Brevet FR2690862A1 — publié le 19931112

" Procédé et installation de gravure au laser de la surface intérieure d'une paroi d' un réceptacle La présente invention concerne un procédé et une installation de gravure au laser de la surface intérieure d'une paroi d'un réceptacle. Il est déjà connu de graver au laser des plaques transparentes, notamment des plaques de verre. Pour cela on utilise un laser au C02 qui a la propriété de ne pas traverser le verre. Le faisceau laser est alors focalisé sur la "face extérieure" de la surface à graver. Ce faisceau détruit localement la surface de la matière en la faisant éclater par une élévation très localisée de la température qui produit un éclatement microscopique ou submicroscopique de la matière en surface. Cette destruction locale de la matière se traduit par une zone opaque ressemblant à une gravure de sablage. Toutefois, il n'est pas possible de réaliser des gravures à l'intérieur d'un récipient tel qu'un flacon, par exemple à des fins d'identification du fabricant. Or, pour de multiples raisons, il serait souhaitable de pouvoir graver des inscriptions, repères, dessins à des fins décoratives ou d'informations et de contrôle, des inscriptions sur la paroi intérieure d'un réceptacle tel qu'un flacon. Il existe également des lasers tels que les lasers de type YAG émettant un faisceau qui traverse le verre. Un tel laser ne peut réaliser une gravure sur une plaque de verre précisément parce que le faisceau traverse le verre. Même si un tel faisceau est focalisé sur la surface avant, comme il nty a pas adsorption de l'énergie du faisceau, l'échauffement local est insuffisant pour provoquer un éclatement localisé donnant une trace de gravure. Il n'est pas non plus envisageable, pour injecter une puissance suffisante à l'emplacement où doit se réaliser un point gravure, de diminuer la vitesse de balayage de gravure par le faisceau laser car cela aboutirait à un temps de fabrication trop long. En résumé, il n'existe aucun moyen mécanique de gravure d'une surface intérieure, difficilement accessible, voire inaccessible directement de l'extérieur, dans un réceptacle tel qu'un flacon. Les moyens non mécaniques de gravure tels que la gravure par un faisceau laser ne permettent qu'une gravure sur la surface externe d'une paroi transparente d'un réceptacle tel qu'un flacon. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé et une installation permettant de graver des inscriptions (traces, codes, dessins, symboles, etc..) sur la face intérieure d'un réceptacle ou produit similaire, en un matériau transparent. A cet effet, l'invention concerne un procédé de gravure au laser, caractérisé en ce que - on utilise un laser dont la longueur d'onde est choisie par rapport à la nature du matériau du réceptacle pour que le faisceau traverse la paroi du réceptacle, par transparence, - on applique à l'emplacement de la gravure, sur la face intérieure de la paroi du réceptacle choisie pour la gravure, une couche de matière opaque à la longueur d'onde du faisceau laser, - on trace l'inscription à réaliser au faisceau laser focalisé sensiblement sur la face intérieure de la paroi du réceptacle. L'expression réceptacle utilisée tout au long de la description et dans les revendications désigne un volume relativement fermé ou du moins dont l'ouverture est relativement faible et est non alignée sur la zone destinée à la gravure pour ne pas permettre l'utilisation d'un faisceau de laser CO2, sur une gravure en surface. Ce réceptacle est, en général, un flacon mais il peut s'agir également d'un tout autre volume ou produit différent d'un flacon, mais dont la surface à graver est difficilement accessible de l'extérieur. Le procédé selon l'invention s'applique, de manière préférentielle, à la gravure sur la face intérieure d'un réceptacle, transparent, à un endroit non aligné sur l'ouverture du réceptacle (goulot du flacon). En effet, toute zone peut être envisagée pour réaliser la trace. Le choix de la zone recevant la gravure dépend de nombreux impératifs. Il peut tout d'abord s'agir de raisons esthétiques pour lesquels il faut faire apparaître la gravure participant au décor ou rendre cette gravure invisible en la plaçant à un endroit non visible Une autre raison peut être de rendre la gravure aussi difficilement accessible que possible de l'extérieur, à un outil qui pourrait effacer la gravure. Enfin, la réalisation d'une gravure à l'intérieur d'un réceptacle peut découler d'un choix esthétique mais aussi et surtout pour rendre la gravure inaccessible sans destruction du réceptacle et, le cas échéant, perte du produit. Dans le cas d'un réceptacle à paroi d'épaisseur constante, le faisceau laser d'inscription est focalisé sur la face arrière ou intérieure du réceptacle. A cet endroit, il y a échauffement de la matière au point focal du faisceau ; cet échauffement provient de la lumière transmise et de la lumière renvoyée par la couche opaque. Cela suffit pour créer très localement un point chaud, de température élevée, provoquant l'éclatement local de la matière et se traduisant par une trace de gravure. Lorsque l'épaisseur de la paroi est variable, il est possible d'asservir la mise au point du faisceau laser pour que le point focal se trouve toujours sensiblement au niveau de la face arrière de la paroi à graver, ceci dans un souci de grande précision de la gravure ou pour éviter d'avoir à recourir à des lasers trop puissants. Un tel procédé permet, non seulement de réaliser une gravure sur la face intérieure d'un réceptacle par ailleurs inaccessible pour un faisceau qui pénétrerait par l'ouverture du réceptacle, mais également sur les surfaces relativement éloignées de l'ouverture du réceptacle et qui pourraient néanmoins être atteintes directement. En effet, dans le cas de la plupart des flacons, cette distance entre l'ouverture et, par exemple, le fond du flacon serait trop importante pour permettre une gravure avec un faisceau d'un laser CO2. Par contre, comme selon l'invention, le faisceau pour lequel la paroi est transparente, n'aura à traverser qu'une épaisseur relativement faible de verre (correspondant à quelques millimètres) pour se trouver sur la face intérieure du réceptacle. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de façon automatique pour le traitement de séries importantes. Ainsi, l'invention concerne également une installation caractérisée en ce qu'elle comprend - un laser de longueur d'onde telle que le faisceau traverse le matériau de la paroi des réceptacles à graver, - un poste applicateur de matière opaque au faisceau laser, pour appliquer une couche de matière opaque sur la face intérieure du réceptacle à l'emplacement où doit être réalisée la gravure, - un moyen de transfert recevant les réceptacles à graver pour les faire défiler dans le poste applica teur de la matière opaque et dans le poste de gravure par faisceau laser ainsi qu'un moyen d'évacuation des réceptacles en sortie du moyen de transfert et un moyen de commande permettant de commander, de sélectionner la gravure à réaliser, notamment à coder la gravure. La présente invention sera décrite ciaprès à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 3 est un schéma-bloc d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Selon les figures 1 et 2, l'invention concerne un procédé de gravure au laser à travers une paroi transparente, sur la face arrière de cette paroi. Cette paroi correspond, par exemple, à un réceptacle tel qu'un flacon 1. Pour réaliser la gravure, on utilise un laser 2 dont la longueur d'onde est choisie pour que le faisceau 3 traverse la paroi 1. I1 s'agira, par exemple, d'un laser YAG pour une paroi en verre. Sur la face intérieure 11 de la paroi du flacon 1 dans la zone qui doit recevoir la gravure, on applique une couche 4 d'une matière opaque au rayonnement du laser 3. Dans ces conditions, le faisceau 3 focalisé sur le point 12 de la face interne 11 de la paroi 1, provoque au point 12, un échauffement entraînant l'éclatement microscopique, de la matière. Cela se traduit par un point plus ou moins opaque à cet endroit. Pour réaliser la gravure, on balaie avec le faisceau 3, la trace de l'inscription à réaliser. Cette inscription peut être un dessin, un texte, un graphisme. La couche opaque 4 peut être appliquée par un petit pinceau à manche courbe ou autre moyen analogue. Il est également possible d'introduire du liquide dans le réceptacle 1 pour provoquer un dépôt de manière opaque à l'endroit approprié de la surface intérieure de la paroi. Cela peut se faire par exemple un inclinant le flacon ou réceptacle pour arriver dans la zone 4. Après avoir réalisé la gravure, on enlève la surface opaque, sauf si cette surface participe au décor du flacon. La matière opaque utilisée pour réaliser la surface 4 peut être une matière quelconque, par exemple du nitrure de bore. Le procédé selon l'invention peut se mettre en oeuvre pièce par pièce ou pour des gravures en série. La figure 3 montre, suivant un schéma par bloc, la structure d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Cette installation se compose d'un transporteur 20 recevant les produits 21 à graver pour les conduire à travers un poste 22 applicateur d'une matière opaque au faisceau laser utilisé. En aval du poste 22, les réceptacles 21 passent dans le poste de gravure à laser 23 dont le générateur 24 crée le faisceau de gravure. Ce faisceau est piloté pour balayer la gravure à effectuer comme cela a été décrit ci-dessus. En sortie du poste à laser 23, les réceptacles 21 passent dans un poste de nettoyage 25 dans lequel on enlève la couche opaque appliquée dans le poste 22. Enfin, l'ensemble de l'installation est piloté par un circuit de commande 26 qui gère le fonctionnement des différents postes 22, 23, 24, 25. Le circuit de commande 26 permet de tenir compte des multiples paramètres liés au produit 21 (épaisseur de la paroi à l'endroit de la gravure, variation de l'épaisseur, nature du matériau transparent nécessitant un balayage plus ou moins rapide ou un faisceau plus ou moins puissant, comptage dans le cas d'une gravure codée, variables en fonction de paramètres tels que la date, la nature des produits gravés ou le numéro d'ordre des produits). La présente invention s'applique tout particulièrement à la gravure d'identification de repérage de produits fabriqués en série relativement importantes comme par exemple le flaconnage destiné à l'industrie de la parfumerie. Ce codage, quasiment inviolable, peut difficilement être copié ou modifié ou encore supprimé, car, d'une part, cela laisserait des traces, et d'autre part, le codage est difficilement falsifiable puisqu'il peut être réduit à des dimensions extrêmement petites, rendant le codage difficile à déceler par une personne non avertie de l'emplacement de la gravure de codage. L'extrême précision avec laquelle travaille un laser de type YAG permet d'améliorer le camouflage du codage pour le rendre difficilement décelable. Enfin, l'installation mettant en oeuvre le procédé, présentant un fonctionnement automatique, les flacons étant repérés, il est possible de modifier la position du codage pour l'associer à la position du flacon et créer ainsi un paramètre supplémentaire de codification ou de contrôle. REVENDICATIONS 1") Procédé de gravure au laser sur la face intérieure d'un réceptacle en une matière transparente, procédé caractérisé en ce que - on utilise un laser (2) dont la longueur d'onde est choisie par rapport à la nature du matériau du réceptacle (1) pour que le faisceau (3) traverse la paroi (1) du réceptacle, par transparence, - on applique à l'emplacement de la gravure, sur la face intérieure (11) de la paroi (1) du réceptacle choisie pour la gravure, une couche (4) de matière opaque à la longueur d'onde du faisceau laser (3), - on trace l'inscription à réaliser au faisceau laser (3) focalisé sensiblement sur la face intérieure (11) de la paroi (1) du réceptacle. 2") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la gravure, on enlève la couche (4) opaque appliquée contre la face intérieure (11) de la paroi (1) du réceptacle, au moins au niveau de la zone recevant l'inscription. 3") Installation pour la mise en oeuvre du procédé de gravure au laser selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - un laser (2) de longueur d'onde telle que le faisceau (3) traverse le matériau de la paroi des réceptacles (1) à graver, - un poste applicateur (22) de matière opaque au faisceau laser (3), pour appliquer une couche (4) de matière opaque sur la face intérieure (11) du réceptacle (1) à l'emplacement où doit être réalisée la gravure, - un moyen de transfert (20) recevant les réceptacles (21) à graver pour les faire défiler dans le poste applicateur (22) de la matière opaque et dans le poste de gravure par faisceau laser (23) ainsi qu'un poste de nettoyage (25) des réceptacles en sortie du moyen de transfert (20) et un circuit de commande (26) permettant de commander et de sélectionner la gravure à réaliser, notamment coder la gravure.