ES2219401T3 - Procedimiento para aplicar informaciones en color sobre un objeto. - Google Patents
Procedimiento para aplicar informaciones en color sobre un objeto.Info
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Abstract
Procedimiento para aplicar informaciones en color sobre un objeto (4), en el que el objeto presenta al menos en una capa (4A) próxima a la superficie al menos dos partículas colorantes de clases diferentes que varían el color de esta capa (4A) bajo la influencia de radiación de láser, en donde: - se emplea radiación de láser (1, 2, 3) con al menos dos longitudes de onda diferentes (1, 2, 3) para variar el color de esta capa (4A), - la solicitación del objeto (4) con radiación de láser se efectúa según el procedimiento de vectores y/o el procedimiento de tramas a través de un dispositivo (6) de deflexión de rayo de dos coordenadas y un dispositivo de enfoque (7) para enfocar la radiación de láser sobre la capa (4A) del objeto (4), caracterizado porque se utiliza al menos un medio de guía de rayo (8) para guiar hacia la capa (4A) del objeto (4) un primer rayo láser (1) con una primera longitud de onda (1) y al menos otro rayo láser (2) con una segunda longitud de onda (2) que es diferente dela longitud de onda del primer rayo láser, a través del dispositivo (6) de deflexión de rayo de dos coordenadas y del dispositivo de enfoque (7).
Description
Procedimiento para aplicar informaciones en color
sobre un objeto.
La invención se refiere a un procedimiento para
aplicar informaciones en color sobre un objeto. Para esta clase de
procedimientos el objeto presenta al menos en una capa próxima a la
superficie al menos dos partículas colorantes de naturaleza
diferente que cambian el color de esta capa bajo la influencia de
radiación de láser. Se emplea aquí una radiación de láser con al
menos dos longitudes de onda diferentes (\lambda_{1},
\lambda_{2}, \lambda_{3}) para variar el color de esta capa. La
solicitación del objeto con radiación de láser se efectúa según el
procedimiento de vectores y/o el procedimiento de tramas por medio
de un dispositivo de deflexión de rayo de dos coordenadas y un
dispositivo de enfoque. El dispositivo de enfoque enfoca entonces la
radiación de láser sobre la capa del objeto que contiene las
partículas colorantes. Se efectúa entonces una variación del color
local (en el foco del láser) en los respectivos puntos del objeto
previstos para la información en color.
Se conoce por el documento DE 30 48 736 C2 el
rotular tarjetas de plástico por medio de radiación de láser, a cuyo
fin las tarjetas de plástico contienen aditivos de láser especiales
como partículas colorantes al menos en una capa próxima a la
superficie con miras a la producción de este rotulado. Un ejemplo de
este aditivo de láser es el aditivo de láser con la designación de
marca Iriodin LS 825 de la firma Merck. Este pigmento es en sí de
transparente a gris claro. Como consecuencia de la solicitación de
este aditivo de láser con radiación de láser de 1064 nm (láser de
Nd-YAG) se desencadena en el plástico una intensa
reacción irreversible de variación del color. La reacción provoca en
general principalmente una tinción oscura (tinción negra) del
plástico, producida por la carbonización de la matriz polímera del
plástico. El aditivo de láser produce así un absorción de la
radiación de láser necesaria para la carbonización, empleándose
aditivos de láser cuya absorción se acomoda a una longitud de onda
de láser correspondiente.
Asimismo, es conocido el utilizar los llamados
pigmentos latentes como partículas colorantes que son en sí al menos
casi transparentes. No obstante, al solicitar con radiación de láser
se varía la propiedad de absorción del pigmento latente de tal
manera que el pigmento, después de la radiación con láser, presenta
una absorción en el dominio espectral visible, con lo que se provoca
una variación del color de la capa en la que se encuentra este
pigmento.
Asimismo, se conoce por el documento WO 96/35585
un procedimiento para aplicar información en color en el que se
utilizan tres pigmentos diferentes como partículas colorantes que
absorben cada uno luz al menos en un punto (para una longitud de
onda determinada o un dominio de longitud de onda determinado) en el
dominio espectral visible (400 nm a 700 nm). Al irradiar con intensa
radiación de láser de una longitud de onda determinada,
preferiblemente la longitud de onda en la que la absorción del
pigmento es máxima, estos pigmentos pierden al menos en parte su
propiedad de absorción. Se pueden así blanquear al menos en parte.
Mediante un blanqueo selectivo en longitud de onda por medio de
radiación de láser se puede efectuar así localmente un ajuste del
color.
Idealmente, la capa sobre la que ha de aplicarse
la información en color presenta los pigmentos (colorantes)
siguientes:
- un primer pigmento que absorbe luz azul
conforme al centro de gravedad (440 nm) – el color propio de este
pigmento es el amarillo,
- un segundo pigmento que absorbe luz verde
conforme al centro de gravedad (532 nm) - el color propio de este
pigmento es el rojo (magenta),
- un tercer pigmento que absorbe luz roja
conforme al centro de gravedad (660 nm) – el color propio de este
pigmento es el azul (ciano).
Cuando estos pigmentos están presentes con igual
distribución en una capa en una concentración casi idéntica, esta
capa aparece como negra al observarla a la luz del sol. Mediante un
blanqueo selectivo en longitud de onda por medio de radiación de
láser de los distintos pigmentos se puede ajustar así
deliberadamente el color de la capa por medio de una mezcla de color
substractiva. Cuando, por ejemplo, se irradia la capa en un punto
con una radiación de láser de 440 nm y se blanquea completamente el
primer pigmento, se obtiene entonces una capa que ya no absorbe luz
azul, sino sólo luz verde y roja. La impresión de color de este
punto es entonces también la correspondiente a esta situación.
Para poder ajustar el color dentro de un amplio
intervalo con ayuda de este procedimiento, es necesario solicitar la
capa correspondiente del objeto con radiación de láser de diferente
longitud de onda.
Se propone a este respecto en el documento WO
96/35585 emplear un láser sintonizable que esté en condiciones de
generar radiación de láser de diferente longitud de onda. La
solicitación del objeto con radiación de láser se efectúa según el
procedimiento de vectores y/o de tramas a través de un dispositivo
de deflexión de rayo de dos coordenadas y un dispositivo de enfoque.
El dispositivo de enfoque enfoca aquí la radiación de láser sobre la
capa del objeto que contiene las partículas colorantes. Sin embargo,
un problema aquí consiste en que la intensidad de láseres
sintonizables es con frecuencia demasiado pequeña. Además, es
frecuente que el estado de funcionamiento de láseres sintonizables
no sea estable, ya que estos láseres dependen de manera muy sensible
de condiciones exteriores. Con un láser sintonizable no se puede
conseguir un funcionamiento permanente en condiciones de
producción.
Asimismo, en el documento WO 96/35585 se propone
emplear tres instalaciones de láser - una instalación de láser para
cada longitud de onda - para aplicar informaciones en color sobre un
objeto. En un primer paso del procedimiento se blanquea aquí el
primer pigmento. A continuación, se tiene que transportar el objeto
hasta la segunda estación de láser, en donde se blanquea entonces el
segundo pigmento, etc. Sin embargo, están ligados a esto algunos
inconvenientes. Por un lado, el transporte del objeto de una
instalación de láser a la siguiente es complicado y requiere mucho
tiempo. Además, el objeto tiene que ser posicionado de nuevo en cada
instalación de láser, lo que es muy difícil, ya que la exactitud de
posicionamiento es proporcionada por el tamaño de los puntos de
imagen (aproximadamente 50 a 100 \mum) de la información a
aplicar. Por otro lado, cada instalación de láser requiere un
dispositivo propio de deflexión de rayo de dos coordenadas y un
dispositivo de enfoque correspondiente para poder realizar la
solicitación del objeto según el procedimiento de vectores y/o
de
tramas.
tramas.
El cometido de la invención consiste en crear un
procedimiento para aplicar informaciones en color sobre un objeto
por medio de radiación de láser de diferente longitud de onda, que
pueda realizarse de manera sencilla, fiable y rápida.
Este problema se resuelve según la invención con
las particularidades caracterizantes de la reivindicación 1. Las
reivindicaciones subordinas que siguen a ésta contienen formas de
ejecución ventajosas del procedimiento.
Según la invención, se ha previsto al menos un
medio de guía de rayo para guiar un primer rayo láser con la
longitud de onda (\lambda_{1}) y al menos otro rayo láser con una
longitud de onda (\lambda_{2}) que es diferente de la longitud de
onda del primer rayo láser, a través del dispositivo de deflexión de
rayo de dos coordenadas y el dispositivo de enfoque, para llevarlo
sobre la capa del objeto en la que se encuentran las partículas
colorantes.
Frente al empleo de un láser sintonizable, el
procedimiento según la invención tiene la ventaja de que se puede
emplear para cada longitud de onda de láser, para generar la
radiación de láser, una fuente de rayo láser estable y potente. Con
ayuda de los medios de guía de rayo previstos según la invención,
los rayos láser de diferente longitud de onda que discurren en el
espacio por separado uno de otro a consecuencia de su lugar de
generación diferente son dirigidos hacia la capa del objeto a
rotular por medio de un dispositivo de deflexión de rayo de dos
coordenadas y un dispositivo de enfoque.
Frente al empleo de tres instalaciones de láser
diferentes, el procedimiento según la invención tiene la ventaja de
que el objeto no tiene que ser transportado de una instalación de
láser a la siguiente para solicitarlo con radiación de láser de
diferente longitud de onda. Se suprimen sistemas de manipulación
para el transporte ulterior del objeto de una instalación de láser a
la siguiente. Además, se ahorra tiempo debido a la supresión del
transporte. En particular, no existen problemas de posicionamiento a
consecuencia del transporte ulterior.
Se explicará seguidamente la invención con más
detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1, un diagrama de absorción real para
una capa en la que se encuentran diferentes partículas colorantes
que pueden ser blanqueadas por medio de radiación de láser,
la figura 2, una diagrama de absorción idealizado
para una capa en la que se encuentran partículas colorantes que
pueden ser blanqueadas por medio de radiación de láser,
las figuras 3 a 5, diagramas de blanqueo para
tres partículas colorantes diferentes,
la figura 6, una primera disposición según el
procedimiento,
la figura 7, la evolución de dos rayos láser
enfocados de diferente longitud de onda en la zona de la capa que se
ha de rotular,
la figura 8, una representación detallada de la
primera disposición según el procedimiento,
la figura 9, una segunda disposición según el
procedimiento,
la figura 10, una tercera disposición según el
procedimiento,
la figura 11, una cuarta disposición según el
procedimiento,
la figura 12, un sistema de lentes para compensar
la aberración cromática del dispositivo de enfoque paralelamente al
eje óptico,
la figura 13, una quinta disposición según el
procedimiento,
la figura 14, una representación para explicar el
error transversal cromático del dispositivo de enfoque,
la figura 15, una fibra de índice escalonado con
una lente detrás del extremo de desacoplamiento de la fibra,
la figura 16, una sección a través de una fibra
de índice escalonado con la evolución del índice de refracción,
la figura 17, el recorrido de un rayo de forma
gaussiana antes del acoplamiento con una fibra de índice escalonado
y después del desacoplamiento,
la figura 18, una vista en planta de la capa del
objeto a rotular con los puntos de imagen, y
la figura 19, una tabla con datos de control para
el procedimiento según la invención.
En la figura 1 se representa un espectro de
absorción real de una capa de un objeto que se ha de rotular de
conformidad con la invención. Por rotulado se entiende siempre
también en lo que sigue la aplicación de informaciones en color. En
esta capa están contenidas tres partículas colorantes (llamadas
también agentes colorantes) cuyo comportamiento de absorción es
diferente en el dominio espectral visible. Las bandas de absorción
no están idealmente separadas una de otra. En el dominio en el que
absorbe principalmente el agente colorante 1, absorben también los
agentes colorantes 2 y 3, si bien en proporción considerablemente
más pequeña. En el dominio en el que absorbe principalmente el
agente colorante 2, existe también una pequeña absorción para los
agentes colorantes 1 y 3. Únicamente en el dominio en el que absorbe
principalmente el agente colorante 3, apenas existe una absorción de
los otros dos agentes colorantes. Un ejemplo del agente colorante 1
es el pigmento con el nombre comercial de Novoperm Gelb HR 70 de la
firma Clariant. Un ejemplo del agente colorante 2 es el pigmento con
el nombre comercial de Hostaperm Rosa E de la firma Clariant. Un
ejemplo del agente colorante 3 es el pigmento con el nombre
comercial de Monastral Blau FGX de la firma Clariant. Estos
pigmentos tienen en común el hecho de que se pueden blanquear bajo
la influencia de radiación de láser. Mediante un blanqueo selectivo
en longitud de onda se puede ajustar así el color de la capa
mediante una mezcla de color substractiva. Cada elemento de la
superficie de la capa presenta, visto estadísticamente, una
distribución idéntica de las diferentes partículas colorantes. Por
un lado, las longitudes de onda que se utilizan para el blanqueo de
los distintos agentes colorantes están adaptadas al espectro de
absorción, y, por otro lado, los agentes colorantes empleados y su
composición se seleccionan según las longitudes de onda de láser que
estén disponibles en la forma más favorable. Por tanto, el color
resultante de la capa depende de qué agentes colorantes se empleen y
con qué longitudes de onda de láser y con qué intensidad de láser se
blanqueen cada uno de ellos. Esto último, la respectiva intensidad
de láser, tiene una gran influencia sobre el grado de blanqueo. Esto
se ilustra en las figuras 3 a 5, en las que se representan los
diagramas de blanqueo para tres agentes colorantes diferentes. La
dependencia del grado de blanqueo respecto de la intensidad del
láser es aquí diferente para cada agente colorante. Como se describe
más adelante, se tiene en cuenta esta circunstancia mediante un
control especial del procedimiento. Por debajo de una intensidad
umbral no tiene lugar blanqueo en ningún caso. Por encima de esta
intensidad umbral existe una zona lineal en primera aproximación que
hace transición después a una zona de saturación. A partir de una
intensidad de láser determinada se destruye entonces la capa.
En el ejemplo anterior se emplearon rayos láser
con las longitudes de onda siguientes: 440 nm, 532 nm y 660 nm. El
rayo láser con 532 nm es generado por medio de un láser de
Nd-YAG, cuya longitud de onda básica de 1064 nm es
divida en dos por duplicación de la frecuencia. El rayo láser con
660 nm es generado por medio de un láser de Nd-YAG,
cuya longitud de onda básica de 1320 nm es dividida en dos por
duplicación de la frecuencia. El rayo láser con 440 nm es generado
por medio de un láser de Nd-YAG, cuya longitud de
onda básica de 1320 es reducida a un tercio por triplicación de la
frecuencia. Las clases de multiplicación de la frecuencia son
conocidas para el experto. Estas fuentes de rayo láser funcionan en
forma estable y suministran una potencia suficiente.
Sin embargo, el procedimiento según la invención
no se limita al empleo de rayos láser con estas longitudes de onda.
El procedimiento según la invención no se limita tampoco al método
del blanqueo selectivo en longitud de onda, sino que se puede
aplicar también a la irradiación con láser de pigmentos latentes y/o
al rotulado por medio de carbonización inducida por láser. Las
longitudes de onda de láser han de elegirse de conformidad con
esto.
En la figura 6 se muestra una primera disposición
según el procedimiento. El medio de guía de rayo 8 previsto según la
invención presenta un primer elemento ópticamente reflectante 8A que
refleja radiación de láser de una primera longitud de onda
\lambda_{1} y que transmite radiación de láser con al menos una
segunda longitud de onda \lambda_{2}, \lambda_{3}, en donde
- el primer rayo láser 1 con la longitud de onda
\lambda_{1} es reflejado por el elemento reflectante 8A en
dirección al dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos
coordenadas,
- al menos un segundo rayo láser 2 con una
longitud de onda \lambda_{2} es transmitido a través del elemento
reflectante 8A hasta el dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos
coordenadas.
El elemento ópticamente reflectante 8A es un
espejo dieléctrico o un prisma de reflexión dieléctrico (no
representado). Los espejos dieléctricos o los prismas de reflexión
dieléctricos, que reflejan radiación de una longitud de onda
determinada o de un intervalo de longitudes de onda determinado y
que por lo demás son al menos en parte transparentes, son conocidos
para el experto. De esta manera, el primer rayo láser con una
longitud de onda de 440 nm y un segundo rayo láser con una longitud
de onda de 532 nm, que se generan separados uno de otro en el
espacio, son conducidos a un mismo dispositivo 6 de deflexión de
rayo de dos coordenadas. El segundo rayo láser puede estar dirigido
aquí hacia el primer elemento reflectante 8A en forma directa o bien
a través de otro elemento reflectante 8B (como se ha representado).
El ángulo de reflexión en la forma de ejecución representada es de
45º. Sin embargo, están previstos también otros ángulos de
reflexión, a cuyo fin la disposición del dispositivo 6 de deflexión
de rayo de dos coordenadas y del dispositivo de enfoque 7 se elige
siempre atendiendo a la posición relativa del elemento reflectante
8A y atendiendo al ángulo de reflexión. Después del elemento
reflectante 8A, los dos rayos láser 1, 2 discurren preferiblemente a
lo largo de una línea. En caso de que deba acoplarse un tercer rayo
láser con una longitud de onda de 660 nm, el segundo rayo láser es
reflejado por el segundo elemento reflectante 8B en dirección al
primer elemento reflectante 8A y es transmitido a través de éste
hacia el dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos coordenadas. El
tercer rayo láser 3 con una longitud de onda \lambda_{3} es
transmitido después al dispositivo 6 de desviación de rayo de dos
coordenadas a través de los elementos reflectantes primero y segundo
8A, 8B. A este fin, los elementos reflectantes primero y segundo 8A,
8B son al menos parcialmente transparentes para la longitud de onda
del tercer rayo láser. El tercer rayo láser puede estar dirigido
entonces hacia el segundo elemento reflectante 8B en forma directa o
bien a través de otro elemento reflectante 8C (como se ha
representado).
En la figura 8 se muestra una representación
detallada de la primera disposición según el procedimiento. Como
puede apreciarse, los rayos láser experimentan un decalaje entre
ellos a través de los elementos reflectantes 8A, 8B. Mediante un
ajuste correspondiente de los puntos de incidencia de los rayos
láser sobre los elementos reflectantes se tiene en cuenta este
decalaje de los rayos, de modo que los diferentes rayos láser
discurren seguidamente a lo largo de una línea. Los elementos
reflectantes 8A, 8B, 8C son regulables preferiblemente en su
posición.
Con ayuda de la figura 7 se explicará la
aberración cromática del dispositivo de enfoque 7 paralelamente al
eje óptico A de dicho dispositivo de enfoque. Se trata aquí de un
problema fundamental que emerge cuando deban enfocarse rayos láser
de diferente longitud de onda por medio de un mismo dispositivo de
enfoque 7. Un dispositivo de enfoque 7 de esta clase es una lente o
un sistema de lentes, preferiblemente un objetivo de campo plano.
Este objetivo de campo plano presenta ahora una aberración cromática
que plantea problemas durante la solicitación del objeto 4 a rotular
con radiación de láser de diferente longitud de onda. Se entiende
aquí por aberración cromática que los rayos con una menor longitud
de onda se difractan en mayor medida que los rayos con una mayor
longitud de onda. Esto tiene como consecuencia que la distancia
focal f depende de la longitud de onda, pudiendo ser perfectamente
de 2 a 3 mm la diferencia de distancia focal entre un rayo láser
azul (440 nm) y un rayo láser rojo (660 nm). Los datos del
fabricante para distancias focales dependientes de la longitud de
onda se refieren aquí siempre a rayos láser con la misma
característica del rayo (divergencia ínfima e igual diámetro del
rayo) antes del enfoque. El espesor de una tarjeta típica de
plástico es de, por ejemplo, 0,8 mm. La diferencia de distancia
focal es así ya un múltiplo del espesor de la tarjeta, mientras que
el rotulado según la invención deberá tener lugar en una capa 4A
próxima a la superficie. En la figura 7 se ha elegido la distancia
entre la superficie 4A a rotular y el objetivo de campo plano de
modo que el foco para la radiación de láser con la longitud de onda
de 440 nm esté sobre la superficie que se ha de rotular. La mancha
del láser en el foco no puede ser aquí tampoco de cualquier tamaño,
sino que, debido a la difracción, posee un tamaño finito (valor
típico: 50 \mum). Sin más medidas, el foco para la radiación de
láser con la longitud de onda de 660 nm está entonces 2 a 3 mm por
debajo de la superficie 4A de la tarjeta. Esto tiene a su vez la
consecuencia de que la intensidad del láser para la radiación de
láser con la longitud de onda de 660 nm sobre la superficie 4A de la
tarjeta no es lo bastante alta como para conseguir una variación del
color. A una distancia de 2 a 3 mm por encima del foco, el diámetro
del rayo es aproximadamente el doble de grande que en el foco, y así
la intensidad es allí solamente una cuarta parte de la intensidad en
el foco. Por tanto, con la mayoría de los aditivos de láser no se
puede conseguir un cambio de color fuera del foco, ya que allí la
intensidad del láser es más pequeña que la intensidad umbral.
Para hacer frente al problema anteriormente
descrito de la aberración cromática, se ha previsto según la
invención en la trayectoria de al menos un rayo láser con la
longitud de onda \lambda, antes del dispositivo de enfoque 6, un
medio 9 para compensar la aberración cromática. Este medio 9 varía
la característica del rayo o los rayos láser de modo que todos
tienen su foco en la zona 4A próxima a la superficie del objeto que
se ha de rotular. Se ha previsto aquí el modo de proceder siguiente:
La distancia entre la superficie 4A a rotular y el objetivo de campo
plano 6 se elige de modo que el rayo láser verde con la longitud de
onda de 532 nm tenga su foco, sin más medios, sobre la superficie 4A
que se ha de rotular. Para que los otros dos rayos láser tengan
entonces también allí su foco se utilizan en su trayectoria unos
medios correspondientes ópticamente operativos 9. Depende de las
condiciones concretas cuál de los rayos láser 1, 2, 3 se escoge
ahora como punto de partida para la selección del objetivo de campo
plano 6 y de la distancia a la superficie 4A que se ha de rotular.
Sin embargo, para el o los otros rayos láser correspondientes 1, 2,
3 son necesarios entonces medios correspondientes 9 para compensar
la aberración cromática. Se ha previsto también disponer para cada
rayo láser 1, 2, 3 un medio 9 para compensar la aberración
cromática.
El medio 9 para compensar la aberración cromática
del dispositivo de enfoque paralelamente al eje óptico A de dicho
dispositivo de enfoque está formado preferiblemente por una lente o
un sistema de lentes. En la figura 12 se muestra un sistema de
lentes de esta clase constituido por una lente divergente 9A y una
lente convergente 9B, siendo preferiblemente regulable la distancia
d entre estas dos lentes para proporcionarle una divergencia
diferente al respectivo rayo láser 1, 2, 3. El respectivo rayo láser
atraviesa aquí primero la lente divergente 9A y luego la lente
convergente 9B, antes de que sea guiado adicionalmente hacia el
dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos coordenadas y el
dispositivo de enfoque 7. Así, por ejemplo, el rayo láser azul (440
nm) es ensanchado un poco en dirección al dispositivo de enfoque,
mientras que el rayo láser rojo (660 nm) es concentrado un poco en
dirección al dispositivo de enfoque. Gracias a esta medida, los tres
rayos láser (rojo, verde y azul) tienen finalmente su foco sobre la
superficie 4A que se ha de rotular.
El medio 9 para compensar la aberración cromática
puede ser también una fibra de vidrio 11 y una lente convergente 9
(véase la figura 15). Para ello, el rayo láser correspondiente 1, 2,
3 para el que deberá realizarse una compensación es conducido a
través de una fibra de vidrio 11 por la cual sale después nuevamente
en forma divergente. Por medio de la lente convergente 9 se puede
volver a condensar ahora dicho rayo. Variando la distancia entre el
extremo de la fibra y la lente convergente 9 se varía también la
posición del foco detrás del dispositivo de enfoque 7.
Para compensar la aberración cromática se puede
ajustar también en cada caso, en forma sencilla, la distancia del
extremo 10A de la fibra al dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos
coordenadas (véase la figura 13). Se representa allí el modo en que
tres rayos láser 1, 2, 3 de longitud de onda diferente están
dirigidos cada uno, a través de una fibra de vidrio 10, hacia un
espejo de deflexión 6A del dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos
coordenadas, siendo diferentes las distancias de los extremos 10A de
la fibra al espejo de deflexión 6A. Se consigue así que todo los
rayos láser, a pesar de sus longitudes de onda diferentes, tengan un
foco casi común sobre la superficie 4A que se ha de rotular.
En la figura 9 se muestra una segunda disposición
según el procedimiento, en la que, a diferencia de la disposición de
las figuras 6 y 8, los tres rayos láser no están dirigidos,
paralelos uno a otro, hacia los medios de guía de rayo 8A, 8B, 8C
según la invención. En la disposición representada en la figura 9
uno de los rayos láser 3 discurre originalmente en dirección
perpendicular a los otros dos rayos láser 1, 2, los cuales discurren
originalmente paralelos y decalados uno respecto de otro. Se
utilizan aquí los mismos espejos dieléctricos 8A, 8B que se han
previsto también para la disposición según las figuras 6 y 8.
La figura 10 muestra una cuarta disposición según
el procedimiento. El medio de guía de rayo 8 presenta aquí un
elemento ópticamente reflectante 8D, preferiblemente giratorio,
regulable en su posición, el cual refleja al menos radiación de
láser de una primera longitud de onda \lambda_{1} y radiación de
láser de un segunda longitud de onda \lambda_{2}, \lambda_{3},
en donde
- el primer rayo láser 1 con la longitud de onda
\lambda_{1} y el segundo rayo láser 2 con la longitud de onda
\lambda_{2} inciden en paralelo, decalados uno respecto de otro
y/o bajo ángulos diferentes, en el elemento reflectante 8D,
- el elemento reflectante 8D es llevado a una
primera posición para reflejar el primer rayo láser 1 con la
longitud de onda \lambda_{1} en dirección al dispositivo 6 de
deflexión de rayo de dos coordenadas,
- el elemento reflectante 8D es llevado a una
segunda posición para reflejar el segundo rayo láser 2 con la
longitud de onda \lambda_{2} en dirección al dispositivo 6 de
deflexión de rayo de dos coordenadas.
El elemento reflectante 8D es aquí un espejo
metálico o un prisma de reflexión metálicamente especulado.
En la figura 11 se representa una quinta
disposición según el procedimiento. El medio de guía de rayo 8 es
aquí un primer espejo de deflexión metálico giratorio 6A del
dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos coordenadas, a través del
cual el primer rayo láser 1 con la longitud de onda \lambda_{1} y
al menos un segundo rayo láser 2 con la longitud de onda
\lambda_{2} son reflejados en dirección a un segundo espejo de
deflexión metálico giratorio 6B del dispositivo 6 de deflexión de
rayo de dos coordenadas, el cual refleja entonces los rayos láser en
dirección al dispositivo de enfoque 7 para enfocar la radiación de
láser sobre la capa 4A del objeto 4, en donde
- el espejo de deflexión 6A es hecho girar cada
vez en un primer valor de desplazamiento para solicitar el objeto 4
con el primer rayo láser 1 de la longitud de onda \lambda_{1},
- el espejo de deflexión 6A es hecho girar cada
vez en un segundo valor de desplazamiento para solicitar el objeto 4
con el segundo rayo láser 2 de la longitud de onda
\lambda_{2}.
En la figura 14 se ilustra otro problema
fundamental que se presenta cuando se quiere enfocar rayos láser de
diferentes longitudes de onda a través de un mismo objetivo de campo
plano 7 para aplicar un rotulado sobre la superficie 4A de un
objeto, por ejemplo una tarjeta de plástico. Este problema tiene su
fundamento en la aberración cromática del objetivo de campo plano
transversalmente al eje óptico. Se entiende por esto que rayos láser
de longitud de onda diferente, que atraviesan el objetivo de campo
plano bajo un ángulo determinado (\theta) con respecto al eje
óptico A del objetivo de campo plano 7, no inciden - como se desea -
en el mismo sitio de la superficie 4A a rotular, sino que están
lateralmente decalados uno respecto de otro. Particularmente en el
caso de un rotulado en el lado del borde del objeto 4, es decir, en
un lugar relativamente alejado del eje óptico A del objetivo de
campo plano 7, el decalaje de enfoque lateral es especialmente
grande. Según la invención, para compensar la aberración cromática
lateral del dispositivo de enfoque 7 para al menos un rayo láser con
la longitud de onda \lambda se tiene en cuenta cada vez un valor
de corrección \Deltax, \Deltay para el error transversal
cromático al ajustar el giro de los espejos de deflexión metálicos
giratorias 6A, 6B del dispositivo 6 de deflexión de rayo de dos
coordenadas para la solicitación de una capa 4A del objeto 4 según
el procedimiento de vectores y/o de tramas.
Las informaciones en color a aplicar consisten en
un pluralidad de puntos de imagen P, efectuándose la solicitación
del objeto 4 con radiación de láser para generar los puntos de
imagen P en el modo de funcionamiento de impulsos. Para generar los
distintos puntos de imagen en color P se han previsto según la
invención modos de proceder diferentes.
La solicitación por puntos del objeto 4 con el
primer rayo láser 1 puede efectuarse aquí con un primer valor de
intensidad de láser I^{(1)}, mientras que la solicitación por
puntos del objeto 4 con el segundo rayo láser 2 se efectúa con un
segundo valor de intensidad de láser I^{(2)}y la solicitación por
puntos del objeto 4 con el tercer rayo láser 3 se efectúa con tercer
valor de intensidad de láser I^{(3)}. Se ha previsto también que
durante la solicitación por puntos del objeto 4 se varíe también la
intensidad de láser de un punto de imagen a otro para al menos un
rayo láser 1, 2, 3.
Un modo de proceder para la generación de imagen
según la invención consiste en solicitar primero todos los puntos de
imagen que han de generarse por el procedimiento de vectores y/o de
tramas, en cada caso sucesivamente, con el primer rayo láser 1, y
seguidamente solicitar los puntos de imagen P, en cada caso
sucesivamente, con al menos un segundo rayo láser 2.
Como alternativa a esto, se efectúa punto de
imagen por punto de imagen, en cada caso sucesivamente, una
solicitación con rayos láser de longitud de onda diferente.
Además, se ha previsto también que se efectúe
punto de imagen por punto de imagen, en cada caso simultáneamente,
una solicitación con rayos láser de longitud de onda diferente.
Preferiblemente, la solicitación del objeto 4 con
radiación de láser se efectúa de modo que se tenga en cuenta punto
de imagen por punto de imagen un respectivo valor de corrección para
el error transversal cromático.
Punto de partida para el procedimiento según la
invención es una imagen que se presenta en forma digital (por
ejemplo, en el llamado formato PCX) o que se convierte en tal forma
digital. Se entiende aquí por imagen tanto una fotografía como una
información alfanumérica, un código de barras o similar. Partiendo
de estas informaciones de imagen digitales se derivan entonces para
cada punto de imagen P1, P2,... las coordenadas x, y (x_{1},
y_{1}, x_{2}, y_{2}) para activar el dispositivo 6 de
deflexión de rayo de dos coordenadas. Además, con ayuda de la
información de color digital sobre los puntos de imagen se derivan
para cada punto de imagen valores de intensidad de láser
(I_{1}^{(1)}, I_{1}^{(2)},... para que se logren el grado de
blanqueo correcto y, por tanto, la impresión de color correcta de un
punto de imagen. Además, se genera para cada punto de imagen x, y un
valor de corrección \Deltax, \Deltay para compensar la
aberración cromática lateral. Todos estos datos pueden estar
archivados, por ejemplo, en una tabla con datos de control para el
procedimiento según la invención (véase la figura 19).
Finalmente, deberá entrarse aún en detalles sobre
una problemática adicional que es de importancia especialmente en el
denominado blanqueo con láser. Como puede deducirse de las figuras 3
a 5, el grado de blanqueo depende fuertemente de la respectiva
intensidad del láser. Sin embargo, ocurre ahora que los rayos láser
empleados 1, 2, 3 presentan en general un perfil de rayo gaussiano
(véase la figura 17) que está presente también en el foco (mancha de
escritura del láser). No obstante, esto significa que la intensidad
del láser no es constante en la mancha de escritura del láser. En el
centro del rayo esta intensidad es muy alta, mientras que disminuye
fuertemente hacia los bordes. Por tanto, no se puede conseguir un
blanqueo uniforme de un punto de imagen. En el caso más
desfavorable, la intensidad en los bordes de los puntos de imagen es
más pequeña que el valor umbral, de modo que no tiene allí lugar en
absoluto ningún blanqueo. Para orillar esta problemática se acoplan
los rayos láser 1, 2, 3, según la invención, con una denominada
fibra de índice escalonado 11. En la figura 16 se representan una
sección a través de una fibra de índice escalonado 11, así como la
evolución de forma rectangular del índice de refracción. Un rayo
láser acoplado con la fibra de índice escalonado 11 tiene un perfil
de forma gaussina, y después de que ha abandonado nuevamente la
fibra de índice escalonado 11 presenta una distribución de
intensidad de forma rectangular en toda su sección transversal. Por
tanto, el perfil del rayo del láser es casi una reproducción de la
evolución del índice de refracción de la fibra de índice escalonado.
De esta manera, se proporciona un rayo láser con una intensidad casi
constante en toda su sección transversal, el cual resulta
extraordinariamente adecuado para un blanqueo uniforme de puntos de
imagen.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ Primer rayo láser\cr 2 \+ Segundo rayo láser\cr 3 \+ Tercer
rayo láser\cr 4 \+ Objeto\cr 4A \+ Capa del objeto que contiene
las partículas co-\cr \+ lorantes\cr 5 \+ Punto de imagen\cr 6 \+
Dispositivo de deflexión de rayo
de dos coor-\cr \+ denadas\cr 6A \+ Primer espejo de
deflexión del dispositivo de\cr \+
deflexión de rayo de dos coordenadas\cr 6B \+ Segundo espejo de
deflexión del dispositivo de\cr \+ deflexión de rayo de dos
coordenadas\cr 7 \+ Dispositivo de enfoque\cr 7A \+ Eje óptico del
dispositivo de enfoque\cr 8 \+ Medio de guía de rayo\cr 8A \+
Primer elemento reflectante del medio de guía\cr \+ de
rayo\cr 8B \+ Segundo elemento reflectante
del medio de\cr \+ guía de
rayo\cr 8C \+ Tercer elemento reflectante del
medio de guía\cr \+ de rayo\cr 8D \+ Elemento
reflectante giratorio del
medio de\cr \+ guía de rayo\cr 9 \+
Sistema de lentes para
compensar la aberra-\cr \+ ción cromática
del dispositivo de enfoque para-\cr \+ lelamente al eje
óptico\cr 9A \+ Lente divergente\cr 9B \+ Lente convergente\cr 10
\+ Fibra\cr 10A \+ Extremo de desacoplamiento de la fibra\cr 11 \+
Fibra de índice
escalonado\cr}
Claims (21)
1. Procedimiento para aplicar informaciones en
color sobre un objeto (4), en el que el objeto presenta al menos en
una capa (4A) próxima a la superficie al menos dos partículas
colorantes de clases diferentes que varían el color de esta capa
(4A) bajo la influencia de radiación de láser, en donde
- se emplea radiación de láser (1, 2, 3) con al
menos dos longitudes de onda diferentes (\lambda_{1},
\lambda_{2}, \lambda_{3}) para variar el color de esta capa
(4A),
- la solicitación del objeto (4) con radiación de
láser se efectúa según el procedimiento de vectores y/o el
procedimiento de tramas a través de un dispositivo (6) de deflexión
de rayo de dos coordenadas y un dispositivo de enfoque (7) para
enfocar la radiación de láser sobre la capa (4A) del objeto (4),
caracterizado porque
se utiliza al menos un medio de guía de rayo (8)
para guiar hacia la capa (4A) del objeto (4) un primer rayo láser
(1) con una primera longitud de onda (\lambda_{1}) y al menos otro
rayo láser (2) con una segunda longitud de onda (\lambda_{2}) que
es diferente de la longitud de onda del primer rayo láser, a través
del dispositivo (6) de deflexión de rayo de dos coordenadas y del
dispositivo de enfoque (7).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio de guía de rayo (8) presenta al
menos un primer elemento ópticamente reflectante (8A) que refleja
radiación de láser de una primera longitud de onda (\lambda_{1}) y
que transmite radiación de láser con al menos una segunda longitud
de onda (\lambda_{2}, \lambda_{3}), en donde
- el primer rayo láser (1) con la longitud de
onda (\lambda_{1}) es reflejado por el elemento reflectante (8A)
en dirección al dispositivo (6) de deflexión de rayo de dos
coordenadas,
- al menos un segundo rayo láser (2) con una
longitud de onda (\lambda_{2}) es transmitido al dispositivo (6)
de deflexión de rayo de dos coordenadas a través del elemento
reflectante (8A).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque está previsto un segundo elemento
ópticamente reflectante (8B) que refleja radiación de láser de la
longitud de onda (\lambda_{2}) y que transmite radiación de láser
con al menos otra longitud de onda (\lambda_{3}), en donde
- el primer rayo láser (1) con la longitud de
onda (\lambda_{1}) es reflejado por el primer elemento reflectante
(8A) en dirección al dispositivo (6) de deflexión de rayo de dos
coordenadas,
- un segundo rayo láser (2) con una longitud de
onda (\lambda_{2}) es reflejado por el segundo elemento
reflectante (8B) en dirección al primer elemento reflectante (8A) y
es transmitido, a través de éste, al dispositivo (6) de deflexión de
rayo de dos coordenadas,
- un tercer rayo láser (3) con una longitud de
onda (\lambda_{3}) es transmitido al dispositivo (6) de deflexión
de rayo de dos coordenadas a través de los elementos reflectantes
primero y segundo (8A, 8B).
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el elemento ópticamente reflectante (8A,
8B) es un espejo dieléctrico.
5. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el elemento ópticamente reflectante (8A,
8B) es un prisma de reflexión dieléctrico.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio de guía de rayo (8) es un
elemento ópticamente reflectante (8D), preferiblemente giratorio,
regulable en su posición, que refleja al menos radiación de láser de
una primera longitud de onda (\lambda_{1}) y radiación de láser de
una segunda longitud de onda (\lambda_{2}, \lambda_{3}), en
donde
- el primer rayo láser (1) con la longitud de
onda (\lambda_{1}) y el segundo rayo láser (2) con la longitud de
onda (\lambda_{2}) inciden paralelamente, decalados uno respecto
de otro y/o bajo ángulos diferentes, en el elemento reflectante
(8D),
- el elemento reflectante (8D) es llevado a una
primera posición para reflejar el primer rayo láser (1) con la
longitud de onda (\lambda_{1}) en dirección al dispositivo (6) de
deflexión de rayo de dos coordenadas,
el elemento reflectante (8D) es llevado a una
segunda posición para reflejar el segundo rayo láser (2) con la
longitud de onda (\lambda_{2}) en dirección al dispositivo (6) de
deflexión de rayo de dos coordenadas.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el elemento ópticamente reflectante (8D)
es un espejo metálico.
8. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el elemento ópticamente reflectante (8D)
es un prisma de reflexión metálico.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el medio de guía de rayo (8) es un
primer espejo de deflexión metálico giratorio (6A) del dispositivo
(6) de deflexión de rayo de dos coordenadas, a través del cual el
primer rayo láser (1) con la longitud de onda (\lambda_{1}) y al
menos un segundo rayo láser (2) con la longitud de onda
(\lambda_{2}) son reflejados en dirección a un segundo espejo de
deflexión metálico giratorio (6B) del dispositivo (6) de deflexión
de rayo de dos coordenadas, el cual refleja entonces los rayos láser
en dirección al dispositivo de enfoque (7) para enfocar la radiación
de láser sobre una capa (4A) del objeto (4), en donde
- el espejo de deflexión (6A) es hecho girar cada
vez en un primer valor de desplazamiento para solicitar el objeto
(4) con el primer rayo láser (1) de la longitud de onda
(\lambda_{1}),
- el espejo de deflexión (6A) es hecho girar cada
vez en un segundo ángulo de desplazamiento para solicitar el objeto
(4) con el segundo rayo láser (2) de la longitud de onda
(\lambda_{2}).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
dispositivo de enfoque (7) para enfocar la radiación de láser sobre
una capa (4A) del objeto (4) es una lente o un sistema de lentes,
preferiblemente un objetivo de campo plano.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la
trayectoria de al menos un rayo láser con la longitud de onda
(\lambda) está previsto, delante del dispositivo de enfoque (7)
para enfocar la radiación de láser sobre una capa (4A) del objeto
(4), un medio (9, 10) para compensar la aberración cromática del
dispositivo de enfoque (7) paralelamente al eje óptico de dicho
dispositivo de enfoque.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque los medios (9, 10) para compensar la
aberración cromática del dispositivo de enfoque paralelamente al eje
óptico comprenden una lente regulable en la trayectoria del rayo o
un sistema de lentes regulable (9A, 9B).
13. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque en la trayectoria de al menos un rayo
láser con la longitud de onda (\lambda) está prevista, para
compensar la aberración cromática del dispositivo de enfoque
paralelamente al eje óptico (A), una óptica de fibra (10, 11) a
través de la cual se conduce el rayo láser, siendo ajustable el
recorrido óptico entre el extremo de desacoplamiento (10A) de la
fibra y el dispositivo de enfoque (7).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, para
compensar la aberración cromática del dispositivo de enfoque (7)
transversalmente al eje óptico (A) de dicho dispositivo de enfoque
para al menos un rayo láser con la longitud de onda (\lambda), se
tiene en cuenta cada vez, durante el ajuste del giro de los espejos
de deflexión metálicos giratorios (6A, 6B) del dispositivo (6) de
deflexión de rayo de dos coordenadas para solicitar una capa (4A)
del objeto (4) según el procedimiento de vectores y/o el
procedimiento de tramas, un valor de corrección (\Deltax,
\Deltay) para el error transversal cromático.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se ha
previsto para al menos un rayo láser con la longitud de onda
(\lambda) una fibra de índice escalonado (11) situada en la
trayectoria del rayo delante del dispositivo (6) de deflexión de
rayo de dos coordenadas, presentando el rayo láser acoplado con la
fibra de índice escalonado (11) un perfil de rayo de forma gaussiana
y presentando el rayo láser desacoplado de la fibra de índice
escalonado (11) un perfil de rayo de forma rectangular.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que las informaciones en color a
aplicar constan de una pluralidad de puntos de imagen (P) y la
solicitación del objeto (4) con la radiación de láser para generar
los puntos de imagen se efectúa en el modo de funcionamiento por
impulsos,
caracterizado porque
- la solicitación del objeto (4) con el primer
rayo láser (1) de la longitud de onda (\lambda_{1}) se efectúa con
un primer valor de intensidad de láser (I^{(1)}),
- la solicitación del objeto (4) con al menos un
segundo rayo láser (2) de la longitud de onda (\lambda_{2}) se
efectúa con un segundo valor de intensidad de láser (I^{(2)}).
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque la solicitación del objeto (4) con
radiación de láser para generar los puntos de imagen se efectúa de
tal manera que para al menos un rayo láser de la longitud de onda
(\lambda) se varía la intensidad del láser de un punto de imagen a
otro.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
solicitación del objeto (4) con radiación de láser para generar los
puntos de imagen (P) se efectúa de tal manera que
- se solicitan primero todos los puntos de imagen
a generar, en cada caso sucesivamente, con el primer rayo láser (1)
de la longitud de onda (\lambda_{1}) según el procedimiento de
vectores y/o el procedimiento de tramas,
- se solicitan luego los puntos de imagen (P) a
generar, en cada caso sucesivamente, con al menos un segundo rayo
láser (2) de la longitud de onda (\lambda_{2}) según el
procedimiento de vectores y/o el procedimiento de tramas.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17 precedentes, caracterizado porque la
solicitación del objeto (4) con radiación de láser para generar los
puntos de imagen se efectúa de tal manera que se realiza
sucesivamente cada vez, punto de imagen por punto de imagen, una
solicitación con rayos láser de longitud de onda diferente.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17 precedentes, caracterizado porque la
solicitación del objeto (4) con radiación de láser para generar los
puntos de imagen (P) se efectúa de tal manera que se realiza
sucesivamente cada vez, punto de imagen por punto de imagen, una
solicitación con rayos láser de longitud de onda diferente.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
solicitación del objeto (4) con radiación de láser para generar los
puntos de imagen se efectúa de tal manera que se tiene en cuenta
cada vez, punto de imagen por punto de imagen, un valor de
corrección para el error transversal cromático.
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