart definiert sein oder werden, dass der nach Herstellung der Ausgangsmarkierung von den Farbmitteln eingenommene Flächen- oder Raumbereich zumindest 51 %, insbesondere zumindest 71%, im Besonderen zumindest 91% des von der Einhüllenden der Ausgangsmarkierung eingeschlossenen Flächen- oder Raumbereichs ausmacht. Mit diesen Wertebereichen kann eine besonders günstige Ausgestaltung mit ausgezeichneter Haftung erreicht werden.
  • Die Ausgangsmarkierung kann zumindest anteilig als ein vorgefertigter Schichtenstapel aus mehreren verschiedenfarbigen, jeweils (insbesondere im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums) opaken oder teiltransparenten Schichten hergestellt sein oder werden, von denen eine oder mehrere Schichten einen oder mehrere farbige Teilbereiche mit Leuko-Farbstoff aufweisen können. Es ist insbesondere auch möglich, dass eine dieser Schichten nicht farbig (also weiß, schwarz oder grau) ausgebildet ist. Die Schichten des Schichtenstapels können wahlweise vor der Lamination bereits miteinander verbunden sein (z. B. mittels Heftung, Klammerung, Vorlamination oder Klebung) oder aber lose aufeinandergelegt sein. Durch örtlich-selektives Umschalten des Leuko-Farbstoffs und/oder örtlich-selektives Abtragen einer oder mehrerer Schichten zum Freilegen einer darunterliegenden, andersfarbigen Schicht kann somit die mehrfarbige Markierung gewonnen werden.
  • Der vorgefertigte Schichtenstapel kann bezüglich seines Formats insbesondere so ausgewählt und vor der gemeinsamen Lamination derart relativ zu dem Grundsubstrat positioniert sein oder werden, dass eine Projektion des Schichtenstapels auf eine orthogonal zu seiner Stapelrichtung verlaufende virtuelle Ebene vollständig innerhalb einer Projektion des Grundsubstrats auf dieselbe virtuelle Ebene liegt. Er kann also bzgl. seiner lateralen Ausdehnung kleiner sein als das Grundsubstrat.
  • Speziell kann dabei der vorgefertigte Schichtenstapel zumindest anteilig in eine in dem Grundsubstrat ausgebildete Kavität integriert sein oder werden. Die Kavität kann insbesondere in einem opaken Grundsubstrat oder Abschnitt davon ausgebildet sein, sodass sich zusammen mit dem Schichtenstapel eine opake Schicht mit darin eingebettetem Farbmarkierungsbereich ergibt. Das Integrieren führt zu einer Platzersparnis. Insbesondere dann, wenn die Kavität das Grundsubstrat nicht durchbricht, sondern einen Boden darin aufweist, kann der in der Kavität eingebettete Schichtenstapel insbesondere nur noch einseitig mit einem weiteren Substrat abgedeckt und somit geschützt werden, sodass der Dokumentenkörper insgesamt dünner ausgeführt werden kann. Die Kavität kann etwa mithilfe speziell geformter Laminierwerkzeuge, insbesondere mit Laminierblechen, welche im Bereich der Kavität mit einer erhabenen Struktur oder einer nach außen gewölbten oder ausgebuchteten Form versehen sind, während der Herstellung oder Lamination der Schichten des Grundsubstrates erzeugt werden. Dieser Schritt kann insbesondere in einem der eigentlichen Lamination des Schichtenstapels mit dem Grundsubstrat vorgelagerten Prozess erfolgen. Während der Lamination des in der Kavität des Grundsubstrates liegenden Schichtenstapels mit einem weiteren Substrat zu einem gemeinsamen Laminat, kann die Kavität insbesondere mit einem während des Laminiervorgangs erwärmten und somit angeschmolzenen oder fließfähigen Substrat von allen Seiten ausgefüllt und umschlossen werden. Die Einbettung kann dadurch noch fester oder sicherer ausgestaltet werden.
  • Es ist auch möglich, vor dem Erzeugen der mehrfarbigen Markierung eine Metallschicht auf eine Oberfläche des Laminats - welche als Oberfläche einer Laminatschicht insbesondere teilweise oder vollständig im Inneren der Laminatstruktur liegen kann - aufzubringen und in der Metallschicht örtlich-selektiv eine oder mehrere Öffnungen zu schaffen. Durch zumindest eine der geschaffenen Öffnungen hindurch kann dann der selektive Energieeintrag in das Laminat am Ort der Ausgangsmarkierung unter Erzeugung der die Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung aus der Ausgangsmarkierung anhand des durch den Energieeintrag bewirkten örtlich-selektiven Bearbeitens oder Abtragens von Farbstoff, insbesondere gegebenenfalls des Umschaltens eines Leuko-Farbstoffs erfolgen. Die Metallschicht deckt die darunter liegende Farbmittel selektiv ab. Durch Wahl der Orte der Öffnungen kann somit insbesondere das Umschalten des Leuko-Farbstoffs genau an den im Hinblick auf die Bilderzeugung gewünschten Stellen erfolgen. Wenn die Farbmittel unter der Metallschicht so verteilt sind, dass sich, wie etwa bei der o.g. Rastergrafik, verschiedene Farbflächen an verschiedenen Stellen finden, dann kann durch die Wahl der Orte der Öffnungen auch gezielt eine gewünschte Farbgebung dadurch bewirkt werden, dass örtlich-selektiv die am jeweiligen Ort gewünschte Farben freigelegt und unerwünschte Farben bedeckt bleiben. Man denke hier insbesondere an Pixel mit verschiedenfarbigen Subpixeln, sodass am jeweiligen Ort eines Pixels gezielt selektiv z. B. nur ein Subpixel freigelegt wird (wenn lediglich die Farbe des zugehörigen Farbkanals gewünscht ist) oder aber zwei oder mehr Subpixel gegebenenfalls bloß anteilig, um in Abhängigkeit von den jeweils freigelegten Anteilen eine Mischfarbe darzustellen. Anstelle oder in örtlich-selektiver Kombination mit der vorgenannten Rastergrafik kann als Ausgangsmarkierung insbesondere auch eine Liniengrafik verwendet werden, in der verschiedenfarbige Linien nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, angeordnet sind. Verschiedenfarbige Pixel können dann dadurch dargestellt werden, dass sich ein Pixel abschnittsweise über mehrere, insbesondere drei, der benachbarten Linien erstreckt und örtlich-selektiv am Ort dieses jeweiligen Pixels entsprechend der gewünschten Farbe einer oder mehrere der zum Pixel gehörigen Abschnitte der Linien freigelegt werden während Abschnitte mit unerwünschten Farben bedeckt bleiben oder nur zur Erreichung einer gewünschten Mischfarbe teilweise freigelegt werden.
  • Es ist auch möglich, dass der Dokumentenkörper so ausgebildet wird, dass er an einer oder mehreren Stellen jeweils einen von einem opaken Bereich umschlossenen, zumindest teiltransparenten Fensterbereich (engl. "clear window") aufweist, der zumindest anteilig von der Metallschicht abgedeckt wird oder die Metallschicht zumindest anteilig enthält. Durch die örtlich-selektive Erzeugung von Öffnungen in der Metallschicht kann somit ein in Durchsicht erkennbares Muster als weiteres Sicherheitsmerkmal gebildet werden.
  • Insbesondere ist es auch möglich, die Ausgangsmarkierung zumindest anteilig im Fensterbereich anzuordnen, sodass sie von der Metallschicht überdeckt wird. Durch das örtlich selektive Schaffen von Öffnungen in der Metallschicht kann diese, wie vorausgehend schon erläutert genutzt werden, um zur Erzeugung der farbigen Markierung örtlich-selektiv Farbmittel in der Ausgangsmarkierung freizulegen und somit im Durchlicht sichtbar zu machen und/oder durch die Öffnungen hindurch in der Ausgangsmarkierung angeordnete Farbstoffe örtlich-selektiv zu bearbeiten oder abzutragen, insbesondere gegebenenfalls vorhandene Leuko-Farbstoffe örtlich-selektiv umzuschalten.
  • Bei einer weiteren Möglichkeit, die farbige Markierung (mit) zu definieren, enthält zumindest eines der weiteren Substrate in dem Laminat einen, insbesondere transparenten oder teiltransparenten Polymerwerkstoff, etwa Polycarbonat, in dem sich durch einen örtlich-selektiven Energieeintrag eine lokale Bläschenbildung bewirken lässt. Dieser Energieeintrag wird hierbei, insbesondere in photonischer Form, derart bewirkt, dass dadurch im Polymerwerkstoff des zumindest einen weiteren Substrats eine lokale Bläschenbildung erfolgt, die zu einer Farbveränderung, insbesondere Ausbleichung oder Transparenzreduktion, des Polymerwerkstoffs an einem Ort der Einwirkung des Energieeintrags führt und dadurch eine opake oder teiltransparente örtlich-selektive Maskierung der Ausgangsmarkierung ausbildet, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung beiträgt.
  • Zudem kann eines der weiteren Substrate als eine optisch variable Schicht ausgebildet werden, deren Farbe und/oder Transparenzgrad (insbesondere im visuellen Bereich des elektromagnetischen Spektrums) durch den räumlich selektiven Energieeintrag am Ort der Einwirkung des Energieeintrags auf die Schicht lokal veränderbar, insbesondere ausbleichbar, ist. Der örtlich-selektive Energieeintrag wird hierbei derart bewirkt, dass dadurch am jeweiligen Ort der Einwirkung des Energieeintrags auf die optisch variable Schicht eine solche lokale Änderung von deren Farbe und/oder deren Transparenzgrad bewirkt und dadurch eine, insbesondere opake oder teiltransparente, örtlich-selektive Maskierung der Ausgangsmarkierung ausbildet wird, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung beiträgt. Der Energieeintrag kann hier wiederum insbesondere in photonischer und/oder thermischer Form, insbesondere mittels Laserstrahlung, erfolgen.
  • Im Rahmen weiterer Verfahrensvarianten kann (zumindest) eines der weiteren Substrate, welches insbesondere mit der optisch variablen Schicht zusammenfallen kann, als eine die Ausgangsmarkierung zumindest anteilig abdeckende Metallschicht ausgebildet werden. Durch den örtlich-selektiven Energieeintrag erfolgt sodann ein stellenweiser lokaler Abtrag des Metalls aus der Metallschicht und eine damit verbundene örtlich-selektive Freilegung eines Sichtfelds auf die Ausgangsmarkierung, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung beiträgt. Die Metallschicht kann z. B. als Folie oder durch Abscheidung, z. B. mittels chemischer Gasphasenabscheidung (engl. "chemical vapor deposition, CVD) ausgebildet sein oder werden. Ein weiterer möglicher Herstellungsweg beruht auf Heißprägen. Hierbei wird wie beim Verarbeiten eines Hologramms vorgegangen. Ein auf einem Trägermaterial hauchdünn aufgebrachte Metall wird mittels eines vorgeheizten Prägewerkzeugs und unter hohem Druck auf das als eine Dokumentenschicht dienende vorgenannte weitere Substrat übertragen, welches insbesondere zumindest anteilig aus transparentem Polycarbonat bestehen kann.
  • Vorausgehend wurde eine Reihe verschiedener Verfahrensmöglichkeiten zur Herstellung der farbigen Markierung aus der Ausgangsmarkierung beschrieben. Ihnen ist gemein, dass sie alle zur anteiligen oder vollständigen Definition der farbigen Markierung herangezogen werden und sie sowohl jeweils einzeln als auch insbesondere in den durch die vielseitigen, verschiedensten Kombinationen aus zwei oder mehr der Verfahrensmöglichkeiten mehrfarbige und somit besonders schwer zu fälschende Sicherheitsmerkmale für den Dokumentenkörper bilden können.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft einen Dokumentenkörper, insbesondere für ein sicherheitsrelevantes Dokument. Der Dokumentenkörper weist ein mehrschichtiges Laminat mit darin eingeschriebenen Daten auf. Im Inneren des Laminats ist eine mehrfarbige Markierung ausgebildet, welche die eingeschriebenen Daten repräsentiert. Der Dokumentenkörper ist durch Ausführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner hierin beschriebenen Ausführungsformen, erhältlich.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats. Die Vorrichtung weist auf:
    1. (i) eine Markiervorrichtung zum Bereitstellen oder Herstellen einer Ausgangsmarkierung auf einem flächenhaft ausgedehnten, insbesondere platten- oder folienartigen, Grundsubstrat unter Verwendung von Farbmitteln, sodass die Ausgangsmarkierung mehrere farbige Teilbereiche derart aufweist, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche voneinander unterscheiden;
    2. (ii) eine Laminiervorrichtung zum Herstellen eines Laminats aus dem Grundsubstrat und zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten Substrat;
    3. (iii) eine Energiequelle zum Bewirken eines örtlich-selektiven Energieeintrags in das Laminat am Ort der Ausgangsmarkierung während oder nach der Herstellung des Laminats; und
    4. (iv) eine Steuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, die Vorrichtung zu veranlassen, zur Herstellung des Dokumentenkörpers mit darin eingeschriebenen Daten das Verfahren nach dem ersten Aspekt, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner hierin beschriebenen Ausführungsformen, auszuführen.
  • Bei einigen Ausführungsformen der Vorrichtung ist die Markiervorrichtung hierbei konfiguriert, zum Bereitstellen oder Herstellen der Ausgangsmarkierung auf dem Grundsubstrat unter Verwendung der Farbmittel, die jeweils als Leuko-Farbstoff ausgebildet sind oder werden, wobei der jeweilige Leuko-Farbstoff durch einen Energieeintrag am Ort von dessen Einwirken auf den Leuko-Farbstoff zwischen einem farbigen und einem andersfarbigen oder einem opaken und einem zumindest teiltransparenten Zustand, oder umgekehrt, umschaltbar ist.
  • Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Lösung.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Kontext der Figuren.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1 schematisch verschiedene beispielhafte Ausführungsformen (Varianten) einer jeweils als Rastergrafik ausgeführten Ausgangsmarkierung auf einem Grundsubstrat;
    • Fig. 2 gemäß beispielhafter Ausführungsformen, jeweils schematisch (a) ein aus mehreren, jeweils ein Subpixel bildenden, Rasterpunkten (Dots) der Rastergrafik aus Fig. 1(a), aufgebautes Pixel, (b) ein aus mehreren, jeweils ein Subpixel bildenden, Liniensegmenten aufgebautes Pixel, (c) eine aus Liniensegmenten mit den Farben CMY aufgebaute Rastergrafik, und (d) eine aus Liniensegmenten mit den Farben CMYW aufgebaute Rastergrafik;
    • Figuren 3 und 4 gemäß beispielhafter Ausführungsformen zur Illustration verschiedener Farbsättigungen einen beispielhaften Vergleich zweier verschiedener Rastergrafiken, sowohl in makroskopischer Ansicht (Fig. 3) als auch in mikroskopischer Ansicht (Fig. 4) und jeweils unter Verwendung der Grundfarben C, M und Y, jedoch mit verschiedenen Anordnungen der Dots und einer Variation bzgl. des optionalen Weißanteils W;
    • Fig. 5 gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine 2D-Darstellung (a/b Koordinaten ohne Helligkeitsanteil L) eines nutzbaren Farbraums;
    • Fig. 6 eine beispielhafte Ausführungsform für den Aufbau eines den Dokumentenkörper bildenden Laminats 8 mit einer in Rastergrafik auf einem Kernsubstrat ausgeführten Ausgangsmarkierung;
    • Fig. 7 eine weitere beispielhafte Ausführungsform für den Aufbau eines den Dokumentenkörper bildenden Laminats 8 mit einer in Rastergrafik auf einem Overlay-Substrat ausgeführten Ausgangsmarkierung;
    • Fig. 8 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die chemischen Strukturformeln für zwei verschiedene Zustandsformen des photochromen Farbstoffs (Leuko-Farbstoffs) Oxazin;
    • Fig. 9 gemäß beispielhafter Ausführungsformen einen laserinduzierten Farbwechsel ("Umschalten");
    • Fig. 10 gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine Desintegration von Farben der Ausgangsmarkierung;
    • Fig. 11 gemäß beispielhafter Ausführungsformen ein Ausblenden von Anteilen der Ausgangsmarkierung;
    • Fig. 12 gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine Farbtondefinition von Farbflächen der Zielmarkierung;
    • Fig. 13 Grauwertdefinition beim klassischen CMYK-Bild;
    • Fig. 14 gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine erste Variante zur Farbtongebung für die Zielmarkierung;
    • Fig. 15 gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine zweite Variante zur Farbtongebung für die Zielmarkierung;
    • Fig. 16 gemäß beispielhafter Ausführungsformen überlappende Farbschichten der Ausgangsmarkierung;
    • Fig. 17 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Definition verschiedener darstellbarer Farben ausgehend von der Ausgangsmarkierung aus Fig. 16
    • Fig. 18 gemäß beispielhafter Ausführungsformen einen vorlaminierten Schichtenstapel (Folienpaket);
    • Fig. 19 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines vollflächigen Schichtenstapels (Folienpaket) in das Laminat;
    • Fig. 20 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Definition verschiedener darstellbarer Farben ausgehend von der Ausgangsmarkierung mit Schichtenstapel aus Fig. 19;
    • Fig. 21 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines nicht vollflächigen Schichtenstapels (Folienpaket) in das Laminat;
    • Fig. 22 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration einer Deckschicht in das Laminat;
    • Fig. 23 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines nicht vollflächigen Schichtenstapels sowie einer darüberliegenden Deckschicht in das Laminat;
    • Fig. 24 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines Clear Windows mit metallischer Deckschicht in das Laminat;
    • Fig. 25 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines Clear Windows mit metallischer Deckschicht und darunter liegender Ausgangsmarkierung in das Laminat;
    • Fig. 26 gemäß beispielhafter Ausführungsformen die Integration eines Clear Windows mit zwei metallischen Deckschichten und dazwischen liegender Ausgangsmarkierung in das Laminat;
    • Fig. 27 gemäß beispielhafter Ausführungsformen einen schematischen Ausschnitt einer mit verschiedenen Bearbeitungsmethoden einschließlich der Herstellung eines Schwarzanteils aus der Ausgangsmarkierung gewonnenen Zielmarkierung zur Darstellung eines kompletten Farbbildes; und
    • Fig. 28 schematisch gemäß beispielhafter Ausführungsformen eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
  • Die nachfolgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Lösung erfolgt unter Bezugnahme auf die Figuren und anhand verschiedener beispielhafter Ausführungen, wobei zur Gliederung der Beschreibung nummerierte Überschriften verwendet werden, die jedoch in keiner Weise als Limitierung der Lösung zu verstehen sind.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden.
    • 1. Ausgangsmarkierung
  • Fig. 1 illustriert einen Prozess im Rahmen eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats.
  • Genauer zeigt Fig. 1 vier verschiedene Varianten (a) - (d) einer mittels des Prozesses in oder auf einem flächenhaft ausgedehnten Grundsubstrat, wie etwa einem folienartigen Kunststoffsubstrat (z. B. aus Polycarbonat, PC), verfahrensgemäß hergestellten Ausgangsmarkierung 1. Die Ausgangsmarkierung 1 ist in jeder der Varianten als Rastergrafik 9 ausgeführt und weist dabei mehrere farbige Teilbereiche 3 - im Weiteren vereinfacht auch "Dots" genannt - C, M, Y derart auf, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche (Dots) 3 voneinander unterscheiden. Im vorliegenden Beispiel enthält jede der Rastergrafiken gemäß dem CMY-Farbraum einen cyanfarbenen Dot C, einen magentafarbenen Dot M und einen gelb farbigen Dot Y. Bei den Varianten (a) bis (c) aus Fig. 1 ist zudem jeweils ein nicht farbiger Teilbereich 3 vorhanden, der durch die Farbe des Grundsubstrats definiert ist, die im vorliegenden Beispiel weiß ist, sodass sich entsprechend ein weißer Dot W ergibt. Bei einem transparenten Grundsubstrat ist dieser Dot dagegen ebenfalls transparent statt weiß (wird hierin aber dennoch ebenfalls mit "W" gekennzeichnet).
  • Die verschieden Dots C, M, Y und gegebenenfalls W sind im Rahmen der Rastergrafik jeweils zu einem sich periodisch wiederholenden Muster 2 aus drei Dots C, M, Y oder bei Vorkommen von W vier Dots C, M, Y, W kombiniert. Hierbei kann das Muster 2 je nach Rasterdefinition eine verschiedene Form (Einhüllende) annehmen und hierbei insbesondere rechteckig (insbesondere quadratisch, vgl. Varianten (a) und (c)), rautenförmig (vgl. Variante (b)) oder dreieckig (vgl. Variante (d)) ausgebildet sein oder werden.
  • Zur Herstellung der Ausgangsmarkierung können die farbigen Dots, im vorliegenden Beispiel die Dots C, M und Y, insbesondere mittels eines geeigneten Druckverfahrens auf das Grundsubstrat aufgebracht werden.
  • Anstelle von Dots 3, kann die Ausgangsmarkierung 1 ganz oder teilweise auch aus anderen, d. h. nicht kreisflächenförmigen, Bildelementen zusammengesetzt sein. Als Beispiele solcher anderen Bildelemente kommen insbesondere mehreckige, elliptische oder beliebige andersförmige Dots oder Liniensegmente infrage.
  • Fig. 2(a) zeigt beispielhaft ein aus mehreren, jeweils ein Subpixel bildenden (kreisflächenförmigen) Dots 3 der Rastergrafik aus Fig. 1(a), aufgebautes Pixel 4, das insbesondere dem zugehörigen Muster 2 entsprechen kann. Das Pixel 4 kann als
  • Bildpunkt einer Rastergrafik verstanden werden, wobei die einzelnen Dots C, M, Y und W des Pixels 4 jeweils ein Subpixel der zugehörigen Farbe bilden. Wie im Weiteren noch genauer erläutert werden wird, kann durch selektive Nutzung der Dots die Farbe des Pixels 4 aus einer Vielzahl verschiedener Farben aus dem CMY(W)-Farbraum dargestellt werden.
  • Konkret kann gemäß den o. g. Varianten (a), (b) und (c) die jeweilige Rastergrafik insbesondere erzeugt werden, indem kreisförmige oder quadratische Farbflächen (Dots) 3 in den Farben Cyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y), z. B. mit einem Dotdurchmesser d ≤ 150 Mikrometer (µm), auf ein transparentes oder opakes, insbesondere weißes, Grundsubstrat gedruckt werden.
  • Variante (d) verwendet fast ausschließlich Cyan, Magenta und Gelb, daher ist es im Hinblick auf die Vermeidung von Haftungsproblemen bei der nachfolgenden Lamination des Grundsubstrats mit einem die Dots 3 auf dem Grundsubstrat überdeckenden weiteren Substrat vorteilhaft, eine jeweilige polymerisierende Farbe zu verwenden, welche sich mit dem weiteren Substrat, das insbesondere aus Polycarbonat gefertigt sein kann, während der Lamination verbindet. In den anderen Varianten kann dies bereits gut über den Weißbereich W allein erreicht werden, wenngleich hier optional auch zusätzlich polymerisierende Farben für die farbigen Dots C, M, Y eingesetzt werden können. Zusammengenommen geben die verschiedenfarbigen Dots 3 durch Gruppierung zu Pixeln (Bildpunkten) 4 eine variable Basisanordnung von Pixeln 4, die beispielsweise jeweils einen Pixeldurchmesser D ≤ 363 µm aufweisen können.
  • Beispielhaft wird nachfolgend eine Auflösung des Farbbildes gemäß der Dreieckanordnung aus Variante (d) der Fig. 1 für einen Dot-Durchmesser d = 30 µm und einem Korrekturfaktor FK = 0,87 für die Dreiecksmatrixanordnung gegenüber der Rechteckmatrix gemäß Variante (a) für die Auflösung in der Höhe berechnet:
    • Auflösung in der Breite: DotsB = 25400 μm inch 30 μm dot ≈ 847 dpi
    • Auflösung in der Höhe: DotsH = 25400 μm 30 μm ⋅ 0 , 87 ≈ 973 dpi
  • Die Anordnung der verschiedenfarbigen Dots 3 in der Rastergrafik ist variabel wählbar - z. B. CMY / YMC / MCY / etc. Unter Einbeziehung des variantenabhängigen Weißanteils W in die mögliche Anordnungsvielfalt im Raster kann eine Vielzahl von Rastergrafiken als jeweilige Ausgangsmarkierung 1 realisiert werden.
  • In Fig. 2(b) ist als weitere Ausführungsform zur Gestaltung der Rastergrafik eine andere Form eines Pixels 4 dargestellt, welches anstelle von kreisflächenförmigen Teilbereichen 3, nebeneinander angeordnete Liniensegmente aufweist. Ansonsten gilt das bereits zu Fig. 2A Gesagte hier entsprechend.
  • In Fig. 2(c) ist die gesamte Rastergrafik, hier beispielhaft im Farbraum CMY, aus parallelen verschiedenfarbigen parallelen Liniensegmenten aufgebaut, wobei zur Illustration beispielhaft ein Pixel 4 der Rastergrafik anhand seines gestrichelt dargestellten Umfangs markiert ist.
  • Fig. 2(d) entspricht Fig. 2(c) mit der Ergänzung des Farbraums um eine weitere Farbe (weiß, W), sodass sich im gegebenen Beispiel ein Farbraum CMYW ergibt.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen ein Beispiel hierfür, bei dem zwei verschiedene Rastergrafiken zum Vergleich nebeneinandergestellt sind. Dabei zeigt Fig. 3 eine makroskopische Ansicht 5 der Rastergrafiken, wie sie ein Betrachter mit unbewaffnetem Auge wahrnehmen würde, während Fig. 4 eine mikroskopische Ansicht 5 der Rastergrafiken zeigt, bei der die einzelnen Dots 3 und deren Anordnung gut erkennbar ist.
  • Die Rastergrafik aus Fig. 3(a) oder Fig. 4(a) weist gemäß einer Abwandlung der Variante (a) aus Fig. 1 bezüglich der Farbreihenfolge eine YM(W)C-Anordnung (Farbreihenfolge im Uhrzeigersinn beginnend mit dem Dot Y oben links) und somit einen Weißanteil W zusätzlich zu den Grundfarben CMY auf. Die Rastergrafik aus Fig. 3(b) oder Fig. 4(b) weist dagegen entsprechen der Variante (d) aus Fig. 1 eine CMY - Anordnung mit alternierender Farbreihenfolge entlang der Pixel 4 einer Zeile und somit keinen Weißanteil W zusätzlich zu den Grundfarben CMY auf.
  • Es ist selbst in der aus der tatsächlichen Farbdarstellung abgeleiteten schwarz-weiß-Darstellung in Fig. 3(a) gut erkennbar, dass sich durch die veränderte Lage der Dots 3 zueinander und die Variation bzgl. des Weißanteils in der Ausgangsmarkierung 1 eine sichtbare Unterscheidung unter genormten Bedingungen (Distanz = 0,5 m; Betrachtungswinkel = 45°; D50 Normlicht) ergibt. Insbesondere erscheint die Ausgangsmarkierung 1 aus Fig. 3(b) aufgrund des fehlenden Weißanteils W und der höheren Punktdichte dunkler als die Ausgangsmarkierung 1 aus Fig. 3(a).
  • Erweitert man die Betrachtung auf alle Varianten (a) bis (d) aus Fig. 1, so zeigt sich, dass die Farbsättigung stark variiert. So liegt sie in Variante (a) bei einem Farbanteil von 59 %, Variante (b) bei 71 %, Variante (d) bei 75 % und Variante (d) bei sogar 91 % (vgl. Fig. 3(b)). Die sehr hohe Farbsättigung in Variante (d) oder Fig. 3(b) erfordert den Einsatz spezieller polymerisierender Tinten, welche sich während der Laminierung stoffschlüssig mit dem Grundsubstrat (z. B. Polycarbonat) verbinden. Der Einsatz dieser Tinten ist hilfreich oder kann je nach Materialwahl für das Grundsubstrat und die Farben sogar erforderlich sein, um den einschlägigen Normen für die Trenn-/Schälfestigkeit (engl. "peel strength") bei Sicherheitsdokumenten, insbesondere Reisepässen oder anderen Ausweisdokumenten (z. B. Personalausweisen) zu entsprechen.
  • Die Distanzen zwischen den Dots 3 sind in der Dreiecksanordnung aus Fig. 3(b) oder Fig. 4(b) konstant (x) (ähnlich auch in der Parallelogrammanordnung aus Variante (b) der Fig. 1), wohingegen die Abstände in der Quadratanordnung aus Fig. 3(a) oder Fig. 4(a) (ähnlich auch in der Quadratanordnung aus Variante (c) der Fig. 1) variieren (y > x). Daher hat ein Austausch der Farben in den quadratischen Rastern einen größeren Einfluss auf den Ausgangsfarbton. Dies ist insofern von Bedeutung, als bei einem Wechsel der Anordnungen bereits der Betrachtungswinkel der Ausgangsmarkierung 1 zu einer entsprechend anderen Wahrnehmung führt. Die theoretisch homogenste Variante unter denen aus Fig. 1 (und insgesamt bei kreisförmigen Dots gleicher Größe) ist Variante (d) aus Fig. 1 gefolgt von Variante (b) aus Fig. 1.
  • Fig. 5 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine 2D-Darstellung 7 (a/b Koordinaten ohne Helligkeitsanteil L) eines Farbraums sowie von variantenbezogenen nutzbaren Farbraumabschnitten davon. Bezogen auf die Varianten aus Fig. 1, bietet Variante (d) (gefolgt von Variante (c) und Variante (b)), aufgrund des erhöhten Farbgehalts und der damit verbundenen Farbwertgrenzen a (Grün-Rot) und b (Blau-Gelb) den größten nutzbaren Farbraumabschnitt. Diese Farbgrenzen a, b und der Helligkeitsanteil L (nicht in Fig. 5 dargestellt) definieren zusammen den jeweils nutzbaren Farbraumabschnitt. Die Größe dieses Farbraumabschnitts wird auch als "Gamut" bezeichnet. Je höher die Flächendeckung der Farbe, desto geringer ist jedoch typischerweise die Schälfestigkeit (engl. "peel strength"). In Abhängigkeit von den jeweils, meist applikationsabhängig, einzuhaltenden Anforderungen, ist also in der Regel ein brauchbarer, idealerweise optimierter Kompromiss zwischen der Auswahl der Farbanteile einerseits und der mechanischen Widerstandsfähigkeit andererseits zu finden (Kompromissfall), soweit im Einzelfall nicht beide Anforderungen gleichzeitig optimal erfüllt werden können (Konsensfall). Variante (b) aus Fig. 1 ist ein Beispiel für einen solchen Kompromiss oder gar Konsens (je nach geltenden Anforderungen), da hier einerseits durch die Rautenanordnung mit zueinander versetzt angeordneten Dotreihen eine hohe Flächendeckung und andererseits über den Weißanteil W (d. h. hier lokal besonders gute Haftung an der darüberliegenden Schicht) eine gute Schälfestigkeit zugleich erreicht werden können.
    • 2. Laminat oder Lamination
  • Im Rahmen des Verfahrens zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat (Monoblock) aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats, wird das Laminat durch Lamination des Grundsubstrats als erste Laminatschicht mit zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten Substrat als jeweils weitere Laminatschicht erzeugt. Dies erfolgt derart, dass die Ausgangsmarkierung zumindest anteilig im Inneren des erzeugten Laminats zu liegen kommt.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen hierzu zwei verschiedene beispielhafte Ausführungsformen für den Aufbau eines den Dokumentenkörper bildenden Laminats 8.
  • In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zur Erzeugung der Ausgangsmarkierung 1 eine Rastergrafik 9 (farbige Anteile, Farbmatrix) unmittelbar auf oder in ein Kernsubstrat 10 des zu bildenden Dokumentenkörpers aufgebracht oder eingebracht ist oder wird. Das Kernsubstrat 10 kann insbesondere ganz oder teilweise opak sein, wobei insbesondere auch ein oder mehrere transparente oder teiltransparente Fenster darin vorgesehen sein können (nicht dargestellt). Es kann insbesondere als Folie ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich um die Kernschicht eines Dokumentenkörpers handeln, der als Datenseite eines Ausweisdokuments ausgebildet wird oder ist. Soweit in der Ausgangsmarkierung 1 eine Weißanteil W vorgesehen ist, kann dieser somit durch das dann an den entsprechenden Weißanteil-Dots nicht durch die farbigen Anteile der Rastergrafik 9 bedeckte Kernsubstrat 10 selbst dargestellt werden oder sein. Das Kernsubstrat 10 kann insbesondere eine gleiche oder höhere Dicke aufweisen als die Overlay-Substrate 11. Die Overlay-Substrate 11 sind in der Regel ganz- oder teiltransparent, um die Ausgangsmarkierung zur Ansicht von außerhalb des Laminats freizugeben, wobei jedoch die im Weiteren erläuterten verschiedenen Möglichkeiten zur Sichtbarmachung der verfahrensgemäß hergestellten Markierung im Inneren des Laminats 8 Anwendung finden können.
  • Das mit der Rastergrafik 9 versehene Kernsubstrat 10 wird oder ist in Fig. 6 beidseitig durch jeweils zwei übereinander gestapelte Overlay-Substrate 11 zum Laminat 8 ergänzt. Die Lamination kann zweckmäßigerweise durch Übereinanderstapeln der Substrate 9, 10 und 11, wie in Fig. 6 dargestellt und anschließendes Laminieren unter Druck- und/oder Temperatureinwirkung erfolgen.
  • In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der zur Erzeugung der Ausgangsmarkierung 1 eine Rastergrafik 9 (farbige Anteile, Farbmatrix) nicht oder zumindest nicht vollständig unmittelbar auf das Kernsubstrat 10 des zu bildenden Dokumentenkörpers aufgebracht ist oder wird. Stattdessen ist oder wird die Rastergrafik 9 (farbige Anteile) auf oder in eines der Overlay-Substrate 11 auf- oder eingebracht. Ansonsten entspricht Fig. 7 dem bereits zu Fig. 6 erläuterten Aufbau.
  • Insgesamt ist es im Hinblick auf das Erreichen einer hohen Haftung zwischen den Farbflächen der Ausgangsmarkierung 1 und dem Grundsubstrat 10 und/oder dem unmittelbar darüberliegenden Overlay-Substrat 11 möglich, das Grundsubstrat 10 oder das Overlay-Substrat 11 so zu wählen, dass es einen Polymerwerkstoff als Bestandteil enthält oder vollständig daraus ausgebildet ist und zur Herstellung der Ausgangsmarkierung 1 als zumindest eines der Farbmittel eine jeweils polymerisierende Farbe eingesetzt wurde oder wird, die so gewählt ist oder wird, dass sie sich beim Laminieren mit dem jeweiligen Substrat 10 oder 11 mittels Polymerisierung stoffschlüssig verbindet.
    • 3. Mehrfarbige Markierung und deren Herstellung
  • Ausgehend von dem Laminat 8 mit der in seinem Inneren befindlichen Ausgangsmarkierung 1 kann nun durch räumlich selektiven Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung 1 eine angestrebte mehrfarbige Markierung 15 (nachfolgend auch als "Zielmarkierung" bezeichnet) erzeugt werden. Der Energieeintrag kann hierbei insbesondere mittels eines Lasers durch auf die Ausgangsmarkierung 1 einwirkende Laserstrahlung erfolgen. Nachfolgend werden beispielhaft verschiedene Verfahrensvarianten zur Herstellung der Zielmarkierung aus der Ausgangsmarkierung 1 beschrieben, die entweder einzeln oder in einer beliebigen Kombination (soweit widerspruchsfrei möglich) ausgeführt werden können. Beispielsweise können verschiedene Abschnitte der Ausgangsmarkierung 1 selektiv und simultan oder sequenziell durch verschiedene der Verfahrensvarianten bearbeitet werden, um insgesamt die Zielmarkierung zu erzeugen. Beispielhaft sind einige dieser Kombinationsmöglichkeiten in Abschnitt 3.7 genauer beschrieben, wobei sich versteht, dass die Möglichkeit zur Kombination von Verfahrensvarianten nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt ist.
  • In allen hierin beschriebenen Fällen der Laserbearbeitung kann insbesondere speziell ein Ultrakurzpulslaser (UKP) zur Bewirkung des örtlich-selektiven Energieeintrags in die Ausgangsmarkierung 1 eingesetzt werden. Es ist dabei anzustreben, dass die vom Laser ausgestrahlte Strahlung, oder ein durch örtliche Variation der Laserstrahlung erzeugtes Strahlungsmuster des Lasers mit den Strukturen der Ausgangsmarkierung, insbesondere mit der Anordnung von Dots darin derart korrespondiert, dass eine gezielte dotweise Bestrahlung erfolgen kann. UKP-Laser haben typische Pulsdauern im Pico- oder Femtosekundenbereich. Die Pulsweite kann so z. B. nur 0,3 µm betragen.
  • Bei der Laminatfertigung kommt es während der Lamination häufig zu leichten Verformung des entstehenden Laminats gegenüber einer perfekten Ebene mit der Folge, dass die Ausgangsmarkierung ebenfalls einer Verformung (Verzerrung gegenüber dem idealen ebenen Fall) unterliegen kann. Eine solche Verzerrung weicht typischerweise von Laminat zu Laminat ab (d. h. sie ist meist dokumentenkörperindividuell), sodass eine ebenfalls laminat- oder dokumentenkörperindividuelle Kompensation der Verzerrung angeraten ist. Eine derartige individuelle Kompensation kann insbesondere anhand einer Auswertung einer Bildaufnahme des Laminats oder Dokumentenkörpers und einer darauf beruhenden Anpassung eines parametrisierten Kompensationsmodells erfolgen.
  • Zum Ausführen einer Verzerrungskorrektur wird ein für den Energieeintrag als Soll-Muster vorgesehenes, örtlich-selektives erstes Energieeintragsmuster vor oder während der Bewirkung des Energieeintrags so modifiziert, dass die Bestrahlung auf Basis eines aus der Verzerrungskorrektur resultierenden zweiten Energieeintragsmusters erfolgt. Dabei wird das zweite Energieeintragsmuster aus dem ersten Energieeintragsmuster in Abhängigkeit von Korrekturinformationen gewonnen, die in Abhängigkeit von einer, insbesondere mittels einer Sensorik automatisch festgestellten Abweichung der tatsächlichen Form des erzeugten Laminats von einer für das Laminat definierten Soll-Form bestimmt. Ein auch im vorliegenden Kontext einsetzbare Kompensationsmöglichkeit dieser Art ist in der DE 10 2022 209 198.1 der hiesigen Anmelderin beschrieben.
    • 3.1 Umschalten von Leuko-Farbstoffen
  • Eine oder mehrere der Farben können wenigstens anteilig durch Farbmittel bewirkt sein, die als ein Leuko-Farbstoff ausgebildet sind oder werden, der durch den Energieeintrag am Ort von dessen Einwirken auf den Leuko-Farbstoff zwischen einem farbigen und einem andersfarbigen Zustand oder einem opaken und einem zumindest teiltransparenten Zustand, oder jeweils umgekehrt, umschaltbar ist.
  • Das Bewirken des Energieeintrags in das Laminat 8 kann somit insbesondere derart erfolgen, dass er am Ort der Ausgangsmarkierung 1 örtlich-selektiv wirkt, wodurch die Daten repräsentierende mehrfarbige Markierung (Zielmarkierung) zumindest anteilig aus der Ausgangsmarkierung 1 anhand des durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung 1 bewirkten, örtlich-selektiven Umschaltens des Leuko-Farbstoffs erzeugt wird. Es ist insbesondere möglich, dass das Herstellen der Zielmarkierung allein auf einem solchen Umschalten von Leuko-Farbstoff in der Ausgangsmarkierung 1 erfolgt, oder aber in Kombination mit einer oder mehreren der im Weiteren (ab Absatz 3.2) beschriebenen Möglichkeiten.
  • Um zu verstehen, wie Leuko-Farbstoffe funktionieren, ist eine grundlegende Erklärung ihrer chemischen Struktur anhand eines (nicht-beschränkenden) Beispiels hilfreich.
  • Fig. 8 (angelehnt an eine Darstellung aus [1]) zeigt hierzu beispielhaft die jeweiligen chemischen Strukturformeln 12 oder 13 für zwei verschiedene Zustandsformen des photochromen Farbstoffs (Leuko-Farbstoffs) Oxazin, wobei die beiden Formen 12 und 13 durch UV-Bestrahlung oder Erwärmung reversibel ineinander überführbar sind.
  • Die in Fig. 8(a) dargestellte Spiro-Form 12 eines Oxazins ist ein farbloser Leuko-Farbstoff. Das konjugierte System aus Oxazin und einem anderen aromatischen Teil des Moleküls ist durch einen sp3-hybridisierten "Spiro"-Kohlenstoff getrennt. Nach Bestrahlung mit UV-Licht bricht die Bindung zwischen dem Spiro-Kohlenstoff und dem Oxazin, der Ring öffnet sich, der Spiro-Kohlenstoff erreicht eine sp2-Hybridisierung und wird planar, die aromatische Gruppe dreht sich, richtet ihre π-Orbitale mit dem Rest des Moleküls aus und es bildet sich das in Fig. 8(b) dargestellte konjugierte System mit der Fähigkeit, Photonen des sichtbaren Lichts zu absorbieren und daher farbig zu erscheinen (farbige Form 13 von Oxazin). Wenn die UV-Quelle entfernt wird, entspannen sich die Moleküle allmählich in ihren Grundzustand, die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung bildet sich zurück, der Spiro-Kohlenstoff wird wieder sp3-hybridisiert und das Molekül kehrt in seinen farblosen Zustand zurück (vgl. [1]).
  • Insbesondere diese Klasse von Photochromen ist in einer Form thermodynamisch instabil und kehrt im Dunkeln in die stabile Form zurück, sofern sie nicht auf niedrige Temperaturen abgekühlt wird. Ihre Lebensdauer kann auch durch die Einwirkung von UV-Licht beeinflusst werden. Wie die meisten organischen Farbstoffe sind sie anfällig für den Abbau durch Sauerstoff und freie Radikale. Die Einbindung der Farbstoffe in eine Polymermatrix, die Zugabe eines Stabilisators oder die Bereitstellung einer Barriere für Sauerstoff und Chemikalien durch andere Mittel verlängert ihre Lebensdauer (vgl. [1]).
  • Dabei handelt es sich um amine Verbindungen (Stickstoff-Verbindungen), welche die Fähigkeit besitzen, ihre Farbe zu wechseln, indem sie ihren Zustand ändern. Dies geschieht allerdings erst durch externe Anregung, was bedeutet, dass mechanische und/oder thermische Energie benötigt wird, um den Farbumschlag auszulösen.
  • Da die Farbänderung in unterschiedlicher Weise erreicht wird, können die Leuko-Farbstoffe insbesondere nach der Art ihrer externen Anregung wie folgt unterteilt werden:
    • Halochrom → elektrische Ladungsänderung ΔQe
    • Photochrom → Lichteinstrahlung - Beleuchtungsstärke E
    • Piezochrom → Energieeintrag durch Druckänderung Δp
    • Thermochrom → Temperaturänderung ΔT
  • Für die vorliegende Lösung sind insbesondere photochrome Leuko-Farbstoffe ausgezeichnet geeignet. Sie ermöglichen durch photonischen Energieeintrag - etwa wie schon erwähnt unter Verwendung eines Lasers - einen Farbwechsel herbeizuführen.
  • Fig. 9 illustriert beispielhaft einen solchen laserinduzierter Farbwechsel ("Umschalten") 14 ausgehend von einer als Rastergrafik 9 ausgebildeten Ausgangsmarkierung 1. Insbesondere kann zur Bearbeitung der Farbflächen der Rastergrafik 9 ein Laser 16 eingesetzt werden, um etwa einzelne farbige Dots 3 (z. B. C, M oder Y), d. h. selektiv eine echte Untermenge der mit Leuko-Farbstoff versehenen Dots 3, umzuschalten ( Fig. 9(a) ) (natürlich ist im Grenzfall auch die Umschaltung aller Dots denkbar, im Rahmen realer Applikationen aber meist wohl nicht zweckmäßig). Das selektive Umschalten von Dots 3 findet somit, zumindest hauptsächlich, im Inneren des Laminats 8 statt, wobei in ( Fig. 9(b) ) beispielhaft zwei verschiedene nebeneinander aber in verschiedenen Tiefen innerhalb des Laminats liegende Rastergrafiken 9 dargestellt sind, die jeweils individuell oder kumulativ als Ausgangsmarkierung(en) 1 betrachtet werden können. Zur Bearbeitung der beiden Rastergrafiken 9 kann insbesondere derselbe Laser 16 verwendet werden, wobei jedoch zweckmäßigerweise dessen Brennweite jeweils passend zum jeweiligen Abstand der Rastergrafik 9 so eingestellt wird, dass der Fokus der Laserstrahlung auf der jeweiligen Rastergrafik 9 liegt.
  • Mittels des Lasers 16 wird die Leuko-Farbe in den selektiv ausgewählten Dots 3 (zur Kennzeichnung in Fig. 9 dick umrandet dargestellt) von außen photonisch angeregt, um - wie beispielhaft oben beschrieben - eine molekulare Veränderung im Farbstoff und somit eine der Zielmarkierung 15 entsprechende modifizierte Rastergrafik ( Fig. 9(c) ) herbeizuführen. Ist hierbei ausgehend von der Molekülstruktur aus Fig. 8(a) der Energieeintrag groß genug, bricht die Oxazin-Bindung auf, woraufhin sich die Molekülstruktur wie in Fig. 8(b) dargestellt verändert und sich damit auch das Absorptionsverhalten ändert. Im Leuko-Zustand 12 (farblos) wird die gesamte Bandbreite von Spektralfarben absorbiert.
  • Nach der energetischen Bearbeitung und der damit verbundenen Strukturänderung werden nur noch die vorab in der Entwicklung definierten Farben absorbiert. Diejenigen Farben, welche nicht in das Absorptionsspektrum fallen, werden reflektiert und somit für das menschliche Auge sichtbar. Je nach Entwicklungsvorgabe und der damit verbundenen Farbzusammensetzung können theoretisch alle Farben dargestellt werden.
    • 3.2 Farbdesintegration
  • Gemäß einer weiteren Möglichkeit zur Herstellung der Zielmarkierung 15 aus der Ausgangsmarkierung 1 kann, wie in Fig. 10 illustriert, zur Bearbeitung der Farbflächen der Rastergrafik 9 der Ausgangsmarkierung 1 ein Laser 16 eingesetzt werden ( Fig. 10(a) ), um etwa einzelne farbige Dots 3 (z. B. C, M oder Y), d. h. selektiv eine echte Untermenge der Dots, zu desintegrieren (im Grenzfall ist auch die Desintegration aller Dots 3 denkbar. Eine solche selektive Desintegration 18 von Dots 3 findet somit, zumindest hauptsächlich, im Inneren des Laminats 8 statt.
  • Unter den Begriffen "Desintegration" und "desintegrieren", wie hierin verwendet, ist eine strahlungsbedingte farbrelevante Umwandlung oder Entfernung der Farbstoffe von betroffenen Farbflächen zu verstehen, wobei es sich insbesondere um einen Farbabtrag oder eine Zerstörung der Farbstoffe handeln kann.
  • Da die herzustellende Zielmarkierung 15 für einen Betrachter des Laminats 8 oder des daraus gebildeten fertigen Dokumentenkörpers sichtbar sein soll, findet die Desintegration in einem transparenten Bereich des Laminats 8 oder in einem durch nachfolgende Bearbeitung transparent gemachten Bereich des Laminats 8 statt. Das Laminat 8 kann insbesondere ganz oder teilweise transparentes Polycarbonat als Werkstoff aufweisen, um die Transparenz zu schaffen. Die Laserstrahlung 17 kann zum Zwecke der Desintegration selektiv Energie zur lokalen Erzeugung sehr hohe Temperaturspitzen in die Ausgangsmarkierung 1 einbringen und so eine lokal begrenzte Auflösung oder Umwandlung der Farbstoffe in den bestrahlten Dots 3 der Ausgangsmarkierung 1 bewirken. Man spricht bei derartigen Laserbestrahlungen in das Innere eines Substrats (hier Laminat) auch von einem Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahren (engl.: "Sub-Surface-Laser-Engraving", SSLE).
  • Die Farbe in den Dots 3 der Ausgangsmarkierung 1, genauer der Rastergrafik 9 ( Fig. 10(b) ), wird bei der Desintegration durch die Laserstrahlung 17 ganz oder flächenanteilig abgetragen ( Fig. 10(c) ). Die Farbe hat hierzu vorzugsweise eine definierte Schichtdicke, um den Steuerungsaufwand für den Laser zu vereinfachen und insbesondere (bei gegebener Strahlungsenergie) eine konstante Bestrahlungszeit je zu bestrahlender Stelle zu ermöglichen. Die Desintegration, insbesondere das ganz oder teilweise Abtragen, der Farbe kann insbesondere mittels eines UKP-Lasers erreicht werden. Der ultrakurze intensive Lichteintrag kann genutzt werden, um getroffenes Material punktuell zu verdampfen, was zur Gestaltung von hochpräzisen Strukturen genutzt werden kann. Ferner kann durch die hohe Lokalität und kurze Einwirkdauer des Energieeintrags die Temperaturbelastung in der direkten Umgebung minimiert werden. Das ermöglicht insbesondere eine Bearbeitung µm-dünner oder wärmeempfindlicher Materialien und selbst transparente Materialien absorbieren die hochintensiven Lichtpulse.
  • Durch ein derartiges örtlich-selektives "Ausschalten" der Farbe wird das Substrat, d. h. die Laminatschicht, auf oder in der die Farbe zur Herstellung der Ausgangsmarkierung 1 auf- oder eingebracht wurde (Grundsubstrat), sichtbar. Im Beispiel der Fig. 6 wird somit an den laserbearbeiteten Stellen das unter der Farbschicht der Rastergrafik 9 liegende, als Grundsubstrat dienende Kernsubstrat 10 sichtbar, das insbesondere opak sein kann. Dies führt zu visuellen Veränderungen an der jeweiligen Stelle, sodass die entstehende Zielmarkierung 15 gegenüber der Ausgangsmarkierung 1 dort entsprechend modifiziert wird oder ist.
  • Das selektive Entfernen der Farben erlaubt insbesondere, bei entsprechender Farbgebung des unmittelbar darunter liegenden Grundsubstrats (10 in Fig. 6 oder 11 in Fig. 7) auch die Darstellung sehr heller Farbtöne und erweitert somit das mögliche Farbspektrum. Die Farbflächen (Dots 3) der Ausgangsmarkierung 1 können insbesondere auf/in einem transparenten Grundsubstrat, oder einem weißen/opaken Grundsubstrat ausgebildet und entsprechend durch die Laserstrahlung 17 dort örtlich-selektiv abgetragen werden. Durch eine entsprechende Anpassung der Brennweite des Lasers 16 kann der Energieeintrag auf die Farbschichten fokussiert werden, um die Desintegration von Material im Wesentlichen auf die Farbschichten der Ausgangsmarkierung 1 zu begrenzen.
    • 3.3 Vollständiges oder teilweises Ausblenden von Anteilen der Ausgangsmarkierung
  • Neben der schon genannten Farbdesintegration ist es stattdessen oder kumulativ auch möglich, die für den Betrachter sichtbare Farbgebung der angestrebten Zielmarkierung 15 durch thermische und/oder photonische Anregung einer physikalischen oder chemischen lokalen Veränderung im Laminat in einer oder mehreren die Ausgangsmarkierung 1 überlappenden darüberliegenden Schichten zu gestalten.
  • Dies ist in Fig. 11 als Ausblenden 19 von Anteilen der Ausgangsmarkierung 1 beispielhaft illustriert. Insbesondere kann bei einigen Werkstoffen, wie Polycarbonat, durch den lokalen Energieeintrag eine chemische Reaktion ausgelöst werden, durch die am Ort des Energieeintrags kleine Bläschen oder Knoten 20 oder Ähnliches entstehen, wodurch sich der lokale Brechungsindex des Werkstoffs an diesem Ort ändert (vgl. Fig. 11). Auf diese Weise kann die Ausgangsmarkierung 1 für den Betrachter lokal "ausgeblendet" werden, d. h. ihre Sichtbarkeit örtlich-selektiv verringert oder gar aufgehoben werden.
  • Beispielsweise kann jedenfalls in Polycarbonat der unterhalb des Orts des Energieeintrags liegende Abschnitt der Ausgangsmarkierung 1 (z. B. ein oder mehrere Dots oder ganze Pixel) auf solche Weise anhand von Bläschenbildung ausgeblendet, dass für den Betrachter dort anstelle der Ausgangsmarkierung 1 nur ein weißer, insbesondere milchig erscheinender Punkt sichtbar wird. In diesem Fall wird die Arbeits- oder Fokusebene des Lasers zweckmäßigerweise auf einen Ort oberhalb der Ausgangsmarkierung 1 gelegt, d. h. an einen Ort zwischen der Laminatoberfläche und der Ausgangsmarkierung 1.
  • Die hierin in Bezug auf die Anordnung der Ausgangsmarkierung 1, von Laminatschichten, von Fokusebenen oder Orten des Energieeintrags u. ä. verwendeten Begriffe "oberhalb", "unterhalb", "über", "darüber", "unter", "zwischen" u. ä. sind stets so zu verstehen, dass sie sich auf ein horizontal liegendes Laminat beziehen, von dessen Oberseite aus die Ausgangsmarkierung 1 und die daraus abgeleitete Zielmarkierung ganz oder teilweise für einen Betrachter in einer Aufsicht sichtbar sind oder sichtbar werden sollen.
    • 3.4 Tönungsstufen
  • Die vorausgehend vorgestellten Möglichkeiten zur Bearbeitung der Ausgangsmarkierung 1 können insbesondere so ausgeführt werden, dass dabei die Bearbeitung (insbesondere Bestrahlung) einzelner Dots 3 zumindest für eine Untermenge der Dots 3 nur partiell, d. h. flächenanteilig per Dot 3, erfolgt. Die Ausgangsmarkierung 1, insbesondere Rastergrafik 9 (z. B. CMYW-Grundmatrix) kann hierbei unverändert wie vorausgehend (siehe insbes. Abschnitt 1 oben) beschrieben gestaltet sein oder werden.
  • Der örtlich-selektive Energieeintrag wird beispielsweise zumindest im Hinblick auf einen oder mehrere Dots 3, insbesondere abschnittsweise für einen oder mehrere, jeweils eine Mehrzahl von Dots 3 oder Pixeln 4 aufweisende, Abschnitte der Ausgangsmarkierung 1 so ausgeführt, dass nur Teilbereiche eines einzelnen Dots 3 mittels der Laserstrahlung 17 bestrahlt und dabei insbesondere "umgeschaltet", "abgetragen" oder "ausgeblendet" werden (vgl. Abschnitte 3.1 bis 3.3 oben). Dies ist in Fig. 12 beispielhaft für einen einzelnen Dot 3 gelber Farbe (Y) illustriert, dessen Farbfläche in den weiß dargestellten punktförmigen Teilbereichen 22 örtlich selektiv bearbeitet, insbesondere mit Laserstrahlung 17 bestrahlt oder durch Bestrahlung eines im Laminat 8 darüber liegenden Raumbereichs im Sinne von Abschnitt 3.2 ausgeblendet wurden und so farblich vom unbearbeiteten Flächenbereich 23 des Dots 3 abweichen. Insbesondere können die bearbeiteten Teilbereiche 22 eine weiße Farbe (W) annehmen.
  • Betrachtet man im Beispiel der Fig. 12 den Dot 3 in einer Vergrößerung, so erkennt man eine Abgrenzung von White (W) zu Yellow (Y). Das menschliche Auge nimmt den Dot 3 jedoch in einem helleren Farbton wahr. Durch dieses Verfahren ist es insbesondere möglich, verschiedene Tönungsstufen (Farbtöne) 23 darzustellen. Daher können z. B. im CMY(W)-Farbraum die Farbkanäle C, M und Y jeweils als Tönungsstufenbild (im herkömmlichen Schwarz-Weiß-Farbraum-Fall wäre dies ein Graustufenbild), etwa als 8-Bit Graustufenbild, betrachtet werden (z. B. von Weiß nach Gelb).
  • Ebenso ist es durch die Zusammensetzung mehrerer Einzelfarbkanäle (jeder Tönungsstufe 23 (z. B. durch einen Tonwert aus dem durch 8 Bits aufgespannten Werteintervall [0,...,255] definiert) möglich, detaillierte und farbechte Bilder zu generieren.
  • Gemäß einer ersten Variante hierzu kann ein Verfahren eingesetzt werden, das insbesondere für CMY(K)-Bilder (mit oder ohne K-Anteil) nutzbar ist. Hierzu sei zunächst der Aufbau eines klassischen CMYK-Bildes betrachtet, wie in Fig. 13 beispielhaft illustriert. Ein solches Bild besteht aus einem Punkteraster, bei dem die Tönungsstufen oder Tonwerte über die Spotgröße der Farbpunkte bestimmt wird (oberes Teilbild in Fig. 13, mikroskopische Ansicht). Das unbewaffnete menschliche Auge nimmt hier jedoch bei den typischen kleinen Spotgrößen nicht die Spots als solche, sondern nur summarisch einen homogenen Farbton (unteres Teilbild in Fig. 13, makroskopische Ansicht) wahr.
  • Die darauf aufbauende o. g. erste Variante zur Farbtongebung ist in Fig. 14 illustriert. Die Ausgangsmarkierung 1 enthält hier je Primärfarbe (im beispielhaften CMYK-Farbraum also je Farbe C, M, Y und K) ein eigenes primärfarbiges Punkteraster. Diese Punkteraster werden zur Ausbildung der Ausgangsmarkierung 1 additiv kombiniert, wobei jedoch im Hinblick auf das Erreichen einer weitgehend homogenen Farbdicke die einzelnen Punkte (anders als in Fig. 14 für eine Alternative dargestellt, wo Punkte teilweise auch überlappen) insbesondere nicht überlappend aber gruppenweise zu Pixeln 4 zusammengefasst angeordnet sein können. Die Punkte C, M Y können als Dots 3 der Ausgangsmarkierung 1 verstanden werden, die im vorliegenden Beispiel zusätzlich noch Punkte der Farbe K enthält.
  • Wie bereits oben beschrieben, können die gewünschten Farbtöne für C, M und Y nunmehr ausgehend von der Ausgangsmarkierung 1 durch einen örtlich-selektiven Energieeintrag mittels der Laserstrahlung 17 gewonnen werden, wobei ein oder in der Regel mehrere der Dots 3 insbesondere "umgeschaltet", "abgetragen" oder "ausgeblendet" werden (vgl. Abschnitte 3.1 bis 3.3 oben).
  • Speziell die Punkte der Farbe K können jedoch durch örtlich-selektive (lokale) Karbonisierung eines Werkstoffs des Laminats 8 anhand der Laserstrahlung 17, insbesondere eines Polymerwerkstoffs, erzeugt werden. Die Karbonisierung kann insbesondere an oder in der die Ausgangsmarkierung 1 tragenden Schicht des Laminats erfolgen. Das Bestrahlen kann hierbei mit variabler Bestrahlungsintensität und/oder Bestrahlungsdauer so erfolgen, dass der Grad einer Karbonisierung am jeweiligen Einwirkungsort der Bestrahlung im Polymerwerkstoff bezüglich der durch die Bestrahlung gebildeten Anteile der Ausgangsmarkierung 1 (und der daraus abgeleiteten Zielmarkierung 15) im Sinne einer Tonwertfestlegung für die Farbe K variabel gestaltet wird.
  • Gemäß einer in Fig. 15 illustrierten zweiten Variante zur Farbtongebung kann ein Verfahren eingesetzt werden, das insbesondere für RGB-Bilder nutzbar ist. Das Bild, oder die Zielmarkierung 15 wird hierbei aus einzelnen Tönungsstufenbildern 25 je Primärfarbe (Rot (R), Grün (G) und Blau (B)) aufgebaut, bei denen je Primärfarbe ausgehend von einem klassischen zugeordneten Graustufenbild 24 der dortige Farbton "Schwarz (S)" durch die jeweilige Primärfarbe (R, G oder B) ersetzt wird oder ist. Durch die Überlappung der derart gewonnenen Tönungsstufenbilder 25 je einer Primärfarbe wird ein Farbraum (RGB) aufgespannt, der eine Vielzahl verschiedener darstellbarer Farbtöne umfasst, die zur Darstellung der Zielmarkierung 15 genutzt werden können. Die verschiedenen Tönungsstufen 23 können hierbei durch den anhand der wählbaren Bestrahlung variablen Flächenanteil der Teilbereiche 22 an der Gesamtfläche des jeweiligen Dots 3 definiert werden oder sein.
  • Der obere Teil der Fig. 15 illustriert das Prinzip der zweiten Variante anhand einer einfachen beispielhaften 8 × 8 Dot-Matrix, während der untere Teil der Figur ein konkretes Beispiel (mit viel höherer Auflösung) zeigt.
    • 3.5 Selektives Freilegen übereinanderliegender Farbschichten
  • Bei den vorausgehend in den Absätzen 3.1 bis 3.4 beschriebenen Bildgestaltungsmöglichkeiten ist eine Nebeneinander-Anordnung der Farbflächen (z. B. Dots 3) der verschiedenen Farben zweckmäßig, sodass ein Überlappen der Farbflächen jedenfalls nicht erforderlich ist oder sogar bewusst vermieden werden kann, etwa um eine weitgehend homogene Farbschichtdicke zu gewährleisten.
  • Bei der im Folgenden erläuterten, weiteren Bildgestaltungsmöglichkeit für die Zielmarkierung 15 wird ein Überlappen der Farben jedoch bewusst genutzt. Diese Möglichkeit ist in den Figuren 16 und 17 illustriert. Hierbei werden die Farbflächen, die jeweils eine zugeordnete der Primärfarben eines gewünschten Farbraums, z. B. CMY, aufweisen, flächig übereinander angeordnet. Hierzu kommen insbesondere die beiden nachfolgend erläuterten Varianten "Druck" und "Schichtenstapel" infrage.
    • 3.5.1 Druck
  • Hierbei werden die drei Primärfarben C, M und Y des CMY-Farbraums im Bildbereich, insbesondere vollflächig, in einer von mehreren möglichen Konfigurationen auf ein Kernsubstrat 10 gedruckt. Hierbei kann es wieder vorteilhaft sein, spezielle Druckfarben zu verwenden, die hohe Kohäsionskräfte oder Adhäsionskräfte zu den benachbarten Schichten (Kernsubstrat 10, Overlay-Substrat 11 oder benachbarte Farbschichten) bewirken, sodass sie insbesondere den anwendungsspezifisch einschlägigen Anforderungen, insbesondere Normen, für Trenn-/Schälfestigkeit (engl. "peel strength") entsprechen. Solche speziellen Druckfarben können insbesondere so ausgebildet sein, dass sie neben einem oder mehreren Farbstoffen und gegebenenfalls weiteren Komponenten (z. B. einem Bindemittel) einen Klebstoff als Beimischung aufweisen.
  • Die Farben sind, zumindest weitgehend, opak und überdecken sich daher in ihrem Überlappbereich gegenseitig. Wenn die oberste/letzte Farbschicht beispielsweise magentafarben (M) ist, wird eine magentafarbene Farbfläche, z. B. als Rechteck, sichtbar sein (vgl. Fig. 16 ). Durch eine vordefinierte, geringe jeweilige Dicke z der Farbschichten besteht die Möglichkeit, den farbigen Bildbereich ohne Einbettung/Kavität in einer oder mehreren angrenzenden Laminatschichten in den Dokumentenkörper (Laminat 8) zu integrieren.
  • Zur Erzeugung des gewünschten Farbbilds der Zielmarkierung 15 kann nun wiederum ein Laser 16 zur örtlich-selektiven Desintegration der Farben eingesetzt werden. Hierzu wird die Bearbeitungstiefe der Farbdesintegration über die Bestrahlungsintensität, die Bestrahlungswellenlänge(n) und/oder die Bestrahlungsdauer so eingestellt, dass an der jeweils bearbeiteten Stelle, die jeweils gewünschte Farbe (d. h. die zugehörige Farbschicht freigelegt wird. Dies ist in Fig. 17 genauer illustriert. Um beispielsweise an einem Ort des Bildbereichs, einen cyanfarbenen Bildpunkt zu erzeugen, wird dort lokal die Bestrahlung so ausgeführt, dass eine Bearbeitungstiefe y1 erzielt und somit die cyanfarbene Schicht punktweise freigelegt wird. Entsprechendes gilt bei einer Bearbeitungstiefen y2 für gelbe Bildpunkte. Ab einer Bearbeitungstiefe y3 werden alle drei Farbschichten desintegriert, sodass die Farbe des darunterliegenden Substrats (z. B. Kernsubstrat 10) sichtbar wird, im illustrierten Fall also die Farbe Weiß (W). Dort, wo die Bestrahlung nicht erfolgt, bleibt die Farbe der obersten Farbschicht, im vorliegenden Beispiel also die Farbe M, erhalten. Insgesamt steht hier somit ein Farbraum CMYW für die Erzeugung einer farbigen Zielmarkierung 15 (in Aufsicht von oben) zur Verfügung.
    • 3.5.2 Schichtenstapel
  • Zur Bereitstellung der übereinander liegenden Farbschichten als Ausgangsmarkierung 1 oder Teil davon ist es neben der Drucktechnik insbesondere auch möglich, die Farbschichten jeweils als entsprechend farbige Substrate, insbesondere Folien, auszubilden oder einzusetzen und diese verschiedenfarbigen Substrate (z. B. wieder in den Farben M, C und Y) als Schichtenstapel 26 übereinander gestapelt in das Laminat 8 einzubauen, insbesondere als vorlaminiertes Folienpaket, wie in Fig. 18 illustriert. Das Vorlaminieren (z. B. allgemeiner ein Heftprozesse) ist hierbei durch die Darstellung von beim Vorlaminieren wirkenden Kompressionskräften F dargestellt. Der Schichtenstapel 26 kann sich insbesondere über die gesamte Fläche des Laminats erstrecken, wie in den Figuren 19 und 20 illustriert. Beispielsweise kann jede Farbschicht (z. B.Farbfolie) des Schichtenstapels 26 eine Dicke von ≤ 100 µm aufweisen.
  • Auch hier dient ein örtlich-selektiver Energieeintrag, etwa wieder mittels Laserstrahlung 17, dazu, am jeweiligen Ort der Ausgangsmarkierung 1 Farbe zu desintegrieren um bis auf die gewünschte Farbschicht des Schichtenstapels vorzudringen und diese Farbschicht freizulegen. Dies ist in Fig. 20 illustriert.
  • Zusätzlich kann, insbesondere als unterste oder oberste Schicht, die Teil des Schichtenstapels 26 selbst oder zusätzlich dazu vorgesehen ist, eine weiße opake Schicht zur Erweiterung um den Weißanteil vorgesehen werden oder sein.
  • Optional kann eine weitere Farbschicht 27 oberhalb (wie in den Figuren 19 und 20 dargestellt) oder unterhalb des Schichtenstapels 26 vorgesehen werden oder sein. Sie kann beispielsweise als vierte farbige Schicht, z. B. der Farbe Weiß (W) dienen und so den verfügbaren Farbraum (z. B. CMY) dementsprechend erweitern (hin zu CMYW). Auf ähnliche Weise könnte stattdessen oder zusätzlich auch eine schwarze Schicht vorgesehen sein, um den verfügbaren Farbraum entsprechend zu ergänzen (hin zu CMY(W)K).
  • Die weitere Farbschicht 27 kann jedoch zusätzlich oder stattdessen als optisch variable Schicht ausgebildet werden oder sein, deren Farbe und/oder Transparenzgrad durch den räumlich selektiven Energieeintrag am Ort der Einwirkung des Energieeintrags auf die Farbschicht 27 lokal veränderbar ist. So lässt sich insbesondere eine örtlich-selektive Maskierung der (sonstigen) Ausgangsmarkierung 1 ausbilden, die anteilig zur Definition der Zielmarkierung 15 beitragen kann. Die Maskierung kann insbesondere opake, teiltransparente und/oder transparente Abschnitte aufweisen.
  • Der Schichtenstapel 26 kann sich in allen vorgenannten Fällen anstelle einer vollflächigen Erstreckung über den Bildbereich auch nur anteilig darin erstrecken, wie beispielhaft in Fig. 21 illustriert. Hierfür ist das zumindest anteilig opake Kernsubstrat 10 mit einer Kavität versehen, in die der Schichtenstapel 26, insbesondere als vorlaminiertes Folienpaket, eingesetzt und verschweißt wird. Das Ergebnis ist Kernsubstrat, welches partiell im Bildbereich farbig ist. Das Kernsubstrat 10 selbst kann etwa eine weiße Farbe (W) aufweisen.
  • Es ist auch denkbar, wie in Fig. 21 dargestellt, zusätzlich ein zweites Kernsubstrat 28 unterhalb des (ersten) Kernsubstrat 10 vorzusehen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich die Kavität im Kernsubstrat 10 durch dessen gesamte Dicke hindurch erstreckt. Für die Darstellung eines weiteren Farbanteils (insbesondere W) kann im Rahmen der Herstellung der Zielmarkierung 15 lokal der Schichtenstapel 26 über seine ganze Dicke hindurch durch desintegriert werden, um eine Öffnung zu erzeugen, durch die hindurch für den Betrachter entweder das erste Kernsubstrat (wenn sich der Schichtenstapel 26 nicht durch die gesamte Dicke des Kernsubstrats 10 hindurch erstreckt) oder das zweite Kernsubstrat 28 (wenn sich der Schichtenstapel 26 durch die gesamte Dicke des Kernsubstrats 10 hindurch erstreckt) und somit die Farbe des jeweiligen Kernsubstrats 10 oder 28 (hier beispielhaft W) sichtbar wird und somit zur Farbraumerweiterung (hier um die Farbe W) beiträgt.
  • Der Farbabtrag (Desintegration) erfolgt analog zur vollflächigen Option. Die Reihenfolge der Farben ist im vorliegenden Beispiel hinsichtlich der Farbe W gegenüber Fig. 20 geändert (Lage unten statt oben). Das Einbetten des Schichtenstapels 26 in den Bildbereich ist regelmäßig platzsparender als die vollflächige Variante, da hier bei gleichem Farbraum insbesondere eine Schicht (Schicht 27) eingespart und das Laminat 8 somit dünner ausgestaltet werden kann.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Schicht 27, ähnlich wie schon oben beschrieben, zur Abdeckung, insbesondere Maskierung, des darunterliegenden Schichtenstapels 26 vorzusehen, wie in Fig. 22 illustriert. Damit der Effekt entsteht, einzelne Farbpunkte aus der Ausgangsmarkierung 1 zu entfernen, besteht hier somit die Möglichkeit, neben der direkten Laserbehandlung der Ausgangsmarkierung 1 die Schicht 27 als Deckschicht (z. B. Druckfarbe oder Folie) auf den Bildbereich zu nutzen und diese punktuell und deckungsgleich (Druckfarbe) über einzelne Dots 3 oder Pixel 4 aufzutragen, oder sie aber großflächig (Druckfarbe oder Folie) über die gesamte Fläche der Ausgangsmarkierung 1 zu erstrecken.
  • Der Deckschicht 27 kann nun, insbesondere mittels Laserstrahlung 17, örtlich-selektiv Energie zugeführt werden, um lokal in der Schicht 27 eine chemische Reaktion auszulösen, die sich in einem Farbwechsel, z. B. von transparent zu weiß, niederschlägt ("Bleichen"). In diesem Fall kann die Schicht 27 insbesondere zweckmäßig als "Bleichschicht" interpretiert werden. Die unter den behandelten Orten liegenden Farben werden durch die Folge des Energieeintrags somit lokal opak oder zumindest teiltransparent abgedeckt (maskiert).
  • Es ergeben sich insbesondere die folgenden zwei Möglichkeiten, diesen Effekt zu nutzen:
    1. (a) Reaktive transparente Deckschicht - insbesondere Druckfarbe oder Folie
      Die Schicht 27 wechselt unter Laserbestrahlung 17 ihre transparente Struktur hin zu einem opaken Weiß (W). Die Ausgangsmarkierung 1 wird dadurch partiell abgedeckt (maskiert), wobei ein weißer Flächenbereich (Dot 3) des Bilds entsteht.
    2. (b) Reaktive opake Deckschicht - insbesondere Druckfarbe oder Folie
  • Die Schicht 27 ändert aufgrund des lokalen Energieeintrags, z. B. unter Lasereinstrahlung 17, ihre opake Struktur in eine transparente. Die darunterliegende Ausgangsmarkierung 1 wird dadurch am Ort des Energieeintrags partiell sichtbar. Auch lässt sich so eine variable, insbesondere stufenlos wählbare Transparenz erzeugen. Anders ausgedrückt, es können mittels des "Bleachings" zusätzlich Schattierungen oder verschiedene Farbtöne der darunterliegenden Farben erzeugt werden.
  • Das selektive Freilegen übereinanderliegender Farbschichten kann auf verschiedene Weise insbesondere auch im Zusammenhang mit Leuko-Farbstoffen (vgl. Abschnitt 3.1) genutzt werden:
    Zum einen ist es möglich, beide Techniken kumulativ so zu verwenden, dass eine der beiden Techniken nur für einen oder mehrere erste Teilbereiche der Ausgangsmarkierung 1 oder der daraus erzeugten Zielmarkierung 15 und die andere Technik für einen oder mehrere von den ersten Teilbereichen verschiedene zweite Teilbereiche genutzt wird, also räumlich selektiv nebeneinander. Insbesondere können mit Leuko-Farbstoff versehene Teilbereiche Dots 3 einer Rastergrafik (vgl. Fig. 1) bilden, wobei zweckmäßigerweise in der Rastergrafik die Farbe der Grundfarbschicht, auf der die Rastergrafik ausgebildet ist, nicht als Dotfarbe vorkommt, da sie durch Umschalten der Leuko-Farbstoffe auf "transparent" bereits sichtbar gemacht werden kann. Beispielhaft ergäbe sich somit bei einer gelben Grundfarbschicht eine C-M-(W)-Anordnung. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Vorteile hinsichtlich eines einfacheren Aufbaus der Ausgangsmarkierung 1 oder ein geringerer Aufwand bezüglich der Entwicklung und Herstellung solcher Ausgangsmarkierungen erreichen.
  • Zum anderen ist es jedoch auch möglich, die Leuko-Farbstoffe in einer oder mehreren der übereinanderliegenden Farbschichten des Schichtenstapels 26 einzusetzen, sodass mittels der Bestrahlung nicht nur je Bestrahlungsort (z. B. Dot 3) eine entsprechende Farbschicht freigelegt wird, sondern auch deren Leuko-Farbe umgeschaltet wird. Hier wird oder ist die Ausgangsmarkierung 1 somit zumindest anteilig als ein Schichtenstapel 26 aus mehreren verschiedenfarbigen, jeweils opaken oder teiltransparenten Schichten hergestellt, von denen insbesondere eine oder mehrere Schichten einen oder mehrere Leuko-Farbstoffe aufweisen können.
  • Auch die Schicht 27 kann insbesondere Leuko-Farbstoff enthalten, um ihr Umschalten zwischen opak und transparent (oder andersherum) zu ermöglichen. Beispielsweise könnte unter Bezugnahme auf die Figuren 16 und 17 die im Schichtenstapel 26 zuunterst liegende (gelbe) Farbschicht Y mit herkömmlicher Druckfarbe oder aus farbiger Folie gefertigt sein, während die darüber liegenden beiden Farbschichten (C und M) umschaltbare Leuko-Farben enthalten. Natürlich sind auch andere Kombinationen aus Schichtaufbauten mit sowohl herkömmlichen als auch Leuko-Farbschichten möglich.
    • 3.6 Selektives farbliches Verändern einer Deckschicht, Maskierung
  • Das Verwenden einer Deckschicht (Schicht 27), insbesondere Bleichschicht, wurde vorausgehend bereits unter Bezugnahme auf Ausführungsformen mit einem Schichtenstapel 26 erläutert. Es ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann insbesondere auch dann eingesetzt werden, wenn die Ausgangsmarkierung nach einer oder gemischt mehreren der anderen hierin beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten ausgebildet wird oder ist, etwa bei einer durch Bedruckung hergestellten Ausgangsmarkierung.
  • Die Schicht 27 kann statt als Bleichschicht (s. o.) ebenso als eine metallisierte Schicht, insbesondere eine vollständig aus Metall gefertigte Schicht, ausgebildet werden oder sein. Sie kann insbesondere in einem weißen oder silberfarbenen Aluminiummaterial ausgeführt werden oder sein, sodass in diesem Falle die Ausgangsmarkierung 1 vor ihrer Nachbearbeitung als eine weiße, farblose Fläche erscheint. Anstelle von Aluminium kann auch ein anderes Metall verwendet werden, etwa Zinn.
  • Zum Aufbringen der Metallschicht auf die darunter liegende Ausgangsmarkierung 1 kann insbesondere ein Heißprägeverfahren herangezogen werden. Hierbei wird wie beim Verarbeiten eines Hologramms vorgegangen. Das auf Trägermaterial hauchdünn aufgebrachte Metall wird mittels eines vorgeheizten Prägewerkzeugs und unter hohem Druck auf eine Schicht für das Laminat 8 übertragen - vorzugsweise auf eine Schicht aus transparentem Polycarbonat.
  • Die so gefertigte, metallisierte Dokumentenlage kann anschließend in unterschiedlicher Form innerhalb des Laminats zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments genutzt werden.
  • Allen nachfolgend hierzu beschriebenen Varianten mit metallischer Deckschicht ist gemein, dass die unter der metallischen Deckschicht 27 liegende Schicht des Laminats 8 partiell aufgedeckt wird. Dieser Zustand wird dadurch erreicht, dass die Deckschicht 27 mittels photonischer Strahlung (insbesondere Laserstrahlung 17) an gewünschten Orten teilweise oder vollständig entfernt wird.
  • Die Positionierung der Deckschicht 27 kann insbesondere unmittelbar auf der Ausgangsmarkierung stattfinden. Es ist jedoch auch möglich, die metallische Deckschicht 27 separat auf ein eigenes Substrat (z. B. Folie) zu drucken, um in einem weiteren Arbeitsgang dieses derart mit der Deckschicht 27 beschichtete Substrat auf der Ausgangsmarkierung aufzubringen.
    • 3.6.1 Metallschicht kombiniert mit einlagiger farbiger Ausgangsmarkierung
  • Hierbei wird zunächst zur Herstellung der Ausgangsmarkierung 1 aus Druckfarbe ein Muster 2 (insbesondere als Rastergrafik 9) auf eine Dokumentenlage (entspricht einer Schicht des Laminats) aufgebracht, um sodann von der darüber aufgebrachten metallischen Schicht 27 überdeckt zu werden (vgl. Fig. 22).
  • Nach Fertigstellung dieser Anordnung kann durch stellenweisen Abtrag des Metalls durch örtlich-selektiven Energieeintrag und die damit verbundene Freilegung der darunter befindlichen Ausgangsmarkierung 1 ein Sicherheitsmerkmal erzeugt werden - etwa eine detailgetreue bildliche Darstellung des Dokumenteninhabers.
  • Um die Auflösung zu steigern, aber auch um Details besser zur Geltung zu bringen, kann zur Ausbildung der Ausgangsmarkierung 1, zumindest anteilig auf einen oder mehrere Leuko-Farbstoffe zurückgegriffen werden, die sodann zumindest teilweise "umgeschaltet" werden, wie vorausgehend in Abschnitt 3.1 genauer erläutert wurde.
    • 3.6.2 Metallschicht kombiniert mit mehrlagiger Anordnung von Leuko-Farbstoffen
  • Anstelle einer einlagigen Farbmatrix - wie in Abschnitt 3.6.1. beschrieben - können Leuko-Farben, wie in Fig. 23 illustriert, auch in mehreren Schichten unterhalb der metallischen Schicht 27 in die Dokumentstruktur eingebracht werden, insbesondere jeweils vollflächig (vgl. Fig. 19). So lässt sich eine besonders hohe Variabilität für die Bilddarstellung erreichen. Umschalten der übereinander angeordneten Leuko-Farben kann es elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung 17, unterschiedlicher Wellenlängen bedürfen.
    • 3.6.3 Metallschicht in einem Fensterbereich
  • Bei einer in der Fachsprache u. a. als "Clear Window" bezeichneten Ausgestaltung, die in Fig. 24 illustriert ist, werden oder sind transparente und opake Substrate (z. Folien) im Schichtaufbau kombiniert. Bei der Herstellung wird eine vordefinierte geometrische Form als Öffnung 36 in die opaken Substrate geschnitten, wodurch die transparenten Schichten in den Sichtbereich treten. Anders ausgedrückt: durch diesen transparenten Bereich in den opaken Substraten werden alle transparenten Schichten des Mehrschichtaufbaus, die ansonsten durch zumindest eine opake Schicht abgedeckt wären, optisch freigelegt. Die Erzeugung der Öffnung 36 kann vorzugsweise mittels Lochstempel erfolgen. Dabei kann das dabei entfernte Material optional durch ein transparentes Polymer, insbesondere Polycarbonat, ganz oder teilweise ersetzt (kompensiert) werden. Sofern das Volumen des entfernten Materials einen gewissen Schwellwert nicht überschreitet, wird jedoch in der Regel keine solche Kompensation benötigt. Nach dem Laminiervorgang zur Herstellung des Laminats 8, ergibt sich im Bereich der Öffnung 36 oder gegebenenfalls im Überlappbereich mehrerer solcher Öffnungen 36 ein transparentes Fenster (engl. "clear window").
  • Wird die metallische Schicht 27 nun im Zusammenspiel mit einem Klarfenster (Clear-Window) verwendet, besteht die Möglichkeit, die nachbearbeitete Metallschicht im Durchlicht (Belichtung von der Rückseite) zu betrachten. Dadurch kann ein optischer Schalteffekt erzeugt werden, welcher als zusätzliches Sicherheitsmerkmal angesehen werden kann.
    • 3.6.4 Metallschicht(en) und farbige Ausgangsmarkierung im Clear Window
  • Werden nun, wie in Fig. 25 illustriert, die drei Einzelelemente Clear-Window, Metallschicht und farbige Ausgangsmarkierung 1 (Farblage(n)) kombiniert, so ergeben sich daraus mehrere nutzbare Vorteile. Zum einen kann durch die Verwendung mindestens einer Metallschicht als Deckschicht 27 oder 37 mit hinzugefügter vor/nachgeschalteter Farblage die Basis für ein Farbbild im Durchlicht geschaffen werden, welches im Auflicht nicht, oder nur als Negativ erkennbar ist. Unter "Auflicht" ist hierbei eine Belichtung von der Betrachtungsseite aus zu verstehen, während unter "Durchlicht" eine Belichtung von der Rückseite aus zu verstehen ist.
  • Durch die in Fig. 26 illustrierte Verwendung von mindestens einer zweiten Metallschicht 37 (zusätzlich zur Schicht 27) auf der Gegenseite ist es möglich, das Durchlicht auf Vorder- und Rückseite des Laminats 8 (Dokumentenkörpers) dahin gehend zu nutzen, dass auf beiden Seiten entweder die gleiche bildliche Darstellung erscheint oder aber eine von der Gegenseite unabhängige optische Darstellung mittels Lasergravur umgesetzt werden kann.
    • 3.7 Erzeugung des Schwarzanteils mittels Graustufenlaser
  • Die bislang schon beschriebenen verschiedene Ausführungsformen wurden im Hinblick auf die Herstellung einer mehrfarbigen bildhaften Zielmarkierung 15 aus einer Ausgangsmarkierung 1 erläutert. Falls zusätzlich ein Schwarzanteil im Bild gewünscht ist, kann dieser mittels eines Pulslasers erzeugt werden. Hierbei trifft ein hochenergetischer Lichtstrahl (Laserstrahl) auf ein laserreaktives Substrat (z. B. Folie) und führt zu einer lokalen Schwärzung des Substrats am Ort der Bestrahlung. Einzelne in das Substrat eingearbeiteten Partikel karbonisieren bei der Bestrahlung uns so kommt es zu einer Schwärzung des Materials.
  • Diese Art der Bearbeitung zur Herstellung eines Schwarzanteils ist aufgrund der variablen Strahlenintensität/-dauer vielstufig ausgestaltbar, sodass es insbesondere möglich ist, ein detailliertes Graustufenbild zu erzeugen. Der schwarze Farbton wird hierbei zweckmäßigerweise in einer höhergelegenen der Schichten des Laminats 8 erzeugt. Falls die sonstige Ausgangsmarkierung auf ein transparentes Substrat gedruckt ist oder wird, kann die Schwärzung zusätzlich in einer tiefergelegenen Schicht des Laminats 8 erfolgen.
  • Bezogen auf solche der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen der Ausgangsmarkierung 1, denen eine Rastergrafik 9 zugrunde liegt - bedeutet dies, dass die farblosen Bereiche im Raster nachbearbeitet werden oder sind, also etwa die weißen Zwischenräume innerhalb der Rastergrafik oder Dots 3, die vorab partiell oder komplett "geweißt" wurden.
  • Fig. 27 zeigt ein Beispiel hierfür in Form eines schematischen Ausschnitts einer Zielmarkierung 15 zur Darstellung eines kompletten Farbbildes. Als Ausgangsmarkierung 1 diente hier die Rastergrafik aus Fig. 1 (a), die auf verschiedene Weise gemäß einiger der hierin vorgestellte Möglichkeiten hierzu nachbearbeitet wurde. Zum Zwecke einer detaillierteren Erklärung werden nunmehr die mit Pfeilen gekennzeichneten Dots 3 und Zwischenräume in Fig. 27 genauer erläutert, wenngleich auch andere Stellen der Zielmarkierung 15 gegenüber der Ausgangsmarkierung im Rahmen der Nachbearbeitung verändert wurden.
  • Die Zielmarkierung weist in diesem Beispiel insbesondere auf:
    • einen durch erhöhten Schwarzanteil leicht abgedunkelten Zwischenraum 29;
    • einen geweißten M-Dot 30, nachträglich durch Schwärzung vollständig abgedunkelt wurde;
    • einen durch erhöhten Schwarzanteil leicht abgedunkelter W-Dot 31;
    • einen durch Farbtönung (vgl. Fig. 12) aufgehellten M-Dot 32;
    • einen aufgehellten Y-Dot 33, der nachträglich durch Schwärzung abgedunkelt wurde
    • einen aufgehellten C-Dot, der nachträglich durch Schwärzung abgedunkelt wurde
    • einen geweißten Y-Dot 35.
  • Fig. 28 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung 38 nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Lösung, die zur Ausführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt konfiguriert ist,
  • Die Vorrichtung 38 weist entlang eines Prozessflusses hintereinander geschaltet eine Markiervorrichtung 39, eine Laminiervorrichtung 40 und eine Energiequelle 41 auf, die insbesondere den Laser 16 enthalten oder durch diesen gegeben sein kann. Zusätzlich weist die Vorrichtung 38 eine Steuerungsvorrichtung 42 auf, die konfiguriert ist, die Vorrichtung 38 zu veranlassen, zur Herstellung des Dokumentenkörpers mit darin eingeschriebenen Daten das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
  • Die Markiervorrichtung 39 ist eingerichtet zum Herstellen einer Ausgangsmarkierung 1 auf einem der Vorrichtung 38 zugeführten flächenhaft ausgedehnten Grundsubstrat, wie dem Kernsubstrat 10, unter Verwendung von Farbmitteln. Die Markiervorrichtung liefert somit als Verfahrenszwischenergebnis das Grundsubstrat mit einer darauf ausgebildeten Ausgangsmarkierung 1. Die Farbmittel können insbesondere einen oder mehrere Leuko-Farbstoffe 12 oder 13 enthalten.
  • Die Laminiervorrichtung 40 ist zum Herstellen eines Laminats 8 aus dem Grundsubstrat 10 und zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten Substrat 11, im vorliegenden Beispiel vier Overlay-Substraten, ausgebildet. Aus den Substraten 10, 11 wird bei der Lamination mittels der Laminiervorrichtung 40 durch Druck- und/oder Wärmezufuhr das Laminat 8 unter Verbindung der Substrate 10, 11 gebildet.
  • Die Energiequelle 41 zum Bewirken eines örtlich-selektiven Energieeintrags in das Laminat 8 am Ort der Ausgangsmarkierung 1 während oder im Beispiel der Fig. 28 nach der Herstellung des Laminats 8. Die Energiequelle kann insbesondere durch den Laser 16 gegeben sein. Die Art der Laserbearbeitung zur Herstellung der Zielmarkierung 15 aus der Ausgangsmarkierung 1 wurde bereits vorausgehend ausführlich in verschiedensten Varianten erläutert.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Ausgangsmarkierung
    2
    Muster innerhalb der Ausgangsmarkierung
    3
    Teilbereich oder Dot oder Subpixel
    4
    Pixel oder Bildpunkt
    5
    makroskopische Ansicht eines Vergleichs zweier Rastergrafiken
    6
    mikroskopische Ansicht eines Vergleichs zweier Rastergrafiken
    7
    2D-Darstellung eines Farbraums mit variantenabhängigen Farbraumabschnitten
    8
    Laminat
    9
    Rastergrafik der Ausgangsmarkierung, nur Farbanteil
    10
    (erstes) Kernsubstrat, insbes. Kernfolie
    11
    Overlay-Substrat
    12
    farblose Form von Oxazin in Spiro-Form
    13
    farbige Form von Oxazin in Spiro-Form
    14
    Umschalten von Leuko-Farbstoff
    15
    mehrfarbige Markierung (Zielmarkierung)
    16
    Laser
    17
    Laserstrahlung
    18
    selektive Desintegration von Dots
    19
    Ausblenden von Anteilen der Ausgangsmarkierung
    20
    Bläschen oder Knoten
    21
    Laminatoberfläche
    22
    partiell bearbeiteter Teilbereich eines Dots
    23
    Farbtöne (entspricht Graustufen im Graustufenbild)
    24
    mikroskopische Ansicht CMYK-Farbstufenbild
    25
    makroskopische Ansicht CMYK-Farbstufenbild
    26
    Schichtenstapel, insbes. Folienpaket
    27
    weitere Schicht (Deckschicht)
    28
    zweites Kernsubstrat, insbes. Kernfolie
    29
    durch erhöhten Schwarzanteil leicht abgedunkelter Zwischenraum
    30
    geweißter M-Dot, nachträglich durch Schwärzung vollständig abgedunkelt
    31
    durch erhöhten Schwarzanteil leicht abgedunkelter W-Dot
    32
    durch Farbtönung (vgl. Fig. 12) aufgehellter M-Dot
    33
    aufgehellter Y-Dot, nachträglich durch Schwärzung abgedunkelt
    34
    aufgehellter C-Dot, nachträglich durch Schwärzung abgedunkelt
    35
    geweißter Y-Dot
    36
    Öffnung, Fenster
    37
    (zweite) Metallschicht
    38
    Vorrichtung zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat aufweisenden Dokumentenkörpers mit mehrfarbiger Markierung im Inneren des Laminats
    39
    Markiervorrichtung
    40
    Laminiervorrichtung
    41
    Energiequelle, insbesondere Laser 16
    42
    Steuerungsvorrichtung
    C
    cyanfarbener Teilbereich (Dot)
    M
    magentafarbener Teilbereich (Dot)
    Y
    gelbfarbener Teilbereich (Dot)
    W
    freibleibender, insbesondere weißer oder transparenter Teilbereich
    D
    Pixeldurchmesser
    d
    Dotdurchmesser
    F
    Kompressionskräfte beim Vorlaminieren
    x,y
    anordnungsabhängige Distanzen zwischen benachbarten Dots eines Pixels
    y1, y2, y3
    Bearbeitungstiefen für Laserbearbeitung
    LITERATURANGABEN
    1. [1] Baillet, Gilles et al. "Comparative photodegradation study between spiro[indoline-oxazine] and spiro[indoline-pyran] derivatives in solution." Journal of Photochemistry and Photobiology A-chemistry 70 (1993): 157-161.

Claims (24)

  1. Verfahren zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat (8) aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung im Inneren des Laminats (8), wobei das Verfahren aufweist:
    Bereitstellen oder Herstellen einer Ausgangsmarkierung (1) in oder auf einem flächenhaft ausgedehnten Grundsubstrat, wobei die Ausgangsmarkierung (1) mehrere farbige Teilbereiche (3) derart aufweist, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche (3) voneinander unterscheiden
    Erzeugen des Laminats (8) durch Lamination des Grundsubstrats (10; 11) als erste Laminatschicht mit zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten Substrat als jeweils weitere Laminatschicht derart, dass die Ausgangsmarkierung (1) zumindest anteilig im Inneren des erzeugten Laminats (8) zu liegen kommt;
    Bewirken eines Energieeintrags in das Laminat (8) derart, dass er am Ort der Ausgangsmarkierung (1) örtlich-selektiv wirkt, wodurch die Daten repräsentierende mehrfarbige Markierung (15) zumindest anteilig aus der Ausgangsmarkierung (1) anhand einer durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung (1) bewirkten, örtlich-selektiven farblichen Veränderung der Ausgangsmarkierung (1) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Energieeintrag zumindest anteilig mittels eines örtlich-selektiven Eintrags elektromagnetischer Strahlung anhand eines Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens, SSLE, in die im Inneren des Laminats (8) gelegene Ausgangsmarkierung (1) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Ausführung des Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens ein Ultrakurzpulslaser (16) zur Bewirkung des örtlich-selektiven Energieeintrags in die Ausgangsmarkierung (1) eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Brennweite eines zur Ausführung des Sub-Oberflächen-Laserbearbeitungsverfahrens eingesetzten Lasers (16) in Abhängigkeit vom Ort der Ausgangsmarkierung (1) oder im Falle von deren schichtweisen Aufbau vom Ort einer ausgewählten Teilschicht der Ausgangsmarkierung (1) derart angepasst wird, dass ein zur Brennweite korrespondierender Brennpunkt an oder in der Ausgangsmarkierung (1) oder deren ausgewählter Teilschicht liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei:
    zumindest eine der Farben wenigstens anteilig durch Farbmittel bewirkt wird, die als ein Leuko-Farbstoff (12; 13) ausgebildet sind oder werden, der durch den Energieeintrag am Ort von dessen Einwirken auf den Leuko-Farbstoff (12; 13) zwischen
    - einem farbigen und einem andersfarbigen Zustand oder
    - einem opaken und einem zumindest teiltransparenten Zustand oder
    - jeweils umgekehrt,
    umschaltbar ist; und
    die durch den Energieeintrag in die Ausgangsmarkierung (1) bewirkte, örtlich-selektive farbliche Veränderung der Ausgangsmarkierung ein zumindest anteiliges, örtlich-selektives Umschalten des Leuko-Farbstoffs (12:13) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend:
    Ausführen einer Verzerrungskorrektur bezüglich eines für den Energieeintrag als Soll-Muster vorgesehenen, örtlich-selektiven ersten Energieeintragsmusters vor oder während der Bewirkung des Energieeintrags gemäß einem aus der Verzerrungskorrektur resultierenden zweiten Energieeintragsmuster;
    wobei im Rahmen der Verzerrungskorrektur das zweite Energieeintragsmuster aus dem ersten Energieeintragsmuster in Abhängigkeit von Korrekturinformationen gewonnen wird, die in Abhängigkeit von einer festgestellten Abweichung der tatsächlichen Form des erzeugten Laminats (8) von einer für das Laminat (8) definierten Soll-Form bestimmt werden oder worden sind.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsmarkierung (1) zumindest abschnittsweise als eine Rastergrafik (9) aus Bildpunkten oder Liniensegmenten bereit- oder hergestellt wird, wobei die Rastergrafik (9) zumindest zwei verschiedene Farben aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ausgangsmarkierung (1) als eine zumindest dreifarbige Rastergrafik (9) mit:
    Pixeln (4) als Bildpunkten bereit- oder hergestellt wird, wobei die Pixel (4) zumindest einer Untermenge der Pixel (4) jeweils Subpixel aller in der Rastergrafik (9) vorkommenden Farben aus der Menge der Farbmittel und optional ein nicht durch eines der Farbmittel eingefärbtes Subpixel aufweisen; und/oder
    mehreren Gruppen von Liniensegmenten, wobei die Liniensegmente jeder Gruppe jeweils benachbart und verschiedenfarbig sind und zumindest eine der Gruppen jeweils Liniensegmente aller in der Rastergrafik (9) vorkommenden Farben aus der Menge der Farbmittel und optional eine nicht durch eines der Farbmittel eingefärbte Linie aufweisen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei im Rahmen der Rastergrafik (9) zur Tonwertfestlegung für zumindest eine der Farben der Rastergrafik (9) eine Bildpunktvariation oder Linienvariation derart verwendet wird, dass bei der Herstellung der mehrfarbigen Markierung für zumindest eine Untermenge der Bildpunkte oder Liniensegmente die farbliche Veränderung der Ausgangsmarkierung durch örtlich-selektives Bearbeiten der Ausgangsmarkierung für diese jeweilige Farbe in Abhängigkeit vom darzustellenden Tonwert flächenanteilig erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei:
    die Ausgangsmarkierung (1) so ausgebildet ist oder wird, dass sie zumindest einen Polymerwerkstoff als Bestandteil enthält, der durch Strahlungseinwirkung karbonisierbar ist; und
    das Bewirken des örtlich-selektiven Energieeintrags in die Ausgangsmarkierung (1) ein örtlich-selektives Bestrahlen der Ausgangsmarkierung (1) umfasst, mittels dessen eine örtlich-selektive Karbonisierung des Polymerwerkstoffs in der Ausgangsmarkierung (1) bewirkt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bestrahlen mit variabler Bestrahlungsintensität und/oder Bestrahlungsdauer erfolgt, sodass der Grad einer Karbonisierung am jeweiligen Einwirkungsort der Bestrahlung im Polymerwerkstoff bezüglich der durch die Bestrahlung gebildeten Anteile der farbigen Markierung im Sinne einer Tonwertfestlegung variabel gestaltet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei zur Herstellung der Ausgangsmarkierung (1) die Farbmittel zumindest anteilig durch Bedrucken des Grundsubstrats (10; 11) und/oder Aufbringen eines oder mehrerer, jeweils ein zugehöriges Farbmittel enthaltenden weiteren Substrats als jeweilige Teilschicht der Ausgangsmarkierung (1) auf das Grundsubstrat (10; 11) appliziert wurden oder werden.
  13. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Grundsubstrat (10; 11) einen Polymerwerkstoff als Bestandteil enthält oder vollständig daraus ausgebildet ist und zur Herstellung der Ausgangsmarkierung (1) als zumindest eines der Farbmittel eine jeweils polymerisierende Farbe eingesetzt wurde oder wird, die so gewählt ist oder wird, dass sie sich beim Laminieren mit dem Grundsubstrat (10; 11) mittels Polymerisierung stoffschlüssig verbindet.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Ausgangsmarkierung (1) derart definiert ist oder wird, dass der nach Herstellung der Ausgangsmarkierung (1) von den Farbmitteln eingenommene Flächenbereich oder Raumbereich zumindest 51 %, insbesondere zumindest 71 %, im Besonderen zumindest 91 %, des von der Einhüllenden der Ausgangsmarkierung (1) eingeschlossenen Flächen- oder Raumbereichs ausmacht.
  15. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsmarkierung (1) zumindest anteilig als ein vorgefertigter Schichtenstapel (26) aus mehreren verschiedenfarbigen, jeweils opaken oder teiltransparenten Schichten hergestellt ist oder wird, von denen zumindest eine Schicht einen oder mehrere farbige Teilbereiche (3) mit Leuko-Farbstoff (12; 13) aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der vorgefertigte Schichtenstapel (26) bezüglich seines Formats so ausgewählt ist oder wird und vor der gemeinsamen Lamination derart relativ zu dem Grundsubstrat (10; 11) positioniert wird, dass eine Projektion des Schichtenstapels (26) auf eine orthogonal zu seiner Stapelrichtung verlaufende virtuelle Ebene vollständig innerhalb einer Projektion des Grundsubstrats (10; 11) auf dieselbe virtuelle Ebene liegt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der vorgefertigte Schichtenstapel (26) zumindest anteilig in eine in dem Grundsubstrat (10; 11) ausgebildete Kavität integriert ist oder wird.
  18. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei:
    vor dem Erzeugen der mehrfarbigen Markierung eine Metallschicht auf eine Oberfläche des Laminats (8) aufgebracht wird;
    in der Metallschicht örtlich-selektiv eine oder mehrere Öffnungen geschaffen werden; und
    durch zumindest eine der geschaffenen Öffnungen hindurch der selektive Energieeintrag in das Laminat (8) am Ort der Ausgangsmarkierung (1) unter Erzeugung der die Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung aus der Ausgangsmarkierung (1) anhand des durch den Energieeintrag bewirkten örtlich-selektiven Bearbeitens oder Abtragens von Farbstoff erfolgt.
  19. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei:
    zumindest eines der weiteren Substrate in dem Laminat (8) einen Polymerwerkstoff enthält, in dem sich durch den örtlich-selektiven Energieeintrag eine lokale Bläschenbildung bewirken lässt; und
    dieser Energieeintrag derart bewirkt wird, dass dadurch im Polymerwerkstoff des zumindest einen weiteren Substrats eine lokale Bläschenbildung erfolgt, die zu einer Farbveränderung des Polymerwerkstoffs an einem Ort der Einwirkung des Energieeintrags führt und dadurch eine opake oder teiltransparente örtlich-selektive Maskierung der Ausgangsmarkierung (1) ausbildet, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung beiträgt.
  20. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei eines der weiteren Substrate als eine optisch variable Schicht (27) ausgebildet wird, deren Farbe und/oder Transparenzgrad durch den räumlich selektiven Energieeintrag am Ort der Einwirkung des Energieeintrags auf die optisch variable Schicht (27) lokal veränderbar ist; und
    der örtlich-selektive Energieeintrag derart bewirkt wird, dass dadurch am jeweiligen Ort der Einwirkung des Energieeintrags auf die optisch variable Schicht (27) eine solche lokale Änderung von deren Farbe und/oder deren Transparenzgrad bewirkt und dadurch eine örtlich-selektive Maskierung der Ausgangsmarkierung (1) ausbildet wird, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung (15) beiträgt.
  21. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei:
    eines der weiteren Substrate als eine die Ausgangsmarkierung (1) zumindest anteilig abdeckende Metallschicht ausgebildet wird; und
    durch den örtlich-selektiven Energieeintrag ein stellenweiser lokaler Abtrag des Metalls aus der Metallschicht und eine damit verbundene örtlich-selektive Freilegung eines Sichtfelds auf die Ausgangsmarkierung (1) erfolgt, die zumindest anteilig zur Definition der mehrfarbigen Markierung (15) beiträgt.
  22. Dokumentenkörper, aufweisend ein mehrschichtiges Laminat (8) mit darin eingeschriebenen Daten, wobei im Inneren des Laminats (8) eine mehrfarbige Markierung (15) ausgebildet ist, welche die eingeschriebenen Daten repräsentiert, wobei der Dokumentenkörper durch Ausführung des Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche erhältlich ist.
  23. Vorrichtung (38) zum Herstellen eines ein mehrschichtiges Laminat (8) aufweisenden Dokumentenkörpers unter Erzeugung einer Daten repräsentierenden mehrfarbigen Markierung (15) im Inneren des Laminats (8), wobei die Vorrichtung (38) aufweist:
    eine Markiervorrichtung (39) zum Bereitstellen oder Herstellen einer Ausgangsmarkierung (1) auf einem flächenhaft ausgedehnten Grundsubstrat (10; 11) unter Verwendung von Farbmitteln, sodass die Ausgangsmarkierung (1) mehrere farbige Teilbereiche (3) derart aufweist, dass sich die Farben von zumindest zwei der Teilbereiche (3) voneinander unterscheiden
    eine Laminiervorrichtung (40) zum Herstellen eines Laminats (8) aus dem Grundsubstrat (10; 11) und zumindest einem weiteren flächenhaft ausgedehnten Substrat (11);
    eine Energiequelle (41) zum Bewirken eines örtlich-selektiven Energieeintrags in das Laminat (8) am Ort der Ausgangsmarkierung (1) während oder nach der Herstellung des Laminats (8); und
    eine Steuerungsvorrichtung (42), die konfiguriert ist, die Vorrichtung (38) zu veranlassen, zur Herstellung des Dokumentenkörpers mit darin eingeschriebenen Daten das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 auszuführen.
  24. Vorrichtung (38) nach Anspruch 23, wobei die Markiervorrichtung (39) konfiguriert ist zum Bereitstellen oder Herstellen der Ausgangsmarkierung (1) auf dem Grundsubstrat (10; 11) unter Verwendung der Farbmittel, die jeweils als Leuko-Farbstoff (12; 13) ausgebildet sind oder werden, wobei der jeweilige Leuko-Farbstoff (12; 13) durch einen Energieeintrag am Ort von dessen Einwirken auf den Leuko-Farbstoff (12; 13) zwischen einem farbigen und einem andersfarbigen oder einem opaken und einem zumindest teiltransparenten Zustand, oder umgekehrt, umschaltbar (14) ist.
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