[发明专利]用于可靠地镭射标记物品的方法及设备

说明书

技术领域

本发明是有关于镭射标记金属物品。尤其，本发明是关于通过镭射处理系统以对不锈钢进行标记。更特别地，本发明是有关通过镭射处理系统以耐固且商业所需的方式对不锈钢进行标记。特定而言，本发明是有关于将红外线波长微微秒激光脉冲与不锈钢表面之间的互动予以特征化，通过识别出能够可靠地且可重复地产生具有所欲光学密度的耐固标记的镭射参数。

背景技术

产品标记通常需针对商业性、法规性、美容性或功能性目的以在该产品上进行一些类型的标记处理。对于这种标记处理的所欲属性包含外观一致性、耐固性以及应用上的简便性。外观是指足供可靠地且可重复地制成具有所选定形状、色彩和光学密度的标记的能力。耐固性为即使该经标记表面出现磨损亦能维持不变的质量。应用简便性是指标记制作在材料、时间及资源方面的成本，包含可程序设计能力。可程序设计能力是指可通过改变软件，不同于改变像是网版或屏蔽的硬件，俾依待予标记的新样式以程序设计该标记装置的能力。

坚硬并且拥有耐固表面完工处理的不锈钢在工业和商业货品方面具有许多应用项目。像这些许多由金属所制造的物品都需要永久、可见、满足商业需求的标记。不锈钢即为其一具备此等需求的示范性材料。像是不锈钢具有抗锈蚀性的金属即可按这种方式标记。通过由镭射处理系统所产生的激光脉冲来标记不锈钢确能按可程序化的方式以每个标记极低的成本来快速地制作耐固标记。

文献中既已提出可通过激光脉冲以在不锈钢的表面上产生色彩变化。一种既经陈述以解释金属表面的光学密度或色彩上的变化的机制即为建立镭射诱发周期性表面结构(LIPSS)。A.Y.Vorobyev及Chunlei Guo在Applied PhysicsLetters 92，(041914)2008第41914-1至141914-3页的“Colorizing metals withfemtosecond laser pulses”乙文描述可利用飞秒激光脉冲以在金属上产生的各种色彩。该文描述在金属上制作出黑或灰色标记，并且在金属上产生黄金色泽。文中亦述及一些其他色彩，然并未提出进一步说明。LIPSS为对于在金属表面上建立标记所提供的唯一解释。此外亦仅教示或建议以具有65飞秒的时间脉冲宽度的激光脉冲来产生这些结构。

两篇文章讨论到利用微微秒激光脉冲以在半导体材料及金属上产生表面变化。“SURFACE RIPPLES ON SILICON AND GALLIUM ARSENIDE UNDERPICOSECOND LASER ILLUMINATION”，作者为P.M.Fauchet和A.E.Siegman，Appl.Phys.Lett.40(9)，1982年5月1日，第824-826页；以及“GRADUAL SURFACE TRANSITIONS ON SEMICONDUCTORS INDUCEDBY MULTIPLE PICO-SECOND LASER PULSES”，作者为P.M.Fauchet，Physics Letters，Vol.93A，No.3，1983年1月3日，两者皆详细说明当令半导体及金属表面承受于红外线与可见波长微微秒激光脉冲时出现在其上的变化。该等文章虽描述波纹是如何地形成于这些材料的表面上，但并未对该材料的外观是如何因镭射互动的结果而改变加以讨论。

另一项有关于在不锈钢中可靠地且可重复地产生具有所欲色彩及光学密度的标记的问题是在于为通过随可获用的奈秒脉冲宽度固态镭射以产生非常暗黑标记所需要的能量确足以对该金属造成损伤，然此为非所乐见的结果。「暗黑」或「明亮」或色彩名称乃相对性词汇。一种色彩量化的标准方法可参照于CIE比色系统。此项系统可如2000年10月16-20日加拿大温哥华IS&TNIP16会议Ohno,Y.的“CIE Fundamentals for Color Measurements”乙文第540-545页所述。在这个测量系统中，为达到商业所冀求的黑色标记会需要在该CIE色度图上小于或等于L*=20，a*=+/-2以及b*=+/-2的参数。而这会导致具有非可见灰度或色彩的中性彩化黑色标记。

所欲者，然并未由业界所揭示者，即为一种能够在不锈钢上制作商业所冀求的黑色标记然无须昂贵飞秒镭射或烧蚀该金属表面的可靠且可重复方法。同时，所需要者为一种能够利用较低成本镭射以可靠地且可重复地在不锈钢上产生具有所欲光学密度的标记而不致对该表面造成非所乐见损伤或是在阳极化的前需先进行清洁处理的方法。

发明内容