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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckmaschine, die mit
einer Laser-Perforiereinheit versehen ist und zum Anbringen mindestens eines
Perforationsmusters auf bedruckte Bögen, insbesondere auf Bögen zur
Herstellung von Sicherheitsdokumenten, Banknoten, Pässen, Identitätskarten
und anderen Wertdokumenten dient.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein System zum
Perforieren mittels eines Lasers und auf ein Herstellungsverfahren
zum Anbringen mindestens eines Perforationsmusters auf bedruckte
Bögen.
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Das
Perforieren von Trägern,
die einen Wert darstellen, mittels Laserstrahlen ist als solches
in der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift
Nr. 5'975'583 einen Träger, der
einen Wert darstellt und ein Perforationsmuster trägt, das
von einem Laserstrahl erzeugt wurde, mindestens teilweise visuell
erkennbar ist und eine derartige Struktur aufweist, dass die Muster
nicht oder nur mit der allergrössten
Schwierigkeit mit anderen Verfahren auf dem Träger angebracht werden können. Derartige
Träger,
welche einen Wert darstellen, sind allgemein bekannt, beispielsweise
in Form von Überweisungsschecks,
Bankschecks, Euroschecks, Banknoten, Kreditkarten, Aktien, Anteilscheinen
und anderen Dokumenten, welche einen Wert darstellen. Dieser Stand
der Technik bezieht sich ebenfalls auf andere Arten von Dokumenten,
die einen Wert darstellen, wie beispielsweise Pässe, Führerscheine und ähnliche
Papiere. Wie dieser Patentveröffentlichung
des Standes der Technik zu entnehmen ist, kennt man das Problem,
dass Träger,
welche einen Wert darstellen, nachgemacht und gefälscht werden können. Diese
Tatsache ist ein immer grösseres
Problem geworden. Auf diesem Gebiet wird laufend versucht, immer
einen Schritt weiter zu sein als der Fälscher. In der letzten Zeit
hat es die Verfügbarkeit
von Farbkopierapparaten immer leichter gemacht, Dokumente nachzumachen,
welche in der Vergangenheit schwierig zu fälschen waren, nachzumachen.
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Die
in der US-Patentschrift Nr. 5'975'583 beschriebene
Laser-Vorrichtung weist zumindest eine Laserquelle auf, welche derart
angeordnet ist, dass der Laserstrahl durch eine Austrittsöffnung nach oben
abgegeben wird. Dann wird der Laserstrahl mit Hilfe eines Spiegels
reflektiert und daraufhin mit einem Winkel von 90° abgelenkt,
geht durch einen Verschluss und wird anschliessend von einem anderen Spiegel
nach unten abgelenkt. Der Laserstrahl geht dann durch eine Fokussierungseinrichtung
hindurch, in welcher der Laserstrahl fokussiert wird. In der Folge
gelangt der Laserstrahl an einen weiteren Spiegel, an dem der Strahl
abgelenkt (reflektiert) und in eine Ablenkvorrichtung weitergeleitet
wird. In der Ablenkvorrichtung wird der Laserstrahl auf die beabsichtigte Stelle
auf dem Papier weitergeführt,
wo er das Perforieren gemäss
dem beschriebenen Verfahren ausführt.
Weiterhin weist die Vorrichtung einen Fühler auf, der auf Bezugsmarkierungen
anspricht, die sich auf dem Papier befinden, um ein Synchronisiersignal zu
erzeugen, welches die Aufgabe hat, die Steuerung des Laserstrahls
mit der Weiterbewegung des Papiers zu synchronisieren. Dies ist
besonders wichtig, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Papiers
nicht konstant ist. Genauer gesagt, ist in der Fokussiervorrichtung
eine Linse angeordnet, welche den Laserstrahl, der von der Laserquelle
kommt, auf die Stelle fokussiert, an welcher der Laserstrahl auf
das Papier auftreffen soll. Dabei sind Mittel vorgesehen, die die Linse
nach oben oder unten bewegen, um den optischen Abstand zwischen
der Linse und der Auftreffstelle stets konstant zu halten und dadurch
den Laserstrahl immer auf die Berührungsstelle zu fokussieren.
Die Ablenkvorrichtung besteht aus einem ersten Galvanometer, das
mit einem Spiegel verbunden ist, mit dessen Hilfe die Stelle der
Berührung
in Richtung des Papiervorschubs weiterbewegt werden kann, und einem
zweiten Galvanometer, welches ebenfalls mit einem Spiegel verbunden
ist, mit dem die Stelle des Auftreffens des Strahls quer zur Vorschubrichtung
des Papiers bewegbar ist. Mit der eben beschriebenen Vorrichtung
kann jedes beliebige Perforationsmuster auf dem Papier angebracht werden.
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Ein
anderer Stand der Technik ist aus der US-Patentanmeldung Nr. 2002/0027359 A1
bekannt geworden, und in diesem Dokument wird auf ein Sicherheitselement
Bezug genommen, welches durch ein Perforationsmuster verwirklicht
wird. Gemäss dieser
Veröffentlichung
weist ein Dokument, welches gegen eine Nachahmung zu schützen ist,
ein Sicherheitselement in Form eines Perforationsmusters auf, welches
sich über
eine Oberfläche
des Dokumentes erstreckt und ein Bild darstellt, das eine Helligkeitstönung aufweist.
Dabei ist das Perforationsmuster so ausgebildet, dass ein Bild dort
sichtbar wird, wo sich das Perforationsmuster befindet, beispielsweise wenn
das so behandelte Dokument gegen das Licht gehalten wird oder auf
eine beleuchtete Unterlage gelegt wird. Die Herstellung eines solchen
Bildes, welches aus Helligkeitsabtönungen besteht, erfordert jedoch
eine ausserordentlich fortschrittliche Technologie. Derartige Technologien
sind potentiellen Nachahmungen nicht leicht zugänglich, so dass Dokumente,
die auf diese Art mit derartigen Perforationsmustern ausgestattet
sind, äusserst schwierig
nachzumachen sind. Die genannte Veröffentlichung gibt an, dass
das Perforationsmuster vorzugsweise mittels Laserlicht erzeugt wird.
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Noch
eine weitere Veröffentlichung
zum Stand der Technik ist die PCT-Anmeldung WO 97/18092. Diese Veröffentlichung
bezieht sich auf Sicherheitsdokumente mit einer Sicherheitsmarkierung.
Im Einzelnen besteht die geoffenbarte Sicherheitsmarkierung für Sicherheitsdokumente,
insbesondere Papiere, die einen Wert darstellen, aus einer Vielzahl
von kreisförmigen
oder länglichen
Löchern, die
in parallelen Reihen auf einem bedruckten Bereich des Dokumentes
angebracht sind. Dabei ist der Durchmesser der Löcher derart gewählt, dass
sie mit dem unbewaffneten Auge und im reflektierten Licht praktisch
unsichtbar sind, jedoch gut sichtbar werden, wenn man das Dokument
gegen das Licht hält und
in Durchsicht betrachtet. Die Löcher
werden durch Laserimpulse erzeugt. Die Markierung kann schnell und
leicht angebracht werden, und sie kann ohne technische Hilfsmittel überprüft werden.
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Ein
Nachteil der bekannten Maschinen ist darin zu sehen, dass es sich
um sogenannte "stand-alone"-Maschinen handelt,
die ihre unabhängige
Bogenzufuhr, den Bogentransport und das Auslegesystem aufweisen.
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Es
ist ein weiterer Nachteil der Maschinen des Standes der Technik,
dass das vorgeschlagene Prinzip einer Perforation bei Verarbeitungsmaschinen
oder Druckmaschinen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, nicht
unmittelbar angewendet werden kann, beispielsweise bei Maschinen,
die zur Herstellung von Sicherheitselementen, insbesondere Banknoten,
eingesetzt werden. Bei solchen Maschinen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit
werden die Bögen
mit hoher Geschwindigkeit transportiert (mit einer Geschwindigkeit
von etwa 10'000 Bögen pro Stunde),
wobei Wellen und Verformungen an der Oberfläche der Bögen auftreten, welche es unmöglich machen,
die Perforationsmuster auf den Bögen mit
ausreichender Präzision
anzubringen. Diese Schwierigkeit wird weiterhin durch die Tatsache
verstärkt,
dass die Bögen
in solchen Hochgeschwindigkeitsmaschinen mit Hilfe eines Kettengreifersystems weitergegeben
werden, welches eine Vielzahl von Greiferstangen enthält, die
im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils eine Reihe von
Greiferzangen aufweisen, welche das vorn laufende Ende des Bogens
erfassen. Demgemäss
ist der grösste Teil
des Bogens, mit Ausnahme der Vorderkante, nicht unterstützt oder
festgehalten, wodurch es unmöglich
wird, die Perforationsmuster mit ausreichender Präzision anzubringen.
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Das
Dokument JP 2003-164988 beschreibt ein Arbeitsverfahren mit Laser
zur Bildung von Perforationsmustern auf Gegenständen, die bewegt werden, beispielsweise
Papier, mit einem Ansaugtisch zum Ansaugen des bewegten Objekts
gegen die Oberfläche
des Ansaugtisches, und mit einem Laserkopf, der dem Ansaugtisch
gegenüber
angeordnet ist und einen Laserstrahl gegen die Oberfläche des
angesaugten Objekts richten kann.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr.
EP 1'579'989 (welche
einen Stand der Technik im Sinne von Artikel 54(3) und (4) EPÜ darstellt
und nur zur Beurteilung der Neuheit dient) beschreibt eine Druckerpresse
mit einer Laser-Perforiereinheit
und einem Vakuumtisch zum Ansaugen bewegter Bögen, sowie mit einer Lasereinheit,
die gegenüber
dem Vakuumtisch angeordnet ist und zur Perforierung der bewegten
Bögen dient.
Diese Patentanmeldung schweigt sich über die Konstruktion und die
Anordnung der Lasereinheit aus.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten
Maschinen und Verfahren zu verbessern. Insbesondere ist es eine
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, das Anbringen von Perforationsmustern
mit ausreichender Präzision zu
ermöglichen,
während
der Bogen von einem Bogentransportsystem weiterbewegt wird, welches
typischerweise in Verarbeitungs- oder Druckmaschinen verwendet wird,
die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine
vorzuschlagen, die vorzugsweise gleichzeitig zum Bedrucken von Sicherheitsdokumenten
und zum Perforieren der bedruckten Sicherheitsdokumente geeignet
ist.
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Weiterhin
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und
wirksames Perforiersystem anzugeben.
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Diese
Aufgaben werden von der Erfindung erfüllt, die in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung soll nun, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, eine Beschreibung
gegeben werden, wobei in den Zeichnungen darstellen:
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1 eine
Seitenansicht einer Druckmaschine mit einer Laser-Perforiereinheit.
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2 ein
Fliessdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung.
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3 eine
Draufsicht der Druckmaschine gemäss 1.
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4 eine
Teilansicht, welche in einer Vergrösserung Einzelheiten der Laserköpfe der
Laser-Perforiereinheit und ebenso die Ansaugeeinheit zeigt, die
zum Festhalten des Bogens dient, der zu perforieren ist.
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5a und 5b perspektivische
Ansichten eines Saugteils, welches vorzugsweise am Ende jedes Laserkopfes
angebracht ist.
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6 eine
perspektivische Ansicht der Ansaugplatte, die am Ende des Saugteils
angebracht ist, das in 5a gezeigt ist.
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7 einen
Querschnitt des Saugteiles der 5a, das
an den Endbereichen der Laserköpfe der
Laser-Perforiereinheit
montiert ist.
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Die
Erfindung soll nun mit Hilfe eines besonderen Ausführungsbeispiels
beschrieben werden, nämlich
an einer Stahlstich-Druckmaschine, die mit einem Laser-Perforiersystem
ausgerüstet
ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass dieses Beispiel
nicht als einschränkend
für die
Erfindung zu betrachten ist, und dass das beschriebene Laser-Perforiersystem auch
an anderen Arten von Druckmaschinen oder Verarbeitungsmaschinen
benutzt werden kann.
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Zusätzlich soll
der Ausdruck "Laser-Perforierung" im Rahmen der vorliegenden
Erfindung so verstanden werden, dass die Bögen einem Laserstrahl ausgesetzt
werden, wobei mindestens ein Teil des Materials der Bögen vom
Laserstrahl abgetragen wird, um eine Vertiefung oder eine Perforierung
in Richtung der Dicke der Bögen
zu erzeugen. Mit anderen Worten kann das "Perforationsmuster", welches als Ergebnis der "Laser-Perforierung" erhalten wird, entweder
als Muster vorliegen, wie es in 2 der US-Patentschrift
Nr. 5'975'583 gezeigt ist,
wo die Perforierung durch die gesamte Dicke des Bogens hindurchgeht,
oder aber als ein Muster, wie es in
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3 dieser
US-Patentschrift Nr. 5'975'583 gezeigt ist,
bei dem nur ein Teil des Materials des Bogens abgetragen wird, oder
als ein Muster, das eine Kombination dieser zwei Arten von Mustern
darstellt.
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In 1 ist
eine Druckmaschine dargestellt, die mit einem Laser-Perforiersystem
ausgerüstet
ist, wobei diese Maschine dazu geeignet ist, das in 2 wiedergegebene
Verfahren auszuführen.
Die gezeigte Druckmaschine ist als nicht einschränkendes Beispiel als Stahlstich-Tiefdruckmaschine
ausgeführt, d.h.
als eine Maschine, die beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr.
5'062'359 bekannt ist.
Die Maschine weist zunächst
eine Einrichtung zur Bogenzufuhr 1 auf, welche einzelne
Bögen nacheinander
einer Transportwalze 2 übergibt.
Dann gelangen die Bögen
von dieser Walze 2 auf einen Druckzylinder 3 und
werden dort durch Greifer gehalten, welche sich in Ausnehmungen
dieses Zylinders 3 befinden, so wie es in der einschlägigen Technik
bekannt ist. Dieser Druckzylinder arbeitet mit einem Plattenzylinder 4 zusammen,
der gravierte Druckplatten enthält,
die gleichmässig über dem
Umfang des Zylinders angebracht sind, wobei im Beispiel, das in 1 gezeigt ist,
drei Druckplatten dargestellt sind. Weiterhin ist eine Sammelwalze 5 in
Berührung
mit dem Plattenzylinder 4 zum indirekten Einfärben des
Plattenzylinders 4 vorgesehen. Die Sammelwalze 5 weist
eine elastische Oberfläche
auf und ist mit zwei Drucktüchern
versehen. Entlang des Umfanges der Sammelwalze 5 und in
Berührung
mit dieser Walze befinden sich selektive Einfärbewalzen 6, die jeweils
von einer eigenen Einfärbevorrichtung 7 mit
Druckfarbe versehen werden. Die Drucktinten mit verschiedenen Farben
gelangen von den selektiven Einfärbewalzen 6 auf
die Sammelwalze 5, wo die Druckfarbe gesammelt und anschliessend
auf die Oberfläche
des Plattenzylinders 4 übertragen
wird.
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Die
gezeigte Maschine weist weiterhin eine Direkteinfärbeeinheit
zum direkten Einfärben
des Plattenzylinders 4 auf. Diese direkte Einfärbeeinheit besitzt
eine selektive Einfärbewalze 8 und
eine zugehörige
Einfärbevorrichtung 7.
Ausserdem befindet sich auf dem Umfang des Plattenzylinders 4 im
Ablauf der direkten Einfärbewalze 8,
bezogen auf die Drehrichtung des Plattenzylinders 4, eine
Wischeinheit 10, welche die Oberfläche der gravierten Druckplatten
ausserhalb der Tiefdruckvertiefungen reinigt und die Druckfarbe
vor dem Drucken in die Vertiefungen der Druckplatten hineindrückt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind die Einfärbevorrichtungen 7 in
einem beweglichen Wagen 9 angeordnet, der aus der Druckmaschine
herausgezogen werden kann, und dieser Wagen ist in 1 in seiner
herausgezogenen Stellung gestrichelt dargestellt.
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Die
aufeinanderfolgenden Bögen,
welche am Umfang der Druckwalze 3 festgehalten werden, gehen
durch einen Druckwalzenspalt, der sich zwischen der Druckwalze 3 und
dem Plattenzylinder 4 befindet, und empfangen dort das
Tiefdruckmuster. Nach erfolgtem Druck werden die aufeinanderfolgenden,
bedruckten Bögen
von einem Transportsystem 11 übernommen, welches ein Kettengreifersystem aufweist,
und in Richtung einer Auslegeeinheit 14 befördert. Bei
der in 1 dargestellten Anordnung werden die aufeinanderfolgenden
Bögen vom
Transportsystem 11 derart weiterbewegt, dass ihre bedruckte
Seite nach unten zeigt (mindestens bis zu der Stelle, an der die
Bögen in
Auslegestapel fallen). Vor ihrer Ankunft in der eigentlichen Auslegeeinheit
können
die bedruckten, aufeinanderfolgenden Bögen gegebenenfalls durch eine
Inspektionseinheit 12 geleitet werden, in der die Qualität des Bogens
geprüft wird
(beispielsweise auf Position, Register, Farbe, Qualität des Druckes
und des Substrats usw.), wie es aus den folgenden Veröffentlichungen
zum Stand der Technik hervorgeht: WO 01/85586, WO 01/85457, EP-0'796'735,
EP-0'668'577, EP-0'734'863, EP-0'612'042, EP-0'582'548,
EP-0'582'547 und EP-0'582'546, die sich auf
Verfahren zur Beurteilung und Überwachung
der Qualität
bedruckter Sicherheitsdokumente beziehen.
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Nach
der Inspektion können
die aufeinanderfolgenden Bögen
weiter durch die Trocknereinheit 13 transportiert werden,
die beispielsweise ein Ultraviolett-Trockner sein kann, in dem die
Drucktinte getrocknet wird.
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Die
bedruckten Bögen
gelangen dann zur Auslegeeinheit 14 der Maschine, und diese
Auslegeeinheit 14 weist im Beispiel der 1 drei
Auslegestapel 15, 16 und 17 auf. Beispielsweise
kann ein Stapel (etwa der Stapel 15) für fehlerhafte Bögen und die
anderen beiden Stapel (nämlich 16 und 17)
für annehmbare
Bögen verwendet
werden, wobei jeder Stapel abwechselnd aufgefüllt wird.
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Bevor
die einzelnen Bögen
in den Ablagestapeln 15, 16 oder 17 abgelegt
werden, durchlaufen diese Bögen
eine Laser-Perforiereinheit 18,
in welcher sich mehrere Laserköpfe 180 befinden,
mit deren Hilfe Mikro-Perforierungen angebracht werden, wie es aus
den oben genannten Veröffentlichungen bekannt
ist, nämlich
der US-Patentschrift Nr. 5'975'583, der US-Patentanmeldung
Nr. 2002/0027359 A1 und der PCT-Patentanmeldung
Nr. WO 97/18092. So kann beispielsweise jeder Laserkopf 180 ähnlich wie
die Laserköpfe
aufgebaut sein, die in der US-Patentschrift Nr. 5'975'583 beschrieben sind.
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Die
aufeinanderfolgenden Bögen
werden vom Kettengreifersystem 11 zur Lasereinheit 18 transportiert,
wobei die unbedruckte Seite nach oben gerichtet ist. Die Laser- Perforiereinheit 18 befindet sich
vorzugsweise über
der Auslegeeinheit 14, wie es in 1 dargestellt
ist.
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Um
sicherzustellen, dass die zu perforierenden Bögen mit ausreichender Präzision vor
der Laser-Perforiereinheit 18 liegen, ist weiterhin eine
Ansaugeinheit 19 mit einer Ansaugfläche 19a unterhalb der
Lasereinheit 18 angeordnet, um den zu perforierenden Bogen
so lange gegen die Ansaugfläche 19a angelegt
zu halten, wie der Perforierprozess dauert. Bei dem in 1 gezeigten
Beispiel befindet sich die Ansaugeinheit 19 zwischen der
Laser-Perforiereinheit 18 und dem Transportweg des Bogentransportsystems 11.
Die Ansaugfläche 19a besitzt
vorzugsweise Löcher
für das
Vakuum (nicht dargestellt) und weitere Öffnungen (in der Folge durch
das Bezugszeichen 190 identifiziert), wo die Laserstrahlen
auf den Bogen auftreffen, und die Ansaugfläche liegt parallel zur Transportrichtung
der Bögen.
Die Oberfläche
des Bogens, der während
der Perforierung gegen die Ansaugfläche 19a angesagt wird,
ist vorzugsweise diejenige Fläche,
die in der Druckmaschine nicht bedruckt wurde, damit eine Beschädigung der bedruckten
Fläche
vermieden wird.
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Eine
zweite Ansaugeinheit 20 ist ebenfalls vorzugsweise unterhalb
der Position des zu perforierenden Bogens angebracht, d.h. auf derjenigen
Seite der Bögen,
welche der Laser-Perforiereinheit 18 gegenüberliegen,
um Rauch und Material abzuführen, welches
im Verlaufe der Perforierung abgetragen wird.
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Zum
Zwecke der Wartung kann die Lasereinheit 18 zusätzlich über einen
Schwingarm 21, der an der Auslegeeinheit 14 angebracht
ist und um eine Achse 21a, die in 1 gestrichelt
dargestellt ist, seitlich verschwenkt werden. Das Verschwenken der Lasereinheit 18 aus
ihrer Arbeitsposition und zurück in
die Arbeitsposition kann mit Vorteil durch einen Betätigungsmechanismus
ausgeführt
werden, der eine Antriebseinheit 210 enthält, die über einen
Betätigungsarm 215 auf
die Lasereinheit 18 einwirkt.
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Nach
dem Ausführen
einer Perforierung wird jeder der aufeinanderfolgenden Bögen vom
Kettengreifersystem 11 weiter transportiert, passiert die Walze 22 und
wird in einem der Auslegestapel 15, 16 oder 17 abgelegt
(wobei die bedruckte Seite der Bögen
nach oben gerichtet ist). Wenn der Bogen einen Fehler aufweist,
wird dieser Bogen natürlich
entweder nicht perforiert, oder wenn der Bogen Druckmuster aufweist,
die nach Art einer Matrix angeordnet sind (wie es auf dem Gebiet
der Sicherheitsdokumente üblich
ist), wird der Bogen nur dort perforiert, wo kein Fehler vorhanden
ist.
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Ein
besonderer Vorteil der in 1 dargestellten
Maschine ist der, dass die Laser-Perforiereinheit 18 entlang
dem Transportweg des Bogentransportsystems 11 an einer
Stelle angeordnet werden kann, an der der Transport der Bögen von
der Druckeinheit abgekoppelt werden kann. Der Antrieb des Bogentransportes
in der Auslegeeinheit 14 kann, wie ersichtlich, vom Antrieb
der Druckeinheit abgekoppelt werden, denn er ist von dieser Einheit
unabhängig,
wodurch der Einfluss von Vibrationen, die vom Druckvorgang stammen,
verhindert wird, und dieses Merkmal ist wichtig, wenn Mikro-Perforierungen der vorliegenden
Art ausgeführt
werden, welche sehr präzise
sein müssen.
Zusätzlich
ermöglicht
die Tatsache, dass die Antriebe der Druckeinheit und des Auslegesystems
unabhängig
voneinander sind, eine optimale Einstellung der Geschwindigkeiten
und des Registers, wenn die Perforierungen ausgeführt werden.
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Da
die Laser-Perforiereinheit in eine Druckmaschine integriert ist,
wird weiterhin die Notwendigkeit getrennter Zufuhrorgane, Auslegestapel
und Transportsysteme vermieden, welche sämtlich einer Wartung bedürfen. Ausserdem
wird Raum gewonnen, und die Perforiereinheit kann in Modultechnik
an die Auslegeeinheit einer bereits bestehenden Druckmaschine angebaut
werden.
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3 ist
eine Draufsicht der in 1 veranschaulichten Druckmaschine,
und aus dieser Figur geht die Anordnung der Laserköpfe 180 der
Laser-Perforiereinheit 18 hervor. Weiterhin zeigt diese Figur,
dass die Laser-Perforiereinheit 18 mehrere
Laserköpfe 180 (sechs
Köpfe in
diesem Beispiel) aufweist, die gegenüber der Vorschubrichtung der
Bögen sowohl
in Quer- als auch in Längsrichtung
angeordnet sind. Die Anzahl der Laserköpfe 180 hängt im Grunde
von der Anzahl der Perforationsmuster ab, die auf den Bögen anzubringen
sind. Im vorliegenden Beispiel ist die Druckmaschine dazu eingerichtet,
Bögen mit
Sicherheitsdokumenten wie Banknoten zu bedrucken, wobei auf jedem
Bogen viele Druckmuster erzeugt werden, die in Form einer Matrix
angeordnet sind. Insbesondere weist jeder Bogen eine Serie von m
Spalten und n Reihen von Druckmustern auf. In diesem Falle ist eine
Spalte definiert als eine Serie von Druckmustern, die in der Vorschubrichtung
der Bögen
nacheinader angeordnet sind, und eine Reihe ist definiert als eine
Serie von Druckmustern, die quer zur Vorschubrichtung der Bögen ausgerichtet
sind. Die Anzahl der Druckmuster pro Bogen kann unterschiedlich
sein und erreicht normalerweise einen Höchstwert von sechs Spalten
auf zehn Reihen (d.h. 60 Druckmuster pro Bogen). In dem vorliegenden, besonderen
Beispiel sind daher sechs Laserköpfe 180 vorgesehen,
damit es möglich
ist, ein Perforationsmuster in jeder der bis zu sechs Spalten von Druckmustern
pro Bogen anzubringen. Daraus geht hervor, dass jeder Laserkopf 180 im
Verlaufe der Perforierung eines Bogens mehrere Male zu aktivieren ist,
so dass jede Reihe von Druckmustern mit einem Perforiermuster versehen
werden kann. Diese Anordnung ist selbstverständlich bedeutend wirtschaftlicher
als diejenige, bei der so viele Laserköpfe vorgesehen sind, als sich
Druckmuster auf dem Bogen befinden.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die sechs Laserköpfe 180 über ein
zweidimensionales Gebiet verteilt (d.h. jeder Laserkopf ist einer
bestimmten Spalte der Druckmuster auf dem Bogen zugeordnet, wie
oben beschrieben wurde), und die Laserköpfe sind nicht in einer gemeinsamen
Reihe angeordnet. Es ist jedoch klar, dass es möglich ist, eine beliebige andere
Anordnung der Laserköpfe
vorzusehen, unter der offensichtlichen Voraussetzung, dass die Grösse jedes
Laserkopfes 180 diese andere, kompaktere Anordnung ermöglicht.
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Vorzugsweise
kann die Position jedes Laserkopfes 180 in Querrichtung
zur Vorschubrichtung der Bögen
einzeln eingestellt werden, so dass die Position der Laserköpfe 180 an
die Anzahl der Druckmuster pro Bogen und an diejenige Position jedes
Druckmusters angepasst wird, wo wunschgemäss das Perforationsmuster anzubringen
ist. Dies kann dadurch geschehen, dass jeder Laserkopf 180 an
einer Montageschiene (nicht dargestellt) angebracht ist, die quer
zur Vorschubrichtung der Bögen
verläuft.
Ausserdem kann die Einstellung der Position jedes Laserkopfes 180 von
Hand geschehen oder mit Vorteil unter Einsatz eines halbautomatischen
Einstellmechanismus, der Elektromotoren oder ähnliche Antriebe enthält, um den
jeweiligen Laserkopf 180 in Querrichtung entlang der Montageschiene
zu bewegen.
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Es
soll nun weiterhin darauf hingewiesen werden, dass es ausreichend
ist, wenn die Laser-Perforiereinheit mit so vielen Laserköpfen wie
nötig ausgestattet
wird, um die Höchstzahl
von Spalten an Druckmustern pro Bogen abzudecken (typischerweise
sechs Spalten). Je nach der tatsächlichen
Anzahl von Druckmustern pro Bogen ist es dann ausreichend, die erforderliche
Anzahl von Laserköpfen
zum Abdecken der erforderlichen Anzahl von Spalten an Druckmustern
zu positionieren und zu aktivieren. Sollte beispielsweise die Anzahl
der Spalten von Druckmustern fünf
betragen, wobei lediglich neun Reihen vorhanden sind, dann genügt es, einen
der sechs Laserköpfe 180 zu
deaktivieren, während
die fünf
anderen Köpfe
neu positioniert werden, und zwar an Stellen, die den fünf Spalten
an Druckmustern entsprechen, welche zu perforieren sind, wobei jeder dieser
fünf verbleibenden
Laserköpfe
neun Mal pro Bogen aktiviert wird, so dass sämtliche Reihen von Druckmustern
abgedeckt werden.
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Der
Laser-Perforiereinheit 18 ist normalerweise eine Steuereinheit
zugeordnet (in 3 mit dem Bezugszeichen 185 versehen),
um die erforderlichen Betriebsparameter der einzelnen Laserköpfe 180 einzustellen,
beispielsweise Emissionsauslösezeit
und Emissionsdauer, Ausgangsleistung usw.
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4 stellt
eine vergrösserte
Ansicht des Bereiches (der in 1 durch
einen gestrichelten Kreis abgegrenzt ist) dar, in dem das Perforierverfahren
ausgeführt
wird, wobei 4 die Enden der Laserköpfe 180 sowie
die Anordnung der ersten Absaugeinheit 19 in Vergrösserung
zeigt. Wie aus 4 hervorgeht, wird ein zu perforierender
Bogen (in 4 mit dem Bezugszeichen A versehen)
an seiner Vorderkante von einer Greiferstange 111 festgehalten,
die mehrere Greifer 112 aufweist (das Kettengreifersystem 11 weist
mehrere im Abstand angeordnete Greiferstangen 111 auf,
wie es in der Technik bekannt ist) und vor die Perforiereinheit 18 bewegt. Wie
oben schon erwähnt
wurde, wird die unbedruckte Seite des Bogens A von der ersten Ansaugeinheit 19 gegen
die Ansaugfläche 19a angezogen.
Während
des Perforiervorganges werden Rauch und abgebrannte Teilchen vorzugsweise
an der Unterseite des Bogens A, der zu perforieren ist, von der
zweiten Ansaugeinheit 20 abge saugt. Wie weiter unten noch im
Einzelnen erläutert
wird, können
Rauch und abgebrannte Stoffe, die beim Perforieren anfallen, bei
der Perforierung des Bogens A ebenso von dessen Oberseite abgesaugt
werden.
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Wie
in 4 schematisch dargestellt ist, weist die erste
Absaugeinheit 19 dort Öffnungen 190 auf,
wo sich die Laserköpfe 180 befinden.
Diese Öffnungen 190 dieses
Beispiels zeigen, wenn man sie quer zur Vorschubrichtung der Bögen entlang
des Transportweges betrachtet, vorzugsweise eine V-Form, wobei der engere
Teil der Öffnungen 190 nach
unten gegen die zu perforierenden Bögen gerichtet ist, um die wirksame
Grösse
der Saugfläche 19a auf
einen Höchstwert
zu bringen. Je grösser
die Saugfläche 19a ist,
desto besser werden die Bögen während ihrer
Perforierung festgehalten, wodurch etwaige Probleme bezüglich der
Registerhaltung vermindert werden. Selbstverständlich kann die V-Form auch
anders orientiert werden, wobei der engere Teil der Öffnungen 190 aber
stets nach unten zu richten ist.
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Um
das Anlegen der Bögen
gegen die Ansaugfläche 19a noch
zu verbessern, insbesondere an der Vorderkante der Bögen, ist
vorzugsweise jede Greiferstange 111 mit einer Reihe von
Bürsten 115 versehen,
die sich unmittelbar nach den Greifern 112 befinden (im
Gegensinn zur Vorschubrichtung der Bögen vor den Greifern 112),
um die Bögen
auch dort gegen die Ansaugfläche 19a zu
drücken.
Dabei sollte man sich daran erinnern, dass die Stelle, an der die Vorderkante
des Bogens A von den Greifern 112 erfasst wird, ein wenig
unterhalb der Saugfläche 19a liegt,
so dass ein Abstand zwischen der Saugfläche 19a und den Greifern 112 besteht,
welcher erforderlich ist, damit die Greifer 112 über die
Saugfläche 19a laufen
können.
Es ist ebenfalls ein bestimmter Abstand nötig, damit der Bogen von derjenigen
Stelle abgezogen werden kann, wo er erfasst wird, bis zu der Stelle, wo
er genau gegen die Saugfläche 19a gezogen
wird. Dank der Bürsten 115 wird
ein Druck auf den Bogen ausgeübt,
und zwar unmittelbar nach derjenigen Stelle, an der die Vorderkante
des Bogens von den Greifern 112 erfasst wird, wodurch der
Abstand, der nötig
ist, um den Bogen korrekt gegen die Saugfläche 19a zu ziehen,
auf einen Mindestwert verringert wird.
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Um
das Positionieren des Bogens, der während des Perforiervorganges
gegen die Saugfläche 19a gezogen
wird, weiter zu verbessern, weist jeder Laserkopf 180 vorzugsweise
ein zusätzliches
Saugteil 30 auf. Dieses Saugteil 30 ist in 4 schematisch
dargestellt und in den 5a, 5b und 7 noch
genauer und vergrössert
gezeigt. Die Aufgabe dieses Saugteiles 30 ist eine doppelte.
Zunächst
ist ein erster Zweck dieses zusätzlichen
Saugteils eine weitere Vergrösserung
der wirksamen Grösse
der Saugfläche 19a.
Ein zweiter Zweck dieses zusätzlichen
Saugteils 30 ist die Abfuhr von Rauch und abgebranntem
Material von der Oberseite der Bögen,
d.h. eine ähnliche
Aufgabe wie diejenige der zweiten Absaugeinheit 20.
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Wie
in den 5a, 5b und 7 gezeigt
ist, weist das Saugteil 30 einen Körper 31 auf, der am
Ende des zugehörigen
Laserkopfes 180 angebracht ist. Dieser Körper 31 ist
an seinen Enden sowohl nach oben als auch nach unten geöffnet und ist
allgemein konisch geformt. Der untere Endbereich des Körpers 31 besitzt
eine Öffnung 31a,
durch welche der Laserstrahl hindurch gerichtet ist (dieser Laserstrahl
wird in der 7 schematisch durch eine dicke
Linie dargestellt). Das Saugteil 30 weist weiterhin eine
Abzugsleitung 32 in Form eines V auf, die mit dem Körper 31 einstückig geformt
ist. Die Öffnung 31a des
Körpers 31 mündet in
der Abzugsleitung 32, wobei der untere Endbereich der Abzugsleitung 32 auf ähnliche
Weise mit einer Öffnung 32a versehen ist,
durch welche der Laserstrahl hindurchgehen kann. In die Abzugsleitung 32 wird
Luft eingesaugt (oder eingeblasen), um Rauch und verbranntes Material,
welches sich bei der Perforierung bildet, zu eliminieren.
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Zusätzlich enthält das Unterdruckteil 30 eine Saugleitung 34,
die an der Unterdruckleitung 32 anliegt und vorzugsweise
einstückig
mit dem Körper 31 und
der Unterdruckleitung 32 geformt ist. Diese Saugleitung 34 besitzt
auf ähnliche
Weise im unteren Endbereich eine Öffnung 34a, die sich
nahe bei der Öffnung 32a der
Unterdruckleitung befindet (siehe 5b).
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Wie
aus dieser 5b hervorgeht, besitzt der untere
Bereich des Saugteiles 30 die Form eines rechteckigen ebenen
Elementes 33, dessen Ebene parallel zur Saugfläche 19a verläuft. Sowohl
die Öffnung 32a am
unteren Endbereich der V-förmigen Unterdruckleitung 32 als
auch die Öffnung 34a am
unteren Bereich der Saugleitung 34 öffnen sich im ebenen Element 33.
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In 5a ist
gezeigt, dass das ebene Element 33 eine Ansaugplatte 35 trägt, die
eine entsprechende rechteckige ebene Form aufweist (siehe auch 6).
In 7 ist zu sehen, dass die untere Oberfläche der
Ansaugplatte 35 mit der Saugfläche 19a der Ansaugeinheit 19 fluchtet,
um dadurch eine fast gleichförmige
Ansaugfläche
für die
Bögen zu
bilden. Unter Bezugnahme auf die 5a und 6 ist ersichtlich,
dass die Ansaugplatte 35 ebenfalls mit einer Öffnung 35a versehen
ist, die auf die Öffnungen 31a und 32a ausgerichtet
ist, damit der Laserstrahl hindurchgehen kann. Die Ansaugplatte 35 ist
weiterhin mit mehreren Ansauglöchern 35b versehen,
welche die Öffnung 35a umgeben.
Wie in 6 dargestellt ist, befindet sich an der Oberseite
der Ansaugplatte 35 eine Ausnehmung 36, in welche
sich die An sauglöcher 35b öffnen, derart,
dass diese Ausnehmung 36 beim Anbringen der Ansaugplatte 35 am ebenen
Element 33 einen Kanal rund um die Öffnung 35a bildet,
und dieser Kanal steht durch die Öffnung 34a mit der
Saugleitung 34 in Wirkverbindung. Wenn man nun Vakuum an
die Saugleitung 34 anlegt, wird Luft durch die Ansauglöcher 35b angesaugt,
wodurch der zu perforierende Bogen an die Oberfläche der Saugplatte 35 zur
Anlage kommt.
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Aus
dem Vorstehenden geht hervor, dass jedes zusätzliche Saugelement 30 mit
seinem integrierten Saugmechanismus die Saugfläche 19a der Ansaugeinheit 19 in
vorteilhafter Weise vergrössert, indem
die Lücken 190,
an denen sich die Laserköpfe 180 befinden,
ausgefüllt
werden. Sowohl die Ansaugfläche 19a der
Ansaugeinheit 19 als auch die Saugplatte 35 des
Saugteiles 30 bilden zusammen eine fast ebene Saugfläche für die Bögen, was
das Auftreten von Schwierigkeiten aufgrund von Registerfehlern beim
Perforieren beseitigt und sicherstellt, dass sich die Bögen im richtigen
Abstand von den Laserköpfen
befinden.
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Die
erfindungsgemässe
Maschine ist selbstverständlich
nicht auf eine Stahlstich-Druckmaschine beschränkt, wie sie in 1 gezeigt
ist, sondern es können
auch andere Maschinen, welche auf der Grundlage anderer Drucktechniken
wie beispielsweise Siebdruck, Offsetdruck usw. arbeiten, in Betracht gezogen
werden.