VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM EINBRINGEN EINES SICHERHEITSMERKMALS IN EIN WERT- ODER SICHERHEITSDOKUMENT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines Sicherheitsmerkmals in ein Wert- oder Sicherheitsdokument, wobei das Wert- oder Sicherheitsdokument einen Dokumentenkörper mit mindestens einer thermoplastischen Oberflächenschicht umfasst. In die thermoplastische Oberflächenschicht wird eine Reliefstruktur mittels eines Prägestempels eingebracht, der in einer Sonotrode ausgebildet ist. Die Sonotrode ist mit einer Schallquelle gekoppelt, so dass die thermoplastische Oberflächenschicht während eines Einkoppelns von Schall durch die Sonotrode verformt wird.

Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung

[0002] Wert- und/oder Sicherheitsdokumente sind Dokumente, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, welches ein Nachahmen, Verfälschen oder Duplizieren erschweren oder unmöglich machen soll. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen bekannt, die hierfür eingesetzt werden. Ein Teil der Sicherheitsmerkmale sind als Reliefstrukturierung einer Oberfläche des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments ausgebildet. Andere Sicherheitsmerkmale umfassen eine reliefartige Oberflächenstrukturierung und bilden gemeinsam mit weiteren in das Dokument eingebrachten Merkmalen ein Sicherheitsmerkmal aus.

[0003] Wert- und/oder Sicherheitsdokumente umfassen beispielsweise Ausweiskarten, Reisepasskarten, Kreditkarten, Bankkarten, Barauszahlungskarten, Kundenkarten, Visa, Führerscheine, Aufenthaltstitel, Karten für Trust-Center, Kraftfahrzeugscheine und dergleichen, Postwertzeichen, Banknoten, Etiketten zum Kennzeichnen von Waren usw. Eine Reihe von diesen Sicherheitsdokumenten wird so hergestellt, dass diese eine thermoplastische Oberflächenschicht aufweisen, in die eine reliefartige Strukturierung eingebracht werden kann.

[0004] Um eine Fälschungssicherheit der Wert- oder Sicherheitsdokumente zu erhöhen, ist es üblich, eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen in ein Wert- oder Sicherheitsdokument einzubringen. Die einzelnen Sicherheitsmerkmale müssen daher vorzugsweise kostengünstig herzustellen bzw. einzuarbeiten sein.

[0005] Moderne Wert- oder Sicherheitsdokumente umfassen in der Regel einen Dokumentenkörper, der mindestens eine thermoplastische Oberflächenschicht umfasst. Häufig ist der Dokumentenkörper vollständig oder nahezu vollständig aus thermoplastischen Kunststoffmaterialien hergestellt. Diese werden beispielsweise in Form von Kunststofffolien bereitgestellt, individuell bedruckt oder mit anderen Sicherheitsmerkmalen versehen, in einem Schichtenstapel zusammengetragen und anschließend unter Anwendung von Wärme und Druck zu dem Dokumentenkörper laminiert. Bei diesem Laminationsschritt ist es möglich, strukturierte Laminationsbleche zu verwenden, die an eine obere Substratschicht anliegen. Wenn die thermoplastischen Substratschichten erwärmt werden, um sich miteinander zu verbinden, wird die Strukturierung des Laminationsblechs in die äußere Oberfläche der obersten Substratschicht und gegebenenfalls darunter liegender Substratschichten eingeprägt.

[0006] Solche Laminationsbleche, die eine Negativform der gewünschten Reliefstruktur aufweisen, die in das Wert- oder Sicherheitsdokument eingearbeitet wird, sind nur unter einem erheblichen Kostenaufwand herzustellen. Ferner unterliegen diese einem hohen Verschleiß. Insbesondere bei einer Herstellung von Kleinserien von Wert- oder Sicherheitsdokumenten sind die Kosten für eine einzuarbeitende Reliefstruktur häufig nicht vertretbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Reliefstruktur eine speziell an die Serie angepasste Strukturierung aufweist, um diese Wert- oder Sicherheitsdokumente gegenüber anderen zu individualisieren. Individualisierungen oder gar Personalisierungen, d.h. ein Einbringen von Merkmalen, die eine Person charakterisieren, der das Wert- oder Sicherheitsdokument zugeordnet ist, von einzelnen Wert- oder Sicherheitsdokumenten sind mit den Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zu vertretbaren Kosten unmöglich.

[0007] Aus der EP 1 629 994 A2 sind Prägebleche mit dreidimensionaler Struktur zur Herstellung von Dokumenten mittels Heiß-Kalt-Laminierpressen bekannt. Aus der EP 0 843 281 A2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenstrukturen, wie beispielsweise Linsenstrukturen, auf einem Datenträger bekannt. Die beschriebenen Vorrichtungen sind ausgebildet, um Verwölbungen des Datenträgers am Rand des Prägewerkzeugs zu vermeiden. Ferner wird ein Verfahren angegeben, um nachträglich solche Verwölbungen, sofern diese beim Einprägen aufgetreten sind, zu beseitigen. Als Prägestempel sind mit einer Ultraschallquelle verbundene Sonotroden beschrieben.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ein Einbringen eines Oberflächenreliefs in ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument auf einfache Weise und vorzugsweise individualisierend möglich ist.

[0009] Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patenanspruchs 4 erfindungsgemäß gelöst. Insbesondere wird ein Verfahren zum Einbringen eines Sicherheitsmerkmals in ein Wert- oder Sicherheitsdokument vorgeschlagen, wobei das Wert- oder Sicherheitsdokument ein Dokumentenkörper mit mindestens einer thermoplastischen Oberflächenschicht umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Dokumentenkörpers; Bereitstellen und/oder Erstellen einer strukturierten Sonotrode, die mit einer Schallquelle gekoppelt ist oder wird; Anordnen des Dokumentenkörpers relativ zu der Sonotrode; in Kontakt bringen der Sonotrode und der Oberflächenschicht des Dokumentenkörpers und zeitgleiches Einkoppeln von Schallwellen über die Sonotrode in das Wert- oder Sicherheitsdokument, so dass sich eine Reliefstruktur in der Oberflächenschicht ausbildet. Hierbei ist vorgesehen, dass die Sonotrode mit einer Strukturierung bereitgestellt wird und/oder hergestellt wird, die eine Solleindringebene aufweist, und die Sonotrode so strukturiert ist, dass aus der Solleindringebene vorspringende Bereiche und in die Solleindringebene hineinragende vertiefte Bereiche existieren, wobei die Sonotrode während der Schalleinkopplung unter Anwendung von Druck in den Dokumentenkörper bewegt wird, bis die Solleindringebene mit einem Dokumentenkörperoberflächensollniveau übereinstimmt und die vorspringenden Bereiche vertiefte Reliefstrukturen und die vertieften Bereiche hervorspringende Reliefstrukturen in der Oberflächenschicht erzeugen. Das Dokumentenkörperoberflächensollniveau ist in der Regel das Oberflächenniveau des Dokumentenkörpers vor dem Einbringen der Reliefstruktur. Dies bedeutet, dass in den Dokumentenkörper ein Relief eingebracht wird, welches vertiefte Reliefstrukturen und zugleich hervorspringende Reliefstrukturen aufweist. Das beschriebene Verfahren ist somit ein Hoch-Tief-Prägeverfahren. Eine entsprechende Vorrichtung zum Einbringen einer solchen Reliefstruktur umfasst eine Schallquelle, eine mit der Schallquelle gekoppelte strukturierte Sonotrode, die beweglich relativ zu einem Amboss gelagert ist, ein Stellglied, über das die Sonotrode relativ zu dem Amboss bewegt werden kann, und eine Steuereinheit, die das Stellglied und die Schallquelle ansteuert, um die Sonotrode und den Amboss aufeinander zu zu bewegen und den Dokumentenkörper zwischen der Sonotrode und dem Amboss zu klemmen, sowie Schallenergie über die Sonotrode einzukoppeln, so dass die Sonotrode die Oberflächenschicht strukturiert. Hierbei ist vorgesehen, dass die Sonotrode eine Solleindringebene aufweist und die Sonotrode so strukturiert ist, dass aus der Solleindringebene vorspringende Bereiche und in die Solleindringebene hineinragende vertiefte Bereiche existieren, wobei die Sonotrode während der Schalleinkopplung unter Anwendung von Druck in den Dokumentenkörper bewegt wird, bis die Solleindringebene mit einem Dokumentenkörperoberflächensollniveau übereinstimmt und die vorspringenden Bereiche vertiefte Reliefstrukturen und die vertieften Bereiche hervorspringende Reliefstrukturen in der Oberflächenschicht erzeugen. Es versteht sich für den Fachmann, dass ein Bewegen der Sonotrode und des Amboss aufeinander zu in der Weise erfolgen kann, dass lediglich die Sonotrode relativ zu dem Amboss bewegt wird. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, nur den Amboss zu bewegen.

[0010] Erfindungsgemäß wird eine vollständige Abformung der durch die Sonotrode vorgegebenen Reliefstruktur besonders dadurch erreicht, dass mit der Sonotrode vertiefte Reliefstrukturen und vorspringende Reliefstrukturen erzeugt werden, wobei ein Volumen der vertieften Reliefstrukturen einem Volumen der vorspringenden Reliefstrukturen entspricht. Dieses bedeutet, dass die Volumina der vertieften Bereiche den Volumina der vorspringenden Bereiche der Sonotrode entsprechen.

[0011] Vorteil der Erfindung ist es, dass über ein Einprägen die Reliefstruktur mittels der strukturierten Sonotrode, die so strukturiert ist, dass eine Hoch-Tief-Prägung stattfindet, eine Reliefstruktur auf einfache Weise in ein Wert- oder Sicherheitsdokument eingebracht werden kann. Dieses kann in bereits fertige und im Prinzip auf beliebige Weise hergestellte Dokumentenkörper erfolgen, die lediglich eine thermoplastische Oberflächenschicht aufweisen müssen. Das Verfahren gewährleistet eine hohe Formhaltigkeit. Dieses bedeutet, dass die erzeugten Reliefstrukturen keine oder sehr geringe Abweichungen gegenüber einer Sollreliefstruktur aufweisen.

[0012] Besonders bevorzugt wird es, die Sonotrode in der Weise auszugestalten, dass die vorspringenden Bereiche jeweils benachbart zu mindestens einem der vertieften Bereiche angeordnet sind oder werden und während der Einkopplung des Schalls von den mit der Oberflächenschicht in Kontakt stehenden vorspringenden Bereichen erwärmtes Material der Oberflächenschicht in die vertieften Bereiche der Sonotrode fließt. Hierdurch wird erreicht, dass die durch die Sonotrode vorgegebene Reliefstruktur vollständig abgeformt wird.

[0013] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zu jedem vorspringenden Bereich der Sonotrode mindestens ein benachbarter vertiefter Bereich existiert und diese so ausgebildet sind, dass eine Kontur eines Übergangsbereichs zwischen dem vorspringenden Bereich und dem vertieften Bereich in einer Schnittebene, die senkrecht zu der Solleindringebene der Sonotrode steht, eine stetige monotone Kurve bildet. Dies bedeutet, dass ein stetiger Übergang einer die vorspringenden Bereiche bildenden Kontur in die die vertieften Bereiche bildende Kontur der Sonotrode gewährleistet ist. Hierüber kann sichergestellt werden, dass ein Materialfluss während des Prägevorgangs in der Weise stattfindet, dass die Reliefstruktur der Sonotrode vollständig abgeformt wird.

[0014] Um die vorspringenden und vertieften Bereiche, die gemeinsam eine Negativform des zu erzeugenden Reliefs bilden, zu erzeugen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsführungsform vorgesehen, dass die Solleindringebene der Sonotrode umlaufend glatt und eben ausgebildet ist. Der Prägevorgang während des Einkoppelns von Schall findet solange statt, bis die Solleindringebene die Oberfläche eines glatten Dokumentenkörpers erreicht. Die Steuereinheit treibt das Stellglied somit solange während des Einkoppelns von Schall an, bis die Solleindringebene in Kontakt mit der Oberflächenschicht des Dokumentenkörpers gelangt.

[0015] Die Schallquelle ist vorzugsweise eine Ultraschallquelle, die besonders bevorzugt einen Piezokristall umfasst.

[0016] Um eine Individualisierung einzelner Dokumentenkörper und/oder eine Personalisierung zu ermöglichen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Prägevorgang mit unterschiedlich strukturierten Sonotroden nacheinander oder mit mehreren nebeneinander anordenbaren Sonotroden zeitgleich ausgeführt. Sind beispielsweise unterschiedliche Sonotroden vorgesehen, die jeweils eine Ziffer oder einen Buchstaben in einer Hoch-Tief-Prägung in eine Dokumentenkörperoberfläche einprägen können, so kann über eine Positioniereinrichtung, die den Dokumentenkörper relativ nacheinander zu den unterschiedlichen Sonotroden positioniert, in mehreren Prägeschritten eine individuelle alphanumerische Kombination in den Dokumentenkörper eingeprägt werden. Da die einzelnen Prägeschritte an unterschiedlichen Stationen zeitgleich ausgeführt werden können, wird ein Zeitaufwand zum Einprägen einer solchen alphanumerischen Kombination bei einer Serienfertigung nur unwesentlich erhöht. Es ist lediglich erforderlich, dass eine Anzahl der Sonotroden, Schallquellen und Stellglieder erhöht wird sowie eine oder mehrere Transport- und Positioniereinrichtung an den unterschiedlichen Prägestationen vorgesehen sind. Diese positioniert oder positionieren den Dokumentenkörper unterschiedlich relativ zu den Sonotroden, so dass unterschiedliche Dokumentenkörper mit unterschiedlichen individualisierten und/oder personalisierten Reliefstrukturen versehen werden können.

[0017] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Wert- oder Sicherheitsdokuments, welches eine Hoch-Tief-Prägung als Sicherheitsmerkmal aufweist;

Fig. 2a

eine Draufsicht auf eine Unterseite einer ersten Sonotrode;

Fig. 2b

eine Draufsicht auf eine Unterseite einer zweiten Sonotrode; und

Fig. 3

eine Draufsicht auf ein Wert- oder Sicherheitsdokument, welches mit der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellt ist.

[0018] In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Wert- und/oder Sicherheitsdokumentes 2 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine strukturierte Sonotrode 3. Die Sonotrode 3 ist mit einer Schallquelle 4 gekoppelt. Bei der Schallquelle 4 handelt es sich vorzugsweise um eine Ultraschallquelle, welche mittels eines Piezokristalls ausgebildet ist. Gegenüber der strukturierten Sonotrode 3 ist ein Amboss 5 angeordnet. Über eine Transporteinrichtung 6 wird das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 zwischen den Amboss 5 und die Sonotrode 3 bewegt. Ein Stellglied 7 ist ausgebildet, die Sonotrode 3 relativ zu dem Amboss 5 so zu bewegen, dass die Sonotrode 3 mit einer oberen Oberflächenschicht 8 des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 in Kontakt gebracht wird.

[0019] Die obere Oberflächenschicht 8 ist aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellt. Vorzugsweise ist das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 ein Laminationskörper, der aus der oberen Oberflächenschicht 8 und weiteren Schichten 9 in einem Laminationsprozess zu einem Dokumentenkörper 10 zusammengefügt ist.

[0020] Das Stellglied 7 und die Schallquelle 4 sind mit einer Steuereinheit 11 gekoppelt. Die Steuereinheit 11 steuert ferner die Transporteinrichtung 6. Um eine Reliefstruktur in die obere Oberflächenschicht 8 des Dokumentenkörpers 10 bzw. des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 einzubringen, wird das Stellglied 7 angesteuert und zugleich über die Schallquelle 4 und die Sonotrode 3 Schall eingekoppelt. Vorspringende Bereiche 12 der Sonotrode 3 gelangen in Kontakt mit der oberen Oberflächenschicht 8. Aufgrund der Schalleinkopplung und eines Anwendens von Druck mittels des Stellglieds 7 kommt es an den vorspringenden Bereichen 12 zur Mikroreibung, die zu einer Erwärmung des Materials der oberen Oberflächenschicht 8 an den Kontaktstellen führt. Das Kunststoffmaterial der oberen Oberflächenschicht 8 wird hierbei über seine Fließtemperatur erwärmt, so dass die vorspringenden Bereiche 12 der Sonotrode in die obere Oberflächenschicht 8 eindringen können. Ferner ist die Sonotrode 3 so strukturiert, dass sie benachbarte zu den vorspringenden Bereichen 12 der Sonotrode vertiefte Bereiche 13 aufweist. In diese benachbart angeordneten vertieften Bereiche 13 fließt das erwärmte Kunststoffmaterial der oberen Oberflächenschicht. Die Sonotrode 3, die Schallquelle 4, der Amboss5 und das Stellglied 7 bilden eine erste Prägestation 24.

[0021] Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine untere glatt und eben ausgeführte Unterseite 14 der Sonotrode 3 als Solleindringtiefe festgelegt. Dies bedeutet, dass die Sonotrode solange in die obere Oberflächenschicht getrieben wird, bis diese glatte Oberfläche ein Dokumentenkörperoberflächensoliniveau 17 erreicht hat, welches durch die Oberfläche des Dokumentenkörpers 10 bzw. Wertsicherheitsdokuments 2 festgelegt ist. Sobald die Sonotrode 3 bis zur Solleindringebene 15 in den Dokumentenkörper 10 eingedrungen ist bzw. die Solleindringebene 15 bis auf das Dokumentenkörperoberflächensollniveau 17 eingedrungen ist, wird die Schalleinkopplung beendet und die Sonotrode 3 über das Stellglied 7 relativ von dem Amboss 5 wegbewegt. Das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 bzw. der Dokumentenkörper 10 weist nun ein Oberflächenrelief 18 auf, welches vorspringende Reliefstrukturen 19 und vertiefte Reliefstrukturen 20 umfasst. "Vorspringend" und "vertieft" sind jeweils auf das Dokumentenkörperoberflächensollniveau 17 bezogen, welches in der Regel durch eine unstrukturierte Oberfläche des Dokumentenkörpers 10 vor dem ersten Prägeschritt festgelegt ist.

[0022] Während in Fig. 1 eine Schnittansicht durch die schematisch dargestellte Vorrichtung 1 gezeigt ist, ist in Fig. 2a eine Draufsicht auf die Unterseite 14 der strukturierten Sonotrode 3 dargestellt. Die Schnittlinie 21 ist angegeben entlang derer der Schnitt in Fig. 1 ausgeführt ist. Zu erkennen ist, dass die strukturierte Sonotrode 3 hervorspringende Bereiche 12 und benachbarte vertiefte Bereiche 13 umfasst, die gemeinsam einen Buchstaben "A" ausbilden. Nach dem ersten Prägeschritt umfasst der Dokumentenkörper 2 somit eine Reliefstruktur, die einen Großbuchstaben A als Hoch-Tief-Prägung umfasst. Hierbei ist die Struktur der Sonotrode 3 ein Negativ der auf dem Dokumentenkörper 10 gebildeten Reliefstruktur 18.

[0023] Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfasst eine im Wesentlichen identisch zu der ersten Prägestation 24 ausgebildete zweite Prägestation 25. Diese zweite Prägestation 25 umfasst einen weiteren Amboss 5', eine weitere strukturierte Sonotrode 3', die mit einer weiteren Schallquelle 4' und einem weiteren Stellglied 7' gekoppelt ist. Die weitere Sonotrode 3' ist abweichend strukturiert. Eine Draufsicht auf die Unterseite 14' der weiteren Sonotrode 3' ist in Fig. 2b dargestellt. Zu erkennen ist, dass die weitere Sonotrode 3' ausgebildet ist, den Buchstaben T als weitere hoch-tief-geprägte Reliefstruktur 26 in das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 bzw. den Dokumentenkörper 10 einzuprägen. Dieser ist gemeinsam mit der Transporteinrichtung 6 und der bereits ausgebildeten Reliefstruktur 18 gestrichelt dargestellt, um anzudeuten, dass dieser Prägeschritt zeitlich nachfolgend nach dem ersten Prägeschritt ausgeführt wird. Nachdem auch dieser zweite Prägeschritt ausgeführt ist, wird das Wert- oder Sicherheitsdokument bzw. der Dokumentenkörper 10 durch die Transporteinrichtung 6 weitertransportiert und ausgegeben. Der fertig gestellte Dokumentenkörper 10 bzw. das fertig gestellte Wert- oder Sicherheitsdokument ist gepunktet dargestellt. Zusätzlich zu der Reliefstruktur 18 umfasst das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 eine weitere Reliefstruktur 26, die den Buchstaben T darstellt.

[0024] In Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf den Dokumentenkörper 10 bzw. das Wert- oder Sicherheitsdokument 2 dargestellt. Gut zu erkennen sind die beiden Buchstaben A und T, die als hoch-tief-geprägte Reliefstrukturen 18, 26 ausgebildet sind.

[0025] Über eine seitliche relative Positionierung des Dokumentenkörpers relativ zu der Sonotrode 3 und/oder weiteren Sonotrode 3', d.h. in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Stellglieder 7, 7', ist es möglich, die jeweils durch die Strukturierungen der Sonotroden 3, 3' festgelegten unterschiedlichen Reliefstrukturen an unterschiedlichen Stellen des Dokumentenkörpers einzuprägen. Hierdurch wird es möglich, variable, das heißt, individuelle Gesamtreliefstrukturen zu schaffen. Beispielsweise können mit der Vorrichtung nach Fig. 1 auch Reliefstrukturen erzeugt werden, die Buchstabenkombinationen wie "TA", "AA". "TT", "ATA",... umfassen.

[0026] Besonders zuverlässig und formtreu lässt sich eine Reliefstruktur ausbilden, wenn die Volumina der vertieften Bereiche den Volumina der angrenzenden vorspringenden Bereiche der Sonotrode entsprechen. Dies führt dazu, dass die vertieften Reliefstrukturen dasselbe Volumen wie die benachbarten vorspringenden Reliefstrukturen aufweisen. In Fig. 1 ist dies für den fertig gestellten Dokumentkörper über Schraffuren angedeutet. Ferner ist es vorteilhaft, die vertieften Bereiche 13 und der vorspringenden Bereiche 12 der Sonotrode so auszubilden, dass eine Kontur, die einen Übergangsbereich von einem vorspringenden Bereich 12 zu einem vertieften Bereich 13 der Sonotrode 3 darstellt, in einer Schnittebene senkrecht zur Solleindringebene, wie sie beispielsweise die Zeichenebene darstellt, einen stetigen monotonen Verlauf aufweist, d.h. durch eine stetige monotone Kurve approximierbar sind. Hierdurch wird das Fließen des Materials, welches durch die vorspringenden Bereiche 13 verdrängt wird, in die vertieften Bereiche 12 begünstigt.

[0027] Es versteht sich für den Fachmann, dass lediglich vereinfachte beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind. Insbesondere die Abmessungen und Dimensionen der Reliefstrukturen sind stark vergrößert im Verhältnis zum Dokumentkörper. Gut zu erkennen ist jedoch, dass das beschriebene Verfahren in der Lage ist, individualisierte Reliefstrukturen auf einfache Weise in Sicherheitsdokumente einzuprägen.

Bezugszeichenliste

[0028] 

1

Vorrichtung zum Herstellen eines Wert- und/oder Sicherheitsdokuments

2

Wert- oder Sicherheitsdokument

3

Sonotrode

3'

weitere Sonotrode

4

Schallquelle

4'

weitere Schallquelle

5

Amboss

5'

weiterer Ambos

6

Transporteinrichtung

7

Stellglied

7'

weiteres Stellglied

8

obere Oberflächenschicht

9

weitere Schichten

10

Dokumentenkörper

11

Steuereinheit

12

vorspringende Bereiche der Sonotrode

13

vertiefte Bereiche der Sonotrode

14

Unterseite der Sonotrode

14'

Unterseite der weiteren Sonotrode

15

Solleindringebene

16

Oberfläche des Dokumentenkörpers

17

Dokumentenkörperoberflächensollniveau

18

Oberflächenrelief

19

vorspringende Reliefstrukturen

20

vertiefte Reliefstrukturen

21

Schnittlinie

24

erste Prägestation

25

zweite Prägestation

26

weitere Reliefstruktur

Ansprüche

1. Verfahren zum Einbringen eines Sicherheitsmerkmals in ein Wert- oder Sicherheitsdokument (2), wobei das Wert- oder Sicherheitsdokument (2) einen Dokumentenkörper (10) mit mindestens einer thermoplastischen Oberflächenschicht (8) umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Bereitstellen des Dokumentenkörpers (10);

Bereitstellen und/oder Erstellen einer strukturierten Sonotrode (3), die mit einer Schallquelle (4) gekoppelt ist oder wird,

Anordnen des Dokumentenkörpers (10) relativ zu der Sonotrode (3) in Kontakt bringen der Sonotrode (3) und der Oberflächenschicht (8) des Dokumentenkörpers (10) und zeitgleiches Einkoppeln von Schallwellen über die Sonotrode (3) in das Wert- oder Sicherheitsdokument (2), so dass sich eine Reliefstruktur in der Oberflächenschicht (8) ausbildet,

wobei

die Sonotrode (3) mit einer Strukturierung bereitgestellt wird und/oder hergestellt wird, die eine Solleindringebene (15) aufweist und die Sonotrode (3) so strukturiert ist, dass aus der Solleindringebene (15) vorspringende Bereiche und in die Solleindringebene (15) hineinragende vertiefte Bereiche existieren, wobei die Sonotrode (3) während der Schalleinkopplung unter Anwenden von Druck in den Dokumentenkörper (10) bewegt wird, bis die Solleindringebene (15) mit einem Dokumentkörperoberflächensollniveau (17) übereinstimmt und die vorspringenden Bereiche (12) vertiefte Reliefstrukturen (20) und die vertieften Bereiche (13) hervorspringende Reliefstrukturen (19) in der Oberflächenschicht (8) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen der vertieften Reliefstrukturen (20) einem Volumen der vorspringenden Reliefstrukturen (19) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (3) in der Weise ausgestaltet wird oder ist, dass die vorspringenden Bereiche (12) jeweils benachbart zu mindestens einem vertieften Bereich (13) an geordnet sind oder werden und während der Einkopplung des Schalls von den mit der Oberflächenschicht (8) in Kontakt stehenden vorspringenden Bereichen (12) erwärmtes Material der Oberflächenschicht (8) in die vertieften Bereiche (13) der Sonotrode (3) fließt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere strukturierte Sonotrode (3') bereitgestellt wird, die mit einer weiteren Schallquelle (4') gekoppelt ist und über ein weiteres Stellglied (7') relativ zu einem weiteren Amboss (5') beweglich angeordnet ist, und der Dokumentenkörper relativ zu der Sonotrode (3)und/oder der weiteren Sonotrode (3') unterschiedlich positioniert wird, und mittels der Sonotrode und/oder der mindestens einen weiteren Sonotrode (3') an unterschiedlichen Stellen des Dokumentenkörpers (10) vorspringende Reliefstrukturen (19) und vertiefte Reliefstrukturen (20) ausgebildet werden, um eine individualisierte und/oder personalisierte Gesamtreliefstruktur zu schaffen.

4. Vorrichtung (1) zum Einbringen eines Sicherheitsmerkmals in eine Wert- oder Sicherheitsdokument (2), welches einen Dokumentenkörper (10) mit einer thermoplastischen Oberflächenschicht (8) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) umfasst:

eine Schallquelle (4),

eine mit der Schallquelle (4) gekoppelte strukturierte Sonotrode (3), die beweglich relativ zu einem Amboss (5) gelagert ist,

ein Stellglied, über das die Sonotrode (3) relativ zu dem Amboss (5) bewegt werden kann, und eine Steuereinheit (11), die das Stellglied (7) und die Schallquelle (4) ansteuert, um die Sonotrode (3) und den Amboss (5) aufeinander zu zu bewegen und den Dokumentenkörper (10) zwischen der Sonotrode (3) und dem Amboss (5) zu klemmen sowie Schallenergie über die Sonotrode (3) einzukoppeln, so dass die Sonotrode (3) die Oberflächenschicht (8) strukturiert,

wobei

die Sonotrode (3) eine Solleindringebene (15) aufweist und die Sonotrode (3) so strukturiert ist, dass aus der Solleindringebene (15) vorspringende Bereiche (12) und in die Solleindringebene (15) hineinragende vertiefte Bereiche (13) existieren, wobei die Sonotrode (3) während der Schalleinkopplung unter Anwenden von Druck in den Dokumentenkörper (10) bewegbar ist, bis die Solleindringebene (15) mit einem Dokumentkörperoberflächensollniveau (17) übereinstimmt und die vorspringenden Bereiche (12) vertiefte Reliefstrukturen (20) und die vertieften Bereiche (13) hervorspringende Reliefstrukturen (19) in der Oberflächenschicht (8) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen der vertieften Bereiche (13) einem Volumen der vorspringenden Bereiche (12) entspricht.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (3) in der Weise ausgestaltet wird oder ist, dass die vorspringenden Bereiche (12) jeweils benachbart zu mindestens einem vertieften Bereich (13) an geordnet sind, so dass während der Einkopplung des Schalls von den mit der Oberflächenschicht (8) in Kontakt stehenden vorspringenden Bereichen (12) erwärmtes Material der Oberflächenschicht (8) in die vertieften Bereiche (13) der Sonotrode (3) fließen kann.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem vorspringenden Bereich (12) der Sonotrode (3) mindestens ein benachbarter vertiefter Bereich (13) existiert und diese ausgebildet sind, dass eine Kontur eines Übergangsbereichs zwischen dem vorspringenden Bereich (12) und dem vertieften Bereich (13) in einer Schnittebene, die senkrecht zu der Solleindringebene (15) der Sonotrode (3) steht, eine stetige monotone Kurve bildet.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleindringebene (15) der Sonotrode (3) umlaufend um die vertieften Bereiche (13) und vorspringenden Bereiche (12) glatt und eben ausgebildet ist.

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Steuereinheit (11) ausgebildet ist, das Stellglied (7) solange während des Einkoppelns von Schall anzutreiben, bis die Solleindringebene (15) in Kontakt mit der Oberflächenschicht (8) des Dokumentenkörpers (10) gelangt.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das die Schallquelle (4) eine Ultraschallquelle ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere strukturierte Sonotrode (3') mit einer weiteren Schallquelle (4') gekoppelt ist und über ein weiteres Stellglied (7') relativ zu einem weiteren Amboss (5') beweglich angeordnet ist und mindestens eine Transporteinrichtung (6) vorgesehen ist, über die der Dokumentenkörper (10) relativ zu der Sonotrode (3) und/oder der weiteren Sonotrode (3') unterschiedlich positionierbar ist, so dass die Reliefstruktur individualisiert in dem Dokumentenkörper ausbildbar ist.

Claims

1. Method for introducing a security feature into a valuable document or security document (2), the valuable document or security document (2) comprising a document body (10) having at least one thermoplastic surface layer (8), wherein the method comprises the following steps:

making the document body (10) available;

making available and/or producing a structured sonotrode (3) that has been or is coupled to a sound source (4),

arranging the document body (10) relative to the sonotrode (3)

contacting the sonotrode (3) and the surface layer (8) of the document body (10) and at the same time coupling sound waves into the valuable document or security document (2) via the sonotrode (3) in such a manner that a relief structure is formed in the surface layer (8),

wherein

the sonotrode (3) is made available and/or produced with a structured feature, said structured feature having a desired penetration plane (15) and the sonotrode (3) being structured in such a manner that portions projecting from the desired penetration plane (15) and recessed portions projecting into the desired penetration plane (15) are present, wherein the sonotrode (3) is displaced into the document body (10) during coupling in sound while applying pressure until the desired penetration plane (15) coincides with a desired document body surface level (17) and the projecting portions (12) produce recessed relief structures (20) and the recessed portions (13) produce projecting relief structures (19) in the surface layer (8), characterised in that a volume of the recessed relief structures (20) corresponds to a volume of the projecting relief structures (19).

2. Method according to claim 1, characterised in that the sonotrode (3) is or has been designed in the manner that the projecting portions (12) each have been or are arranged adjacent to at least one recessed portion (13) and, during the coupling in of sound, material of the surface layer (8), said material having been heated by the projecting portions (12) contacting the surface layer (8), flows into the recessed portions (13) of the sonotrode (3).

3. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that at least one further structured sonotrode (3') is made available which is coupled with a further sound source (4') and, via a further actuator (7'), is displaceably arranged relative to a further anvil (5') and the document body is positioned differently relative to the sonotrode (3) and/or the further sonotrode (3') and, by means of the sonotrode and/or the at least one further sonotrode (3'), projecting relief structures (19) and recessed relief structures (20) are formed at different positions of the document body (10) in order to create an individualised and/or personalised overall relief structure.

4. Device (1) for introducing a security feature into a valuable document or security document (2) comprising a document body (10) with a thermoplastic surface layer (8), wherein the device (1) comprises:

a sound source (4),

a structured sonotrode (3) coupled with the sound source (4), said sonotrode being displaceably supported relative to an anvil (5),

an actuator by means of which the sonotrode (3) can be displaced relative to the anvil (5), and a control unit (11) which controls the actuator (7) and the sound source (4) in order to displace the sonotrode (3) and the anvil (5) towards each other and to clamp the document body (10) between the sonotrode (3) and the anvil (5) and to couple in sound energy via the sonotrode (3) so that the sonotrode (3) structures the surface layer (8),

wherein the sonotrode (3) has a desired penetration plane (15) and the sonotrode (3) is structured in such a manner that portions (12) projecting from the desired penetration plane (15) and recessed portions (13) projecting into the desired penetration plane (15) are present, wherein the sonotrode (3) is displaceable into the document body (10) during coupling in sound by applying pressure until the desired penetration plane (15) coincides with a desired document body surface level (17) and the projecting portions (12) generate recessed relief structures (20) and the recessed portions (13) generate projecting relief structures (19) in the surface layer (8),

characterised in that a volume of the recessed portions (13) corresponds to a volume of the projecting portions (12).

5. Device (1) according to claim 4, characterised in that the sonotrode (3) has been or is designed in the manner that the projecting portions (12) each are arranged adjacent to at least one recessed portion (13) so that, during the coupling in of sound, material of the surface layer (8), said material having been heated by the projecting portions (12) contacting the surface layer (8), can flow into the recessed portions (13) of the sonotrode (3).

6. Device (1) according to any one of claims 4 or 5, characterised in that, for each projecting portion (12) of the sonotrode (3), at least one adjacent recessed portion (13) is present and these are designed such that a contour of a transitional portion between the projecting portion (12) and the recessed portion (13) forms a steady monotonous curve in a sectional plane that is perpendicular to the desired penetration plane (15) of the sonotrode (3).

7. Device (1) according to any one of claims 4 to 6, characterised in that the desired penetration plane (15) of the sonotrode (3) is designed to be revolving smoothly and levelly about the recessed portions (13) and projecting portions (12).

8. Device (1) according to any one of claims 4 to 7, characterised in that the control unit (11) is designed to drive the actuator (7) during coupling in sound until the desired penetration plane (15) makes contact with the surface layer (8) of the document body (10).

9. Device (1) according to any one of claims 4 to 8, characterised in that the sound source (4) is an ultrasound source.

10. Device (1) according to any one of claims 4 to 9, characterised in that at least one further structured sonotrode (3') is coupled with a further sound source (4') and displaceably arranged via a further actuator (7') relative to a further anvil (5') and at least one transport device (6) is provided via which the document body (10) can be positioned differently relative to the sonotrode (3) and/or the further sonotrode (3') so that the relief structure can be individually formed in the document body.

Revendications

1. Procédé servant à insérer une caractéristique de sécurité dans un document de valeur ou de sécurité (2), sachant que le document de valeur ou de sécurité (2) comporte un corps de document (10) doté au moins d'une couche superficielle (8) thermoplastique, sachant que le procédé comporte les étapes suivantes consistant à:

fournir un corps de document (10) ;

fournir et/ou fabriquer une sonotrode (3) structurée qui est couplée à une source acoustique (4) ou sur le point de l'être,

disposer le corps de document (10) par rapport à la sonotrode (3),

mettre en contact la sonotrode (3) et la couche superficielle (8) du corps de document (10) tout en injectant des ondes acoustiques par l'intermédiaire de la sonotrode (3) dans le document de valeur ou de sécurité (2) de manière à réaliser une structure en relief dans la couche superficielle (8),

sachant que

la sonotrode (3) est fournie et/ou fabriquée avec une structure qui présente un niveau nominal de pénétration (15), et que la sonotrode (3) est structurée de manière à présenter des zones faisant saillie du niveau nominal de pénétration (15) et des zones en creux s'enfonçant dans le niveau nominal de pénétration (15), sachant que la sonotrode (3) est déplacée pendant l'injection de sons en appliquant une pression dans le corps de document (10) jusqu'à ce que le niveau nominal de pénétration (15) corresponde à un niveau nominal de surface du corps de document (17) et que les zones faisant saillie (12) produisent des structures en relief en creux (20) et les zones en creux (13) des structures en relief faisant saillie (19) dans la couche superficielle (8),

caractérisé en ce qu'un volume des structures en relief en creux (20) correspond à un volume des structures en relief faisant saillie (19).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonotrode (3) est configurée ou sur le point de l'être de telle manière que les zones faisant saillie (12) sont disposées ou sur le point de l'être respectivement de manière adjacente par rapport au moins à une zone en creux (13), et en ce que lors de l'injection de sons, un matériau de la couche superficielle (8) réchauffé par les zones faisant saillie (12) se trouvant en contact avec la couche superficielle (8) s'écoule dans les zones en creux (13) de la sonotrode (3).

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une sonotrode supplémentaire (3') structurée est fournie, laquelle est couplée à une source acoustique supplémentaire (4') et est disposée par l'intermédiaire d'un autre organe de déplacement (7') de manière mobile par rapport à une enclume supplémentaire (5'), et en ce que le corps de document est positionné de diverses manières par rapport à la sonotrode (3) et/ou par rapport à la sonotrode supplémentaire (3'), en ce que des structures en relief faisant saillie (19) et des structures en relief en creux (20) sont réalisées au moyen de la sonotrode et/ou de la sonotrode supplémentaire (3') au moins au nombre de une en différents endroits du corps de document (10) afin de créer une structure en relief globale propre et/ou personnalisée.

4. Dispositif (1) servant à insérer une caractéristique de sécurité dans un document de valeur ou de sécurité (2) lequel comporte un corps de document (10) doté d'une couche superficielle (8) thermoplastique, sachant que le dispositif (1) comporte :

une source acoustique (4),

une sonotrode (3) structurée couplée à la source acoustique (4), laquelle est logée de manière mobile par rapport à une enclume (5),

un organe de déplacement qui permet de déplacer la sonotrode (3) par rapport à l'enclume (5), et une unité de commande (11) qui commande l'organe de déplacement (7) et la source acoustique (4), afin de déplacer l'un sur l'autre la sonotrode (3) et l'enclume (5) et de coincer le corps de document (10) entre la sonotrode (3) et l'enclume (5) et afin d'injecter de l'énergie acoustique par l'intermédiaire de la sonotrode (3) de telle sorte que la sonotrode (3) structure la couche superficielle (8),

sachant que

la sonotrode (3) présente un niveau nominal de pénétration (15) et la sonotrode (3) est structurée de manière à présenter des zones faisant saillie (12) du plan nominal de pénétration (15) et des zones en creux (13) s'enfonçant dans le plan nominal de pénétration (15), sachant que la sonotrode (3) peut être déplacée lors de l'injection de sons en appliquant une pression dans le corps de document (10) jusqu'à ce que le plan nominal de pénétration (15) corresponde à un niveau nominal de surface (17) du corps de document et que les zones faisant saillie (12) produisent des structures en relief en creux (20) et les zones en creux (13) des structures en relief faisant saillie (19) dans la couche superficielle (8), caractérisé en ce qu'un volume des zones en creux (13) correspond à un volume des zones faisant saillie (12).

5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sonotrode (3) est configurée ou sur le point de l'être de telle manière que les zones faisant saillie (12) sont disposées respectivement de manière adjacente par rapport au moins à une zone en creux (13) de telle manière que lors de l'injection de sons, un matériau de la couche superficielle (8) réchauffé par les zones faisant saillie (12) se trouvant en contact avec la couche superficielle (8) peut s'écouler dans les zones en creux (13) de la sonotrode (3).

6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins une zone en creux adjacente (13) est présente pour chaque zone faisant saillie (12) de la sonotrode (3), en ce que ces dernières sont réalisées de telle manière qu'un contour d'une zone de transition entre la zone faisant saillie (12) et la zone en creux (13) forme dans un plan de coupe perpendiculaire au niveau nominal de pénétration (15) de la sonotrode (3), une courbe en permanence monotone.

7. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le niveau nominal de pénétration (15) de la sonotrode (3) est réalisé tout autour des zones en creux (13) et des zones faisant saillie (12) de manière lisse et plane.

8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'unité de commande (11) est réalisée pour entraîner l'organe de déplacement (7) lors de l'injection de sons jusqu'à ce que le niveau nominal de pénétration (15) se trouve en contact avec la couche superficielle (8) du corps de document (10).

9. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la source acoustique (4) est une source d'ultrasons.

10. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une sonotrode structurée supplémentaire (3') est couplée à une source acoustique supplémentaire (4') et est disposée par l'intermédiaire d'un organe de déplacement supplémentaire (7') de manière mobile par rapport à une enclume supplémentaire (5'), et en qu'au moins un dispositif de transport (6) est prévu, lequel permet de positionner de diverses manières le corps de document (10) par rapport à la sonotrode (3) et/ou par rapport à la sonotrode supplémentaire (3') de telle sorte que la structure en relief peut être réalisée de manière propre dans le corps de document.

Zeichnung