CN101472745A - 带有浮雕结构的证件卡以及相应的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由塑料例如PVC或聚酯制成的证件卡(1)，其中，在视觉上可以明显识别出呈发泡浮雕结构(8)形式的可触摸符号，所述符号由一个通过塑料的着色造成的轮廓(9)限定边界。

Description

带有浮雕结构的证件卡以及相应的制造方法

技术领域

本发明涉及一种证件卡，在其中符号(例如字母数字字符、图案、图像或类似物)呈浮雕状地构造。本发明还涉及一种带有浮雕结构的证件卡的制造方法。

背景技术

证件卡被用于多种领域，例如作为信用卡、银行卡、银行支付卡等应用于非现金支付流通。由于设置了相应的身份识别特征，因而也可以将其用作卡主的身份识别卡。由于证件卡的广泛应用，因而它一方面是一种典型的批量产品，也就是说，它的制造必须简单且成本低廉，不过另一方面必须这样设计证件卡，使得它能够尽最大可能地不被仿制和伪造。此外，机器和人都应该能够简单可靠地识别存储在其上的数据。

信息以浮雕状符号的形式压印入卡内的证件卡是已知的。浮雕状符号一方面能够由人触摸，另一方面也用作印版，以便将信息从卡上传递到纸张上。

由EP308904公知了为一种可以由PVC(聚氯乙烯)等制成的卡通过不同地控制的激光处理以不同的方式设置表面特征。具体描述了发泡冲压字符在表面平台上的安置、平坦的文字字符通过着色在卡表面上的安放、以及视觉上可以验证的防伪特征在卡表面上的安放。通过采用一种其覆盖层透明的双层卡表面材料也允许了同时进行发泡和着色。不过，这种双层卡表面的制造提高了卡的总体制造成本。

由GB2057363A以及EP0469982B1还公知了其它的建议，浮雕结构由塑料与边缘颜色不同的塑料构成。根据GB2057363A，为此采用了一种特殊的基于凝絮泡沫(beflockten Schaum)的塑料；根据EP0469982B1，所浇注的塑料的发泡自动地带来色调改变。第一种技术方案对于证件卡而言太过昂贵，而后一种技术方案仅仅提供了微小的且几乎不可控制的颜色差别。

由DE3213315A1公知了借助激光器通过卡材料的发泡制造触摸字符。在此，证件卡由塑料材料制成或者具有由塑料材料制成的表面，该塑料材料具有化学或物理的发泡剂。塑料层的局部由激光束加热并发泡。局部发泡的区域构成卡表面上的浮雕结构。

由EP1113131A2公知一种通过冲压制造的触摸字符以及随后将浮凸的冲压处以激光器黑化。所述黑化在此可以尤其精确地在凸出处上进行，从而形成阳文，或者在凸出处之间进行，从而形成阴文。由于黑化，浮雕形式的冲压触摸字符也可以在光学上良好地感知。

在尝试将两种所述技术共同用于证件卡的制造时，突出的问题在于，用激光器使其发泡的浮雕结构的字符不能毫无困难地在接下来的步骤中用激光器黑化，或者，证件卡的以激光器黑化的区域在随后借助激光器的发泡中会再次至少部分地丧失其黑化。迄今为止并未实现以廉价的、白色标准塑料材料(例如聚酯或PVC)通过激光器产生黑化的触摸字符。这种字符仅能在证件卡的表面事先已被特殊预处理(例如通过碳的添加)的情况下产生。不过，这种预处理提高了材料成本并破坏了证件卡的光学外观，因为在其表面形成了灰雾。此外应当确定，碳的添加改变了卡材料的物理特性，这可能需要进行昂贵的测试和认证过程。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种带有由发泡塑料制成的浮雕结构的证件卡以及一种该卡的制造方法，其中，可以在光学上简单地识别出所述浮雕结构。

这一技术问题通过一种带有独立权利要求的技术特征的证件卡和证件卡制造方法而加以解决。从属权利要求给出了本发明的扩展的优选设计。

本发明的证件卡具有由发泡塑料制成的浮雕结构的卡表面。浮雕结构可以以字母数字字符、图案、图像或类似的图形结构的形式再现触摸符号。

证件卡可以全部由一种塑料制成，它的局部可以由于能量的引入(例如通过激光的辐射)而发泡。可发泡的塑料能够例如掺有物理或化学的发泡剂。适当的塑料例如在DE-OS2450948、DE-AS2650216A，DE-AS2921011以及DE-OS3213315中描述。

可选的是，证件卡也仅在卡表面的整个表面或仅仅局部表面上具有一个由可发泡的塑料制成的层。

本发明的证件卡的特征在于，所述构成符号的浮雕结构被一个由着色的塑料形成的轮廓限定边界。也就是说，在卡表面的未发泡的平坦区域内分别有一个由着色塑料形成的区域与各浮雕结构相邻接。

此处的“着色”或“着色塑料”应理解为卡表面通过适当的处理(例如通过激光辐射)而与周围的未经处理的卡表面区域相比有针对性地着色，尤其是变暗。

在此“着色”区域可以是黑色的，或者可以仅仅是未经处理的区域的颜色之外的另一种颜色或灰度。

着色塑料的轮廓可以直接地与浮雕结构相邻接。可选的是，在浮雕结构和由着色塑料形成的轮廓之间可以有一个由未着色的未发泡的塑料形成的狭窄区域。

由于在本发明中由发泡塑料形成的浮雕结构本身不需要着色，而只是在卡表面的未发泡的区域设有一个由着色塑料形成的轮廓，因而可以避免必须对发泡塑料进行着色的问题。通过由着色塑料形成的轮廓可以在光学上良好地识别出本身优选并不着色的浮雕结构。因此，提供了一种证件卡，其中，浮雕结构既能以触摸方式亦能以光学方式被简单地感知。

浮雕结构仅需要被由着色塑料形成的轮廓限定部分边界。每个浮雕结构区域仅在其中一侧被所述着色轮廓限定边界就已经足以提供一种改进的光学可识别性。在此，在倾斜照明的条件下形成了阴影的光学印象。

不过，所述轮廓优选完全包围浮雕结构。也就是说，每个本身封闭的浮雕结构区域(例如每个字母或每个数字)都被所述轮廓完全包围。以这种方式保证了从各个观察角度都有一种非常好的光学可感知性。

轮廓优选具有一个统一的宽度。在大小为几毫米的浮雕结构的情况下(正如证件卡中通常的那样)，一个由围绕浮雕结构的线构成的轮廓例如可以有一个几百微米的统一宽度。通过轮廓的统一宽度形成一个均匀的、可良好感知的且使观察者感到舒服的轮廓外观图像。

卡表面可以由唯一一种塑料材料制成，该塑料材料可以既处于发泡状态又处于着色状态。如下面要说明的是，塑料材料呈这两种状态中的哪一种取决于对塑料材料的处理。采用廉价且易于处理的材料(如PVC或聚酯、ABS或它们的混合物)作为塑料材料。不过，此外也能够采用相对较为昂贵的材料(如聚碳酸酯)或由昂贵的和廉价的材料组成的混合物(如聚碳酸酯和PET/PETG)的混合物。

本发明的制造方法基于这样一种证件卡，其中，证件卡具有塑料材料，该塑料材料一方面可以由于能量的引入而发泡，即体积增大，而另一方面，并且可以在能量以另一种方式引入时通过例如塑料材料的黑化而改变其颜色。

本发明的方法尤其适于本发明的证件卡的制造以及该证件卡的上述任选特征的实现。

本发明的方法包括两个步骤：通过在待发泡区域以一种方式引入处于第一能量供给模式下的能量而在证件卡的表面构造发泡浮雕结构；通过以第二种方式引入处于第二能量供给模式下的能量而围绕所述待发泡区域产生着色轮廓。

能量优选通过激光辐射供给。发射激光的激光器可以在此合适地以不同类型以及不同功率调节运行，以便能够实现不同的能量供给模式。合适的是，激光器尤其可以(准)连续地(cw-Betrieb：连续波工作)或脉冲式地运行。所述分别由激光器供给的能量还可以受到对激光辐射的功率、激光光线的波长和频率、激光束在待处理的证件卡表面区域的驻留时间和/或激光束的聚焦的调节的影响。

产生发泡浮雕结构以及产生着色轮廓的步骤可以按任意顺序设计。例如，可以首先使浮雕结构发泡并接着围绕浮雕结构产生着色轮廓。也可选择的是，可以首先产生着色轮廓并随后使在由该轮廓限定边缘的区域内的浮雕结构发泡。

优选在产生着色轮廓时不使待发泡区域或已经发泡的浮雕结构受到激光辐射。因此可以使该轮廓设计为贯通的、宽度均匀的围绕发泡区域的轮廓线。通过避免了在产生着色轮廓时也对发泡区域辐射激光束，可以防止着色轮廓在其向发泡区域的过渡区域中具有影响该轮廓的光学外观图像的不规则的破散边界。

这样一种破散边界可以在一种根据本发明的方法的可选实施形式中给出，其中，为产生着色轮廓既在发泡区域上又在该区域旁的待着色区域上导引激光束。在此，激光束的宽度可以比发泡区域的宽度大，使得激光束可以超出至发泡区域之外并在发泡区域的两侧产生着色轮廓。在此实施形式下，着色区域直接抵靠发泡区域。因为发泡区域不能着色或者之前存在的着色在塑料材料发泡时至少部分地消失，所以着色轮廓具有与浮雕结构的边界相对应的边界。按照经验，着色轮廓边界由于发泡结构而变得不规则或者破散成缕状。

激光器优选在产生发泡浮雕结构时受到矢量控制且激光束被设置成准连续的。为产生着色轮廓，通过使激光器在脉冲模式下运行而可相宜地通过扫描控制而逐点施加激光能量。为产生浮雕结构，可以在矢量控制的范围内为激光器提供适当的轨道导向。例如为实现受控的、模块化的能量输入，可以沿着网格线实现激光器的导向，在激光器导向的范围内，激光束多次被导引通过网格的交叉点。还可选的是，发泡浮雕结构以及着色轮廓都通过一种受控的扫描运行来设置，其中，在两个处理步骤之间转换激光器参数。

产生着色轮廓以及产生发泡浮雕结构的两个处理步骤可以有利地在唯一的一个加工站点执行，其中，激光器可以在相应的不同调节下被两次导引通过该卡。这种实施形式的一个较大优点在于，该卡的比较麻烦的定位仅需进行一次。

本发明的方法可以在廉价、易于处理的塑料材料(例如PVC或聚酯，尤其呈PET或PETG的形式)上执行。本领域技术人员在此了解，必须如何将能量引入到塑料材料中，例如，必须如何针对激光器的功率、激光器的波长和/或激光器的运行模式将激光器与所用塑料材料相匹配，以便在一种情况下造成塑料材料的发泡而在另一种情况下造成塑料材料的着色。

附图说明

下面结合附图示例性地描述本发明。在附图中：

图1示出了一种根据本发明构造的证件卡；

图2示出了一种有轮廓的浮雕结构的示意性剖面图；

图3a和图3b示出了现有浮雕结构与根据本发明构造的浮雕结构的比较；

图4示意地示出了根据本发明的方法的基本原理，其中，发泡浮雕结构由着色轮廓区域围绕；

图5示意地示出了根据本发明的方法的另一种基本原理，其中，面积较大的轮廓区域被较小的浮雕区域重叠地覆盖；

图6示意地示出了根据本发明的方法的另一种实施形式的基本原理。

具体实施方式

图1示出了一种证件卡1，该证件卡带有根据本发明的有轮廓的浮雕结构3以及其它文字5和图像7。

证件卡1有至少一个由塑料制成的卡表面，在该卡表面上构造有一个或多个触摸符号。在此，符号既指字母数字字符也指图形化的形状和图案。符号的触摸感通过构造浮雕结构而实现。为此，符号分别分成中心区域和边缘区域。在中心区域构造浮雕结构。该浮雕结构由发泡塑料制成并具有塑料的本色或者在任何情况下都相对于本色具有微小的着色。边缘区域相对于卡表面是平的，并相对于塑料的本色有明显的着色，使得浮雕结构具有轮廓。

在图2中以剖视图表示了一种有轮廓的浮雕结构3。除了构成符号的中心区域的发泡浮雕结构8之外，还有着色区域，所述着色区域在符号的边缘区域内并且围绕发泡浮雕结构构成轮廓9。为产生发泡浮雕结构8，将激光器沿一条第一轨道导引，该轨道摹绘出符号的中心区域。为了产生轮廓9，沿一条从第一轨道引出的第二轨道导引激光器。发泡浮雕结构8和轮廓9的产生顺序在此可以自由选择。

一方面将所示浮雕结构3试验性地以商标为FOBA DP20GS的激光器产生在由PETG(共聚聚酯)制成的证件卡1上，其中，该激光器以28安培的二极管电流和55kHz的频率运行。为产生发泡浮雕结构8，激光器以7000mm/s的轨道速度沿着网格线运动，所述网格由三条成45°或90°相交的线张成；线间距为0.07mm。为产生着色轮廓9，将点密度设为465dpi(点每英寸)。

另一方面，以同一激光器在证件卡1上产生浮雕结构3，该证件卡带有PVC内核，该PVC内核上涂覆有由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PC(聚碳酸酯)的混合物制成的覆盖层。在这种卡的情况下，发泡浮雕结构8和着色轮廓9两者都在扫描运行中产生。在此，激光器以26A(安培)的二极管电流和55kHz的频率运行。为产生发泡浮雕结构8，将点密度设为500dpi，为产生着色轮廓9，将点密度设为465dpi。在图3b中示出了有轮廓的浮雕结构3的放大图。相比于现有浮雕结构(图3a)，根据本发明的有轮廓的浮雕结构3在视觉上明显更好识别。

用于产生着色轮廓9的激光器的轨道控制在根据本发明的制造方法中是一种特殊的挑战。尤其是不能简单地重复为产生发泡浮雕结构8而经过的轨道。为了实现一种适于产生轮廓9的轨道控制，建议下述四种试验性的技术方案：

(a)产生一张带有发泡浮雕结构8的试验卡并接着测量其尺寸。根据测量值产生用于轮廓9的轨道控制数据。该方法提供了非常良好的结果，但是开销较大。

(b)根据用于产生浮雕结构8的轨道控制数据用计算机产生用于产生轮廓9的轨道控制数据，这通过例如为现有控制数据分别加上一个考虑发泡浮雕结构8宽度的值而实现。为提供光学上良好的结果，该方法要求开销非常大的算法且因而优选仅适用于要构造由若干简单符号组成的有轮廓的浮雕结构3的情况下。

图4示出了一个待发泡的区域11，激光束沿着一条轨道在该区域内移动。在此这样选择激光束的特性，使得为卡表面材料这样地供给能量，从而使其构成发泡浮雕结构8。借助对被发泡的区域11的测量计算出用于产生轮廓线13的控制数据。随后，这样地匹配激光器本身的特性，使得该激光器将能量引入到卡表面材料内而使该卡表面材料着色成黑色。激光束沿所计算出的轮廓线被导引。这形成了带有黑色边缘的浮雕结构15。

(c)如果卡表面由一种在首次由于激光作用而发泡之后就不再可着色的塑料制成，那么就将引起着色的激光束的宽度选择得比用于产生发泡浮雕结构的激光束的宽度更宽。在这种情况下，简单地沿着用于产生发泡浮雕结构8的轨道行驶。符号的突出于发泡浮雕结构8的边缘区域就被勾勒轮廓地着色，从而产生轮廓9，而发泡浮雕结构8本身则不会着色或至多是微小地着色。

图5示出了浮雕结构21与一个面积较大的轮廓结构23相重叠的例子。两种结构都设计为单线条字符组(Einlinienzeichensatz)。这形成了带有轮廓边缘的浮雕状字符25。

(d)为产生轮廓，多次重复使用用于产生发泡浮雕结构8的轨道，其中，该轨道在每次重复时相对于原始的用于产生发泡浮雕结构8的轨道偏移一定值。所述偏移优选沿为符号配设的主方向进行，典型的是沿+x，-x，+y，-y方向。

图6示出了一个例子，其中，从第一图案31通过图案的错移，如用于产生浮雕结构的那样，产生一个更宽的“肥”字符33。这个“肥”字符33用于产生在黑化时控制激光器的轨道数据并且覆盖发泡浮雕结构8。这形成了有黑色边缘的浮雕状字符35。通过适当地确定所述偏移，例如通过省去主方向，可以实现类似的阴影效果，如图3b中所示。

在保持基础原理的情况下，通过借助一个按两种不同能量模式设置的激光束在一个步骤中产生发泡浮雕结构8且在另一步骤中产生周围的着色轮廓9而在由塑料制成的证件卡上制造一种有轮廓的浮雕结构3，本发明的技术方案允许了一系列其它的变化。因此，除了明确提及的之外，也考虑其它的可以发泡和着色的塑料材料。所给出的处理参数还可以变化，以便例如实现更高的发泡浮雕结构8和更快的加工处理速度。所述参数当然也取决于具体使用的激光器以及有轮廓的浮雕结构8的目的。本发明的技术方案还不局限于证件卡，而是以相同的方式适用于具有其它功能和任意格式的塑料卡，例如电话卡、出入卡或礼品卡。

Claims (15)

1.一种证件卡(1)，该证件卡带有至少一个由塑料制成的卡表面，该卡表面具有至少一个带浮雕结构(8)的触摸符号，其特征在于，所述至少一个符号具有中心区域和边缘区域，其中，所述浮雕结构(8)形成于所述符号的中心区域内，并由发泡塑料制成且具有塑料的本色，而所述边缘区域至少局部地具有邻接所述浮雕结构(8)的着色，使得所述浮雕结构(8)至少部分地以由着色的塑料形成的轮廓(9)为边界。

2.根据权利要求1所述的证件卡，其特征在于，所述浮雕结构(8)完全由所述轮廓(9)围绕。

3.根据权利要求1或2所述的证件卡，其特征在于，所述轮廓(9)具有一个统一的宽度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的证件卡，其特征在于，所述轮廓结构(8)是不着色的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的证件卡，其特征在于，所述浮雕结构(8)的发泡塑料和所述轮廓(9)的着色塑料具有相同的塑料材料。

6.根据权利要求5所述的证件卡，其特征在于，所述塑料材料具有聚氯乙烯或聚酯。

7.根据权利要求5所述的证件卡，其特征在于，所述塑料材料具有聚碳酸酯或聚碳酸酯与聚氯乙烯或者聚酯的混合物。

8.一种用于在证件卡(1)上制造至少一个符号的方法，该证件卡有一个由塑料材料制成的表面，该塑料材料有这样的特性，即，在按照第一能量供给模式供给能量时，该塑料材料的体积由于发泡而增大，而在按照第二种能量供给模式供给能量时，该塑料材料的颜色发生改变，

所述方法的一个步骤是：

通过借助激光器按照第一能量供给模式向所述至少一个符号的中心区域供给能量而在所述证件卡(1)上产生发泡浮雕结构(8)，其中，所述激光器沿一条第一轨道在所述符号的中心区域上方运动；

其特征在于所述方法的另一个步骤：

通过借助激光器按照第二种能量供给模式供给能量而围绕发泡的区域在所述符号的边缘区域内产生着色轮廓(9)，其中，所述激光器沿一条从所述第一轨道导出的轨道被导引运动。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在产生发泡浮雕结构(8)和产生着色轮廓(9)时分别通过激光束的照射供给能量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，扫描控制所述激光束，其中，逐点地进行能量输入。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在产生着色轮廓(9)的步骤中，所述中心区域不受激光束的照射。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述激光束在产生发泡浮雕结构(8)的步骤中的点密度与用于产生着色轮廓(9)的激光束的点密度相比提高。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述激光束在产生发泡浮雕结构(8)的步骤中被矢量控制。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，以相同的激光束执行产生着色轮廓(9)的步骤和产生发泡浮雕结构(8)的步骤。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑料材料具有聚氯乙烯或聚酯。

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