(57)【要約】      （修正有）【課題】コード化を破壊も劣化もさせない溶射法によって、耐久性、信頼性、および安定性があるコード化を使って、基板または商品にマーキングをする装置ならびに基板または商品に永続的な印を付ける方法を提供する。【解決手段】プラズマ発生器（５）を用いて基板にマーキングをする装置、方法、および対応する印を開示する。プラズマジェット（１１）は基板（１４）上に向けて当てられており、粉末ジェット（１２）と重なり合う。粉末投与兼分散ユニット（７）内では、粉末（２０）および粉末状のマーキング材料（３０）が混合される。印は、マーキング材料が均一に分布し、かつ永続的に埋め込まれる粉末材料からなる、付着性のある層（１５）を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１４）にマーキングをする装置（１）であって、
前記基板（１４）上に向けて当てるプラズマジェット（１１）を発生するプラズマ発生器（５）と、
粉末（２０）および粉末状のマーキング材料（３０）を含む少なくとも１つの第１の容器（２）、または、粉末（２０）を含む少なくとも１つの第１の容器（２０）および粉末状のマーキング材料（３０）を含む少なくとも１つの第２の容器（３）と、
前記プラズマ発生器（５）に対して、前記プラズマジェット（１１）および粉末ジェット（１２）が重なり合い、前記基板（１４）上に層（１５）が形成可能となるように配置されている、前記粉末ジェット（１２）を発生する粉末噴射器（４）と、を備え、
前記粉末ジェット（１２）は、前記粉末（２０）および粉末状の前記マーキング材料（３０）でできており、
前記プラズマ発生器（５）によってパルスアーク放電を行う
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の容器（２）、または、前記少なくとも１つの第１の容器（２０）および少なくとも１つの第２の容器（３）は、粉末投与兼分散ユニット（７）に接続されており、
前記粉末投与兼分散ユニット（７）内の均一化した粉末混合物は、ライン（６）を介して供給ガス（１６）とともに前記粉末噴射器（４）へ供給可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基板（１４）上での前記プラズマジェット（１１）の空間的拡がり部が前記粉末ジェット（１２）の空間的拡がり部よりも大きくなるように、前記粉末噴射器（４）は、前記プラズマ発生器（５）に対して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
基板（１４）にマーキングをする方法であって、
粉末（２０）および粉末状のマーキング材料（３０）を少なくとも１つの第１の容器（２）から抽出する、または、粉末を少なくとも１つの第１の容器（２）から抽出し、粉末状のマーキング材料（３０）を少なくとも１つの第２の容器（３）から抽出するステップと、
均一に分散した、前記粉末（２０）および粉末状の前記マーキング材料（３０）から、粉末ジェット（１２）を発生するステップと、
プラズマ発生器（５）を用いてプラズマジェット（１１）を発生するステップと、
前記粉末ジェット（１２）を前記プラズマジェット（１１）内に入り込ませるステップと、
前記粉末ジェット（１２）および前記プラズマジェット（１１）を重ね合わせるステップと、を実行する
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記粉末（２０）中の、粉末状の前記マーキング材料（３０）が均一に分布するように、前記粉末（２０）および粉末状の前記マーキング材料（３０）が粉末投与兼分散ユニット（７）内で混合される
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粉末投与兼分散ユニット（７）から出て行く前記粉末に、供給ガス（１６）が供給される
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プラズマ発生器（５）から出て行く前記プラズマジェット（１１）は、アーク放電によって発生し、
前記プラズマジェット（１１）と、前記粉末（２０）および粉末状の前記マーキング材料（３０）を含む粉末ジェット（１２）とを重ね合わせることで、前記基板（１４）に付着する層（１５）が前記基板（１４）上に堆積し、
前記層（１５）の内部では、前記粉末（２０）は、前記マーキング材料（３０）が均一に分布し埋め込まれているマトリックスを形成する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記プラズマジェット（１１）の温度は、付着性のある前記層（１５）内に分布して埋め込まれる前記マーキング材料（３０）の構造特性が変化しないような温度を選択する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
基板（１４）用の印であって、
溶射工程によって形成される基板（１４）に付着する層（１５）を備え、
前記層は、粉末（２０）およびマーキング材料（３０）の粉末混合物であり、
前記粉末（２０）は、前記マーキング材料（３０）が均一に分布し、永続的に埋め込まれているマトリックスを形成する
ことを特徴とする印。
【請求項１０】
前記マトリックス（２５）中に埋め込まれている前記マーキング材料（３０）の構造特性は、前記マーキング材料（３０）が粉末状であったときの構造特性に対して変化していない
ことを特徴とする請求項９に記載の印。
【請求項１１】
前記粉末混合物は、第１の容器（２）からの粉末（２０）と、第２の容器（３）からの粉末状のマーキング材料（３０）とでできている
ことを特徴とする請求項９に記載の印。
【請求項１２】
前記粉末（２０）および粉末状の前記マーキング材料（３０）は、単一の容器内で混合され、前記粉末混合物は、前記単一の容器（２）から抽出可能である
ことを特徴とする請求項９に記載の印。
【請求項１３】
粉末状の前記マーキング材料（３０）は、埋め込み体（３１）に包まれており、
前記埋め込み体（３１）の材料は、前記粉末（２０）の材料に一致する
ことを特徴とする請求項９に記載の印。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にマーキングをする装置に関する。この目的のために、プラズマジェット用のプラズマ発生器が提供されており、前記印が塗布される基板上に向けられている。
【０００２】
本発明はまた、基板にマーキングをする方法に関する。
【０００３】
さらに、本発明は、基板用の印に関する。
【背景技術】
【０００４】
明確に、かつ、偽造が防止できる様式で商品にマーキングをする装置およびシステムがますます重要になっている。海賊版製品の問題は、高い安全基準を有しており、偽造の内部部品による重大な安全リスクを招く製品を扱う、車両、航空、および医療業界などの業界に影響を及ぼす。唯一かつ一義的なマーキングを目的とした、さまざまな材料および手順がすでに利用できる。前記手順は、微小構造化、色によるマーキング、化学的または同位体のマーキング材料の組み入れ、に部分的に基づいている。さらに、商品内に遺伝情報を組み入れることもできる。
【０００５】
国際特許出願公開パンフレットＷＯ２０１０／０６６２３７Ａ１は、対象物を認証および／または識別する方法を開示する。前記対象物の化学的なマーキング剤が、支持体として印を閉じ込め、前記印と本質的に分離できなくなる。前記印は、化学元素および／または化合物のような、選ばれたマーキング要素を備えてもよい。前記マーキング要素がマトリクス内に集まることで暗号化コードが定められる。開示された方法によれば、最初に、化学的なマーキング媒体のマーキング要素の、定性的および／または定量的な決定を実行する。その後、前記決定で得られた値を、前記で定められた暗号化コード内にある選択値と比較する。
【０００６】
米国特許第５，８６７，５８６号公報は、図形の画像、文字、または両方を受信および認識する装置と連結している紫外光源を備える認証システムを開示する。検出画像、文字、画像またはそれらの組み合わせに基づいて、所定の対象物が原本であるか改ざん物であるかを決定できる。
【０００７】
米国特許第３，６６３，８１３号公報は、コード化したインクによって基板に塗布された複数の象徴を開示する。前記象徴は、紫外線で照射されると、さまざまな象徴の発光が、分散素子を介してカメラに伝わる。よって、開示された装置は、前記基板上でコード化した象徴を読み出すことができる。
【０００８】
独国特許出願ＤＥ  １０  ２００４  ０５９  ５４９  Ａ１号公報は、被加工物をコーティングする方法を開示する。コーティング材料および凝集材料は、溶射によって前記被加工物に塗布される。前記コーティング材料に加えて、凝集材料を前記被加工物に塗布する。前記凝集材料の内部では、蛍光マーキング材料が固着している。噴射ジェット内に存在する蛍光マーキング材料の粒子を少なくとも検出および評価することによって、噴射工程をネットワーク上で監視する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術の不都合な点は、特徴付けしようとする商品の表面上に塗布されるマーキング材料が、耐久性が無いことである。しかしながら、マーキング材料および塗布される層は、長寿命化し、また、例えば熱応力などの環境条件に起因して劣化しないことが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、コード化を破壊も劣化もさせない溶射法によって、耐久性、信頼性、および安定性があるコード化を使って、基板または商品にマーキングをする装置を作り出すことである。
【００１１】
上記目的は、請求項１の特徴を備える、基板にマーキングをする装置によって達成される。
【００１２】
本発明の他の目的は、商品に永続的な印を付ける方法を提供することである。さらに、印の識別は、簡易に読み出されるであるべきであり、前記方法は、原本と改ざん物との一義的な区別を可能にすべきである。
【００１３】
上記目的は、請求項４の特徴を備える、基板にマーキングをする方法によって達成される。
【００１４】
さらに、本発明の他の目的は、熱変動、化学物質への曝露などの環境影響に対して耐久性があり回復力に富む、基板用の印を提供することである。
【００１５】
上記目的は、請求項９の特徴を備える、基板用の印によって達成される。
【００１６】
基板にマーキングをする装置は、基板上にプラズマジェットを当てるプラズマ発生器を備える。粉末が入っている少なくとも第１の容器と、粉末状のマーキング材料が入っている少なくとも第２の容器とがある。また、粉末および粉末状のマーキング材料を含んでいる少なくとも１つの第１の容器を提供することも考えられる。
さらに、粉末ジェットを形成する粉末射出器が、プラズマ発生器に対して所定の位置に配置されている。プラズマジェットおよび粉末ジェットは重なり合い、基板の表面上に形成される層が基板用の印を構成する。堆積した層は、少なくとも第１の容器から取り出される粉末と、少なくとも第２の容器または第１の容器から取り出される粉末状のマーキング材料とからなる。
【００１７】
粉末混合物が、粉末ジェットを形成する粉末噴射器に供給される。粉末噴射器は、プラズマ発生器に対して、プラズマジェットおよび粉末ジェットが重なり合うように配置されている。したがって、溶融した粉末および埋め込まれたマーキング材料からできている層が、基板上に形成される。
【００１８】
本発明に係る装置の任意の実施形態において、粉末を含む少なくとも１つの第１の容器および粉末状のマーキング材料を含む少なくとも１つの第２の容器、または、粉末混合物が入っている少なくとも１つの単一の容器は、粉末投与兼分散ユニットに接続することができる。粉末投与兼分散ユニット内で生産された粉末混合物は、ラインを介して供給ガスとともに粉末噴射器に供給される。粉末投与兼分散ユニットはさらに、必要であれば、粉末混合物を均一にする役割を果たす。
【００１９】
基板の部位での、プラズマ発生器からのプラズマジェットの空間的拡がり部が、粉末噴射器からの粉末ジェットの空間的拡がり部よりも大きくなるように、粉末噴射器は、プラズマ発生器に対して配置されている。プラズマジェットおよび粉末ジェットに関するこうした特殊な空間的配置は、粉末混合物中のマーキング材料が完全に粉末材料のマトリックス中に埋め込まれることを確実にする。
マーキング材料は、マーキング材料の構造（例えば、格子構造）が基板上での堆積工程の間は不変のままとなるように設計され、または選択されるべきである。大抵の場合において、基板上に向けて層を堆積させるために熱射出法が用いられる。特に、マーキング材料は、一義的な構造情報を構成する固有の格子定数を有する無機粉末混合物としてもよい。
その後、粉末状のマーキング材料、および最終的には層のマトリックスを形成する粉末は、プラズマ溶射法によって一緒に堆積される。プラズマ溶射工程の間はずっと、マーキング材料の構造情報が完全に保存されるように温度を制御する。なお、プラズマ工程は、基板上の安定性のある層に高付着強度を与える。
マーキング材料の粒子は、ポリマー、金属、またはガラス様のマトリックスをとる粉末の内部に、基本的には均一に分布している。粉末は、プラズマ溶射法の最中に溶融することで、マーキング材料の粒子用のマトリックスを形成する。プラズマ発生器は、パルスアーク放電を生み出す。
【００２０】
本発明の方法によれば、粉末および粉末状のマーキング材料は、少なくとも１つの第１の容器から抽出される。粉末噴射器によって、均一に分布した粉末および粉末状のマーキング材料が、プラズマ発生器が発生するプラズマジェットの中へと入り込む。プラズマジェット、および粉末噴射器からの粉末ジェットは、重なり合う。
【００２１】
本発明の方法の他の実施形態によれば、粉末は、前記少なくとも１つの第１の容器から抽出される。同時に、粉末状のマーキング材料は、少なくとも１つの第２の容器から抽出される。
【００２２】
粉末および粉末状のマーキング材料は、粉末投与兼分散ユニットに供給される。粉末混合物は、単一の容器から、または、粉末が入っている容器および粉末状のマーキング材料が入っている容器から取り出すことができる。粉末投与兼分散ユニット内では、粉末および粉末状のマーキング材料が混合して均一混合物になる。
粉末および粉末状のマーキング材料からなる均一混合物は、粉末噴射器に供給される。粉末噴射器は、プラズマ発生器からのプラズマジェットと重なり合う粉末ジェットを形成する。よって、粉末および粉末状のマーキング材料は、溶射法によって、たった１度の手順で基板上に向けて堆積される。
【００２３】
プラズマ発生器から出て行く、粉末混合物の流動性がアーク放電によって生み出されることを保証するために、粉末投与兼分散ユニットから出て行く粉末混合物に対して供給ガスが供給される。粉末および粉末状のマーキング材料からできている粉末ジェットは、プラズマジェットと重なり合う。したがって、マーキング材料が均一に分布し埋め込まれているマトリックスを粉末材料が形成する基板上では、付着層が堆積する。溶射工程中のプラズマジェットの温度は、マーキング材料の構造特性が変わらないような温度を選択する。したがって、基板上に向かって印を塗布した後では、マトリックス中のマーキング材料の構造特性は、変化しておらず、粉末状のマーキング材料の構造特性に一致する。
【００２４】
基板用の印は、溶射法によって堆積している層を構成しており、基板に貼りついている。本発明の粉末は、マーキング材料が均一に分布し、永続的に埋め込まれるマトリックスを形成する。マトリックス中に埋め込まれていたマーキング材料の構造特性は、変化しておらず、粉末状のマーキング材料の構造特性に一致する。１つの可能な実施形態によれば、粉末状のマーキング材料は、埋め込みによってコーティングすることができる。前記埋め込みの材料は、粉末の材料に一致する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明は、図面によって詳細が後記される。
【図１】印を基板上に塗布する装置の第１の実施形態の概略図を示す。
【図２】印を基板上に塗布する装置の他の実施形態の概略図を示す。
【図３】粉末および粉末状のマーキング材料を構成する粉末混合物の概略説明図を示す。
【図４】粉末および粉末状の埋め込まれたマーキング材料を構成する粉末混合物の概略説明図を示す。
【図５ａ】基板上の、埋め込まれたマーキング材料を有する層の概略説明図を示す。
【図５ｂ】基板の深部内に埋め込まれた、マーキング材料を有する層を示す。
【図６】基板識別用の検出方法を実行するための概略配置図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、基板１４をコーティングする装置１を示す。溶射法またはプラズマコーティング工程を用いることで、層１５の堆積が行われる。レーザー堆積法も同様に実現可能である。いずれの例であっても、堆積は、層１５の内部に埋め込まれたマーキング材料中に格納された情報が失われないように行われる。
【００２７】
図１に記載される実施形態は、層１５の塗布を行うプラズマ堆積法を用いる。プラズマ発生器５によって、プラズマジェット１１が発生し、基板１４に向けて当てられる。プラズマ発生器５は、電源供給部９が設けられており、ガス供給部８に接続されている。ガス供給部８は、プラズマ発生器５の内部でのプラズマ形成に必要となる。
粉末噴射器４は、プラズマ発生器５に対して所定の位置に配置されている。粉末混合物は、粉末噴射器４に供給され、粉末ジェット１２として粉末噴射器４から出て行き、プラズマジェット１１と重なり合う。
【００２８】
粉末混合物は、少なくとも１つの第１の容器２内にある粉末２０および粉末状のマーキング材料３０の混合物としてすでに供給されている。この粉末混合物は、下流側にある粉末投与兼分散ユニット７内でさらに均一化することができ、粉末２０および粉末状のマーキング材料３０の均一混合物が形成される。最後に、供給ガス１６を粉末混合物に供給することで、粉末混合物の流動性を高める。
【００２９】
図２は、印を基板１４に塗布する装置の他の実施形態の概略図を示す。装置１は、図１の装置１と構造上は基本的に同一である。粉末混合物６は、少なくとも１つの第１の容器２からの粉末２０と、少なくとも１つの第２の容器３からの粉末状のマーキング材料３０とでできている。粉末２０および粉末状のマーキング材料３０が粉末投与兼分散ユニット７に供給されて、粉末２０および粉末状のマーキング材料３０の均一混合物が形成される。最後に、供給ガス１６を粉末混合物に供給することで流動性を高める。
【００３０】
図１および図２に示すように、第１の容器２からの粉末２０およびマーキング材料３０からなる層が形成され、マーキング材料３０は、プラズマジェット１１および粉末ジェット１２を重ね合わせることによって達成される粉末２０の溶融によって生じるマトリックス２５内に埋め込まれる。マトリックス２５は、金属、ポリマー、ガラスなどでできていてもよい。よって、プラズマコーティング法によって堆積される層１５は、基板１４上に永続的に接着する。
基板１４上でのプラズマジェット１１の空間的拡がり部１１Ｓが粉末ジェット１２の空間的拡がり部１２Ｓよりも大きくなるように、粉末噴射器４は、プラズマ発生器５に対して配置されている。
【００３１】
図３は、粉末２０内の、マーキング材料３０の粒子の分布の概略図を示しており、粉末２０およびマーキング材料３０は所定の比率で容器２０内にてすでに混合されている。
【００３２】
図４は、マーキング材料３０の粒子および粉末２０の混合物に関する他の実現性を示す。マーキング材料の粒子は、埋め込み体３１でコーティングされている。埋め込み体３１は、マトリックス２５を形成する、溶融した粉末２０の材料と一致する。このように提示した実施形態において、マーキング材料３０によるマトリックス２５への確実な結合は、プラズマコーティング法を行う間に達成される。
埋め込み体３１が付いたマーキング材料３０の粒子、および粉末２０は、所定の比率で容器２０内にて同様にして混合されている。代替的には、埋め込み体３１が付いたマーキング材料３０の粒子、および粉末２０が、別々の容器内に提供されていてもよいことは当然である。
【００３３】
もし、粉末２０と粉末状のマーキング材料３０とを予め混合した粉末混合物を粉末投与兼分散ユニット７に供給すれば、より一層均一化できて有利である。また、粉末混合物を、容器２０から粉末噴射器４へ直接供給してもよいことは当然である。
【００３４】
図５ａは、基板１４の表面上に塗布された層１５の概略図を示す。粉末混合物内の粉末２０は、マーキング材料３０の粒子が埋め込まれているマトリックス２５を提供する。マトリックス２５内のマーキング材料３０の分布は均一である。
【００３５】
図５ｂは、基板１４上に備わる層１５の他の実施形態を表す。基板１４は、プラズマ粉末コーティング工程によって層１５が堆積する深部２２を保有する。前記深部内では、マーキング材料３０の粒子が、粉末２０の材料が形成するマトリックス２５の内部で均一に分布している。
【００３６】
図６は、基板１４上に堆積している層１５が、基板との対応が定義された固有の識別特徴を保有しているか否かを確認するための検出用配置の概略図を示す。マーキング材料３０の固有の格子定数は、例えば散乱および／または回折の機構を用いて、容易に読み出すことができる。Ｘ線源２７は、Ｘ線ビーム１８を層１５に向ける。マーキング材料３０によって回折されたＸ線は、検出器３１に入力される。検出器３１が記録する信号に基づいて、マーキング材料３０がもし存在すれば、マーキング材料３０が層１５のマトリックス２５内に埋め込まれていることは、容易に決定することができる。
【００３７】
プラズマ溶射法によって、粉末混合物は、基板１４の表面２１上に堆積する。前記機構において、プラズマ溶射工程の温度は、粉末混合物のマーキング材料３０成分の固有の、かつ構造上の特徴を保存し、さらに粉末混合物の粉末２０成分が溶融するよう温度が選択される。よって、マーキング材料３０の構造の情報は、まったく変わっておらず、さらに前記粉末混合物からなる層は、極めて安定であり、その基板１４に対する付着力は極めて大きい。層１５が非常に薄くても、前記構造情報は、製品が一義的にマーキングされ、かつ、偽造が防止されるように読み出し可能となる。
【００３８】
前記したような偽造を防止する印の適した例は、マーキング材料３０を、スズなどのはんだ付け手段（粉末２０）と混合することである。マーキング材料３０およびスズの両方が粉末状で供給され、本発明に係る装置１の粉末投与兼分散ユニット７内に混合されている。その後、対応する複数の導電経路を噴射工程によって塗布する。前記導電経路の内部では、マーキング材料３０が埋め込まれている。前記導電経路は、例えば、光電池の導電経路、または他の構成要素と接続する３次元構造体の導電経路とすることができる。
【００３９】
マーキング材料３０の他の適した応用分野が、ポリマー構造体上の金属層によってもたらされる。ここで、粉末混合物は、マーキング材料３０と、最終的にはマトリックス２５を形成する金属の粉末２０とによって、同様にして構成され、特徴付けを行う。ポリマー構造体上の金属層は、例えば、ＥＭＣシールド用に、または、電子装置の筐体内の導電経路として使用される。プラズマ溶射工程の間に、金属の粉末２０の成分は溶融し、マーキング材料３０は、金属の前記成分が形成するマトリックス２５中に埋め込まれる。
【００４０】
すでに上記したように、粉末混合物は、粉末混合物の一義的、かつ、偽造防止用の識別を可能にする成分を含む。特に、固有の格子定数を有する無機成分が適切であり、例えばＸ線回折による明確な分析を可能にする。一般的に公開されているもの（マーキング材料）に対して公知でない、複数の上記したような物質を組み合わせることによって、偽造防止と、迅速かつ明確な判読とを可能にするコードを定めることができる。
読み出し工程は、迅速かつ簡易に実行され、書き込み工程は偽造を防止する。特に、温度に対して安定性があり、化学的に不活性である化合物が選択される場合には、プラズマ堆積法と、その後の、金属、ポリマーまたはガラスのマトリックス中の埋め込みとによって、マーキング材料３０が非常に少量でもマーキングを実行することができる。特に、堆積に関しては、マーキング材料中にコード化した構造情報を保存し、さらに、極めて安定で、基板１４に対する付着力が極めて大きな層１５が基板１４上に堆積されるように、温度を制限することができるプラズマ粉末堆積法が適している。
【符号の説明】
【００４１】
１      装置
２      第１の容器
３      第２の容器
４      粉末噴射器
５      プラズマ発生器
６      粉末混合物
７      粉末投与兼分散ユニット
８      ガス供給部
９      電源供給部
１１    プラズマジェット
１１Ｓ  空間的拡がり部
１２    粉末ジェット
１２Ｓ  空間的拡がり部
１４    基板
１５    層
１６    供給ガス
１８    Ｘ線ビーム
２０    粉末
２１    （基板の）表面
２２    深部
２５    マトリックス
２７    Ｘ線源
３０    （粉末状の）マーキング材料
３１    埋め込み体
【図１】
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【図２】
2013237927.tif 000004
【図３】
2013237927.tif 000005
【図４】
2013237927.tif 000006
【図５ａ】
2013237927.tif 000007
【図５ｂ】
2013237927.tif 000008
【図６】
2013237927.tif 000009
【外国語明細書】
2013237927000001.pdf