DE10148759C2 - Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates

Info

Publication number
DE10148759C2
DE10148759C2 DE10148759A DE10148759A DE10148759C2 DE 10148759 C2 DE10148759 C2 DE 10148759C2 DE 10148759 A DE10148759 A DE 10148759A DE 10148759 A DE10148759 A DE 10148759A DE 10148759 C2 DE10148759 C2 DE 10148759C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
engraving
substrate
laser
line
movements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10148759A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10148759A1 (de
DE10148759B8 (de
Inventor
Gerold Simke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rodenstock GmbH
Laser 2000 GmbH
Original Assignee
Laser 2000 GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser 2000 GmbH filed Critical Laser 2000 GmbH
Priority to DE10148759A priority Critical patent/DE10148759B8/de
Priority to US10/491,382 priority patent/US20050045605A1/en
Publication of DE10148759A1 publication Critical patent/DE10148759A1/de
Priority to PCT/DE2002/003744 priority patent/WO2003032236A1/de
Priority to JP2003535131A priority patent/JP2005505837A/ja
Priority to EP02779137A priority patent/EP1433114A1/de
Publication of DE10148759C2 publication Critical patent/DE10148759C2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10148759B8 publication Critical patent/DE10148759B8/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B23K26/0861Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane in at least in three axial directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B3/00Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings
    • B44B3/009Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings using a computer control means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B3/00Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings
    • B44B3/06Accessories, e.g. tool or work holders
    • B44B3/065Work holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/007Marks, e.g. trade marks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Laser­ gravur in eine Oberfläche eines Substrates, bei dem während ei­ nes Graviervorganges ein Laserstrahl in Strahlintervallen oder ständig auf die zu gravierende Oberfläche gerichtet wird, wobei das Substrat während des Graviervorganges in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene bewegt wird und den Be­ wegungen des Substrates Bewegungen des Laserstrahles in x- und y-Richtung überlagert werden.
In der US 6,121,574 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem Substrat während des Graviervorganges in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene be­ wegt wird und den Bewegungen des Substrates Bewegungen des Laserstrahles in x- und y-Richtung überlagert werden.
In der DE 198 40 926 A1 ist eine Anordnung beschrieben, bei der mehrere Laserstrahlen in einem Laserpunkt zusammengefasst wer­ den. Dabei besteht die Möglichkeit, das Substrat in senkrechter z-Richtung zu bewegen, um verschiedene Substrathöhen auszuglei­ chen und den Laserstrahl auf der jeweiligen Oberfläche fokus­ siert zu halten.
In der EP 0 601 857 A1 ist eine Anordnung beschrieben, die ei­ nen Lasergenerator aufweist. Zur Gravur von transparenten Mate­ rialien eignen sich Excimer Laser, die im tiefen UV-Spektrum arbeiten und sehr gute Ablationseigenschaften aufweisen.
Im Strahlengang des von dem Lasergenerator erzeugten Laser­ strahles sind Strahlformungsblenden angeordnet. Diese schirmen einerseits einen Teil des Laserstrahles ab, um diesen in die Form, beispielsweise von alphanumerischen Zeichen zu bringen, die auf der Oberfläche eines Substrates aufgebracht werden sol­ len. Andererseits dienen die Strahlformungsblenden dazu, den geformten Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen zu zerlegen, die dann dafür Sorge tragen, dass das zu gravierende Zeichen aus mehreren von den Teilstrahlen erzeugten Punkten besteht, wo­ durch sich die Lesbarkeit erheblich verbessert.
Zur Abbildung des derart geformten Strahles ist eine Fokussier­ einheit vorgesehen. Diese Fokussiereinheit dient dazu, den La­ serstrahl auf die Oberfläche des auf der Substratauflage lie­ genden Substrates zu fokussieren und damit das über die Strahl­ formungsblenden aufgeprägte Zeichen scharf abzubilden, welches dann durch Ablation in die Oberfläche eingraviert wird.
Bei dem Graviervorgang ist der Laserstrahl entweder ständig auf die Oberfläche des Substrates gerichtet oder es wird ein soge­ nannter Pulslaser eingesetzt, der die Oberfläche in Strahlin­ tervallen bestrahlt.
Es hat sich gezeigt, dass diese bekannte Anordnung und das da­ mit realisierte Verfahren wenig flexibel ist, da jeder Zeichen­ wechsel auch einen Wechsel der Strahlformungsblenden erfordert. Außerdem wird ein erheblicher Teil der Laserenergie an den Strahlformungsblenden reflektiert oder in Wärme umgesetzt.
Eine Möglichkeit, zu einem schnelleren und flexibleren Zeichen­ wechsel zu gelangen, ist in der US 4 194 814 A dargestellt. Diese Lösung sieht ebenfalls den Einsatz von Strahlformungsmas­ ken vor, die auf einer drehbaren Maskentrommel angeordnet sind. Je nach gewünschtem Zeichen wird das entsprechende Maskenteil, dass das Zeichen formt, in den Strahlengang des Laserstrahles gedreht.
Neben dem nicht unerheblichen mechanischen Aufwand erfordert diese Lösung bei einem Verschleiß eines Maskenteiles, das bei­ spielsweise das am meisten benutzte Zeichen trägt, das Auswech­ seln der gesamten Maskentrommel, wodurch ein erheblicher In­ standhaltungsaufwand entsteht.
In der Anordnung nach der bereits beschriebenen EP 0 601 857 A1 ist auch eine Strahlablenkeinheit in Form eines Umlenkspiegels vorgesehen, der den Laserstrahl ablenkt, um ihn auf die Ober­ fläche des Substrates zu bringen. Diese Ablenkung erfolgt im Strahlengang vor Passieren des Planfeldobjektives.
Es ist nun bekannt eine derartige Strahlablenkungseinheit für eine programmierbare und flexible Lasergravur einzusetzen indem der Umlenkspiegel in einem Galvanometerkopf angeordnet wird. Mit Hilfe des Galvanometerkopfes kann der Laserstrahl innerhalb des Beschriftungsfeldes auf der Oberfläche des Substrates be­ wegt werden. Damit kann die Form des abzubildenden Zeichens durch eine Bewegung des Galvanometerkopfes und nicht mehr aus­ schließlich durch eine Strahlformungsblende beeinflusst werden.
Um eine Abbildung des Laserstrahles auf dem gesamten Beschrif­ tungsfeld zu erreichen, wird ein Planfeldobjektiv eingesetzt.
Eine derartige Anordnung und ein damit realisiertes Verfahren zeigt insbesondere bei dem bevorzugten Laserspektrum den Nach­ teil, dass ein derartiges Planfeldobjektiv nur sehr aufwändig herstellbar ist und mit ihm nur kurze Standzeiten erreicht wer­ den können.
Aus der DE 37 28 622 C1 und der DE 196 12 406 C2 ist ein Ver­ fahren bekannt, bei dem einer makroskopisch, also im wesentli­ chen mit dem bloßen Auge sichtbaren Information eine makrosko­ pisch nicht sichtbare Information über- oder eingelagert ist. Diese Information kann aus einer maschinenlesbaren Form, wie einem Barcode bestehen oder einfach durch Weglassen von Ein­ brennpunkten oder der Realisierung kleiner und großer Einbrenn­ punkte realisiert werden. Damit wird entweder eine maschinen­ lesbare Information erzeugt, die jedoch mit einer Lasertechnik nicht mit vertretbaren Aufwand hergestellt werden kann, oder beim Weglassen von Bildpunkten ist die Informationsbreite sehr geschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine individu­ elle und frei programmierbare Lasergravur in der Oberfläche ei­ nes Substrates zusammen mit einer nicht sichtbaren Information mit einem im Vergleich zum herkömmlichen Lasergravieren annä­ hernd gleichen Herstellungszeitaufwand einzubringen.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die Lasergravur aus einer makroskopischen Struktur besteht, die aus einem Muster von mikroskopischen Gravurelementen zusammenge­ setzt wird, wobei der Struktur kodierte Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abweichungen des Musters von ei­ nem Soll-Muster aufgeprägt werden, indem die Struktur mittels der x- und y-Bewegung des Substrates und die Abweichungen mit­ tels der x- und y-Bewegungen des Laserstrahles erzeugt werden.
Die Form des Zeichens kann also über die Bewegung des Substra­ tes eingestellt werden. Damit wird es möglich, mit einer einfa­ chen Veränderung des Bewegungsprogrammes verschiedenste Zeichen herzustellen. Dies erlaubt die Herstellung sogenannter Mikro­ gravuren, bei denen die Zeichen aus Gravurpunkten innerhalb ei­ ner Matrix bestehen. Hinter dem Vorhandensein oder Fehlen von Gravurpunkten innerhalb dieser Matrix sind Informationen ver­ schlüsselt.
Die einfache Änderung des zu gravierenden Musters durch das er­ findungsgemäße Verfahren erlaubt es, sogar substratspezifische Muster zu gravieren und weiterhin mittels Mikrogravuren sub­ stratspezifische codierte Informationen einzugravieren und da­ mit zu speichern.
Durch die Überlagerung der Bewegungen des Substrates mit Bewe­ gungen des Laserstrahles in x- und y-Richtung wird es möglich, die erforderliche Präzision der Bewegung des Substrates zu mi­ nimieren, da die Feinjustage durch die Bewegung des Laserstrah­ les vorgenommen werden kann. Andererseits bietet dies den Vor­ teil, dass während der Gravur durch den Laserstrahl zusätzliche Bewegungen aufgebracht werden können. Somit wird es beispiels­ weise möglich, durch ein Kreisen des Strahles eine Verbreite­ rung der Gravurlinien zu erreichen.
Dadurch, dass die Lasergravur aus einer makroskopischen Struk­ tur besteht, die aus einem Muster von mikroskopischen Gravur­ elementen zusammengesetzt wird, werden der Struktur kodierte Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abweichungen des Musters von einem Soll-Muster aufgeprägt. Somit wird die Möglichkeit geschaffen, in einer normal sichtbaren Struktur, die ihrerseits sichtbare Informationen vermitteln kann, auch nicht sichtbare Informationen unterzubringen. Diese nicht sichtbare Information kann dann durch entsprechende Vergröße­ rung der Struktur und durch einen Vergleich des Musters, d. h. des Ist-Musters, mit dem Soll-Muster dann wieder ausgelesen werden.
Die Einbringung der Information erfolgt mit zwei Bewegungen, indem die Struktur mittels der x- und y-Bewegung des Substrates und die Abweichungen mittels der x- und y-Bewegungen des Laser­ strahles erzeugt wird. Da die Abweichungen nur sehr kleine geo­ metrische Veränderungen der Position des Laserstrahles auf der Substratoberfläche erfordern, die allerdings mit einiger Präzi­ sion ausgeführt werden müssen, ist es zweckmäßig, hierfür nicht die relativ träge Bewegung des Substrates zu verwenden, sondern den masselosen Laserstrahl zu bewegen, was mit höherer Ge­ schwindigkeit und größerer Präzision erfolgen kann.
In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat während des Graviervorganges in einer paral­ lel zur Strahlrichtung liegenden z-Richtung bewegt wird.
Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, verschiedene Ober­ flächenstrukturen und/oder verschiedene Materialstärken der Substrate zu berücksichtigen.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, dass die Bewegung in z- Richtung in Abhängigkeit von der Struktur der Oberfläche er­ folgt. Dies geschieht derart, dass der Fokus des Laserstrahles bei unterschiedlichen Stellungen des Substrates in der x-y- Ebene stets auf der Oberfläche liegt.
Zur Realisierung der z-Bewegung kann eine bekannte Oberflächen­ struktur der nacheinander zu gravierenden Substrate bei einem Steuerprogramm berücksichtigt werden, die Oberflächenstruktur sozusagen festprogrammiert werden. Dadurch wird dann die z- Bewegung in Abhängigkeit der Substratstellung in der x-y-Ebene gesteuert.
Eine andere Möglichkeit der Steuerung der z-Bewegung besteht in einer Regelung des Fokussierens. Hierbei wird gemessen, in wie­ weit der Laserstrahl auf der Oberfläche des Substrats scharf abgebildet wird und dementsprechend die z-Bewegung eingeleitet, bis der Fokus des Laserstrahlen auf der Oberfläche abgebildet wird.
In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Strahl über Strahlformungsblenden geformt und die Form der Strahlfor­ mungsblenden als Gravurpunkt auf der Oberfläche scharf abgebil­ det. Damit besteht die Möglichkeit durch verschiedene Strahl­ formungsblenden Gravurpunkte mit einer besonderen Form, die beispielsweise für eine automatische Erkennung besonders geeig­ net sind, zu erzeugen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bewegungen des Substrates diskontinuierlich erfolgen. Hierdurch kann eine punktweise Gravur derart erfolgen, dass das Substrat in einer ersten Stellung verharrt, anschließend in die nächste Stellung bewegt wird, dort wieder verharrt usw.
Eine weitere Ausgestaltung der diskontinuierlichen Bewegung be­ steht darin, dass bei einem Einsatz von Strahlintervallen die Bewegungen in zeitlichen Zwischenräumen zwischen den Strahlin­ tervallen erfolgen. Somit wird ein step-by-step-Betrieb reali­ siert: Ein Laserimpuls mit relativ hoher Energie erzeugt die punktartige Gravur während eines Impulsintervalls. Nach dem Laserimpuls und vor dem nächsten wird die Stellung des Substra­ tes verändert. Dies bietet den Vorteil, das mit relativ hoher Strahlungsenergie gearbeitet werden kann und dass eine sehr ge­ naue Abbildung der Gravurpunkte erfolgt, da eine Ablation auf der Oberfläche des Substrates während des Verfahrens vermieden wird.
Es ist weiterhin möglich, dass die Lasergravur aus einer Viel­ zahl makroskopischer Strukturen besteht. Somit können bei­ spielsweise sichtbare Punkte aneinander gereiht werden. Dabei können die einzelnen Strukturen wiederum der Gruppierung von Informationen dienen.
Es ist zweckmäßig, das Soll-Muster als Matrix von gesetzten o­ der nicht gesetzten Gravurelementen zu wählen. Die Abweichungen werden dann durch ein Weglassen oder Hinzufügen oder von Gra­ vurelementen gebildet. Sichtbar ist diese Matrix als kleiner Punkt oder kleines Viereck. Dabei ist es möglich, auf kleinster geometrischer Fläche eine hohe Informationsdichte zu erreichen. Bedingt durch die geringe geometrische Ausdehnung der Matrix können auch auf gekrümmten Oberflächen die Informationen ge­ speichert werden, da in Folge der geringen geometrischen Aus­ dehnung auch bei einer starken Krümmung nur eine unwesentliche räumliche Erstreckung der Struktur entsteht. Damit wird sowohl das Schreiben als auch das Lesen der Information erheblich er­ leichtert.
Es ist möglich, dass die Matrix mit einem Matrixrahmen aus Gra­ vurelementen versehen wird. Damit erscheint die Matrix im makroskopischen Bereich immer als ein geometrisches Gebilde, unabhängig von der Anzahl der eingebrachten oder fehlenden Gra­ vierelemente. Auch definiert ein solcher Matrixrahmen genau die Grenzen der Matrix.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, das Soll-Muster aus auf einer Linie liegenden Gravurelementen und die Abweichungen durch einen makroskopisch nicht sichtbaren Versatz der Gravurelemente von der Linie zu bilden. Dem Betrachter erscheint eine solche Linie gera­ de, da er den Versatz nicht wahrnimmt, obwohl in der Linie selbst noch weitere Information nicht sichtbar gespeichert ist.
In einer Variante hierzu ist vorgesehen, dass das Soll- Muster als auf einer Doppellinie hintereinander liegenden Gravurelementen gewählt wird, deren Linienabstand im mikro­ skopischen Bereich liegt. Dabei liegen die Gravurelemente bei der Darstellung einer logischen 0 in der kodierten In­ formation auf der einen Linie der Doppellinie und bei der Darstellung einer logischen 1 auf der anderen Linie der Dop­ pellinie. Damit ergibt sich eine genaue Zuordnung des seit­ lichen Versatzes und dadurch eine Erhöhung in der Erken­ nungsgenauigkeit.
Durch ein Auslassen von Gravurelementen auf der einen oder auf der anderen Linie kann dann die Information sogar doppelt binär verschlüsselt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie­ les näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer einfachen Stahlablenkungsein­ heit,
Fig. 2 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Galvanometerkopf,
Fig. 3 eine Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrogravur in Form einer Matrix und
Fig. 4 die Darstellung einer makroskopischen Struktur mit einem eine Information enthaltenden mikroskopischen Muster.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist einen Lasergenerator 1 auf, der einen Laserstrahl 2 erzeugt. Dieser Laserstrahl 2 passiert eine Strahlformungsblende 3, die als Lochblende ausge­ bildet ist. Durch diese Strahlformungsblende 3 wird ein der La­ serstrahl 2 mit einem scharf abgegrenzten kreisrunden Quer­ schnitt geformt. Damit kann er später in guter Qualität abge­ bildet werden.
In einer Korrekturblende 4 erfährt der Laserstrahl 2 eine noch­ malige Formkorrektur.
Im weiteren Strahlengang passiert der Laserstrahl eine Strahlablenkungseinheit 5, in dem ein Umlenkspiegel 6 angeord­ net ist, der den Laserstrahl 2 senkrecht zu seiner bisherigen Richtung ablenkt.
Dieser abgelenkte Laserstrahl 2 wird in einer Fokussiereinheit 7, die aus einer einfachen Fokussierlinse besteht, welche mit der Strahlablenkungseinheit 5 verbunden ist, fokussiert.
Unter dem Fokus 8 ist eine Substratauflage 9 vorgesehen, die mit einem x-y-Kreuztisch 10 verbunden ist. Dieser x-y- Kreuztisch 10 ist in einer x-y-Ebene, die durch die Bewegungs­ richtungen x und y bestimmt wird, und die senkrecht zu der Richtung des abgelenkten Laserstrahles 2 liegt, bewegbar.
Zusätzlich ist unter dem x-y-Kreuztisch 10 ein z-Antrieb 1 vor­ gesehen, durch den der x-y-Kreuztisch 10 und damit die Sub­ stratauflage 9 in einer parallel zum Laserstrahl 2 liegenden z- Richtung bewegbar ist.
Diese Anordnung erlaubt die Herstellung einer sogenannten Mik­ rogravur, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, auf einem Substrat 12, das auf der Substratauflage 9 aufliegt und dort in nicht näher dargestellter Art und Weise fixiert ist. Diese Mikrogra­ vur besteht aus Gravurelementen, die in diesem Beispiel als Gravurpunkte 13 ausgeführt sind. Diese Gravurelemente können aber auch andere Formen aufweisen, wobei die Wahl der Form auch bereits eine Information enthalten kann.
Die Gravurpunkte 13 sind innerhalb einer Matrix 14 angeordnet. Hinter dem Vorhandensein oder Fehlen von Gravurpunkten 13 in­ nerhalb dieser Matrix 14 sind Informationen, z. B. über das Sub­ strat 12, verschlüsselt, indem das Muster, das mit den Gravur­ punkten 13 innerhalb der Matrix 14 erzeugt wird, von einem Soll-Muster, das in dem Falle der vollständig ausgefüllten Mat­ rix 14 entsprechen würde, abweicht. Zur genauen Definition ist die Matrix 14 mit einem Matrixrahmen 15 versehen. Die Gravur­ punkte 13 in dem Matrixrahmen 15 stehen für eine Kodierung der Information nicht zur Verfügung.
An den Stellen innerhalb der Matrix 14, an denen ein Gravur­ punkt 13 erzeugt werden soll, fährt der x-y-Kreuztisch 10 das Substrat 12 unter den Fokus 8, so dass der Fokus 8 an dem zu erzeugenden Gravurpunkt 13 liegt. Da das Substrat 12 nicht eben ist, erfolgt eine genaue Einstellung des Fokus 8 mittels des z- Antriebes 11.
In dieser Position verharrt das Substrat 12, bis der Gravur­ punkt 13 erzeugt ist. Anschließend wird bei dem nächsten zu er­ zeugenden Gravurpunkt 13 in der Matrix 14 in gleicher Weise verfahren.
Wie aus dem Verfahren ersichtlich wird, erfordert die Positio­ nierung des Fokus 8 auf dem Substrat 12 eine hohe Genauigkeit, die durch den x-y-Kreuztisch 10 realisiert werden muss. Dies erfordert einen hohen Herstellungsaufwand und bringt auch grö­ ßere Positionierzeiten mit sich.
Um dies zu umgehen, ist in Fig. 2 die Anordnung anstelle der Strahlablenkungseinheit 5 in Fig. 1 mit einem Galvanometerkopf 16 versehen. Der Galvanometerkopf 16 beinhaltet einen ersten Galvanometerspiegel 17 und einen zweiten Galvanometerspiegel 18. Der erste Galvanometerspiegel 17 ist um eine erste Achse 19, die senkrecht zur Richtung des nicht abgelenkten Laser­ strahles 2 und parallel zu einer x-y-Ebene liegt, schwenkbar. Der zweite Galvanometerspiegel 18, ist um eine zweite Achse 20, die senkrecht zur Richtung des nicht abgelenkten Laser­ strahles 2 und senkrecht zu der x-y-Ebene liegt, schwenkbar ist. Die x-y-Ebene ist eine gedachte und nicht dargestellte E­ bene, die sich in x- und in y-Richtung ausdehnt.
Die Galvanometerspiegel 17 und 18 werden magnetisch vorgespannt und durch ein elektrisches Feld ausgelenkt. Damit wird es mög­ lich, Auslenkungen des Fokus 8 mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision vorzunehmen. Durch diese Anordnung kann eine Bewegung des Fokus 8 der Bewegung des Substrates 12 überlagert werden. Somit wird es wesentlich leichter möglich, die nur mik­ roskopisch sichtbaren Abweichungen des Musters von Gravurpunk­ ten 13 zu erzeugen. Auch bietet die elektrische Ansteuerung der Galvanometerspiegel 17 und 18 die Möglichkeit, dass die Infor­ mation aus einer rechentechnischen Einrichtung heraus direkt geschrieben werden kann.
Wie in Fig. 4 dargestellt, besteht die Lasergravur aus einer makroskopischen Struktur 21, die aus einem Muster von Gravur­ punkten 13 zusammengesetzt wird. Dabei sind der Struktur 21 ko­ dierte Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abwei­ chungen des Musters von einem Soll-Muster aufgeprägt worden.
Wie in der Vergrößerung 22 eines Ausschnittes 23 der Struktur 21 zu erkennen ist, ist das Muster als auf einer Doppellinie 24 hintereinander liegenden Gravurpunkten 13 ausgeführt. Der Li­ nienabstand der Doppellinie 24 liegt im mikroskopischen Be­ reich. Dabei liegen die Gravurpunkte 13 bei der Darstellung ei­ ner logischen 0 in der kodierten Information auf der einen Li­ nie der Doppellinie 24 und bei der Darstellung einer logischen 1 auf der anderen Linie der Doppellinie 24.
Bezugszeichenliste
1
Lasergenerator
2
Laserstrahl
3
Strahlformungsblende
4
Korrekturblende
5
Stahlablenkungseinheit
6
Umlenkspiegel
7
Fokussiereinheit
8
Fokus
9
Substratauflage
10
x-y-Kreuztisch
11
z-Antrieb
12
Substrat
13
Gravurpunkt
14
Matrix
15
Matrixrahmen
16
Galvanometerkopf
17
erster Galvanometerspiegel
18
zweiter Galvanometerspiegel
19
erste Achse
20
zweite Achse
21
Struktur
22
Vergrößerung
23
Ausschnitt
24
Doppellinie
x Bewegungsrichtung
y Bewegungsrichtung
z Bewegungsrichtung

Claims (11)

1. Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberflä­ che eines Substrates, bei dem während eines Graviervorgan­ ges ein Laserstrahl in Strahlintervallen oder ständig auf die zu gravierende Oberfläche gerichtet wird, wobei das Substrat (12) während des Graviervorganges in einer senk­ recht zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene bewegt wird und den Bewegungen des Substrates Bewegungen des Laser­ strahles in x- und y-Richtung überlagert werden, da­ durch gekennzeichnet, dass die Lasergra­ vur aus einer makroskopischen Struktur (21) besteht, die aus einem Muster (14) von mikroskopischen Gravurelementen (13) zusammengesetzt wird, wobei der Struktur (21) kodierte Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abwei­ chungen des Musters (14) von einem Soll-Muster aufgeprägt werden, indem die Struktur (21) mittels der x- und y- Bewegung des Substrates (12) und die Abweichungen mittels der x- und y-Bewegungen des Laserstrahles (2) erzeugt wer­ den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Substrat (12) während des Gra­ viervorganges in einer parallel zur Strahlrichtung liegen­ den z-Richtung bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Bewegung in z-Richtung in Abhän­ gigkeit von der Struktur der Oberfläche erfolgt, derart, dass der Fokus (8) des Laserstrahles (2) bei unterschiedli­ chen Stellungen des Substrates (12) in der x-y-Ebene stets auf der Oberfläche liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Strahl über Strahlformungsblenden geformt und die Form der Strahlformungsblenden als Gravur­ punkt auf der Oberfläche scharf abgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen des Sub­ strates (13) diskontinuierlich erfolgen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei einem Einsatz von Strahlinterval­ len die Bewegungen in zeitlichen Zwischenräumen zwischen den Strahlintervallen erfolgen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasergravur aus einer Vielzahl makroskopischer Strukturen (21) besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Muster als Mat­ rix (14) von gesetzten oder nicht gesetzten Gravurelementen (13) gewählt wird und die Abweichungen durch ein Weglassen oder Hinzufügen von Gravurelementen (13) gebildet wer­ den.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Matrix (14) mit einem Matrixrah­ men (15) aus Gravurelementen (13) versehen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Muster als auf einer Linie liegende Gravurelemente (13) gewählt wird und die Abweichungen durch einen makroskopisch nicht sichtbaren Versatz der Gravurelemente (13) von der Linie gebildet wer­ den.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Soll-Muster als auf einer Doppel­ linie (24) hintereinander liegende Gravurelemente (13) gewählt wird, deren Linienabstand im mikroskopischen Be­ reich liegt, wobei die Gravurelemente (13) bei der Darstel­ lung einer logischen 0 in der kodierten Information auf der einen Linie der Doppellinie (24) und bei der Darstellung einer logischen 1 auf der anderen Linie der Doppellinie (24) liegen.
DE10148759A 2000-10-02 2001-10-02 Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates Expired - Fee Related DE10148759B8 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10148759A DE10148759B8 (de) 2000-10-02 2001-10-02 Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates
US10/491,382 US20050045605A1 (en) 2001-10-02 2002-04-17 Method and arrangement for laser engraving a substrate surface
PCT/DE2002/003744 WO2003032236A1 (de) 2001-10-02 2002-10-02 Verfahren und anordnung zur erzeugung einer lasergravur in eine oberfläche eines substrates
JP2003535131A JP2005505837A (ja) 2001-10-02 2002-10-02 基板の表面にレーザー彫刻を行うための方法とその構成
EP02779137A EP1433114A1 (de) 2001-10-02 2002-10-02 Verfahren und anordnung zur erzeugung einer lasergravur in eine oberfläche eines substrates

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10049128 2000-10-02
DE10049128.6 2000-10-02
DE10148759A DE10148759B8 (de) 2000-10-02 2001-10-02 Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE10148759A1 DE10148759A1 (de) 2002-04-25
DE10148759C2 true DE10148759C2 (de) 2003-07-31
DE10148759B8 DE10148759B8 (de) 2005-06-30

Family

ID=7658644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10148759A Expired - Fee Related DE10148759B8 (de) 2000-10-02 2001-10-02 Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10148759B8 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243737B3 (de) * 2002-07-24 2004-07-15 Optiray Laser Gmbh Vorrichtung zur Bearbeitung eines Substrats mit Hilfe von Laserstrahlung
DE10329381B4 (de) * 2003-06-30 2006-06-22 Kühne, Marco Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensional wirkenden Bildes auf einem organischen, brennbaren Substrat sowie Substrat mit einem dreidimensional wirkenden Bild und Verwendung als Substrat
FR2891766A1 (fr) * 2005-10-11 2007-04-13 Gemplus Sa Procede de realisation d'une impression et/ou personnalisation graphique infalsifiable sur un support et support obtenu
ATE538946T1 (de) * 2009-08-26 2012-01-15 Indaffil Holding Ag Verfahren zur herstellung einer oberflächenstruktur eines metallischen pressbleches, endlosbandes oder einer prägewalze
DE102010011207A1 (de) 2010-03-09 2011-09-15 B. Braun Melsungen Ag Vorrichtung zum Schneiden von im Verbund vorliegenden miteinander verbundenen Kunststofferzeugnissen für den medizinischen Bereich

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4194814A (en) * 1977-11-10 1980-03-25 Bausch & Lomb Incorporated Transparent opthalmic lens having engraved surface indicia
DE3728622C1 (de) * 1987-08-27 1988-05-19 Daimler Benz Ag Kennzeichnung von industriellen Erzeugnissen oder Einzelteilen davon
EP0601857A1 (de) * 1992-12-09 1994-06-15 Menicon Co., Ltd. Verfahren zum Markieren einer ophthalmischen Linse
DE19612406C2 (de) * 1996-03-28 2000-01-20 Anitra Medienprojekte Gmbh Informationsträger und Verfahren zum Überlagern und zum Verarbeiten von Informationen
DE19840926A1 (de) * 1998-09-08 2000-05-04 Heidelberger Druckmasch Ag Verfahren und Anordnung zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlen
US6121574A (en) * 1997-12-03 2000-09-19 Miyachi Technos Corporation Two-dimensional bar code laser marking method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4194814A (en) * 1977-11-10 1980-03-25 Bausch & Lomb Incorporated Transparent opthalmic lens having engraved surface indicia
DE3728622C1 (de) * 1987-08-27 1988-05-19 Daimler Benz Ag Kennzeichnung von industriellen Erzeugnissen oder Einzelteilen davon
EP0601857A1 (de) * 1992-12-09 1994-06-15 Menicon Co., Ltd. Verfahren zum Markieren einer ophthalmischen Linse
DE19612406C2 (de) * 1996-03-28 2000-01-20 Anitra Medienprojekte Gmbh Informationsträger und Verfahren zum Überlagern und zum Verarbeiten von Informationen
US6121574A (en) * 1997-12-03 2000-09-19 Miyachi Technos Corporation Two-dimensional bar code laser marking method
DE19840926A1 (de) * 1998-09-08 2000-05-04 Heidelberger Druckmasch Ag Verfahren und Anordnung zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlen

Also Published As

Publication number Publication date
DE10148759A1 (de) 2002-04-25
DE10148759B8 (de) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1886826B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Markierung von Einzelobjekten
EP2144728B1 (de) Verfahren zum einbringen einer struktur in eine oberfläche eines transparenten werkstücks
DE69704698T2 (de) Verfahren zur Beschriftung eines Gegenstands, dass ein Laserstrahl verwendet
DE4326874C3 (de) Verfahren zum Gravieren eines Musters in eine Oberfläche eines Werkstücks
EP1262316A1 (de) Verfahren und Vorrichtund zur Herstellung einer Druckform
WO1983000570A1 (en) Method for rastering half-tone images
DE69317228T2 (de) Verfahren zum Markieren einer ophthalmischen Linse
DE102005054396A1 (de) Markierung von Gegenständen mit Vielspiegelelementen
DE10141751A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zifferblattes und danach hergestelltes Zifferblatt
EP2136958B1 (de) Verfahren und Maschine zur Werkstückbearbeitung
DE19716240C2 (de) Fotoplott-Verfahren und Anordnung zur Aufzeichnung eines computergespeicherten Rasterbildes auf einen ebenen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger
DE10236597A1 (de) Laserunterstütztes Replizierverfahren
EP1646507A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines flächenmusters hoher auflösung
EP3126153B1 (de) Sicherheitselement mit einem linsenrasterbild
DE10148759C2 (de) Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates
EP2132602A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abbilden einer programmierbaren maske auf einem substrat
EP3015279B1 (de) Verfahren zum herstellen eines sicherheitselements mit einem linsenrasterbild
DE4324970A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum kontinuierlichen Prägen der Oberfläche einer thermoplastischen Folie mit einem Muster
DE3703809C2 (de)
WO2002030610A1 (de) Verfahren zur kennzeichnung und insbesondere zur beschriftung von oberflächen optischer elemente mit uv-licht
EP1433114A1 (de) Verfahren und anordnung zur erzeugung einer lasergravur in eine oberfläche eines substrates
WO2020015847A1 (de) Sicherheitselement mit linsenrasterbild
WO2004020176A1 (de) Laserunterstütztes replizierverfahren
EP2001218B1 (de) Verfahren zum Gravieren einer Druckform mittels Laserlicht
EP1160045A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Beschriftung von kupferkaschierten Laminaten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: RODENSTOCK GMBH, 80469 MUENCHEN, DE

Owner name: LASER 2000 GMBH, 82234 WESSLING, DE

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: ALS MITANMELDER IST NACHZUTRAGEN: RODENSTOCK GMBH, 80469 MUENCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
8396 Reprint of erroneous front page
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: RODENSTOCK GMBH, 80469 MUENCHEN, DE

Owner name: LASER 2000 GMBH, 82234 WESSLING, DE

8396 Reprint of erroneous front page
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: RODENSTOCK GMBH, 80469 MUENCHEN, DE

Owner name: LASER 2000 GMBH, 82234 WESSLING, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee