CH717123A2 - Procédé de marquage métallique d'un composant horloger. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de marquage d'un composant horloger au moyen d'un faisceau laser incident (6), de type nanoseconde ou femtoseconde, agencé pour traverser au moins une portion (2) du composant horloger présentant des première et deuxième faces (18, 20) opposées et réalisée en un matériau transparent, le procédé comportant les étapes consistant à: agencer la portion (2) pour que le faisceau laser incident (6) présente un angle d'incidence sur la première face (18) sensiblement compris entre 0 et 60 degrés, et de telle manière que la portion (2) et le faisceau laser incident (6) puissent être déplacés l'un relativement à l'autre, positionner un substrat métallique (22) à proximité de la deuxième face (20), et contrôler le faisceau laser incident (6) pour qu'il présente un plan focal situé à la surface du substrat métallique (22), pour donner lieu à un transfert de matière depuis ce dernier vers la portion (2).

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un procédé de marquage d'un composant horloger au moyen d'une première source laser agencée, en relation avec un dispositif optique, pour définir un faisceau laser incident destiné à réaliser un marquage sur le composant horloger.

Etat de la technique

[0002] Des nombreux procédés de traitement de composants horlogers par faisceau laser sont déjà connus de l'état de la technique.

[0003] Ainsi, par exemple, la demande de brevet EP 2825347A1décrit un tel procédé permettant d'usiner un composant horloger, plus particulièrement de le graver au moyen d'un faisceau laser dont les propriétés permettent simultanément de changer la coloration du composant sur le trajet du faisceau laser.

[0004] Même si le procédé décrit dans cette demande de brevet de l'état de la technique est également applicable à des matériaux comme le saphir, les procédés de ce type sont principalement destinés à traiter des composants horlogers métalliques.

[0005] De manière générale, la plupart des applications relatives au traitement de composants horlogers par faisceau laser visent essentiellement à couper ou graver la matière constituant tout ou partie du composant horloger.

Divulgation de l'invention

[0006] Un but principal de la présente invention est de proposer un procédé alternatif aux procédés de traitement de composants horlogers par faisceau laser connus de l'art antérieur, le procédé selon l'invention permettant la réalisation d'un marquage original par faisceau laser sur un composant horloger, et donc la personnalisation de ce dernier avec une qualité perçue élevée.

[0007] A cet effet, la présente invention concerne plus particulièrement un procédé de marquage d'un composant horloger du type mentionné plus haut, caractérisé par le fait que le premier faisceau laser incident est agencé pour traverser au moins une portion du composant horloger, cette portion présentant des première et deuxième faces opposées et étant réalisée en un matériau au moins partiellement transparent pour le faisceau laser incident, le procédé comportant les étapes consistant à: agencer la première face de la portion du composant horloger relativement au faisceau laser incident de telle manière que le faisceau laser incident présente un angle d'incidence sur la première face sensiblement compris entre 0et 60degrés, et de telle manière que la portion du composant horloger et le faisceau laser incident puissent être déplacés l'un relativement à l'autre, positionner un substrat métallique à proximité de la deuxième face de la portion du composant horloger, contrôler la première source laser de telle manière qu'elle définisse un faisceau laser incident composé d'impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de grandeur de la nanoseconde ou de la femtoseconde, et présentant un plan focal situé sensiblement à la surface du substrat métallique, de manière à donner lieu à un transfert de matière depuis le substrat métallique vers la deuxième face de la portion du composant horloger, et déplacer le faisceau laser incident et la portion du composant horloger l'un relativement à l'autre pour réaliser un marquage métallique sur la deuxième face de la portion du composant horloger.

[0008] La portion à traiter peut être directement un composant horloger en tant que tel ou seulement une portion d'un composant horloger, soit réalisée d'une pièce avec le reste du composant, soit rapportée sur le reste du composant avant ou après la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, sans sortir du cadre de cette dernière.

[0009] Grâce à ces caractéristiques, il est possible de réaliser un marquage métallique distinctif sur un composant horloger dont au moins une portion est au moins partiellement transparente à la longueur d'onde de la source laser utilisée. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un tel marquage métallique avec un contrôle très précis, donc avec une bonne reproductibilité et une excellente résolution de l'ordre de quelques micromètres. Le marquage métallique peut présenter la forme d'un motif étendu continu ou discontinu, c'est-à-dire présentant des portions séparées les unes des autres. Il convient également de noter que le procédé selon la présente invention peut être mis en oeuvre sans qu'il soit nécessaire de prévoir une enceinte protégée lors du traitement laser, notamment une enceinte sous vide, ce qui est particulièrement avantageux du point de vue de la manutention des composants horlogers à traiter.

[0010] De manière générale, le procédé selon l'invention peut comporter une étape supplémentaire consistant à traiter le marquage métallique au moyen d'un faisceau laser de retraitement défini à partir de la première source laser ou à partir d'une deuxième source laser, de telle manière que le faisceau laser de retraitement soit composé d'impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de grandeur de la nanoseconde et de telle manière que le faisceau laser de retraitement soit émis en direction de la deuxième face, de manière à balayer au moins partiellement le marquage métallique.

[0011] Plus précisément, les propriétés du faisceau laser de retraitement peuvent être ajustées de telle manière que son effet sur le marquage métallique confère à ce dernier un éclat métallique, voire une coloration prédéfinie, éventuellement différente de celle du substrat métallique de départ.

[0012] On peut ainsi obtenir un niveau de personnalisation élevé du composant horloger traité par le procédé selon l'invention.

[0013] De manière générale, on peut prévoir que le faisceau laser incident soit composé d'impulsions présentant une fréquence moyenne comprise entre 100et 250kHz et, préférablement, qu'il présente une puissance moyenne inférieure à 20Watts, plus préférablement inférieure à 15Watts, encore plus préférablement inférieure à 10Watts.

[0014] De manière générale, la portion du composant horloger sur laquelle le marquage métallique est réalisé peut avantageusement comporter du verre ou du saphir et, préférablement, présenter une épaisseur, entre ses première et deuxième faces, sensiblement comprise entre 0.1et 3mm, plus préférablement entre 0.4et 2.5mm.

[0015] Selon un mode de réalisation préféré, on peut prévoir que le substrat métallique comporte un ou plusieurs des matériaux pris dans le groupe comprenant: les aciers, les aciers inoxydables, le titane, le cuivre, le laiton, l'or, le platine, le tungstène.

[0016] De manière générale, on peut prévoir que le marquage métallique présente une épaisseur sensiblement comprise entre 1et 5micromètres.

[0017] De manière avantageuse, on peut prévoir que le substrat métallique soit positionné à une distance maximale de la deuxième face de l'ordre de 500micromètres, préférablement de l'ordre de 300micromètres, lors de la mise en oeuvre du transfert de matière depuis le substrat métallique vers la portion à traiter du composant horloger.

[0018] La présente invention concerne également un composant horloger présentant un marquage métallique obtenu par la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être présenté, ainsi qu'une pièce d'horlogerie comportant un tel composant horloger.

Brève description des dessins

[0019] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels: la figure 1représente un schéma de principe simplifié d'un exemple de mise en oeuvre d'une première étape d'un procédé de traitement d'un composant horloger selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, et la figure 2représente un schéma de principe simplifié d'un exemple de mise en oeuvre d'une étape supplémentaire du procédé de traitement de la figure 1.

Mode(s) de réalisation de l'invention

[0020] La figure 1représente un schéma de principe simplifié d'un exemple de mise en oeuvre d'une première étape d'un procédé de traitement d'un composant horloger selon un mode de réalisation préféré de la présente invention.

[0021] Plus précisément, le procédé de marquage par faisceau laser selon la présente invention vise à marquer une portion 2d'un composant horloger (non représenté dans son intégralité), cette portion 2étant avantageusement au moins partiellement transparente à la longueur d'onde du faisceau laser utilisé pour réaliser le marquage. Ainsi, de manière générale, on pourra mettre en oeuvre le procédé selon l'invention en relation avec toutes sortes de matériaux au moins partiellement transparents dans le domaine de la lumière visible, comme le verre ou le saphir à titre illustratif non limitatif.

[0022] La portion 2peut être directement un composant horloger en tant que tel ou seulement une portion d'un composant horloger, soit réalisée d'une pièce avec le reste du composant, soit rapportée sur le reste du composant, sans sortir du cadre de l'invention. Il est envisageable d'utiliser la portion 2à des fins d'authentification de la pièce d'horlogerie dans laquelle le composant horloger est assemblé.

[0023] Par ailleurs, on pourra prévoir que le composant horloger soit directement visible sur la pièce d'horlogerie correspondante, en étant situé à l'extérieur de la boite ou à l'intérieur mais en étant visible au travers d'une glace, ou il peut être logé à l'intérieur de la boite et n'être au moins partiellement visible qu'une fois celle-ci ouverte. En alternative, il est aussi possible de prévoir que le composant horloger comprenant le marquage selon l'invention ne soit visible qu'après avoir démonté un ou plusieurs autres composants de la pièce d'horlogerie correspondante, sans sortir du cadre de l'invention.

[0024] De manière générale, pour réaliser le marquage selon l'invention, on utilise une première source laser 4agencée, en relation avec un dispositif optique, pour définir un faisceau laser incident 6destiné à réaliser le marquage sur la portion 2du composant horloger.

[0025] Plus précisément, le dispositif optique peut comporter, à titre illustratif non limitatif, au moins un premier miroir 8agencé en sortie de la première source laser 4, cette dernière pouvant typiquement être associée à une tête galvanométrique 10comprenant un jeu de miroirs supplémentaires, ici schématisés sous la forme de deux miroirs 12et 14, permettant de contrôler la direction de propagation du faisceau laser incident 6et de faire faire un balayage à ce dernier pour réaliser le marquage sur la portion 2, selon l'invention. Le dispositif optique comporte également, de manière avantageuse, un dispositif de focalisation 16, schématisé ici sous la forme d'une lentille convergente pour définir un plan de focalisation souhaité pour le faisceau laser incident 6.

[0026] De manière avantageuse, la première source laser 4peut être associée au dispositif optique directement à l'intérieur d'une machine à commande numérique multi-axes.

[0027] La portion 2du composant horloger est schématisée ici sous la forme d'un parallélépipède présentant des première et deuxième faces principales 18et 20, dont la première 18est positionnée de manière à être agencée sur le trajet du faisceau laser incident 6.

[0028] La portion 2du composant horloger est agencée relativement au faisceau laser incident 6de telle manière que ce dernier présente un angle d'incidence sur sa première face 18sensiblement compris entre 0et 60degrés, et de telle manière que la portion 2et le faisceau laser incident 6puissent être déplacés l'un relativement à l'autre.

[0029] Ainsi, lorsqu'une machine à commande numérique est utilisée, elle est avantageusement programmée pour contrôler le faisceau laser incident 6et ses déplacements de façon appropriée pour procéder à un marquage de la portion 2suivant un trajet prédéfini. La machine à commande numérique comporte typiquement un dispositif de pilotage, à cet effet, prenant en compte la géométrie de la portion 2et du marquage à réaliser, et définissant la vitesse de balayage de la surface à traiter par le faisceau laser incident 6ainsi que l'amplitude de mouvement du faisceau et la génération des impulsions laser, de manière à obtenir le marquage souhaité. De manière avantageuse, l'ensemble du marquage de la portion 2peut être réalisé en une seule opération.

[0030] De manière préférée, la portion 2présente une épaisseur, entre ses première et deuxième faces 18et 20, sensiblement comprise entre 0.1et 3mm, préférablement entre 0.4et 2.5mm.

[0031] Un substrat métallique 22est positionné à proximité immédiate de la deuxième face 20de la portion 2, c'est-à-dire après la portion 2en suivant le trajet optique du faisceau laser incident 6.

[0032] De manière préférée mais non limitative, le substrat métallique 22comporte un ou plusieurs des matériaux pris dans le groupe comprenant: les aciers, les aciers inoxydables, le titane, le cuivre, le laiton, l'or, le platine, le tungstène.

[0033] Par ailleurs, le substrat métallique 22est préférablement positionné à une distance maximale de la deuxième face 20de l'ordre de 500micromètres, préférablement de l'ordre de 300micromètres.

[0034] De manière avantageuse, la première source laser est choisie de telle manière qu'elle définisse un faisceau laser incident 6composé d'impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de grandeur de la nanoseconde ou de la femtoseconde. De plus, le dispositif optique est préférablement agencé de telle manière que le faisceau laser incident 6présente un plan focal situé sensiblement à la surface du substrat métallique 22, de manière à donner lieu à un transfert de matière depuis le substrat métallique 22vers la deuxième face 20de la portion 2du composant horloger.

[0035] Typiquement, pour traiter des substrats métalliques tels que ceux mentionnés plus haut, on pourra choisir une première source laser 4telle que le faisceau laser incident 6soit composé d'impulsions présentant une fréquence moyenne comprise entre 100et 250kHz, et telle que ce dernier présente une puissance moyenne inférieure à 20Watts, préférablement inférieure à 15Watts, encore plus préférablement inférieure à 10Watts.

[0036] Le nombre d'impulsions à appliquer par mm<2>pour réaliser un marquage métallique selon l'invention dépend notamment de la fluence énergétique du faisceau laser utilisé, de sa fréquence, de la distance de balayage et de la vitesse de balayage. Typiquement, la réalisation d'un motif basique sur un composant horloger peut nécessiter de 10<4>à 10<6>impulsions par mm<2>, soit de 10<6>à 10<8>impulsions pour un motif de 1cm<2>.

[0037] Ainsi, par la mise en oeuvre des caractéristiques ci-dessus, on peut réaliser un marquage métallique présentant une épaisseur sensiblement comprise entre 1et 5micromètres.

[0038] Typiquement, le marquage métallique ainsi obtenu présente une coloration sombre, généralement noire.

[0039] Aussi, de manière avantageuse, on prévoit une étape supplémentaire de traitement de surface par laser du marquage métallique réalisé selon la description qui précède, comme schématisé sur la figure 2. Plus précisément, on peut préférablement prévoir que cette étape supplémentaire de traitement du marquage métallique permette d'en modifier la micro-structuration, au moins en surface, notamment pour qu'il présente au moins un éclat métallique, voire pour que sa coloration soit modifiée de manière à présenter une nouvelle coloration prédéfinie.

[0040] Pour réaliser de telles colorations du marquage métallique, on soumet celuici à l'action d'un laser à durée d'impulsions brève ou ultra-brève, préférablement une source laser 24de type nanoseconde définissant, en association avec un dispositif optique non illustré, un faisceau laser de retraitement 26, agissant comme une source de chaleur qui réagit avec l'oxygène de l'environnement pour revêtir la surface traitée d'une couche d'oxyde transparent ou semi-transparent. En fonction des paramètres du faisceau laser de retraitement 26tels que sa puissance, sa fréquence, sa largeur d'impulsion, la vitesse de balayage, la fréquence de hachage, le nombre de répétitions ou la distance entre la surface traitée et le plan focal du faisceau laser de retraitement 26, entre autres, la couche d'oxyde aura une certaine épaisseur. En éclairant ensuite le marquage métallique avec de la lumière blanche, la radiation est réfléchie par les couches supérieures et inférieures d'oxyde. En conséquence, un phénomène d'interférence des rayons réfléchis est perçu par un observateur comme correspondant à une couleur déterminée.

[0041] Lorsque la première source laser 4utilisée est une source de type nanoseconde, cette même source laser 4peut à nouveau être utilisée pour mettre en oeuvre l'étape supplémentaire. Lorsque la première source laser 4est de type femtoseconde, il convient d'utiliser une autre source laser 24de type nanoseconde pour mettre en oeuvre l'étape supplémentaire.

[0042] Dans tous les cas, il est préférable de déplacer le composant horloger entre la réalisation du marquage métallique et la mise en oeuvre de l'étape supplémentaire, de telle manière que la deuxième face 20de la portion 2soit directement exposée au faisceau laser de retraitement 26du marquage métallique visant à améliorer l'apparence de ce dernier. Ainsi, le faisceau laser de retraitement 26doit être émis en direction de la deuxième face 20de la portion 2du composant horloger, de manière à balayer au moins partiellement le marquage métallique, pour que l'apparence d'au moins une partie de ce dernier soit modifiée.

[0043] La mise en oeuvre de la présente invention n'est pas limitée à un composant horloger faisant partie de l'habillage d'une pièce d'horlogerie. En effet, tout composant horloger peut permettre la mise en oeuvre de la présente invention, que cela soit pour conférer un caractère distinctif au composant horloger et donc à la pièce d'horlogerie correspondante, ou encore que cela soit à des fins d'identification ou d'authentification. L'homme du métier ne rencontrera aucune difficulté particulière pour adapter le présent enseignement à la fabrication de composants horlogers d'habillage ou du mouvement horloger. On pourra même envisager que la portion 2du composant horloger ne soit apparente qu'après démontage du composant horloger pour augmenter le niveau de sécurité dans l'identification ou l'authentification de la pièce d'horlogerie correspondante.

[0044] La description qui précède s'attache à décrire un mode de réalisation particulier à titre d'illustration non limitative et, l'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre de certaines caractéristiques particulières qui viennent d'être décrites, comme par exemple la nature du composant horloger ou encore la matière dans laquelle il est réalisé.

Claims (11)

1. Procédé de marquage d'un composant horloger au moyen d'une première source laser (4) agencée, en relation avec un dispositif optique, pour définir un faisceau laser incident (6) destiné à réaliser un marquage sur ledit composant horloger, caractérisé en ce que ledit premier faisceau laser incident (6) est agencé pour traverser au moins une portion (2) dudit composant horloger, ladite portion (2) présentant des première et deuxième faces (18, 20) opposées et étant réalisée en un matériau au moins partiellement transparent pour ledit faisceau laser incident (6), le procédé comportant les étapes consistant à: agencer ladite première face (18) de la portion (2) du composant horloger relativement audit faisceau laser incident (6) de telle manière que ledit faisceau laser incident (6) présente un angle d'incidence sur ladite première face (18) sensiblement compris entre 0et 60degrés, et de telle manière que ladite portion (2) et ledit faisceau laser incident (6) puissent être déplacés l'un relativement à l'autre, positionner un substrat métallique (22) à proximité de ladite deuxième face (20) de la portion (2) du composant horloger, contrôler ladite première source laser (4) de telle manière qu'elle définisse un faisceau laser incident (6) composé d'impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de grandeur de la nanoseconde ou de la femtoseconde, et présentant un plan focal situé sensiblement à la surface dudit substrat métallique (22), de manière à donner lieu à un transfert de matière depuis ledit substrat métallique (22) vers ladite deuxième face (20) de la portion (2) du composant horloger, et déplacer ledit faisceau laser incident (6) et ladite portion (2) du composant horloger l'un relativement à l'autre pour réaliser un marquage métallique sur ladite deuxième face (20) de la portion (2) du composant horloger.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire consistant à traiter ledit marquage métallique au moyen d'un faisceau laser de retraitement (26) défini à partir de ladite première source laser (4) ou à partir d'une deuxième source laser (24), de telle manière que ledit faisceau laser de retraitement (26) soit composé d'impulsions lumineuses dont la durée est de l'ordre de grandeur de la nanoseconde et de telle manière que ledit faisceau laser de retraitement (26) soit émis en direction de ladite deuxième face (20), de manière à balayer au moins partiellement ledit marquage métallique.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les propriétés dudit faisceau laser de retraitement (26) sont ajustées de telle manière que son effet sur ledit marquage métallique confère à ce dernier un éclat métallique.

4. Procédé selon la revendication 2ou 3, caractérisé en ce que les propriétés dudit faisceau laser de retraitement (26) sont ajustées de telle manière que son effet sur ledit marquage métallique confère à ce dernier une coloration prédéfinie.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit faisceau laser incident (6) est composé d'impulsions présentant une fréquence moyenne comprise entre 100et 250kHz.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit faisceau laser incident (6) présente une puissance moyenne inférieure à 20Watts, préférablement inférieure à 15Watts, encore plus préférablement inférieure à 10Watts.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion (2) dudit composant horloger sur laquelle ledit marquage métallique est réalisé comporte du verre ou du saphir.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion (2) dudit composant horloger sur laquelle ledit marquage métallique est réalisé présente une épaisseur, entre lesdites première et deuxième faces (18, 20), sensiblement comprise entre 0.1et 3mm, préférablement entre 0.4et 2.5mm.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat métallique (22) comporte un ou plusieurs des matériaux pris dans le groupe comprenant: les aciers, les aciers inoxydables, le titane, le cuivre, le laiton, l'or, le platine, le tungstène.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit marquage métallique présente une épaisseur sensiblement comprise entre 1et 5micromètres.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat métallique (22) est positionné à une distance maximale de ladite deuxième face (20) de l'ordre de 500micromètres, préférablement de l'ordre de 300micromètres, lors de la mise en oeuvre dudit transfert de matière depuis ledit substrat métallique (22) vers ladite portion (2) dudit composant horloger.