KR840002035B1 - 보석표면에 감정표식을 하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

보석표면에 감정표식을 하는 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 원리에 따라 보석에 대하여 표식을 제공하는 장치의 블록선도.

제2도는 제1도 장치의 레이저 비임이 향한 위치의 매트릭스 도면.

제3도는 제1도의 장치를 사용하여 명각될 수 있는 전형적인 표식을 형성한 레이저비임 위치의 도면이다.

본 발명은 보석을 취급하는 것에 관한 것이며, 특히 보석 표면에 표식을 하는 명각(銘刻 : inscription) 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보석 취급에 있어서, 여러가지 특성에 의하여 보석을 분류하는 것이 통상적이었다. 따라서 대표적인 다이아몬드는 색, 무게, 완전도와 매각자에 의하여 분류된다. 이러한 분류방법이 보석의 가치를 조정하기 때문에 원 매각자로부터 실제의 구매자까지 이르는 경로를 통하여 이 보석은 필수적으로 감정되어야 한다. 그러나 보석을 손상시키지 않으면서 그의 가치를 감소시키지 않고도 보석에 지워지지 않은 직접적인 정보를 표시하거나 표식하기란 거의 불가능하였다. 결론적으로 이러한 정보는 보석 전달시에 보석이외의 다른 것이 부가적으로 전달되야만 하였다. 이러한 방식은 정보가 분실되거나 오전될 수 있다는 가능성 때문에 위험하며, 분실 또는 오전된 정보의 경우 보석가치를 재설정하기 위하여 장비 및 인력에서 상당한 비용이 들어야만 재분류가 이루어질 수 있다. 한편 이러한 정보를 오전하는 경우 구매자를 속이는 결과가 된다.

따라서 본 발명의 목적은 보석의 가치를 보존하도록 보석에 표식을 하는 방법을 제공하며, 본 발명의 다른 목적은 보석의 가치를 감하지 않으면서 표식이 지워지지 않도록 보석에 감정표식을 하는 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 원리에 따르면 상기의 목적은 실지로 실현될 수 있는데, 여기서 감정표식은 소정의 표식을 명각(inscribe)하도록 제어되는 레이저 비임을 보석표면에 인가하므로 보석표면에 명각된다. 레이저비임의 사용은 매우 작은 명각비임폭을 이루게 하여 사람눈에 감지될 수 없는 표식을 하게 한다. 따라서 보석가치의 상실을 실질적으로 막을 수 있는 동시에 이러한 지울 수 없는 일체식의 감정원은 표식의 제거가 보석을 취급하는 거의 모든 사람에 의하여 쉽게 이루어질 수 없고 보석의 가치를 상실시키지 않고는 보석을 재절단할 수 없다는 의미로 보아 전혀 새로운 것이다. 이후 기술하고자하는 본 발명의 방법에서, 명각하고자 하는보석은 다이아몬드이다. 레이저 비임은 다이아몬드 표면에 촛점이 맞추어져 소정의 명각을 하도록 표식의 경로로 주사된다. 또한 구체적인 실예에서 각 명각의 초기시 다이아몬드에 인가된 비임의 에너지는 흑연화(graphitization)를 일으키는데 충분하다. 명각의 그 나머지 부분은 비교적 적은 동력으로 명각될 수있다. 본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도에서 레이저비임 발생장치(2)는 다이아몬드 표면(4)에 하나의 표식 또는 여러개의 표식을 명각할 목적으르 펄스화된 레이저비임(3)을 다이아몬드(5)에 인가한다. 표식은 숫자, 문자, 단어, 장식용 모양, 상표, 초상화, 조상(彫像), 인인(認印), 문장(紋章), 성명, 가문(家紋)과 같은 것일 수도 있다. 또한 표식은 다이아몬드에 관한 정보(색, 무게, 완전도, 매각자)에 대한 상기 분류를 나타낼 수 있다. 표시된 바와 같이, 표면(4)은 알반적으로 다이아몬드의 "거어들"(girdle : 깍은 보석의 윗면과 아랬면이 맞다는 선을 의미함)(이후 거어들이라 칭함)이라 불리운다. 그러나 본 발명의 원리는 다이아몬드(5)의 모든 표면에 대한 표식의 명각에 대하여 응용될 수 있음을 알 수있다. 마찬가지로 본 발명의 원리는 경화 다이아몬드 표면을 관통하는 레이저 방사능력 때문에 다이아몬드 명각을 위하여 특히 유리하지만 다이아몬드 이외에도 보석의 명각에 응용할 수 있다.

표면(4)에 대한 레이저 비임(3)의 인가는 레이저비임 발생장치(2)와 다이아몬드(5) 사이에 위치된 광학장치(6)에 의하여 제어된다. 광학장치(6)은 비임(3)을 적소에 위치시켜 제어하면서 비임이 표면(4)를 명각하거나 또는 조각하도록 하며 다이아몬드의 가치를 실질적으로 보존하는데, 이 명각을 제거하는 경우 그 가치를 상당히 감소케하는 지울 수 없는 표식을 하게 한다. 본 발명에 따르면, 다이아몬드(5)를 명각하는데 충분한 강도를 가진 표면(4)에서 비임(3)의 신장[이후 "비임명각폭"이라 칭함]은 약 100미크론 정도로 유지되어 거의 유사한 폭을 가진 표식을 하게 하며 눈으로는 감지될 수 없다. 상기 범위내에 모든 비임 폭이 본발명에 의하여 사용될 수 있는 동시에 가급적 비임의 명각폭을 선택하여 최종표식이 산업상 보석취급자에 의하여 현재도 사용되는 확대기로 관찰될 수 있는 정도가 좋다. 따라서 종래의 10배(10X)의 확대경에 의하여 읽혀질 수 있는 표식에 나타난 비임명각폭은 확대경이 상업상 통상 사용되는 것일때 매우 유리하다. 광학장치(6)는 비임(3)을 촛점에 집중시키고 이 비임이 명각작업중에도 확실히 위치되도록 하므로 소정 확장의 비임 명각폭을 제공하여 명각하고자 하는 표면부위가 촛점을 집중시킨 비임의 촛점깊이내에 있게 한다.

테이블장치(table system) (7)는 다이아몬드(5)를 지지하면서 다이아몬드의 표면(4)이 명각 과정중에 비임(3)의 촛점위치에 있도록 조정된다. 광학장치(6)및 레이저 발생기(2)와 마찬가지로 테이블장치(7)도 컴퓨터 제어장치(8)에 의하여 순차적으로 제어된다. 테이블장치는 서로에 대하여 하나씩 적층되고 하나의 정지형지지체 또는 프레임(75)에 함께 장착되는 4개의 테이블(71),(72),(73) 및(74)로 구성되어 있다. 각각의 테이블(71-74)은 다이아몬드(5)에 대한 특정한 양식의 이동을 하게 한다. 상호 직교식 좌표장치(X,Y,Z)의 (X) 및 (Y)방향을 따른 병진이동은 테이블(71) 및 (72)에 의하여 개별적으로 이루어지며, X 및 Y방향은 도면의 평면에 수평방향이 된다. 다이아몬드(5)는 테이블(73)의 회전에 의하여 Z방향(도면의 평면에 수직방향)의 둘레로 회전된다. 또한 최종의 가데테이블(74)은 Y방향에서 다이아몬드의 병진이동을 하게 한다. 스텝핑 전동기(stepping motor)(76),(77),(78) 및 (79)는 테이블(71-74)을 개별적으로 구동시키고 또한 컴퓨터 제어장치(8)의 구동장치(81-84)에 의하여 아날로그 작동신호를 수신한다. 이들 구동장치는 제어 마이크로 프로세서(micro-processor)(85)로 부터 나오는 신호에 의하여 자동적으로 작동되거나 또는 조이 스틱(joy stick) 제어장치에 의하여 작동된다. 또한 위치 궤환신호는 그들의 각 테이블로부터 구동장치로 공급된다. 테이블 (71) 및 (72)에 대한 사용가능한 것은 디자인 컴포넌트 인코포레이티드사에 의하여 모델 번호 DC-33으로 제조된 테이블일 수 있으며, 모델번호 RT-601과 LP-35로 디자인 컴포넌트 인코포레이티드사에 의하여 제조된 테이블은 각각 테이블(73) 및 (74)를 위하여 사용될 수 있다. 스텝핑 전동기(76),(79)는 PMI 모터스사에 의하여 제조된 모델 번호 49FG 전동기일 수 있다.

컴퓨터 제어장치(8)의 기억장치(87)는 명각공정을 수행하기 위한 명령 및 데이터(특전적이고 표준적인 표식 명령 및 데이터)를 기억한다. 이러한 정보는 레이저 발생장치(2), 광학제어장치(6)와 테이블장치(7)의 작동을 계속적으로 제어하는 신호를 발생시키도록 마이크로 프로세서(85)에 의히여 처리된다. 건반장치(keyboard unit) (88)는 특정표식을 명각하도록 하는 명령을 포함한 작동자 제어명령의 입력을 수신한다. 표시장치(89)는 표시하고자 하는 건반 데이터가 정확한 데이터임을 확신하도록 하고 이 장치의 작동중에 조작자가 확실한 진행을 하게 한다. 록웰 6502 마이크로 프로세서 마이크로 프로세서(85)로 작동하는 동시에 기억 장치(87)은 두개의 2708 자외선 프로그램-읽-전용기억장치(programmable-read-only memory)의 표시장치(89)는 CIOTO 검출기에 대하여 명령을 하는 6543 록웰 제어기로 이루어진다. 각각의 구동장치(81-84)는 74193 양방향 계수기와 12비트의 해상도(resolution)를 가진 디지틀-아날로그(D/A) 변환기(DAC-8)를 포함하고 있다.

레이저 발생기(2)에서, 연속적인 레이저 전원(21)은 레이저 비임(3)이 광학장치(6)를 통과하는 비임의 높은 첨두전력 펄스를 허용하도록한 상태에서 변화되는 Q-스위치(22)에 인가된다.

Q-스위치 RF(radio frequency) 펄스 발생기(23)는 마이크로 프로세서(85)로부터 나오는 신호의 작용으로 Q-스위치(22)의 상태를 정한다. 주파수 체배기(25)는 레이저 방사선의 주파수를 증가시켰 감소된 파장의 방사선을 얻도록 레이저(21)와 Q-스위치 사이에 배열되며 이렇게하므로 표면(4)에 비교적 작은 비임 명각폭을 형성시킬 수 있다. 통상적으로 1.06미크론의 Nd-YAG 레이저가 레이저(21)로 사용되는 경우 1-100미크론 범위에서의 비임명각폭을 원할때마다 주파수 체배기(25)는 주파수 이배기가 된다.

레이저 발생기 장치를 완벽하게 하기 위하여 통상 개방된 안전 셔터(shutter : 개폐기의 일종임((29)가 Q-스위치(22)의 암의 비임(3)의 경로상에 장치되며, 이 셔터(26)는 이 장치의 안전치 못한 상태를 나타낼때 마이크로-프로세서(85)에 의하여 폐쇄된다.

안전 셔터(26)를 통과한 비임(3)은 광학장치(6)로 인가된다. 제1의 주사기 또는 평향기(이후 주사기라 통침함)(61)는 간헐적이거나 또는 X-방향의 디지틀형으로 비임을 편향시키도록 적용되며, 편향기 다음에 있는 비임신장기(beam expander)(62)는 간헐적이거나 또는 Z방향의 디지틀형 비임으로 편향시키도록 적용되는 제 2주사기(63)로 입력되기 전에 비임(3)을 신장시킨다. 제2의 비임 신장기(64)는 주사기(63)의 그다음에 연결되며 비임이 대물렌즈(66)의 형태인 촛점집중 수단에 충돌되기 전에 비임의 상대적인 강도 또는 전력을 설정하는 가변감쇠기(65)에 비임을 전송한다. 대물렌즈는 비임(3)을 다이아몬드(5)의 표면(4)에 인접한 지점에 촛점이 맞추어진다. X 및 Z주사기(61)과 (63)의 제어는 마이크로-프로세서(85)로부터 나오는 신호에 의하여 교대로 어드레스(address)되는 X 및 Z RF 주사발생기(69) 및 (70)에 의하여 이루어진다. 또한 X주사발생기는 마이크로-프로세서로부터 나오는 신호제어기에 의한 변조기(61)의 온-오프 제어를 한다. 주사기(61) 및 (63)을 위한 통상적인 장치는 모델번호 ADM-70으로 인드라액션 코포레이션사에 의하여 제조된 유형의 음향-광학 편향기일 수 있다. 주사 발생기(69) 및 (70)은 교대로 동일회사에 의하여 제조된 DE-7CM으로 설계될 수 있다.

다이아몬드(5)상에 표식을 명각하기 전에, 최초의 공정은 표식길이와 표면(4)의 기하학적 구조에 대한 정보를 컴퓨터에 제공하는 것이다. 다이아몬드 표면은 여러가지 형태로 이루어질 수 있으며 변부에 의하여 연결된 절자면(facets : 보석류에 형석된 여러개의 작은면)으로 이루어질 수 있거나 또는 만곡되거나 만곡되지 않은 연속이어진 면으로 이루어질 수 있다. 표식과 표면의 기하학적 모양의 정보는 컴퓨터장치가 기억장치(87)에 기억된 계산 서브프로그램(calculation program : 부 프로그램)에 의하여 테이블장치(7)을 제어하는데 필요한 신호를 발생케하여 다이아몬드(5)를 적당히 위치시켜 표면(4)의 부위를 촛점이 집중되는 지점에서 비임(3)과 계속적으로 대향하도록 이동시킨다. 현미경(101)과 (68)은 이러한 정보를 얻는데 보조하도록 다이아몬드(5)의 위와 앞에 장착된다. 표시된 바와 같이 현미경(101)은 위로부터 다이아몬드를 직접 들여다볼 수 있게 장착되는 동시에 현미경(68)은 비임분할기(splitter)에 의하여 다이아몬드를 전면으로 들여다 볼수 있게 장착된다.

상기의 초기과정은 표면(4)을 다이아몬드(5)의 거어들에 있게 한 것이나 이 과정은 그 외측표면에도 쉽게 적용될 수 있다. 작동자는 건반장치(88)에 의하여 명각하고자 하는 표시를 나타내는 코우드를 기억장치(87)에 입력시키므로 이 과정을 시작한다. 마이크로 프로세서(85)는 입력표식의 정보에 의하여 완성된 전체길이를 기억장치(87)에서 계산하고 기억하도록 건반작동에 의하여 다시 작동된다. 그다음 다이아몬드는 현미경(68)에 의하여 관찰되고, 다이아몬드 고정체(fixture)(표시안됨)는 백만분지 일이터치로 Z방향으로 이동되면서 상단 및 하단 거어들 변부를 현미경의 수평 십자선과 정렬되도록 한다. 이때 이러한 정렬 위치에서 발생하는 마이크로미터 읽기의 오차는 건반장치(88)로 기억장치(87)에 입력을 제공하는 작동자에 의하여 일어난다.

그 다음 작동자는 현미경(101)에 의하여 다이아몬드를 위로 부터 들여다보면서 테이블(71) 및 (72)를 이동시키는 조이스틱 제어장치(86)를 작동시켜 거어들의 측면의 어느 한 지점에 현미경 십자선의 교차점에 오도록 X 및 Y 방향으로 다이아몬드를 변위시킨다. 이러한 작동을 수행할 때 작동자가 하나 또는 그 이상의 절자면(切子面) 변부를 들여다 보는 경우, 작동자는 입력시키고자 하는 정보가 절자면에 적용된 서브-프로그램에 의하여 분석되고 기억장치(87)에 기억되게 하도록 마이크로 프로세서에 지시하는 코우드를 건반장치(88)에 의하여 입력시킨다. 작동자가 변속 이어진 표면으로 나타나는 절자면 변부가 없는 것을 보는 경우 어떠한 입력도 발생시킬 수 없으며 마이크로 프로세서는 만곡표면에 적용되는 서브-프로그램에 의하여 입력된 정보를 자동적으로 분석하게 된다. 절자면에 대하여 근간을 두고 사용하고자 하는 서브-프로그램의 유형에 관련하여 마이크로 프로세서를 조정하려는 경우 건반의 기억건반 (store key)이 눌러지면서 테이블(71) 및 (72)의 위치는 기억장치(87), 마이크로 프로세서(85)와 각각의 구동장치에 의하여 이동된다.

그 다음 작동자는 다시 조이스틱 제어장치를 작동시켜 테이블(71) 및 (72)을 이동시키고 현미경 십자선의 교차점까지 거어들 상에 어느 한 지점을 일치시킨다. 이러한 작동시에 경험되는 유형의 제어는 서브프로그램이 효율적인가에 달려있다. 만곡표면에 적용되는 서브프로그램이 사용되는 경우 테이블(71)은 먼저 다이아몬드에 대하여 고정된 X변위를 제공하도록 이동되며, 또한 테이블(72)을 작동시키므로 이는 현미경 십자선가 일치하는 지점을 찾는데 충분하도록 Y변위를 제공한다. 절자면에 적용된 서브프로그램이 사용되는 경우 테이블을 이동시키므로 현미경 십자선의 교차점에 대하여 다음 절자면의 변부를 일치시키도록 X 및 Y변위를 제공할 수 있다. 만일 절자면의 어느 한 지점이 십자선 교차점에 일치되는 경우 테이블변위는 기억장치(87)로 재입력된다. 현미경 십자선의 교차점에 거어들 측면의 추가지점을 위치하도록 테이블을 이동시키고 테이블 변위를 기억시키는 상기과정은 절자면 길이의 총합이 정확히 기억된 표식의 전체 길이를 초과하지 않을 때까지 계속된다. 이는 마이크로 프로세서에 의하여 자동적으로 산출되고 표시장치(89)상에 표시된다.

이러한 관점에서 마이크로 프로세서는 다이아몬드를 적당히 배향시키도록 표식 및 다이아몬드 표면의 기하학적 구조에 관련하여 모든 필요한 데이터를 가진다. 만곡 표면의 경우에 있어서, 입력된 데이터는 만곡 반경 및 그 표면 회전의 중심을 유도하는 서브-프로그램에 의하여 사용된다. 테이블(71),(72) 및 (74)은 회전중심을 테이블(73)의 회전중심에 두고 거어들 상에 시작 지점을 비임(3)의 초점에 두도록 이동된다. 절자면의 경우에 있어서, 입력데이터는 교차면의 교차각도를 결정하는데 사용된다. 테이블은 절자면을 비임(3)의 축에 직교되도록 위치시키고 절자면 변부에 인접한 표면상의 어느 한 지점을 비임(3)의 초점에 위치하도록 이동된다. 다이아몬드를 표면(4)의 기하학적 구조와 표식의 길이에 근간을 두고 상기와 같이 적소에 위치시킨 경우 표식명각에 대한 다이아몬드의 계속적인 지시는 테이블장치(7)를 제어하는 마이크로 프로세서에 의하여 용이하게 수행된다. 만곡표면의 경우 이러한 지시는 명문되지 않은 부위를 비임(3)의 초점까지 이동시키도록 테이블(73)의 회전에만 국한되며, 절자면에 대한 테이블(71)의 병진이동은 명각되지 않은 부위를 비임 초점까지 이동시킨다. 그러나 이러한 경우에 명각길이가 절자면의 길이를 초과하는 경우 또는 무자가 절자면 교차점에 있는 경우 교차점 위치를 기억시킨 마이크로 프로세서는 그 이전의 절자면에서와 동일한 방식으로 다음의 절자면을 적소에 위치하도록 테이블장치(7)을 명령한다.

상기의 최초 공정이 완료된 경우 이 장치는 입력된 표식정보에 따라 다이아몬드(5)의 표면(4)을 명각할 준비가 이루어진다. 또한 작동자는 레이저(21)를 작동시키도록 전력원 및 수냉장치(24)를 가동시킨다. 그다음 마이크로 프로세서에 의하여 RF발생기(69)및 (70)에 대하여 비임(3)이 소정치의 X 및 Y 편향을 하도록 디지틀주사기(61) 및(63)를 조정하는 신호를 공급한다. 음향-광학 편향기에 있어서, 이 신호는 각 편향기내에 소정치의 비임편향에 관련한 RF(고주파)대에서 음향 방해를 일으킬 수 있다. 상기된 바와같이, RF 발생기(69) 및 (70)과 주사기(61) 및 (63)은 비임(3)이 편향될 수 있는 제 2도에 표시된 위치의 배열을 형성한다. 마이크로 프로세서(85)에 의하여 RF발생기에 전송된 본 발명의 여자신호(excitation signal)는 명각을 위한 초기 위치인 이들 위치중 어느 한 위치를 효과적으로 선택한다. 또한 RF발생기는 변조기(61')의 온/오프를 조정하는 신호를 전송한다. 본 발명의 구체적인 실예의 경우에 있어서, 이 신호는 변조기를 완전히 가동하는 상태로 두므로 비임(3)이 전체강도의 그대로 통과하게 한다. 이런 강도는 초점을 이룬 비임(3)이 명각 비임폭에 의하여 점유된 부위에 표면(4)을 명각하는데 충분하다. 전형적으로 거의 모든 응용기를 위하여 가변감쇠기(65)가 장치되는데, 비임(3)에서의 전력은 사용되는 특정치인 0.5-5킬로와트의 범위에 있을 수 있고, 다른 요인 가운데 비임(3)의 주사속도 및 펄스속도에 따라 좌우된다. 통상적인 주사속도는 매초 1밀리미터이고 통상적인 펄스속도는 1킬로헬스이다.

최초 편향상태와 적당한 변조기 상태를 설정시킨 경우 마이크로 프로세서(85)는 Q-스위치(22)를 작동시키도록 RF펄스 발생기(23)에 신호를 공급하여 비임(3)이 광학장치(6)를 경유하여 다이아몬드(5)의 표면에 주사되도록 한다. 상기 경로로 비임이 통과하는 중에 비임(3)은 각각의 주사기(61) 및 (63)에 의하여 편향되면서, 가변감쇠기(65)에 의하여 전체강도가 유지되어 통과되고, 표면(4)에 초점이 집중되며, 그에 의하여 제 3도에 표시된 바와 같은 표면의 최초 화소(elemental area : 畵素)(A₁)가 명각된다. 이후 편향치는 기억장치(87)의 프로그램에 따라 RF발생기(69) 및 (70)에 신호를 공급하는 마이크로 프로세서(85)에 근간을 두고 조정되며 Q-스위치가 작동되어 연속적인 화소(A₂…A_N)가 제 3도에 표시된 소정표식을 이룰때까지 표면(4)에 명각된다. 그다음 마이크로 프로세서(85)는 Q-스위치(22)를 다시 폐쇄하도록 펄스 발생기(23)에 신호를 공급하여 다이아몬드 표면에 비임(3)이 더이상 충돌하지 않게 한다.

원래의 작동자가 표식을 명각하고자 계스 명령하는 경우 마이크로 프로세서(85)는 그의 해당 전동기와 해당 테이블을 동일하게 작동시키는 적당한 구동장치[절자면에 대하여서는(81), 만곡면에 대하여서는(83)]를 어드레스(address)한다. 따라서 다이아몬드(5)는 표면(4)의 명각되지 않은 부위가 비임(3)의 초점까지 이동되도록 고정된다. 이러한 조정후에, 당시 마이크로 프로세서는 제 2의 표식을 시작하는 초기 위치에 비임(3)을 위치시키도록 주사기(61) 및 (63)에 편향치를 결정하는 신호를 RF 발생기 (69) 및 (70)에 공급한다. 그다음 RF 펄스발생기(23)는 비임(3)을 통과하도록 Q-스위치(22)를 작동시키는 마이크르 프로세서에 의하여 어드레스된다. 따라서 제 2표식의 최초 화소가 명각되면서, 상기와 같이 발생기(67) 및 (68)를 연속적으로 조정하므로 표면(4)에 소정 제 2의 표식을 명각할 수 있다. 이외의 표식도 상기와 동일한 방식으로 명각된다.

상기로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, Q-스위치(22)는 화소(A₁,A₂…A_N)가 명각된 후에도 작동상태로 있게 되고 이 장치가 다음의 화소를 명각하도록 조정될 때에도 작동상태로 있게 된다. 상기와 같이, 다음의 화소가 다음 표식의 초기에 있을 때 Q-스위치는 그다음 화소가 동일 표식상에 있는 경우보다 더 오랜시간동안 폐쇄상태로 유지된다. 결론적으로 각각의 초기 명각 화소(실예 : A₁)까지 전달된 비임(3)의 펄스는 동일표식의 연속적인 화소까지 전달된 나중의 펄스보다 더 큰 에너지를 갖는다. 각 명각 초기에 이러한 비교적 높은 에너지 펄스는 다이아몬드 표면에 대하여 소정의 초기 흑연화를 일으킨다. 이러한 흑연화는 그 인접표면 부위를 한정하여 레이저 에너지를 더욱 많이 흡수케 할 수 있다. 따라서 초기 펄스 다음에 이어지고 그 인접부위에 충돌하는 비교적 적은 에너지 펄스는 흑연화 작용을 하여 그 인접부위를 명각할 수 있게 한다. 비교적 적은 에너지 펄스에 의한 흑연화 및 명각으로 표면 부위를 조정하는 이러한 방법은 표식명각이 완결될 때까지 계속된다.

상기와 같이 Q-스위치(22)를 작동시킨 후 최초 펄스에 대하여 발생하는 흑연화를 위하여 이 펄스의 에너지는 적정 레벨로 유지되어야 한다. 따라서, 마이크로 프로세서(85)는 이러한 에너지의 최초 펄스 또는 비교적 큰 에너지 펄스를 일으키는데 충분한 시간의 기간동안 명각시에 Q-스위치를 폐쇄 상태로 유지시켜야 한다. Nd-YAG 레이저 경우에 있어서, 이는 약 1 또는 그 이상의 밀리초동안 Q-스위치를 폐쇄 상태로 유지시킴을 의미한다.

또한 표식을 명각할 때 화소에 대한 비임(3)의 소정 이동은 이미 명각된 화소로부터 이탈되며(실예, 인접화소가 아닌 곳까지), 명각 초기에 이루어진 것과 유사한 최초 흑연화가 다시 소요된다. 결론적으로 거의 동일한 에너지 펄스가 소요된다. 따라서 이러한 변이점에서 마이크로 프로세서(85)는 Q-스위치(22)가 오랜 충분한 시간동안 확실히 폐쇄되도록 하므로 다음 레이저 펄스가 흑연화를 일으키는데 충분한 에너지를 갖게한다. 상기와 같이 소정표식을 이루는 표면(4)의 명각부위에 대한 비임(3)의 스텝핑(stepping)은 연속적인 명각 화소(A₁,A₂)가 중첩되도록 한다. 또한 이러한 중첩은 비임(3)이 확실한 흑연화 작용을 하도록 하면서 연속적으로 화소를 명각하도록 한다. 또한 이렇게 하므로 균일하고 적당한 확대에 의하여 쉽게 판독될수 있는 명각이 이루어진다. 이렇게 균일한 상태가 이루어진 사용가능한 중첩부는 85퍼센트가 된다.

고도로 정밀연마된 다이아몬드의 경우에 있어서, 상기된 크기의 최초 Q-스위치 펄스는 다이아몬드 표면을 흑연화시키지 못한다. 결론적으로 이러한 특성의 다이아몬드를 명각할 때 카아본 블랙 현탄액 같은 에너지 흡수물질을 명각하기전에 표면(4)에 인가하는 것이 바람직하다. 이러한 흡수물질이 건조되면 연속적으로 인가된 레이저에너지가 흡수되고 그다음 명각이 계속적으로 수행될 수 있다. 다이아몬드(5)의 명각이 완료된 경우 작동자는 현미경(68)과 경사 조명을 이용하여 명각이 정확히 수행되는가를 알도록 표면(4)을 관찰할 수 있다. 이러한 방법에서, 표식이 명각되지 않은 경우 작동자는 이를 컴퓨터 제어장치(8)에 연결시켜 컴퓨터 제어장치(8)가 다이아몬드의 명각안된 부위로 레이저에너지를 다시 인가토록 하여 소정의 표식을 명각되게 한다. 본 발명의 명각 방법은 다이아몬드(5)의 가치를 감소시키지 않을 뿐만 아니라 명각 표식에 의하여 다이아몬드에 가치를 부여하는 장점이 있다. 따라서 최초의 다이아몬드에 대한 명각(실예 : 매각자 성명 또는 상표)은 이 다이아몬드를 감정할 수 있게 하고 분실 또는 도난에 대하여 다이아몬드를 보호할 수 있다. 마찬가지로, 다이아몬드 가치를 나타내는 표식은 그 가치가 오진되지 않게 하므로 가능한 사기행위에 대한 보호책을 제공한다.

Claims (61)

1. (정정)다이아몬드에 감정표식을 하는 방법에 있어서, 레이저 비임을 다이아몬드의 표면에 인가하고, 상기 레이저 비임이 다이아몬드 표면에 표식을 명각시킬 수 있게 레이저 비임을 제어하되 상기 표식에 해당하는 통로를 따라 다이아몬드 표면의 연속위치에 레이저 비임을 간헐적으로 이동시켜 다이아몬드 표면부위를 점유하는 각위치에서 상기 비임이 상기 표식의 바로앞 위치에서 비임에 의하여 점유된 다이아몬드 표면부위를 중첩하게하며, 레이저 비임(출력)을 조정하여 상기 각 위치에서 다이아몬드 표면을 흑연화하여 명각시키는 것으로 구성된 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
2. (삭제).
3. (정정)제1항에 있어서, 표식이 지워지지 않게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 표식이 지워지지 않게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
5. .(정정)제3항에 있어서, 표식이 다이아몬드의 근원을 나타내고 그에 의하여 상기 다이아몬드 도난 및 분실시 확인될 수 있게한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
6. (정정)제3항에 있어서, 표식이 상기 다이아몬드의 가치를 나타내고 그에 의하여 다이아몬드 가치가 오전되지 않게한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
7. (정정)제6항에 있어서, 상기 표식이 색, 무게, 완전도 및 다이아몬드의 매각자를 나타나게한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
8. (정정)제1항에 있어서, 명각된 표식이 상기 다이아몬드의 가치를 보전하는 특성을 갖도록 상기의 레이저 비임을 제어케한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
9. (정정)제1항에 있어서, 상기 명각된 표식이 제거되는 경우 다이아몬드에 대한 가치를 상당히 감소케하는 특성을 갖도록 상기의 레이저 비임을 제어케한 다이아몬드에 감정 표식을 하는 방법.
10. (정정)제1항에 있어서, 상기의 명각된 표식이 사람눈에 안보이게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 레이저 비임의 강도, 폭 및 방사 시간의 기간이 상기 표식을 표각하도록 제어케한 보석에 감정표식을 하는 방법.
12. (정정)제1항에 있어서, 다이아몬드를 명각하기에 충분한 강도를 가진 레이저 비임의 신장이 다이아몬드 표면에 약 100미크론 보다 적거나 동일하도록 제어되게한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 보석을 명각하기에 충분한 강도를 가진 상기 레이저 비임의 신장이 상기 표면에서 1미크론 보다 크거나 동일하도록 제어되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
14. (정정)제1항에 있어서, 상기 레이저 비임의 전력이 상기 표면에서는 약 0.5-5킬로와트 범위내에 있도록 제어되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
15. (정정)제1항에 있어서, 상기 레이저 비임의 제어가 상기 표식을 명각하는 초기에 다이아몬드를 흑연화하는데 충분한 레벨까지 레이저 비임전력을 조정하는 단계를 포함한 보석에 감정표식을 하는 방법.
16. (삭제)
17. (삭제)
18. (정정)제1항에 있어서, 레이저 비임의 이동이 제1의 방향과 상기 제1방향에 대하여 횡방향의 제 2방향으로 상기 비임을 편향되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 비임의 편향정도가 제1 및 제2방향에서 간헐적으로 변화되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
20. (삭제)
21. (정정)제1항에 있어서, 상기 비임의 제어가 상기 보석표면에 비임의 촛점을 맞추게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
22. (정정)제1항에 있어서, 상기 비임이 보석표면에 여러개의 표식을 명각하도록 제어되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
23. 제22항에 어있서, 표식의 명각중에 다이아몬드를 고정상태로 유지시키고, 표식의 명각에 이어 다이아몬드를 다음 표식을 명각되기 전에 이동시켜 상기 보석표면의 명각되지 않은 부분을 상기 비임과 충돌되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
24. (정정)제23항에 있어서, 상기 비임의 축지점에 다이아몬드 표면의 회전중심을 위치시키며 상기 표면의 만곡반경과 동일한 거리차로 비임의 촛점으로부터 간격을 두게한 지점에 먼저 다이아몬드를 배치하고 상기 지점둘레로 다이아몬드를 회전시켜 명각되지 않을 부위를 비임과 충돌되게 하여, 그에 의하여 상기 비임이 명각시키고자 하는 다이아몬드표면의 이어진 부위에 촛점을 맞추는 단계를 포함한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
25. (정정)제21항에 있어서, 먼저 상기 다이아몬드를 배치하기 전에 상기 다이아몬드의 표면이 비임을 집중시킨 지점에 있게 하도록 상기 다이아몬드를 적어도 3지점까지 이동케하고 상기 지점으로부터 회전중심과 다이아몬드표면의 만곡반경을 산출하는 단계를 포함한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
26. (정정)제23항에 있어서, 먼저 비임의 축에 대하여 직교하여 다이아몬드표면을 위치시키도록 상기 다이아몬드를 배치하고, 명각되지 않은 부위가 상기 비임과 충돌하도록 운반되어 상기 비임이 명각하고자 하는 다이아몬드표면의 계속 이어지는 부위에 촛점이 맞추어지도록 상기 다이아몬드를 병진이동케하는 단계를 포함한 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
27. (정정)제26항에 있어서, 먼저 다이아몬드를 배치하기 전에 다이아몬드표면이 비임 촛점을 이룬 지점에 있게하는 여러 지점까지 상기 표면의 교차각도를 산출하는 단계를 포함한 다이아몬드에 감정표식을 하는방법.
28. (정정)제1항에 있어서, 상기 다이아몬드는 그 표면에 에너지 흡수물질을 가지며, 상기 방법은 또한 상기 표식의 통로상의 제1위치에 인가된 상기 비임의 펄스가 상기 통로상의 연속위치에 인가된 펄스보다 높은 에너지를 갖도록 상기 레이저 비임을 조정하는 것으로 구성된 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 물질을 카아본블랙으로한 보석에 감정표식을 하는 방법.
30. (정정)제1항에 있어서, 레이저 비임을 인가하되 연속적인 레이저 전원의 출력을 Q-스위칭하게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
31. (정정)다이아몬드에 감정표식을 하는 장치에 있어서, 상기 다이아몬드표면에 표식을 명각시키기 위하여 다이아몬드의 표면에 레이저 비임을 조절가능하게 인가하기 위한 수단으로 구성되며, 상기수단은 상기표식에 해당하는 통로를 따라 다이아몬드 표면상의 연속위치에 상기 레이저 비임을 간헐적으로 이동시켜 다이아몬드 표면부위를 점유하는 각 위치에서 상기 비임이 상기표식의 바로앞 위치에서 비임에 의하여 점유된 다이아몬드 표면부위를 중첩시키는 수단, 및 상기 위치의 각각에서 다이아몬드 표면을 흑연화하고 명각시키기 위하여 레이저 비임 출력을 조정하기 위한 수단을 포함하는 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
32. (삭제)
33. (정정)제31항에 있어서, 명각표식이 지워지지 않도록 상기 인가수단이 레이저 비임을 제어도록 한 보석에 감정표식을 하는 장치.
34. (정정)제31항에 있어서, 명각된 표식이 다이아몬드 가치를 보전하는 특성을 갖도록 인가수단이 레이저비임을 제어도록한 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
35. (정정)제31항에 있어서 명각된 표식이 제거되는 경우 다이아몬드의 가치를 상당히 감소시키는 특성을 갖도록 인가수단이 레이저 비임을 제어토록한 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
36. (정정)제31항에 있어서, 상기의 명각된 표식이 사람눈에 보이지 않게 인가수단이 상기 비임을 제어케한 보석에 감정표식을 하는 장치.
37. 내용없음
38. 제38항에 있어서, 상기의 제어수단이 보석표면에 약 100미크론 정도의 명각을 하는데 충분한 레이저 비임의 신장을 제공하는 보석에 감정표식을 하는 장치.
39. 제27항에 있어서, 조정수단이 Q-스위치를 포함한 보석에 감정표식을 하는 장치.
40. 제27항에 있어서, 발생수단이 레이저 전원을 포함한 보석에 감정표식을 하는 장치.
41. (삭제)
42. (삭제)
43. 제31항에 있어서, 이동수단이 비임을 제1방향으로 편향케하는 수단과 제1방향에 대하여 횡방향으로 제 2방향으로 비임을 편향시키는 수단을 포함하여된 보석에 감정표식을 하는 장치.
44. 제47항에 있어서, 편향수단이 디지틀편향기를 포함하여된 감정표식을 하는 장치.
45. (삭제)
46. (정정)제31항에 있어서, 상기 비임이 상기 표면에 여러개의 표식을 명각하도록 제어되게한 보석에 감정 표식을 하는 장치.
47. 제51항에 있어서, 표식의 명각중에 다이아몬드를 고정하는 수단과 명각되지 않은 다이아몬드 표면을 비임과 충돌하는 위치로 이동시키도록 다음으로 이어지는 표식의 명각위치에 계속하여 상기 다이아몬드를 이동시키는 수단을 포함하여된 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
48. (정정)제51항에 있어서, 다이아몬드 이동수단이 제1의 방향으로 다이아몬드를 병진 이동시키는 제 1테이블 수단, 제 2방향으로 상기 다이아몬드를 병진 이동시키는 제 2테이블수단, 상기 다이아몬드를 회전시키도록 제 1 및 제 2테이블을 지지하는 제 3테이블 수단과 제 3테이블 수단을 지지하고 제 1방향으로 다이아몬드를 병진 이동시키는 제 4테이블 수단을 포함하여된 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
49. (정정)제51항에 있어서, 상기의 인가수단, 비임이동 수단과 상기 다이아몬드 이동 수단의 작동을 연속적으로 제어하는 컴퓨터 수단을 포함하여된 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
50. (정정)제31항에 있어서, 상기 다이아몬드는 그 표면에 에너지 흡수물질을 가지며, 상기 레이저 비임을 조정하기 위한 상기 수단은 또한 상기표식의 통로상의 제1위치에 인가된 상기 레이저 비임의 펄스가 상기 통로상의 연속위치에 인가된 펄스보다 높은 에너지를 갖게하는 수단을 포함하는 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
51. 제12항에 있어서, 보석을 명각하는데 충분한 강도를 가진 상기 레이저 비임의 신장이 상기 보석표면에서 약 10미크론 정도로 제어되게한 보석에 감정표식을 하는 방법.
52. (정정)제1항에 있어서, 상기 표면을 상기 다이아몬드의 거어들 상에 있게한 다이아몬드에 감정 표식을 하는 방법.
53. (정정)제31항에 있어서, 상기 표면을 상기 다이아몬드의 거어들 상에 있게한 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치.
54. (삭제)
55. (삭제)
56. (삭제)
57. (삭제)
58. (신설)제28항에 있어서, 상기 에너지 흡수물질을 상기 다이아몬드의 상기표면에 가하는 것으로 구성된 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
59. (신설)표면에 에너지 흡수물질을 갖는 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법에 있어서, 레이저 비임을 상기 다이아몬드의 상기 표면에 인가하고, 상기 레이저 비임이 상기 다이아몬드 표면에 표식을 명각시킬 수 있게 레이저 비임을 제어하되 상기표식에 해당하는 통로를 따라 다이아몬드 표면의 연속위치에 레이저 비임을 간헐적으로 이동시켜 다이아몬드 표면부위를 점유하는 각 위치에서 상기 비임이 상기표식의 바로앞 위치에서 비임에 의하여 점유된 다이아몬드 표면부위를 중첩하게 하며, 상기 표식의 통로상의 제1위치에 인가된 상기 레이저 비임이 상기 통로상의 연속위치에 인가된 펄스보다 높은 에너지를 갖도록 레이저 비임 출력을 조정하여 상기 위치의 각각에서 상기 다이아몬드 표면을 명각시키는 것으로 구성된 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
60. (신설)제63항에 있어서, 상기 표면에 상기 에너지 흡수물질을 적용하는 것으로 구성된 다이아몬드에 감정표식을 하는 방법.
61. (신설)표면에 에너지 흡수물질을 갖는 다이아몬드에 감정표식을 하는 장치에 있어서, 상기 다이아몬드 표면에 표식을 명각시키기 위하여 상기 다이아몬드의 표면에 레이저 비임을 조절가능하게 인가하기 위한 수단으로 구성되며, 상기 수단은 상기표식에 해당하는 통로를 따라 상기 다이아몬드 표면상의 연속위치에 상기 레이저 비임을 간헐적으르 이동시켜 다이아몬드 표면부위를 점유하는 각 위치에서 상기 비임이 상기표식의 바로앞 위치에서 비임에 의하여 점유된 다이아몬드 표면부위를 중첩시키는 수단 및 상기 표식의 통로상의 제1위치에 인가된 상기 레이저 비임의 펄스가 상기 통로상의 연속위치에 인가된 펄스보다 높은 에너지를 갖게하여 상기 각 위치에서 상기 다이아몬드 표면을 명각시키기 위하여 레이저 비임 출력을 조정하는 수단을 포함하는 다이아몬드 표면에 감정표식을 하는 장치.

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