JP2014508058A - 高い反射率を有するカラーレーザ画像を形成する方法、及び、カラーレーザ画像がこの方法で作製されたドキュメント - Google Patents

高い反射率を有するカラーレーザ画像を形成する方法、及び、カラーレーザ画像がこの方法で作製されたドキュメント Download PDF

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Abstract

高い反射率(high reflective yield)を有するカラーレーザ画像。そのカラーレーザ画像は、レーザ加工可能な材料(laserable material)のシート(41)と、原色のサブピクセル(52)と、カラー画像の階調レベルを炭化処理によって生じさせるレーザビームと、基板(42)とを含む。全体は積層されている。前記サブピクセルは、反射率を増加させ、かつ個別画像(personalised image)の白色成分を補強する透明領域Tによって分離されている。反射ワニスの層は、反射性を補強することができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、カラーレーザ画像の改善された反射率(reflective yield)に関する。それは、例えば身分証明書、クレジットカード、国民健康保険証、パスポート、運転免許証及び安全入場バッジ(secure entry badges)等の、公文書用の身元証明画像において、特定の用途を見出す。
原色のレッド、グリーン及びブルー(RGBと省略する。)は、原色のイエロー、マゼンタ及びシアン(YMCと省略する。)の等量を混合することによって得られる。印刷産業は、原色YMCを使用する。これらの原色は減法混色である。なぜなら、もしイエロー面が白色紙のシート上に印刷されたならば、ブルーが吸収されて、その桿体細胞がレッド、グリーン及びブルーを認識することのみ可能である目は、グリーンとレッドとを知覚できるだけであるからである。マゼンタ印刷面については、グリーンが吸収されて、目はレッドとブルーとを知覚する。最後に、シアン印刷面については、レッドが吸収されて、目にはグリーン及びブルーが見える。
したがって、RGB色は、それらが由来するYMC色を含んでいる。これらのRGB三原色又はYMC三原色は、独立しているといわれている。なぜなら、1つの同じ三原色に含まれる2つの色の混合は、この三原色の3番目の色を形成することができないからである。たくさんの独立色があり、そしてそれゆえたくさんの三原色がある。
もし小さな隣接する表面(small adjacent surfaces)、ここでは以下「サブピクセル」と呼ぶ、が印刷されて、そしてもしこれらの表面が十分に小さいならば、目は、これらのサブピクセルから生じた光線を統合することができ、そしてこれら3つのサブピクセル上での白色光の反射によって生じた光線の合成物(composition)である1つの色を見る。この合成物は加法型(additive)といわれる。なぜなら、色の混合はなく、単に3つのサブピクセルから生じた着色光線の混合があるだけだからである。同じ合成物は、サブピクセルの何れの原色、特にRGB色又はYMC色(その色空間(colour space)がRGB三原色の色空間に含まれる。)でも得ることができる。その結果、独立色で印刷されたサブピクセルの加法型合成物は、目にはおおよそ白色に近い中間色として知覚される。
はっきりと明白な白色のためには、サブピクセルの色が強く照らされることが必要である。これらのカラーの照明は、一部のデバイスが追加の白色カラーを添加することにより白色を強めている理由である、主要な課題を生じさせる。
英国特許第646642号に特に記載されているように、早くも1950年にはこの考えが導入されており、それによって、照明装置の3つのRGB源に第4番目の白色源Wを追加することが提案されている。
それ以来、一部のLCDスクリーンは、画像の明度と白色成分との両方を補強するために、白色サブピクセルを添加している。2002年の米国特許第6453067号、韓国特許第20040083648号及び中国特許第101763803号は、この技術分野において存在する約130の特許の中から選ばれた、それらの典型的な例である。
「埋め込まれた潜像をカスタマイズするためのデバイス(Device for customizing embedded latent images)」の名称で2010年4月7日に出願された仏国特許出願番号第1001415は、原色RGBのサブピクセルで形成された、透明保護層の底部に埋め込まれているピクセルマトリックスを含む構造が記載されている。レーザを用いて、前記透明保護層を介して、黒色非反射面で被覆されたRGBサブピクセルに階調レベルが作製される。この処理により、高品質なカラー画像を個別化する(personalise)ことが可能である。カラーレーザ画像のこの個別化(personalisation)には、特に身分証明書又はそれに類似するもの等への用途が見出される。
このように個別化された前記画像は、透明保護層を介して反射によって観察される。個別化された画像は、追加の光源に頼ることなく周辺光で視認できるように、十分な反射性を有していなければならない。
追加光源に頼ることを避けるために、上述の特許出願では、画像の明度及びその白色成分の両方を補強するために3つのRGBサブピクセルに白色サブピクセル(W)を追加することが、提案されている。したがって、例えば4つのサブピクセルRGBWが1つの正方形を形成することが提案されている。白色ピクセルは、それゆえ、3つのRGBピクセルと白色ピクセルとで形成された1つのピクセルの表面の4分の1を覆っている。
いくつかの観点からは利点はあるものの、このサブピクセルの構造はいくつかの欠点もある。サブピクセル印刷技術は、画像の品質に弊害をもたらす灰色を発生させるかもしれないRGBW色の重なりを、防ぐことができない。さらに、色についての印刷パラメータ、使用されるインクの品質、これらのインクの反射性は、1つのピクセルのサイズに対して25%の白色Wの一定比率は、良質の画像を生成するためには必ずしも良い比率ではない、ということを意味している。
印刷されたドキュメントに関しては、上記のとおりRGB色の基礎であるYMC色のようなサブピクセルを印刷することが提案されてきた。例えば、米国特許第7,763,179は、白色層で被覆されたYMC色のサブピクセルを提案している。下層に位置している着色されたサブピクセルが露光されるように、白色層を昇華させるためにレーザが用いられている。
色の重ね合わせの同様の問題が、この特許に記載された方法においても見られる。また、上部の白色層に作製された開口を介する色の反射性もとても弱い。
前述の欠点は、サブピクセルの色(RGB、YMC又は他の別の色)に関わらず発生する。
ここでは以下、RGBサブピクセルという用語は、その色が独立色の定義を満たし、かつ人間の目のRGB桿体細胞によって検知される色に一致するサブピクセルに対して用いられる。
本発明の目的は、画像の反射率(reflective yield)及び明度(luminosity)を改善することによって従来技術の欠点を克服することである。この目的のために、本発明は、保護層も形成する透明で「レーザ加工可能な(laserable)」材料上に、オフセット若しくはインクジェット、又は、当業者に知られているあらゆる技術によって印刷されたサブピクセルの特定の形状を提案する。ここでは以下、レーザ加工可能な材料という用語は、レーザビームの効果で暗くなる材料を示す。
より詳しくは、本発明の主題は、保護層と、原色で印刷されたサブピクセルで形成されたピクセルと、基板とを含むアセンブリからの高い反射率(high reflective yield)を有するカラーレーザ画像を形成する方法である。前記サブピクセルの印刷は、前記サブピクセルを分離して、着色された前記サブピクセル間に透明な非印刷領域を形成し、かつ、個別画像(personalised image)の白色成分を補強することよって行われ、前記保護層は透明でかつレーザ加工可能な材料(laserable material)である。前記保護層、前記透明領域を備えた前記サブピクセル及び前記基板のアセンブリは積層される(laminated)。レーザ加工可能な材料(laserable material)のシートを、次にレーザビームの効果によって部分的に炭化処理して、前記サブピクセルの上部に非反射表面を形成し、及び、個別画像(personalised image)の階調レベルを作製する。
レーザ加工可能な材料は、限定されない例として、ポリカーボネート、処理されたポリ塩化ビニル(treated polyvinyl chlorides)、処理されたアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(treated acrylonitrile-butadiene-styrenes)又は処理されたポリエチレンテレフタレート(treated polyethylene terephthalates)である。レーザ加工可能な材料は、個別画像に階調レベルを形成するために、レーザによって部分的に炭化処理される。
印刷されたサブピクセルの表面は互いに隣接していないので、それらは、実質的に白色の反射層における透明及び反射により、レーザ画像の明度を増加させる非印刷面を生じさせる。
暗化(darkening)の程度は、当業者に知られた線形化ソフトウェア(linearizing software)を用いるレーザによって設定されたエネルギーに比例して決定される。
階調レベルを生じさせるためのレーザ炭化処理は、サブピクセル上部及び透明表面上部の両方で実施される。「上部」とは、表示スペースにより近いことを意味する。したがって、コントラスト、それは白色画像と黒色画像との間の明度の比であるが、が維持される。
レーザ加工可能な材料の透明シートは、有利には、10μm〜500μmの厚さを有する。サブピクセルは、レーザ加工可能な材料のシート上に、オフセット、インクジェット又はその他の技術によって印刷される。サブピクセルは、平行な列(column)又は均一に分布した小さい面に組織化されている。
「積層(lamination)」と呼ばれる第2の製造工程では、サブピクセルのマトリックスをレーザ加工可能な材料のシートと基板との間に挟んでいるドキュメントの基板の上に圧力をかけた状態で、レーザ加工可能な材料のシートが熱溶接されて、サブピクセル間で見ることが可能な実質的な白地が形成される。
最終画像の階調レベルを生じさせるために、次に本発明の主題である画像の個別化が、レーザ加工可能な材料のシートを可変強度又は面によりその厚さ中で炭化するレーザビームを用いて、各サブピクセル又はサブピクセルの色で被覆されていない各透明表面の上部で、実施される。各サブピクセル間の透明表面は、個別画像において反射性を増加させて白色を補強するために、サブピクセルのマトリックスの設計者によって決定される表面を有している。透明なレーザ加工可能なシートを通過し、さらに、原色によって被覆されていない透明表面を通過する周辺光は、基板の実質的な白地で反射する。画像の明度は、白色優位性の度合を高めることによって改善される。さらに、原色で被覆されていないこれらの透明表面は、着色されたサブピクセルの位置決めについてある程度の許容誤差を付与し、そして原色の重なりを防ぐ。
特定の実施形態(particular embodiments)によれば、
−サブピクセルは、レーザ加工可能な材料のシート上に印刷され、
−サブピクセルは、基板上に印刷され、
−反射及び平坦化手段は、サブピクセルに面しているレーザ加工可能な材料の表面を被覆し、前記サブピクセルはこれらの手段上に印刷されており、
−サブピクセルは、積層前に反射手段によって覆われ、
−反射手段は、基板上に堆積される(deposited)。
本発明の一変形例によれば、マトリックス又は列(columns)におけるサブピクセルは、実質的に白色の基板上に印刷されて、レーザ可能な材料で被覆される。
本発明は、また、上記方法を実施することによって形成されたレーザ画像を含むドキュメントにも関する。このドキュメントは、保護層として機能するレーザ加工可能な材料のシートを含んでおり、このシートはレーザ照射によって少なくとも部分的に炭化処理が施され、レーザ加工可能な前記シートとドキュメント基板との間にピクセルが印刷され、当該ピクセルは画像を形成し、かつ、透明領域によって分離された表面(surfaces)に組織化されているサブピクセルを含んでいる。前記レーザ加工可能なシートと、前記透明領域によって分離されたサブピクセルと、前記基板とは、一体的に積層可能である。
特定の実施形態(particular embodiments)によれば、
−サブピクセルが、レーザ加工可能なシートと基板との間に形成されたワニス層上に印刷されている、
−反射ワニス層は、サブピクセルを覆うことが可能である、
−基板は、サブピクセルに対向している実質的に白色の表面を有している、
−RGBサブピクセルは、透明領域を形成している列によって分離された平行な列(column)、行(row)と列(column)に分布されており透明領域を形成する格子状パターンによって分離されている有限幾何学形状、及び、サブピクセルのグループごとに規定されており、これらのグループのそれぞれの反射光強度が同一になるように表面調整された幾何学形状、の中から選択される構造に組織化されている。
本発明は、説明の目的のために与えられる限定的ではない以下の記載によってより明確になるであろう。この記載は、添付の図面について言及する。
図1は、従来技術に係る、3つのサブピクセルR、G、Bと第4番目の白色サブピクセルWとを含むピクセルの表示領域における正面図である。 図2は、3つのサブピクセルR、G、Bで形成された平面RGBピクセルの正面図を示す。3つのサブピクセルはそれぞれが列(column)を形成しており、これらの列は透明表面を有する列(column)によって分離されている。 図3は、正則行列において矩形のサブピクセルで形成されたRGBピクセルの正面図を示す。前記サブピクセルは、透明表面で形成された格子状パターンによって分離されている。 図4は、互いに異なるサイズのサブピクセルを備えた図3に示すタイプのRGBピクセルの正面図を示す。 図5は、カード基板上に印刷されたR、G、Bマトリックスを含む、レーザ加工可能な材料のシートを積層するために準備されたアセンブリの断面図を示す。 図6は、図5のアセンブリの実施形態の変形例の断面図を示す。当該アセンブリにおいて、レーザ加工可能なシート上に、印刷されたR、G、Bマトリックスの表面に対応する表面を有する反射ワニス副層が、このマトリックスの色の印刷及び積層よりも前に堆積されている(deposited)。 図7は、図6のアセンブリについての実施形態の別の変形例の断面図を示す。当該アセンブリにおいて、反射ワニス層は、積層前にカラー印刷マトリックスを被覆する。
図1は、上記の仏国特許出願番号第1001415に記載されている従来技術に係るピクセル1を示している。4つのRGBWサブピクセルの表面は、米国特許第7,769,179号に記載されているYMCサブピクセルを備えた構造と同じように、隣接した状態である。図1のサブピクセルは、非反射面によって部分的に覆われており、レーザ炭化処理によって個別画像の階調レベルが形成されている。サブピクセルWは白色で印刷されて、個別画像の白色のレンダリング(rendering)を改善する。それは、サブピクセルの表面の25%に対応する一定の表面積を被覆する。
図2は、本発明に係る構造2の一例、すなわち、それぞれが平行に配列された列C1、C2、C3(本例では同じ幅及び同じ長さを有し、それぞれRGB色でレーザ加工可能な材料のシート上に印刷されている)でそれぞれ形成されたRGBサブピクセルを示す。代わりの構成として、マトリックスが、レーザ加工可能なシートと積層される前にカード基板上に印刷されていてもよい。
列C1、C2、C3は、非印刷領域T、すなわち透明領域で分離されている。個別画像を形成するために、透明でレーザ加工可能なシートを炭化することによって階調レベルを作製するレーザビームは、列C1、C2、C3を縦方向に走査する。したがって、サブピクセルは、列C1、C2、C3と同じ幅を有し、個別化される画像を再生するレーザ炭化処理の長さに応じて変化する長さを有する。
各列C1、C2、C3の間の透明領域Tは、マトリックスの設計者によって予め決定された幅を有しており、画像の明度(それは領域Tの幅に比例するのだが)と、印刷された列C1、C2、C3の幅を低減することによる作製される色の損失との間の折り合いを最適化する。2つの列C1、C2、C3間の透明領域Tの幅は、列C1、C2、C3の表面の数%から90%の間で広げることができる。
レーザ加工可能なシート内でのレーザ炭化処理は、所望の階調レベルに応じて、列C1、C2、C3を部分的に覆ってもよい非反射面を生成する。この炭化処理は、画像に多少強化された黒い影を作製するために、透明領域Tの全体又は部分を覆ってもよい。最終画像のコントラストは、それゆえとても高い。
レーザ加工可能な材料のシート上、又は、カード基板上のR、G、B色の印刷は、列C1、C2、C3の縁の精度に関して不確実な列C1、C2、C3を作製する。もし透明領域Tが設けられないならば、個別画像の品質にとって有害な、2つの列の間の色の重ね合わせが生じてしまうだろう。同じことは、これら領域Tが無ければ隣接するサブピクセルを暗化(darken)して、それによって関係するピクセルの最終的な色を変化させてしまうであろうレーザビーム投影の精度にも適用される。本発明の透明領域Tによれば、これらの不利益を回避することができる。
図3は、所定の幾何学的形状、図3に示す本例では矩形、を有するサブピクセルを含むRGBマトリックス30を示す。しかし、本発明によれば、その他の規則的な所定の幾何学的形状、例えば正方形、六角形、ひし形又は円形のような形状を用いることもできる。図2の列構造とは反対に、各サブピクセルは規定された表面を有している。各サブピクセルは、その隣のサブピクセルと、非印刷領域、すなわち格子状パターンを形成している透明領域Tによって分離されている。格子の透明領域Tの幅は、図3の縦方向(vertical direction)の「列ごと(per column)」、又は、同図の横方向(horizontal direction)の「行ごと(per row)」で変化してもよい。これは、予め表示された説明書における印刷精度による。透明領域Tの表面及び着色領域の表面の比率についての同じ基準が、図2及び図3の構造にも適用される。
図4もまた、透明領域Tによって分離されたRGBサブピクセルのマトリックスで形成された一組のサブピクセル40を示す。本発明の実施形態のこの例では、あるグループのサブピクセルの寸法は、他のグループのサブピクセルの寸法とは同じではない。例えば、グループG3の矩形のサブピクセルBの表面は、グループG1のサブピクセルR及びグループG2のサブピクセルGの表面よりも大きい。サブピクセルの色は、反射を介して観察者に視認される。サブピクセルの反射能は、多くのパラメータ、例えば、使用されるインクの性質、インクが載せられる面の粗さ及びインク自体の表面粗さ等に関係する。
「サブピクセルのマトリックスがレーザ炭化処理によってまだ個別化されていないときは、マトリックスは均一の明るい色を有する。実際は、前述に列挙したパラメータの理由で、正確には、これはめったにないケースである。それがわずかなピンク又はライトブルーの影を有することはしばしばみられる。」
本発明によれば、サブピクセルのいくつかのグループの表面は、サブピクセルG1、G2、G3の各グループによって反射された光の強度が同じになるように、有利に調整される。グループG3のサブピクセルBがグループG1の赤色サブピクセルR及びグループG2のサブピクセルGよりも大きい表面を有するという調整の例が、図4に示されている。しかし、これらの表面間の他の組み合わせも、本発明の権利範囲から離れない限りは実施され得る。
図5は、カード基板42上に積層されたレーザ加工可能なシート41のアセンブリ50の断面図を示す。RGBサブピクセル52のマトリックス及び透明領域Tは、レーザ加工可能な材料のシート41とカード基板42との間に形成されている。
レーザビームは、炭化処理によって、レーザ加工可能な材料の透明シートの41の厚さ中に暗く又は黒いゾーンを発生させる。これらのゾーンは、そこを通過して、そしてRGB表面上又はカード基板42の表面上で反射した周辺光の反射を部分的に妨害する。
図6は、本発明の変形例60を示す。レーザ加工可能な材料のシート41上にRGBの色を印刷する前に、透明で高い反射性を有するワニス層51が、RGBサブピクセルのマトリックス52の表面に対応する表面として、このシート41上に直接に堆積される(deposited)。RGBサブピクセルのマトリックス52は、それから、ワニス層51上に印刷される。それによって観察者にさらされるサブピクセルの表面は、増加した反射率によりとても光沢のあるものとなる。
ワニス層は、周辺光の通過を可能とし、かつ周辺光が透明領域Tを介して反射され得る程度に透明である。ワニス層51は、平坦化層を形成する。その上にRGBサブピクセルのマトリックス52が印刷されているレーザ加工可能な材料のシート41は、ときには、RGB色の反射性の品質を制限する表面粗さを有していてもよい。平坦化ワニス表面はとても滑らかであり、それはR、G、B色の反射性をさらに促進する。
図7は、図6に示された実施形態について、本発明の別の変形例を示す。図6のワニス層51の他の変形例によれば、ワニス層51に加えて、又は、ワニス層51の代わりに、RGBサブピクセルのマトリックス52をレーザ加工可能な材料のシート41の上に印刷した後で、レーザ加工可能な材料のシートがカード基板42上に積層されて組み立てられるよりも前に、反射層61がRGBサブピクセルのマトリックス52上に堆積される(deposited)。
この層61は、周辺光の反射性をさらに促進するので、個別画像をより一層明るく光沢のあるものとできる。層61は、反射ワニス、反射インク、又は、例えばアルミホイルのような当業者に知られている他の反射性のある表面を有するもので形成することができる。本発明の別の可能性によれば、層61はカード基板42上に堆積される(deposited)ことができる。周辺光の一部はRGB色の表面で反射されるが、周辺光の他の部分はこれらの色を通過し、そして画像の反射性を増加させる層61で反射される。

Claims (11)

  1. 保護層(41)と、原色(R,G,B、又は、Y,M,C)で印刷されたサブピクセル(RGB、YMC)で形成されたピクセルと、基板(42)とを含むアセンブリからの高い反射率(high reflective yield)を有するカラーレーザ画像を形成する方法であって、
    前記サブピクセル(RGB、YMC)の印刷が、前記サブピクセルを分離して前記サブピクセル(RGB、YMC)間に透明な非印刷領域(T)を形成し、かつ、個別画像(personalised image)の白色成分を補強することよって行われ、前記保護層(41)が透明でかつレーザ加工可能な材料であることと、
    前記保護層(41)、前記透明領域(T)を備えた前記サブピクセル(RGB、YMC)及び前記基板(42)のアセンブリが積層されて、レーザ加工可能な材料(laserable material)のシート(41)がレーザビームの効果によって部分的に炭化処理されて前記サブピクセル(RGB、YMC)の上部に非反射表面を形成して、個別画像の階調レベルを作製すること、
    を特徴とする、カラーレーザ画像を形成する方法。
  2. 前記サブピクセル(RGB、YMC)は、前記レーザ加工可能な材料のシート上に印刷されている、
    請求項1に記載のカラーレーザ画像を形成する方法。
  3. 前記サブピクセル(RGB、YMC)は、前記基板(42)上に印刷されている、
    請求項1に記載のカラーレーザ画像を形成する方法。
  4. 反射及び平坦化手段(51)は、前記レーザ加工可能な材料(41)の表面を、サブピクセル(RGB、YMC)のマトリックス(52)の表面に対応する表面として覆い、前記サブピクセルは前記手段(51)上に印刷されている、
    請求項1又は3に記載のカラーレーザ画像を形成する方法。
  5. 前記サブピクセル(RGB、YMC)のマトリックス(52)が、積層前に反射手段(61)によって覆われる、
    請求項1〜4の何れか1項に記載のカラーレーザ画像を形成する方法。
  6. 前記反射手段(61)は前記基板(42)上に堆積される(deposited)、
    請求項5に記載のカラーレーザ画像を形成する方法。
  7. 請求項1〜6の何れか1項に記載の方法を実行することによって作製されたカラーレーザ画像を含むドキュメントであって、
    前記ドキュメントが、保護層として機能するレーザ加工可能な材料のシート(41)を含み、当該シートはレーザ照射によって少なくとも一部に炭化処理が施されており、前記レーザ加工可能なシート(41)とドキュメント基板(42)との間にピクセルが印刷されており、当該ピクセルは画像を形成し、かつ、透明領域(T)によって分離された表面(surfaces)に組織化されているサブピクセル(RGB、YMC)を含んでいること、と、
    前記レーザ加工可能なシート(41)、前記透明領域(T)によって分離されたサブピクセル(RGB、YMC)及び前記基板(42)が一体的に積層可能であること、
    を特徴とする、ドキュメント。
  8. サブピクセル(RGB、YMC)が、レーザ加工可能なシート(41)上に形成されたワニス層(51)上に印刷されている、
    請求項7に記載のドキュメント。
  9. 反射ワニス層(61)は、前記サブピクセル(RGB、YMC)を覆うことが可能である、
    請求項8に記載のドキュメント。
  10. 基板(42)は、前記サブピクセル(RGB、YMC)に対向している、実質的に白色の表面を有している、
    請求項6〜8の何れか1項に記載のドキュメント。
  11. 前記サブピクセルRGBは、
    透明領域(T)を形成している列によって分離された平行な列(C1,C2,C3)、
    行及び列に分布されており、透明領域(T)を形成する格子状パターンによって分離されている有限幾何学形状、及び、
    サブピクセルのグループ(G1)、(G2)、(G3)ごとに規定されており、これらのグループのそれぞれの反射光強度が同じになるように表面調整された幾何学形状、
    の中から選択される構造に組織化されている、
    請求項7〜10の何れか1項に記載のドキュメント。
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