WO2007118654A2 - Ausweiskarte mit konturierter reliefstruktur und entsprechendes herstellungsverfahren - Google Patents

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WO2007118654A2
WO2007118654A2 PCT/EP2007/003219 EP2007003219W WO2007118654A2 WO 2007118654 A2 WO2007118654 A2 WO 2007118654A2 EP 2007003219 W EP2007003219 W EP 2007003219W WO 2007118654 A2 WO2007118654 A2 WO 2007118654A2
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WO
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discolored
foamed
plastic
contour
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Markus Erdmann
Günter Endres
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an identity card, in which symbols such as alphanumeric characters, patterns, images or the like, are designed in relief, and a method for producing a badge with a relief structure.
  • ID cards are used in many areas. For example, they are used as credit cards, bank cards, bank cards and the like in cashless payment. Provided with appropriate identification features, they can also be used as identification cards for their owner. On the one hand, because of their widespread use, they are typical mass-produced articles, that is, their manufacture must be simple and inexpensive, but on the other hand they must be designed to be as much protected against counterfeiting and falsification as possible. In addition, the data stored on them should be easy and secure for both machines and people.
  • ID cards are known in which information in the form of relief-like characters are imprinted on the card.
  • the relief-like signs can be felt by humans, on the other hand they can also serve as a printing block to transfer the information from the card to paper.
  • EP 308 904 it is known to provide a card, which can be made of PVC, among other things, by surface treatment with different features by differently guided laser processing. described In particular, the application of foamed embossing marks in surface plateaus, the application of flat characters on a card surface by discoloration and the application of visually verifiable authenticity features on a card surface.
  • a two-layered card surface material whose cover layer is transparent, it is also possible to cause foaming and discoloration at the same time.
  • the production of such two-layered card surfaces increases the overall card manufacturing effort.
  • An ID card consists of a plastic material or is provided with a surface layer of a plastic material which is mixed with chemical or physical blowing agents. By a laser beam, the plastic layer is heated locally and foamed. The locally foamed areas form a relief structure on the card surface.
  • EP 1 113 131 A2 it is known to produce tactile characters by embossing and then to blacken the raised embossments with a laser.
  • the blackening can be exactly on the surveys, so that a positive writing arises, or be made in between, so that a negative writing arises. Due to the blackness, the relief-like embossed tactile signs are also visually perceptible.
  • the object of the present invention is therefore to propose an identification card with a relief structure made of foamed plastic and a method for its manufacture, in which the relief structure is visually easily recognizable.
  • An identity card according to the invention has a card surface with a relief structure made of foamed plastic.
  • the relief structure can represent tactile symbols in the form of alphanumeric characters, patterns, images or other graphic structures.
  • the identification card can consist overall of a plastic which can be foamed locally by supplying energy, for example by irradiation with a laser beam.
  • the foamable plastic may, for example, be mixed with chemical or physical blowing agents. Suitable plastics are listed for example in DE-OS 24 50 948, DE-AS 26 50216, DE-AS 2921 011 and DE-OS 3213 315.
  • the ID card can also have only one card surface a layer of foamable plastic, over the entire surface or only locally.
  • the identity card according to the invention is characterized in that the relief structure forming the symbols is bounded by a contour of discolored plastic.
  • an area of discolored plastic is located adjacent to the relief structure in a non-foamed, flat area of the card surface.
  • dicoloration or “discolored plastic” is understood here to mean that the card surface is specifically discolored, in particular darkened, by suitable treatment, for example by irradiation with a laser, in comparison to surrounding, untreated areas of the card surface.
  • the "discolored” areas may be black or they may merely have a different color or gray shade than the untreated areas.
  • the contour of discolored plastic can be directly adjacent to the relief structure. Alternatively, between the relief structure and the contour made of discolored plastic there may be a narrow area of undyed, unaufschuftäumtem plastic.
  • the relief structure of foamed plastic does not need to be discolored on its own, but only in an unfoamed area of the card surface is a contour of discolored plastic provided, the problem of discoloring foamed plastic may have to be avoided.
  • the contour of discolored plastic, the relief structure which in turn is preferably not discolored, optically well visible.
  • an identification card is provided in which a relief structure is tactile as well as visually easy to perceive.
  • the relief structure needs to be partially bounded by the contour of discolored plastic. It is sufficient for an improved visual recognition already that each relief structure area is bordered only on one side of the discolored contour. This results in an optical impression of a shadow in oblique lighting.
  • the contour completely surrounds the relief structure. That is, each self-contained relief texture area, such as each letter or number, is completely enclosed by the contour. In this way, a very good visual perception is ensured from different viewing angles.
  • the contour has a uniform width.
  • a contour can be formed from a line surrounding the relief structure with a uniform width of a few hundred micrometers. Due to the uniform width of the contour results in a uniform, well-perceived and pleasant for the viewer appearance of the contour.
  • the card surface may be made of a single plastic material which may be in a foamed state as well as a discolored state. Which of these states the plastic material takes depends on the processing of the plastic material, as described below. As a plastic material are inexpensive and easy to process materials such as PVC or polyester, ABS or mixtures thereof into consideration. In addition, however, relatively expensive materials such as polycarbonate or mixtures of expensive and inexpensive materials, such as polycarbonate with PET / PETG, can be used.
  • the inventive method for producing a badge card assumes that the badge has a plastic material which can be foamed on the one hand by introducing energy, i. increases its volume, and on the other hand, if the energy is supplied in a different way, can change its color, for example, by setting a blackening of the plastic material.
  • the method according to the invention is particularly suitable for producing the identity card according to the invention and realizing its optional features described above.
  • the method according to the invention comprises two steps: on the surface of the identification card, a foamed relief structure is formed by introducing energy in a first energy supply mode in foaming regions in a first manner; discolored contours are created around the foaming regions by introducing energy in a second energy delivery mode in a second manner.
  • the energy is preferably supplied by irradiation with a laser beam.
  • the laser emitting laser may be suitably operated in various ways and with different power settings to enable different energy delivery modes.
  • the laser can work in particular (quasi) continuously (cw operation) or clocked.
  • the respective energy supplied by the laser can also be influenced by adjusting the power of the laser beam, the wavelength and frequency of the laser light, the residence time of the laser beam on a surface area of the card to be treated and / or the focusing of the laser beam.
  • the steps of creating the frothed relief structure and creating the discolored contours may be performed in any order. For example, first the relief structure can be foamed and subsequently the discolored contours can be created around the relief structure. Alternatively, the discolored contours can first be generated and then the relief structure can be foamed in the areas bordered by the contours. Preferably, during the production of the discolored contours, the regions to be foamed or the already foamed relief structure are not irradiated with the laser beam.
  • the contours can be formed as continuous, uniformly wide contour lines around the foaming areas around. By avoiding that the laser beam also irradiates the foaming areas to produce the discolored contours, it is possible to prevent the discolored contours at their transition to the foaming areas from having an irregular, frayed boundary which disturbs the visual appearance of the contours.
  • Such a frayed boundary may result in an alternative embodiment of the method according to the invention, in which a laser beam is guided both over the foaming areas and over adjoining areas to be discolored in order to produce the discolored contours.
  • the laser beam can have a width which is greater than the width of the foaming areas, so that the laser beam projects beyond the foaming areas and discolored contours can be generated on both sides of the foaming areas.
  • the discolored contours extend directly to the foamed relief structure. Since these can not be discolored or a previously existing discoloration 'at least partially disappears when the plastic material foams up, the discolored contours have a boundary which corresponds to the inverse boundary of the relief structure. Experience has shown that the latter is irregular or frayed due to the foam structure.
  • the laser for generating the foamed relief structure is vectorially controlled and the laser radiation is applied quasi-continuously. brought.
  • the laser energy is expediently applied in a screened manner in a pointwise manner by operating the laser in a pulsed mode.
  • a suitable web guide of the laser can be provided as part of the vectorial control.
  • the laser can follow the lines of a grid, in the course of which the laser beam is guided several times over the crossing points of the grid.
  • both the foamed relief structure as well as the discolored contour can be applied by a controlled grid operation, in which case the laser parameters are switched between the two processing steps.
  • the two processing steps of producing the discolored contour and the production of the foamed relief structure can advantageously be carried out on a single processing station, wherein the laser can be guided twice over the card in correspondingly different settings.
  • a great advantage of this embodiment is that the complicated positioning of the card must be made only once.
  • the process according to the invention can be carried out on inexpensive, easily processed plastic material, such as, for example, PVC or polyester, in particular in the form of PET or PETG.
  • plastic material such as, for example, PVC or polyester, in particular in the form of PET or PETG.
  • the person skilled in the art knows how the energy must be introduced into the plastic material, for example, how the laser has to be matched in terms of its power, its wavelength and / or its operating mode to the plastic material used, in one case to foam the plastic material lead and in the other case lead to a discoloration of the plastic material.
  • FIG. 1 shows an identification card designed according to the invention
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a contoured relief structure
  • FIGS. 3a, b show a comparison of a conventional relief structure with a relief structure formed according to the invention
  • FIG. 4 schematically shows a basic principle of the method according to the invention, in which a foamed relief area is surrounded by a discolored contour area;
  • FIG. 5 schematically shows an alternative basic principle of the method according to the invention, in which a larger area of contour area is superimposed overlapping a smaller relief area;
  • FIG. 6 schematically shows a basic principle of a further embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an identity card 1 with a relief structure 3 contoured according to the invention and further inscriptions 5 and illustrations 7.
  • the ID card 1 has at least one plastic card surface on which one or more tactile symbols are formed. Symbols are understood to mean alphanumeric characters as well as graphic shapes and patterns in general. The tactility of the symbols becomes achieved by forming a relief structure. The symbols are divided into a central area and a border area. In the central area, the relief structure is formed. It consists of foamed plastic and has the inherent color of the plastic or at most has a slight discoloration compared to the intrinsic color. The edge region is flat to the map surface and compared to the intrinsic color of the plastic clearly discolored, so that the relief structure is contoured.
  • FIG. 2 shows a sectioned relief structure 3 in section.
  • foamed relief structure 8 which forms the central area of a symbol
  • discolored areas which lie in the edge region of the symbol and form a contour 9 around the foamed relief structure 8.
  • the laser is guided along a first path which traces the central regions of the symbols.
  • the laser is guided along a second path, which is derived from the first.
  • the order of production of foamed relief structure 8 and contour 9 is freely selectable .
  • the illustrated relief structure 3 was generated experimentally with a brand FOBA DP20GS laser, on the one hand, on a card 1 made of PETG, the laser being operated with a diode current of 28A and a frequency of 55 kHz.
  • the laser was moved at a web speed of 7000 mm / s along the lines of a grid formed by three lines intersecting at 45 ° and 90 °, respectively; the line spacing was 0.07mm.
  • a dot density of 465 dpi was set.
  • the relief structure 3 was produced on an identification card 1 with a PVC core on which a cover layer made of a mixture of PET and PC was applied.
  • foamed relief structure 8 and discolored contour 9 were both generated in gerereus operation.
  • the laser was operated with a diode current of 26A and a frequency of 55 kHz.
  • a dot density of 500 dpi was used, and to create the discolored contour 9 a dot density of 465 dpi was set.
  • An enlargement of the contoured relief structure 3 is shown in FIG. 3b.
  • the contoured relief structure 3 according to the invention is visibly easier to see visually.
  • the path control of a laser which can be used to produce the discolored contours 9 presents a particular challenge in the production method according to the invention.
  • the path traveled to produce the foamed relief structure 8 can not simply be repeated.
  • four exemplary solutions are proposed:
  • a sample card with a foamed relief structure 8 is produced and then measured geometrically. From the measured values, path control data for the contour 9 are generated. The method gives very good results, but is expensive.
  • Path control data for generating the contour 9 are computationally generated from the path control data for generating the relief structure 8, for example by adding an amount taking into account the width of the foamed relief structure 8 to the existing control data.
  • the Method requires in order to provide optically good results, very complex algorithms and therefore is preferably suitable when only one consisting of a few simple symbols contoured relief structure 3 is to be formed.
  • FIG. 4 shows a region 11 to be foamed, within which a laser beam is traversed following a path.
  • the properties of the laser beam are chosen so that energy is supplied to a card surface material such that it forms a foamed relief structure.
  • control data for generating a contour line 13 are calculated.
  • the laser is then adjusted in its properties so that it introduces energy into the card surface material such that it turns black.
  • the laser beam is directed along the calculated contour lines. The result is a black-framed relief structure 15.
  • the card surface is made of a plastic which can not be discolored once it has been foamed by laser action
  • the width of a discoloring laser beam is made wider than the width of a laser beam used to form the foamed relief structure.
  • the web used to produce the foamed relief structure 8 can be easily traced.
  • the edge regions of the symbols projecting beyond the foamed relief structure 8 are then discolored in a contour-like manner, so that the contour 9 is formed, while the foamed relief structure 8 itself can not be inked or at most slightly colored.
  • FIG. 5 shows an example of a superposition of a relief structure 21 with a larger-area contouring structure 23. Both structures are in one One-line character set executed. This results in the outline-shaped relief sign 25th
  • the web used for the production of the foamed relief structure 8 is repeated several times, the web being displaced by a certain amount at each repetition to the original web used for the production of the foamed relief structure 8.
  • the offset is preferably in the symbols associated main directions, typically in + x, -x, + y, -y direction.
  • Figure 6 shows an example in which a wider, "richer” character 33 is generated from a first pattern 31 by displacing the pattern as used to create the relief structure 31.
  • This fatter character 33 is used to generate trajectory data used by the laser during the blackening and superimposed on the foamed relief structure 8. This results in a black outlined relief sign 35.
  • a suitable definition of the offset such as omitting a main direction, a similar shadow effect can be achieved, as shown in Fig. 3b is shown.
  • a foamed relief structure 8 and in a further step, a surrounding, discolored contour 9 is generated, which allows Solution according to the invention a number of other modifications.
  • other plastic materials into consideration which can be foamed and discolored.
  • the specified processing parameters can be varied in order, for example, to have higher foamed relief structures 8 or to achieve a greater processing speed.
  • the parameters also depend on the laser actually used and the purpose of the contoured relief structure 3.
  • the solution according to the invention is not limited to identity cards, but is equally suitable for plastic cards with a different function and with arbitrary formats for telephone cards, entrance tickets or gift cards.

Abstract

Es wird eine Ausweiskarte (1) aus Kunststoff, beispielsweise PVC oder Polyester, vorgestellt, bei der taktile Symbole in Form von aufgeschäumten Reliefstrukturen (8) visuell deutlich erkennbar sind. Die Symbole sind von einer Kontur (9) berandet, die durch Verfärbung des Kunststoffes bewirkt wird.

Description

Ausweiskarte mit konturierter Reliefstruktur und entsprechendes Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft eine Ausweiskarte, bei der Symbole wie zum Beispiel alphanumerische Zeichen, Muster, Bilder oder dergleichen, reliefartig ausgebildet sind sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Ausweiskarte mit einer Reliefstruktur.
Ausweiskarten werden in vielen Bereichen eingesetzt. Zum Beispiel werden sie als Kreditkarten, Bankkarten, Bankzahlungskarten und dergleichen im bargeldlosen Zahlungsverkehr eingesetzt. Mit entsprechenden Identifizierungsmerkmalen versehen können sie auch als Identifizierungskarten für ihren Besitzer verwendet werden. Infolge ihrer großen Verbreitung stellen sie einerseits typische Massenartikel dar, das heißt, ihrer Herstellung muß einfach und wenig kostenaufwendig sein, andererseits müssen sie jedoch so ausgebildet sein, daß sie in größtmöglichem Maße gegen Fälschung und Verfälschung geschützt sind. Zudem sollten die auf ihnen gespeicherten Daten sowohl für Maschinen als auch für Menschen einfach und sicher erkennbar sein.
Es sind Ausweiskarten bekannt, bei denen Informationen in Form von reliefartigen Zeichen in die Karte eingeprägt sind. Die relief artigen Zeichen kön- nen einerseits von Menschen ertastet werden, andererseits können sie auch als Druckstock dienen, um die Informationen von der Karte auf Papier zu übertragen.
Aus der EP 308 904 ist es bekannt, eine Karte, die unter anderem aus PVC bestehen kann, durch unterschiedlich geführte Laserbearbeitungen auf unterschiedliche Weise mit Oberflächenmerkmalen zu versehen. Beschrieben werden im einzelnen das Anlegen von geschäumten Prägezeichen in Oberflächenplateaus, das Aufbringen von planen Schriftzeichen auf eine Kartenoberfläche durch Verfärbung sowie das Aufbringen von visuell prüfbaren Echtheitsmerkmalen auf eine Kartenoberfläche. Durch Verwendung eines zweischichtigen Kartenoberflächenmaterials, dessen Deckschicht transparent ist, ist es auch möglich, Aufschäumen und Verfärbung gleichzeitig zu bewirken. Allerdings erhöht die Herstellung derartiger zweischichtiger Karten- oberflächen den Gesamtkartenherstellungsaufwand.
Aus der GB 2057363 A sowie der EP 0469982 Bl sind weitere Vorschläge bekannt Reliefstrukturen in Kunststoff anzulegen, die farblich von der Umrandung verschieden sind. Gemäß der GB 2 057363 A wird dazu ein besonderer, auf einem beflockten Schaum beruhender Kunststoff eingesetzt; gemäß EP 0469 982 Bl soll das Aufschäumen eines gegossenen Kunststoffs au- tomatisch eine Farbtonänderung mit sich bringen. Erstere Lösung ist für Ausweiskarten zu aufwendig, letztere liefert nur geringe und kaum steuerbare Farbunterschiede.
Aus der DE 32 13 315 Al ist bekannt, taktile Zeichen durch Aufschäumen von Kartenmaterial mittels eines Lasers herzustellen. Eine Ausweiskarte besteht dabei aus einem Kunststoffmaterial bzw. ist mit einer Oberflächenschicht aus einem Kunststoffmaterial versehen, das mit chemischen oder physikalischen Treibmitteln versetzt ist. Durch einen Laserstrahl wird die Kunststoffschicht lokal erhitzt und aufgeschäumt. Die lokal aufgeschäumten Bereiche bilden eine Reliefstruktur an der Kartenoberfläche.
Aus der EP 1 113 131 A2 ist bekannt, taktile Zeichen durch Prägen herzustellen und die erhabenen Prägungen anschließend mit einem Laser zu schwärzen. Die Schwärzung kann dabei insbesondere genau auf den Erhebungen, so daß eine Positivschrift entsteht, oder dazwischen vorgenommen werden, so daß eine Negativschrift entsteht. Aufgrund der Schwärzung sind die reliefartig geprägten taktilen Zeichen auch optisch gut wahrnehmbar.
Beim Versuch, die beiden vorgenannten Techniken gemeinsam für die Herstellung von Ausweiskarten einzusetzen, hat sich herausgestellt, daß sich mit dem Laser aufgeschäumte Zeichen einer Relief struktur nicht ohne weiteres in einem nachfolgenden Schritt mit einem Laser schwärzen lassen bzw. daß Bereiche einer Ausweiskarte, die mit einem Laser geschwärzt wurden, ihre Schwärzung beim anschließenden Aufschäumen mittels eines Lasers wieder zumindest teilweise verlieren. Es ist bisher nicht gelungen, an kostengünstigem, weißem Standardkunststoffmaterial wie zum Beispiel Polyester oder PVC taktile geschwärzte Zeichen durch Lasern zu erzeugen. Derartige Zeichen konnten nur erzeugt werden, wenn die Oberfläche der Ausweiskarte zuvor besonders vorbereitet wurde, zum Beispiel durch Zugabe von Kohlenstoff. Eine solche Vorbereitung erhöht jedoch die Materialkosten und beeinträchtigt das optische Erscheinungsbild der Ausweiskarte, da sich ein Grauschleier auf ihrer Oberfläche bildet. Zudem wurde festgestellt, daß die Zugabe von Kohlenstoff die physikalischen Eigenschaften des Kartenmaterials verändert, was eine aufwendige Test- und Abnahmeprozedur erforderlich machen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ausweiskarte mit einer Relief struktur aus aufgeschäumtem Kunststoff und ein Verfahren zu de- ren Herstellung vorzuschlagen, bei der die Reliefstruktur optisch einfach erkennbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Ausweiskarte sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Ausweiskarte mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Eine erfindungsgemäße Ausweiskarte hat eine Kartenoberfläche mit einer Reliefstruktur aus aufgeschäumtem Kunststoff. Die Reliefstruktur kann takti- Ie Symbole in Form von alphanumerischen Zeichen, Muster, Bilder oder andere grafische Strukturen wiedergeben.
Die Ausweiskarte kann insgesamt aus einem Kunststoff bestehen, der lokal durch Zufuhr von Energie, beispielsweise durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl, aufgeschäumt werden kann. Der aufschäumbare Kunststoff kann beispielsweise mit chemischen oder physikalischen Treibmitteln versetzt sein. Geeignete Kunststoffe sind zum Beispiel in der DE-OS 24 50 948, der DE-AS 26 50216, der DE-AS 2921 011 und der DE-OS 3213 315 aufgeführt.
Alternativ kann die Ausweiskarte auch nur an einer Kartenoberfläche eine Schicht aus aufschäumbarem Kunststoff, ganzflächig oder lediglich lokal, aufweisen.
Die erfindungsgemäße Ausweiskarte ist dadurch charakterisiert, daß die die die Symbole bildende Reliefstruktur von einer Kontur aus verfärbtem Kunststoff berandet ist. Mit anderen Worten befindet sich angrenzend an die Reliefstruktur in einem nicht aufgeschäumten, planen Bereich der Kartenoberfläche jeweils ein Bereich aus verfärbtem Kunststoff.
Unter „Verfärbung" bzw. „verfärbtem Kunststoff" wird hierin verstanden, daß die Kartenoberfläche durch geeignete Behandlung, beispielsweise durch Bestrahlen mit einem Laser, im Vergleich zu umliegenden, unbehandelten Bereichen der Kartenoberfläche gezielt verfärbt, insbesondere verdunkelt, ist. Dabei können die „verfärbten" Bereiche schwarz sein oder sie können lediglich eine andere Farbe oder Grautönung als die unbehandelten Bereiche haben.
Die Kontur aus verfärbtem Kunststoff kann direkt an die Reliefstruktur angrenzen. Alternativ kann sich zwischen der Reliefstruktur und der Kontur aus verfärbtem Kunststoff ein schmaler Bereich aus unverfärbtem, unaufge- schäumtem Kunststoff befinden.
Da erfindungsgemäß die Relief struktur aus aufgeschäumtem Kunststoff nicht selbst verfärbt zu sein braucht, sondern nur in einem unauf geschäumten Bereich der Kartenoberfläche eine Kontur aus verfärbtem Kunststoff vorgesehen ist, kann das Problem vermieden werden, aufgeschäumten Kunststoff verfärben zu müssen. Durch die Kontur aus verfärbtem Kunststoff ist die Reliefstruktur, die ihrerseits vorzugsweise nicht verfärbt ist, optisch gut erkennbar. Es wird somit eine Ausweiskarte bereitgestellt, bei der eine Reliefstruktur sowohl taktil als auch optisch einfach wahrnehmbar ist.
Die Reliefstruktur braucht von der Kontur aus verfärbtem Kunststoff ledig- lieh teilweise berandet zu sein. Es genügt für eine verbesserte optische Erkennbarkeit bereits, daß jeder Reliefstrukturbereich nur an einer seiner Seiten von der verfärbten Kontur berandet ist. Es ergibt sich dabei ein optischer Eindruck eines Schattens bei schräger Beleuchtung.
Vorzugsweise umgibt die Kontur die Reliefstruktur jedoch vollständig. Das heißt, jeder in sich abgeschlossene Reliefstrukturbereich, zum Beispiel jeder Buchstabe oder jede Zahl, ist vollständig von der Kontur umschlossen. Auf diese Weise wird eine sehr gute optische Wahrnehmbarkeit aus verschiedenen Betrachtungswinkeln gewährleistet. Vorzugsweise weist die Kontur eine einheitliche Breite auf. Bei Reliefstrukturen mit einer Größe von wenigen Millimetern, wie sie bei Ausweiskarten üblich sind, kann zum Beispiel eine Kontur aus einer die Reliefstruktur umge- benden Linie mit einer einheitlichen Breite von wenigen hundert Mikrometern gebildet sein. Durch die einheitliche Breite der Kontur ergibt sich ein gleichmäßiges, gut wahrnehmbares und für den Betrachter angenehmes Erscheinungsbild der Kontur.
Die Kartenoberfläche kann aus einem einzigen Kunststoffmaterial bestehen, das sowohl in einem aufgeschäumten Zustand als auch in einem verfärbten Zustand vorliegen kann. Welchen dieser Zustände das Kunststoffmaterial annimmt, hängt, wie weiter unten beschrieben, von der Verarbeitung des Kunststoffmaterials ab. Als Kunststoffmaterial kommen kostengünstige und leicht zu verarbeitende Materialien wie PVC oder Polyester, ABS oder Mischungen davon in Betracht. Daneben können aber auch vergleichsweise teure Materialen wie Polycarbonat oder Mischungen aus teuren und kostengünstigen Materialien, etwa Polycarbonat mit PET/ PETG, eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Ausweiskarte geht davon aus, daß die Ausweiskarte ein Kunststoffmaterial aufweist, das einerseits durch Einbringen von Energie aufgeschäumt werden kann, d.h. sein Volumen vergrößert, und andererseits, wenn die Energie in einer anderen Weise zugeführt wird, seine Farbe verändern kann, indem sich zum Beispiel eine Schwärzung des Kunststoffmaterials einstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, die erfindungsgemäße Ausweiskarte herzustellen und deren oben beschriebene optionale Merkmale zu realisieren. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zwei Schritte: An der Oberfläche der Ausweiskarte wird eine aufgeschäumte Reliefstruktur ausgebildet, indem in aufzuschäumenden Bereichen Energie in einem ersten Energiezu- fuhrmodus in einer ersten Art und Weise eingebracht wird; um die aufzuschäumenden Bereiche herum werden verfärbte Konturen erzeugt, indem Energie in einem zweiten Energiezufuhrmodus in einer zweiten Art und Weise eingebracht wird.
Die Energie wird vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl zugeführt. Der den Laserstrahl emittierende Laser kann, um verschiedene E- nergiezufuhrmoden zu ermöglichen, dabei zweckmäßig auf verschiedene Arten und mit verschiedenen Leistungseinstellungen betrieben werden. Zweckmäßig kann der Laser insbesondere (quasi-)kontinuierlich (cw-Betrieb) oder getaktet arbeiten. Die jeweils durch den Laser zugeführte Energie kann ferner durch Einstellung der Leistung des Laserstrahls, der Wellenlänge und Frequenz des Laserlichts, der Verweildauer des Laserstrahls auf einem zu behandelnden Oberflächenbereich der Ausweiskarte und/ oder der Fokussie- rung des Laserstrahls beeinflußt werden.
Die Schritte des Erzeugens der aufgeschäumten Reliefstruktur und des Erzeugens der verfärbten Konturen können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Zum Beispiel kann zuerst die Reliefstruktur aufgeschäumt werden und anschließend die verfärbten Konturen um die Reliefstruktur herum erzeugt werden. Alternativ können zuerst die verfärbten Konturen erzeugt und dann die Reliefstruktur in den von den Konturen berandeten Bereichen aufgeschäumt werden. Vorzugsweise werden während des Erzeugens der verfärbten Konturen die aufzuschäumenden Bereiche bzw. die bereits aufgeschäumte Reliefstruktur nicht mit dem Laserstrahl bestrahlt. Dabei können die Konturen als durchgehende, gleichmäßig breite Konturlinien um die Aufschäumungsbereiche herum ausgebildet werden. Indem vermieden wird, daß der Laserstrahl zum Erzeugen der verfärbten Konturen auch die Aufschäumungsbereiche bestrahlt, kann verhindert werden, daß die verfärbten Konturen an ihrem Übergang zu den Aufschäumungsbereichen eine unregelmäßige, ausgefranste, das optische Erscheinungsbild der Konturen störende Begrenzung auf- weisen.
Eine solche ausgefranste Begrenzung kann sich bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben, bei der zum Erzeugen der verfärbten Konturen ein Laserstrahl sowohl über die Aufschäu- mungsbereiche als auch über daneben liegende, zu verfärbende Bereiche geführt wird. Der Laserstrahl kann dabei eine Breite aufweisen, die größer ist als die Breite der Aufschäumungsbereiche, so daß der Laserstrahl über die Aufschäumungsbereiche hinausragt und verfärbte Konturen auf beiden Seiten der Aufschäumungsbereiche erzeugt werden können. Bei dieser Ausfüh- rungsform reichen die verfärbten Konturen direkt an die aufgeschäumte Reliefstruktur heran. Da diese nicht verfärbt werden kann bzw. eine zuvor bestehende Verfärbung'bei einem Aufschäumen des Kunststoffmaterials zumindest teilweise verschwindet, haben die verfärbten Konturen eine Begrenzung, die der inversen Begrenzung der Reliefstruktur entspricht. Letztere ist erfahrungsgemäß aufgrund der Schaumstruktur unregelmäßig bzw. ausgefranst.
Vorzugsweise wird der Laser zum Erzeugen der aufgeschäumten Reliefstruktur vektoriell gesteuert und die Laserstrahlung quasikontinuierlich auf- gebracht. Zum Erzeugen der verfärbten Kontur wird die Laserenergie zweckmäßig kontrolliert gerastert punktweise aufgebracht, indem der Laser in einem getakteten Modus betrieben wird. Zum Erzeugen der Reliefstruktur kann im Rahmen der vektoriellen Steuerung eine geeignete Bahnführung des Lasers vorgesehen sein. Beispielsweise kann zur Erzielung eines kontrollierten, modellierten Energieeintrags eine den Linien eines Gitternetzes folgende Führung des Lasers erfolgen, in deren Rahmen der Laserstrahl mehrfach über die Kreuzungspunkte des Gitternetzes geführt wird. Alternativ können ferner sowohl die aufgeschäumte Reliefstruktur wie die verfärbte Kontur durch einen kontrollierten Rasterbetrieb aufgebracht werden, wobei dann zwischen den beiden Bearbeitungsschritten die Laserparameter umgestellt werden.
Die beiden Bearbeitungsschritte des Erzeugens der verfärbten Kontur und des Erzeugens der aufgeschäumten Reliefstruktur können vorteilhaft an einer einzigen Bearbeitungsstation ausgeführt werden, wobei der Laser in entsprechend unterschiedlichen Einstellungen zweimal über die Karte geführt werden kann. Ein großer Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die aufwendige Positionierung der Karte nur einmal vorgenommen werden muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann an kostengünstigem, einfach zu verarbeitendem Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel PVC oder Polyester, insbesondere in Form von PET oder PETG, durchgeführt werden. Der Fachmann weiß hierbei, wie die Energie in das Kunststoffmaterial eingebracht werden muß, zum Beispiel, wie der Laser hinsichtlich seiner Leistung, seiner Wellenlänge und/ oder seines Betriebsmodus an das verwendete Kunststoffmaterial angepaßt werden muß, um im einen Fall zu einem Aufschäumen des Kunststoffmaterials zu führen und um im anderen Fall zu einer Verfärbung des Kunststoffmaterials zu führen. Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Ausweiskarte;
Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer konturierten Relief struktur;
Fign 3a,b einen Vergleich einer herkömmlichen Reliefstruktur mit einer er- findungsgemäß ausgebildeten Reliefstruktur;
Figur 4 schematisch ein Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein aufgeschäumter Reliefbereich von einem verfärbten Konturbereich umgeben wird;
Figur 5 schematisch ein alternatives Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein flächenmäßig größerer Konturbereich einem kleineren Reliefbereich überlappend überlagert wird;
Figur 6 schematisch ein Grundprinzip einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt eine Ausweiskarte 1 mit einer erfindungsgemäß konturierten Reliefstruktur 3 und weiteren Beschriftungen 5 und Abbildungen 7.
Die Ausweiskarte 1 besitzt wenigstens eine Kartenoberfläche aus Kunststoff, auf der ein oder mehrere taktile Symbole ausgebildet sind. Unter Symbol werden dabei gleichermaßen alphanumerische Zeichen wie grafische Formen und Muster im allgemeinen verstanden. Die Taktilität der Symbole wird durch Ausbildung einer Reliefstruktur erreicht. Die Symbole gliedern sich dazu jeweils in einen Zentral- und in einen Randbereich. Im Zentralbereich ist die Reliefstruktur ausgebildet. Sie besteht aus aufgeschäumtem Kunststoff und besitzt die Eigenfarbe des Kunststoffes oder weist allenfalls eine geringe Verfärbung gegenüber der Eigenfarbe auf. Der Randbereich ist plan zur Kartenoberfläche und gegenüber der Eigenfarbe des Kunststoffes deutlich verfärbt ausgeführt, so daß die Relief struktur konturiert wird.
In Figur 2 ist eine konturierte Reliefstruktur 3 im Schnitt dargestellt. Neben der aufgeschäumten Reliefstruktur 8, die den Zentralbereich eines Symbols bildet, befinden sich verfärbte Bereiche, die im Randbereich des Symbols liegen und eine Kontur 9 um die aufgeschäumte Reliefstruktur 8 bilden. Zur Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 wird der Laser entlang einer ersten Bahn geführt, die die Zentralbereiche der Symbole nachzeichnet. Zur Erzeugung der Kontur 9 wird der Laser entlang einer zweiten Bahn geführt, die aus der ersten abgeleitet wird. Die Reihenfolge der Erzeugung von aufgeschäumter Relief struktur 8 und Kontur 9 ist dabei frei wählbar..
Die dargestellte Reliefstruktur 3 wurde experimentell mit einem Laser der Marke FOBA DP20GS zum einen auf einer aus PETG bestehenden Ausweiskarte 1 erzeugt, wobei der Laser mit einem Diodenstrom von 28A und einer Frequenz von 55 kHz betrieben wurde. Zur Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 wurde der Laser mit einer Bahngeschwindigkeit von 7000 mm/ s entlang den Linien eines Gitternetzes bewegt, das aus drei sich unter 45° bzw. 90° schneidenden Linien aufgespannt wurde; der Linienabstand betrug 0,07mm. Zur Erzeugung der verfärbten Kontur 9 wurde eine Punktdichte von 465 dpi eingestellt. Zum anderen wurde mit demselben Laser die Reliefstruktur 3 auf einer Ausweiskarte 1 mit einem PVC-Kern, auf den eine Deckschicht aus einer Mischung von PET mit PC aufgebracht wurde, erzeugt. Bei dieser Karte wurden aufgeschäumte Reliefstruktur 8 und verfärbte Kontur 9 beide im gera- sterten Betrieb erzeugt. Der Laser wurde dabei mit einem Diodenstrom von 26A und einer Frequenz von 55 kHz betrieben. Zur Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 wurde eine Punktdichte von 500 dpi, zur Erzeugung der verfärbten Kontur 9 eine Punktdichte von 465 dpi eingestellt. Eine Vergrößerung der konturierten Reliefstruktur 3 ist in Figur 3b darge- stellt. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Reliefstruktur (Figur 3a) ist die erfindungsgemäße konturierte Reliefstruktur 3 visuell deutlich besser erkennbar.
Die Bahnsteuerung eines zur Erzeugung der verfärbten Konturen 9 einsetz- baren Lasers stellt in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine besondere Herausforderung dar. Insbesondere kann nicht einfach die zur Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 gefahrene Bahn wiederholt werden. Um zu einer für die Erzeugung der Kontur 9 geeigneten Bahnsteuerung zu gelangen werden vier exemplarische Lösungen vorgeschlagen:
(a) Es wird eine Probekarte mit einer aufgeschäumten Reliefstruktur 8 erzeugt und diese anschließend geometrisch vermessen. Aus den Meßwerten werden Bahnsteuerdaten für die Kontur 9 erzeugt. Das Verfahren liefert sehr gute Ergebnisse, ist aber aufwendig.
(b) Aus den Bahnsteuerdaten zur Erzeugung der Reliefstruktur 8 werden rechnerisch Bahnsteuerdaten zur Erzeugung der Kontur 9 erzeugt, indem zum Beispiel zu den vorhandenen Steuerdaten jeweils ein die Breite der aufgeschäumten Relief Struktur 8 berücksichtigender Betrag addiert wird. Das Verfahren bedarf, um optisch gute Ergebnisse zu liefern, sehr aufwendiger Algorithmen und eignet sich deshalb bevorzugt dann, wenn nur eine aus wenigen einfachen Symbolen bestehende konturierte Reliefstruktur 3 ausgebildet werden soll.
Figur 4 zeigt einen aufzuschäumenden Bereich 11, innerhalb dessen ein Laserstrahl einer Bahn folgend verfahren wird. Die Eigenschaften des Laserstrahls sind dabei so gewählt, daß einem Kartenoberflächenmaterial Energie derart zugeführt wird, daß dieses eine aufgeschäumte Reliefstruktur bildet. Anhand der Abmessungen des aufzuschäumenden Bereichs 11 werden Steuerdaten zur Erzeugung einer Konturlinie 13 berechnet. Der Laser wird anschließend in seinen Eigenschaften so angepaßt, daß er derart Energie in das Kartenoberflächenmaterial einbringt, daß dieses sich schwarz verfärbt. Der Laserstrahl wird entlang den berechneten Konturlinien gelenkt. Es ergibt sich eine schwarz umrandete Relief Struktur 15.
(c) Besteht die Kartenoberfläche aus einem Kunststoff, der sich, nachdem er einmal durch Lasereinwirkung aufgeschäumt wurde, nicht mehr verfärben läßt, wird die Breite eines eine Verfärbung hervorrufenden Laserstrahls breiter gewählt als die Breite eines zur Erzeugung der aufgeschäumten Re- liefstruktur verwendeten Laserstrahls. In diesem Fall kann die zur Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 verwendete Bahn einfach nachgefahren werden. Die über die aufgeschäumte Reliefstruktur 8 hinausragenden Randbereiche der Symbole werden dann konturartig verfärbt, so daß die Kontur 9 entsteht, während die aufgeschäumte Reliefstruktur 8 selbst sich nicht oder höchstens geringfügig einfärben lässt.
Figur 5 zeigt ein Beispiel einer Überlagerung einer Reliefstruktur 21 mit einer großflächigeren Konturierungsstruktur 23. Beide Strukturen sind in einem Einlinienzeichensatz ausgeführt. Es ergibt sich das konturartig umrandete Relief zeichen 25.
(d) Zur Erzeugung der Kontur wird die für die Herstellung der aufge- schäumten Reliefstruktur 8 verwendete Bahn mehrfach wiederholt, wobei die Bahn bei jeder Wiederholung um einen gewissen Betrag zur ursprünglich für die Erzeugung der aufgeschäumten Reliefstruktur 8 verwendeten Bahn versetzt wird. Der Versatz erfolgt vorzugsweise in den Symbolen zugeordneten Hauptrichtungen, typischerweise in +x, -x, +y, -y Richtung.
Figur 6 zeigt ein Beispiel, bei dem sich aus einem ersten Muster 31 durch Verlagern des Musters, wie es zur Erzeugung der Reliefstruktur verwendet wird, ein breiteres, „fetteres" Zeichen 33 erzeugt wird. Dieses fettere Zeichen 33 wird zur Erzeugung von Bahndaten zur Steuerung des Lasers während der Schwärzung verwendet und der aufgeschäumten Relief struktur 8 überlagert. Es ergibt sich ein schwarz umrandetes Relief zeichen 35. Durch eine geeignete Festlegung des Versatzes, etwa durch Weglassen einer Hauptrichtung, läßt sich ein ähnlicher Schatteneffekt erzielen, wie er in Fig. 3b dargestellt ist.
Unter Beibehaltung des grundlegenden Ansatzes, auf einer Ausweiskarte aus Kunststoff eine konturierte Relief struktur 3 herzustellen, indem mittels eines in zwei unterschiedlichen Energiemoden aufgebrachten Laserstrahls in einem Schritt eine aufgeschäumte Reliefstruktur 8 und in einem weiteren Schritt eine umgebende, verfärbte Kontur 9 erzeugt wird, gestattet die erfindungsgemäße Lösung eine Reihe von weiteren Abwandlungen. So kommen neben den ausdrücklich genannten auch andere Kunststoffmaterialien in Betracht, die sich aufschäumen und verfärben lassen. Weiter lassen sich die angegebenen Bearbeitungsparameter variieren, um beispielsweise höhere auf- geschäumte Reliefstrukturen 8 oder eine größere Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erzielen. Die Parameter richten sich unter anderem selbstverständlich auch nach dem konkret verwendeten Laser und dem Zweck der konturierten Relief struktur 3. Die erfindungsgemäße Lösung ist ferner nicht auf Ausweis- karten beschränkt, sondern eignet sich in gleicher Weise auch für Kunststoffkarten mit anderer Funktion und mit beliebigen Formaten, etwa für Telefonkarten, Eintrittskarten oder Geschenkkarten.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ausweiskarte (1) mit wenigstens einer Kartenoberfläche aus Kunststoff, die zumindest ein taktiles Symbol mit einer Reliefstruktur (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Symbol einen Zentral- und einen Randbereich aufweist, wobei die Reliefstruktur (8) im Zentrum des Symbols ausgebildet ist, aus aufgeschäumtem Kunststoff besteht und die Eigenfarbe des Kunststoffes besitzt , und der den Randbereich zumindest teilweise eine Verfärbung aufweist, welche an die Reliefstruktur (8) angrenzt, so daß die Reliefstruktur (8) zumindest teilweise von einer Kontur (9) aus ver- f ärbtem Kunststoff berandet ist.
2. Ausweiskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reliefstruktur (8) vollständig von der Kontur (9) umgeben ist.
3. Ausweiskarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (9) eine einheitliche Breite aufweist.
4. Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reliefstruktur (8) nicht verfärbt ist.
5. Ausweiskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschäumte Kunststoff der Reliefstruktur (8) und der verfärbte Kunststoff der Kontur (9) das gleiche Kunststoffmaterial aufweisen.
6. Ausweiskarte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial PVC oder Polyester aufweist.
7. Ausweiskarte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial Polycarbonat oder eine Mischung von Polycarbonat mit PVC oder Polyester aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Symbols auf einer Ausweiskarte (1) mit einer Oberfläche aus einem Kunststoffmaterial, welches die Eigenschaft hat, bei Energiezufuhr in einem ersten Energiezufuhrmodus sein Volumen durch Aufschäumen zu vergrößern und bei Energiezufuhr in einem zweiten Energiezufuhrmodus seine Farbe zu verändern, mit einem Schritt zum: Erzeugen einer aufgeschäumten Relief struktur (8) auf der Ausweiskarte (1) durch Zuführen von Energie mittels eines Lasers im ersten Energiezufuhrmodus in den Zentralbereich des wenigstens einen Symbols, wobei der Laser entlang einer ersten Bahn über den Zentralbereich des Symbols bewegt wird; und gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt: Erzeugen von verfärbten Konturen (9) im Randbereich des Symbols um die Aufschäumungsbereiche herum durch Zuführen von Energie mittels eines Lasers im zweiten Energiezufuhrmodus wobei der Laser entlang einer Bahn geführt wird, die aus der ersten abgeleitet wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erzeugen der aufgeschäumten Reliefstruktur (8) und beim Erzeugen der verfärbten Konturen (9) die Energie jeweils durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl gerastert gesteuert wird, wobei der Energieeintrag punktweise erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt des Erzeugens von verfärbten Konturen (9) die Zentralbereiche nicht mit dem Laserstrahl bestrahlt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktdichte des Laserstrahls beim Schritt des Erzeugens der aufgeschäumten Re- lief struktur (8) gegenüber der Punktdichte zur Erzeugung der verfärbten Kontur (9) erhöht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl beim Schritt des Erzeugens der aufgeschäumten Re- lief struktur (8) vektoriell gesteuert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens der verfärbten Kontur (9) und der Schritt des Erzeugens der aufgeschäumten Reliefstruktur (8) mit dem gleichen La- serstrahl durchgeführt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial PVC oder Polyester aufweist.
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