Способ получения пластиковых карт с применением эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта Российский патент 2024 года по МПК B42D25/40 B42D25/41 G03B25/02 G03F7/00 G02B3/06 G02B30/27 

Изобретение относится к классу промышленного оборудования и промышленным технологиям. Более конкретно, оно относится к оптическому моделированию, а именно: к персонализации лазерочувствительных пластиковых карт с применением эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта методом поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы.

Сменное лазерное изображение (CLI) или множественное лазерное изображение (MLI) на основе технологии лазерной гравировки широко используется в качестве элемента защиты документов, удостоверяющих личность (ID).

К таким документам, удостоверяющим личность, относятся национальные удостоверения личности, паспорта, водительские лицензии, карты общественного транспорта, дебетовые карты и кредитные карты. Помимо лазерной гравировки, существуют различные другие доступные технологии цифровой печати, такие как струйная печать, лазерная печать и термоперенос красителей и пигментов. В прямое сравнение с этими технологиями, лазерная гравировка обеспечивает наибольшую внутреннюю безопасность. Его выгравированный знак труднее удалить, чем цифровую печать на основе чернил, которая может подвергаться воздействию растворителей. Более того, невозможно воспроизвести гравированные изображения без специализированного оборудования, менее доступного в продаже. Кроме того, можно обеспечить специальные функции для зашиты от несанкционированного доступа. Например, дополнительная лазерная энергия может быть использована, чтобы нарушить поверхность страницы и создать тактильность, или CLI/MLI можно получить с помощью системы двояковыпуклых линз.

Хрусталиковая система состоит из множества параллельных линзовидных линз и двух или более чересстрочных изображений под ними. Чересстрочные изображения можно наблюдать независимо через линзы под разными заданными углами. Принцип таких лентикулярных множественных изображений впервые был продемонстрирован Липпманом в 1908 г. Он получил дальнейшее развитие, чтобы обеспечить различные виды визуальных эффектов, например трехмерные (3D) эффекты, анимация, флип, трансформация, масштабирование или их комбинации. CLI - это визуальный эффект переворота, который означает, что два изображения переворачиваются назад и вперед, изменяя углы обзора.

В работе (DOI: 10.1364/АО.54.006162) представлено изучение лазерного изображения. Изменяемое лазерное изображение может выполнять функцию безопасности, обычно используемую в персонализированных документах. Чтобы понять и предсказать влияние различных параметров конструкции необходим целостный подход к оптическому моделированию. В данной работе выполняется двухэтапный процесс моделирования с использованием методов геометрической трассировки лучей. Первый этап, основанный на базовой оптической модели, позволяет выявить влияющие параметры и определить оптимальные решения. Второй этап, основанный на усовершенствованной модели, позволяет количественно оценить оптимальную производительность с точки зрения углов обзора и контраста между двумя изображениями. Результаты моделирования подтверждены экспериментами. Журнал Прил. Оптика, Том 54, Выпуск №20, Статус публикации: Опубликовано - 10 июля 2015 г. Оптическое общество Америки, 2015 г., язык оригинала английский, страницы: 6162-6171 (DOI:10.1364/АО.54.006162).

Отличие заявленного изобретения заключается в принципах моделирования изображения. Предложенный станок формирует изображение с флип-анимацией и/или стереоэффектом в плоскости карты до момента формирования профиля лентикулярной линзы, лентикулярная линза формуется скоординированным штампованием поверх записанного изображения. Такой способ не требует двухэтапного моделирования с использованием методов геометрической трассировки лучей, изображение записывается при помощи стандартных алгоритмов отклонения луча лазера сканаторной системой.

В патенте RU 2645613 С1, опубл. 26.02.2018 г. представлен Способ печати оптических линз на подложке, характеризующийся микроскопической печатью визуальных изображений, состоящих из размещенного на плоской подложке дифракционного оптического элемента, которые выполняют из элементарных круглых областей, под подложкой располагают изображение или текст, при этом подложку выполняют прозрачной и имеющей ровную поверхность, с помощью струйного УФ-принтера и прозрачных УФ-чернил (лака) печатают на подложке круглые линзы, причем как линзы, так и изображение под нее печатают на одном и том же принтере. Линзы печатают не менее чем в три слоя, где каждый следующий слой линз наносят после высыхания предыдущего, а количеством нанесенных слоев и изменением диаметра линзы формируют степень искривления линзы, а изменением выбора чернил при нанесении каждого слоя формируют заданный стереоэффект.

Однако, данный способ требует повышенного контроля к поверхностному натяжению печатного материала, а также обладает сложной последовательностью многослойного наложения УФ-чернил (лака), что приводит к потере производительности и/или стабильности результата.

Главным преимуществом предлагаемого изобретения перед существующими аналогами является простота реализации записи лазерного изображения и формирования лентикулярной линзы. Оба процесса происходят в одном производственном цикле, положительно влияя на динамику производительности и экономическую эффективность выпускаемой продукции.

Технической задачей предложенного изобретения является организация процесса выпуска карт с флип-анимацией и/или стереоэффектом поточным методом, исключая процесс предварительного формирования лентикулярной линзы в заготовке пластиковой карты и наклон пластиковой карты для записи многоканального лазерного изображения.

Технический результат предложенного изобретения заключается в получении положительного результата в решении технической задачи, подкрепленный экспериментально, а именно:

Технический результат технологии ФАСЭМ, метода поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы, заключается в возможности изготовления изображения с флип-анимацией и/или стереоэффектом за один технологический цикл, формируя лентикулярную линзу поверх записанного в лазерочувствительном слое изображения, исключая необходимость дополнительной операции по записи изображения сквозь линзовый слой с наклоном карты относительно оси объектива СПЛМ.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что предложено Устройство (Станок ФАСЭМ) для персонализации лазерочувствительных пластиковых карт с применением эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта методом поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы, включающий в себя систему/системы прецизионного лазерного маркирования, систему/системы прессования лентикулярной линзы, вспомогательные устройства, включающие в себя картоподающее устройство, транспортную систему, картоприемное устройство, любые другие исполнительные устройства в зоне действия транспортной системы, периферийные устройства, включающие в себя программно-аппаратный комплекс, пневматическую и/или гидравлическую системы, электрический шкаф и соединительные провода.

А также предложен Способ получения изображения с флип-анимацией и/или стереоэффектом методом поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы по технологии ФАСЭМ, заключающийся в том, что на поверхности специально подготовленной/собранной пластиковой карты, имеющей в составе лазерочувствительные слои, посредством устройства прецизионной лазерной маркировки записывается изображение, подготовленное по правилам создания графических файлов для получения флип-анимационных эффектов и/или стереоэффектов, с последующим перемещением карты в зону прессования, где нагретым до заданной температуры штампом, с заданным давлением и временем задержки в режиме прессования, в позиции точного совпадения периодов линиатур записанного изображения и прессовочного штампа, производится штампование лентикулярной линзы, которое завершает процесс формирования изображения с флип-анимационным эффектом и/или стереоэффектом на гладкой поверхности пластиковой карты.

Устройство станка

Представлена Флип-Анимационная СтереоЭффектная Машина - ФАСЭМ.

Фиг. 1: Устройство станка

1. Картоподающее устройство;

2. Пластиковая карта;

3. Транспортная система;

4. Система прецизионной лазерной маркировки (СПЛМ);

5. Система горячего прессования (СГП);

6. Электрически нагреваемая прессовочная головка (ЭНПГ);

7. Прессовочный штамп (ПШ);

8. Картоприемное устройство;

9. Механизм линейного перемещения;

10. Опора;

11. Монтажный корпус.

Фиг. 2: Схема записи изображения

12. Матрица чередующихся изображений;

13. Объектив СПЛМ;

14. Слой прозрачного неформованного пластика;

15. Слой лазерочувствительного пластика;

16. Слой белого пластика;

17. Луч лазера.

Фиг. 3: Схема чтения изображения

18. Наблюдатель;

19. Слой формованного пластика (лентикулярная линза);

20. Записанный лазерочувствительный слой;

16. Слой белого пластика.

Назначение станка

Конструкция станка условно разделена на основные модули, вспомогательные модули и периферийные устройства, которые работают как единая система под управлением программно-аппаратного комплекса (далее ПАК). К основным модулям системы относится система прецизионной лазерной маркировки (далее СПЛМ) и система горячего прессования (далее СГП). К вспомогательным модулям системы относятся: картоподающее устройство, транспортная система, картоприемное устройство, исполнительные устройства различного характера, расположенные в любом месте транспортной системы, например, модуль тиснения голографической фольги. К периферийным устройствам относится программно-аппаратный комплекс, пневматическая и/или гидравлическая система, электрический шкаф и соединительные провода. Все модули соединены в единую систему, управляемую специализированным программным обеспечением. Станок способен выполнять дифференцированные и интегральные задачи по отношению к количеству одновременно задействованных модулей.

Система прецизионной лазерной маркировки предназначена для нанесения текстовых и графических изображений на поверхность пластиковых карт методом лазерной маркировки. Сущность процесса лазерной маркировки состоит в изменении внешнего вида обрабатываемой поверхности. При воздействии сфокусированного лазерного излучения на материал происходит интенсивный нагрев, плавление и/или испарение части материала из зоны воздействия, сопровождающиеся образованием частей обрабатываемого материала карты с измененными физико-химическими свойствами. Описанный процесс приводит к появлению следа (отпечатка) в зоне воздействия лазерного луча. Перемещая сфокусированный луч лазера с помощью сканаторной системы, СПЛМ оставляет на поверхности материала карты графические изображения цифр, букв, знаков или рисунков.

Система горячего прессования предназначена для формования на поверхности пластиковых карт различных по сложности профилей усеченных геометрических фигур.

Сущность процесса прессования состоит в изменении формы поверхности термопластичных материалов посредством прессовочного штампа (далее ПШ), нагретого и давящего на материал посредством электрически нагреваемой прессовочной головки (далее ЭНПГ) с заданной задержкой по времени. ЭНПГ служит местом крепления прессовочного штампа.

Станок предназначен для персонализации лазерочувствительных пластиковых карт с применением технологии ФАСЭМ для получения эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта методом поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы. Суть метода заключается в процессе прессования лентикулярной линзы, следующим за процессом лазерной маркировки в одном технологическом цикле карты. Один технологический цикл карты состоит из подачи ее в транспортную систему; транспортирования в зону лазерной маркировки; лазерной маркировки; транспортирования в зону прессования лентикулярной линзы; прессования лентикулярной линзы; транспортирования в зону стапелирования; стапелирования в картоприемном устройстве.

Особенность технологии ФАСЭМ, метода поточного лазерного маркирования и прессования лентикулярной линзы, заключается в возможности изготовления изображения с флип-анимацией и/или стереоэффектом за один технологический цикл лазерочувствительной пластиковой карты, формированием лентикулярной линзы в одном технологическом цикле с лазерной маркировкой, исключая необходимость разделения производственного процесса на изготовление лентикулярной линзы и маркировку графики сквозь линзовый слой с наклоном карты относительно центральной оси объектива СПЛМ или изготовление лентикулярной линзы, совмещение и соединение линзы с предварительно подготовленным носителем изображения.

Принцип действия устройства

Исполнительные модули и периферийные устройства станка ФАСЭМ размещаются на монтажном корпусе 11 (Фиг. 1), установленном на опоры 10 (Фиг. 1) в настольном или напольном положении. В картоприемное устройство 1 (Фиг. 1) станка закладывается стопка пластиковых карт, изготовленных с использованием лазерочувствительных материалов. Транспортная система 3 (Фиг. 1) фиксирует положение карты 2 (Фиг. 1) на ленте транспортера и по команде ПАК сдвигает карту в позицию лазерной маркировки. Пластиковая карта изготавливается из термопластичных материалов с использованием специальных лазерочувствительных покрытий (слоев). В позиции лазерной маркировки, выставленной по оси Z при помощи механизма линейного перемещения 9 (Фиг. 1), система прецизионной лазерной маркировки 4 (Фиг. 1) по команде ПАК производит маркировку 6 (Фиг. 2) специальным способом подготовленной графической информации. Графическая информация записывается в файл в виде матрицы чередующихся изображений 12 (Фиг. 2) с периодом сепарации группы изображений Тсги (Фиг. 2) и шагом ячейки записи Тяз (Фиг. 2). Файл, управляя работой СПЛМ, через объектив 13 (Фиг. 2) создает в плоскости лазерочувствительного слоя карты 15 (Фиг. 2) изображение с теми же значениями периода и шага как в файле с графической информацией. Файл готовится после проведения предварительных расчетов Тсги и Тяз по общим правилам работы с графическим редактором.

Тсги = Тяз × n (мкм),

Тсги - период сепарации группы изображений;

n - количество ячеек записи в одной группе, определяется исходя из количества фрагментов объемно-панорамного снимка Nфoпc (в случае стереоэффекта) и толщины Ннп слоя прозрачного неформованного пластика 3 (Фиг. 2). Толщина слоя прозрачного неформованного пластика берется в интервале от 20 до 200 мкм. Значение n находится в интервале:

Для флип-анимации значение n принимается равным двум.

Тяз = Dмпл × k (мкм),

k - количество строк в одой ячейке записи, определяется исходя из требуемого контраста изображения и находится в интервале:

Dмпл - минимальный расчетный диаметр пучка лазера, вычисляется по формуле:

RESф - разрешение записи исходного файла, измеренное в dpi. Итоговая формула расчета Тсги имеет следующий вид:

Пример

Разрешение записи исходного файла RESф = 2 500 dpi.

Толщина слоя прозрачного неформованного пластика Ннп = 100 мкм.

Подготовлено девять объемно-панорамньгх фрагментов объекта съемки Nфoпc = 9.

Примем:

n = Nфопс = 9

Вычислим:

Таким способом вычисляется значение Тсги, которое указывает на период, с которым нужно изготовить прессовочный штамп ПШ 7 (Фиг. 1) лентикулярной линзы 13 (Фиг. 3). Луч лазера работает в плоскости лазерочувствительного слоя карты без учета поправок на искривление поверхности карты профилем лентикулярной линзы. Слой-основа 16 (Фиг. 2) служит в качество светоотражающего экрана.

После завершения маркировки по команде ПАК транспортер сдвигает карту в позицию прессования лентикулярной линзы. В позиции прессования лентикулярной линзы система горячего тиснения 5 (Фиг. 1) посредством ПАК передает сигнал на электрически нагреваемую прессовочную головку 6 (Фиг. 1) произвести нагрев до заданной температуры. ЭНПГ передает тепловую энергию на прессовочный штамп 7 (Фиг. 1) и по команде ПАК производит штампование лентикулярной линзы 19 (Фиг. 3) в позиции совмещения периодов лазерной маркировки Тсги и лентикулярной линзы Тлл (Фиг. 3) без смещения фаз. ПШ готовится по особой технологии с соблюдением правил изготовления прессовочных штампов лентикулярных линз. При расчете ПШ необходимо учитывать следующие параметры:

Тлл = Тсги (мкм),

Температура и давление штампования зависят от свойств термопластичного материала. Температура ПШ находится в диапазоне от 100 до 200 градусов Цельсия, давление в диапазоне от 5 до 50 Н/см². После завершения процесса прессования лентикулярной линзы по команде ПАК транспортер сдвигает карту в картоприемное устройство.

В результате получается законченное изделие с изображением, имеющим флип-анимационный эффект и/или стереоэффект. Наблюдатель 18 (Фиг. 3) изменяя угол обзора, видит через лентикулярную линзу 19 (Фиг. 3) поочередно сдвигающуюся по матрице чередующихся изображений 20 (Фиг. 3) картинку, которая на каждом дискретном значении угла обзора, состоит из массива одноименных ячеек записи. Слой-основа 16 (Фиг. 3) служит экраном для отражения видимых наблюдателю лучей света.

Изобретение относится к области оптического моделирования, а именно к способу получения пластиковых карт с применением эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта. Способ заключается в том, что на поверхности пластиковой карты, имеющей в составе лазерочувствительные слои и слой неформованного пластика, посредством системы лазерной маркировки записывают изображение для получения флип-анимационных эффектов и/или стереоэффектов, затем перемещают пластиковую карту в зону прессования, где посредством системы прессования производят штампование лентикулярной линзы нагретым штампом под давлением с задержкой в режиме прессования в позиции совпадения периодов линиатур записанного изображения и прессовочного штампа, в результате чего получают изображение с флип-анимационным эффектом и/или стереоэффектом на поверхности пластиковой карты. Технический результат заключается в возможности изготовления изображения с флип-анимацией и/или стереоэффектом за один технологический цикл, формируя лентикулярную линзу поверх записанного в лазерочувствительном слое изображения, исключая необходимость дополнительной операции по записи изображения сквозь линзовый слой с наклоном карты относительно оси объектива. 3 ил.

Способ получения пластиковых карт с применением эффекта флип-анимации и/или стереоэффекта, заключающийся в том, что на поверхности пластиковой карты, имеющей в составе лазерочувствительные слои и слой неформованного пластика, посредством системы лазерной маркировки записывают изображение для получения флип-анимационных эффектов и/или стереоэффектов, затем перемещают пластиковую карту в зону прессования, где посредством системы прессования производят штампование лентикулярной линзы нагретым штампом под давлением с задержкой в режиме прессования в позиции совпадения периодов линиатур записанного изображения и прессовочного штампа, в результате чего получают изображение с флип-анимационным эффектом и/или стереоэффектом на поверхности пластиковой карты.