RU2570369C2

RU2570369C2 - Поверхностная структура изделия, способ формирования поверхностной структуры изделия и устройство для формирования поверхностной структуры изделия

Info

Publication number: RU2570369C2
Application number: RU2014101983/12A
Authority: RU
Inventors: Йосиюки ЮАСА; Тосироу ВАСИДЗАКИ
Original assignee: Тойо Сейкан Груп Холдингз, Лтд.
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2015-12-10
Also published as: CN103582571A; KR20140033452A; JP6060901B2; JPWO2012176429A1; EP2724869A1; RU2014101983A; WO2012176429A1; US20140104686A1; EP2724869A4

Abstract

Изобретение относится к поверхностной структуре изделия, способу формирования поверхностной структуры изделия и устройству для формирования поверхностной структуры изделия. Поверхностная структура изделия имеет обработанную часть, образованную благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, при этом периодическая микроструктура, которая обеспечивает проявление структурированного цвета и в которой множество обработанных частей регулярно расположены в виде перекрестных точек сетки, образована в одной области изделия, большое количество областей расположено в изделии, каждая из множества зон, полученных разделением поверхности, в которой области расположены, представляет собой зону образования областей, одна или несколько областей расположены в одной зоне образования областей и направления компоновки обработанных частей, образованных в каждой из большого количества областей, изменяются соответственно зонам образования областей. Техническими результатами изобретения являются создание поверхностной структуры изделия, способа формирования поверхностной структуру изделия и устройства для формирования поверхностной структуры изделия, при этом на структуре генерация структурированного цвета может визуально распознаваться при рассматривании структуры с любого угла, вследствие чего усиливается декоративный эффект, приписываемый генерации структурированного цвета. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к поверхностной структуре изделия, обладающей функцией управления светом, для чего используются оптические явления, такие как дифракция и интерференция, способу формирования этой структуры и устройству для выполнения способа формирования данной структуры. Более конкретно, оно относится к поверхностной структуре изделия, в которой структурированный цвет проявляется благодаря микроструктуре, имеющей большой количество периодически расположенных выемок, способу формирования этой структуры и устройству для выполнения способа формирования данной структуры.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Генерация цвета включает в себя химическую генерацию цвета, при которой используются пигментные вещества, и генерацию структурированного цвета, при которой цвет генерируется благодаря таким явлениям, как дифракция и интерференция света, возникающим в результате формирования микроструктуры.

Последняя генерация структурированного цвета вызывается, например, интерференцией в тонких пленках, интерференцией в многослойной пленке, явлением рассеяния света, дифракционной решеткой и фотонным кристаллом.

Однако искусственное образование такого структурированного цвета представляет собой трудную задачу, и известны только несколько примеров практических промышленных применений его.

При наличии таких обстоятельств изобретатель настоящего изобретения образовал периодическую микроструктуру путем облучения светом и обосновал способ формирования структуры, в которой структурированный цвет проявляется сразу же после представления исследователям, и затем подал заявку на патент (например, см. патентную литературу 1).

Более конкретно, согласно этому способу формирования структуры лазерный свет подводят к структуре, имеющей многослойное строение, чтобы образовать неровную периодическую микроструктуру на поверхности или поверхности раздела структуры.

Периодическая микроструктура имеет большое количество выемок или выступов с мелким шагом, которые периодически расположены по вертикали и по горизонтали. В этой периодической микроструктуре проявляется структурированный цвет.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентная литература 1: публикация №2010-030279 выложенной заявки на патент Японии.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Однако для упомянутого выше способа согласно патентной литературе 1 характерна следующая ситуация.

Например, способ согласно этой литературе предназначен для формирования неровной периодической микроструктуры на поверхности или поверхности раздела структуры. Однако, как показано на фиг.20, периодическая микроструктура имеет большое количество выемок 110, которые периодически расположены по вертикали и по горизонтали. Хотя множество областей 120, в которых периодические микроструктуры образованы, расположены в структуре 100, но, как показано на фиг.20 и фиг.21А, все выемки 110 расположены по одним и тем же вертикальным и горизонтальным направлениям в каждой из областей 120. Следует отметить, что на фиг.21А линиями сетки, показанными в каждой из областей 120, представлено направление компоновки выемок 110.

Поэтому, например, при рассматривании поверхности структуры 100 с вертикального направления или горизонтального направления (направления S, показанного на фиг.21В), в которой выемки 110 периодически расположены, проявление структурированного цвета можно визуально распознать. Однако, при рассматривании поверхности структуры 100 с других направлений, таких как направление Т, показанное на фиг.21С, генерацию структурированного цвета нельзя визуально распознать.

Это происходит потому, что для проявления структурированного цвета в периодической микроструктуре требуется, чтобы выемки 110 были периодически расположены с расстоянием между ними, близким к длине волны видимого света (приблизительно от 400 нм до 700 нм), и тогда структурированный цвет будет проявляться в этом направлении компоновки. Поэтому, например, при рассматривании поверхности структуры 100 с направления S, показанного на фиг.21В, генерация структурированного цвета может визуально распознаваться, поскольку выемки 110 периодически расположены с расстоянием между ними, близким к длине волны видимого света. В отличие от этого, при рассматривании поверхности структуры 100 с направления Т, показанного на фиг.21С, генерация структурированного цвета не может визуально распознаваться, поскольку выемки 110 не расположены с расстоянием между ними, близким к длине волны видимого света.

То есть в обычной структуре 100 углы, под которыми генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, ограничены, и генерацию структурированного цвета нельзя визуально распознавать с других углов. Это приводит к ситуации, в которой даже при образовании периодической микроструктуры в структуре 100, предназначенной для декорирования, декоративные эффекты ослабляются.

Настоящее изобретение сделано с учетом изложенных выше обстоятельств. Задача настоящего изобретения заключается в создании поверхностной структуры изделия, способа формирования этой структуры и устройства для выполнения способа формирования данной структуры, при этом на структуре генерация структурированного цвета может визуально распознаваться при рассматривании структуры с любого угла, вследствие чего усиливается декоративный эффект, приписываемый генерации структурированного цвета.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Для решения изложенной выше задачи поверхностная структура изделия имеет обработанную часть, образованную благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, при этом периодическая микроструктура, которая обеспечивает проявление структурированного цвета и в которой множество обработанных частей расположены в виде перекрестных точек сетки, образована в одной области изделия, большое количество областей расположено в изделии, каждая из множества зон, полученных разделением поверхности, в которой области расположены, представляет собой зону образования областей, одна или несколько областей расположены в одной зоне образования областей и направления компоновки обработанных частей, образованных в каждой из большого количества областей, изменяются соответственно зонам образования областей.

При этом в указанной поверхностной структуре изделия множество областей расположено в одной зоне образования областей, а обработанные части при одинаковом направлении компоновки образованы в каждой из областей, и

когда множество областей составляют группу областей, направление компоновки обработанных частей, образованных в каждой из областей, составляющих одну группу областей, является отличным от направления компоновки обработанных частей, образованных в каждой из областей, составляющих другую группу областей.

Кроме того, форма зоны образования областей, в которой множество областей расположено, является квадратной, круговой, эллиптической или многоугольной, а обработанная часть включает в себя выемку, образованную в поверхности поверхностной структуры изделия или в поверхности раздела множества слоев поверхностной структуры изделия, или

полость, образованную внутри поверхностной структуры изделия, в поверхности раздела множества слоев поверхностной структуры изделия или внутри слоя, который составляет множество слоев поверхностной структуры изделия.

А также поверхностная структура изделия, в которой образована периодическая микроструктура, включает в себя

покрытие, предусмотренное на поверхности материала металлического или пластикового основания, и материал основания

представляет собой металлическую крышку, металлическую банку, пластиковую крышку или пластиковую бутылку, а

покрытие образовано на внешней стороне верхней пластинки металлической крышки или пластиковой крышки или на внешней стороне цилиндрической части металлической банки или пластиковой бутылки.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен способ формирования поверхностной структуры изделия, в изделии формируют периодическую микроструктуру, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части, образованные благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, расположены регулярно в виде

перекрестных точек сетки, в котором выводят лазерный свет из лазерного генератора, расщепляют лазерный свет на множество световых потоков с помощью расщепителя пучка, с помощью линзы вызывают интерференцию световых потоков и к тому же подводят световые потоки к изделию для формирования периодической микроструктуры, и когда периодические микроструктуры формируют во множестве областей в изделии, угол положения расщепителя пучка изменяют для каждой из областей или для каждой из соседних областей, а направление интерференции световых потоков изменяют для формирования периодических микроструктур.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен способ формирования поверхностной структуры изделия, в изделии формируют периодическую микроструктуру, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части, образованные благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, расположены регулярно в виде перекрестных точек сетки, при этом выводят лазерный свет из лазерного генератора, с помощью сканера лазерного света отражают лазерный свет и к тому же осуществляют распространение лазерного света к расщепителю пучка, имеющему множество дифракционных оптических элементов, различающихся углом расщепления, расщепляют лазерный свет на множество световых потоков с помощью дифракционного оптического элемента из числа дифракционных оптических элементов расщепителя пучка, который принимает лазерный свет, с помощью линзы вызывают интерференцию световых потоков и к тому же подводят световые потоки к изделию для формирования периодической микроструктуры, и когда периодические микроструктуры формируют в большом количестве областей в изделии, с помощью сканера лазерного света угол отражения лазерного света изменяют так, что переключают дифракционный оптический элемент, принимающий лазерный свет, с переходом от формирования периодических микроструктур в соседних областях из числа большого количества областей к формированию периодических микроструктур в других областях.

Кроме того, в указанных вариантах способов расщепитель пучка расщепляет лазерный свет по трем или большему количеству направлений, и формируется периодическая микроструктура, в которой обработанные части расположены в виде перекрестных точек сетки многоугольника, форма которого изменяется в зависимости от количества расщеплений.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрено устройство для формирования поверхностной структуры изделия, выполненное с возможностью подведения импульсного лазерного света к изделию для формирования в изделии периодической микроструктуры, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части формируются благодаря возникновению фотораспада и располагаются регулярно в виде перекрестных точек сетки, которое содержит лазерный генератор, из которого выводится лазерный свет; расщепитель пучка, который расщепляет лазерный свет на множество световых потоков и который вращается или поворачивается вокруг направления распространения лазерного света; линзу, которая вызывает интерференцию световых потоков и к тому же подводит световые потоки к структуре для формирования периодической микроструктуры; и регулирующее угол средство для изменения угла расщепителя пучка всякий раз, когда периодическая микроструктура должна формироваться в любой из множества областей в изделии во время формирования периодических микроструктур в областях.

Кроме того, предусмотрено устройство для формирования поверхностной структуры изделия, выполненное с возможностью подведения импульсного лазерного света к изделию для формирования в изделии периодической микроструктуры, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части формируются благодаря возникновению фотораспада и располагаются регулярно в виде перекрестных точек сетки, которое содержит лазерный генератор, из которого выводится лазерный свет; сканер лазерного света, который отражает лазерный свет; расщепитель пучка, который принимает лазерный свет, отражаемый сканером лазерного пучка и к тому же расщепляет лазерный свет на множество световых потоков; и линзу, которая вызывает интерференцию световых потоков и к тому же подводит световые потоки к структуре для формирования периодической микроструктуры,

в котором расщепитель пучка имеет множество дифракционных оптических элементов, различающихся углом расщепления, и

сканер лазерного света изменяет угол отражения лазерного света так, что переключается дифракционный оптический элемент, принимающий лазерный свет, с переходом от формирования периодических микроструктур в соседних областях из числа большого количества областей в структуре к формированию периодических микроструктур в других областях.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с поверхностной структурой изделия, способом формирования этой структуры и устройством для выполнения способа формирования данной структуры настоящего изобретения направления компоновки (направления сеток обработанных частей, расположенных в виде перекрестных точек сетки) множества обработанных частей, составляющих периодическую микроструктуру, изменяются соответственно зонам образования областей, в которых одна или несколько областей расположены. Поэтому генерация структурированного цвета в любой области может визуально распознаваться при рассматривании структуры с любого угла.

При изменении направления рассматривания структуры меняется область, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, так что можно получать яркие декоративные изображения и можно усиливать декоративный эффект.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

Фиг.1 - внешний перспективный вид конфигурации структуры и полученные растровым электронным микроскопом изображения (увеличенные виды основных частей), иллюстрирующие конфигурации структуры и обработанных частей (периодических микроструктур), согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2А - вид спереди, иллюстрирующий конфигурацию структуры согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2В - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.2А, с направления S;

Фиг.2С - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.2А, с направления Т;

Фиг.3 - внешний перспективный вид конфигурации структуры и полученные растровым электронным микроскопом изображения (увеличенные виды основных частей), иллюстрирующие конфигурации структуры и обработанных частей (периодических микроструктур), согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4А - вид спереди, иллюстрирующий конфигурацию структуры согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4В - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.4А, с направления S;

Фиг.4С - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.4А, с направления Т;

Фиг.5А - схематичное представление, иллюстрирующее структуру, в которой периодические микроструктуры образованы в крупноразмерной области, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей в структуре и направления компоновки обработанных частей, образованных в областях, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.5В - схематичное представление, иллюстрирующее структуру, в которой периодические микроструктуры образованы в крупноразмерной области, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей в структуре и направления компоновки обработанных частей, образованных в областях, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.6 - схематичное представление, иллюстрирующее структуру, в которой форма зоны (зоны образования областей), имеющей множество областей, составляющих одну группу областей, образованную множеством соседних областей, является четырехугольной, а периодические микроструктуры образованы таким образом, что направления компоновки обработанных частей изменяются соответственно группам областей, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей в структуре и форму зоны образования областей, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.7 - схематичное представление, иллюстрирующее структуру, в которой форма зоны образования областей является круговой, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей в структуре и форму зоны образования областей, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.8 - схематичное представление, иллюстрирующее структуру, в которой форма зоны образования областей является звездообразной, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей в структуре и форму зоны образования областей, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.9А - разрез, иллюстрирующий конфигурацию выемок в направлении толщины структуры;

Фиг.9В - разрез, иллюстрирующий конфигурацию полостей в направлении толщины структуры;

Фиг.9С - разрез, иллюстрирующий другую конфигурацию полостей в направлении толщины структуры;

Фиг.9D - разрез, иллюстрирующий еще одну конфигурацию полостей в направлении толщины структуры;

Фиг.10 - схематичный перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию структурирующего устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - схематичные виды сетчатых картин расщепителя пучка, схематичные виды, иллюстрирующие места, где расщепленный световой поток проходит через линзу в соответствии с сетчатой картиной расщепителя пучка, и полученные растровым электронным микроскопом изображения (увеличенные виды основных частей), иллюстрирующие сетчатые картины обработанных частей, образованных в соответствии с сетчатыми картинами расщепителя пучка;

Фиг.12 - вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию механизма вращения расщепителя пучка;

Фиг.13 - схематичный перспективный вид, иллюстрирующий другую конфигурацию структурирующего устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14 - вид спереди, иллюстрирующий конфигурацию расщепителя пучка;

Фиг.15А - внешний перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию структурирующего устройства, трассу светового потока, и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, когда угол наклона расщепителя пучка является нулевым;

Фиг.15В - внешний перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию структурирующего устройства, трассу светового потока, и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, когда угол наклона расщепителя пучка является косым углом 45°;

Фиг.15С - внешний перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию структурирующего устройства, трассу светового потока, и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, когда угол наклона расщепителя пучка составляет 90°;

Фиг.16 - схематичное представление, иллюстрирующее область интерференции множества световых потоков;

Фиг.17А - внешний перспективный вид структурирующего устройства с показом трассы светового потока и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, образованных в структуре при подведении лазерного света к первому дифракционному оптическому элементу расщепителя пучка;

Фиг.17В - внешний перспективный вид структурирующего устройства с показом трассы светового потока и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, образованных в структуре при подведении лазерного света к второму дифракционному оптическому элементу расщепителя пучка;

Фиг.17С - внешний перспективный вид структурирующего устройства с показом трассы светового потока и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, образованных в структуре при подведении лазерного света к третьему дифракционному оптическому элементу расщепителя пучка;

Фиг.17D - внешний перспективный вид структурирующего устройства с показом трассы светового потока и полученное растровым электронным микроскопом изображение (увеличенный вид основных частей), иллюстрирующее направление компоновки обработанных частей, образованных в структуре при подведении лазерного света к четвертому дифракционному оптическому элементу расщепителя пучка;

Фиг.18А - перспективное изображение (i) структуры согласно первому примеру настоящего изобретения при рассматривании с направления s, перспективное изображение (ii) структуры согласно первому примеру настоящего изобретения при рассматривании с направления t, и схематичный вид (iii), иллюстрирующий направления рассматривания структуры;

Фиг.18В - перспективное изображение (i) структуры согласно первому сравнительному примеру при рассматривании с направления s и перспективное изображение (ii) структуры согласно первому сравнительному примеру при рассматривании с направления t;

Фиг.19 - схематичное представление структуры согласно второму примеру настоящего изобретения, при этом (i) - схематичный вид, иллюстрирующий расположение областей, и (ii) - перспективное изображение, иллюстрирующее внешнюю поверхность структуры;

Фиг.20 - внешний перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию обычной структуры, и полученные растровым электронным микроскопом изображения (увеличенные виды основной части), иллюстрирующие обработанную часть (периодическую микроструктуру);

Фиг.21А - вид спереди, иллюстрирующий конфигурацию обычной структуры;

Фиг.21В - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.21А с направления S; и

Фиг.21С - вид спереди, иллюстрирующий генерацию структурированного цвета в каждой области при рассматривании структуры, показанной на фиг.21А, с направления Т.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже с обращением к чертежам будут описаны предпочтительные варианты осуществлений структуры, структурирующего способа и структурирующего устройства согласно настоящему изобретению.

Варианты осуществлений будут описаны в соответствии со следующими разделами.

(1) Структура.

(2) Структурирующее устройство.

(3) Структурирующий способ.

(4) Примеры.

(1) Структура

(1-1) Первый вариант осуществления структуры

Первый вариант осуществления структуры будет описан с обращением к фиг.1.

На фиг.1 представлены внешний перспективный вид, иллюстрирующий построение структуры согласно настоящему варианту осуществления, и полученные растровым электронным микроскопом изображения (увеличенные виды основных частей) периодических микроструктур, образованных в структуре.

Как показано на фиг.1, структура 10а включает в себя множество областей (областей образования периодических микроструктур) 11, имеющих периодические микроструктуры, расположенные в покрытии 13, которое предусмотрено на поверхности материала 12 основания.

Периодической микроструктурой называется микроструктура, в которой обработанные части 14, образованные благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, расположены в виде перекрестных точек сетки.

Расстояние между обработанными частями 14 близко к длине волны видимого света (приблизительно от 400 нм до 700 нм). Такие обработанные части 14 в большом количестве расположены периодически, так что на них происходит дифракция света, а за счет разности оптических путей интерференция света создается на участке (проекции) между одной обработанной частью 14 и соседней обработанной частью 14. В результате проявляется структурированный цвет.

Обработанные части 14 включают в себя выемку 14-1 и полость 14-2, которые будут подробно описаны ниже.

Периодическую микроструктуру формируют в поверхности 17 покрытия 13 или в заданной внутренней области, используя устройство облучения лазерным светом (структурирующее устройство 20, описываемое ниже). Зона, в которой периодическую микроструктуру формируют путем подведения импульса лазерного света, привязана к области 11, видимой с направления подведения лазерного света к покрытию 13.

Точнее, эта область 11 привязана к зоне образования периодической микроструктуры, формируемой в покрытии 13 путем распределения области высокой интенсивности в пространственной области (области интерференции), в которой множество световых потоков пересекаются в одной точке и взаимодействуют друг с другом (см. фиг.16). То есть когда имеется множество пространственных областей, в которых множество световых потоков пересекаются в одной точке и взаимодействуют друг с другом, периодическая микроструктура образуется в каждой из пространственных областей в пределах данной зоны. Каждая из зон образования периодических микроструктур, сформированных в пространственных областях, имеет область 11.

Множество областей 11 расположено в структуре 10а. Например, области 11 расположены на 16 местах в структуре 10а, показанной на фиг.1.

Хотя обработанные части 14 расположены и образованы в виде перекрестных точек сетки в каждой из областей 11, направления сеток (направления компоновки обработанных частей 14) изменяются соответственно областям 11.

Например, как показано на фиг.1, обработанная часть 14, образованная в одной области 11-1, сформирована на месте, соответствующем каждой перекрестной точке сетки, которая состоит из множества параллельных горизонтальных поперечных линий (линий сетки) и множества параллельных продольных линий (линий сетки), которые пересекаются по существу под прямыми углами с поперечными линиями. В этом случае множество обработанных частей 14 образованы в виде перекрестных точек сетки полностью в области 11 вдоль поперечных линий и продольных линий.

Обработанная часть 14, образованная в другой области 11-2, сформирована на месте, соответствующем каждой перекрестной точке сетки, которая состоит из множества параллельных, наклоненных вправо диагональных линий (линий сетки) и множества параллельных, наклоненных влево диагональных линий (линий сетки), которые пересекаются по существу под прямыми углами с наклоненными вправо диагональными линиями. В этом случае множество обработанных частей 14 образованы в виде перекрестных точек сетки полностью в области 11 вдоль наклоненных вправо диагональных линий и наклоненных влево диагональных линий.

Таким образом, направления компоновки (направления сеток) обработанных частей 14, расположенных и образованных в виде перекрестных точек сетки, изменяются соответственно областям 11, так что генерацию структурированного цвета в любой из областей 11 можно визуально распознавать при рассмотрении структуры 10а с любого направления.

Например, в структуре 10а, показанной на фиг.2А, имеется 81 область 11 (с 11-11 по 11-99). В каждой из областей 11 образована периодическая микроструктура, в которой множество обработанных частей 14 расположены в виде перекрестных точек сетки. Направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11. На фиг.2А линии сетки, показанные в каждой из областей 11, обозначают направления сеток, то есть направления компоновки обработанных частей 14.

Как описывается ниже, направление компоновки обработанных частей 14 может быть любым направлением (любым наклоном). Однако для простоты пояснения направления компоновки обработанных частей 14 на фиг.2А включают в себя направления двух видов: продольное/поперечное направление (имеющее наклон 0°) и диагональное направление, имеющее наклон 45°. Более конкретно, направление компоновки обработанных частей 14 в областях 11-11, 11-13, 11-15, 11-17, 11-19, 11-22, 11-24, …, 11-99 представляет собой продольное/поперечное направление. Направление компоновки обработанных частей 14 в областях 11-12, 11-14, 11-16, 11-18, 11-21, 11-23, …, 11-98 представляет собой диагональное направление, имеющее наклон 45°. Следует отметить, что для исключения неясностей на фиг.2А, некоторые перечисленные позиции не показаны на фиг.2А.

В данном случае при рассматривании структуры 10а, показанной на фиг.2А, с направления S, показанного на фиг.2В (продолжающегося в продольном/поперечном направлении (имеющего наклон 0°), которое представляет собой направление компоновки обработанных частей 14 в области 11-11 и других), генерацию структурированного цвета в областях 11-11, 11-13, 11-15, 11-17, 11-19, 11-22, 11-24, …, 11-99 можно визуально распознавать.

При рассматривании структуры 10а, показанной на фиг.2А, с направления Т, показанного на фиг.2С (продолжающегося в диагональном направлении, имеющего наклон 45°, которое представляет собой направление компоновки обработанных частей 14 в области 11-12 и других), генерацию структурированного цвета в областях 11-12, 11-14, 11-16, 11-18, 11-21, 11-23, …, 11-98 можно визуально распознавать.

Таким образом, генерацию структурированного цвета в любой из областей 11 можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10а, показанной на фиг.2А, с направления S и направления Т.

Для простоты пояснения на фиг.2А-2С направления компоновки обработанных частей 14 включают в себя направления двух видов (продольное/поперечное направление, имеющее наклон 0°, и диагональное направление, имеющее наклон 45°). Однако направления компоновки обработанных частей 14 не ограничены направлениями этих двух видов и могут быть направлениями трех или большего количества видов. Например, направления компоновки обработанных частей 14 могут быть направлениями трех или большего количества видов: продольным/поперечным направлением, имеющим наклон 0°, диагональным направлением, имеющим наклон 30°, и диагональным направлением, имеющим наклон 60°. Таким образом, если наклон (угол) направления компоновки обработанных частей 14 возрастает, угол, под котором генерация структурированного цвета может визуально распознаваться, может увеличиваться.

Кроме того, если направление рассматривания структуры 10а изменяется, область 11, в которой можно видеть генерацию структурированного цвета, меняется. Например, область 11, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать при рассматривании с направления S, показанного на фиг.2В, отличается от области 11, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать при рассматривании с направления Т, показанного на фиг.2С. Это обстоятельство справедливо при условии, что наклон направления компоновки обработанных частей 14 изменяется понемногу для каждой из областей 11; например, направление компоновки обработанных частей 14 в одной области 11 представляет собой продольное/поперечное направление, имеющее наклон 0°, направление компоновки обработанных частей 14 в соседней области 11 представляет собой диагональное направление, имеющее наклон 15°, и направление компоновки обработанных частей 14 в более отдаленной соседней области 11 представляет собой диагональное направление, имеющее наклон 30°. Таким образом, при постепенном изменении направления рассматривания структуры 10а область 11, в которой можно визуально распознавать генерацию структурированного цвета, постепенно меняется, и может быть получены переливающиеся декоративные изображения. Кроме того, если на структуре 10а образовать много мест, на которых наклон направления компоновки обработанных частей 14 изменяется понемногу, для каждой из областей 11, можно получить яркие декоративные изображения.

На фиг.2А область 11, в которой наклон направления компоновки обработанных частей 14 составляет 0°, и область 11, в которой наклон направления компоновки обработанных частей 14 составляет 45°, расположены поочередно. Однако эти области 11 не обязательно располагать поочередно, а можно располагать случайным образом. В частности, когда имеются направления компоновки обработанных частей 14 множества видов и эти направления компоновки расположены случайным образом, генерацию структурированного цвета в не определенных точно областях 11 можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10а. Кроме того, при постепенном изменении направления рассматривания структуры 10а области 11, в которых генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, в свою очередь меняются, и большое количество областей 11 производят такое впечатление, как если бы эти области выполняли последовательную генерацию структурированного цвета. Следовательно, можно получать яркие декоративные изображения.

В настоящем, описанном выше варианте осуществления направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11. В отличие от этого в структуре 10а каждая из множества зон, полученных разделением поверхности, в которых области 11 расположены, представляет собой зону 16 образования областей, и одна область 11 расположена в каждой зоне 16 образования областей. В таком случае направления компоновки обработанных частей 14, образованных в каждой из большого количества областей 11 в структуре 10а, изменяются соответственно зонам 16 образования областей (см. фиг.1 и фиг.2А).

Линии сетки представлены на полученных растровым электронным микроскопом изображениях, показанных на фиг.1, для пояснения, что обработанные части 14 образованы в виде перекрестных точек сетки. Это не означает, что линии сетки формируют при образовании обработанных частей 14. Это также применимо к фиг.3, фиг.11, фиг.15А-15С, фиг.17А-17С и фиг.20.

(1-2) Второй вариант осуществления структуры

Теперь с обращением к фиг.3 будет описан второй вариант осуществления структуры.

Структура 10а, описанная в разделе «(1-1) Первый вариант осуществления структуры», характеризуется тем, что, как показано на фиг.1, направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11. То есть направление компоновки обработанных частей 14, образованных в одной области 11, и направление компоновки обработанных частей 14, образованных в соседней области 11, при сравнении друг с другом оказываются различными.

Напротив, структура 10b согласно настоящему варианту осуществления характеризуется тем, что направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11. То есть структура 10b согласно настоящему варианту осуществления характеризуется тем, что соседние области 11 составляют одну группу 15 областей, а направление компоновки обработанных частей 14, образованных в каждой из областей 11, составляющих одну группу 15 областей, и направление компоновки обработанных частей 14, образованных в каждой из областей 11, составляющих соседнюю группу 15 областей, изменяется соответственно группам 15 областей, что видно при сравнении их друг с другом.

Например, как показано на фиг.3 и фиг.4А, обработанная часть 14, образованная в каждой из множества областей с 11-11 по 11-19, составляющих одну группу 15-1 областей, образована на месте, соответствующем каждой перекрестной точке сетки, которая состоит из множества параллельных горизонтальных поперечных линий (линий сетки) и множества параллельных продольных линий (линий сетки), которые пересекаются под прямыми углами с поперечными линиями. В этом случае множество обработанных частей 14 образовано в виде перекрестных точек сетки полностью в областях с 11-11 по 11-19 вдоль поперечных линий и продольных линий.

Обработанная часть 14, образованная в каждой из множества областей с 11-21 по 11-29, составляющих другую группу 15-2 областей, образована на месте, соответствующем каждой перекрестной точке сетки, которая состоит из множества параллельных, наклоненных вправо диагональных линий (линий сетки) и множества параллельных наклоненных влево диагональных линий (линий сетки), которые пересекаются под прямыми углами с наклоненными вправо диагональными линиями. В этом случае множество обработанных частей 14 образованы в виде перекрестных точек сетки полностью в областях с 11-21 по 11-29 вдоль наклоненных вправо диагональных линий и наклоненных влево диагональных линий.

То есть во множестве областей 11, составляющих одну группу 15 областей, направление компоновки образованных обработанных частей 14 является одинаковым. Направление компоновки (направление сетки) обработанных частей 14, образованных во множестве областей 11, составляющих одну группу 15 областей, и направление компоновки (направление сетки) обработанных частей 14, образованных во множестве областей 11, составляющих соседнюю группу 15 областей, являются различными при сравнении друг с другом.

Таким образом, направления компоновки (направления сеток) обработанных частей 14, изменяются соответственно группе 15 областей, так что генерацию структурированного цвета в любой из групп 15 областей можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10b с любого направления.

Например, в структуре 10b, показанной на фиг.4А, области 11 (с 11-11 по 11-19, с 11-21 по 11-29, …, с 11-91 по 11-99) расположены на 81 месте. В каждой из областей 11 образована периодическая микроструктура, в которой множество обработанных частей 14 расположены в виде перекрестных точек сетки. Направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей. На фиг.4А линии сетки, показанные в каждой из областей 11, обозначают направления сеток, то есть направления компоновки обработанных частей 14.

Как описывается ниже, направление компоновки обработанных частей 14 может быть любым направлением. Однако для простоты пояснения на фиг.4А направления компоновки обработанных частей 14 включают в себя направления двух видов: продольное/поперечное направление (имеющее наклон 0°) и диагональное направление, имеющее наклон 45°. Более конкретно, направление компоновки обработанных частей 14 в областях с 11-11 по 11-19, с 11-31 по 11-39, с 11-51 по 11-59, с 11-71 по 11-79 и с 11-91 по 11-99, составляющих группы 15-1, 15-3, 15-5, 15-7 и 15-9 областей, представляет собой продольное/поперечное направление. Направление компоновки обработанных частей 14 в областях с 11-21 по 11-29, с 11-41 по 11-49, с 11-61 по 11-69 и с 11-81 по 11-89, составляющих группы 15-2, 15-4, 15-6 и 15-8 областей, представляет собой диагональное направление (имеющее наклон 45°). Следует отметить, что некоторые указанные здесь позиции не показаны на фиг.4А для исключения неясности фиг.4А.

В данном случае при рассматривании структуры 10b, показанной на фиг.4А, с направления S, показанного на фиг.4В (продолжающегося в продольном/поперечном направлении (имеющего наклон 0°), которое представляет собой направление компоновки обработанных частей 14 в области 11-11 и других), генерацию структурированного цвета в каждой из областей 11, составляющих группы 15-1, 15-3, 15-5, 15-7 и 15-9 областей, можно визуально распознавать.

При рассматривании структуры 10b, показанной на фиг.4А, с направления Т, показанного на фиг.4С (продолжающегося в диагональном направлении, имеющем наклон 45°, которое представляет собой направление компоновки обработанных частей 14 в области 11-21 и других), генерацию структурированного цвета в каждой из областей 11, составляющих группы 15-2, 15-4, 15-6 и 15-8 областей можно визуально распознавать.

Таким образом, структурированный цвет, проявляющийся в области 11 любой из групп 15 областей можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10b, показанной на фиг.4А, с направления S и направления Т.

Для простоты пояснения на фиг.4А-4С направления компоновки обработанных частей 14 включают в себя направления двух видов (продольное/поперечное направление, имеющее наклон 0°, и диагональное направление, имеющее наклон 45°). Однако направления компоновки обработанных частей 14 не ограничены направлениями этих двух видов и могут быть направления трех или большего количества видов. Например, направления компоновки обработанных частей 14 могут быть направлениями трех или большего количества видов: продольным/поперечным направлением, имеющим наклон 0°, диагональным направлением, имеющим наклон 30°, и диагональным направлением, имеющим наклон 60°. Таким образом, если наклон (угол) направления компоновки обработанных частей 14 увеличивать, угол, под которым генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, может возрастать.

Кроме того, при изменении направления рассматривания структуры 10b группа 15 областей, в которой генерацию структурированного цвета можно видеть, может меняться. Например, группа 15 областей, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать при рассматривании с направления S, показанного на фиг.4В, отличается от группы 15 областей, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать при рассматривании с направления Т, показанного на фиг.4С. Это обстоятельство справедливо при условии, что наклон направления компоновки обработанных частей 14 изменяется понемногу для каждой из групп 15 областей; например, направление компоновки обработанных частей 14 в каждой из областей 11, составляющих одну группу 15 областей, представляет собой продольное/поперечное направление, имеющее наклон 0°, направление компоновки обработанных частей 14 в каждой из областей 11, составляющих соседнюю группу 15 областей, представляет собой диагональное направление, имеющее наклон 15°, и направление компоновки обработанных частей 14 в каждой из областей 11, составляющих более отдаленную соседнюю группу 15 областей, представляет собой диагональное направление, имеющее наклон 30°. Таким образом, при постепенном изменении направления рассматривания структуры 10b группа 15 областей, в которой можно визуально распознавать генерацию структурированного цвета, постепенно меняется, и могут быть получены переливающиеся декоративные изображения. Кроме того, если на структуре 10b образовать много мест, на которых наклон направление компоновки обработанных частей 14 изменяется понемногу, для каждой из групп 15 областей, можно получить яркие декоративные изображения.

На фиг.4А группа 15 областей, в которой наклон направления компоновки обработанных частей 14 составляет 0°, и группа 15 областей, в которой наклон направления компоновки обработанных частей 14 составляет 45°, расположены поочередно. Однако эти группы 15 областей не обязательно располагать поочередно, а можно располагать случайным образом. В частности, когда имеются направления компоновки обработанных частей 14 множества видов и эти направления компоновки расположены случайным образом, генерацию структурированного цвета в не определенных точно группах 15 областей можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10b. Кроме того, при постепенном изменении направления рассматривания структуры 10b группы 15 областей, в которых генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, в свою очередь меняются, и большое количество групп 15 областей производят впечатление, как если бы эти группы областей выполняли последовательную генерацию структурированного цвета. Следовательно, можно получать яркие декоративные изображения.

В настоящем, описанном выше варианте осуществления направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11. В отличие от этого, в структуре 10b каждая из множества зон, получаемых разделением поверхности, в которых области 11 расположены, представляет собой зону 16 образования областей, и множество областей 11 расположено в каждой зоне 16 образования области. В таком случае направления компоновки обработанных частей 14, образованных в большом количестве областей 11 в структуре 10b, изменяются соответственно зонам 16 образования областей (см. фиг.3 и фиг.4А).

(1-3) Размер областей и декоративные изображения

Теперь с обращением к фиг.5А(i) и (ii) и фиг.5В(i) и (ii) будет описана зависимость между размером областей и декоративными изображениями.

Как описывалось выше, область 11 привязана к зоне, в которой периодическую микроструктуру формируют в покрытии 13 при подведении импульса лазерного света. Размер этой области 11 (то есть диаметр области 11) изменяется в зависимости от энергии лазерного света. Например, когда энергия лазерного света небольшая, размер области 11 получается небольшим. С другой стороны, когда энергия лазерного света большая, размер области 11 получается большим.

Таким образом, размер области 11 можно изменять путем изменения энергии лазерного света. Как поясняется ниже, в зависимости от размера области 11 имеются преимущества и недостатки.

Например, частота повторения лазерного света, выводимого из лазерного генератора 21 (описываемого ниже), может быть выше при формировании малоразмерной области 11, чем при формировании крупноразмерной области 11. Это обусловлено тем, что энергия лазерного света, необходимая для формирования малоразмерной области 11, меньше, чем энергия лазерного света, необходимая для формирования крупноразмерной области 11. Когда частота повторения лазерного света высокая, периодические микроструктуры можно быстро образовать в большом количестве областей 11. Например, как показано на фиг.5А(i) и (ii) и фиг.5В(i) и (ii), периодические микроструктуры образованы так, что большое количество областей 11, расположенных в матрице, образовано по всей поверхности покрытия 13, благодаря чему получается структура 10а согласно первому варианту осуществления. В этом случае скорость обработки может быть выше, когда области 11 имеют небольшие размеры (фиг.5В(i) и (ii)), чем в случае, когда области 11 имеют большие размеры (фиг.5А(i) и (ii)).

Декоративный эффект также изменяется. Например, структура 10а (структура 10а, имеющая крупноразмерные области 11), показанная на фиг.5А(i) и (ii), создает впечатление большой яркости и сильный декоративный эффект вследствие усиления генерации цвета в каждой из областей 11. Между тем, структура 10а (структура 10а, имеющая малоразмерные области 11), показанная на фиг.5В(i) и (ii), создает впечатление малой яркости и слабый декоративный эффект вследствие возникновения слабой генерации цвета в каждой из областей 11. Таким образом, можно сказать, что с точки зрения декоративного эффекта лучше, когда области 11 являются крупноразмерными.

Резюмируя, при формировании малоразмерных областей 11 скорость обработки может быть выше, но образованная структура 10а будет проявлять слабый декоративный эффект. Между тем, при формировании крупноразмерных областей 11 скорость обработки низкая, но образованная структура 10а будет проявлять сильный декоративный эффект.

То есть в структуре 10а согласно первому варианту осуществления декоративный эффект слабее, когда размер области 11 меньше, так что скорость обработки может быть выше, тогда как скорость обработки ниже, когда размер области 11 больше, так что декоративный эффект может быть усилен. Когда лазерный генератор 21 регулируют до достижения одного из заданных режимов, существует проблема несоответствия между скоростью обработки и декоративным эффектом.

Поэтому после проведения исследований изобретатель создал структуру 10b, в которой каждая из областей 11 имеет небольшой размер, смежные области 11 составляют одну группу 15 областей, направления компоновки обработанных частей 14 являются одинаковыми в областях 11, составляющих одну группу 15 областей, и обработанные части 14 образованы так, что направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей.

То есть в структуре 10b, показанной на фиг.6(i) и (ii), направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей. В этой структуре 10b каждая из множества зон, получаемых разделением поверхности, в которой области 11 расположены, представляет собой зону 16 образования областей, и множество областей 11 расположено в каждой зоне 16 образования областей. В таком случае направления компоновки обработанных частей 14, образованных в каждой из большого количества областей 11 в структуре 10b, изменяются соответственно зонам 16 образования областей.

В соответствии с этой структурой 10b каждая из областей 11 имеет небольшой размер, так что скорость обработки периодических микроструктур может быть выше. Поскольку направление компоновки обработанных частей 14 является одинаковым во множестве областей 11, составляющих одну группу 15 областей, генерацию всего структурированного цвета в этих областях 11 можно визуально распознавать одновременно с одного направления. Поэтому можно получать декоративный эффект, аналогичный (или равный или более сильный) декоративному эффекту от генерации структурированного цвета в периодической микроструктуре, образованной в одной из крупноразмерных областях 11. Кроме того, поскольку направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей, генерацию структурированного цвета в любой из групп 15 областей можно визуально распознавать при рассматривании структуры 10b с любого направления. Таким образом, при изменении направления рассматривания структуры генерацию яркого структурированного цвета можно визуально распознавать и можно получать сильный декоративный эффект. Если лазерный генератор 21 имеет такие характеристики, при которых для образования структуры 10b, показанной на фиг.6(i) и (ii), получают области 11 меньшего размера, повышение скорости обработки может быть совместимым с усилением декоративного эффекта.

Для структуры 10b, показанной на фиг.6(i) и (ii), присуще ограничение, заключающееся в том, что область 11 имеет небольшой размер, тогда как структура 10b согласно второму варианту осуществления, показанная на фиг.3 отличается от первой структуры тем, что для нее нет такого ограничения (и тем, что область 11 имеет любой размер). Однако в остальном конфигурация является такой же, так что в настоящем варианте осуществления для пояснения приводятся те же самые позиции.

Хотя множество областей 11, составляющих одну группу 15 областей, образовано в пределах четырехугольной зоны в структуре 10b, показанной на фиг.6(i) и (ii), форма зоны (зоны 16 образования областей) не является исключительно четырехугольной, и зона может иметь любую форму.

Например, как показано на фиг.7(i) и (ii), форма зоны 16 образования областей может быть круговой. Как показано на фиг.8(i) и (ii), форма зоны 16 образования областей может быть звездообразной (формой, в которой каждая сторона квадрата является кривой). В других случаях форма зоны 16 образования областей может быть самой разной, например, квадратной, эллиптической, треугольной и многоугольной. Таким образом, даже когда зона 16 образования областей имеет произвольную форму, сильный декоративный эффект может быть получен, и периодические микроструктуры могут быть быстро образованы в структуре 10, показанной на фиг.7(i) и (ii) и фиг.8(i) и (ii).

(1-4) Обработанная часть, покрытие и материал основания

Теперь будет описана обработанная часть 14.

Как описано выше, обработанная часть 14 представляет собой микроструктуру, образованную благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света. Обработанные части 14 включают в себя выемку 14-1 и полость 14-2.

Как показано на фиг.9А, выемка 14-1 представляет собой участок, вогнутый от поверхности 17 покрытия 13. Эта выемка 14-1 имеет цилиндрическую форму с дном, при этом окно образовано в поверхности 17 покрытия 13.

Как показано на фиг.9В и фиг.9С, полость 14-2 представляет собой по существу сферический полый участок, образованный внутри покрытия 13. Некоторые из полостей 14-2 находятся в контакте с поверхностью 17 покрытия 13 (фиг.9В), а некоторые не находятся в контакте (фиг.9С). Первые полости 14-2 имеют пленочные участки, образованные на всем протяжении поверхности 17 покрытия 13, и полости 14-2 закрыты (не имеют окон). Вторые полости 14-2 образованы внутри покрытия 13 на расстоянии от поверхности 17 покрытия 13 и закрыты таким же образом, как полости 14-2, показанные на фиг.9В.

Выемка 14-1 и полость 14-2 формируются благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света. То есть эти обработанные части 14 формируются в случае, когда участки покрытия 13, к которому подводят импульсный лазерный свет, поглощают лазерный свет и выделяют теплоту, и затем термически разлагаются и возгоняются.

В данном случае формирование одной из выемки 14-1 или полости 14-2 при подведении импульсного лазерного света зависит от физических свойств покрытия 13 или добавляемого вещества.

Например, когда для покрытия 13 используют материал, поглощающий лазерный свет, процесс лазерной абляции распространяется внутрь от поверхности 17 покрытия 13. В результате выемки 14-1, имеющие окна, в большом количестве формируются в поверхности 17 покрытия 13.

При добавлении органических или неорганических поглощающих ультрафиолетовое излучение частиц на покрытие 13 процесс лазерной абляции распространяется внутрь покрытия 13 от органических или неорганических поглощающих ультрафиолетовое излучение частиц. При достаточном распространении процесс лазерной абляции достигает поверхности 17 покрытия, и образуются выемки 14-1, имеющие окна. С другой стороны, когда при распространении процесса поверхность 17 покрытие 13 не достигается, внутри покрытия 13 образуются закрытые полости 14-2.

Покрытие 13 можно формировать из любого предпочтительного, существующего, известного материала. Однако необходимо, чтобы периодические микроструктуры можно было формировать путем подведения света.

Предпочтительные материалы для формирования покрытия 13 включают в себя полимерные соединения, такие как полистирол, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, нейлоновую смолу (″нейлон″ является зарегистрированным товарным знаком), полиакрилат, винилхлоридную смолу и феноловую смолу. В качестве материала покрытия 13 также можно использовать полиэфирное соединение, такое как полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтиленнафталат (ПЭН), полибутилентерефталат (ПБТ) или полиметилентерефталат (ПТТ). В качестве материала покрытия 13 также можно использовать перемешанные полимерные соединения, сополимеризованные полимерные соединения или полимерное соединение с подходящей добавкой.

Для покрытия 13, к которому добавляют органические или неорганические поглощающие ультрафиолетовое излучение частицы, можно использовать материал, который допускается для покрытия, например, термопластичную смолу и термореактивную смолу, которые используют в качестве компонентов смолы для лаков (материала, образующего пленку покрытия 13 (матрицы)).

Более конкретно, термопластичная смола включает в себя, например, олефиновые смолы, которые включают в себя статистический сополимер или блок-сополимер альфа олефинов и циклический олефиновый сополимер, такой как полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поли-1-бутен, поли-4-метил-1-пентен или этилен, пропилен, 1-бутен и 4-метил-1-пентен; сополимеры этилена и винила, такие как сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта и сополимер этилена и винилхлорида; стирольные смолы, такие как полистирол, сополимер акрилонитрила и стирола, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола и сополимер альфа-метилстирола и стирола; виниловые смолы, такие как поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, сополимер хлорида и поливинилиденхлорида, сополимер винилхлорида и поливинилиденхлорида, метилполиакрил и полиметилметакрилат; полиамидные смолы, такие как нейлон 6 («Нейлон» является зарегистрированным товарным знаком. Он также относится к упоминаемым ниже), нейлон 6-6, нейлон 6-10, нейлон 11 и нейлон 12; полиэфирные смолы, такие как полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиэтиленнафталат и сополимеризационный полиэфир перечисленных выше веществ; поликарбонатные смолы, полиэтиленоксидные смолы; и биологически разлагающиеся смолы, такие как полимолочная кислота.

Термореактивная смола включает в себя, например, фенольную смолу, кетонформальдегидную смолу, новолачную смолу, ксиленовую смолу, ароматический полиакрилат, бисфеноловую эпоксидную смолу, бензогуанаминовую смолу, феноксильную смолу, модифицированную фенолом алкидную смолу, ненасыщенную полиэфирную смолу и аминовую смолу. Можно использовать смоляные соединения, включая указанную выше термореактивную смолу и указанную выше термопластичную смолу, например, смоляное соединение из сополимера винилхлорида и винилацетата, сополимера винилхлорида и малеиновой кислоты, сополимера винилхлорида, малеиновой кислоты и винилацетата, акрилового сополимера и насыщенной полиэфирной смолы и упомянутой выше термореактивной смолы.

Следующие материалы известны как поглотители ультрафиолетового излучения, используемые в качестве добавок. Например, органические поглотители ультрафиолетового излучения включают в себя бензофеноновые соединения, бензотриазольные соединения, салицилэфирные соединения, цианоакрилатные соединения, гидроксибензоатные соединения, бензоксазиноновые соединения и триазиновые соединения, азокрасители, антрахиноновые красители, красители индиго, фталоцианиновые красители, пиразолоновые красители, стильбеновые красители, тиазоловые красители, хинолиновые красители, дифенилметановые красители, трифенилметановые красители, акридиновые красители, азиновые красители, тиазиновые красители, оксазиновые красители, полиметиновые красители, индофенольные красители, нафтамидные красители и периленовые красители. Используют один из этих материалов, который обладает максимальным поглощение в диапазоне длин волн заданного лазерного света.

Неорганические поглотители ультрафиолетового излучения включают в себя, например, оксиды металлов, такие как оксид цинка, оксид церия, оксид циркония, оксид железа и оксид титана, и коллоидные частицы комбинированных оксидов металла, которые включают в себя перечисленные выше оксиды металлов. Используют один из этих материалов, который обладает максимальным поглощение в диапазоне длин волн заданного лазерного света.

Как показано на фиг.9А-9С, выемка 14-1 или полость 14-2 образована в или вблизи поверхности 17 покрытия 13, но можно образовывать ее не только в или вблизи поверхности 17 покрытия 13. Как показано на фиг.9D, также можно формировать структуру, в которой защитный слой 18 предусмотрен на поверхности 17 покрытия 13 и в которой выемка 14-1 или полость 14-2 образованы в или вблизи поверхности 19 раздела между покрытием 13 и защитным слоем 18. Например, защитный слой 18, выполненный из пропускающего лазерный свет материала, наносят или укладывают на поверхность 17 покрытия 13, а лазерный свет подводят над защитным слоем 18. В результате выемку 14-1 или полость 14-2 образуют в поверхности 19 раздела между покрытием 13 и защитным слоем 18 на стороне покрытия 13 или образуют внутри покрытия 13, и при этом может быть получена структура 10, показанная на фиг.9D. Как вариант выемку 14-1 или полость 14-2 образуют в покрытии 13, а верхнюю поверхность ее покрывают краской (или прозрачный слой укладывают на верхнюю поверхность ее), в результате чего также может быть получена структура 10, показанная на фиг.9D.

Любой материал, например металл, пластик, бумагу или стекло, можно использовать в качестве материала 12 основания. В частности, предпочтительно, чтобы материалом 12 основания был исходный материал упаковочного контейнера, например, металлическая крышка, металлическая банка, пластиковая крышка или пластиковая бутылка. Материал металлического основания может включать в себя различные стальные пластинки с обработанной поверхностью, такие как безоловянная стальная или покрытая оловом стальная пластинка и оловянная пластинка, легкие металлические пластинки, такие как алюминиевая пластинка, и металлические пластинки или металлическую фольгу, используемую в обычных металлических банках и металлических крышках. Кроме того, можно использовать покрытую смолой металлическую пластинку, имеющую поверхность, покрытую смолой, такой как полиэфирная смола. Пластиковый материал основания может быть ранее упомянутой термопластичной смолой, или термореактивной смолой, или полимерной смолой, используемой в обычных пластиковых крышках и пластиковых бутылках. Когда металлический или пластиковый материал основания имеется в виде крышки, банки или бутылки, покрытие 13 формируют на внешней стороне крышки или на внешней стороне цилиндрической части, чтобы можно было получить структуру 10.

Структура 10, показанная фиг.1, имеет конфигурацию, в которой область 11 образована только в покрытии 13, но она не ограничена этой конфигурацией. Например, структура 10, показанная на фиг.1, может иметь конфигурацию, в которой область 11 образована в покрытии 13 и в которой поверхность покрытия 13, за исключением области 11, или поверхности раздела, или поверхности структуры 10, имеющей многослойное строение, частично или полностью покрыта, например, краской.

Более конкретно, структуру 10 формируют, например, на внешней поверхности металлической банки. Изображение, такое как фирменное наименование, отображают с помощью структуры 10. Другие детали, помимо изображения, отображаемого структурой 10, наносят печатанием с тем, чтобы покрыть металлическую поверхность.

(2) Структурирующее устройство

Теперь с обращением к фиг.10 будет описана конфигурация структурирующего устройства.

На фиг.10 представлен схематичный перспективный вид, иллюстрирующий конфигурацию структурирующего устройства.

Структурирующее устройство представляет собой устройство излучения лазерного света, предназначенное для генерации лазерного света, имеющего периодическое распределение интенсивности.

Как показано на фиг.10, структурирующее устройство 20 содержит лазерный генератор 21, расщепитель 22а пучка (пропускающий дифракционный оптический элемент), первую линзу 23 и вторую линзу 24.

Лазерный генератор (источник лазерного света) 21 представляет собой устройство, из которого выводится импульсный лазерный свет. Например, можно использовать наносекундный лазер, такой как лазер на алюмоиттриевом гранате, лазер на ванадате иттрия (YVO₄) или лазер на фториде иттрия-лития, или пикосекундный лазер. Эти импульсные лазеры имеют частоту повторения от нескольких герц до нескольких десятков мегагерц и излучают очень короткие импульсы энергии, от нескольких пикосекунд до нескольких десятков наносекунд, при этом энергия накапливается между повторениями. Поэтому можно эффективно получать большую пиковую мощность при небольшой входной энергии.

Этот лазерный генератор 21 обладает функцией регулировки количества облучающих импульсов. Кроме того, можно управлять плотностью энергии лазерного генератора 21 (плотностью потока: энергией одного импульса на облучаемую площадь) путем регулирования выходной мощности лазера.

Плотностью энергии можно управлять путем регулирования выходной мощности излучения лазерного генератора 21. Например, плотностью энергии можно управлять путем изменения диаметра излучаемого пучка при постоянной выходной мощности излучения лазерного генератора 21.

Расщепитель 22а пучка представляет собой пропускающий оптический элемент, который вызывает дифракцию благодаря очень небольшим выемкам или выступам, которые периодически выгравированы на его поверхности. Расщепитель 22а пучка расщепляет лазерный свет на множество световых потоков. Количество световых потоков после расщепления и направление распространения световых потоков после расщепления определяются, например, формой и периодом очень небольших выемок или выступов. Однако расщепитель 22а пучка может расщеплять лазерный свет по трем или большему количеству направлений.

Этот расщепитель 22а пучка можно вращать или поворачивать вокруг направления распространения падающего лазерного света. Расщепитель 22а пучка можно вращать или поворачивать вручную или это может делаться автоматически. Двигатель 31 (описанный ниже) соединен с расщепителем 22а пучка в случае, когда расщепитель 22а пучка вращается или поворачивается автоматически. В то время, как расщепитель 22а пучка вращается или поворачивается, или когда расщепителем 22а пучка достигается заданный угол поворота и вращение или поворот прекращается, импульс лазерного света выводится из лазерного генератора 21 для формирования периодической микроструктуры в структуре 10 (10а, 10b).

Механизм для автоматического вращения или поворота расщепителя 22а пучка будет описан ниже.

Имеется определенное соответствие между сетчатым рисунком выемок или выступов в расщепителе 22а пучка и сетчатым рисунком обработанных частей 14, образованных в покрытии 13. Это соответствие будет описано ниже.

Первая линза 23 является коллиматорным элементом, который коллимирует множество световых потоков, расщепленных расщепителем 22а пучка. Например, кварцевую плоско-выпуклую линзу, имеющую фокусное расстояние 200 мм, можно использовать в качестве первой линзы 23. Первую линзу 23 можно располагать, например, на расстоянии 200 мм от расщепителя 22а пучка.

Вторая линза 24 являются собирающим элементом, который собирает множество световых потоков, коллимированных первой линзой 23, и обуславливает пересечение и интерференцию световых потоков. В этой области интерференции имеется распределение зон высокой интенсивности и структура 10 облучается в этой области. В этом случае расстояние (период) d между зонами высокой интенсивности изменяется соответственно углу θ пересечения световых потоков. Период d зон высокой интенсивности можно найти при использовании длины λ волны лазера и угла θ пересечения световых потоков в соответствии со следующим уравнением.

d=λ/{2sin(θ/2)}

Например, кварцевую плоско-выпуклую линзу, имеющую фокусное расстояние 100 мм, можно использовать в качестве второй линзы 24.

Вместо выпуклых линз в качестве первой линзы 23 и второй линзы 24 можно использовать оптические элементы, такие как линзы Френеля или градиентные линзы (ГЛ).

Выбирающий световые потоки элемент (непоказанный) можно предусмотреть между первой линзой 23 и второй линзой 24. Выбирающий световые потоки элемент располагают на месте, где фокусируются световые потоки, которые проходят через первую линзу 23. Выбирающий световые потоки элемент используют как маску для блокирования определенных световых потоков, которые не должны интерферировать, и пропускания только необходимых световых потоков.

Кроме того, одну или несколько линз (непоказанных) можно предусмотреть между первой линзой 23 и второй линзой 24. Пространственную область, в которой множество световых потоков пересекаются и интерферируют, можно подгонять к заданному месту путем регулирования формы и положения линз.

Имеется определенное соответствие между сетчатой картиной выемок или выступов в расщепителе 22а пучка и сетчатой картиной обработанных частей 14, образованных в покрытии 13 структуры 10. Это соответствие описывается с обращением к фиг.11.

Имеются различные сетчатые картины очень небольших выемок или выступов, выгравированных в поверхности расщепителя 22а пучка. Например, в сетчатой картине (1-1), показанной на фиг.11, каждая из выемок (или выступов) в расщепителе 22а пучка является круговой, а направление компоновки этих выемок (или выступов) представляет собой диагональное направление. В сетчатой картине (1-2), показанной на фиг.11, каждая из выемок (или выступов) в расщепителе 22а пучка является ромбовидной, а направление компоновки этих выемок (или выступов) представляет собой диагональное направление. Кроме того, в сетчатой картине (1-3), показанной на фиг.11, каждая из выемок (или выступов) в расщепителе 22а пучка является шестиугольной, а направления компоновки этих выемок (или выступов) представляют собой продольное направление и диагональное направление.

Сетчатая картина обрабатываемых частей 14, образуемых в покрытии 13, определяется сетчатой картиной выемок или выступов в расщепителе 22а пучка. То есть форма сетки в сетчатой картине обрабатываемых частей 14 определяется количеством пучков, на которое расщепитель 22а пучка расщепляет импульсный лазерный свет.

Например, когда сетчатая картина выемок или выступов в расщепителе 22а пучка представляет собой сетчатую картину (1-1), показанную на фиг.11, лазерный свет, входящий в расщепитель 22а пучка, расщепляется по четырем направлениям. При прохождении через первую линзу 23 расщепленные световые потоки проходят в местах, соответствующих углам четырехугольника, находящегося в границах первой линзы 23 ((2-1) на фиг.11). В картине, образованной в покрытии 13, множество квадратных обработанных частей 14 со скругленными углами регулярно расположены в продольном/поперечном направлении ((3-1) на фиг.11). То есть обработанные части 14 образованы так, что расположены в виде перекрестных точек сетки, составленной из продольных линий сетки и поперечных линий сетки. В этом случае сетка имеет четырехугольную форму.

Когда сетчатая картина выемок или выступов в расщепителе 22а пучка представляет собой сетчатую картину (1-2), показанную на фиг.11, лазерный свет, входящий в расщепитель 22а пучка, расщепляется по четырем направлениям. При прохождении через первую линзу 23 расщепленные световые потоки проходят в местах, соответствующих углам вытянутого в продольном направлении прямоугольника, находящегося в границах первой линзы 23 ((2-2 на фиг.11). В картине, образованной в покрытии 13, множество вытянутых в поперечном направлении прямоугольных обработанных частей 14 регулярно расположены в продольном/поперечном направлении ((3-2) на фиг.11). То есть обработанные части 14 образованы так, что расположены в виде перекрестных точек сетки, составленной из продольных линий сетки и поперечных линий сетки. В этом случае сетка имеет четырехугольную форму.

Кроме того, когда сетчатая картина выемок или выступов в расщепителе 22а пучка представляет собой сетчатую картину (1-3), показанную на фиг.11, лазерный свет, входящий в расщепитель 22а пучка, расщепляется по шести направлениям. При прохождении через первую линзу 23 расщепленные световые потоки проходят в местах, соответствующих углам шестиугольника, находящегося в границах первой линзы 23 ((2-3 на фиг.11). В картине, образованной в покрытии 13, множество почти круговых обработанных частей 14 регулярно расположены в двух направлениях: продольном направлении и диагональном направлении ((3-3) на фиг.11). То есть обработанные части 14 образованы так, что скомпонованы в виде перекрестных точек сетки, составленной из продольных линий сетки, наклоненных вправо линий сетки и наклоненных влево линий сетки. В этом случае сетка имеет треугольную форму.

Таким образом, сетчатая картина обрабатываемых частей 14, формируемых в покрытии 13, определяется сетчатой картиной выемок или выступов в расщепителе 22а пучка. То есть форма сетки в сетчатой картине обрабатываемых частей 14 определяется количеством пучков, на которое расщепитель 22а пучка расщепляет импульсный лазерный свет. Следовательно, расщепитель 22а пучка расщепляет импульсный лазерный свет по трем или большему числу направлений, и обрабатываемые части 14 формируются так, что располагаются в виде перекрестных точек сетки многоугольника (например, треугольника или четырехугольника), форма которого изменяется в зависимости от количества расщеплений.

Когда сетчатые картины обработанных частей 14 изменяются так, как показано позициями с (3-1) по (3-3) на фиг.11, структурированный цвет проявляется как и в структуре 10, показанной на фиг.1, поскольку расстояние между обработанными частями 14 близко к длине волны видимого света.

Направления компоновки обработанных частей 14, показанных позициями с (3-1) по (3-3) на фиг.11, можно изменять соответственно областям 11 с помощью структурирующего способа, описываемого ниже. Таким образом, даже при изменении направления рассматривания структуры 10 генерацию структурированного цвета в любой из областей 11 можно визуально распознавать.

Термин ″сетка″ можно интерпретировать как множество продольных линий и множество поперечных линий, которые пересекаются под прямыми углами, например, как в решетке. Однако в настоящем варианте осуществления ″сетка″ не ограничена продольными и поперечными линиями, которые пересекаются ″под прямыми углами″. Например, ″сетка″ также включает в себя множество параллельных линий и множество других параллельных линий, которые пересекаются под любым углом. ″Сетка″ также включает в себя множество параллельных линий, множество других параллельных линий и множество еще одних параллельных линий, которые пересекаются под любым углом, как в сетчатой картине обработанных частей 14, показанных позицией (3-3) на фиг.11.

Теперь с обращением к фиг.12 будет описан механизм (регулирующее угол средство) для вращения или поворота расщепителя 22а пучка.

Как показано на фиг.12, расщепитель 22а пучка можно вращать или поворачивать при использовании двигателя 31. Более конкретно, расщепитель 22а пучка помещен в оправку 32, а первый шкив 34 связан с оправкой 32 через посредство соединителя 33. Соединитель 33 шарнирно поддерживается с возможностью вращения опорой 35. С другой стороны, второй шкив 37 прикреплен к поворотному валу 36 двигателя 31. Первый шкив 34 и второй шкив 37 связаны ремнем 38. В такой конфигурации при вращении поворотного вала 36 двигателя 31 вращающая сила передается к первому шкиву 34 через посредство второго шкива 37 и ремня 38, и оправка 32, связанная в первым шкивом 34 и расщепителем 22а пучка, вращается.

Соединитель 33 имеет цилиндрическую форму, а первый шкив 34 имеет форму кольца (тороидальную форму). Поэтому лазерный свет, выходящий из лазерного генератора 21, может достигать расщепителя 22а пучка через угловое центральное отверстие в первом шкиве 34 и через цилиндрическую полую часть в соединителе 33.

Чтобы предотвращать проскальзывание между ремнем 38 и первым шкивом 34 или вторым шкивом 37, в качестве ремня 38 предпочтительно использовать зубчатый ремень. В этом случае предпочтительно использовать первый шкив 34 и второй шкив 37, имеющие канавки в круговых поверхностях, чтобы выступы на зубчатом ремне входили в канавки.

Кроме того, частоту вращения расщепителя 22а пучка можно регулировать с помощью регулятора 39 частоты вращения, соединенного с двигателем 31. Регулятор 39 частоты вращения имеет задающую секцию (непоказанную), предназначенную для задания частоты вращения, и секцию регулирования тока (непоказанную) для обеспечения пропускания тока, соответствующего заданной частоте вращения, через двигатель 31. Таким образом, регулятор 39 частоты вращения может управлять вращением двигателя 31 с поддержанием заданной частоты вращения.

Наклон направления компоновки обрабатываемых частей 14 в области 11 структуры 10 можно вычислять при использовании частоты вращения расщепителя 22а пучка и частоты повторения импульсов лазерного света.

В данном случае, когда расщепитель 22а пучка используют в состоянии вращения, угол D [°] наклона направления компоновки обрабатываемых частей 14 можно вычислять в соответствии со следующим уравнением:

D=(V/60)×(1/f)×360, (уравнение 1)

где V [об/мин] - частота вращения расщепителя 22а пучка, а f [Гц] - частота повторения импульсов лазерного света, выходящего из лазерного генератора 21.

Уравнение 1 используют для выполнения пробного вычисления конкретного численного значения.

Например, угол D1 наклона направления компоновки обрабатываемых частей 14 вычисляют в соответствии со следующим уравнением:

D1=(15/60)×(1/10)×360=9, (уравнение 2)

при этом частота вращения расщепителя 22а пучка составляет 15 [об/мин] (15 оборотов в минуту), а частота повторения импульсов лазерного света, выходящего из лазерного генератора 21, равна 10 [Гц] (=10 экспозициям в секунду).

В этом случае десять импульсов лазерного света излучаются каждую секунду, так что интервал между излучениями составляет 0,1 с. Частота вращения расщепителя 22а пучка соответствует 0,025 оборота за 0,1 секунды. То есть расщепитель 22а пучка делает поворот на 9°(=360°×0,025) в течение 0,1 с. Следовательно, угол D1 наклона направления компоновки обрабатываемых частей 14 составляет 9°.

Как показано на фиг.13, структурирующее устройство 20 может содержать сканер 25 лазерного света между лазерным генератором 21 и расщепителем 22а пучка.

Сканер 25 лазерного света представляет собой оптический прибор для отражения лазерного света, выходящего из лазерного генератора 21, с помощью расположенного внутри зеркала 251 и для распространения лазерного света к расщепителю 22а пучка.

Одно зеркало 251 или два или большее количество зеркал 251 можно располагать в одном сканере 25 лазерного света. Когда два зеркала 251 располагают в одном сканере 25 лазерного света, первое зеркало 251 (первое зеркало 251а) отражает лазерный свет, выходящий из лазерного генератора 21, а второе зеркало 251 (второе зеркало 251b) отражает лазерный свет, который отражается первым зеркалом 251а, и затем лазерный свет распространяется к расщепителю 22а пучка.

Кроме того, сканер 25 лазерного света снабжен регулятором углового положения зеркала для автоматического (или вручную) вращения или поворота с заданной скоростью отражающей лазерный свет поверхности первого зеркала 251а или второго зеркала 251b.

Например, прибор, называемый гальваносканером или сканером с гальванометрическим зеркалом, можно использовать в качестве регулятора углового положения зеркала.

Гальвано-сканер содержит гальвано-двигатель 252 и привод (непоказанный). На фиг.13 из числа компонентов регулятора углового положения зеркала показан только гальвано-двигатель 252 (описываемый ниже), к которому прикреплено зеркало 251.

Зеркало 251 прикреплено к концу поворотного вала (вала двигателя) гальвано-двигателя 252. Привод представляет собой электронную схему, предназначенную для приведения в движение и регулирования гальвано-двигателя 252. Привод может вращать или поворачивать зеркало 251 в одном направлении или двух направлениях) (направлениях, при которых две оси в направлении оси X и направлении оси Y объединяются в случае двух направлений) при подаче напряжения в пределах заданного диапазона на гальвано-двигатель 252 или пропускании тока в пределах заданного диапазона.

Гальвано-сканер может быть аналогового типа и цифрового типа.

В случае аналогового типа аналоговое напряжение, имеющее заданное значение, подается с привода на гальвано-двигатель 252, и в результате этого поворачивается зеркало 251, прикрепленное к гальвано-двигателю 252. Например, в случае, когда диапазон регулирования аналогового напряжения составляет ±10 В, поворотный вал гальвано-двигателя 252 поворачивается на +10° при подаче напряжения +5 В и отражающая поверхность зеркала 251 также соответственно поворачивается на +10°. Поворотный вал гальвано-двигателя 252 поворачивается на -6° при подаче напряжения -3 В и отражающая поверхность зеркала 251 также соответственно поворачивается на -6°.

В случае цифрового типа регулятор, предназначенный для управления приводом, соединен с этим приводом, а заданное управляющее программное обеспечение или интерфейс прикладных программа (ИПП) используется для передачи команд на регулятор с персонального компьютера, чтобы осуществлять управление приводом. В соответствии с командой с персонального компьютера с регулятора выводится управляющий импульс, а управление гальвано-двигателем 252 осуществляется через посредство привода.

В этом цифровом типе в гальвано-двигателе 252 дополнительно расположено кодирующее устройство (непоказанное), а угловое положение зеркала 251 непрерывно контролируется с помощью замкнутого контура между регулятором и гальвано-двигателем 252. Этим обеспечивается очень точное управление поворотом.

Кроме того, поскольку регулятор и его управляющее программное обеспечение систематизированы в одном устройстве, управление положением угла гальвано-двигателя 252 можно легко синхронизировать с частотой повторения выходного излучения лазера.

Когда сканер 25 лазерного света располагают в структурирующем устройстве 20, можно свободно выбирать для использования гальвано-сканер аналогового типа или цифрового типа.

Если гальвано-двигатель 252 приводится в движение и управляется этим регулятором угла положения зеркала для изменения угла отражающей поверхности зеркала 251, направление распространения лазерного света, распространяющегося к расщепителю 22а пучка от сканера 25 лазерного света, можно регулировать. Например, при изменении угла отражающей поверхности первого зеркала 251а направление распространения лазерного света перемещается по горизонтали. При изменении угла отражающей поверхности второго зеркала 251b направление распространения лазерного света перемещается по вертикали. Таким образом, при изменении углов отражающих поверхностей первого зеркала 251а и второго зеркала 251b с постоянной скоростью (или периодически) места облучения лазерным светом на расщепителе 22а пучка можно сканировать по горизонтали или по вертикали и соответственно можно перемещать область, в которой множество световых потоков интерферирует в окрестности структуры 10. В таком случае периодические микроструктуры можно последовательно формировать в большом количестве областей 11 в покрытии 13 структуры 10 соответственно частоте повторения лазерного света, выходящего из лазерного генератора 21.

Например, в структурирующем устройстве 20 можно располагать расщепитель 22b пучка, имеющий конфигурацию, показанную на фиг.14, вместо расщепителя 22а пучка, показанного на фиг.10.

Расщепитель 22b пучка структурирован и содержит множество дифракционных оптических элементов 221, различающихся направлением перемещения световых потоков после расщепления. Например, на фиг.14 четыре дифракционных оптических элемента с 221-1 по 221-4 расположены на одной и той же поверхности. Когда направление перемещения световых потоков, расщепленных оптическим элементом 221-1, расположенным в верхней левой части, соответствует 0° (опорному углу), направления перемещения световых потоков в других дифракционных оптических элементах с 221-2 по 221-4 соответствуют другим углам (например, 18°, 45° и 75°).

Способ формирования структуры 10 с использованием структурирующего устройства 20, снабженного расщепителем 22b пучка, подробно описывается ниже в разделе ″(3-2) Второй вариант осуществления структурирующего способа″.

Направления перемещения световых потоков, расщепленных четырьмя дифракционными оптическими элементами с 221-1 по 221-4, не ограничены углами 0°, 18°, 45° и 75° и могут иметься любые предпочтительные углы.

Необходимость использования расщепителя 22а пучка, показанного на фиг.10, или расщепителя 22b пучка, показанного на фиг.14, в качестве расщепителя пучка в структурирующем устройстве 20, можно определять по наличию сканера 25 лазерного света и по виду структуры 10, подлежащей формированию. В случае, когда можно использовать без ограничения расщепитель 22а пучка или расщепитель 22b пучка, в последующем пояснении эти расщепители пучка будут собирательно называться ″расщепителем 22 пучка″.

(3) Структурирующий способ

Теперь с обращением к фиг.15А-15С, фиг.16 и фиг.17А-17D будет описан способ формирования структуры согласно настоящему варианту осуществления.

В данном случае способ формирования структуры 10а согласно первому варианту осуществления с использованием структурирующего устройства 20, показанного на фиг.10, будет описан как ″(3-1) Первый вариант осуществления структурирующего способа″, а способ формирования структуры 10b согласно второму варианту осуществления с использованием структурирующего устройства 20, показанного на фиг.13, и расщепителя 22b пучка, показанного на фиг.14, будет описан как ″(3-2) Второй вариант осуществления структурирующего способа″.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СТРУКТУРИРУЮЩЕГО СПОСОБА

В настоящем варианте осуществления описывается способ формирования структуры 10а, показанной на фиг.1, при использовании структурирующего устройства 20, показанного на фиг.10.

Расщепитель 22а пучка структурирующего устройства 20 имеет механизм (механизм, показанный на фиг.12), который автоматически вращается в направлении, показанном на фиг.15В, с заданной частотой вращения.

Сначала структуру 10а располагают на заданном расстоянии от второй линзы 24 структурирующего устройства 20. Это место включает в себя область интерференции, в которой множество световых потоков пересекаются благодаря второй линзе 24 (см. фиг.16).

Когда достигается заданный угол наклона расщепителя 22а пучка (на фиг.15А угол 0°, при котором ось наклонения, показывающая угол наклона расщепителя 22а пучка, соответствует опорной оси, показывающей вертикальное направление), из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света. Расщепитель 22а пучка расщепляет лазерный свет, чтобы образовать множество (пять на фиг.15А) расщепленных световых потоков. Первая линза 23 коллимирует расщепленные световые потоки. Вторая линза 24 обеспечивает пересечение расщепленных световых потоков, чтобы образовать область интерференции, и подводит световые потоки к покрытию 13 структуры 10а.

В результате за счет распределения области высокой интенсивности в области интерференции в области 11-1 покрытия 13 формируется периодическая микроструктура. Эта периодическая микроструктура имеет структуру, в которой обработанные части 14 расположены в виде перекрестных точек сетки, состоящей из продольных линий сетки и поперечных линий сетки (см. фиг.15А).

Как показано на фиг.15В, затем структуру 10а несколько смещают по направлению поверхности 17 структуры 10а. Однако это место также расположено на заданном расстоянии от второй линзы 24 структурирующего устройства 20 и включает в себя область интерференции, в которой множество световых потоков пересекаются благодаря второй линзе 24.

Когда достигается заданный угол наклона расщепителя 22а пучка (на фиг.15В ось наклонения расщепителя 22а пучка имеет 45° относительно опорной оси (вертикального направления), из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света. Расщепитель 22а пучка расщепляет лазерный свет, чтобы образовать множество расщепленных световых потоков. Первая линза 23 коллимирует расщепленные световые потоки. Вторая линза 24 обеспечивает пересечение расщепленных световых потоков, чтобы образовать область интерференции, и подводит световые потоки к покрытию 13 структуры 10а. Поскольку в этом случае угол наклона расщепителя 22а пучка составляет 45°, направление, в котором расщепитель 22 пучка расщепляет лазерный свет, также имеет наклон 45° в противоположность наклону на фиг.15А.

В результате в области 11-2 покрытия 13 формируется периодическая микроструктура. Эта периодическая микроструктура имеет структуру, в которой обработанные части 14 расположены в виде перекрестных точек сетки, состоящей из наклоненных вправо диагональных линий сетки и наклоненных влево диагональных линий сетки (см. фиг.15В).

Кроме того, как показано на фиг.15С, структуру 10а дополнительно смещают по направлению поверхности 17 структуры 10а. Однако это место также расположено на заданном расстоянии от второй линзы 24 структурирующего устройства 20 и также включает в себя область интерференции, в которой множество световых потоков пересекаются благодаря второй линзе 24.

Когда достигается заданный угол наклона расщепителя 22а пучка (на фиг.15С ось наклонения расщепителя 22а пучка имеет 90° относительно опорной оси (вертикального направления), из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света. Расщепитель 22а пучка расщепляет лазерный свет, чтобы образовать множество расщепленных световых потоков. Первая линза 23 коллимирует расщепленные световые потоки. Вторая линза 24 обеспечивает пересечение расщепленных световых потоков, чтобы образовать область интерференции, и подводит световые потоки к покрытию 13 структуры 10а. Поскольку в этом случае угол наклона расщепителя 22а пучка составляет 90°, направление, в котором расщепитель 22а пучка расщепляет лазерный свет, также имеет наклон 90° в противоположность наклону на фиг.15А. В области интерференции, в которой расщепленные световые потоки пересекаются, направление интерференции множества световых потоков имеет угол 90° в противоположность наклону на фиг.15А.

В результате в области 11-3 покрытия 13 формируется периодическая микроструктура. Эта периодическая микроструктура имеет структуру, в которой обработанные части 14 расположены в виде перекрестных точек сетки (сетки, которая наклонена под углом 90° в противоположность сетчатой картине обработанных частей 14, показанных на фиг.15А), состоящих из продольных линий и поперечных линий (см. фиг.15С).

Таким образом, из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света всякий раз, когда достигается заданный угол поворота расщепителя 22а пучка. При этом направление, в котором лазерный свет расщепляется расщепителем 22а пучка, изменяется при каждом из заданных углов, и направление, в котором множество световых потоков интерферируют в области интерференции, изменяется в то же самое время. В таком случае периодическую микроструктуру можно формировать так, чтобы направления компоновки обработанных частей 14 изменялись соответственно областям 11.

В структурирующем устройстве 20 линзы 23 и 24 использованы в качестве оптических элементов для передачи лазерного света от расщепителя 22а пучка к облучаемой лазерным светом части (области интерференции, показанной на фиг.16). Следовательно, когда структуру 10а, показанную на фиг.1, формируют, расщепитель 22а пучка следует только вращать или поворачивать, а другие оптические элементы, помимо расщепителя 22а пучка, нет необходимости приводить в движение, так что процесс формирования периодической микроструктуры может быть простым.

Хотя структурирующий способ согласно настоящему варианту осуществления был описан как способ формирования структуры 10а, показанной на фиг.1, структуру 10b, показанную на фиг.3, можно также формировать аналогичным способом.

Например, когда периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11, включенных в одну группу 15 областей, вращение расщепителя 22а пучка прекращают и место, на котором световые потоки, собираемые второй линзой 24, пересекаются, перемещают по покрытию 13 по мере того, как структуру 10 перемещают по направлению поверхности. Следовательно, периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11.

Когда периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11, включенных в следующую группу 15 областей, то расщепитель 22а пучка поворачивают, и поворот расщепителя 22а пучка прекращают по достижении заданного угла. В то время, как структуру 10 перемещают в это состояние, место, где световые потоки, собираемые второй линзой 24, пересекаются, перемещается по покрытию 13. Следовательно, периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11.

Таким образом, когда периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11, включенных в одну группу 15 областей, угол расщепителя 22а пучка является фиксированным. Когда периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11, включенных в следующую группу 15 областей, угол расщепителя 22а пучка изменяют. В результате периодическую микроструктуру можно образовать так, что направления компоновки обработанных частей 14 будут изменяться соответственно группам 15 областей. Следовательно, структуру 10b, показанную на фиг.3, можно формировать с использованием структурирующего устройства 20, имеющего конфигурацию, показанную на фиг.10.

(3-2) Второй вариант осуществления структурирующего способа

Согласно настоящему варианту осуществления будет описан способ формирования структуры 10b, показанной на фиг.3, с использованием структурирующего устройства 20, показанного на фиг.13, и расщепителя 22b пучка, показанного на фиг.14.

Сканер 25 лазерного света имеет механизм для автоматического вращения с заданной частотой вращения, или поворота, или остановки первого зеркала 251а и второго зеркала 251b.

Направления перемещения световых потоков, расщепленных четырьмя дифракционными оптическими элементами с 221-1 по 221-4, показаны на фиг.14 имеющими углы 0°, 18°, 45° и 75°, соответственно.

Сначала структуру 10b располагают на заданном расстоянии от второй линзы 24 структурирующего устройства 20. Это место включает в себя область интерференции, в которой множество световых пучков пересекаются благодаря второй линзе 24 (см. фиг.16).

Когда достигаются соответствующие заданные углы положения первого зеркала 251а и второго зеркала 251b сканера 25 лазерного света (на фиг.17А угол, при котором направление распространения лазерного света от сканера 25 лазерного света к расщепителю 22b пучка является направлением к первому дифракционному оптическому элементу 221-1 расщепителя 22b пучка), из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света. Первый дифракционный оптический элемент 221-1 расщепителя 22b пучка расщепляет лазерный свет, чтобы образовать множество (пять на фиг.17А) расщепленных световых потоков. Первая линза 23 коллимирует расщепленные световые потоки. Вторая линза 24 обеспечивает пересечение расщепленных световых потоков, чтобы образовать область интерференции, и подводит световые потоки к покрытию 13 структуры 10b.

В результате за счет распределения области высокой интенсивности в области интерференции в области 11 из группы 15-1 областей покрытия 13 формируется периодическая микроструктура. Эта периодическая микроструктура имеет структуру, в которой обработанные части 14 расположены в виде перекрестных точек сетки, состоящей из продольных линий сетки и поперечных линий сетки (см. фиг.17А).

Периодическую микроструктуру формируют в каждой из множества областей 11, составляющих одну группу 15-1 областей при соответствующих изменениях положений первого зеркала 251а и второго зеркала 251b до заданных углов в соответствии с частотой повторения лазерного света, выводимого из лазерного генератора 21. При этом лазерный свет от сканера 25 лазерного света всегда проходит через первый дифракционный оптический элемент 221-1 расщепителя 22b пучка. В результате формируется периодическая микроструктура, в которой направление компоновки обработанных частей 14 является одним и тем же в каждой из множества областей 11, составляющих одну группу 15-1 областей.

Когда в таком случае достигаются соответствующие заданные углы положений первого зеркала 251а и второго зеркала 251b (на фиг.17В угол, при котором направление распространения лазерного света от сканера 25 лазерного света к расщепителю 22b пучка является направлением ко второму дифракционному оптическому элементу 221-2 расщепителя 22b пучка), из лазерного генератора 21 выводится импульс лазерного света. Второй дифракционный оптический элемент 221-2 расщепителя 22b пучка расщепляет лазерный свет, чтобы образовать множество расщепленных световых потоков. Первая линза 23 коллимирует расщепленные световые потоки. Вторая линза 24 обеспечивает пересечение расщепленных световых потоков, чтобы образовать область интерференции, и подводит световые потоки к покрытию 13 структуры 10b. Поскольку в этом случае угол расщепления второго дифракционного оптического элемента 221-2 составляет 18°, направление, в котором множество световых потоков интерферируют в области интерференции, где расщепленные световые потоки пересекаются, имеет угол наклона 18° в противоположность углу, показанному на фиг.17А.

В результате периодическая микроструктура формируется в области 11 из группы 15-2 областей покрытия 13. Эта периодическая микроструктура имеет структуру, в которой обработанные части 14 расположены в виде в виде перекрестных точек сетки, состоящей из диагональных линий сетки, отклоненных вправо на 18° относительно опорного угла, и линий сетки, которые пересекаются под прямыми углами с отклоненными вправо диагональными линиями сетки (см. фиг.17В).

Когда периодическую микроструктуру формируют в каждой из областей 11, составляющих одну группу 15-2 областей, лазерный свет от сканера 25 лазерного света всегда проходит через второй дифракционный оптический элемент 221-2 расщепителя 22b пучка. В результате формируется периодическая микроструктура, в которой направление компоновки обработанных частей 14 является одинаковым в каждой из областей 11, составляющих одну группу 15-2 областей.

Способ формирования периодических микроструктур во множестве областей 11, составляющих группу 15-3 областей, и во множестве областей 11, составляющих группу 15-4 областей, аналогичен способу, описанному выше в настоящем варианте осуществления (способу формирования периодических микроструктур в областях 11, составляющих группы 15-1 и 15-2 областей). Однако, как показано на фиг.17С, когда периодические микроструктуры формируют в областях 11, составляющих группу 15-3 областей, лазерный свет от сканера 25 лазерного света проходит через третий дифракционный оптический элемент 221-3 расщепителя 22b пучка. Как показано на фиг.17D, когда периодические микроструктуры формируют в областях 11, составляющих группу 15-4 областей, лазерный свет от сканера 25 лазерного света проходит через четвертый дифракционный оптический элемент 221-4 расщепителя 22b пучка. В результате периодические микроструктуры, в которых направление компоновки обработанных частей 14 отклонено на 45° относительно опорного угла, формируются в областях 11, составляющих группу 15-3 областей. Периодические микроструктуры, в которых направление компоновки обработанных частей 14 отклонено на 75° относительно опорного угла, формируются во множестве областей 11, составляющих группу 15-4 областей.

Таким образом, дифракционные оптические элементы с 221-1 по 221-4, через которые проходит лазерный свет, меняются для каждой из групп 15 областей, так что могут быть образованы периодические микроструктуры, в которых направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей (то есть соответственно зонам 16 образования областей).

Направления перемещения световых потоков, расщепляемых четырьмя дифракционными оптическими элементами с 221-1 по 221-4, не ограничены углами 0°, 18°, 45° и 75° и могут иметься любые предпочтительные углы.

(4) Примеры

(4-1) Первый пример

Теперь будут описаны первый пример согласно настоящему изобретению и первый сравнительный пример, предназначенный для сравнения с первым примером.

В данном случае структура 10, в которой направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11, представлена в качестве первого примера, а структура 10, в которой направление компоновки обработанных частей 14 является одинаковым во всех областях 11, представлена в качестве первого сравнительного примера. Эти примеры будут сравнены друг с другом.

<Первый пример>

Частицы оксида цинка (MZ-500, производимые Tayca Corporation), имевшие средний диаметр частиц 25 нм, добавляли к эпоксидной краске таким образом, чтобы количество частиц оксида цинка составило 40 частей по весу в противоположность 100 частям по весу смоляного компонента краски. Затем краску перемешивали.

Эту краску наносили на одну сторону алюминиевой пластинки (имевшей толщину 200 мкм) для получения образца. В этом случае толщина покрытия составляла около 2 мкм.

Кроме того, полиаминоэфирную краску наносили на покрытую сторону полученного образца и получали защитный слой. В этом случае толщина защитного слоя составляла около 6 мкм.

Третью гармонику лазера на алюмоиттриевом гранате с модуляцией добротности (имевшего длину волны 355 нм) использовали в качестве лазерного света, предназначенного для подведения. Длительность импульса импульсного лазера на алюмоиттриевом гранате составляла 5 нс, а частота повторения импульсов была 10 Гц.

Структурирующее устройство 20 использовали для подведения лазерного света к стороне образца, на которой было образовано покрытие, и тем самым формировали периодическую микроструктуру. Способ формирования этой периодической микроструктуры был аналогичен способу, описанному выше в разделе ″(3-1) Первый вариант осуществления структурирующего способа″. То есть расщепитель 22а пучка устройства 20 для формирования структуры вращался с постоянной частотой вращения (15 об/мин), а импульс лазерного света подводился к образцу всякий раз, когда угол наклона расщепителя 22а пучка изменялся на 9° (0°, 9°, 18°, 27°, … 351° и 360°), в результате чего были образованы периодические микроструктуры.

В результате периодическая микроструктура была образована в каждой области 11 таким образом, что направления компоновки обработанных частей 14 изменялись соответственно областям 11.

Поверхность образца фотографировали и, как показано на фиг.18А(i) и (ii), генерация структурированного цвета в любой из областей 11 могла визуально распознаваться при рассматривании с направления s и при рассматривании с направления t.

Следует отметить, что направление s представляет собой направление, в котором, как показано на фиг.18А(iii), поверхность образца видна со стороны угла четырехугольного образца. Направление t представляет собой направление, в котором, как показано на фиг.18А(iii), поверхность образца видна с места, несколько сдвинутого от угла, противоположного углу для направления s.

<Первый сравнительный пример>

Поглотитель ультрафиолетового излучения (ADK STAB LA-31, производимый ADEKA) добавляли к полиэфирной краске таким образом, чтобы количество поглотителя ультрафиолетового излучения составило 1 часть по весу в противоположность 100 частям по весу смоляного компонента краски. Затем краску перемешивали.

Эту краску наносили на одну сторону алюминиевой пластинки (имевшей толщину 350 мкм) для получения образца. В этом случае толщина покрытия составляла около 6 мкм.

Использовали такое же структурирующее устройство 20, какое использовали в первом примере.

Структурирующее устройство 20 использовали для подведения лазерного света к стороне образца, на которой было образовано покрытие, и тем самым формировали периодическую микроструктуру. При этом расщепитель 22а пучка устройства 20 для формирования структуры не вращался и не поворачивался, а был неподвижным.

В результате периодическая микроструктура была образована в каждой из областей 11 таким образом, что направление компоновки обработанных частей 14 было одинаковым во всех областях 11 (в границах жирных пунктирных линий на фиг.18В(i) и (ii).

Поверхность образца фотографировали и, как показано на фиг.18В(i) и (ii), генерация структурированного цвета во всех областях 11 могла визуально распознаваться при рассматривании с направления s. Однако генерацию структурированного цвета нельзя было визуально распознать ни в какой из областей 11 при рассматривании с направления t.

Как очевидно из сравнения первого примера с первым сравнительным примером, когда направление компоновки множества обработанных частей 14 было одинаковым во всех областях 11, угол, под которым генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, был ограничен. С другой стороны, когда направления компоновки множества обработанных частей 14 изменялись соответственно областям 11, генерацию структурированного цвета в любой из областей 11 можно было визуально распознавать при рассматривании структуры 10 с любого направления.

(4-2) Второй пример

Теперь будут описаны второй пример согласно настоящему изобретению и второй сравнительный пример, предназначенный для сравнения со вторым примером.

В данном случае структура 10, в которой диаметр области 11 составляет 100 мкм и в которой направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей (то есть соответственно зонам 16 образования областей), представлена в качестве второго примера, а структура 10, в которой диаметр области 11 составляет 0,7 мм и в которой направление компоновки обработанных частей 14 изменяется соответственно областям 11, представлена в качестве второго сравнительного примера. Эти образцы были сравнены друг с другом.

<Второй пример>

Частицы оксида цинка (MZ-500, производимые Tayca Corporation), имевшие средний диаметр частиц 25 нм, добавляли к эпоксидной краске таким образом, чтобы количество частиц оксида цинка составило 20 частей по весу в противоположность 100 частям по весу смоляного компонента краски. Затем краску перемешивали.

Эту краску наносили на одну сторону алюминиевой пластинки (имевшей толщину 250 мкм) для получения образца. В этом случае толщина покрытия составляла около 2 мкм.

Структурирующее устройство 20, имевшее конфигурацию, показанную на фиг.13, использовали в качестве структурирующего устройства. Однако расщепитель 22b пучка, имевший конфигурацию, показанную на фиг.14, использовали в качестве расщепителя 22 пучка.

Третью гармонику лазера на алюмоиттриевом гранате с модуляцией добротности (имевшего длину волны 355 нм) использовали в качестве лазерного света, предназначенного для подведения. Длительность импульса импульсного лазера на алюмоиттриевом гранате составляла 5 нс.

Структурирующее устройство 20 использовали для подведения лазерного света к стороне образца, на которой было образовано покрытие 13, и тем самым формировали периодическую микроструктуру. Способ формирования этой периодической микроструктуры был аналогичен способу, описанному выше в разделе ″Второй вариант осуществления структурирующего способа″. То есть дифракционные оптические элементы с 221-1 по 221-4, через которые пропускали лазерный свет, меняли для каждой из групп 15 областей из числа дифракционных оптических элементов с 221-1 по 221-4, которые составляли расщепитель 22b пучка структурирующего устройства 20. Одновременно лазерный свет подводили к образцу для формирования периодических микроструктур в большом количестве областей 11.

В результате периодическая микроструктура была образована в каждой области 11 таким образом, что направления компоновки обработанных частей 14 изменялись соответственно группам 15 областей (то есть соответственно зонам 16 образования областей), см. фиг.19(i). Группы 15 областей в большом количестве были расположены по всей верхней поверхности образца. Кроме того, диаметр каждой из областей 11 составлял 100 мкм.

Поверхность образца фотографировали и, как показано на фиг.19(ii), генерация структурированного цвета в областях 11 из большого числа групп 15 областей могла визуально распознаваться, и были получены яркие декоративные эффекты.

<Второй сравнительный пример>

Полиэфирную краску наносили на верхнюю поверхность алюминиевой пластинки (имевшей толщину 250 мкм), а винилакриловую краску наносили на верхнюю поверхность полиэфирной краски, и получали образец. В этом случае толщина полиэфирного покрытия (нижнего слоя) составляла около 4 мкм, а толщина винилакрилового покрытия (верхнего слоя) составляла около 4 мкм.

Структурирующее устройство 20, имевшее конфигурацию, показанную на фиг.10, использовали в качестве структурирующего устройства. То есть использовали устройство структурирующее 20, имевшее конфигурацию, которая была снабжена сканером 25 лазерного света и которая была снабжена расщепителем 22а пучка.

Четвертую гармонику лазера на алюмоиттриевом гранате с модуляцией добротности (имевшего длину волны 266 нм) использовали в качестве лазерного света, предназначенного для подведения. Длительность импульса импульсного лазера на алюмоиттриевом гранате составляла 5 нс.

Структурирующее устройство 20 использовали для подведения лазерного света к стороне образца, на которой было образовано покрытие 13, и тем самым формировали периодическую микроструктуру. При этом расщепитель 22 пучка устройства 20 для формирования структуры вращали с постоянной частотой вращения, а импульс лазерного света подводили всякий раз, когда угол отклонения расщепителя 22а пучка изменялся на 9° (0°, 9°, 18°, 27°,… 351° и 360°), в результате чего были образованы периодические микроструктуры.

В результате периодическая микроструктура была образована в каждой области 11 таким образом, что направления компоновки множества обработанных частей 14 изменялись соответственно областям 11 (см. фиг.5В(i)). Области 11 в большом количестве были расположены на верхней поверхности образца. Кроме того, диаметр каждой из областей 11 составлял 0,7 мм.

Поверхность образца фотографировали и, как показано на фиг.5В(ii), генерация структурированного цвета в любой из областей 11 могла визуально распознаваться. Однако генерация структурированного цвета могла визуально распознаваться не в каждой из групп 15 областей, но в каждой из областей 11.

В результате сравнения второго примера со вторым сравнительным примером было обнаружено, что во втором примере возникало выразительное яркое изображение и можно было получать сильный декоративный эффект. То есть было обнаружено, что более сильный декоративный эффект можно получать, когда область 11 имеет меньший размер и когда направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно группам 15 областей (то есть соответственно зонам 16 образования областей), чем в случае, когда периодическая микроструктура образована так, что направления компоновки обработанных частей 14 изменяются соответственно областям 11.

Как описывалось выше, в соответствии со структурой, структурирующим способом и структурирующим устройством согласно настоящему варианту осуществления направления компоновки множества обработанных частей, составляющих периодическую микроструктуру, изменяются от области к области. Поэтому генерацию структурированного цвета в любой из областей можно визуально распознавать при рассматривании структуры с любого направления.

При изменении направления рассматривания структуры меняется область, в которой генерацию структурированного цвета можно визуально распознавать, и могут быть получены яркие декоративные изображения.

Хотя были описаны предпочтительные варианты осуществления структуры, структурирующего способа и структурирующего устройства согласно настоящему изобретению, следует понимать, что структура, структурирующий способ и структурирующее устройство согласно настоящему изобретению не ограничены только вариантами осуществления, описанными выше, и различные модификации могут быть сделаны в объеме настоящего изобретения.

Например, структура, показанная на фиг.1 и на других, имеет форму плоской пластинки. Однако структура не ограничена плоской пластинкой и может иметь форму криволинейной поверхности или трехмерную форму.

Кроме того, множество областей регулярно расположены в продольном и поперечном направлениях на фиг.1 и на других, но они не ограничены этим расположением и могут быть расположены любым образом. Например, можно использовать множество областей для получения букв или получения контура фигуры.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение относится к структуре, имеющей периодическую микроструктуру, и поэтому применимо к материалам, на которых можно формировать периодическую микроструктуру, и к устройствам для формирования периодической микроструктуры.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

[113]

10: структура

11: область

12: материал основания

13: покрытие

14: обработанная часть

14-1: выемка

14-2: полость

15: группа областей

16: зона образования областей

17: поверхность

18: защитный слой

19: поверхность раздела

20: структурирующее устройство

21: лазерный генератор

22 (22а, 22b): расщепитель пучка

23: первая линза

24: вторая линза

25: сканер лазерного света

Claims

1. Поверхностная структура изделия, которая имеет обработанную часть, образованную благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, отличающаяся тем, что
периодическая микроструктура, которая обеспечивает проявление структурированного цвета и в которой множество обработанных частей регулярно расположены в виде перекрестных точек сетки, образована в одной области изделия,
большое количество областей расположено в изделии,
каждая из множества зон, полученных разделением поверхности, в которой области расположены, представляет собой зону образования областей,
одна или несколько областей расположены в одной зоне образования областей, и
направления компоновки обработанных частей, образованных в каждой из большого количества областей, изменяются соответственно зонам образования областей.

2. Поверхностная структура изделия по п. 1, отличающаяся тем, что
множество областей расположено в одной зоне образования областей, а обработанные части при одинаковом направлении компоновки образованы в каждой из областей, и
когда множество областей составляют группу областей, направление компоновки обработанных частей, образованных в каждой из областей, составляющих одну группу областей, является отличным от направления компоновки обработанных частей, образованных в каждой из областей, составляющих другую группу областей.

3. Поверхностная структура изделия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что
форма зоны образования областей, в которой множество областей расположено, является квадратной, круговой, эллиптической или многоугольной.

4. Поверхностная структура изделия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что обработанная часть включает в себя
выемку, образованную в поверхности поверхностной структуры изделия или в поверхности раздела множества слоев поверхностной структуры изделия, или
полость, образованную внутри поверхностной структуры изделия, в поверхности раздела множества слоев поверхностной структуры изделия или внутри слоя, который составляет множество слоев поверхностной структуры изделия.

5. Поверхностная структура изделия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что
поверхностная структура изделия, в которой периодическая микроструктура образована, включает в себя
покрытие, предусмотренное на поверхности материала металлического или пластикового основания.

6. Поверхностная структура изделия по п. 5, отличающаяся тем, что
материал основания представляет собой металлическую крышку, металлическую банку, пластиковую крышку или пластиковую бутылку, а
покрытие образовано на внешней стороне верхней пластинки металлической крышки или пластиковой крышки или на внешней стороне цилиндрической части металлической банки или пластиковой бутылки.

7. Способ формирования поверхностной структуры изделия, в изделии формируют периодическую микроструктуру, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части, образованные благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, расположены регулярно в виде перекрестных точек сетки, отличающийся тем, что
выводят лазерный свет из лазерного генератора,
расщепляют лазерный свет на множество световых потоков с помощью расщепителя пучка,
с помощью линзы вызывают интерференцию световых потоков и к тому же подводят световые потоки к изделию для формирования периодической микроструктуры, и
когда периодические микроструктуры формируют во множестве областей в изделии, угол положения расщепителя пучка изменяют для каждой из областей или для каждой из соседних областей, а направление интерференции световых потоков изменяют для формирования периодических микроструктур.

8. Способ формирования поверхностной структуры изделия, в изделии формируют периодическую микроструктуру, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части, образованные благодаря возникновению фотораспада, приписываемого подведению импульсного лазерного света, расположены регулярно в виде перекрестных точек сетки, отличающийся тем, что
выводят лазерный свет из лазерного генератора,
с помощью сканера лазерного света отражают лазерный свет и к тому же осуществляют распространение лазерного света к расщепителю пучка, имеющему множество дифракционных оптических элементов, различающихся углом расщепления,
расщепляют лазерный свет на множество световых потоков с помощью дифракционного оптического элемента из числа дифракционных оптических элементов расщепителя пучка, который принимает лазерный свет,
с помощью линзы вызывают интерференцию световых потоков и к тому же подводят световые потоки к изделию для формирования периодической микроструктуры, и
когда периодические микроструктуры формируют в большом количестве областей в изделии, с помощью сканера лазерного света угол отражения лазерного света изменяют так, что переключают дифракционный оптический элемент, принимающий лазерный свет, с переходом от формирования периодических микроструктур в соседних областях из числа большого количества областей к формированию периодических микроструктур в других областях.

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что
расщепитель пучка расщепляет лазерный свет по трем или большему количеству направлений, и формируется периодическая микроструктура, в которой обработанные части расположены в виде перекрестных точек сетки многоугольника, форма которого изменяется в зависимости от количества расщеплений.

10. Устройство для формирования поверхностной структуры изделия, выполненное с возможностью подведения импульсного лазерного света к изделию для формирования в изделии периодической микроструктуры, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части формируются благодаря возникновению фотораспада и располагаются в виде перекрестных точек сетки, при этом устройство отличается тем, что содержит:
лазерный генератор, из которого выводится лазерный свет;
расщепитель пучка, который расщепляет лазерный свет на множество световых потоков и который вращается или поворачивается вокруг направления распространения лазерного света;
линзу, которая вызывает интерференцию световых потоков и к тому же подводит световые потоки к структуре для формирования периодической микроструктуры; и
регулирующее угол средство для изменения угла расщепителя пучка всякий раз, когда периодическая микроструктура должна формироваться в любой из множества областей в изделии во время формирования периодических микроструктур в областях.

11. Устройство для формирования поверхностной структуры изделия, выполненное с возможностью подведения импульсного лазерного света к изделию для формирования в изделии периодической микроструктуры, которая проявляет структурированный цвет, и в которой обработанные части формируются благодаря возникновению фотораспада и располагаются в виде перекрестных точек сетки, при этом устройство отличается тем, что содержит:
лазерный генератор, из которого выводится лазерный свет;
сканер лазерного света, который отражает лазерный свет;
расщепитель пучка, который принимает лазерный свет, отражаемый сканером лазерного пучка, и к тому же расщепляет лазерный свет на множество световых потоков; и
линзу, которая вызывает интерференцию световых потоков и к тому же подводит световые потоки к изделию для формирования периодической микроструктуры,
в котором расщепитель пучка имеет множество дифракционных оптических элементов, различающихся углом расщепления, и
сканер лазерного света изменяет угол отражения лазерного света так, что переключается дифракционный оптический элемент, принимающий лазерный свет, с переходом от формирования периодических микроструктур в соседних областях из числа большого количества областей в изделии к формированию периодических микроструктур в других областях.