DE102021121813A1

DE102021121813A1 - Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung

Info

Publication number: DE102021121813A1
Application number: DE102021121813.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kusin; Maximilian Kirschbauer; Thomas Ertl; Anton Brunner; Martin Ederer
Original assignee: Muehlbauer Id Services GmbH
Current assignee: Muehlbauer Id Services GmbH
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung, ein durch das Herstellungsverfahren erhältliches Identifikations- oder Sicherheitsprodukt mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts, das die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung auf einer vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche aufweist, umfasst ein Bereitstellen eines im Wesentlichen ebenen Substrats mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche, ein Einstellen der Energie eines von einer Laserquelle auszusendenden Laserstrahls durch Anpassen wenigstens eines Laserparameters wie Leistung, Wellenlänge, Frequenz, Fokussierung und/oder Bestrahlungsdauer und ein Bestrahlen, unter Verwendung der eingestellten Laserparameter, des Substrats mit dem Laserstrahl zum Herstellen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung auf der vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche des Substrats, sodass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung ausgehend von der Oberfläche des Substrats mit einer Höhe von wenigstens 200 µm entsteht, wobei die Fokalebene des Laserstrahls beim Bestrahlen von der Oberfläche des Substrats beabstandet ist. Insgesamt wird so ein schnelles, kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren für ein Identifikations- oder Sicherheitsprodukt mit einer erhöhten Fälschungs- und Verifikationssicherheit bereitgestellt.

Description

Technisches Gebiet
Hier sind ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung, ein durch das Herstellungsverfahren erhältliches Identifikations- oder Sicherheitsprodukt mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts mit mindestens einer taktil erfassbaren Erhebung beschrieben. Das Identifikations- oder Sicherheitsprodukt kann eine Karte oder eine Datenseite eines Passes bilden.
Hintergrund
Bei dem Identifikations- oder Sicherheitsprodukt kann es sich beispielsweise um einen Reisepass, einen Personalausweis, einen Führerschein, eine Versicherungskarte, eine Geld- oder Kreditkarte, ein behördliches Dokument, einen Zutrittsausweis, ein Etikett etc. handeln. Einige dieser Produkte weisen personenbezogene oder personenspezifische, beispielsweise biometrische Daten auf und werden oft bis auf die Personalisierungsdaten zentral gefertigt und anschließend dezentral, etwa auf einer Meldestelle, auf einer Behörde, oder in einem Unternehmen maschinell personalisiert. Beim Personalisieren werden Textdaten, Zahlendaten und/oder Bilddaten in das Produkt eingetragen. Dabei kann es sich um den Namen, das Geschlecht, die Anschrift, das Geburtsdatum, den Geburtsort, ein Gesichtsbild des Produktinhabers, eine Unterschrift, biometrische Daten des Produktinhabers, eine Kontonummer, eine Versicherungsnummer, eine Mitgliedsnummer, eine sonstige Kennnummer usw. handeln. Bei allen diesen Produkten wird grundsätzlich eine hohe Verifikations- und Fälschungssicherheit angestrebt.
Einige der genannten Identifikations- oder Sicherheitsprodukte weisen fühlbare Erhebungen auf deren Oberfläche(n) auf. So existieren beispielsweise Kreditkarten, auf denen personalisierte Daten wie die Kreditkartennummer, der Kreditkarteninhaber und das Ablaufdatum der Gültigkeit als von der Kartenoberfläche ausgehende Erhöhungen / Erhebungen gebildet sind, die fühlbar sind und um beispielsweise deren Nutzung in Imprintern zu gewährleisten.
Zudem existieren etwa Geldkarten und Ausweiskarten, auf deren Oberfläche punktförmige oder stiftförmige Erhöhungen ausgebildet sind. Auf diese Weise werden Braille-Punkte realisiert, die bei korrekter Anordnung nach einem bestimmten Punktmuster für Blinde und sehbehinderte Personen, die der Braille-Schrift mächtig sind, Zeichen(folgen) wie z.B. Buchstaben(ketten) oder auch Zahlen darstellen. Dabei kann es sich beispielsweise um die Anfangsbuchstaben des ausstellenden Kreditinstituts oder um eine Buchstabenkombination handeln (z.B. „schba“ für Schwerbehindertenausweis), die auf die Art des Ausweises hinweist. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, dass blinde und stark sehbehinderte Person verschiedenste der oben genannten Karten, die sich beispielsweise in demselben Portemonnaie befinden, schnell und gezielt auseinanderhalten können. Durch die Braille-Punkte entstehen außerdem zusätzliche Möglichkeiten der Verifikation - insbesondere bei lichtarmen Verhältnissen - wodurch sich die Verifikations- und Fälschungssicherheit weiter erhöhen lässt.
Stand der Technik
In der Regel werden die angesprochenen Erhöhungen wie Buchstaben und Zahlen mittels Einprägen und gegebenenfalls einer Lasernachbearbeitung zum Verfärben der Zeichen auf der Kartenoberfläche realisiert. Zudem ist es bis zu einer gewissen Höhe möglich, punktförmige Erhöhungen durch Laserbearbeitung auszubilden. Zu den bekannten Verfahren zählen dabei etwa das Hochprägen von Kreditkartennummer, -inhaber und -ablaufdatum oder auch eine gezielte Bestrahlung der Kartenoberfläche mit dem Fokuspunkt eines Laserstrahls.
Bei letztgenanntem Verfahren wird beispielsweise ein kohlenstoffbasiertes Trägermaterial des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts im Fokuspunkt des Laserstrahls erwärmt. Der Fokuspunkt befindet sich dabei unmittelbar auf der Oberfläche des Trägermaterials, wodurch ein gezielter Energieeintrag in diesem Bereich garantiert ist. Der Fokuspunkt ist dabei die Stelle mit der höchsten Energiedichte und somit mit dem größten Energieeintrag. Er wird deshalb bei herkömmlichen Verfahren als „Kontaktpunkt“ mit dem Trägermaterial verwendet, um eine möglichst effiziente Energienutzung und eine hohe Auflösung zu gewährleisten.
Durch die Absorption der Laserstrahlung erwärmt sich das Trägermaterial, schäumt auf und „verbrennt“ (karbonisiert). Beim Aufschäumen wird dabei die bestrahlte Oberfläche durch Eintrag von Laserenergie geschmolzen. Durch rasches Abkühlen werden dann Blasen eingekapselt, die zu einer positiven Struktur auf der Oberfläche des Trägermaterials führen. Beim Karbonisieren löst sich die molekulare Struktur des Trägermaterials auf und die verbleibenden Restmoleküle mit Ausnahme von Kohlenstoff diffundieren (entweder aufgrund vorhergehender Sublimation oder anderer Vorgänge) in die Grenzschichten des Trägermaterials, oder Verlassen die bestrahlte Stelle in der Folge einer Reaktion mit Sauerstoff.
Auf diese Weise hergestellte punktförmige Erhöhungen sind in der Regel zwar fühlbar; sie lassen sich somit auf deren Vorhandensein prüfen. Die Ableitung oder Verifikation von weiteren Informationen aus derart hergestellten Erhöhungen ist allerdings aufgrund der relativ geringen Höhe, die aus der schnellen Verbrennung des Trägermaterials resultiert, nur unzureichend oder gar nicht möglich.
Zu lösendes Problem
Es wird ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts bereitgestellt, bei dem durch Bestrahlen eines Substrats (Trägermaterial) mit einem Laserstrahl eine oder mehrere taktil erfassbare Erhebung mit einer Höhe ausgebildet werden, die durch herkömmliche Verfahren nicht erreicht werden kann. Diese taktil erfassbaren Erhebungen tragen dann insbesondere bei lichtarmen Verhältnissen sowie für blinde und sehbehinderte Personen zu einer erhöhten Fälschungs- und/oder Verifikationssicherheit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts bei. Das Herstellungsverfahren ist schnell, kostengünstig und zuverlässig.
Hier vorgestellte Lösung
Diese Aufgabe löst gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts, das auf einer vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche mindestens eine taktil erfassbare Erhebung aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte:

(i) Bereitstellen eines im Wesentlichen ebenen Substrats mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche;
(ii) Einstellen der Energie eines von einer Laserquelle auszusendenden Laserstrahls durch Anpassen wenigstens eines Laserparameters wie Leistung, Wellenlänge, Frequenz, Fokussierung und/oder Bestrahlungsdauer; und
(iii) Bestrahlen, unter Verwendung der eingestellten Laserparameter, des Substrats mit dem Laserstrahl zum Herstellen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung auf der vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche des Substrats, sodass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung ausgehend von der Oberfläche des Substrats mit einer Höhe von wenigstens etwa 200 µm entsteht, wobei die Fokalebene des Laserstrahls beim Bestrahlen von der Oberfläche des Substrats beabstandet ist.

Unter Fokalebene (auch Brennebene) gemäß dem ersten Aspekt ist hier die im Fokus (Brennpunkt) senkrecht zur optischen Achse der Laserquelle verlaufende Ebene zu verstehen. Diese Fokalebene ist beim Bestrahlen oberhalb oder unterhalb der entsprechenden Oberfläche angeordnet, befindet sich also bezüglich der Tiefe des Substrats außerhalb des Substrats.
Unter der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung (im Folgenden auch als Erhebung bezeichnet) gemäß dem ersten Aspekt wird insbesondere eine Erhebung verstanden, die nicht nur haptisch wahrnehmbar ist, sondern wenigstens eine Information vermitteln kann.
Darunter, dass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung ausgehend von der Oberfläche des Substrats entsteht, wird insbesondere verstanden, dass oberhalb einer Schicht des Substrats (bzw. deren Oberfläche), die zur Ausbildung der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung defokussiert bestrahlt wird, keine weitere Schicht mehr angeordnet ist, sodass beim Entstehen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung keine „Hindernisschicht“ vorhanden ist, die sich der Form der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung anpassen muss.
Wann immer im Rahmen dieser Offenbarung von „Braille-Schrift“ oder „Braille-Punkt“ die Rede ist, ist darunter nicht ausschließlich die Braille-Schrift und deren Punkte zu verstehen, wie sie beispielsweise in der DIN 32986 festgelegt ist, insbesondere was bestimmte Abmessungen wie die Basisbreite und die Erhabenheit (die Höhe) eines Braille-Punkts sowie die Abstände einzelner Braille-Punkte zueinander betrifft. Vielmehr umfassen die Begriffe „Braille-Schrift“ und „Braille-Punkt“ generell jedes System aus Punktmustern bzw. darin verwendete ausreichend hohe Erhebungen, sodass eine Person, die Braille-Schrift lesen kann, daraus gezielt eine Information ableiten kann.
Eine gemäß dem ersten Aspekt mittels defokussiertem Laserstrahl hergestellte taktil erfassbare Erhebung ermöglicht die Herstellung eines Braille-Punkts oder einer braillepunktähnlichen Erhebung, die verglichen mit Verfahren, bei denen die Bestrahlung im Fokuspunkt (in der Fokalebene) erfolgt, flächig größer ist und vor allem eine signifikant größere Höhe aufweist, die das haptische Ableiten weiterer Informationen aus der Erhebung oder aus mehreren Erhebungen insbesondere für Personen ermöglicht, die Braille-Schrift „iesen“ können. Dadurch ist es möglich, auf dem Identifikations- oder Sicherheitsprodukt zusätzliche Informationen bereitzustellen, um ein weiteres Verifikationsmerkmal zu erhalten. Auch die Fälschungssicherheit wird aufgrund der charakteristischen Ausgestaltung der mindestens einen Erhebung insbesondere bezüglich deren Grundfläche und Höhe weiter verbessert, da derartige Erhebungen mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar sind. So wird ein Verfahren zum schnellen und kostengünstigen Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts bereitgestellt, wobei das Identifikations- oder Sicherheitsprodukt eine hohe Verifikations- und Fälschungssicherheit aufweist.
Bei dem Identifikations- oder Sicherheitsprodukt kann es sich beispielsweise um einen Ausweis (ID-Karte), einen Reisepass (hier die Titelseite oder eine Datenseite) oder einen Führerschein handeln, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Das Substrat kann beispielsweise als flächiger Grundkörper ausgestaltet sein, der sich in zwei Hauptdimensionen, nämlich in die Breite und in die Höhe des Substrats, erstreckt. Vergleichsweise dazu kann eine Nebendimension, nämlich die Tiefe des Substrats, klein gegenüber den beiden Hauptdimensionen sein. Die vorder- und rückseitigen Oberflächen(ebenen) des Substrats verlaufen dann in den zwei Hauptdimensionen, während sie in der Tiefe voneinander beabstandet sind. Das Substrat kann aus einer einzelnen oder aus mehreren, in der Tiefe des Substrats übereinanderliegenden und miteinander verbundenen Schichten gebildet sein. Bei einigen der mehreren Schichten, insbesondere bei den äußersten dieser mehreren Schichten, kann es sich um transparente Schichten handeln.
Im Rahmen des Schrittes (ii) können einer, mehrere oder alle der genannten Laserparameter angepasst werden. Sofern dabei ein Anpassen der Wellenlänge erfolgt, handelt es sich bei der Laserquelle um eine durchstimmbare (abstimmbare) Laserquelle, die insbesondere als vibronischer Festkörperlaser ausgeführt sein kann. Dadurch kann die Wellenlänge innerhalb eines bestimmten (von der exakten Ausführung des Lasers abhängigen) Bereichs weitgehend kontinuierlich variiert werden.
Im Rahmen des Bestrahlens des Substrats nach Schritt (iii) können dabei insbesondere einer oder mehrere Teilbereiche der Oberfläche des Substrats bestrahlt werden. Diese Teilbereiche können insbesondere bezüglich deren Fläche in den Hauptdimensionen des Substrats einem Basisdurchmesser der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung entsprechen.
Bei einigen Varianten weist die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung ausgehend von der Oberfläche des Substrats eine Höhe von wenigstens 250 µm, insbesondere von wenigstens 300 µm auf.
Die Höhe der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung kann dabei neben den Laserparametern von der bestrahlten Fläche des Substrats abhängen. Diese Fläche ändert sich mit der Anpassung der Fokussierung und einer damit einhergehenden Veränderung des Strahldurchmessers an der zu bestrahlenden Stelle des Substrats, d.h. je weiter Fokalebene und Substratoberfläche beim Bestrahlen beabstandet sind, umso größer ist die bestrahlte Fläche. Die erreichbare Höhe der taktil erfassbaren Erhebung kann mit dieser bestrahlten Fläche in dem Sinne korrelieren, dass die Höhe der taktil erfassbaren Erhebung umso höher ist, je größer die bestrahlte Fläche ist.
Bei einigen Varianten sind die Fokalebene des Laserstrahls und die Oberfläche des Substrats beim Bestrahlen etwa 9 mm bis etwa 18 mm, insbesondere etwa 12 mm bis etwa 15 mm beabstandet. Die Aufweitung des Laserstrahls, also dessen Divergenz, kann dabei konfigurationsabhänging sein und insbesondere zwischen 4 mrad und 7 mrad, vorzugsweise zwischen 4,52 mrad und 6,77 mrad, betragen.
Das Anpassen der Fokussierung in Schritt (ii) kann durch den Einsatz optischer Mittel und/oder durch Variieren eines Abstands zwischen der Laserquelle und der Oberfläche des Substrats entlang einer Normalen zur Fokalebene oder entlang einer winkelig zur Normalen verlaufenden Geraden erfolgt.
So kann bei bestimmten Varianten eine Linse mit bestimmten optischen Eigenschaften, insbesondere eine F-Theta Linse, für die Laserquelle verwendet werden, um die Laserstrahlung so zu fokussieren, dass die erwähnten Abstände zwischen zu bestrahlender Oberfläche des Substrats und Fokalebene entstehen. Bei weiteren bestimmten Varianten (die auch mit der Verwendung von Linsen kombinierbar sind) kann für die Anpassung der Abstände die relative Position zwischen Substrat und Laserstrahlaustrittskopf der Laserquelle insbesondere entlang der optischen Achse der Laserquelle entweder manuell (beispielsweise basierend auf Erfahrungswerten oder Benutzereingaben) oder (voll- oder teil-)automatisiert verstellt werden. Dabei können die Position des Substrats (bzw. einer Substrathalterung oder -aufnahme, die das Substrat beim Bestrahlen hält) und/oder die Position der Laserquelle verstellt werden.
Alternativ wird die Position des Substrats und/oder die Position der Laserquelle entlang einer Geraden verstellt, die winkelig zur optischen Achse der Laserquelle angeordnet ist. In einem derartigen Fall können optische Achse und die erwähnte Gerade einen Winkel von 10° oder von 20° oder von 30° oder von 40° einschließen. Der Winkel kann auch einen Zwischenwert der genannten Werte annehmen.
Bei einigen Varianten enthält das Substrat ein Polymer, insbesondere Polycarbonat, PVC und/oder PET-G. Dabei kann die Anpassung der Laserparameter in Schritt (ii) unter Berücksichtigung des verwendeten Materials für das Substrat erfolgen und/ oder vom verwendeten Material abhängig sein.
Bei einigen Varianten beinhaltet das Substrat wenigstens ein Additiv, beispielsweise Ruß mit einem Anteil von weniger als etwa 0,05 Gewichtsprozent, insbesondere weniger als etwa 0,01 Gewichtsprozent zum Absorbieren der Energie des Laserstrahls.
Bestimmte Substratmaterialien weisen eine hohe Transmissionsrate für bestimmte Wellenlängen auf. So hat beispielsweise reines Polycarbonat bei einer Wellenlänge des Laserstrahls von 1064 nm eine Transmissionsrate von rund 90 Prozent. Damit die Laserenergie vom Substrat an der betreffenden Stelle dennoch absorbiert wird und es in der Folge zu einer Wärmeentwicklung und einem Aufschäumen kommt, um die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung auszubilden, können die Additive insbesondere wenigstens bezüglich der Hauptdimensionen des Substrats in dem Bereich des Substrats vorhanden sein, in dem die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung ausgebildet werden soll. Die Höhe des Anteils (in Gewichtsprozent) der Additive als „Laserabsorptionspartikel“ beeinflusst dabei auch den Anteil aufgenommener Laserenergie und somit die maximal realisierbare Höhe der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung. So können bei ansonsten unveränderten Laserparametern umso höhere Erhebungen entstehen, je größer der Anteil der Additive am Substrat ist. Andererseits dient die relativ geringe Menge von weniger als 0,05 Gewichtsprozent, insbesondere weniger als 0,01 Gewichtsprozent Ruß im Substrat dazu, eine Transparenz der Oberfläche des Substrats (oder einer zu bestrahlenden äußeren Schicht des Substrats), auf der die Erhebung ausgebildet wird, nicht zu beeinträchtigen.
Es sind auch andere Additive als Ruß einsetzbar, beispielsweise geeignete anorganische Partikel oder bestimmte Pigmente, solange deren Absorptionsfähigkeit für die entsprechend eingesetzte Wellenlänge gegeben ist. Vorteilhaft kann zudem sein, wenn diese Additive nicht zur Lichtabsorption und/oder -Streuung im sichtbaren Bereich führen und in geringer Konzentration vorliegen, um die Materialeigenschaften des Substrats (und gegebenenfalls dessen Transparenz) nicht zu verändern.
Beim Bestrahlen in Schritt (iii) kann das Substrat zunächst auf mehr als 230° C erwärmt werden, sodass das Substrat durch einen thermolytischen Prozess aufgeschäumt wird, und anschließend weiter erwärmt werden, sodass das Substrat durch Karbonisieren geschwärzt wird.
So kann insbesondere in einem Bestrahlungsschritt (insbesondere unter Beibehaltung der in Schritt (ii) angepassten Fokussierung) und unter Verwendung derselben Laserquelle die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung gebildet und gleichzeitig grau oder schwarz gefärbt werden. Dabei ist der Grad der Schwärzung, also die erreichte Graustufe, insbesondere von der Bestrahlungsdauer abhängig, wobei eine längere Bestrahlungsdauer zu einer dunkleren Färbung führt. Die anschließende Erwärmung ist dabei allerdings optional, sodass auch eine oder mehrere taktil erfassbare Erhebungen in einer Farbe gebildet werden können, die im Wesentlichen der Farbe des Substrats (oder einer zu bestrahlenden äußeren Schicht des Substrats) entsprechen. Als Alternative zur angegebenen Temperatur von über 230° C für die Erwärmung des Substrats kommen (insbesondere in Abhängigkeit vom verwendeten Material des Substrats) Temperaturen (Reaktionstemperaturen) im Bereich von etwa 80° C bis etwa 300° C in Frage.
Bei einigen Varianten wird das Substrat in Schritt (iii) unter Verwendung eines gepulsten oder eines kontinuierlichen Festkörperlaserstrahls und/oder bei einer Wellenlänge des Laserstrahls von 1064 nm bestrahlt.
Das Bestrahlen nach Schritt (iii) kann somit eine Applikation mehrerer einzelner Laserpulse über die Bestrahlungsdauer mit denselben Laserparametern eine der Applikation eines einzelnen kontinuierlichen Laserstrahls über die Bestrahlungsdauer umfassen. Für die Erzeugung des Festkörperlaserstrahls wird dabei beispielsweise ein Kristalllaser (vorzugsweise ein Nd:YAG Laser) oder ein Faserlaser verwendet. Der Nd:YAG Laser wird dabei vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 1064 nm betrieben, wobei andere Wellenlängen (z.B. 946 nm oder 1320 nm) möglich sind.
Die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung kann durch das Bestrahlen in Schritt (iii) eine monolithische Struktur mit dem Substrat ausbilden.
Auf diese Weise entsteht eine zusammenhängende Struktur aus der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung und dem Substrat, was die Fälschungssicherheit weiter erhöht. Zudem entsteht eine robuste Verbindung zwischen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung und dem Substrat, was zu einer höheren mechanischen Belastbarkeit (insbesondere Abriebfestigkeit) und somit zu einer längeren Haltbarkeit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts führt.
Bei einigen Varianten weist die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung eine konvexe Form auf, insbesondere zumindest annähernd die Form einer Kugelkalotte.
Ein Basisdurchmesser der Kugelkalotte auf der zu bestrahlenden (bzw. bestrahlten) Oberfläche kann zwischen 0,5 mm und 2 mm betragen und kann jeden Zwischenwert dieses Bereichs annehmen. Insbesondere kann der Basisdurchmesser der Kugelkalotte annähernd oder exakt 1 mm oder annähernd oder exakt 1,5 mm betragen. In einem weiteren Beispiel kann der Basisdurchmesser der Kugelkalotte im Wesentlichen 1150 µm betragen. Alternativ oder zusätzlich hat die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung eine andere geometrische Form wie beispielsweise die Form eines Kegel- oder eines Zylindersegments. Es sind auch geometrische Querschnitts-Formen wie Vierecke oder Rechtecke (z.B. Quadrate) oder Dreiecke (oder wenigstens Vierecken oder Rechtecken oder Dreiecken ähnliche Querschnitts-Formen) für die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung realisierbar, um beispielsweise eine bestimmte Information darzustellen, die keinem Braille-Zeichen entspricht. Dabei wird mit der hier beschriebenen Vorgehensweise die Entstehung von scharfkantigen Übergängen vermieden, damit keine Verletzungsgefahr von den haptisch ertastbaren Erhebungen ausgeht. Die Basisdurchmesser der Erhebungen (bzw. deren größte Ausdehnung an der Basis anderer geometrischer Formen) entsprechen dabei wenigstens annähernd den angegebenen Basisdurchmessern der Kugelkalotte.
Bei einigen Varianten wird nach Schritt (iii) die vorder- und/oder rückseitige Oberfläche des Substrats wiederholt an verschiedenen Stellen der entsprechenden Oberflächenebene bestrahlt, sodass mehrere taktil erfassbare Erhebungen entstehen, wobei die mehreren taktil erfassbaren Erhebungen ausgehend von der Oberfläche des Substrats verschiedene Höhen aufweisen oder wobei mindestens zwei der mehreren taktil erfassbaren Erhebungen ausgehend von der Oberfläche des Substrats dieselbe Höhe aufweisen.
Dabei wird zwischen den einzelnen Bestrahlungszyklen, die insbesondere jeweils nach Schritt (iii) ablaufen können, die relative Position zwischen Substrat und Laserstrahl in einer oder in beiden Hauptdimensionen des Substrats (also bezüglich dessen Breite oder Höhe) verändert, um an verschiedenen Stellen der Oberfläche des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts taktil erfassbare Erhebungen auszubilden. Diese einzelnen Erhebungen können derart in einem Punktmuster auf der Kartenoberfläche angeordnet sein, dass sie eine Buchstabenfolge gemäß der Braille-Schrift darstellen. In diesem Fall können die mehreren taktil erfassbaren Erhebungen insbesondere jeweils dieselbe Höhe aufweisen.
Zwischen den einzelnen Bestrahlungszyklen nach Schritt (iii) kann zudem jeweils Schritt (ii) ausgeführt werden, um die Laserparameter erneut anzupassen. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn alle oder wenigstens zwei taktil erfassbare Erhebungen eine unterschiedliche Höhe aufweisen sollen. Insbesondere je länger dabei die Bestrahlungsdauer ist, umso höher wird die Stelle, an der eine entsprechende Erhebung gebildet werden soll, aufgeschäumt und umso höher ist in der Folge die entstehende Erhebung.
Wenn die taktil erfassbaren Erhebungen mindestens zwei unterschiedliche Höhen aufweisen, stellt dies eine weitere Zusatzinformation dar, die die Verifikations- und Fälschungssicherheit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts erhöht.
Bei bestimmten Varianten kann eine Oberfläche des Substrats, die der Oberfläche mit der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung gegenüberliegt, in einem Bereich, der mit der mindestens einen Erhebung korrespondiert, zumindest annähernd eben oder erhaben ausgebildet sein.
Demnach können beispielsweise taktil erfassbare Erhebungen auf der vorderseitigen Oberfläche des Substrats und auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats gebildet werden, die bezüglich der Hauptdimensionen korrespondieren (beispielsweise deckungsgleich sind oder sich überlappen) und lediglich in der Nebendimension (in der Tiefe) des Substrats voneinander beabstandet sind. Wenn auf der vorderseitigen (oder rückseitigen) Oberfläche des Substrats eine taktile Erhebung ausgebildet wird, ist es alternativ möglich, dass an der bezüglich der Hauptdimensionen korrespondierenden Stelle auf der rückseitigen (oder vorderseitigen) Oberfläche des Substrats keine taktil erfassbare Oberfläche ausgebildet wird. Diese korrespondierende Stelle bleibt dann in dem Sinne „unbearbeitet“, dass sie insbesondere keine Ausnehmung aufweist, die der Form und der Größe nach einem „Negativ“ der taktil erfassbaren Erhebung entspricht, wie es beispielsweise beim Ein- / Durchprägen von Kreditkartennummern oder Braille-Punkten der Fall ist. Die Oberfläche an der korrespondierenden Stelle bleibt somit im Wesentlichen flach, sodass dort weitere Informationen platziert werden können, die die Verifikations- und Fälschungssicherheit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts erhöhen.
Bei bestimmten Varianten stellt die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung einen Buchstaben, eine Zahl, ein Symbol oder ein sonstiges Zeichen in Blindenschrift dar. Dabei ist Blindenschrift im Rahmen dieser Offenbarung mit „Braille-Schrift“ nach der obenstehenden Definition gleichzusetzen. Werden mehrere taktil erfassbare Erhebungen ausgebildet, kann es sich um mehrere Buchstaben, Zahlen oder Symbole handeln. Eine Buchstabenfolge kann dabei insbesondere eine Information beinhalten, die die Art des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts und/oder den Aussteller und/oder den Hersteller des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts kennzeichnet. So kann die Buchstabenfolge beispielsweise auf einer Bankkarte die ersten zwei oder mehr Buchstaben des ausstellenden Kreditinstituts darstellen. Auf einer Gesundheitskarte kann die Buchstabenfolge beispielsweise die Information „egk“ („elektronische Gesundheitskarte“) darstellen. Auf verschiedensten Karten kann die Buchstabenfolge oder eine weitere Buchstabenfolge (zusätzlich) eine Herstellerinformation „mb“ oder „mbid“ (für „Mühlbauer“ bzw. „Mühlbauer ID-Karte“) der Mühlbauer GmbH & Co. KG, 93426 Roding, Deutschland, bilden. Weiterhin ist es möglich, dass als zusätzliches Sicherheits- oder Verifikationselement beispielsweise die Kartennummer (zusätzlich zur in Form von Ziffern vorhandenen Kartennummer) als Zahlenfolge durch die taktil erfassbaren Erhebungen auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden.
Bei bestimmten Varianten können die Schritte (iii) und/oder (ii) wiederholt an benachbarten Stellen des Substrats ausgeführt werden, um die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung mit einem Symbol auf der Oberfläche der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung auszubilden.
Unter benachbarten Stellen sind dabei direkt benachbarte Stellen auf der Substratoberfläche zu verstehen, sodass die entstehende taktil erfassbare Erhebung durch die wiederholte Bestrahlung eine zusammenhängende Struktur bildet. Die direkt benachbarten Stellen können sich insbesondere in einem Bereich des Substrats befinden, in dem die (Basis der) taktil erfassbaren Erhebung entstehen soll.
Dabei kann insbesondere ein vielfaches Bestrahlen (mehrere Bestrahlungszyklen) nach Schritt (iii) des Bereichs mit den direkt benachbarten Stellen erfolgen, um beispielsweise ein (Firmen)logo oder Hoheitszeichen (Wappen) auszubilden. Zwischen den einzelnen Bestrahlungen können dabei die Laserparameter gemäß Schritt (ii) des ersten Aspekts neu eingestellt werden, um die Laserenergie anzupassen. Zudem ist es möglich, zwischen den Schritten (ii) und (iii) oder lediglich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schritten (iii) den zu bestrahlenden Bereich auf der Oberfläche des Substrats in den Hauptdimensionen des Substrats neu einzustellen. Das ausgebildete Symbol kann insbesondere durch einen Farbunterschied (Graustufenunterschied) zur übrigen Oberfläche der entsprechenden taktil erfassbaren Erhebung gekennzeichnet sein und insbesondere dunkler als diese übrige Oberfläche sein.
Bei einigen Varianten kann das ausgebildete Symbol haptisch nicht ertastbar sein, sodass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung mit Symbol einer Person, die über die Erhebung streicht, denselben haptischen Eindruck wie eine taktil erfassbare Erhebung ohne Symbol vermittelt. Zudem kann das ausgebildete Symbol mit bloßem Auge nicht erkennbar sein. Das ausgebildete Symbol kann dann beispielsweise durch dreidimensionale Abtastung mittels einer geeigneten Messvorrichtung und Darstellung auf einer Anzeige „sichtbar gemacht“, also verifiziert werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, die taktil erfassbare Erhebung insgesamt zu erfassen und beispielsweise bezüglich deren Höhe zu vermessen. Insgesamt wird durch das auf der Oberfläche der taktil erfassbaren Erhebung ausgebildete Symbol somit ein zusätzliches Merkmal geschaffen, dass die Verifikations- und Fälschungssicherheit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts weiter verbessert.
Bei einigen Varianten korreliert die Bestrahlungsdauer nach Schritt (ii) mit einer von mehreren Graustufen einer dem Symbol zugrundeliegenden / entsprechenden Bilddatei.
Das Vorhandensein mehrerer Graustufen ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein vielfaches Bestrahlen (mehrere Bestrahlungszyklen) nach Schritt (iii) zum Ausbilden der Erhebung mit Symbol vorgenommen wird, da hierbei insbesondere die Bestrahlungsdauern für einzelne Bereiche der Erhebung mit Symbol variieren können.
Dabei können für eine einmalige Bestrahlung nach Schritt (iii) zum Ausbilden einer einzelnen Erhebung ohne Symbol sowie für das vielfache Bestrahlen nach Schritt (iii) zum Ausbilden einer einzelnen Erhebung mit Symbol insbesondere verschiedene Bilddateien verwendet werden.
Bei den Bilddateien kann es sich jeweils um Rastergrafiken (beispielsweise um Bitmaps) handeln, die die gesamte zu bestrahlende Kartenoberfläche oder einen zu bestrahlenden Teil davon in Pixel einteilen, die Bereichen oder Teilbereichen des Substrats in den Hauptdimensionen entsprechen, in denen eine Erhebung mit oder eine Erhebung ohne Symbol hergestellt werden soll. Mit anderen Worten können einzelne Pixel dieser Rastergrafiken demnach die Bestrahlungsdauer bestimmter Stellen in den Hauptdimensionen der vorder- oder rückseitigen Oberfläche des Substrats kennzeichnen. Jedem der einzelnen Pixel kann dabei beispielsweise ein Graustufenwert von 0 bis 255 (bei einer Farbtiefe von 8 Bit) zugeordnet sein, wobei dem „dunkeisten“ Pixel (mit dem Wert 0) die längste Bestrahlungsdauer zugeordnet sein kann, während dem „hellsten“ Pixel (mit dem Wert 255) die kürzeste Bestrahlungsdauer zugeordnet sein kann. Alternativ kann in umgekehrter Weise dem „dunkelsten“ Pixel (mit dem Wert 0) die kürzeste Bestrahlungsdauer zugeordnet sein, während dem „hellsten“ Pixel (mit dem Wert 255) die längste Bestrahlungsdauer zugeordnet sein kann. Es ist auch denkbar, dass mehreren oder allen Pixeln derselbe Graustufenwert zugeordnet ist. Es können auch bestimmte Graustufenwerte zu einer Bestrahlungsdauer zusammengefasst werden, sodass beispielsweise Stellen der Oberfläche (entsprechend Pixeln der zugrundeliegenden Bilddatei), denen ein Wert zwischen 0 und 30 zugeordnet ist, mit einer ersten Bestrahlungsdauer bestrahlt werden und andere Stellen der Oberfläche, denen ein Wert zwischen 31 und 60 zugeordnet ist mit einer zweiten Bestrahlungsdauer bestrahlt werden usw.
Zudem ist es möglich, dass bestimmte Graustufenwerte für vergleichsweise lange Bestrahlungsdauern (beispielsweise Werte < 10 oder < 20 von 256) dazu führen, dass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (oder Teile davon) zum Ende der dadurch bewirkten Bestrahlungsdauer nicht mehr weiter aufgeschäumt wird, also nicht mehr höher wird, sondern sich stattdessen weiter ins Schwarze verfärbt.
Abgesehen davon sind alternativ andere Farbtiefen als die erwähnten 8 Bit, beispielsweise 4 Bit oder 16 Bit, denkbar, wobei dann die Bestrahlungsdauern basierend auf den verfügbaren Graustufen angepasst werden.
Die Graustufenwerte der Bilddatei können demnach bestimmen, wie lange die Laserquelle auf eine bestimmte Stelle oder auf mehrere nebeneinanderliegende bestimmte Stellen des Substrats einwirkt und in der Folge wie stark (und dadurch wie hoch) eine taktil erfassbare Erhebung (oder ein Teil davon, insbesondere wenn eine Erhebung mit Symbol hergestellt wird) an dieser Stelle aufgeschäumt wird. Die Dauer dieses Einwirkens der Laserquelle auf die bestimmte Stelle oder die mehreren bestimmten Stellen des Substrats beim Ausbilden einer taktil erfassbaren Erhebung ohne Symbol kann dabei in einer Variante insbesondere von 200 ms bis zu 1000 ms betragen und insbesondere bei etwa 700 ms liegen. Bei weiteren Varianten kann diese Dauer des Einwirkens von 200 ms bis zu 300 ms betragen und insbesondere bei etwa 240 ms liegen. Diese Unterschiede in der Einwirkdauer bei verschiedenen Varianten der Herstellung der taktil erfassbaren Erhebungen ohne Symbol können sich insbesondere auch in Abhängigkeit der Variation anderer Laserparameter ergeben. Beim Ausbilden einer taktil erfassbaren Erhebung mit Symbol kann die Dauer des Einwirkens der Laserquelle auf die bestimmte Stelle des Substrats von 2 s bis zu 6 s betragen und vorzugsweise bei etwa 4 s liegen.
Die Auflösung der Bilddatei für die Erhebungen kann dabei so gewählt werden, dass die Größe der Pixel der Rastergrafik für die Erhebung ohne Symbol einem (maximalen) Basisdurchmesser einer auszubildenden taktil erfassbaren Erhebung oder einem Vielfachen oder einem Bruchteil davon entsprechen. Die der Bestrahlungsdauer für die Erhebungen mit Symbol zugrundeliegende Rastergrafik (bzw. die Bilddatei) kann eine höhere Auflösung haben als die der Bestrahlungsdauer für eine Erhebung ohne Symbol zugrundeliegende Rastergrafik, sodass die Größe der Pixel der Rastergrafik für die Erhebung mit Symbol (um ein Vielfaches) kleiner ist als die Größe der Pixel der Rastergrafik für die taktil erfassbaren Erhebungen ohne Symbol. Alternativ können die Auflösungen der beiden Bilddateien, die den Erhebungen mit und ohne Symbol zugrunde liegen gleich sein und vorzugsweise 96 dpi betragen, wobei die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Auflösung beschränkt ist. Die Auflösung, mit der gelasert wird, kann dann beispielsweise von 300 dpi bis zu 3000 dpi und vorzugsweise 500 dpi bis zu 1200 dpi betragen, um die erforderliche Höhe der taktil erfassbaren Erhebungen zu erreichen. Dabei kann eine geringere Auflösung beim Lasern insbesondere zu einer schnelleren Herstellungszeit des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts führen.
In einigen Varianten wird die Form der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung zumindest weitestgehend durch eine der Bestrahlungsdauer zugrundeliegende Rastergrafik bestimmt. Die Auflösung der entsprechenden Bilddatei ist dann ähnlich wie beim Herstellen der Erhebung mit Symbol wenigstens hoch genug, um eine einzelne Erhebung basierend auf mehreren Pixeln der Rastergrafik auszubilden. Um die Erhebung beispielsweise zumindest annähernd als (Hohl)Kegel- oder (Hohl-)Zylindersegment oder als im Querschnitt dreieckig, rechteckig oder quadratisch, etc. auszubilden, werden diese Geometrien in der Rastergrafik als zusammenhängende Pixel mit geeigneten Graustufen vorgegeben. So kann etwa für das Ausbilden eines Dreiecks ein zusammenhängender dreieckiger Bereich von benachbarten Pixeln in der Rastergrafik vorhanden sein, von denen jedem ein vergleichsweise niedriger Graustufenwert (beispielsweise 10 oder 20 oder 30 von 255) zugewiesen ist, um die entsprechende Form herzustellen. Diesen zusammenhängenden Pixeln können alternativ auch unterschiedliche Graustufenwerte zugewiesen sein (beispielsweise können die äußersten dieser Pixel einen höheren Graustufenwert von beispielsweise 40 oder 50 oder 60 aufweisen), um eine andere Schwärzung des Randbereichs im Vergleich zum Innenbereich der hergestellten Geometrie zu erreichen.
Bei einigen Varianten handelt es sich bei dem Laserstrahl um einen Gauß-Strahl. Anhand eines Gauß-Strahls kann beispielsweise eine exakte Beschreibung der Lichtausbreitung des Laserstrahls erfolgen, da bei gegebener Ausbreitungsrichtung und Wellenlänge für jeden Ort in Ausbreitungsrichtung der Strahldurchmesser eindeutig bestimmt werden kann. Dies ist wichtig im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, da die Fokalebene des Laserstrahls (die Ebene mit dem geringsten Strahldurchmesser, in der der Strahl die höchste Energiedichte aufweist) beim Bestrahlen des Substrats von dem Substrat insbesondere in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung beabstandet ist.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Identifikations- oder Sicherheitsprodukt erhältlich durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt.
Ein dritter Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts, das auf einer vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche mindestens eine taktil erfassbare Erhebung aufweist, wobei die Vorrichtung eine Laserquelle und einen Prozessor umfasst. Der Prozessor ist dazu eingerichtet, die Schritte (ii) und (iii) des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen oder die Schritte (ii) und (iii) nach dem ersten Aspekt in Verbindung mit einem oder mehreren der vorstehend zusätzlich beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.
Die Vorrichtung kann zusätzlich einen Speicher umfassen, der betriebsbereit mit dem Prozessor verbunden ist.
Bei bestimmten Varianten kann die Vorrichtung zusätzlich eine Aufnahme für ein Substrat mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche umfassen. Beim Ausführen des Verfahrens durch den Prozessor kann sich das Substrat in dieser Aufnahme befinden.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale beliebig in einem Identifikations- oder Sicherheitsprodukt, in einem Herstellungsverfahren für ein Identifikations- oder Sicherheitsprodukt, und/oder in einer Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts kombiniert werden können. Zwar wurden einige der voranstehend beschriebenen Merkmale in Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts und in Bezug auf ein Identifikations- oder Sicherheitsprodukt beschrieben, jedoch versteht sich, dass diese Merkmale auch auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts zutreffen können. Dies gilt auch für die nachfolgende Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten und mögliche Abwandlungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen und Varianten mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren schematisch gezeigten Komponenten sind hierbei nicht maßstäblich. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Wo immer in der vorliegenden Offenbarung auf Wertebereiche verwiesen wird, sind die oberen und unteren Bereichsgrenzen in den Bereichen enthalten.

1A zeigt einen Querschnitt eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts, das durch ein Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen hergestellt wurde.
1B zeigt eine Sicht auf eine vorderseitige Oberfläche des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts nach 1A.
2 zeigt die Lage des Fokuspunkts eines Laserstrahls auf einer Kartenoberfläche beim Herstellen einer Erhebung gemäß dem Stand der Technik.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
4A zeigt eine Möglichkeit Lage der Fokalebene eines Laserstrahls im Abstand zu einer Kartenoberfläche beim Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
4B zeigt eine weitere Möglichkeit der Lage der Fokalebene eines Laserstrahls im Abstand zu einer Kartenoberfläche beim Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
5A zeigt eine Anpassung der Fokussierung eines Laserstrahls durch Verändern des relativen Abstandes zwischen einem zu bearbeitenden Substrat des Identifikations- oder Sicherheitsprodukts und einem Laseraustrittskopf.
5B zeigt eine Anpassung der Fokussierung eines Laserstrahls durch Verwendung bestimmter optischer Mittel gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
6 zeigt einen Querschnitt eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts, das durch ein Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen hergestellt wurde.
7 zeigt eine nach einem Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen hergestellte taktil erfassbare Erhebung auf einem Substrat (obere Abbildung) sowie ein Höhenprofil der Erhebung (untere Abbildung).
8 zeigt einen Querschnitt durch eine nach einem Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen hergestellte taktil erfassbare Erhebung auf einem Substrat.
9 zeigt zwei Ansichten einer nach einem Verfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen hergestellten taktil erfassbaren Erhebung mit einem auf der Oberfläche ausgebildeten Symbol.
10B und 10B zeigen schematisch taktil erfassbaren Erhebungen ohne Symbol (10B) und einer taktil erfassbaren Erhebung mit Symbol ( 10A) zugrundeliegende Bilddateien.
11 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.

Detaillierte Beschreibung der Figuren
1A zeigt einen Querschnitt durch ein Identifikations- oder Sicherheitsprodukt 10, das beispielhaft als ID-Karte 10 ausgeführt ist. 1B zeigt eine Draufsicht auf die ID-Karte 10. Die ID-Karte 10 weist ein flächiges Substrat 12 auf, das aus mehreren, im gezeigten Beispiel aus drei Schichten 14, 16 und 18 gebildet ist. Wenigstens eine der drei Schichten 14, 16 und 18 ist opak oder opak bedruckt, während die übrigen Schichten, insbesondere die äußeren Schichten 14, 18 transparent sein können. Das Substrat 12 weist eine erste Außenseite 20 (im Folgenden auch als vorderseitige Oberfläche 20 bezeichnet) und eine zweite, der ersten Außenseite 20 gegenüberliegende zweite Außenseite 22 (im Folgenden auch als rückseitige Oberfläche 20 bezeichnet) auf.
Oberhalb der ersten Außenseite 20 kann eine Laminierfolie (in den Figuren nicht gezeigt) angeordnet und mit der Schicht 14 des Substrats 12 durch eine Laminierung unter geeigneter Hitze- und/oder Druckeinwirkung verbunden werden. In ähnlicher Weise kann unterhalb der zweiten Außenseite 22 eine weitere Laminierfolie angeordnet und mit der Schicht 18 des Substrat 12 durch eine Laminierung verbunden werden. Alternativ zu der Laminierfolie kann auf der ersten Außenseite 20 und/oder auf der zweiten Außenseite 22 eine Lackschicht (Liquid Coating) aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt werden. Wenn vorhanden, werden die Laminierfolie oder die Lackschicht insbesondere zu einem Zeitpunkt aufgebracht, zu dem die nachfolgend mit Bezug auf die 3 beschriebenen Schritte ausgeführt sind, also nachdem die in den 1A und 1B gezeigten Erhebungen 28 ausgebildet sind.
Die einzelnen Schichten 14, 16, 18 des Substrats sowie die Laminierfolie können eines oder mehrere der folgenden Materialien enthalten: Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephthalat (PET) oder glykolmodifiziertes Polyethylenterephthalat (PET-G), Polyethylennaphthalat (PEN), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Papier oder deren Derivate.
Die ID-Karte 10 kann ein hier beispielhaft auf die vorderseitige Oberfläche 20 des Substrats 12 aufgedrucktes oder ein in das Substrat 12 eingraviertes Bild 24 des ID-Karteninhabers aufweisen. Zusätzlich kann auf dem Substrat 12 oder in einer der Schichten 14, 16, 18 des Substrats 12 ein Chipmodul 26 angeordnet sein. Das optionale Chipmodul 26 ist in eine dafür vorgesehene Aufnahmeausnehmung eingebracht und umfasst eine Antenne, einen integrierten Schaltkreis und einen Speicher (in den Figuren nicht gezeigt), in welchem dem ID-Karteninhaber zugeordnete Informationen wie biometrische Daten gespeichert sind. Alternativ oder zusätzlich zu dem Chipmodul 26 kann auf der ID-Karte 10, insbesondere auf der zweiten Außenseite 22 des Substrats 12, ein Magnetstreifen (in den Figuren nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die ID-Karte 10 der 1A und 1B weist insgesamt fünf taktil erfassbare Erhebungen 28 auf. Diese taktil erfassbaren Erhebungen 28 sind beispielhaft auf der vorderseitigen Oberfläche 20 der ID-Karte 10 und in einem Bereich angebracht, in dem sich weder das Chipmodul 26 noch das Bild 24 des ID-Karteninhabers befinden. Zudem befinden sich in dem Bereich vorzugsweise keine anderen optisch oder haptisch erfassbaren Elemente, sodass die Erhebungen 28, wie in 1A gezeigt, im Schnitt betrachtet direkt von der vorderseitigen Oberfläche 20 der ID-Karte 10 ausgehen und auf diese Weise haptisch wahrnehmbar, also erfühlbar sind.
Wie aus 1B hervorgeht, sind die fünf Erhebungen 28 in einem Punktmuster angeordnet, um eine Information darzustellen. Das hier verwendete Punktmuster entspricht dem der Braille-Schrift mit jeweils maximal sechs möglichen Punkten pro Zeichen, von denen jeweils drei übereinander und jeweils zwei nebeneinander angeordnet sind. Die Nummerierung der Punkte innerhalb eines Zeichens ist dabei zeilenbasiert, d.h. es werden zunächst die ersten drei Punkte der ersten Zeile von oben nach unten gezählt, bevor die Punkte der zweiten Zeile von oben nach unten gezählt werden. Mit diesen sechs Punkten sind insgesamt 64 verschiedene Zeichen (wie Buchstaben, Ziffern, Sonderzeichen) darstellbar.
Im Beispiel der 1B bilden die insgesamt fünf Erhebungen 28 zwei Buchstaben in Braille-Schrift. Die ersten (linksseitigen) drei Erhebungen 28 entsprechen bezüglich deren Anordnung den Punkten 1, 3 und 4 eines Braille-Rasters und stellen somit ein „M“ dar. Die letzten (rechtsseitigen) beiden Erhebungen 28 entsprechen bezüglich deren Anordnung den Punkten 1 und 2 eines Braille-Rasters und stellen somit ein „B“ dar.
Die Erhebungen 28 müssen derart hergestellt werden, dass sie beim Erfühlen durch eine Person, beispielsweise mit dem Daumen, nicht lediglich einen anderen haptischen Eindruck im Vergleich zu den restlichen Bereichen des Substrats 12 vermitteln. Vielmehr müssen die Erhebungen 28 als einzelne Punkte erfühlbar sein, sodass Personen, die Braille-Schrift lesen können, die entsprechende Information (im Beispiel nach den 1A und 1B die Buchstabenkombination „MB“) aus den Erhebungen 28 ableiten können. Die Erhebungen 28 müssen demnach „taktil erfassbar“ sein.
2 zeigt eine beispielhafte Karte 10', auf deren Oberfläche mittels eines herkömmlichen Verfahrens unter Verwendung eines Laserstrahls 30 eine Erhebung 28' ausgebildet ist. Dabei befindet sich die Kartenoberfläche, von der die Erhebung 28' ausgeht, in einer Fokalebene 32 des Laserstrahls 30, was zu einem gezielten Energieeintrag mit der höchstmöglichen Energiedichte des Laserstrahls 30 in diesem Bereich (also exakt auf der Kartenoberfläche) führt. Auf diese Weise hergestellte Erhebungen 28' weisen jedoch nicht die ausreichende Höhe auf, um gezielt eine Information zu vermitteln und sind somit im Rahmen der Begriffsdefinition dieser Offenbarung nicht taktil erfassbar.
Mit Blick auf die 3 bis 9 wird nun ein Verfahren beschrieben, das das Herstellen von Braille-Punkten mit zur Informationsvermittlung ausreichender Höhe mittels eines Laserstrahls ermöglicht.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts (wie beispielsweise die ID-Karte 10 aus 1A). Im Rahmen des Verfahrens wird auf der vorderseitigen Oberfläche 20 und/oder auf der rückseitigen Oberfläche 22 der Karte 10 mindestens eine taktil erfassbare Erhebung 28 hergestellt.
In einem ersten Schritt (i) wird dabei das Substrat 12 bereitgestellt, das wie mit Blick auf 1A beschrieben im Wesentlichen eben ist und die vorderseitige Oberfläche 20 und die rückseitige Oberfläche 22 umfasst.
In einem zweiten Schritt (ii) wird die Energie eines von einer Laserquelle 34 (siehe beispielsweise die 5A und 5B) auszusendenden Laserstrahls 30 durch Anpassen wenigstens eines Laserparameters wie Leistung, Wellenlänge, Frequenz, Fokussierung und/oder Bestrahlungsdauer eingestellt. Es versteht sich dabei, dass die Reihenfolge der Ausführung der Schritte (i) und (ii) vertauscht sein kann. Das Anpassen der Laserparameter erfolgt entweder vollautomatisiert oder teilautomatisiert.
In einem dritten Schritt (iii) wird das Substrat 12 unter Verwendung der eingestellten Laserparameter mit dem Laserstrahl 30 bestrahlt, um mindestens eine taktil erfassbare Erhebung 28 auf der vorderseitigen Oberfläche 20 und/oder auf der rückseitigen Oberfläche 22 des Substrats 12 herzustellen. Durch die Bestrahlung wird das Kartenmaterial (beispielsweise Polycarbonat, da dieses Material verglichen mit anderen Polymeren günstige optische Merkmale, eine lange Lebensdauer und gute mechanische Eigenschaften besitzt) erhitzt. Erreicht oder überschreitet das Substrat 12 eine gewisse Temperatur (im vorliegenden Beispiel 230°C), bilden sich aufgrund einer thermolytischen Reaktion signifikante Mengen an CO₂ und Phenol und das Substrat 12 wird an der bestrahlten Stelle „aufgeschäumt“, sodass die Erhebung 28 entsteht. Um die Erhebung 28 schwarz (wie in 4A angedeutet) oder gräulich einzufärben, wird die Bestrahlung unter Beibehaltung der Laserparameter so lange fortgeführt, bis der Kohlenstoff „karbonisiert“.
Die Laserparameter sind dabei so gewählt, dass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung 28 ausgehend von der Oberfläche des Substrats 12 mit einer Höhe von wenigstens 200 µm entsteht. Dazu ist die Fokalebene 32 des Laserstrahls 30 beim Bestrahlen von der zu bestrahlenden Oberfläche des Substrats 12 beabstandet. Mit anderen Worten befindet sich der Fokuspunkt (der in der Fokalebene liegt) des Laserstrahls 30 beim Herstellen der taktil erfassbaren Erhebung 28 gemäß dem Verfahren nach 3 nicht auf der Kartenoberfläche, wie dies bei herkömmlichen Verfahren nach 2 der Fall ist.
Durch die Bestrahlung in Schritt (iii) außerhalb des Fokus vergrößert sich der Einwirkbereich, während gleichzeitig die Energiedichte und somit auch der thermische Einfluss sinken. Bei größerem Einwirkbereich wird bei der thermolytischen Reaktion mehr CO₂ frei, sodass mehr Treibmittel vorhanden ist, um das Substrat 12 aufzuschäumen, wodurch die taktil erfassbaren Erhebungen 28 mit einer signifikanten Höhe entstehen, die die Ertastbarkeit der Erhebungen 28 stark verbessert.
Nachfolgend werden weitere Aspekte des Verfahrens zum Herstellen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung 28 gemäß 3 sowie Beispiele von auf diese Weise hergestellten taktil erfassbaren Erhebungen 28 mit Blick auf die 4A bis 9 beschrieben.
Die 4A und 4B zeigen die Beabstandung zwischen der zu bearbeitenden Oberfläche (hier beispielhaft die vorderseitige Oberfläche 20) der Karte 10 und der Fokalebene 32 des Laserstrahls 30 beim Bestrahlen nach Schritt (iii). Dieser Abstand ist in den 4A und 4B mit A gekennzeichnet und beträgt zwischen 9 mm und 18 mm, insbesondere jedoch zwischen 12 mm und 15 mm. In den vorliegenden Beispielen soll dieser Abstand A gemäß 4A exakt 14 mm und gemäß 4B exakt 13 mm betragen (wobei diese Abstände wie auch die „Tiefe“ der Karte 10, also deren Ausdehnung in Strahlausbreitungsrichtung des Laserstrahls 30 nicht maßstabsgetreu sind). Auf diese Weise ist es möglich, die Erhebungen 28 im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren flächig größer, jedoch auch insbesondere höher auszubilden.
So sind bei einem Abstand A zwischen 9 mm und 18 mm Höhen der Erhebungen 28 von mindestens 200 µm bis mehr als 300 µm bei Basisdurchmessern der Erhebungen 28 von etwa 1 mm bis 1,5 mm in einem einzelnen Bestrahlungsschritt (iii) erreichbar. Ein derartiger einzelner Bestrahlungsschritt kann dabei aus einem Zyklus mehrerer Laserpulse bestehen, wenn ein gepulster Laser als Laserquelle 34 verwendet wird, oder aus einer kontinuierlichen Applikation des Laserstrahl 30 über einen bestimmten Zeitraum, wenn ein kontinuierlicher Laser als Laserquelle 34 zum Einsatz kommt.
Wie der Vergleich der 4A und 4B zeigt, kann der Abstand A zwischen der zu bestrahlenden Oberfläche 20 der Karte 10 und der Fokalebene 32 des Laserstrahls 30 in Strahlausbreitungsrichtung auf zwei verschiedene Arten eingestellt werden. Dies liegt an der Strahlencharakteristik des Laserstrahls 30, der hier beispielhaft als Gauß-Strahl ausgeführt ist. Wie in den 4A und 4B gezeigt, verjüngt sich der Laserstrahl 30 bis zum Erreichen der Fokalebene 32 und wächst danach wieder an. Es ist deswegen möglich, dass die Fokalebene 32 beim Bestrahlen in Strahlausbreitungsrichtung der zu bearbeitenden Oberfläche 20 der Karte 10 abgewandt (4A) oder zugewandt (4B) ist. Dass die Fokalebene 32 innerhalb der Karte 10 liegt, ist bei den geforderten Abständen bei der Bestrahlung zwischen 9 mm und 18 mm bei einer Tiefe (also einer Dicke) der Karte 10 von in der Regel etwa 100 µm bis etwa 2000 µm nicht möglich.
Die 5A zeigt eine Möglichkeit, auf welche Weise die Anpassung der Fokussierung im Rahmen des Schrittes (ii) erfolgen kann. Dabei wird entweder die Position der Karte 10 (und somit des Substrats 12 und der zu bestrahlenden Oberfläche 20) oder die Position der Laserquelle 34 insbesondere in Strahlausbreitungsrichtung verändert, was durch die beiden Doppelpfeile in der 5A angedeutet ist. Die Strahlausbreitungsrichtung (im Rahmen dieser Offenbarung auch die z-Richtung) entspricht dabei der Tiefe der ID-Karte 10 und steht normal auf die x- und y-Richtungen des in der 5A eingezeichneten Koordinatensystems.
Die 5B zeigt eine weitere Möglichkeit, auf welche Weise die Anpassung der Fokussierung im Rahmen des Schrittes (ii) erfolgen kann. Dabei bleiben die Positionen von Karte 10 (und Substrat 12 und zu bestrahlender Oberfläche 20) und Laserquelle 34 unverändert. Stattdessen wird durch den Einsatz geeigneter optischer Mittel wie Linsen, Spiegel etc. der erforderliche Abstand A (vergleiche 4A) eingestellt, sodass die Fokalebene 32, wie in 5B gezeigt, außerhalb der Karte 10 liegt. Im vorliegenden Beispiel werden dabei F-Theta-Linsen 36, 36' mit jeweils verschiedenen optischen Eigenschaften verwendet. Mittels der F-Theta Linse 36 soll dabei ein Abstand A (in der 5B der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet) zwischen Fokalebene 32 und zu bestrahlender Oberfläche der Karte 10 exakt 11 mm betragen. Wird ein Linsenwechsel vorgenommen und die Linse 36' in die Laserquelle 34 eingesetzt (wie in 5B mit den nach links und rechts verlaufenden Pfeilen angedeutet), beträgt der Abstand zwischen Fokalebene 32 und zu bestrahlender Oberfläche der Karte 10 exakt 16 mm. Mit weiteren F-Theta Linsen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt sind, beträgt der Abstand A entweder exakt 10 mm oder exakt 17 mm. Die beiden letztgenannten Abstände sind selbstverständlich auch mit dem Verfahren nach 5A einstellbar. Zudem sind mit den Verfahren nach den 5A und 5B nicht ganzzahlige Zwischenwerte des Abstandsbereichs von 9 mm bis 18 mm einstellbar, beispielsweise 12,5 mm, 13,5 mm oder 14,5 mm als Abstand A zwischen der Fokalebene 32 und der zu bearbeitenden Oberfläche der Karte 10.
Die 6 zeigt schematisch gemäß dem vorgestellten Verfahren hergestellte taktil erfassbare Erhebungen 28 in der Form von (konvexen) Kugelkalotten auf einer ID-Karte 10 in Schnittdarstellung. Zusätzlich zu den in 1B gezeigten Komponenten ist hier ein Teilbereich der Karte 10 dargestellt, in dem sich als Additive Rußpartikel 38 befinden. Da die oberste Schicht 14 der ID-Karte 10 hier beispielhaft aus transparentem Polycarbonat besteht und die taktil erfassbaren Erhebungen 28 dieses Beispiels unter Verwendung eines Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm als Laserquelle 34 hergestellt sind, sind die Additive 38 notwendig, damit die Laserenergie beim Bestrahlen nach Schritt (iii) von der Schicht 14 absorbiert werden kann und somit die taktil erfassbaren Erhebungen 28 durch Aufschäumen entstehen. Da die Schicht 14 wie erwähnt transparent ist und sich darunter eine opake Schicht befinden kann, liegt die Konzentration der Rußpartikel hier bei weniger als 0,01 Gewichtsprozent des Substrats 12 (oder vorzugsweise des Teilbereichs des Substrats 12, in dem sich die Rußpartikel befinden), um die Transparenz der Schicht 14 und somit das Gesamterscheinungsbild der Karte 10 nicht zu beeinträchtigen. Obwohl die Additive 38 grundsätzlich das ganze Substrat 12 oder einzelne Schichten davon durchsetzen können, ist im vorliegenden Beispiel lediglich der Bereich der Schicht 14 mit Rußpartikeln durchsetzt, in dem auch taktil erfassbare Erhebungen 28 gebildet werden sollen.
In der 6 ist zudem die Höhe h der taktil erfassbaren Erhebungen 28 eingezeichnet, die hier jeweils durch Bestrahlen der vorderseitigen Oberfläche 20 gemäß Schritt (iii) (siehe 3) und unter Verwendung derselben Laserparameter hergestellt wurden. Die taktil erfassbaren Erhebungen 28 gemäß 6 weisen somit eine einheitliche Form, einen einheitlichen Basisdurchmesser und eine einheitliche Höhe von etwa 300 µm auf. Zwischen den jeweiligen Bestrahlungsschritten (iii) für die einzelnen Erhebungen 28 wird demnach lediglich die x- und/oder die y-Position der zu bestrahlenden Stelle auf der Kartenoberfläche 20 angepasst, um das Punktmuster in Braille-Schrift (siehe auch 1A) herzustellen. Den Erhebungen 28 liegt dabei eine Bitmap mit einer Farbtiefe von 8 Bit und einer Auflösung von 96 dpi zugrunde, die die zu bestrahlende Kartenoberfläche 20 in ein Pixelraster einteilt. Die Auflösung, mit der gelasert wird, beträgt hier beispielhaft 600 dpi. Die Bestrahlungsdauer wird über die Farbtiefe (Werte von 0 bis 255) eingestellt, wobei hier für alle Pixel derselbe Graustufenwert vorliegt. Je höher der Graustufenwert (entsprechend einer „helleren“ Stufe), umso geringer ist die Bestrahlungsdauer und umso geringer die aufgeschäumte Höhe der Erhebung 28.
Auf der in 6 gezeigten rückseitigen Oberfläche 22 der ID-Karte 10 ist keine Erhebung vorhanden. Insbesondere sind dort jedoch auch keine „negativen“, Vertiefungen vorhanden, die mit der Form der Erhebungen 28 korrespondieren. Die rückseitige Oberfläche 22 ist hier flach ausgeführt und bietet somit Platz für weitere taktil erfassbare Erhebungen 28 oder andere zusätzliche Verifikationsmerkmale. Die 7 (obere Darstellung) zeigt eine Draufsicht auf ein Substrat 12 einer Karte 10 mit einer taktil erfassbaren Erhebung 28 in Form einer Kugelkalotte, die im Rahmen eines Versuchs gemäß dem hier vorgestellten Verfahren basierend auf der vorstehend beschriebenen Bitmap hergestellt wurde. Die erreichte Höhe h der Kugelkalotte wurde dabei durch dreidimensionale Abtastung mit exakt 316 µm ermittelt. Dies ist aus dem in 7 (untere Darstellung) gezeigten Höhenprofil ersichtlich, wobei die Höhe h von der Richtung her der z-Achse entspricht. Der Basisdurchmesser der Kugelkalotte beträgt hier etwa 1150 µm. Somit ist bei einem Basisdurchmesser von annähernd 1 mm der Kugelkalotte eine Höhe von über 300 µm realisierbar.
Die 8 zeigt einen Querschnitt durch die in 7 gezeigte taktil erfassbare Erhebung 28. Dabei ist an den in der 8 heller erscheinenden Bereichen (die eingekapselte Blasen kennzeichnen) im Inneren der taktil erfassbaren Erhebung 28 gut zu erkennen, dass die Erhebung 28 ausgehend von der Oberfläche des Substrats 12 durch eine thermolytische Reaktion aufgeschäumt wurde. Dieses Aufschäumen erfolgt im vorliegenden Beispiel ab einer Temperatur von 230°C, kann jedoch in anderen Fällen, in denen das Substrat 12 oder wenigstens der zu bestrahlende Teil des Substrats 12 (wie eine Schicht) aus einem anderen Material als Polycarbonat besteht, andere Werte annehmen. In 8 ist zudem gut erkennbar, dass die taktil erfassbare Erhebung 28 aufgrund des Herstellungsprozesses eine monolithische Struktur mit dem Substrat 12 bildet, sodass zwischen der taktil erfassbare Erhebung 28 und dem Substrat 12 eine mechanisch besonders stabile Verbindung entsteht, die nicht gelöst werden kann, ohne das Substrat 12 zu zerstören.
Die 9 zeigt eine Draufsicht (linke Abbildung) sowie eine Schrägansicht (rechte Abbildung) einer im Rahmen eines Versuchs gemäß dem hier vorgestellten Verfahren hergestellten taktil erfassbaren Erhebung 28 (die einen Basisdurchmesser von etwa 1 mm und eine Höhe von etwa 300 µm aufweist) mit einem auf der Oberfläche der taktil erfassbaren Erhebung 28 ausgebildeten Symbol 40. Die Erhebung 28 ist wieder als Kugelkalotte ausgeführt und entspricht von der Form her - bis auf die niedrigeren Bereiche des Symbols 40 - der Kugelkalotte aus 7. Aufgrund der stark vergrößerten Darstellung in 9, die dazu dient, das Logo (Symbol 40) für diese Offenbarung zu verdeutlichen, wirkt die Kugelkalotte allerdings verzerrt. Das auf der Oberfläche der taktil erfassbaren Erhebung 28 ausgebildete Symbol 40 ist (außer in einer stark vergrößerten Darstellung wie in 9) mit bloßem Auge wenigstens nicht als solches entzifferbar oder gar nicht erkennbar. Das Symbol 40 muss auch im Gegensatz zur Erhebung 28 nicht taktil erfassbar sein, da es keine erfühlbaren Informationen vermitteln soll, sondern als weiteres Identifikations- und/oder Verifikationsmerkmal dient.
Die Herstellung der taktil erfassbaren Erhebung 28 mit Symbol 40 erfolgt durch ein mehrmaliges Ausführen der Schritte (ii) und (iii) gemäß 3, wobei der Schritt (ii) nicht immer ausgeführt wird. So liegt der taktil erfassbaren Erhebung 28 mit Symbol 40 wiederum eine Bitmap zugrunde, die hier beispielhaft dieselbe Auflösung wie die Bitmap, mit der die Kugelkalotte nach 7 hergestellt wurde, aufweist und somit 96 dpi beträgt. Allerdings wurde im Vergleich zur Herstellung der Kugelkalotte nach 7 mit einer höheren Auflösung von hier beispielhaft 1200 dpi gelasert, um einzelne Bereiche der Erhebung 28 gezielt zum Ausbilden des Symbols 40 aufzuschäumen. Die Einwirkdauer des Laserstrahls 30 auf die zu bestrahlende Oberfläche zum Ausbilden der taktil erfassbaren Erhebung 28 mit dem Symbol 40 beträgt im Beispiel nach 9 etwa 4200 ms. Die Bitmap weist wiederum eine Farbtiefe von 8 Bit auf. Dabei ist den in der 9 heller erscheinenden Bereichen des Symbols 40 durch die Bitmap ein höherer Graustufenwert (von 0 bis 255) zugeordnet als den in der 9 dunkler erscheinenden Bereichen des Symbols 40, von denen der rechte beispielsweise ein „M“ andeutet. Ein noch dunklerer Bereich bildet einen Ring um die Kugelkalotte. Da der Graustufenwert mit der Bestrahlungsdauer korreliert, also pro Pixel eine Bestrahlungsdauer kennzeichnet, werden die unterschiedlichen Bereiche auch unterschiedlich hoch aufgeschäumt. Dies ist gut am vergleichsweise am niedrigsten aufgeschäumten Ring in der linken Darstellung der 9 zu erkennen und wird insbesondere aus der rechten Darstellung der 9 ersichtlich, wo das angedeutete „M“ und der links davon befindliche Kreis tiefer liegen als die übrigen Bereiche der Erhebung 28. Das Symbol 40 bedeckt dabei, wie aus der 9 ersichtlich, in etwa 40 Prozent bis 50 Prozent der Oberfläche der Erhebung 28. Die übrige Oberfläche der Erhebung 28 ist gleichmäßig aufgeschäumt, um den haptischen Eindruck der Erhebung 28 nicht zu verfälschen. Dazu kann es auch sinnvoll sein, dass das hergestellte Symbol 40 maximal 30 % oder maximal 20 % oder maximal 10 % der Oberfläche der Erhebung 28 bedeckt. Das Symbol 40 auf der Erhebung 28 nach 9 kann insbesondere mittels dreidimensionaler Abtastung erkannt werden und liefert somit ein mit bloßem Auge schwer bis gar nicht wahrzunehmendes und nur schwer zu fälschendes Verifikationsmerkmal für die ID-Karte 10.
Die 10 zeigt vergrößert zwei Beispiele für im Rahmen dieser Offenbarung beschriebene Bilddateien (Bitmaps), die taktil erfassbaren Erhebungen 28 ohne Symbol 40 (obere Darstellung der 10) und einer taktil erfassbaren Erhebung 28 mit Symbol 40 (untere Darstellung der 10) zugrunde liegen. Die Bilddateien weisen dabei eine Auflösung von 96 dpi auf. Die obere Darstellung der 10 zeigt den Schriftzug „MBID“ in Braille-Schrift, der unter Berücksichtigung der Einstellung der restlichen Laserparameter und der wenigstens erforderlichen Höhe von 200 µm der taktil erfassbaren Erhebungen 28 beispielhaft bei einer Einwirkdauer des Lasers 34 auf die zu bestrahlende Oberfläche von etwa 2400 ms ausgebildet wird. Die untere Darstellung der 10 zeigt die Bitmap für die eine taktil erfassbare Erhebung 28 mit Symbol 40 (siehe auch die beiden Darstellungen der 9). Diese taktil erfassbare Erhebung 28 mit Symbol 40 wird unter Berücksichtigung der Einstellung der restlichen Laserparameter und der wenigstens erforderlichen Höhe von 200 µm der taktil erfassbaren Erhebung 28 mit Symbol beispielhaft bei einer Einwirkdauer des Lasers 34 auf die zu bestrahlende Oberfläche von etwa 4200 ms ausgebildet. Die verschiedenen Helligkeitsstufen, die in der unteren Darstellung der 10 gut erkennbar sind, kennzeichnen die unterschiedlich hoch aufgeschäumten Bereiche des Substrats 12 beim Herstellen der taktil erfassbaren Erhebung 28 wie mit Bezug auf 9 (worauf hiermit ausdrücklich verwiesen wird) beschrieben.
Die 11 zeigt schematisch eine Vorrichtung 42, die dazu eingerichtet ist, die voranstehend beschriebenen taktil erfassbaren Erhebungen 28 wahlweise mit oder ohne Symbol 40 herzustellen. Die Vorrichtung 42 umfasst eine Laserquelle 34 und einen Prozessor 44. Der Prozessor 44 ist dazu eingerichtet, die Schritte (ii) und (iii) des Verfahrens gemäß 3 und optional einen oder mehrere weitere im Rahmen dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrensaspekte auszuführen. Dazu kann die Vorrichtung 42 einen Speicher und/oder diverse Schnittstellen umfassen, die operativ mit dem Prozessor 44 verbunden sind, sodass dieser beispielsweise die Bitmaps empfangen und einlesen kann, deren Pixel die zu bearbeitenden Bereiche und die zugehörigen Strahlungsdauern kennzeichnen. Weiterhin kann die Vorrichtung 42 optional eine Aufnahme (in der Figur nicht gezeigt) für die ID-Karte 10 aufweisen. In dieser Aufnahme kann sich die ID-Karte 10 bei der Herstellung der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung 28 befinden. Die Aufnahme und/oder die Laserquelle 34 (oder ein zugehöriger Laseraustrittskopf) können beweglich gelagert sein, sodass ein Verstellen des Abstandes A nach 5A möglich ist. Die Unterkante eines Schwenkmoduls der Laserquelle 34, vorzugsweise eines schwenkbaren Galvokopfs, ist beim Bestrahlen beispielhaft etwa 271 mm von der zu bestrahlenden Oberfläche der Karte 10 beabstandet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann in anderen Ausführungsformen der Abstand zwischen der Unterkante des Schwenkmoduls und der zu bestrahlenden Oberfläche der Karte 10 zwischen 250 mm und bis zu 300 mm betragen. Die Laserquelle ist im Beispiel nach 11 als gepulster Nd:YAG-Laser ausgeführt.
Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen und Varianten nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen und Varianten miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale der Ausführungsformen und Varianten weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts (10), das auf einer vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche (20, 22) mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) aufweist, umfassend die Schritte: (i) Bereitstellen eines im Wesentlichen ebenen Substrats (12) mit einer vorderseitigen Oberfläche (20) und einer der vorderseitigen Oberfläche gegenüberliegenden rückseitigen Oberfläche (22); (ii) Einstellen der Energie eines von einer Laserquelle (34) auszusendenden Laserstrahls (30) durch Anpassen wenigstens eines Laserparameters wie Leistung, Wellenlänge, Frequenz, Fokussierung und/oder Bestrahlungsdauer; und (iii) Bestrahlen, unter Verwendung der eingestellten Laserparameter, des Substrats (12) mit dem Laserstrahl (30) zum Herstellen der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung (28) auf der vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche (20, 22) des Substrats (12), sodass die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) ausgehend von der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) mit einer Höhe von wenigstens 200 µm entsteht, wobei die Fokalebene (32) des Laserstrahls (30) beim Bestrahlen von der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) ausgehend von der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) eine Höhe von wenigstens 250 µm, insbesondere von wenigstens 300 µm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fokalebene (32) des Laserstrahls (30) und die Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) beim Bestrahlen etwa 9 mm bis etwa 18 mm, insbesondere etwa 12 mm bis etwa 15 mm, beabstandet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellen der Fokussierung in Schritt (ii) durch den Einsatz optischer Mittel (36, 36') und/oder durch Variieren eines Abstands zwischen der Laserquelle (34) und der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) entlang einer Normalen zur Fokalebene (32) oder entlang einer winkelig zu dieser Normalen verlaufenden Geraden erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (12) ein Polymer, insbesondere Polycarbonat, PVC und/oder PET-G, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (12) wenigstens ein Additiv (38), beispielsweise Ruß mit einem Anteil von weniger als 0,05 Gewichtsprozent, insbesondere weniger als 0,01 Gewichtsprozent zum Absorbieren der Energie des Laserstrahls (30) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Bestrahlen in Schritt (iii) das Substrat (12) zunächst auf mehr als 230° C erwärmt wird, sodass das Substrat (12) durch einen thermolytischen Prozess aufgeschäumt wird, und anschließend weiter erwärmt wird, sodass das Substrat (12) durch Karbonisieren geschwärzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (12) in Schritt (iii) unter Verwendung eines gepulsten oder eines kontinuierlichen Festkörperlaserstrahls und/oder bei einer Wellenlänge des Laserstrahls (30) von 1064 nm bestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) durch das Bestrahlen in Schritt (iii) eine monolithische Struktur mit dem Substrat (12) ausbildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) eine konvexe Form aufweist, insbesondere zumindest annähernd die Form einer Kugelkalotte.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Schritt (iii) die vorder- und/oder rückseitige Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) wiederholt an verschiedenen Stellen der entsprechenden Oberflächenebene bestrahlt wird, sodass mehrere taktil erfassbare Erhebungen (28) entstehen, wobei die mehreren taktil erfassbaren Erhebungen (28) ausgehend von der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) verschiedene Höhen aufweisen oder wobei mindestens zwei der mehreren taktil erfassbaren Erhebungen (28) ausgehend von der Oberfläche (20, 22) des Substrats (12) dieselbe Höhe aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche (20, 22) des Substrats (12), die der Oberfläche (20, 22) mit der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung (28) gegenüberliegt, in einem Bereich, der mit der mindestens einen Erhebung (28) korrespondiert, zumindest annähernd eben oder erhaben ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) einen Buchstaben, eine Zahl, ein Symbol oder ein sonstiges Zeichen in Blindenschrift darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte (iii) und/oder (ii) wiederholt an benachbarten Stellen des Substrats (12) ausgeführt werden, um die mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) mit einem Symbol (40) auf der Oberfläche der mindestens einen taktil erfassbaren Erhebung (28) auszubilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlungsdauer nach Schritt (ii) mit einer von mehrehren Graustufen einer Bilddatei korreliert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Laserstrahl (30) um einen Gauß-Strahl handelt.
Identifikations- oder Sicherheitsprodukt (10) erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Vorrichtung (42) zum Herstellen eines Identifikations- oder Sicherheitsprodukts (10), das auf einer vorder- und/oder rückseitigen Oberfläche (20, 22) mindestens eine taktil erfassbare Erhebung (28) aufweist, wobei die Vorrichtung (42) umfasst: - eine Laserquelle (34); und - einen Prozessor (44), der dazu eingerichtet ist, die Schritte (ii) und (iii) des Verfahrens nach Anspruch 1 oder das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16 in Verbindung mit den Schritten (ii) und (iii) nach Anspruch 1 auszuführen.