WO2013031094A1 - 加熱装置 - Google Patents

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laser beam
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匠二 中野
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パナソニック株式会社
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    • H05B3/0033Heating devices using lamps
    • H05B3/009Heating devices using lamps heating devices not specially adapted for a particular application
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/023Half-products, e.g. films, plates
    • GPHYSICS
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    • G11B5/84Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C35/02Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0838Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser

Definitions

  • the present invention relates to a heating device that heats a film by running a film-like recording medium such as a magnetic tape or a phase change recording film at a constant feed speed and irradiating a line laser beam.
  • a film-like recording medium such as a magnetic tape or a phase change recording film
  • Patent Document 1 discloses a method of heating a steel plate using a direct-fire type continuous heating furnace that can make the temperature distribution in the width direction of the steel plate uniform.
  • the steel sheet is continuously passed through a direct-fired continuous heating furnace and heated.
  • a material having an emissivity higher than the emissivity of the steel plate is applied to the center surface and / or the back surface of the steel plate before passing through the direct-fired continuous heating furnace.
  • the amount of radiant heat input to the central part in the width direction of the steel sheet is relatively larger than that of the edge part.
  • overheating of the end portion in the steel plate width direction is suppressed, and the temperature rise in the central portion is promoted, so that the temperature distribution in the steel plate width direction is made uniform.
  • the present disclosure is to provide a heating device and a heating method that suppress uneven temperature distribution in the heated film width direction when manufacturing a film-like recording medium.
  • a heating apparatus in the present disclosure is a heating apparatus that heats a long film material by irradiating a laser beam in manufacturing a film-shaped recording medium, and has a film contact surface that contacts one surface of the film material.
  • a film feed mechanism that moves the film material in the longitudinal direction of the film, a laser light source, and a laser irradiation unit that radiates a laser beam from the laser light source toward the film contact surface.
  • a laser controller that controls irradiation of the laser beam.
  • the film contact surface has a first contact surface and a second contact surface formed of materials having different thermal conductivities of the film material.
  • the second contact surface is disposed at a position where it comes into contact with both ends in the width direction of the film material orthogonal to the longitudinal direction, and the first contact surface is disposed between the second contact surfaces.
  • the first contact surface is formed of a material having a lower thermal conductivity than the second contact surface.
  • a heating apparatus in the present disclosure is a heating apparatus that heats a long film material by irradiating a laser beam in manufacturing a film-shaped recording medium, and has a film contact surface that contacts one surface of the film material.
  • a film feed mechanism that moves the film material in the longitudinal direction of the film, a laser light source, and a laser irradiation that radiates a laser beam from the laser light source toward the film contact surface.
  • a laser control unit that controls irradiation of the laser beam.
  • a laser irradiation part irradiates a laser spot light toward a film contact surface.
  • the laser controller reciprocates the laser spot light at a higher speed relative to both ends of the film contact surface in the width direction perpendicular to the longitudinal direction than the center portion of the film contact surface disposed between both ends. In this way, the laser irradiation unit is controlled.
  • the figure which shows schematically the whole laser annealing apparatus in Embodiment 1 The figure which shows the arrangement of the roller and the film in the laser annealing equipment The figure which shows the principal part of the laser annealing apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser annealing apparatus 10 (an example of a heating apparatus) and a part of a configuration of a film transfer apparatus 11 in the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 10 anneals a film 101 (an example of a film material) for manufacturing a film-like recording medium with a line laser beam 102 with a predetermined power.
  • the laser annealing apparatus 10 includes a line laser irradiation unit 202 (an example of a laser irradiation unit), a laser light source 204 (an example of a laser light source), and a laser control unit 209 (an example of a laser control unit). And a roller 100 (an example of a film feeding mechanism).
  • the line laser irradiation unit 202 includes an optical system such as a mirror and a lens.
  • the line laser irradiation unit 202 includes, for example, a collimating lens that converts a laser beam emitted from the laser light source 204 into a parallel light flux, a cylindrical lens having an optical axis orthogonal to the optical axis of the collimating lens, and the like.
  • the line laser irradiation unit 202 forms the laser light from the laser light source 204 so as to spread along the width direction of the film 101 (arrow W in FIG. 1).
  • the formed line laser beam 102 is applied to the film 101.
  • the laser control unit 209 performs control of laser power of the laser light source 204 (for example, ON / OFF of laser irradiation, setting of laser power, etc.), focus control, operation control of a laser driving mechanism, and the like.
  • the laser control unit 209 is, for example, a device or an integrated circuit including a processor and a memory, and is realized by a general-purpose DSP or FPGA that executes a program stored in the memory.
  • Laser power is controlled by the laser controller 209 and emitted from the laser light source 204. Then, the laser light is spread in the width direction of the film 101 by the optical system of the line laser irradiation unit 202, for example, after being converted into a parallel light beam, and a line laser beam 102 as shown in FIG. 1 is formed. The line laser beam 102 is applied to the film 101 being transferred.
  • the film transfer device 11 includes a film transfer unit 110 and a transfer control unit 111.
  • the film transfer unit 110 is a drive mechanism such as a drive roller or a transfer belt, and transfers the film 101 in a predetermined direction by being driven.
  • the transfer control unit 111 is a device including a processor and a memory that controls the driving of the film transfer unit 110.
  • the roller 100 is configured to be rotatable.
  • the roller 100 has a film contact surface that contacts the back surface of the film 101 transferred by the film transfer unit 110.
  • the roller 100 rotates with the film 101 wound thereon.
  • the film 101 is fed in the longitudinal direction without slipping due to the frictional force with the film contact surface of the roller 100.
  • the roller 100 further includes a low thermal conductive portion 104 (an example of a first contact surface) that contacts the central portion of the film 101 in the width direction, and high thermal conductive portions 103 and 105 (second contact surfaces) that contact both ends of the film 101.
  • the low heat conductive portion 104 is made of a material having low heat conductivity.
  • the high heat conduction parts 103 and 105 are made of a material having high heat conductivity.
  • the low thermal conductivity portion 104 may be a plastic material such as polyacetal having a thermal conductivity of about 0.23 [W / (m ⁇ k)], or a thermal conductivity of 16.7 to 20.9 [W / (m ⁇ k)].
  • the high thermal conductivity portions 103 and 105 are made of aluminum having a thermal conductivity of about 236 [W / (m ⁇ k)], and the thermal conductivity is about 398 [W / (m ⁇ k). )]) And other materials with high thermal conductivity such as copper.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the roller 100 and the film 101.
  • a predetermined region at both ends in the width direction of the film 101 and a region having a dimension L [mm] from the end contacts the high heat conducting portions 103 and 105 of the roller 100.
  • the central portion of the film 101 sandwiched between the predetermined regions at both ends contacts the low heat conducting portion 104 of the roller 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a main part of the laser annealing apparatus 10 in the present embodiment.
  • the film 101 is wound around the roller 100 so that the back surface of the film 101 contacts the roller 100.
  • the film 101 is sent in a predetermined direction (the direction of arrow F in FIG. 3) by the film transfer device 11.
  • the film 101 rotates the roller 100 without slipping.
  • the film 101 is irradiated with a line laser beam 102 controlled to a predetermined power.
  • the line laser beam 102 is applied to the entire width direction of the film 101 in a region where the back surface of the film 101 is in contact with the roller 100. Thereby, the temperature of the laser irradiation portion of the film 101 is raised in a short time, and the film 101 passing through the line laser beam 102 is annealed.
  • the film 101 on the roller 100 is in contact with the low heat conducting portion 104 of the roller 100 at the center in the width direction. Therefore, the film 101 as a whole has a heat-insulating structure in which heat does not escape from the back surface of the film 101 to the roller 100.
  • the thermal energy irradiated by the line laser beam 102 is effectively used for heating the film 101. Therefore, uniform annealing can be performed over the entire film width direction while preventing thermal damage at the film edge. Therefore, in the present embodiment, efficient and economical annealing can be performed.
  • the laser annealing apparatus 10 that heats a long film 101 by irradiating a laser beam in manufacturing a film-shaped recording medium has a film contact surface that contacts one surface of the film 101.
  • a roller 100 that winds the film 101 and moves the film 101 in one longitudinal direction thereof, a laser light source 204, and a film contact surface.
  • a line laser irradiation unit 202 that irradiates the line laser beam 102 and a laser control unit 209 that controls irradiation of the line laser beam 102 are provided.
  • the film contact surface of the roller 100 includes a low heat conductive portion 104 and high heat conductive portions 103 and 105 formed of materials having different thermal conductivities of the film 101.
  • the high heat conduction parts 103 and 105 are respectively arranged at positions in contact with both ends in the width direction of the film 101 orthogonal to the longitudinal direction, and the low heat conduction part 104 is arranged between the high heat conduction parts 103 and 105.
  • the low heat conduction unit 104 is formed of a material having a lower thermal conductivity than the high heat conduction units 103 and 105.
  • the film 101 wound around the roller 100 is in contact with the low heat conduction portion 104 of the roller 100 at the center in the width direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing a main part of the laser annealing apparatus 20 in the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 20 of the present embodiment has a roller 106 made of one kind of material.
  • the material of the roller 106 is preferably made of a low heat conductive material in order to effectively use the energy of the laser.
  • the low thermal conductivity material for example, a plastic material such as polyacetal having a thermal conductivity of about 0.23 [W / (m ⁇ k)], or a thermal conductivity of 16.7 to 20.9 [W / (m ⁇ k)] It is a material with low thermal conductivity such as stainless steel.
  • the laser annealing apparatus 20 of the present embodiment has a line at a position corresponding to a region of a distance L [mm] from the film end near the both ends in the width direction of the film 101.
  • An attenuation plate 107 for attenuating the light amount of the laser beam 102 is installed.
  • Attenuation plates 107 are provided at positions corresponding to both ends of the film 101 wound around the roller 106.
  • the laser beam is irradiated through the attenuation plate 107 in the vicinity of the end portion of the film 101 that is likely to become high temperature due to the edge effect. Therefore, the laser intensity with respect to the end of the film 101 can be attenuated, the temperature rise can be suppressed, and the temperature distribution in the width direction of the film 101 can be suppressed.
  • FIG. 5 is a diagram showing a main part of the laser annealing apparatus 30 in the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 30 of the present embodiment uses a roller 106 made of one kind of material (low thermal conductivity material).
  • the line laser beam 102 is irradiated with the length B [mm] in the width direction of the film 101 set shorter than the width of the film 101 by L [mm] from both ends.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of the laser annealing apparatus 40 (an example of a heating apparatus) and a part of the configuration of the film transfer apparatus 11 in the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 40 anneals the film 101 on the roller 100 by moving the laser spot light 108 with a predetermined power back and forth linearly at a constant speed in the width direction of the film 101.
  • the laser annealing apparatus 40 includes an optical pickup 403 (an example of a laser light irradiation unit), a laser light source 404, a mirror 405, an objective lens 406, a head feed mechanism 408, and a laser control unit 409. And a roller 100.
  • the optical pickup 403 includes an optical system such as a laser light source 404, a mirror 405, and an objective lens 406.
  • the laser spot light 108 irradiated from the laser light source 404 changes its direction by the mirror 405 and is irradiated onto the film 101 through the objective lens 406.
  • the laser light source 204 for example, a YAG laser, YV04 laser, semiconductor laser or the like having a wavelength (0.7 to 2.5 ⁇ m) in the near infrared region with good heatability is used.
  • the head feed mechanism 408 moves the optical pickup 403 in the width direction of the film 101 (in the direction of arrow W in FIG. 6) using a pulse motor, servo motor, linear motor or the like (not shown) as a drive source.
  • the position information is output to the laser control unit 209.
  • a laser control unit 409 controls movement of the head feed mechanism 408, focusing of the optical pickup 403, adjustment of laser power by the laser light source 404, and the like.
  • the laser control unit 409 is, for example, a device or an integrated circuit including a processor and a memory, and is realized by a general-purpose DSP or FPGA that executes a program stored in the memory.
  • the film transfer device 11 includes a film transfer unit 110 and a transfer control unit 111.
  • the film transfer unit 110 is a drive mechanism such as a drive roller or a transfer belt, and transfers the film 101 in a predetermined direction by being driven.
  • the transfer control unit 111 is a device including a processor and a memory that controls the driving of the film transfer unit 110.
  • FIG. 7 shows a main part of the laser annealing apparatus 40 in the present embodiment. Here, redundant description of the configuration substantially the same as that of the first embodiment may be omitted.
  • the laser annealing apparatus 40 of the present embodiment uses laser spot light 108 that reciprocates linearly at a constant speed in the width direction of the film 101 instead of the line laser beam 102 used in the first embodiment.
  • the optical pickup 403 condenses the laser spot light 108 whose focus is controlled with a predetermined power on the film 101.
  • the optical pickup 403 is reciprocated at high speed and linearly in the width direction of the film 101 by the head feed mechanism 408 controlled by the laser controller 409.
  • the configuration of the roller 100 is the same as that in the first embodiment.
  • the film 101 is transferred at a constant speed and the laser spot light 108 is reciprocated linearly at high speed, the film 101 is heated over the entire surface as in the first embodiment.
  • the width of the film 101 is 100 [mm]
  • the focused spot diameter of the laser spot light 108 on the film is 0.1 [mm]
  • the reciprocating speed is 10,000 [mm / s]
  • the traveling speed of the film is 5 Set to [mm / s].
  • the laser spot light 108 is applied to the same region on the film 101 by combining the spot diameter of the laser spot light 108, the reciprocating speed, and the traveling speed of the film or any one of them. It can be controlled to irradiate through multiple passes. By such control, it becomes possible to suppress uneven heating that occurs when the laser spot has an intensity distribution.
  • the laser spot light 108 is reciprocated linearly moved by the control of the laser control unit 409, but the laser is irradiated only in one direction during the reciprocating linear movement, and the laser is not irradiated when moving in the other direction. It is also possible to control it. By adopting such a configuration, a more uniform temperature distribution is possible over the entire area of the film 101.
  • a galvano scanner may be adopted as a mechanism for reciprocating the laser spot light 108 at a high speed. [4-3. Effect] Also in the laser annealing apparatus 40 of the present embodiment, heat is likely to escape to the roller 100 brought into contact with the back surface with a thin material such as a film.
  • the film 101 in the vicinity of the end portion is in contact with the high heat conductive portions 103 and 105 of the roller 100, and therefore, is more than the central portion in contact with the low heat conductive portion 104.
  • Heat easily escapes and the film temperature hardly rises.
  • a uniform annealing process is performed over the entire width direction of the film 101 while preventing thermal damage to the edge portion of the film 101 due to an edge effect in which the edge portion of the film 101 becomes high temperature. Can be done.
  • the present embodiment is a modification of the laser annealing apparatus 50 according to the fourth embodiment, and the temperature distribution of the film 101 can be made constant.
  • FIG. 8 shows a main part of the laser annealing apparatus 50 in the present embodiment. Here, redundant description of the substantially same configuration as that of the fourth embodiment may be omitted.
  • the laser annealing apparatus 50 uses a roller 106 made of one kind of material.
  • a material for the roller it is preferable to manufacture the roller with a low heat conductive material in order to effectively use the energy of the laser.
  • the low thermal conductivity material for example, a plastic material such as polyacetal having a thermal conductivity of about 0.23 [W / (m ⁇ k)], or a thermal conductivity of 16.7 to 20.9 [W / (m ⁇ k)] It is a material with low thermal conductivity such as stainless steel.
  • the laser control unit 409 (FIG. 6) controls the laser spot light 108 as follows.
  • the laser spot light 108 is irradiated by setting the moving speed in the vicinity of both ends of the film 101, that is, in the region of the distance L [mm] from the end higher than the moving speed with respect to the center. .
  • the laser irradiation time in the vicinity of the end of the film 101 that tends to become high temperature due to the edge effect is shortened, so that the temperature rise at the end of the film 101 is suppressed.
  • a uniform temperature distribution in the width direction of the film 101 becomes possible.
  • the width of the film 101 is 100 [mm]
  • the moving speed of the central portion of the laser beam is 5000 [mm / s]
  • the end of the film Is set to 10,000 [mm / s].
  • the laser control unit is configured to irradiate the laser spot light 108 only in one direction during the reciprocating linear movement and not to irradiate the laser spot light 108 during the other direction of movement. 409 can be controlled. By adopting such a configuration, a more uniform temperature distribution is possible over the entire area of the film 101.
  • the laser spot light 108 is applied to a plurality of the same region on the film 101 by combining or adjusting any one of the spot diameter of the laser spot light 108, the reciprocating movement speed, and the film traveling speed. It can be controlled to irradiate through multiple passes. By such control, it becomes possible to suppress uneven heating that occurs when the laser spot has an intensity distribution.
  • Embodiments 1 to 5 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Also, it is possible to combine the components described in the first to fifth embodiments to form a new embodiment.
  • the roller has been described as an example of the film material feeding mechanism, but the present invention is not limited to this.
  • the film material feeding mechanism may be any mechanism that places the film material and moves the film material in one direction in the longitudinal direction. Therefore, the film material feeding mechanism is not limited to a roller, and may be, for example, a transfer belt for horizontally placing and transferring a film material.
  • the laser annealing apparatus as the heating apparatus has been described. However, in these embodiments, heating for irradiating a long film material with a laser beam and heating the film-like recording medium is performed. It can also be realized as a method.
  • the present disclosure can be applied to a film material heating apparatus used in a manufacturing process of a film-like recording medium such as a magnetic tape or a phase change recording film.
  • Laser annealing equipment (example of heating equipment) 11 Film Transfer Device 100 Roller (Example of Film Feed Mechanism) 101 film (an example of film material) 102 Line laser beam 103 High heat conduction part (an example of the second contact surface) 104 Low heat conduction part (example of first contact surface) 105 High thermal conductivity part (example of second contact surface) 106 roller (an example of a film feed mechanism) DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 Attenuation plate 108 Laser spot light 110 Film transfer part 111 Transfer control part 202 Line laser irradiation part (an example of a laser irradiation part) 204 Laser light source (an example of a laser light source) 209 Laser control unit (an example of a laser control unit) 403 Optical pickup 404 Laser light source (an example of a laser light source) 409 Laser control unit (an example of a laser control unit)

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Abstract

 フィルム状記録媒体の製造に用いられるフィルム材料(101)の加熱装置(10)は、フィルム送り機構(100)と、レーザ光源(204)と、レーザ照射部(202)と、レーザ制御部(209)と、を備える。フィルム送り機構(100)は、フィルム材料(101)の一面に接触するフィルム接触面を有し、フィルム材料(101)を載置してフィルム材料(101)をその長手方向に移動させる。レーザ照射部(202)は、フィルム接触面に向かってレーザ制御部(209)により制御されたレーザビーム(102)を照射する。フィルム接触面は、フィルム材料(101)の熱伝導率が異なる材料により形成される第1接触面と第2接触面とを有する。第2接触面はフィルム材料(101)の幅方向両端部に接触する位置にそれぞれ配され、第1接触面は第2接触面の間に配される。第1接触面は、第2接触面よりも熱伝導率が低い材料により形成されてなる。

Description

加熱装置
 磁気テープ、相変化記録フィルム等のフィルム状記録媒体を一定送り速度で走行させ、ラインレーザビームを照射することによりフィルムを加熱する加熱装置に関する。
 特許文献1は、鋼板幅方向の温度分布を均一化することができる、直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法を開示している。この加熱方法では、鋼板を直火式の連続加熱炉に連続して通板し加熱する。加熱に際しては、直火式の連続加熱炉に通板する前に、鋼板の中央部表面および/または裏面に、該鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布する。これにより、鋼板幅方向中央部への輻射入熱量がエッジ部に比べて相対的に多くなる。この加熱方法では、鋼板幅方向端部の過加熱を抑制するとともに、中央部の昇温を促進して、鋼板幅方向の温度分布が均一化される。
特開2006-274336号公報
 本開示は、フィルム状記録媒体を製造する際に、加熱したフィルム幅方向の温度分布の偏りを抑制する加熱装置及び加熱方法を提供することである。
 本開示における加熱装置は、フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱装置であって、フィルム材料の一面に接触するフィルム接触面を有し、フィルム材料を載置してフィルム材料をその長手方向に移動させるフィルム送り機構と、レーザ光源と、フィルム接触面に対向して配されフィルム接触面に向かってレーザ光源からのレーザビームを照射するレーザ照射部と、レーザビームの照射を制御するレーザ制御部と、を備える。フィルム接触面は、フィルム材料の熱伝導率が異なる材料により形成される第1接触面と第2接触面とを有する。第2接触面は長手方向に直交するフィルム材料の幅方向両端部に接触する位置にそれぞれ配され、第1接触面は第2接触面の間に配される。第1接触面は、第2接触面よりも熱伝導率が低い材料により形成される。
 本開示における加熱装置は、フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱装置であって、フィルム材料の一面に接触するフィルム接触面を有し、フィルム材料を載置してフィルム材料をその長手方向に移動させるフィルム送り機構と、レーザ光源と、フィルム接触面に対向して配され、フィルム接触面に向かってレーザ光源からのレーザビームを照射するレーザ照射部と、レーザビームの照射を制御するレーザ制御部と、を備える。レーザ照射部は、フィルム接触面に向かってレーザスポット光を照射する。レーザ制御部は、レーザスポット光が、上記長手方向に直交する幅方向におけるフィルム接触面の両端部に対しては、両端部の間に配されたフィルム接触面の中央部よりも高速に往復動するように、レーザ照射部を制御する。
 上記の構成によれば、フィルム状記録媒体を製造する際に、加熱したフィルムの幅方向の温度分布の偏りが抑制される。
実施の形態1におけるレーザアニール装置の全体を概略的に示す図 レーザアニール装置におけるローラとフィルムの配置を示す図 実施の形態1におけるレーザアニール装置の要部を示す図 実施の形態2におけるレーザアニール装置の要部を示す図 実施の形態3におけるレーザアニール装置の要部を示す図 実施の形態4におけるレーザアニール装置の全体を概略的に示す図 実施の形態4におけるレーザアニール装置の要部を示す図 実施の形態5におけるレーザアニール装置の要部を示す図
 以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
 なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
 以下の開示は、相変化記録フィルムの非結晶質記録膜をレーザビームにより結晶化する初期化工程において、フィルムは幅方向の端部の熱損傷を防止し、フィルムの幅方向における温度分布の偏りを抑制することができる。
 以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
 (実施の形態1)
[1-1.構成]
[1-1-1.レーザアニール装置の構成]
 図1は、本実施の形態におけるレーザアニール装置10(加熱装置の一例)の構成と、フィルム移送装置11の構成の一部を概略的に示す図である。
 レーザアニール装置10は、フィルム状記録媒体を製造するためのフィルム101(フィルム材料の一例)を所定のパワーによるラインレーザビーム102でアニール処理する。図1に示すように、レーザアニール装置10は、ラインレーザ照射部202(レーザ照射部の一例)と、レーザ光源204(レーザ光源の一例)と、レーザ制御部209(レーザ制御部の一例)と、ローラ100(フィルム送り機構の一例)とを備える。
 ラインレーザ照射部202は、ミラーやレンズ等の光学系を備える。ラインレーザ照射部202は、例えば、レーザ光源204から発せられるレーザ光線を平行光束とするコリメートレンズや、コリメートレンズの光軸と直交する光軸を有するシリンドリカルレンズ等を含む。ラインレーザ照射部202は、レーザ光源204からのレーザ光を、フィルム101の幅方向(図1の矢印W)に沿って広がるように形成する。形成されたラインレーザビーム102はフィルム101に照射される。
 レーザ光源204としては、例えば、加熱性のよい近赤外領域の波長(0.7~2.5μm)を有するYAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザ等を使用する。
 レーザ制御部209は、レーザ光源204のレーザパワーの制御(例えば、レーザ照射のON/OFF、レーザパワーの設定等)や、フォーカス制御、レーザ駆動機構の動作制御等を行う。レーザ制御部209は、例えば、プロセッサやメモリを含む装置や集積回路等であり、メモリに格納されたプログラムを実行する汎用のDSPやFPGA等により実現される。
 レーザ光は、レーザ制御部209によりパワー制御されてレーザ光源204により発光される。そして、レーザ光は、ラインレーザ照射部202の光学系により、例えば、平行光束とされた後レンズによりフィルム101の幅方向に広げられ、図1に示すようなラインレーザビーム102が形成される。ラインレーザビーム102は、移送中のフィルム101に照射される。
 フィルム移送装置11は、フィルム移送部110と、移送制御部111とを備える。フィルム移送部110は、例えば駆動ローラや移送ベルト等の駆動機構であり、駆動することによりフィルム101を所定方向に移送する。移送制御部111は、フィルム移送部110の駆動制御を行うプロセッサやメモリを含む装置等である。
[1-1-2.ローラの構成]
 ローラ100は、回転可能に構成される。ローラ100は、フィルム移送部110により移送されるフィルム101の裏面と接触するフィルム接触面を有する。ローラ100は、フィルム101を巻き付けた状態で回転する。フィルム101は、ローラ100のフィルム接触面との摩擦力により滑ることなくその長手方向に送られる。ローラ100は更に、フィルム101の幅方向の中央部分に接触する低熱伝導部104(第1接触面の一例)と、フィルム101の両端部に接触する高熱伝導部103,105(第2接触面の一例)と、を有する。低熱伝導部104は、熱伝導率の低い材料により製作されている。高熱伝導部103,105は、熱伝導率の高い材料で製作されている。例えば、低熱伝導部104は熱伝導率約0.23〔W/(m・k)〕のポリアセタール等のプラスチック材料、または熱伝導率16.7~20.9〔W/(m・k)〕のステンレス鋼等熱伝導率の低い材料で製作し、高熱伝導部103および105は熱伝導率約236〔W/(m・k)〕のアルミニウム、熱伝導率約398〔W/(m・k)〕の銅等熱伝導率の高い材料で製作する。
 図2は、ローラ100とフィルム101の配置を説明する図である。フィルム101の幅方向両端部の所定領域であって端部からの寸法L〔mm〕の領域が、ローラ100の高熱伝導部103および105に接触する。両端部の所定領域に挟まれたフィルム101の中央部分は、ローラ100の低熱伝導部104に接触する。
[1-2.動作]
 図3は、本実施の形態におけるレーザアニール装置10の要部を示す図である。
 フィルム101は、図3に示すように、ローラ100にフィルム101の裏面が接触するようにローラ100に巻き付けられる。フィルム101は、フィルム移送装置11により所定方向(図3の矢印F方向)に送られる。このとき、フィルム101の裏面はローラ100のフィルム接触面と接触して所定の摩擦力が作用するため、フィルム101は滑ることなくローラ100を回転させる。フィルム101の移送に伴い、所定のパワーに制御されたラインレーザビーム102がフィルム101に照射される。ラインレーザビーム102は、フィルム101の裏面がローラ100と接触している領域において、フィルム101の幅方向全体に照射される。これにより、短時間でフィルム101のレーザ照射部分の温度を上昇させ、ラインレーザビーム102を通過するフィルム101がアニール処理される。
 ラインレーザビーム102によりローラ100上のフィルム101を幅方向全体に照射した場合、フィルムのような薄い材料では、フィルムの裏面が接触しているローラ100に熱が逃げやすい。端部付近のフィルム101は、高熱伝導部103,105と接触しているため、低熱伝導部103と接触している中央部よりも熱が逃げやすく、フィルム101の温度が上昇しにくくなる。このような構成により、幅広の板材やフィルムを加熱した場合に、端部が高温になるエッジ効果による熱的損傷を防止できる。
 一方で、ローラ100上のフィルム101は、その幅方向中央の大部分がローラ100の低熱伝導部104に接触している。従って、フィルム101全体としては、フィルム101の裏面からローラ100に熱の逃げにくい断熱的な構造を有する。このような構成により、ラインレーザビーム102で照射した熱エネルギは、フィルム101を加熱するために有効に使用されることになる。よって、フィルム端部における熱的損傷を防止しつつ、フィルム幅方向全体に渡り均一なアニール処理を行なうことができる。よって、本実施の形態においては、効率よく、かつ経済的なアニールが可能となる。
 なお、長時間レーザアニール装置10を使用する際に、ローラ100の温度が上昇する場合には、冷却のためローラに圧縮空気を吹きつける等の手段を付加することもできる。
[1.3 効果等]
 以上のように、本実施の形態においては、フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム101にレーザビームを照射して加熱するレーザアニール装置10は、フィルム101の一面に接触するフィルム接触面を有し、フィルム101を巻き付けてフィルム101をその長手方向の一方向に移動させるローラ100と、レーザ光源204と、フィルム接触面に対向して配され、フィルム接触面に向かってレーザ光源204からのラインレーザビーム102を照射するラインレーザ照射部202と、ラインレーザビーム102の照射を制御するレーザ制御部209と、を備える。ローラ100のフィルム接触面は、フィルム101の熱伝導率が異なる材料により形成される低熱伝導部104と高熱伝導部103,105とを有する。高熱伝導部103,105は長手方向に直交するフィルム101の幅方向両端部に接触する位置にそれぞれ配され、低熱伝導部104は高熱伝導部103,105の間に配される。低熱伝導部104は、高熱伝導部103,105よりも熱伝導率が低い材料により形成される。このレーザアニール装置10においては、ローラ100に巻き付けられたフィルム101は、その幅方向の中央大部分がローラ100の低熱伝導部104に接触しているため、フィルム101全体としては、フィルム101の裏面からローラ100に熱の逃げにくい断熱的な構造となる。一方、端部付近のフィルム101は高熱伝導部103,105と接触しているため、フィルム101の両端部は、低熱伝導部104と接触している中央部よりもローラ100に熱が逃げやすくなり、フィルム温度が上昇しにくくなる。この結果、幅広の板材やフィルムを加熱した場合に端部が高温になるエッジ効果による端部の熱的損傷を防止するとともに、フィルム幅方向全体に渡り均一なアニール処理を可能とする。
 また、本実施の形態においては、従来、例えば上記特許文献1の加熱方法のように、鋼板の中央表面や裏面に物質を塗布する必要がないため、加熱後にその物質の除去をする必要はなく、製造コストも抑制できる。さらに同例のように、スプレーで物質を塗布するため周囲環境を悪化させたり、物質の塗布によりフィルム材料が変形してしまうおそれもない。
 (実施の形態2)
 図4は、本実施の形態におけるレーザアニール装置20の要部を示す図である。ここでは、実施の形態1と実質的に同一の構成に対する重複説明は省略する場合がある。
 本実施の形態のレーザアニール装置20は、実施の形態1と異なり、一種類の材料で製作されたローラ106を有する。ローラ106の材料としては、レーザのエネルギを有効に利用するため低熱伝導材料で製作することが好ましい。低熱伝導材料としては、例えば、熱伝導率約0.23〔W/(m・k)〕のポリアセタール等のプラスチック材料、または熱伝導率16.7~20.9〔W/(m・k)〕のステンレス鋼等熱伝導率の低い材料である。また、本実施の形態のレーザアニール装置20は、図4に示すように、フィルム101の幅方向における両端部付近で、フィルム端部からの距離L〔mm〕の領域に対応する位置に、ラインレーザビーム102の光量を減衰させる減衰板107を設置する。
 本実施の形態においては、ローラ106に巻き付けられたフィルム101の両端部に対応する位置に減衰板107を設ける。この構成により、エッジ効果で高温になりやすいフィルム101の端部付近においては減衰板107を介してレーザビームが照射される。よって、フィルム101の端部に対するレーザ強度を減衰させることができ、温度上昇を抑制し、フィルム101の幅方向において温度分布の偏りを抑制することができる。
 (実施の形態3)
 図5は、本実施の形態におけるレーザアニール装置30の要部を示す図である。ここでは、実施の形態2と実質的に同一の構成に対する重複説明は省略する場合がある。
 本実施の形態のレーザアニール装置30は、実施の形態2と同様、一種類の材料(低熱伝導材料)で製作されたローラ106を使用する。ラインレーザビーム102は、そのフィルム101の幅方向の長さB〔mm〕をフィルム101の幅より両端部からそれぞれL〔mm〕短く設定して照射する。
 このようなラインレーザビーム102を照射することで、フィルム101の端部の温度上昇を抑制し、均一な温度分布を可能にする。
 (実施の形態4)
[4-1.構成]
 図6は、本実施の形態におけるレーザアニール装置40(加熱装置の一例)の構成と、フィルム移送装置11の構成の一部を概略的に示す図である。
 レーザアニール装置40は、所定のパワーによるレーザスポット光108をフィルム101の幅方向に一定速度で往復直線移動させることにより、ローラ100上のフィルム101をアニール処理する。図6に示すように、レーザアニール装置40は、光ピックアップ403(レーザ光照射部の一例)と、レーザ光源404と、ミラー405と、対物レンズ406と、ヘッド送り機構408と、レーザ制御部409と、ローラ100とを備える。
 光ピックアップ403は、レーザ光源404や、ミラー405及び対物レンズ406等の光学系により構成される。レーザ光源404から照射されたレーザスポット光108は、ミラー405により方向を変え、対物レンズ406を介してフィルム101に照射される。
 レーザ光源204としては、例えば、加熱性のよい近赤外領域の波長(0.7~2.5μm)を有するYAGレーザ、YV04レーザ、半導体レーザ等を使用する。
 ヘッド送り機構408は、パルスモータ、サーボモータ、リニアモータ等(図示せず)を駆動源として光ピックアップ403をフィルム101の幅方向(図6の矢印W方向)に移動させると共に、光ピックアップ403の位置情報をレーザ制御部209に出力する。
 レーザ制御部409は、ヘッド送り機構408の移動、光ピックアップ403のフォーカシング、レーザ光源404によるレーザパワーの調整等を制御する。レーザ制御部409は、例えば、プロセッサやメモリを含む装置や集積回路等であり、メモリに格納されたプログラムを実行する汎用のDSPやFPGA等により実現される。
 フィルム移送装置11は、フィルム移送部110と、移送制御部111とを備える。フィルム移送部110は、例えば駆動ローラや移送ベルト等の駆動機構であり、駆動することによりフィルム101を所定方向に移送する。移送制御部111は、フィルム移送部110の駆動制御を行うプロセッサやメモリを含む装置等である。
[4-2.動作]
 図7は、本実施の形態におけるレーザアニール装置40の要部を示す。ここでは、実施の形態1と実質的に同一の構成に対する重複説明は省略する場合がある。
 本実施の形態のレーザアニール装置40は、実施の形態1で使用するラインレーザビーム102の代わりに、フィルム101の幅方向に一定速度で往復直線移動するレーザスポット光108を使用する。光ピックアップ403は、所定のパワーでフォーカス制御されたレーザスポット光108を、フィルム101上に集光させる。同時に、レーザ制御部409に制御されたヘッド送り機構408により、光ピックアップ403をフィルム101の幅方向に高速且つ直線的に往復動させる。
 ローラ100の構成は実施の形態1と同じである。
 フィルム101が一定速度で移送され、同時にレーザスポット光108が高速で往復直線移動すると、実施の形態1と同様に、フィルム101は全面に渡り加熱される。例えば、フィルム101の幅は100〔mm〕、レーザスポット光108のフィルム上での集光スポット径を0.1〔mm〕、往復移動速度を10000〔mm/s〕、フィルムの走行速度を5〔mm/s〕に設定する。
 本実施の形態のレーザアニール装置40では、レーザスポット光108のスポット径、往復動速度及びフィルムの走行速度の組み合わせまたはいずれか一つの調整により、レーザスポット光108をフィルム101上の同一領域を複数回通過させて照射するように制御できる。このような制御により、レーザスポットに強度分布がある場合に発生する加熱ムラを抑制することが可能となる。
 また、本実施の形態では、レーザ制御部409の制御により、レーザスポット光108を往復直線移動させるが、往復直線移動に際して一方向のみレーザを照射し、他方向の移動時はレーザを照射しないように制御することも可能である。このような構成にすることにより、フィルム101の全域に渡りさらに均一な温度分布が可能になる。
 なお、上記レーザアニール装置40においては、レーザスポット光108を高速に往復動させる機構として、ガルバノスキャナを採用してもよい。
[4-3.効果等]
 本実施の形態のレーザアニール装置40においても、フィルムのような薄い材料では裏面に接触させたローラ100へ熱が逃げやすい。フィルム101の中央部と端部付近を比較した場合、端部付近のフィルム101はローラ100の高熱伝導部103、105と接触しているため、低熱伝導部104と接触している中央部よりも熱が逃げやすくなり、フィルム温度が上昇しにくくなる。これにより、フィルム101を加熱した場合に、フィルム101の端部が高温になるエッジ効果によるフィルム101の端部の熱的損傷を防止しつつ、フィルム101の幅方向全体に渡り均一なアニール処理を行なうことができる。
 (実施の形態5)
 本実施の形態は、実施の形態4のレーザアニール装置50の変形例であり、フィルム101の温度分布を一定にすることができる。
 図8は、本実施の形態におけるレーザアニール装置50の要部を示す。ここでは、実施の形態4と実質的に同一の構成に対する重複説明は省略する場合がある。
 本実施の形態のレーザアニール装置50は、実施の形態4と異なり、一種類の材料で製作されたローラ106を使用する。ローラの材料としては、レーザのエネルギを有効に利用するため低熱伝導材料で製作することが好ましい。低熱伝導材料としては、例えば、熱伝導率約0.23〔W/(m・k)〕のポリアセタール等のプラスチック材料、または熱伝導率16.7~20.9〔W/(m・k)〕のステンレス鋼等熱伝導率の低い材料である。レーザ制御部409(図6)はレーザスポット光108を次のように制御する。レーザスポット光108は、フィルム101の幅方向において、フィルム101の両端部付近、すなわち端部からの距離L〔mm〕の領域に対する移動速度を、中央部に対する移動速度より高速に設定して照射する。このようにレーザスポット光108の照射を制御することにより、エッジ効果で高温になりやすいフィルム101の端部付近のレーザ照射時間は短縮されるため、フィルム101の端部における温度上昇は抑制されつつ、フィルム101の幅方向における均一な温度分布を可能になる。
 本実施の形態においては、例えば、フィルム101の幅を100〔mm〕、端部からの距離をL=3〔mm〕、レーザビームの中央部移動速度を5000〔mm/s〕、フィルム端部での移動速度を10000〔mm/s〕に設定する。
 また、本実施においても、実施の形態4と同様に、往復直線移動時の一方向のみレーザスポット光108を照射し、もう一方向の移動時はレーザスポット光108を照射しないようにレーザ制御部409により制御することができる。このような構成にすることにより、フィルム101の全域に渡りさらに均一な温度分布が可能になる。
 更に、実施の形態4と同様に、レーザスポット光108のスポット径、往復移動速度、及びフィルムの走行速度の組み合わせまたはいずれか一つの調整により、レーザスポット光108をフィルム101上の同一領域を複数回通過させて照射するように制御できる。このような制御により、レーザスポットに強度分布がある場合に発生する加熱ムラを抑制することが可能となる。
 (他の実施の形態)
 以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1~5を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1~5で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
 実施の形態1~5では、フィルム材料送り機構の一例としてローラを説明したが、これに限定されない。フィルム材料送り機構は、フィルム材料を載置し、フィルム材料をその長手方向の一方向に移動させる機構であればよい。従って、フィルム材料送り機構は、ローラに限定されず、例えばフィルム材料を水平に載置して移送する移送ベルト等であってもよい。
 また、実施の形態1~5では、加熱装置としてのレーザアニール装置について説明したが、これらの実施の形態はフィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱方法としても実現可能である。
 本開示は、磁気テープ、相変化記録フィルム等のフィルム状記録媒体の製造工程において用いられる、フィルム材料の加熱装置に適用可能である。
 10  レーザアニール装置(加熱装置の一例)
 11  フィルム移送装置
 100 ローラ(フィルム送り機構の一例)
 101 フィルム(フィルム材料の一例)
 102 ラインレーザビーム
 103 高熱伝導部(第2接触面の一例)
 104 低熱伝導部(第1接触面の一例)
 105 高熱伝導部(第2接触面の一例)
 106 ローラ(フィルム送り機構の一例)
 107 減衰板
 108 レーザスポット光
 110 フィルム移送部
 111 移送制御部
 202 ラインレーザ照射部(レーザ照射部の一例)
 204 レーザ光源(レーザ光源の一例)
 209 レーザ制御部(レーザ制御部の一例)
 403 光ピックアップ
 404 レーザ光源(レーザ光源の一例)
 409 レーザ制御部(レーザ制御部の一例)

Claims (8)

  1.  フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱装置であって、
     前記フィルム材料の一面に接触するフィルム接触面を有し、前記フィルム材料を載置して前記フィルム材料をその長手方向に移動させるフィルム送り機構と、
     レーザ光源と、
     前記フィルム接触面に対向して配され、前記フィルム接触面に向かって前記レーザ光源からのレーザビームを照射するレーザ照射部と、
     前記レーザビームの照射を制御するレーザ制御部と、
    を備え、
     前記フィルム接触面は、前記フィルム材料の熱伝導率が異なる材料により形成される第1接触面と第2接触面とを有し、
     前記第2接触面は前記長手方向に直交する前記フィルム材料の幅方向両端部に接触する位置にそれぞれ配され、前記第1接触面は前記第2接触面の間に配され、
     前記第1接触面は、前記第2接触面よりも熱伝導率が低い材料により形成されてなる、
    加熱装置。
  2.  前記レーザ照射部は、前記幅方向に広がるように形成されるラインレーザビームを前記フィルム接触面に向かって照射する、
    請求項1に記載の加熱装置。
  3.  前記レーザ照射部は、レーザスポット光を照射し、
     前記レーザ制御部は、前記レーザスポット光を前記幅方向に往復動させるように前記レーザ照射部を制御する、
    請求項1に記載の加熱装置。
  4.  フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱装置であって、
     前記フィルム材料の一面に接触するフィルム接触面を有し、前記フィルム材料を載置して前記フィルム材料をその長手方向に移動させるフィルム送り機構と、
     レーザ光源と、
     前記フィルム接触面に対向して配され、前記フィルム接触面に向かって前記レーザ光源からのレーザビームを照射するレーザ照射部と、
     前記レーザビームの照射を制御するレーザ制御部と、
    を備え、
     前記レーザ照射部は、前記フィルム接触面に向かってレーザスポット光を照射し、
     前記レーザ制御部は、前記レーザスポット光が、前記長手方向に直交する幅方向における前記フィルム接触面の両端部に対しては、前記両端部の間に配された前記フィルム接触面の中央部よりも高速に往復動するように、前記レーザ照射部を制御する、
    加熱装置。
  5.  前記レーザ制御部は、前記レーザスポット光の往復動のうち、一方向の移動時にレーザ照射を停止するよう前記レーザ照射部を制御する、
    請求項3又は4に記載の加熱装置。
  6.  前記レーザ制御部は、前記レーザスポット光の往復動速度、前記フィルム材料の移動速度、及び前記レーザスポット光のスポット径のうち少なくともうち一つを調整することにより、前記レーザスポット光を前記フィルム接触面の同一領域に向かって複数回照射する、
    請求項3又は4に記載の加熱装置。
  7.  フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱方法であって、
     前記フィルム材料の一面に接触するフィルム接触面を有するフィルム送り機構であって、前記フィルム接触面は、前記フィルム材料の熱伝導率が異なる材料により形成される第1接触面と第2接触面とを有し、前記第2接触面は前記フィルム材料の幅方向両端部に接触する位置にそれぞれ配され、前記第1接触面は前記第2接触面の間に配され、前記第1接触面は前記第2接触面よりも熱伝導率が低い材料により形成されてなるフィルム送り機構を用いて、前記フィルム材料をその長手方向に移動させ、
     前記フィルム送り機構により移動される前記フィルム材料に対してレーザビームを照射する、
    加熱方法。
  8.  フィルム状記録媒体の製造において長尺のフィルム材料にレーザビームを照射して加熱する加熱方法であって、
     前記フィルム材料をその長手方向に移動させ、
     移動している前記フィルム材料に対し、前記フィルム材料の幅方向にレーザスポット光を往復動させながら照射し、
     前記レーザスポット光が、前記フィルム材料の幅方向両端部に対しては、前記両端部の間に配された前記フィルム材料の中央部よりも高速に往復動するように、前記レーザスポット光を照射する、
    加熱方法。
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