DE102006046628B4

DE102006046628B4 - Druckverfahren zum Laserdrucken von Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE102006046628B4
Application number: DE102006046628A
Authority: DE
Inventors: Michael Wanjek
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2026-09-30
Also published as: DE102006046628A1

Abstract

Druckverfahren zum Laserdrucken von Kunststoffmaterial, bei dem während eines Druckvorgangs zeilen- und/oder reihenweise Druckpunkte durch einen Laser auf das Kunststoffmaterial angeordnet werden, die Druckpunkte in einem ersten Druckvorgang voneinander beabstandet angeordnet werden, so dass zwischen den Druckpunkten Lücken vorhanden sind und dass in mindestens einem weiteren Druckvorgang weitere Druckpunkte eingebrannt werden, die zwischen den Druckpunkten des ersten Druckvorgangs, also in den Lücken, positioniert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass zuerst zeilenweise Druckpunkte in dem ersten Druckvorgang beabstandet eingebrannt werden,
wobei die Druckpunkte auch zwischen den Zeilen durch Auslassen der jeweils folgenden Zeile beabstandet angeordnet sind, anschließend die einzelnen Zeilen mit weiteren Druckpunkten geschlossen werden und
nach dem Schließen der Zeilen weitere Druckpunkte in den ausgelassenen Zeilen angeordnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckverfahren zum Laserdrucken nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannt ist es, Smart Cards, Ausweise und dergleichen mit Hilfe der Laserdrucktechnologie zu bedrucken. Die Ausweise bestehen beispielsweise aus Kunststofflaminaten, wie Reisepässe, oder aus einem anderen Kunststoffmaterial, wie PVC. Zum Laminieren wird häufig Polycarbonatfolie eingesetzt.
Um eine kontrastreiche Laserbeschriftung zu erreichen, ist es bekannt, dass Bildpunkte bzw. mittels Laser erzeugte Brennpunkte überlappend angeordnet werden. Die in den Überlappungspunkten zentrierte Wärmeenergie hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Bei Verwendungen von PVC können bereits bei 135° Celsius Deformationen auftreten, die zu Problemen bei der Herstellung von Kunststoffkarten, beispielsweise Smart Cards, führen können. Bei Polycarbonatfolien besteht weiterhin das Problem, dass obwohl sie bei einer höheren Temperatur von ca. 190° Celsius deformierbar sind, beispielsweise Blasen entstehen können, die durch die hohe Erwärmung eintreten können.
Um derartige Probleme zu vermeiden, ist es bekannt, dass die Laserenergie reduziert wird, so dass eine geringere Erwärmung eintritt. Diese Reduzierung der Leistung führt jedoch zu einer Verringerung des Kontrastes. Außerdem dauert bei dieser Verfahrensweise die Beschriftung bzw. die Bedruckung einer solchen Kunststoffkarte erheblich länger.
Alternativ dazu beschreibt Dokument DE 196 19 264 A1 ein Verfahren zum Interleave-Thermodruck mit sich nicht berührenden Farbstoffübertragungsspuren bei jedem Einzeldurchgang eines Mehrfachdruckkopfes. Eine Mehrfach-Thermoquelle ist orthogonal zu einer ersten Abtastrichtung angeordnet. Jede Thermoquellen druckt dabei eine Zeile. Die Thermoquellen werden derart angesteuert, dass in einem ersten Schritt nur jede zweite Zeile gedruckt wird. Die ausgelassenen Zeilen werden dann in einem zweiten Schritt gedruckt. Im zweiten Schritt wird ebenfalls nur jede zweite Zeile gedruckt. Die im zweiten Schritt ausgelassenen Zeilen werden dann in einem dritten Schritt gedruckt.
Dokument DE 695 15 542 T2 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung des Druckens von grafischen Bildern und ein entsprechendes Tintenstrahldruckgerät. Bei dem Verfahren wird jede individuelle Reihe eines Bildes von mehreren Düsen gedruckt. Stehen zum Beispiel drei Düsen zum Drucken einer Zeile, die aus acht Punkten besteht, zur Verfügung, druckt eine erste Düse den ersten, vierten und siebten Punkt der Zeile. Danach wird der Träger verschoben, so dass eine zweite Düsen den Druck fortsetzen kann. Diese zweite Düse druckt dann den zweiten, fünften und achten Punkt der Zeile. Danach wird der Träger erneut verschoben. Die dritte Düse druckt dann den dritten und sechsten Punkt der Zeile.
Dokument DE 100 31 915 A1 beschreibt eine kompakte Mehrstrahlenlaserlichtquelle und ein Interleaverasterscanlinien-Verfahren zur Belichtung von Druckplatten. Dabei wird eine Druckplatte von fünf Laserdioden, die voneinander beabstandet in einer Reihe angeordnet sind, gleichzeitig beleuchtet. Die Laserdioden werden danach relativ zur Druckplatte verschoben, so dass in einem zweiten Belichtungsvorgang die Punkte der Druckplatte belichtet werden, die sich beim ersten Belichtungsvorgang zwischen den beleuchteten Punkten befanden. Dabei ist der Abstand zwischen den einzelnen Laserdioden und die relative Verschiebung der Laserdioden zur Druckplatte derart aufeinander abgestimmt, dass alle Bildpunkte der Druckplatte belichtet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Druckverfahren zum Laserdrucken von Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, bei dem einerseits eine Beschädigung des zu druckenden Materials verhindert wird und andererseits sehr kontrastreiche Druckbilder möglich sind. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Druckverfahren der gattungsgemäßen Art zu finden, das ein verbessertes Druckergebnis hinsichtlich der Druckqualität liefert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Laserbeschriften von Kunststoffen wird, im Gegensatz zu konventionellen Laserdrucktechniken, keine hohe Energie auf einer kleinen Fläche in das Material eingebrannt. Durch diese Drucktechnik ist es möglich, PVC-Karten sowie Polycarbonatfolien zu verwenden, und zwar ohne dass eine Beschädigung derselben erfolgt.
Durch das erfindungsgemäße Bedrucken der Kunststoffe wird eine übermäßige Erhitzung vermieden. Dadurch wird ein Schmelzen des Kunststoffes verhindert. Außerdem vermeidet man das Problem der Blasenbildung sowie der Ablösung der einzelnen Schichten bei Karten, insbesondere bei laminierten Karten.
Bei Reisepässen und dergleichen vermeidet man ein Ablösen der benutzten Polycarbonatschicht.
Wenn PVC eingesetzt wird, das bei einer relativ geringen Temperatur von 135° Celsius deformierbar ist, vermeidet man, dass dieses Material aufquillt oder dass sich solche Karten aufwölben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass man zuerst ein Bild mit Lücken bedruckt, so dass genügend Zeit verbleibt, um die zuerst bedruckten Flächen abkühlen zu lassen. Wenn diese Druckpunkte sich abgekühlt haben, können ohne weiteres weitere Druckpunkte in vorteilhafter Weise derartig aufgetragen werden, dass eine Überlappung der Bildpunkte stattfindet.
Es ist daher in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckverfahrens vorgesehen, dass die in den Lücken positionierten Bildpunkte die Druckpunkte des ersten Druckvorgangs überlappen. Durch diese Drucktechnik können sehr kontrastreiche Bilder entstehen, die bei Ausweisen und dergleichen von hoher Bedeutung sind.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, wobei weitere Vorteile derselben näher erläutert sind.
Es zeigt
1: ein Druckbild eines herkömmlichen Druckverfahrens;
2a: ein Druckbild in einem ersten Druckvorgang des erfindungsgemäßen Druckverfahrens;
2b: ein Druckbild nach einem zweiten Druckvorgang des erfindungsgemäßen Druckverfahrens;
2c: ein Druckbild nach einem dritten Druckvorgang;
2d: ein Druckbild nach einem vierten Druckvorgang;
3a: ein Druckbild mit variierender Druckhelligkeit nach dem Stand der Technik, und
3b: ein Druckbild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
1 zeigt ein durch Laserbeschriftung erzeugtes Druckbild nach dem Stand der Technik. Während eines Beschriftungsvorganges wird eine sehr hohe Energie auf einer kleinen Fläche in ein zu bedruckendes Kunststoffmaterial eingebrannt. Zum Beispiel werden mit dieser Technik Chipkarten, Pässe, Datenseiten von Pässen, ID-Karten, Bilder oder Beschriftungen wie eine Unterschrift mittels eines Lasers aufgebracht.
Wie in 1 zu sehen ist, sind überlappende Bereiche vorhanden, in denen eine relativ hohe Erwärmung auftreten kann.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren wird anhand der 2a bis 2d veranschaulicht.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, dass die Energie des Beschriftungslasers auf eine größere Fläche verteilt wird und nicht unmittelbar nebeneinander oder übereinander eingebracht wird, zumindest nicht in demselben Druckvorgang. Dadurch reduziert sich die Energiedichte, womit der Kunststoff weniger thermisch belastet wird. Dadurch werden Deformationen und Beschädigungen des zu bedruckenden Kunststoffmaterials vermieden, zumindest erheblich reduziert. Dies wird praktisch dadurch erreicht, dass der Beschriftungsvorgang in mehrere Durchgänge aufgeteilt wird, wobei pro Durchgang nur eine Teilmenge der Gesamtbeschriftung ausgegeben wird, wie die 2a bis 2d zeigen.
Bei dem erfindungsgemäßen Druckverfahren werden während eines Druckvorgangs Zeilen und oder reihenweise Druckpunkte durch einen Laser auf das Kunststoffmaterial eingebrannt bzw. ablatiert.
Erfindungsgemäß werden die Druckpunkte in einem ersten Druckvorgang, der in 2a veranschaulicht ist, voneinander beabstandet aufgedruckt bzw. eingebrannt, so dass zwischen den Druckpunkten Lücken vorhanden sind. In einem weiteren Druckvorgang, der in 2b veranschaulicht ist, werden weitere Druckpunkte eingebrannt, die zwischen den Druckpunkten des ersten Druckvorgangs, also in den Lücken positioniert sind.
Um die Lücken, die in den Zeilen gemäß 2b noch vorhanden sind, zu schließen, kommt ein weiterer Druckvorgang, der in 2c gezeigt ist, zur Anwendung. Hierbei werden die einzelnen Zeilen mit weiteren Druckpunkten geschlossen.
Um eine übermäßige Erwärmung auch in den Randbereichen zu verhindern, ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass ein letzter Durchgang stattfindet, der vorhandene Lücken in den Randbereichen schließt, wie in 2c gezeigt ist.
Bei diesen bevorzugten Druckverfahren werden also zuerst zeilenweise Druckpunkte in dem ersten Druckverfahren eingebrannt (2a), wobei zwischen den einzelnen Zeilen die Druckpunkte beabstandet angeordnet sind. Anschließend werden die einzelnen Zeilen mit weiteren Druckpunkten geschlossen, wie in 2b gezeigt ist. Nach dem Schließen der Zeilen werden weitere Druckpunkte zwischen den Zeilen geschlossen, wie 2c zeigt. Das Schließen der Zeilen erfolgt analog zu der in 2a und 2b gezeigten Weise. Das heißt auch, dass die zwischen den Zeilen vorhandenen Druckpunkte zuerst mit Lücken gedruckt werden, die dann in einem weiteren Druckvorgang geschlossen werden. Dadurch wird stets eine übermäßige Erwärmung des Druckmaterials verhindert.
In den 2a bis 2d ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu erkennen, wie z. B. in der ersten Zeile nur jeder zweite Punkt gebrannt wird. Anstelle dann in die nächste Zeile überzugehen bzw. in der nächsten Zeile anzufangen, wird diese ausgelassen. So wird vermieden, dass der Kunststoff örtlich zu stark erhitzt wird. Bei diesem Verfahren bleibt die Taktfrequenz und auch die Auflösung sowie die Verfahrensgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Verfahren gleich. Die Beschriftungszeit verlängert sich geringfügig, beispielsweise ist sie nur 10 Prozent höher.
Nach herkömmlichem Verfahren, bei dem ein Punkt nach dem anderen überlappend eingebrannt wird, würde man, um die gleiche Druckqualität wie nach dem erfindungsgemäßen Druckverfahren zu erzielen, etwa 4-mal so lange brauchen. Bei gleichbleibender Qualität ist also das erfindungsgemäße Druckverfahren erheblich schneller. Dies wird praktisch dadurch erreicht, dass die Punkte einfach nur in einer anderen Reihenfolge in das Substrat eingebrannt werden. Das angrenzende Substrat kann abkühlen, bis ein benachbarter Punkt eingebrannt wird. Dadurch wird in einfacher Weise vermieden, dass das Substrat überhitzt wird und eine Deformation daraus erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sehr zum Laserbeschriften von Kunststoffen, zum Herstellen von Chipkarten, Datenseiten von Pässen.
Sehr geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen von Sicherheitsmerkmalen wie Passbilder, Unterschriften, Fingerabdrücke und anderen biometrischen Daten.
Besonders günstig ist bei derartigen Druckbildern eine Auflösung von etwa 400 dpi, wodurch brillante Farbbilder z. B. für Ausweise mit dieser Drucktechnologie hergestellt werden, und zwar mit einer sehr hohen Druckgeschwindigkeit.
Das Druckergebnis wird anhand der 3a und 3b präsentiert. Während ohne das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Deformationen im oberen schwarzen Bereich auftreten können, wird durch die beschriebene Drucktechnik ein praktisch beschädigungsfreies Druckbild erzeugt.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren ist nicht nur auf das Bedrucken von Kunststoffen für Ausweise und Karten beschränkt, sondern kann auf ganz anderen Druckgegenständen angewendet werden.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims

Druckverfahren zum Laserdrucken von Kunststoffmaterial, bei dem während eines Druckvorgangs zeilen- und/oder reihenweise Druckpunkte durch einen Laser auf das Kunststoffmaterial angeordnet werden, die Druckpunkte in einem ersten Druckvorgang voneinander beabstandet angeordnet werden, so dass zwischen den Druckpunkten Lücken vorhanden sind und dass in mindestens einem weiteren Druckvorgang weitere Druckpunkte eingebrannt werden, die zwischen den Druckpunkten des ersten Druckvorgangs, also in den Lücken, positioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst zeilenweise Druckpunkte in dem ersten Druckvorgang beabstandet eingebrannt werden, wobei die Druckpunkte auch zwischen den Zeilen durch Auslassen der jeweils folgenden Zeile beabstandet angeordnet sind, anschließend die einzelnen Zeilen mit weiteren Druckpunkten geschlossen werden und nach dem Schließen der Zeilen weitere Druckpunkte in den ausgelassenen Zeilen angeordnet werden.
Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Lücken positionierten Bildpunkte die Druckpunkte des ersten Druckvorganges überlappen.
Druckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Druck von PVC-Material.
Druckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Druck von Kunststoff-Laminat.
Druckverfahren nach Anspruch 4 zum Druck von laminierten Polycarbonatfolien.
Druckverfahren nach Anspruch 5 zum Druck von mit einer Papierseite laminierten Polycarbonatfolien.
Druckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckpunkte mit einer Taktfrequenz gepulst gedruckt werden.
Druckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbdruck erfolgt.
Druckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck mit einer Druckauflösung von mindestens 300 × 300 dpi, insbesondere 400 dpi erfolgt.
Verwendung des Druckverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bedrucken von Ausweisen, Pässen, ID-Karten und/oder Smart Cards mit Sicherheitskennzeichen, wie Passbilder, Unterschriften, Fingerabdrücken oder anderen persönlichen Sicherheitsmerkmalen.