Носитель данных с элементом защиты и способ его изготовления
Изобретение относится к носителю данных, в частности ценному документу, например к банкноте, удостоверению личности и подобным им, снабженным элементом защиты. Техническим результатом является повышение точности изготовления элементов защиты, содержащих печатное изображение (22) и лазерную маркировочную метку (24), перекрывающую, по меньшей мере, частично данное печатное изображение (22). Элемент (20) защиты дополнительно содержит участок (26) лазерной модификации, перекрывающий, по меньшей мере, частично печатное изображение, находящийся в приводке с лазерной маркировочной меткой (24), на участке перекрытия которого с печатным изображением (22) визуальный образ печатного изображения (22) модифицирован посредством воздействия лазерного излучения. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 16 ил.
Изобретение относится к носителю данных, в частности к ценному документу, например к банкноте, удостоверению личности и подобным им документам, снабженному элементом защиты, содержащим печатное изображение и лазерную маркировочную метку, перекрывающую, по меньшей мере, частично печатное изображение. Изобретение далее относится к способу изготовления такого носителя данных, способу изготовления носителя данных с элементом защиты, содержащим два нанесенных печатных изображения, а также к способу изготовления большого числа отдельных экземпляров носителей данных на листе или рулоне.
Носителями данных в контексте настоящего изобретения являются, в частности, ценные документы или ценные бумаги, например банкноты, паспорта, удостоверения личности, чековые бланки, акции, сертификаты, марки, ваучеры, авиабилеты и подобные им, а также этикетки, печати, упаковки и прочие элементы защиты продукции. Понятие «носитель данных» далее содержит все подобные документы и средства защиты продукции.
Для персонализации идентификационных карточек, например кредитных карточек или удостоверений личности, уже давно используют лазерную гравировку. При персонализации посредством лазерной гравировки оптические свойства материала основы изменяются необратимым образом благодаря воздействию лазерного луча, который ведут определенным образом, соответствующим форме желаемой маркировочной метки. Такая лазерная маркировочная метка позволяет комбинировать индивидуализационные метки носителя данных с элементами защиты и интегрировать их в печатное изображение более легким образом, чем при обычной индивидуализации, например, посредством известных способов нумерации.
Из патентного документа US-A-4234214 известна банкнота, снабженная читаемым кодом из букв и цифр, образующим порядковый серийный номер, являющийся уникальной маркировочной меткой банкноты. Этот читаемый код наносят на многоцветный фон в первой позиции на банкноте в форме позитивного изображения и во второй позиции - в форме негативного изображения. Здесь негативное изображение кода может быть выполнено посредством разрушения предварительно нанесенного слоя печатной краски с помощью соответствующим образом управляемого лазерного луча.
Поскольку при лазерной маркировке предварительно нанесенных печатных слоев используют такое же движение бумаги, как и в печатном станке, то имеют место отклонения в приводке того же порядка, что и при традиционных способах печати. Отклонения в приводке возникают, например, вследствие наличия производственных допусков при изготовлении печатных материалов, печатных плат или трафаретных сеток, вследствие изменения расстояний, на которых размещают область печати относительно границ предварительно напечатанной основы при смене машин, выполняющих печать различными способами, например способом трафаретной печати, параллельной печати, металлографской печати, цифровой печати, а также вследствие того, что размеры основы или плат меняются в процессе печати, например, на этапе раскатки или на связанных с печатью этапах, например на этапе сушки. Отклонения в приводке могут составлять при неблагоприятных условиях до +/-3,5 мм. В общем случае при печати ценных документов отклонения между фоном и изображением металлографской печати могут составлять +/-1,5 мм, а между фоном и изображением трафаретной печати +/-2 мм. Элементы фольги наносятся с отклонением +/-1,5 мм относительно фонового печатного изображения.
Подобные отклонения в приводке отчетливо заметны, прежде всего, при наличии круглых или скругленных печатных элементов, которые при этом выделяются в виде концентрических линий или линий, идущих вдоль закругления.
Принимая во внимание вышесказанное, цель данного изобретения - создать носитель данных описанного выше типа и способ его изготовления, свободные от недостатков, присущих их аналогам, известным из уровня техники. В частности, должны быть преодолены отклонения в приводке между двумя печатными изображениями или между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой, или эти отклонения при визуальном осмотре должны быть практически незаметными.
Данной цели достигают посредством носителя данных, имеющего признаки, раскрытые в независимом пункте формуле изобретения. Способ изготовления такого носителя данных, способ изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты с двумя нанесенными печатными изображениями, а также способ изготовления большого числа отдельных экземпляров носителей данных на печатных листах или рулонах раскрыты в пунктах формулы изобретения, объединенных единым изобретательским замыслом. Варианты развития данного изобретения являются предметом зависимых пунктов.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения элемент защиты, принадлежащий носителю данных общего вида, содержит участок лазерной модификации, перекрывающий, по меньшей мере, частично печатное изображение и находящийся в приводке с лазерной маркировочной меткой, на участке перекрытия которого с печатным изображением визуальный образ данного печатного изображения модифицирован посредством воздействия лазерного излучения.
В данном аспекте идея настоящего изобретения состоит в том, что допускают, что между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой существует определенное отклонение в приводке, тогда на фрагменте участка, который находится в приводке с лазерной маркировочной меткой, выполняют такую модификацию визуального изображения, в результате которой отклонение в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой сливается для наблюдателя с фоном, и вместо него находящиеся в (точной) приводке лазерная маркировочная метка и участок модификации оказывают доминирующее влияние на визуально воспринимаемое изображение элемента защиты.
В предпочтительном варианте реализации участок лазерной модификации образует контур предварительно заданной ширины, окружающий границы печатного изображения. Характерный размер участка лазерной модификации, в частности предварительно заданная ширина окружающего контура, предпочтительно соответствует величине отклонения в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой, что позволяет скомпенсировать все имеющие место типичные отклонения в приводке.
Печатное изображение элемента защиты может быть нанесено, например, способом трафаретной печати, офсетной печати, высокой офсетной печати, высокой печати, цифровой печати, металлографской печати с использованием печатной краски или слепого тиснения. Разумеется также могут быть использованы комбинированные способы печати.
В качестве печатных красок могут быть использованы любые печатные краски, но в предпочтительном случае используют печатные краски со специальными эффектами, которые благодаря своим физическим свойствам обеспечивают печатное изображение дополнительной защитой от подделки и которые трудно воспроизвести. Нанесенный посредством печати слой со специальными эффектами может содержать, в частности, металл, металлическую печатную краску или краску, содержащую пигменты интерференционного слоя, и иметь бронзовую, медную, серебряную или золотую окраску.
В качестве печатной краски может применяться также смесь печатных красок, которая содержит компонент смеси, поглощающий лазерное излучение, и компонент смеси, прозрачный для лазерного излучения. Лазерная маркировка печатного изображения тогда становится визуально заметной благодаря необратимому изменению оптических свойств смеси красок, возникшему под воздействием лазерного излучения. В частности, поглощающий компонент смеси под воздействием лазерного излучения может обесцвечиваться, испаряться и изменять свои отражающие свойства или превращаться в результате химической реакции в материал с другими оптическими свойствами.
В качестве компонента смеси, прозрачного для лазерного излучения, могут быть использованы, в частности, жидкокристаллические пигменты с переменными оптическими свойствами, а в качестве поглощающего компонента смеси, например, пигменты интерференционного слоя с переменными оптическими свойствами. В качестве поглощающего компонента смеси могут также использовать другие компоненты краски, оптические свойства которых могут быть изменены необратимым образом, например, краску для глубокой печати, краску с металлическим эффектом или металлические пигменты, люминесцентную краску или люминесцентные пигменты, глянцевые пигменты или термочувствительную краску.
Печатное изображение может также состоять из нескольких расположенных друг над другом слоев печатной краски, причем по меньшей мере один из слоев краски является поглощающим лазерное излучение или содержит поглощающие компоненты. В этом случае внешний образ печатного изображения может быть реализован без учета требований, предъявляемых к свойствам по поглощению лазерного излучения.
В результате нанесения лазерной маркировочной метки слои, расположенные выше поглощающего слоя печатной краски, могут быть разрушены вместе с этим слоем. Например, печатное изображение может содержать жидкокристаллический слой, расположенный над печатным слоем, поглощающим инфракрасное излучение. Тогда прозрачный для инфракрасного излучения жидкокристаллический слой будет разрушен на участках, подвергнутых воздействию лазерного излучения, вместе с поглощающим инфракрасное излучение фоновым слоем.
Печатное изображение может также содержать жидкокристаллический слой, расположенный над слоем термочувствительной печатной краски, причем слой термочувствительной печатной краски чернеет необратимым образом на участках, подвергнутых лазерному воздействию, так, что на печатном изображении с переменными оптическими свойствами образуется отчетливо заметная темная маркировочная метка.
В отдельном варианте реализации печатное изображение выполнено в форме овала или круга, в частности в виде подобия монеты. Такой дизайн печатного изображения предпочтительно комбинируют с печатными красками с металлическими эффектами, элементами фольги или тиснением. Тогда возможно придать лазерной маркировочной метке сходство с монетой, а также усилить это сходство при помощи характерных элементов, например, расположенного в центре изображения портрета или узора, или надписи, или начертания номера, нанесенного по контуру.
В других, также предпочтительных вариантах реализации, печатное изображение образует узор, в частности узор из линий, например гильоширный узор, состоящий из регулярных, переплетающихся линий. Могут быть также использованы другие узоры мелкой печати, например, такие, которые обычно используются при печати ценных документов.
Лазерная маркировочная метка элемента защиты может быть выполнена в форме узоров, символов или кодов. В частности, маркировочная метка может содержать буквенно-цифровые символы, которые обычно используют в серийных номерах на ценных документах, или образовывать штриховой код, т.е. последовательный узор из штрихов и пробелов, составляющих обычно двоичную числовую последовательность. Могут быть также использованы двухмерные коды, позволяющие наносить информацию с особо высокой плотностью. Кроме того, лазерная маркировочная метка может содержать любые символы или графические изображения, которые могут простираться по поверхности носителя данных практически без ограничений.
При выполнении лазерной маркировочной метки или участка лазерной модификации могут быть использованы лазерный луч с различными параметрами, что позволяет реализовать различные эффекты или эффекты различной интенсивности. Например, толщину линий при линейной маркировке или размер точки при растровой маркировке можно менять посредством изменения фокусировки лазерного луча. Фокусировку можно менять с необходимо высокой скоростью посредством автоматизированного расширения луча в передней части сканирующей головки или посредством так называемых жидких линз. При различной выходной мощности лазера могут быть выполнены полупрозрачные участки наряду с участками, на которых печатная краска разрушена полностью. При соответствующей выходной мощности лазера может также быть выполнено вспенивание основы, в результате чего могут быть образованы легко распознаваемые тактильно осязаемые метки. Можно также варьировать частоту модуляции лазера или последовательность импульсов при импульсном режиме.
Как уже было пояснено, визуальный образ печатного изображения предпочтительно также модифицируют и на участке перекрытия между печатным изображением и лазерной маркировочной метки посредством воздействия лазерного излучения. На по меньшей мере одном из участков перекрытия лазерной маркировочной метки и участка лазерной модификации с печатным изображением печатная краска указанного печатного изображения может быть частично или полностью разрушена в результате воздействия лазерного излучения. В результате частичного разрушения могут быть образованы, например, участки осветления, обесцвечивания или полупрозрачные участки печатного изображения, на которых толщина слоя печатной краски уменьшена. Частично разрушенные участки могут также представлять собой мелкий гравированный узор, который образует, например, декоративную кромку вокруг печатного изображения. Аналогичным образом оптические свойства печатного изображения могут быть изменены необратимым образом на по меньшей мере одном из участков перекрытия.
В предпочтительном варианте реализации элемента защиты носитель данных за пределами участка перекрытия участка лазерной модификации и печатного изображения визуально не меняется. Тогда воздействие лазерной модификации ограничивается участком печатного изображения. В качестве альтернативы параметры лазера при модификации могут быть заданы таким образом, что на носителе данных за пределами участка перекрытия участка лазерной модификации и печатного изображения образуется тактильно осязаемая маркировочная метка, имеющая рельефную структуру.
В варианте развития настоящего изобретения под печатным изображением расположен слой печатной краски, в частности слой краски, обладающей признаками защиты, который в результате воздействия лазерного излучения на по меньшей мере одном из участков перекрытия обнажается, активируется или деактивируется. В качестве слоя краски, обладающего признаками защиты, могут быть использованы, например, материалы, преобразующие излучение с повышением частоты, фосфоресцирующие, флуоресцирующие или прочие люминесцентные материалы, магнитные печатные краски, термолюминесцентные или электролюминесцентные печатные краски, а также печатные краски, которые поглощают излучение за пределами видимого спектрального диапазона. Таким образом, машиночитаемые признаки могут быть выполнены отдельно наряду с лазерной маркировочной меткой или лазерной модификацией. Дополнительно, с помощью красок, снабженных признаками защиты, может быть проверено, была ли выполнена на элементе защиты лазерная маркировка.
Изобретение далее содержит способ изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты, в котором:
a) печатное изображение наносят на основу носителя данных,
b) посредством воздействия лазерного излучения выполняют лазерную маркировочную метку, перекрывающую, по меньшей мере, частично печатное изображение, и
с) посредством воздействия лазерного излучения выполняют участок лазерной модификации, находящийся в приводке с лазерной маркировочной меткой и перекрывающий, по меньшей мере, частично печатное изображение, на участке перекрытия которого с печатным изображением визуальный образ печатного изображения претерпевает модификацию.
Участок лазерной модификации предпочтительно выполняют вдоль границ печатного изображения в форме окружающего контура предварительно заданной ширины. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации способа лазерную маркировочную метку на шаге b) выполняют с определенными отклонениями в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой, а участок лазерной модификации на шаге с) выполняют характерного размера, соответствующего величине отклонения в приводке, в частности, с предварительно определенной шириной окружающего контура, соответствующей величине отклонения в приводке.
Лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации выполняют предпочтительно в течение одной операции одним устройством лазерной маркировки так, чтобы они находились по отношению друг к другу в точной приводке.
Лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации могут выполнять в любой последовательности. В некоторых вариантах реализации, однако, предпочтительным является, когда сначала выполняют участок лазерной модификации, а затем лазерную маркировочную метку формируют, по меньшей мере, частично на участке лазерной модификации.
Лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации выполняют предпочтительно для большого числа отдельных экземпляров носителей данных, находящихся на листе или рулоне.
Изобретение далее содержит способ изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты, в котором:
a) первое печатное изображение наносят на основу носителя данных,
b) на основу носителя данных наносят второе печатное изображение, причем эти два печатных изображения имеют определенные отклонения в приводке, и
c) посредством воздействия лазерного излучения выполняют участок лазерной модификации, перекрывающий, по меньшей мере, частично оба печатных изображения, на участке перекрытия которого с печатными изображениями визуальный образ каждого печатного изображения претерпевает модификацию.
Здесь участок лазерной модификации на шаге с) предпочтительно выполняют такой формы и размера, которые соответствуют величине отклонения в приводке.
В контексте данного изобретения первый и второй печатные изображения наносят любым подходящим способом печати, в частности одним из упомянутых выше, причем под печатным изображением следует также понимать тиснение, выполненное предпочтительно способом металлографской печати без использования печатной краски.
В следующем аспекте настоящее изобретение содержит способ изготовления большого числа отдельных экземпляров носителей данных на листах и рулонах, в котором:
a) на лист или рулон наносят суммарное печатное изображение, состоящее из печатных изображений большого числа отдельных экземпляров,
b) регистрируют местоположение печатных изображений на листе и рулоне, и
c) на основании зарегистрированного местоположения печатных изображений выполняют лазерные маркировочные метки на отдельных экземплярах посредством воздействия лазерного излучения.
В предпочтительном варианте реализации способа на шаге а) вместе с печатными изображениями на лист или рулон наносят приводные метки, в частности приводные линии или приводные кресты, положение которых регистрируют на шаге b) как ориентир, определяющий местоположение печатных изображений.
Здесь в варианте настоящего изобретения вместе с каждым печатным изображением наносят соответствующую приводную метку, положение которой на шаге b) регистрируют как ориентир, определяющий местоположение соответствующего печатного изображения. При этом регистрацию могут осуществлять только в одном пространственном направлении, а именно в направлении движения листа или рулона или в двух пространственных направлениях. В последнем случае в качестве приводных меток применяют предпочтительно приводные кресты, а в первом случае достаточно приводных линий.
Согласно другому варианту изобретения для каждой из групп печатных изображений, например для строки экземпляров, печатают соответствующую приводную метку, положение которой регистрируют на шаге b) как ориентир, определяющий местоположение печатных изображений соответствующей группы. При этом, однако, уменьшение затрат связано со снижением точности регистрации.
Положение приводных меток на шаге b) предпочтительно могут регистрировать посредством датчиков изображения, в частности, посредством камеры со строчной разверткой или камеры с кадровой разверткой.
В альтернативном варианте датчики изображения могут также регистрировать на шаге b) местоположение печатных изображений по характерным элементам этих печатных изображений, т.е. без использования приводных меток. В этом случае датчики изображения на шаге b) дополнительно могут считывать данные, содержащиеся на печатных изображениях, и на основе этих данных задавать информационное содержание лазерной маркировочной метки. Затем на шаге с) выполняют на отдельных экземплярах лазерные маркировочные метки заданного информационного содержания.
В качестве лазерного источника для выполнения маркировки или модификации печатного изображения предпочтительно используют инфракрасный лазер, излучающий в волновом диапазоне от 0,8 до 3 мкм, в частности лазер на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd:YAG). Чтобы соответствовать высокой скорости обработки при печати ценных документов, при выполнении маркировки луч лазера предпочтительно перемещают относительно основы ценного документа со скоростью более 1000 мм/с, предпочтительно более 2000 мм/с, особенно предпочтительно со скоростью примерно 4000 мм/с и выше.
Дальнейшие варианты реализации, а также преимущества настоящего изобретения будут пояснены ниже со ссылками на чертежи, на которых для облегчения понимания масштабы и пропорции не соблюдены.
На чертежах представлены.
На фиг.1 - схематическое изображение банкноты согласно примеру реализации данного изобретения, которая снабжена элементом защиты в виде монеты.
На фиг.2b - схематическое изображение элемента защиты согласно изобретению, а на фиг.2а - промежуточный шаг его изготовления.
На фиг.3-5 представлены другие примеры реализации элементов защиты согласно изобретению, имеющих точную приводку между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой.
На фиг.6 - лист, содержащий большое число отдельных экземпляров и отмеченные интервалы между запланированными лазерными маркировочными метками для иллюстрации способа согласно данному изобретению.
На фиг.7 на (а)-(с) представлены три шага компенсации отклонения в приводке между двумя печатными изображениями, принадлежащими одному элементу защиты, с помощью участка лазерной модификации.
На фиг.8 - блок-схема для иллюстрации способа согласно изобретению, в котором положения печатных изображений регистрируются датчиками.
На фиг.9 - схематическое изображение векторного лазерного кодировщика, поясняющее принцип его действия.
На фиг.10 - схематическое изображение векторного лазерного кодировщика, предназначенного для нанесения надписи на лист ценной бумаги.
На фиг.11 - фрагмент листа ценной бумаги, содержащего большое число отдельных экземпляров и снабженного приводными линиями в каждом ряду экземпляров, и
На фиг.12 - фрагмент листа ценной бумаги, аналогично представленному на фиг.11, снабженного приводными крестами около каждого отдельного экземпляра.
Изобретение будет описано далее на примере банкноты. На фиг.1 представлено схематическое изображение банкноты 10, которая снабжена элементом 12 защиты в виде монеты. Элемент 12 защиты представляет собой печатное изображение 14 круглой формы, которое нанесено на основу банкноты металлической печатной краской, например краской серебряного цвета, посредством трафаретной печати.
Дополнительно элемент 12 защиты снабжен лазерной маркировочной меткой 16, например серийным номером, которая расположена вдоль линии закругления печатного изображения 14. Чтобы усилить сходство элемента 12 защиты с монетой, его снабжают другими графическими рисунками или буквенно-цифровыми элементами, не представленными на фиг.1. Для повышения степени защиты от подделки выполненные лазером рисунки монеты 12 могут быть нанесены на банкноту повторно посредством другой техники, например, в виде рисунка, выполненного красочным тиснением, или в виде водяного знака.
Визуальный образ печатного изображения 14 и лазерной маркировочной метки 16 находятся в точной приводке. В данном изобретении предложены два варианта для обеспечения этой приводки.
В первую очередь будет пояснен вариант в соответствии с первым аспектом данного изобретения со ссылками на фиг.2-6. На фиг.2(а) представлен элемент 20 защиты, снабженный овальным печатным изображением 22, содержащим лазерную маркировочную метку 24. В результате упомянутого выше отклонения в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой буквенно-цифровая маркировочная метка 24 расположена не точно вдоль закругления печатного изображения 22. Хотя величина отклонения в целях повышения иллюстративности изображена на фиг.2(а) в преувеличенном масштабе, человеческий глаз к таким отклонениям очень чувствителен, в особенности при наличии круглых или закругленных элементов, и даже относительно небольшие отклонения могут явно бросаться в глаза.
Поэтому в соответствии с изобретением элемент защиты дополнительно содержит, как представлено на фиг.2(b), частично перекрывающий печатное изображение участок 26 лазерной модификации, образующий контур, окружающий печатное изображение 22. На участке 28 перекрытия участка 26 лазерной модификации и печатного изображения 22 печатная краска печатного изображения разрушена или преобразована в прозрачную модификацию. При этом участок 26 лазерной модификации находится в точной приводке относительно лазерной маркировочной метки 24, т.к. она выполнена одновременно с этим участком в ходе одной операции маркировки одним и тем же лазерным маркирующим устройством, контролируемым одним и тем же вычислительным устройством. При этом может происходить разрушение печатной краски, когда луч лазера направлен непосредственно на печатную краску и воздействует со стороны, с которой находится печатная краска. В альтернативном варианте луч лазера может воздействовать с обратной стороны, т.е. со стороны поверхности основы, предлежащей печатной краске, и может достигать желаемого эффекта с той стороны основы, на которой находится печатная краска.
При наблюдении законченного варианта элемента 20 защиты на фиг.2(b) возникает визуальное впечатление точной приводки между лазерной маркировочной меткой 24 и оставшейся видимой частью печатного изображения 22. Такая точная приводка на закругленных элементах представляет собой трудно преодолимое препятствие, так как при подделке ее довольно трудно воспроизвести, поэтому, благодаря упомянутой выше чувствительности человеческого глаза к малым отклонениям, элемент защиты, снабженный точной приводкой, имеет высокую степень защиты от подделки.
Последовательность, в которой выполняют лазерную маркировочную метку 24 и участок 26 лазерной модификации, является произвольной. Как пояснено далее, в зависимости от желаемого эффекта предпочтительно могут выполнять сначала лазерную маркировочную метку 24 или же участок 26 лазерной модификации.
Печатное изображение 22, которое предполагается снабдить лазерной маркировочной меткой, может быть открытым или окружено прилегающими печатными изображениями. В последнем случае предпочтительно, чтобы печатные краски прилегающих печатных изображений были прозрачны для лазерного излучения, чтобы, в зависимости от используемых параметров лазера, при выполнении участка 26 лазерной модификации, на них не возникало никакой маркировочной или тактильно осязаемой метки.
На фиг.3-5 представлены другие примеры реализации элемента защиты согласно изобретению, имеющие точную приводку между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой. Как представлено в примере реализации на фиг.3, в котором номера позиций соответствуют номерам позиций на фиг.2, описанный принцип может быть также применен в том случае, когда элемент 20 защиты имеет сложные очертания. Вместо полного разрушения печатной краски, на участке 28 перекрытия посредством лазерного маркировочного устройства, которое ведут соответствующим образом, вокруг печатного изображения 22 может быть также выполнена декоративная кромка 28. Визуально доминирующей является сплошная внутренняя часть печатного изображения и, таким образом, в этом случае также образуются очертания печатного изображения 22, находящиеся в точной приводке с печатным изображением и лазерной маркировочной меткой.
Лазерная маркировочная метка 24, как представлено в примере реализации на фиг.4, может выходить за пределы печатного изображения 22, где она образует на основе носителя данных маркировочные элементы с дополнительными эффектами, например затемнение 30. При этом могут быть реализованы особые контрастные эффекты. Например, участок 32 маркировки, перекрывающийся печатным изображением 22 и в котором печатная краска лишь удалена, а остаточной энергии лазера недостаточно для того, чтобы зачернить основу, выглядит белым на серебряном или золотом фоне печатного изображения 22, в то время как в результате воздействия лазера на участок за пределами печатного изображения 22 образуется затемнение 30 материала основы, являющегося на других участках светлым.
В случае образцов, снабженных лазерными маркировочными метками, выходящими за пределы печатного изображения, сначала предпочтительно выполняют участок лазерной модификации, чтобы обеспечить, что местоположение участка изменения контраста или цвета совпадает с кромкой оставшегося печатного изображения.
В другом варианте настоящего изобретения, представленном на фиг.5, визуальный образ приводки между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой создается благодаря тому, что в печатном изображении или в основе носителя данных при первом набором параметров лазерного маркировочного устройства создают участок измененного изображения, а затем на образованном таким образом участке лазерной модификации при втором наборе параметров выполняют в точной приводке с ним лазерную маркировочную метку, создающую визуальный эффект, отличный от эффекта, создаваемого участком измененного изображения. Изменение изображения может представлять собой, например, разрушение краски или компонентов краски, осветление или обесцвечивание.
В примере реализации, представленном на фиг.5(а), на узоре 40, образованном совокупностью напечатанных линий, выполнено осветление на участке 42 лазерной модификации, а в приводке с ним при значительно более высокой интенсивности лазера выполнена тактильно осязаемая маркировочная метка 44. Как представлено в примере реализации на фиг.5(b), участок 42 измененного изображения также может на печатном узоре 40 сохраняться в виде фрагмента 46 печатного изображения, на котором затем выполняют лазерную маркировочную метку 44.
Как уже было пояснено применительно к фиг.2, лазерный луч могут направлять как на лицевую, так и на обратную сторону основы.
Со ссылкой на фиг.6, при изготовлении большого числа отдельных экземпляров банкнот 10, находящихся на листе 50 или рулоне, процесс лазерного воздействия инициируют однократно для одного листа или рулона. Если начальный импульс выполняют в левом верхнем углу листа, то интервал 52 (в направлении х) и 56 (в направлении у) задает положение подлежащего маркировке элемента защиты первой банкноты. На монтажном листе интервалы 54-i, i=1…3 (в направлении х) и 58-j, j=1…6 (в направлении у) между подлежащими маркеровке элементами защиты постоянны, а лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации выполняют с предварительно заданными интервалами 54 или 58. При этом точность нанесения лазерной маркировочной метки относительно печатного изображения соответствует при этом точности нанесения обычной нумерации. Однако поскольку лазерную маркировочную метку для наблюдателя выполняют в визуальной зависимости от участка лазерной модификации, выполняемого в течение той же самой рабочей операции, наблюдатель не замечает практически никаких отклонений в приводке.
Однако для тренированного глаза или с помощью оптического устройства может быть однозначно видно, например, по остаткам связующего материала, что элемент защиты снабжен приводкой, выполненной посредством лазерного воздействия. Также в печатный слой или в находящийся под ним слой могут быть введены систематизированным образом вещества, невидимые для человеческого глаза. Таким образом, наличие или отсутствие лазерной модификации может служить в качестве дополнительного признака защиты.
При необходимости координаты элемента, подлежащего маркировке, также могут регистрировать с более высокой точностью. Например, интервалы 54-1, 54-2, 54-3… (в направлении х) и 58-1, 58-2, 58-3… (в направлении у) между подлежащими маркировке элементами листа могут регистрировать отдельно на листе, находящемся в спокойном состоянии, и вводить в блок управления лазерного маркировочного устройства для компенсации отклонений размеров листа 50 по длине и/или ширине. При этом могут отдельно выполнять измерения местоположения строк и столбцов или даже каждого экземпляра. В результате чего определяют значения интервалов 52-i, 54-i1, 54-i2, 54-i3,… для i-й строки экземпляров в направлении х и интервалов 56-j, 58-j1, 58-j3,… для j-го столбца экземпляров в направлении y.
Описанный выше способ могут также применять для изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты, содержащим два печатных изображения, оба печатных изображения которого первоначально имеют определенные отклонения в приводке.
В связи с чем на фиг.7 представлены: на (а) - два печатных изображения 60 и 62, имеющих между собой отклонения 64 в приводке и нанесенных последовательно на основу носителя данных. Посредством воздействия лазерного луча выполняют участок 66 лазерной модификации, перекрывающий оба печатных изображения 60, 62, на участке 68 перекрытия которого с печатными изображениями разрушают печатную краску соответствующих печатных изображений 60 или 62, как изображено на фиг.7(b). Параметры лазера выбирают таким образом, чтобы основа носителя данных за пределами участка перекрытия не изменялась. Тогда образуется переход 70 в приводке, представленный на фиг.7(с). Разумеется этот способ может быть применен также для случая более чем двух печатных изображений. Печатные изображения при этом могут быть нанесены на лицевую и/или обратную сторону.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения отклонения в приводке между печатными изображениями на листе или рулоне и соответствующими лазерными маркировочными метками исключаются благодаря тому, что местоположения печатных изображений или определенных элементов печатных изображений регистрируют посредством датчиков, и лазерные маркировочные метки выполняют в зависимости от зарегистрированных местоположений.
Стандартная процедура представлена на фиг.8 в виде блок-схемы. Реализация способа начинается с позиции 80, где листы вводят в машину. Листы 82, каждый из которых содержит большое число экземпляров носителей данных, обрабатывают при определенной скорости 84 движения листа или полотна. Скорость составляет, например, 10.000 лист/ч, что, в зависимости от компоновки, соответствует скорости движения рулона от 2 до 3,5 м/с. Таких скоростей движения полотна также достигают при обработке материалов в форме полотна. Координаты нанесенных ранее приводных меток или определенных точек печатного изображения отдельных экземпляров регистрируют (номер позиции 86) и передают далее на вычислительный блок 88 для определения положения маркировочных меток. Вычислительный блок 88 управляет лазерным маркировочным устройством 90, подробно описанным далее, которое наносит лазерные маркировочные метки на определенные участки печатного изображения каждого отдельного экземпляра. Наконец, маркированные листы выдают у номера позиции 92.
На фиг.9 схематически представлена сканирующая головка 100 векторного лазерного кодировщика, который снабжает элемент 102 защиты отдельного экземпляра лазерной маркировочной меткой 104. Инфракрасный лазерный луч 106 отклоняют посредством двух подвижных зеркал 108, причем одно из зеркал производит отклонение в направлении х, а другое - в направлении у. Плоская линза 110 фокусирует лазерный луч 106 на элементе 102 защиты, где он выполняет лазерную маркировочную метку описанным выше образом, а также, при необходимости, участок лазерной модификации.
Элемент 102 защиты вместе с основой носителя данных перемещают во время выполнения маркировки с определенной скоростью v. Данную скорость определяют датчики (номер позиции 84 на фиг.8) и передают ее вычислительному устройству 88 (фиг.8) для того, чтобы оно посредством управления перемещением зеркал 108 могло компенсировать скорость движения основы v во время выполнения лазерной маркировочной метки. Рассматриваемый способ нанесения маркировки особенно предпочтительно применяют при бесконтактной маркировке ценных документов, которые обрабатывают с высокой скоростью, как это обычно происходит в типографиях.
На элементы 102 защиты, находящиеся на листе, могут наносить маркировку с использованием матрицы точечно появляющихся лазерных лучей или с использованием лучей повышенного сечения, частично перекрываемых трафаретом. Такие трафареты могут автоматически менять в процессе применения. Если невозможно или нежелательно направлять излучение вдоль направления скорости основы, то можно также наносить метки на движущиеся основы, выбирая короткое время экспозиции. Возможно также управление лучом с использованием многоугольных зеркал.
В зависимости от используемой основы, в качестве источников излучения могут использовать углекислотные (CO2) лазеры, лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd: YAG) или лазеры других типов, излучающие в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного участка спектра, причем часто преимущественно также применяют лазеры на удвоенной или на утроенной частоте. Однако предпочтительно использовать лазерные источники ближней инфракрасной области спектра, так как этот волновой диапазон хорошо соответствует области поглощения используемых основ и печатных красок. В зависимости от назначения размер пятна, образуемого лазерным лучом, можно варьировать от нескольких микрон до нескольких миллиметров, например, посредством изменения расстояния между плоской линзой 110 и основой 102. Предпочтительно диаметр пятна составляет примерно 100 мкм.
Выходная мощность непрерывной генерации обычно используемого лазерного кодировщика находится в диапазоне от нескольких ватт до нескольких сотен ватт. Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd:YAG) могут работать как на лазерных диодах, вырабатывая низкую суммарную выходную мощность при небольших размерах конструкции и высоком качестве излучения, так и на лампах накачки, вырабатывая высокую выходную мощность. Чтобы не уменьшать скорость промышленной линии по производству ценных документов, лазерные маркировочные метки или участки лазерной модификации предпочтительно наносят с использованием быстродействующих гальванометров, которые могут вести луч по основе со скоростью свыше 1000 мм/с, предпочтительно до 4000 мм/с. При таких скоростях только небольшая доля энергии попадает на основу или на элемент 102 защиты на каждом участке, поэтому предпочтительно используют лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом на лампах накачки с выходной мощностью около 100 ватт.
Посредством изменения параметров нанесения, например, изменяя выходную мощность лазера, время экспозиции, размер пятна, скорость нанесения, рабочую моду лазера и т.п., результаты нанесения можно варьировать в широком диапазоне. Таким образом, дополнительно к частичному или полному разрушению или к частичной или полной модификации слоя печатной краски или слоя со специальными эффектами лазером могут быть нанесены другие маркировочные метки, например зачернение на основе носителя данных или тактильно осязаемые метки, имеющие рельефную структуру. Предпочтительно, чтобы высота тактильно осязаемых меток составляла от 30 до 100 мкм.
Маркировку выполняют, например, посредством лазера на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd:YAG), имеющим длину волны основной моды 1064 нм, среднюю выходную мощность 26 Вт и частоту модуляции 8 кГц. Диаметр лазерного луча на основе (размер пятна) составляет примерно 100 мкм, а скорость движения лазерного луча по поверхности основы составляет 250-4000 мм/с.
На фиг.10 представлено лазерное маркировочное устройство 120, которое посредством большого числа лазеров выполняет одновременно на листе 122 лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации. В представленном примере лист 122 имеет шесть столбцов и шесть строк, так что на этом листе располагается 36 отдельных экземпляров 124 банкнот или других носителей данных. Для каждого столбца над печатным листом 122 находится лазерная трубка 126, которая вместе с соединенной с ней сканирующей головкой 128 выполняет на каждом отдельном экземпляре 124, расположенном в этом столбце, лазерную маркировочную метку и участок лазерной модификации согласно данному изобретению. Благодаря такому расположению можно значительно повысить скорость обработки, так как отдельный луч лазера не нужно перемещать по всему печатному листу, но воздействие производят только лишь на одну область сканирования, ограниченную столбцами на печатном листе. Нанесение надписей на отдельных экземплярах осуществляют, как описано применительно к фиг.9, за счет отклонения лазерного излучения зеркалами, расположенными в сканирующих головках 128.
Пример реализации, в котором регистрируют положение печатных изображений на отдельных экземплярах, будет пояснен далее со ссылками на фиг.11. В приведенном ниже описании координата у описывает положение вдоль направления столбцов отдельных экземпляров, а координата х - вдоль направления строк.
Как представлено на фиг.11, для каждого столбца отдельных экземпляров 132, снабженных печатными изображениями 134, подлежащими маркировке, на листе 130 напечатана соответствующая приводная линия 136. Датчик печатной или контрастной маркировки регистрирует приводную линию 136 перед нанесением лазерной маркировочной метки и соответствующим образом задает координату маркировки у. Приводная линия 136 нанесена в том же самом процессе печати вместе с изображением, с которым должна быть согласована лазерная маркировка, так что она связана с теми же самыми отклонениями в приводке, что и печатные изображения 134, принадлежащие строке экземпляров. Если длина печатных листов в направлении столбцов изменилась, например, в результате сушки или раскатки, то это может быть учтено и скомпенсировано посредством регистрации положения приводных линий 136 для соответствующих связанных с ними печатных изображений 134.
При этом для каждого отдельного экземпляра может быть напечатана соответствующая связанная с ней приводная линия. Приводные линии могут регистрировать и анализировать отдельно для каждого столбца экземпляров, что позволяет достигать высокой точности при неравномерном изменении расстояний вдоль координаты у поперек направления строк х, например, вследствие неравномерного высыхания или трапецеидальной раскатки.
Вместо приводных линий для регистрации могут быть также использованы опознавательные точки, имеющиеся на печатном изображении носителя данных. В этом случае отдельные экземпляры могут быть размещены более рационально с целью экономии места на листе.
На фиг.12 представлен лист 140, на котором для каждого отдельного экземпляра 142 напечатан соответствующий связанный с ним приводной крест 146. Это позволяет дополнительно к координате у определять положение печатных изображений 144 в направлении строк х. Для того чтобы здесь также можно было использовать датчики контрастной маркировки, можно направлять сканирующий луч с помощью, например, многоугольного колеса перпендикулярно направлению движения листа, причем выбирают, по возможности, кратчайшую в поперечном направлении траекторию, чтобы избежать неточностей.
Сканирование как в направлении х, так и в направлении у, может быть реализовано посредством датчиков изображения, например, с помощью дающих изображение ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS) сканирующих камер со строчной разверткой. Частота сканирования таких датчиков должна быть достаточно высокой для того, чтобы иметь возможность регистрировать каждый отдельный экземпляр, несмотря на высокую скорость движения полотна. Для регистрации приводного креста 146 или опознавательных точек печатных изображений 144 предпочтительно регистрируют одну строку на один столбец экземпляров, что представлено сканирующей камерой 150 со строчной разверткой, изображенной на фиг.12 пунктирной линией.
Считанные параметры отдельной строки могут быть обработаны либо сразу, либо в ходе одного рабочего цикла, длительность которого определяется измеренной скоростью листов, при этом результаты измерений соединяют в общее изображение и затем анализируют. Анализ выполняют с помощью специальных аппаратных и/или программных средств, причем для этой цели подходят, в частности, цифровые процессоры обработки сигналов и компоненты на программируемой матрице логических элементов (PGA). Вследствие требуемого малого времени экспозиции рекомендуется использовать очень яркое и правильно подобранное освещение, как например, лампы-вспышки, которые включаются синхронно с поступлением изображения.
Вместо сканирующей камеры 150 со строчной разверткой могут также использовать камеры с кадровой разверткой, считывающие двумерную информацию. Таким образом, могут регистрировать печатное изображение целиком. Для достижения высокого разрешения, а значит и высокой точности приводки, в этом случае также рекомендуется применять одну камеру с кадровой разверткой на один столбец экземпляров. В частности, здесь могут быть использованы КМОП (CMOS) камеры, поскольку они реализуют сканирование с высокой частотой и с высоким разрешением и поддерживают в то же время высокую скорость обработки сигнала. В противном случае к обработке сигнала и освещению должны быть применены указанные выше критерии.
Так как камеры с кадровой разверткой регистрируют печатное изображение целиком, то при этом можно регистрировать и использовать для определения местоположения меньшее количество опознавательных точек. В этом случае последующую обработку данных реализовать проще. Кроме того, регистрированные изображения могут быть использованы для контроля качества выполненной ранее печати.
В тех вариантах, когда датчики изображения применяют для определения положения, они также могут дополнительно считывать данные, содержащиеся на печатном изображении, и на основании этих данных задавать целиком или частично информационное содержание лазерной маркировочной метки.
Например, камера может считывать с печатного изображения цифровую последовательность, нанесенную посредством типографской печати, и полученные данные могут быть использованы для образования соответствующего матричного кода, имеющего аналогичное информационное содержание, и выполнения его в виде лазерной маркировочной метки на печатном изображении этого отдельного экземпляра. Информационное содержание лазерной маркировочной метки может также быть лишь результатом обработки считанного информационного содержания и, например, представлять собой контрольную цифру для считанной нумерации или повторение части считанной нумерации.
1. Носитель данных, в частности ценный документ, например банкнота, удостоверение личности и подобные им, снабженный элементом защиты, содержащим печатное изображение и лазерную маркировочную метку, перекрывающую, по меньшей мере, частично печатное изображение, причем между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой имеются определенные отклонения в приводке, при которых лазерная маркировочная метка расположена не точно вдоль границы печатного изображения, отличающийся тем, что элемент защиты дополнительно к лазерной маркировочной метке содержит участок, печатная краска которого модифицирована лазерным излучением, перекрывающий, по меньшей мере, частично печатное изображение и находящийся в приводке с лазерной маркировочной меткой, на участке перекрытия которого с печатным изображением визуальный образ печатного изображения модифицирован посредством воздействия лазерного излучения.
2. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что модифицированный лазерным излучением участок изображения образует контур предварительно заданной ширины, окружающий границы печатного изображения.
3. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что характерный размер модифицированного лазерным излучением участка изображения, в частности предварительно заданная ширина окружающего контура, соответствует величине отклонения в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой.
4. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что печатное изображение нанесено способом трафаретной печати, офсетной печати или высокой печати.
5. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что печатное изображение представляет собой слой со специальными эффектами.
6. Носитель данных по п.5, отличающийся тем, что слой со специальными эффектами содержит металл, металлическую печатную краску или краску, содержащую пигменты интерференционного слоя.
7. Носитель данных по п.5, отличающийся тем, что слой со специальными эффектами имеет бронзовую, медную, серебряную или золотую окраску.
8. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что печатное изображение выполнено в форме овала или круга, в частности, в виде подобия монеты.
9. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что печатное изображение образует узор, в частности узор из линий, например гильоширный узор.
10. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что лазерная маркировочная метка выполнена в форме узоров, символов или кодов.
11. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что на участке перекрытия лазерной маркировочной метки и печатного изображения визуальный образ печатного изображения модифицирован посредством воздействия лазерного излучения.
12. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере на одном из участков перекрытия лазерной маркировочной метки и модифицированного лазерным излучением участка изображения с печатным изображением печатная краска печатного изображения частично или полностью разрушена в результате воздействия лазерного излучения.
13. Носитель данных по п.12, отличающийся тем, что печатное изображение на по меньшей мере одном из участков перекрытия содержит участки осветления или обесцвечивания.
14. Носитель данных по п.12, отличающийся тем, что оптические свойства печатного изображения на по меньшей мере одном из участков перекрытия изменены необратимым образом.
15. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что носитель данных за пределами участка перекрытия модифицированного лазерным излучением участка изображения и печатного изображения визуально не изменен.
16. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что носитель данных за пределами участка перекрытия модифицированного лазерным излучением участка изображения и печатного изображения содержит тактильно осязаемую маркировочную метку, имеющую рельефную структуру.
17. Носитель данных по п.1, отличающийся тем, что под печатным изображением имеется слой печатной краски, в частности слой краски, обладающей признаком защиты, который в результате воздействия лазерного излучения на по меньшей мере одном из участков перекрытия обнажается, активируется или деактивируется.
18. Способ изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты, в котором а) печатное изображение наносят на основу носителя данных,
b) посредством воздействия лазерного излучения выполняют лазерную маркировочную метку, перекрывающую, по меньшей мере, частично печатное изображение, причем между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой имеются определенные отклонения в приводке, при которых лазерная маркировочная метка расположена не точно вдоль границы печатного изображения и
c) дополнительно к лазерной маркировочной метке посредством воздействия лазерного излучения выполняют модификацию печатной краски участка печатного изображения, находящегося в приводке с лазерной маркировочной меткой и перекрывающий, по меньшей мере, частично печатное изображение, на участке перекрытия которого с печатным изображением визуальный образ печатного изображения претерпевает модификацию.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что модифицированный лазерным излучением участок изображения выполняют в форме окружающего контура предварительно заданной ширины вдоль границ печатного изображения.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что лазерную маркировочную метку на шаге b) выполняют с определенными отклонениями в приводке между печатным изображением и лазерной маркировочной меткой, а модифицированный лазерным излучением участок изображения на шаге с) выполняют характерного размера, соответствующего величине отклонения в приводке, в частности, с предварительно определенной шириной окружающего контура, соответствующей величине отклонения в приводке.
21. Способ по п.18, отличающийся тем, что печатное изображение наносят способом трафаретной печати, офсетной печати или высокой печати.
22. Способ по п.18, отличающийся тем, что лазерную маркировочную метку и модифицированный лазерным излучением участок изображения выполняют в течение одной операции одним и тем же устройством лазерной маркировки.
23. Способ по п.18, отличающийся тем, что лазерная маркировочная метка и/или модифицированный лазерным излучением участок печатного изображения выполняют при переменных параметрах лазерного луча, изменяя фокусировку лазерного луча, а также выходную мощность.
24. Способ по п.18, отличающийся тем, что сначала выполняют модифицированный лазерным излучением участок изображения, а затем лазерную маркировочную метку формируют, по меньшей мере, частично на участке лазерной модификации.
25. Способ по п.18, отличающийся тем, что лазерную маркировочную метку и модифицированный лазерным излучением участок изображения выполняют для большого числа отдельных экземпляров носителей данных, находящихся на листе или рулоне.
26. Способ по п.18, отличающийся тем, что для выполнения лазерной маркировочной метки и/или модифицированного лазерным излучением участка изображения используют инфракрасный лазер, излучающий в волновом диапазоне от 0,8 до 3 мкм, в частности лазер на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd:YAC).
27. Способ по п.18, отличающийся тем, что при выполнении маркировки луч лазера перемещают относительно материала носителя данных со скоростью более 1000 мм/с, предпочтительно более 2000 мм/с, особенно предпочтительно со скоростью около 4000 мм/с или выше.
28. Способ изготовления носителя данных, снабженного элементом защиты, в котором
а) первое печатное изображение наносят на основу носителя данных,
b) на основу носителя данных наносят второе печатное изображение, причем эти два печатных изображения имеют определенные отклонения в приводке, при которых одно расположено не точно вдоль другого, и
c) посредством воздействия лазерного излучения модифицируют участок печатного изображения, перекрывающий, по меньшей мере, частично оба печатных изображения, и на участке перекрытия которого с печатными изображениями визуальный образ каждого печатного изображения претерпевает модификацию, причем модифицированный указанным излучением участок соответствует по форме и размерам величине отклонения в приводке.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что для выполнения лазерной маркировочной метки и/или модифицированного лазерным излучением участка изображения используют инфракрасный лазер, излучающий в волновом диапазоне от 0,8 до 3 мкм, в частности лазер на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd:YAG).
30. Способ по п.28, отличающийся тем, что при выполнении маркировки луч лазера перемещают относительно материала носителя данных со скоростью более 1000 мм/с, предпочтительно более 2000 мм/с, особенно предпочтительно со скоростью около 4000 мм/с или выше.
