JPH06502725A - ダイヤモンドの証印付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイヤモンドの証印付け方法 関連出願 本出願は、１９９０年１０月１１日付けで出願された米国特許出１１１０７１５ ９５８６１号の一部継続出願である。

発明の背景 ａ発明の分野 本発明は、ダイヤモンドの証印付は方法に関するものであり、この証印は、裸眼 で可視なものでも不可視なもの（ただし検知できるもの）でもよく、品質管理、 消費者へのブランド証明、保証の目的に、もしくは、宝石の証明が必要とされる 場合に、使用されるものである。

さらに、本発明は、非常に硬い物質、特にダイヤモンドを、エフサイマーレーザ ー、または他の紫外線レーザーエネルギー源を用いて、種々の目的のために処理 する方法に関する。ダイヤモンド、またはダイヤモンドと同様に硬い物質からな り、押し出し開口部の断面に相当するるグイインサートの製造方法、および、出 糸突起に使用されるグイインサート、ワイヤー、ガラスファイバー、合成ファイ バーを押しだすダイアセンブリの製造方法に関する。

本発明は、さらにまた、ダイヤモンド、またはダイヤモンドと同様に硬く、実質 的に化学的エツチングが不可能、もしくは困難である物質へのマイクロサーキッ トパターンである電気回路パターンの形成に関するものである。

６９回４形ＫＩＥ２Ｕ配■ 本発明は、異なるタイプの目的物、つまりダイヤモンド、または宝石などを製造 する際に用いられる硬い物質の処理もしくはその処理方法、さらにまたダイヤモ ンド等からなるグイインサートに関するものであり、後者は、押し出しグイとし て使用される。

宝石などの高級品等にはほとんどの場合、その商品源が証明される証印が付けら れており、特に、その商品の品質および価値が、特別な熟練工により定められる 製品の場合、証印は重要である。このような証印は、半永久的にその商品に付け らることか必要であるが、その反面、その商品の価値を損なうものであってはな らない。

ダイヤモンドのような宝石の場合には、それに付された証印を独自に認定できる 確実な方法が、長年求められているが、このような方法は、紛失した、もしくは 盗難された宝石を捜索したり、取戻したりすることを目的とするものである。

さらに、あまり一般的ではないが、ダイヤモンドが一時的な貸借物である場合、 そのダイヤモンドの証印により同一性の確認が容易となる。

また、このような証印（もしくは検知システム）により、ダイヤモンドの品質や 細工技能の水準が確認されるものである。本質的には、ダイヤモンドの永久臼や 証印は、−流の優良刻印もしくは商標として機能する。このような証印は、ダイ ヤモンドが本質的に、その重量、色度、および透明度によって、代替可能なもの であるという、一般的な誤解を一掃するのに役立つものであり、実際、ダイヤモ ンドの品質は顕著に、ダイヤモンド細工者による、石の選択、切削、研磨の技量 に影響されるものである。

これまで、数多くの、ダイヤモンドの証印付は方法が提案されており、たとえば 、米国特許第４４６７１７２号および米国特許第４３９２４７６号が挙げられる 。いずれの特許においても、証印を付けるべきダイヤモンドに対して、レーザー エネルギーの焦点スポットを形成させるものであり、このようなエネルギーの焦 点スポットによって、点からなる模様が形成される。

前記レーザーとしては、１．０６ミクロン波長の、ＹＡＧレーザーもしくはＮｄ ：ＹＡＧレーザーが、単独で、もしくは周波数２倍器とともに用いられるが、ダ イヤモンドに対するこのような照射入射は、１．０６ミクロン波長でも、０５３ ２ミクロン波長でもよい。

米国特許第４４６７１７２号に記載されているように、０．５３２ミクロン波長 におけるレーザーエネルギーは、ダイヤモンドの表面を浸透して加熱し、ダイヤ モンドの表面ばかりでなくその表面下まで気化させてしまう可能性がある。した がって、このようにダイヤモンドにエネルギーが浸透することは、所望されるも のではなく、結晶構造の内部加熱による破壊を招いてしまうこととなる。すなわ ち、このような従来技術においては、証印されるダイヤモンドにダメージを与え ないよう、レーザーエネルギーの量を正確に制御する、複雑な装置が装備されて いるものである。

また、ダイヤモンドは、前記波長において実質的に透過性であるので、前記のよ うな従来技術においては、一般的に、証印されるべき部分をカーボンブランクな どのエネルギー吸収性被覆で覆うことが必要となり、さらに複雑な工程となる。

さらに、前記従来技術のシステムにおいては、証印が多数のオーバーラップスポ ットから形成されるものなので、次に照射されるべきレーザーエネルギーのスポ ットに関して、ダイヤモンドを正確に配するため、複雑かつ高価なコンピュータ 駆動Ｘ−Ｙテーブルが必要となる。したがって前記従来技術では、上記のごとく 、ひとつの証印を形成するのに多数のスポットを必要とするため、比較的操作が 延滞してしまうものである。

ダイヤモンド以外の高価な宝石、および準高価な宝石、真珠などの他の宝石類に 証印を形成する場合、上述したダイヤモンド上に証印を形成する従来方法が有効 である可能性もある。しかしながら、真珠や他の物質に証印を形成するとき、Ｎ ｄ：ＹＡＧレーザーの焦点エネルギー強度により、宝石がひび割れすることが、 知られている。

眼鏡用のレンズにトレードマークまたは証印を形成する方法は、米国特許４゜９ １２．２９８　（名称二眼鏡用レンズに証印を形成する方法）に開示されている 。

グイインサートの押し出しグイ部材として使用される押し出し開口部を製造する ために、レーザーを使用するということは周知である。押し出し開口部の形成に レーザーを使用するという技術は、たとえば、米国特許４，７０３，６７２、ま たは４，５３４，９３４に開示されている。

兄厖旦！丘 したがって、本発明の目的は、ダイヤモンドに証印を付ける改良方法を提供する ことであり、より詳細には、高価なコンピュータ駆動Ｘ−Ｙテーブルを必要とす ることなしに、比較的速くダイヤモンドに証印を付ける方法を提供するものであ る。

本発明のさらなる目的は、証印を付けるダイヤモンドに対して、ダメージを与え る危険性が十分に減少される、ダイヤモンド証印付は方法を提供するものである 。

本発明の他の目的は、白黒のみでなく、種々の中間明度を形成すべく、ダイヤモ ンド証印方法に、写真製版技術を適用することである。

また本発明は、ブランドなどが比較的容易に検知できる、”ブランド７ダイヤモ ンドの簡便な製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明のさらなる目的は、現在性なわれている方法のものよりも、より優 れた線から形成される証印を、ダイヤモンドに付けることである。

本発明はまた、安全性の目的で、裸眼で可視もしくは不可視の証印を、ダイヤモ ンドに付けるための装置を提供するものである。

また、本発明は、真珠、宝石、準宝石に証印する方法を提供することを目的とし 、本方法によれば、証印されるべき目的物にダメージを与える危険性を減少させ るものである。

さらに、本発明は、押しだし開口部の複雑な横断面を有するグイインサートを形 成する方法を提供することを目的とする。

また、さらに本発明は、仕上げ、磨き等の押しだし通路を処理する厄介な操作が 、除去もしくは減少される、グイインサートを形成する方法を提供することを目 的とする。

本発明によるある方法によれば、ダイヤモンドに、紫外線領域で、レーザーエネ ルギのパルス源も用いて、証印するものであり、好ましいエネルギー源は、エフ サイマーレーザである。

エフサイマーレーザーは、パルス放電レーザーであり、これらのレーザーにおい ては、ガス混合物（たとえば、アルゴンおよびフッソ）がエネルギー的に十分に 充電されると、パルスレーザ−エネルギーの激しい放出が起こるものである。

エフサイマーレーザーは通常、約１９３ナノメーター（ｎｍ）　、もしくは、０ １９３ミクロンから、約３５１ｎｍまでの波長範囲において、単独もしくは複数 のパルスを発生するのに使用されるものである。

アルゴンーフノソエクサイマーは、１９３ｎｍにおいてレーザーエネルギーを発 生するが、この波長で照射がおなわれると、純粋なダイヤモンドへの透過が非常 に低く押さえられる。ダイヤモンドは一般に、広波長スペクトルに対して、エネ ルギー透過性であるが、純粋なダイヤモンドは、約１９３ｎｍにおり）で、特に 、低い透過率と、低い反射率と、高し・吸収性を有するものであり、これは、結 晶の遮断周波数に対応する。このことから、エフサイマーレーザーエネルギーは 、即座に高温になる薄い表面層に吸収される。数オングストロームから数ミクロ ンの範囲で、ダイヤモンドの薄層は、このように各パルスにより表面から気化す る、もしくは、エフサイマーレーザーの各パルスにより部分的に炭化する。ダイ ヤモンド炭素は昇華エネルギーがたがいので、前記気化により、ダイヤモンドが 加熱されるのを防ぐ。

はとんどのダイヤモンドが”純粋な”結晶ではなＩ７）ことは、当業者には知ら れていることであり、実際、結晶構造中に置換された窒素原子の形態をとって、 不純物が、はとんどのダイヤモンド石に含有されているものである。あるダイヤ モンドの遮断周波数は、窒素不純物の増加にともなって増加し、３００ｎｍｉこ まで及ぶものである。したがって、本発明の実施例では、ＡｒＦエクサイマーレ ーザーを使用しているが、これ以外のレーザーを使用することも可能であり、２ ００ｎｍ程度から約３００ｎｍの波長範囲を有するレーザーであれ（！、使用可 能である。これには、紫外線領域における、クリプトン　フッソ　エフサイマー （２４８ｎｍ）、キセノン　クロライド　エフサイマ−（３０８ｎｍ）　、およ び、キセノン　フッソ　エフサイマ−（３５１ｎｍ）が含有されるものである。

ダイヤモンドに照射される最も効果的なレーザー波長は、そのダイヤモンドの純 度各こ依存するものである。

ここで用いた”約１９３ｎｍ”とは、ダイヤモンドに与えられた遮断周波数を含 有するに十分な範囲を意味するものであり、すなわち、約１９０ｎｍ７５′−ら 約３５０ｎｍの範囲のものである。

真珠、宝石、半宝石に証印する方法におり）て、当業者には、力・ノドオフ周波 数に関する前記記載が直接的にはあてはまらなＩ／）ことは、理解されるであろ う。

切欠部と高透過率部とが形成されるように、マークもしくは証印の形状をしたマ スクを通してレーザーをダイヤモンドに照射することが、特に有効である。

このようなマスクは、ダイヤモンド上、もしくはダイヤモンドの前に、マウント することが可能である。エフサイマーレーザーにより得られるビームは平行照射 ビームであるので、マスクの位置が必然的に重要な要素となる、縮小光学器（ｒ ｅｄｕｃｔ　ｉｏｎ　ｏｐｔ　１ｃｓ）が使用されないかぎりは、ダイヤモンド の表面とマスクとの間のスペースは、特に重要なものではない。マスクにはまた 、所望の波長において、レーザーエネルギーに対して異なった透過率を有する部 分が形成され、その結果、段階的なグレーの度合いで、異なったコントラストを 有するマークが形成されてもよいものである。

また、本発明によれば、照射されるべき材料に、連続バタンを”活動させる（ａ ｎｉｍａｔｅ）”ために、パルスのグループ間、またはレーザーパルスの間のマ スクバタンを、変換または変化させることができる。ダイヤモンドに照射する場 合には、各パルスまたはパルスのグループを用いると、レーザーエネルギが、材 料のある厚さ分を気化させるので、軸方向に変化した横断面の穴部を有する押し だしダイが得られる。

たとえば、ビラミツドのような穴が、ダイヤモンドに形成され、螺旋穴および多 くの異なった形状の穴が、簡単に形成できる。適当な光学エレメントを用いれば 、ダイヤモンド上こ、非常に複雑な３次元形状を形成することも可能である。

また、たとえば、サファイヤや溶融石英など、紫外線照射を通過する光学手段を 用いて、ダイヤモンドの表面にマスクを写すことも有効である。形成されるべき イメージが縮小されると、まず、ダイヤモンドの表面が、高エネルギー密度とな り、したがって、パルスの数をより少なくするか、もしくは、レーザーの出力容 量を減少させることが必要となるものである。

本発明の他の実施例による方法では、ダイヤモンドの表面に、種々の検知可能な ものを浸透させるため、エフサイマーレーザーを使用するものである。ダイヤモ ンドに、裸眼で見ることのできない証印を付す場合、すなわち、保証や安全性の 目的で証印を付す場合には、鑑定照合のための証印を配することが、実質的には より困難であることは明白である。エフサイマーレーザーエネルギーは、ダイヤ モンド結晶構造の表面に、紫外線領域において蛍光を発する無機化合物および蛍 光染料などの材料を浸透させることが可能である。このような染料もしくは材料 であらかじめ被覆されたダイヤモンドに形成されたマークは、適当な光線状態に おいて蛍光を発するものであり、これにより、通常、裸眼でみることのできない マークを配することが、より容易となるものである。

選択的には、他の検知可能な材料、たとえば伝導性物質もしくは磁性物質などが 、後に検知できるように、ダイヤモンド上、もしくはダイヤモンド中に、蒸着さ れてもよいものである。

図面の簡単な説明 本発明は、以下の図面を参照して説明される。

図１は、エフサイマーレーザーを用いてダイヤモンドに証印を形成するための装 置の部分斜視図である。

図２は、ダイヤモンドに証印を形成する時に使用するマスクの一例を示す平面図 である。

図３は、ダイヤモンドに証印を形成する時の様子を示す側面図である。

図４は、硬鉱物からなるグイインサートに完全な断面形状を有する押し出し開口 部を形成するための装置を示す側面図である。

図５ａ−５ｃは、複雑な断面形状を有する押し出し開口部が形成された硬鉱物か らなるグイインサートの一例を示す平面図である。

図６ａ−５ｃは、図５ａ−５ｃに示した押し出し開口部を形成するためのマスク を示す平面図である。

発明の　ましい　態　の説明 本発明による方法を、ダイヤモンド、および他の硬質物質に証印を形成する方法 と、グイインサートに押し出し開口部を形成する方法とに別けて記載する。

第１図は、一般に、ダイヤモンド１５に証印を形成するための装置ｌＯを示すも のであり、通常のアルゴン−フッソ−エフサイマーレーザー１１により、本発明 の方法に使用されるパルスレーザ−エネルギーが供給されるものである。このよ うなエフサイマーレーザーは、一般には、数多くの商業的供給源から入手可能な ものであり、たとえばその１例として、アクトン（Ａｃｔｏｎ）、マサチュ−セ ック（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）に支店を持つ、ドイツの会社、ランプダフ ィジノク　インコーポレーション（Ｌａｍｂｄａ　Ｐｈｙｓ　ｉｋ　Ｉｎｃ、） から、”ＬＰＸ　１００”および”ＬＰＸ　２００”の名称で、販売されている 。

また、これ以外には、ビレライ力、マサチューセックのケスチック　インコーポ レーション（Ｑｕｅｓｔｅｋ、Ｉｎｃ、）から、”　５ｅｒｉｅｓ　２０００　 （シリーズ　２０００）”という名称で、エフサイマーレーザーが、販売されて いる。

アルゴン−ツノソーエフサイマーレーザー１１は、このようなレーザー１１が適 当な従来の共振器により供給されるとき、平行ビームバスにおいて伝達するフラ ノトートノブのビーム側面（横断面において）を有する１９３ｎｍの波長におい て、レーザー出力１２を与える。この出力ビーム１２は、一般に菱形の断面を有 する通常のエフサイマービームに対立するものとして、特別なマークを供するよ うに形成されたビームをつくるべく、マスク２３を通過する。レーザー照射のあ る部分は、前記マスク２３により遮断され、所望のマークの形状に対応する部分 においてのみ、レーザー照射がマスクを通過するものである。

ビームが前記マスク２３を通過した後、より詳細には後にのべるが、前記ビーム は、縮小光学器２４を通る。縮小光学器（光学縮小手段）２４とは、たとえば、 １９３ｎｍにおいてレーザーエネルギーを使用するのにふされしい、１０：１縮 小レンズでもよく、溶融シリカやサファイアなどからなるレンズであってもよい 。その他の所望の縮小倍率、たとえば、３０：１のような表面レンズも、適用に 応じて使用可能である。

縮小レンズ２４は、ダイヤモンドの端部１７に形成されたマークが、そのダイヤ モンドの価値を損なわないように、十分小さいサイズのビームに焦点を合わせる のに役立つ。本発明により形成されたマークは、好ましくは、本質的に裸眼で見 ることが出来ないほどに小さいものがよい。前記焦点を合わせたビームは、ダイ ヤモンド１５の表面を射つ、所望のマークの形状部分を少し削除するのに効果的 なものである。このレーザー出力エネルギーを低波長にすることにより、前記の 方法で形成されるべき、極めて高い線群像度のマークが形成可能なものである。

さらに、この解像度が非常に鮮明なので、ダイヤモンドのカレントにおいても、 マークを形成することができる。実際には、１ミクロン解像度の表面細部を形成 することも可能である。

ダイヤモンドは本質的に、約１９３ｎｍのレーザー照射に対しては、不浸透性で あるので、このレーザーエネルギーは、ダイヤモンドの外表面にのみ、吸収され るものである。エネルギーが迅速に吸収されると、全像は、１つもしくは比較的 少ないエネルギーパルス、たとえば数個もしくは数十個のパルスにより形成され るものである。このエフサイマーレーザービームの必要出力エネルギー（もしく はフルエンス）は、二、三から数十、もしくはそれ以上のミリジュール／平方セ ンチメートルの範囲で使用されるものであり、形成されるべきマークの大きさ、 ビームの光学縮小度、および、マークの所望の深さくすなわち、気化されるべき 材料の量）に依存して、その適用に必要なエネルギー出力が使用されるものであ る。

ダイヤモンドの”ダメージ限定（ｄａｍａｇｅ　ｔｈｒｅｓｈｏ　ｌｄ）　″は 、その表面において６−１６ジユ一ル／平方ｃｍの範囲である。ダイヤモンドに おけるこの範囲のダメージ限定は、基本的にはそのダイヤモンドの窒素含有量に 反比例するものである。

本発明のこの実施例においては、ダイヤモンドは、全証印過程中、ある１つの固 定した場所に保持されるものであり、したがって、複雑かつ高価なコンピュータ ー制御のＸ−Ｙテーブル、もしくは、米国特許第４３９２４７６号および第４４ ６７１７２号に記載されているような、その他の複雑かつ高価な位置設定手段を 必要としないものである。これらの従来技術のシステムにおいては、独豆したパ ルスでマークされるべき表面を走査しなければならず、各々のパルスは、ある特 定の時間に、像の微小部分しか形成できないものである。

すでに述べたように、本発明においては、ダイヤモンドの表面からその少量が気 化により除去されるものであり、ダイヤモンド材料の残りの部分はまた、十分に 熱されて、′黒鉛化”、もしくは、元素炭素を１つの形状から他の形状へと、た とえばダイヤモンドからグラファイトへと、同素変態させるものである。十分に 高い温度、たとえば約９００度においては、ダイヤモンドはグラファイトに同素 変態し、全ダイヤモンド結晶格子が分解してしまうものである。このような分解 が起こる前に、前記材料は、ダイヤモンドの結晶格子形状の強度およびその両性 を残したまま変態するか、もしくは、部分的にグラファイトに同素変態するもの であることは明白である。

ダイヤモンドは、その結晶構造内で、もしくはその表面において、このような変 態をおこすものであるが、黒くなった部分、もしくは”黒鉛化シた部分は、通常 、ダイヤモンドの表面からグラファイトを除去する、従来の酸洗浄によっては、 除去し得ないものである。したがって本発明においては、このように、完全で、 しかも永久的なマークが形成されるものである。すなわち、本発明の原理によれ ば、ダイヤモンドは、光感応性材料として取り扱われているものである。

表面ダメージの、ビームエネルギー密度に対するプロットから、ダイヤモンドの このカーブは、理論的には階段関数であるといえる。すなわち、エネルギーの供 与にかかわらず、下限界値より低いところでは、ダメージがおこらず、一方、土 限界値以上においても、さらなるダメージは起こらないものである。実際、エフ サイマーレーザーエネルギー出力を注意深くしかも綿密に調節することにより、 選択的に制御することが可能である表面ダメージ部、たとえば黒鉛化した部分は 、制御される。レーザーをこのように制御することにより、異なった不透明度を 有する、いわゆる”グレースケール”のマークが、得られるものである。

本発明におけるさらなる優位点は、約１９３ｎｍの波長のレーザーエネルギーが 、ダイヤモンドの結晶構造に浸透しないという事実である。したがって、この結 晶の内部加熱は、この波長のレーザーエネルギーにおいては避けられるものであ り、このような加熱は、従来のレーザーエネルギーを用いたダイヤモンド証印付 は方法において、ダイヤモンドの破損の重大な原因となっていたものである。

少なくともある従来例においては、レーザーにより証印する前に、ダイヤモンド の表面を、カーボンブラックのようなエネルギー吸収材料により被覆する工程が 含まれていたものである。したがって、このような従来技術によるダイヤモンド 証印方法が成功するか否かは、ダイヤモンドの表面に形成されるエネルギー吸収 被覆の均一性およびその密度に少なくとも依存するものであるが、これらの依存 性は、本発明においては、全く無視できるものである。

実際、ダイヤモンドの表面においてほとんど気化させないためには、エネルギー 吸収材料の被膜をすることが望ましい。一旦気化がはじまると、さらなる干渉な しに、連続して気化されるものである。

ダイヤモンドの表面に永久的なマークを形成することは、本発明による前記実施 例により達成されるものであり、英字、日本語文字、種々の幾何模様、無幾何模 様のマークが、ＡｒＦエクサイマーレーザーを１から１０パルス適用することに より、形成される。

本発明においては、宝石、および準宝石など、物理的特性が異なるにもがかわら ず、上述した方法が適用されるものである。特に、エメラルド、ルビー、サファ イア、そして真珠に対しても、はなはだしくダメージを受けることなく、または 宝石としての価値を下げることなく、証印を形成することができる。

ルビーやエメラルドのような物質は、少なくともある重要な方法において、ダイ ヤモンドの場合とは異なっている。Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ−、またはＣＯ２レ ーザ一手段によって、部分的に加熱されると、その熱は、加熱部分から直ちには 、他の部分に伝わることはない。この結果、マイクロクラックが、証印の近くの 石に形成されるということは知られている。そのようなマイクロクランクは、石 の価値を下げることになる。

本発明にしたがって、エフサイマーレーザーを用いて、ルビー、エメラルド、ま たは他の色宝石に証印を形成するとき、マイクロクラスキングの発生率は、驚く ことに、実質上減少、または制限されることが判明した。ダイヤモンドに証印を 形成する場合のように、物質は除去されるが、これらの物質では黒変は認められ なかった。これらの物質の場合、いくつかの破片も残るため、ダイヤモンドの場 合と比較すると、視覚的に証印を認めることが難しいが、色宝石、パールなどに 証印を形成するのに効果的な方法が提供されるものである。

以下のより詳細な説明により、本発明の方法が、一般に応用できるということは 明白になるであろう。

第２図は、本発明による、ダイヤモンドへの特別な像を形成するのに用いられた マスク３３を図示するものである。このマスク３３は、それ自身気化することな く、エフサイマーレーザーエネルギーに耐えるに十分な強度を有する、適当な材 料３１からなるものである。このマスク３３には、所望のマークの模様に応じた 切欠部３２が形成されているものである。

他の実施例では、マスクは、溶融シリカもしくはサファイアの板から形成され、 フォトレジストまたはエツチングされたクロムコートのような、適当に不透明で 耐熱性の材料により被覆されているものである。このマスクは、不透明な材料に より被覆されていない部分、もしくは広く被覆されている部分を有するように、 調整されてもよいものである。また、マスクのある部分においては、被覆層の密 度を制御することにより、異なった透過率の領域を有することが可能であり、こ のようなマスクは、差別化されたコントラスト、言い換えれば、上記したような 異なったグレーシエイドの部分を有するマスクを形成するのに有用である。

第３図は、ガードル４２上の、ある特別な周辺部４３に証印された、ダイヤモン ド４０を示すものである。このガードル４２は、習慣的には、ガードル４２の拡 大図５０に示されたファセット４４のような、多数の小さなファセットを有する ものであり、このファセットは証印を付すのに適当な場所である。また、本発明 の方法は、研磨されているものにも、研磨されていないもの、すなわち荒ら仕り げのダイヤモンド表面にも、同等に適用可能である。証印がダイヤモンドの何処 に形成されてもよい場合には、ダイヤモンドのこのような小さなファセットにの み証印するのが、審美的には好ましいものである。本発明による方法においては 、有利には、ダイヤモンド４０のカレット４８に証印するよう、使用されてもよ いものである。

第３図に示す、レーザーにより形成された証印は、ダイヤモンドのマーク４７と 、文字”Ｈ”４６とを含有するものであるが、上記のように、これらのマーク４ ６．４７は、同等の深さおよび／もしくはコントラストで形成されていても、異 なっていてもよく、また、同じエフサイマーレーザーパルスにより同時に形成さ れてもよいものである。

本発明の他の実施例においては、上記と同様の装置および工程が採用されるが、 ダイヤモンドのマークされるべき部分がまず、蛍光性、燐光性などの特性を有す る物質により被覆されるという歳で、前記実施例とは異なるものである。マーク 、特に裸眼でみることができないほどの小さなマークが、ダイヤモンドに形成さ れる場合、実質的にその場所を見いだすことはしばしば困難であり、たとえば、 そのダイヤモンドを比較的即座に確認する必要のある場合には、さらなる安全性 の手段としてのマークの価値を損なうことになるかもしれない。しかしながら蛍 光性のマークは、たとえば紫外線のような適当な光りの条件においては、より簡 便に配置され、検知されることが可能であり、このことが、本発明のダイヤモン ドの証印方法のひとつの特徴であるいえる。

エフサイマーレーザーエネルギーが、ダイヤモンドの被覆面を射ると、被覆部の かなりの数の分子が気化することなく、マークの部分に残存しているものである が、この正確なメカニズムは、現時点では解明されていない。本発明によれば、 マークを被覆するため、ガス状のイオウ化合物とともに、硫化亜鉛もしくはジエ チル亜鉛などの材料が使用または蒸着されると、これらは、マークがあらかじめ 選択された極めて狭い周波数帯において蛍光するような光りの条件（紫外線）に おいてのみ、確認できるものであり、このように、権限のないものにより検知さ れることを防御するものである。

さらに、ダイヤモンド表面への、たとえば、アルシン、リン、鉄もしくは鉄カル ボニル、およびニッケルもしくはニッケルカルボニルなどの、金属や気化金属化 合物とダイヤモンド炭素との合金、および／もしくは、蒸着により、磁気的に検 知可能な証印を形成することが可能となるものである。すなわち、証印に対して 、レーザーにより触媒作用された、溶融もしくは分解金属、および／もしくは金 属カルボニルが形成されるものである。炭化チタンや炭化モリブデンなどの、他 の物質により蒸着がおこなわれると、他の電気的検知可能な証印が形成可能とな るものである。同様に、ジボランや、他の気体もしくは固体化合物エレメントは 、ｎｐｎおよび／もしくはｐｎｐ半導体を製造するためのシリコンドーピングと 同様の方法により、電気的特性に変化を与える電子接合性を有する物質を豊富に 与えるものである。

以上のようにして、ある光学的、磁気的、もしくは電気的特性が得られるもので ある。

この変形例によれば、ある場合、正確な袋文学的なマークを形成することも可能 であり、電子的に解読可能な、ユニークな文字をダイヤモンドに形成できるもの である。たとえば、一定の速度でダイヤモンドを回転させることが可能である場 合、ある一定のカウンタもしくは同様の装置によって、電子的に磁気マークを検 知できるものである。このカウンタアウトプット（ｃｏｕｎｔｅｒ　ｏｕｔｐｕ ｔ）は、ダイヤモンドの所有者が秘密にしておくことが可能である、特殊なシグ ナルパターンを提供するものである。したがって、十分に正確な測定システムが あれば、たとえば盗難者が、異なるダイヤモンドに対して同様のパターンを偽造 することは、非常に困難なものである。

このように、本発明におけるダイヤモンドの証印方法の有利点は、全く新規なも のであるが、このような証印の使用範囲は、本発明に記載したものに限られるも のではない。

ダイヤモンドは、薄層化学蒸着法（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ　ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖ ａｐｏｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により製造可能であることは知られているも のであり、付加安全性のために、天然ダイヤモンド石とダイヤモンドの薄層化学 蒸着層との間に証印を鋏む場合に有効である。

前記実施例は、本発明の好ましい実施例であるが、本発明のクレームに定義され た範囲を越えるものでなければ、種々の変更及び変形は可能である。たとえば、 第１図に示されたマスク２３は、レーザー１１と縮小レンズ２４との間に配され ているが、このマスク２３は、マークされるべきダイヤモンド１５とレンズ２４ との間に設けられていてもよいものである。ただし、第１図に示されている配置 のほうが、好適である。縮小レンズ２４が使用されない場合には、マスク２３の 配置は、操作に大きな影響のない範囲で、レーザー１１の出力されるところから 、ダイヤモンド１５の隣接部までの間に、配されていればよいものである。

また、当業者には良く知られているように、マスクの前に、ビームホモナイザを 使用することにより、より改善される。

上記のように、本発明によれば、ダイヤモンドは、より有利にはＫｒＦ、Ｘｅｃ ｌ、もしくはＸｅＦレーザーを用いることにより証印されてもよいものである。

すなわち、適当な波長において十分なエネルギーを発生することができるもので あれば、どのようなレーザー源を用いてもよいものである。

既に記載したように、エクサイマレーザは、また、たとえば、金属ワイヤ、ガラ スファイバ、または合成ファイバを押しだしする際に用いられるような、ダイヤ モンドプレート押しだしダイの形成において、非常に複雑なパタンを形成するの にも使用可能である。

またこのダイは、新しくて未だ品質評価がなされていないような繊維を製造する のに用いることも可能である。たとえば、独特のけばだった繊維を製造し、これ を、フィルター、生地、もしくは断熱材などに適用できる新しい材料に織ること も可能である。この材料の表面特徴部を高解像すると、はとんどの横断面も押し 出し形成された材料によりなるものである。

本発明の特別に優位な使用法は、重量に対して高い強度の横断面を有する、たと えば押しだしガラスファイバのようなファイバの形成に使用されることである。

たおえば、高分解能ニービーム横断面ファイバは、ブロー成型されて固体化する と、その大きさおよび重量に対して、非常に強度を有するという特徴を示すであ ろう。押しだし材料においては、どのような横断面も、高分解能で形成可能であ る。

さらに、上記ダイにおいては、ダイヤモンドの最も高い強度を有する方向に対し て、穴あけされることも可能である。特に強度および耐性を有するダイは、本発 明の基本原理に従い、上記のように得られるものである。

むろん、ダイヤモンド以外の硬い物質、例えばサファイアなどの宝石にも、以下 に説明するように、証印を形成できるものである。

ダイインサートを製造するための装置を図４に示す。図４に示された装置は、図 １に示された証印を形成するための装置と、実質上、同類のものである。そして 、図４に示された主要な部材は、図１に示された装置の主要な部材と同じように 形成されている。図４における装置ｌＯ°は、図１中のエフサイマーレーザー１ １と同様のものであるエフシマーレーザー１１’　と、グイインサートの押し出 し開口部の断面と一致する断面を有するマスク２３゛を通過して照射されるレー ザー出力１２′　とを有する。押し出し開口部の形状に一致するレーザー照射の 一部分のみがマスクを通過する。

マスクを通過した後、ビームは、予め決められたサイズの押し出し開口部のサイ ズに照射するのに好ましい縮小光学レンズである縮小光学器２４°に向かって進 む。この縮小光学レンズ２４′は、ダイインサート５１上にビームの焦点を合わ せる。このグイインサート５１は、米国特許３，１１４，９６６に記載されたダ イインサート（５）に類似している。このダイインサート５１は、適当な取イ」 け台５２によって支持されている。

ダイインサート５１の押し出し開口部は、選択されたエフサイマーレーザーの出 力エネルギーと、そのダイインサートの厚さに依存する適切なエネルギーパルス の数によって形成される。

図５ないし図７は、本発明にかかる装置に使用される押し出し開口部の二次元断 面の例を示す。そして、図８ないし図１０は、図４に示した装置に使用され、図 ５ないし図７に示した押し出し開口部を得るためのマスクを示す図である。図８ ないし図１０に示したマスクは、図５ないし図７に示された、ダイインサートの 押し出し開口部の切断面に一致する切欠部を有する。

図示したような押し出し開口部の形状は、一定のパターン、または幾何学模様を 形成する時のみ必要となる。マスクに形成された不規則な形状は、二次元の押し 出し開口部に一致する形状を形成するために使用される。

さらになお、本発明によれば、複雑な三次元の押し出し開口部の形成も可能であ る。少なくとも一方向において、小さくなる連続した遮断部分、またはマスクさ れていない部分を使用して、レーザーエネルギー源と、証印を形成すべき物質と の間に、連続したマスクを形成することによって、断面が形成された開口部は、 押し出し方向において変化する。この方法において、制限のない多数の押し出し 型を製造する先に延べた方法を使用することは、発明者によって予想されること であろう。

ｆｌ　（、，３ Ｆ／に　４　．５／ 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＮＬ、ＳＥ）、ＡＵ、ＢＲ，ＣＡ 、ＦＩ、ＪＰ、ＫＲ，Ｎｏ、Ｓ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．ダイヤモンドの証印付け方法において、紫外線領域におけるレーザーエネル ギー源の出力部と、証印すべきダイヤモンドの表面部との間にマスクを配する過 程と、照射により、マスクの模様が証印として形成されるように、マスクを通し てダイヤモンドの表面部に直接レーザーエネルギー源を照射する過程とからなる ことを特徴とする、ダイヤモンドの証印付け方法。
2. ２．前記レーザーエネルギー源が、約１９３ｎｍの波長で、少なくとも１エネル ギーパルス、ダイヤモンドに照射される、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤ モンドの証印付け方法。
3. ３．前記照射過程において、レーザー照射がマスクの切欠部を通過することが含 有される、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
4. ４．前記照射過程において、レーザー照射がマスクの異なった透過率を有する部 分を通過することが含有される、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの 証印付け方法。
5. ５．前記マスクが、ダイヤモンドの表面から、間隔を隔てて設けられている、特 許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
6. ６．前記マスクが、ダイヤモンドの表面に直接、もしくは、隣接して設けられて いる、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
7. ７．前記マスクが、前記マスクの模様を光学的に縮小させる手段を通して縮小さ れて、ダイヤモンドの表面に投影される、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤ モンドの証印付け方法。
8. ８．さらに、レーザーエネルギ源の出力部と証印すべきダイヤモンドの表面の第 ２部分、すなわち証印されるべきダイヤモンドの第１部分のサブセットである第 ２部分との間に、第２マスクを置く工程と；第２マスクにより定められたバタン で、第２証印を形成する上うに、第２マスクを通して直接的に、ダイヤモンドの 表面の第２部分を、照射する工程とからなる、特許請求の範囲第３項に記載の方 法。
9. ９．前記マスクが、エクサイマー照射の波長において、実質的に透過性である材 料から形成されており、溶融シリカ（ｆｕｓｅｄ　ｑｕａｒｔｚ）、シリカおよ びサファイアからなるグループから選択されるものである、特許請求の範囲第４ 項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
10. １０．レーザー源のエネルギーが、ダイヤモンドの表面から薄層のみを取り除く ように調整されるものである、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証 印付け方法。
11. １１．前記ダイヤモンドの表面から取り除かれた薄層が、約数オングストローム から数ミクロンまでの範囲の厚さを有するものである、特許請求の範囲第１０項 に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
12. １２．一箇所の位置にダイヤモンドを設置したまま、全証印が形成されるもので ある、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
13. １３．ダイヤモンドに照射する工程の前に、証印されるべきダイヤモンドの表面 を、被覆物で被覆する過程を含有し、前記被覆物が、あらかじめ定められた光の 条件においてのみ検知可能なものである、特許請求の範囲第１項に記載のダイヤ モンドの証印付け方法。
14. １４．前記被覆物が、蛍光材料からなる、特許請求の範囲第１３項に記載のダイ ヤモンドの証印付け方法。
15. １５．前記被覆物が、りん光材料からなる、特許請求の範囲第１３項に記載のダ イヤモンドの証印付け方法。
16. １６．ダイヤモンドに照射する過程の前に、証印されるべきダイヤモンドの表面 を被覆物で被覆する過程を含有し、前記被覆物が、光学的、電気的、もしくは、 磁気的に検知可能なものである特許請求の範囲第１項に記載のダイヤモンドの証 印付け方法。
17. １７．前記被覆物が、炭化モリブアン、炭化ニッケル、炭化チタン、もしくは、 炭化鉄からなるものである、特許請求の範囲第１６項に記載のダイヤモンドの証 印付け方法。
18. １８．さらに、少なくとも第２の証印を形成すべく、少なくともダイヤモンドの 第２の位置に、同様に直接照射する過程を含有する、特許請求の範囲第１６項に 記載のダイヤモンドの証印付け方法。
19. １９．レーザー源のエネルギーが、ダイヤモンドを、ある炭素の同素体から他の 炭素の同素体へと部分的に変態させて調整される、特許請求の範囲第１項に記載 のダイヤモンドの証印付け方法。
20. ２０．レーザー源のエネルギーが、証印される部分において、ダイヤモンドを部 分的に黒鉛化するように調整されるものである、特許請求の範囲第１項に記載の ダイヤモンドの証印付け方法。
21. ２１．形成される証印の濃さが、レーザー照射による黒鉛化の度合いで変化する ものである、特許請求の範囲第２１項に記載のダイヤモンドの証印付け方法。
22. ２２．押しだしダイにおいて使用される、ダイ押しだし開口部を有するダイイン サートを製造する方法において、出力部を有する、紫外線レーザーエネルギー源 を準備する工程と；ダイ押しだし開口部の横断面に相当する切り欠き部を有する マスクを、紫外線レーザーエネルギー源の出力部とダイインサートとの間に配置 する工程と；押しだし開口部を形成するための前記ダイインサート上に、前記マ スクを通過して出力部からビームを当てる工程とからなる、ダイインサートの製 造方法。
23. ２３．さらに、前記マスクとダイインサートとの間に縮小レンズを配置する工程 からなる、特許請求の範囲第２２項に記載の方法。
24. ２４．さらに、ダイ押しだし開口部の第２横断面に相当する、異なった切り欠き 部を有する第２マスクを、紫外線レーザーエネルギー源の出力部とダイインサー トとの間に配する工程と； 押しだし開口部を形成するための前記ダイインサート上に、前記第２マスクを通 過して出力部からビームを当てる工程とからなり、ダイ押しだし開口部の横断面 が、押しだされる材料の方向に変化するものである、特許請求の範囲第２２項に 記載の方法。
25. ２５．ダイヤモンドからなるものを処理する方法において、出力部を有する、紫 外線レーザーを準備する工程と；得られるべきパタンに相当する切り欠き部を有 するマスクを、前記レーザーの出力部とダイヤモンドとの間に配する工程と；縮 小レンズを、前記マスクとダイヤモンドとの間に配置する工程と；あらかじめ定 められたパタンを形成するため、前記ダイヤモンド上に、前記マスクおよび縮小 レンズを通過して、前記レーザからビームを当てる工程とからなる、ダイヤモン ドからなる物体の処理方法。
26. ２６．複雑な横断面を有するファイバ、ワイヤ、フィラメントなどを押しだすダ イにおいて、ファイバ、ワイヤ、フィラメントなどの複雑な横断面に相当する横 断面の、押しだし開口部を有するダイヤモンドからなるダイインサートからなり 、このダイインサートは、押しだし開口部の横断面に相当する切り欠き部を有し 、エクサイマーレーザーとダイインサートとの間に配されたマスクを通過して、 ダイインサート上に、紫外線レーザービームをあてることにより製造されるもの である、押しだしダイ。
27. ２７．真珠、宝石、または準宝石に証印する方法において、紫外線領域における レーザーエネルギ源の出力部と、証印すべき真珠、宝石、または準宝石の表面部 分との間に、マスクを配置する工程と；マスクにより定められたパタンで証印を 形成するように、レーザーエネルギー源を用いて、マスクを通して直接的に、真 珠、宝石、または準宝石の表面部分を照射する工程とからなり、この照射工程に おいて同時に微傷が起こることがない、真珠、宝石、または準宝石に証印する方 法。