TW202042947A - 加工方法與加工裝置 - Google Patents

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白石雅之
川辺喜雄
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日商尼康股份有限公司
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Abstract

加工方法包括:在基材上所塗佈的塗料層之上形成相對於可見光為透明的被膜;以及藉由對被膜照射被被膜吸收的波長的加工光而去除被膜的厚度方向上的一部分。

Description

加工方法與加工裝置
本發明是有關於可照射加工光來加工物體的加工方法與加工裝置的技術領域。
作為可加工物體的加工裝置,專利文獻1中記載了一種對物體的表面照射雷射光線以形成結構的加工裝置。此種加工裝置中,要求於物體適當地形成結構。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第4,994,639號
根據第一方案,提供一種加工方法,包括:在基材上所塗佈的塗料層之上形成相對於可見光為透明的被膜;以及藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
根據第二方案,提供一種加工方法,包括:在含有氧化鈦的塗料層上形成被膜;以及藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
根據第三方案,提供一種加工方法,包括:在基材上塗佈白色的塗料層;以及藉由對所述白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光,而去除所述白色的塗料層的厚度方向上的一部分。
根據第四方案,提供一種加工方法,包括:將含有氧化鈦的塗料層塗佈於基材上;以及藉由對所述塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光,而去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
根據第五方案,提供一種加工方法,包括:對設置在基材上所塗佈的塗料層之上且相對於可見光為透明的被膜,照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
根據第六方案,提供一種加工方法,包括:對形成在含有氧化鈦的塗料層上的被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
根據第七方案,提供一種加工方法,包括:對基材上所塗佈的白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光;以及利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
根據第八方案,提供一種加工方法,包括:對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光;以及利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
根據第九方案,提供一種加工裝置,包括:照射裝置,對設置在基材上所塗佈的塗料層之上且相對於可見光為透明的被膜,照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
根據第十方案,提供一種加工裝置,包括:照射裝置,對形成在含有氧化鈦的塗料層上的被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
根據第十一方案,提供一種加工裝置,包括:照射裝置,對基材上所塗佈的白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的光;以及照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述塗料層的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
根據第十二方案,提供一種加工裝置,包括:照射裝置,對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的光;以及照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述塗料層的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
以下,一邊參照圖式,一邊對加工裝置與加工方法的實施形態進行說明。以下,使用加工系統SYS來對加工裝置與加工方法的實施形態進行說明,所述加工系統SYS使用加工光ELk來對形成在加工對象物S表面的塗裝膜SF進行加工。但是,本發明並不限定於以下說明的實施形態。
而且,以下的說明中,是使用由彼此正交的X軸、Y軸及Z軸所定義的XYZ正交座標系,來對構成加工系統SYS的各種構成元件的位置關係進行說明。再者,以下的說明中,為了便於說明,設X軸方向及Y軸方向分別為水平方向(即,水平面內的規定方向),Z軸方向為鉛垂方向(即,與水平面正交的方向,實質上為上下方向)。而且,將繞X軸、Y軸及Z軸的旋轉方向(換言之,傾斜方向)分別稱作θX方向、θY方向及θZ方向。此處,亦可將Z軸方向設為重力方向。而且,亦可將XY平面設為水平方向。
(1)第一實施形態的加工系統SYSa
首先,對第一實施形態的加工系統SYS(以下,將第一實施形態的加工系統SYS稱作「加工系統SYSa」)進行說明。
(1-1)加工系統SYSa的結構
首先,一邊參照圖1,一邊對第一實施形態的加工系統SYSa的結構進行說明。圖1是示意性地表示第一實施形態的加工系統SYSa的結構的剖面圖。
如圖1所示,加工系統SYS對形成(例如塗佈)在加工對象物S表面的塗裝膜SF進行加工。加工對象物S例如既可為金屬,亦可為合金(例如杜拉鋁(duralumin)等),亦可為樹脂(例如碳纖維增強塑膠(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)等),亦可為玻璃,還可為包含除此以外的任意材料的物體。塗裝膜SF是覆蓋加工對象物S表面的塗料的膜。因此,塗裝膜SF亦可稱作塗料層。加工對象物S成為相對於塗裝膜SF而言的基材。塗裝膜SF的厚度例如為數十微米至數百微米,但亦可為其他任意尺寸。構成塗裝膜SF的塗料例如既可包含樹脂性的塗料,亦可包含除此以外的種類的塗料。樹脂製的塗料例如亦可包含丙烯酸系塗料(例如包含丙烯酸多元醇的塗料)、聚胺基甲酸酯系塗料(例如包含聚胺基甲酸酯多元醇的塗料)、聚酯系塗料(例如包含聚酯多元醇的塗料)、乙烯系塗料、氟系塗料(例如包含氟系多元醇的塗料)、矽系塗料及環氧系塗料中的至少一種。塗料可相對於可見光為不透明。可見光的波長範圍可為400 nm至700 nm。
圖1表示了在具有沿著水平面(即,XY平面)的表面的加工對象物S上配置有加工系統SYSa(尤其是加工系統SYSa所具備的後述的加工裝置1)的示例。然而,加工系統SYSa並不限於配置在具有沿著水平面的表面的加工對象物S上。例如,亦可如一邊參照圖5等一邊在後文詳述般,加工系統SYSa配置在具有與水平面交叉的表面的加工對象物S上。加工系統SYSa亦可以自加工對象物S懸吊的方式而配置。此時,為了方便,X軸方向及Y軸方向亦可被定義為沿著加工對象物S的表面的方向(典型的是平行的方向),為了方便,Z軸方向亦可被定義為與加工對象物S的表面交叉的方向(典型的是正交的方向)。
加工系統SYSa為了加工塗裝膜SF而對塗裝膜SF照射加工光ELk。加工光ELk只要可藉由照射至塗裝膜SF而加工塗裝膜SF,則亦可為任何種類的光。作為一例,加工光ELk亦可為雷射光。進而,加工光ELk只要可藉由照射至塗裝膜SF而加工塗裝膜SF,則亦可為任何波長的光。第一實施形態中,使用加工光ELk是不可見光(例如,紅外光及紫外光中的至少一種等)的示例來進行說明。即,第一實施形態中,使用加工光ELk是包含在較可見光的波長範圍更短的波長範圍中的波長的光、及包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光中的至少一種的示例來進行說明。但是,加工光ELk亦可為可見光。
此處,一邊參照圖2的(a)及圖2的(b),一邊對使用加工光ELk的塗裝膜SF的加工情況進行說明。圖2的(a)及圖2的(b)分別是示意性地表示形成在加工對象物S表面的塗裝膜SF的加工情況的剖面圖。
如圖2的(a)所示,加工系統SYSa對在塗裝膜SF的表面設定的目標照射區域EA照射加工光ELk。再者,目標照射區域EA是預定由加工系統SYSa照射加工光ELk的區域。如圖2的(a)所示,當對目標照射區域EA照射加工光ELk時,與目標照射區域EA重合的塗裝膜SF(即,位於目標照射區域EA的-Z側的塗裝膜)的一部分因加工光ELk而蒸發。此時,在塗裝膜SF的厚度方向上,與目標照射區域EA重合的塗裝膜SF並未全部蒸發。即,在塗裝膜SF的厚度方向上,與目標照射區域EA重合的塗裝膜SF的一部分(具體而言,為塗裝膜SF中的與目標照射區域EA相對較近的部分)蒸發,另一方面,與目標照射區域EA重合的塗裝膜SF的另一部分(具體而言,塗裝膜SF中的距目標照射區域EA相對較遠的部分)未蒸發。換言之,塗裝膜SF僅以加工對象物S不會自塗裝膜SF露出的程度而蒸發。因此,加工光ELk的特性亦可被設定為僅使塗裝膜SF以加工對象物S不會自塗裝膜SF露出的程度而蒸發的所需特性。加工光ELk的特性亦可被設定為不會因加工光ELk的照射而對加工對象物S造成影響的所需特性。加工光ELk的特性亦可被設定為藉由加工光ELk的照射而僅對塗裝膜SF造成影響的所需特性。再者,加工光ELk的特性亦可包含加工光ELk的波長、自加工光ELk對塗裝膜SF的表面傳遞的每單位時間及/或每單位面積的能量的量、加工光ELk在塗裝膜SF表面上的強度分佈、加工光ELk對塗裝膜SF表面的照射時間、及加工光ELk在塗裝膜SF表面上的尺寸(作為一例,為點徑及面積中的至少一種)中的至少一者。
此時,照射至塗裝膜SF的加工光ELk的能量(作為一例,為強度)被規定為,不會因加工光ELk的照射而對加工對象物S造成影響。加工光ELk的能量被規定為,加工光ELk不會貫穿塗裝膜SF到達加工對象物S。換言之,加工光ELk的能量被規定為,藉由加工光ELk的照射而僅對塗裝膜SF造成影響。
其結果,在塗裝膜SF已蒸發的部分,塗裝膜SF被去除。另一方面,在塗裝膜SF未蒸發的部分,塗裝膜SF仍殘留。即,如圖2的(b)所示,在照射有加工光ELk的部分,塗裝膜SF被局部去除。其結果,如圖2的(b)所示,在照射有加工光ELk的部分,與未被照射加工光ELk的部分相比,塗裝膜SF的厚度變薄。換言之,如圖2的(b)所示,在加工對象物S的表面上,存在因未被照射加工光ELk而仍相對較厚的塗裝膜SF、與因被照射加工光ELk而變得相對較薄的塗裝膜SF。即,藉由加工光ELk的照射,塗裝膜SF的厚度至少局部受到調整。藉由加工光ELk的照射,在厚度方向(圖2的(b)所示的示例中為Z軸方向)上,塗裝膜SF的一部分被去除。其結果,在塗裝膜SF的表面,形成相當於塗裝膜SF相對較薄的部分的凹部(換言之,為槽部)C。因而,本實施形態中的「加工塗裝膜SF的動作」包含調整塗裝膜SF的厚度的動作、去除塗裝膜SF的一部分的動作、及在塗裝膜SF形成凹部C的動作中的至少一個。
塗裝膜SF藉由吸收加工光ELk而蒸發。即,藉由加工光ELk的能量傳遞至塗裝膜SF,塗裝膜SF例如經光化學分解而被去除。再者,在加工光ELk為雷射光的情況下,亦有時將藉由加工光ELk的能量傳遞至塗裝膜SF而塗裝膜SF等經光化學分解而被去除的現象稱作雷射剝蝕。因此,塗裝膜SF包含可吸收加工光ELk的材料。具體而言,例如,塗裝膜SF亦可包含與加工光ELk相關的吸收率(例如,在加工光ELk為不可見光的情況下,與包含跟可見光的波長範圍不同的波長的波長範圍的光相關的吸收率)為規定的第一吸收臨限值以上的材料。反言之,亦可將塗裝膜SF的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的波長範圍的光用作加工光ELk。
構成塗裝膜SF的材料亦可包含色素(具體而言,例如為顏料及染料中的至少一種)。在塗裝膜SF包含色素的情況下,所述色素亦可為在可見光的照射時呈現所需顏色的色素。其結果,包含此種色素的塗裝膜SF將呈現所需顏色。此時,所述色素亦可具有下述特性,以使得塗裝膜SF呈現所需顏色,即,包含可見光波長範圍中的因被塗裝膜SF反射而被人辨識為所需顏色的光的波長的第一波長範圍的光的吸收率、與可見光中的跟第一波長範圍不同的第二波長範圍的光的吸收率不同。例如,色素亦可具有下述特性,即,第一波長範圍的光的吸收率小於第二波長範圍的光的吸收率。例如,色素亦可具有下述特性,即,第一波長範圍的光的吸收率為規定的第二吸收臨限值(其中,第二吸收臨限值小於第一吸收臨限值)以下,且第二波長範圍的光的吸收率為規定的第三吸收臨限值(其中,第三吸收臨限值大於第二吸收臨限值)以上。作為此種可相應地吸收作為不可見光的加工光ELk且呈現所需顏色的色素的一例,例如可列舉位於烏克蘭基輔的光譜訊息(Spectrum Info)公司製造的近紅外線吸收色素(作為一例,為四氟硼化4-((E)-2-{(3E)-2-氯-3-[2-(2,6-二苯基-4H-噻喃-4-亞基)亞乙基]環己-1-烯-1-基}乙烯基)-2,6-二苯基硫代吡喃鎓)。
作為一例,塗裝膜SF亦可包含在可見光的照射時呈現白色的色素。作為此種呈現白色的色素的一例,可列舉包含氧化鋅、氧化鈦、硫酸鋇及硫化鋅中的至少一種的色素。
其中,與塗裝膜SF包含呈現與白色不同的顏色的色素的情況相比,在塗裝膜SF包含呈現白色的色素的情況下,由加工光ELk的照射引起的塗裝膜SF的變色容易引人注目。例如,由於加工光ELk的照射,塗裝膜SF容易灰色化、白色化或黃色化。其結果,感知塗裝膜SF呈現的顏色作為加工對象物S的外觀顏色的觀察者,有可能會感受到加工光ELk照射後的加工對象物S的外觀(尤其是色調)與加工光ELk照射前的加工對象物S的外觀相比大幅變化的印象。即,觀察者有可能會感受到加工對象物S因加工光ELk的照射而變色的印象。
因此,在塗裝膜SF包含呈現白色的色素的情況下,為了降低塗裝膜SF變色的可能性,作為加工光ELk,亦可使用包含在與可見光的波長範圍不同的波長範圍中的波長的光。尤其是,作為加工光ELk,可使用包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光。例如,作為加工光ELk,亦可使用1000 nm以上的波長範圍的光。例如,作為加工光ELk,亦可將1060 nm以上的波長範圍的光用作加工光ELk。作為此種加工光ELk的一例,可列舉二氧化碳雷射(所謂的CO2 雷射)射出的雷射光(例如峰值強度的波長為9.6 μm或10.6 μm的雷射光)。此時,與使用可見光或包含在較可見光的波長範圍更短的波長範圍中的波長的光作為加工光ELk的情況相比,因加工光ELk的照射而使塗裝膜SF變色(例如呈現出與白色不同的顏色)的可能性變小。其原因在於,與將可見光或較可見光的波長範圍更短的波長範圍的光用作加工光ELk的情況相比,在將較可見光的波長範圍更長的波長範圍的光用作加工光ELk的情況下,與光源系統111的製造相關的制約少,因此容易增大自加工光ELk對塗裝膜SF(或塗裝膜SFb)的表面傳遞的每單位時間及/或每單位面積的能量的量。因此,相較於與可見光的波長範圍相同或短的波長範圍的加工光ELk,較可見光的波長範圍更長的波長範圍的加工光ELk能夠相對容易地切斷構成塗裝膜SF(或塗裝膜SFb)的材料的分子(例如構成塗料的高分子)。其結果,在塗裝膜SF包含呈現白色的色素的情況下,相較於塗裝膜SF因包含在與較可見光的波長範圍更長的波長範圍不同的波長範圍中的波長的光的照射而變色的可能性,塗裝膜SF因包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光的照射而變色的可能性變小。因此,加工系統SYSa藉由較可見光的波長範圍更長的波長範圍的光使用加工光ELk,能夠在降低塗裝膜SF發生變色(即,塗裝膜SF的特性意外地發生變化、即變質)的可能性的同時,來加工塗裝膜SF。
在塗裝膜SF包含色素的情況下,所述色素亦可為相對於可見光為透明的色素。其結果,包含此種色素的塗裝膜SF成為透明的膜(所謂的透明塗層)。再者,此處所謂的「透明的膜」亦可指可見光波長範圍中的至少一部分波長範圍的光可穿過的膜。此時,所述色素亦可具有不太吸收可見光(即相應地進行反射)的特性,以使塗裝膜SF變得透明。例如,色素亦可具有可見光的吸收率小於規定的第四吸收臨限值的特性。作為此種可相應地吸收作為不可見光的加工光ELk且相對於可見光為透明的色素的一例,例如可列舉光譜訊息(Spectrum Info)公司製造的近紅外線吸收色素(作為一例,為四氟硼化6-氯-2-[(E)-2-(3-{(E)-2-[6-氯-1-乙基苯並[cd]吲哚-2(1H)-亞基]亞乙基}-2-苯基-1-環戊烯-1-基)乙烯基]-1-乙基苯並[cd]吲哚鎓)。再者,在塗裝膜SF為透明的情況下,塗裝膜SF亦可不含色素。
再次回到圖1中,為了加工塗裝膜SF,加工系統SYSa包括加工裝置1及控制裝置2。進而,加工裝置1包括光照射裝置11、驅動系統12、收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17。
光照射裝置11在控制裝置2的控制下,可對塗裝膜SF照射加工光ELk。為了對塗裝膜SF照射加工光ELk,光照射裝置11如示意性地表示光照射裝置11的結構的剖面圖即圖3的(a)所示,包括可射出加工光ELk的光源系統111、及將自光源系統111射出的加工光ELk導向塗裝膜SF的光學系統112。
光源系統111例如同時射出多束加工光ELk。但是,光源系統111亦可射出單束加工光ELk。為了射出多束加工光ELk,光源系統111如示意性地表示光源系統111的結構的一例的剖面圖即圖3的(b)所示,包括多個光源1111。多個光源1111以等間隔排列成一行。各光源1111射出脈波光作為加工光ELk。若脈波光的發光時寬(以下稱作「脈寬」)變短,則加工精度(例如後述的溝槽結構的形成精度)提高。因而,各光源1111亦可射出脈寬相對較短的脈波光來作為加工光ELk。例如,各光源1111亦可射出脈寬為1000奈秒以下的脈波光來作為加工光ELk。例如,各光源1111亦可射出脈寬為皮秒級的脈波光來作為加工光ELk。或者,亦可如示意性地表示光源系統111的結構的另一例的剖面圖即圖3的(c)所示,光源系統111包括單個光源1111、及將來自所述單個光源1111的光分支為多束加工光ELk的分支器1112。分別射出分支器1112所分支的多束加工光ELk的多個射出口是以等間隔排列成一行。作為分支器1112的一例,可列舉光纖耦合器及波導型分光器等中的至少一種。再者,作為分支器1112,亦可使用透鏡陣列、繞射光學元件及空間光調變器等中的至少一種。
光學系統112包括聚焦透鏡1121、檢流計鏡1122及fθ透鏡1123。多束加工光ELk經由聚焦透鏡1121、檢流計鏡1122與fθ透鏡1123而照射至塗裝膜SF。
聚焦透鏡1121包含一個以上的透鏡,是用於藉由調整其至少一部分透鏡的沿著光軸方向的位置,從而調整多束加工光ELk的會聚位置BF(換言之,為聚光位置,即光學系統112的焦點位置)的光學元件。檢流計鏡1122將多束加工光ELk偏轉,以使多束加工光ELk掃描塗裝膜SF的表面(即,多束加工光ELk分別所照射的多個目標照射區域EA在塗裝膜SF的表面上移動)。檢流計鏡112包括X掃描鏡1122X及Y掃描鏡1122Y。X掃描鏡1122X將多束加工光ELk朝向Y掃描鏡1122Y反射。X掃描鏡1122X可在θY方向(即,繞Y軸的旋轉方向)上擺動或旋轉。藉由X掃描鏡1122X的擺動或旋轉,多束加工光ELk沿著X軸方向來掃描塗裝膜SF的表面。藉由X掃描鏡1122X的擺動或旋轉,多束加工光ELk沿著X軸方向來掃掠塗裝膜SF的表面。藉由X掃描鏡1122X的擺動或旋轉,多個目標照射區域EA沿著X軸方向而在塗裝膜SF上移動。X掃描鏡1122X變更多個目標照射區域EA與塗裝膜SF之間的沿著X軸方向的相對位置關係。Y掃描鏡1122Y將多束加工光ELk朝向fθ透鏡1123反射。Y掃描鏡1122Y可在θX方向(即,繞X軸的旋轉方向)上擺動或旋轉。藉由Y掃描鏡1122Y的擺動或旋轉,多束加工光ELk沿著Y軸方向來掃描塗裝膜SF的表面。藉由Y掃描鏡1122Y的擺動或旋轉,多束加工光ELk沿著Y軸方向來掃掠塗裝膜SF的表面。藉由Y掃描鏡1122Y的擺動或旋轉,多個目標照射區域EA沿著Y軸方向而在塗裝膜SF上移動。Y掃描鏡1122Y變更多個目標照射區域EA與塗裝膜SF之間的沿著Y軸方向的相對位置關係。fθ透鏡1123是用於使來自檢流計鏡1122的多束加工光ELk聚光在塗裝膜SF上的光學元件。
fθ透鏡1123是光學系統112所具備的光學元件中的位於光學系統112的最靠光射出側(換言之,最靠近塗裝膜SF或者位於多束加工光ELk的光路的末端)的末端光學元件。但是,光學系統112亦可包括設在較fθ透鏡1123更靠光射出側的光學元件(例如保護透鏡(cover lens)等)。fθ透鏡1123亦可構成為,相對於光學系統112可裝卸。其結果,可自光學系統112卸除舊的fθ透鏡1123之後,向光學系統112安裝另一fθ透鏡1123。但是,在光學系統112包括設在較fθ透鏡1123更靠射出側的光學元件(例如保護透鏡等)的情況下,亦可構成為,所述光學元件為末端光學元件,所述光學元件相對於光學系統112可裝卸。
來自光學系統112的多束加工光ELk的行進方向例如彼此平行。其結果,在本實施形態中,對塗裝膜SF同時照射行進方向彼此平行的多束加工光ELk。即,在塗裝膜SF上同時設定多個目標照射區域EA。因此,與對塗裝膜SF照射單束加工光ELk的情形相比,與塗裝膜SF的加工相關的生產率(throughput)提高。再者,亦可使用單束加工光ELk來取代多束加工光ELk。
再次回到圖1中,驅動系統12在控制裝置2的控制下,使光照射裝置11相對於塗裝膜SF(即相對於表面形成有塗裝膜SF的加工對象物S)而移動。即,驅動系統12使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而移動,以變更光照射裝置11與塗裝膜SF的相對位置關係。若光照射裝置11與塗裝膜SF之間的相對位置關係被變更,則分別被照射多束加工光ELk的多個目標照射區域EA與塗裝膜SF之間的相對位置關係亦會被變更。因此,亦可謂,驅動系統12使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而移動,以變更多個目標照射區域EA與塗裝膜SF的相對位置關係。
驅動系統12亦可使光照射裝置11沿著塗裝膜SF的表面移動。在圖1所示的示例中,塗裝膜SF的表面是與X軸及Y軸中的至少一者平行的平面,因此驅動系統12亦可使光照射裝置11沿著X軸及Y軸中的至少一者移動。其結果,目標照射區域EA在塗裝膜SF上沿著X軸及Y軸中的至少一者移動。驅動系統12亦可使光照射裝置11沿著塗裝膜SF的厚度方向(即,與塗裝膜SF的表面交叉的方向)移動。在圖1所示的示例中,塗裝膜SF的厚度方向是沿著Z軸的方向,因此驅動系統12亦可使光照射裝置11沿著Z軸方向移動。驅動系統12亦可使光照射裝置11除了沿X軸、Y軸及Z軸中的至少一者移動,還沿θX方向、θY方向及θZ方向(即,繞Z軸的旋轉方向)中的至少一者移動。
驅動系統12支持光照射裝置11,並且使該支持著的光照射裝置11移動。此時,驅動系統12例如亦可包括支持光照射裝置11的第一支持構件以及使所述第一支持構件移動的第一移動機構。
收容裝置13包括頂部構件131及間隔壁構件132。頂部構件131配置在光照射裝置11的+Z側。頂部構件131是沿著XY平面的板狀構件。頂部構件131經由支持構件133來支持驅動系統12。在頂部構件131的-Z側的面的外緣(或其附近),配置有間隔壁構件132。間隔壁構件132是自頂部構件131朝向-Z側延伸的筒狀(例如圓筒狀或矩形筒狀)的構件。由頂部構件131與間隔壁構件132圍住的空間成為用於收容光照射裝置11及驅動系統12的收容空間SP。因而,所述驅動系統12使光照射裝置11在收容空間SP內移動。進而,收容空間SP包含光照射裝置11與塗裝膜SF之間的空間(尤其是包含加工光ELk的光路的空間)。更具體而言,收容空間SP包含光照射裝置11所具備的末端光學元件(例如fθ透鏡1123)與塗裝膜SF之間的空間(尤其是包含加工光ELk的光路的空間)。
頂部構件131及間隔壁構件132各自是可遮蔽加工光ELk的構件。即,頂部構件131及間隔壁構件132各自相對於加工光ELk的波長為不透明。其結果,在收容空間SP內傳播的加工光ELk不會漏出至收容空間SP的外部(即收容裝置13的外部)。再者,頂部構件131及間隔壁構件132各自亦可為可使加工光ELk減光的構件。即,頂部構件131及間隔壁構件132各自亦可相對於加工光ELk的波長為半透明。進而,頂部構件131及間隔壁構件132各自是不使因加工光ELk的照射而產生的無用物質透過(即可遮蔽)的構件。作為無用物質的一例,可列舉塗裝膜SF的蒸氣及煙霧中的至少一者。其結果,在收容空間SP內產生的無用物質不會漏出至收容空間SP的外部(即收容裝置13的外部)。
間隔壁構件132的端部(具體而言,是塗裝膜SF側的端部,在圖1所示的示例中為-Z側的端部)134可接觸塗裝膜SF的表面。在端部134接觸塗裝膜SF的情況下,收容裝置13(即頂部構件131及間隔壁構件132)協同塗裝膜SF來維持收容空間SP的密閉性。端部134在與塗裝膜SF接觸的情況下,可根據塗裝膜SF的表面的形狀而變更其形狀(尤其是端部134中的接觸塗裝膜SF的接觸面(圖1所示的示例中為-Z側的面)的形狀,以下相同)。例如,在端部134接觸表面為平面形狀的塗裝膜SF的情況下,端部134的形狀與塗裝膜SF同樣地變成平面形狀。例如,在端部134接觸表面為曲面形狀的塗裝膜SF的情況下,端部134的形狀與塗裝膜SF同樣地變成曲面形狀。其結果,與端部134無法根據塗裝膜SF的表面的形狀而變更其形狀的情形相比,收容空間SP的密閉性提高。作為可變更形狀的端部134的一例,可列舉由橡膠等具有彈性的構件(換言之,為柔軟構件)所形成的端部134。再者,作為可變更形狀的端部134,例如亦可使用作為具有彈性的結構的蛇腹狀的端部134a。
端部134亦可以接觸塗裝膜SF的狀態而附著於塗裝膜SF。例如,端部134亦可包括可吸附於塗裝膜SF的吸附機構。若端部134附著於塗裝膜SF,則與端部134未附著於塗裝膜SF的情況相比,收容空間SP的密閉性進一步提高。但是,端部134亦可並非可附著於塗裝膜SF。此時,只要端部134接觸塗裝膜SF,則依然可相應地維持收容空間SP的密閉性。
間隔壁構件132是可藉由在控制裝置2的控制下運作的未圖示的驅動系統(例如致動器)而沿著Z軸方向伸縮的構件。例如,間隔壁構件132亦可為蛇腹狀的構件(所謂的波紋管)。此時,間隔壁構件132可藉由蛇腹部分的伸縮而伸縮。或者,例如間隔壁構件132亦可包括由具有不同直徑的多個中空狀的圓筒構件組合而成的套筒伸縮管(telescopic pipe)。此時,間隔壁構件132可藉由多個圓筒構件的相對移動而伸縮。間隔壁構件132的狀態至少可設定為第一伸長狀態與第一縮小狀態,所述第一伸長狀態是藉由間隔壁構件132沿著Z軸方向延伸而Z軸方向的長度相對較長的狀態,所述第一縮小狀態是藉由間隔壁構件132沿著Z軸方向縮小而Z軸方向的長度相對較短的狀態。
在間隔壁構件132處於第一伸長狀態的情況下,端部134處於可接觸塗裝膜SF的第一接觸狀態。另一方面,在間隔壁構件132處於第一縮小狀態的情況下,端部134處於不接觸塗裝膜SF的第一非接觸狀態。即,在間隔壁構件132處於第一縮小狀態的情況下,端部134處於朝+Z側離開塗裝膜SF的第一非接觸狀態。再者,用於使端部134的狀態在第一接觸狀態與第一非接觸狀態之間切換的結構並不限定於使間隔壁構件132伸縮的結構。例如,亦可藉由將收容裝置13自身設為可沿著±Z方向移動的結構,從而使端部134的狀態在第一接觸狀態與第一非接觸狀態之間切換。
收容裝置13更包括檢測裝置135。檢測裝置135檢測收容空間SP內的無用物質(即因加工光ELk的照射而產生的物質)。檢測裝置135的檢測結果如後文詳述般,在將間隔壁構件132的狀態自第一伸長狀態變為第一縮小狀態時由控制裝置2參照。
支持裝置14支持收容裝置13。收容裝置13支持驅動系統12及光照射裝置11,因此支持裝置14實質上經由收容裝置13來支持驅動系統12及光照射裝置11。為了支持收容裝置13,支持裝置14包括樑構件141、及多個腳構件142。樑構件141配置在收容裝置13的+Z側。樑構件141是沿著XY平面延伸的樑狀構件。樑構件141經由支持構件143來支持收容裝置13。在樑構件141配置有多個腳構件142。腳構件142是自樑構件141朝向-Z側延伸的棒狀構件。
腳構件142的端部(具體而言,是塗裝膜SF側的端部,在圖1所示的示例中為-Z側的端部)144可接觸塗裝膜SF的表面。其結果,支持裝置14由塗裝膜SF(即加工對象物S)予以支持。即,支持裝置14在端部144接觸塗裝膜SF的狀態(換言之,支持裝置14由塗裝膜S予以支持的狀態)下支持收容裝置13。端部144與收容裝置13的端部134同樣地,在與塗裝膜SF接觸的情況下,亦可根據塗裝膜SF的表面的形狀而變更其形狀(尤其是端部144中的接觸塗裝膜SF的接觸面(圖1所示的示例中為-Z側的面)的形狀,以下相同)。端部144亦可以接觸塗裝膜SF的狀態而附著於塗裝膜SF。例如,端部144亦可包括可吸附於塗裝膜SF的吸附機構。若端部144附著於塗裝膜SF,則與端部144未附著於塗裝膜SF的情況相比,支持裝置14的穩定性提高。但是,端部144亦可並非可附著於塗裝膜SF。
樑構件141是藉由在控制裝置2的控制下運作的驅動系統15而可沿著X軸及Y軸中的至少一者(或者沿著沿XY平面的任意方向)伸縮的構件。例如,樑構件141亦可包括由具有不同直徑的多個筒構件組合而成的套筒伸縮管。此時,樑構件141可藉由多個筒構件的相對移動而伸縮。
腳構件142是藉由在控制裝置2的控制下運作的驅動系統15而可沿著Z軸方向伸縮的構件。例如,腳構件142亦可包括由具有不同直徑的多個筒構件組合而成的套筒伸縮管。此時,腳構件142可藉由多個筒構件的相對移動而伸縮。腳構件142的狀態至少可設定為第二伸長狀態與第二縮小狀態,所述第二伸長狀態是藉由腳構件142沿著Z軸方向延伸而Z軸方向的長度相對較長的狀態,所述第二縮小狀態是藉由腳構件142沿著Z軸方向縮小而Z軸方向的長度相對較短的狀態。在腳構件142處於第二伸長狀態的情況下,端部144處於可接觸塗裝膜SF的第二接觸狀態。另一方面,在腳構件142處於第二縮小狀態的情況下,端部144處於不接觸塗裝膜SF的第二非接觸狀態。即,在腳構件142處於第二縮小狀態的情況下,端部144處於朝+Z側離開塗裝膜SF的第二非接觸狀態。
驅動系統15在控制裝置2的控制下,使支持裝置14相對於塗裝膜SF(即相對於表面形成有塗裝膜SF的加工對象物S)而移動。即,驅動系統15使支持裝置14相對於塗裝膜SF而移動,以變更支持裝置14與塗裝膜SF的相對位置關係。支持裝置14支持收容裝置13,因此驅動系統15實質上是藉由使支持裝置14移動來使收容裝置13相對於塗裝膜SF而移動。即,驅動系統15實質上是使支持裝置14相對於塗裝膜SF移動,以變更收容裝置13與塗裝膜SF的相對位置關係。進而,收容裝置13經由驅動系統12來支持光照射裝置11。因此,驅動系統15實質上可藉由使支持裝置14移動來使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而移動。即,驅動系統15實質上可使支持裝置14相對於塗裝膜SF而移動,以變更光照射裝置11與塗裝膜SF的相對位置關係。換言之,驅動系統15實質上可使支持裝置14相對於塗裝膜SF而移動,以變更多個目標照射區域EA與塗裝膜SF的相對位置關係。
驅動系統15為了使支持裝置14移動而在控制裝置2的控制下使樑構件141伸縮。進而,驅動系統15為了使支持裝置14移動而在控制裝置2的控制下使多個腳構件142伸縮。再者,關於驅動系統15對支持裝置14的移動形態,一邊參照圖6至圖17一邊在下文進行詳述。
排氣裝置16經由排氣管161而連結於收容空間SP。排氣裝置16可將收容空間SP內的氣體予以排出。尤其,排氣裝置16藉由將收容空間SP內的氣體予以排出,從而可將因加工光ELk的照射而產生的無用物質自收容空間SP抽吸至收容空間SP的外部。尤其,在所述無用物質存在於加工光ELk的光路上的情況下,有可能會影響到加工光ELk對塗裝膜SF的照射。因此,排氣裝置16尤其自包含光學系統112的末端光學元件與塗裝膜SF之間的加工光ELk的光路的空間,將無用物質與所述空間內的氣體一併抽吸。排氣裝置16自收容空間SP抽吸的無用物質經由過濾器162而向加工裝置1的外部排出。過濾器162吸附無用物質。再者,過濾器162既可為可裝卸,亦可為可更換。
氣體供給裝置17經由吸氣管171而連結於收容空間SP。氣體供給裝置17可向收容空間SP供給氣體。作為供給至收容空間SP的氣體,可列舉大氣、潔淨乾燥空氣(Clean Dry Air,CDA)及惰性氣體中的至少一者。作為惰性氣體的一例,可列舉氮氣。第一實施形態中,氣體供給裝置17設為供給CDA者。因此,收容空間SP為由CDA沖洗的空間。供給至收容空間SP的CDA的至少一部分被排氣裝置16抽吸。排氣裝置16自收容空間SP抽吸的CDA通過過濾器162而向加工系統SYSa的外部排出。
氣體供給裝置17尤其向圖3所示的fθ透鏡1123的收容空間SP側的光學面1124(即光學系統112的末端光學元件的收容空間SP側的光學面)供給CDA等氣體。光學面1124面朝收容空間SP,因而有可能暴露於因加工光ELk的照射而產生的無用物質。其結果,有可能有無用物質附著於光學面1124。進而,由於加工光ELk穿過光學面1124,因而附著於光學面1124的無用物質有可能被穿過光學面1124的加工光ELk燒結(即固著)。附著(進而固著)於光學面1124的無用物質容易變成光學面1124的污漬而對加工光ELk的特性造成影響。而且,若對光學面1124供給CDA等氣體,則可防止光學面1124與無用物質的接觸。因此,污漬向光學面1124的附著得以防止。因而,氣體供給裝置17亦作為防止污漬向光學面1124附著的附著防止裝置發揮功能。進而,即便在光學面1124附著(進而固著)有污漬的情況下,污漬亦有可能被供給至光學面1124的CDA去除(例如吹飛)。因而,氣體供給裝置17亦可作為將附著於光學面1124的污漬予以去除的附著防止裝置發揮功能。
控制裝置2控制加工系統SYSa整體的動作。尤其,控制裝置2如後文詳述般,控制光照射裝置11、驅動系統12、收容裝置13及驅動系統15,以便在所需位置形成所需形狀的凹部C。
控制裝置2例如亦可包含中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)(或者除了CPU還包含圖形處理單元(Graphics Processing Unit,GPU)、或者取代CPU而包含GPU)、及記憶體。控制裝置2藉由CPU執行電腦程式,從而作為對加工系統SYSa的動作進行控制的裝置發揮功能。所述電腦程式是用於使控制裝置2(例如CPU)進行(即執行)控制裝置2應進行的後述動作的電腦程式。即,所述電腦程式是用於使控制裝置2發揮功能以使加工系統SYSa進行後述動作的電腦程式。CPU所執行的電腦程式既可被記錄在控制裝置2所具備的記憶體(即,記錄媒體)中,亦可被記錄在可內藏於控制裝置2或者可外置於控制裝置2的任意記憶媒體(例如硬碟或半導體記憶體)中。或者,CPU亦可經由網路介面(network interface)而自控制裝置2的外部裝置下載(download)應執行的電腦程式。
控制裝置2亦可不設於加工系統SYSa的內部,例如亦可作為伺服器(server)等而設於加工系統SYSa外。此時,控制裝置2與加工系統SYSa亦可利用有線及/或無線的網路(或者,資料匯流排及/或通訊線路)而連接。作為有線網路,例如亦可使用以美國電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronic Engineers,IEEE)1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485及通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)中的至少一者為代表的、採用串列匯流排(serial bus)方式的介面的網路。作為有線網路,亦可使用採用並列匯流排(parallel bus)方式的介面的網路。作為有線網路,亦可使用以10BASE-T、100BASE-TX及1000BASE-T中的至少一者為代表的、採用遵循乙太網路(Ethernet)(註冊商標)的介面的網路。作為無線網路,亦可使用利用電波的網路。作為利用電波的網路的一例,可列舉遵循IEEE802.1x的網路(例如無線區域網路(Local Area Network,LAN)及藍牙(Bluetooth)(註冊商標)的至少一者)。作為無線網路,亦可使用利用紅外線的網路。作為無線網路,亦可使用利用光通訊的網路。此時,亦可構成為,控制裝置2與加工系統SYSa可經由網路來進行各種資訊的收發。而且,控制裝置2亦可經由網路來向加工系統SYSa發送指令或控制參數等資訊。加工系統SYSa亦可包括接收裝置,所述接收裝置經由所述網路來接收來自控制裝置2的指令或控制參數等資訊。或者,亦可將進行控制裝置2要進行的處理中的一部分的第一控制裝置設在加工系統SYSa的內部,另一方面,將進行控制裝置2要進行的處理中的另一部分的第二控制裝置設在加工系統SYSa的外部。
再者,作為記錄CPU所執行的電腦程式的記錄媒體,亦可使用唯讀光碟(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、可錄式光碟(Compact Disc-Recordable,CD-R)、可覆寫光碟(Compact Disc-Rewriteable,CD-RW)或軟碟(flexible disk)、磁光碟(Magnetic Optical,MO)、唯讀數位多功能光碟(Digital Versatile Disc Read-Only Memory,DVD-ROM)、隨機存取數位多功能光碟(Digital Versatile Disc Random Access Memory,DVD-RAM)、可錄式多功能數位光碟(Digital Versatile Disc-Recordable,DVD-R)、DVD+R、可覆寫多功能數位光碟(Digital Versatile Disc-Rewriteable,DVD-RW)、DVD+RW及藍光(Blu-ray)(註冊商標)等光碟、磁帶等磁性媒體、光磁碟、USB記憶體等半導體記憶體、及其他可保存程式的任意媒體中的至少一種。記錄媒體中,亦可包含可記錄電腦程式的機器(例如,以能以軟體(software)及韌體(firmware)等的至少一種形態來執行的狀態而安裝有電腦程式的通用機器或專用機器)。進而,電腦程式中所含的各處理或功能既可利用藉由控制裝置2(即,電腦)執行電腦程式而在控制裝置2內實現的邏輯處理塊來實現,亦可藉由控制裝置2所具備的規定的閘陣列(gate array)(現場可程式閘陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、應用專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC))等硬體(hardware)來實現,還可以邏輯處理塊與實現硬體的一部分組件的局部硬體模組混合存在的形式而實現。
(1-2)加工系統SYSa所進行的加工動作的具體例
(1-2-1)藉由加工動作而形成的結構的具體例
如使用圖2的(a)及圖2的(b)所說明般,第一實施形態中,加工系統SYSa在塗裝膜SF形成凹部C。凹部C形成在塗裝膜SF中的被實際照射有加工光ELk的部分。因此,只要在塗裝膜SF上適當地設定被實際照射加工光ELk的位置(即用來設定預定被照射加工光ELk的目標照射區域EA的位置),便可在塗裝膜SF的所需位置形成凹部C。即,可在加工對象物S上形成由塗裝膜SF所形成的結構。
具體而言,如上所述,加工系統SYSa使用檢流計鏡1122及驅動系統12中的至少一者,使目標照射區域EA在塗裝膜SF的表面上移動。加工系統SYSa在目標照射區域EA於塗裝膜SF的表面移動的期間內,在目標照射區域EA重合於塗裝膜SF表面中的應實際照射加工光ELk的區域(即,應加工的區域)的時機照射加工光ELk。另一方面,加工系統SYSa在目標照射區域EA於塗裝膜SF的表面移動的期間內,在目標照射區域EA未重合於塗裝膜SF表面中的應實際照射加工光ELk的區域的時機,不照射加工光ELk。即,加工系統SYSa在目標照射區域EA於塗裝膜SF的表面移動的期間內,在目標照射區域EA重合於塗裝膜SF表面中的並非應實際照射加工光ELk的區域(即,並非應加工的區域)的時機,不照射加工光ELk。其結果,在加工對象物S上,形成與塗裝膜SF中的被實際照射有加工光ELk的區域的圖案相應的塗裝膜SF所形成的結構。
第一實施形態中,加工系統SYSa在控制裝置2的控制下,在加工對象物S上形成作為由此種塗裝膜SF所形成的結構的一例的溝槽結構。溝槽結構是能夠減小塗裝膜SF的表面相對於流體的阻力(尤其是摩擦阻力、紊流摩擦阻力)的結構。形成有溝槽結構的加工對象物S的表面相對於流體的阻力,小於未形成溝槽結構的加工對象物S的表面相對於流體的阻力。因此,溝槽結構亦可謂是能夠減小加工對象物S的表面相對於流體的阻力的結構。再者,此處所謂的流體只要是相對於塗裝膜SF的表面而相對流動的介質(氣體、液體)即可。例如,相對於靜止的加工對象物SF而流動的介質、及分佈在移動的加工對象物SF周圍的靜止介質分別是流體的一例。
溝槽結構的一例示於圖4的(a)及圖4的(b)。如圖4的(a)及圖4的(b)所示,溝槽結構例如是藉由沿著第一方向(圖4的(a)及圖4的(b)所示的示例中為Y軸方向)連續形成凹部C而形成的凹狀結構CP1(即,以沿第一方向延伸的方式呈直線狀形成的凹狀結構CP1),沿著與第一方向交叉的第二方向(圖4的(a)及圖4的(b)所示的示例中為X軸方向)排列多個而成的結構。即,溝槽結構例如是沿著第一方向延伸的多個凹狀結構CP1在與第一方向交叉的第二方向上具有週期方向的結構。在相鄰的兩個凹狀結構CP1之間,實質上存在自周圍突出的凸狀結構CP2。因而,溝槽結構亦可謂是例如沿著第一方向(例如Y軸方向)呈直線狀延伸的凸狀結構CP2,沿著與第一方向交叉的第二方向(例如X軸方向)排列多個而成的結構。即,溝槽結構例如亦可謂是沿著第一方向延伸的多個凸狀結構CP2在與第一方向交叉的第二方向上具有週期方向的結構。圖4的(a)及圖4的(b)所示的溝槽結構為週期性的結構。
相鄰的兩個凹狀結構CP1的間隔(即凹狀結構CP1的排列間距P1)例如為數微米至數百微米,但亦可為其他尺寸。進而,各凹狀結構CP1的深度(即Z軸方向的深度)D例如為數微米至數百微米,但亦可為其他尺寸。各凹狀結構CP1的深度D亦可為凹狀結構CP1的排列間距P1以下。各凹狀結構CP1的深度D亦可為凹狀結構CP1的排列間距P1的一半以下。各凹狀結構CP1的包含Z軸的剖面(具體而言,為沿著XZ平面的剖面)的形狀為碗型的曲線形狀,但亦可為三角形,亦可為四邊形,還可為五邊形以上的多邊形。
相鄰的兩個凸狀結構CP2的間隔(即凸狀結構CP2的排列間距P2)例如為數微米至數百微米,但亦可為其他尺寸。進而,各凸狀結構CP2的高度(即Z軸方向的高度)H例如為數微米至數百微米,但亦可為其他尺寸。各凸狀結構CP2的高度H亦可為凸狀結構CP2的排列間距P2以下。各凸狀結構CP2的高度H亦可為凸狀結構CP2的排列間距P2的一半以下。各凸狀結構CP2的包含Z軸的剖面(具體而言,為沿著XZ平面的剖面)的形狀是斜面為曲線的山形形狀,但亦可為三角形,亦可為四邊形,還可為五邊形以上的多邊形。而且,各凸狀結構CP2亦可具有稜線。
再者,加工系統SYSa所形成的溝槽結構自身例如可為日本機械學會編『機械工學便覽基礎篇α4流體工學』第5章描述的現有的溝槽結構,因此省略溝槽結構本身的詳細說明。
如上所述,此種溝槽結構可降低形成有溝槽結構的加工對象物S的表面相對於流體的阻力。因此,加工對象物S亦可為期望減小相對於流體的阻力的物體(例如結構體)。例如,加工對象物S亦可包含能以至少一部分進入流體(例如氣體及液體中的至少一者)內的方式移動的物體(即移動體)。具體而言,例如,加工對象物S如圖5的(a)至圖5的(c)所示,亦可包含飛機PL的機身(例如軀幹PL1、主翼PL2、垂直尾翼PL3及水平尾翼PL4中的至少一者)。此時,如圖5的(a)及圖5的(c)所示,加工裝置1(或者加工系統SYSa,以下,在本段落中相同)亦可藉由支持裝置14而在飛機PL的機身上獨立。或者,由於支持裝置14的腳構件142的端部144可附著於塗裝膜SF,因此如圖5的(b)所示,加工裝置1亦可以藉由支持裝置14而自飛機PL的機身懸吊(即垂吊)的方式附著於飛機PL的機身。進而,由於支持裝置14的腳構件142的端部144可附著於塗裝膜SF且收容裝置13的間隔壁構件132的端部134可附著於塗裝膜SF,因此加工裝置1即便在塗裝膜SF的表面以朝向上方的狀態而相對於水平面傾斜的情況下,亦能在塗裝膜SF上獨立。進而,加工裝置1即便在塗裝膜SF的表面以朝向下方的狀態而相對於水平面傾斜的情況下,亦能以自塗裝膜SF懸吊的方式附著於塗裝膜SF。無論哪種情況下,光照射裝置11均能藉由驅動系統12及/或支持裝置14的移動而沿著機身的表面移動。因而,加工系統SYSa對於飛機的機身之類的加工對象物S(即表面為曲面、表面相對於水平面傾斜或表面朝向下方的加工對象物S)亦能形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。
此外,例如加工對象物S亦可包含汽車的車身及空氣動力部件的至少一者。例如,加工對象物S亦可包含船舶的船身。例如,加工對象物S亦可包含火箭的機身。例如,加工對象物S亦可包含渦輪(例如水力渦輪及風力渦輪等中的至少一者,尤其是其渦輪板)。例如,加工對象物S亦可包含構成能以至少一部分進入流體內的方式而移動的物體的零件。例如,加工對象物S亦可包含至少一部分被固定在流動的流體內的物體。具體而言,例如,加工對象物S亦可包含設置於河流或海中的橋桁。例如,加工對象物S亦可包含流體在內部流動的配管。此時,配管的內壁可成為所述加工對象物S的表面。
再者,此處列舉的加工對象物S的一例是比較大的物體(例如數米至數百米級尺寸的物體)。此時,如圖5的(a)至圖5的(c)所示,光照射裝置11的大小較加工對象物S的大小更小。然而,加工對象物S亦可為任何尺寸的物體。例如,加工對象物S亦可為千米、厘米、毫米或微米級尺寸的物體。
所述溝槽結構的特性亦可根據加工對象物S為何種物體,來設定為可適當地獲得摩擦降低效果般的適當特性。即,所述溝槽結構的特性亦可根據加工對象物S為何種物體,來最佳化為可適當地獲得摩擦降低效果。更具體而言,溝槽結構的特性亦可根據分佈在使用中的(即,運用中的)加工對象物S周圍的流體的種類、加工對象物S相對於流體的相對速度、及加工對象物S的形狀等中的至少一者,而設定為可適當獲得摩擦降低效果的適當特性。進而,所述溝槽結構的特性亦可根據加工對象物S為何種物體且在此物體的哪個部分形成溝槽結構,而設定為可適當獲得摩擦降低效果般的適當特性。例如,在加工對象物S為飛機PL的機身的情況下,形成於軀幹PL1的溝槽結構的特性、與形成於主翼PL2的溝槽結構的特性亦可不同。
溝槽結構的特性亦可包含溝槽結構的尺寸。溝槽結構的尺寸亦可包含凹狀結構CP1的排列間距P1、各凹狀結構CP1的深度D、凸狀結構CP2的排列間距P2、各凸狀結構CP2的高度H等中的至少一者。溝槽結構的特性亦可包含溝槽結構的形狀(例如,包含Z軸的剖面(具體而言,沿著XZ平面的剖面)的形狀)。溝槽結構的特性亦可包含溝槽結構的延伸方向(即,凹狀結構CP1的延伸方向)。溝槽結構的特性亦可包含溝槽結構的形成位置。
作為一例,例如,在加工對象物S是在巡航時於10 km高度以時速1000 km飛行的飛機的機身的情況下,凹狀結構CP1的排列間距P1(即,凸狀結構CP2的排列間距P2)亦可設定為例如約78微米。
(1-2-2)加工動作的流程
繼而,一邊參照圖6至圖17,一邊對用於形成溝槽結構的加工動作的流程進行說明。
首先,如上所述,多束加工光ELk藉由檢流計鏡1122而偏轉。為了形成溝槽結構,檢流計鏡1122將多束加工光ELk偏轉,以使得交替地反覆進行掃描動作與步進動作,所述掃描動作是一邊使多個目標照射區域EA在塗裝膜SF的表面上沿著Y軸方向移動,一邊在所需時機將多束加工光ELk分別照射至對應的目標照射區域EA的動作,所述步進動作是使多個目標照射區域EA在塗裝膜SF的表面上至少沿著X軸方向移動規定量的動作。此時,亦可將Y軸稱作掃描軸,亦可將X軸稱作步進軸。
此處,能夠在保持光照射裝置11相對於塗裝膜SF而靜止的狀態下利用檢流計鏡1122的控制來使多束加工光ELk進行掃描的、塗裝膜SF表面上的區域的尺寸存在極限。因而,第一實施形態中,如圖6所示,控制裝置2在塗裝膜SF的表面(尤其是塗裝膜SF中的應形成溝槽結構的區域)設定多個加工曝射區域SA。各加工曝射區域SA相當於能夠在保持光照射裝置11相對於塗裝膜SF而靜止的狀態下利用檢流計鏡1122的控制來使多束加工光ELk進行掃描的、塗裝膜SF上的區域。各加工曝射區域SA的形狀為四邊形,但其形狀為任意。
控制裝置2控制光照射裝置11,以將藉由檢流計鏡1122而偏轉的多束加工光ELk照射至一加工曝射區域SA(例如SA1)的至少一部分,藉此,在所述一加工曝射區域SA(SA1)形成溝槽結構。隨後,控制裝置2控制驅動系統12及驅動系統15中的至少一者,以使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而移動,藉此,將光照射裝置11配置在可對其他加工曝射區域SA(例如SA2)照射多束加工光ELk的位置。隨後,控制裝置2控制光照射裝置11,以將藉由檢流計鏡1122而偏轉的多束加工光ELk照射至其他加工曝射區域SA(SA2)的至少一部分,藉此,在所述其他加工曝射區域SA形成溝槽結構。控制裝置2藉由以全部的加工曝射區域SA1至加工曝射區域SA16為對象來反覆以下的動作,從而形成溝槽結構。
以下,列舉在圖6所示的加工曝射區域SA1至加工曝射區域SA4形成溝槽結構的動作為例來繼續說明。再者,以下,使用沿著X軸方向鄰接的兩個加工曝射區域SA位於收容空間SP內的示例來進行說明。然而,即便在收容空間SP內存在任意數量的加工曝射區域SA的情況下,亦依然進行同樣的動作。而且,以下所示的形成溝槽結構的動作不過是一例,加工系統SYS亦可進行與以下所示的動作不同的動作來形成溝槽結構。總之,加工系統SYS只要能夠將多束加工光ELk照射至加工對象物S而在加工對象物S形成溝槽結構,則進行任何動作皆可。
如圖7所示,首先,控制裝置2控制驅動系統15來使支持裝置14相對於塗裝膜SF而移動,以將收容裝置13配置於加工曝射區域SA1及加工曝射區域SA2位於收容空間SP內的第一收容位置。即,控制裝置2使支持裝置14所支持的收容裝置13移動,以藉由收容裝置13來覆蓋加工曝射區域SA1及加工曝射區域SA2。進而,控制裝置2控制驅動系統12來使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而移動,以將光照射裝置11配置於可對加工曝射區域SA1照射多束加工光ELk的第一照射位置。在收容裝置13配置於第一收容位置且光照射裝置11配置於第一照射位置後,間隔壁構件132成為第一伸長狀態。因而,間隔壁構件132的端部134接觸且附著於塗裝膜SF。同樣,多個腳構件142成為第二伸長狀態。因而,多個腳構件142的端部144接觸且附著於塗裝膜SF。
隨後,如圖8的(a)及圖8的(b)所示,控制裝置2控制光照射裝置11(尤其是檢流計鏡1122),以使多束加工光ELk掃描加工曝射區域SA1。具體而言,為了進行所述掃描動作,控制裝置2控制檢流計鏡1122的Y掃描鏡1122Y,以使多束加工光ELk沿著Y軸方向來掃描加工曝射區域SA1內的某區域。在進行掃描動作的期間,光源系統111射出多束加工光ELk。隨後,為了進行所述步進動作,控制裝置2至少使檢流計鏡1122的X掃描鏡1122X旋轉單位步進量。在進行步進動作的期間,光源系統111不射出多束加工光ELk。隨後,為了進行所述掃描動作,控制裝置2控制檢流計鏡1122的Y掃描鏡1122Y,以使多束加工光ELk沿著Y軸方向來掃描加工曝射區域SA1內的某區域。如此,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以交替地反覆進行掃描動作與步進動作,從而使多束加工光ELk掃描整個加工曝射區域SA1(或者,加工曝射區域SA1中的應形成溝槽結構的一部分區域)。再者,在進行步進動作的期間,亦可自光源系統111射出多束加工光ELk。
第一實施形態中,如表示反覆進行掃描動作與步進動作的期間內的加工光ELk的掃描軌跡(即,目標照射區域EA的移動軌跡)的平面圖即圖9所示,加工裝置1對在加工曝射區域SA內設定的多個掃描區域SCA依序進行掃描動作。圖9表示了在加工曝射區域SA內設定有六個掃描區域SCA#1至SCA#6的示例。各掃描區域SCA是藉由在一次掃描動作(即,不插入步進動作的一連串掃描動作)中照射的多束加工光ELk來掃描的區域。各掃描區域SCA是在一次掃描動作中,多個目標照射區域EA所移動的區域。此時,在一次掃描動作中,目標照射區域EA自各掃描區域SCA的掃描開始位置SC_start朝向掃描結束位置SC_end移動。典型的是,此種掃描區域SCA為沿著Y軸方向(即,多束加工光ELk的掃描方向)延伸的區域。多個掃描區域SCA沿著X軸方向(即,與多束加工光ELk的掃描方向交叉的方向)而排列。
此時,加工系統SYSa例如自在某加工曝射區域SA內設定的多個掃描區域SCA中的位於最靠+X側或最靠-X側的一掃描區域SCA開始掃描動作。例如,圖9表示了加工系統SYSa自位於最靠-X側的曝射區域SCA#1開始掃描動作的示例。此時,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以使得能夠對掃描區域SCA#1的掃描開始位置SC_start#1(例如,掃描區域SCA#1內的-Y側的端部或其附近)照射加工光ELk。即,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以在掃描區域SCA#1的掃描開始位置SC_start#1設定目標照射區域EA。隨後,加工系統SYSa對掃描區域SCA#1進行掃描動作。具體而言,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以使多個目標照射區域EA自掃描區域SCA#1的掃描開始位置SC_start#1朝向掃描區域SCA#1的掃描結束位置SC_end#1(例如,掃描區域SCA#1內的+Y側的端部或其附近)移動。進而,控制裝置2控制光照射裝置11,以在所需時機將多束加工光ELk分別照射至對應的目標照射區域EA。其結果,藉由多束加工光ELk來對掃描區域SCA#1進行掃描。再者,圖9中,為了簡化圖式,表示了各掃描區域SCA內的一個目標照射區域EA的移動軌跡,但實際上,在各掃描區域SCA內有多個目標照射區域EA移動。即,圖9中,為了簡化圖式,表示了各掃描區域SCA內的一束加工光ELk的掃描軌跡,但實際上,各掃描區域SCA是由多束加工光ELk進行掃描。
在對掃描區域SCA#1的掃描動作完成後,為了對與掃描區域SCA#1不同的其他掃描區域SCA進行掃描動作,加工系統SYSa進行步進動作。具體而言,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以使得能夠對沿著X軸方向與掃描區域SCA#1鄰接的掃描區域SCA#2的掃描開始位置SC_start#2(例如,掃描區域SCA#2內的-Y側的端部或其附近)照射加工光ELk。即,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以在掃描區域SCA#2的掃描開始位置SC_start#2設定目標照射區域EA。其結果,如圖9所示,目標照射位置EA分別沿著X軸方向及Y軸方向而移動。此時,目標照射位置EA在X軸方向上的移動量亦可與掃描區域SCA在X軸方向上的尺寸相同。目標照射位置EA在Y軸方向上的移動量亦可與掃描區域SCA在Y軸方向上的尺寸相同。
隨後,加工系統SYSa對掃描區域SCA#2進行掃描動作。具體而言,控制裝置2控制檢流計鏡1122,以使多個目標照射區域EA自掃描區域SCA#2的掃描開始位置SC_start#2朝向掃描區域SCA#2的掃描結束位置SC_end#2(例如,掃描區域SCA#2內的+Y側的端部或其附近)移動。進而,控制裝置2控制光照射裝置11,以在所需時機將多束加工光ELk分別照射至對應的目標照射區域EA。其結果,藉由多束加工光ELk來對掃描區域SCA#2進行掃描。
以後,重覆同樣的動作,直至對掃描區域SCA#3至掃描區域SCA#6的掃描動作完成為止。
圖9所示的示例中,掃描動作中的加工光ELk的掃描方向被固定為+Y軸方向。掃描動作中的目標照射區域EA的移動方向被固定為+Y軸方向。即,圖9所示的示例中,在加工曝射區域SA內多次進行的掃描動作中的加工光ELk的掃描方向(即,目標照射區域EA的移動方向,以下相同)彼此相同。分別掃描多個掃描區域SCA的多束加工光ELk的掃描方向彼此相同。多個掃描區域SCA內的目標照射區域EA的移動方向彼此相同。具體而言,對掃描區域SCA#1所進行的掃描動作中的加工光ELk的掃描方向、對掃描區域SCA#2所進行的掃描動作中的加工光ELk的掃描方向、……、對掃描區域SCA#6所進行的掃描動作中的加工光ELk的掃描方向彼此相同。
藉由此種掃描動作與步進動作的反覆,在加工曝射區域SA1形成溝槽結構。再者,如圖8的(a)及圖8的(b)所示,加工光ELk所掃描的區域的寬度(即,加工曝射區域SA的寬度,尤其是X軸方向的寬度)較光照射裝置11的寬度(尤其是X軸方向的寬度)更大。
控制裝置2在光照射裝置11照射加工光ELk的期間內,控制驅動系統15,以使多個腳構件142維持第二伸長狀態。其結果,多個腳構件142的端部144持續附著於塗裝膜SF。其結果,支持裝置14的穩定性提高,因此因支持裝置14的不穩定性導致加工光ELk的目標照射區域EA在塗裝膜SF上意外偏離的可能性變小。但是,只要在光照射裝置11照射光EL的期間的至少一部分,支持裝置14能夠在塗裝膜SF上獨立(或者,能以自塗裝膜SF懸吊的方式附著於塗裝膜SF),則多個腳構件142的一部分亦可處於第二縮小狀態。
控制裝置2在光照射裝置11照射加工光ELk的期間內,控制使間隔壁構件132伸縮的未圖示的驅動系統,以使間隔壁構件132維持第一伸長狀態。其結果,間隔壁構件132的端部134持續附著於塗裝膜SF。其結果,收容空間SP的密閉性得以維持,因此在收容空間SP內傳播的加工光ELk不會漏出至收容空間SP的外部(即,收容裝置13的外部)。進而,在收容空間SP內產生的無用物質不會漏出至收容空間SP的外部(即,收容裝置13的外部)。
再者,有可能產生下述事態,即,應附著於塗裝膜SF的端部134的至少一部分因某些因素而離開塗裝膜SF。此時,若光照射裝置11持續照射加工光ELk,則加工光ELk及無用物質中的至少一者有可能漏出至收容裝置13的外部。因此,當在光照射裝置11照射加工光ELk的期間內檢測出端部134的至少一部分離開塗裝膜SF時,控制裝置2亦可控制光照射裝置11停止加工光ELk的照射。
隨後,如圖10所示,控制裝置2控制驅動系統12,以使光照射裝置11自第一照射位置移動至光照射裝置11可對加工曝射區域SA2照射多束加工光ELk的第二照射位置。在光照射裝置11移動的期間內,控制裝置2控制光照射裝置11,以使光照射裝置11不照射加工光ELk。
隨後,如圖11的(a)及圖11的(b)所示,控制裝置2控制光照射裝置11(尤其是檢流計鏡1122),以使多束加工光ELk掃描加工曝射區域SA2。具體而言,控制裝置2控制光照射裝置11(尤其是檢流計鏡1122),以交替地反覆進行所述掃描動作與所述步進動作,從而使多束加工光ELk掃描整個加工曝射區域SA2(或者,加工曝射區域SA2中的應形成溝槽結構的一部分區域)。其結果,在加工曝射區域SA2形成溝槽結構。再者,加工曝射區域SA1內的構成溝槽結構的多個凹部CP1亦可形成為,與加工曝射區域SA1鄰接的加工曝射區域SA2(或者,其他加工曝射區域SA)內的構成溝槽結構的多個凹部CP1分別彼此連續地連結。或者,加工曝射區域SA1內的構成溝槽結構的多個凹部CP1亦可形成為,不與加工曝射區域SA2內的構成溝槽結構的多個凹部CP1分別彼此連結。例如,在加工曝射區域SA內使加工光ELk進行掃描而最終形成的一條凹部CP1的連續長度依存於加工曝射區域SA的尺寸(尤其是加工光ELk的掃描方向即Y軸方向的尺寸)。因而,若加工曝射區域SA的尺寸是能夠實現溝槽結構可發揮所述功能的連續長度的尺寸,則加工曝射區域SA1內的構成溝槽結構的多個凹部CP1亦可形成為,不與加工曝射區域SA2內的構成溝槽結構的多個凹部CP1分別彼此連結。作為一例,在加工對象物S為飛機的情況下,根據基於飛機使用時(典型的是巡航時)的空速與紊流現象的頻率的運算,溝槽結構可發揮所述功能的連續長度約為數毫米。因此,若能夠在塗裝膜SF的表面設定Y軸方向的尺寸大於約數毫米的加工曝射區域SA,則加工曝射區域SA1內的構成溝槽結構的多個凹部CP1亦可形成為,不與加工曝射區域SA2內的構成溝槽結構的多個凹部CP1分別彼此連結。
在加工曝射區域SA2形成溝槽結構的時間點,在收容空間SP內並無尚未形成有溝槽結構的加工曝射區域SA殘留。因此,僅藉由驅動系統12來使光照射裝置11在收容空間SP內移動,光照射裝置11無法對尚未形成溝槽結構的加工曝射區域SA照射多束加工光ELk而形成溝槽結構。因此,若成為在收容空間SP並無尚未形成有溝槽結構的加工曝射區域SA殘留的狀態,則控制裝置2控制驅動系統15以使支持裝置14移動(即,使收容裝置13移動),藉此,使尚未形成有溝槽結構的加工曝射區域SA重新位於收容空間SP內。
具體而言,首先,如圖12所示,控制裝置2控制使間隔壁構件132伸縮的未圖示的驅動系統,以使間隔壁構件132的狀態自第一伸長狀態切換為第一縮小狀態。其結果,間隔壁構件132的端部134離開塗裝膜SF。再者,在支持裝置14移動的期間內,控制裝置2控制光照射裝置11,以使光照射裝置11不照射加工光ELk。因此,即便端部134離開塗裝膜SF,亦無加工光ELk及無用物質中的至少一者漏出至收容裝置13外部的可能性。
但是,在收容空間SP內存在的無用物質儘管被所述排氣裝置16抽吸至收容空間SP的外部,但有可能因某些因素而導致在收容空間SP內存在的無用物質未全部被排氣裝置16抽吸(即在收容空間SP內殘留無用物質)。此時,若端部134離開塗裝膜SF,則無用物質有可能漏出至收容裝置13的外部。因此,控制裝置2亦可基於對收容空間SP內的無用物質進行檢測的檢測裝置135的檢測結果,判定是否使間隔壁構件132自第一伸長狀態切換為第一縮小狀態。若在收容空間SP內殘留有無用物質,則控制裝置2亦可不將間隔壁構件132自第一伸長狀態切換為第一縮小狀態。此時,藉由排氣裝置16來繼續抽吸殘留在收容空間SP內的無用物質。另一方面,若在收容空間SP內未殘留無用物質,則控制裝置2亦可將間隔壁構件132自第一伸長狀態切換為第一縮小狀態。
進而,控制裝置2控制驅動系統15,以使多個腳構件142中的伴隨支持裝置14的移動(尤其是如後述般,縮小的樑構件141的伸長)而相對於塗裝膜SF移動的至少一部分腳構件142的狀態自第二伸長狀態切換為第二縮小狀態。伴隨縮小的樑構件141的伸長而相對於塗裝膜SF移動的腳構件142典型的是多個腳構件142中的位於支持裝置14的移動方向(即收容裝置13的移動方向)前方側的腳構件142。圖12所示的示例中,支持裝置14朝向+X側移動,位於支持裝置14的移動方向前方側的腳構件142是位於+X側的腳構件142。以下,將位於支持裝置14的移動方向前方側的腳構件142稱作「前方腳構件142」。其結果,前方腳構件142的端部144離開塗裝膜SF。
隨後,如圖13所示,控制裝置2控制驅動系統15,以使收容裝置13自第一收容位置移動至加工曝射區域SA3及加工曝射區域SA4位於收容空間SP內的第二收容位置。具體而言,控制裝置2控制驅動系統15,以使樑構件141沿著支持裝置14的移動方向而伸長。其結果,樑構件141保持支持著收容裝置13的狀態(進而,保持支持著由收容裝置13所支持的光照射裝置11的狀態)而伸長。進而,與支持裝置14的移動並行地,控制裝置2控制驅動系統12,以使光照射裝置11自第二照射位置移動至光照射裝置11能夠對加工曝射區域SA3照射多束加工光ELk的第三照射位置。
在支持裝置14移動(即縮小的樑構件141延伸)的期間內,控制裝置2控制使間隔壁構件132伸縮的未圖示的驅動系統,以使間隔壁構件132維持第一縮小狀態。其結果,不會因間隔壁構件132的端部134與塗裝膜SF的接觸而妨礙支持裝置14的移動(即收容裝置13的移動)。進而,在支持裝置14的移動中,不會因端部134與塗裝膜SF的接觸而損傷塗裝膜SF。但是,在不會因端部134與塗裝膜SF的接觸而妨礙支持裝置14的移動的情況下,亦可在支持裝置14移動的期間的至少一部分,使端部134的至少一部分接觸塗裝膜SF。在支持裝置14的移動中不會因端部134與塗裝膜SF的接觸而損傷塗裝膜SF的情況下,亦可在支持裝置14移動的期間的至少一部分,使端部134的至少一部分接觸塗裝膜SF。
進而,在支持裝置14移動的期間內,控制裝置2控制驅動系統15,以使前方腳構件142維持第二縮小狀態。其結果,不會因前方腳構件142的端部144與塗裝膜SF的接觸而妨礙支持裝置14的移動(即收容裝置13的移動)。進而,在支持裝置14的移動中不會因端部144與塗裝膜SF的接觸而損傷塗裝膜SF。但是,在不會因端部144與塗裝膜SF的接觸而妨礙支持裝置14的移動的情況下,亦可在支持裝置14移動的期間的至少一部分,使端部144的至少一部分接觸塗裝膜SF。在支持裝置14的移動中不會因端部144與塗裝膜SF的接觸而損傷塗裝膜SF的情況下,亦可在支持裝置14移動的期間的至少一部分,使端部144的至少一部分接觸塗裝膜SF。
進而,在支持裝置14移動的期間內,控制裝置2控制驅動系統15,以使多個腳構件142中的前方腳構件142以外的其他腳構件142維持第一伸長狀態。其結果,即便前方腳構件142的端部144離開塗裝膜SF,前方腳構件142以外的其他腳構件142的端部144仍接觸塗裝膜SF。因此,與多個腳構件142全部的端部144接觸塗裝膜SF的情況同樣地,支持裝置14依然可在塗裝膜SF上獨立(或者能以自塗裝膜SF懸吊的方式附著於塗裝膜SF)。
進而,在支持裝置14移動的期間內,控制裝置2控制光照射裝置11,以使光照射裝置11不照射加工光ELk。
在收容裝置13被配置於第二收容位置後,如圖14所示,控制裝置2控制使間隔壁構件132伸縮的未圖示的驅動系統,以使間隔壁構件132自第一縮小狀態切換為第一伸長狀態。其結果,間隔壁構件132的端部134接觸且附著於塗裝膜SF。進而,控制裝置2控制驅動系統15,以使前方腳構件142自第二縮小狀態切換為第二伸長狀態。其結果,前方腳構件142的端部144接觸且附著於塗裝膜SF。此處,間隔壁構件132的伸長動作與前方腳構件142的伸長動作既可同時進行,亦可隔開時間差而進行。
隨後,如圖15所示,控制裝置2控制驅動系統15,以使多個腳構件142中的伴隨支持裝置14的移動(尤其是如後述般,伸長的樑構件141的縮小)而相對於塗裝膜SF移動的至少一部分腳構件142的狀態自第二伸長狀態切換為第二縮小狀態。伴隨伸長的樑構件141的縮小而相對於塗裝膜SF移動的腳構件142典型的是多個腳構件142中的位於支持裝置14的移動方向後方側的腳構件142。圖15所示的示例中,位於支持裝置14的移動方向後方側的腳構件142是位於-X側的腳構件142。以下,將位於支持裝置14的移動方向後方側的腳構件142稱作「後方腳構件142」。其結果,後方腳構件142的端部144離開塗裝膜SF。
隨後,如圖16所示,控制裝置2控制驅動系統15,以使沿著支持裝置14的移動方向而伸長的樑構件141縮小。
在樑構件141的縮小完成後,如圖17所示,控制裝置2控制驅動系統15,以使後方腳構件142自第二縮小狀態切換為第二伸長狀態。其結果,後方腳構件142的端部144接觸且附著於塗裝膜SF。
隨後,控制裝置2控制光照射裝置11,以與多束加工光ELk掃描加工曝射區域SA1及加工曝射區域SA2的情況同樣地,使多束加工光ELk掃描加工曝射區域SA3及加工曝射區域SA4。以下,藉由反覆進行同樣的動作,從而對塗裝膜SF的表面(尤其是塗裝膜SF中的應形成溝槽結構的區域)照射多束加工光ELk。其結果,在加工對象物S上形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。
(1-3)加工系統SYSa的技術效果
如以上所說明般,本實施形態的加工系統SYSa藉由將加工光ELk照射至加工對象物S(尤其是形成在其表面的塗裝膜SF),從而能夠在加工對象物S的表面形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。因此,加工系統SYSa與藉由利用立銑刀(end mill)等切削工具來削除加工對象物S的表面而形成溝槽結構的加工裝置相比,能夠比較容易且以相對短的時間形成溝槽結構。
進而,加工系統SYSa能夠同時照射多束加工光ELk而同時形成多個凹狀結構CP1。因此,與照射單束加工光ELk而一次僅能形成單個凹狀結構CP1的加工裝置相比,與溝槽結構的形成相關的生產率提高。
進而,加工系統SYSa利用檢流計鏡1122來將多束加工光ELk偏轉,從而能夠相對高速地掃描塗裝膜SF。因此,與溝槽結構的形成相關的生產率提高。
進而,加工系統SYSa藉由取代直接對加工對象物S進行加工而對形成於加工對象物S表面的塗裝膜SF進行加工,從而能夠在加工對象物S的表面形成溝槽結構。因此,與藉由將用於形成溝槽結構的特殊材料新附加(例如貼附)於加工對象物S表面(即塗裝膜SF的表面)而形成溝槽結構的加工裝置相比,可避免因溝槽結構的形成引起的加工對象物S的重量增加。
進而,加工系統SYSa並非直接對加工對象物S進行加工,因此能夠比較容易地重新形成溝槽結構。具體而言,在重新形成溝槽結構時,首先將由塗裝膜SF所形成的溝槽結構暫時剝離,隨後塗佈新的塗裝膜SF。隨後,加工系統SYSa藉由對新塗佈的塗裝膜SF進行加工,便能夠形成新的溝槽結構。因而,對於溝槽結構的劣化(例如破損等),可藉由溝槽結構的重新形成而相對容易地應對。
進而,加工系統SYSa並非直接對加工對象物S進行加工,因此在難以直接加工或原本未形成溝槽結構的加工對象物S的表面亦能夠形成溝槽結構。即,只要在加工對象物S的表面塗佈塗裝膜SF後由加工系統SYSa加工塗裝膜SF,便可比較容易地形成溝槽結構。
再者,在對加工對象物S塗佈塗裝膜SF之後加工塗裝膜SF的情況下,對加工對象物S進行加工的動作亦可包含對加工對象物S塗佈(即,形成)塗裝膜SF的動作、及對塗裝膜SF進行加工(例如,局部去除塗裝膜SF)的動作。對加工對象物S塗佈塗裝膜SF的動作亦可由加工系統SYSa來進行。此時,加工系統SYSa亦可包括用於對加工對象物S塗佈塗裝膜SF的塗佈裝置。或者,對加工對象物S塗佈塗裝膜SF的動作亦可在加工系統SYSa的外部進行。例如,對加工對象物S塗佈塗裝膜SF的動作亦可由加工系統SYSa外部的塗佈裝置來進行。
進而,加工系統SYSa能夠形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。通常,塗裝膜SF相對於外部環境(例如熱、光、及風等中的至少一者)具有相對較高的耐久性。因此,加工系統SYSa能夠比較容易地形成具有相對較高的耐久性的溝槽結構。
進而,第一實施形態中,光學系統112的末端光學元件與塗裝膜SF之間的加工光ELk的光路包含在收容空間SP內。因此,與加工光ELk的光路未包含在收容空間SP(即,向開放空間開放)的加工系統相比,可適當地防止照射至塗裝膜SF的加工光ELk(或者所述加工光ELk自塗裝膜SF的散射光或反射光等)向加工系統SYSa的周圍傳播(換言之,散射)。進而,可適當地防止因加工光ELk的照射而產生的無用物質向加工系統SYSa的周圍傳播(換言之,飛散)。
進而,第一實施形態中,是藉由可在塗裝膜SF上移動的支持裝置14來支持光照射裝置11。因此,加工系統SYSa能夠比較容易地加工展開為相對較廣範圍的塗裝膜SF。即,加工系統SYSa可遍及加工對象物S表面的相對較廣的範圍而形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。進而,加工系統SYSa亦可不使加工對象物S移動,因此在相對較大或較重的加工對象物S的表面,亦能夠相對較容易地形成溝槽結構。
進而,加工系統SYSa可使用排氣裝置16來將因加工光ELk的照射而產生的無用物質抽吸至收容空間SP的外部。因此,加工光ELk向塗裝膜SF的照射基本上不會被無用物質妨礙。因此,與不包括排氣裝置16(即,加工光ELk向塗裝膜SF的照射有可能被無用物質妨礙)的加工系統相比,加工光ELk的照射精度提高。其結果,溝槽結構的形成精度提高。
進而,加工裝置1能夠使用氣體供給裝置17來防止污漬向光學面1124(即,光學系統112的末端光學元件的收容空間SP側的光學面)的附著。因此,與不包括氣體供給裝置17的加工裝置相比,加工光ELk向塗裝膜SF的照射被附著於光學面1124的污漬妨礙的可能性變小。因此,加工光ELk的照射精度提高。其結果,溝槽結構的形成精度提高。
而且,第一實施形態中,在塗裝膜SF包含呈現白色的色素的情況下,作為加工光ELk,亦可使用包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光。其結果,塗裝膜SF因加工光ELk的照射而變色(例如呈現與白色不同的顏色)的可能性變小。即,加工系統SYSa能夠仍維持塗裝膜SF呈現的顏色(即,仍維持塗裝膜SF呈現白色的狀態)地對所述塗裝膜SF進行加工。加工系統SYSa能夠在抑制塗裝膜SF的變色的同時加工塗裝膜SF。加工系統SYSa能夠在不大幅改變加工對象物S的外觀(尤其是色調)的情況下加工塗裝膜SF。其結果,感知塗裝膜SF呈現的顏色作為加工對象物S的外觀顏色的觀察者幾乎不會感受到加工光ELk照射後的加工對象物S的外觀(尤其是色調)與加工光ELk照射前的加工對象物S的外觀相比大幅變化的印象。
(2)第二實施形態的加工系統SYSb
繼而,對第二實施形態的加工系統SYS(以下,將第二實施形態的加工系統SYS稱作「加工系統SYSa」)進行說明。第二實施形態的加工系統SYSb與所述第一實施形態的加工系統SYSa具有相同的結構。與所述第一實施形態的加工系統SYSa相比,第二實施形態的加工系統SYSb的不同之處在於,亦可對在表面形成有包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SF的加工對象物S進行以上所述的加工動作。第二實施形態的加工系統SYSb所進行的其他動作亦可與所述第一實施形態的加工系統SYSa所進行的其他動作相同。因此,以下,首先,一邊參照圖18,一邊對在表面形成有包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SF的加工對象物S進行說明。圖18是表示在表面形成有包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SF的加工對象物S的剖面圖。再者,以下,將包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SF稱作「塗裝膜SFb」,藉此與第一實施形態的塗裝膜SF(即,包含單個塗裝膜sf的塗裝膜SF)進行區別。
如圖18所示,在加工對象物S的表面形成有包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SFb。圖18表示了在加工對象物S的表面形成有包含兩個塗裝膜sf#1及sf#2的塗裝膜SFb的示例。更具體而言,圖18表示了在加工對象物S的表面形成有塗裝膜sf#1,在塗裝膜sf#1的表面形成有塗裝膜sf#2的示例。此時,塗裝膜sf#2由於覆蓋塗裝膜sf#1,故亦可稱作被膜。各塗裝膜sf亦可具有與所述塗裝膜SF相同的特徵。因此,省略對各塗裝膜sf的說明。
多個塗裝膜sf中至少兩個塗裝膜sf的特性亦可不同。塗裝膜sf的特性例如可包含塗裝膜sf的尺寸(例如厚度)、構成塗裝膜sf的塗料的種類、塗裝膜sf相對於加工光ELk的吸收率、以及塗裝膜sf呈現的顏色(例如塗裝膜sf相對於可見光EL的吸收率)中的至少一種。再者,多個塗裝膜sf的特性亦可相同,但此時的塗裝膜SFb實質上與包含單個塗裝膜sf的塗裝膜SFb(例如以上所述的塗裝膜SF)相同。
加工系統SYSb亦可藉由與加工塗裝膜SF時同樣的方法來加工塗裝膜SFb。即,加工系統SYSb可調整塗裝膜SFb的厚度,以使加工對象物S不會自塗裝膜SFb露出。加工系統SYSb亦可去除塗裝膜SFb的一部分,以使加工對象物S不會自塗裝膜SFb露出。加工系統SYSb亦可在塗裝膜SFb形成凹部C,以使加工對象物S不會自塗裝膜SFb露出。
加工系統SYSb亦可對多個塗裝膜sf分別進行加工。例如,如表示加工圖18所示的塗裝膜SFb的情況的一例的剖面圖即圖19的(a)所示,加工系統SYSb亦可對塗裝膜sf#1及塗裝膜sf#2兩者進行加工,以使加工對象物S不會露出。此時,塗裝膜sf#1及塗裝膜sf#2分別可包含與加工光ELk相關的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的材料。反言之,亦可將塗裝膜sf#1及塗裝膜sf#2各自的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的波長範圍的光用作加工光ELk。
或者,加工系統SYSb亦可對多個塗裝膜sf中的一部分(典型的是,包含最靠近加工對象物SF表面的一塗裝膜sf的至少一個塗裝膜sf)進行加工,另一方面不對多個塗裝膜sf中的另一部分(典型的是,包含最遠離加工對象物SF表面的一塗裝膜sf的至少一個塗裝膜sf)進行加工。例如如表示加工圖18所示的塗裝膜SFb的情況的另一例的剖面圖即圖19的(b)所示,加工系統SYSb亦可加工塗裝膜sf#2而不加工塗裝膜sf#1,以使塗裝膜sf#1不會露出(進而加工對象物S不會露出)。此時,亦可為塗裝膜sf#2含有與加工光ELk相關的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的材料,另一方面塗裝膜sf#1不含與加工光ELk相關的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的材料。反言之,亦可將塗裝膜sf#2的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的波長範圍的光用作加工光ELk。此時,塗裝膜sf#1對加工光ELk的吸收率可為第一吸收臨限值以上,亦可為第一吸收臨限值以下。而且,此時,對塗裝膜SFb所照射的加工光ELk的能量被規定為,不會因加工光ELk的照射而對塗裝膜sf#1造成影響。加工光ELk的能量被規定為,加工光ELk不會貫穿塗裝膜sf#2到達塗裝膜sf#1。加工光ELk的能量被規定為,不會因加工光ELk貫穿塗裝膜sf#2地對塗裝膜sf#1照射加工光ELk而使塗裝膜sf#1變質。換言之,加工光ELk的能量被規定為,藉由加工光ELk的照射而僅對塗裝膜sf#2造成影響。
多個塗裝膜sf中的位於最表面側的塗裝膜sf(在圖18所示的示例中為塗裝膜sf#2,以下稱作「上塗裝膜sf」)亦可為包含相對於可見光為透明的色素的塗裝膜。此時,上塗裝膜sf為透明的膜(所謂的透明塗層)。另一方面,多個塗裝膜sf中的形成於上塗裝膜sf的下層的塗裝膜sf(在圖18所示的例子中為塗裝膜sf#1,以下稱作「下塗裝膜sf」)亦可為包含在可見光的照射時呈現所需顏色的色素的塗裝膜。此時,下塗裝膜sf成為呈現所需顏色的膜。
在如上所述上塗裝膜sf成為透明的膜而下塗裝膜sf成為呈現所需顏色的膜的情況下,加工裝置1亦可加工上塗裝膜sf而不加工下塗裝膜sf(參照圖18的(b))。由於上塗裝膜sf由加工光ELk進行加工,因而上塗裝膜sf含有與加工光ELk相關的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的材料。再者,與某種光相關的吸收率為第一吸收臨限值以上的塗裝膜sf亦可定義為相對於所述某種光為不透明的塗裝膜sf。反言之,亦可將上塗裝膜sf的吸收率為規定的第一吸收臨限值以上的波長範圍的光用作加工光ELk。其結果,在形成有下塗裝膜sf的加工對象物S上,形成由上塗裝膜sf所形成的結構(例如,溝槽結構)。進而,由於下塗裝膜sf幾乎不受加工光ELk的影響,因此下塗裝膜sf的特性幾乎不會因加工光ELk的照射而發生變化。因此,照射加工光ELk後下塗層sf所呈現的顏色與照射加工光ELk前下塗層sf所呈現的顏色實質上相同。因而,經由作為透明膜的上塗裝膜sf感知下塗裝膜sf所呈現的顏色作為加工對象物S的外觀顏色的觀察者,幾乎不會感受到加工光ELk照射後的加工對象物S的外觀(尤其是色調)與加工光ELk照射前的加工對象物S的外觀相比大幅變化的印象。即,加工裝置1可在不大幅改變加工對象物S的外觀(尤其是色調)的情況下對塗裝膜SFb進行加工(例如,形成溝槽結構)。
假若未形成作為透明膜的上塗裝膜sf,則藉由加工光ELk來加工呈現所需顏色的下塗裝膜sf(實質上為以上所述的塗裝膜SF)。其結果,下塗裝膜sf的特性(例如,作為針對可見光的舉動的對可見光的透過率及色調中的至少一者)有可能因加工光ELk的照射而變化。具體而言,有可能使照射加工光ELk之前的下塗裝膜sf的特性與照射加工光ELk之後殘留的下塗裝膜sf的特性大不相同。若如上所述下塗裝膜sf的特性發生變化,則感知下塗裝膜sf所呈現的顏色作為加工對象物S的外觀顏色的觀察者,有可能會感受到加工光ELk照射後的加工對象物S的外觀(尤其是色調)與加工光ELk照射前的加工對象物S的外觀相比大幅變化的印象。即,觀察者有可能會感受到加工對象物S因加工光ELk的照射而變色的印象。例如,由於加工光ELk的照射,觀察者有可能會感受到與加工光ELk照射前的加工對象物S的色調相比,加工光ELk照射後的加工對象物S是否灰色化、白色化或黃色化之類的印象。此種狀況在下塗裝膜sf呈現出任何顏色的情況下會或多或少地發生,但在下塗裝膜sf呈現出白色的情況下尤其顯著地發生。然而,在形成有作為透明膜的上塗裝膜sf並且加工該上塗裝膜sf的情況下,與未形成上塗裝膜sf並且加工下塗裝膜sf的情況相比,加工對象物S的外觀(尤其是色調)大幅變化的可能性變小。
再者,在所述第一實施形態的加工系統SYSa中,在塗裝膜SF呈現白色的情況下,在塗裝膜SF呈現白色的情況下,藉由將包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光用作加工光ELk,來抑制塗裝膜SF的變色。另一方面,第二實施形態的加工系統SYSb在塗裝膜sf#1呈現白色的情況下,藉由不對塗裝膜sf#1造成影響地加工形成在塗裝膜sf#1上的透明的塗裝膜sf#2,來抑制塗裝膜sf#1的變色(即,塗裝膜SFb的變色)。因而,在第二實施形態中,即便不使用包含在較可見光的波長範圍更長的波長範圍中的波長的光作為加工光ELk,亦能夠抑制塗裝膜SFb的變色。若考慮到加工光ELk的波長越短越可更微細地加工塗裝膜SF,則與加工系統SYSa相比,加工系統SYSb在塗裝膜SF呈現白色的情況下,能夠抑制塗裝膜SFb的變色,並且亦更微細地加工塗裝膜SF(例如,形成尺寸更小的溝槽結構)。
另一方面,由於加工光ELk照射至上塗裝膜sf,因此根據情況,上塗裝膜sf的特性(例如,作為針對可見光的舉動的對可見光的透過率及色調中的至少一者)有可能因加工光ELk的照射而變化。具體而言,有可能使照射加工光ELk之前的上塗裝膜sf的特性與照射加工光ELk之後在下塗裝膜sf上殘留的上塗裝膜sf的特性大不相同。若如上所述上塗裝膜sf的特性發生變化,則經由上塗裝膜sf感知下塗裝膜sf所呈現的顏色作為加工對象物S的外觀顏色的觀察者,有可能會感受到加工光ELk照射後的加工對象物S的外觀(尤其是色調)與加工光ELk照射前的加工對象物S的外觀相比大幅變化的印象。例如,由於加工光ELk的照射,觀察者有可能會感受到與加工光ELk照射前的加工對象物S的色調相比,加工光ELk照射後的加工對象物S是否白色化或黃色化之類的印象。此種狀況在下塗裝膜sf呈現出任何顏色的情況下會或多或少地發生,但在下塗裝膜sf呈現出白色的情況下尤其顯著地發生。
因此,上塗裝膜sf亦可具有其特性不會因加工光ELk的照射而大幅變化的特性。具體而言,上塗裝膜sf亦可具有照射加工光ELk之前的上塗裝膜sf的特性與照射加工光ELk之後在下塗裝膜sf上殘留的上塗裝膜sf的特性相比不會大幅變化的特性。反言之,亦可將滿足不會使照射加工光ELk之前的上塗裝膜sf的特性與照射加工光ELk之後在下塗裝膜sf上殘留的上塗裝膜sf的特性大幅變化的條件的波長範圍的光用作加工光ELk。
作為可構成上塗裝膜sf的材料的一例,可列舉相對於可見光為透明的聚胺基甲酸酯系塗料(例如,由包含聚胺基甲酸酯多元醇等的聚胺基甲酸酯樹脂構成的塗料)。如表示聚胺基甲酸酯系塗料的吸收率的波長依存性的曲線圖即圖20所示,該聚胺基甲酸酯系塗料具有與對可見光的吸收率相比,對較可見光的波長範圍更短的波長範圍的不可見光的吸收率變大的特性。因而,在使用包含聚胺基甲酸酯系塗料的上塗裝膜sf的情況下,亦可將波長範圍較可見光的波長範圍更短的不可見光用作加工光ELk。進而,如圖20所示,聚胺基甲酸酯系塗料具有與對大於大致310 nm的波長範圍的光的吸收率相比,對小於大致310 nm的波長範圍的光的吸收率變大的特性。聚胺基甲酸酯系塗料具有對小於310 nm的波長範圍的光的吸收率相對急劇地變小的特性。因而,在使用包含聚胺基甲酸酯系塗料的上塗裝膜sf的情況下,亦可將310 nm以下的波長範圍的光用作加工光ELk。進而,如圖20所示,聚胺基甲酸酯系塗料具有對小於大致266 nm的波長範圍的光的吸收率飽和的特性。聚胺基甲酸酯系塗料具有對小於大致266 nm的波長範圍的光的吸收率與波長無關而大致相同的特性。因而,在使用包含聚胺基甲酸酯系塗料的上塗裝膜sf的情況下,亦可將266 nm以下的波長範圍的光用作加工光ELk。其結果,加工系統SYSb能夠使用滿足此種條件的加工光ELk,適當地加工包含聚胺基甲酸酯系塗料的上塗裝膜sf。
進而,該聚胺基甲酸酯系塗料具有加工光ELk的波長越小,特性(尤其是色調)越難以因加工光ELk的照射而變化的特性。例如,照射較可見光的波長範圍更短的波長範圍的光作為加工光ELk前後的加工對象物S的色調的變化程度(即色調的差異),較照射可見光作為加工光ELk前後的加工對象物S的色調的變化程度小。例如,照射所述310 nm以下的波長範圍的光(例如峰值強度的波長為266 nm的加工光ELk)作為加工光ELk前後的加工對象物S的色調的變化程度,較照射所述較310 nm更長的波長範圍的光(例如峰值強度的波長為355 nm的加工光ELk)作為加工光ELk前後的加工對象物S的色調的變化程度小。因此,關於加工光ELk的波長範圍,亦可以作為加工光ELk而照射的前後的加工對象物S的色調的變化程度相應地變小的方式,設定為包含相應地小的波長的波長範圍。
如以上所說明般,第二實施形態的加工系統SYSb能夠享有與所述第一實施形態的加工系統SYSa可享有的效果同樣的效果。而且,加工系統SYSb能夠加工包含多個塗裝膜sf的塗裝膜SFb。
再者,第二實施形態的加工系統SYSb亦可對形成有下塗裝膜sf的加工對象物S(即,第一實施形態的加工對象物)進行以上所述的加工動作。但是,此時,在加工系統SYSb進行加工動作之前,上塗裝膜sf形成在下塗裝膜sf上。即,第二實施形態中的對加工對象物S進行加工的動作亦可包括對加工對象物S塗佈(即,形成)上塗裝膜sf的動作、以及對上塗裝膜sf進行加工(例如,部分地去除上塗裝膜sf)的動作。對加工對象物S塗佈上塗裝膜sf的動作亦可藉由加工系統SYSb來進行。此時,加工系統SYSb亦可具備用於對加工對象物S塗佈上塗裝膜sf的塗佈裝置。或者,對加工對象物S塗佈上塗裝膜sf的動作亦可在加工系統SYSb的外部進行。例如,對加工對象物S塗佈上塗裝膜sf的動作亦可藉由加工系統SYSb外部的塗佈裝置來進行。
(3)第三實施形態的加工系統SYSc
繼而,對第三實施形態的加工系統SYS(以下,將第三實施形態的加工系統SYS稱作「加工系統SYSc」)進行說明。與所述第一實施形態的加工系統SYSa或第二實施形態的加工系統SYSb相比,第三實施形態的加工系統SYSc的不同之處在於,取代加工裝置1而包括加工裝置1c。加工系統SYSc的其他特徵亦可與加工系統SYSa或加工系統SYSb的其他特徵相同。與所述加工裝置1相比,第三實施形態的加工裝置1c的不同之處在於,取代光照射裝置11而包括光照射裝置11c。加工裝置1c的其他特徵亦可與加工裝置1的其他特徵相同。與所述光照射裝置11相比,第一變形例的光照射裝置11c的不同之處在於,取代光源系統111而包括光源系統111c。光照射裝置11c的其他特徵亦可與光照射裝置11的其他特徵相同。因而,以下,一邊參照圖21,一邊對第三實施形態的光源系統111c進行說明。圖21是表示第三實施形態的光源系統111c的結構的一例的剖面圖。再者,在以後的說明中,對於已經說明過的構成元件標注相同的參照標號並省略其詳細說明。
如圖21所示,光源系統111c的不同之處在於,包括多個光源1111c及分支器1112。圖21表示了光源系統111c包括兩個光源1111c(具體而言,光源1111c-1及光源1111c-2)的示例。因而,以下,使用包括兩個光源1111c-1及1111c-2的光源系統111c進行說明。光源系統111c的其他特徵亦可與光源系統111的其他特徵相同。
多個光源1111c亦可分別與所述光源1111相同。但是,在第三實施形態中,多個光源1111c分別射出波長互不相同(即,波長範圍不同)的多束加工光ELk。再者,第三實施形態中的「波長不同的多束加工光ELk」亦是指「峰值強度的波長不同的多束加工光ELk」。
在圖21所示的示例中,光源1111c-1射出第一波長的加工光ELk-1,光源1111c-2射出與第一波長不同的第二波長的加工光ELk-2。再者,為了便於說明,設為光源1111c-1射出的加工光ELk-1的波長較光源1111c-2射出的加工光ELk-1的波長更短。例如,亦可為光源1111c-1射出較可見光的波長範圍更短的波長的不可見光(例如波長為266 nm的不可見光)作為加工光ELk-1,光源1111c-2射出較可見光的波長範圍更長的波長的不可見光(例如波長為1060 nm的不可見光)作為加工光ELk-2。例如,亦可為光源1111c-1射出較可見光的波長範圍更短的第一波長的不可見光(例如波長為266 nm的不可見光)作為加工光ELk-1,光源1111c-2射出較可見光的波長範圍更短且較第一波長更長的第二波長的不可見光(例如波長為355 nm的不可見光)作為加工光ELk-2。例如,亦可為光源1111c-1射出較可見光的波長範圍更長的第一波長的不可見光(例如波長為1070 nm的不可見光)作為加工光ELk-1,光源1111c-2射出較可見光的波長範圍更長且較第一波長更長的第二波長的不可見光(例如波長為1095 nm的不可見光)作為加工光ELk-2。再者,在光源1111c供給1060 nm、1070 nm、1095 nm的不可見光的情況下,能夠將光源1111c設為雷射二極體。而且,亦可將多個光源1111c中的一個設為二氧化碳雷射。
控制裝置2將多個光源1111c中的任一個選擇為要射出加工光ELk的光源1111c(以下,稱作「實際射出光源1111c」)。實際射出光源1111c在控制裝置2的控制下射出加工光ELk。另一方面,控制裝置2未選擇的剩餘的光源1111c(即,多個光源1111c中的實際射出光源1111c以外的其他光源1111c)在控制裝置2的控制下,不射出加工光ELk。其結果,實際射出光源1111c射出的加工光ELk入射至分支器1112。分支器1112將入射至分支器1112的加工光ELk分支為多束加工光ELk。其結果,光源系統111c射出多束加工光ELk。
控制裝置2亦可基於加工對象物S的加工條件(即,塗裝膜SF或塗裝膜SFb的加工條件),自多個光源1111c中選擇實際射出光源1111c。例如,在加工對象物S的加工條件為第一條件#1a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的第一光源1111c(例如光源1111c-1)作為實際射出光源1111c。例如,在加工對象物S的加工條件為與第一條件#1a不同的第二條件#2a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的與第一光源1111c不同的第二光源1111c(例如光源1111c-2)作為實際射出光源1111c。
加工對象物S的加工條件亦可包含與加工對象物S的加工中所要求的微細度相關的條件。其原因在於,加工光ELk的波長是對加工對象物S的加工中所要求的微細度造成影響的參數之一。例如,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為第一微細度#11a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的第一光源1111c(例如,光源1111c-1)作為實際射出光源1111c。例如,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為與第一微細度#11a不同的第二微細度#12a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的與第一光源1111c不同的第二光源1111c(例如光源1111c-2)作為實際射出光源1111c。
在加工對象物S的加工條件包含與加工對象物S的加工中所要求的微細度相關的條件的情況下,控制裝置2亦可以如下方式選擇實際射出光源1111c,即,使在加工對象物S的加工中所要求的微細度相對小(即,要求進行相對細緻的加工)的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長,較在加工對象物S的加工中所要求的微細度相對大(即,進行相對粗糙的加工便足夠)的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長更短。其原因在於,加工光ELk的波長越短,加工裝置1a越能夠以更細的微細度加工塗裝膜SF。例如,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為第一微細度#21a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的第一光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為較第一微細度#21a更細的第二微細度#22a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更短的波長的加工光ELk的第二光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為較第一微細度#21a更粗的第三微細度#23a的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更長的波長的加工光ELk的第三光源1111c作為實際射出光源1111c。
在圖21所示的示例中,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為第一微細度#31a的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。另一方面,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為較第一微細度#31a更粗的第二微細度#32a的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。或者,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為第一微細度#41a的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。另一方面,在加工對象物S的加工中所要求的微細度為較第一微細度#41a更細的第二微細度#42a的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。
加工中所要求的微細度越細,凹狀結構CP1的排列間距P1及/或凸狀結構CP2的排列間距P2越小。例如,圖22的(a)是表示排列間距P1為相對小的排列間距P1#1的凹狀結構CP1及/或排列間距P2為相對小的排列間距P2#1的凸狀結構CP2的剖面圖。另一方面,圖22的(b)是表示排列間距P1為相對大的排列間距P1#2的凹狀結構CP1及/或排列間距P2為相對大的排列間距P2#2的凸狀結構CP2的剖面圖。用於形成圖22的(a)所示的凹狀結構CP1及/或凸狀結構CP2的加工中所要求的微細度,較用於形成圖22的(a)所示的凹狀結構CP1及/或凸狀結構CP2的加工中所要求的微細度更細。因此,與加工對象物S的加工中所要求的微細度相關的條件亦可包含與凹狀結構CP1的排列間距P1及/或凸狀結構CP2的排列間距P2相關的條件。即,加工對象物S的加工條件亦可包含與凹狀結構CP1的排列間距P1及/或凸狀結構CP2的排列間距P2相關的條件。
此時,控制裝置2亦可以如下方式選擇實際射出光源1111c,即,使在形成相對小的排列間距P1的凹狀結構CP1及/或相對小的排列間距P2的凸狀結構CP2的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長,較在形成相對大的排列間距P1的凹狀結構CP1及/或相對大的排列間距P2的凸狀結構CP2的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長更短。例如,在形成第一排列間距P1#11的凹狀結構CP1及/或第一排列間距P2#11的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的第一光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在形成較第一排列間距P1#11更小的第二排列間距P1#12的凹狀結構CP1及/或較第一排列間距P2#11更小的第二排列間距P2#12的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更短的波長的加工光ELk的第二光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在形成較第一排列間距P1#11更大的第三排列間距P1#13的凹狀結構CP1及/或較第一排列間距P2#11更大的第三排列間距P2#13的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更長的波長的加工光ELk的第三光源1111c作為實際射出光源1111c。
如圖21所示,在光源系統111c包括兩個光源1111c-1及1111c-2的示例中,在形成第一排列間距P1#21的凹狀結構CP1及/或第一排列間距P2#21的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。另一方面,在形成較第一排列間距P1#21更大的第二排列間距P1#22的凹狀結構CP1及/或較第一排列間距P2#21a更大的第二排列間距P1#22a的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。或者,在形成第一排列間距P1#31的凹狀結構CP1及/或第一排列間距P2#31的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。另一方面,在形成較第一排列間距P1#31更小的第二排列間距P1#32的凹狀結構CP1及/或較第一排列間距P2#31更小的第二排列間距P1#32的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。
再者,如由圖22的(a)及圖22的(b)可知般,凹狀結構CP1的排列間距P1實質上等價於凸狀結構CP2的寬度。同樣地,凸狀結構CP2的排列間距P2實質上等價於凹狀結構CP1的寬度。因此,與加工對象物S的加工中所要求的微細度相關的條件亦可包含與凹狀結構CP1的寬度及/或凸狀結構CP2的寬度相關的條件。即,加工對象物S的加工條件亦可包含與凹狀結構CP1的寬度及/或凸狀結構CP2的寬度相關的條件。再者,凹狀結構CP1的寬度是指與凹狀結構CP1延伸的方向(在圖22的(a)及圖22的(b)所示的示例中為Y軸方向)交叉的方向(在圖22的(a)及圖22的(b)所示的示例中為Y軸方向)上的凹狀結構CP1的尺寸。凸狀結構CP2的寬度是指與凸狀結構CP2延伸的方向(在圖22的(a)及圖22的(b)所示的示例中為Y軸方向)交叉的方向(在圖22的(a)及圖22的(b)所示的示例中為Y軸方向)上的凸狀結構CP2的尺寸。
此時,控制裝置2亦可以如下方式選擇實際射出光源1111c,即,使在形成具有相對窄的寬度的凹狀結構CP1及/或具有相對窄的寬度的凸狀結構CP2的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長,較在形成具有相對寬的寬度的凹狀結構CP1及/或具有相對寬的寬度的凸狀結構CP2的情況下所選擇的實際射出光源1111c射出的加工光ELk的波長更短。例如,在形成具有第一寬度#111的凹狀結構CP1及/或具有第一寬度#211的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的第一光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在形成具有較第一寬度#111更窄的第二寬度#112的凹狀結構CP1及/或具有較第一寬度#211更窄的第二寬度#212的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更短的波長的加工光ELk的第二光源1111c作為實際射出光源1111c。例如,在形成具有較第一寬度#111更寬的第三寬度#113的凹狀結構CP1及/或具有較第一寬度#211更寬的第三寬度#213的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇多個光源1111c中的可射出較第一光源1111c射出的加工光ELk的波長更長的波長的加工光ELk的第三光源1111c作為實際射出光源1111c。
如圖21所示,在光源系統111c包括兩個光源1111c-1及1111c-2的示例中,在形成具有第一寬度#121的凹狀結構CP1及/或具有第一寬度#221的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。另一方面,在形成具有較第一寬度#121更寬的第二寬度#122的凹狀結構CP1及/或具有較第一寬度#221更寬的第二寬度#222的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。或者,在形成具有第一寬度#131的凹狀結構CP1及/或具有第一寬度#231的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-2作為實際射出光源1111c。另一方面,在形成具有較第一寬度#131更窄的第二寬度#132的凹狀結構CP1及/或具有較第一寬度#231更窄的第二寬度#232的凸狀結構CP2的情況下,控制裝置2亦可選擇光源1111c-1作為實際射出光源1111c。
以上說明的第三實施形態的加工系統SYSc能夠享有與所述第一實施形態的加工系統SYSa或第二實施形態的加工系統SYSb可享有的效果同樣的效果。加工系統SYSc進而基於加工條件來選擇射出加工光ELk的實際射出光源1111c。其結果,加工系統SYSc能夠基於加工條件,來切換為了加工塗裝膜SF而實際使用的加工光ELk的波長。因而,與加工光ELk的波長無法切換的情況相比,加工系統SYSc能夠更適當地加工塗裝膜SF。
具體而言,在為了加工塗裝膜SF而能夠使用相對較長的波長的加工光ELk而不能使用相對較短的波長的加工光ELk的第一比較例的加工系統中,難以以相對細的微精度來加工塗裝膜SF。然而,第三實施形態的加工系統SYSc在加工對象物S的加工中所要求的微細度小的情況下,能夠使用相對較短的波長的加工光ELk來取代相對較長的波長的加工光ELk而以相對細的微細度來加工塗裝膜SF。另一方面,在為了加工塗裝膜SF而能夠使用相對較短的波長的加工光ELk而不能使用相對較長的波長的加工光ELk的第二比較例的加工系統中,有可能使為了以相對粗的微細度來加工塗裝膜SF而所需的時間相對變長(即生產率惡化)。其原因在於,在第二比較例的加工系統中,難以藉由一次加工光ELk的照射(即,一次掃描動作)形成具有相對寬的寬度的凹狀結構CP1,因此為了形成具有相對寬的寬度的一條凹狀結構CP1(即,相對大的排列間距P1的凹狀結構CP1),需要以彼此局部重疊的方式形成具有相對窄的寬度的多個凹狀結構CP1。然而,第三實施形態的加工系統SYSc在加工對象物S的加工中所要求的微細度大的情況下,能夠使用相對較長的波長的加工光ELk來取代相對較短的波長的加工光ELk而以相對粗的微細度來加工塗裝膜SF。即,與第二比較例的加工系統相比,加工系統SYSc能夠實現為了以相對粗的微細度加工塗裝膜SF而所需的時間的縮短化(即,生產率的提高)。如上所述,加工系統SYSc能夠以適當的微細度來加工塗裝膜SF而不會導致生產率的惡化。
(4)其他變形例
所述說明中,加工系統SYS為了使多束加工光ELk掃描塗裝膜SF的表面而利用檢流計鏡1122來將加工光ELk偏轉。然而,除了利用檢流計鏡1122來將加工光ELk偏轉以外,或者取而代之,加工裝置1亦可藉由使光照射裝置11相對於塗裝膜SF相對移動而使多束加工光ELk掃描塗裝膜SF的表面。即,控制裝置2亦可控制驅動系統12來使光照射裝置11相對於塗裝膜SF而相對移動,以使加工光ELk掃描塗裝膜SF的表面。
驅動系統12使光照射裝置11相對於塗裝膜SF相對移動的目的之一是,如上所述般使加工光ELk掃描塗裝膜SF的表面。因此,在即便光照射裝置11不移動亦能實現加工光ELk對塗裝膜SF的掃描的情況下,光照射裝置11亦可不移動。即,加工系統SYS亦可不包括驅動系統12。
驅動系統12使光照射裝置11相對於塗裝膜SF相對移動的目的之一是為了在收容裝置13的收容空間SP收容多個加工曝射區域SA的情況下,不使收容裝置13及支持裝置14移動而利用加工光ELk來依序掃描多個加工曝射區域SA。因此,在收容空間SP收容單個加工曝射區域SA的情況下,光照射裝置11亦可不移動。即,加工裝置1亦可不包括驅動系統12。
所述說明中,加工裝置1包括收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17。然而,加工裝置1只要可對加工對象物S進行加工,則亦可不包括收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17中的至少一個。加工裝置1只要可對加工對象物S進行加工,則亦可不包括收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17中的至少一部分。進而,所述收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17各自的結構不過是一例,加工裝置1亦可包括具有與所述結構不同的結構的收容裝置13、支持裝置14、驅動系統15、排氣裝置16及氣體供給裝置17中的至少一個。
所述說明中,加工系統SYS在加工對象物S的表面上形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。然而,加工系統SYS亦可在加工對象物S的表面上,形成具有任意形狀的由塗裝膜SF所形成的任意結構。此時,只要控制裝置2控制光照射裝置11等,以使加工光ELk沿著與應形成的結構相應的掃描軌跡來掃描塗裝膜SF的表面,則可形成具有任意形狀的任意結構。作為任意結構的一例,可列舉有規則或不規則地形成的微米/奈米級的微細紋理結構(典型的是凹凸結構)。此種微細紋理結構亦可包含具有降低流體(氣體及/或液體)所造成的阻力的功能的鯊魚皮結構及微坑(dimple)結構中的至少一者。微細紋理結構亦可包含具有斥液功能及自清潔(self cleaning)功能的至少一者(例如具有蓮花效應(lotus effect))的蓮葉表面結構。微細紋理結構亦可包含具有液體輸送功能的微細突起結構(參照美國專利公開第2017/0044002號公報)、具有親液性功能的凹凸結構、具有防污功能的凹凸結構、具有反射率降低功能及斥液功能的至少一者的蛾眼(moth-eye)結構、利用干涉來僅加強特定波長的光而呈現結構色的凹凸結構、具有利用凡得瓦力(Van der Waals' forces)的黏著功能的柱陣列(pillar array)結構、具有空氣動力噪音降低功能的凹凸結構、及具有液滴捕集功能的蜂窩(honeycomb)結構等中的至少一個。
所述說明中,加工系統SYS藉由加工光ELk的照射來使塗裝膜SF蒸發而去除塗裝膜SF。然而,除了藉由加工光ELk的照射來使塗裝膜SF蒸發以外,或者取而代之,加工系統SYS亦可藉由加工光ELk的照射來改變塗裝膜SF的性質而去除塗裝膜SF。例如,加工系統SYS亦可藉由加工光ELk的照射來使塗裝膜SF熔融並將熔融的塗裝膜SF去除,藉此來去除塗裝膜SF。例如,加工系統SYS亦可藉由加工光ELk的照射來使塗裝膜SF變脆,並剝離變脆的塗裝膜SF,藉此來去除塗裝膜SF。所述說明中,加工系統SYS對形成在加工對象物S表面的塗裝膜SF進行剝蝕加工。然而,加工系統SYS亦可藉由熱加工來去除形成在加工對象物S表面的塗裝膜SF的一部分。
所述說明中,加工系統SYS藉由去除塗裝膜SF而形成凹部C(或者凹狀結構CP1、或包含所述凹狀結構CP1的溝槽結構等任意結構)。即,加工系統SYS加工塗裝膜SF,以使塗裝膜SF局部變薄。然而,除了使塗裝膜SF局部變薄以外,或者取而代之,加工系統SYS亦可加工塗裝膜SF以使塗裝膜SF局部變厚。即,除了藉由去除塗裝膜SF而形成凹部C以外,或者取而代之,加工系統SYS亦可藉由附加塗裝膜SF而形成凸部(或者凸狀結構CP2、或包含所述凸狀結構CP2的任意結構)。例如,加工系統SYS亦可藉由對塗裝膜SF的第一部分照射加工光ELk而去除第一部分的塗裝膜SF,隨後使去除的塗裝膜SF固定於塗裝膜SF的第二部分,藉此使所述第二部分的塗裝膜SF相對變厚(即,亦可在第二部分形成凸部)。
所述說明中,加工系統SYS對形成在加工對象物S表面的塗裝膜SF進行加工。然而,加工系統SYS亦可對形成在加工對象物S表面的、塗裝膜SF以外的任意被膜進行加工。或者,加工系統SYS亦可對加工對象物S本身進行加工。即,加工系統SYS亦可對表面未形成有塗裝膜SF或任意被膜的加工對象物S進行加工。
所述說明中,加工系統SYS在加工對象物S形成用於降低加工對象物S的表面相對於流體的阻力的溝槽結構。然而,加工系統SYS亦可在加工對象物S形成與用於降低表面相對於流體的阻力的溝槽結構不同的其他結構。例如,加工系統SYS亦可在加工對象物S形成用於降低流體與加工對象物S的表面相對移動時所產生的噪音的溝槽結構。例如,加工系統SYS亦可在加工對象物S形成相對於加工對象物S表面上的流體的流動而產生渦流的結構。例如,加工系統SYS亦可在加工對象物S形成用於對加工對象物S的表面賦予疏水性的結構。
所述說明中,加工系統SYS將聚光為點狀的一束以上的加工光ELk照射至塗裝膜SF上。然而,加工系統SYS亦可在將來自光源的加工光ELk分支之後,使該分支出的多束加工光ELk干涉而在塗裝膜SF上形成干涉條紋。例如,如圖23所示,加工系統SYS亦可包括可在塗裝膜SF上形成干涉條紋的光照射裝置11A來取代光照射裝置11。光照射裝置11A包括:供給具有可干涉性的加工光ELk的光源系統1111、將來自光源系統1111的加工光ELk分支的光分支部1112、以及多個光纖1114與1115。利用光分支部1112進行了分支的加工光ELk分別朝向光纖1114的光入射端1114a及光纖1115的光入射端1115a。此處,在光源系統1111與光分支部1112之間設置中繼光學系統1113,藉由中繼光學系統1113來將加工光ELk聚光至光纖1114的光入射端1114a及光纖1115的光入射端1115a。自光纖1114的光射出端1114b及光纖1115的光射出端1115b分別以規定開口角射出加工光ELk。此處,來自各光射出端1114b及1115b的加工光ELk的開口角等於各光入射端1114a及1115a入射的加工光ELk的聚光角度。
如此,來自各光射出端1114b及1115b的加工光ELk藉由聚光光學系統1125而聚光,且成為與塗裝膜SF成預定角度的平行光束,該聚光光學系統1125的前側焦點被定位在配置各光射出端1114b及1115b之面的位置處。經由聚光光學系統1125的多束加工光ELk在塗裝膜SF的位置附近彼此干涉,從而形成在紙面上下方向上具有週期的干涉條紋。再者,該干涉條紋的週期方向對應於在配置各光射出端1114b及1115b之面中連接各光射出端1114b及1115b的軸的方向。
在塗裝膜SF形成具有干涉圖案的干涉條紋,該干涉圖案是具有沿著紙面上下方向的週期方向的條紋圖案。即,在塗裝膜SF上,照射在塗裝膜SF的表面上具有強度分佈的干涉光作為用來形成溝槽結構的加工光ELk。其結果,根據干涉光的強度分佈將塗裝膜SF的一部分去除,在加工對象物S的表面上形成由塗裝膜SF所形成的溝槽結構。
再者,各光射出端1114b及1115b的位置可在與聚光光學系統1125的光軸AX交叉的方向上變更,且藉由變更其位置(典型的是改變距光軸AX的距離),而能夠變更在塗裝膜SF上形成的干涉條紋的週期。
而且,在圖23的示例中,將來自光源系統1111的加工光分支為兩束,但分支的數目不限於兩束。
(5)附記
關於以上所說明的實施形態,進而揭示以下的附記。
[附記1] 一種加工系統,包括: 光照射裝置,對被膜照射相對於所述被膜的吸收率為規定值以上的波長範圍的加工光,所述被膜是形成在基材上的被膜且相對於可見光為透明;以及 控制裝置,控制所述光照射裝置。
[附記2] 如附記1所述的加工系統,其中 所述被膜相對於所述加工光為不透明。
[附記3] 如附記1或附記2所述加工系統,其中 所述加工光包含不可見光。
[附記4] 如附記1至附記3中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長較可見光更短的不可見光。
[附記5] 如附記1至附記4中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長為310 nm以下的光。
[附記6] 如附記1至附記5中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長為266 nm以下的光。
[附記7] 如附記1至附記3中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長較可見光更長的不可見光。
[附記8] 如附記1至附記3及附記7中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長為1000 nm以上的光。
[附記9] 如附記1至附記3及附記7至附記8中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含波長為1060 nm以上的光。
[附記10] 如附記1至附記3及附記7至附記9中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光包含二氧化碳雷射。
[附記11] 如附記1至附記10中任一項所述的加工系統,其中 所述加工光為脈波光。
[附記12] 如附記1至附記11中任一項所述的加工系統,其中 所述被膜為含有聚胺基甲酸酯樹脂的膜。
[附記13] 如附記1至附記12中任一項所述的加工系統,其中 所述基材相對於可見光呈現規定顏色。
[附記14] 如附記1至附記13中任一項所述的加工系統,其中 所述基材為塗佈有相對於可見光呈規定顏色的塗裝膜的基材。
[附記15] 如附記1至附記14中任一項所述的加工系統,其中 藉由對所述被膜照射所述加工光而變更所述被膜的一部分的厚度,以使所述基材不會自所述被膜露出。
[附記16] 如附記1至附記15中任一項所述的加工系統,其中 藉由對所述被膜照射所述加工光而去除所述被膜的一部分,以使所述基材不會自所述被膜露出。
[附記17] 如附記1至附記16中任一項所述的加工系統,其中 所述控制裝置以藉由對所述被膜照射所述加工光而形成所述被膜的結構的方式控制所述光照射裝置。
[附記18] 如附記1至附記17中任一項所述的加工系統,其中 形成用於降低所述基材的表面相對於流體的摩擦阻力的結構。
[附記19] 如附記1至附記18中任一項所述的加工系統,其中 在所述被膜形成週期性的結構。
[附記20] 一種在流體中移動的移動體的製造方法,包括: 在基材的表面形成相對於可見光為透明的被膜;以及 對所述被膜照射相對於所述被膜的吸收率為規定值以上的波長範圍的加工光。
[附記21] 如附記20所述的製造方法,其中 形成用於降低所述基材的表面相對於流體的摩擦阻力的結構。
[附記22] 如附記20或附記21所述的製造方法,其中 在所述物體的表面形成週期性的結構。
[附記23] 如附記20至附記22中任一項所述的製造方法,其中 所述移動體為機身、船身或車身。
[附記24] 一種加工系統,包括: 光照射裝置,能夠將包含第一波長的光的第一加工光及包含與所述第一波長不同的第二波長的光的第二加工光分別照射至物體的表面;以及 控制裝置,以照射所述第一加工光及所述第二加工光中的根據所述物體的加工條件而選擇的一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記25] 如附記24所述的加工系統,其中 所述加工條件包括與加工中所要求的微細度相關的條件。
[附記26] 如附記25所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更短,且 在加工中所要求的微細度為第一微細度的情況下,所述控制裝置以照射所述第一加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在加工中所要求的微細度為較所述第一微細度更細的第二微細度的情況下,所述控制裝置以照射所述第二加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記27] 如附記25所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更長,且 在加工中所要求的微細度為第一微細度的情況下,所述控制裝置以照射所述第一加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在加工中所要求的微細度為較所述第一微細度更粗的第二微細度的情況下,所述控制裝置以照射所述第二加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記28] 如附記24至附記27中任一項所述的加工系統,其中 所述加工系統中,在所述物體形成沿著與第一方向交叉的第二方向排列有多個沿所述第一方向延伸的凸狀結構或凹狀結構的結構, 所述加工條件包括與沿著所述第二方向的所述凸狀結構或所述凹狀結構的寬度相關的條件。
[附記29] 如附記28所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更短, 在形成第一寬度的所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第一加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在形成較所述第一寬度更窄的第二寬度的所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第二加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記30] 如附記28所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更長, 在形成第一寬度的所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置選擇所述第一加工光作為所述一加工光,並以照射所述第一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在形成較所述第一寬度更寬的第二寬度的所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置選擇所述第二加工光作為所述一加工光,並以照射所述第二加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記31] 如附記24至附記30中任一項所述的加工系統,其中 所述加工系統中,在所述物體形成沿著與第一方向交叉的第二方向排列有多個沿所述第一方向延伸的凸狀結構或凹狀結構的結構, 所述加工條件包括與沿著所述第二方向的所述凸狀結構或所述凹狀結構的排列間距相關的條件。
[附記32] 如附記31所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更短, 在以第一排列間距形成所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第一加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在以較所述第一排列間距更小的第二排列間距形成所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第二加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記33] 如附記31所述的加工系統,其中 所述第二波長較所述第一波長更長, 在以第一排列間距形成所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第一加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置, 在以較所述第一排列間距更大的第二排列間距形成所述凸狀結構或所述凹狀結構的情況下,所述控制裝置以照射所述第二加工光作為所述一加工光的方式控制所述光照射裝置。
[附記34] 如附記24至附記33中任一項所述的加工系統,其中 藉由對所述物體照射所述加工光來變更所述物體的一部分的厚度。
[附記35] 如附記24至附記34中任一項所述的加工系統,其中 藉由對所述物體照射所述加工光來去除所述物體一部分。
[附記36] 如附記24至附記35中任一項所述的加工系統,其中 所述控制裝置控制所述光照射裝置,以藉由對所述物體的表面照射所述加工光而形成結構。
[附記37] 如附記24至附記36中任一項所述的加工系統,其中 形成用於降低所述物體的表面相對於流體的摩擦阻力的結構。
[附記38] 如附記24至附記37中任一項所述的加工系統,其中 在所述物體的表面形成週期性的結構。
[附記39] 一種在流體中移動的移動體的製造方法,包括: 基於物體的加工條件,自包含第一波長的光的第一加工光及包含與所述第一波長不同的第二波長的光的第二加工光中選擇一加工光;以及 以將所述被選擇的一加工光照射至所述物體的表面的方式控制所述光照射裝置。
[附記40] 如附記39所述的製造方法,其中 形成用於降低所述物體的表面相對於流體的摩擦阻力的結構。
[附記41] 如附記39或附記40所述的製造方法,其中 在所述物體的表面形成週期性的結構。
[附記42] 如附記39至附記43中任一項所述的製造方法,其中 所述移動體為機身、船身或車身。
[附記43] 一種加工方法,包括: 對被膜照射包含所述被膜吸收的波長的第二波長範圍的加工光,所述被膜設置在基材上所塗佈的塗料層之上、且相對於具有包含可見光的波長範圍的第一波長範圍的光為透明;以及 利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
[附記44] 一種加工方法,包括: 對被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光,所述被膜形成在含有氧化鈦的塗料層上、且相對於具有包含可見光的波長範圍的第一波長範圍的光為透明;以及 利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
[附記45] 一種加工方法,包括: 對基材上所塗佈的白色的塗料層,照射包含與可見光的波長範圍不同的波長範圍的波長的光;以及 利用所述加工光來去除所述白色的塗料層的厚度方向上的一部分。
[附記46] 一種加工方法,包括: 對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層,照射包含與可見光的波長範圍不同的波長範圍的波長的光;以及 利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
[附記47] 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對被膜照射包含所述被膜吸收的波長的第二波長範圍的加工光,所述被膜設置在基材上所塗佈的塗料層之上、且相對於具有包含可見光的波長範圍的第一波長範圍的光為透明;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
[附記48] 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光,所述被膜形成在含有氧化鈦的塗料層上、且相對於具有包含可見光的波長範圍的第一波長範圍的光為透明;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
[附記49] 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對基材上所塗佈的白色的塗料層,照射包含與可見光的波長範圍不同的波長範圍的波長的光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
[附記50] 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層,照射包含與可見光的波長範圍不同的波長範圍的波長的光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
[附記51] 一種加工方法,包括: 在基材上所塗佈的塗料層之上形成相對於可見波長範圍的至少一部分波長範圍的光為透明的被膜;以及 藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
[附記52] 一種加工方法,包括: 在含有氧化鈦的塗料層上形成被膜;以及 藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長範圍中的至少一部分波長範圍的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
所述各實施形態的要件可適當組合。亦可不使用所述各實施形態的要件中的一部分。所述各實施形態的要件可適當地與其他實施形態的要件置換。而且,在法律所容許的範圍內,援用在所述各實施形態中引用的與裝置等相關的所有公開公報及美國專利的揭示來作為本文所述的一部分。
而且,本發明可在不違反能夠自申請專利範圍及整個說明書中讀取的發明主旨或思想的範圍內進行適當變更,伴隨此種變更的加工裝置、加工方法、加工系統、及移動體的製造方法亦包含在本發明的技術思想中。
1、1c:加工裝置 2:控制裝置 11、11c、11A:光照射裝置 12、15:驅動系統 13:收容裝置 14:支持裝置 16:排氣裝置 17:氣體供給裝置 100:電子裝置 111、111c:光源系統 112:光學系統 131:頂部構件 132:間隔壁構件 133:支持構件 134、144:端部 135:檢測裝置 141:樑構件 142:腳構件 143:支持構件 161:排氣管 162:過濾器 171:吸氣管 1111、1111c、1111c-1、1111c-2:光源 1112:分支器 1113:中繼光學系統 1114、1115:光纖 1114a、1115a:光入射端 1114b、1115b:光射出端 1121:聚焦透鏡 1122: 檢流計鏡 1122X:X掃描鏡 1122Y:Y掃描鏡 1123:fθ透鏡 1124:光學面 1125:聚光光學系統 AX:光軸 C:凹部 CP1:凹狀結構 CP2:凸狀結構 D:各凹狀結構的深度 EA:目標照射區域 ELk、ELk-1、ELk-2:加工光 H:各凸狀結構的高度 P1、P2:排列間距 PL:飛機 PL1:軀幹 PL2:主翼 PL3:垂直尾翼 PL4:水平尾翼 P1#1、P2#1:相對小的排列間距 P1#2、P2#2:相對大的排列間距 S:加工對象物 SA、SA1~SA16:加工曝射區域 SCA#1~SCA#6:掃描區域 SC_start#1、SC_start#2:掃描開始位置 SC_end#1、SC_end#2:掃描結束位置 SF、SFb、sf#1、sf#2:塗裝膜 SP:收容空間 SYSa、SYSb、SYSc:加工系統 X、Y、Z:座標軸
圖1是示意性地表示第一實施形態的加工系統的整體結構的剖面圖。 圖2的(a)及圖2的(b)分別是示意性地表示形成在加工對象物表面的塗裝膜的加工情況的剖面圖。 圖3的(a)是示意性地表示第一實施形態的加工系統所具備的光照射裝置的剖面圖,圖3的(b)及圖3的(c)分別是表示光照射裝置所具備的光源系統的結構的剖面圖。 圖4的(a)是表示第一實施形態的加工裝置所形成的溝槽(riblet)結構的剖面的剖面圖,圖4的(b)是表示第一實施形態的加工裝置所形成的溝槽結構的立體圖。 圖5的(a)及圖5的(b)分別是表示作為形成有溝槽結構的加工對象物的一例的飛機的正面圖,圖5的(c)是表示作為形成有溝槽結構的加工對象物的一例的飛機的側面圖。 圖6是表示在塗裝膜的表面設定的多個加工曝射(shot)區域的平面圖。 圖7是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖8的(a)是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖,圖8的(b)是表示進行了圖8的(a)所示的加工動作的一步驟的塗裝膜的表面的平面圖。 圖9是表示反覆進行掃描動作與步進動作的期間內的加工光的掃描軌跡(即,目標照射區域的移動軌跡)的平面圖。 圖10是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖11的(a)是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖,圖11的(b)是表示進行了圖11的(a)所示的加工動作的一步驟的塗裝膜的表面的平面圖。 圖12是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖13是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖14是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖15是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖16是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖17是表示進行用於形成溝槽結構的加工動作的一步驟的加工裝置的剖面圖。 圖18是表示衛星到多個塗裝膜的加工對象物的剖面圖。 圖19的(a)及圖19的(b)分別是表示加工圖18所示的塗裝膜的情況的一例的剖面圖。 圖20是表示聚胺基甲酸酯系塗料的吸收率的波長依存性的曲線圖。 圖21是表示第一變形例的加工裝置所具備的光源系統的結構的一例的剖面圖。 圖22的(a)是表示排列間距相對小的凹狀結構CP1及/或排列間距相對小的凸狀結構CP2的剖面圖,圖22的(b)是表示排列間距相對大的凹狀結構CP1及/或排列間距相對大的凸狀結構CP2的剖面圖。 圖23是示意性地表示變形例的加工裝置的結構的圖。
1:加工裝置
2:控制裝置
11:光照射裝置
12:驅動系統
13:收容裝置
14:支持裝置
15:驅動系統
16:排氣裝置
17:氣體供給裝置
131:頂部構件
132:間隔壁構件
133:支持構件
134、144:端部
135:檢測裝置
141:樑構件
142:腳構件
143:支持構件
161:排氣管
162:過濾器
171:吸氣管
EA:目標照射區域
ELk:加工光
S:加工對象物
SF:塗裝膜
SP:收容空間
SYSa:加工系統
X、Y、Z:座標軸

Claims (28)

  1. 一種加工方法,包括: 在基材上所塗佈的塗料層之上形成相對於可見光為透明的被膜;以及 藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
  2. 如請求項1所述的加工方法,其中 所述塗料層含有氧化鈦。
  3. 一種加工方法,包括: 在含有氧化鈦的塗料層上形成被膜;以及 藉由對所述被膜照射被所述被膜吸收的波長的加工光而去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
  4. 如請求項3所述的加工方法,其中 所述被膜相對於可見光的波長範圍內的波長的光為透明。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的加工方法,其中 對所述被膜照射的所述加工光的強度被規定為,所述加工光不會到達所述塗料層。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的加工方法,其中 對所述被膜照射的所述加工光的強度被規定為,不會因經由所述被膜對所述塗料層照射所述加工光而變質。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的加工方法,其中 所述被膜含有聚胺基甲酸酯樹脂。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的加工方法,其中 所述照射包括:使所述加工光的照射位置在沿著所述被膜的表面的一方向上移動, 所述去除包括:在所述被膜的表面形成向所述一方向延伸的凹部。
  9. 如請求項8所述的加工方法,其中 所述照射包括:使所述加工光的照射位置在所述被膜的表面上的與所述一方向交叉的另一方向上移動, 所述去除包括:在所述被膜的表面形成在所述另一方向上具有週期方向的多個凹部。
  10. 如請求項1至請求項9中任一項所述的加工方法,其中 所述加工光的波長為310 nm以下。
  11. 一種加工方法,包括: 在基材上塗佈白色的塗料層;以及 藉由對所述白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光,而去除所述白色的塗料層的厚度方向上的一部分。
  12. 如請求項11所述的加工方法,其中 所述塗料層含有氧化鈦。
  13. 一種加工方法,包括: 將含有氧化鈦的塗料層塗佈於基材上;以及 藉由對所述塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光,而去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
  14. 如請求項11至請求項13中任一項所述的加工方法,其中 對所述塗料層照射的所述加工光的強度被規定為,所述加工光不會到達所述基材。
  15. 如請求項11至請求項14中任一項所述的加工方法,其中 所述塗料層因與所述加工光不同的波長範圍的光的照射而變質。
  16. 如請求項11至請求項15中任一項所述的加工方法,其中 所述照射包括:使所述加工光的照射位置在沿著所述塗料層的表面的一方向上移動, 所述去除包括:在所述塗料層的表面形成向所述一方向延伸的凹部。
  17. 如請求項16所述的加工方法,其中 所述照射包括:使所述加工光的照射位置在所述塗料層的表面上的與所述一方向交叉的另一方向上移動, 所述去除包括:在所述塗料層的表面形成在所述另一方向上具有週期方向的多個凹部。
  18. 如請求項10至請求項17中任一項所述的加工方法,其中 所述加工光的波長為1000 nm以上。
  19. 一種加工方法,包括: 對設置在基材上所塗佈的塗料層之上且相對於可見光為透明的被膜,照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及 利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
  20. 一種加工方法,包括: 對形成在含有氧化鈦的塗料層上的被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及 利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分。
  21. 一種加工方法,包括: 對基材上所塗佈的白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光;以及 利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
  22. 一種加工方法,包括: 對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的加工光;以及 利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分。
  23. 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對設置在基材上所塗佈的塗料層之上且相對於可見光為透明的被膜,照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
  24. 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對形成在含有氧化鈦的塗料層上的被膜照射所述被膜吸收的波長的加工光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述被膜的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述被膜的厚度方向上的一部分,從而在所述被膜的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
  25. 如請求項23或請求項24所述的加工裝置,其中 所述照射裝置以所述加工光不會到達所述塗料層的方式規定所述加工光的強度。
  26. 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對基材上所塗佈的白色的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述塗料層的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
  27. 一種加工裝置,包括: 照射裝置,對基材上所塗佈的含有氧化鈦的塗料層照射包含較可見光的波長範圍更長的波長範圍的波長的光;以及 照射位置變更裝置,在沿著所述塗料層的表面的方向上變更所述加工光的照射位置,且 所述加工裝置利用所述加工光來去除所述塗料層的厚度方向上的一部分,從而在所述塗料層的表面形成沿所述方向延伸的凹部。
  28. 如請求項26或請求項27所述的加工裝置,其中 所述照射裝置以所述加工光不會到達所述基材的方式規定所述加工光的強度。
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