JP2015532213A5

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Publication number: JP2015532213A5
Application number: JP2015538114A
Authority: JP
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2033-10-21

Description

スポット離間距離ａ１の大きさが、各スポット領域に関連付けられたレーザパルスのフルエンス、対象物１００の１以上の部分の熱伝導率、対象物１００上の各スポット領域のサイズ及び形状など、又はこれらの組み合わせのような１以上のファクターに依存していてもよいことは理解できよう。例えば、対象物１００が陽極処理金属（例えば、アルミニウムやその合金からなる基板１０２と陽極酸化アルミニウムからなる層１０４とを有するもの）である実施形態においては、スポット領域３０２ａと３０２ｂとの間のスポット離間距離ａ１は、３μｍから３ｍｍの範囲（例えば、約５μｍ、約１０μｍなど、あるいは１５０μｍから３ｍｍの範囲内、２００μｍから３ｍｍの範囲内、３００μｍから３ｍｍの範囲内、４００μｍから３ｍｍの範囲内、５００μｍから３ｍｍの範囲内など）にあり得る。実施形態によっては、スポット離間距離ａ１は、スポット径ｄよりも大きく、スポット径ｄの６倍よりも小さくてもよい（すなわち、６ｄ＞ａ１＞ｄ）。他の実施形態においては、スポット離間距離ａ１は、スポット径ｄよりも小さくてもよく、あるいはスポット径ｄの６倍よりも大きくてもよい（すなわちａ１＞６ｄ又はａ１＜ｄ）。

図８を参照すると、第１のラインセット（例えば、上述したラインセット７１０）が形成された後、付加的なラインセットを形成して先に形成されたスキャンラインから矢印８００により示される方向（本明細書において「フィル方向」ともいう）に沿って離れた位置に付加的なスキャンラインを生成できるように、レーザシステム１１２を駆動してもよいし、対象物サポート１１６を移動してもよい。例示的に示されているように、図７に関して述べられたスキャンプロセスを繰り返して、スキャンライン８０２ａと８０２ｂを含むラインセット８０２のような第２のラインセットを形成してもよい。一般的に、第２のラインセット８０２内の得られるスキャンライン（例えばスキャンライン８０２ａ）が第１のラインセット７１０内の対応するスキャンライン（例えばスキャンライン７１０ａ）と重なり合うように、異なるレーザパルスグループ内のレーザパルスを対象物１００上に照射してもよい。隣り合うスキャンラインが重なり合う程度（すなわち「ラインピッチ」）は、隣り合うスキャンラインにおいて近接する又は隣り合うスポット領域のフィル方向８００に沿って測定される中心間距離として定義することができる。一実施形態においては、ラインピッチは、ラインセットピッチａ４の整数の約数であり得る。隣り合う１対のスキャンライン間のラインピッチは、スキャン方向７００に沿って一定であってもよいし、変化してもよい。さらに、隣り合うスキャンラインの複数対の間のラインピッチは、フィル方向８００に沿って一定であってもよいし、変化してもよい。図示された実施形態においては、第２のラインセット８０２のスキャンライン８０２ａ及び８０２ｂを形成しているスポットセットは、第１のラインセット７１０のスキャンライン７１０ａ及び７１０ｂを形成するスポットセットと同一である。しかしながら、他の実施形態においては、第２のラインセット８０２のスキャンライン８０２ａ及び８０２ｂを形成するスポットセットが、第１のラインセット７１０のスキャンライン７１０ａ及び７１０ｂを形成するスポットセットと異なっていてもよい。さらに、第２のラインセット８０２におけるスポット領域（例えばスポット領域８０４）の生成と第１のラインセット７１０における対応するスポット領域（例えばスポット領域７０６ａ）の生成との間の時間が、上述した同一のスポットセット内で隣接する又は隣り合うスポット領域の生成と生成の間の時間よりも長くなるように、第２のラインセット８０２の形成に関連する第２のスキャンプロセスの特性（例えば、パルス繰り返し率、スキャン速度、ラインピッチ、バイトサイズなど、又はこれらの組み合わせ）を選択することができる。近接する又は隣り合うスキャンライン（例えば、スキャンライン７１０ａとスキャンライン８０２ａ）内で生成された対応するスポット領域を相対的に互いに時間的に確実に話すことにより、（例えば、層１０４内にクラックを生成することにより、又は層１０４の基板１０２からの少なくとも部分的な剥離を誘発することにより、又は同様のことにより、あるいはこれらの組み合わせにより）対象物１００にダメージを与えてしまう可能性があるか、対象物１００の外観を悪く変えてしまうか、同様のことを引き起こすか、あるいはこれらの組み合わせたものを引き起こしてしまう高い熱負荷に関連した上記制限をも克服しつつ、所望の外観を有するマークを従来のマーキングプロセスよりも速く形成するように、本発明の実施形態に係るマーキングプロセスを適用することができる。図９を参照すると、第２のラインセット８０２が形成された後、付加的なスキャンプロセスを行って付加的なラインセットを生成することができるように、レーザシステム１１２を駆動してもよいし、対象物サポート１１６を移動してもよい。例示的に示されているように、上述したプロセスを繰り返して（例えば、スキャンライン９００ａ及び９００ｂを含む）第３のラインセット９００と（例えば、スキャンライン９０２ａ及び９０２ｂを含む）第４のラインセット９０２とを形成してもよい。一実施形態においては、第４のラインセット９０２の前に第３のラインセット９００を形成してもよい。しかしながら、他の実施形態においては、第３のラインセット９００の前に第４のラインセット９０２を形成してもよい。上記で例示的に説明したようにスキャンラインの形成時に、第１のラインセット７１０から、第２のラインセット８０２、第３のラインセット９００、第４のラインセット９０２までのスキャンラインを含む複合スキャンライン９０４が生成される。さらに、ラインセット（例えば第１のラインセット７１０）のスキャンライン（例えば、スキャンライン７１０ａと７１０ｂ）間の空間は、所望の数のオフセットスキャンライン（例えば３つのスキャンライン）で占められており、スキャンライン領域が形成されている。

コントローラ１３０４は、レーザ源１３００ａ及び１３００ｂと所望の補助システムとを制御して、１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスが上記で例示的に述べたスポット領域で（例えば、同時に又は連続的に）対象物１００に当たるようにレーザパルスグループを連続的に対象物１００上に照射し得る。例えば、図３に示されるスポット領域１３０２ａに対応する対象物上のスポット領域を生成するようにビーム１３０６ａ内のレーザパルスを対象物１００に当ててもよい。同様に、図３に示されるスポット領域１３０２ｂに対応する対象物上のスポット領域を生成するようにビーム１３０６ｂ内のレーザパルスを対象物１００に当ててもよい。

図１４を参照すると、レーザシステム１１２は、レーザ源１４０２と、ビームレット生成器１４０４と、上述したコントローラ１３０４とを含むレーザシステム１０００として設けられていてもよい。図示されていないが、レーザシステム１４００は、上述したビーム修正システム、ビームステアリングシステムなど、又はこれらの組み合わせのような補助システムをさらに含み得る。

レーザシステム１３００と同様に、レーザシステム１４００内のレーザ源１４０２は、（例えば、破線１４０６により示されるように）レーザパルスビームを生成可能である。ビームレット生成器１４０４は、レーザパルスビーム１４０６を受けて（例えば、破線１４０８ａ，１４０８ｂで示されるように）対応するレーザパルスビームレットを生成するように構成されている。一実施形態においては、ビームレット１４０８ａ，１４０８ｂは、例えば、ビーム１４０６を時間的に変調することにより、あるいはビーム１４０６を空間的に変調することにより、あるいはこれに類似する方法により、あるいはこれらの組み合わせによりビーム１４０６から生成される。そのようなビーム１４０６の変調は、ビーム１４０６の少なくとも一部を回折することにより、あるいはビーム１４０６の少なくとも一部を反射することにより、あるいはビーム１４０６の少なくとも一部を屈折することにより、あるいはこれに類似する方法により、あるいはこれらの組み合わせにより行うことができる。したがって、ビームレット生成器１４０４は、ミラー（例えば、スピンドルミラー、ＭＥＭＳミラーなど）、音響光学偏向器（ＡＯＤ）、電気光学偏向器（ＥＯＤ）など又はこれらの組み合わせのような時間的変調素子、光回折素子（ＤＯＥ）のような空間的変調素子、マルチレンズアレイのような光屈折素子など、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。しかしながら、ビームレット生成器１４０４が変調素子を任意に組み合わせたものを含んでいてもよいことは理解できよう。また、変調素子は、（例えば、ＤＯＥなどと同様の）受動変調素子及び（例えば、スピンドルミラー、ＡＯＤ、ＥＯＤなどと同様の）能動変調素子として分類できる。能動変調素子は、コントローラ１３０４の制御下でビーム１４０６を変調するように駆動され得るものであり、受動変調素子は、ビーム１４０６の変調を行うためにコントローラ１３０４により駆動される必要はない。

変調素子１５０２は、（例えば、変調素子１５０２の一部として組み込まれた信号源からコントローラ１３０４の制御の下で）変調素子１５０２に送られた信号の特性（例えば、図示された実施形態においてはＲＦ周波数）に対応する角度でビーム１４０６内のパルスを偏向（図示された実施形態では０次ビーム１５０８から離れるように回折）する。変調素子１５０２に送られる信号特性をレーザ源１４０２によって生成されビーム１４０６内を伝搬するレーザパルスと調整することにより、コントローラ１３０４は、多くの偏向されたビーム経路のうちの１つの経路（例えば、図示された実施形態においては、２つの１次偏向ビーム経路１５１０ａ及び１５１０ｂのうちの１つの経路）に沿ってビーム１４０６内の個々のレーザパルスを選択的に照射することができる。２つの偏向ビーム経路１５１０ａ及び１５１０ｂのみが図示されているが、変調素子１５０２の特性、変調素子１５０２に送られる信号の特性、ビーム１４０６内のレーザパルスのパルス繰り返し率、ビーム１４０６内のレーザパルスの平均パワー（例えば、これは１０Ｗから４００Ｗの範囲内となり得る）など、又はこれらの組み合わせに応じて任意の数の偏向ビーム経路を生成してもよいことは理解できよう。偏向ビーム経路に沿って伝搬するレーザパルスを必要であれば処理して（例えば、リレーレンズ１５０６により集束して）、さらに対応する経路（例えば、経路１５１２ａ及び１５１２ｂ）に沿って伝搬させた後、必要に応じて（例えば、ボックス１５１８で示されるような）上述した１以上の補助システムにより整形、拡大、集束、スキャンなどしてもよい。

続いて、図２０を参照すると、スキャンプロセスを繰り返して、上述したラインピッチよりも大きな量だけ（例えば、上述したラインセットピッチに１ラインピッチを追加した量に少なくとも実質的に等しい量だけ）、第３のラインセット１９００からオフセットした位置に第４のラインセット２０００を形成する。図示されるように、第４のラインセット２０００は、スポット領域１７０２ａから構成されるスキャンライン２００２ａと、スポット領域１７０２ｂから構成されるスキャンライン２００２ｂと、スポット領域１７０２ｃから構成されるスキャンライン２００２ｃと、スポット領域１７０２ｄから構成されるスキャンライン２００２ｄとを含んでいる。第４のラインセット２０００は、スキャンライン２００２ａ，２００２ｂ，２００２ｃがそれぞれスキャンライン１９０２ｂ，１９０２ｃ，１９０２ｄから上述したラインピッチだけオフセットされるように第３のラインセット１９００からオフセットされている。さらに図２０に示されるように、スキャンライン２００２ａ，２００２ｂ，２００２ｃは、上述したラインピッチだけ第１のラインセット１７０４のスキャンライン１７０２ｄからオフセットされている。マークが所望の形になるまで上述したプロセスを必要に応じて繰り返してもよい。

Claims

初期外観を有する対象物を用意し、
複数のレーザパルスグループを生成し、
前記複数のレーザパルスグループ内のレーザパルスは、前記対象物の前記初期外観を修正するように構成され、
前記複数のレーザパルスグループのうちの少なくとも１つのグループは、レーザパルスビームを変調して、それぞれ少なくとも１つのレーザパルスを含む複数のビームレットを形成することにより生成され、
前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループが、互いに重なり合わないスポット領域で前記対象物に当たるように、前記対象物上に前記複数のレーザパルスグループを連続的に照射し、
前記対象物上に前記複数のレーザパルスグループを連続的に照射する際に、
第１のレーザパルスグループを前記対象物上に照射して、前記第１のレーザパルスグループ内のレーザパルスが第１のスポット領域セットで前記対象物に当たり、
前記第１のレーザパルスグループを照射した後に、第２のレーザパルスグループを前記対象物に照射して、前記第２のレーザパルスグループ内のレーザパルスが前記第１のスポット領域セットから第１の方向に沿ってオフセットされた第２のスポット領域セットで前記対象物に当たり、
前記第１の方向は軸に平行ではなく、
前記第２のレーザパルスグループを照射した後に、第３のレーザパルスグループを前記対象物に照射して、前記第３のレーザパルスグループ内のレーザパルスが前記第１のスポット領域セットから前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってオフセットされた第３のスポット領域セットで前記対象物に当たり、
前記第３のスポット領域セット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のスポット領域セットのうち少なくとも２つのスポット領域の間に位置している、
方法。
前記対象物は、基板と、該基板に隣接するパッシベーション層とを含む、請求項１の方法。
前記基板は金属を含み、前記パッシベーション層は前記金属の酸化物を含む、請求項２の方法。
前記レーザパルスのうちの少なくとも１つのレーザパルスは、３０００ｎｍよりも短い波長を有する光を含む、請求項１の方法。
前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループは、多くても２０個のレーザパルスを含む、請求項１の方法。
前記複数のグループのうちの少なくとも２つのグループは、同じ数のレーザパルスを含む、請求項１の方法。
前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスは、同時に前記対象物に当たる、請求項１の方法。
前記複数のグループのうちの少なくとも１つのグループ内の少なくとも２つのレーザパルスは、連続的に前記対象物に当たる、請求項１の方法。
前記第２のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット内のスポット領域と重なり合う、請求項１の方法。
前記第２のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット内のいずれのスポット領域とも重なり合わない、請求項１の方法。
前記第３のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット内のスポット領域と重なり合う、請求項１の方法。
前記第３のセット内の少なくとも１つのスポット領域と前記第２のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット内の異なるスポット領域と重なり合う、請求項１１の方法。
前記第３のセット内の少なくとも１つのスポット領域と前記第２のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット内の同じスポット領域と重なり合う、請求項１１の方法。
前記第３のセット内の少なくとも１つのスポット領域は、前記第１のセット又は前記第２のセット内のいずれのスポット領域とも重なり合わない、請求項１の方法。
前記複数のグループのうちの前記少なくとも１つのグループ内において、前記レーザパルスのうち少なくとも２つのレーザパルスは、前記スポット領域のうちの１つの幅よりも長い距離だけ互いに離間したスポット領域で前記対象物に当たる、請求項１の方法。
前記少なくとも１つのレーザパルスグループ内の少なくとも２つのレーザパルスは、異なる幅を有するスポット領域で前記対象物に当たる、請求項１の方法。
前記複数のグループ内のレーザパルスは、前記対象物上に可視マークを生成するように構成されており、
前記マークの少なくとも一部の色の明るさのファクターの大きさＬ＊は、前記初期外観の色の明るさのファクターの大きさよりも大きい、請求項１の方法。
前記ビームを変調する際に、前記ビーム内の少なくとも１つのレーザパルスを回折する、請求項１の方法。
対象物上にレーザパルスを照射するように構成されたレーザシステムと、
前記レーザシステムに連結されたコントローラであって、
請求項１から１８のいずれか一項に記載された方法を行うように前記レーザシステムを制御する命令を実行するように構成されたプロセッサと、
前記命令を格納するように構成されたメモリと、
を備えたコントローラと、
を備える、装置。
前記レーザシステムは、レーザパルスビームを生成するように構成されたレーザ源を備える、請求項１９の装置。
前記対象物マーキングシステムは、前記レーザエネルギービームを変調してそれぞれ少なくとも１つのレーザパルスを含む複数のビームレットを形成するように構成されたビームレット生成器を備える、請求項１９の装置。
前記ビームレット生成器は、光回折素子及び音響光学偏向器からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項２１の装置。
前記複数のレーザパルスグループは、第１のレーザパルスグループと第２のレーザパルスグループとを含み、前記第１のレーザスポットグループのビームレットの変調及び前記第２のレーザスポットグループの変調とにより、前記第１のレーザスポットグループ内のパルス数が前記第２のレーザスポットグループ内のパルス数と異なる、請求項１９の装置。