专利名称：生产具有不可辨别激光印记的着色与未着色材料的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及在材料上，特别是在塑料眼镜上，尤其是在塑料渐进多焦镜(PAL)上激光刻印不可辨别的标记。具体地说，本发明涉及即使在着色工艺中处理材料也可以将标记保持为不可辨别的方法。
背景技术：
激光被用于在诸如塑料的材料上刻印可辨别的和不可辨别的标记。例如，当前一般使用该技术来对眼镜进行刻印，特别是对渐进多焦镜进行刻印。渐进多焦镜(PAL)是一种眼镜镜片，该眼镜镜片包含了对于远视经中距到近视(通常在镜片的下部)的校正，该眼镜镜片具有平滑的过渡并且没有双焦分割线(demarcation line)。目前渐进多焦镜是由玻璃或塑料材料制成的。通常将玻璃镜片称为“无机镜片”，而将塑料镜片称为“有机镜片”。
渐进多焦镜(PAL)需要多个位置处的印记。该印记可包括用于对镜片进行后续磨边的基准标记、用于对镜片的“增加放大率”进行放大率鉴定的基准标记、用于标识语的基准标记、用于商标名称的基准标记、用于防伪的基准标记和出于其他技术原因和应用的基准标记。镜片印记通常包括小的标记，一般是高度1至2毫米、清晰、美观且不可辨别的字符和标识语。
生产塑料渐进多焦镜的一种方法是通过对其一个表面或两个表面进行加工而形成非球面形状或多个非球面形状。当只将一个表面成形为非球面时，另一表面可以是球面。该方法被称为“自由曲面”。
尽管这些标记位于镜片的有效区域内，但这些标记必须不得阻碍眼镜佩带者的视线，也不得被不经意的观察者看到。另一方面，这些标记必须例如对技术和营销人员可读、对寻找制造商的商标名称的顾客可读，或对成像视频机器可读。不可辨别标记可以在特定光线条件下(例如在明暗之间转换的背景下)观察到。这里将这种类型的印记称为不可辨别的印记，也称为“半可视”、“无形”、“隐藏标记”或类似名称。
激光刻印是一种用于在自由曲面塑料渐进多焦镜上进行不可辨别刻印的常规技术。出于这种目的(目前)最常使用的激光器是准分子激光器和固态UV激光器。但是，这些系统非常昂贵。
作为典型的现有技术激光器的CO2激光器相对便宜、可靠性非常高、需要的维护力度很小且维护次数很少。CO2激光器用于刻印不可辨别标记。例如，LaserOp Ltd(6 Halapid St.Petah Tikva，49170，Israel)制造出了LensMarkTMII(是基于CO2激光器的系统，用于刻印不可辨别标记)，其他公司也制造出了类似产品。这里提出LensMarkTMII作为示例，但也可以使用其他合适的用于刻印材料的基于CO2激光器的系统。
与基于准分子激光器和固态UV激光器的激光器系统相比，LensMarkTMII更可靠，并在价格上可以接受。LensMarkTMII满足了刻印不可辨别标记的许多要求。它在迄今所测试过的所有塑料(如聚碳酸酯、CR39、折射率1.6、折射率1.67、折射率1.7、Trivex及其他)以及所选的玻璃镜片上产生了可接受的不可辨别印记。在材料经着色之后或在未经着色的情况下使用LensMarkTMII对该材料进行刻印时，印记是可接受的不可辨别印记。
但是，在之前经CO2激光器刻印过的塑料镜片上进行着色时，标记在可见度上是不可接受的。例如，在典型的只有LensMarkTMII系统的刻印工艺中，人们发现高于12％吸收率的着色使得印记在可见度上不可接受。
对于本领域技术人员来说，该问题是公知的。该问题是许多镜片制造商避免使用CO2激光器在塑料镜片上刻印不可辨别标记的原因之一。
与准分子激光器或固态UV激光器进行的刻印工艺不同，CO2激光束对塑料材料的刻印工艺是热或加热类型的刻印工艺。
作为吸收激光束的结果而使材料受热所影响的区域是“热影响区域”(HAZ)。该区域可以包括材料的由于蒸发而去除的区域、材料的已熔化并再次固化的区域以及材料的由于受热而经历其他形态变化的区域。
蒸发通常会产生洞，这些洞的壁、底和周围被熔化并再次固化的材料覆盖。HAZ可以被描述为洞的形式，该洞的直径与激光束的光斑大小成比例，并由抬升的环围绕。但是，根据材料和激光束的参数，材料有可能在光束截面内的任何地方都未达到蒸发温度，因而没有产生洞。结果将是盘状的抬升材料。同理，当激光束连续扫描材料时，结果可能是具有抬升沿的槽或连续线的抬升材料。
HAZ处的材料可能变为多孔的，可能相对于未受影响区域内的材料具有较低的密度，并可能占据较大的体积。人们相信，HAZ中的材料的较低密度增加了此处物理上吸收的染料的密度，因而增加了染料的光吸收，结果增大了对比度和可见度。
因此，希望提供一种使用CO2激光器一般来讲在材料上，具体而言在塑料镜片上刻印在着色之后将保持不可辨别的标记的系统和方法。
发明内容
因此，本发明的目的是克服CO2激光器刻印的现有技术方法的局限，并提供一种使用CO2激光器或其他激光器一般来讲在材料上，具体而言在塑料镜片上刻印在着色之后将保持不可辨别的标记的改进系统和方法。在刻印之后未应用着色的情况下，本发明的系统和方法并不受阻。
本发明的优选实施例提供了一种在材料上产生激光印记的系统，所述系统包括激光刻印装置，其用于在所述材料的表面上刻印印记；以及处理装置，用于对所述表面的受到所述激光刻印装置影响的区域进行处理，以防止该区域相对于其他区域吸收过多染料，其中在涂覆(applying)染料后所述印记保持不可辨别。
根据本发明的优选方法中提供了一种在材料上产生激光印记的方法，所述方法包括以下步骤在所述材料的表面上刻印印记；以及对所述表面的在刻印过程中受到激光影响的区域进行处理，以防止该区域相对于其他区域吸收过多染料，其中在涂覆染料后所述印记保持不可辨别。
在优选实施例中，所述系统使用激光设备，激光设备通常例如使用CO2激光器来进行加热类型的刻印工艺。所述系统还包括对所述表面的受到激光刻印光束影响的区域进行处理以防止该区域相对于其他区域吸收过多染料从而使得在涂覆染料后所述印记保持不可辨别的设备。本发明提供了多种对受影响区域进行处理的另选方法。
根据下面的附图和描述，本发明的其他特征和优点将变得明了。
为了更好地理解本发明的有关实施例，对附图进行说明，在这些附图中，相同的标号在所有附图中表示相应元件或部分，附图中图1例示了用于生产带有不可辨别激光标记的着色和未着色材料的现有技术工艺；图2例示了用于生产带有不可辨别激光标记的着色和未着色材料的本发明的工艺；图3例示了通过以不可着色涂层只涂覆刻印表面而生产带有不可辨别激光标记的着色材料的另选方法的示例；而图4例示了通过以可着色涂层只涂覆刻印表面或两个表面而生产带有不可辨别激光标记的着色材料的又一另选方法的示例。
具体实施例方式
现参照图1，该图例示了现有技术的典型“自由曲面”工艺。由适当材料的坯料(blank)加工出镜片。最初，将表面加工成大致符合设计的曲率。将该阶段称为“加工”，并将执行该加工的机器称为“加工器”(11)。接着，将表面抛光至其最终需要的形状和光滑度。将该阶段称为“抛光”，并将执行该抛光的机器称为“抛光器”(12)。接着，用激光刻印器(13)来刻印镜片。也可以进行机械刻印，但在本公开中不讨论该技术。尽管以上阶段是由不同机器执行的，但由于使用了单个安装块，所以这些阶段是由一个系统执行的联合工艺(joint process)，该联合工艺伴随着镜片从一个机器到另一个机器，以保持初始位置和取向。随后可以在另外的阶段(14)中制造出经刻印的镜片，这些另外的阶段例如为着色、涂覆、磨边。
该过程可以表示为以下一般方式加工->抛光->激光刻印->后续步骤(着色、涂覆等)通常，在利用CO2激光器来应用该现有技术工艺时，在第四阶段的着色之后，第三阶段的印记变得在可见度上不可接受。
本发明提供了几种克服该问题的另选方法。这些方法使得即使在着色之后也可以将所刻印的标记保持为不可辨别。针对不同情况而推荐各种方法。
预抛光法参照图2，该图例示了本发明的方法的示例。激光器首先刻印材料(22)，然后抛光器对其进行抛光(23)。抛光器对刻印区域和热影响区域(HAZ)进行处理，使得在着色阶段(24)，可以防止它们接收染料的浓度显著高于其他区域。
通过改变工艺顺序，本发明的方法可以容易地应用于自由曲面工艺(PAL的现有技术图1)。在该方法中，加工器(21)加工出镜片，接着激光刻印器(22)对镜片进行刻印，然后由抛光器(23)对镜片进行抛光，这样新的过程可以表示为以下一般方式加工->激光刻印->抛光->后续步骤(着色、涂覆等)对于诸如自由曲面工艺的情况推荐该方法，并且该方法对于制造商是优选的，因为不存在附加的工艺阶段。该工艺在不应用着色时也是可接受的。
在难以应用抛光过程来精确形成所希望的表面的情况下，提出了下面的方法。
不可着色预涂覆法现参照图3，该图例示了本发明的方法的示例。不可着色涂层(34)是标准涂层，优选为透明的，其上不会粘附染料，从而基本上防止了镜片吸收染料。在标准着色过程(35)之前，执行额外的涂覆阶段。在该额外阶段中，例如通过以下操作仅在镜片的经过刻印的一侧覆盖了不可着色涂层(34)水平地设置镜片，使刻印表面向上，在刻印表面上涂覆不可着色涂层，并旋转镜片。
该不可着色涂层基本上防止了涂覆表面吸收染料。接着，在如标准着色工艺(35)中那样将镜片浸入染料中时，只有未经预涂覆的表面才会吸收染料。
该技术的缺点是其增加了工艺阶段，这给制造商添加了负担。该技术的优点是，它不受先前的工艺阶段(31、32、33)或它们的顺序、或产生印记的激光器类型、或印记的形式的影响。因此，在通过外部成形机来形成镜片或已从本地成形机的安装块上去除了镜片，而不能通过预抛光法在希望的表面处进行更精确的抛光时，推荐该方法。
但是，在没有可接受的技术仅对刻印表面涂覆不可着色涂层的情况下，或者在对镜片的两侧进行刻印时，不能应用该技术。在这些情况下提出了下面的方法。
可着色预涂覆法现参照图4，该图例示了本发明的方法的另一示例。可着色涂层(44)是标准涂层，优选为透明的，其上会粘附染料，但基本上防止了镜片吸收染料。在标准着色过程(45)之前，例如通过浸渍镜片，在镜片的刻印表面或者甚至两侧上覆盖可着色涂层(44)。
该可着色涂层(44)覆盖了热影响区域，并通常在材料为多孔材料时填充空间，一般防止了此处过多地吸收染料。接着，在如标准着色处理(45)中那样将镜片浸入染料中时，刻印区域接收到的染料量将不会超过其他区域很多。即使在刻印区域上方也可以形成接近于均匀的染料层。
该技术存在添加了工艺阶段(44)的上述缺点，这对制造商产生了负担。但是，该技术的优点是，它不受先前的工艺阶段(41、42、43)或它们的顺序，或产生印记的激光器类型，或印记的形式的影响。因此，在对镜片的两个表面进行刻印，而不可使用不可着色预涂覆法，以及通过外部成形机形成镜片或已从本地成形机的安装块上去除了镜片，而不能通过预抛光法在希望的表面处进行更精确的抛光时，推荐该方法。
对具体实施例的描述并不限于上述示例。例如，提到的CO2激光器只是示例，还可以应用其他激光器。
尽管参照特定实施例和方法描述了本发明，但是应该理解，该描述并非意味着限制，因为本领域技术人员可以提出更多的变型例，只要这些变型例落入所附权利要求的范围内，本发明就涵盖这些变型例。
权利要求
1.一种在材料上产生激光印记的系统，该系统包括激光刻印装置，其用于在所述材料的表面上刻印印记；以及处理装置，其用于对所述表面的受到所述激光刻印装置影响的区域进行处理，以防止该区域相对于其他区域吸收过多染料，其中在涂覆染料后所述印记保持不可辨别。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光刻印装置执行加热类型的刻印工艺。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置包括用于将所述表面抛光至期望光滑度的抛光器装置。
4.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括用于对经所述处理装置处理过的材料涂覆染料的着色装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理装置包括用于将所述表面抛光至期望光滑度的抛光器装置。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理装置对所述表面涂覆不可着色涂层，而不对所述材料的另一表面涂覆所述涂层，其中所述染料基本上不会粘附到所述不可着色涂层上，并且所述不可着色涂层基本上防止了所述染料经由材料的所述表面被吸收，而所述另一表面允许吸收所述染料。
7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理装置对所述表面涂覆可着色涂层，其中所述染料充分地粘附到所述可着色涂层上，并且所述可着色涂层基本上防止了所述染料经由材料的所述表面被吸收。
8.一种在材料上产生激光印记的方法，该方法包括以下步骤刻印步骤，通过施加激光在所述材料的表面上刻印印记；以及处理步骤，对所述表面的受到所述激光刻印装置影响的区域进行处理，以防止该区域相对于其他区域吸收过多染料，其中在涂覆染料后所述印记保持不可辨别。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述刻印步骤包括执行加热类型的刻印工艺。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述处理步骤包括将所述表面抛光至期望光滑度。
11.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括对经所述处理装置处理过的材料涂覆染料的着色步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述处理步骤包括将所述表面抛光至期望光滑度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述处理步骤包括对所述表面涂覆不可着色涂层，而不对所述材料的另一表面涂覆所述涂层，其中所述染料基本上不会粘附到所述不可着色涂层上，并且所述不可着色涂层基本上防止了所述染料经由材料的所述表面被吸收，而所述另一表面允许吸收所述染料。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述处理步骤包括对所述表面涂覆可着色涂层，其中所述染料充分地粘附到所述可着色涂层上，并且所述可着色涂层基本上防止了所述染料经由材料的所述表面被吸收。
全文摘要
本发明涉及生产具有不可辨别激光印记的着色与未着色材料的系统和方法。本发明公开了一般来讲在材料上，具体而言在塑料眼镜上刻印在着色之后将保持不可辨别的标记的系统和方法。该系统使用通常执行加热类型刻印工艺的激光器，例如使用CO
文档编号B23K26/00GK101084085SQ200580042344
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者平沙斯·阿格蒙, 丹·阿沙夫 申请人:雷泽若普有限公司