CA1295690C - Procede pour l'inscription d'image par laser, et dispositifs de miseen oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE POUR L'INSCRIPTION D'IMAGE PAR LASER, ET DISPOSITIFS DE MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE L'invention a pour objet un procédé pour l'inscription d'images par laser, ainsi que ses moyens de mise en oeuvre. Le dispositif (10) sur lequel est inscrit l'image comporte : - une première couche d'un matériau (2) que de l'encre, disposé en colonnes (C) parallèles, et recouverte d'une deuxième couche (3), susceptible d'absorber un rayonnement laser; - un faisceau laser (F) susceptible d'un double mouvement relatif par rapport au dispositif ( 10), un premier mouvement rapide selon les colonnes (C) et un deuxième mouvement lent par rapport au premier, selon un axe (OX) perpendiculaire aux bandes. - des moyens (M) de modulation de la puissance du faisceau laser (F) en fonction de l'information à inscrire, en synchronisme avec les mouvements ci-dessus. Le faisceau laser décrit la zone (ZI) où doit être formée l'image selon les colonnes, en y détruisant ou non la couche absorbante (3), faisant ainsi apparaître ou non la première couche (2) en fonction de la puissance du faisceau et donc de l'information à inscrire. Figure 2.

Description

gROC1~13E POllR L'INSC~ rION D'IMAG:¢ P~
:[~SER, ET I)ISPOSITI~æ D~ MISE ~N OEIlVRE
DE lCE PROCEDE

La présente invention a pour ob3et un procédé pour l'inscription d'image par laser, ainsi que ses moyens de mise en oeuvre - Dans la presente description, on entend géneralement 5 par image, aussi bien un graphisme qu'un texte, une photographie .....

Pour c0rtaines applications, il est nécessaire de former une image sur un support qui soit difficilement falsifiable ou susceptible d'être contrefait.
.~ 10 Différents procédés sont connus à cet effet. Parmi ceux-ci, on peut clter l'irnpression du type billet de banque, ;` qui utilise un procédé chimlque de transfert; diférentes dispositions particulières permettent de rendre ce procédé
cii:Eficilement falsifiabl~ mais, pour certaines utiiisations, sa 15 contr~eaçon reste insuffisamment difficile.
D~autre~ techniques, telles que ceMes qui sont .~ employées pour la fabrication de disques optiques mlmériques, . utilisent un mécanisme d'ablation d'une couche choisie pour absorber un rayonnement incident; ].a couche absorbante un~

2 0 fois enlevée par le rayonnement, laisse apparaître pollctueMement le support, .Eormant ainsi une image. Ces procédés ne permettent toutefois pas d'obtenlr un "rendu", c'~st-à-dire une qualité (définition de l'image, contraste . . . ), équivalent aux images réalisées par impression.
... .
2 5 Le problème que vise à résouclre la présente invention ;; est donc la réalisation d'une image dont le renc}u soit comparable à celui cle l'impritnerif~, clui so.:it lf3 pl.us difEicile possib].e à falsiflel et l.e pl~ di:fEicile possihle ~i cont:re:eairf;~, un tel ~)roced~i de :renllsatiorl trouvallt notarnment:
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son application dans la realisatioll de documents de hauts sécurité, comme des docurnents d'identite par exemple.

I,e procédé selon l'invelltioIl permet de réponcire à ces objectif s en utilisant - 5 - une première couche d'un materiau, déposée sur un support, formant deux zones, une zone image et une zone cle lecture, et recouverte sur la seule zone image d'une deuxieme couche, susceptible d'absorber un rayonnement laser;
- un faisceau laser susceptible d'un double mouvement relatif par rapport au materiau précéclent:
un premier mouvement rapide, selon un premier axe;
~' un deuxième mouvement, lent par rapport au premierJ selon un deuxième axe, par exemple perpendiculaire au premier;
des moyens de modula$ions de la puissance du faisceau laser en fonction de l'information à inscrire en synchronisme avec le pr~mier mouvem2nt ci-dessus.
De la sorte, le faisceau laser guldé à l'aide de la zone de lecture décrit la ~one image où doit être formée l'image en bandes parallèles au premier axe, en y détruisant ou non la nouche absorbante, faisant ainsi apparaître ou non la première couche en Eonction de la puissance du faisceau et donc de l'information à inscrire. La ~one de lecture ayant servi à
guider l'inscription est supprimée à la fin de l'opération.

D'autres objets, particularités et résultats de 2 5 l'invention ressortiront de la description suivante, illustrée par les figures annexees, qui représen1:ent:
- les figures la et lb, differQnts modes de réali-sation du support de l'image;
- la figure 2, un mode de réalisation de moyens

3 0 optiques d'inscriptlon de l'image ;,~ - les figures 3a, 3b et 3c, des sché1nas expllcatifs du fonctionnement du dlsposition selon l 'invention .~
;' `:

' ' ' . `'' i .
_ la figure 4, un mode de réalisation de moyens électroniques de commande des moyens optiques de la ~igure 2, pour la mise en oeuvre du procédé selon llinvention.
Sur ces différentes figures, les mêmes reférences se 5 rapportent aux mêmes éléments.

La figure la représente un premier mode de réalisation du support de l'image selon l'invention.
Sur c~tte figurc, on a donc représenté un support 1, par exemplo en papier, carton ou plastique, SUI lequel on a défini deux zones: une zone irnage ZI et une zone de lecture ZLJ séparées par un axe ZZ, parallèle à l'axe OX d'lm repère orthonormé OXY. Sur la zone image ZI' on a déposé un premier matériau 2 selon des bandes 20 parallèles à l'axe OY, forrnant ainsi des colonnes, reperées C1, C2, C3 ....
Ci....Ce matériau 2 est par exemple une encre deposée par un procédé du type héliogravure, taille douce, ofPset Sur la zone image ~Z1 est déposée une couche ~ d~un -` deuxième matériau qui est choisl pour absorber un rayonnement prédéfini, tel qu~un rayonnement laser. De préférence, ce 2 omatériau 3 est caractérisé par une faible température de fusion .
Il peut toutefois être préferable, pour certaines applications, ,.
que cette ternpérature ne soit pas trop basse, par exemple de ordre de 200C, pour rester supérieure aux températures auxquelles sont opérées habituellement les plastlfications de 2 5supports . La couche 3 est par exemple organlque Oll métaUique .
Elle peut être d'épaisseur faible, SOII absorption étant déterminée, pour un rayonnement donné, par sa composition et , .
son épais~eur. A titre d'exemple, une couche de Tellure d'environ 200 A convient.
3 0Dans la partie du support correspondant n la zone de lecture Z[, on a egalement déposé des bandes du premier matériau (2) selon les mêmes colonnes C1, C2 .... Ci. Ces bandes peuvent être continues ou non; elles sont r eprésentées à titre d'exemple sur ln eigure la erl deux motifs, repérés 41 et ' .

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42, également alignés selon les colonnes C. Il est à noter que le matériau constituant les cols~nnes ou les motifs de la zone de lecture ZL peut être different du matériau 2.
Pour la clarté de la figure, les surfaces des bandes 20 et des motifs 41 et 42 OIlt été pointUlées.

La figure lb représente une variante de réalisation de la figure précédente, differant en ce que les bandes 20 de la zone image ZI sont malntenant réalisées sous forme discrète par des microsurPaces 21, alignees selon des colonnes C comme précédemment. A titre d'exemple, les microsurl~aces peuvent être des carrés de 20 ,um de côté.
Pour simplifier la figure, la couche 3 du maltériau absorbant n'a pas été représentée.
,, ' La figure 2 représente un mode de réalisation des l 5 moyens optiques d'inscription de l'image SIII' le support précédent .
Sur cette figure, on retrouve à titre d'exemple le dispositif décrit sur la figure 1, globalement référencé 10, ;~ cGmportant la zone de lecture ZL et la zone image ZI ) cette dernière étant recouverte par le matériau absorbant 3.
Le dispositif d'inscription comporte un laser L, !~' émettant un faisceau lumineux F vers Ull modulateur M. Ce dernier est cormnande par un signal 1?, cette commande ~ permettant de moduler 1A puissance du laser L en fonction de ; ~ 25 l'information à inscrire sur le dispositif 10. Sortant du modulateur M, l'énergie lumineuse est dirigée vers un miroir vihrant Mv, par l'intermédialre de moyens de séparation S. Le miroir M est susceptible d'osci~ler autour d'un axe zz, parallèle ù l'axe OX. Le miroir M renvolt le falsceau laser 3 0 vers le dlsposltif 10 sur lequel ll Eorme Im spot SL.
:t.e disposltlE peut comporter en outre, si nécessaire, des moyens (non représentés) de EocalisntloIl clu ~aisceau ~ sur le dispositiP 10.

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~,2~

En fonction d0 la puissance du faisceau commandée par le signal P précédent, le dispositif fonctionne cle l'une des deux façons suivantes:
:. - le premier mode de fonct:ionnemerlt correspond au cas 5 où la puissance lumineuse est faible, par exemple comprise entre 1 mW et 3 mW;
- le cleuxième mode de fonctionnemeIlt correspond à
une pulssance lumineuse importante, par exemple quelques dizaines de miUiwatts, permetlant l'ablation locale de la l 0 couche 3 et faisant ainsi apparaître le matériau 2.
L'ensernble des zones dans lesquelles le matériau 2 apparaît orme l'image recherchée.
La commande du mouvement du miroir M autour de l'axe zz permet au spot SI du faisceau laser de décrire une l 5 colonn~ C de la ~one image ZI Par ailleurs, ]e dispositif 10 est animé selon l'axe OX d'un mouvement de translation par rapport au dispositif optique, de sorte à permettr~ au faisceau '~ laser de passer d'une colonne à la su.ivante. Ce mouvement peut être soit discontillu, I.imité au temps disponible entr0 les ;;~ 20 mouvements de balayage du spot selon l~axe OY, soit contiml etlent par rapport au balayage selon OY, de façon à permettre une écr.iture en colonnes parallèles.
Ve la sorte, par la commande (P) du modulat~3ur M, on inscrit une image sur la zonQ ZI~ dont la qualité est fonction 2 5 des parametres ehoisis notamment pour la commande de la puissance du faisceau F et des vitesses de balayage du spot SL.
Dans une variante de r éalisation, le support 1 est d'un0 couleur différente des bancles 20 ou des microsurfaces 21, 3 o afin de rendre plus dieficile toute falsification : en effet, une tentative de falsification a alOI'S U11~3 probablllte élevée de ea.ire nppa:raître :le SUppOl't au lieu du matériau. 2.

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En ce qui concerne la commande du IEaiscQau laser, différentes variantes sont possibles et sont illustrées sur les figures 3a à 3c.
Les impulsions lumineuses peuvent être de largeur 5 constante selon une fréquence constante, l'inscription étant alors de type binaire.
Dans une variante de réalisation, les irnpulsions ~` lumineuses peuvent atre de largeur variable de façon à faire apparaître un motif plus ou moins étendu. C~est ce qui est iUustré sur la figure 3a.
Sur cette dernière figure, on a représenté la puissance P du faisceau laser F en fonction du temps. La puissance P evolue entre un niveau minimum Pm et un niveau maximum PM, avec une largeur d'impulsion variable (L1, L2 ) ~ La figure 3b représente une coupe partielle du dispositif 10, réalisée selon une colonne lorsque cette dernière `~ reçoit le ~aisceau las0r modulé comme représenté igure 3a.
Sur cette coupe, on a représent~ le substrat `~ 2o recouvert partiellement d'une bande 20: en efPet, celle-ci subsiste lorsquo la puissance du laser est au niveau minimum Pm et au contrair e a e-té supprimée par le faisceau laser sur - des largeurs correspondant aux largeurs d'impulsion Ll et : 2 5 Dans le cas où les colonnes sont formées de ? ~ microsurfaces comme décrit figure lb, les impulsions doivent être synchronisées par rapport à ces microsurPaces.
Dans une variante de réallsation, la puissance du faisceau laser n'évolue plus de faQon binaire entre deux niveaux 3 0 Pm et PM, comme representé sur la figure 3a, mnis évolue de Paçon variable entre ces deux niveaux, ce qui permet de detr~ a plus ou moins largement la couche absorbante 3 et, alnsl, de Palre appat aître des moti~s par exemple sensibk3ment triangulalres. Cela est représenté à tltre d~exemple sur la figu:re 3c, où l'on voit la trace de deux bandes 20 et où des ;

,, :` ' , ;
, motifs triangulaires 31 et 32, de dirférentes formes, apparaissent. Pour la clarté des dessins, seules les ~ones où le matériau 2 apparalt ont été pointillées.
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Le faisceau laser F est ensuite partie]lement réfléchi (figure 2) par le dispositif 10 vers le miroir vibrnnt Mv puis aiguillé, par les moyens de separntion S, vers Ime cellule phots~sensible C où il forme une tache lumineuse T. I,a cellule C
fournit un signal électrique de détection D.
Ce dernier signal est utilisé, comme montre ci-après figure 4, pour la synchronisatioll du balayage du dispositif 10 par la spot SL avec les informations constituant l'image, formank le signal P.
~; ~ cet effet, le spot SL balaye la total~té de chaque . colonne C, y compris la partie située dans la zone de lecture ZL Le ou les moltifs (41, 42 sur les figures 1) de la zone de lecture ZL permettent la reconnaissance (repérage) du début d'une colonne. En effet, la nature des motifs 41, ~12 (réPlachis-- sant plus ou moins le faisceau que le support 1) et leur eventuelle épaisseur (provoquant en cas de surépaisseur un décentrement de la tache T sur la cellule C) provoquent des variations d'amplitude du signal de detection D, variations caractéristiques d'un début de colonne. Il est à noter que ce repérage ne peut être efeectué directement sur les colonnes C de la zone image Zl~ les couches 20 ou 21 étant alors recouvertes 2 5 par la couche absorbante 3 .
Dans une variante de réalisation, les motlfs 41, 42 i ~ peuvent être variables d'une colonne à l'autre, permettant ainsi en outre l'ldentification de chaque colonne.

La figure 4 représente un mode de réalisation des moyens électroniques de comrnande du dispositif selon l'invention.

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~ ~5~g~

L0 signal él0ctrique de détection D est, après amplification dans un amplificateur 40, transmis à un circuit 43 de reconr~aissance du début de la colonne.
Sous la commande d'un dispositif de chronometrie 45, comportant notamment une horlogo et des compteurs, 10 circuit 43 délivre un signnl correspondant à l'instant To d0 début de colonne de la zon0 image Z;I~ par ex0mpl0 le passage d'un signal binaire à l'état O. Cs signal 0st délivré à l'int0ntion d'un circuit logiqu0 46 du type porte ET, lui-mêm0 fournissant le signal P de command~ du modulateur (~vl, figure 2). I)ans cette réalisation, le signal indiquant l'instant To pass0, a~ant d'être transmis à la porte ET 46, dans un clrcuit d0 détermination de l'instant Tl de fin d0 colonne. S~ette détermination s'effectue à partir de l'instant Tol par ajout d'une durée constante correspondant au temps de balayage de la colonne par le Eaisceau l?; dans cet exemple, le signal .i indiquant l'instant Tl est constitué par le m8me signal logique passant à l'état 1. Le circuit 44 est commande pnr le circuit d0 chronométrie 45.
2 O Dans la variante d0 réalisation représantée sur la ; figure, 10 dispositif comporte encore un comparateur 47, comparant le signal de dét0ction issu de l'amplificateur 40 à un seuil; c01a permet de détecter une éventuelle sortie du spot laser SL hors sl'un0 bande 20: en effet, dans ce cas, la 2 5 différence de pouvoir réflectellr entrs le matériau 2 et le support 1 provoque un0 varlation (par exemplQ un0 d:lminution) de l'amplitud0 du signal n. I,e signal de sortie du comparateur 47 est également relié à la porte ET 46. Cette dernière reçoit encore l'information I à inscrire sur le dispositlf 10, en 3o synchronisme avec les instants To et T1, ~ l'aide d'une memoire tampon pa:r exemple.
La porte ET 4ff a alnsi pour fonctiorl d'autorlser le passags de l'lnformation I lorsque le spot SI est dans la zone image ZI (entr0 10s instants To et Tl) et, le cas échéant, seulement lorsqu'il ~st bien aligné sur une colonne (par action - , ~, . : ~ :

.' ~;

: 9 du comparateur 47). Enin, le dispositif de chronométrie 45 commande le mouvement du miroir Mv.

On a ainsi décrit un dispositif sur lequel il est possible d'inscrire une image ~ I'aide d'un faisceau laser com-5 mandé électriquement par un signal, binaire ou non, représen-tatif de l'image, permettant un excellent rendu, difficUe à
contrefaire et dont la falsiEication peut être rendue également dif ficile .
Il est à noter que la partie zone de lecture (ZL) du 10 dispositif n'est pas obligatoirement réalisée sur le rnême support que la zone image (~I); dans tous les cas, e11e est séparée de cette dernière après inscription cle l'image, afin de rendre impossible le repérage des colonnes C.
Il est à noter égalemcnt qu'M est possible d'inscrire '! i 5 une image en couleurs, sous réserve de rlisposer dans la zons image des microsurfaces 21 (figure lb) de couleurs différentes selon un arrangement prédéEini (par exemple en carrés comportant quatre couleurs: bleu, jaune, rouge et noir) et de cornmander le faisceau laser en conséquence.
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2 0 La description faite ci-dessus l'a été bien entendu à
titre d'exemple non limitatif et des variantes sont poss:1bles qui entrent dans le cadre de l'invention. C'est ainsi par exem-ple qu'il est possible de déposer une couche supplémentaire sur la couche absorbante 3, cette couche supplémentaire étant 25 transparente, ayant une épaisseur de l'ordre de la demi-longueur d'onde du rayonnement laser et aynnt pour fonction de réaliser unf3 adaptation entre l'air et la couche 3, limitant ains1 les réflexions à la surface de ]a couche 3. C'est ninsi encore qu'il a été décrit (eigu:re 2) un mouvement du disposltif lû par 3 0 rapport aux moyens optiques mals qu'll s'agit biell entendu d'un mouvement relatie, les moyens optiques pouvant être également =n mouvement, le dispo~itlE 10 pouvAnt évrntue11ement etre Eixe.

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Claims (6)

1. Procédé d'inscription d'une image sur un dispositif support à l'aide d'un faisceau laser, caractérisé par le fait que le dispositif support comporte :
- un premier matériau (2) disposé selon des colonnes sur le support et formant deux zones, une zone image et une zone de lecture;
- un deuxième matériau (3), absorbant, susceptible d'être détruit par le faisceau laser, disposé sur le premier matériau sur la seule zone image ;
le faiseau laser étant susceptible d'un double mouvement relatif par rapport au dispositif support :
- un premier mouvement rapide, selon un premier axe (OY);
- un deuxième mouvement, lent par rapport au premier, selon un deuxième axe (OX) ;
le faisceau laser étant guidé sur les colonnes au moyen de la zone de lecture et la puissance du faisceau laser étant modulée en fonction de l'image en synchronisme avec le premier mouvement de sorte à détruire ou ne pas détruire le deuxième matériau, faisant ainsi apparaître ou non le premier matériau, les zones de la zone image où apparaît le premier matériau formant l'image, la zone de lecture étant supprimée après inscription.

2. Dispositif pour l'inscription selon le procédé de la revendication 1 d'une image sur un dispositif support, caractérisé par le fait qu'il comporte :
- des moyens (L) pour produire le faisceau laser (F) ;
- des moyens (M) de modulation de la puissance du faisceau laser par un signal représentatif de l'image à
inscrire ;

- des moyens (Mv) assurant le balayage par le faisceau laser du dispositif support selon le premier axe (OY) ;
- des moyens de guidage du faisceau laser sur les colonnes du dispositif support (10);
- des moyens de synchronisation de la position du faisceau laser avec le signal représentatif de l'image à
inscrire.

3. Dispositif support pour l'inscription d'une image à
l'aide d'un faisceau laser par le procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte :
- un premier matériau ( 2 3, disposé selon des colonnes sur le support et formant deux zones, la zone image et la zone de lecture ;
- un deuxième matériau (3) absorbant, déposé sur la zone image du premier matériau, l'ablation du deuxième matériau étant susceptible de laisser apparaître le premier matériau selon une configuration formant l'image;
la zone de lecture étant susceptible d'être séparée de la zone image après inscription de l'image.

4. Dispositif support selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le premier matériau (2) est disposé
sur le matériau support (1) selon des colonnes continues (C).

5. Dispositif support selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le premier matériau (2) est disposé
sur le matériau support (1) selon des microsurfaces, (21) alignées selon les colonnes (C).

6. Dispositif support selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les microsurfaces (21) sont de couleurs différentes, permettant ainsi l'inscription d'image en couleur.