СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ МЕТОК НА ЗАЩИТНЫХ ДОКУМЕНТАХ
METHOD AND DEVICE TO PRODUCE IDENTIFICATION MARKS ON PROTECTED DOCUMENTS

Изобретение относится к способам и устройствам, предназначенным для обеспечения защитных документов с приемлемыми данными, причем каждый защитный документ имеет персонализированную идентификационную метку, представляющую улучшенную защиту против копирования и фальсификации.
Термин "защитный документ" обозначает здесь главным образом банкноты, но также обозначает документы любых видов, имеющих или поддерживающих финансовую ценность, такие как акцизы или отметки об уплате налогов, почтовые марки, чеки, лотерейные билеты, документы, подтверждающие правовой титул, акции, боны и другие не являющиеся носителями банкнот документы, паспорта и другие виды идентификационных документов, кредитные и другие виды платежных карт, наклеенные на продукцию этикетки, сертификаты происхождения и тому подобное. Термин "идентификационная метка" обозначает здесь любой знак, считываемый невооруженным глазом или специальной машиной, характеристики которого могут быть сохранены в файле и изменены так, что каждый защитный документ может, таким образом, быть отличен от любого другого защитного документа того же самого типа. Идентификационные метки включают, например, но не ограничиваются этим, серийные номера, штрих-коды, геометрические последовательности, перфорации, магнитно кодированные зоны и тому подобное. Термин "подложка" обозначает главным образом бумагу или синтетические полимерные материалы и слоистые структуры, включающие синтетические или металлические пленки в виде листа или полотна.
В частности, настоящее изобретение относится к способам и устройствам, объединяющим печатную машину и лазерную маркирующую станцию.
В области печатания защитных документов хорошо известно выполнение аутентифицирующих меток непосредственным лазерным излучением от источника лазерного света на подложку для формирования аутентифицирующих меток. Пример такого способа описан в US 4,740,269 (Berger et al.): метки формируются локальным выжиганием или испарением материала с бумажного листа или полотна посредством лазерной маркирующей станции, содержащей управляемое компьютером поворотное зеркальное устройство, которое позволяет регулируемым отражением лазерного излучения формировать любую требуемую картину.
US 4,579,754 (Maurer et al.) раскрывает способ формирования информации на идентификационной карточке посредством лазера ИК-излучения, путем обеспечения пленочного слоя, являющегося прозрачным для видимого света, но преобразуемого ИК-излучением на отпечатанном слое подложке, и экспонирование преобразуемого слоя в импульсном лазерном луче, таким образом производя локальные преобразования, такие как обесцвечивания, образование микропузырьков, испарение и тому подобное в зоне пленки, при этом по существу не воздействуя на любой другой слой карточки. Указанная информация имеет вид локальных изменений оптических свойств в обработанных зонах. Природа трансформации в маркируемых областях на микроскопическом уровне может быть легко проверяемой, делая фальсификацию трудной.
Методы лазерного маркирования имеют высокую гибкость и можно осуществлять маркирование с очень высоким разрешением. Разработанное заявителем лазерное маркирующее устройство содержит источники лазерного излучения, узлы маркировочных головок, кожухи и системы отвода газов. Это устройство интегрировано в машины высокой печати KBA-GIORI для маркировки ИК поглощающего материала, отпечатанного на подложке, или оптически изменяемые устройства (OVD), нанесенные на подложку, между тем как оставляя эту подложку по существу неизменной, в процессе последнего этапа изготовления защитных документов.
Способ глубокой печати долго был фаворитом в индустрии печатания банкнот. В способе глубокой печати, гравированная металлическая печатная форма покрывается краской. Наружная поверхность каждой формы затем вытирается дочиста, позволяя краске оставаться в насечках, т.е. в канавках рисунков и букв формы. Каждый лист затем прижимается под сильным давлением к мелко углубленным канавкам печатной формы для принятия краски. Отпечатанная поверхность банкнот является, таким образом, слегка приподнятой, в то время как обратная сторона является слегка углубленной так, что печатный оттиск является трехмерным. Уникальное ощущение при соприкосновении с банкнотами, изготовленными способом глубокой печати, является одним из наиболее важных очевидных защитных признаков в индустрии печатания банкнот.
Оборудование глубокой печати само по себе, как известно в уровне техники, не может обеспечить переменные (изменяемые) идентификационные метки. Таким образом, по-видимому, желательно комбинировать преимущества технологии глубокой печати с технологией переменного маркирования, т.е. с технологией лазерного маркирования с высоким разрешением.
Конкретно, настоящее изобретение относится к объединению лазерного маркирующего устройства с машиной глубокой печати для печатания защитных документов, содержащей формный цилиндр с по меньшей мере одной гравированной печатной формой, печатный цилиндр, вытирающее устройство и красочную систему. Такая красочная система может содержать цилиндр-коллектор краски, взаимодействующий с упомянутой печатной формой, множество цилиндров-селекторов краски, размещенных один позади другого вокруг части окружности цилиндра-коллектора краски, при этом красочные системы связаны с каждым цилиндром-селектором краски. Красочные системы данного типа раскрыты в патентах заявителя EP 0406157 и EP 0873866.
Стандартные краски для глубокой печати не могут быть маркированы лазером. Однако в краски глубокой печати могут быть добавлены поглощающие инфракрасное излучение пигменты, таким образом, обеспечивая ИК защитные краски. ИК защитные краски поглощают ИК световые волны за пределами видимого спектра, находящегося между 750 и 1150 нм. Такие ИК-краски часто используются в глубокой печати в качестве машиночитаемых признаков и обеспечивают скрытый идентификационный признак.
Так, уже предлагалось использовать отпечатки, выполненные посредством ИК защитных красок в качестве трансформируемого слоя, который должен подвергаться воздействию ИК лазерного луча лазерной маркировочной станции. В качестве подготовительного этапа, отпечатанный слой ИК защитной краски наносится на бумажную или полимерную подложку. Отпечаток должен быть предпочтительно высушен, перед тем как он подвергается воздействию лазерной маркировочной станции. Этот слой, содержащий материалы, реагирующие на лазерный луч, затем подвергается абляции локально во время процесса маркировки, т.е. удаляется плавлением или мгновенным испарением под действием интенсивного нагревательного потока в течение очень короткого промежутка времени на небольшой поверхности, затрагиваемой лазерным пятном. Процесс маркировки зависит от пиковой мощности и продолжительности лазерного импульса; при более продолжительном времени взаимодействия, более высоким является нагревательный поток, передаваемый материалу. Находящаяся снизу подложка, любая - бумажная или полимерная, на самом большом пространстве не должна быть обожжена лазерным лучом. Таким образом, все эти параметры должны тщательно выбираться и устанавливаться для достижения требуемого корректного результата.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение другого способа, объединяющего глубокую печать и лазерную маркировку, предлагающего расширенную способность реализации.
Согласно первому аспекту, объектом изобретения в его самом широком смысле является усовершенствованный способ печати, в котором печатная форма или цилиндр, несущий влажную краску на своей поверхности в пределах предварительно заданной области, передает упомянутую краску на лист или полотно, посредством чего отпечатывая соответствующую область упомянутого листа или полотна, при этом усовершенствование заключается в направлении лазерного луча от лазерного маркирующего устройства на упомянутую предварительно заданную область покрытой влажной краской поверхности упомянутой формы или цилиндра, непосредственно перед тем, как упомянутая область формы или цилиндра контактирует с упомянутым листом или полотном, при этом параметры лазерного излучения выбирают и устанавливают так, чтобы испарять влажную краску вдоль траектории, определяющей идентификационную метку так, что отпечатанный лист или полотно остается свободным от краски в пределах соответствующей зоны листа или полотна вдоль упомянутой траектории.
Конкретнее, объектом настоящего изобретения является способ для обеспечения идентификационных меток на защитных документах, отпечатанных посредством способа глубокой печати, при котором форма глубокой печати покрывается краской, затем поверхность упомянутой формы дочиста вытирается, позволяя краске оставаться в насечках формы, таким образом, предварительно заданная область упомянутой пластины становится окрашенной в соответствии с рисунком глубокой печати, при этом после того или перед тем, как печатная форма приходит в контакт с подложкой, подлежащей отпечатыванию, лазерный луч от лазерного маркирующего устройства направляется на упомянутую предварительно заданную область упомянутой печатной формы и лазерное пятно перемещается вдоль траектории идентификационной метки, причем параметры упомянутого лазерного луча выбираются и устанавливаются так, чтобы испарять краску, присутствующую в упомянутых насечках вдоль упомянутой траектории.
Согласно изобретению лазерный луч устанавливается на некоторый уровень интенсивности таким образом, чтобы испарять только влажную краску, не вступая в реакцию с материалом печатной формы или цилиндра, т.е. не повреждать хромированную форму, в случае способа глубокой печати.
Специалист в данной области понимает, что намного проще установить соответствующий уровень интенсивности лазерного луча, который полностью испаряет влажную краску, без какого-либо повреждения функционирующей в качестве приемника металлической подложки формы, чем регулировать уровень интенсивности с тем, чтобы испарять отпечатанные твердые красочные пигменты по существу без повреждения глубоко проникающих целлюлозных волокон бумажной подложки или белого непрозрачного слоя полимерной подложки.
Поскольку лазерный луч не направляется на бумажную или полимерную подложку, чувствительность подложки к лазерному лучу не учитывается. Таким образом, может обрабатываться более широкий ряд подложек.
Компонентом краски, поглощающим световую энергию, т.е. ИК поглощающий компонент, в случае если лазер представляет собой лазер испускающий ИК-излучение, может быть пигментом, однако может также быть иной компонент, например, растворимый компонент. Лазер или лазеры маркирующего устройства могут выбираться среди лазеров ИК-излучения, лазеров, излучающих видимый свет, и лазеров УФ-излучения. Таким образом, способ согласно изобретению может использоваться с более широким рядом красок, чем в способах лазерного маркирования согласно известному уровню техники. Кроме того, предусматривается применение способа согласно изобретению к различным лакам, полимерным проводимым материалам и тому подобное, поскольку они вступают во взаимодействие с соответствующим лазерным светом и могут обрабатываться в печатной машине.
Разработанный способ предлагает новый вид идентификационной метки, на микроскопическом уровне: в то время как известные идентификационные метки, выполненные посредством лазерных маркирующих станций, проявляются в виде "прожигаемых следов" или других следов фотохимических реакций, как было упомянуто выше, идентификационные метки, обеспечиваемые настоящим изобретением, проявляются только в виде не запечатанных траекторий в пределах отпечатанной области.
Согласно второму аспекту, объектом изобретения в его самом широком смысле является усовершенствованная печатная машина, в которой печатная форма или цилиндр, несущие влажную краску на своей поверхности в пределах предварительно заданной области, передают упомянутую краску на лист или полотно, тем самым отпечатывая соответствующую область упомянутого листа или полотна, при этом усовершенствование заключается в лазерном маркирующем устройстве, направляющем лазерный луч на упомянутую форму или цилиндр при локализации упомянутого лазерного маркирующего устройства, выбранной так, чтобы упомянутый лазерный луч попадал в упомянутую предварительно заданную область формы или цилиндра перед тем, как упомянутая область формы или цилиндра контактирует с упомянутым листом или полотном, при этом параметры лазерного излучения выбираются и устанавливаются таким образом, чтобы испарять влажную краску вдоль траектории, определяющей идентификационную метку так, что отпечатанный лист или полотно остается свободным от краски в пределах соответствующей области листа или полотна вдоль упомянутой траектории.
Еще одним объектом настоящего изобретения является машина глубокой печати вышеупомянутого типа для печатания защитных документов, содержащая лазерное маркирующее устройство, обращенное к формному цилиндру и расположенной позади по ходу от упомянутого вытирающего устройства и впереди по ходу от зоны контакта между упомянутым формным цилиндром и упомянутым печатным цилиндром.
Машина глубокой печати согласно изобретению может быть листовой машиной глубокой печати.
Машина глубокой печати согласно изобретению может быть рулонной машиной глубокой печати.
Печатная форма машины может содержать область, перемещающуюся в переднюю часть лазерного маркирующего устройства, гравированную с множеством дискретных точек или ячеек. Эти ячейки могут быть расположены непрерывными рядами и колонками.
Предпочтительно упомянутое лазерное маркирующее устройство содержит ряд лазерных маркирующих головок, причем количество головок равно количеству колонок защитных документов, отпечатываемых на листе или полотне.
Дополнительные особенности и преимущества способа и устройства по изобретению будут очевидными для специалиста в данной области из следующего описания предпочтительного варианта осуществления, с сопроводительными чертежами, на которых:
Фиг.1 - схематический продольный разрез листовой машины глубокой печати.
Фиг.2a и 2b - увеличенный схематический вид участка области печатной формы, гравированной с совокупностью непрерывных ячеек.
Фиг.3 - схематический вид, иллюстрирующий интегрирование маркирующих головок и лазерных источников в печатную машину.
Фиг.4 показывает идентификационную метку.
Изображенная на Фиг.1 машина содержит печатный цилиндр 3, взаимодействующий с формным цилиндром 4, причем оба цилиндра имеют одинаковый диаметр, и цилиндр-коллектор 5 краски, контактирующий с формным цилиндром 4. Отношение между диаметром цилиндра-коллектора 5 краски и диаметром формного цилиндра 4 равно 2/3. Формный цилиндр 4 оснащен несколькими гравированными печатными формами 6, которые равномерно распределены по его периферии. В данном случае, формный цилиндр несет три печатные формы 6. Поэтому печатный цилиндр 3 несет три офсетных полотна, а цилиндр-коллектор 5 краски имеет два офсетных полотна. Вдоль части периферии цилиндра-коллектора 5 краски, который имеет эластичную поверхность, закреплены три цилиндра-селектора 7a-7c краски, каждый связан с красочным аппаратом 8a-8c, краска которого соответствует цилиндру-коллектору краски. Диаметр цилиндров-селекторов краски равен 1/3 диаметра формного цилиндра. Четвертый цилиндр-селектор краски 7d с красочным аппаратом 8d покрывает краской непосредственно формный цилиндр 4.
Цилиндры-селекторы 7a-7d краски имеют поверхность, выполненную из твердого материала, и каждый цилиндр-селектор имеет области в рельефе, контуры которых соответствуют поверхностям, отпечатываемым соответствующим цветом. Это является случаем, когда твердая поверхность рельефов цилиндров-селекторов взаимодействует с эластичной поверхностью цилиндра-коллектора. Направление вращения различных цилиндров на чертеже показывается изогнутыми стрелками. Термины "впереди по ходу" и "позади по ходу", при использовании здесь, имеют отсылку к этим стрелкам.
Вытирающее устройство 10 также предусмотрено на периферии формного цилиндра 4 и расположено после цилиндра-коллектора 5 краски в направлении вращения; этот цилиндр очищает поверхность гравированных форм на расстоянии гравированных насечек и инжектирует краску в упомянутые насечки.
Бумага в виде листов подается в машину листоподающим устройством 1 и передаточным цилиндром 2, который передает листы к печатному цилиндру 3. Бумага, удерживаемая на цилиндре захватами, проходит между этим цилиндром и формным цилиндром 4, где она отпечатывается. Затем она транспортируется другим передаточным цилиндром 11 в транспортирующее устройство 12.
Лазерная маркирующая станция интегрирована в печатную машину. Она содержит некоторое количество лазерных источников 16 и некоторое количество маркирующих головок 15, при этом упомянутое количество равно количеству колонок защитных документов листа или полотна. В данной заявке, каждый лазерный источник представляет собой лазер на алюмо-иттриевом гранате кристаллического типа, испускающий ИК-излучение, с диодной накачкой и системами воздушного охлаждения. Продолжительность лазерного импульса составляет порядка 100 нс для лазера с переключателем добротности. Преимуществом ИК-лазера является то, что свет может передаваться через оптические волокна 17, позволяя установить лазерные источники снаружи машины на некотором расстоянии от каждого из узлов маркировочной головки, которые непосредственно расположены в передней части формного цилиндра 4, позади по ходу от вытирающего устройства 10, как показано схематически на Фиг.1.
Каждый подузел маркировочной головки содержит двухосевую систему гальванометра, состоящую из двух подвижных зеркал, которые точно управляются компьютером 18, чтобы позволить лазерному лучу маркировать банкноты с очень высокой скоростью. Тэта (theta) линза фокусирует лазерный луч на маркировочную область. Обычный размер диаметра лазерного пятна находится в пределах диапазона 200-300 мкм. Типом маркируемых данных могут быть буквенно-цифровые знаки всех типов шрифтов, иероглифические знаки, 2D коды, виньетки, логотипы, гильоширные узоры или данные из удаленных баз данных. Скорость маркировки зависит в большой степени от типа данных, а также шага между маркировочными операциями.
Фиг.3 показывает схематический вид всех компонентов, установленных на и рядом с машиной. Кодирующее устройство 19 и фотоэлемент 20 позволяют синхронизировать движение печатной формы 6 с маркировочной операцией. На Фиг.3 изогнутая печатная форма схематически показана как прямоугольник, гравированный для печатания 9×5 защитных документов. Рабочее расстояние между линзой каждой маркировочной головки и печатной формой находится в интервале 20 см. Совокупность подузлов маркирующих головок установлена на раме. Вся рама может быть легко удалена с целью обслуживания. Кроме того, система извлечения лазерных газов (не показана на чертеже) размещена под маркирующими головками для удаления подверженных абляции капель и газов. Нагнетающие насосы с приспособленными фильтрами используются для генерирования сниженного давления, требуемого для поддержания вращения цилиндров, свободного от частиц газов и пыли. Заявленная система гарантирует, что загрязнения не выбрасываются в рабочее пространство.
Фиг.4 показывает увеличение отпечатанного посредством глубокой печати участка защитного документа с идентификационной меткой согласно настоящему изобретению, производящего впечатление, как не отпечатанный рисунок. Переменная метка согласно изобретению может быть наложенной в пределах существующего не переменного рисунка глубокой печати (портрет, фон и подобное) путем абляции влажной краски в пределах предварительно заданных участков существующих бороздок печатной формы глубокой печати.
Аблативный процесс является чрезвычайно быстрым, промежуток времени между абляцией и вхождением в контакт с бумажным листом является также очень коротким, и поскольку краска глубокой печати является не очень жидкой, то краска, окружающая облученные области формной пластины, самопроизвольно не течет в освобожденные участки. Тем не менее, можно полагать, что при воздействии давления на этапе глубокой печати, некоторая краска может распространяться в сторону и смазывать метку. Однако стоит заметить, что если лазерное пятно пересекает окрашенную гравированную линию, краска может распространяться таким образом в освобожденный участок насечки только с двух противолежащих сторон вдоль насечки, но не со всех сторон. Даже этот случай может быть предотвращен обеспечением мелких участков вдоль насечек. Если лазерное пятно следует вдоль траектории гравированных красочных линий или пересекает гравированную точку, насечка является полностью освобожденной и краска из соседних насечек не может перетекать в освобожденную насечку. Таким образом, данный вид идентификационной метки показывает хорошо определенный контур.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения согласно Фиг.2a и 2b, участок печатной формы, который должен нести идентификационную метку, гравирован областью дискретных ячеек 21, например, прямоугольной матрицей, расположенной в n рядов и p колонок. Так, гравирование может быть реализовано известными способами, однако предпочтительно выполняется согласно способу, раскрытому в находящейся одновременно на рассмотрении Международной публикации заявителя WO 03/103962, содержание которой включается в настоящее описание в качестве ссылки. Таким образом, матрица из n × p ячеек состоит из исходного материала изображения из n × p пикселей, полученного после нанесения краски, вытирания и освобождения абляцией выбранных ячеек 22 и, наконец, глубокой печати. Это изображение является идентификационной меткой, полученной посредством способа. Как можно видеть из Фиг.2a и 2b, возможно также печатание красочных знаков, окруженных неокрашенным фоном, в качестве неокрашенных знаков на окрашенном фоне.
Настоящее изобретение не является всего лишь дополнением обычной идентификационной метки на защитном документе, уже отпечатанном способом глубокой печати, посредством лазерной маркирующей станции, позади по ходу от печатной машины, но впервые предлагает настоящую переменную систему глубокой печати.
Хотя изобретение было описано применительно к глубокой печати, оно, разумеется, может быть применено в других способах печати, таких как, например, офсетная печать, флексографская печать или шелкотрафаретная печать, посредством направления лазерного луча на поверхность печатной формы или формного цилиндра, несущего влажную краску.