用于激光标记基底的系统和方法技术方案

一种激光标记系统包括至少一个控制器，用于在激光源和扫描头之间控制光学设备的阵列。所述阵列将激光射束的所接收的空间剖面的部分的所选图案应用到基底，用于在预定的时间间隔内以相对于基底中热扩散速率的功率沉积速率来实现激光射束的与第一强度不同的第二强度，以利用所述部分的所选图案对基底位置进行热学加热。所述第二强度实现基底材料的碳化，以产生标记而无烧蚀。

Systems and methods for laser marking of substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光标记基底的系统和方法
技术介绍
本文中的实施例一般地涉及激光标记系统和方法，并且更具体地涉及这样的用于对纸张基底进行标记的系统和方法。基于纸张的产品的标记和包装典型地通过如下来被完成：对材料层进行烧蚀，所述材料即墨，用于暴露在下面的不同颜色的层，从而提供对比度。该过程不需要操作者的灵巧。仅仅需要确保有足够的激光能量用于移除顶层并且没有太多能量以免于烧穿后续层。因而，操作者确定对于烧蚀所需要的阈值功率或能量，并且确保激光打印机在该阈值以上运作。然而，存在如下基底材料：所述基底材料没有可区分的子层，所述子层允许烧蚀单独的层中之一。在这些情况中，标记通过颜色改变来被完成，所述颜色改变通过激光能量所激励的化学反应引发。白色的打印机纸张正是这样的基底。使用标准C02激光标记系统来标记白色复印机纸张将产生经烧蚀的标记，所述经烧蚀的标记在颜色上是浅棕的并且具有拙劣的对比度。这样的标记对于用户而言一般是不可接受的。在大多数情况中，增大激光功率/能量使得标记更浅并且减小对比度，正与所期望的效果相反。因为烧蚀移除表面材料，所以标记的仅有的可见指示来自从该处被烧的部分蒸发的纸张纤维的端部，以及变黄的木质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对基底进行激光标记的方法，包括：相对于激光标记系统的扫描头来定位基底，所述激光标记系统具有激光源，所述激光源生成具有预定功率和预定持续时间的激光射束；产生具有第一强度的激光射束；以及通过至少一个控制器来在激光源和扫描头之间控制光学设备的阵列，用于将激光射束的所接收的空间剖面的部分的所选图案应用到基底，用于在预定的时间间隔内以相对于基底中热扩散速率的功率沉积速率来实现激光射束的与第一强度不同的第二强度，以利用所述部分的所选图案对基底位置进行热学加热，其中第二强度实现基底材料的碳化，而没有产生标记的烧蚀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 US 62/4291641.一种用于对基底进行激光标记的方法，包括：相对于激光标记系统的扫描头来定位基底，所述激光标记系统具有激光源，所述激光源生成具有预定功率和预定持续时间的激光射束；产生具有第一强度的激光射束；以及通过至少一个控制器来在激光源和扫描头之间控制光学设备的阵列，用于将激光射束的所接收的空间剖面的部分的所选图案应用到基底，用于在预定的时间间隔内以相对于基底中热扩散速率的功率沉积速率来实现激光射束的与第一强度不同的第二强度，以利用所述部分的所选图案对基底位置进行热学加热，其中第二强度实现基底材料的碳化，而没有产生标记的烧蚀。2.根据权利要求1所述的方法，此外包括：扩展具有第一空间剖面的激光射束以产生所接收的空间剖面，其具有来自激光射束的相对于第一强度的经扩展的空间强度剖面；将经扩展的空间强度剖面指引到具有光学设备阵列的射束调制器；利用光学设备的阵列来使激光射束的经扩展的空间强度剖面像素化，用于产生分立的激光小射束；以及利用具有经像素化的空间强度剖面的分立的激光小射束中的所选小射束、以功率沉积速率来将功率沉积在基底上，所选小射束形成激光射束的所接收的空间剖面的部分的所选图案。3.根据权利要求2所述的方法，其中利用具有经像素化的空间强度剖面的所选小射束来沉积功率包括在小射束图案中选择小射束，其提供热学分离来补偿在向基底的功率应用的位置处的热扩散。4.根据权利要求2所述的方法，此外包括：通过扫描头来在跨多行的标记场中对扫描图案中的具有经像素化的空间强度剖面的部分的所选图案进行扫描，其中扫描头的镜件被控制以暴露标记场内的基底，用于通过材料的碳化来在标记场内生成标记；并且其中具有经像素化的空间强度剖面的部分的所选图案按扫描图案中的行而变化，以对准一行的所选小射束与扫描图案的后续扫描行的所选小射束，其中通过被应用到基底上应用位置的经对准的所选小射束的序列来实现材料的碳化。5.根据权利要求2所述的方法，其中光学设备的阵列包括反射型设备和折射型设备之一；并且此外包括：通过光学设备的阵列来将未被选择的激光小射束指引到射束吸收器；以及通过吸收器来吸收被指引到那里的未被选择的激光小射束。6.根据权利要求1所述的方法，其中用于产生受控功率沉积的所接收的空间剖面的部分的所选图案基于基底材料的碳化组分、基底移动速率、激光射束的第一强度、基底的热导率以及标记内容，其中基底中的热扩散基于基底的热导率。7.根据权利要求6所述的方法，其中功率沉积速率基于激光射束脉冲特性，所述激光射束脉冲特性包括与激光射束脉冲形状相关联的峰值强度、脉冲宽度、下落时间和上升时间。8.根据权利要求6所述的方法，其中控制光学设备的阵列包括：在激光射束源与扫描头之间提供具有光学设备阵列的射束调制器设备；以及控制射束调制器设备，以控制光学设备的阵列中的一个或多个光学设备的选择，用于生成所接收的空间剖面的部分的所选图案，以实现没有烧蚀的碳化。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述射束调制器设备包括以下各项之一：微光学电子机械调制器、光电调制器、声光调制器、空间光调制器、液晶调制器、硅上液晶调制器、微机电调制器、相变材料调制器、微机电调制器、以及超材料空间光调制器。10.根据权利要求1所述的方法，其中光学设备的阵列相关联于射束调制器设备，所述射束调制器设备包括以下各项之一：微光学电子机械调制器、光电调制器、声光调制器、空间光调制器、液晶调制器、硅上液晶调制器、微机电调制器、相变材料调制器、微机电调制器、以及超材料空间光调制器。11.根据权利要求1所述的方法，此外包括：通过传感器来感测在基底上所生成的标记的状况；通过与传感器和激光源进行信号通信的至少一个控制器来控...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ屈肯达尔，DJ赖安，
申请(专利权)人：录象射流技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US