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1、(10)申请公布号 CN 103080948 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103080948 A *CN103080948A* (21)申请号 201180041145.0 (22)申请日 2011.08.30 1020100372730 2010.09.02 DE G06K 1/12(2006.01) C03C 23/00(2006.01) (71)申请人 史考特公司 地址 德国美茵茨 (72)发明人 安德烈维茨曼 乌拉特林克斯 (74)专利代理机构 北京律盟知识产权代理有限 责任公司 11287 代理人 章蕾 (54) 发明名称 用于标记玻璃的方法和装置 (57) 。
2、摘要 本发明涉及一种用于标记玻璃或玻璃样材料 的方法和装置， 其中刻写激光束 (9) 与所述玻璃 或所述材料 (5) 相对于彼此移动， 以便在所述玻 璃表面或材料表面上形成标记阵列 (3)， 所述标 记阵列由在不连续标记步骤中产生且沿至少一 个方向 (x、 y) 分布的多个不连续标记 (A、 B) 组 成。根据本发明， 直接彼此相邻的标记 (A11、 B11 ； A11、 A21) 是在预定方向 (x、 y) 上在不直接相继 执行的两个标记步骤 (PA11、 PA12 ； PA11、 PA31) 中 产生。以此方式， 至少两个标记序列在所述预定 方向 (x ； y) 上产生， 其中所述标记以规。
3、则间隔彼 此隔开且在所述预定方向上嵌套于彼此内部。因 此， 且由于在编码期间根据本发明的温度方案， 可 实现玻璃的特别低应力的无开裂标记。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.02.25 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/064901 2011.08.30 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/028611 DE 2012.03.08 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103080。
4、948 A CN 103080948 A *CN103080948A* 1/3 页 2 1. 一种用于标记玻璃或玻璃样材料的方法， 其中写入激光束 (9) 与所述玻璃或玻璃样 材料 (5) 相对于彼此移动， 以在所述玻璃或玻璃样材料之中或之上形成由多个不连续标记 (A、 B) 组成的标记阵列 (3)， 所述不连续标记是在不连续标记步骤中形成且沿至少一个方 向 (x、 y) 分布， 其中 在预定方向 (x、 y) 上直接彼此相邻的标记 (A11、 B11 ； A11、 A21) 是在不直接相继接连 执行的两个标记步骤 (PA11、 PA12 ； PA11、 PA31) 中形成， 且 所述标记步骤。
5、在所述预定方向 (x ； y) 上形成至少两个标记系列， 所述标记系列以规则 间隔彼此隔开且在所述预定方向上交错， 其特征在于所述相应规则间隔开的标记系列是通过所述写入激光束 (9) 与所述玻璃 或玻璃样材料 (5) 之间沿所述预定方向 (x ； y) 逐行或逐列地相对移动或通过以随机顺序 形成所述标记来形成， 从而防止直接相邻的标记借助于直接相继接连执行的标记步骤而形 成。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中在用于形成在所述预定方向 (x ； y) 上直接彼此 相邻安置的相应第一标记和第二标记 (A11、 B11 ； A11， A21) 的相应第一标记步骤 (PA11) 与 相应第二。
6、标记步骤 (PB11 ； PA21) 之间， 执行用于形成在所述预定方向上不与所述第一标记 (A11) 直接相邻的另一标记 (A12 ； A31) 的另一标记步骤 (PA12 ； PA31)。 3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法， 其中所述标记借助于短激光脉冲形 成， 其中所述标记阵列 (3) 的标记形成二维矩阵 (1)， 在所述二维矩阵中所述标记沿两个相 互正交的方向 (x、 y) 安置且彼此间隔开， 以编码信息。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其中所述标记阵列 (3) 或所述标记阵列 (3) 连同其紧 接着的邻近区域一起被加热到预定温度， 尤其借助于光辐射， 优选借助于。
7、扩大的加热激光 束 (12) 加热到预定温度。 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 其中所述激光脉冲的功率使得在高于所述玻璃的转化 温度 (Tg) 至少 20K 的第一预定温度 (T1) 下形成所述标记。 6. 根据权利要求 5 所述的方法， 其中所述标记阵列 (3) 或所述标记阵列 (3) 连同其紧 接着的邻近区域一起被加热到低于所述第一预定温度 (T1) 的温度 (TH1 ； TH2)。 7. 根据权利要求 4 到 6 中任一权利要求所述的方法， 其中所述标记或所述标记阵列 (3) 在执行所述标记步骤期间和 / 或之后以受控制的方式冷却， 直到达到低于所述玻璃的 所述转化温度 (Tg) 。
8、的第二预定温度 (T2) 为止。 8. 根据权利要求 7 所述的方法， 其中使用受控制的红外线加热或受控制的光辐射以所 述受控制的方式， 尤其是激光辐射来进行所述冷却， 以便实现受控制的回火。 9.根据权利要求7或8所述的方法， 其中所述第二预定温度(T2)低于所述玻璃的所述 转化温度至少 20K 且优选至少 40K， 和 / 或如果所述温度下降到低于所述第二预定温度， 优 选低于比所述玻璃的所述转化温度低至少 50K 的温度， 那么执行另一冷却步骤， 尤其是不 受控制地冷却。 10. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法， 其中在用于产生直接相邻的标记 (A11、 B11 ； A11、 。
9、A21) 的两个标记步骤 (PA11、 PB11 ； PA11、 PA21) 之间存在至少 0.01 秒长的 时间， 在所述时间中在所述玻璃之中或之上所述写入激光束 (9) 的强度减小或消失。 11. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法， 其中在所述标记阵列 (3) 中直接 权 利 要 求 书 CN 103080948 A 2 2/3 页 3 彼此相邻的所述不连续标记 (A、 B) 中的至少一些彼此部分重叠。 12. 根据权利要求 11 所述的方法， 其中在所述标记阵列 (3) 中直接彼此相邻的所述不 连续标记 (A、 B) 经形成以使得其在一定程度上彼此重叠。 13. 根据权利要求 1。
10、2 所述的方法， 其中在所述标记阵列 (3) 中直接彼此相邻的所述不 连续标记 (A、 B) 是以各自具有预定直径的圆形标记的形式形成， 且使得所述直接相邻的标 记的所述相应预定直径比所述标记之间的距离大最多 10， 优选大最多 20。 14. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法， 其中所述玻璃或由其形成的玻璃 产品仍然在加热状态下测试， 且通过热处理来使有缺陷的玻璃或玻璃产品的所述标记阵列 的标记难以辨认或无效。 15. 一种用于标记玻璃或玻璃样材料的设备， 所述设备借助于在所述玻璃或玻璃样材 料 (5) 之中或之上的共同形成标记阵列 (3) 的多个不连续标记进行所述标记， 尤其用于实。
11、 施根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法， 所述设备包含 ： 写入激光 (6)， 其用于产生在所述玻璃或所述材料上成像的写入激光束 (9)， 和 调节构件， 其用于使所述写入激光束 (9) 与所述玻璃或所述材料 (5) 在所述形成所述 标记阵列 (3) 期间相对于彼此移动， 其中 所述调节构件经配置用于使所述写入激光束与所述玻璃或所述材料相对于彼此移动， 使得多个不连续标记在所述玻璃或材料之中或之上形成， 所述多个不连续标记共同形成所 述标记阵列 (3)， 以及 提供控制构件 (15)， 其经配置使得在预定方向 (x、 y) 上直接彼此相邻的标记 (A11、 B11 ； A11、 A21)。
12、 在不直接相继接连执行的两个标记步骤 (PA11、 PA12 ； PA11、 PA31) 中形成， 其特征在于所述控制构件 (15) 经进一步配置使得相应规则间隔开的标记系列通过所 述写入激光束(9)与所述玻璃或玻璃样材料(5)之间沿所述预定方向(x ； y)逐行或逐列地 相对移动或通过以随机次序形成所述标记来形成， 从而防止直接相邻的标记借助于直接相 继接连执行的标记步骤而形成。 16.根据权利要求15所述的设备， 其中所述控制构件(15)经进一步配置使得在用于形 成在所述预定方向 (x ； y) 上直接彼此相邻安置的相应第一标记和第二标记 (A11、 趴 1 ； A11， A21) 的相应。
13、第一标记步骤 (PA11) 与相应第二标记步骤 (P 趴 1 ； PA21) 之 间， 执行用于形成在所述预定方向上不与所述第一标记 (A11) 直接相邻的另一标记 (A12 ； A31) 的另一标记步骤 (PA12 ； PA31)。 17.根据权利要求15或16所述的设备， 其中所述写入激光(6)借助于短激光脉冲形成 所述标记， 其中所述控制构件(15)经进一步配置使得所述标记阵列(3)的标记形成二 维矩阵 (1)， 在所述二维矩阵中所述标记沿两个相互正交的方向 (x、 y) 安置且彼此偏 移以编码信息。 18. 根据权利要求 17 所述的设备， 其中加热装置将所述标记阵列 (3) 或所述标。
14、记阵列 (3) 和其紧接着的邻近区域加热到预定温度。 19.根据权利要求18所述的设备， 其中所述加热构件是发射扩大的加热激光束(12)的 加热激光。 20. 根据权利要求 19 所述的设备， 其中所述写入激光 (6) 的激光脉冲功率使得在高于 所述玻璃的转化温度 (Tg) 至少 20K 的第一预定温度 (T1) 下形成所述标记。 权 利 要 求 书 CN 103080948 A 3 3/3 页 4 21. 根据权利要求 20 所述的设备， 其中所述加热激光发射扩大的加热激光束 (12)， 使 得所述标记阵列(3)或所述标记阵列(3)和其紧接着的邻近区域被加热到低于所述第一预 定温度 (T1)。
15、 的温度 (TH1 ； TH2)。 22.根据权利要求18到21中任一权利要求所述的设备， 其进一步包含用于发射光辐射 的光辐射源， 所述光辐射源经配置使得所述标记或所述标记阵列 (3) 在执行所述标记步骤 期间和/或之后以可控制的方式冷却， 直到达到低于所述玻璃的所述转化温度(Tg)的第二 预定温度 (T2) 为止。 23. 根据权利要求 22 所述的设备， 其中所述光辐射源经进一步配置使得所述第二预定 温度 (T2) 低于所述玻璃的所述转化温度至少 20K 且优选至少 40K。 24. 根据权利要求 15 到 23 中任一权利要求所述的设备， 其中所述控制构件 (15) 经 进一步配置使得。
16、在用于产生直接相邻的标记 (A11、 B11 ； A11、 A21) 的两个标记步骤 (PA11、 PB11 ； PA11、 PA21) 之间存在至少 0.01 秒长的时间， 在所述时间中在所述玻璃之中或之上所 述写入激光束 (9) 的强度减小或消失。 25. 根据权利要求 15 到 24 中任一权利要求所述的设备， 其中所述控制构件 (15) 经进 一步配置使得在所述标记阵列(3)中直接彼此相邻的所述不连续标记(A、 B)中的至少一些 彼此部分重叠。 26. 根据权利要求 25 所述的设备， 其中所述控制构件 (15) 经进一步配置使得在所述 标记阵列(3)中直接彼此相邻的所述不连续标记(A。
17、、 B)以各自具有预定直径的圆形标记的 形式形成， 且使得所述直接相邻的标记的所述相应预定直径比所述标记之间的距离大最多 10， 优选大最多 20。 27. 根据权利要求 15 到 26 中任一权利要求所述的设备， 其进一步包含测试和处理构 件， 所述测试和处理构件用于在仍处于加热状态下检查所述玻璃或所得由其形成的玻璃产 品， 以及用于通过热处理来使有缺陷的玻璃或玻璃产品的所述标记阵列上的标记难以辨认 或无效。 权 利 要 求 书 CN 103080948 A 4 1/8 页 5 用于标记玻璃的方法和装置 0001 本申请案主张2010年9月20日申请的名为 “用于标记玻璃的方法和设备(Met。
18、hod and Apparatus for Marking Glass)” 的德国专利申请案第 102010037273.0-45 号的优先 权， 其内容特此明确地以引用的方式并入本文中。 技术领域 0002 本发明涉及分别根据技术方案 1 和 15 的前言所述的用于标记或刻写玻璃的一种 方法和一种设备。 背景技术 0003 玻璃或玻璃制品的可靠标记或刻写正变得越来越重要， 例如用于标记由玻璃制成 的玻璃批料或产品， 例如用于跟踪目的。 具体地说， 还可能需要在玻璃之中或之上的防篡改 标记来确保原有的质量， 例如在由玻璃制成的初级包装中， 例如呈玻璃小瓶形式用于制药 工业。 0004 近来， 。
19、激光辐射逐渐用于标记或刻写玻璃。这类方法极清楚地描述于本申请人的 德国专利申请案 DE10234002A1 的说明书的导言部分中， 所述申请案的内容出于公开内容 的目的特此明确地以引用的方式并入本文中。 然而， 这类方法通常要求特别的测量， 所述测 量通常是昂贵的。 0005 本申请人的德国专利 DE10122335C1( 对应于美国专利申请案 US2003/0029849A1) 公开一种用激光标记玻璃的方法和设备， 其中通过在欲标记的玻璃表面上的热冲击， 在玻 璃表面上设置标记。 在这一情况下， 标记在高于玻璃转化温度的高温下形成， 例如在玻璃管 制造期间在拉管车间中。 0006 本申请人的。
20、德国专利申请案 DE10234002A1 公开一种类似方法， 其中标记通过玻 璃表面的一处或一处以上局部变形而形成， 所述局部变形分别执行透镜作用。 0007 WO2009/128893A1 公开一种用于在玻璃基板表面中形成微结构凹穴的激光烧蚀方 法， 所述方法用于例如以下的应用 ： 微射流系统、 提供高疏水表面、 微型凹穴阵列、 微型透镜 系统、 生命科学细胞应用和提供微型混合反应器。微结构凹穴在玻璃基板的表面中。公开 的是第一实施例， 其中第一的多个激光点沿第一行设置， 且然后另外多个激光点沿平行于 第一行的第二行设置。还公开的是第二实施例， 其中连续系列的彼此重叠的激光点以致密 的间隔且。
21、以 “断续性 (stuttering)” 方式 ( 即以交叉几何形式 ) 逐行形成。激光点彼此重 叠。玻璃基板表面中的微结构凹穴通过激光烧蚀而形成。然而， 彼此相邻的激光点是否彼 此同时或相继设置并不重要。更确切地说， 欲在玻璃基板表面中形成的微结构凹穴的开口 直径和形状是借助于激光点彼此之间的距离以及借助于激光点彼此的重叠来调节的。 0008 尤其对于形成由许多标记点组成的复杂标记来说， 需要在相对短的周期内在玻璃 中沉积高量的能量， 所述相对短的周期仍可引起材料的弱化， 例如引起微小裂痕， 尽管标记 在高于玻璃转化温度的温度下形成。 说 明 书 CN 103080948 A 5 2/8 页。
22、 6 发明内容 0009 本发明的一个目的是提供用于标记或刻写玻璃或玻璃样材料 ( 其未必是透明材 料 ) 的一种增强型方法和一种增强型设备， 由此可实施玻璃或玻璃样材料的更可靠且对材 料更温和的标记。 根据本发明的其它方面， 另外提供一种相应方法和一种相应设备， 能够实 现尤其防篡改和 / 或充分可读的标记。 0010 这些和其它目的通过根据技术方案 1 所述的方法和根据技术方案 15 所述的设备 来根据本发明达成。其它有利的实施例是附属权利要求书的主题。 0011 在根据本发明的一个方法中， 直接彼此相邻的标记不在相继立即执行的两个标记 步骤中形成。相反， 根据本发明， 在这两个标记步骤之。
23、间执行另一标记步骤， 所述另一标记 步骤用于形成另一标记， 所述另一标记不与第一标记直接相邻且借助于上述两个标记步骤 形成。换句话说， 根据本发明， 标记不直接串联或相继形成， 而是适时偏移地形成。因此， 在 第一标记之后， 首先形成不与第一标记直接相邻的标记， 随后在另一标记步骤中或在另一 定时移位标记步骤中形成另一标记。 举例来说， 根据一个例示性优选实施例， 在第一标记之 后， 首先可形成隔一个标记， 随后， 在另一标记步骤中形成另一标记， 所述另一标记在第一 标记与隔一个标记之间或在第一标记与另一远距离标记之间形成。 0012 以此方式， 根据本发明， 可快速形成由多个不连续标记组成的。
24、标记阵列， 且材料的 所得热和机械应力还是可有利地保持在低水平且可更好地分布于材料中。即， 在一定程度 上使材料在紧邻的标记的形成之间冷却。 因此， 根据本发明， 标记阵列的机械强度可有利地 增加。 本发明人的精心设计的实验系列已特别显示如果根据现有技术的两个直接相邻的标 记直接相继形成， 那么与要是执行单个标记步骤相比， 在两个标记之间的重叠区域中将普 遍存在较高材料温度， 所述较高材料温度通常将对材料强度产生负面影响。 然而， 根据本发 明， 标记步骤的顺序可经调节使得由在先的标记步骤引起的温度梯度在后续标记步骤时已 几乎完全退化， 且因此普遍存在与在单个标记步骤情况下类似的温度概况。 0。
25、013 通常， 可以个别标记的任何次序执行根据本发明的相邻标记的交错写入， 只要确 保总体上所需标记阵列由多个标记形成即可， 且只要防止直接相邻的标记借助于直接相继 执行的标记步骤而形成即可。为此目的， 激光束原则上还可以随机顺序在标记阵列中写入 个别标记， 只要确保总体上所需标记阵列由多个标记形成即可， 且还是只要防止直接相邻 的标记借助于立即相继执行的标记步骤而形成即可。因此， 此连续标记的随机顺序服从约 束， 即防止直接相邻的标记借助于立即相继执行的标记步骤而形成。 然而， 通常根据本发明 优选的是个别标记步骤的规则顺序， 例如具体表现为个别点状标记的交插或交错标记行。 0014 在根据。
26、本发明的一个方法中， 标记优选沿至少一个空间方向、 优选沿空间中两个 相互正交的方向分布。 在所述实施例中， 标记由此以经界定的顺序形成， 所述顺序被调适成 编码的模式。优选的是编码速度关于速度或两个相邻激光点之间的最大时间间隔的最佳 化。 0015 标记优选地由此以规则间隔沿空间中的相应方向交错形成， 以便总体上形成由可 用于编码信息的不连续标记点组成的一维或二维阵列。 0016 根据另一实施例， 标记步骤在相应预定方向上形成至少两个规则间隔开的标记系 列， 所述标记系列在相应预定方向上交插或交错。此举可例如通过偏转玻璃表面上的脉冲 激光束来实施， 其中对于每一扫描行或扫描列， 仅写入隔一个。
27、、 隔两个等标记点， 且在后续 说 明 书 CN 103080948 A 6 3/8 页 7 扫描中再次偏移扫描相应行或列以写入标记阵列的相应偏移标记点。 根据本发明的标记点 顺序的时间延迟写入大大有助于标记阵列的形成。特别是， 以此方式也维持了每一个标记 点的极其一致的条件。 0017 如果在高于玻璃的转化温度Tg至少20K的预定温度下形成标记， 那么结果是对于 获得高机械强度以及防止形成开裂尤其有利。在第一实施例中， 原则上此举可通过适当调 节激光脉冲的功率和 / 或强度来实现。根据本发明的一个优选实施例， 标记阵列或整个标 记阵列和其紧接着的邻近区域被适当加热， 以便在高于玻璃的转化温度。
28、至少 20K 的预定温 度下刻写个别标记。 0018 为此目的， 标记阵列或标记阵列和紧接着的邻近区域的温度可持久维持在高于玻 璃的转化温度至少 20K 的温度下。根据本发明， 激光脉冲的强度经调节使得这些激光脉冲 不引起材料的任何加热， 或在任何情况下不存在材料的明显加热， 然而， 总体上材料被加热 到高于至少用于写入相应标记点的转化温度至少 20K 的温度。 0019 对于加热标记阵列或标记阵列和其紧接着的邻近区域， 基本上可使用任何加热方 法， 包括燃烧器加热、 红外线加热等。 然而， 优选地使用借助于光辐射、 尤其借助于适当扩大 或成像的加热激光束 ( 例如 CO2- 激光的扩大的激光。
29、束 ) 的预热。 0020 当标记或标记阵列在执行标记步骤期间和 / 或之后以受控制的方式冷却， 直到已 达到低于玻璃的转化温度的第二预定温度为止时， 可根据另一实施例获得具有甚至更小张 力的标记阵列。为此目的， 原则上， 可使用用于加热材料的加热方法， 尤其是经适当调节的 加热激光束。 或者， 还可使用经控制的红外线加热， 即例如通过在执行标记步骤之后立即移 出玻璃且使其在下游红外线加热炉中冷却。 0021 第二预定温度适宜低于玻璃的转化温度至少 20K， 更优选低于玻璃的转化温度至 少 40K。 0022 在温度已下降到低于第二预定温度之后， 与另一优选实施例一致， 可执行玻璃的 进一步冷。
30、却， 例如直到达到室温或适于进一步处理的温度为止。不需要在预定冷却速率或 冷却概况方面控制此进一步冷却。经标记的材料尤其还可在环境条件下逐渐冷却。 0023 根据另一优选实施例， 在用于形成直接相邻的标记的两个标记步骤之间存在预定 时间段， 在所述时间段期间在玻璃或材料之中或之上写入激光束的强度减小或可忽略。这 一时段优选持续至少 10 毫秒。以此方式， 根据本发明， 可获得有利地稳定且具有低张力的 标记阵列。 0024 根据另一实施例， 在标记阵列中形成的直接彼此相邻的不连续标记中的至少一些 彼此部分重叠地形成。这一实施例基于本发明人的以下令人惊讶的发现 ( 所述发现是精心 设计的实验系列的。
31、结果 ) ： 本发明人已开发了一种用于评估用于读取标记点的读取质量的 方法。 当然， 需要形成标记阵列的不连续标记使得其可以高准确性和可靠性读出， 且总体上 先前编码于标记阵列中的信息可被再次准确和可靠地读出。为此目的， 将预期直接相邻的 标记实际上彼此隔开地形成于材料中， 即呈不彼此重叠的不连续点的形式。尽管此举具有 标记阵列的填充密度较低 ( 对于相同直径的标记而言 ) 的缺点， 但此举具有高读出准确性 的优点。 令人惊讶的是， 本发明人现已发现即使直接相邻的标记点在一定程度上彼此重叠， 也可增强标记点的读出准确性。根据本发明， 此发现提供与较高可靠性和读出准确性结合 的甚至更高的填充密度。
32、的优点。将预期如果直接相邻的标记点彼此重叠， 那么读出质量会 说 明 书 CN 103080948 A 7 4/8 页 8 降低。 然而， 在不设定为此解释的情况下， 产生实际观察到的有效读出质量的主要原因猜测 是充当读出标记阵列的光的凹面成像透镜的不连续点事实上仅相应标记的核心而非相应 标记点的外部周缘充当成像透镜。此处应指出， 标记的最佳尺寸还可视光学检查系统的设 计而定。 0025 原则上， 标记点还可以椭圆形标记点的形式形成， 所述标记点经形成以使得直接 相邻的标记点在一定程度上彼此重叠。根据一个优选实施例， 在标记阵列中直接彼此相邻 的那些不连续标记以各自具有预定直径的圆形标记的形式。
33、形成， 且经形成使得所述直接相 邻的标记的相应预定直径比这些标记之间的距离大最多 10， 优选大最多 20。 0026 本发明的另一方面另外涉及根据技术方案 15 所述的一种标记或刻写玻璃或玻璃 样 ( 未必透明的 ) 材料的设备， 所述设备经配置以用于执行上述方法。因此， 也提供一种 用于标记玻璃或玻璃样材料的设备， 所述设备借助于在玻璃或玻璃样材料之中或之上的共 同形成标记阵列的多个不连续标记进行标记， 尤其用于执行如上所述的方法， 所述设备包 含 ： 写入激光， 其用于产生在玻璃或材料上成像的写入激光束 ； 和移位构件， 其用于使写入 激光束与玻璃或材料在形成标记阵列期间相对于彼此移动，。
34、 其中所述移位构件经配置以使 写入激光束与玻璃或材料相对于彼此移动， 使得多个不连续标记在玻璃或材料之中或之上 形成， 所述多个不连续标记共同形成标记阵列 ； 以及提供控制构件， 其经配置使得在预定方 向上直接彼此相邻的标记在不立即接连执行的两个标记步骤中形成。根据本发明， 控制构 件经进一步配置使得相应规则间隔开的标记系列通过写入激光束与玻璃或玻璃样材料之 间沿预定方向逐行或逐列地相对移动或通过以随机顺序形成标记来形成， 从而防止直接相 邻的标记借助于立即相继执行的标记步骤而形成。 附图说明 0027 在下文中， 将以例示性方式且参考随附图式描述本发明， 由此其它优点、 特征和待 解决的问题。
35、将变得显而易知。在图式中 ： 0028 图 1 展示在示意性俯视图中由多个不连续标记组成的根据本发明的标记阵列 ； 0029 图 2 展示用于形成根据本发明的标记阵列的激光脉冲的顺序 ； 0030 图 3 展示用于形成如图 1 中所示的根据本发明的标记阵列的根据本发明的设备 ； 0031 图 4 展示根据本发明的方法中的标记或标记阵列的时间依赖性 ； 0032 图 5a 和图 5b 展示根据本发明的数字矩阵码的比较视图 ； 0033 图 6a 和图 6b 展示跨越沿彼此正交的两个轴的标记的张力概况， 所述张力概况已 在无另外加热的情况下借助于常规方法产生 ； 0034 图 7a 和图 7b 展。
36、示跨越沿彼此正交的两个轴的标记的相应张力概况， 所述张力概 况已在无另外加热的情况下借助于根据本发明的方法产生 ； 以及 0035 图8和图8b展示跨越沿彼此正交的两个轴的标记的张力概况， 所述张力概况已借 助于根据本发明的另一实施例的方法产生， 其中已通过受控制的回火来实现张力减小。 0036 在图式中， 相同的参考数字指示相同或实质上等同的元件或元件组。 具体实施方式 0037 图 1 展示由多个标记 2 组成的数字矩阵码 1 的一个实例， 所述标记 2 沿列 ( 在 x 说 明 书 CN 103080948 A 8 5/8 页 9 轴方向上 ) 和行 ( 在 y 轴方向上 )( 即以规则。
37、间隔 ) 分布。作为一个实例， 在下文中假定两 个标记点的矩阵配置完全覆盖矩阵码 1， 不过此情况未必是实际实例中的情况。总的来说， 根据图 1， 标记 2 配置在标记阵列 3 内。个别标记 2 通常可如本申请人的 DE10234002A1 和 DE10122335C1 中所述形成于此处， 但具有如下所述的修改。 0038 借助于相应标记， 尤其可引起具有透镜作用的局部变形， 以便可自动读出数字矩 阵码。以此方式， 所述数字矩阵码编码信息， 所述信息例如关于玻璃的材料、 质量、 来源、 制 造日期等或甚至关于由玻璃制成的产品中的内含物、 来源、 制造日期、 批号等， 例如用于制 药工业的初级包。
38、装， 尤其是玻璃小瓶。举例来说， 可使用根据 ISO/IEC16022 ： 2000 和 ISO/ IEC24720 ： 2006 的数据矩阵码。信息的编码可例如根据 EFPIA( 欧洲制药工业协会联合会 (European Federation of Pharmaceutical Industries and Associations)2008年10月 7 日的新闻稿 ) 设计。 0039 为了编码， 可使用相应局部变形的个别焦距， 或甚至可使用同一局部变形的不同 焦距或各种不同局部变形的焦距。另外， 个别变形之间的距离也可用于编码信息。 0040 在根据本发明的数字矩阵码 1 中， 标记点。
39、 2 并不按列和行的次序借助于直接相继 接连执行的标记步骤而形成。相反地， 标记 2 经设置使得在 x 轴方向、 y 轴方向上直接彼此 相邻的标记在不立即相继接连执行的两个标记步骤中形成， 但在所述两个标记步骤之间执 行另一标记步骤以用于形成不直接相邻的标记点 2。 0041 举例来说， 假设在根据图1的实例中， 矩阵码通过在x轴方向上扫描激光束而逐行 一次刻写， 在形成标记 A11 之后立即写入的不是直接相邻的标记 B11， 而是在此实例中的隔 一个标记 A12， 且随后依次隔一个标记 A13 等， 直到最后矩阵码 1 的整个第一行均被刻写为 止。因此， 在实例中， 字母 A 表示在矩阵码的。
40、相应行的第一次扫瞄期间写入的标记。因此， 在图 1 中， 在矩阵码的同一行的后续扫瞄中写入的标记由字母 B 表示。因此， 在后续行扫描 中， 在第一行中， 标记点 B11、 B12、 B13 等以此次序写入， 直到最后矩阵码的整个第一行均被 写入为止， 然后以相对于第一扫瞄步骤偏移的标记点写入。此工艺在矩阵码的其它行下相 应地重复， 以 A21、 A31 等等开始， 直到最后整个矩阵码 1 均被写入或刻写为止。 0042 因此， 在根据图 1 的矩阵码 1 中， 由标记点 A11、 A12、 A13、形成的顺序和由标 记点 B11、 B12、 B13、形成的顺序分别形成彼此规则间隔开的标记序列。
41、， 所述标记在相 应预定方向上 ( 即对于逐行扫描来说在 x 轴方向上 ) 交插。 0043 显然， 也可选择其它写入方案， 以便例如在矩阵码的相应行中， 也可写入第 1 个、 第 4 个、 第 7 个、标记点， 然后写入第 2 个、 第 5 个、 第 8 个、标记点， 且最后写入 第 3 个、 第 6 个、 第 9 个、标记点， 直到矩阵码的相应整行均被写入为止。 0044 对于写入相应行或列来说， 优选地使用写入激光束。 然而， 基本上还可同时使用相 互偏移的多个写入激光束。 0045 借助于以上写入工艺， 刚预先写入的直接相邻的标记对标记点的温度概况的扰乱 远较少。以此方式， 根据本发明。
42、， 可实施更稳定且具有更小张力的标记阵列。 0046 根据本发明， 如图 2 中以举例的方式所示， 标记借助于短激光脉冲而形成。此处， PA11、 PA12、PA1n 表示用于刻写标记点 ( 参见图 1)A11、 A12、A1n 的激光脉冲。 上述情况同样适用于由 PB11、PB1n 表示的激光脉冲。 0047 对于每一个激光脉冲来说， 也加热薄玻璃层。如果将此加热区域或热冲击保持尽 说 明 书 CN 103080948 A 9 6/8 页 10 可能的小， 那么结果是对于激光标记的强度有利。为此目的， 使用尽可能短的激光脉冲。因 此， 如果两个相邻标记将直接相继接连写入， 那么与使用单个激光。
43、脉冲相比， 此举将在重叠 区域中引起材料的较高温度 ； 此较高温度对材料强度具有负作用。 然而， 如果在不存在或存 在辐射暴露减少的情况下， 相邻个别标记之间存在足够长的间隔， 那么由在先的激光脉冲 引起的温度梯度几乎完全退化， 且温度概况与在形成直接相邻的标记时无残余温度的情况 下的激光轰击的温度概况类似。 本发明人关于直接相继接连产生的激光脉冲之间的时间间 隔的精心设计的实验系列已显示时间间隔应持续至少 10 毫秒。 0048 图 3 展示用于执行上述方法的设备的一个实例。假设从玻璃管生产线拉出的玻璃 5( 例如玻璃管 ) 相对于写入激光 6 的写入激光束 9 连续或逐渐移动， 运动方向由。
44、图式左手 边上的箭头指示。根据图 3， 写入激光束 9 利用扫描镜 7 适当偏转， 所述扫描镜 7 由传动装 置 8 调节， 所述传动装置 8 用于实施写入激光束 9 与玻璃 5 之间的相对移动。举例来说， 写 入激光束 9 可横向跨越管的圆周扫描。如上所述参考图 1 和图 2 的激光脉冲的顺序通过借 助于中央控制装置 15 适当控制写入激光 6 以及适当控制扫描器 8 来实现。写入激光可能 是脉冲上升时间低于低于 75 微秒、 脉冲率高于 5kHz 且激光功率低于 20W 的脉冲式 CO2- 激 光， 其中上述参数应仅被视为实例。为了甚至进一步减少开裂形成的风险且增强所需长期 强度， 已证明。
45、将整个标记阵列3(参见图1)预加热到预定温度是有利的， 因为激光功率基本 上由玻璃特征和分别用于标记点的最佳形成的写入激光束的成像给定。根据另一实施例， 除标记阵列3以外， 其紧接着的邻近区域也可被预热。 为此目的， 根据图3， 使用另一加热激 光 10， 所述另一加热激光 10 借助于望远镜或光束扩大器 11 而适当地扩大且形成为扩大的 加热激光束 12， 所述扩大的加热激光束适当成像到玻璃 5 上。特别是作为加热激光 10， 也 可使用 CO2- 激光。替代性热源还可以是燃烧器或红外线加热器。 0049 在所述另一加热装置的情况下， 标记阵列或标记阵列和其紧接着的邻近区域可被 加热到高于玻。
46、璃的转化温度 Tg 至少 20K 的预定温度。 0050 作为通常可预想但不是优选的另一替代方案的替代方案， 另外加热还可被定尺 度， 使得标记阵列或标记阵列和其紧接着的邻近区域的温度被加热到低于第一预定温度的 温度， 所述第一预定温度高于玻璃的转化温度至少 20K， 且个别激光脉冲可接着用于将写入 激光束与玻璃相互作用的相应区域转变到高于玻璃的转化温度至少 20K 的适合的工艺温 度。 0051 图 4 展示在根据本发明的方法中的工艺温度。在绘制相互作用区域的温度 T 中， 单个标记点或整个标记阵列中的任一者相对于时间 t 作图。Tg 指示玻璃的转化温度， 所述 转化温度通常在 500到 6。
47、00的范围内。在图 4 的说明中， 温度上升对工艺温度 T1 的时 间依赖性出于简化原因未图示。实际写入工艺在温度 T1 下起始于时间零点， 所述温度 T1 根据本发明高于玻璃的转化温度 Tg 至少 20K。写入或刻写所用的激光脉冲的持续时间小 于或等于 t1。在 t1 之后， 相互作用区域的温度以受控制的方式从值 T1 降低到值 T2， 所述 值 T2 低于玻璃的转化温度 Tg 至少 20K 且优选至少 40K。必须确保所有激光脉冲均在此温 度范围中且在时间间隔 T1 中作用于玻璃。根据图 4， 在时间 t2 下达到温度 T2， 其中根据图 4 使用线性温度斜坡， 不过原则上任何其它温度概况。
48、均是可能的， 只要在受控制的冷却期间 不再次超过最大工艺温度 T1 即可。 0052 在达到温度 T2 后， 机械张力已降低到一定的程度以致于随后可执行更快速的任 说 明 书 CN 103080948 A 10 7/8 页 11 选也是不受控制的冷却， 直到达到室温或后续工艺步骤的工艺温度为止。 根据另一实施例， 此另外冷却可在达到低于玻璃的转化温度至少 50K 的温度后开始。 0053 对于根据第一实施例的在温度范围 T1 到 T2 中的受控制的冷却， 加热激光束 12 自 身 ( 图 3) 可通过在形成标记阵列之后立即相应地减小其功率来使用。根据另一优选实施 例， 标记阵列 3 还可在标记。
49、步骤之后立即引入下游冷却区域 13 中， 且可任选地穿过此冷却 区域直到达到温度 T2 为止。此下游冷却区域 13 可例如借助于常规红外线加热炉来实施， 所述红外线加热炉优选地在空间上紧密邻近写入激光束 9 与玻璃 5 之间的相互作用区域。 0054 在图 4 中， TH1 或 TH2 指示标记阵列 3 的其它可能的预热温度。通常在写入激光 脉冲的适当定尺度的情况下， 预热脉冲可由此也低于转化温度 Tg， 不过预热温度 TH1 优选 稍微低于第一预定温度 T1 或与第一预定温度 T1 相同。 0055 图5a和图5b展示以不同功率水平的写入激光束产生的形成于玻璃管上的两种矩 阵码标记的比较。虽然在图 5a 的矩阵码中， 个别标记点大部分彼此明确分离， 但在根据图 5b 的矩阵码中， 其甚至部分融合， 然而， 令人惊讶的是， 这一情况对矩阵码借助于光学读取 装置的可读性不具有影响。特别是如果激光点用于写入稍微彼此重叠的相邻标记点， 那么 产生如图 5b 中所示的矩阵码。已发现这类小型重叠可增强矩阵码的可读性。重叠的最。