用于裝飾時鐘構件的工藝以及通過該工藝獲得的時鐘構件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于裝飾時鐘構件的工藝，其中該工藝包括下列步驟：通過飛秒激光器深雕刻時鐘構件的要被裝飾的表面；以及時鐘構件的要被裝飾的所述表面的表面構成，這兩種裝飾至少部分地互相重疊。
【專利說明】
用于裝飾時鐘構件的工藝以及通過該工藝獲得的時鐘構件
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于裝飾時鐘構件的工藝，該時鐘構件特別是手表構件。本發(fā)明 還涉及一種通過實施該工藝獲得的這種時鐘構件。最后，本發(fā)明還涉及一種時鐘，特別是手 表，例如，腕表，其包括該時鐘構件。
【背景技術】
[0002] 當需要在時鐘構件上生產(chǎn)裝飾(諸如表盤)時，已知的是，例如，傳統(tǒng)地通過諸如研 磨、刷光或金剛石打磨的工藝來加工表面，從而給予表面一種結構。這種現(xiàn)有技術手段包括 加工要裝飾的表面的單一步驟，從而產(chǎn)生選定的表面光潔度。該步驟可與允許添加顏色的 其他步驟結合，諸如噴漆、電鍍或PVD沉積的步驟。
[0003] 現(xiàn)有的裝飾解決方案是不滿意的。具體地，應注意的是，鐘表應用對這樣的裝飾工 藝要求很高:所獲得的外觀效果非常重要，并且打磨和著色必須避免瑕疵或毛刺。對堅固性 方面的要求也很高，因為以這種方式裝飾的構件容易作為經(jīng)受沖擊并且有時經(jīng)受惡劣環(huán)境 (海水、汗水等）的外部元件。最后，對于可使用這些現(xiàn)有的解決方案生產(chǎn)的裝飾的選擇被限 制于一些眾所周知的存在已久的解決方案，因此，不能夠提供原創(chuàng)的裝飾解決方案。
[0004] 同時，存在與這些裝飾工藝互補的現(xiàn)有解決方案，其目的并不是裝飾。例如，文件 W02013/135703描述了使用飛秒激光器給金屬基板上色，從而標記該基板。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種用于裝飾時鐘構件、特別是表盤的工藝，其允許簡單地 且具有高度的變化性地獲得有吸引力的且精細的且經(jīng)久耐用的新穎的外觀。
[0006] 出于該目的，裝飾工藝包括下列步驟：
[0007] -通過飛秒激光器深雕刻時鐘構件的要被裝飾的表面；以及
[0008] -時鐘構件的要被裝飾的表面的表面構成，
[0009] 這兩種裝飾至少部分地彼此重疊。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一種裝飾工藝、時鐘構件和時鐘由權利要求限定。
【附圖說明】
[0011]將在參考附圖給出的一個特定的實施方式的以下非限制性描述中詳細地描述本 發(fā)明的主題、特征和優(yōu)勢，在附圖中：
[0012] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝飾工藝的步驟。
[0013] 圖2示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻第一步驟之后獲得的時鐘 構件的頂視圖。
[0014] 圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻第一步驟之后獲得的、在與時鐘構 件的表面橫切的平面中的時鐘構件的橫截面輪廓。
[0015] 圖4示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻步驟的變型之后獲得的時 鐘構件的頂視圖。
[0016] 圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻步驟的變型之后獲得的、在與時鐘 構件的表面橫切的平面中的時鐘構件的橫截面輪廓。
[0017] 圖6示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻第一步驟之后獲得的時鐘 構件的部分的頂視圖。
[0018] 圖7示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的深雕刻第一步驟、隨后表面構成 第二步驟之后獲得的時鐘構件的相同部分的頂視圖。
[0019] 圖8示意性地示出了僅在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的表面構成第二步驟之后獲得的 時鐘構件的相同部分的頂視圖。
【具體實施方式】
[0020] 根據(jù)實施本發(fā)明的裝飾工藝的方法，使用了飛秒激光器加工所產(chǎn)生的可能性，其 結合第二裝飾技術，以裝飾由大量的金屬或非金屬制成的時鐘構件。更具體地，裝飾工藝包 括使用飛秒激光器進行的深雕刻，其與被簡單地稱作"表面構成"的、更淺的打磨或加工相 結合。這些操作的需求和復雜性是，結合不同類型的兩種加工操作從而在時鐘構件上形成 給定的裝飾被認為是不現(xiàn)實的。具體地，傳統(tǒng)的雕刻產(chǎn)生了必須通過返工或拋光移除的毛 刺，這會隨后在刻痕的規(guī)律性方面產(chǎn)生外觀缺陷。在這里克服了這個缺點。據(jù)證實，這些結 合的步驟允許實現(xiàn)意想不到的裝飾效果。該方法額外地具有極大地增加了可以裝飾時鐘構 件的方式的數(shù)量的益處。
[0021] 因此，本發(fā)明的實施方式基于通過浮雕的方式生產(chǎn)裝飾，通過在時鐘構件的表面 中產(chǎn)生凹槽來獲得浮雕，這些浮雕具有兩種不同的類型，并且分別通過應用裝飾工藝的兩 個分開且互補的步驟來獲得。
[0022] 現(xiàn)在將在手表表盤的裝飾方面非限制性地說明本發(fā)明。本發(fā)明當然可用于裝飾腕 表或時鐘機芯的其他時鐘構件，例如非限制性地，諸如表圈、半成品機芯和機芯部件，特別 是發(fā)條鼓或發(fā)條鼓蓋或棘輪。
[0023]在準備表面的步驟E1、擦亮、黑色拋光或軟噴砂的步驟E2以及沉積保護層的步驟 E3(該步驟被傳統(tǒng)地應用于表盤領域中，并且在下面描述)之后，根據(jù)實施方式的裝飾工藝 尤其包括使用飛秒激光器進行的深雕刻第一步驟E10。使用激光器，使得激光器允許在表盤 的要裝飾的表面中產(chǎn)生深刻痕，如何設置激光器取決于所追求的最終外觀。
[0024] 飛秒激光器是一種特殊類型的激光器，其產(chǎn)生超短脈沖，超短脈沖的持續(xù)時間大 約是幾飛秒到幾百飛秒（lfs = l飛秒=10-15秒）。因此，為了裝飾由黃銅制成的表盤，例如， 飛秒激光器可產(chǎn)生1030nm波長和20yJ的能量的脈沖，其具有500kHz的脈沖頻率和270fs的 脈沖持續(xù)時間。當然，這些數(shù)值是通過示例的方式給出的，并且可使用被包含在特定范圍中 的其他數(shù)值。例如，激光器的波長可被包含在300nm和1100nm之間，例如，通常地，343nm用于 藍寶石并且515nm用于娃。脈沖的持續(xù)時間可在200fs和500fs之間變化。
[0025] 使用光學系統(tǒng)形成光束，所述系統(tǒng)由不同的構件組成，從而調節(jié)傳遞的能量、光束 的偏振和光束的大小。通過用于偏離光束的電子控制光學裝置在目標(時鐘構件的表面)上 掃描光束。允許通過控制軟件產(chǎn)生所需的圖案。例如，在實施方式中使用焦距為100mm和 160mm的場鏡(F-theta鏡頭），以允許分別加工直徑為72mm和121mm的區(qū)域(場）。通過焦距為 60mm的場鏡，區(qū)域(場)減小到直徑為45mm。掃描頭由與數(shù)字控制板相關聯(lián)的軟件包控制，以 允許光束的運動與激光器的發(fā)射同步。尤其是，這種組件能夠修改在要雕刻的表面上的激 光器光束的運動速度、修改激光器掃描策略以及最后地修改在給定區(qū)域中的通道數(shù)量。沿 著/圍繞五條軸線來控制微定位系統(tǒng)，即，三條平移軸線和兩條旋轉軸線。
[0026]應注意的是，與文件W02013/135703描述的解決方案相反，飛秒激光器在這里用于 形成裝飾刻痕，而不是給刻痕的底部著色?？毯劭蔀槿魏涡螤?，以形成任何設計或確實的字 母或數(shù)字。
[0027] 可通過沖擊的數(shù)量、因此通過掃描圖案的重復次數(shù)來調節(jié)所獲得的刻痕的深度： 沖擊的數(shù)量越大，凹槽越深。在任何情況下，這種深雕刻步驟E10產(chǎn)生的材料移除導致凹槽 形成大于或等于4μηι、并且優(yōu)選地包含于4μηι和25μηι之間（包括4μηι和25μπι)的平均深度，或者 形成大于或等于8μπι的平均深度。因此，"深刻痕"的表達被理解為意味著平均深度大于或等 于4μηι的刻痕。
[0028] 本發(fā)明并不涉及通過這種雕刻步驟產(chǎn)生的設計，該雕刻步驟使得本發(fā)明能夠通過 沿著選定的路徑、特別是沿著平行或大致平行的刻線移動光束來產(chǎn)生任何曲線。通過示例 的方式，要裝飾的表面被分成不同的區(qū)域，每個區(qū)域都包括互相平行的深刻痕，兩個不同區(qū) 域的刻痕不一定平行，例如，兩個相鄰區(qū)域的刻痕可能互相垂直。
[0029] 例如，圖2至5示出了通過使用下列參數(shù)的深雕刻第一步驟獲得的刻痕：
[0030] -飛秒激光器光束在焦點處的直徑:20μπι至40μπι;
[0031 ]-兩個刻痕之間的橫向間距：140μηι至280μηι;以及 [0032]-刻痕深度：5μπι、10μπι 或者 20μηι。
[0033] 橫向和縱向重疊度被包含在50 %和99%之間，并且對于這些示例刻痕分別為68% 和84%。功率密度必須高于材料的燒蝕閾值，并且通常約為12.7X 106Mff/cm2。
[0034] 圖2、3、4和5分別示出了通過兩種不同類型的掃描獲得的兩種示例輪廓。具體地， 圖2和3示出了被稱為"線"輪廓的規(guī)則的輪廓，其中所獲得的刻痕10較窄并且規(guī)則(特別是 刻痕的底部11的形狀），并且其深度大致等于1〇μπι。
[0035] 圖4和5示出了通過形成具有多個激光器光束通道的給定的刻痕而獲得的、被稱為 "填充"輪廓的較為不規(guī)則的輪廓，所述通道被橫向地位移，以允許形成更寬的溝槽形式的 刻痕10'，其可能具有較不規(guī)則的輪廓的刻痕底部11'。
[0036] 裝飾工藝可包括沉積可鍛金屬層的步驟Ε4(下面描述）。其隨后包括被稱為表面構 成步驟Ε20的另一表面處理步驟，通過所述構成產(chǎn)生的結構至少部分地重疊在雕刻步驟中 形成的刻痕上。
[0037] 該表面構成步驟包括第二加工操作，例如，第二加工操作可為太陽紋刷光，其包括 通過刷子和/或研磨膏在表盤的表面中產(chǎn)生淺劃痕。作為變型，該步驟可包括軟噴砂和/或 噴砂和/或精沖。如下面將提到的，在太陽紋刷光的例子中，例如，在銀制層中，將產(chǎn)生隨機 設置的條紋的精細的網(wǎng)絡。產(chǎn)生的條紋非常地精細，并且具有明顯地比通過激光器產(chǎn)生的 溝槽的深度更小的深度。在第一步驟中通過飛秒激光器產(chǎn)生的高質量的刻痕允許進行第二 加工操作，并且獲得了所需的高外觀質量(沒有瑕疵且沒有毛刺）。
[0038] 根據(jù)表盤所期望具有的最終外觀，當然也可以設想在該表面構成步驟中使用除了 上述的太陽紋刷光、軟噴砂、噴砂和精沖技術之外的技術。通過示例的方式，這里是可在該 表面處理中實施的其他可行的技術：
[0039] -擦亮和刷光，其類似于軟噴砂，且給出了非常精細且淺的紋理；
[0040] -圓形壓紋，其包括產(chǎn)生使得表面耐用的精細的同心圓；以及
[0041] -金剛石打磨，其產(chǎn)生非常平滑的拋光。
[0042] 最終，表面構成通過可控地但可能隨機地刮擦部件的表面來產(chǎn)生較淺的裝飾。
[0043] 例如，使用的工具可為磨料覆蓋的磨光器或刷子。該表面構成步驟產(chǎn)生了優(yōu)選地 包括在0.05和0. Ιμπι之間的表面粗糙度，并因此具有深度小于或等于Ο.?μπι、或者作為變型 小于或等于〇.3μπι或者小于或等于Ιμπι的擦痕。這種構成因此形成了上述厚度的條紋（擦 痕），其優(yōu)選地足夠密集從而變得可見，且是規(guī)則并有組織的，其形成了將規(guī)則的定向與從 一個構件到另一個構件變化的細節(jié)相結合的特別的煒向紋理，產(chǎn)生了迷人的視覺效果。 [0044]例如，表面構成允許形成已知的設計，其包括：
[0045] -日內瓦波紋（C0tesde Gengve)，其形成刷光區(qū)域的帶狀圖案?？梢愿淖儾y (cdtes)條帶之間的寬度、精細度、角度以及相對間距。通過往復運動，磨料或刷子給表面 留下了形成波紋的直的或圓形的平行擦痕；
[0046] -斑點，其是由距離非常近或者互相重疊的同心圓組成的裝飾。斑點通常用于磨光 橋板、底板、主板凹槽的底部和表盤；
[0047] -如上所述的太陽紋，其是具有相同的交點的刻線形成的裝飾，其向部件提供了太 陽狀外觀。例如，借助銑刀來產(chǎn)生這種磨光的放射狀刻線，銑刀在與部件相反的方向上旋轉 并且定向，從而獲得經(jīng)過給定的中心點的直刻線；以及
[0048] -蝸形紋，其是螺旋形裝飾，通常被應用于發(fā)條盒棘輪、轉子、發(fā)條盒或者發(fā)條鼓 蓋。借助銑刀獲得這種裝飾，銑刀在部件的表面上旋轉同時定向，從而獲得螺旋形印痕。
[0049] 如上述所見，所述工藝的優(yōu)勢是允許兩種類型的裝飾、尤其是深刻痕和太陽紋被 簡單地結合，同時實現(xiàn)高外觀質量。這種結合對于表盤并不明顯:該工藝步驟很大程度上且 通常影響所獲得的最終表現(xiàn)。因此，例如，通常用于且需要移除雕刻毛刺的返工或拋光在這 里不可行，因為它們會降低刻痕之間的表面光潔度，并且改變隨后獲得的太陽紋的外觀。使 用飛秒激光器來雕刻表盤板，從而極大地簡化了制造步驟，并且保證了非常好的外觀質量。 為了獲得所追求的外觀效果，激光器還能夠精細地調節(jié)刻痕的參數(shù)(刻線厚度、刻線深度、 刻線之間的距離）。所述工藝特別地允許生產(chǎn)具有由在不同的表盤區(qū)域中被不同地定向的 刻線組成的裝飾的表盤，其比以前的表盤具有盡可能更多程度上的變化性。
[0050] 兩種結合的類型的裝飾至少部分重疊。根據(jù)一個實施方式，在表面構成步驟中獲 得的擦痕與在雕刻步驟中獲得的刻痕交叉。通過這種重疊獲得的視覺效果特別是通過分別 的效果的結合最終產(chǎn)生第三效果，第三效果是單獨產(chǎn)生的兩種裝飾的組合，因為通過表面 構成獲得的擦痕僅視覺上地改變了部件的初始表面，并且不影響雕刻劃痕的底部，部件的 初始表面在產(chǎn)生擦痕之后保持原樣。
[0051] 本發(fā)明還涉及一種通過這種裝飾工藝獲得的時鐘構件。該構件因此包括至少兩種 類型的浮雕裝飾，其一方面包括深刻痕，并且另一方面包括產(chǎn)生粗糙度的表面結構和/或包 括淺擦痕。
[0052]圖6和7示出了一種特定的實施方式，其包括:首先產(chǎn)生規(guī)則的刻線，該刻線通過飛 秒激光器雕刻且被分布在構件的每個象限中，該刻線具有垂直于兩個相鄰的象限的刻線的 定向（圖6);太陽紋刷光，其被重疊在初始刻痕上(圖7)。
[0053]圖8示意性地示出了在僅執(zhí)行表面構成第二步驟之后(沒有深雕刻第一步驟)獲得 的時鐘構件的頂視圖。因此，圖7示出了在執(zhí)行根據(jù)實施方式的裝飾工藝之后獲得的時鐘構 件，并且圖6和8分別示出了在僅執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于裝飾時鐘構件的工藝的 第一和第二步驟之后所獲得的相同時鐘構件。圖7示出了本發(fā)明的實施方式所產(chǎn)生的新穎 的裝飾，其視覺上不止是圖6和8中的裝飾的簡單疊加。這種出人意料的效果在實際的時鐘 構件上更顯著。
[0054]裝飾工藝可包括可選的互補步驟。在圖1中示出包括可選步驟的完整的方工藝。 [0055]根據(jù)實施方式，裝飾工藝包括準備要處理的表盤表面的初始步驟E1。為此，形成表 盤的板(例如由金屬制成，諸如黃銅)被拋光、清洗以及去脂。作為變型，表盤或要被裝飾的 任何其他時鐘構件可由其他金屬制成，術語"金屬"包括純金屬或任何金屬合金，諸如鋼、 鈦、金或鉑金。可替代地，還能夠設想一種由陶瓷（例如，氧化鋯或氧化鋁）、硅、玻璃、藍寶 石、珍珠母或礦物材料制成的初始板，其表面顯現(xiàn)出材料的自然色彩，或者被給定的顏色著 色，例如，白色。
[0056]可選地，裝飾工藝包括擦亮、刷光或軟噴砂的互補處理步驟E2?？稍诒砻鏄嫵刹襟E E20之前、裝飾工藝的任何時刻進行該步驟E2。
[0057]同樣，可選地，裝飾工藝包括沉積可選層的步驟E3,可選層的厚度優(yōu)選地包含在 0.2μηι和Ιμπι之間（包含0.2μηι和Ιμπι)，從而防止表盤氧化和/或從而給表盤上色。
[0058]在深雕刻步驟Ε10之后進行清洗操作，并且根據(jù)實施方式，裝飾工藝可包括沉積金 屬層的步驟Ε4。優(yōu)選地，該沉積的金屬包括銀，其是充分可鍛的，以在隨后的操作期間、特別 是在表面構成步驟Ε20期間被構成。當然，可沉積除了銀之外的可鍛金屬層，以促進第二加 工操作。
[0059] 在裝飾工藝的最后階段，例如，通過由PVD(物理氣相沉積)形成的一個或多個電鍍 層和/或一個或多個層、和/或由ALD(原子層沉積)或允許涂層容易地修改要形成的表盤的 感知顏色的任何其他沉積技術形成的一個或多個層，可隨后可選地在最終步驟Ε5中沉積添 色層或一系列層。可想到的是通過掩膜技術將著色層僅沉積到表盤的一部分上，或者將不 同顏色的多個層沉積到表盤的表面上的不同位置。
[0060] 將根據(jù)期望的外觀標準(例如:光學效果、沉積或者不沉積轉印等)來選擇刻痕深 度以及兩個刻痕之間的橫向距離。還有必要的是能夠允許在激光器雕刻之后沉積層，特別 是裝飾層(太陽紋)和可選的添色層。關于添色層，電鍍層在激光器裝飾的外觀上的影響比 PVD層更大。具體地，層的厚度以及工藝本身使得裝飾的平滑程度約為Ιμπι。
[0061] 通過示例的方式在上文中說明了裝飾工藝，并且可想到的是顛倒特定步驟的順 序，例如，在沉積著色層的步驟之后或者在激光器雕刻之前進行表面構成、特別是太陽紋刷 光。
[0062] 通常，隨后沉積漆，隨后將帶有印記(字母、數(shù)字、標記、鐵路標記、其他符號）的轉 印施加于表盤?？蛇x地，完成的表盤還可包括施加的標度，諸如發(fā)光標記或用于寶石的壓接 座。
【主權項】
1. 一種用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，該工藝包括下列步驟： -通過飛秒激光器深雕刻(E10)時鐘構件的要被裝飾的表面；以及 -時鐘構件的要被裝飾的表面的表面構成(E20)， 這兩種裝飾至少部分地互相重疊。2. 根據(jù)權利要求1所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，深雕刻步驟(E10)產(chǎn)生刻痕， 刻痕的深度大于或等于4WI1、或者大于或等于8μπι、或者包含在4μπι和25μπι之間。3. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，表面構成步 驟(Ε20)包括太陽紋刷光、或者擦亮、或者軟噴砂、或者噴砂、或者精沖、或者圓形壓紋、或者 打點、或者蝸形拋光、或者產(chǎn)生日內瓦波紋。4. 根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，表面構成 步驟(Ε20)產(chǎn)生浮雕，浮雕的平均深度小于或等于Ο.?μπι、或者0.3μπι、或者Ιμπι。5. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，該工藝包括 沉積金屬層的中間步驟(E4)，特別是可鍛造金屬層，諸如銀。6. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，該工藝包括 步驟、特別是最終步驟(E5)，其是通過沉積一個或多個電鍍層、和/或一個或多個PVD層、和/ 或一個或多個ALD層、和/或通過允許易于改變要被形成的時鐘構件的感知顏色的涂層的任 何其他技術沉積的著色的步驟。7. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，深雕刻步驟 (E10)產(chǎn)生了 ： -平行或者實質上平行的刻線;和/或 -在要被裝飾的表面的不同區(qū)域中的、平行或實質上平行的刻線，這些刻線在兩個不同 的區(qū)域之間并不平行，特別地，兩個相鄰區(qū)域的刻線相互垂直。8. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的用于裝飾時鐘構件的工藝，其中，表面構成步 驟(E20)形成擦痕，其與深雕刻步驟(E10)形成的刻痕交叉。9. 一種通過根據(jù)前述權利要求中的任意一項所述的裝飾工藝獲得的時鐘構件，其中， 該時鐘構件包括通過飛秒激光器獲得的至少一個深刻痕以及至少部分重疊的表面結構。10. 根據(jù)權利要求9所述的時鐘構件，其中，深刻痕具有平均深度，該平均深度大于或等 于4μπι、或者大于或等于8μπι、或者包含在4μπι和25μπι之間，并且其中，表面結構包括凹槽，凹 槽的深度小于或等于o.lwn、或者0·3μηι、或者Ιμπι。11. 根據(jù)權利要求9和10中的任一項所述的時鐘構件，其中，該時鐘構件為表盤或者表 圈或者半成品機芯、或者機芯部件，特別地為發(fā)條鼓或發(fā)條鼓蓋、或棘輪。12. 根據(jù)權利要求9至11中的任一項所述的時鐘構件，其中，該時鐘構件由金屬制成、或 者由陶瓷制成，諸如氧化鋯或氧化鋁、或者由硅制成、或者由玻璃制成、或者由藍寶石制成、 或者由珍珠母制成、或者由礦物材料制成。13. -種時鐘，諸如手表，特別是腕表，其中，其包括權利要求9至12中的任一項所述的 時鐘構件。
【文檔編號】G04B19/10GK105974767SQ201610144161
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】安東尼·努瓦羅, 亞歷山大·奧利韋拉
【申請人】勞力士有限公司