ES2211623T3 - Procedimiento para generar microescritura sobre soportes de datos, especialmente tarjetas de plastico. - Google Patents
Procedimiento para generar microescritura sobre soportes de datos, especialmente tarjetas de plastico.Info
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Abstract
Procedimiento para la generación de microescritura (MS) sobre soportes de datos, especialmente tarjetas (6) de plástico, por medio de radiación láser, en el que - la microescritura (MS) se hace visible en forma de variaciones de las propiedades ópticas del material del soporte de datos debido a una variación irreversible del material provocada por el rayo láser (2), - el rayo láser es dirigido, por medio de un dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas, hacia el soporte de datos (6) sobre el que se ha de escribir, - la microinscripción (MS) es efectuada por el rayo láser (2) conforme al procedimiento de vectores y/o al procedimiento de trama, - el rayo láser (2) presenta un perfil de forma casi gaussiana, - el rayo láser (2) es expandido antes del dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas, a través de al menos un primer medio óptico (3), para lograr seguidamente un enfoque mejor, - el rayo láser (2) es enfocado sobre el soporte de datos detrás del dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas a través de al menos un segundo medio óptico (5), - el rayo láser (2) presenta una longitud de onda menor que 1064 nm, - el rayo láser (2) es expandido antes del enfoque hasta un diámetro (D2) del mismo superior a 5 mm, - para el soporte de datos (6) se emplea un material que únicamente a partir de un valor umbral determinado (IS) de la intensidad del láser experimenta una variación de la propiedad óptica debido a una variación del material, siendo este valor umbral (IS) mayor que la intensidad (IMAX/e2) del rayo láser, referido al perfil de forma gaussiana del rayo láser (21) enfocado sobre el soporte de datos.
Description
Procedimiento para generar microescritura sobre
soportes de datos, especialmente tarjetas de plástico.
La invención se refiere a un procedimiento para
generar microescritura sobre soportes de datos, especialmente
tarjetas de plástico.
Como microescrituras se designan inscripciones
con una altura máxima de caracteres de escritura individuales de
aproximadamente 240 \mum. La microescritura es tan pequeña que no
puede descifrarse a simple vista. Para descifrar la microescritura
es necesaria al menos una lupa o un microscopio. Se conocen ya
tarjetas de crédito que presentan microescritura como característica
de seguridad. La microescritura se aplica aquí por el procedimiento
de impresión offset sobre la superficie de la tarjeta, aplicándose
sobre todas las tarjetas la misma microinscripción.
Sin embargo, existen aquí dos inconvenientes. El
primer inconveniente es que la resolución que puede lograrse en la
impresión offset es mala. Esto radica en que en la impresión offset
no pueden producirse - o sólo pueden producirse con mucho coste -
espesores de línea o puntos con un diámetro de menos de 50 \mum.
Para una altura de escritura de sólo 240 \mum están disponibles
entonces solamente cuatro o cinco puntos para representar el
carácter; por consiguiente, es entonces también pequeña la
resolución. El segundo inconveniente es que en la impresión offset
no se pueden aplicar en forma de microescritura datos individuales
de la tarjeta (por ejemplo, número de la tarjeta, nombre del
titular de la tarjeta, etc.), ya que es antieconómico fabricar un
cliché de impresión a propósito para cada tarjeta e incorporarlo en
la máquina de impresión.
Un procedimiento de inscripción alternativo en
tarjetas de plástico es, por ejemplo, la inscripción con láser
(véase, por ejemplo, DE 31 51 407 C1). La inscripción se hace
visible aquí en forma de variaciones de las propiedades ópticas del
material plástico debido a variaciones irreversibles del material
(por ejemplo, carbonización) provocadas por el rayo láser.
Según DE 31 51 407 C1, se emplea una radiación de
un láser de Nd-YAG que emite una longitud de onda
de 1064 nm.
Se conoce ya por DE 33 14 327 C1 el recurso de
aplicar también microescritura sobre tarjetas de plástico por medio
de radiación láser. El empleo de un láser para generar
microescritura tiene la ventaja de que, empleando un dispositivo de
deflexión del rayo de dos coordenadas, se pueden aplicar también
datos individuales de la tarjeta.
Se conoce por DE 44 29 110 C2 una instalación de
inscripción con láser para tarjetas de identidad en la que se
utiliza también un láser de Nd-YAG con una longitud
de onda de 1064 nm. El rayo láser es enfocado allí sobre la
superficie a inscribir a través de un denominado objetivo de campo
plano. Para poder realizar la inscripción con láser por el
procedimiento de vectores o de tramas se desvía el rayo láser en
las direcciones x, y de la superficie a inscribir por medio de un
dispositivo de deflexión de dos coordenadas. El dispositivo de
deflexión de dos coordenadas consiste en dos espejos de deflexión
que son basculables cada uno de ellos por medio de un motor de
basculación con galvanómetro. El diámetro del rayo desacoplado del
láser es de aproximadamente 0,9 mm. Para que la intensidad de
radiación por unidad de superficie sobre los espejos de deflexión
no sea demasiado grande, se expande el rayo previamente hasta
alrededor de 3 a 5 mm. Se impide así la destrucción de los espejos.
El dispositivo de deflexión de dos coordenadas está dispuesto lo
más cerca posible del objetivo de campo plano para que, incluso con
un espejo fuertemente basculado para la inscripción de las zonas de
borde de la tarjeta, el rayo láser discurra en las proximidades del
eje óptico del objetivo de campo plano. Los intervalos de ángulo de
basculación de los motores de basculación con galvanómetro son
también limitados (valor típico: \pm 10º o, para el rayo
ópticamente desviado, \pm 20º). Esto vuelve a limitar ahora la
distancia focal del objetivo de campo plano utilizado hacia abajo.
Para que, por ejemplo, pueda escribirse toda la zona de una tarjeta
en formato ISO (longitud = 85 mm; anchura = 55 mm), es necesario un
objetivo de campo plano con una distancia focal de al menos 110 mm.
Las distancias focales de los objetivos de campo plano utilizados
están entre 100 y 160 mm. Sin embargo, los intentos de generar
microescritura por láser con una instalación de esta clase han sido
insatisfactorios, ya que solamente se ha podido lograr una pequeña
resolución de la microescritura por láser. No era posible lograr
puntos de microescritura o líneas individuales con un diámetro de
menos de 50 \mum.
El cometido de la invención consiste en crear un
procedimiento para generar una microescritura por láser de alta
resolución sobre soportes de datos, especialmente sobre tarjetas de
plástico.
Este problema se resuelve con las características
de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas que
siguen a ésta representan formas de ejecución ventajosas de la
invención.
En la búsqueda de un procedimiento de
microescritura por láser mejorado se ha comprobado en el marco de
ensayos que se puede lograr una microescritura de resolución
especialmente alta empleando una longitud de onda láser de menos
1064 nm, la cual ha sido usual hasta ahora. Además, se ha visto que
es especialmente ventajoso expandir adicionalmente el rayo láser
antes del enfoque en una medida superior a 5 mm, es decir,
conscientemente más allá de la medida necesaria para impedir una
destrucción de los espejos de deflexión. Además, se han conseguido
resultados de inscripción especialmente buenos con rayos láser que
presentaban, además, un perfil de rayo de forma gaussiana.
Se ha visto que el empleo de un perfil de rayo de
forma casi gaussiana es especialmente ventajoso para la resolución
de la microescritura cuando, además, se emplea para el soporte de
datos un material que únicamente a partir de un valor umbral
determinado (IS) de la intensidad del láser experimenta una
variación de la propiedad óptica debido a una variación del
material, debiendo ser este valor umbral mayor que la intensidad
(I_{MAX}/e^{2}) del rayo láser, referido al perfil de forma
gaussiana del rayo láser (21) enfocado sobre el soporte de datos.
Por tanto, únicamente la zona interior del perfil de forma
gaussiana del rayo láser enfocado produce una inscripción, con lo
que se logra una reducción adicional del tamaño de los puntos de
microescritura. El diámetro de los puntos de microescritura por
láser corresponde entonces al diámetro de la distribución de
intensidad en el foco, la cual está por encima del umbral de
variación del material. Mediante una elección adecuada de la
intensidad del láser se puede variar la anchura de los puntos de
microescritura en un intervalo determinado de casi 0 hasta la
llamada anchura 1/e^{2} del rayo láser enfocado.
Los resultados de microinscripción especialmente
buenos en las condiciones de la invención pueden explicarse cuando
se tiene en cuenta que el diámetro (D) del rayo láser enfocado por
el objetivo de campo plano no es arbitrariamente pequeño, sino que
está sometido a la ley siguiente:
D =
(C*\lambda*f)/D_{2}
En ésta designan:
\lambda la longitud de onda del rayo láser
empleado para la microinscripción,
f la distancia focal del objetivo de campo
plano,
D_{2} el diámetro del rayo láser expandido
antes del enfoque,
C una constante.
Se reconoce aquí que el empleo de un rayo láser
con una longitud de onda de menos de 1064 nm y una expansión del
rayo antes del enfoque mayor que 5 mm provoca un punto de
inscripción por láser con un foco menor que en el estado de a
técnica, que hace posible también puntos de microescritura más
pequeños.
Se explicará seguidamente la invención con más
detalle ayudándose de los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra una instalación de
inscripción por láser para generar la microescritura por láser
sobre tarjetas de plástico,
la figura 2 muestra el perfil del rayo láser
enfocado sobre la tarjeta de plástico,
la figura 3 muestra una vista en planta de una
tarjeta de plástico con microescritura de láser,
la figura 4 muestra la microescritura en forma
legible ampliada y
la figura 5 muestra una representación de alta
resolución de un carácter de la microescritura.
La figura 1 muestra una instalación de
inscripción por láser para generar la microescritura de láser MS
sobre tarjetas de plástico. Se emplea una radiación láser 2 con un
perfil del rayo de forma casi gaussiana (véase la figura 2), el
cual sale con un diámetro D_{1} del rayo de un láser 1 que actúa
como fuente de radiación. Un rayo láser 2 con un perfil de forma
gaussiana puede enfocarse especialmente bien. Antes del enfoque se
expande el rayo láser 2 antes del dispositivo 4 de deflexión de haz
de dos coordenadas a través de un primer medio óptico 3 para lograr
seguidamente un enfoque mejor, siendo el diámetro del rayo láser 2
después de la expansión igual a D_{2} (D_{2} > D_{1}).
Como medio óptico para expandir el rayo láser 2 se emplea una lente
o un sistema de lentes. El rayo láser expandido 2 llega después al
soporte de datos 6 a través del dispositivo 4 de deflexión de haz de
dos coordenadas y a través de un segundo medio óptico 5. El segundo
medio óptico 5 enfoca el rayo láser expandido sobre la superficie
del soporte de datos 6 y genera así un punto 21 de inscripción por
láser con un diámetro D (D < D_{1} < D_{2}). Como medio
óptico 5 para enfocar el rayo láser 2 se emplea un objetivo de campo
plano con una distancia focal f.
Preferiblemente, se emplea como fuente de
radiación un láser 1 de Nd-YAG, cuya longitud de
onda se ha dividido por la mitad con respecto a la longitud de onda
base de 1064 por medio de un denominado multiplicador de frecuencia.
Se emplea así un rayo láser con una longitud de onda de 532 nm. Sin
embargo, está previsto también emplear un láser 1 de
Nd-YAG cuya longitud de onda se haya dividido por 3
con respecto a la longitud de onda base de 1064 nm por medio de un
multiplicador de frecuencia. En este caso, la microescritura por
láser se efectúa con una longitud de onda de 355 nm. Los
multiplicadores de frecuencia necesarios para esto son conocidos
del experto.
En cualquier caso, el material del soporte de
datos 6 se ajusta según la invención a la longitud de onda empleada
reducida en comparación con la longitud de onda base, es decir que
se tiene que elegir un material del soporte de datos que bajo la
radiación láser con una longitud de onda de menos de 1064 nm,
preferiblemente 532 nm, presente a partir de una intensidad umbral
determinada una variación de la propiedad óptica debido a una
variación del material. En caso de que el material del soporte de
datos no satisfaga de por sí esta propiedad, se añaden a éste
aditivos de láser determinados.
La figura 3 muestra una vista en planta de un
soporte de datos 6 construido como una tarjeta inteligente, sobre
el cual se ha aplicado microescritura de láser MS. En la figura 4
se representa la microescritura de láser MS ampliada bajo la lupa.
En la figura 5 se ofrece una representación de alta resolución de
un carácter de la microescritura.
Empleando un rayo láser 2 con una longitud de
onda de 532 nm y un perfil de forma gaussiana, que sale del láser 1
con un diámetro D_{1} de 0,4 mm y que se expande después hasta un
diámetro D_{2} de 8 mm (factor de expansión 20), se puede lograr,
empleando un objetivo de campo plano con una distancia focal f de
160 mm, un foco (punto de escritura con láser) con un diámetro
1/e^{2} de aproximadamente 25 \mum. Eligiendo adecuadamente el
material del soporte de datos y/o los aditivos incrustados en éste
se pueden lograr puntos de microescritura con un diámetro efectivo
D* de 10 \mum y menores, dado que el diámetro de los puntos de
microescritura de láser corresponde entonces al diámetro de la
distribución de intensidad en el foco, la cual está por encima del
umbral de variación del material.
Tarjetas de plástico en el sentido de la
invención son tarjetas de identidad, tarjetas bancarias, tarjetas
de crédito o documentos de identidad de toda clase de plástico.
Claims (4)
1. Procedimiento para la generación de
microescritura (MS) sobre soportes de datos, especialmente tarjetas
(6) de plástico, por medio de radiación láser, en el que
- la microescritura (MS) se hace visible en forma
de variaciones de las propiedades ópticas del material del soporte
de datos debido a una variación irreversible del material provocada
por el rayo láser (2),
- el rayo láser es dirigido, por medio de un
dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas, hacia el
soporte de datos (6) sobre el que se ha de escribir,
- la microinscripción (MS) es efectuada por el
rayo láser (2) conforme al procedimiento de vectores y/o al
procedimiento de trama,
- el rayo láser (2) presenta un perfil de forma
casi gaussiana,
- el rayo láser (2) es expandido antes del
dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas, a través
de al menos un primer medio óptico (3), para lograr seguidamente un
enfoque mejor,
- el rayo láser (2) es enfocado sobre el soporte
de datos detrás del dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos
coordenadas a través de al menos un segundo medio óptico (5),
- el rayo láser (2) presenta una longitud de onda
menor que 1064 nm,
- el rayo láser (2) es expandido antes del
enfoque hasta un diámetro (D_{2}) del mismo superior a 5 mm,
- para el soporte de datos (6) se emplea un
material que únicamente a partir de un valor umbral determinado
(I_{S}) de la intensidad del láser experimenta una variación de
la propiedad óptica debido a una variación del material, siendo
este valor umbral (I_{S}) mayor que la intensidad
(I_{MAX}/e^{2}) del rayo láser, referido al perfil de forma
gaussiana del rayo láser (21) enfocado sobre el soporte de
datos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se emplea un láser de
Nd-YAG como fuente de radiación para el rayo láser
(2), cuya longitud de onda de salida se reduce a la mitad (532 nm)
o a una tercera parte (355 nm) con respecto a la longitud de onda
base de 1064 nm, con ayuda de medios ópticos adecuados,
preferiblemente un multiplicador de frecuencia.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rayo
láser (2) es expandido antes del dispositivo (4) de deflexión del
rayo de dos coordenadas por medio de una lente o un sistema de
lentes (3).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rayo
láser (2) es enfocado sobre el soporte de datos, después del
dispositivo (4) de deflexión del rayo de dos coordenadas, a través
de un objetivo de campo plano (5).
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