Brevet FR2683929A1 — publié le 19930521

La présente invention a pour objet un appareil de lecture de codes à barres, de caractères alphanumériques et/ou de tous signes distinctifs susceptibles de caractériser un produit, ces marquages étant obtenus au moyen d'une encre photochromique. On sait que les encres photochromiques utilisent les propriétés de certaines substances dites phototropes qui présentent la caractéristique essentielle de prendre une coloration provisoire, donc réversible, par action de la lumière. Le phénomène de photochromie est dû en principe à un déplacement réversible d'électrons correspondant à plusieurs formes mésomères. Pour l'application pratique de la photochromie telle que nous l'entendons pour la présente invention, il faut outre la photocoloration, une extinction faible dans la lumière ambiante que celle-ci soit naturelle ou émanant d'un éclairage électrique, la possibilité d'une réaction photoinduite inverse, c'est-à-dire une bonne réversibilité et une séparation nette entre les bandes d'absorption des deux phases. Les corps phototropes sont relativement nombreux (voir P. Glal kidès, Chimie et Physique Photographiques, Tome 2, Chapitre XLVIII, Editions CEP 1987) et peuvent être utilisés soit à rétat solide cristallisé, soit en solution aqueuse, alcoolique, acétonique, benzénique ou chloroformique, cela dépend des cas particuliers. Il faut qu'une exposition de quelques manosecondes à quelques secondes à la lumière d'une lampe délivrant un spectre particulieravec une puissance de quelques millijoules à quelques centaines de millijoules par cm2 à une distance de quelques millimètres à quelques centimètres, suffise pour opérer un changement rapide de couleur.Quelquefois cette dernière se maintient plusieurs jours à Obscurité et plusieurs minutes voir plusieurs heures à la lumière ambiante du jour ou sous éclairage électrique, mais le plus souvent le retour à l'état primitif est rapide. Dans ce cas, la transformation peut servir de mémoire aux appareils de calcul ou d'information et à la fabrication de vitres et de lunettes photochromiques. (G.H. Brown, Techniques of Chemistry, Vol. III, Photochromism, 1972, Editions Wiley Interscience, London NY et G.H. Dorion et A.F. Wiebe Photochromism, 1970, The Focal Press, London).Bien que certains brevets relatifs aux substances phototropes remontent à 1941 (voir les documents relatifs aux brevets américains 2 233 429 et 2 305 693) ce n'est que plus récemment que l'application de la photochromie a été envisagée au plan industriel en particulier pour la reproduction par films de documents (brevets angIais 873 380, américain 3 072 481 et 3 105 761). La substance photochromique peut être soit absorbée par un substrat minéral neutre ou semiconducteur, soit incorporée à un liant et étalée sur du verre ou un support plastique comme le décrit le brevet anglais 1 410 203. Dans ces cas, on peut envisager des applications de couches photochromiques en tant que couches programmables du type O RAM (Optical - Random Access Memory). Depuis le début des années 80, on a assisté à l'explosion de l'identification de produits et objets par décodage opto-électronique des codes à barres. Ces codes à barres imprimés de manière permanente sur la plupart des produits usuels sont généralement attribués par Gencod et identifient complètement un objet: type, fabricant, etc.... Ils permettent une gestion industrielle et commerciale rapide des produits par décodage du Gencod à l'aide de lecteurs codes à barres de divers types reliés à des ordinateurs. En ce début des années 90 apparaît au niveau de certains utilisateurs de ces codes à barres le souhait de disposer de marquages masqués i.e. incolores, que l'on pourrait révéler temporairement, i.e. colorer, afin de permettre une gestion et/ou une traçabilité différenciée des produits.A noter que de tels marquages ne seraient pas limités au cas exclusif des codes à barres, il peuvent aussi concerner des sigles, des caractères alphanumériques et toutes sortes de codes susceptibles de caractériser le fabricant, le lieu de fabrication, la provenance d'un objet. De manière générale, ces marquages invisible au public serviraient de garantie à un produit contre les marchés parallèles, les copies, etc...Pour répondre au problème que nous venons d'évoquer, il existe deux solutions: soit on utilise une encre invisible chargée de pigments qui fluorescent lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement lumineux (cas des encres U.V. qui émettent dans le bleu lorsqu'on les éclaire avec une lumière ultra-violette), soit on utilise des encres photochromiques que l'on révèle temporairement et que l'on efface après identification de l'objet considéré. Les avantages de la seconde solution sur la première sont dus au fait que la coloration de l'encre photochromique a une certaine permanence temporelle et que sa lecture peut en être grandement facilitée. L'inventeur se plaçant dans cette hypothèse a donc conçu un appareil automatique de lecture et d'identification de ces marquages par encre photochromique. Cet appareil est succinctement décrit à la revendication 1. On constate d'après ce résumé que l'appareil se compose, suivant sa définition la plus générale, de trois parties: une partie dont la fonction principale est la coloration du marquage à l'encre photochromique, que l'on appellera aussi par la suite "révélation", une partie chargée de l'identification, du décodage etlou de la lecture automatique du marquage révélé et enfin, une troisième partie qui remet l'encre photochromique dans son état initial incolore, par la suite, cette partie sera appelée "effaçage". L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples illustrés par les figures annexées suivantes: la figure 1 est une perspective schématisée d'un système automatique de lecture, de décodage et/ou d'identification de marquages faits sur des substrats quelconques à l'aide d'une encre photochromique par divers moyens d'impression (typographie, projection d'encre, etc...) et représentant les principes de base de l'invention. la figure 2 représente en perspective schématisée une variante du système précédent, ici l'ensemble est conçu de telle sorte à être miniaturisé pour être portable. la figure 3a représente sous forme de diagramme le spectre d'émission de la lampe U.V. qui colore l'encre photochromique. la figure 3b est une photographie qui illustre le passage de l'encre photochromique de son état initial incolore à son état coloré (bleu dans cet exemple). la figure 4 représente sous forme de diagramme le spectre d'émission de la lampe équipée d'un filtre jaune générant la réversibilité de l'encre photochromique, i.e. remise de l'encre photochromique à son état initial incolore. la figure 5 montre de façon schématisé selon une caractéristique de l'invention le système d'éclairage à flash électronique muni d'un mécanisme électro-mécanique interposant, de façon alternative à la commande, sur le chemin optique entre la source de lumière et l'objet à identifier, les filtres optiques nécessaires à la coloration et à la réversibilité de encre photochromique. La figure 1 est une illustration du lecteur qui nous a servi de modèle pour conduire nos essais selon une caractéristique de l'invention. I1 se compose essentiellement d'un bloc servant de corps à l'appareil 6. Ce corps peut être usiné dans une matière métallique, plastique ou dans un matériau quelconque présentant une rigidité suffisante, dans lequel ont été pIacés les éléments opto-électroniques dynamiques permettant l'identification automatique d'une marque obtenue sur un support à l'aide d'une encre photochromique. Dans notre exemple, ce marquage a été fait sur des étiquettes papier 7 par la technique d'impression par jet d'encre et représente un code à barres. A l'entrée du lecteur, l'étiquette 7 est détectée par une photoceIlule 1 reliée à Ia commande électronique centrale 5 qui déclenche alors la lampe 2.Cette lampe est dans cet exemple un flash électronique de marque STARBLITZ délivrant à l'origine une lumière blanche dont la densité de puissance est de 200 milli-joules par cm2 et la durée du flash lumineux comprise entre quelques micros et quelques millisecondes. Conformément à la figure 5, le flash 1 est équipé d'un filtre optique Kodak 5 laissant passer un flux lumineux dans rultra-violet entre 300 et 400 nanomètres (voir figure 3a) qui colore en bleu l'encre photochromique de l'étiquette jusque là invisible. La partie du spectre optique située entre 700 à 900 nanomètres est inactive dans le processus de révélation de l'encre photochromique par construction, cet infra-rouge proche n'est pas arrêté par le filtre. L'étiquette dont le marquage a ainsi été révélé passe ensuite sous une caméra CC3, de marque Sony dans cet exemple, reliée à une unité électronique 8 de traitement d'image comprenant une carte Néotech NuBus et la CPU d'un ordinateur du type PC/AT chargée de l'identification et du décodage du code à barres imprimé. Après cette étape, l'étiquette se présente sous la lampe flash 4 elle aussi de marque STARBLITZ délivrant à l'origine une lumière blanche dont la densité de puissance et de 200 millijoules par cm2, la durée de l'impulsion étant de quelques micro à quelques millisecondes. Selon les mêmes dispositions que la figure 5 , le flash 1 est équipé ici d'un filtre optique Kodak 2 laissant passer un flux lumineux très intense dans le jaune, i.e. à partir de 500 nanomètres (voir figure 4), qui efface la couleur de l'encre photochromique. La figure 2 est une variante du système précédent selon une autre caractéristique de l'invention. L'appareil est ici miniaturisé de façon à être rendu portable et est spécialement dédié à l'identification des codes à barres. Dans cette variante, les flashes électroniques de coloration 1 et d'effaçage 2 de l'encre photochromique, équipés respectivement de filtres Kodak U.V. et jaune decoupant des spectres optiques conformes à ceux des figures 3a et 4 avec une densité de puissance de 200 millijoules par cm2 durant une impulsion de quelques micro à quelques millisecondes, sont positionnés de telle sorte à éclairer une même surface S. Les deux sources lumineuses sont commandées par une même électronique à thyristor 6. Le marquage est d'abord coloré en bleu par le flash électronique U.V. 1, la lecture du code à barres rendu visible par cette opération se fait au moyen d'un décodeur 3 du type scanner ou "douchette" qui en l'occasion ont été insérés dans le corps de l'appareil 4.Ce décodeur qui se compose d'un laser solide ou à gaz de quelques milliwatts, dont le faisceau lumineux balaie une aire large grâce à un système de miroirs oscillants à haute fréquence et dont l'intensité lumineuse réfléchie par le substrat est analysé par un photo-transistor de façon à mesurer les modulations engendrées par l'absorption de lumière entre zones vierges et zones marquées par l'encre photochromique bleue, dans le cas du système dit à scanner, ou d'une série de diodes lumineuses à spectre large et d'une barrette de CCD qui enregistre les "trous" de lumière consécutifs à la forte absorption dans les zones marquées par l'encre photochromique bleue par rapport aux zones vierges dans le cas du système dit à "douchette", est positionné de telle sorte qu'il analyse la surface S. Ce décodeur 3 est relié à un calculateur extérieur 5 qui déchiffre le code à barres.Après ce déchiffrage, au travers de l'électronique 6, le flash d'effaçage jaune 2 est activé et le marquage redevient invisible. La figure 5 illustre selon l'une des revendications, la source d'éclairage unique qui est une source de lumière primaire 1 délivrant un spectre large allant de l'ultra-violet (200 mm) jusqu'au proche infrarouge (1 000 mm), source pulsée dans le cas servant d'exemple, fournissant une densité d'énergie de 200 millijoules par cm2 sur une durée de 3 millisecondes, pilotée par une commande électronique à thyristore 2. Sur l'ouverture du réflecteur 3 de la lampe, on trouve un équipage mécanique 4 dans lequel sont fixés les filtres Kodak qui fournissent les bandes spectrales actives à la coloration 5 et à l'effacement 6 de cette coloration de l'encre photochromique et, dont les bandes sont données par les diagrammes des figures 3a et 4 respectivement. Cet équipage mécanique est actionné par un moteur électromécanique qui positionne selon la fonction désirée i.e. coloration ou effacement, les filtres optiques adéquats devant l'ouverture du réflecteur. REVENDICATIONS 1. Appareil de lecture-décodage et/ou d'identification de marquages obtenus sur des supports quelconques à l'aide d'encres photochromiques (marquages qui peuvent représenter des codes à barres, des caractères alpha-numériques et/ou tous signes distinctifs susceptibles de caractériser une marque, un produit, un composant, etc...) caractérisé en ce qu'il est constitué d'un système d'éclairage 2, intense continu ou pulsé délivrant une densité de puissance suffisante dans une gamme spectrale déterminée qui peut être éventuellement obtenue à partir d'une source de lumière couvrant un spectre optique large [de l'U.V. (200 nm) à l'LR. (1 000 nm)] équipée d'un filtre optique ne laissant passer qu'une bande spectrale active du spectre total et capable d'induire la coloration d'un marquage quelconque obtenu à partir de composés photochromiques afin de le rendre identifiable à un système opto-électronique 3, qui peut être constitué d'une caméra vidéo CCD avec toutes les électroniques de traitement d'images et de signaux et/ou d'un lecteur-décodeur de codes à barres d'un quelconque modèle, ie du type scanner, douchette, crayon etc... commercialisé par diverses firmes et que celui-ci soit utilisé selon sa forme standard ou sous une forme modifiée, qui assure seul ou avec l'aide d'un ordinateur externe 8 l'identification et/ou la reconnaissance automatique du marquage coloré par rapport à des modèles mémorisés et/ou à des codes pré-définis, et d'un autre système d'éclairage 4 intense continu ou pulsé délivrant une densité de puissance suffisante dans une gamme spectrale déterminée différente de celle fournie par le système d'éclairage 2 qui peut être éventuellement obtenue à partir d'une source de lumière couvrant un spectre optique large (de l'U.V. (200 nm) à l'I.R. (1000 nm)) équipés d'un filtre optique ne laissant passer qu'une bande spectrale active du spectre total et capable d'effacer la coloration du marquage photochromique provoqué par le système d'éclairage 2 de telle sorte que ledit marquage se retrouve dans son état initiai. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on y incorpore un système opto-électronique 1 capable de déterminer la présence sous l'appareil de tout objet devant être identifIé par ledit appareil décrit à la revendication 1 et chargé d'activer toutes les fonctions nécessaires à la lecture, du décodage et/ou à l'identification automatique du marquage photochromique décrites à la revendication 1. 3. Appareil selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qutil ne possède qu'une unique source primaire de lumière délivrant un spectre lumineux large, allant de l'ultra-violet (200 nanomètres) au proche infra-rouge (1 000 nanomètres), et un flux lumineux continu ou pulsé intense et en ce que sur le chemin optique allant de cette source au marquage à identifier un système mécanique ou électro-mécanique interpose de manière séquentielle un filtre optique sélectionnant dans le spectre primaire d'émission de la source lumineuse la bande spectrale nécessaire à la coloration du marquage photochromique, et après lecturedécodage et/ou identification automatique dudit marquage, un autre filtre optique sélectionnant dans le spectre primaire d'émission de la source lumineuse une bande spectrale autre que celle nécessaire à la coloration et engendrant l'effacement de ladite coloration. 4 Appareil selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que devant le système optoélectronique 3, qui peut comporter des éléments sensibles CCD, des photo-transistors, etc..., on interpose un obturateur, électro-mécanique, etc... qui protège lesdits éléments sensibles de l'éclairage intense réfléchi par le support sur lequel est fait le marquage photochromique durant les phases de coloration et d'effacement dudit marquage photochromique qui ont été décrites dans la revendication 1. 5 Appareil selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que l'ensemble des systèmes d'éclairage provoquant la coloration du marquage photochromique (éclairage 2) ou l'effacement de cette coloration (éclairage 4) soient équipés de systèmes optiques plus ou moins complexes (à lentilles, à dioptres, etc...) susceptibles de focaliser les flux lumineux produit par lesdits éclairages à des distances et sur des aires prédéterminées. 6 Appareil selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que l'on supprime le système d'éclairage 4 chargé de l'effacement de la coloration de la marque photochromique. Dans ce cas, selon une propriété des composés phototropes, après un temps plus ou moins long dépendant des propriétés physico-chimiques desdits composés phototropes et des conditions extérieures, en particulier densité de l'éclairage environnant, qualité du milieu (air sec ou humide), etc..., la coloration induite par le système d'éclairage 2 s'estompe naturellement au cours du temps jusqu'à ce que le marquage photochromique retrouve son état natureL 7 Appareil selon les revendications 1,2,3,4,5 et 6 caractérisé en ce que l'on ajoute un éclairage supplémentaire émettant une lumière absorbée par l'encre photochromique.