用于可靠地鐳射標記物品的方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)是一種用于在經(jīng)過陽極氧化的鋁質(zhì)樣品190上建立可選擇顏色及光學(xué)密度的標記194的方法及裝置。此方法包含提供鐳射標記系統(tǒng)148，其具有鐳射150、鐳射光學(xué)模塊(laser?optics)154以及有效連接至該鐳射150以控制激光脈沖參數(shù)的控制器160。該鐳射標記系統(tǒng)148是用以產(chǎn)生激光脈沖152，所述激光脈沖具有關(guān)聯(lián)至預(yù)定顏色及光學(xué)密度的激光脈沖參數(shù)，當(dāng)進行標記時，在一流體168存在下被導(dǎo)控至該經(jīng)過陽極氧化的鋁質(zhì)樣品158的表面。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】本專利技術(shù)為于2010年2月11日提申的申請案第12/704,293號的部分的接續(xù)案。
本專利技術(shù)是有關(guān)于以鐳射處理系統(tǒng)對經(jīng)過陽極氧化處理(anodized)之物品之鐳射標記(laser?marking)。特別是關(guān)于利用鐳射處理系統(tǒng)以一種具持久性且符合商業(yè)需求的方式標記經(jīng)過陽極氧化處理的物品。具體言之，其是有關(guān)于使紫外線、可見光及紅外線波長激光脈沖與經(jīng)過陽極氧化處理的物品之間的交互作用具備獨特特征，以可靠地并可重復(fù)地在一流體存在下建立具有預(yù)定顏色及光學(xué)密度(optical?density)之持久性標記。
技術(shù)介紹
市面上的產(chǎn)品基于商業(yè)、管控、裝飾或功能上的目的，常需要在其上有某種形式的標記。所需的標記特性包含一致性的外觀、持久性、以及施加的容易性。外觀是指可靠地并可重復(fù)地以一選定之形狀、顏色及光學(xué)密度呈現(xiàn)一標記的能力。持久性是盡管經(jīng)過標記的表面有所磨耗，仍能維持不變之質(zhì)量。施加的容易性是指制做具有可編程性(programmability)的標記的材料、時間及資源上的成本。可編程性是指通過改變軟件以一新的待標記圖案編程標記裝置，而非改變諸如篩版或屏蔽等硬件。經(jīng)過陽極氧化處理之金屬物品，其質(zhì)輕、堅固、易于形塑且擁有耐久的表面拋光，故在工業(yè)及商業(yè)貨品上均有許多應(yīng)用。陽極氧化意味多種電解鈍化處理中的任何一種，其中天然氧化層被增生于諸如鋁、鈦(titanium)、鋅、鎂、鈮(niobium)或鉭(tantalum)的金屬之上，以增進對于腐蝕或磨損的抵抗力以及獲得裝飾之目的。此等表面迭層事實上可以被著上或染上任何顏色，而在金屬上制造出一個永久性的、不褪色的、耐久性表面。許多此等金屬可以利用本專利技術(shù)之特色被有效益性地進行標記。此外，諸如抗腐蝕之不銹鋼等金屬均可以使用此方式加上標記。諸如此等的許多金屬制成品均需要永久性的、清楚可見的、符合商業(yè)需求的標記。經(jīng)過陽極氧化的鋁是具有此需求之典型材料。以鐳射處理系統(tǒng)產(chǎn)生的激光脈沖標記經(jīng)過陽極氧化處理的鋁可以在極低的標記成本下以可編程之方式快速地制做出耐久性的標記。以激光脈沖使經(jīng)過陽極氧化處理的鋁的表面上產(chǎn)生顏色變化已行之多年。在P.Maja、M.Autric、P.Delaporte、P.Alloncle等人的一篇標題為\Dry?laser?cleaning?of?anodized?aluminum(經(jīng)過陽極氧化的鋁的干式鐳射清潔)\的論文中(COLA'99?5th?International?Conference?on?Laser?Ablation(鐳射燒蝕國際會議)，1999年7月19-23日，，德國，發(fā)行于Appl.Phys.A?69[Suppl.]，S343-S346(1999)，pp?S43-S346)，其描述自鋁的表面移除陽極氧化區(qū)，但應(yīng)注意，其顏色變化是發(fā)生于鐳射能量低于自表面移除陽極氧化區(qū)所需鐳射能量之處。被提出以解釋金屬表面之光學(xué)密度或顏色變化的機制之一是鐳射誘發(fā)周期表面微結(jié)構(gòu)(laser-induced?periodic?surface?structures；LIPSS)之產(chǎn)生。A.Y.Vorobyev和Chunlei?Guo之論文\Colorizing?metals?with?femtosecond?laser?pulses(利用飛秒激光脈沖對金屬著色)\(Applied?Physics?Letters(應(yīng)用物理快報)92,(041914)2008,第41914-1頁到第141914-3頁)描述可以利用飛秒激光脈沖(femtosecond?laser?pulse)在鋁或類鋁金屬上制造出的各種不同顏色。此論文描述在金屬上制造出黑色或灰色標記并在金屬上建立一金黃的顏色。其亦提到一些其他顏色，但不多加贅述。LIPSS是其對于在金屬表面產(chǎn)生標記所提供的唯一說明。此外，其僅教示或提議具有65飛秒時序脈沖寬度之激光脈沖以建立所述結(jié)構(gòu)。并且，其并未提及在鐳射處理之前，鋁質(zhì)樣品是否經(jīng)過陽極氧化處理或者表面是否曾經(jīng)過清潔。該論文亦未討論對于氧化層的可能損傷。當(dāng)論及激光脈沖持續(xù)時間(duration)之時，量測脈沖持續(xù)時間的方法應(yīng)該加以定義。時序脈沖形狀可以從簡單的高斯脈沖(Gaussian?pulse)到更復(fù)雜的與個別作業(yè)有關(guān)之形狀。對于特定型態(tài)處理之有利的示范性非高斯激光脈沖描述于編號7,126,746的美國專利GENERATING?SETS?OF?TAILORED?LASER?PULSES(產(chǎn)生經(jīng)過裁制的激光脈沖群組)之中，專利技術(shù)人Sun等，該專利授讓于本專利技術(shù)之受讓人，此處以參照的形式納入本文。該專利揭示產(chǎn)生具有時間波形(temporal?profile)異于二極管激發(fā)固態(tài)(diode?pumped?solid?state；DPSS)鐳射所制造出的典型高斯時間波形之激光脈沖的方法及裝置。這些非高斯型態(tài)之脈沖被稱為\經(jīng)過裁制的\脈沖，因為其時間波形(temporal?profile)是通過結(jié)合一個以上的脈沖以產(chǎn)生單一脈沖及/或光電式地調(diào)變脈沖而改造自典型的高斯波形。此產(chǎn)生一脈沖，其脈沖能量隨時間改變，通常包含一或多個功率峰值，其中瞬間功率在脈沖持續(xù)時間的一小部分增加至一大于脈沖平均功率之?dāng)?shù)值。此種經(jīng)過裁制的脈沖在高速率處理材料中可以有所效用，其不會在材料周遭造成碎片或者過熱的問題。問題在于利用基本上應(yīng)用于高斯脈沖的標準方法量測諸如所述復(fù)雜脈沖的持續(xù)時間可能產(chǎn)生異常的結(jié)果。高斯脈沖持續(xù)時間之量測通常是使用持續(xù)時間的半峰全幅值(full?width?at?half?maximum；FWHM)量測。相對于此，利用積分平方法，如描述于編號6,058,739的美國專利LONG?LIFE?FUSED?SILICA?ULTRAVIOLET?OPTICAL?ELEMENTS(長壽命熔融石英紫外線光學(xué)組件)之中者，專利技術(shù)人Morton等，允許復(fù)雜的時序形狀被量測并以一較具意義之方式進行比較。在此專利之中，其利用以下公式量測脈沖持續(xù)時間t=(∫T(t)dt)2∫T2(t)dt]]>其中T(t)是一代表激光脈沖時序形狀之函數(shù)。關(guān)于可靠地并可重復(fù)地在經(jīng)過陽極氧化的鋁上產(chǎn)生出具有預(yù)定顏色及光學(xué)密度的標記的另一問題在于，以極易取得的納秒脈沖寬度固態(tài)鐳射制造極深色標記所需的能量足以對陽極氧化區(qū)造成損傷，此是一無法接受的結(jié)果。\黑暗度\或\明亮度\或顏色名稱均是相對性的用詞。以數(shù)量表示顏色的一個標準方法是參考色度量測(colorimetry)之CIE系統(tǒng)。此系統(tǒng)描述于Ohno,Y本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種用于在經(jīng)過陽極氧化處理的物品上建立具有預(yù)定性質(zhì)的標記的方
法，包含：
提供具有可編程激光脈沖參數(shù)的鐳射標記系統(tǒng)以及在該經(jīng)過陽極氧化處
理的物品上提供一流體；
決定在該流體存在下與建立具有該預(yù)定性質(zhì)的該標記相關(guān)聯(lián)的特定激光
脈沖參數(shù)；以及
導(dǎo)控該鐳射標記系統(tǒng)以在該流體位于該經(jīng)過陽極氧化處理的物品上時利
用該決定的特定激光脈沖參數(shù)標記該經(jīng)過陽極氧化處理的物品，從而建立具有
該預(yù)定性質(zhì)的該標記。
2.如申請專利范圍第1項的方法，其中該經(jīng)過陽極氧化處理的物品是經(jīng)
過陽極氧化處理的鋁。
3.如申請專利范圍第1項的方法，其中該預(yù)定性質(zhì)包含尺寸、形狀、位
置、顏色以及光學(xué)密度。
4.如申請專利范圍第1項的方法，其中該激光脈沖參數(shù)包含脈沖寬度、
波長、脈沖數(shù)目、脈沖時序形狀、脈沖能量密度、光斑尺寸、光斑形狀以及焦
斑。
5.如申請專利范圍第1項的方法，其中該流體是水。
6.如申請專利范圍第1項的方法，其中是以一流動的形式提供該流體。
7.如申請專利范圍第6項的方法，其中該流體流動被相對于該物品移動
以維持該流體與該激光脈沖間的一關(guān)系。
8.如申請專利范圍第1項的方法，其中該標記是通過對該經(jīng)過陽極氧化
處理的物品染色及選擇性地脫色而產(chǎn)生。
9.如申請專利范圍第4項的方法，其中該脈沖寬度的范圍是從大約1皮
秒到大約1000納秒。
10.如申請專利范圍第4項的方法，其中該波長的范圍是從大約10.6微米
到大約355納米。
11.如申請專利范圍第4項的方法，其中該脈沖數(shù)目的范圍是從1到大約

\t10000個脈沖。
12.如申請專利范圍第4項的方法，其中該脈沖時序形狀是高斯型。
13.如申請專利范圍第4項的方法，其中該脈沖時序形狀是裁制型。
14.如申請專利范圍第4項的方法，其中該脈沖能量密度的范圍是從1.0x
10-6焦耳/平方厘米Joules/cm2到10.0焦耳/平方厘米。
15.如申請專利范圍第4項的方法，其中該光斑尺寸的范圍是從大約10
微米到大約1000微米。
16.如申請專利范圍第4項的方法，其中該光斑形狀是高斯或形塑形狀的
其中之一。
17.如申請專利范圍第4項的方法，其中該焦斑是聚焦于該經(jīng)過陽極氧化
處理的物品的表面處、表面上方或表面下方其中之一。
18.如申請專利范圍第3項的方法，其中該預(yù)定光學(xué)密度是等于或小于大
約L*=40、a*=5和b*=10。
19.如申請專利范圍第3項的方法，其中該預(yù)定顏色是白色、黑色、透明、
灰色、棕褐色tan或金黃色gold的其中之一。
20.一種用以在經(jīng)過陽極氧化處理的物品上產(chǎn)生具有預(yù)定性質(zhì)的標記的
鐳射標記的裝置，包含：
鐳射，其用以產(chǎn)生激光脈沖；
鐳射光學(xué)模塊，其用以修改及導(dǎo)控該激光脈沖；
平臺，其用以承載并定位該經(jīng)過陽極氧化處理的物品；
流體，其用以自該經(jīng)過陽極氧化處理的物品吸收熱；以及
控制器，其用以存取...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張海濱，格蘭·西門森，派崔克·李奧納德，
申請(專利權(quán))人：伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司，
類型：
國別省市：