Verfahren und Vorrichtung zur Personalisierunq von lumineszierenden Echtheitsmerkmalen
Nach dem Stand der Technik ist es möglich, schwarze Markierungen mit Laserbeschriftungssystemen zu erzeugen. Dies findet Anwendung in der Laser- Personalisierung, die als wirtschaftliches Verfahren mit hoher Qualität in vielen Bereichen eingesetzt wird und häufig auch ein Sicherheitsmerkmal darstellt.
Weiterhin finden sogenannte „UV-Farben" in Sicherheitsmerkmalen Verwendung. Diese „UV-Farben" sind erst sichtbar, wenn sie mit UV-Licht zur Fluoreszenz oder Phosphoreszenz angeregt werden. Sie liegen in- Druckfarben oder in Fasern vor und werden nach verschiedenen Druckverfahren verarbeitet oder den Substraten Papier oder Kunststoff direkt zugesetzt.
Ein Problem ergibt sich daraus, daß in der Sicherheitstechnik die sogenannten „UV-Farben" zum Einsatz kommen, welche aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz nur unter UV-Licht sichtbar sind, daß aber daraus entwickelte Sicherheitsmerkmale nicht personalisierbar sind. Vielmehr liegen diese Merkmale z. B. in Fall von Wertpapieren oder Kunststoffkarten als Druck oder als Zusatz (Fasern) im Papier oder Kunststoff vor.
Es soll daher ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem eine Lasermarkierung auf lumineszierenden Stoffen möglich ist, die unter Normalbedingungen nicht, wohl aber mit Hilfe einer UV-Lichtquelle oder einer anderen, geeigneten Anregung sichtbar ist.
Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Lasermarkierung von lumineszierenden Echtheitsmerkmalen oder Markierungen vorzusehen, bei dem die erzeugte Markierung im Normalzustand nicht sichtbar ist, aber mit Hilfe einer UV-Lampe oder über eine Anregung im elektromagnetischen Feld als negatives Lumineszenz-Bild (Fluoreszenzbild oder Phosphoreszenzbild) sichtbar wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das ein Bleichen der aktiven Lumineszenzpigmente oder -farbstoffe mit Hilfe eines Lasers oder einem anderen, geeigneten Energiestrahl vorsieht.
Die Erfindung setzt also eine Laser-Personalisierung von UV- Sicherheitsmerkmalen z. B. in Kunststoffkarten voraus und verknüpft die Vorteile von zwei Verfahren, nämlich eine Personalisierung mittels Laserstrahl und darüber hinaus die Personalisierung von Lumineszenz-Stoffen und deren Verifizierung unter UV-Licht oder einem anderen energiereichen Anregungsmedium.
Die Erfindung beansprucht allgemein die Personalisierung von lumineszierenden Echtheitsmarkierungen, gleich welcher Art, auf beliebigen Datenträgern. Ferner wird allgemein auch die Personalisierung von chemo- und/oder biolumineszierenden Stoffen als erfindungswesentlich beansprucht. Es wird daher in der folgenden Beschreibung der Oberbegriff „Lumineszenz,, als Synonym für alle drei Leuchterscheinungen verwendet.
Als Datenträger wird in einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine mehrschichtige Kunststoffkarte (z. B. in der Form einer Scheckkarte) beschrieben. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Lediglich aus Vereinfachungsgründen wird im folgenden der Aufbau einer Scheckkarte für die weitere Beschreibung der Erfindung heran gezogen.
Ebenso werden alle möglichen Einbindungen und Einbauorte der lumineszierenden Markierung in einem Datenträger beansprucht. Die Markierung kann daher als Druckfarbe auf eine bestimmte oder auch mehrere Lagen des Datenträgers aufgedruckt oder in anderen Weise aufgebracht sein. Die Markierung kann aber auch in das Kunststoff-Polymer einer oder mehreren Schichten des Datenträgers eingebunden sein. Die lumineszierende Substanz kann auch in den Kleber, den Lack oder als Additiv in das Kunststoffmaterial eingebunden sein.
Zur weiteren Vereinfachung wird unter dem Begriff „UV-Farbe„ allgemein eine Markierung, Substanz oder Echtheitsmerkmal verstanden, die unter Ausnutzung einer Photo- und/oder Chemo- und/oder Bio-Lumineszenz bei Absorption eines energiereichen Lichtes (meist ultraviolettes Licht) eine Leuchterscheinung verursacht. Es wird zwar im Rahmen der Erfindung bevorzugt, daß die Leuchterscheinung im sichtbaren Licht erfolgt. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Für eine maschinelle Echtheitserkennung von Scheckkarten kann deshalb diese Leuchterscheinung auch im nicht-sichtbaren Spektralbereich erfolgen und maschinell ausgewertet werden. Ebenso ist die Erfindung auch nicht auf die Anregung mit UV-Licht beschränkt; es kann daher auch eine Anregung in einem entsprechenden elektromagnetischen Feld vorgesehen werden, welches geeignet ist, die Substanz zum (sichtbaren oder nicht-sichtbaren) Aufleuchten zu bringen.
Zu den verschiedenen Wechselwirkungen zwischen Laserlicht und Materie gehört das Bleichen von farbaktiven Substanzen. Hierbei besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit mit Hilfe eines Laserstrahls diese farbaktiven Substanzen zu zerstören. Beispielsweise wechselt die Körperfarbe eines Pigmente enthaltenden Substrates von farbig nach weiß.
Dieser Vorgang wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet.
Grundvoraussetzung für diesen Prozeß ist, daß die farbaktive Substanz das Laserlicht absorbiert und eine chemische Reaktion eingeht, bei der sie ihre Farbeigenschaften verliert. Im einfachsten Fall erfolgt ein chemischer Abbau der farbaktiven Substanz. Zudem sollte das Laserlicht keine Nebenreaktionen anregen, die zu einer Verfärbung des Substrats führen, und damit kein Bleichen nach weiß bewirken.
Das Prinzip des Bleichens mit Laserlicht läßt sich nun erfindungsgemäß auch auf sogenannte „UV-Farben" übertragen. Diese „UV-Farben" enthalten Pigmente oder Farbstoffe, welche im Normalfall nicht farbig erscheinen oder
nur schwach gefärbt sind, durch UV-Absorption oder andere elektromagnetische Anregung aber zur Emission von sichtbarem Licht angeregt werden.
Das Phänomen wird allgemein als „kaltes Leuchten" oder Lumineszenz bezeichnet. Je nach Lebensdauer der angeregten Zustände unterscheidet man Fluoreszenz und Phosphoreszenz, wobei im ersten Fall die Emission sehr schnell erfolgt, im zweiten Fall ein Nachleuchten auch nach der UV-Anregung zu beobachten ist.
Der Begriff „UV-Farben" wird häufig verwendet, ist aber insofern irreführend, als die meisten so genannten Stoffe nicht farbig sind. Zudem wird der Begriff „UV- Farben" in ungenauer Weise für UV-härtende Druckfarben verwendet. Hierbei bezieht sich der Begriff UV nicht auf Lumineszenzeffekte, sondern auf den Mechanismus der chemischen Härtung bei der Verarbeitung.
Beim erfindungsgemäßen Bleichen von „UV-Farben" erfolgt analog zu den Absorptionsfarben eine Zerstörung der farbaktiven Substanz durch intensives Laserlicht. Hierbei soll das Substrat jedoch nicht im sichtbaren Bereich beschädigt oder in ihrem Farbeindruck verändert werden. Es muß daher ein selektiver (UV)-Wellenlängenbereich (Band, im nicht-sichtbaren Bereich) gewählt werden und die Intensität muß so dosiert werden, daß die UV-Farbe selbst durch die Absorption angeregt wird und dann zerfällt, was einem Bleichen entspricht. Auf diese Weise würde man das Bleichen mit sichtbaren Pigmenten machen.
Da „UV-Farben" unter Normalbedingungen nicht oder nur schwach farbig sind, absorbieren sie kaum sichtbares Licht. Daher muß zum Bleichen ultraviolettes Licht eingesetzt werden. Hierbei ist vorzugsweise ein Laser- Wellenlängenbereich zu wählen, der von der eingesetzten „UV-Farbe" besonders gut absorbiert wird.
„UV-Farben", die sich zum Bleichen durch UV-Laserstrahlung eignen, gehören zum Beispiel zu folgenden Stoffklassen:
Zinnsulfidderivate, Benzoxazinonderivate,
Pyrazolinderivate
Zum Bleichen der„UV-Farben" kann neben ultravioletter auch infrarote Strahlung und/oder Strahlung anderer Wellenlängen verwendet werden, wenn die farbaktiven Stoffe in dem entsprechenden Spektralbereich die jeweilig verwendete Strahlung absorbieren, ohne daß es zu einer sichtbaren Verfärbung der farbaktiven Stoffe kommt.
In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung weist das zu markierende Substrat eine gleichmäßige Lumineszenz auf. Dies wird durch einen gleichmäßigen Auftrag von„UV-Druckfarben" oder durch die Einarbeitung der„UV-Farben" in eine polymere Matrix erreicht. Das Substrat kann dann mit Hilfe des Lasers markiert werden, indem die„UV-Farbe" lokal vollständig gebleicht wird. Hierdurch lassen sich zum Beispiel Vektorschriften oder Raster- Scanning Bilder erzeugen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch eine Modulation der Laserleistung ein teilweises Bleichen zu erreichen und somit Graustufenbilder zu generieren.
In einer weitergehenden Ausführung der Erfindung können auch mit„UV- Farben" gedruckte Bilder oder andere Sicherheitsmerkmale, die„UV-Farben" enthalten, nachträglich markiert werden.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 : Schnitt durch einen vereinfacht dargestellten Kartenaufbau im Ausgangszustand des Verfahrens;
Fig. 2 : Schnitt durch den Kartenaufbau nach Fig. 1 mit Einwirkung eines Laserstrahls;
Fig. 3 : schematisiert eine Draufsicht auf den Aufbau nach Figur 2;
Fig. 4 : den Kartenaufbau nach Fig. 2 und 3 bei Anregung mit energiereichem Licht;
Fig. 5 : die Draufsicht auf den Kartenaufbau nach Figur 4.
In Figur 1 ist in unmaßstäblichen Größenverhältnissen ein Ausschnitt aus einem Kartenaufbau im Schnitt dargestellt. Auf einer Trägerfolie 2 ist hierbei ein lumineszierendes Echtheitsmerkmal 3 angeordnet. Bei der Beleuchtung mit beispielsweise UV-Licht 5 wird die Struktur 4 dergestalt angeregt, daß beispielsweise im sichtbaren Licht 6 ein Aufleuchten erfolgt.
Erfindungsgemäß soll nun dieses Echtheitsmerkmal 3 personalisiert werden. Hierzu wird mit einem Laserstrahl 7 (siehe Fig. 2 und 3) beispielsweise ein
Schriftzug 8 in die Struktur 4 des Echtheitsmerkmals 3 eingeschrieben. Die Intensität des Laserstrahls ist so gewählt, daß die Struktur 4 lediglich im Bereich der Einwirkung des Laserstrahls in die Struktur 4' übergeführt wird. Hierbei soll die Struktur 4' keine im sichtbaren Licht erkennbare Struktur- oder Farbveränderung aufweisen.
Lediglich bei der Bestrahlung mit UV-Licht 5 soll die Struktur 4' (siehe Figur 5) nicht mehr oder nur sehr schwach lumineszierend aufleuchten, sondern es soll sich ein andersfarbiges Licht 9 oder sogar ein Negativbild im aufleuchtenden Gesamtbild ergeben. Der eingeschriebene Schriftzug 8 leuchtet also nicht oder nur teilweise oder andersfarbig als der umgebende Bereich auf.
Wird die Lumineszenz durch Wahl der Intensität des Laserstrahls 7 so gewählt, daß es nur zu einer Beeinträchtigung der Lumineszenz, nicht aber zu einer Auslöschung kommt, kann sogar bei Bestrahlung mit einer UV-Lampe 10 ein Halbton- oder Graustufenbild als Schriftzug 8 zu erkennen sein.
Selbstverständlich ist das hier erläuterte Ausführungsbeispiel nicht beschränkend für den Schutzbereich anzusehen. Es gelten sämtliche Varianten und Abwandlungen, die im allgemeinen Beschreibungsteil beschrieben wurden. So bedarf es beispielsweise keiner Bestrahlung mit einer UV-Lampe 10, um das Echtheitsmerkmal 3 zum Aufleuchten zu bringen. Es genügt auch die Anregung mit Strahlung anderer Wellenlängen im nicht-sichtbaren Spektralbereich und/oder im elektromagnetischen Wechselfeld.
Zeichnunqsle ende
Deckfolie
Trägerfolie
Echtheitsmerkmal
Struktur veränderte Struktur
UV-Licht abgestrahltes Licht
Laserstrahl
Schriftzug (Personalisierung) abgestrahltes Licht
UV-Lampe