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.

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ES2211623T3 ES00967572T ES00967572T ES2211623T3 ES 2211623 T3 ES2211623 T3 ES 2211623T3 ES 00967572 T ES00967572 T ES 00967572T ES 00967572 T ES00967572 T ES 00967572T ES 2211623 T3 ES2211623 T3 ES 2211623T3
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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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