WO2024251676A1 - Lasermarkieren von behältern - Google Patents

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WO2024251676A1
WO2024251676A1 PCT/EP2024/065227 EP2024065227W WO2024251676A1 WO 2024251676 A1 WO2024251676 A1 WO 2024251676A1 EP 2024065227 W EP2024065227 W EP 2024065227W WO 2024251676 A1 WO2024251676 A1 WO 2024251676A1
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laser
laser marking
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Andreas Kraus
Helmut Schneider
Peter Lindner
Bernd Braatz
Florian Lauterbach
Josef Mayer
Juergen Frankerl
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Krones AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/28—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using thermochromic compounds or layers containing liquid crystals, microcapsules, bleachable dyes or heat- decomposable compounds, e.g. gas- liberating

Definitions

  • the invention relates to a method for marking containers.
  • the invention further relates to a container.
  • the invention also relates to a device for marking containers.
  • Containers such as beverage containers are usually labelled using conventional labelling processes. This serves to identify and differentiate the product from competitors and to label ingredients and specify legal requirements. Additional information such as the expiration date can be applied using a laser unit.
  • combinations of different technologies e.g. embossing, printing, laser marking
  • a disadvantage of the known state of the art can be, for example, that the processes are relatively complex, e.g. direct printing, and thus sometimes produce high costs.
  • the decoration cannot be easily customized, which is problematic for small batches and fully customized containers (batch size 1).
  • the readability of the elements and the contrast can be in need of improvement.
  • the invention is based on the object of creating an improved technology for marking containers, which preferably enables particularly good readability and particularly good contrast of the marking.
  • One aspect of the present disclosure relates to a method for marking containers (e.g. for use in a container treatment plant).
  • the method comprises laser marking a laser marking on a container (/its container surface) by means of a laser marking system (e.g. laser pulse marking system) such that a surface of the laser marking has at least one predetermined (e.g. micro and/or nano) structuring generated by the laser marking system, preferably for causing an optical (e.g. reflection) effect through the at least one predetermined structuring.
  • a laser marking system e.g. laser pulse marking system
  • the laser marking system can therefore advantageously laser mark a desired laser marking (laser-marked decoration), e.g. with graphics, logo and/or lettering, and additionally create targeted optical effects of the laser marking or decoration through the predetermined structure(s) of the surface.
  • Further potential for improving readability and contrast lies in the targeted combination of different structures that can, for example, be adjacent to one another. Overall, this can advantageously enable greater freedom for individual design of the decoration and thus, for example, improved opportunities for differentiation from the competition.
  • the at least one predetermined structure has a plurality of predetermined structures that differ structurally from one another (e.g. are differently recessed or raised), preferably for causing different optical effects (e.g. reflections) through the plurality of predetermined structures.
  • This advantageously makes it possible to use the potential for improving readability and contrast through the targeted combination of different structures, with the different structures generating, for example, combinations of different reflections of incident light (e.g. combination of retroreflection, diffuse reflection and/or regular reflection).
  • the plurality of predetermined structures directly adjoin one another, or a first of the plurality of predetermined structures surrounds a second of the plurality of predetermined structures (e.g. partially or completely), preferably adjacent to the second predetermined structure.
  • this can significantly improve readability and contrast, since the optically produced effect changes abruptly at a boundary between the predetermined structures.
  • the at least one predetermined structuring has a plurality of structures, which preferably have at least one of: being arranged regularly or irregularly; being arranged next to one another in a grid, a pattern or a line; being adjacent to one another; being structurally the same or structurally different; and being microscale or nanoscale.
  • the multiple structures comprise multiple (e.g. microscale or nanoscale) honeycomb structures, multiple (e.g. microscale or nanoscale) corner reflector structures, multiple (e.g. microscale or nanoscale) lens reflector structures, multiple (e.g. microscale or nanoscale) irregular structures, multiple caterpillar-like structures, multiple interlocking or meandering structures, and/or at least one planar surface structure that is essentially planar on a microscale or nanoscale basis. This advantageously allows sections with predominantly retroreflection, diffuse reflection and/or regular reflection to be produced in a targeted manner.
  • the multiple structures are each at least partially raised, preferably foamed, and/or at least partially recessed, preferably removed.
  • very targeted combinations of structures can thus be created with which very specific optical effects can be achieved to improve readability and contrast.
  • the at least one predetermined structure has a retroreflector structure that is designed to cause retroreflection of incident light. Retroreflection can thus advantageously be achieved as the desired optical effect in order to use it in a targeted manner in the laser marking to increase readability and contrast, in particular in combination with an adjacent regular reflector structure and/or a diffuse reflector structure.
  • the retroreflector structuring comprises at least one of: a plurality of (e.g., ablated) (e.g., microscale or nanoscale) honeycomb structures; several (e.g. ablated) (e.g. microscale or nanoscale) corner reflector structures, preferably each with three reflector surfaces arranged at an angle to one another, which are arranged as a triple mirror; and several (e.g. foamed) (e.g. microscale or nanoscale) lens reflector structures, preferably in a circular shape, in a rod shape or in a caterpillar shape (e.g. curved or intertwined or meandering or wavy).
  • ablated e.g., microscale or nanoscale
  • corner reflector structures preferably each with three reflector surfaces arranged at an angle to one another, which are arranged as a triple mirror
  • several (e.g. foamed) (e.g. microscale or nanoscale) lens reflector structures preferably in a circular shape, in a rod shape
  • the honeycomb structures, corner reflector structures and/or incident light can essentially reflect as retroreflectors and thus achieve a desired optical effect in this area of the laser marking.
  • the at least one predetermined structure has a regular reflector structure that is designed to bring about a regular reflection of incident light. This can advantageously achieve the desired optical effect of regular reflection in order to use it in the laser marking in a targeted manner to increase readability and contrast, in particular in combination with an adjacent retroreflector structure and/or a diffuse reflector structure.
  • the regular reflector structuring has at least one planar surface structure that is essentially planar on a microscale or nanoscale.
  • the planar surface structure can reflect incident light essentially regularly or directly and thus achieve a desired optical effect in this area of the laser marking.
  • the at least one predetermined structuring has a diffuse reflector structuring that is designed to cause diffuse reflection of incident light.
  • the diffuse reflector structuring can have several (e.g. microscale or nanoscale) irregular structures that are distributed so that an irregular, microscale or nanoscale roughened surface is preferably obtained. Diffuse reflection can thus advantageously be achieved as the desired optical effect in order to use it in a targeted manner in the laser marking to increase readability and contrast, in particular in combination with an adjacent retroreflector structuring and/or a regular reflector structuring.
  • the retroreflector structure, the regular reflector structure and/or the diffuse reflector structure are directly adjacent to one another.
  • the at least one structuring is produced during laser marking by at least one of: a laser beam angle of incidence on the container specifically specified for the respective predetermined structuring or a combination of different laser beam angles of incidence on the container specifically specified for the respective predetermined structuring; a laser beam intensity specifically specified for the respective predetermined structuring or a combination of different laser beam intensities specifically specified for the respective predetermined structuring; a laser beam wavelength specifically specified for the respective predetermined structuring or a combination of different laser beam wavelengths specifically specified for the respective predetermined structuring; a laser beam pulse duration specifically specified for the respective predetermined structuring or a combination of different laser beam pulse durations specifically specified for the respective predetermined structuring (particularly preferred: combination of nanosecond pulses and picosecond pulses or combination of picosecond pulses and femtosecond pulses); a spatial laser beam pulse spacing specifically
  • a separate parameter set for the laser marking system can be specified for each predetermined structuring, with which the predetermined structuring can be produced reliably and repeatably.
  • functional optical surfaces can also be produced efficiently with great precision.
  • the method further comprises producing or treating, preferably coating, the container prior to laser marking such that at least in the Irreversibly thermochromic pigments or laser additives are introduced into the region in which the laser marking and/or the at least one predetermined structuring is laser marked, which react with a color change and/or a shading effect during laser marking.
  • the desired optical effect caused by the predetermined structuring can advantageously be further enhanced, refined or differentiated by the color change or shading effect, for example in or next to the predetermined structuring.
  • the method further comprises (e.g. camera-assisted) detection of the laser marking and/or the at least one predetermined structuring after the laser marking by means of a, preferably camera-assisted, inspection device, and adjusting an operation of the laser marking system and/or a container conveyor depending on the detected laser marking and/or the detected at least one predetermined structuring by means of a control device.
  • the applied laser markings can advantageously be monitored in this way.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a (e.g. beverage) container, preferably a bottle or can, wherein the container has a laser marking which is produced or laser marked by means of a method as disclosed herein. It is understood that the same advantages can be achieved with the container which have already been described with reference to the method.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a device for marking containers for a container treatment plant.
  • the device has a container conveyor for transporting the containers, preferably upright, and a laser marking system for laser marking the containers transported by the container conveyor.
  • the device further has a control device which is configured to operate the device for carrying out a method as disclosed herein.
  • the same advantages can be achieved by means of the device which have already been explained with reference to the method.
  • the device can be included in a container treatment plant for producing, cleaning, coating, testing, filling, closing, equipping and/or packaging containers for pasty or liquid media, preferably beverages or liquid foodstuffs.
  • the containers can be designed as bottles, cans, tubes, canisters, cartons, flacons, etc.
  • control device can refer to electronics (e.g. designed as a driver circuit or with microprocessor(s) and data memory) which, depending on the design, can take on control tasks and/or regulation tasks and/or processing tasks. Even if the term “control” is used here, it can also appropriately include or mean “regulation” or “control with feedback” and/or “processing”.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary device for marking containers
  • Figures 2 - 4 schematic side views of containers with exemplary laser markings
  • Figure 5 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring
  • Figure 8 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 7;
  • Figure 9 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring
  • Figure 10 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 9;
  • Figure 11 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring;
  • Figure 12 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 11;
  • Figure 13 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring
  • Figure 14 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 13;
  • Figure 15 is a schematic plan view of a portion of a predetermined structuring.
  • Figure 16 is a schematic sectional view of the predetermined structuring of Figure 15.
  • Figure 1 shows a device 8 for marking container 12.
  • the device 8 has a laser marking system 10.
  • the device 8 can further comprise a container conveyor 30.
  • the device 8 can comprise an inspection device 34.
  • the laser marking system 10 can laser mark containers 12 or apply a laser marking 36 to the containers 12.
  • the laser marking system 10 can also be referred to as a laser marking system, laser coding system or laser inscription system.
  • the laser marking system 10 can be a CO2 laser marking system, a fiber laser marking system or a UV laser marking system.
  • the laser marking system 10 can be a laser pulse marking system.
  • the laser marking system 10 may comprise a laser source 14 and a marking head 16.
  • the laser source 14 can be designed as a laser tube, for example.
  • the laser tube can be sealed.
  • the laser tube can be filled with a gas, e.g. containing CO2, or a gas mixture, e.g. CO2-N2-He gas mixture.
  • Electrodes can also be arranged in the laser tube.
  • a supply unit can be connected to the electrodes (not shown in Figure 1).
  • the supply unit can supply the laser source 14 with electrical energy.
  • molecules, e.g. CO2 molecules in the laser tube can be excited to oscillate and thus to emit a laser beam.
  • the laser source 14 can also be referred to as an oscillator.
  • the laser beam generated by the laser source 14 can be guided or directed to the marking head 16 directly or via mirrors. It is possible that, for example, a so-called telescope for expanding the laser beam is arranged between the laser source 14 and the marking head 16.
  • the marking head 16 can preferably have two movable mirrors 18 and 22 and two drives 20 and 24.
  • the marking head 16 can also have a focusing device 26.
  • the marking head 16 can also be referred to as a coding head, identification head or writing head.
  • the first drive 20 can rotate the first mirror 18 about a first axis (e.g. x-axis).
  • the first mirror 18 can also be referred to as a movable scanner mirror, e.g. X-scanner mirror.
  • the second drive 24 can rotate the second mirror 22 about a second axis (e.g. y-axis).
  • the second mirror 22 can also be referred to as a movable scanner mirror, e.g. Y-scanner mirror.
  • the first axis and the second axis can preferably run perpendicular to one another.
  • the mirrors 18, 22 moved by the drives 20, 24 can direct the laser beam according to the desired laser marking 36.
  • the laser beam can thus move, for example, in a writing manner over the surface of the container 12.
  • the laser beam can move over the surface of the container 12 within a marking field that is assigned to the respective marking head 16.
  • the focusing device 26 can have a focusing lens for this purpose, for example.
  • the focusing lens can also be referred to as a condenser lens.
  • the focus The focusing lens can be, for example, an F-theta lens.
  • the focusing lens can be arranged inside or outside the marking head 16.
  • the focusing device 26 can also have, for example, a protective screen for protecting the focusing lens.
  • the laser marking system 10 can have a plurality of marking heads 16.
  • the plurality of marking heads 16 can, for example, be arranged side by side and/or one above the other. For example, two, three or more marking heads 16 can be included.
  • Each marking head 16 can be connected to its own laser source 14, which can emit a laser beam to the respective marking head 16. Accordingly, the laser marking system 10 can have multiple laser sources 14.
  • a beam distributor can be arranged between the laser source 14 and several marking heads 16.
  • the beam distributor can, for example, split a laser beam received from the laser source 14 into several laser beams and guide them to the several marking heads 16.
  • the marking heads 16 can generate or enable different laser beam incidence angles on the container 12 and/or different spatial laser beam pulse spacings on the container 12. It is also possible that a single marking head 16 can generate or enable different laser beam incidence angles on the container 12 and/or different spatial laser beam pulse spacings on the container 12.
  • laser sources 14 can be of identical construction, for example. However, it is also possible for the laser sources 14 to be at least partially designed differently in order to be able to produce different effects (e.g. color effects, haptic effects, surface structures) when laser marking the containers 12.
  • effects e.g. color effects, haptic effects, surface structures
  • the laser sources 14 can generate laser beams with different laser beam intensities, different laser beam wavelengths and/or laser beam pulse durations. It is also possible for a single laser source 14 to be designed to generate laser beams with different laser beam intensities, different laser beam wavelengths and/or laser beam pulse durations.
  • the container conveyor 30 can transport the containers 12 in one transport direction (see arrow in Figure 1).
  • the container conveyor 30 can be a rotary container conveyor (container conveyor carousel).
  • the container conveyor 30 can be a linear container conveyor, for example.
  • the container conveyor 30 can support the containers 12 during transport, preferably on the bottom side, the circumference side and/or the mouth side.
  • the container conveyor 30 can have container holders 32 for supporting the containers 12.
  • the container holders 32 can hold the containers 12 preferably in base handling or neck handling.
  • the container conveyor 30 does not have any separate container holders 32 and, for example, the containers 12 are simply supported on a preferably rotating conveyor element (e.g. belt, strap, chains or plates) of the container conveyor 30.
  • a preferably rotating conveyor element e.g. belt, strap, chains or plates
  • the container holders 32 can each support a container 12.
  • the container holders 32 can each have, for example, a container plate (e.g. container turntable), a centering bell, a container clamp and/or an inflation device.
  • a container 12 can be fixed between a container plate and a centering bell.
  • An optional, additional inflation device can provide additional stability, e.g. when the containers 12 are marked before filling.
  • the container conveyor 30 can be designed to rotate the transported containers 12 each about its own vertical axis.
  • the container holders 32 can be rotatable for rotating the containers 12 about their respective vertical axis.
  • the container conveyor 30 moves the containers 12 in the transport direction past the laser marking system 10 during laser marking.
  • the containers 12 can be rotated by the container conveyor 30 about their own vertical axis during laser marking.
  • the containers 12 can, for example, remain stationary during laser marking.
  • the device 8 can also have the preferably camera-based inspection device 34.
  • the inspection device 60 can detect the laser markings 36 and/or predetermined structuring(s) 38 applied to the containers 12 by the laser marking system 10 and, for example, check or evaluate them with regard to quality, dimensions, etc.
  • operation of the device 8 can be adjusted, e.g. by means of a control device. For example, a container transport speed of the container conveyor 30 or a container rotation speed of the container conveyor 30 can be reduced if it is detected that the applied laser markings 36 and/or predetermined structuring 38 are incomplete, or a warning can be issued to a user via an output device.
  • the laser marking 36 applied by the laser marking system 10 can, for example, have a decoration (e.g. a decorative surface), at least one character and/or a preferably single-line or multi-line character string.
  • a decoration e.g. a decorative surface
  • thermochromic pigments or laser additives in or on the container 12 react with a color change and/or a shading effect.
  • the pigments or laser additives can be introduced into the container material during the manufacture of the containers 12.
  • the container 12 can be coated on the outside with a coating that has the irreversible thermochromic pigments or laser additives before laser marking.
  • chromophoric, irreversible thermochromic pigments, laser additives or similar substances can be applied to the containers 12 or incorporated into the container wall. This preparation can be carried out, for example, during container manufacture or separately, e.g. by means of coating, spraying, dipping, etc. It is also conceivable to introduce them directly into the base material of the container. In the case of PET containers, this can be done, for example, in the same way as when scavengers or permeation inhibitors are introduced, e.g. using monolayer or multilayer technology.
  • the pigments, laser additives or similar substances can be characterized by being wavelength- and/or thermosensitive. This means that they can react to certain wavelengths, energy doses or irradiation times, etc.
  • a special feature of the present disclosure is that a surface of the laser marking 36 of the container 12 has at least one predetermined structuring 38, which is/was generated by the laser marking or by means of the laser marking system 10, as shown purely schematically in Figures 2 to 4.
  • the surface of the laser marking 36 of the container 12 of Figure 2 has three predetermined structures 38.
  • the surface of the laser marking 36 of the container 12 of Figure 3 has two predetermined structures 38.
  • the surface of the laser marking 36 of the container 12 of Figure 4 also has two predetermined structures 38.
  • the structuring 38 is preferably a microstructuring, a nanostructuring or a combined micro-nano-structuring.
  • the structuring 38 can be a functional structuring for producing an optical effect.
  • the at least one structuring 38 can preferably have a retroreflector structuring 38A, 38B, 38E and/or 38F (see Figures 5 to 8 and Figures 13 to 16), a regular reflector structuring 38C (see Figures 9 and 10) and/or a diffuse reflector structuring 38D (see Figures 11 and 12).
  • predetermined structures 38 can preferably differ structurally from one another. Different optical effects can thus preferably be brought about by the structures 38.
  • the plurality of predetermined structures 38 can directly adjoin one another and, for example, surround one another. However, it is also possible for the structures 38 to be arranged at a distance from one another. Preferably, the structures 38 do not overlap one another.
  • Each structuring 38 can have several structures 40.
  • the structures 40 of a respective structuring 38 can be arranged regularly or irregularly.
  • the structures 40 of a respective structuring 38 can be arranged next to one another in a grid, a pattern or a line.
  • the structures 40 of a respective structuring 38 can be adjacent to one another.
  • the structures 40 of a respective structuring 38 can be structurally identical or structurally different.
  • the structures 40 of a respective structuring 38 can be microscale or nanoscale.
  • the plurality of structures 40 can each be raised, preferably foamed, or recessed, preferably removed, or a combination thereof.
  • the plurality of structures 40 with different structurings 38 can be raised to different degrees, preferably foamed to different degrees, and/or recessed to different degrees, preferably removed to different degrees, relative to one another.
  • the structures 40 or the structurings 38 can be produced by an operation (parameter set) of the laser marking system 10 that is specific to the respective structuring 38.
  • the laser marking system 10 can be operated by a control device depending on the structuring 38 to be produced in each case.
  • a laser beam angle of incidence on the container 12 for example, a laser beam angle of incidence on the container 12, a combination of different laser beam angles of incidence on the container 12, a laser beam intensity or a combination of different laser beam intensities and/or a laser beam wavelength or a combination of different laser beam wavelengths can be specified.
  • a laser beam pulse duration or a combination of different laser beam pulse durations, a spatial laser beam pulse spacing or a combination of different spatial laser beam pulse spacings and/or a temporal laser beam pulse interval or a combination of different temporal laser beam pulse intervals can also be specified specifically for the respective structuring 38.
  • a focus diameter (focus spot) or a combination of different focus diameters (focus spots) can also be specified specifically for the respective predetermined structuring 38.
  • Figures 5 to 8 show a retroreflector structure 38A and a retroreflector structure 38B.
  • the retroreflector structure 38A, 38B can cause what is known as retroreflection of incident light.
  • light can be largely reflected in the direction of incidence, i.e. in the direction from which the light came, largely independent of the direction of incidence or the angle of incidence in relation to the orientation of the retroreflector structure 38A, 38B.
  • the retroreflector structure 38A may include a plurality of honeycomb or corner reflector structures 40A. Each honeycomb or corner reflector structure 40A may be configured for retroreflection.
  • the corner reflector structures 40A can preferably be arranged regularly, e.g. next to one another in a grid or pattern.
  • the corner reflector structures 40A can, for example, be adjacent to one another or be arranged at a distance from one another.
  • the corner reflector structures 40A can preferably be structurally identical.
  • the corner reflector structures 40A can preferably be microscale or nanoscale.
  • the corner reflector structures 40A can be formed as depressions in the surface, preferably created by material removal caused by the laser marking system 10.
  • Each honeycomb or corner reflector structure 40A can have a plurality of reflector surfaces arranged at an angle to one another. Particularly preferably, each honeycomb or corner reflector structure 40A has three reflector surfaces arranged at an angle to one another, which are arranged as a so-called triple mirror.
  • laser beams or laser beam pulses can strike the surface of the container 12 at different angles of incidence.
  • a different angle of incidence of the respective laser beam or laser beam pulse can be specified for each reflector surface of an angle reflector structure 40A and generated accordingly by the laser marking system 10.
  • three laser beams, three laser beam pulses or three laser beam pulse bursts, each with different angles of incidence can be generated by the laser marking system 10 and strike the surface of the container 12 to produce the angle reflector structure 40A.
  • the retroreflector structure 38B may include a plurality of lens reflector structures 40B. Each lens reflector structure 40B may be configured for retroreflection.
  • the lens reflector structures 40B can preferably be arranged regularly, e.g. next to one another in a grid or pattern.
  • the lens reflector structures 40B can, for example, be adjacent to one another or arranged at a distance from one another.
  • the lens reflector structures 40B can preferably be structurally identical.
  • the lens reflector structures 40B can preferably be microscale or nanoscale.
  • the lens reflector structures 40B can be formed as elevations in the surface, preferably produced by foaming the (e.g. plastic) material caused by the laser marking system 10.
  • Each lens reflector structure 40B may have an optical lens shape in cross section.
  • the lens shape may, for example, have an ovoid shape or an approximately spherical shape.
  • laser beams or laser beam pulses can strike the surface of the container 12 at the same angle of incidence, with a comparatively short irradiation time/pulse duration and/or a comparatively low laser beam intensity being selected.
  • Figures 9 and 10 show a regular reflector structure 38C.
  • the regular reflector structure 38C can also be referred to as a direct reflector structure.
  • the regular reflector structure 38C can cause a so-called regular or direct reflection of incident light. With regular or direct reflection, incident light can be reflected at a certain angle, but not back in the direction from which the light came. Thus, the angle of incidence and the angle of reflection to the perpendicular to the incidence can preferably be the same.
  • the regular reflector structuring 38C can have at least one planar surface structure 40C.
  • the planar surface structure 40C can be essentially planar on a microscale or nanoscale.
  • the planar surface structure 40C can preferably be formed as an extended depression in the surface, preferably created by material removal caused by the laser marking system 10.
  • the extended depression can preferably have a micro- or nanoscale essentially flat bottom.
  • a laser beam from the laser marking system 10 can be guided continuously and line by line over the surface of the container 12. Adjacent lines can preferably overlap.
  • a plurality of laser pulses from the laser marking system 10 can strike the surface of the container 12 one after the other and next to one another. Adjacent laser pulse impact points can preferably overlap with one another.
  • Figures 11 and 12 show a diffuse reflector structure 38D.
  • the diffuse reflector structure 38D can cause a so-called diffuse reflection of incident light. With diffuse reflection, incident light can be reflected in various directions, so-called scattered light.
  • the diffuse reflector structuring 38D can have several irregular structures 40D, resulting in a microscale or nanoscale irregularly roughened surface.
  • the irregular structures 40D can preferably be arranged irregularly next to one another.
  • the irregular structures 40D can, for example, be adjacent to one another or be arranged at a distance from one another.
  • the irregular structures 40D are structurally different.
  • the irregular structures 40D can preferably be microscale or nanoscale.
  • the irregular structures 40D can be formed as depressions in the surface, preferably produced by material removal caused by the laser marking system 10. Alternatively or additionally, the irregular structures 40D can be formed as elevations in the surface, preferably produced by foaming of the (e.g. plastic) material caused by the laser marking system 10.
  • laser beams or laser beam pulses can strike the surface of the container 12, for example with different angles of incidence, different intensities, different distances and/or different pulse durations, etc.
  • Figures 13 to 16 show a retroreflector structure 38E and a retroreflector structure 38F, which in turn can cause a so-called retroreflection of incident light.
  • the retroreflector structure 38E, 38F can have several caterpillar-shaped lens reflector structures 40E and 40F, respectively.
  • the caterpillar-shaped lens reflector structures 40E, 40F can be, for example, elongated or rod-shaped (see Figures 13 and 14) or curved, wavy, curved into one another and/or meander-shaped (see Figures 15 and 16).
  • Each lens reflector structure 40E, 40F can be designed for retroreflection.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can preferably be arranged regularly, e.g. next to one another in a grid or pattern and/or intertwined with one another.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can, for example, be arranged in one row or in multiple rows.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can, for example, be adjacent to one another or arranged at a distance from one another.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can preferably be structurally identical.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can preferably be microscale or nanoscale.
  • the lens reflector structures 40E, 40F can preferably be formed as elevations in the surface, preferably produced by foaming the (e.g. plastic) material caused by the laser marking system 10.
  • Each lens reflector structure 40E, 40F can have an optical lens shape in cross section.
  • the lens shape can, for example, have an ovoid shape or an approximately spherical shape.
  • laser beams can hit the surface of the container 12 at the same angle of incidence and be moved over the surfaces along a desired path.
  • a comparatively short irradiation time/pulse duration and/or a comparatively low laser beam intensity can be selected.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren zum Kennzeichnen von Behältern (12). Das Verfahren weist ein Lasermarkieren einer Lasermarkierung (36) auf einen Behälter (12) mittels eines Lasermarkierungssystems (10) derart, dass eine Oberfläche der Lasermarkierung (36) mindestens eine, von dem Lasermarkierungssystem (10) erzeugte, vorbestimmte Strukturierung (38) aufweist, auf, vorzugsweise zum Bewirken eines optischen Effekts durch die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38).

Description

BESCHREIBUNG
Lasermarkieren von Behältern
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kennzeichnen von Behältern. Die Erfindung betrifft ferner einen Behälter. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Kennzeichnen von Behältern.
Technischer Hintergrund
Herkömmlich werden Behälter, wie bspw. Getränkebehälter, durch konventionelle Etikettierverfahren ausgestattet. Dies dient zum einen der Identifikation und Abgrenzung zum Wettbewerber und zum anderen der Kennzeichnung von Inhaltsstoffen und der Angabe gesetzlicher Vorgaben. Zusätzliche Informationen, wie bspw. das Haltbarkeitsdatum, können bspw. mittels einer Lasereinheit aufgebracht werden. Für Behälterdekorationen, die bspw. auf Etiketten verzichten, können Kombinationen aus verschiedenen Technologien (z. B. Ausprägen, Bedrucken, Laserbeschriften) genutzt werden.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik kann bspw. sein, dass die Prozesse vergleichsweise aufwändig sind, z. B. der Direktdruck, und damit teilweise hohe Kosten produzieren. Das Dekor ist herkömmlich nicht auf einfache Weise individualisierbar, was für Kleinchargen und vollindividualisierte Behälter (Losgröße 1) problematisch ist. Weiterhin kann beim herkömmlichen Dekor eine verbesserungswürdige Lesbarkeit der Elemente und ein verbesserungswürdiger Kontrast vorhanden sein. Es kann ferner wenig Flexibilität hinsichtlich des optischen Eindrucks bpsw. bei einer Laserbeschriftung vorhanden sein. Insgesamt können damit keine oder kaum Differenzierungsmöglichkeiten bzw. Abgrenzungen zum Wettbewerb bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zum Kennzeichnen von Behältern zu schaffen, mit der vorzugsweise eine besonders gute Lesbarkeit und ein besonders guter Kontrast der Kennzeichnung ermöglicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Kennzeichnen von Behältern (z. B. zur Anwendung in einer Behälterbehandlungsanlage). Das Verfahren weist ein Lasermarkieren einer Lasermarkierung auf einen Behälter (/dessen Behälteroberfläche) mittels eines Lasermarkierungssystems (z. B. Laserpulsmarkierungssystems) derart, dass eine Oberfläche der Lasermarkierung mindestens eine, von dem Lasermarkierungssystem erzeugte, vorbestimmte (z. B. Mikro- und/oder Nano-) Strukturierung aufweist, vorzugsweise zum Bewirken eines optischen (z. B. Reflexions-) Effekts durch die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung, auf.
Vorteilhaft kann das Lasermarkierungssystem somit eine gewünschte Lasermarkierung (lasermarkiertes Dekor), z. B. mit Grafiken, Logo und/oder Beschriftung, lasermarkieren und darauf abgestimmt zusätzlich gezielt optische Effekte der Lasermarkierung bzw. des Dekors durch die vorbe- stimmte(n) Strukturierung(en) der Oberfläche erzeugen. Vorteilhaft kann damit eine Lesbarkeit und ein Kontrast (eine Schärfe) in gewünschten Bereichen (=dort, wo die vorbestimmte(n) Strukturierung en) ist/sind) angepasst und verbessert werden. Weiteres Potential zur Verbesserung der Lesbarkeit und des Kontrasts liegt in der gezielten Kombination von unterschiedlichen Strukturierungen, die bspw. aneinander angrenzen können. Insgesamt kann damit vorteilhaft eine größere Freiheit zur individuellen Gestaltung des Dekors und dadurch bspw. verbesserte Möglichkeiten zur Differenzierung gegenüber dem Wettbewerb ermöglicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung mehrere vorbestimmte Strukturierungen auf, die sich strukturell voneinander unterscheiden (z. B. unterschiedlich vertieft oder erhaben sind), vorzugsweise zum Bewirken unterschiedlicher optischer Effekte (z. B. Reflexionen) durch die mehreren vorbestimmten Strukturierungen. Vorteilhaft kann damit das Potential zur Verbesserung der Lesbarkeit und des Kontrasts durch die gezielte Kombination von unterschiedlichen Strukturierungen genutzt werden, wobei die unterschiedlichen Strukturierungen bspw. Kombinationen von unterschiedliche Reflexionen von einfallendem Licht erzeugen (z. B. Kombination von Retroreflexion, Diffusreflexion und/oder Regulärreflexion).
In einem weiteren Ausführungsbeispiel grenzen die mehreren vorbestimmten Strukturierungen direkt aneinander an, oder eine erste der mehreren vorbestimmten Strukturierungen umgibt eine zweite der mehreren vorbestimmten Strukturierungen (z. B. teilweise oder vollständig), vorzugsweise angrenzend an die zweite vorbestimmte Strukturierung. Vorteilhaft kann damit eine Lesbarkeit und ein Kontrast wesentlich verbessert werden, da sich an einer Grenze zwischen den vorbestimmten Strukturierungen abrupt der optisch bewirkte Effekt verändert. In einer Ausführungsform weist die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung jeweils mehrere Strukturen auf, die vorzugsweise mindestens eines von: regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sind; nebeneinander in einem Raster, einem Muster oder einer Linie angeordnet sind; aneinander angrenzen; strukturell gleich oder strukturell unterschiedlich sind; und mikroskalig oder nanoskalig sind.
Vorteilhaft können damit unterschiedlichste optische Effekte erzielt werden, die insbesondere auf ein unterschiedliches Reflexionsverhalten bei einfallenden Licht zielen.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die mehreren Strukturen mehrere (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Wabenstrukturen, mehrere (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Winkelreflektorstrukturen, mehrere (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Linsenreflektorstrukturen, mehrere (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) unregelmäßige Strukturen, mehrere raupenartige Strukturen, mehrere ineinandergreifende oder mäanderartige Strukturen, und/oder mindestens eine Planflächenstruktur, die mikroskalig oder nanoskalig im Wesentlichen plan ist, auf. Vorteilhaft können damit gezielt Abschnitte mit überwiegender Retroreflexion, Diffusreflexion und/oder Regulärreflexion erzeugt werden.
In einer Ausführungsvariante sind die mehreren Strukturen jeweils zumindest teilweise erhaben, vorzugsweise aufgeschäumt, und/oder zumindest teilweise vertieft, vorzugsweise abgetragen. Vorteilhaft können somit ganz gezielt Kombinationen von Strukturen geschaffen werden, mit denen sich sehr spezifisch bestimmte optische Effekte zur Verbesserung der Lesbarkeit und des Kontrasts erzielen lassen.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung eine Retroreflektorstrukturierung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Retroreflexion von einfallendem Licht zu bewirken. Vorteilhaft kann damit als gewünschter optischer Effekt die Retroreflexion erzielt werden, um diese in der Lasermarkierung gezielt dazu einzusetzen, die Lesbarkeit und den Kontrast zu erhöhen, insbesondere in Kombination mit einer daran angrenzenden Regulärreflektorstrukturierung und/oder einer Diffusreflektorstrukturierung.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Retroreflektorstrukturierung mindestens eines auf von: mehrere (z. B. abgetragene) (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Wabenstrukturen; mehrere (z. B. abgetragene) (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Winkelreflektorstrukturen, vorzugsweise mit jeweils drei winkelig zueinander angeordneten Reflektorflächen, die als Tripelspiegel angeordnet sind; und mehrere (z. B. aufgeschäumte) (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) Linsenreflektorstrukturen, vorzugsweise in Kreisform, in Stabform oder in (z. B. geschwungener oder ineinander verschlungener oder mäandernder oder welliger) Raupenform.
Vorteilhaft können die Wabenstrukturen, Winkelreflektorstrukturen und/oder einfallendes Licht im Wesentlichen als Retroreflektoren reflektieren und damit einen gewünschten optischen Effekt in diesem Bereich der Lasermarkierung erzielen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung eine Regulärreflektorstrukturierung auf, die dazu ausgebildet ist, eine reguläre Reflexion von einfallendem Licht zu bewirken. Vorteilhaft kann damit als gewünschter optischer Effekt die reguläre Reflexion erzielt werden, um diese in der Lasermarkierung gezielt dazu einzusetzen, die Lesbarkeit und den Kontrast zu erhöhen, insbesondere in Kombination mit einer daran angrenzenden Retroreflektorstrukturierung und/oder einer Diffusreflektorstrukturierung.
In einer Ausführungsform weist die Regulärreflektorstrukturierung mindestens eine Planflächenstruktur, die mikroskalig oder nanoskalig im Wesentlichen plan ist, auf. Vorteilhaft kann die Planflächenstruktur einfallendes Licht im Wesentlichen regulär bzw. direkt reflektieren und damit einen gewünschten optischen Effekt in diesem Bereich der Lasermarkierung erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung eine Diffusreflektorstrukturierung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Diffusreflexion von einfallendem Licht zu bewirken. Optional kann die Diffusreflektorstrukturierung mehrere (z. B. mikroskalige oder nanoskalige) unregelmäßige Strukturen aufweisen, die verteilt angeordnet sind, sodass sich vorzugsweise eine unregelmäßig, mikroskalig oder nanoskalig aufgeraute Oberfläche ergibt. Vorteilhaft kann damit als gewünschter optischer Effekt die Diffusreflexion erzielt werden, um diese in der Lasermarkierung gezielt dazu einzusetzen, die Lesbarkeit und den Kontrast zu erhöhen, insbesondere in Kombination mit einer daran angrenzenden Retroreflektorstrukturierung und/oder einer Regulärreflektorstrukturierung.
Bevorzugt grenzen die Retroreflektorstrukturierung, die Regulärreflektorstrukturierung und/oder Diffusreflektorstrukturierung direkt aneinander an. Vorteilhaft kann damit eine besonders gute Lesbarkeit oder ein besonders guter Kontrast ermöglicht werden. In einer Ausführungsvariante wird die mindestens eine Strukturierung beim Lasermarkieren erzeugt durch mindestens eines von: einen spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebenen Laserstrahleinfallswinkel auf den Behälter oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahleinfallswinkeln auf den Behälter; eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Laserstrahlintensität oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlintensitäten; eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Laserstrahlwellenlänge oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlwellenlängen; eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Laserstrahlpulsdauer oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlpulsdauern (besonders bevorzugt: Kombination von Nanosekundenpulsen und Pikosekundenpulsen oder Kombination von Pikosekundenpulsen und Femtosekundenpulsen); ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebener räumlicher Laserstrahlpulsabstand oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen räumlichen Laserstrahlpulsabständen; ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebenes zeitliches Laserstrahlpulsintervall oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen zeitlichen Laserstrahlpulsintervallen; und einen spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebenen Fokusdurchmesser oder ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Fokusdurchmessern.
Vorteilhaft kann damit für jede vorbestimmte Strukturierung ein eigener Parametersatz für das Lasermarkierungssystem vorgegeben werden, mit dem sich die vorbestimmte Strukturierung zuverlässig und wiederholbar erzeugen lässt. Insbesondere mit einer Kombination aus Nano-, Piko- und/oder Femtosekundenpulsen und/oder durch die spezifische Anpassung des Laserstrahleinfallswinkels können funktionale optische Oberflächen mit großer Genauigkeit auch effizient hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner ein Herstellen oder Behandeln, vorzugsweise Beschichten, des Behälters vor dem Lasermarkieren derart, dass zumindest in dem Bereich, in dem die Lasermarkierung und/oder die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung lasermarkiert wird, irreversibel thermochrome Pigmente oder Laseradditive eingebracht sind, die beim Lasermarkieren mit einem Farbumschlag und/oder einem Schattierungseffekt reagieren, auf. Vorteilhaft kann auf diese Weise der gewünschte optische Effekt, der durch die vorbestimmte Strukturierung bewirkt ist, durch den Farbumschlag oder Schattierungseffekt bspw. in oder neben der vorbestimmten Strukturierung weiter verstärkt, verfeinert oder differenziert werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein (z. B. kameragestütztes) Erfassen der Lasermarkierung und/oder der mindestens einen vorbestimmten Strukturierung nach dem Lasermarkieren mittels einer, vorzugsweise kameragestützten, Inspektionseinrichtung, und ein Anpassen eines Betriebs des Lasermarkierungssystems und/oder eines Behälterförderers in Abhängigkeit von der erfassten Lasermarkierung und/oder der erfassten mindestens einen vorbestimmten Strukturierung mittels einer Steuereinrichtung auf. Vorteilhaft können auf diese Weise die aufgebrachten Lasermarkierungen überwacht werden. Zudem besteht sowie die Möglichkeit zur Anpassung (z. B. Regelung oder Steuerung) bestimmter Betriebsparameter der Vorrichtung, z. B. des Behälterförderers oder des Lasermarkierungssystems.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen (z. B. Getränke-) Behälter, vorzugsweise Flasche oder Dose, wobei der Behälter eine Lasermarkierung aufweist, die mittels eines Verfahrens wie hierin offenbart hergestellt bzw. lasermarkiert ist. Es versteht sich, dass mit dem Behälter die gleichen Vorteile erzielt werden können, die bereits unter Bezugnahme auf das Verfahren beschrieben wurden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Kennzeichnen von Behältern für eine Behälterbehandlungsanlage. Die Vorrichtung weist einen Behälterförderer zum, vorzugsweise aufrechten, Transportieren der Behälter und ein Lasermarkierungssystem zum Lasermarkieren der von dem Behälterförderer transportierten Behälter auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens wie hierin offenbart zu betreiben. Vorteilhaft können mittels der Vorrichtung die gleichen Vorteile erzielt werden, die bereits unter Bezugnahme auf das Verfahren erläutert wurden.
Vorzugsweise kann die Vorrichtung in einer Behälterbehandlungsanlage zum Herstellen, Reinigen, Beschichten, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Ausstatten und/oder Verpacken von Behältern für pastöse oder flüssige Medien, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel, umfasst sein. Beispielsweise können die Behälter als Flaschen, Dosen, Tuben, Kanister, Kartons, Flakons usw. ausgeführt sein.
Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinrichtung" auf eine Elektronik (z. B. ausgeführt als eine Treiberschaltung oder mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern" verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln" bzw. „Steuern mit Rückkopplung" und/oder „Verarbeiten" umfasst bzw. gemeint sein.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung zum Kennzeichnen von Behältern;
Figuren 2 - 4 schematische Seitenansichten von Behältern mit beispielhaften Lasermarkierun- gen;
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturie- rung;
Figur 6 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 5;
Figur 7 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturie- rung;
Figur 8 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 7;
Figur 9 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturie- rung;
Figur 10 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 9; Figur 11 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturierung;
Figur 12 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 11;
Figur 13 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturierung;
Figur 14 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 13;
Figur 15 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt einer vorbestimmten Strukturierung; und
Figur 16 eine schematische Schnittansicht der vorbestimmten Strukturierung von Figur 15.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 8 zum Kennzeichnen von Behälter 12.
Die Vorrichtung 8 weist ein Lasermarkierungssystem 10 auf. Vorzugsweise kann die Vorrichtung 8 ferner einen Behälterförderer 30 aufweisen. Optional kann die Vorrichtung 8 eine Inspektionseinrichtung 34 aufweisen.
Das Lasermarkierungssystem 10 kann Behälter 12 lasermarkieren bzw. eine Lasermarkierung 36 auf die Behälter 12 aufbringen. Das Lasermarkierungssystem 10 kann auch als Laserkennzeichnungssystem, Lasercodiersystem oder Laserbeschriftungssystem bezeichnet werden. Bevorzugt kann das Lasermarkierungssystem 10 ein CO2-Lasermarkierungssystem, ein Faser-Lasermarkierungssystem oder ein UV-Lasermarkierungssystem sein. Beispielsweise kann das Lasermarkierungssystem 10 ein Laserpulsmarkierungssystem sein.
Bevorzugt kann das Lasermarkierungssystem 10 eine Laserquelle 14 und einen Markierkopf 16 aufweisen. Die Laserquelle 14 kann beispielsweise als eine Laserröhre ausgeführt sein. Die Laserröhre kann versiegelt sein. Die Laserröhre kann mit einem Gas, z. B. aufweisend CO2, oder Gasgemisch, z. B. CO2-N2-He-Gasgemisch, gefüllt sein. In der Laserröhre können ebenfalls Elektroden angeordnet sein. An die Elektroden kann eine Versorgungseinheit angeschlossen sein (nicht dargestellt in Figur 1). Die Versorgungseinheit kann die Laserquelle 14 mit elektrischer Energie versorgen. Mittels einer bspw. hochfrequenten Spannung können Moleküle, z. B. CO2-Moleküle, in der Laserröhre zum Schwingen und damit zum Aussenden eines Laserstrahls angeregt werden. Die Laserquelle 14 kann auch als Oszillator bezeichnet werden.
Der von der Laserquelle 14 erzeugte Laserstrahl kann direkt oder über Spiegel zu dem Markierkopf 16 geleitet oder gelenkt werden. Es ist möglich, dass zwischen der Laserquelle 14 und dem Markierkopf 16 beispielsweise ein sogenanntes Teleskop zum Aufweiten des Laserstrahls angeordnet ist.
Der Markierkopf 16 kann vorzugsweise zwei bewegbare Spiegel 18 und 22 sowie zwei Antriebe 20 und 24 aufweisen. Der Markierkopf 16 kann ferner eine Fokussiereinrichtung 26 aufweisen. Der Markierkopf 16 kann auch als Codierkopf, Kennzeichnungskopf oder Schreibkopf bezeichnet werden.
Der erste Antrieb 20 kann den ersten Spiegel 18 um eine erste Achse (z. B. x-Achse) drehen. Der erste Spiegel 18 kann bspw. auch als beweglicher Scanner-Spiegel, z. B. X-Scanner-Spiegel, bezeichnet werden. Der zweite Antrieb 24 kann den zweiten Spiegel 22 um eine zweite Achse (z. B. y-Achse) drehen. Der zweite Spiegel 22 kann bspw. auch als beweglicher Scanner-Spiegel, z. B. Y-Scanner- Spiegel, bezeichnet werden. Die erste Achse und die zweite Achse können bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
Die durch die Antriebe 20, 24 bewegten Spiegel 18, 22 können den Laserstrahl, entsprechend der gewünschten Lasermarkierung 36 lenken. Der Laserstrahl kann sich dadurch bspw. schreibend über die Oberfläche des Behälters 12 bewegen. Bevorzugt kann sich der Laserstrahl innerhalb eines Markierungsfeldes, das dem jeweiligen Markierkopf 16 zugeordnet ist, über die Oberfläche des Behälters 12 bewegen.
Bevor der Laserstrahl auf die Oberfläche des Behälters 12 trifft, kann er noch mittels einer Fokussiereinrichtung 26 fokussiert werden. Die Fokussiereinrichtung 26 kann hierfür bspw. eine Fokussierlinse aufweisen. Die Fokussierlinse kann auch als Kondensorlinse bezeichnet werden. Die Fo- kussierlinse kann beispielsweise eine F-Theta-Linse sein. Je nach Konfiguration kann die Fokussierlinse innerhalb oder außerhalb des Markierkopfes 16 angeordnet sein. Die Fokussiereinrichtung 26 kann ferner beispielsweise eine Schutzscheibe zum Schützen der Fokussierlinse aufweisen.
Es ist möglich, dass das Lasermarkierungssystem 10 mehrere Markierköpfe 16 aufweist. Die mehreren Markierköpfe 16 können bspw. seitlich nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Beispielsweise können zwei, drei oder mehr Markierköpfe 16 umfasst sein.
Jeder Markierkopf 16 kann mit einer eigenen Laserquelle 14 verbunden sein, die einen Laserstrahl zu dem jeweiligen Markierkopf 16 aussenden kann. Entsprechend kann das Lasermarkierungssystem 10 mehrere Laserquellen 14 aufweisen.
Es ist auch möglich, dass mehrere Markierköpfe 16 ihren jeweiligen Laserstrahl von derselben Laserquelle 14 empfangen. Beispielsweise kann ein Strahlverteiler zwischen der Laserquelle 14 und mehreren Markierköpfen 16 angeordnet sein. Der Strahlverteiler kann beispielsweise einen von der Laserquelle 14 empfangenen Laserstrahl in mehrere Laserstrahlen teilen und diese zu den mehreren Markierköpfen 16 leiten.
Beispielsweise können die Markierköpfe 16 unterschiedliche Laserstrahleinfallswinkel auf dem Behälter 12 und/oder unterschiedliche räumliche Laserstrahlpulsabstände auf dem Behälter 12 erzeugen bzw. ermöglichen. Es ist auch möglich, dass ein einzelner Markierkopf 16 unterschiedliche Laserstrahleinfallswinkel auf dem Behälter 12 und/oder unterschiedliche räumliche Laserstrahlpulsabstände auf dem Behälter 12 erzeugen bzw. ermöglichen kann.
Sofern mehrere Laserquellen 14 umfasst sind, können diese bspw. baugleich ausgeführt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Laserquellen 14 zumindest teilweise unterschiedlich ausgeführt sind, um unterschiedliche Effekte (z. B. Farbeffekte, haptische Effekte, Oberflächenstrukturen) beim Lasermarkieren der Behälter 12 bewirken zu können.
Beispielsweise können die Laserquellen 14 Laserstrahlen mit unterschiedlichen Laserstrahlintensitäten, unterschiedlichen Laserstrahlwellenlängen und/oder Laserstrahlpulsdauern erzeugen. Es ist auch möglich, dass eine einzelne Laserquelle 14 dazu ausbildet ist, Laserstrahlen mit unterschiedlichen Laserstrahlintensitäten, unterschiedlichen Laserstrahlwellenlängen und/oder Laserstrahlpulsdauern zu erzeugen.
Der Behälterförderer 30 kann die Behälter 12 in einer Transportrichtung transportieren (siehe Pfeil in Figur 1). Beispielsweise kann der Behälterförderer 30 ein Rundläufer-Behälterförderer (Behälterfördererkarussell) sein. Alternativ kann der Behälterförderer 30 beispielsweise ein Linear-Behälterförderer sein.
Der Behälterförderer 30 kann die Behälter 12 beim Transportieren, vorzugsweise bodenseitig, umfangsseitig und/oder mündungsseitig, abstützen. Der Behälterförderer 30 kann Behälterhalterungen 32 zum Abstützen der Behälter 12 aufweisen. Die Behälterhalterungen 32 können die Behälter 12 vorzugsweise im Basehandling oder Neckhandling halten.
Es ist möglich, dass der Behälterförderer 30 keine gesonderten Behälterhalterungen 32 aufweist und bspw. die Behälter 12 einfach auf einem, vorzugsweise umlaufenden, Förderelement (z. B. Band, Gurt, Riemen, Ketten oder Platten) des Behälterförderers 30 abgestützt sind.
Beispielsweise können die Behälterhalterungen 32 jeweils einen Behälter 12 abstützen. Die Behälterhalterungen 32 können beispielsweise jeweils einen Behälterteller (z. B. Behälterdrehteller), eine Zentrierglocke, eine Behälterklammer und/oder eine Aufblasvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann je ein Behälter 12 zwischen einem Behälterteller und einer Zentrierglocke fixiert sein. Eine optionale, zusätzliche Aufblasvorrichtung kann zusätzliche Stabilität geben, z. B. wenn die Behälter 12 vor dem Füllen gekennzeichnet werden.
Bevorzugt kann der Behälterförderer 30 dazu ausgebildet sein, die transportierten Behälter 12 jeweils um eine eigene Hochachse zu drehen. Vorzugsweise können die Behälterhalterungen 32 zum Drehen der Behälter 12 um deren jeweilige Hochachse drehbar sein.
Bevorzugt bewegt der Behälterförderer 30 die Behälter 12 während des Lasermarkierens in der Transportrichtung vorbei an dem Lasermarkierungssystem 10. Optional können die Behälter 12 von dem Behälterförderer 30 während des Lasermarkierens um eine jeweils eigene Hochachse gedreht werden. Alternativ können die Behälter 12 während des Lasermarkierens bspw. stillstehen.
Optional kann die Vorrichtung 8 ferner die, vorzugsweise kameragestützte, Inspektionseinrichtung 34 aufweisen. Die Inspektionseinrichtung 60 kann die von dem Lasermarkierungssystems 10 auf die Behälter 12 aufgebrachten Lasermarkierungen 36 und/oder vorbestimmte(n) Strukturierung(en) 38 erfassen und bspw. bezüglich Qualität, Abmessung usw. kontrollieren bzw. auswerten. Abhängig von der Auswertung kann ein Betrieb der Vorrichtung 8, z. B. mittels einer Steuereinrichtung, angepasst werden. Beispielsweise kann eine Behältertransportgeschwindigkeit des Behälterförderers 30 oder eine Behälterdrehgeschwindigkeit des Behälterförderers 30 verringert werden, wenn erkannt wird, dass die aufgebrachten Lasermarkierungen 36 und/oder vorbestimmte Strukturierungen 38 unvollständig sind, oder es kann eine Warnung über eine Ausgabeeinrichtung an einen Benutzer ausgegeben werden.
Die von dem Lasermarkierungssystem 10 aufgebrachte Lasermarkierung 36 kann beispielsweise ein Dekor (z. B. eine Dekorfläche), mindestens ein Zeichen und/oder eine, vorzugsweise einzeilige oder mehrzeilige, Zeichenfolge aufweisen.
Es ist möglich, dass beim Lasermarkieren mittels des Lasermarkierungssystems 10 irreversible ther- mochrome Pigmente oder Laseradditive in oder an dem Behälter 12 mit einem Farbumschlag und/oder einem Schattierungseffekt reagieren. Beispielsweise können bereits beim Herstellen der Behälter 12 die Pigmente oder Laser-Additive in das Behältermaterial eingebracht werden. Alternativ kann der Behälter 12 vor dem Lasermarkieren außen mit einer Beschichtung beschichtet werden, die die irreversiblen thermochromen Pigmente oder Laseradditive aufweist.
Im Einzelnen können chromophore, irreversible thermochrome Pigmente, Laseradditive oder ähnliche Stoffe auf die Behälter 12 aufgebracht oder in die Behälterwand eingebracht werden. Diese Vorbereitung kann beispielsweise bei der Behälterherstellung oder separat dazu erfolgen, z. B. mittels Beschichten, Besprühen, Tauchen etc. Denkbar ist auch die Einbringung direkt ins Behälter- grundmaterial. Bei PET-Behältern kann dies beispielsweise wie bei der Einbringung von Scavangern oder Permeationshemmern erfolgen, z. B. in Monolayer- oder Multilayer-Technik. Die Pigmente, Laseradditive oder ähnliche Stoffe können sich dadurch auszeichnen, dass sie Wellenlängen- und/oder thermosensitiv sind. Das bedeutet, dass sie auf bestimmte Wellenlängen, Energiedosen bzw. Einstrahldauern etc. auf vorhersehbare Weise mit einem Farbumschlag bzw. Schattierungseffekten (Graustufen) reagieren können. Eine Mischung verschiedener Stoffe mit verschiedenen Sensitivitä- ten bzw. Sensitivitätsbereichen kann ein breites Spektrum an Farben und Effekten ermöglichen. Grundsätzlich können auch monochrome Effekte ausreichend sein. Dies kann bspw. dann der Fall sein, wenn lediglich eine Kontrasterhöhung und damit Lesbarkeitserhöhung von Logos, Schriften oder Codes notwendig ist, die z. B. in der Behälteroberfläche ausgeformt sind (z. B. beim Streckblasverfahren o.ä.).
Eine Besonderheit der vorliegenden Offenbarung liegt darin, dass eine Oberfläche der Lasermarkierung 36 der Behälter 12 mindestens eine vorbestimmte Strukturierung 38 aufweist, die durch das Lasermarkieren bzw. mittels des Lasermarkierungssystems 10 erzeugt wird/wurde, wie rein schematisch in den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist. Rein beispielhaft weist die Oberfläche der Lasermarkierung 36 des Behälters 12 von Figur 2 drei vorbestimmten Strukturierungen 38 auf. Die Oberfläche der Lasermarkierung 36 des Behälters 12 von Figur 3 weist zwei vorbestimmten Strukturierungen 38 auf. Die Oberfläche der Lasermarkierung 36 des Behälters 12 von Figur 4 weist ebenfalls zwei vorbestimmten Strukturierungen 38 auf.
Die Strukturierung 38 ist bevorzugt eine Mikrostrukturierung, eine Nanostrukturierung oder eine kombinierte Mikro-Nano-Strukturierung. Die Strukturierung 38 kann eine funktionale Strukturierung zum Bewirken eines optischen Effekts sein. Die mindestens eine Strukturierung 38 kann vorzugsweise eine Retroreflektorstrukturierung 38A, 38B, 38E und/oder 38F (siehe Figuren 5 bis 8 und Figuren 13 bis 16), eine Regulärreflektorstrukturierung 38C (siehe Figuren 9 und 10) und/oder eine Diffusreflektorstrukturierung 38D (siehe Figuren 11 und 12) aufweisen.
Sofern mehrere vorbestimmte Strukturierungen 38 umfasst sind, können dieses sich vorzugsweise strukturell voneinander unterscheiden. Bevorzugt können somit durch die Strukturierungen 38 unterschiedliche optische Effekte bewirkt werden.
Die mehreren vorbestimmten Strukturierungen 38 können direkt aneinander angrenzen und bspw. einander umgeben. Es ist jedoch auch möglich, dass die Strukturierungen 38 entfernt voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise überlappen die Strukturierungen 38 einander nicht.
Jede Strukturierung 38 kann jeweils mehrere Strukturen 40 aufweisen.
Die Strukturen 40 einer jeweiligen Strukturierung 38 können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Die Strukturen 40 einer jeweiligen Strukturierung 38 können nebeneinander in einem Raster, einem Muster oder einer Linie angeordnet sein. Die Strukturen 40 einer jeweiligen Strukturierung 38 können aneinander angrenzen. Die Strukturen 40 einer jeweiligen Strukturierung 38 können strukturell gleich oder strukturell unterschiedlich sein. Die Strukturen 40 einer jeweiligen Strukturierung 38 können mikroskalig oder nanoskalig sein.
Die mehreren Strukturen 40 können jeweils erhaben, vorzugsweise aufgeschäumt, oder vertieft, vorzugsweise abgetragen, oder eine Kombination davon sein.
Bevorzugt können die mehreren Strukturen 40 bei unterschiedlichen Strukturierungen 38 zueinander unterschiedlich erhaben, vorzugsweise unterschiedlich stark aufgeschäumt, und/oder unterschiedlich vertieft, vorzugsweise unterschiedlich stark abgetragen, sein. Allgemein können die Strukturen 40 bzw. die Strukturierungen 38 durch einen für die jeweilige Strukturierung 38 spezifischen Betrieb (Parametersatz) des Lasermarkierungssystems 10 erzeugt werden. Hierbei kann das Lasermarkierungssystem 10 von einer Steuereinrichtung abhängig von der jeweils zu erzeugenden Strukturierung 38 betrieben werden.
Spezifisch für die jeweilige Strukturierung 38 kann bspw. ein Laserstrahleinfallswinkel auf den Behälter 12, eine Kombination von unterschiedlichen Laserstrahleinfallswinkeln auf den Behälter 12, eine Laserstrahlintensität oder eine Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlintensitäten und/oder eine Laserstrahlwellenlänge oder eine Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlwellenlängen vorgegeben sein.
Es kann auch spezifisch für die jeweilige Strukturierung 38 eine Laserstrahlpulsdauer oder eine Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlpulsdauern, ein räumlicher Laserstrahlpulsabstand oder eine Kombination von unterschiedlichen räumlichen Laserstrahlpulsabständen und/oder ein zeitliches Laserstrahlpulsintervall oder eine Kombination von unterschiedlichen zeitlichen Laserstrahlpulsintervallen vorgegeben sein.
Es kann auch spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung 38 ein Fokusdurchmesser (Fokusspot) oder eine Kombination von unterschiedlichen Fokusdurchmessern (Fokusspots) vorgegeben sein.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen eine Retroreflektorstrukturierung 38A und eine Retroreflektorstrukturierung 38B.
Die Retroreflektorstrukturierung 38A, 38B kann eine sogenannte Retroreflexion von einfallendem Licht bewirken. Bei der Retroreflexion kann Licht weitgehend unabhängig von der Einfallsrichtung bzw. dem Einfallswinkel in Bezug auf die Ausrichtung der Retroreflektorstrukturierung 38A, 38B größtenteils in die Einfallsrichtung reflektiert werden, also in jene Richtung, aus der das Licht gekommen ist.
Wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, kann die Retroreflektorstrukturierung 38A mehrere Waben- oder Winkelreflektorstrukturen 40A aufweisen. Jede Waben- oder Winkelreflektorstruktur 40A kann zur Retroreflexion ausgebildet sein.
Die Winkelreflektorstrukturen 40A können vorzugsweise regelmäßig angeordnet sein, z. B. nebeneinander in einem Raster oder Muster. Die Winkelreflektorstrukturen 40A können bspw. aneinander angrenzen oder beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Winkelreflektorstrukturen 40A können vorzugsweise strukturell gleich sein. Die Winkelreflektorstrukturen 40A können bevorzugt mikroskalig oder nanoskalig sein.
Die Winkelreflektorstrukturen 40A können als Vertiefungen in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Materialabtrag bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10.
Jede Waben- oder Winkelreflektorstruktur 40A kann mehrere winkelig zueinander angeordnete Reflektorflächen aufweisen. Besonders bevorzugt weist jede Waben- oder Winkelreflektorstruktur 40A drei winkelig zueinander angeordnete Reflektorflächen auf, die als sogenannter Tripelspiegel angeordnet sind.
Zum Erzeugen der Winkelreflektorstruktur 40A können Laserstahlen oder Laserstrahlpulse mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen. So kann bspw. für jede Reflektorfläche einer Winkelreflektorstruktur 40A ein anderer Einfallswinkel des jeweiligen Laserstahls oder Laserstrahlpulses vorgegeben sein und von dem Lasermarkierungssystem 10 entsprechend erzeugt werden. Zum Beispiel können für eine Winkelreflektorstruktur 40A mit drei winkelig zueinander angeordneten Reflektorflächen, die als sogenannter Tripelspiegel angeordnet sind, drei Laserstrahlen, drei Laserstrahlpulse oder drei Laserstrahlpulssalven mit jeweils unterschiedlichen Einfallswinkeln von dem Lasermarkierungssystem 10 erzeugt werden und auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen, um die Winkelreflektorstruktur 40A zu erzeugen.
Wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist, kann die Retroreflektorstrukturierung 38B mehrere Linsenreflektorstrukturen 40B aufweisen. Jede Linsenreflektorstruktur 40B kann zur Retroreflexion ausgebildet sein.
Die Linsenreflektorstrukturen 40B können vorzugsweise regelmäßig angeordnet sein, z. B. nebeneinander in einem Raster oder Muster. Die Linsenreflektorstrukturen 40B können bspw. aneinander angrenzen oder beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Linsenreflektorstrukturen 40B können vorzugsweise strukturell gleich sein. Die Linsenreflektorstrukturen 40B können bevorzugt mikroskalig oder nanoskalig sein.
Die Linsenreflektorstrukturen 40B können als Erhebungen in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Aufschäumen des (z. B. Kunststoff-) Materials bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10.
Jede Linsenreflektorstruktur 40B kann im Querschnitt eine optische Linsenform aufweisen. Die Linsenform kann bspw. eine Ovoidform oder eine annähernde Kugelform aufweisen. Zum Erzeugen der Linsenreflektorstruktur 40B können Laserstahlen oder Laserstrahlpulse mit gleichem Einfallswinkel auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen, wobei eine vergleichsweise kurze Bestrahlungsdauer / Pulsdauer und/oder eine vergleichsweise geringe Laserstrahlintensität gewählt wird.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine Regulärreflektorstrukturierung 38C. Die Regulärreflektorstrukturierung 38C kann auch als Direktreflektorstrukturierung bezeichnet werden.
Die Regulärreflektorstrukturierung 38C kann eine sogenannte reguläre bzw. direkte Reflexion von einfallendem Licht bewirken. Bei der regulären bzw. direkten Reflexion kann einfallendes Licht in einem bestimmten Winkel reflektiert werden, jedoch nicht zurück in die Richtung, aus der das Licht gekommen ist. So können vorzugsweise der Einfallswinkel und der Ausfallswinkel zum Einfallslot gleich groß sein.
Die Regulärreflektorstrukturierung 38C kann mindestens eine Planflächenstruktur 40C aufweisen. Die Planflächenstruktur 40C kann mikroskalig oder nanoskalig im Wesentlichen plan sein.
Die Planflächenstruktur 40C kann vorzugsweise als ausgedehnte Vertiefung in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Materialabtrag bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10. Die ausgedehnte Vertiefung kann vorzugsweise einen mikro- oder nanoskalig im Wesentlichen planen Boden aufweisen.
Zum Erzeugen der Planflächenstruktur 40C kann bspw. ein Laserstahl von dem Lasermarkierungssystem 10 kontinuierlich und zeilenweise über die Oberfläche des Behälters 12 geführt werden. Vorzugsweise können sich benachbarte Zeilen überlappen. Alternativ können bspw. eine Vielzahl von Laserpulsen von dem Lasermarkierungssystem 10 nacheinander und nebeneinander auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen. Benachbarte Laserpulsauftreffstellen können vorzugsweise miteinander überlappen.
Die Figuren 11 und 12 zeigen eine Diffusreflektorstrukturierung 38D.
Die Diffusreflektorstrukturierung 38D kann eine sogenannte diffuse Reflexion von einfallendem Licht bewirken. Bei der diffusen Reflexion kann einfallendes Licht in verschiedenste Richtungen reflektiert werden, sogenanntes Streulicht.
Die Diffusreflektorstrukturierung 38D kann mehrere unregelmäßige Strukturen 40D aufweisen, sodass sich eine mikroskalig oder nanoskalig unregelmäßig aufgeraute Oberfläche ergibt. Die unregelmäßigen Strukturen 40D können vorzugsweise unregelmäßig nebeneinander angeordnet sein. Die unregelmäßigen Strukturen 40D können bspw. aneinander angrenzen oder beab- standet voneinander angeordnet sein. Die unregelmäßigen Strukturen 40D sind strukturell unterschiedlich. Die unregelmäßigen Strukturen 40D können bevorzugt mikroskalig oder nanoskalig sein.
Die unregelmäßige Strukturen 40D können als Vertiefungen in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Materialabtrag bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10. Alternativ oder zusätzlich können die unregelmäßigen Strukturen 40D als Erhebungen in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Aufschäumen des (z. B. Kunststoff-) Materials bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10.
Zum Erzeugen der unregelmäßigen Strukturen 40D können Laserstahlen oder Laserstrahlpulse bspw. mit unterschiedlichen Einfallswinkeln, unterschiedlichen Intensitäten, unterschiedlichen Abständen und/oder unterschiedlichen Pulsdauern usw. auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen.
Die Figuren 13 bis 16 zeigen eine Retroreflektorstrukturierung 38E und eine Retroreflektorstrukturierung 38F, die wiederum eine sogenannte Retroreflexion von einfallendem Licht bewirken können.
Die Retroreflektorstrukturierung 38E, 38F kann mehrere raupenförmige Linsenreflektorstrukturen 40E bzw. 40F aufweisen. Die raupenförmigen Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können bspw. länglich bzw. stabförmig (siehe Figuren 13 und 14) oder geschwungen, wellig, ineinander geschwungen und/oder mäanderförmig sein (siehe Figuren 15 und 16). Jede Linsenreflektorstruktur 40E, 40F kann zur Retroreflexion ausgebildet sein.
Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können vorzugsweise regelmäßig angeordnet sein, z. B. nebeneinander in einem Raster oder Muster und/oder miteinander verschlungen. Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können bspw. einzeilig oder mehrzeilig angeordnet sein. Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können bspw. aneinander angrenzen oder beabstandet voneinander angeordnet sein. Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können vorzugsweise strukturell gleich sein. Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können bevorzugt mikroskalig oder nanoskalig sein.
Die Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können vorzugsweise als Erhebungen in der Oberfläche ausgebildet sein, vorzugsweise erzeugt durch Aufschäumen des (z. B. Kunststoff-) Materials bewirkt durch das Lasermarkierungssystem 10. Jede Linsenreflektorstruktur 40E, 40F kann im Querschnitt eine optische Linsenform aufweisen. Die Linsenform kann bspw. eine Ovoidform oder eine annähernde Kugelform aufweisen.
Zum Erzeugen der Linsenreflektorstrukturen 40E, 40F können bspw. Laserstahlen mit gleichem Einfallswinkel auf die Oberfläche des Behälters 12 treffen und über die Oberflächen entlang eines ge- wünschten Verlaufs bewegt werden. Vorzugsweise kann dabei eine vergleichsweise kurze Bestrahlungsdauer / Pulsdauer und/oder eine vergleichsweise geringe Laserstrahlintensität gewählt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste
8 Vorrichtung zum Kennzeichnen von Behältern
10 Lasermarkierungssystem
12 Behälter
14 Laserquelle
16 Markierkopf
18 erster Spiegel
20 erster Antrieb
22 zweiter Spiegel
24 zweiter Antrieb
26 Fokussiereinrichtung
30 Behälterförderer
32 Behälterhalterung
34 Inspektionseinrichtung
36 Lasermarkierung
38 vorbestimmte Strukturierung
38A Retroreflektorstrukturierung
38B Retroreflektorstrukturierung
38C Regulärreflektorstrukturierung
38D Diffusreflektorstrukturierung
38E Retroreflektorstrukturierung
38F Retroreflektorstrukturierung
40 Struktur
40A Winkelreflektorstruktur
40B Linsenreflektorstruktur
40C Planflächenstruktur
40D unregelmäßige Struktur
40E Linsenreflektorstruktur
40F Linsenreflektorstruktur

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Kennzeichnen von Behältern (12), wobei das Verfahren aufweist:
Lasermarkieren einer Lasermarkierung (36) auf einen Behälter (12) mittels eines Lasermarkierungssystems (10) derart, dass eine Oberfläche der Lasermarkierung (36) mindestens eine, von dem Lasermarkierungssystem (10) erzeugte, vorbestimmte Strukturierung (38) aufweist, vorzugsweise zum Bewirken eines optischen Effekts durch die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) mehrere vorbestimmte Strukturierungen (38) aufweist, die sich strukturell voneinander unterscheiden, vorzugsweise zum Bewirken unterschiedlicher optischer Effekte durch die mehreren vorbestimmten Strukturierungen (38).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei: die mehreren vorbestimmten Strukturierungen (38) direkt aneinander angrenzen; oder eine erste der mehreren vorbestimmten Strukturierungen (38) eine zweite der mehreren vorbestimmten Strukturierungen (38) umgibt, vorzugsweise angrenzend an die zweite vorbestimmte Strukturierung (38).
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) jeweils mehrere Strukturen (40) aufweist, die vorzugsweise mindestens eines von: regelmäßig angeordnet sind; nebeneinander in einem Raster, einem Muster oder einer Linie angeordnet sind; aneinander angrenzen; strukturell gleich sind; und mikroskalig oder nanoskalig sind.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mehreren Strukturen (40) mehrere Wabenstrukturen, mehrere Winkelreflektorstrukturen (40A), mehrere Linsenreflektorstrukturen (40B), mehrere unregelmäßige Strukturen (40D), mehrere raupenartigen Strukturen (40E, 40F), mehrere ineinandergreifende oder mäanderartige Strukturen (40F), und/oder mindestens eine Planflächenstruktur (40C), die mikroskalig oder nanoskalig im Wesentlichen plan ist, aufweisen; und/oder die mehreren Strukturen (40) jeweils zumindest teilweise erhaben, vorzugsweise aufgeschäumt, und/oder zumindest teilweise vertieft, vorzugsweise abgetragen, sind.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) eine Retroreflektorstrukturierung (38A, 38B) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Retroreflexion von einfallendem Licht zu bewirken.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei: die Retroreflektorstrukturierung (38A, 38B) mindestens eines aufweist von: mehrere Wabenstrukturen; mehrere Winkelreflektorstrukturen (40A), vorzugsweise mit jeweils drei winkelig zueinander angeordneten Reflektorflächen, die als Tripelspiegel angeordnet sind; und mehrere Linsenreflektorstrukturen (40B, 40E, 40F), vorzugsweise in Kreisform, in Stabform oder in Raupenform.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) eine Regulärreflektorstrukturierung (38C) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine reguläre Reflexion von einfallendem Licht zu bewirken.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei: die Regulärreflektorstrukturierung (38C) mindestens eine Planflächenstruktur (40C), die mikroskalig oder nanoskalig im Wesentlichen plan ist, aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) eine Diffusreflektorstrukturierung (38D) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Diffusreflexion von einfallendem Licht zu bewirken, und optional die Diffusreflektorstrukturierung (38D) mehrere unregelmäßige Strukturen (40D) aufweist, die verteilt angeordnet sind, sodass sich vorzugsweise eine unregelmäßig, mikroskalig oder nanoskalig aufgeraute Oberfläche ergibt.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mindestens eine Strukturierung (38) beim Lasermarkieren erzeugt wird durch mindestens eines von: einen spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebenen Laserstrahleinfallswinkel auf den Behälter (12) oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahleinfallswinkeln auf den Behälter (12); eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Laserstrahlintensität oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlintensitäten; eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Laserstrahlwellenlänge oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlwellenlängen; eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Laserstrahlpulsdauer oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Laserstrahlpulsdauern; ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebener räumlicher Laserstrahlpulsabstand oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen räumlichen Laserstrahlpulsabständen; einen spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebenen Fokusdurchmesser oder ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen Fokusdurchmessern; und ein spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebenes zeitliches Laserstrahlpulsintervall oder eine spezifisch für die jeweilige vorbestimmte Strukturierung (38) vorgegebene Kombination von unterschiedlichen zeitlichen Laserstrahlpulsintervallen.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: Herstellen oder Behandeln, vorzugsweise Beschichten, des Behälters (12) vor dem Lasermarkieren derart, dass zumindest in dem Bereich, in dem die Lasermarkierung (36) und/oder die mindestens eine vorbestimmte Strukturierung (38) lasermarkiert wird, irreversibel thermochrome Pigmente oder Laseradditive eingebracht sind, die beim Lasermarkieren mit einem Farbumschlag und/oder einem Schattierungseffekt reagieren.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
Erfassen der Lasermarkierung (36) und/oder der mindestens einen vorbestimmten Strukturierung (38) nach dem Lasermarkieren mittels einer, vorzugsweise kameragestützten, Inspektionseinrichtung (34), und
Anpassen eines Betriebs des Lasermarkierungssystems (10) und/oder eines Behälterförderers (30) in Abhängigkeit von der erfassten Lasermarkierung (36) und/oder der erfassten mindestens einen vorbestimmten Strukturierung (38) mittels einer Steuereinrichtung.
14. Behälter (12), vorzugsweise Flasche oder Dose, wobei der Behälter (12) eine Lasermarkierung (36) aufweist, die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
15. Vorrichtung (8) zum Kennzeichnen von Behältern (12) für eine Behälterbehandlungsanlage, aufweisend: einen Behälterförderer (30) zum, vorzugsweise aufrechten, Transportieren der Behälter (12); ein Lasermarkierungssystem (10) zum Lasermarkieren der von dem Behälterförderer (30) transportierten Behälter (12); und eine Steuereinrichtung, die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung (8) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zu betreiben.
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