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"Procédé de traitement d'une pierre précieuse"
La présente invention concerne un procédé de traitement d'une pierre précieuse, dans lequel on applique sur la pierre une résine de type"photoresist", on expose des parties de résine à de la lumière, les parties correspondant à l'inscription à obtenir, on développe les parties exposées et on grave ensuite l'inscription dans lesdites parties de la pierre par un bombardement cathodique.
Un tel procédé est connu du document US 4,425, 769 correspondant au brevet belge n 888. 714 qui divulgue un procédé pour porter une inscription sur une facette d'un diamant taille ou d'une pierre précieuse afin d'en permettre l'identification.
La valeur d'un diamant taille est très élevée, et c'est pour cette raison que depuis longtemps les hommes de métier ont désiré apporter des marques d'identification qui puissent rester gravées sur le diamant, pour que le certificat délivré par les bureaux spécialisés puisse être vérifié et accessoirement pour limiter le vol.
Il faut rappeler que le prix d'un diamant taille est estimé en tenant compte de 4 paramètres : 'ta grandeur (le poids en carat étant égal à un cinquième de gramme) ; 'ta couleur (du blanc extra au plus jaune, du rose au brun, sans parler des couleurs"fantaisies") ; . la taille (la forme ronde ou carrée, ovale, en forme de poire ou de marquise, princesse etc. De plus, la taille doit avoir des proportions très précises, pour que l'éclat du diamant soit maximum) ;
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la pureté : la pierre doit être parfaite, sans aucune inclusion. S'il y a des petites inclusions, soit blanches, soit noires, elle vaut beaucoup moins, par rapport a une pierre pure.
La pureté est estimée par un spécialiste qui observe le diamant avec un microscope, puis s'il a trouve une petite impureté, il la regarde avec une loupe agrandissant
10 fois. Si l'inclusion reste visible, la pierre est déclarée impure.
Sinon, elle est"loupe clean" (pure). Il y a une classification internationale agréée.
Si on a décidé de porter une inscription d'identification, sur la"table"ou sur une facette, le problème de la pureté se pose. Lorsqu'on écrit sur e"rondist"avec un laser, l'écriture laser brûle le diamant et donc l'écriture est noire et visible. Ce fait a été accepté par les laboratoires mondiaux car l'écriture ne se reflète pas dans la pierre.
Pour l'écriture sur la "table" (la plus grande facette sur le dessus de la pierre), ceci ne peut être admis. La moindre des traces noire, ou blanche est très visible, soit à partir du dessus de la pierre ou soit, lorsqu'on la retourne et qu'on la regarde depuis le "pavillon" vers la table.
C'est ainsi que de le brevet américain nO 4, 425,769 et le brevet belge n 888.714, décrit un procédé où l'on applique l'inscription sur la table en employant une technique de gravure par bombardement cathodique à l'aide d'un faisceau d'ions.
A cette époque, la technique était compliquée. En effet, il fallait écrire le texte a graver, puis le photographier en microfiche.
Ensuite, il fallait le projeter a l'aide d'un projecteur à lampe de cinéma pour obtenir le masque sur la pierre avant la gravure. Il fallait naturellement une nouvelle photo a chaque gravure.
Cette technique complique et ralentit considérablement le procédé de marquage du diamant. En outre, il était également onéreux.
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La présente invention a pour but de proposer une solution à ces inconvénients, en proposant un procédé de traitement d'une pierre précieuse moins compliqué a mettre en pratique. Dans ce procédé, on applique sur la pierre une résine de type"photoresist", on expose des parties de résine à de la lumière en appliquant un rayon laser sur les parties de résine, les parties correspondant à l'inscription à obtenir, on développe les parties exposées et on grave ensuite l'inscription dans lesdites parties de la pierre par un bombardement cathodique.
En utilisant un laser, on peut facilement, à l'aide d'un programme d'ordinateur approprié et agencé à guider la pierre par rapport au laser, écrire ou dessiner dans la pierre de façon à enlever à par développement des parties de résine correspondant à l'écriture que l'on désire graver dans la pierre par bombardement cathodique.
De préférence, on utilise un laser ayant une puissance inférieure à 20 milliwatts, afin d'empêcher que le laser brûle la pierre.
Une telle puissance permet toutefois de prélever les parties de résine.
Dans un mode de réalisation préférentielle du procédé selon l'invention, on fixe la pierre précieuse sur une plaque et on passe la pierre dans une centrifugeuse après avoir appliqué la résine sur la pierre. Ceci permet de bien répartir la résine sur la face de la pierre.
Dans un autre mode de réalisation préférentielle du procédé selon l'invention, on chauffe la plaque entre 60 et 90 degrés après la passage à la centrifugeuse, afin de durcir la couche de résine.
D'autres détails et avantages de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après d'un procédé de traitement d'une pierre précieuse selon l'invention, cette description étant donnée qu'à titre d'exemple et ne limitant pas l'invention.
Il est à noter que la présente demande constitue une amélioration du procédé décrit dans le brevet belge 888.714, dont le
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contenu doit être considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Pour graver un diamant sur la table, il faut faire un "Masque". Le masque consiste a déposer une fine couche d'une résine de type"photoresist"sur le diamant.
Pour ce faire, une plaque d'acier inoxydable est utilisée comme support pendant le traitement de la pierre. La plaque comporte un nombre prédéterminé de trous permettant le traitement simultané de plusieurs pierre. Chaque trou est agencé à y loger une pierre. Pour pouvoir maintenir les diamants sur le support en acier inox il faut employer une colle spéciale qui adhère rapidement au support et qui puisse supporter la vitesse de la centrifugeuse. En outre, il faut pouvoir facilement décoller les pierres après le traitement sans risquer de les abîmer, et il ne peut rester de résidus de colle sur les diamants. Après de nombreux essais, une colle cyanoacrylat, fabriquée par exemple par la société 3M, a été choisie. Cette colle remplit son rôle complètement.
Lorsque les pierres sont fixées, on dépose une goutte de résine"photoresist"sur chaque pierre. Pour répartir de façon uniforme la résine, la plaque ainsi que les diamants fixés dessus est placée dans une centrifugeuse. Cette centrifugeuse tourne entre 2.000 et 5.000 tours par minute. Suivant la vitesse donnée, la couche atteint de 0,8 a 5 microns d'épaisseur. Il est très important que cette couche soit d'épaisseur régulière sur toute la surface de la pierre. On chauffe ensuite la plaque à une température d'environ 60 à 90 degrés afin de durcir la couche de résine.
Pour éviter les accidents, la pierre ne devant pas se décoller pendant les 30 secondes passées dans la centrifugeuse, à vitesses élevées, il faut contrôler l'adhérence des pierres au support.
Ensuite on pose la plaque avec les pierres sur une table
XY. Cette table se trouve exposée sous le rayon d'un laser a travers des
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optiques spéciales de fortes réduction pour permettre une écriture ultra fine (de 2 a 7 microns d'épaisseur).
Conformément à l'invention, le laser est utilisé afin de remplacer la photo qui était nécessaire dans le procédé connu. Il s'agit de préférence d'un laser de faible puissance (de 5 a 20 milliwatts), produisant un rayon laser d'une longueur d'onde de 350 a 400 nanomètres. Un laser diode convient parfaitement. C'est un des tout derniers modèles a émettre dans la zone des 350 nanomètres. Cette longueur d'onde permet de graver la résine sans attaquer le diamant.
Un ordinateur, pourvu d'un programme approprié, commande la table XY. Un iris électronique interrompt et rétablit le rayon laser pendant que la pierre se déplace sous le rayon a l'aide de la table XY pilotée par l'ordinateur, afin de tracer le texte désiré. Ainsi le dessin désiré se trouve gravé dans la résine, c'est-à-dire que la résine recouvre partout le diamant, sauf les lettres ou dessins, où la résine est prélevée.
Les parties de résine prélevée correspondent donc au inscription à apporter à la pierre. Le texte se trouve entouré d'une épaisseur de résine, qui détermine les contours des signes. L'emplacement des signes laissant apparaître le diamant a nu.
Il est possible avec une résine différente, d'utiliser un laser avec une longueur d'onde différente, en particulier entre 800 et 850 nanomètres. La résine réagissant à 350 nanomètres est du type photoresist positive Shipley 1800. L'autre est une résine qui réagit dans le spectre du rouge a l'infrarouge. Le grand avantage de la résine a 350 nanomètres est de permettre d'employer un laser de faible puissance qui ne risque pas d'endommager le diamant lui-même.
On traite ensuite la pierre avec un produit de développement, par exemple du microposit 351 développeur de Shipley, pendant une minute, afin d'enlever toutes les parties de la résine exposées au rayon laser. Ces parties se délayent dans le produit, ne
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laissant que les parties qui protègent la pierre pendant la gravure par bombardement cathodique appelé"Etching".
La machine prévue pour la gravure comporte un dispositif agencé à produire le vide nécessaire a l'arrachage moléculaire de la pierre. On allume la machine et on lance le programme de mise sous vide. Pour ce faire, la machine possède deux pompes à vide, afin d'arriver à une pression de l'ordre de 10-6 Torr. La première pompe travaille pendant environ cinq minutes, puis la pompe turbo-moleculaire prend le relais. En quelques minutes le vide est atteint. Il faut à ce moment introduire du gaz d'argon, sans lequel l'opération ne peut avoir lieu. L'introduction du gaz fait baisser le vide, et c'est sous une pression de l'ordre de 10-2 Torr que le bombardement cathodique aura lieu. On règle les différents paramètres ("bias" : différence de potentiel de la cathode à l'anode). Une armoire de commande fait partie de l'installation.
L'arrachage des particules de diamant commence. Suivant le temps passé dans cette atmosphère, la gravure s'opère. Après 5 à 15 minutes, suivant la profondeur désirée, le traitement sera terminé.
Avec le procédé suivant l'invention, des creux dans le diamant de l'ordre de 500 angströms (0, 5 um) ont été obtenus.
Après la gravure, on arrête la machine et on introduit lentement de l'air dans la cuve. Le processus de gravure est terminé.
Après avoir sorti la plaque de la machine, on chauffe la plaque d'acier entre 80 et 100 OC afin que les pierres se décollent facilement. On trempe les pierres dans un solvant approprié, tel que du dimethylformamide, qui dissout rapidement les restes de colle.
D'habitude on écrit sur la"table"du diamant le logo de la firme qui établit le certificat et un numéro de série afin d'identification.
Mais il est possible de reproduire tout ce que l'on veut, même des initiales ou un portrait. Pour la reproduction des dessins, logos, ou autres portraits, un scanner est utilisé. Un programme est prévu pour le
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traitement de l'image, dans l'ordinateur. Une fois dans l'ordinateur, ce dessin peut être reproduit autant de fois qu'on le désire. Ce dessin sera reproduit sur le diamant de la manière décrite plus haut.