JP7639313B2 - Pattern forming device - Google Patents
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Description
本発明は、パターン形成装置に関する。 The present invention relates to a pattern forming device .
従来、レーザビームを照射して樹脂材料等の基材にパターンを形成するパターン形成装置が知られている。またパルスレーザビームを1次元走査して基材にパターンを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a pattern forming device that irradiates a laser beam to form a pattern on a substrate such as a resin material. Also disclosed is a method of forming a pattern on a substrate by one-dimensionally scanning a pulsed laser beam (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の方法では、基材の搬送速度が速いと、パターン形成のための時間が短くなって、搬送される基材にパターンを形成できず、パターン形成可能な程度に基材の搬送速度を遅くすると、パターン形成の生産性が低下する場合がある。
However, in the method of
本発明は、搬送される基材に対するパターン形成の生産性を確保することを課題とする。 The objective of the present invention is to ensure the productivity of pattern formation on the transported substrate.
本発明の一態様に係るパターン形成装置は、所定の搬送方向に搬送される複数の基材に走査光を照射し、パターンを形成するパターン形成装置であって、第1照射ユニットと、第2照射ユニットと、を含む複数の照射ユニットを有し、前記第1照射ユニットは、第1レーザ光を射出する第1光源部と、前記第1レーザ光を前記搬送方向に走査する第1搬送方向光走査部と、前記第1搬送方向光走査部による走査光を前記搬送方向の交差方向に走査する第1交差方向光走査部と、前記第1交差方向光走査部による第1走査光を前記基材に照射する第1光照射部と、を有し、前記第2照射ユニットは、第2レーザ光を射出する第2光源部と、前記第2レーザ光を前記搬送方向に走査する第2搬送方向光走査部と、第2搬送方向光走査部による走査光を前記交差方向に走査する第2交差方向光走査部と、前記第2交差方向光走査部による第2走査光を前記基材に照射する第2光照射部と、を有し、前記第1光照射部は、前記搬送方向における前記第2光照射部とは異なる位置で、前記複数の基材のうち、前記第2光照射部が前記第2走査光を照射する前記基材とは異なる前記基材に、前記第1走査光を照射し、以下の式を満足する。
d=(L+2・T・tanθ+b')/N
(dは、前記第1光照射部の中心軸と前記第2光照射部の中心軸との間の前記搬送方向における距離を表し、Lは前記基材の被パターン形成領域の前記搬送方向における長さを表し、Tは前記照射ユニットと前記基材との間の距離を表し、θは前記第1搬送方向光走査部及び前記第2搬送方向光走査部のそれぞれの最大光走査角の半角を表し、b'は前記第1交差方向光走査部及び前記第2交差方向光走査部のそれぞれが走査を待機する所定の待機区間を表し、Nは前記複数の照射ユニットの個数を表す。)
A pattern forming device according to one aspect of the present invention is a pattern forming device that irradiates scanning light onto multiple substrates transported in a predetermined transport direction to form a pattern, and has multiple irradiation units including a first irradiation unit and a second irradiation unit, and the first irradiation unit includes a first light source unit that emits a first laser light, a first transport direction light scanning unit that scans the first laser light in the transport direction, a first intersecting direction light scanning unit that scans the scanned light by the first transport direction light scanning unit in a direction intersecting the transport direction, and a first light irradiation unit that irradiates the substrate with the first scanned light by the first intersecting direction light scanning unit. the second irradiation unit has a second light source unit that emits a second laser light, a second transport direction light scanning unit that scans the second laser light in the transport direction, a second intersecting direction light scanning unit that scans the scanned light by the second transport direction light scanning unit in the intersecting direction, and a second light irradiating unit that irradiates the base material with the second scanned light by the second intersecting direction light scanning unit, and the first light irradiating unit irradiates the first scanned light to a base material among the plurality of base materials, which is different from the base material to which the second light irradiating unit irradiates the second scanned light, at a position different from that of the second light irradiating unit in the transport direction , and satisfies the following formula:
d=(L+2・T・tanθ+b')/N
(d represents the distance in the transport direction between the central axis of the first light irradiation unit and the central axis of the second light irradiation unit, L represents the length in the transport direction of the pattern formation region of the substrate, T represents the distance between the irradiation unit and the substrate, θ represents a half angle of the maximum optical scanning angle of each of the first transport direction optical scanning unit and the second transport direction optical scanning unit, b′ represents a predetermined waiting section in which each of the first intersecting direction optical scanning unit and the second intersecting direction optical scanning unit waits for scanning, and N represents the number of the plurality of irradiation units.)
本発明によれば、搬送される基材に対するパターン形成の生産性を確保できる。 The present invention ensures productivity in forming patterns on transported substrates.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Below, a description will be given of a mode for carrying out the invention with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted.
また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのパターン形成装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。 The embodiments shown below are illustrative of a pattern forming apparatus for embodying the technical ideas of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments shown below. Unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described below are intended as examples, and are not intended to limit the scope of the present invention thereto. Furthermore, the sizes and positional relationships of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.
なお、実施形態の図では、基材の搬送方向をX軸方向とし、X軸方向と交差する交差方向をY軸方向とし、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに交差する重力方向をZ軸方向とする。 In the figures of the embodiment, the transport direction of the substrate is the X-axis direction, the intersecting direction with the X-axis direction is the Y-axis direction, and the direction of gravity that intersects with both the X-axis direction and the Y-axis direction is the Z-axis direction.
実施形態に係るパターン形成装置は、所定の搬送方向に搬送される複数の基材に走査光を照射し、パターンを形成するパターン形成装置である。また実施形態に係るパターン形成装置は、第1照射ユニットと、第2照射ユニットと、を含む複数の照射ユニットを有する。 The pattern forming device according to the embodiment is a pattern forming device that irradiates scanning light onto multiple substrates transported in a predetermined transport direction to form a pattern. The pattern forming device according to the embodiment also has multiple irradiation units including a first irradiation unit and a second irradiation unit.
第1照射ユニットは、第1光源部が射出する第1レーザ光を搬送方向に走査する第1搬送方向光走査部と、第1搬送方向光走査部による走査光を搬送方向の交差方向に走査する第1交差方向光走査部と、第1交差方向光走査部による第1走査光を基材に照射する第1光照射部とを有する。 The first irradiation unit has a first transport direction light scanning unit that scans the first laser light emitted by the first light source unit in the transport direction, a first intersecting direction light scanning unit that scans the scanning light from the first transport direction light scanning unit in a direction intersecting the transport direction, and a first light irradiation unit that irradiates the base material with the first scanning light from the first intersecting direction light scanning unit.
また第2照射ユニットは、第2光源部が射出する第2レーザ光を搬送方向に走査する第2搬送方向光走査部と、第2搬送方向光走査部による走査光を交差方向に走査する第2交差方向光走査部と、第2交差方向光走査部による第2走査光を基材に照射する第2光照射部とを有する。 The second irradiation unit also has a second transport direction light scanning unit that scans the second laser light emitted by the second light source unit in the transport direction, a second cross direction light scanning unit that scans the scanning light from the second transport direction light scanning unit in the cross direction, and a second light irradiation unit that irradiates the second scanning light from the second cross direction light scanning unit onto the substrate.
そして、第1光照射部は、搬送方向における第2光照射部とは異なる位置で、複数の基材のうち、第2光照射部が第2走査光を照射する基材とは異なる基材に、第1走査光を照射する。 Then, the first light irradiation unit irradiates the first scanning light to a substrate among the multiple substrates that is different from the substrate to which the second light irradiation unit irradiates the second scanning light, at a position different from that of the second light irradiation unit in the transport direction.
第1走査光を搬送方向に走査することで、搬送方向における1つの位置で第1走査光を走査する場合と比較して、基材に第1走査光を照射可能な時間を長くし、パターン形成時間を長くする。これにより基材の搬送速度を所望の速度に維持してパターン形成の生産性を確保可能にする。 By scanning the first scanning light in the transport direction, the time during which the first scanning light can be irradiated onto the substrate is increased, and the pattern formation time is increased, compared to when the first scanning light is scanned at one position in the transport direction. This makes it possible to maintain the substrate transport speed at a desired speed and ensure productivity in pattern formation.
また、搬送方向における第2走査光とは異なる位置で、第2走査光を照射する基材とは異なる基材に第1走査光を照射することで、異なる基材に対して並行にパターンを形成可能にする。これにより複数の基材に対するパターン形成の生産性をさらに向上させる。 In addition, by irradiating the first scanning light to a substrate different from the substrate irradiated with the second scanning light at a position different from that of the second scanning light in the transport direction, it becomes possible to form patterns in parallel on the different substrates. This further improves the productivity of pattern formation on multiple substrates.
ここで、基材とは物体の素材部分をいう。物体には、例えば飲料等を収容する収容器が挙げられる。また収容器には、PET等の樹脂を含んで構成され、飲料を収容するPETボトル等が挙げられる。但し、物体に特段の制限はなく、如何なる物であってもよい。収容器も、形状及び材質に制限はなく、如何なる形状の如何なる材質の収容器であってもよい。 Here, the substrate refers to the material part of the object. An example of the object is a container for holding a beverage. Another example of the container is a PET bottle that contains a resin such as PET and holds a beverage. However, there is no particular limit to the object, and it can be anything. There is also no limit to the shape and material of the container, and it can be a container of any shape and made of any material.
基材の表面は、素材における外部の空気等に触れる面を意味する。実施形態では、基材の内部と対称になる用語として基材の表面という用語を用いるため、例えば板状の基材の場合には、基材の表側の面と裏側の面は何れも基材の表面に該当する。また筒状の基材の場合には、基材の外側の面と内側の面は何れも基材の表面に該当する。 The surface of the substrate means the surface of the material that is in contact with the outside air, etc. In the embodiment, the term "substrate surface" is used as a term that is symmetrical to the interior of the substrate, so that, for example, in the case of a plate-shaped substrate, both the front and back surfaces of the substrate correspond to the substrate surface. In addition, in the case of a cylindrical substrate, both the outer and inner surfaces of the substrate correspond to the substrate surface.
パターンは、文字や、バーコード等のコード、図形、画像等を含み、例えば、収容器、又は収容器に収容される飲料等の被収容物の、名称や識別番号、製造業者、製造日時等の被収容物に関する情報を表示するものである。 The pattern may include characters, codes such as barcodes, figures, images, etc., and may display information about the container or the contents contained therein, such as the name, identification number, manufacturer, and manufacturing date and time of the container or the contents contained therein, such as a beverage.
PETボトル等の収容器では、これらの情報が記録された記録媒体(ラベル)を収容器の表面に貼り付けることで、これらの情報を表示する場合がある。実施形態では、収容器を構成する基材の表面に、これらの情報を示すパターンを形成することで、記録媒体を用いずに、いわゆるラベルレスで基材に上記の情報を表示可能にする。 In containers such as PET bottles, this information may be displayed by attaching a recording medium (label) on which this information is recorded to the surface of the container. In an embodiment, a pattern indicating this information is formed on the surface of the substrate that constitutes the container, making it possible to display the above information on the substrate in a so-called label-less manner, without using a recording medium.
[実施形態]
<パターン形成装置200の構成例>
まず、図1乃至図3を参照して、実施形態に係るパターン形成装置200について説明する。図1は、パターン形成装置200の構成の一例を説明する上面図、図2は側面図、図3は図2の矢印D方向から収容器を視た図である。
[Embodiment]
<Configuration example of
First, a
パターン形成装置200は、矢印A方向に搬送されるPETボトル等の収容器1にパルスレーザ光の走査光202を照射して、収容器1を構成する基材の表面又は内部の少なくとも一方にパターンを形成する。
The
パターン形成装置200は、パルスレーザ光の矢印C方向への走査光202を用いたいわゆるレーザ加工により、基材の表面又は内部の少なくとも一方の性状を変化させ、パターンを形成できる。ここで、矢印A方向は搬送方向に対応し、矢印C方向は搬送方向に交差する交差方向に対応する。
The
図1乃至図3に示すように、パターン形成装置200は、パルスレーザ21と、ビームエキスパンダ22と、ガルバノミラー221と、ポリゴンミラー231と、fθレンズ241とを有する。
As shown in Figures 1 to 3, the
パルスレーザ21は、パルスレーザ光を射出する光源である。パルスレーザ21は、略平行のパルス状のレーザビームを図1のY軸正方向に向けて射出する。またパルスレーザ21は、発振波長が1064ナノメートルの基本波と、発振波長が532ナノメートルの第2次高調波と、発振波長が355ナノメートルの第3次高調波の3つの発振波長のパルスレーザ光を切り替えて射出可能である。
The
何れの発振波長においてもパルスレーザ光のパルス幅は15ピコ秒以下である。パルスレーザ光の繰り返し周波数は、シングルショットから200kHzまでの範囲で適宜選択可能である。パルスレーザ光のビーム径は、基本波で略2.0mm、第2次高調波で略1.4mm、第3次高調波で略1.3mmである。 For all oscillation wavelengths, the pulse width of the pulsed laser light is 15 picoseconds or less. The repetition frequency of the pulsed laser light can be appropriately selected within a range from single shot to 200 kHz. The beam diameter of the pulsed laser light is approximately 2.0 mm for the fundamental wave, approximately 1.4 mm for the second harmonic, and approximately 1.3 mm for the third harmonic.
このようなパルスレーザ21には、例えばファイバーレーザをベースにしたコヒーレント社製のTalisker Ultra355-4等を適用可能である。但し、これに限定されるものではなく、他のパルスレーザを用いることもできる。
For example, a fiber laser-based Talisker Ultra355-4 manufactured by Coherent Corporation can be used as the
またパルスレーザ21は、収容器1への形成対象となるパターンのパターンデータに基づき、射出(オン)と非射出(オフ)を切替可能である。
The
パターン形成装置200は、パルスレーザ21のY軸正方向側にビームエキスパンダ22を配置する。ビームエキスパンダ22は、パルスレーザ21が射出するパルスレーザ光のビーム径を所定の拡大倍率で拡大した略平行のレーザビームをY軸正方向側に出射する光学系である。
The
パターン形成装置200は、ビームエキスパンダ22のY軸正方向側にガルバノミラー221を配置する。ガルバノミラー221は、ビームエキスパンダ22によりビーム径が拡大されたパルスレーザ光を、Z軸正方向側に向けて偏向する。また、ガルバノミラー221はモータを駆動源にして矢印B方向に揺動可能であり、この揺動により、ビームエキスパンダ22からのパルスレーザ光を搬送方向に走査できる。
The
ポリゴンミラー231は、矢印C方向にパルスレーザ光を走査する。ポリゴンミラー231は、モータ等を駆動源にして回転可能な回転多面鏡であり、複数(ここでは6個)の反射面を含んでいる。パターン形成装置200は、ガルバノミラー221のZ軸正方向側にポリゴンミラー231を配置する。ポリゴンミラー231は、X軸と平行な軸回り(矢印B'方向)に回転して反射面の角度を変化させることで、ガルバノミラー221から入射されるパルスレーザ光を矢印C方向に走査できる。
ポリゴンミラー231は、ガルバノミラー221による搬送方向への走査光を、矢印C方向に走査することで、搬送方向における複数の位置で、矢印C方向にパルスレーザ光を走査可能である。
The
fθレンズ241は、パルスレーザ光のポリゴンミラー231による走査光202を、収容器1を構成する基材に照射する。fθレンズ241は、fθレンズ241の周辺部及び中心部を通過した走査光202の走査速度が略一定になるように設計及び製作されたレンズである。またfθレンズ241は、収容器1を構成して所定の位置に配置される基材上で、パルスレーザ光を集光させるように設計及び製作されている。図1では、1つのレンズで構成されたfθレンズ241を例示するが、複数のレンズを組合せてfθレンズ241の機能を実現してもよいし、ミラー等のレンズ以外の光学素子を含む構成でfθレンズ241の機能を実現してもよい。
The
パターン形成装置200は、fθレンズ241のY軸正方向側に収容器1を配置し、収容器1におけるfθレンズ241に対向する被照射面400に走査光202を照射する。またパターン形成装置200は、ベルトコンベア等の搬送部上に収容器1を載置し、Y軸と直交する矢印A方向(搬送方向)に搬送する。
The
図1に示すように、パターン形成装置200は、矢印A方向の上流側に、搬送される収容器1を検知する搬送検知部300を設けている。搬送検知部300は、搬送検知用発光素子301と、搬送検知用受光素子302とを有し、搬送検知用LD301が搬送検知用PD302に向けて照射する光を収容器1が遮光するタイミングを検知する。パターン形成装置200は、この遮光タイミングと、走査光202の照射位置と搬送検知部300との間の距離情報とに基づいて、搬送される収容器1が走査光202の照射位置に進入するタイミングを検知し、搬送方向におけるパターン形成の開始タイミングを決定する。
As shown in FIG. 1, the
また図2に示すように、ポリゴンミラー231の近傍には同期検知部25が設けられている。同期検知部25は、同期検知用LD(Laser Diode)251と同期検知用PD(Photo Diode)252とを有する。同期検知用LD251はポリゴンミラー231に向けてレーザ光を射出し、同期検知用PD252はポリゴンミラー231による反射光を受光する。パターン形成装置200は、同期検知用PD252の受光信号に基づき、交差方向におけるパターン形成の開始タイミングを決定する。
As shown in FIG. 2, a
パターン形成装置200は、搬送方向及び交差方向のそれぞれにおけるパターン形成の開始タイミングをトリガーにし、パターンデータに基づいてパルスレーザ21のオンとオフを制御しながら、矢印A方向に搬送される収容器1に対し、矢印C方向に延伸するライン状の走査光202を照射する。これにより、図3に示すように、収容器1の被照射面400に、2次元的な所望のパターン401(2次元パターン)を形成できるようになっている。
The
またパターン形成装置200は、ベルトコンベア等の搬送部により順次搬送される複数の収容器1のそれぞれの基材に、順次パターンを形成することができる。
The
<パターン形成装置200によるパターン形成の生産性>
ここで、パターン形成装置200によるパターン形成の生産性について説明する。容器サイズをW[mm]、搬送方向における複数の収容器1間の距離をd[mm]とし、パターン形成の生産性をX[個/分]とすると、収容器1の搬送速度V[mm/s]は次式で算出される。なお、搬送方向における複数の収容器1間の距離は、搬送方向における複数の基材間の距離に等しい。
<Productivity of Pattern Formation by
Here, the productivity of pattern formation by the
また画素密度をa[dpi]とし、生産性Xを確保するために、ポリゴンミラー231による1回の走査当たりに許容される時間Tは次式で算出される。
Also, assuming that the pixel density is a [dpi], the time T allowed per scan by the
さらに、交差方向におけるパターン形成領域をLz[mm]とすると、生産性Xを確保するために、交差方向における1ドット当たりに許容される時間Δt[s]は、次式で算出される値になる。 Furthermore, if the pattern formation area in the intersecting direction is Lz [mm], the time Δt [s] allowed per dot in the intersecting direction to ensure productivity X is calculated using the following formula:
次に、パルスレーザ光のフルエンスについて説明する。
パルスレーザ光のフルエンスFは次のように表すことができる。
P=E・ν
F=E/S
但し、P[W]はパルスレーザの平均出力(光強度)を表し、E[J]はパルスレーザ光の1パルス当たりのパルスエネルギーを表し、ν[Hz]はパルスレーザによるパルスレーザ光の射出の繰返し周波数を表す。F[J/cm2]はフルエンスを表し、S[cm2]はレーザビームスポットの面積を表す。
Next, the fluence of the pulsed laser light will be described.
The fluence F of the pulsed laser light can be expressed as follows:
P = E v
F = E/S
where P [W] represents the average output (light intensity) of the pulsed laser, E [J] represents the pulse energy per pulse of the pulsed laser light, ν [Hz] represents the repetition frequency of the emission of the pulsed laser light by the pulsed laser, F [J/cm 2 ] represents the fluence, and S [cm 2 ] represents the area of the laser beam spot.
フルエンスFは、パルスエネルギーをレーザビームスポットの面積で除算した値に対応する。収容器1を構成する基材におけるフルエンスは、パルスレーザ21の射出するパルスレーザ光のパルスエネルギーを、収容器1を構成する基材上でのレーザビームスポットの面積で除算した値になる。
The fluence F corresponds to the value obtained by dividing the pulse energy by the area of the laser beam spot. The fluence at the substrate constituting the
パターン形成装置200は、パルス幅がナノ秒スケールのパルスレーザ光では、基材の吸光スペクトルに応じた熱変性によりパターン形成(レーザ加工)を行う。一方、パターン形成装置200は、パルス幅がピコ秒スケールのパルスレーザ光では、吸光スペクトル及び多光子吸収のそれぞれに応じた熱変性でパターン形成(レーザ加工)を行う。
When using pulsed laser light with a nanosecond-scale pulse width, the
なお、多光子吸収とは、パルスレーザ光が照射されることで、パルスレーザ光の発振波長の1/2又は1/3に対応する波長の光で励起されたような状態になり、複数の光子が吸収されることで電子及び原子の状態が高いエネルギー準位に遷移する非線形現象をいう。パルス幅がピコ秒スケールのパルスレーザ光を用いると、固体の状態から溶融状態を経ることなく基材を昇華し、基材に加工痕を形成できる。 Multiphoton absorption is a nonlinear phenomenon in which, when irradiated with pulsed laser light, a material is excited by light with a wavelength corresponding to 1/2 or 1/3 of the oscillation wavelength of the pulsed laser light, and multiple photons are absorbed, causing the state of electrons and atoms to transition to a higher energy level. By using pulsed laser light with a pulse width on the picosecond scale, it is possible to sublimate the substrate from a solid state without passing through a molten state, and to form processing marks on the substrate.
このとき、収容器1の基材にパターンを形成するために要求されるフルエンスが、1パルスで1ドットのパターン形成が可能なパルスレーザ21を選定した場合、パターン形成周波数は繰り返し周波数であるν[Hz]となる。
In this case, if a
一方、パルスレーザ21のフルエンスが小さく、1ドットのパターン形成にNパルスが必要になる場合には、パターン形成周波数はν/N[Hz]となるため、1ドットのパターン形成に必要な時間は、N/ν [s]となる。
On the other hand, if the fluence of the
この場合には、ΔtはN/ν[s]より大きい値しか許容されず、1回の走査によるパターン形成に許容される速度より速い速度で収容器1を搬送させることができない。つまり、1ドットのパターン形成に許容される時間が生産性の律速になる。
In this case, only values greater than N/ν [s] are allowed for Δt, and the
これに対し、本実施形態では、ポリゴンミラー231は、収容器1の搬送方向における複数の位置で、レーザ光を交差方向に走査する。搬送方向における複数の位置の数を多くするほど、収容器1の見かけ上の搬送速度が遅くなるため、パターン形成時間を長くすることができる。
In contrast, in this embodiment, the
<パターン形成装置の動作例> <Example of pattern forming device operation>
図4は、ガルバノミラーの動作の一例を説明する図である。図4(a)はX軸正方向への走査の一例、図4(b)はX軸負方向への走査の一例を示す。ガルバノミラーを矢印Bに沿って揺動させることで、ポリゴンミラー231による走査光202を矢印A方向に走査できる。図4(a)では、走査光202はX軸正方向側に走査され、図4(b)では、走査光202はX軸負方向側に走査される。つまり、ポリゴンミラー231は、搬送方向における2つの位置で、走査光202を交差方向に走査している。
Figure 4 is a diagram explaining an example of the operation of the galvanometer mirror. Figure 4(a) shows an example of scanning in the positive direction of the X-axis, and Figure 4(b) shows an example of scanning in the negative direction of the X-axis. By swinging the galvanometer mirror along arrow B, the
次に図5乃至図7を参照して、比較例に係るパターン形成装置200Xの動作を説明する。図5はパターン形成装置200Xの動作の第1例を示す上面図、図6はパターン形成装置200Xの動作の第2例を示す上面図、図7はパターン形成装置200Xの動作の第3例を示す上面図である。なお、パターン形成装置200Xでは、パターン形成装置200と同じ機能を有する構成部には、便宜的に同じ部品番号を付している。
Next, the operation of the
図5乃至図7に示すように、パターン形成装置200Xは、Z軸方向偏向ミラー221Xを有する。Z軸方向偏向ミラー221Xは、ビームエキスパンダ22のY軸正方向側で、ビームエキスパンダ22によりビーム径が拡大されたパルスレーザ光をZ軸正方向側に向けて偏向する。Z軸方向偏向ミラー221Xは、上述したガルバノミラー221のように揺動する機能は有さず、搬送方向において、ポリゴンミラー231がパルスレーザ光を走査する位置は、1つの固定された位置のみになる。
As shown in Figs. 5 to 7, the
図5乃至図7は、複数の収容器である収容器1と収容器1'が矢印A方向に搬送されながらパターン形成装置200Xが走査光202を照射する様子を示している。パターン形成装置200Xは、図5では収容器1の最もX軸正方向側に走査光202を照射している。また、図6では収容器1の最もX軸負方向側に走査光202を照射し、図7では収容器1'の最もX軸正方向側に走査光202を照射している。
Figures 5 to 7 show the
図5乃至図7における未パターン形成領域402は、収容器1又は1'内でまだパターンが形成されていない領域を示し、パターン形成済み領域403は、収容器1又は1'内でパターンが形成済みの領域を示す。
In Figures 5 to 7, the
図7に示すように、搬送方向における収容器1と収容器1'の間には、搬送方向における収容器1と収容器1'との間の距離に対応する非パターン形成区間404が存在する。パターン形成装置200Xでは、走査光202が非パターン形成区間404を照射する間は、収容器1及び収容器1'の基材にパターン形成をできず、生産性の無駄が生じる。
As shown in FIG. 7, between
次に図8乃至図11を参照して、本実施形態に係るパターン形成装置200の動作を説明する。図8はパターン形成装置200の動作の第1例を示す上面図、図9はパターン形成装置200の動作の第2例を示す上面図、図10はパターン形成装置200の動作の第3例を示す上面図、図11はパターン形成装置200の動作の第4例を示す上面図である。
Next, the operation of the
図8乃至図11は、図5乃至図7と同様に、複数の収容器である収容器1と収容器1'が搬送方向に搬送されながら、パターン形成装置200が走査光202を照射する様子を示している。
As with FIGS. 5 to 7, FIGS. 8 to 11 show how the
図8では、ガルバノミラー221がポリゴンミラー231による走査光202をX軸負方向側に走査する(偏向させる)ことで、パターン形成装置200は、収容器1がfθレンズ241の対向位置に到達する前に、収容器1の最もX軸正方向側に走査光202を照射している。
In FIG. 8, the
図9では、パターン形成装置200は、収容器1がfθレンズ241に対向する位置で収容器1の中央に走査光202を照射している。図10では、パターン形成装置200は、ガルバノミラー221が走査光202をX軸正方向側に走査する(偏向させる)ことで、収容器1がfθレンズ241に対向する位置を通過した後に、収容器1の最もX軸負方向側に走査光202を照射している。
In FIG. 9, the
収容器1及び1'は、搬送速度V'で搬送され、搬送に合わせてガルバノミラー221の角度が変化しながらパターン形成装置200は収容器1を構成する基材にパターンを形成する。図8の状態で、基材の未パターン形成領域402へのパターン形成が開始され、図9の状態で未パターン形成領域402のうちの半分にパターンが形成されパターン形成済み領域403になっている。図10の状態では基材へのパターン形成が完了し、基材全体がパターン形成済み領域403になっている。
その後、図11では、パターン形成装置200は、次の収容器1'の最もX軸正方向側の位置から非パターン形成区間404'だけX軸正方向側にずれた位置に走査光202を照射するように、ガルバノミラー221は角度を変化させる。その後、パターン形成装置200は、収容器1'をX軸正方向に搬送し、図8の状態になった際に収容器1'へのパターン形成を開始する。
Then, in FIG. 11, the
パターン形成装置200Xにおける収容器1の搬送速度をV、非パターン形成区間をbとし、パターン形成装置200における収容器1の搬送速度をV'、非パターン形成区間をb'とすると、次式が成立する。
A'/A=b/b'
If the transport speed of the
A'/A=b/b'
非パターン形成区間404'を小さくすればするほど生産性を高めることができるが、下式条件を満足すれば、本実施形態による生産性向上効果が図れる。
0.4<Lx/(Lx+S)<1
ここで、Lxは、パターンの搬送方向におけるサイズを表し、Sは搬送方向における収容器1と収容器1'間の間隔を表す。本実施形態では、Sは搬送方向における非パターン形成区間404の長さに対応する。0.4以下の条件では、比較例と生産性が変わらない。パターン形成装置200は、0.4より大きい条件で追従制御可能であり、パターン形成を高精度に行うことができる。
The smaller the non-pattern-formation section 404' is, the higher the productivity can be. However, if the following condition is satisfied, the productivity improvement effect of this embodiment can be achieved.
0.4<Lx/(Lx+S)<1
Here, Lx represents the size of the pattern in the transport direction, and S represents the distance between the
<パターン形成装置200の作用効果>
次にパターン形成装置200の作用効果について説明する。
<Functions and Effects of
Next, the effects of the
従来、レーザビームを照射して樹脂材料等の基材にパターンを形成するパターン形成装置が知られている。またパルスレーザビームを1次元走査して基材にパターンを形成する方法が開示されている。しかしながら、基材にパターンを形成するには、基材が十分に変性するために必要な時間だけパルスレーザ光を照射する必要がある。 Conventionally, there is known a pattern forming device that irradiates a laser beam to form a pattern on a substrate such as a resin material. Also disclosed is a method of forming a pattern on a substrate by one-dimensionally scanning a pulsed laser beam. However, in order to form a pattern on a substrate, it is necessary to irradiate the substrate with pulsed laser light for a period of time necessary for the substrate to be sufficiently modified.
パルスレーザビームを1次元走査して基材にパターンを形成する方法では、基材の搬送速度が速いと、パターン形成のための時間が短くなって、搬送される基材にパターンを形成できなくなる。パターン形成可能な程度に基材の搬送速度を遅くすると、パターン形成の生産性が低下する場合がある。 In a method of forming a pattern on a substrate by one-dimensionally scanning a pulsed laser beam, if the substrate is transported too fast, the time required for pattern formation becomes too short, making it impossible to form a pattern on the substrate being transported. Slowing the substrate transport speed to a level where a pattern can still be formed can reduce productivity in pattern formation.
本実施形態では、ガルバノミラー221がレーザ光を搬送方向に走査することで、ポリゴンミラー231は、搬送方向における複数の位置でレーザ光を交差方向に走査する。
In this embodiment, the
これにより、搬送方向における1つの位置でレーザ光を走査する場合と比較して、基材にレーザ光を照射可能な時間を長くし、パターン形成時間を長くできる。その結果、基材の搬送速度を所望の速度に維持し、パターン形成の生産性を確保できる。 This allows the time during which the laser light can be irradiated onto the substrate to be longer, and the pattern formation time to be longer, compared to when the laser light is scanned at one position in the transport direction. As a result, the substrate transport speed can be maintained at a desired speed, ensuring productivity in pattern formation.
なお、ポリゴンミラー231に代えて、ガルバノミラーや音響光学素子、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー等を用いてもよい。但し、パルスレーザ光のパルスエネルギーに対して耐久性があるものが好ましい。
In place of the
また、本実施形態ではガルバノミラー221が搬送方向に走査した後のレーザ光をポリゴンミラー231が交差方向に走査する構成を例示したが、ポリゴンミラー231が交差方向に走査した後のレーザ光を、ガルバノミラー221が搬送方向に走査する構成にしてもよい。また、搬送方向と交差方向の両方にレーザ光を走査可能な2軸駆動のガルバノミラーや、MEMSミラー、音響光学素子を用いてもよい。
In addition, in the present embodiment, a configuration has been exemplified in which the laser light after the
但し、ガルバノミラー221が搬送方向に走査し、ポリゴンミラー231が交差方向に走査すると、パルスレーザ光に対する耐久性を確保しつつ、高速走査が可能になるため、より好適である。
However, it is more preferable to have the
[第1実施形態]
次に、第1実施形態に係るパターン形成装置200aについて説明する。なお、上述した実施形態で説明した構成部と同一の構成部には、同一の部品番号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降に示す実施形態においても同様とする。
[First embodiment]
Next, a
上述した実施形態では、パターン形成装置200が、パルスレーザ21と、ビームエキスパンダ22と、ガルバノミラー221と、ポリゴンミラー231と、fθレンズ241とを含む照射ユニットを1組備える構成を例示した。
In the above-described embodiment, the
これに対し、本実施形態では、パターン形成装置200aは、パルスレーザ21と、ビームエキスパンダ22と、ガルバノミラー221と、ポリゴンミラー231と、fθレンズ241とを含む照射ユニットを2以上備える。各照射ユニットは、搬送方向における異なる位置で、異なる基材に対して並行にパターンを形成することで、複数の基材へのパターン形成の生産性をさらに向上させる。
In contrast, in this embodiment, the
<パターン形成装置200aの構成例>
図12は、パターン形成装置200aの構成の一例を説明する図である。図12に示すように、パターン形成装置200aは、照射ユニット30aと、照射ユニット30bとを有する。照射ユニット30a及び30bは、矢印A方向(搬送方向)における異なる位置に配列している。ここで、照射ユニット30aは第1照射ユニットの一例であり、照射ユニット30bは第2照射ユニットの一例である。
<Configuration example of
Fig. 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of a
照射ユニット30aは、パルスレーザ21aと、ビームエキスパンダ22aと、ガルバノミラー221aと、ポリゴンミラー231aと、fθレンズ241aとを含む。
The
パルスレーザ21aは、パルスレーザ光(第1レーザ光)を射出する第1光源部の一例である。ガルバノミラー221aはパルスレーザ光を矢印A方向(搬送方向)に走査する第1搬送方向光走査部の一例である。ポリゴンミラー231aは、ガルバノミラー221aによる走査光をZ軸方向(交差方向)に走査する第1交差方向光走査部の一例である。fθレンズ241aは、ポリゴンミラー231aによる第1走査光202aを、収容器1aを構成する基材に照射する第1光照射部の一例である。
The
パルスレーザ21aの構成及び機能はパルスレーザ21と同様であり、ビームエキスパンダ22aの構成及び機能はビームエキスパンダ22と同様であり、ガルバノミラー221aの構成及び機能はガルバノミラー221と同様である。またポリゴンミラー231aの構成及び機能はポリゴンミラー231と同様であり、fθレンズ241aの構成及び機能はfθレンズ241と同様である。
The configuration and function of the
また、照射ユニット30bは、パルスレーザ21bと、ビームエキスパンダ22bと、ガルバノミラー221bと、ポリゴンミラー231bと、fθレンズ241bとを含む。
The
パルスレーザ21bは、パルスレーザ光(第2レーザ光)を射出する第2光源部の一例である。ガルバノミラー221bはパルスレーザ光を矢印A方向に走査する第2搬送方向光走査部の一例である。ポリゴンミラー231bは、ガルバノミラー221bによる走査光をZ軸方向(交差方向)に走査する第2交差方向光走査部の一例である。fθレンズ241bは、ポリゴンミラー231bによる第2走査光202bを、収容器1bを構成する基材に照射する第2光照射部の一例である。
The
パルスレーザ21bの構成及び機能はパルスレーザ21と同様であり、ビームエキスパンダ22bの構成及び機能はビームエキスパンダ22と同様であり、ガルバノミラー221bの構成及び機能はガルバノミラー221と同様である。またポリゴンミラー231bの構成及び機能はポリゴンミラー231と同様であり、fθレンズ241bの構成及び機能はfθレンズ241と同様である。
The configuration and function of the
収容器1bは、矢印A方向において、収容器1aに対して間隔qを空けて搬送される。この間隔qは、搬送方向における複数の基材間の所定間隔の一例である。
fθレンズ241aは、隣接する基材同士が矢印A方向に間隔Pを空けて搬送される複数の基材の1つである収容器1aの基材に、ポリゴンミラー231aによる第1走査光を照射する。
The
fθレンズ241bは、隣接する基材同士が矢印A方向に間隔Pを空けて搬送される複数の基材の1つである収容器1bの基材に、ポリゴンミラー231bによる第2走査光を照射する。
The
照射ユニット30aと照射ユニット30bは、矢印A方向における位置及び走査光を照射する対象の収容器がそれぞれ異なる点を除き、それ以外の構成及び機能は同様である。
なお、図12では、パターン形成装置200aが2個の照射ユニット30a及び30bを備える構成を例示するが、パターン形成装置200aは2個以上の照射ユニットを備えてもよい。この場合にも、2個以上の各照射ユニットは、矢印A方向における位置及び走査光を照射する対象の収容器がそれぞれ異なる点を除き、それ以外の構成及び機能は同様である。
Note that, although FIG. 12 illustrates an example of a configuration in which the
次に図13は、パターン形成装置200aの配置の一例を説明する図である。図13に示すように、パターン形成装置200aは、以下の(1)式を満足するように配置されている。
d=(L+2・T・tanθ+b')/N ・・・(1)
この(1)式を満足することで、収容器を構成する基材に対し、パターン形成装置200aがパターン形成を行わない期間を短かくし、パターン形成の生産性を向上させることができるようになっている。
13 is a diagram for explaining an example of the arrangement of the
d=(L+2・T・tanθ+b')/N...(1)
By satisfying this formula (1), the period during which the
ここで、dは、fθレンズ241aの中心軸31aとfθレンズ241bの中心軸31bの矢印A方向における距離を表す。fθレンズ241aの中心軸31aは、fθレンズ241aの光軸に対応し、fθレンズ241bの中心軸31bは、fθレンズ241bの光軸に対応する。
Here, d represents the distance between the
Lは、収容器を構成する基材上の被パターン形成領域の矢印A方向における長さを表す。図13の被パターン形成領域32aは、収容器1aの基材上の被パターン形成領域を示し、被パターン形成領域32bは、収容器1bの基材上の被パターン形成領域示す。Lは、被パターン形成領域32a及び32bのそれぞれの矢印A方向における長さである。
L represents the length in the direction of the arrow A of the pattern-formed area on the substrate constituting the container. In FIG. 13, pattern-formed
Tは、照射ユニット30a又は30bと、収容器1aを構成する基材との間の距離を表す。この収容器1aを構成する基材は、収容器1aを構成する基材のうち、Y軸方向における照射ユニット30a及び30bとの距離が最も短い位置にある基材が該当する。またY軸方向において、照射ユニット30aと照射ユニット30bは略等しい位置に配置されているため、照射ユニット30aと基材との間の距離と、照射ユニット30bと基材との間の距離とは略等しい。従って、照射ユニット30aと基材との間の距離、及び照射ユニット30bと基材との間の距離の何れか一方をTとしてもよい。或いは照射ユニット30aと基材との間の距離と、照射ユニット30bと基材との間の距離の平均値をTとしてもよい。
T represents the distance between the
θは、ガルバノミラー221a及びガルバノミラー221bのそれぞれの最大光走査角の半角を表す。 θ represents the half angle of the maximum optical scanning angle of each of the galvanometer mirrors 221a and 221b.
b'はポリゴンミラー231a及びポリゴンミラー231bのそれぞれが走査を待機する所定の待機区間を表す。ここで、待機区間は、照射ユニット30aが収容器1aの基材にパターン形成を終了後、次のパターン形成対象である収容器1a'の基材にパターン形成を開始するまでに待機する区間を意味する。換言すると、待機区間は、照射ユニット30aが収容器1aの基材にパターン形成を終了後、次のパターン形成対象である収容器1a'の基材にパターン形成を開始するまでに待機する期間に、収容器1a及び1a'が搬送される距離に対応する。
b' represents a predetermined waiting section where each of the polygon mirrors 231a and 231b waits for scanning. Here, the waiting section refers to a section where the
Nは照射ユニット30aと、照射ユニット30bとを含む複数の照射ユニットの個数を表す。本実施形態では、照射ユニットの個数は2個であるため、N=2である。但し照射ユニットの個数は2個に限定されるものではなく、パターン形成装置200aは3個以上の照射ユニットを有してもよい。
N represents the number of irradiation units including
<パターン形成装置200aの動作例>
次に図14乃至図16を参照して、パターン形成装置200aの動作について説明する。図14はパターン形成装置200aの動作の第1例を説明する図、図15は第2例を説明する図、図16は第3例を説明する図である。
<Operation Example of
Next, the operation of the
図14は、収容器1a、1b、1a'及び1b'はそれぞれ矢印A方向に搬送されている表体を示している。照射ユニット30aは、収容器1aの基材と、収容器1a'の基材に第1走査光を照射してパターンを形成する。照射ユニット30bは、収容器1bの基材と、収容器1b'の基材に第2走査光を照射してパターンを形成する。
Figure 14 shows the front surfaces of
一点鎖線で示す未パターン形成領域402aは、収容器1aの基材上で、まだパターンが形成されていない領域を示している。二点鎖線で示す未パターン形成領域402bは、収容器1bの基材上で、まだパターンが形成されていない領域を示している。
次に図15は、収容器1a、1b、1a'及び1b'が図14の状態から矢印A方向にさらに搬送された状態を示している。収容器1aでは、矢印A方向における被パターン形成領域の1/2までの領域でパターン形成が進み、収容器1bでは、矢印A方向における被パターン形成領域の1/2までの領域でパターン形成が進んでいる。
Next, FIG. 15 shows the state in which
パターン形成済み領域403aは、収容器1aでパターンが形成済みの領域を示し、未パターン形成領域402aは、収容器1aでパターンがまだ形成されていない領域を示している。
The pattern-formed
パターン形成済み領域403bは、収容器1bでパターンが形成済みの領域を示し、未パターン形成領域402bは、収容器1bでパターンがまだ形成されていない領域を示している。
The pattern-formed
ガルバノミラー221aは、収容器1aの搬送に追従するように、矢印A方向における第1走査光の位置を変化させ、またガルバノミラー221bは、収容器1bの搬送に追従するように、矢印A方向における第2走査光の位置を変化させる。
次に図16は、収容器1a、1b、1a'及び1b'が図15の状態から矢印A方向にさらに搬送された状態を示している。収容器1aでは、矢印A方向における被パターン形成領域全体の領域へのパターン形成が終了し、収容器1bでは、矢印A方向における被パターン形成領域全体の領域へのパターン形成が終了している。
Next, FIG. 16 shows the state where
パターン形成が終了後、ガルバノミラー221aは、図14の状態に戻るように、矢印A方向における第1走査光の位置を変化させ、またガルバノミラー221bは、図14の状態に戻るように、矢印A方向における第2走査光の位置を変化させる。
After the pattern formation is completed, the
このようにして、2つの照射ユニット30a及び30bが並行してパターン形成を行うことで、照射ユニットが1つの場合に比較してパターン形成の生産性が向上できるようになっている。並行してパターン形成を行う照射ユニットの個数が多くなるほど、生産性を向上させることができる。
In this way, the two
ここで、図17は比較例に係るパターン形成装置200aXの動作の第1例を説明する図、図18はパターン形成装置200aXの動作の第2例を説明する図である。 Here, FIG. 17 is a diagram for explaining a first example of the operation of the pattern forming device 200aX according to the comparative example, and FIG. 18 is a diagram for explaining a second example of the operation of the pattern forming device 200aX.
図17及び図18に示すように、パターン形成装置200aXは、2つの照射ユニット30aX及び30bXを備える。照射ユニット30aX及び30bXは何れも、パルスレーザ光を矢印A方向に走査するガルバノミラー等の第1搬送方向光走査部及び第2搬送方向光走査部を有さない。 As shown in Figures 17 and 18, the pattern forming device 200aX includes two irradiation units 30aX and 30bX. Neither irradiation unit 30aX nor 30bX has a first transport direction optical scanning unit or a second transport direction optical scanning unit such as a galvanometer mirror that scans the pulsed laser light in the direction of arrow A.
搬送される収容器1aは、照射ユニット30bXによる走査光の照射位置に進入し、搬送されるにつれてパターン形成が進み、やがてパターン形成が終了する。その後、照射ユニット30aXによる走査光の照射位置に収容器1aが進入する。収容器1aには既にパターンが形成されているため、照射ユニット30aXによる走査光の照射位置を収容器1aが通過する期間にはパターン形成を行えない。これによりパターン形成の生産性が低下する。
The
パターン形成装置200aXでパターン形成の生産性をあげるには、パターン形成装置200aXの個数を増やす必要がある。そうすると装置の専有面積が大きくなり、またコストも増大する。 To increase the productivity of pattern formation using the pattern forming device 200aX, it is necessary to increase the number of pattern forming devices 200aX. This increases the area required by the device and also increases costs.
<変形例に係るパターン形成装置200bの動作例>
次に図19を参照して、第1実施形態の変形例に係るパターン形成装置200bの動作について説明する。図19はパターン形成装置200bの動作の一例を説明する図である。
<Operation Example of
Next, the operation of the
パターン形成装置200bは、第1実施形態に係るパターン形成装置200aのパターン形成対象となる収容器と比較して小型の収容器にパターンを形成する。またパターン形成装置200bは、照射ユニット30a、30b及び30cを有し、矢印A方向に1回走査する期間内に、2個の収容器を含む収容器群に対してパターン形成する。
The
例えば図19の例では、照射ユニット30aは、パターン形成済み領域403aに対してパターンを形成済みであり、次に未パターン形成領域402aに対してパターン形成を行う。この際に、照射ユニット30aがパターン形成済み領域403aに対するパターン形成を終了した時点で、照射ユニット30aによるレーザ光の照射範囲にパターン形成済み領域403b及び403cが入り込んでくる。照射ユニット30aは、これらのパターン形成済み領域403b及び403cをスキップして、未パターン形成領域402aに対してパターン形成を開始する。
For example, in the example of FIG. 19, the
照射ユニット30bは、パターン形成済み領域403bに対してパターンを形成済みであり、次に未パターン形成領域402bに対してパターン形成を行う。この際に、照射ユニット30bがパターン形成済み領域403bに対するパターン形成を終了した時点で、照射ユニット30bによるレーザ光の照射範囲にパターン形成済み領域403cと、未パターン形成領域402aが入り込んでくる。照射ユニット30bは、これらのパターン形成済み領域403cと、未パターン形成領域402aとをスキップして、未パターン形成領域402bに対してパターン形成を開始する。
The
照射ユニット30cは、パターン形成済み領域403cに対してパターンを形成済みであり、次に未パターン形成領域403c'に対してパターン形成を行う。この際に、照射ユニット30cがパターン形成済み領域403cに対するパターン形成を終了した時点で、照射ユニット30cによるレーザ光の照射範囲に未パターン形成領域402a及び402bが入り込んでくる。照射ユニット30cは、これら未パターン形成領域402a及び402bをスキップして、未パターン形成領域402cに対してパターン形成を開始する。
The
換言すると、1つの照射ユニットによるレーザ光の照射範囲に、パターン形成対象である収容器が搬送される間隔(距離)で、各照射ユニットの配置又は待機時間も含めた各照射ユニットによるレーザ光の照射範囲が定められている。 In other words, the range of laser light irradiation by each irradiation unit, including the placement or standby time of each irradiation unit, is determined by the interval (distance) at which the container on which the pattern is to be formed is transported within the range of laser light irradiation by one irradiation unit.
照射ユニットの個数をN個、収容器群が含む収容器数をM個とすると、1つの照射ユニットがパターン形成する収容器群のうち、隣接する収容器同士の間隔は、(N-1)×Mとなる。 If the number of irradiation units is N and the number of containers contained in the container group is M, the distance between adjacent containers in the container group in which one irradiation unit forms a pattern is (N-1) x M.
<パターン形成装置200aの作用効果>
以上説明したように、本実施形態に係るパターン形成装置200aは、照射ユニット30aと、照射ユニット30bとを有する。照射ユニット30aでは、ガルバノミラー221a(第1搬送方向光走査部)はパルスレーザ21a(第1光源部)が射出するパルスレーザ光(第1レーザ光)を搬送方向に走査する。ポリゴンミラー231a(第1交差方向光走査部)はガルバノミラー221aによる走査光を搬送方向の交差方向に走査し、fθレンズ241a(第1光照射部)は第1交差方向光走査部による第1走査光を基材に照射する。
<Functions and Effects of
As described above, the
また、照射ユニット30bでは、ガルバノミラー221b(第2搬送方向光走査部)はパルスレーザ21b(第2光源部)が射出するパルスレーザ光(第2レーザ光)を搬送方向に走査し、ポリゴンミラー231b(第2交差方向光走査部)はガルバノミラー221b(第2搬送方向光走査部)による走査光を交差方向に走査し、fθレンズ241b(第2光照射部)はポリゴンミラー231b(第2交差方向光走査部)による第2走査光を基材に照射する。
In the
そして、fθレンズ241aは、搬送方向におけるfθレンズ241bとは異なる位置で、複数の基材のうち、fθレンズ241bが第2走査光を照射する基材とは異なる基材に、第1走査光を照射する。
The
第1走査光を搬送方向に走査することで、搬送方向における1つの位置のみで第1走査光を走査する場合と比較して、基材に第1走査光を照射可能な時間を長くし、パターン形成時間を長くする。これにより基材の搬送速度を所望の速度に維持し、パターン形成の生産性を確保できる。 By scanning the first scanning light in the transport direction, the time during which the first scanning light can be irradiated onto the substrate is increased, and the pattern formation time is increased, compared to when the first scanning light is scanned at only one position in the transport direction. This allows the substrate transport speed to be maintained at a desired speed, ensuring productivity in pattern formation.
また、搬送方向における第2走査光とは異なる位置で、第2走査光を照射する基材とは異なる基材に第1走査光を照射することで、異なる基材に対して並行にパターンを形成できる。これにより複数の基材に対するパターン形成の生産性をさらに向上させることができる。 In addition, by irradiating a substrate different from the substrate irradiated with the second scanning light with the first scanning light at a position different from that of the second scanning light in the transport direction, patterns can be formed in parallel on the different substrates. This can further improve the productivity of pattern formation on multiple substrates.
また本実施形態では、上述した(1)式を満足するようにパターン形成装置200aの各構成部を配置する。これにより、収容器を構成する基材にパターン形成装置200aがパターン形成を行わない期間を短かくし、パターン形成の生産性を向上させることができる。
In addition, in this embodiment, the components of the
また本実施形態では、fθレンズ241aは、隣接する基材同士が搬送方向に間隔qを空けて搬送される複数の基材に第1走査光を照射し、fθレンズ241bは、隣接する基材同士が搬送方向に間隔qを空けて搬送される複数の基材に、第2走査光を照射する。
In this embodiment, the
隣接する基材同士が搬送方向に間隔qを空けて搬送される場合には、ガルバノミラー221a又はガルバノミラー221bを備えない構成では、間隔qの区間にパターン形成を行うことができず、パターン形成の生産性が低下する。
When adjacent substrates are transported with a gap q between them in the transport direction, a configuration that does not include
本実施形態では、ガルバノミラー221a及びガルバノミラー221bにより、搬送方向に第1走査光及び第2走査光の照射位置を変化させることができるため、間隔qの区間でも基材へのパターン形成を可能にする。これにより、パターン形成の生産性を向上させることができる。 In this embodiment, the irradiation positions of the first scanning light and the second scanning light can be changed in the transport direction by the galvanometer mirrors 221a and 221b, making it possible to form a pattern on the substrate even in a section with a spacing of q. This can improve the productivity of pattern formation.
また本実施形態では、ガルバノミラー221a及び221bにより搬送方向にパルスレーザ光を走査し、ポリゴンミラー231a及び231bにより搬送方向の交差方向に第1走査光及び第2走査光を走査する。これにより、パルスレーザ光に対する耐久性を確保しつつ、高速走査することができる。 In this embodiment, the galvanometer mirrors 221a and 221b scan the pulsed laser light in the transport direction, and the polygon mirrors 231a and 231b scan the first and second scanning lights in a direction intersecting the transport direction. This allows high-speed scanning while ensuring durability against the pulsed laser light.
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態では、収容器の製造装置及び製造方法について説明する。ここで、収容器の製造装置は、パターン形成装置の一例に対応する。また収容器の製造装置は、収容器を構成する基材をパルスレーザで加工することでパターンを形成するため、レーザ加工装置の一例に対応する。以下に示す各実施形態に係る製造装置は、上述したパターン形成装置200、200a又は200bの何れか1つの構成及び機能を備え、パターン形成装置200、200a又は200bと同様の作用効果を得ることができる。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, a manufacturing device and a manufacturing method for a container will be described. Here, the manufacturing device for the container corresponds to an example of a pattern forming device. In addition, since the manufacturing device for the container forms a pattern by processing the base material constituting the container with a pulse laser, it corresponds to an example of a laser processing device. The manufacturing device according to each embodiment shown below has the configuration and function of any one of the above-mentioned
<製造装置100の構成例>
まず、製造装置100の構成について説明する。図20は製造装置100の構成の一例を示す図である。製造装置100は、収容器を構成する基材の性状を変化させることで、基材の表面又は内部の少なくとも一方に、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成する。ここで基材の性状とは、基材の性質又は状態をいう。
<Configuration example of
First, the configuration of the
図20に示すように、製造装置100は、レーザ照射部2と、被加工物を回収させる回転機構3と、保持部31と、移動機構4と、集塵部5と、制御部6とを備えている。製造装置100は、円筒状の容器である収容器1を、保持部31を介して収容器1の円筒軸10回りに回転可能に保持する。そして、レーザ照射部2から収容器1にパルスレーザ光を照射して、収容器1を構成する基材の性状を変化させることで、収容器1の表面に第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成する。なお、以下では、説明を簡略化するため、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを、適宜第1パターンという場合がある。
As shown in FIG. 20, the
レーザ照射部2は、パルスレーザから射出されるパルスレーザ光を図20のY方向に走査し、正のZ方向に配置されている収容器1に向けて加工レーザビーム20を照射する。なお、このレーザ照射部2については、図21を用いて詳述する。
The
回転機構3は、保持部31を介して収容器1を保持している。保持部31は回転機構3の備える駆動部としてのモータのモータ軸に接続されるカップリング部材であり、一端を収容器1の口部に挿し込んで収容器1を保持する。モータ軸の回転により、保持部31を回転させることで、保持部31に保持された収容器1を円筒軸10回りに回転させる。
The
移動機構4は、テーブルを備える直動ステージであり、移動機構4のテーブル上には回転機構3が載置されている。移動機構4は、テーブルをY方向に進退させることで、回転機構3、保持部31及び収容器1を一体にしてY方向に進退させる。
The moving
集塵部5は、収容器1における加工レーザビーム20が照射される部分の近傍に配置されたエアー吸引装置である。加工レーザビーム20の照射により第1パターンを形成する際に生じるプルームや粉塵をエアーの吸引により収集することで、プルームや粉塵による製造装置100、収容器1及び周辺の汚れを防止する。
The
制御部6は、パルスレーザ21、走査部23、回転機構3、移動機構4及び集塵部5のそれぞれにケーブル等を介して電気的に接続されており、制御信号を出力することでそれぞれの動作を制御する。
The
製造装置100は、制御部6による制御下で、回転機構3により収容器1を回転させながら、Y方向に走査される加工レーザビーム20をレーザ照射部2により収容器1に照射する。そして、収容器1における基材の表面もしくは裏面又は内部の少なくとも一方に第1パターンを2次元的に形成する。
Under the control of the
ここで、レーザ照射部2による加工レーザビーム20のY方向への走査領域は、範囲が制限される場合がある。そのため、走査領域より広い範囲に第1パターンを形成する場合には、製造装置100は移動機構4で収容器1をY方向に移動させることで、収容器1における加工レーザビーム20の照射位置をY方向にずらす。その後、再び回転機構3により収容器1を回転させながら、レーザ照射部2で加工レーザビーム20をY方向に走査することで、収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方に第1パターンを形成する。これにより、収容器1のより広い領域(ボトルの口部から底部にいたる任意の領域)に第1パターンを形成できる。
Here, the scanning area in the Y direction of the
<レーザ照射部2の構成例>
次に、レーザ照射部2の構成について説明する。図21は、レーザ照射部2の構成の一例を示す図である。図21に示すように、レーザ照射部2は、パルスレーザ21と、ビームエキスパンダ22と、走査部23と、走査レンズ24と、同期検知部25とを備えている。
<Configuration example of
Next, a description will be given of the configuration of the
パルスレーザ21は例えばパルスレーザ光を射出するレーザ光源である。パルスレーザ21は、パルスレーザ光が照射された収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方の性状を変化させるために好適な出力(光強度)のパルスレーザ光を射出する。
The
パルスレーザ21は、パルスレーザ光の射出のオン又はオフの制御、射出周波数の制御、及び光強度制御等が可能になっている。パルスレーザ21の一例として、波長が532nmで、パルスレーザ光のパルス幅が16ピコ秒、平均出力4.9Wのパルスレーザを用いることができる。収容器1における基材の性状を変化させる領域でのパルスレーザ光の直径は1μm以上で200μm以下であることが好ましい。
The
また、パルスレーザ21は、1つのパルスレーザで構成されてもよいし、複数のパルスレーザで構成されてもよい。複数のパルスレーザを用いる場合、パルスレーザ毎にオン又はオフの制御、射出周波数の制御及び光強度制御等を独立に行えるようにしてもよいし、共通にしても良い。
The
パルスレーザ21から射出された平行光のパルスレーザ光は、ビームエキスパンダ22により直径が拡大され、走査部23に入射する。
The parallel pulsed laser light emitted from the
走査部23は、モータ等の駆動部により反射角度を変化させる走査ミラーを備えている。走査ミラーによる反射角度を変化させることで、入射するパルスレーザ光をY方向に走査する。この走査ミラーには、ガルバノミラーやポリゴンミラー、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー等を用いることができる。
The
なお、本実施形態では走査部23がパルスレーザ光をY方向に1次元走査する例を示すが、これに限定されるものではない。走査部23は、直交する2方向に反射角度を変化させる走査ミラーを用いてパルスレーザ光をXY方向に2次元走査してもよい。
In this embodiment, the
但し、円筒状の収容器1の表面にパルスレーザ光を照射する場合は、XY方向に2次元走査すると、X方向への走査に応じて収容器1の表面上でのビームスポット径が変化するため、このような場合は1次元走査のほうが好ましい。
However, when irradiating the surface of the
走査部23により走査されるパルスレーザ光は、加工レーザビーム20として収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方に照射される。
The pulsed laser light scanned by the
走査レンズ24は、走査部23により走査される加工レーザビーム20の走査速度を一定にするとともに、収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方の所定位置に、加工レーザビーム20を収束させるfθレンズである。収容器1における基材の性状を変化させる領域で、加工レーザビーム20のビームスポット径が最小になるように走査レンズ24と収容器1が配置されることが好ましい。なお、走査レンズ24は複数のレンズの組み合わせにより構成されてもよい。
The
同期検知部25は、加工レーザビーム20の走査と回転機構3による収容器1の回転とを同期させるために用いられる同期検知信号を出力する。同期検知部25は、受光した光強度に応じた電気信号を出力するフォトダイオードを備え、フォトダイオードによる電気信号を同期検知信号として制御部6に出力する。
The
図21では、加工レーザビームを走査する例を示したが、加工レーザビームを例えば印字幅の範囲に多数設けて加工レーザビームアレイとし、収容器1を回転させることで、収容器1上を多数のレーザビームで1方向に走査する構成とすることも可能である。図22はその一例を示す図であり、収容器1に並列の複数のレーザビームからなる加工レーザビームアレイを示している。
Figure 21 shows an example of scanning a processed laser beam, but it is also possible to provide multiple processed laser beams within the range of the printing width to form a processed laser beam array, and rotate the
<制御部6のハードウェア構成例>
次に、製造装置100の備える制御部6のハードウェア構成について説明する。図23は、制御部6のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御部6はコンピュータにより構築されている。
<Example of Hardware Configuration of
Next, a description will be given of a hardware configuration of the
図23に示すように、制御部6は、CPU(Central Processing Unit)501と、ROM(Read Only Memory)502と、RAM(Random Access Memory)503と、HD(Hard Disk)504と、HDD(Hard Disk Drive)コントローラ505と、ディスプレイ506とを備えている。また制御部6は、外部機器接続I/F(Interface)508と、ネットワークI/F509と、データバス510と、キーボード511と、ポインティングデバイス512と、DVD-RW(Digital Versatile Disk Rewritable)ドライブ514と、メディアI/F516とを備えている。
As shown in FIG. 23, the
これらのうち、CPU501はプロセッサであり、制御部6全体の動作を制御する。ROM502は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU501の駆動に用いられるプログラムを記憶するメモリである。
Of these, the
RAM503は、CPU501のワークエリアとして使用されるメモリである。HD504は、プログラム等の各種データを記憶するメモリである。HDDコントローラ505は、CPU501の制御に従ってHD504に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。
ディスプレイ506は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字又は画像等の各種情報を表示する。外部機器接続I/F508は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、パルスレーザ21、走査部23、同期検知部25、回転機構3、移動機構4及び集塵部5等である。但し、他にUSB(Universal Serial Bus)メモリやプリンタ等を接続することもできる。
The
ネットワークI/F509は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。バスライン510は、図23に示されているCPU501等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
The network I/
キーボード511は、文字、数値、各種指示等を入力するための複数のキーを備えた入力手段の一種である。ポインティングデバイス512は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動等を行う入力手段の一種である。
The
DVD-RWドライブ514は、着脱可能な記録媒体の一例としてのDVD-RW513に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。なお、DVD-RWに限らず、DVD-R等であってもよい。メディアI/F516は、フラッシュメモリ等の記録メディア515に対するデータの読み出し又は書き込み(記憶)を制御する。
The DVD-
<制御部6の機能構成例>
次に、制御部6の機能構成について説明する。図24は制御部6の機能構成の一例を示すブロック図である。
<Example of functional configuration of
Next, a description will be given of the functional configuration of the
図24に示すように、制御部6は、第1パターンデータ入力部61と、第2パターンパラメータ指定部62と、格納部63と、加工データ生成部64と、レーザ照射制御部65と、レーザ走査制御部66と、収容器回転制御部67と、収容器移動制御部68と、集塵制御部69とを備えている。被加工材料の材料データには、樹脂等の材料に応じた加工パラメータ情報を格納している。
As shown in FIG. 24, the
これらのうち、第1パターンデータ入力部61、第2パターンパラメータ指定部62、加工データ生成部64、レーザ照射制御部65、レーザ走査制御部66、収容器回転制御部67、収容器移動制御部68及び集塵制御部69のそれぞれの機能は、何れも図23のCPU501が所定のプログラムを実行し、外部機器接続I/F508を介して制御信号を出力すること等により実現される。但し、制御部6のハードウェア構成にASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の電子回路又は電気回路を追加し、上記の各構成部の機能の一部又は全部を電子回路又は電気回路で実現してもよい。格納部63の機能は、HD504等により実現される。
Of these, the functions of the first pattern
第1パターンデータ入力部61は、収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方に形成する第1パターンのパターンデータをPC(Personal Computer)やスキャナ等の外部装置から入力する。第1パターンのパターンデータは、バーコード、QRコード(登録商標)等のコードや文字、図形、写真等のパターンを示す情報と、第1パターンの種類を示す情報とを含む電子データである。
The first pattern
但し、パターンデータは、外部装置から入力されるものに限定はされない。製造装置100のユーザが制御部6のキーボード511やポインティングデバイス512を用いて生成した第1パターンのパターンデータを入力することもできる。
However, the pattern data is not limited to data input from an external device. A user of the
第1パターンデータ入力部61は、入力した第1パターンのパターンデータを加工データ生成部64及び第2パターンパラメータ指定部62のそれぞれに出力する。
The first pattern
第2パターンパラメータ指定部62は、第2パターンを形成するための加工パラメータを指定する。上述したように第2パターンは、第1パターンより小さい長さもしくは小さい幅、または第一パターンより小さい長さと小さい幅を有する線又は点等であり、第1パターンのコントラストを上げ、視認性を向上させるように作用するものである。
The second pattern
第2パターンの加工パラメータは、第2パターンとしての線の種類や長さ、太さ、加工深さ、或いは線の集合体における隣接する線同士の間隔又は配置、密度等を指定する情報である。或いは第2パターンとしての点の種類、大きさ、加工深さ、或いは点の集合体における隣接する点同士の間隔又は配置、密度等を指定する情報である。 The processing parameters of the second pattern are information that specifies the type, length, thickness, and processing depth of the lines as the second pattern, or the spacing or arrangement, density, etc. between adjacent lines in a collection of lines. Or, they are information that specifies the type, size, and processing depth of the points as the second pattern, or the spacing or arrangement, density, etc. between adjacent points in a collection of points.
線の種類は直線や曲線等を示す情報である。点の種類は、円や楕円、矩形、菱形等の点の形状を示す情報である。第2パターンの集合体において、第2パターンは周期性を有するように構成されてもよいし、非周期に構成されてもよい。但し、周期性を有するように構成すると、パラメータの指定をより簡略化できるため好適である。 The line type is information indicating a straight line, a curve, etc. The point type is information indicating the shape of the point, such as a circle, an ellipse, a rectangle, a diamond, etc. In a collection of second patterns, the second patterns may be configured to have periodicity or may be configured to be non-periodic. However, configuring the second patterns to have periodicity is preferable because this simplifies the specification of parameters.
文字、コード、図形又は写真等の第1パターンの種類に対応して、視認性を向上させるために適した第2パターンの加工パラメータは、予め実験やシミュレーションにより定められている。格納部63は、このような第1パターンの種類と加工パラメータとの対応関係を示すテーブルを格納する。第1パターンの外枠は加工しても加工しなくてもよい。加工すれば、輪郭が明確になる。加工しない場合は描画効率が向上する。
The processing parameters of the second pattern suitable for improving visibility corresponding to the type of the first pattern, such as characters, codes, figures, or photographs, are determined in advance through experiments and simulations. The
第2パターンパラメータ指定部62は、第1パターンデータ入力部61から入力した第1パターンの種類を示す情報に基づき、格納部63を参照して第2パターンの加工パラメータを取得して指定することができる。
The second pattern
但し、第2パターンパラメータ指定部62による指定方法は上述したものに限定されるものではない。第2パターンパラメータ指定部62は、制御部6のキーボード511やポインティングデバイス512を介してユーザの指示を受け付け、この指示に基づき格納部63を参照して第2パターンの加工パラメータを取得してもよい。
However, the method of designation by the second pattern
また、第2パターンパラメータ指定部62は、製造装置100のユーザが制御部6のキーボード511やポインティングデバイス512を用いて生成した第2パターンの加工パラメータを取得してもよい。
The second pattern
加工データ生成部64は、第1パターンのパターンデータと、第2パターンの加工パラメータとに基づいて、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成するための加工データを生成する。
The processing
加工データは、回転機構3が収容器1を回転させるための回転条件データと、レーザ照射部2が加工レーザビーム20を走査するための走査条件データと、レーザ照射部2が収容器1の回転に同期して加工レーザビーム20を照射するための照射条件データとを含む。また、移動機構4が収容器1をY方向に移動させるための移動条件データと、集塵部5が集塵動作を行うための集塵条件データとを含む。
The processing data includes rotation condition data for the
加工データ生成部64は、レーザ照射制御部65、レーザ走査制御部66、収容器回転制御部67、収容器移動制御部68及び集塵制御部69のそれぞれに対し、生成した加工データを出力する。
The processing
レーザ照射制御部65は、光強度制御部651と、パルス制御部652とを備え、照射条件データに基づき、パルスレーザ21による収容器1への加工レーザビーム20の照射を制御する。またレーザ照射制御部65は、同期検知部25からの同期検知信号に基づき、回転機構3による収容器1の回転に同期して加工レーザビーム20を収容器1への照射タイミングを制御する。
The laser
パルスレーザ21が複数のパルスレーザで構成される場合は、レーザ照射制御部65は複数のパルスレーザ毎に独立して上記の制御を行う。
When the
光強度制御部651は加工レーザビーム20の光強度を制御し、パルス制御部652は加工レーザビーム20のパルス幅及び照射タイミングを制御する。
The light
レーザ走査制御部66は、走査条件データに基づき、走査部23による加工レーザビーム20の走査を制御する。具体的には走査ミラーの駆動のオン又はオフの制御、駆動周波数の制御等を行う。
The laser
収容器回転制御部67は、回転条件データに基づき、回転機構3による収容器1の回転駆動のオン又はオフ、回転角度、回転方向及び回転速度等を制御する。なお、収容器回転制御部67は、収容器1を所定の回転方向に連続して回転させてもよいし、回転方向を切り替えながら±90度等の所定の角度範囲内で収容器1を往復回動(搖動)させてもよい。
The container
収容器移動制御部68は、移動条件データに基づき、移動機構4による収容器1の移動駆動のオン又はオフ、移動方向、移動量及び移動速度等を制御する。
The container
集塵制御部69は、集塵条件データに基づき、集塵部5による集塵のオン又はオフの制御、吸引するエアー流量又は流速等を制御する。なお、集塵部5を移動させるための機構部を設け、加工レーザビーム20が照射される位置の近傍に集塵部5が配置されるように、機構部による集塵部5の移動を制御してもよい。
The dust
<製造装置100による製造方法例>
次に、製造装置100による製造方法について説明する。図25は、製造装置100による製造方法の一例を示すフローチャートである。
<Example of manufacturing method using
Next, a description will be given of a manufacturing method using the
まず、ステップS51において、第1パターンデータ入力部61は、第1パターンのパターンデータをPCやスキャナ等の外部装置から入力する。第1パターンデータ入力部61は、入力した第1パターンのパターンデータを加工データ生成部64及び第2パターンパラメータ指定部62のそれぞれに出力する。
First, in step S51, the first pattern
続いて、ステップS52において、第2パターンパラメータ指定部62は、第2パターンを形成するための加工パラメータを指定する。第2パターンパラメータ指定部62は、第1パターンデータ入力部61から入力した第1パターンの種類を示す情報に基づき、格納部63を参照して第2パターンの加工パラメータを取得して指定する。
Next, in step S52, the second pattern
なお、ステップS51とステップS52の動作は適宜順序を入れ替えてもよく、またこれらのステップが並行して実行されてもよい。 The order of steps S51 and S52 may be reversed as appropriate, and these steps may be performed in parallel.
続いて、ステップS53において、加工データ生成部64は、第1パターンのパターンデータと、第2パターンの加工パラメータとに基づいて、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成するための加工データを生成する。そして、レーザ照射制御部65、レーザ走査制御部66、収容器回転制御部67、収容器移動制御部68及び集塵制御部69のそれぞれに対して、生成した加工データを出力する。
Next, in step S53, the processing
続いて、ステップS54において、レーザ走査制御部66は、走査条件データに基づき、走査部23に加工レーザビーム20のY方向への走査を開始させる。本実施形態では、この走査開始に応答して、走査部23は加工レーザビーム20のY方向への走査を停止の指示が出るまで継続して行う。
Next, in step S54, the laser
続いて、ステップS55において、収容器回転制御部67は、回転条件データに基づき、回転機構3に収容器1の回転駆動を開始させる。本実施形態では、この回転駆動開始に応答して、回転機構3は収容器1の回転を停止の指示が出るまで継続して行う。
Next, in step S55, the container
続いて、ステップS56において、収容器移動制御部68は、移動条件データに基づき、収容器1の所定の位置に加工レーザビーム20が照射されるように、移動機構4により収容器1をY方向の初期位置に移動させる。収容器1の初期位置までの移動が完了後に、収容器移動制御部68は移動機構4を停止させる。
Next, in step S56, the container
なお、ステップS54乃至ステップS56の動作は適宜順序を入れ替えてもよく、またこれらのステップが並行して実行されてもよい。 The operations from step S54 to step S56 may be performed in a different order, or these steps may be performed in parallel.
続いて、ステップS57において、レーザ照射制御部65は、収容器1に対する加工レーザビーム20の照射制御を開始する。
Next, in step S57, the laser
具体的には、レーザ照射部2はY方向に沿う1ライン分を走査して収容器1に加工レーザビーム20を照射する。その後、回転機構3は収容器1の円筒軸10回りに所定角度回転する。所定角度回転後に、レーザ照射部2は次の1ライン分を走査して収容器1に加工レーザビーム20を照射する。その後、回転機構3は収容器1の円筒軸10回りに所定角度回転する。このような動作を繰り返し行うことで、収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方に、第1パターンが順次形成される。
Specifically, the
続いて、ステップS58において、レーザ照射制御部65は、Y方向における収容器1の所定領域に対し、第1パターンの形成が終了したか否かを判定する。
Next, in step S58, the laser
ステップS58で終了していないと判定された場合は(ステップS58、No)、ステップS56以降の処理が再度繰り返される。 If it is determined in step S58 that the process has not ended (step S58, No), the process from step S56 onwards is repeated again.
一方、ステップS58で終了したと判定された場合は(ステップS58、Yes)、ステップS59において、回転機構3は、収容器回転制御部67による停止の指示に応答して収容器1の回転駆動を停止する。
On the other hand, if it is determined in step S58 that the process has ended (step S58, Yes), in step S59, the
続いて、ステップS60において、走査部23は、レーザ走査制御部66による停止の指示に応答して加工レーザビーム20の走査を停止する。パルスレーザ21は、レーザ照射制御部65による停止の指示に応答して加工レーザビーム20の照射を停止する。
Next, in step S60, the
なお、ステップS59とステップS60の動作は適宜順序の変更が可能であり、これらのステップが並行して行われてもよい。 The order of steps S59 and S60 may be changed as appropriate, and these steps may be performed in parallel.
このようにして、製造装置100は、収容器1における基材の表面又は内部の少なくとも一方に、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成することができる。
In this way, the
<各種データ例>
次に、収容器1の製造で用いられる各種データの一例を説明する。
<Examples of various data>
Next, an example of various data used in the manufacture of the
(パターンデータ例)
図26は、第1パターンデータ入力部61が入力する第1パターンのパターンデータの一例を示す図である。
(Example of pattern data)
FIG. 26 is a diagram showing an example of the pattern data of the first pattern input by the first pattern
図26に示すように、パターンデータ611は、「ラベルレス」という文字データ612を含み、文字データ612は第1パターンとして収容器1に形成される対象となる。「ラベルレス」の5文字を構成する複数の線の集合が第1パターンのためのデータに対応する。パターンデータ611における文字データ612以外のデータは、収容器1への形成の対象外である。
As shown in FIG. 26,
パターンデータ611は、一例としてビットマップ等の画像ファイルとして提供される。またパターンデータ611を提供する画像ファイルのヘッダ情報には、第1パターンの種類を示す情報が含まれている。この例では、第1パターンの種類は「文字」である。
The
第1パターンデータ入力部61は、「文字」を示す情報を含むパターンデータ611を、第2パターンパラメータ指定部62及び加工データ生成部64のそれぞれに出力する。
The first pattern
(第1パターンの種類と加工パラメータとの対応テーブル例)
図27は、格納部63に収納される対応テーブルの一例を示している。図27に示す対応テーブル631は、文字、コード、図形又は写真等の第1パターンの種類と、第1パターンの視認性を向上させるために適した第2パターンのための加工パラメータとの対応関係を示している。この対応関係は、予め実験やシミュレーションにより定められている。
(Example of a correspondence table between types of first patterns and processing parameters)
Fig. 27 shows an example of a correspondence table stored in the
対応テーブル631の「識別情報」列に示された数値は、第1パターンの種類を示す情報を示し、「種類」列に示された情報は、第1パターンの種類を示している。また「パラメータ」列に示された情報は、第1パターンの種類に対応した加工パラメータが記録されたファイル名を示している。 The numbers shown in the "Identification information" column of the correspondence table 631 indicate information that indicates the type of the first pattern, and the information shown in the "Type" column indicates the type of the first pattern. In addition, the information shown in the "Parameter" column indicates the file name in which the processing parameters corresponding to the type of the first pattern are recorded.
第2パターンパラメータ指定部62は、対応テーブル631を参照して、第1パターンの種類を示す情報に対応するファイルを読み込み、加工パラメータを取得する。図26の例では、第1パターンの種類は「文字」であるため、第2パターンパラメータ指定部62は、「文字」を示す識別情報「1」に対応するファイル「para1」を読み出して加工パラメータを取得し、加工データ生成部64に出力する。
The second pattern
(加工パラメータ例)
図28は、第2パターンパラメータ指定部62が取得した加工パラメータの一例を示す図である。加工パラメータ621の「項目」列の項目に応じて、「パラメータ」列にパラメータが示されている。
(Example of processing parameters)
28 is a diagram showing an example of processing parameters acquired by the second pattern
(加工データ例)
図29は、加工データ生成部64が生成した加工データの一例を示す図である。加工データ641における文字データ642は、第2パターンに対応する複数の直線データにより構成されている。加工データ641における黒地領域が、加工レーザビーム20の照射により収容器1の基材の性状を変化させる領域に対応する。
(Example of processed data)
29 is a diagram showing an example of the processing data generated by the processing
<加工レーザビーム20の一例>
次に、図30は、収容器1に対する加工レーザビーム20の照射の例を示す図であり、3通りの照射の例を示している。
<Example of
Next, FIG. 30 is a diagram showing an example of irradiation of the
また図30は、収容器1の表面上での加工レーザビーム20のビームスポット201を示し、また加工レーザビーム20の走査方向(Y方向)と直交する方向に配列する3つのビームスポット201がY方向に走査された状態を示している。
Figure 30 also shows the
このような3つのビームスポット201は、パルスレーザ21をY方向と直交する方向に3つのパルスレーザ21を並置し、3つのパルスレーザ21のそれぞれが加工レーザビーム20を照射することで得ることができる。
These three
図30(a)、(b)は、1つめの例であり、Y方向と直交する方向でビームスポット201間に隙間がある場合である。図30(a)はY方向と直交する方向でビームスポット201間に隙間がある状態を示し、図30(b)は図30(a)のビームスポット201をY方向に高速走査させた状態を示している。高速走査させることで、3つのビームスポット201により3つの走査ラインが形成されており、Y方向における走査ライン間には隙間がある。図30(a)、(b)の配置でビームスポット201を照射すると、パターンの形成効率を上げることができる。
Figures 30(a) and (b) show the first example, where there are gaps between the beam spots 201 in a direction perpendicular to the Y direction. Figure 30(a) shows a state where there are gaps between the beam spots 201 in a direction perpendicular to the Y direction, and Figure 30(b) shows a state where the beam spots 201 in Figure 30(a) are scanned at high speed in the Y direction. By scanning at high speed, three scanning lines are formed by the three
図30(c)、(d)は、2つめの例であり、ビームスポット201同士がY方向と直交する方向で重なる場合である。図30(c)はビームスポット201同士がY方向と直交する方向で重なっている状態を示し、図30(d)は図30(c)のビームスポット201をY方向に高速走査させた状態を示している。高速走査させることでビームスポット201による3つの走査ラインが形成されており、Y方向における走査ライン同士は重なっている。図30(c)、(d)の配置でビームスポット201を照射することで、パターンのコントラストを上げることができる。
Figures 30(c) and (d) show the second example, where the beam spots 201 overlap in a direction perpendicular to the Y direction. Figure 30(c) shows a state where the beam spots 201 overlap in a direction perpendicular to the Y direction, and Figure 30(d) shows a state where the
図30(e)、(f)は3つめの例であり、ビームスポット201同士がY方向と直交する方向で接する場合である。図30(e)はビームスポット201同士がY方向と直交する方向で接している状態を示し、図30(f)は図30(e)のビームスポット201をY方向に高速走査させた状態を示している。高速走査させることでビームスポット201による3つの走査ラインが形成され、Y方向における走査ライン同士は接している。図30(e)、(f)の配置でビームスポット201を照射することで、パターンの形成効率とコントラストのバランスを取ることができる。
Figures 30(e) and (f) show a third example, where the beam spots 201 are in contact with each other in a direction perpendicular to the Y direction. Figure 30(e) shows a state where the beam spots 201 are in contact with each other in a direction perpendicular to the Y direction, and Figure 30(f) shows a state where the
このような3通りの加工レーザビーム20の照射例を組み合わせて、収容器1に第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成できる。なお、加工レーザビーム20の数は3つに限定されるものではなく、1つであってもよいし、さらに数を増やしてもよい。加工レーザビーム20の数を増やすほど、パターン形成にかかる時間を短縮できる。
By combining these three examples of irradiation with the
ビームスポット201の直径は、一例として42.3μmであり、図30(a)、(b)におけるY方向と直交する方向でのビームスポット201間の隙間は、一例として21.2μmである。 The diameter of the beam spots 201 is, for example, 42.3 μm, and the gap between the beam spots 201 in the direction perpendicular to the Y direction in Figures 30(a) and (b) is, for example, 21.2 μm.
また、図30では、加工レーザビームを周期的に配置させる実施例を示したが、これに限定されるものではなく、非周期的な配置とすることも可能である。 In addition, while Figure 30 shows an example in which the processing laser beams are arranged periodically, this is not limiting and non-periodic arrangement is also possible.
<基材の性状の変化例>
次に、加工レーザビーム20の照射による収容器1の基材の性状変化について説明する。図31は、加工レーザビーム20の照射による収容器1の基材の性状変化の一例を示す図である。
<Examples of changes in the properties of the substrate>
Next, a description will be given of the change in the properties of the base material of the
図31(a)は、収容器1の表面の基材を蒸散させて形成した凹部形状を示し、図31(b)は、収容器1の表面の基材を溶融させて形成した凹部形状を示している。図31(b)の場合、図31(a)に対して凹部の周縁部が盛り上がった形状になる。
Figure 31(a) shows a recess shape formed by evaporating the base material on the surface of the
また、図31(c)は、収容器1の基材表面の結晶化状態の変化を示し、図31(d)は、収容器1の基材内部の発泡状態の変化を示している。
Figure 31(c) shows the change in the crystallization state on the surface of the substrate of
このように、収容器1の表面の形状を変化させたり、基材表面の結晶化状態、又は基材内部の発泡状態等の性質を変化させたりすることで、収容器1の表面又は内部に第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成できる。
In this way, by changing the shape of the surface of the
収容器1の表面の基材を蒸散させて凹部形状を形成する方法として、例えば、波長が355nm乃至1064nm、パルス幅が10fsから500nm以下のパルスレーザを照射する。これによりレーザビームが照射された部分の基材が蒸散し、表面に微小な凹部が形成できる。
As a method for evaporating the base material on the surface of the
また、波長が355nm乃至1064nmのCW(Continuous Wave)レーザを照射することで、機材を溶融させて凹部を形成することも可能である。また、基材が溶融した後も、レーザを照射し続けると、基材の内部及び表面が発泡し、白濁化させることができる。 It is also possible to melt the substrate and form recesses by irradiating it with a CW (Continuous Wave) laser with a wavelength of 355 nm to 1064 nm. Furthermore, if the laser continues to be irradiated even after the substrate has melted, the interior and surface of the substrate can be foamed and clouded.
結晶化状態を変化させるためには、例えば基材をPETとし、波長が355nm乃至1064nmのCWレーザを照射して、基材の温度を一気に上げ、その後、パワーを弱くしていく等により徐冷していくことで、基材のPETを結晶化状態にすることができ、白濁化させることができる。なお、温度を上げたあと、レーザビームを消灯する等により急冷すると、PETは非晶質状態になり、透明になる。 To change the crystallized state, for example, the substrate is made of PET, and a CW laser with a wavelength of 355 nm to 1064 nm is irradiated to raise the temperature of the substrate in one go, and then the power is reduced to allow it to slowly cool, thereby bringing the PET substrate into a crystallized state and making it opaque. Note that if the substrate is cooled rapidly after the temperature is raised, for example by turning off the laser beam, the PET will become amorphous and transparent.
収容器1の基材性状の変化は、図31に示したものに限定されるものではない。樹脂材料で構成された基材の黄変や酸化反応、表面改質等により基材の性状を変化させてもよい。
The change in the base material properties of the
<第2実施形態に係る収容器1の一例>
次に、第2実施形態に係る収容器1を説明する。図32は、収容器1の一例を示す図である。収容器1は、可視光に対して透過性を有する樹脂(透明な樹脂)を基材とする円筒状のボトルである。図32は背景としての黒いスクリーンの前に置かれた収容器1を示している。透明な収容器1を通して背景の黒いスクリーンが見えている。或いは収容器1内に黒色の液体が入っており、透明な収容器1を通して収容器1内の黒色の液体が見えているとみなしてもよい。
<One example of
Next, a
収容器1の表面には「ラベルレス」という文字11が形成されている。背景の黒色又は収容器1内の液体の黒色に対し、文字11での周辺光の拡散により、文字11が白濁化されて視認される。「ラベルレス」の5文字を構成する複数の線の集合が文字11に対応しており、文字11は第1パターンの一例であり、第1の領域の一例である。また収容器1における文字11が形成されていない領域は、他の領域の一例である。
The word "labelless" 11 is formed on the surface of the
収容器1の基材の樹脂としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリブチレンアジペート/テレフタレート(PBAT)、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリエチレン(PE)、ポリプロビレン(PP)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリウレタン、エポキシ、バイオポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリ乳酸ブレンド(PBAT)、スターチブレンドポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレートサクシネート、ポリ乳酸(PLA)、ポリヒドロキシプチレート/ヒドロキシヘキサノエート(PHBH)、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)、バイオPET30、バイオポリアミド(PA)610,410,510、バイオPA1012,10T、バイオPA11T,MXD10、バイオポリカーポネート、バイオポリウレタン、バイオPE、バイオPET100、バイオPA11、バイオPA1010等を用いることができる。
The resin that can be used as the base material of the
これらのうち、ポリビニルアルコール、ポリブチレンアジペート/テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート等の生分解樹脂を用いると、環境負荷を低減できるため好適である。生分解樹脂が100%であることが望ましいが、一部でも良い。例えば5%や10%、30%程度の生分解樹脂とそれ以外の割合の通常樹脂との組み合せでも環境負荷低減が期待できる。 Of these, biodegradable resins such as polyvinyl alcohol, polybutylene adipate/terephthalate, and polyethylene terephthalate succinate are suitable because they reduce the environmental impact. It is desirable for the resin to be 100% biodegradable, but a portion of the resin may be sufficient. For example, a combination of 5%, 10%, or 30% biodegradable resin with other proportions of normal resin can also be expected to reduce the environmental impact.
図33は、収容器1に形成された第1パターンと第2パターンの関係の一例を示す図である。図33における拡大図111は、文字11の一部を拡大表示したものである。図33に示すように、収容器1の表面には「ラベルレス」という文字11が形成され、拡大図111に示すように、文字11は複数の直線12により構成されている。換言すると、文字11は直線12の集合体により構成されている。なお、図33では、拡大図111に対応する領域にのみ直線12を示しているが、文字11全体が直線12の集合体により構成されている。
Figure 33 is a diagram showing an example of the relationship between the first pattern and the second pattern formed on the
直線12の集合体における白地領域は基材の性状が変化した領域を示し、白地領域で示す複数の直線のうちの1本の直線に対応する直線12は、第2パターンの一例であり、また第2の領域の一例である。複数の直線12は直線12の集合体の一例である。直線12は文字11より小さいパターンである。より詳しくは、直線12は、直線部分の面積が文字11を構成する複数の線部分の面積の総和より小さいパターンである。このように文字11は、文字11より小さい(微細な)直線12の集合体を含んで形成されている。
The white area in the collection of
図34は、図33の拡大図111におけるA-A断面形状を示す断面図である。外側表面部121は収容器1の外側の基材表面を示している。また凹部122は加工レーザビーム20の照射で収容器1の基材の表面が蒸散することにより形成された部分を示し、直線12に対応する部分である。内側表面部123は収容器1の内側(収容器1の内部側)の基材表面を示している。
Figure 34 is a cross-sectional view showing the A-A cross-sectional shape in the enlarged view 111 of Figure 33. The
厚みtは収容器1の基材の厚みを示し、加工深さHpは凹部122の深さを示している。非加工部深さHbは非加工部の深さを示している。非加工部の深さは、収容器1の基材の厚みtから加工深さHpを差し引いた深さである。
The thickness t indicates the thickness of the base material of the
ここで、隣接する第2パターン同士の間隔とは、隣接する第2パターンの中心間の距離をいう。図34における間隔Pは隣接する直線12同士の間隔を示している。また幅Wは直線12の太さを示している。本実施形態における直線12は周期性をもって形成されているため、間隔Pは直線12が形成された周期にも該当する。
Here, the spacing between adjacent second patterns refers to the distance between the centers of adjacent second patterns. In FIG. 34, spacing P indicates the spacing between adjacent
ここで間隔Pは、0.4μm以上で130μm以下にすることが好ましい。間隔Pを0.4μm以上にすることで可視光の波長限界の制限を受けずに周辺光を拡散させることができ、直線12の集合体により構成される文字11のコントラストを向上させることができる。
Here, it is preferable that the spacing P is 0.4 μm or more and 130 μm or less. By making the spacing P 0.4 μm or more, it is possible to diffuse ambient light without being restricted by the wavelength limit of visible light, and it is possible to improve the contrast of the
また、間隔Pを130μm以下とすることで、200dpi(dot per inch)の解像度を保証するとともに、直線12のそのものが視認されることを防ぎ、文字11を白濁化したパターンとして高いコントラストで視認させることができる。間隔Pを50μm以下にすると、第2パターンそのものが視認されることを確実に防ぐことができるため、より好適である。
Furthermore, by setting the spacing P to 130 μm or less, a resolution of 200 dpi (dots per inch) is guaranteed, the
上述した例では間隔Pに対する好適な数値として説明したが、第2パターンが周期性を有する場合は、上記の好適な数値を周期に対しても当てはめることができる。図34では間隔Pが一定の例を示しているが一定でなく複数種類の間隔Pが存在していても良い。例えば、P1=50μm、P2=30μm、P3=60μm、P4=100μmである。 In the above example, the preferred values for the spacing P were described, but if the second pattern has periodicity, the preferred values above can also be applied to the period. In FIG. 34, an example is shown in which the spacing P is constant, but there may be multiple types of spacing P that are not constant. For example, P1 = 50 μm, P2 = 30 μm, P3 = 60 μm, and P4 = 100 μm.
なお、図29に示した第2パターンの加工データに対して、図33は間隔の狭い第2パターンの例を示している。つまり、図29の文字データ642と図33の文字11とは対応していない。
Note that compared to the processed data for the second pattern shown in FIG. 29, FIG. 33 shows an example of a second pattern with narrower spacing. In other words,
また、拡大図111では、等間隔に周期性を持って形成された直線12の集合体を示したが、第2パターンの集合体はこれに限定されるものではない。異なる間隔で非周期に形成された複数の直線12で第2パターンの集合体を構成してもよいし、周期的又は非周期に形成された複数の点等により第2パターンの集合体を構成してもよい。第2パターンが点のパターンである場合、この点のパターンは文字11等の第1パターンより小さいパターンにする。
In addition, while the enlarged view 111 shows a collection of
また、本実施形態では、凸部に対応する外側表面部121と凹部122を含む凹凸形状で第2パターンが形成されている。このように凹凸形状で第2パターンを形成する場合は、外側表面部121と凹部122との深さの差を0.4μm以上にすることが好ましい。0.4μm以上にすることで、可視光の波長限界の制限を受けずに周辺光を拡散させ、直線12の集合体により構成される文字11のコントラストを向上させることができる。なお、凸部の一例として外側表面部121を示したが、凹部122より深さが浅ければ、加工レーザビーム20を照射して収容器1の外側表面を蒸散させた部分が凸部であってもよい。
In addition, in this embodiment, the second pattern is formed in an uneven shape including the
次に、図35は、加工深さHpの各種の例を示す図である。 Next, Figure 35 shows various examples of processing depth Hp.
図35(a)は加工深さHpが基材の非加工部深さHbより浅い場合の図である。より具体的には、加工深さHp対非加工部深さHbの比が、1以下対9以上から3対7となる場合である。この場合、第2パターンの剛性(機械強度)が向上する。一例として収容器1の基材の厚みが100μm乃至500μmの場合に加工深さHpは10μmである。
Figure 35 (a) shows the case where the processing depth Hp is shallower than the non-processed portion depth Hb of the substrate. More specifically, the ratio of processing depth Hp to non-processed portion depth Hb is from 1 to 9 or less to 3 to 7. In this case, the rigidity (mechanical strength) of the second pattern is improved. As an example, when the thickness of the substrate of the
図35(b)は加工深さHpが基材の非加工部深さHbより深い場合の図である。より具体的には、加工深さHp対非加工部深さHbの比が、7対3から9以上対1以下となる場合である。 Figure 35 (b) shows the case where the processing depth Hp is deeper than the non-processed portion depth Hb of the substrate. More specifically, this is the case where the ratio of processing depth Hp to non-processed portion depth Hb is from 7:3 to 9:1 or more.
図35(c)は加工深さHpと基材の非加工部深さHbが同程度の場合の図である。より具体的には、加工深さHp対非加工部深さHbの比が、4対6から6対4となる場合である。 Figure 35 (c) shows the case where the processing depth Hp and the non-processed portion depth Hb of the substrate are approximately the same. More specifically, this is the case where the ratio of processing depth Hp to non-processed portion depth Hb changes from 4:6 to 6:4.
図35(d)は加工深さHpと基材の非加工部深さHbを変化させた場合の図である。 Figure 35 (d) shows the results when the processing depth Hp and the non-processed portion depth Hb of the substrate are changed.
図35(a)乃至(d)に示したような加工深さHpの深さは、レーザ照射制御部65における光強度制御部651でパルスレーザ21の射出するパルスレーザ光の光強度を制御することにより調整できる。
The machining depth Hp as shown in Figures 35(a) to (d) can be adjusted by controlling the light intensity of the pulsed laser light emitted by the
炭酸飲料用のボトル(収容器1)の場合は、非炭酸飲料用ボトル(収容器1)に比べて強度が求められるため、非炭酸飲料用ボトル(収容器1)より基材の厚みが厚くなる場合がある。このような場合には、十分な強度を得るために、十分な非加工部深さHbを確保することが好ましい。例えば、非加工部深さHbを200μm乃至450μmにすると好適である。また描画性を確保する加工深さHpが求められる場合には、さらに樹脂の厚みを厚くして、十分な非加工部深さHb及び加工部深さHpを確保することが好ましい。 In the case of a bottle (container 1) for a carbonated drink, strength is required compared to a bottle (container 1) for a non-carbonated drink, so the thickness of the base material may be thicker than that of a bottle (container 1) for a non-carbonated drink. In such cases, it is preferable to ensure a sufficient non-processed portion depth Hb in order to obtain sufficient strength. For example, it is preferable to set the non-processed portion depth Hb to 200 μm to 450 μm. Furthermore, when a processing depth Hp that ensures drawing ability is required, it is preferable to further increase the thickness of the resin to ensure a sufficient non-processed portion depth Hb and processing portion depth Hp.
<パルスレーザと加工パラメータの対応例>
製造装置100で使用されるパルスレーザ21は、例えば、波長355nm、波長532nm、波長1064nmのパルスレーザが使用され、パルス幅は、数10fsから数100nsである。CWレーザを使用することも可能であり、CWレーザを変調して使用される。
<Example of pulse laser and processing parameters>
The
パルスレーザ21として波長が短いパルスレーザを用いるほどビームスポット径を小さくでき、より微細な第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成するために好適である。
The shorter the wavelength of the
<収容器1による作用効果>
PETボトル等の収容器は、飲料等の流通及び販売における保存性等、様々な利点があるため広く利用されている。市場で流通する収容器には、その管理や販売促進のために商品名、成分表示、賞味期限、バーコード、QRコード、リサイクルマーク及びロゴマーク等を表示するラベルが貼付されることが多い。ラベルにより、消費者にとって有用な情報を提供することができる。また消費者に訴求するためのデザインをラベルで表示することで、商品の個性発揮や競争力アップを図ることができる。
<Actions and Effects of
Containers such as PET bottles are widely used due to their various advantages, such as preservation properties during distribution and sale of beverages. Containers distributed on the market are often affixed with labels indicating the product name, ingredients, expiration date, barcode, QR code, recycle mark, logo mark, etc. for management and sales promotion. Labels can provide useful information to consumers. In addition, displaying designs to appeal to consumers on the label can help to demonstrate the individuality of the product and increase its competitiveness.
一方で昨今、海洋プラスチックごみの問題等が取り沙汰され、世界的にプラスチックごみによる環境汚染をなくしていく動きが活発化している。これはPETボトル等の収容器においても例外でなく、環境に配慮したリデュースの観点で、プラスチックごみ削減のための対策が進められている。 On the other hand, in recent years, the issue of marine plastic waste has come under scrutiny, and there has been a growing global movement to eliminate environmental pollution caused by plastic waste. This is no exception for containers such as PET bottles, and measures to reduce plastic waste are being implemented with an eye to reducing waste in an environmentally friendly way.
そんな中で、収容器の循環型リサイクルへの要求が高まっている。ここで、収容器の循環型リサイクルとは、分別回収された使用済みの収容器をリサイクル業者が収容器の原料となるフレークに変え、再度収容器を製造することをいう。 In this situation, there is an increasing demand for closed-loop recycling of containers. Here, closed-loop recycling of containers means that recyclers convert used containers that have been separated and collected into flakes that can be used as the raw material for containers, and then remanufacture the containers.
このような循環型リサイクルを円滑に進めるには、PETボトル等の収容器本体、ラベル、又はキャップ等の材質が異なる基材を、リサイクルの過程で分別回収を徹底することが好ましい。分別回収のためには、消費者は1つ1つの収容器からキャップとラベルを分離する必要があり、特にラベルを剥がす作業は手作業になるため、一般消費者及び自治体の資源回収業者にとっては手間となる。そのため、収容器からラベルを剥がす作業は、分別回収を徹底させるための制約の1つになっている。 To facilitate this type of circular recycling, it is preferable to thoroughly separate and collect base materials made of different materials, such as container bodies such as PET bottles, labels, and caps, during the recycling process. To do so, consumers must separate the caps and labels from each container, and since removing the labels is a manual task, this is particularly troublesome for general consumers and local government resource recovery companies. For this reason, the task of removing labels from containers is one of the constraints to thoroughly separate and collect containers.
これに対し、ラベルを無くした収容器を提供する技術の検討が行われている。例えば、インクジェット方式で情報を表示するパターンを収容器本体に印刷することで、ラベルを無くす方法が検討されている。 In response to this, technology is being considered to provide containers without labels. For example, methods are being considered to eliminate labels by printing patterns that display information on the container body using an inkjet method.
しかし、印刷により付与されたインクがボトル回収後のリサイクル過程で残留することで不純物が増えるため、好ましくない場合がある。また不純物を削減するためにリサイクルの過程でインクを収容器本体から除去すると、管理情報が欠落してしまい、好ましくない場合がある。 However, if the ink applied by printing remains in the recycling process after the bottles are collected, impurities will increase, which may not be desirable. Also, if the ink is removed from the container body during the recycling process to reduce impurities, the management information will be lost, which may not be desirable.
また他の方法として、CO2レーザ(炭酸ガスレーザ)を用いて収容器本体に情報を表示するパターンを形成することも検討されている。 Another method being considered is to use a CO2 laser (carbon dioxide laser) to create a pattern that displays information on the container body.
しかし、CO2レーザ等のパルスレーザの波長は長いため、ビームスポット径が大きくなることで収容器本体へのパターン形成の解像度が低くなる。その結果、画像等の情報量が多いパターンを収容器に形成すると、パターンのコントラストが低下して、視認性が低くなる場合がある。 However, because the wavelength of pulsed lasers such as CO2 lasers is long, the beam spot diameter becomes large, which reduces the resolution of the pattern formed on the container body. As a result, when a pattern with a large amount of information, such as an image, is formed on the container, the contrast of the pattern decreases, which may reduce visibility.
これに対し、本実施形態では、基材の表面もしくは裏面又は内部の少なくとも一方に、第2パターンにより構成される第1パターンが形成された収容器1を提供する。
In contrast, in this embodiment, a
第2パターンにより構成される第1パターンは、一筆書きで形成した第1パターン等と比較して、周辺光の拡散性が高くなる。なお、ここでいう一筆書きとは、パルスレーザ光を間欠なく連続的なく照射しながら線又は図形を描くことをいう。その結果、収容器1における第1パターンが形成されていない領域に対する第1パターンのコントラストが向上する。本実施形態では、第2パターンによる光拡散効果により、第1パターンが形成されていない領域に対して第1パターンが白濁化して視認され、コントラストの向上により白濁化した領域がより白く視認される。
The first pattern formed by the second pattern has a higher diffusion of ambient light compared to a first pattern formed in a single stroke. Note that "single stroke" here refers to drawing a line or figure while continuously irradiating the pulsed laser light without interruption. As a result, the contrast of the first pattern is improved in the area of the
これにより、第1パターンが微細な線や文字等を含む情報量の多いパターンであっても、第1パターンを高いコントラストで良好に視認させることができ、情報量の多いパターンが良好な視認性で形成された収容器1を提供できる。また、収容器1の基材となる部材において、画像や図面等が良好な視認性で形成された基材を提供できる。
As a result, even if the first pattern is a pattern with a large amount of information including fine lines, characters, etc., the first pattern can be clearly seen with high contrast, and a
また、インク等の不純物を収容器1本体に付与せずに第1パターンを形成できるため、循環型リサイクルの工程内で不純物を除去する工程を不要とし、またインクを不純物として除去することによる管理情報の欠落も防ぐことができる。
In addition, since the first pattern can be formed without applying impurities such as ink to the
また、第1パターンを着色化、白色化、白濁化させることで、収容器1の基材として可視光に対して透過性を有する透明なプラスチックや透明なガラスを用いた場合にも、第1パターンを良好なコントラストで視認させることができる。
In addition, by coloring, whitening, or opacifying the first pattern, the first pattern can be viewed with good contrast even when transparent plastic or transparent glass that is transparent to visible light is used as the base material of the
なお、本実施形態では、加工レーザビーム20によって第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成する例を示したが、これに限定されるものではなく、機械的に切削加工等の他の加工法も適用可能である。
In this embodiment, an example is shown in which a first pattern composed of a collection of second patterns is formed by using a
また、基材の性状として形状、結晶化状態、又は発泡状態の少なくとも1つを変化させると、基材の性状を変化させる手段としてレーザビームを照射するレーザ加工法を適用できる。レーザ加工法は高速加工が可能で、かつ切削粉等の発生を抑制できるため、よりクリーンな環境で第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成可能になる。 In addition, by changing at least one of the properties of the substrate, such as the shape, crystallization state, or foaming state, a laser processing method in which a laser beam is irradiated can be applied as a means for changing the properties of the substrate. Laser processing allows for high-speed processing and can suppress the generation of cutting powder, etc., making it possible to form the first pattern composed of an assembly of second patterns in a cleaner environment.
また、本実施形態では、照射条件データに基づき、加工レーザビーム20の光強度を制御することで、第2パターンの加工深さHpの深さ調整を行う。これにより、第1パターンのコントラスト又は第2パターンの剛性等の適正化できる。
In addition, in this embodiment, the processing depth Hp of the second pattern is adjusted by controlling the light intensity of the
また、収容器1の表面又は内部で基材の性状を変化される領域における加工レーザビーム20の直径を1μm以上で200μm以下にすることが好ましい。第2パターンの集合体により構成される第1パターンによる周辺光の拡散性を良好にでき、また第1パターンの形成効率を確保することができる。
It is also preferable to set the diameter of the
ビームスポット径が1μmよりも小さくなると、可視光の波長に近くなり、そうなると、そのビームスポット径で加工した構造で光を散乱することができなくなり、白濁化できなくなってしまう。また、200μmよりも大きくなると、人の目で構造が認識できてしまう。上記利用により、加工レーザビーム20の直径を1μm以上で200μm以下にすることが好ましい。さらに、視力がいい人でも確実に構造を視認できなくするためには、1乃至100μm以下の加工レーザビーム直径とすることがさらに好ましい。
If the beam spot diameter is smaller than 1 μm, it becomes close to the wavelength of visible light, and in that case, the structure processed with that beam spot diameter will not be able to scatter light and will not be able to become cloudy. Also, if it is larger than 200 μm, the structure will be visible to the human eye. Due to the above usage, it is preferable to set the diameter of the
また、隣接する第2パターン同士の間隔は0.4μm以上で130μm以下にすることが好ましい。間隔を0.4μm以上とすることで可視光の波長限界の制限を受けずに周辺光を拡散させ、第1パターンのコントラストを向上させることができる。また、130μm以下とすることで、200dpi(dot per inch)の解像度を保証するとともに、第2パターンそのものが視認されることを防いで、白濁化したパターンとして第1パターンを高いコントラストで視認させることができる。 In addition, it is preferable that the distance between adjacent second patterns is 0.4 μm or more and 130 μm or less. By making the distance 0.4 μm or more, it is possible to diffuse ambient light without being restricted by the wavelength limit of visible light, thereby improving the contrast of the first pattern. Furthermore, by making the distance 130 μm or less, it is possible to ensure a resolution of 200 dpi (dots per inch), prevent the second pattern itself from being visible, and make the first pattern visible with high contrast as a clouded pattern.
また、第2パターンは所定の周期で形成すると、加工パラメータとして周期情報を用いることができ、第2パターンを形成するための加工パラメータを簡略化できるため好適である。 Furthermore, if the second pattern is formed at a predetermined period, the period information can be used as a processing parameter, which is advantageous because it simplifies the processing parameters for forming the second pattern.
また、第2パターンを凹凸形状で構成する場合、凹凸形状における凹部と凸部の深さの差は0.4μm以上にすることが好ましい。このようにすることで、第2パターンによる周辺光の拡散性を確保でき、第1パターンのコントラストを向上させることができる。 In addition, when the second pattern is configured with a concave-convex shape, it is preferable that the difference in depth between the concave and convex parts in the concave-convex shape is 0.4 μm or more. In this way, the second pattern can ensure the diffusion of ambient light, and the contrast of the first pattern can be improved.
また、2個以上で5個以下の第2パターンを含んで集合体を構成すると、第2パターンによる白濁化を良好に行わせることができるためより好適である。 It is also more preferable to form an assembly containing two or more and five or less second patterns, since this allows for good whitening by the second patterns.
さらに、収容器1の基材として生分解樹脂を用いると、樹脂廃棄物を生じさせないため、環境負荷を低減できて、より好適である。この場合、収容器1を構成する樹脂における生分解樹脂の比率は100%であることが好ましいが、30%程度であっても環境負荷は大幅に低減される。
Furthermore, using a biodegradable resin as the base material for the
また、実施形態は、収容器1と、収容器1に収容されている被収容物とを含んで構成される収容体も含む。図36は、このような収容体7の一例を示す図である。収容体7は、収容器1と、キャップ等の封止部材8と、収容器1に収容された液体飲料等の被収容物9とを含んで構成されている。収容器1の表面にはラベルレスという文字11が形成されている。
The embodiment also includes a container that includes a
被収容物9は、黒、茶色、又は黄色等の色を有していることが多い。収容体7の口部には、封止部材8と螺合し固定するためのねじ部が設けられている。また、封止部材8の内側には、収容体7の口部に設けられたねじ部と螺合するためのねじ部が設けられている。
The
収容体7の製造方法としては、次の3態様がある。
態様1:収容器1にパターンを形成後、被収容物9を収容し、その後、封止部材8で封止する収容体7の製造方法。
態様2:被収容物9を収容し、その後、封止部材8で封止し、収容器1にパターンを形成する収容体7の製造方法。
態様3:被収容物9を収容しながら収容器1にパターンを形成し、その後、封止部材8で封止する収容体7の製造方法。
The method for manufacturing the container 7 includes the following three modes.
Aspect 1: A manufacturing method of a container 7 in which a pattern is formed on a
Aspect 2: A method for manufacturing a container 7 in which an object to be contained 9 is contained, and then sealed with a sealing
Aspect 3: A method for manufacturing a container 7 in which a pattern is formed on a
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
第3実施形態では、収容器1に形成される第1パターンを画像とし、この画像を構成する複数の画素のそれぞれを第2パターンの集合体により構成する。また、第2パターンの間隔を画素間で異ならせることで、第1パターンとしての画像を多値の階調で表現可能にする。
In the third embodiment, the first pattern formed on the
図37は、画素間で第2パターンの間隔を異ならせることによる階調表現の一例を説明する図であり、収容器1に形成する第1パターンに対応する画像の加工画像データ112を示している。図37に升目で示した画素1121は、加工画像データ112を構成する画素を示している。加工画像データ112は複数の画素1121により構成されている。
Figure 37 is a diagram explaining an example of gradation expression by varying the spacing of the second pattern between pixels, and shows processed image data 112 of an image corresponding to the first pattern to be formed on the
本実施形態では、第2パターンは点のパターンであり、複数の画素1121のそれぞれは点データ1122の集合体により構成されている。加工画像データ112において黒地領域で示す点データ1122が、加工レーザビーム20の照射により基材の性状を変化させる領域に対応する。
In this embodiment, the second pattern is a dot pattern, and each of the multiple pixels 1121 is composed of a collection of point data 1122. The point data 1122 shown as a black area in the processing image data 112 corresponds to an area where the properties of the base material are changed by irradiation with the
また、図37では、図示した矢印の上方向に向かうほど隣接する点データ1122同士の間隔が広くなり、下方向に向かうほど隣接する点データ1122同士の間隔が狭くなっている。隣接する点データ1122同士の間隔が広いほど、収容器1に点のパターンが形成された際に周辺光の拡散性は低くなり、白濁化した第1パターンの濃度が低くなる。一方、隣接する点データ1122同士の間隔が狭いほど、収容器1に点のパターンが形成された際に周辺光の拡散性は高くなり、白濁化した第1パターンの濃度が高くなる。
In addition, in FIG. 37, the spacing between adjacent point data 1122 becomes wider as you move upward along the arrow shown in the figure, and the spacing between adjacent point data 1122 becomes narrower as you move downward. The wider the spacing between adjacent point data 1122, the lower the diffusion of the ambient light when a dot pattern is formed on the
このように、第2パターンの間隔を画素間で異ならせることで、画像の階調(濃淡)が表現される。 In this way, the gradation (shade) of the image is expressed by varying the spacing of the second pattern between pixels.
ここで、図37では、周期性を有する点のパターンの間隔により階調を表現する例を示したが、階調表現方法はこれに限定されるものではない。例えば、凹凸形状を収容器の表面に対して垂直ではなく、角度を持たせることで階調を表現することができる。このような凹凸形状の加工は、収容器1の表面に対して垂直ではなく角度を持たせて加工レーザビーム20をすることで、実行可能である。これにより収容器1の強度を保ち、角度(視認方向)によってパターンを強調させることができる。
Here, Figure 37 shows an example of expressing gradation by the spacing of a periodic dot pattern, but the method of expressing gradation is not limited to this. For example, gradation can be expressed by making the uneven shape at an angle to the surface of the container rather than perpendicular to it. Processing of such an uneven shape can be performed by irradiating the
また1つの収容器1に対して1つの方向への傾斜加工だけでなく、複数方向に傾斜加工(肩部分の加工と、側面の加工等)を実行してもよい。1つの加工工程で複数の方向に傾斜させる加工を実行してもよい。
In addition to performing inclination processing in one direction for one
図38は、第2パターンによる階調表現の他の例を説明する図である。図38(a)は周期性のない第2パターンの加工データを示す図である。図38(a)では、画素180は1つの画素を示し、画素180は非周期に配置された矩形の点データにより構成されている。図示した矢印の方向は画素濃度の濃淡を示し、画素180内における点データの数が多いほど濃度が濃くなる。
Figure 38 is a diagram illustrating another example of gradation expression using the second pattern. Figure 38(a) is a diagram illustrating processing data for a non-periodic second pattern. In Figure 38(a),
図38(a)における間隔Pd1乃至Pd4は、画素180内における様々な点データの配置における隣接する点データ同士の間隔を示し、収容器1に点パターンが形成された場合の点パターン同士の間隔に対応する。
The intervals Pd1 to Pd4 in FIG. 38(a) indicate the intervals between adjacent point data in the arrangement of various point data within
一方、図38(b)は、結晶化状態の変化によって形成された第2パターンの断面図を示している。図38(c)は図38(b)の平面図である。 On the other hand, FIG. 38(b) shows a cross-sectional view of the second pattern formed by changing the crystallization state. FIG. 38(c) is a plan view of FIG. 38(b).
図38(b)、(c)では、収容器1の基材を結晶化させる結晶化深さDを変化させることで、第2パターンによる周辺光の拡散性を変化させ、第1パターンの濃度を変化させる例を示している。結晶化深さDが深いほど、周辺光の拡散性が高くなり、白濁化の白の濃度が濃くなる(より白っぽくなる)。
Figures 38 (b) and (c) show an example in which the diffusion of ambient light by the second pattern is changed by changing the crystallization depth D at which the base material of the
次に、図39は、本実施形態に係る収容器1aの一例を示す図である。収容器1aには、多値の階調で表現された画像13及び14が形成されている。また文字が重ねて形成された画像15が形成されている。
Next, FIG. 39 is a diagram showing an example of a
画像13、14及び15のそれぞれは、複数の画素により構成され、各画素は第2パターンとしての点パターンの集合体により構成されている。隣接する点パターン同士の間隔を画素間で異ならせることで、階調が表現されている。このような画像13、14及び15のそれぞれは、第1パターンの一例である。
Each of
以上説明したように、本実施形態では、収容器1に形成される第1パターンは画像であり、この画像を構成する複数の画素のそれぞれを第2パターンの集合体により構成し、また第2パターンの間隔を画素間で異ならせる。これにより、画素毎での拡散性を変化させることで、画素毎で収容器1に形成される第1パターンの濃度を変化させ、第1パターンを多値の階調で表現することができる。
As described above, in this embodiment, the first pattern formed on the
文字220a以外の領域で周辺光の拡散性が向上し、文字220a以外の領域が白濁化されて視認されている。文字220bの領域では背景のスクリーンの黒色、又は収容器1内の液体の黒色が視認されている。このようにして文字220b等の第1パターンを視認させることもできる。
The diffusion of ambient light is improved in the area other than the characters 220a, and the area other than the characters 220a is perceived as being clouded. In the area of the characters 220b, the black color of the background screen or the black color of the liquid in the
また、本実施形態では、収容器が円筒状である例を示したが、収容器はこれに限定されるものではなく、箱状の収容器や錐体状の収容器等であってもよい。 In addition, in this embodiment, an example in which the container is cylindrical is shown, but the container is not limited to this and may be a box-shaped container, a cone-shaped container, etc.
また、本実施形態では、第2パターンの集合体により構成される第1パターンを収容器の表面に形成する例を示したが、収容器を構成する基材の内部に第2パターンの集合体により構成される第1パターンを形成することもできる。 In addition, in this embodiment, an example is shown in which the first pattern composed of an assembly of second patterns is formed on the surface of the container, but the first pattern composed of an assembly of second patterns can also be formed inside the base material that constitutes the container.
また、収容器1に収容されている被収容物についても、可視光に対して透過性を有する収容器に収容された被収容物の色に対して、第1パターンのコントラストを上げることで、良好な視認性で情報量が多いパターンが形成されたものを提供できる。例えば被収容物が黒色の場合は、収容器に白濁化された第1パターンを形成すると、第1パターンを視認しやすくなり、被収容物が白色の場合は、収容器に黒色化された第1パターンを形成すると、第1パターンを視認しやすくなる。
In addition, for the object contained in the
なお、収容器の形状は、肩部及び傾斜部の無い円柱状、四角柱等の何でもよい。また収容器の内容物は、任意の色であってよいし、また冷たいもの又はあたたかいもの、炭酸、コロイド(ヨーグルトなど)状のもの等、収容器に入るものであれば何でもよい。内容物は、例えばコーヒー、お茶、ビール、水、ジュース、炭酸、ミルク等であるが、これに限定されず、収容器に入るものであれば何でもよい。 The container may have any shape, such as a cylinder or a square prism without shoulders or inclined parts. The contents of the container may be any color, and may be anything that fits in the container, such as cold or hot, carbonated, or colloidal (such as yogurt). The contents may be, for example, coffee, tea, beer, water, juice, carbonated, milk, etc., but are not limited to these, and may be anything that fits in the container.
また、収容器の内容物に応じて、加工状態を変えることもできる。例えば収容器の内容物に応じて、白色化・白濁化をレーザの強度等を調整して加工状態を変更し、濃淡を制御することができる。 The processing state can also be changed depending on the contents of the container. For example, the processing state can be changed by adjusting the laser intensity, etc., to whiten or opaque the contents of the container, and the shade can be controlled.
またペットボトルのエンボス加工の形状に合わせて、第2パターンを形成してもよい。さらに上述した傾斜加工も併用して、凹凸の輪郭や内部、外周を加工するようにしてもよい。 The second pattern may also be formed to match the shape of the embossed PET bottle. Furthermore, the above-mentioned inclined processing may also be used in combination to process the contours, interior, and outer periphery of the unevenness.
なお、実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。 Note that all ordinal numbers, quantities, and other numbers used in the description of the embodiments are provided as examples to specifically explain the technology of the present invention, and the present invention is not limited to the exemplified numbers. In addition, the connections between the components are provided as examples to specifically explain the technology of the present invention, and the connections that realize the functions of the present invention are not limited to these.
また、機能ブロック図におけるブロックの分割は一例であり、複数のブロックを一つのブロックとして実現する、一つのブロックを複数に分割する、及び/又は、一部の機能を他のブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数のブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 The division of blocks in the functional block diagram is just one example, and multiple blocks may be realized as one block, one block may be divided into multiple blocks, and/or some functions may be transferred to other blocks. Furthermore, the functions of multiple blocks having similar functions may be processed in parallel or in a time-shared manner by a single piece of hardware or software.
1 収容器
10 円筒軸
11 文字
112 加工画像データ
1121 画素
12 直線
121 外側表面部
122 凹部
2 レーザ照射部
20 加工レーザビーム
21 パルスレーザ
21a パルスレーザ(第1光源部)
21b パルスレーザ(第2光源部)
22 ビームエキスパンダ
221 ガルバノミラー
221a ガルバノミラー(第1搬送方向光走査部)
221b ガルバノミラー(第2搬送方向光走査部)
23 走査部
231 ポリゴンミラー
231a ポリゴンミラー(第1交差方向光走査部)
231b ポリゴンミラー(第2交差方向光走査部)
232 マーク
233 回転原点センサ
24 走査レンズ
241 fθレンズ
241a fθレンズ(第1光照射部)
241b fθレンズ(第2光照射部)
25 同期検知部
3 回転機構
30a、30b 照射ユニット
4 移動機構
5 集塵部
6 制御部
61 第1パターンデータ入力部
62 第2パターンパラメータ指定部
621 加工パラメータ
63 格納部
631 対応テーブル
64 加工データ生成部
641 加工データ
65 レーザ照射制御部
651 光強度制御部
652 パルス制御部
66 レーザ走査制御部
67 収容器回転制御部
68 収容器移動制御部
69 集塵制御部
7 収容体
8 封止部材
9 被収容物
100 製造装置(パターン形成装置の一例)
101 口部
102 肩部
103 胴部
104 底部
200 パターン形成装置
300 搬送検知部
400 被照射面
W 幅
Hp 加工深さ
Hb 非加工部深さ
t 基材の厚み
D 結晶化深さ
d 距離
L 長さ
M 収容器群が含む収容器数
T 照射ユニットと基材との距離
θ 最大光走査角の半角
b' 待機区間
q 間隔(所定間隔の一例)
N 照射ユニットの個数
1
21b Pulse laser (second light source unit)
22 Beam expander 221
221b Galvano mirror (second conveying direction optical scanning unit)
23
231b Polygon mirror (second intersecting direction optical scanning unit)
232 mark 233
241b fθ lens (second light irradiation unit)
25
101 Mouth 102 Shoulder 103 Body 104
N Number of irradiation units
Claims (4)
第1照射ユニットと、第2照射ユニットと、を含む複数の照射ユニットを有し、
前記第1照射ユニットは、
第1レーザ光を射出する第1光源部と、
前記第1レーザ光を前記搬送方向に走査する第1搬送方向光走査部と、
前記第1搬送方向光走査部による走査光を前記搬送方向の交差方向に走査する第1交差方向光走査部と、
前記第1交差方向光走査部による第1走査光を前記基材に照射する第1光照射部と、を有し、
前記第2照射ユニットは、
第2レーザ光を射出する第2光源部と、
前記第2レーザ光を前記搬送方向に走査する第2搬送方向光走査部と、
第2搬送方向光走査部による走査光を前記交差方向に走査する第2交差方向光走査部と、
前記第2交差方向光走査部による第2走査光を前記基材に照射する第2光照射部と、を有し、
前記第1光照射部は、前記搬送方向における前記第2光照射部とは異なる位置で、前記複数の基材のうち、前記第2光照射部が前記第2走査光を照射する前記基材とは異なる前記基材に、前記第1走査光を照射し、
以下の式を満足するパターン形成装置。
d=(L+2・T・tanθ+b')/N
(dは、前記第1光照射部の中心軸と前記第2光照射部の中心軸との間の前記搬送方向における距離を表し、Lは前記基材の被パターン形成領域の前記搬送方向における長さを表し、Tは前記照射ユニットと前記基材との間の距離を表し、θは前記第1搬送方向光走査部及び前記第2搬送方向光走査部のそれぞれの最大光走査角の半角を表し、b'は前記第1交差方向光走査部及び前記第2交差方向光走査部のそれぞれが走査を待機する所定の待機区間を表し、Nは前記複数の照射ユニットの個数を表す。) A pattern forming apparatus that irradiates a scanning light onto a plurality of substrates transported in a predetermined transport direction to form a pattern,
The imaging device has a plurality of irradiation units including a first irradiation unit and a second irradiation unit,
The first irradiation unit is
a first light source unit that emits a first laser light;
a first transport direction light scanning unit that scans the first laser light in the transport direction;
a first intersecting direction optical scanning unit that scans the scanning light from the first transport direction optical scanning unit in a direction intersecting the transport direction;
A first light irradiation unit that irradiates the base material with a first scanning light by the first cross direction light scanning unit,
The second irradiation unit is
a second light source unit that emits a second laser light;
a second transport direction light scanning unit that scans the second laser light in the transport direction;
a second intersecting direction optical scanning unit that scans the scanning light from the second transport direction optical scanning unit in the intersecting direction;
A second light irradiation unit that irradiates the base material with the second scanning light by the second cross direction light scanning unit,
the first light irradiating unit irradiates, at a position different from the position of the second light irradiating unit in the transport direction, the first scanning light onto a substrate, among the plurality of substrates, that is different from the substrate onto which the second light irradiating unit irradiates the second scanning light;
A pattern forming device that satisfies the following formula :
d=(L+2・T・tanθ+b')/N
(d represents the distance in the transport direction between the central axis of the first light irradiation unit and the central axis of the second light irradiation unit, L represents the length in the transport direction of the pattern formation region of the substrate, T represents the distance between the irradiation unit and the substrate, θ represents a half angle of the maximum optical scanning angle of each of the first transport direction optical scanning unit and the second transport direction optical scanning unit, b′ represents a predetermined waiting section in which each of the first intersecting direction optical scanning unit and the second intersecting direction optical scanning unit waits for scanning, and N represents the number of the plurality of irradiation units.)
前記第2光照射部は、隣接する前記基材同士が前記搬送方向に所定間隔を空けて搬送される前記複数の基材に、前記第2走査光を照射する請求項1に記載のパターン形成装置。 The first light irradiation unit irradiates the first scanning light onto the plurality of substrates that are transported with a predetermined interval between adjacent substrates in the transport direction,
The pattern forming apparatus according to claim 1 , wherein the second light irradiating section irradiates the second scanning light onto the plurality of substrates that are transported in the transport direction with a predetermined interval between adjacent substrates.
前記第1交差方向光走査部及び前記第2交差方向光走査部はポリゴンミラーを含む請求項1又は2に記載のパターン形成装置。 the first transport direction optical scanning unit and the second transport direction optical scanning unit each include a galvanometer mirror,
3. The pattern formation apparatus according to claim 1, wherein the first intersecting direction optical scanning unit and the second intersecting direction optical scanning unit include a polygon mirror.
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