CN105328997A - 低功率激光快速赋码方法和赋码系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低功率激光快速赋码方法和赋码系统。所述方法包括将受热显色或变色的有机涂层施加到待加工物体表面上；通过低功率激光施加装置加热所述有机涂层，使得所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而形成所需要的标识信息；所述系统包括涂层施加装置和低功率激光施加装置。本发明提供了集喷码机的颜色好识读及激光打标机的信息量大速度快，能在各种底材，特别是低表面张力底材上，形成附着力好且不影响所标记对象的外观的赋码方法和赋码系统。

Description

低功率激光快速赋码方法和赋码系统

技术领域

本发明涉及激光赋码或打标技术领域，尤其是涉及在物品或商品上形成单色或彩色的标识信息的低功率激光快速赋码方法和赋码系统。

背景技术

目前在市场上销售或流通的商品，尤其是快速消费品(如酒类、饮料类、化妆品、奶粉等与日常生活消费密切相关的商品)，需要通过赋码在商品上标明生产日期、批次等标识信息。常见的赋码方式有两种方式：喷码机喷印和激光机打标。

喷码机是一种通过软件控制，使用非接触方式在产品上进行标识的喷墨印刷设备。所述喷码机主要包括墨路系统、电路系统、喷头三大部分。喷码机可以根据工作方式分成连续式喷墨喷码机和按需喷墨喷码机。喷码机的优势在于喷印标识信息的速度快、标识信息显色便于扫描和识读，广泛用于各个行业。但是喷码机喷印过程中不论是连续喷墨或还是按需喷墨技术都存在以下问题：

第一：由于喷码机的原理决定了喷码机墨水都是单色使用的，所以单台喷码机一次喷涂得不到彩色的信息。

第二：由于喷码机的原理决定了喷码机故障率高，比如喷嘴和墨水过滤器的大小只有几十微米，容易堵塞。喷码机的电磁阀和墨水泵易损坏等。

第三：由于喷码机油墨选择树脂的局限性，有对低表面能材质附着力不佳，以及耐摩擦性不好等缺陷。

激光打标机是由计算机控制系统来控制声光调制系统、振镜扫描系统来完成对被加工材料打标的设备。其是利用激光以极高的能量密度聚集在被刻标的物体表面，通过烧灼和刻蚀使表层物质发生化学物理变化而“刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显现出所需刻蚀的图案、文字等标识信息。加工原理主要包括热加工与冷加工处理。热加工处理是指将具有较高能量密度的激光束照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。冷加工处理是指利用具有很高负荷能量的光子，打断材料或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。

激光打标机具有打标速度快、标识永久、不易更改，无需油墨、环保稳定等优点。但是，在激光机打标过程中存在以下缺点：

第一：激光打印的信息通常没有颜色，不易识别，无法满足用户的使用要求。

第二：很多包装材料对激光不敏感，无法实现清晰的雕刻。

第三：大功率的激光机耗电量大，造价高，现场使用不安全。在雕刻信息的过程中烧蚀物体表面，会释放出大量的有害烟雾和有毒气体，对使用者和环境造成伤害。

因此，使用喷码机喷印标识信息存在单台喷码机只能喷印单色标识信息，不能喷印彩色标识信息，且喷码机使用墨水喷印存在墨水在材质上附着力不佳、喷墨标识信息容易被擦洗、及墨水容易堵塞喷头等缺陷。使用激光打标机在普通材质上打印标识信息虽然无需油墨、标识永久，不易更改，但是存在激光机打印出的标识信息无明显的颜色反差，不易识读，标识信息无法采集等缺陷，且大功率激光机现场使用不安全，烧蚀物体表面，无论从耗能、安全及成本上考虑都是不适合的。

JP3-48872通过在聚烯烃树脂中掺入少量被覆氧化钛的云母，在所得树脂成型品的表面上照射二氧化碳激光束，形成有色标记。这种方法由于为保持成型品的透明性和表面平滑性，作为激光束吸收物质的覆氧化钛的云母只能使用少量，所以作为热变色化合物不能充分有效地发挥作用，所得标记不是黑色，而是灰色，其鲜明度不能满足要求。

CN101513812A公开了一种产品壳体图案制作方法及控制装置，但其中仅涉及对产品壳体上的涂层进行雕刻，而并不涉及涂层变色并且也没有公开关于所使用涂层的组成任何信息。

CN101497287A涉及带多色标记的成形品及激光标记方法，通过使用两种以上的不同激光在本身含有多色显色激光标记组合物的成形品的不同位置照射而呈现多色标记，其中并不涉及使用变色涂层，并且使用不同激光致使工艺复杂，不能实现快速喷码。

CN1056595A中描述的标签制造方法，采用了无色染料及显色剂，白色无机填料，树脂及增色剂采用研磨混合，应用于有孔介质标签纸张，形成接近纸张的白色涂层，在60-140℃可以变色形成图案。但是，该文献中仅涉及制作标签，然后该标签再用于需要使用标签的物品，而并不涉及直接在该物品上进行赋码或标记。而且由于其中使用了白色无机填料，所以无法形成无色涂层，即便是不惜破坏底材的完整性，由于要先制作成标签，现场实施赋码工艺难度太大；况且60-140℃的变色温度范围，在60℃即可变色，防破坏能力差，可轻易使标签全部变色而无法恢复。。

CN1103649A涉及通过照射激光束而改变颜色的树脂组合物。然而，使用这样的树脂组合物存在以下方面的缺陷：(1)由于其显色树脂组合物是由两种无机物质(即激光束吸收性无机物和热变色性无机化合物)的复合体粒子分散在树脂中构成，因此即使以其液体形式使用，该树脂组合物也不可能是均质溶液；(2)在应用之前，首先需要制备两种无机物的“复合粒子”，这导致变色组合物的制备工艺复杂；(3)由于无机物复合粒子与有机树脂本身的相容性差，这会导致在涂覆应用中附着力差，最终会导致通过激光照射后形成的标记易脱落；(4)其中所使用的复合粒子具有必需的粒度，导致在将该树脂组合物涂覆到要标记的对象上后必然具有一个厚度，会改变该要标记的对象的原有外观，这通常是不期望的。

CN101352975A涉及使用低功率激光在陶瓷表面雕刻标记的方法，尽管提及使用低功率激光，但其中是通过使用特定覆盖材料在激光照射时在该覆盖材料和陶瓷表面聚热而雕刻所需标记，并不涉及使用任何变色涂层工艺，更不涉及利用激光致使涂层变色而实现提供标记信息。

综上所述，不论是喷码机还是激光打标机在赋码过程中都存在上述必须要克服的缺陷或问题，因此确实需要一种能够集合喷码机和激光打标机的优点且克服它们的缺点的新型赋码系统以及相应的赋码方法。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。例如，提供集喷码机的颜色好识读及激光打标机的信息量大速度快，能在各种底材，特别是低表面张力底材上，形成附着力好且不影响所标记对象的外观的赋码方法和赋码系统。

为此，在一方面，本发明提供一种低功率激光快速赋码方法，所述方法包括以下步骤：

将受热显色或变色的有机涂层施加到待加工物体表面上；

通过低功率激光施加装置加热所述有机涂层用于赋码的部分，以使所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而在所述物体表面上形成所需的标识信息。

优选地，所述有机涂层为透明的有色或无色油墨涂层，且在被加热之后，所述被加热部分能够显示或变成黑色、红色、蓝色、黄色、绿色、紫色、橙色或其组合的颜色。

优选地，所述有机涂层为白色涂层、黑色涂层、蓝色涂层、绿色涂层、红色涂层、黄色涂层或其组合中的一种。

优选地，所述有机涂层在被加热至110℃-350℃下发生显色或变色，且显色或变色后颜色不会在再次加热的情况下发生二次显色或变色。

优选地，所述低功率激光加热装置为功率为0.1-20w的低功率激光打标机。

优选地，所述标识信息包括图案、文字、条码或其组合。

优选地，所述方法还包括：在待加工物体表面的不同位置形成多个所述有机涂层，且在经低功率激光赋码过程中通过对所述不同的有机涂层的施加不同的温度而使不同的有机涂层呈现不同的颜色，由此形成在所述代加工物体表面上形成并排的多个标识信息组合。

优选地，所述方法还包括：在待加工物体表面的同一位置依次形成多个有机涂层，然后通过在低功率激光赋码过程中对各个有机涂层施加不同的温度而使其各自呈现不同的颜色，由此形成层叠的多个标识信息组合。

优选地，所述方法还包括：在所述有机涂层发生显色或变色之后，通过采用低功率激光施加装置使有机涂层的未受热部分发生显色或变色以产生所需要的其他标识信息。

在另一方面，本发明提供一种低功率激光快速赋码系统，所述低功率激光快速赋码系统包括：

涂层施加装置，所述涂层施加装置能够在待加工物体表面上施加受热显色或变色的有机涂层；

低功率激光施加装置，所述低功率激光施加装置对待加工物体表面上的有机涂层用于赋码的部分进行加热，使得所述有机涂层的被加热部分显色或变色，从而形成标识信息。

优选地，所述低功率激光施加装置在所述有机涂层上产生110℃-350℃的温度以使所述有机涂层显色或变色。

优选地，所述光加热装置为功率为0.1-20w的低功率激光打标机。

优选地，所述低功率激光打标机包括：计算机控制系统，所述计算机控制系统用于控制激光束的移动；和低功率激光发射装置，所述低功率激光发射装置能够发射所需功率的激光束，其中所述激光束能够依据所述计算机控制系统的控制加热所述有机涂层。

优选地，所述标识信息包括图案、文字、条码或其组合。

优选地，所述涂层施加装置能够在所述待加工物体表面上层叠地或并列地施加多个所述有机涂层，从而在所述待加工物体表面上形成层叠或并列的多个所述标识信息的组合。

优选地，所述涂层施加装置通过喷印或涂覆将所述有机涂层施加到所述待加工物体的表面上。

优选地，所述低功率激光快速赋码系统以50米/分钟以上的线速度在所述待加工物体表面上赋码。

本发明提供了一种以较快的速度可以产生高清晰且牢固的单色或彩色的标识信息，而且该标识信息显色便于扫描和识读、能够通用于各个行业的低功率激光快速赋码系统和赋码方法，其还是一种低故障率、低功耗、高速赋码同时产生彩色的清晰、不易更改的标识信息的赋码系统和方法。

通过上述可知，本发明通过采用加热使有机涂层显色或变色来形成标识信息的方法，不仅降低了生产线的故障率，降低了生产成本而且提高了生产线的赋码速度和高清晰度，信息采集的准确性。本发明所述的低功率激光快速赋码系统和赋码方法能够实现优质、高速、无污染、低成本、适用包装材料更广泛的现代化加工单色或彩色的标识信息设备和技术。

而且，本发明的无色涂层在不改变商品包装底材的颜色下，施加于商品包装底材上，利用低功率的激光打标机，在该涂层利用激光显色或变色的同时提供各种颜色的标识信息。本发明的涂层可以在低表面张力底材如PP、PE等上形成良好附着力，并由此可以在其上形成稳定的标记。另外，利用本发明的低功率激光快速赋码系统和赋码方法可以实现在线喷涂赋码。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的低功率激光快速赋码方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的低功率激光快速赋码方法的原理示意图；

图3是根据本发明实施例的低功率激光快速赋码系统的涂层施加装置的视图；

图4是根据本发明实施例的低功率激光快速赋码系统的低功率激光打标机的视图；

图5是根据本发明的另一实施例的低功率激光快速赋码方法的示意图。

具体实施方式

在本发明的低功率激光快速赋码方法和赋码装置中，首先通过例如涂层施加装置如喷墨装置或涂刷设备将受热显色或变色的有机涂层施加例如涂覆到待加工物体表面上；然后通过低功率激光施加装置加热所述有机涂层用于赋码的部分，例如在计算机控制下移动该激光施加装置产生的激光束来加热所述部分至一定的温度，以使所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而在所述物体表面上例如依照所述激光束移动的轨迹而形成所需的标识信息，例如包括图案、文字、条码或其组合的标识信息。

优选地，在本发明中，使用的低功率激光施加装置的功率为0.1-20w，优选为0.1-10w，更优选0.1-5W的低功率激光打标机。优选地，本发明的低功率激光施加装置或低功率激光打标机包括：计算机控制系统，所述计算机控制系统用于控制激光束的移动；和低功率激光发射装置，所述低功率激光发射装置能够发射所需功率的激光束，其中所述激光束能够依据所述计算机控制系统的控制加热所述有机涂层以使其显色或变色从而形成标识信息。即该低功率激光施加装置不仅能够提供低功率激光束，而且能够根据相关联的程序控制装置如计算机系统所设定的程序，通过按照所需的标识信息来移动所述激光束，从而在所述有机涂层上通过颜色变化而呈现所要的标识信息。

在本发明中，待加工物体可以是与日常生活或工业化生产相关的需要赋码或形成标识信息的任何物品，包括玻璃材质品、金属材质品、塑料材质品或纸质品等，更具体地如啤酒瓶或其盖、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等制成的饮料瓶或罐、化妆品容器、大型建材、汽车零部件、香烟盒、药品盒或包装等等。

在本发明中，术语“快速赋码”是指本发明的方法能够在以50米/分钟以上的线速度。在待加工物体表面上移动激光束的情况下，实现在待加工物体表面上赋码。通常，以这样的速度，在待加工物体表面上喷印多位信息量的二维码的过程，例如喷印一个30位信息量，宽度：8mm,高度：8mm的二维码。低功率激光打标机的各项参数如下：功率15W，频率：10hz，打标速度：60米/分钟，打标机的振镜跳跃速度900米/分钟，使得该过程可以在数秒内完成，从而提高赋码效率。

为了能够在上述待加工物体上产生需要的标识信息，利用本发明的赋码系统通常是在其表面上通过例如喷涂机或涂覆机等涂层施加装置施加一层或多层有机涂层，该有机涂层在低功率激光施加装置施加的热量下发生显色或变色，从而在被加热的部分上显现出诸如图案、文字、条码中的一种或它们的组合的单色或彩色的标识信息。

在本发明中，所使用的有机涂层(有时也称为有机油墨混合物)主要由聚合物树脂、无色染料或变色物质、有机溶剂、油墨助剂和热释酸剂等组成。优选地，该有机油墨混合物为无色透明液体，经涂层施加装置例如喷涂设备喷涂在待标识物体的指定区域后，在环境下自然干燥而形成无色涂膜或涂层。接着用低功率激光打标机(例如低耗能的二氧化碳激光雕刻机)对涂膜进行信息赋码，被加热部分发生显色或变色而形成与待标识物体底材有鲜明颜色反差的标识，由此使得识读率很高。同时该涂层整体或经加热而变色的部分对底材有非常出色的附着力，可以同时满足大信息量赋码及低表面张力底材如PP或PE难附着的问题。

作为本发明有机涂层中的聚合物树脂，可以使用常用于制备油墨颜料的树脂，优选是酸值为零的热塑性树脂，如丙烯酸树脂、氯化无规聚丙烯改性聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂、含羟基的松香树脂、含羟基的聚酮树脂、聚酯树脂等中的两种以上的混合物。在本发明中，树脂酸值为零是为了更好地防止所形成的液体有机涂层或油墨混合物由于混入酸而使无色染料变色，导致有可能无法控制最终所需的标识信息；含羟基的树脂也是优选的，因为这可以更好地防止液体混合物吸收空气中的水分及酸性物质而形成酸最终导致使无色染料变色的问题；而使用氯化无规聚丙烯改性聚丙烯酸酯及氯化无规聚丙烯树脂，其可以对低表面张力底材如PP或PE等的附着力产生绝对增强作用，氯化无规聚丙烯改性聚丙烯酸酯树脂在受热后能对底材有更好的附着力。

作为本发明有机涂层中的有机溶剂，其应同时满足对聚合物树脂、无色染料、热释酸剂以及助剂等的溶解能力。为了更好地在其中溶解无色染料及热释酸剂，优选极性强的酮类溶剂如丙酮、丁酮和环己酮等；为了涂膜干燥性能，更优选配合使用一些挥发速度适中的非极性酯类溶剂如醋酸丁酯、醋酸异丙酯等，还可选择乙醇、异丙醇、丁醇等。

作为本发明有机涂层中的无色染料，通常是荧烷染料，例如蓝色成色剂如结晶紫内酯；黑色成色剂如3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-乙基-4-甲苯胺基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-乙基-异戊氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷；红色成色剂如3,3-二(1-辛基-2-甲吲哚-3-基)苯酞，3,3-二(1-丁基-2-甲吲哚-3-基)苯酞；绿色成色剂如3-二乙氨基-7-(二苯甲氨基)荧烷，3-二乙氨基-7-(2-氯苯氨基)荧烷；紫色成色剂如3-(4-二甲氨苯基)-3-(1-丁基-2-甲基-吲哚-3-基)-6-二甲氨基苯酞；橙色成色剂如3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷等。

作为本发明有机涂层中的热释酸剂，其主要有双酚A，没食子酸甲酯，水杨酸苄酯，1,3-丙二醇二对甲苯磺酸酯，四乙二醇二对甲苯磺酸酯，二(对-甲苯磺酸)-1,4-环己二酯，二苯磺酸-1,4-环己二酯，二甲磺酸-1,4-环己二酯，二(三氟甲磺酸)-1,4-环己二酯，碘鎓盐，硫鎓盐，二砜类化合物等。

作为本发明有机涂层中的油墨助剂，例如为了保证涂膜的平整光滑，优选添加流平剂或消泡剂等助剂；为了提高涂膜耐破坏及耐光强度，优选添加抗划伤剂及抗氧剂、紫外光吸收剂等助剂。

在本发明中，所述有机涂层在被加热至较高温度才会发生显色或变色，一般在110℃-350℃下才发生显色或变色，并且在显色或变色后颜色不会在再次加热的情况下发生二次显色或变色。

利用本发明的赋码方法和赋码装置，可以在待加工物体表面的不同位置形成多个所述有机涂层，且在经低功率激光赋码过程中通过对所述不同的有机涂层的施加不同的温度而使不同的有机涂层呈现不同的颜色，由此形成在所述代加工物体表面上形成并排的多个标识信息组合。这例如可以通过如下实现：激光打标机针对不同位置且不同涂层采取不同功率，即在涂层上产生不同的温度，从而产生不同颜色。例如：位置A施加涂层A，低功率激光打标机进行赋码，当在涂层照射温度为120℃时，涂层上赋码部分变为红色。位置B施加涂层B，低功率激光打标机进行赋码，当在涂层照射温度为200℃时，涂层上赋码部分变为绿色。因为是不同位置上显示颜色，所以不是二次显色，这样得到的标识信息是位置A和B两处并排的不同标识信息组合。

利用本发明的赋码方法和赋码装置，可以在待加工物体表面的同一位置依次形成多个有机涂层，然后通过在低功率激光赋码过程中对各个有机涂层施加不同的温度而使其各自呈现不同的颜色，由此形成层叠的多个标识信息组合。这例如通过如下实现：不同的有机涂层含不同的发色物质，这些发色物质的发色温度是不同的，例如用最高温度可以使所有发色物质显色，最低温度只能使在该温度显色的物质发色。在同一位置施加多个涂层，根据低功率打标机不同的功率，让各个涂层的表面产生不同的温度，各个涂层根据各个发色物质显色温度进行显色或者不显色。例如，在同一位置施加了A、B两种涂层，其中A涂层含有120℃变红色物质。涂层B含有200℃变绿色物质。当在A、B涂层上施加250℃温度时，A、B涂层均发色，在同一位置形成层叠的红色与绿色组合出来的标识信息。

下面，描述在本发明一个实施例中所使用的无色透明的有机涂层的制备过程(在室温下进行，以下百分比为基于所述有机涂层的总重量)：

(1)将6％的含羟基的聚酮树脂(软化点：95±10℃，羟值：55±10mgKOH/g；数均分子量：350-450)溶于有机溶剂丁酮、醋酸丁酯和丙二醇甲醚的混合液中，搅拌，待含羟基的聚酮树脂全部溶解后加入1％的荧烷发色剂，并使其全部溶解。

在此处，使用的荧烷发色剂的化学式为：

其中，R1、R2、R3和R4可以相同也可以不同，各自独立地可以为C1-C20烷基、C3-C10环烷基、C7-C20芳烷基或C6-C20芳基；X可以是氢、烷基、芳基、卤素或氰基；

(2)在溶解了上述荧烷发色剂的溶液中加入5％的氯化无规聚丙烯改性丙烯酸聚合物(M_W：100000；T_g℃：90)，从而形成溶液A；

(3)将1％的上述热释酸剂溶于有机溶剂丁酮中，加入0.1％作为流平剂的聚醚改性硅氧烷聚合物、0.1％作为消泡剂的氟碳改性有机硅聚合物和1％作为抗氧剂的二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]，从而形成溶液B；

(4)将上述两种溶液A和B混合，得到无色透明油墨混合物液体，并通过涂层施加装置喷涂成膜，即获得作为本发明所述的有机涂层的无色透明涂层。

如本领域技术人员所已知的，依据荧烷发色剂的R1、R2、R3、R4和X的取代基的种类不同，在受到热量的照射下，所述无色透明涂层可以变成不同的颜色，例如红色、蓝色等。在本实施例中，由荧烷发色剂被选择成黑色色原体，故依据上述方法所获得的无色透明涂层，在受到足够的热量照射时被加热部分可以变成黑色。尽管此处所述的荧烷为黑色色原体，但还可以根据需要选择红色、黄色等各种颜色的荧烷色原体。

下面描述在本发明另一个实施例中所使用的白色有机涂层的制备过程(在室温下进行，以下百分比为基于所述有机涂层的总重量)：

1、将3％的PVB树脂BN18及5％的含羟基的聚酮树脂(软化点：95±10℃；羟值：55±10mgKOH/g；数均分子量：350-450)溶解在有机溶剂醋酸丁酯和丁酮的混合溶剂中，并在其中加入0.6％的丙烯酸聚合物类超高分子分散剂或聚醚改性硅氧烷类超高分子分散剂、1％的荧烷发色剂和12％作为填料的硬脂酸锌，之后用研磨机研磨以形成浆液C，其粒度在5微米以下；

在此处，使用的荧烷发色剂的化学式为：

其中，R1、R2、R3和R4可以相同也可以不同，各自独立地可以为C1-C20烷基、C3-C10环烷基、C7-C20芳烷基或C6-C20芳基；X可以是氢、烷基、芳基、卤素或氰基。

2、将1％的上述热释酸剂溶解在丁酮与环己酮的混合液中，加入2％的氯化无规聚丙烯改性丙烯酸聚合物(M_W：100000；T_g：90℃)，加入0.1％作为流平剂的聚醚改性硅氧烷聚合物、0.1％作为消泡剂的氟碳改性有机硅聚合物和1％作为抗氧剂的二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]，从而形成溶液D，并研磨。

3、将上述分别经研磨后的浆液C和D混合而形成油墨，并经由涂层施加装置喷涂成膜。

在其他实施例中，有机溶剂可以为环己酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、乙醇，丁醇，丙二醇甲醚或它们的任意组合，填料可以为硬脂酸锌、钛白粉，碳酸钙，云母粉或它们的组合。通过上述的描述可知，可以提供加入不同种类的填料或其它物质使上述的能够显色或变色成各种颜色的无色透明涂层变成为例如红色、蓝色等各种颜色的有色透明涂层。

通过上述方法，制得的具有以下组成的本发明有机涂层的具体实例为如下(组成按有机涂层总重量的重量百分比计)：

有机涂层实例1：

有机涂层实例2：

有机涂层实例3：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图1，其示出了根据本发明实施例的低功率激光快速赋码方法的流程图。

如图1所示，本发明的低功率激光快速赋码方法包括以下步骤：(1)将有机涂层施加到待加工物体表面上；和(2)通过低功率激光施加装置加热所述有机涂层，使得所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而形成所述标识信息。

具体地，所述加热显色或变色涂层在受到激光束足够热量的加热情况下，即温度达到110℃-350℃，可以发生热化学反应显色或变色。该已经发生显色或变色的有机涂层的部分在再次受到加热情况下不会再次显色或变色，即所述显色或变色过程是不可逆的。这种显色或变色过程类似于照片的底片的曝光过程，曝光后形成图案，不能通过再次曝光形成新的图案。鉴于本发明所述的加热显色或变色有机涂层的加热显色或变色过程是不可逆的，故所述有机涂层将不会再次发生颜色变化。

这里，所述低功率激光施加装置优选功率为0.1-20w，优选0.1-10w的低功率激光打标机，该低功率激光打标机发出的激光不会在所述有机涂层上刻出标识信息或烧蚀掉一部分所述有机涂层，而是通过激光束的热量在所述有机涂层聚集后使其显色或变色。与市场上通常使用的激光打标机相比，本发明的低功率激光打标机采用的功率较低。现有技术中的激光打标机功率较大，一般为10-50W用于在待加工物体的表面上雕刻出标识信息或者通过光能烧蚀掉所述待加工物体的表面的一部分，从而显现出所需图案、文字等标识信息。相比而言，本发明的激光打标机的功率仅为0.1-20w，优选0.1-10W，其发射的激光能量密度远小于现有技术的激光打标机，故仅是利用激光的热量来加热所述涂层使其显色或变色，而不是刻蚀或者烧蚀掉待加工物体表面。

在本发明中，通过调整激光打标机的功率、振镜跳跃速度等参数，来调整激光束产生的热量，由于激光束产生热量并照射到有机涂层上，使有机涂层中的热释酸剂产生电子，有机涂层中的加热发色物质：荧烷，接受热释酸剂产生电子后开环显色，从而实现了激光束照射有机涂层使有机涂层发生化学反应显色或变色。

参见图2，其为根据本发明的有机涂层显色或变色的原理示意图。

首先在由传送带24传送的待加工物体(例如图示的工件10)上涂覆一层无色透明的有机涂层40；之后通过激光打标机30的激光束31在工件10的无色透明涂层40上照射，通过控制激光打标机的功率和脉冲时间，例如功率为5W和脉冲时间为10微秒，从而使得所述无色透明涂层40的被照射部分的温度达到300℃，使得所述无色透明涂层40被照射的部分显色或变色，并最终完成在工件10上的赋码过程。这里，例如，激光束31照射所述无色透明涂层40，会使所述无色透明涂层40的被照射部分42或43显示成黑色，而显示的标识信息1234...，并最终在工件上赋码为1234567EH86。

需要注意的是，此处的激光打标机的功率和照射时间(脉冲时间)可以根据需要进行设置，而不限于上述的具体数值，只要能够使有机涂层40的被照射部分能够达到进行显色或变色所需要的温度即可。

可以理解，呈现其它颜色的有机涂层的赋码过程与上述的无色透明涂层的赋码过程类似，在此不再详细描述。

参见图3和4，其显示出根据本发明一种实施方式的低功率激光快速赋码系统。所述赋码系统包括：涂层施加装置20和低功率激光施加装置30。所述涂层施加装置20能够在待加工物体表面上施加有机涂层。所述低功率激光施加装置30加热设置在待加工物体表面上的有机涂层，使得所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而形成标识信息。

具体地如图3所示，根据本发明的涂层施加装置20包括储液罐21、压力源22、控制器23、传送带24、传感器25和喷嘴26。所述储液罐21用于储存用于涂覆的涂层浆料。所述压力源22与储液罐21相连接，并为其提供压力以喷涂所述涂层浆料。控制器23与喷嘴26相连接，用于根据传感器25检测到的传送带24上的工件10上的无色透明涂层40的大小或厚度来调节喷嘴26。

如图4所示，所述低功率激光施加装置或打标机30包括：计算机控制系统32和光发射装置33。所述计算机控制系统32用于控制激光束31的有效位移，即使激光束依照所需标识信息的轨迹移动。所述光发射装置33能够发射所需要波长的激光束31。传感器34可以检测激光束31在有机涂层40上的有效位置，从而使所述激光束31能够依据计算机控制系统32的指示在有机涂层上赋予标识信息42或43，同时所述激光束能够加热所述有机涂层40使得写有标识信息的有机涂层40的部分显色或变色。

此外，所述涂层施加装置20能够在待加工物体表面上层叠地或平铺地依次施加一个或更多个有机涂层，从而在待加工物体表面上依次形成多个带有所述标识信息的有机涂层。所述涂层施加装置通过喷印或涂覆的方式将有机涂层施加到待加工物体的表面上。

当然，还可以通过涂层施加装置20连续或间断地施加多种有机涂层，而通过调节有机涂层的被照射部分的温度而使得不同的有机涂层显色或变色，这是因为不同的有机涂层显色或变色所需要的加热温度不同。

如本领域技术人员已知，低功率激光打标机所发射的激光束具有很好的单色性、相干性和方向性。另外，该激光能够在很小的面积中聚集很高的能量密度并且非常适合于材料加工。

参见图5，示出了根据本发明的另一实施例的赋码方法的变形例，其中期望在喷印物体或待加工物体10上形成多层加热显色或变色的有机涂层。

具体地，在本发明中，在A区域6施加一个有机涂层(其加热显黄色的温度为200℃，该加热显色温度可以通过对有机涂层的构成成分的控制来实现)，在B区域8施加另一个有机涂层(其加热显橙色的温度为300℃)，二在C区域7施加两个层叠的上述两种有机涂层。当在A、B、C三个区域施加200℃温度时，A、C区域被施加温度的部分显示为黄色，B区域不显色；当在A、B、C三个区域施加300℃温度时，A、C、B区域被施加温度的部分分别显示黄色、黄色与橙色结合的颜色及橙色。

在本发明中，还可将多种加热显色或变色油墨混合后同时施加于待加工物体表面，以形成混合色有机涂层，并低功率激光赋码装置施加激光，而通过被加热部分温度变化形成单色或彩色的拼色信息。

通过上述可知，本发明通过采用加热使有机涂层变色来形成单色或彩色的标识信息的方法，不仅降低了生产线的故障率，降低了生产成本、提高了生产线的赋码速度和高清晰度，而且能给用户带来更高品质的产品标识信息。本发明所述的赋码系统和赋码方法能够实现优质、高速、无污染、低成本、适用包装材料更广泛的现代化加工标识信息设备和技术。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (17)

1.一种低功率激光快速赋码方法，所述方法包括以下步骤：

将受热显色或变色的有机涂层施加到待加工物体表面上；

通过低功率激光施加装置加热所述有机涂层用于赋码的部分，以使所述有机涂层上的被加热部分显色或变色，从而在所述物体表面上形成所需的标识信息。

2.根据权利要求1所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述有机涂层为透明的有色或无色油墨涂层，且在被加热之后，所述被加热部分能够显示或变成黑色、红色、蓝色、黄色、绿色、紫色、橙色或其组合的颜色。

3.根据权利要求1所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述有机涂层为白色涂层、黑色涂层、蓝色涂层、绿色涂层、红色涂层、黄色涂层或其组合中的一种。

4.根据权利要求1所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述有机涂层在被加热至110℃-350℃下发生显色或变色。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述低功率激光施加装置为功率为0.1-20w的低功率激光打标机。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述标识信息包括图案、文字、条码或其组合。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述方法还包括：在待加工物体表面的不同位置形成多个所述有机涂层，且在经低功率激光赋码过程中通过对所述不同的有机涂层的施加不同的温度而使不同的有机涂层呈现不同的颜色，由此形成在所述代加工物体表面上形成并排的多个标识信息组合。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述方法还包括：在待加工物体表面的同一位置依次形成多个有机涂层，

然后通过在低功率激光赋码过程中对各个有机涂层施加不同的温度而使其各自呈现不同的颜色，由此形成层叠的多个标识信息组合。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的低功率激光快速赋码方法，其特征在于，

所述方法还包括：在所述有机涂层发生显色或变色之后，通过采用低功率激光施加装置使有机涂层的未受热部分发生显色或变色以产生所需要的其他标识信息。

10.一种低功率激光快速赋码系统，所述低功率激光快速赋码系统包括：

涂层施加装置，所述涂层施加装置能够在待加工物体表面上施加受热显色或变色的有机涂层；

低功率激光施加装置，所述低功率激光施加装置对待加工物体表面上的有机涂层用于赋码的部分进行加热，使得所述有机涂层的被加热部分显色或变色，从而形成标识信息。

11.根据权利要求10所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述低功率激光施加装置在所述有机涂层上产生110℃-350℃的温度以使所述有机涂层显色或变色。

12.根据权利要求10-11中任一项所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述光加热装置为功率为0.1-20w的低功率激光打标机。

13.根据权利要求12所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述低功率激光打标机包括：

计算机控制系统，所述计算机控制系统用于控制激光束的移动；和

低功率激光发射装置，所述低功率激光发射装置能够发射所需功率的激光束，

其中所述激光束能够依据所述计算机控制系统的控制加热所述有机涂层。

14.根据权利要求10-11中任一项所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述标识信息包括图案、文字、条码或其组合。

15.根据权利要求10-11中任一项所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述涂层施加装置能够在所述待加工物体表面上层叠地或并列地施加多个所述有机涂层，从而在所述待加工物体表面上形成层叠或并列的多个所述标识信息的组合。

16.根据权利要求10-11中任一项所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，

所述涂层施加装置通过喷印或涂覆将所述有机涂层施加到所述待加工物体的表面上。

17.根据权利要求10-11中任一项所述的低功率激光快速赋码系统，其特征在于，所述低功率激光快速赋码系统以50米/分钟以上的线速度在所述待加工物体表面上赋码。