制造防伪文件的钢凹版印刷法、 钢凹版印刷板及其半成品和其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种制造防伪文件(security document)的方法，尤其是诸如纸币、支票等的证券纸，该防伪文件具有通过钢凹版印刷施加的印刷图像，且具有其结构为小于100微米的数量级的浮凸微结构区(embossedmicrostructure)。另外，本发明涉及适于该制造方法的工具，即钢凹版印刷板，且涉及包括半成品在内的其产品，即用于制造该钢凹版印刷板的原件和模具，且涉及如此制得的防伪文件。钢凹版印刷相应于雕版凹版印刷，该印刷板由钢制成。其实现了板的更大使用寿命，且允许防伪印刷，尤其是纸币印刷所需的高压操作。
背景技术
已知防伪文件不仅具有通过钢凹版印刷施加的印刷图像，还具有特殊的真实性部件，本发明特别关注的是光学可变元件，诸如浮凸全息图或网格(DE-A-40 02 979)以及隐蔽压纹(blind embossing)(DE-A-198 45 552)。
在使用一块部分涂墨的钢凹版印刷板的常规印刷操作中，隐蔽压纹有时与钢凹版印刷图像一起形成。在该印刷操作中，纸被压入隐蔽压纹区的凹陷内，于是永久变形。与印刷图像区不同，该印刷板的隐蔽压纹区不填充油墨，从而在这些区域中防伪文件的基底材料仅永久变形，即浮凸出来(WO97/48555；DE-A-198 45 552)。
当观看隐蔽压纹时，明暗效果产生特殊的三维影像。此外，具有适当大小的隐蔽压纹还可易于触知。
用于钢凹版印刷图像和用于隐蔽压纹的结构通常借助于刻刀、激光或蚀刻结合在印刷板表面。无论所用的结合技术如何，这些结构在下面也将总体上被称为“刻纹(engraving)”。但是，所述结构地细度首先受所用雕刻技术自身的限制，其次受特别精细的结构不能长久抵御擦拭辊(wiping cylinder)的机械影响的事实限制，该擦拭辊用于将多余油墨从部分涂墨的印刷板上擦掉。轻微往复运动和超过擦拭辊的相应接触压力的摩擦力导致明显小于100微米的数量级的浮凸结构(以下称作“微结构”)在非常短的时间内损坏。因此，用于产生特殊光学效应的具有明显小于100微米的微结构的压纹在独立于用于施加钢凹版印刷图像的印刷操作而进行的模压操作(embossing operation)中形成。
对于诸如全息图和网格的光学衍射结构的施加存在同样的情况。这些衍射结构的数量级在可见光的波长范围内，即在1微米以下。在DE-A-198 45552中，提出证券纸(paper of value)预制有所有防伪元件，包括例如浮凸衍射结构，且该纸随着最后的方法步骤通过例如钢凹版印刷来印刷。此文中所述的一种可能的变化形式为，在证券纸基底的先前局部平滑区上，通过先将可固化漆施加到该平滑区域上并为其设置极薄的反光金属层，该衍射结构呈层的方式构建。于是，衍射浮雕结构用压纹模具模压在此涂敷的漆层中，然后如此制成的衍射结构以保护性漆覆盖。
于是，除了用于形成钢凹版印刷图像的印刷操作外，在防伪文件中形成浮凸微结构(或者作为基底材料自身中的隐蔽压纹，或者作为特殊提供的漆层中的衍射浮雕结构)需要单独的操作步骤。
【发明内容】
本发明的问题是提出一种制造防伪文件的方法，该方法允许钢凹版印刷图像和浮凸微结构更易于形成。
另一问题是提出用于执行该方法的工具，以及制造这些工具及其半成品的方法。
这些问题依据本发明通过具有独立权利要求的特征的方法和物体来解决。本发明的优选实施例和改进在从属于该独立权利要求的权利要求中叙述。
因此，钢凹版印刷图像和浮凸微结构在共同的印刷操作中用共同的印刷板形成，在该共同的印刷板中既有印刷图像刻纹又有微结构。为了防止该微结构被在印刷板上擦拭的擦拭辊的动作损坏，该微结构相对于印刷板表面略微下降，使得它们不被擦拭辊触及，但却允许进行理想的模压操作(embossingoperation)。微结构凹陷的尺寸一方面取决于微结构区域的面积大小，另一方面取决于擦拭辊材料的可压缩性和擦拭辊接触压力。因此，该微结构应当低于印刷板表面约20微米至100微米，优选地至少40微米且至多60微米，这些说明涉及微结构的最接近印刷板表面的部分。正方形微结构区域应当具有例如小于100平方毫米的面积，以防止擦拭辊向下进入更深的微结构。也就是说，微结构区域的尺寸在平行于擦拭辊的旋转轴且平行于印刷板表面的方向上应当小于10毫米。
多个微结构区域可以共同构成更大的微结构区域，各个微结构区域通过延伸直至印刷板表面的条来分隔。所述条在印刷板表面上具有一宽度，使得它们能支撑擦拭辊，而在一特定长的时间后不会被其接触压力所损坏。这允许由更小的微结构区形成任何所需形状和尺寸的格子。
如果要形成简单的隐蔽压纹，则微结构的尺寸(即其高度和/或横向结构尺寸)优选地为5微米与100微米之间的数量级。但是，如果例如将在特别施加到防伪文件材料上的可选地金属化(metalized)的漆层中模压衍射浮雕结构和微结构，则微结构的数量级在等于和小于1微米的光波范围(wave-opticalrange)内。
由于微结构因其小的尺寸而总不能以借助例如刻刀、激光或蚀刻来制造雕版的传统方法足够精确地形成，所以本发明提供一种两阶段印刷板制造法。首先，一方面具有印刷图像刻纹的初始印刷板和另一方面具有微结构的一个或多个模压模具(embossing die)以传统方式分别形成，然后，初始印刷板或其上模制的母体(matrix)与一个或多个初始模压模具或模压模具复制品联合。
根据第一实施例，初始印刷板首先用于模压模具，即母体。模压与完成的钢凹版印刷板将具有的副本一样多的母体。与钢凹版印刷板的副本相应的数量的复制品也由微结构模压模具制成。于是，例如通过并排设置并适当接合，母体与微结构模压模具的复制品联合。于是，此联合体用作拷贝一个或多个复制品印刷板的实际模具，所述印刷板于是用作印刷机械中的钢凹版印刷板。
根据另一实施例，一个或多个区域从其中雕刻有印刷图像的初始印刷板上去除，该一个或多个初始微结构模压模具被插入所述区域内，从而微结构位于板表面之下。母体于是由所得的联合体来构成。装配在副本的所需布置中的许多母体构成用于制造钢凹版印刷板的模具。
此外，印刷板还可以直接雕刻有比未雕刻的印刷板层面低的浮凸微结构。但是，这是以精密雕刻设备的使用为前提的，因为用于雕刻凹版印刷板的标准装置不具有足够的精度来可重复地形成尺寸小于100微米的给定结构。精密雕刻既可以通过机械(即去毛刺(chip-moving))雕刻来完成，又可以通过激光雕刻来完成。
在将要用于该印刷图像的油墨盛放凹陷可以按通常方式雕刻进印刷板表面的同时，将要用于该浮凸微结构的区域首先可以被去除一值，该下降将实现至该值。然后，所述微结构通过精密雕刻结合到低于未加工印刷板表面的层面的这些区域内。基本上也可以首先在给定的名义深度(nominal depth)中形成微结构，且如果依然需要，则去除仍然存在的任何印刷板材料以获得一区域内的所需下降。
具备该微结构的印刷板原件可直接用作印刷模压联合板(combinedprinting and embossing plate)。但是，该原件也可以借助通常的复制与模制技术来复制。
即使在高压操作后，本发明的凹版印刷板仍确保了如此制备的证券纸上具有高轮廓锐度的锐利浮凸结构。
由于凹版印刷中非常高的接触压力，基底材料(例如棉纤维纸)即使在未印刷区或未模压区中也被压紧并被永久压缩。印刷板中浮凸结构的下降导致被加工基底的相应区中未压缩或至少被更少压缩的区域(有浮凸微结构自上抬升)。作为磨损防护，该浮凸微结构可以设置有稳定化保护层。
【附图说明】
以下，将参考附图借助示例来说明本发明，其中：
图1示出具有钢凹版印刷图像和浮凸微结构的纸币；
图2以横截面示出图1的纸币，该微结构显现为隐蔽压纹；
图3a至3c以横截面示出不同制造时刻的图1的纸币，该微结构显现为光衍射图案；
图4a至4d示出根据第一实施例的制造本发明钢凹版印刷板的各步骤；
图5示出具有多个隔开的微结构区的与图1的纸币相似的纸币；和
图6a至6e示出根据第二实施例的制造本发明钢凹版印刷板的各步骤。
【具体实施方式】
图1借助作为防伪文件的诸多可能种类中的一种即纸币的示例，以平面图示出了具有印刷图像1和微结构压纹2的纸币，该印刷图像1由钢凹版印刷制成，该微结构压纹2也由钢凹版制成。微结构压纹2可以是例如纸基底中的隐蔽压纹、或施加到该纸基底上的塑料层中的衍射浮雕结构(diffractiverelief sttucture)。
图2示出了贯穿图1的纸币的横截面，微结构压纹2显现为纸币基底3表面上的隐蔽压纹。由钢凹版印刷施加的且构成印刷图像1的油墨“竖立”在基底3表面上，因此是可触知的。
微结构压纹2的抬升的微结构例如是线条网屏(line screen)，其具有5至100微米范围内的网屏宽度(screen width)。这样的结构作为精细明暗图案是视觉可见的，且该表面相对于周围非浮凸表面还可以是可触摸区分的。
图3a至3c示出了一示例，其中微结构压纹2被做成衍射浮雕结构。在此情形下，所述结构具有约1微米或小于1微米的数量级，即在可见光的波长范围内。图3a示出尚未印刷的纸币基底3，其在区域4中是平滑的，从而浮凸的漆层(embossed lacquer)5非常好地粘附在基底3上此区域中。浮凸的漆层5以薄金属层6真空金属化。在以下的方法步骤中，一方面印刷图像1和另一方面衍射微结构压纹2通过钢凹版印刷施加，于是制备基底3(图3b)。于是微结构压纹2以耐擦刮保护漆层7覆盖(图3c)。
根据图2和图3a至3c的示例的印刷图像1和微结构压纹2使用一块印刷板在一道印刷操作中制成。与此相适应的印刷板8借助示例以横截面示于图4d和6e中。图4d表明，一方面用于制成印刷图像1的钢凹版结构10和另一方面用于制成微结构压纹2的微结构11出现在印刷板表面9上。微结构11略微凹入印刷板表面9，使得最上部微结构区(即微结构浮雕的顶端)处于印刷板表面9之下一小距离d。距离d在20与100微米之间，优选在40与60微米之间。为了制成防伪印迹，油墨首先局部地施加在印刷板表面9上在钢凹版印刷结构10的区域中，多余的油墨借助未示出的擦拭辊自印刷板表面9上拭掉。微结构11的下降防止了擦拭辊与细丝微结构11接触和损伤它们。在随后的印刷操作中，防伪文件的基底被压入钢凹版结构10和微结构11，从而导致一方面油墨自钢凹版结构10中取出并粘附到基底表面上，另一方面基底的表面在微结构11的区域中被模压，即永久变形。
用来通过钢凹版印刷形成印刷图像的印刷板辊(printing plate cylinder)的压力和温度适于模压传统防伪纸，从而可以轻易地以一块钢凹版印刷板同时模压和印刷防伪纸。该印刷板辊的通常加热温度约为80℃，但其也可以在50与90℃之间。
以下，将参照图4a至4d和图6a至6e说明制造具有较深微结构11的印刷板8的两种可供选择方法。
在第一步(图4a)中，首先以传统方式，例如借助刻刀或通过蚀刻在初始印刷板O中结合钢凹版结构10。单独地，类似地以传统方式，例如通过制造衍射浮雕结构所通常使用的相同方法来制造具有微结构11的一个或可选为多个的不同模压模具D。
在第二步(图4b)中，由初始印刷板O和模压模具D制成复制品。初始印刷板O的复制品(即母体M)的制造例如可通过将初始印刷板模压入可塑性变形的塑料内来实现，该塑料于是构成母体M(科波克斯模压(Cobexembossing))。但是，其它模制技术也是公知的且是可用的。形成多个母体M1、M2、.....Mn，其与待制造的钢凹版印刷板的拷贝数相应。还由具有微结构11的一个或多个模压模具D制成相应数量的模压模具复制品DD1、DD2、......。模压模具复制品DD的模制优选地通过电铸法通过以下步骤实现，即：先使微结构11导电，然后例如用铜对其进行金属化。该铜层于是例如以锡支承，以稳定该结构，且背衬以铅或塑料以使模压模具复制品DD可操控。
在第三步(图4c)中，母体M1、M2、......和模压模具复制品DD1、DD2、......并排设置，且通过适当的连接技术(例如粘接)牢固地互连，以构成模具Z。在图4c所示的模具Z中，每个母体和模压模具复制品对M1、DD1；M2、DD2等构成将借助模具Z制成的钢凹版印刷板8的拷贝。可以看出，此处显现为负微结构11′的微结构略微位于模具Z的模制面9′上方。
由模具Z模制钢凹版印刷板8(图4d)再次通过电铸法以与模压模具D的复制相应的方式来实现。此外，印刷板表面9可以在进一步的制造步骤中通过电镀镍或电镀铬来硬化。
制造印刷板8的另一种方法示于图6a至6e。相应地，首先制成具有凹版结构10的初始印刷板O(图6a)。于是，例如通过高精度铣削技术，自初始印刷板O上逐块取下某些表面区域(图6b)。如图4a所示的具有微结构11的模压模具D随即插入如此制成的间隙13内(图6c)。这需要模压模具D的精确匹配加工，从而在将模压模具D插入间歇13后，微结构的位置与初始印刷板O的表面相比深入一确定的距离d。于是，如此制备的初始印刷板O被用于模压母体M(图6d)，该模压例如再次通过科波克斯模压法实现。在此情形下，每个母体M被进一步用于待形成的钢凹版印刷板8的完整拷贝的制造。因此，与最终将形成的钢凹版印刷板8具有的拷贝同样多地由具有嵌入的模压模具D的初始印刷板O(图6c)制造母体M1、M2、M3、......。母体M1、M2、M3、......于是通过适当的连接技术组装，从而形成模具Z(图6e)，钢凹版印刷板8通过电铸法以该模具模制。
可作为选择地，图6c的初始板在足够大的模具Z中的模压可根据所需的拷贝数反复进行。此时，连接单个的母体M1、M2、M3、......以形成模具Z的步骤可以省略。
于是，前述可供选择的制造方法同样适于经由模具Z的“负结构”10′、11′由初始钢凹版结构10和初始微结构11制造最终钢凹版印刷板8中的正结构10、11。在通过将相应模压模具D插入初始印刷板O的间隙13内(图6c)来将微结构11插在印刷图像1内的任何地方比精确地组装印刷板复制品或母体M与模压模具复制品DD(图4c)更简单的情况下，参照图6a至6e说明的制造方法是优选的。特别地，用于制造印刷图像1的具有集成在其中的微结构压纹2的钢凹版印刷板8(如图5所示)可以通过根据图6a至6e的制造方法非常良好地制造。在图5中仅由其外边界表示的钢凹版印刷图像1中，多个微结构压纹2构成微结构压纹域，其中各个微结构压纹2隔开一距离。这些距离12′是以下事实的结果，该事实即：钢凹版印刷板8的各个微结构区域11必须不超过防止遭擦拭辊损伤的最大尺寸，且因此彼此由分隔条12(图4d)分开。分隔条12延伸至印刷板表面9，且具有能吸收擦拭辊的压力的必要宽度。