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CN1408099A - 在数据载体,尤其是塑料卡上产生缩微文字的方法 - Google Patents

在数据载体,尤其是塑料卡上产生缩微文字的方法 Download PDF

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CN1408099A CN00816777A CN00816777A CN1408099A CN 1408099 A CN1408099 A CN 1408099A CN 00816777 A CN00816777 A CN 00816777A CN 00816777 A CN00816777 A CN 00816777A CN 1408099 A CN1408099 A CN 1408099A
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Abstract

本发明涉及借助于激光射线在数据载体上，尤其是在塑料卡(6)上产生缩微文字(MS)的方法，其中缩微文字(MS)基于不可逆的由激光射线(2)引起的材料变化，以变化数据载体的光学性能的方式而可被看见；激光射线通过一个二坐标－射线偏转装置(4)对准到被书写的数据载体(6)上；缩微书写(MS)由激光射线(2)以矢量方法和/或网格方法实现；激光射线(2)具有近似高斯形－射线剖面；在二座标－射线偏转装置(4)之前激光射线(2)通过至少一个光学装置(3)被扩展，以在后面更好地聚焦；在二坐标－射线偏转装置(4)之后激光射线(2)通过至少一个光学装置(5)被聚焦到数据载体上；激光射线(2)具有小于1064纳米的波长；激光射线(2)在聚焦之前被扩展到大于5毫米的射线直径(D2)上。

Description

在数据载体，尤其是塑料卡上产生 缩微文字的方法
本发明涉及在数据载体，尤其是塑料卡上产生缩微文字的方法。
单个文字符号最大高度约为240微米的文件称为缩微文字。缩微文字是如此之小，使得它不能用裸眼辨认。为辨读缩微文字至少需要一个放大镜或一个显微镜。已经公开的信用卡具有作为安全标记的缩微文字。其中缩微文字以胶版印刷的方法印在卡的表面上，并且所有的卡印有相同的缩微文字。
然而这里存在两个缺点。第一个缺点是胶版印刷可达到的分辨率差。其原因在于在胶版印刷中不能产生或只能非常昂贵地产生具有小于50微米的直径的线宽或点。在仅有240微米的缩微文字高度的情况下，于是只有4或5个点可用来表示文字符号，因此分辨率差。第二个缺点是在胶版印刷中不可能以缩微文字形式印刷卡的个性化数据(如卡号、卡主姓名等)，这是因为对每张卡独立形成一个印刷模板并装入印刷机是不经济的。
另一种在塑料卡上书写的方法是例如激光书写(见例如DE3151407C1)。这种文字以改变塑料材料的光学性能的形式，基于不可逆的由激光射线产生的材料变化(例如炭化)而可以看见。按照DE3151407C1，一个Nd-YAG-激光器的激光射线被应用，它具有1064纳米的波长。
DE3314327C1也公开了使用激光射线书写到塑料卡上的缩微文字。应用激光器产生缩微文字具有以下优点：在应用一个二座标偏转装置时也可以书写卡的个性化数据。
DE4429110C2公开了一种用于证件卡的激光书写设备，其中也采用具有1064纳米波长的Nd-YAG-激光器。激光射线通过一个所谓的平面场物镜聚焦到书写平面上。为了可用矢量-或栅格方法进行书写，激光射线通过一个二座标偏转装置在被书写平面的X、Y方向上偏转。二座标-偏转装置由两个偏转镜构成，它们可以通过一个电流计-旋转电机被旋转。从激光器射出的射线的直径约为0.9毫米。为了在偏转镜上每个平面上的射线强度不太高，射线首先被扩展到约3至5毫米。这样避免了烧毁镜面。二座标偏转装置尽可能安装在靠近平面场物镜处，使得偏转镜对卡边缘区域书写时的大偏转情况下，激光射线也在平面场物镜的光轴上行进。电流计-旋转电机的旋转角范围是受限制的(典型值：±10°或者对于光学偏转射线±20°)。这又限制了所用平面场的镜物焦距。为了可以书写ISO-格式(长度为85毫米，宽度为55毫米)的卡的全部区域，平面场物镜需要至少110毫米的焦距。所用平面场物镜的焦距在100和160毫米之间。然而用这种设备产生激光-缩微文字是不令人满意的，因为它只能达到一个低的激光-缩微文字分辨率。不可能实现直径小于50微米的单个缩微文字点或线。
本发明的目的在于给出一种在数据载体，尤其是塑料卡上产生高分辨率激光-缩微文字的方法。
上述任务由权利要求1所述特征完成。其它权利要求给出本发明有优点的实施形式。
在研究领域对更好的激光-缩微书写-方法的研究已经证实：在应用小于至今通常使用的1064纳米的激光波长时可以获得特别高的分辨率的缩微文字。此外也证实特别有优点的是，激光射线在聚焦前被扩展到前面提到过的5毫米以上，这对于避免偏转镜被烧毁是必要的。此外特别好的书写效果通过采用高斯形-射线剖面而获得。
应用近似高斯形状的射线剖面对于缩微文字的分辨率是特别有优点的，如果对数据载体添加一种材料的话，此材料从激光强度的某个门限值(IS)开始通过材料变化获得光学性能的变化，其中这个门限值应大于激光射线的强度(IMAX/e2)，它与聚焦在数据载体上的激光射线(21)的高斯形射线剖面有关。从而只有被聚焦激光束的高斯形射线剖面的中间区域对书写起作用，这样实现了缩微文字点的尺寸的进一步缩小。激光-缩微文字点的直径对应于焦点中强度分布高于材料变化门限部分的直径。通过适当选择激光强度，缩微文字点的宽度可在近似0至所谓聚焦激光射线的1/e2-宽度的范围内变化。
在本发明条件下有特别好的缩微书写结果可以说明如下，考虑到被平面场聚焦的激光射线的直径(D)不是任意小，而是符合以下公式：
D＝(C*λ*f)/D2其中：λ为用于激光书写的激光射线的波长，
  f为平面场物镜的焦距，
  D2为聚焦前被扩展的激光射线的射线直径，
  C为一个常数。
由此可见，应用波长小于1064纳米的激光射线，并且在聚焦前射线被扩展到大于5毫米，可以用比现有技术更小的焦点产生激光书写点，从而获得更小的缩微文字点。
下面借助附图详细说明本发明。附图中：
图1示出用于在塑料卡上产生激光-缩微文字的激光书写设备，
图2示出被聚焦在塑料卡上的激光射线的射线剖面，
图3示出具有激光-缩微文字的一个塑料卡顶视图，
图4以放大的可读的形式示出缩微文字。
图5示出缩微文字的一个符号的高分辨率表示。
图1示出一个用于在塑料卡上产生激光-缩微文字(MS)的激光书写设备。它使用一个具有近似高斯形-射线剖面(参见图2)的激光射线2，它以一个射线直径D1由作为射线源的激光器1射出。具有高斯形-射线剖面的激光射线2可特别好地被聚焦。在聚焦前激光射线2在二座标-射线偏转装置4之前通过第一个光学装置3被扩展，以在后面更好地聚焦，并且在扩展后激光射线2的直径是D2(D2＞D1)。一个透镜或一个透镜系统被用来作为扩展激光射线2的光学装置。然后被扩展的激光射线2通过二座标-射线偏转装置4和第二个光学装置5抵达数据载体6上。这里第二个光学装置5聚焦被扩展的激光射线到数据载体6的表面上，并从而产生具有直径D(D＜D1＜D2)的激光书写点21。一个具有焦距f的平面场物镜被用作聚焦激光射线2的光学装置(5)。
最好应用一个Nd-YAG-激光器1作为射线源，其波长相对于1064纳米的基波波长通过一个所谓的倍频器被二分。从而使用波长为532纳米的激光射线。然而也可以应用一个Nd-YAG-激光器1，其波长相对于1064纳米的基波波长通过一个倍频器被三分。在此情况下用355纳米的波长完成激光-缩微文字。为此所需的倍频器是专业人员所熟悉的。
在上述两种情况下按照本发明数据载体6的材料与所用的相对于基波波长减小了的波长相适应，即必须选择数据载体材料，它在用小于1064纳米——最好是532纳米——波长的激光射线照射时，从一个确定的门限强度开始具有一个由材料变化引起的光学性能变化。如果数据载体材料不具有此性能，它应被添加某些激光添加剂。
图3示出制成芯片卡的数据载体6的顶视图，其上印有激光——缩微文字(MS)。图4示出用放大镜放大的激光-缩微文字(MS)。图5是缩微文字的一个符号的高分辨率图形。
在应用具有532纳米波长和高斯形射线剖面的激光射线2时，它以0.4毫米的直径D1从激光器1射出，然后被扩展到8毫米的直径D2(扩展因子20)，在应用具有160毫米焦距f的平面场物镜时可实现具有约25微米的1/e2-直径的焦点(激光书写点)。在适当选择数据载体材料和/或加入添加剂的情况下缩微书写点的有效直径D*可达10微米或更小，因为激光-缩微书写点的直径对应于焦点中强度分布超过材料改变门限的部分的直径。
本发明意义下的塑料卡是证件卡、银行卡，信贷卡或所有由塑料制成的证明文件。

Claims (5)

1.借助于激光射线在数据载体上，尤其是在塑料卡上产生缩微文字(MS)的方法，其中
——缩微文字(MS)基于不可逆的由激光射线(2)引起的材料变化，以变化数据载体的光学性能的方式而可以被看见，
——激光射线通过一个二座标-射线偏转装置(4)对准到被书写的数据载体(6)上，
——缩微书写(MS)由激光射线(2)以矢量方法和/或网格方法实现，
——激光射线(2)具有近似高斯形-射线剖面，
——在二座标射线偏转装置(4)之前激光射线(2)通过至少一个光学装置(3)被扩展，以在后面更好地聚焦，
——在二座标射线偏转装置(4)之后激光射线(2)通过至少一个光学装置(5)被聚焦到数据载体上，
——激光射线(2)具有小于1064纳米的波长，
——激光射线(2)在聚焦之前被扩展到大于5毫米的射线直径(D2)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个Nd-YAG-激光器被用作射线源，其波长通过适当的光学装置(倍频器)是相对于1064纳米的基波波长的二分之一(532纳米)或三分之一(355纳米)。
3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在二座标-射线偏转装置(4)之前激光射线(2)通过透镜或透镜系统(3)被扩展。
4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在二座标-射线偏转装置(4)之后激光射线(2)通过平面场物镜(5)被聚焦到数据载体上。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，数据载体(6)采用一种材料，它从激光强度的一个确定的门限值(IS)开始通过材料变化实现光学性能的改变，其中门限值(IS)大于与聚焦到数据载体上的激光射线(21)的高斯形-射线剖面有关的激光射线的强度(IMAX/e2)。
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