WO2020217349A1 - 加工方法及び加工装置 - Google Patents
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- B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
Definitions
- the present invention relates to a processing method capable of processing an object by irradiating processing light and a technical field of a processing apparatus.
- Patent Document 1 describes a processing device that irradiates the surface of an object with a laser beam to form a structure. In this type of processing equipment, it is required to properly form a structure on an object.
- a coating film transparent to visible light is formed on the coating layer coated on the substrate, and the coating film is irradiated with processing light having a wavelength absorbed by the coating film.
- a processing method including removing a part of the coating film in the thickness direction is provided.
- a part in the thickness direction of the coating film is formed by forming a coating film on the coating layer containing titanium oxide and irradiating the coating film with processing light having a wavelength absorbed by the coating film. Processing methods are provided, including removing.
- the white paint layer is coated with a white paint layer, and the white paint layer is irradiated with processing light having a wavelength including a wavelength band longer than the visible light wavelength band.
- a processing method is provided that includes removing a portion of the white paint layer in the thickness direction.
- the coating material layer is coated with a coating material containing titanium oxide, and the coating material layer is irradiated with processing light having a wavelength including a wavelength band longer than the wavelength band of visible light.
- a processing method including removing a part of the coating layer in the thickness direction is provided.
- the coating film transparent to visible light provided on the coating film layer coated on the substrate is irradiated with processing light having a wavelength absorbed by the coating film, and the processing is performed.
- a processing method including removing a part of the coating film in the thickness direction with light is provided.
- the coating film formed on the coating layer containing titanium oxide is irradiated with processing light having a wavelength absorbed by the coating film, and the processing light is used to partially irradiate the coating film in the thickness direction.
- Processing methods are provided, including removing.
- the white paint layer coated on the substrate is irradiated with processing light having a wavelength including a wavelength band longer than the wavelength band of visible light, and the processing light is used to describe the processing light.
- Processing methods are provided that include removing a portion of the paint layer in the thickness direction.
- the coating layer containing titanium oxide coated on the base material is irradiated with processing light having a wavelength including a wavelength band longer than the wavelength band of visible light, and the processing is described.
- a processing method including removing a part of the coating layer in the thickness direction with light is provided.
- an irradiation device for irradiating a coating film transparent to visible light provided on a coating layer coated on a substrate with processing light having a wavelength absorbed by the coating film, and the above-mentioned irradiation device. It is provided with an irradiation position changing device that changes the irradiation position of the processing light in a direction along the surface of the coating film, and the processing light removes a part of the coating film in the thickness direction to form a recess extending in the direction.
- a processing device for forming on the surface of the coating film is provided.
- an irradiation device that irradiates a coating film formed on a coating layer containing titanium oxide with processing light having a wavelength absorbed by the coating film, and an irradiation position of the processing light on the surface of the coating film.
- a processing device including an irradiation position changing device that changes the direction along the direction, and removing a part of the coating film in the thickness direction with the processing light to form a recess extending in the direction on the surface of the coating film. Will be done.
- the irradiation device for irradiating the white paint layer coated on the base material with light having a wavelength including a wavelength band longer than the wavelength band of visible light, and the irradiation of the processing light. It is provided with an irradiation position changing device that changes the position along the surface of the coating layer, a part of the coating layer in the thickness direction is removed by the processing light, and a recess extending in the direction is used as the coating material.
- a processing device is provided that forms on the surface of the layer.
- an irradiation device for irradiating a coating layer containing titanium oxide coated on a substrate with light having a wavelength longer than the wavelength band of visible light, and the processing. It is provided with an irradiation position changing device that changes the light irradiation position in a direction along the surface of the coating layer, and a recess extending in the direction by removing a part of the coating layer in the thickness direction with the processing light. Is provided on the surface of the coating layer.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of the processing system of the first embodiment.
- FIG. 2A and FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing a state of processing of a coating film formed on the surface of an object to be processed.
- FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a light irradiation device included in the processing system of the first embodiment, and each of FIGS. 3B and 3C is a light source included in the light irradiation device. It is sectional drawing which shows the structure of a system.
- FIG. 4A is a cross-sectional view showing a cross section of the riblet structure formed by the processing apparatus of the first embodiment, and FIG.
- FIG. 4B is a perspective view showing the riblet structure formed by the processing apparatus of the first embodiment. It is a figure. 5 (a) and 5 (b) are front views showing an aircraft which is an example of a processing object on which a riblet structure is formed, and FIG. 5 (c) is a processing in which a riblet structure is formed. It is a side view which shows the aircraft which is an example of an object.
- FIG. 6 is a plan view showing a plurality of processed shot regions set on the surface of the coating film.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 5 (a) and 5 (b) are front views showing an aircraft which is an example of a processing object on which a riblet structure is formed
- FIG. 5 (c) is a processing in which a riblet structure is formed. It is a side view which shows the aircraft which is an example of an object.
- FIG. 8 (a) is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure
- FIG. 8 (b) shows one step of the processing operation shown in FIG. 9 (a). It is a top view which shows the surface of the coating film performed.
- FIG. 9 is a plan view showing the scanning locus of the processing light (that is, the moving locus of the target irradiation region) during the period in which the scanning operation and the step operation are repeated.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 11A is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of the processing operation for forming the riblet structure
- FIG. 11B is a cross-sectional view showing one step of the processing operation shown in FIG. 11a). It is a top view which shows the surface of the coating film.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 15 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 16 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 17 is a cross-sectional view showing a processing apparatus that performs one step of a processing operation for forming a riblet structure.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing a work object in which a plurality of coating films are satelliteized.
- 19 (a) and 19 (b) are cross-sectional views showing an example of processing the coating film shown in FIG.
- FIG. 20 is a graph showing the wavelength dependence of the absorption rate of the polyurethane-based paint.
- FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the light source system included in the processing apparatus of the first modification.
- FIG. 22 (a) is a cross-sectional view showing a concave structure CP1 having a relatively small arrangement pitch and / or a convex structure CP2 having a relatively small arrangement pitch, and
- FIG. 22 (b) shows a relative arrangement pitch. It is sectional drawing which shows the large concave structure CP1 and / or the convex structure CP2 which has a relatively large arrangement pitch.
- FIG. 23 is a diagram schematically showing the structure of the processing apparatus according to the modified example.
- each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction in the horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction orthogonal to the horizontal plane). Yes, in effect, in the vertical direction).
- the rotation directions (in other words, the inclination direction) around the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are referred to as the ⁇ X direction, the ⁇ Y direction, and the ⁇ Z direction, respectively.
- the Z-axis direction may be the direction of gravity.
- the XY plane may be the horizontal direction.
- machining system SYSa Processing system SYSSa of the first embodiment
- machining system SYSa the machining system SYS of the first embodiment
- machining system SYSa the machining system SYS of the first embodiment
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the processing system SYSA of the first embodiment.
- the processing system SYS processes the coating film SF formed (for example, applied) on the surface of the object to be processed S.
- the object to be processed S may be, for example, a metal, an alloy (for example, duralumin, etc.), a resin (for example, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), etc.), or a resin. It may be glass or an object made of any other material.
- the coating film SF is a coating film that covers the surface of the object S to be processed. Therefore, the coating film SF may be referred to as a coating layer.
- the object to be processed S serves as a base material for the coating film SF.
- the thickness of the coating film SF is, for example, tens of micrometers to hundreds of micrometers, but may be any other size.
- the paint constituting the coating film SF may contain, for example, a resin-based paint, or may contain other types of paint.
- Resin-based paints include, for example, acrylic paints (eg, paints containing acrylic polyols), polyurethane-based paints (eg, paints containing polyurethane polyols), polyester-based paints (eg, paints containing polyester polyols), It may contain at least one of a vinyl-based paint, a fluorine-based paint (for example, a paint containing a fluorine-based polyol), a silicon-based paint, and an epoxy-based paint.
- the paint may be opaque to visible light.
- the wavelength band of visible light may be 400 nm to 700 nm.
- FIG. 1 shows an example in which a processing system SYSa (particularly, a processing apparatus 1 described later included in the processing system SYSa) is arranged on a processing object S having a surface along a horizontal plane (that is, an XY plane). ..
- the processing system SYSA is not always arranged on the processing object S having a surface along the horizontal plane.
- the processing system SYSA may be arranged on a processing object S having a surface intersecting a horizontal plane.
- the processing system SYSA may be arranged so as to hang from the processing object S.
- the X-axis direction and the Y-axis direction may be defined as directions along the surface of the workpiece S (typically, parallel directions) for convenience, and the Z-axis direction may be defined for convenience. It may be defined as a direction intersecting the surface of the object S to be processed (typically, a direction orthogonal to the surface).
- the processing system SYSa irradiates the coating film SF with processing light ELk in order to process the coating film SF.
- the processing light ELk may be any kind of light as long as the coating film SF can be processed by irradiating the coating film SF.
- the processing light ELk may be laser light.
- the processing light ELk may be light of any wavelength as long as the coating film SF can be processed by irradiating the coating film SF.
- the description will proceed with reference to an example in which the processed light ELk is invisible light (for example, at least one of infrared light and ultraviolet light).
- the processed light ELk may be visible light.
- FIGS. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views schematically showing a state of processing of the coating film SF formed on the surface of the object to be processed S.
- the processing system SYSa irradiates the target irradiation region EA set on the surface of the coating film SF with the processing light ELk.
- the target irradiation area EA is an area where the processing system SYSA is scheduled to irradiate the processing light ELk.
- the coating film SF that overlaps the target irradiation region EA that is, the coating film located on the ⁇ Z side of the target irradiation region EA. A part of the light is evaporated by the processing light ELk.
- the coating film SF evaporates in the thickness direction of the coating film SF. That is, in the thickness direction of the coating film SF, a part of the coating film SF overlapping the target irradiation region EA (specifically, a portion of the coating film SF that is relatively close to the target irradiation region EA) evaporates. The other part of the coating film SF that overlaps the target irradiation region EA (specifically, the portion of the coating film SF that is relatively far from the target irradiation region EA) does not evaporate. In other words, the coating film SF evaporates only to the extent that the object S to be processed is not exposed from the coating film SF.
- the characteristics of the processing light ELk may be set to desired characteristics that evaporate the coating film SF only to the extent that the object S to be processed is not exposed from the coating film SF.
- the characteristics of the processing light ELk may be set to desired characteristics that do not affect the processing object S by irradiation with the processing light ELk.
- the characteristics of the processing light ELk may be set to desired characteristics that affect only the coating film SF by irradiation with the processing light ELk.
- the characteristics of the processing light ELk are the wavelength of the processing light ELk, the amount of energy transmitted from the processing light ELk to the surface of the coating film SF per unit time and / or the amount of energy per unit area, and the surface of the coating film SF.
- At least one of the intensity distribution of the processing light ELk, the irradiation time of the processing light ELk on the surface of the coating film SF, and the size of the processing light ELk on the surface of the coating film SF (for example, at least one of the spot diameter and the area). It may be included.
- the energy (intensity as an example) of the processing light ELk applied to the coating film SF is determined so as not to affect the processing object S by the irradiation of the processing light ELk.
- the energy of the processing light ELk is determined so that the processing light ELk does not penetrate the coating film SF and reach the processing object S. In other words, the energy of the processing light ELk is determined so as to affect only the coating film SF by the irradiation of the processing light ELk.
- the coating film SF is removed at the portion where the coating film SF has evaporated.
- the coating film SF remains as it is. That is, as shown in FIG. 2B, the coating film SF is partially removed in the portion irradiated with the processing light ELk.
- the thickness of the coating film SF becomes thinner in the portion irradiated with the processing light ELk as compared with the portion not irradiated with the processing light ELk. In other words, as shown in FIG.
- the surface of the object to be processed S is irradiated with the coating film SF which remains relatively thick because the processing light ELk is not irradiated, and the processing light ELk. Therefore, there is a relatively thin coating film SF. That is, the thickness of the coating film SF is adjusted at least partially by irradiation with the processing light ELk. By irradiation with the processing light ELk, a part of the coating film SF is removed in the thickness direction (in the example shown in FIG. 2B, the Z-axis direction). As a result, a recess (in other words, a groove) C corresponding to a portion where the coating film SF is relatively thin is formed on the surface of the coating film SF.
- the "operation of processing the coating film SF" in the present embodiment includes an operation of adjusting the thickness of the coating film SF, an operation of removing a part of the coating film SF, and an operation of forming a recess C in the coating film SF. Includes at least one of.
- the coating film SF evaporates by absorbing the processing light ELk. That is, the coating film SF is removed by being photochemically decomposed, for example, by transmitting the energy of the processing light ELk to the coating film SF.
- the processing light ELk is laser light
- the phenomenon in which the energy of the processing light ELk is transmitted to the coating film SF to photochemically decompose and remove the coating film SF and the like is called laser ablation.
- the coating film SF contains a material capable of absorbing the processing light ELk. Specifically, for example, the coating film SF absorbs light in a wavelength band including a wavelength band different from that of visible light when the processing light ELk is invisible light.
- It may contain a material whose rate) is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold.
- light in a wavelength band in which the absorption rate by the coating film SF is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value may be used as the processing light ELk.
- the material constituting the coating film SF may contain a dye (specifically, for example, at least one of a pigment and a dye).
- the dye may be a dye that exhibits a desired color when irradiated with visible light.
- the coating film SF containing such a dye will exhibit a desired color.
- the dye has a first wavelength including a wavelength recognized by humans as light of a desired color by being reflected by the coating film SF in the wavelength band of visible light so that the coating film SF exhibits a desired color. It may have a characteristic that the absorption rate of light in the band is different from the absorption rate of light in the second wavelength band of visible light, which is different from the first wavelength band.
- the dye may have a characteristic that the absorption rate of light in the first wavelength band is smaller than the absorption rate of light in the second wavelength band.
- the absorption rate of light in the first wavelength band is equal to or less than a predetermined second absorption threshold (however, the second absorption threshold is smaller than the first absorption threshold), and the light in the second wavelength band is light.
- a dye that exhibits a desired color while being able to appropriately absorb such invisible processing light ELk for example, a near-infrared absorbing dye manufactured by Spectrum Info Co., Ltd. located in Kiev, Ukraine (as an example, Tetra).
- Fluoroboration 4-((E) -2- ⁇ (3E) -2-chloro-3- [2- (2,6-diphenyl-4H-thiopyran-4-iriden) ethylidene] cyclohexa-1-ene-1 -Il ⁇ vinyl) -2,6-diphenylthiopyrilium) can be mentioned.
- the coating film SF may contain a dye that exhibits white color when irradiated with visible light.
- a pigment exhibiting white color is a pigment containing at least one of zinc oxide, titanium oxide, barium sulfate and zinc sulfide.
- the coating film SF contains a dye that exhibits white color
- the coating film SF is caused by irradiation with the processing light ELk as compared with the case where the coating film SF contains a dye that exhibits a color different from white.
- the discoloration of SF is easily noticeable.
- the coating film SF tends to be grayed, whitened, or yellowed due to the irradiation of the processing light ELk.
- the observer who perceives the color exhibited by the coating film SF as the color of the appearance of the processed object S can see that the appearance (particularly, the hue) of the processed object S after the irradiation of the processed light ELk is the irradiation of the processed light ELk.
- the processing light ELk is included in a wavelength band different from the wavelength band of visible light in order to reduce the possibility of discoloration of the coating film SF.
- Light of wavelength may be used.
- the processed light ELk light having a wavelength included in a wavelength band longer than the wavelength band of visible light may be used.
- the processing light ELk light having a wavelength band of 1000 nm or more may be used.
- the processing light ELk light having a wavelength band of 1060 nm or more may be used as the processing light ELk.
- processing light ELk is a laser light emitted by a carbon dioxide laser (so-called CO 2 laser) (for example, a laser light having a peak intensity wavelength of 9.6 ⁇ m or 10.6 ⁇ m).
- CO 2 laser for example, a laser light having a peak intensity wavelength of 9.6 ⁇ m or 10.6 ⁇ m.
- the coating film SF is formed due to the irradiation of the processing light ELk. The possibility of discoloration (for example, a color different from white) is reduced.
- the processed light ELk when light having a wavelength band longer than the visible light wavelength band is used as the processed light ELk, light having a wavelength band shorter than the visible light or visible light wavelength band is used as the processed light ELk. Because there are less restrictions on the production of the light source system 111, per unit time and / or per unit area transmitted from the processing light ELk to the surface of the coating film SF (or coating film SFb). It is easy to increase the amount of energy. Therefore, the processed light ELk having a wavelength band longer than the visible light wavelength band has a coating film SF (or coating film SFb) as compared with the processed light ELk having the same or shorter wavelength band as the visible light wavelength band.
- the molecules of the constituent materials can be cut relatively easily.
- the coating film SF will be discolored by irradiation with light having a wavelength longer than the wavelength band of visible light.
- the coating film SF contains a dye that exhibits white color, visible light It is less than the possibility that the coating film SF will be discolored by irradiation with light having a wavelength included in a wavelength band different from the wavelength band longer than the wavelength band of. Therefore, in the processing system SYS, the coating film SF is discolored (that is, the characteristics of the coating film SF are unintentionally changed) by using the processing light ELk for light having a wavelength band longer than the visible light wavelength band. That is, the coating film SF can be processed while reducing the possibility of (deterioration).
- the dye When the coating film SF contains a dye, the dye may be a dye transparent to visible light. As a result, the coating film SF containing such a dye becomes a transparent film (so-called clear coat).
- transparent film as used herein may mean a film through which light in at least a part of the wavelength bands of visible light can pass.
- the dye may have a property of not absorbing much visible light (that is, reflecting it correspondingly) so that the coating film SF becomes transparent.
- the dye may have a property that the absorption rate of visible light becomes smaller than a predetermined fourth absorption threshold value.
- a dye that can absorb the processed light ELk which is invisible light, but becomes transparent to visible light
- a near-infrared absorbing dye manufactured by Spectrum Info for example, tetrafluoroboron
- 6-Chloro-2-[(E) -2-(3- ⁇ (E) -2- [6-chloro-1-ethylbenzo [cd] indol-2 (1H) -iriden] ethylidene ⁇ -2-phenyl -1-Cyclopentene-1-yl) ethenyl] -1-ethylbenzo [cd] indolium) can be mentioned.
- the coating film SF is transparent, the coating film SF does not have to contain a dye.
- the processing system SYSa in order to process the coating film SF, includes a processing device 1 and a control device 2. Further, the processing device 1 includes a light irradiation device 11, a drive system 12, an accommodating device 13, a support device 14, a drive system 15, an exhaust device 16, and a gas supply device 17.
- the light irradiation device 11 can irradiate the coating film SF with the processing light ELk under the control of the control device 2.
- the light irradiating device 11 uses the processed light ELk as shown in FIG. 3A which is a cross-sectional view schematically showing the structure of the light irradiating device 11. It includes a light source system 111 capable of emitting light, and an optical system 112 that guides the processed light ELk emitted from the light source system 111 to the coating film SF.
- the light source system 111 emits, for example, a plurality of processed light ELks at the same time. However, the light source system 111 may emit a single processed light ELk. In order to emit a plurality of processed light ELks, the light source system 111 includes a plurality of light sources 1111 as shown in FIG. 3B, which is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the light source system 111. .. The plurality of light sources 1111 are arranged in a row at equal intervals. Each light source 1111 emits pulsed light as processed light ELk.
- each light source 1111 may emit pulsed light having a relatively short pulse width as processed light ELk.
- each light source 1111 may emit pulsed light having a pulse width of 1000 nanoseconds or less as processed light ELk.
- each light source 1111 may emit pulsed light having a pulse width on the order of picoseconds as processed light ELk.
- FIG. 1 shows that the emission time width of the pulsed light.
- the light source system 111 is derived from a single light source 1111 and the single light source 1111.
- a branching device 1112 that branches light into a plurality of processed light ELks may be provided.
- the plurality of ejection ports into which the plurality of processing optical ELks branched by the turnout 1112 are respectively emitted are arranged in a row at equal intervals.
- the turnout 1112 at least one such as an optical fiber coupler and a waveguide type splitter can be mentioned.
- the turnout 1112 at least one such as a lens array, a diffractive optical element, and a spatial light modulator may be used.
- the optical system 112 includes a focus lens 1121, a galvanometer mirror 1122, and an f ⁇ lens 1123.
- the plurality of processed light ELks are applied to the coating film SF via the focus lens 1121, the galvanometer mirror 1122, and the f ⁇ lens 1123.
- the focus lens 1121 is composed of one or more lenses, and by adjusting the position of at least a part of the lenses along the optical axis direction, the convergence position BF of a plurality of processed light ELks (in other words, the focusing position) Yes, that is, it is an optical element for adjusting the focal position of the optical system 112).
- the galvano mirror 1122 is such that a plurality of processing light ELks scan the surface of the coating film SF (that is, a plurality of target irradiation regions EA irradiated with the plurality of processing light ELks move on the surface of the coating film SF). , Deflection of a plurality of processing light ELks.
- the galvano mirror 112 includes an X scanning mirror 1122X and a Y scanning mirror 1122Y.
- the X scanning mirror 1122X reflects a plurality of processed light ELks toward the Y scanning mirror 1122Y.
- the X scanning mirror 1122X can swing or rotate in the ⁇ Y direction (that is, the rotation direction around the Y axis). By swinging or rotating the X scanning mirror 1122X, the plurality of processed light ELks scan the surface of the coating film SF along the X-axis direction. By swinging or rotating the X scanning mirror 1122X, the plurality of processed light ELks are swept on the surface of the coating film SF along the X-axis direction.
- the X scanning mirror 1122X Due to the swing or rotation of the X scanning mirror 1122X, the plurality of target irradiation regions EA move along the X-axis direction on the coating film SF.
- the X scanning mirror 1122X changes the relative positional relationship between the plurality of target irradiation regions EA and the coating film SF along the X-axis direction.
- the Y scanning mirror 1122Y reflects a plurality of processed light ELks toward the f ⁇ lens 1123.
- the Y scanning mirror 1122Y can swing or rotate in the ⁇ X direction (that is, the rotation direction around the X axis).
- the plurality of processed light ELks scan the surface of the coating film SF along the Y-axis direction.
- the plurality of processed light ELks are swept on the surface of the coating film SF along the Y-axis direction. Due to the swing or rotation of the Y scanning mirror 1122Y, the plurality of target irradiation regions EA move along the Y-axis direction on the coating film SF.
- the Y scanning mirror 1122Y changes the relative positional relationship between the plurality of target irradiation regions EA and the coating film SF along the Y-axis direction.
- the f ⁇ lens 1123 is an optical element for condensing a plurality of processed light ELks from the galvano mirror 1122 on the coating film SF.
- the f ⁇ lens 1123 is located on the light emitting side of the optical system 112 among the optical elements included in the optical system 112 (in other words, it is located closest to the coating film SF or at the end of the optical path of a plurality of processed optical ELks. ) Termination optical element.
- the optical system 112 may include an optical element (for example, a cover lens or the like) provided on the light emitting side of the f ⁇ lens 1123.
- the f ⁇ lens 1123 may be configured to be removable from the optical system 112. As a result, after removing the old f ⁇ lens 1123 from the optical system 112, another f ⁇ lens 1123 can be attached to the optical system 112.
- the optical system 112 includes an optical element (for example, a cover lens) provided on the emission side of the f ⁇ lens 1123, the optical element becomes a terminal optical element and the optical element becomes the optical system 112. It may be configured to be removable.
- the traveling directions of the plurality of processed light ELks from the optical system 112 are, for example, parallel to each other.
- the coating film SF is simultaneously irradiated with a plurality of processing light ELks whose traveling directions are parallel to each other. That is, a plurality of target irradiation regions EA are simultaneously set on the coating film SF. Therefore, the throughput related to the processing of the coating film SF is improved as compared with the case where the coating film SF is irradiated with a single processing light ELk.
- a single processing light ELk may be used instead of the plurality of processing light ELks.
- the drive system 12 under the control of the control device 2, makes the light irradiation device 11 with respect to the coating film SF (that is, with respect to the processing object S on which the coating film SF is formed on the surface). Move. That is, the drive system 12 moves the light irradiation device 11 with respect to the coating film SF so as to change the relative positional relationship between the light irradiation device 11 and the coating film SF.
- the relative positional relationship between the light irradiation device 11 and the coating film SF is changed, the relative positional relationship between the coating film SF and the plurality of target irradiation regions EA to which the plurality of processing light ELks are irradiated respectively.
- the positional relationship is also changed. Therefore, it can be said that the drive system 12 moves the light irradiation device 11 with respect to the coating film SF so as to change the relative positional relationship between the plurality of target irradiation regions EA and the coating film SF.
- the drive system 12 may move the light irradiation device 11 along the surface of the coating film SF.
- the drive system 12 since the surface of the coating film SF is a plane parallel to at least one of the X-axis and the Y-axis, the drive system 12 is irradiated with light along at least one of the X-axis and the Y-axis.
- the device 11 may be moved.
- the target irradiation region EA moves along at least one of the X-axis and the Y-axis on the coating film SF.
- the drive system 12 may move the light irradiation device 11 along the thickness direction of the coating film SF (that is, the direction intersecting the surface of the coating film SF).
- the drive system 12 may move the light irradiation device 11 along the Z-axis direction.
- the drive system 12 is a light irradiation device along at least one of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, and at least one of the ⁇ X-direction, the ⁇ Y-direction, and the ⁇ Z-direction (that is, the rotation direction around the Z-axis). 11 may be moved.
- the drive system 12 supports the light irradiation device 11 and moves the supporting light irradiation device 11.
- the drive system 12 may include, for example, a first support member that supports the light irradiation device 11, and a first movement mechanism that moves the first support member.
- the accommodating device 13 includes a ceiling member 131 and a partition wall member 132.
- the ceiling member 131 is arranged on the + Z side of the light irradiation device 11.
- the ceiling member 131 is a plate-shaped member along the XY plane.
- the ceiling member 131 supports the drive system 12 via the support member 133.
- a partition wall member 132 is arranged on the outer edge (or its vicinity) of the surface of the ceiling member 131 on the ⁇ Z side.
- the partition wall member 132 is a tubular (for example, cylindrical or rectangular tubular) member extending from the ceiling member 131 toward the ⁇ Z side.
- the space surrounded by the ceiling member 131 and the partition wall member 132 serves as an accommodation space SP for accommodating the light irradiation device 11 and the drive system 12.
- the drive system 12 described above moves the light irradiation device 11 within the accommodation space SP.
- the accommodation space SP includes a space between the light irradiation device 11 and the coating film SF (particularly, a space including an optical path of the processed light ELk). More specifically, the accommodation space SP includes a space between the terminal optical element (for example, f ⁇ lens 1123) included in the light irradiation device 11 and the coating film SF (particularly, a space including an optical path of the processed light ELk). I'm out.
- Each of the ceiling member 131 and the partition wall member 132 is a member capable of blocking the processed light ELk. That is, each of the ceiling member 131 and the partition wall member 132 is opaque with respect to the wavelength of the processing light ELk. As a result, the processed light ELk propagating in the accommodation space SP does not leak to the outside of the accommodation space SP (that is, the outside of the accommodation device 13).
- Each of the ceiling member 131 and the partition wall member 132 may be a member capable of dimming the processing light ELk. That is, each of the ceiling member 131 and the partition wall member 132 may be translucent with respect to the wavelength of the processing light ELk.
- each of the ceiling member 131 and the partition wall member 132 is a member that does not transmit (that is, can shield) unnecessary substances generated by irradiation with the processing light ELk.
- the unnecessary substance at least one of the vapor and the fume of the coating film SF can be mentioned. As a result, unnecessary substances generated in the accommodation space SP do not leak to the outside of the accommodation space SP (that is, the outside of the accommodation device 13).
- the end portion of the partition wall member 132 (specifically, the end portion on the coating film SF side, and in the example shown in FIG. 1, the end portion on the ⁇ Z side) 134 is in contact with the surface of the coating film SF.
- the accommodating device 13 that is, the ceiling member 131 and the partition wall member 132 cooperates with the coating film SF to maintain the airtightness of the accommodating space SP.
- the shape thereof (particularly, the contact surface of the end portion 134 in contact with the coating film SF (in the example shown in FIG. 1). It is possible to change the shape of the ⁇ Z side surface), the same applies hereinafter).
- the shape of the end portion 134 becomes a flat shape similarly to the coating film SF.
- the shape of the end portion 134 becomes a curved surface shape similarly to the coating film SF.
- the airtightness of the accommodation space SP is improved as compared with the case where the end portion 134 cannot change its shape according to the shape of the surface of the coating film SF.
- An example of the end 134 whose shape can be changed is the end 134 formed of an elastic member (in other words, a flexible member) such as rubber.
- a bellows-shaped end portion 134a having an elastic structure may be used.
- the end portion 134 may be able to adhere to the coating film SF in a state of being in contact with the coating film SF.
- the end portion 134 may be provided with an adsorption mechanism capable of adsorbing to the coating film SF.
- the airtightness of the accommodation space SP is further improved as compared with the case where the end portion 134 does not adhere to the coating film SF.
- the end portion 134 does not have to be able to adhere to the coating film SF. Even in this case, as long as the end portion 134 comes into contact with the coating film SF, the airtightness of the accommodation space SP is still maintained accordingly.
- the partition wall member 132 is a member that can be expanded and contracted along the Z-axis direction by a drive system (for example, an actuator) (not shown) that operates under the control of the control device 2.
- the partition member 132 may be a bellows-shaped member (so-called bellows).
- the partition member 132 can be expanded and contracted by expanding and contracting the bellows portion.
- the partition member 132 may include a telescopic pipe in which a plurality of hollow cylindrical members having different diameters are combined. In this case, the partition member 132 can be expanded and contracted by the relative movement of the plurality of cylindrical members.
- the state of the partition wall member 132 is at least the first extended state in which the partition wall member 132 extends along the Z-axis direction and the length in the Z-axis direction is relatively long, and the partition wall member 132 contracts along the Z-axis direction. By doing so, it is possible to set the first reduced state in which the length in the Z-axis direction is relatively short.
- the end portion 134 When the partition member 132 is in the first extended state, the end portion 134 is in the first contact state capable of contacting the coating film SF.
- the end portion 134 when the partition member 132 is in the first reduced state, the end portion 134 is in the first non-contact state in which it does not come into contact with the coating film SF. That is, when the partition member 132 is in the first reduced state, the end portion 134 is in the first non-contact state separated from the coating film SF on the + Z side.
- the configuration for switching the state of the end portion 134 between the first contact state and the first non-contact state is not limited to the configuration in which the partition wall member 132 is expanded and contracted.
- the state of the end 134 may be switched between the first contact state and the first non-contact state by making the accommodating device 13 itself movable along the ⁇ Z direction.
- the accommodating device 13 further includes a detection device 135.
- the detection device 135 detects an unnecessary substance (that is, a substance generated by irradiation with the processing light ELk) in the accommodation space SP.
- the detection result of the detection device 135 is referred to by the control device 2 when the state of the partition wall member 132 is changed from the first extended state to the first reduced state, as will be described in detail later.
- the support device 14 supports the accommodating device 13. Since the accommodating device 13 supports the drive system 12 and the light irradiation device 11, the support device 14 substantially supports the drive system 12 and the light irradiation device 11 via the accommodating device 13.
- the support device 14 includes a beam member 141 and a plurality of leg members 142.
- the beam member 141 is arranged on the + Z side of the accommodating device 13.
- the beam member 141 is a beam-shaped member extending along the XY plane.
- the beam member 141 supports the accommodating device 13 via the support member 143.
- a plurality of leg members 142 are arranged on the beam member 141.
- the leg member 142 is a rod-shaped member extending from the beam member 141 toward the ⁇ Z side.
- the end portion of the leg member 142 (specifically, the end portion on the coating film SF side, and in the example shown in FIG. 1, the end portion on the ⁇ Z side) 144 is in contact with the surface of the coating film SF.
- the support device 14 is supported by the coating film SF (that is, by the workpiece S). That is, the support device 14 supports the accommodating device 13 in a state where the end portion 144 is in contact with the coating film SF (in other words, in a state where the support device 14 is supported by the coating film S). Similar to the end 134 of the accommodating device 13, the end portion 144 contacts the coating film SF among the end portions 144 according to the shape of the surface of the coating film SF when it comes into contact with the coating film SF.
- the end portion 144 may be attached to the coating film SF in a state of being in contact with the coating film SF.
- the end portion 144 may be provided with an adsorption mechanism capable of adsorbing to the coating film SF.
- the stability of the support device 14 is improved as compared with the case where the end portion 144 does not adhere to the coating film SF.
- the end portion 144 does not have to be able to adhere to the coating film SF.
- the beam member 141 is a member that can be expanded and contracted along at least one of the X-axis and the Y-axis (or along an arbitrary direction along the XY plane) by the drive system 15 that operates under the control of the control device 2. is there.
- the beam member 141 may include a telescopic pipe in which a plurality of tubular members having different diameters are combined. In this case, the beam member 141 can be expanded and contracted by the relative movement of the plurality of tubular members.
- the leg member 142 is a member that can be expanded and contracted along the Z-axis direction by the drive system 15 that operates under the control of the control device 2.
- the leg member 142 may include a telescopic pipe in which a plurality of tubular members having different diameters are combined.
- the leg member 142 can be expanded and contracted by the relative movement of the plurality of tubular members.
- the state of the leg member 142 is at least a second extended state in which the leg member 142 extends along the Z-axis direction and the length in the Z-axis direction is relatively long, and the leg member 142 contracts along the Z-axis direction. By doing so, it is possible to set the second reduced state in which the length in the Z-axis direction is relatively short.
- the end portion 144 When the leg member 142 is in the second extended state, the end portion 144 is in the second contact state capable of contacting the coating film SF. On the other hand, when the leg member 142 is in the second reduced state, the end portion 144 is in the second non-contact state in which it does not come into contact with the coating film SF. That is, when the leg member 142 is in the second contracted state, the end portion 144 is in the second non-contact state separated from the coating film SF on the + Z side.
- the drive system 15 moves the support device 14 with respect to the coating film SF (that is, with respect to the processing object S on which the coating film SF is formed on the surface) under the control of the control device 2. That is, the drive system 15 moves the support device 14 with respect to the coating film SF so as to change the relative positional relationship between the support device 14 and the coating film SF. Since the support device 14 supports the accommodating device 13, the drive system 15 substantially moves the accommodating device 13 with respect to the coating film SF by moving the support device 14. That is, the drive system 15 substantially moves the support device 14 with respect to the coating film SF so as to change the relative positional relationship between the accommodating device 13 and the coating film SF. Further, the accommodating device 13 supports the light irradiation device 11 via the drive system 12.
- the drive system 15 can substantially move the light irradiation device 11 with respect to the coating film SF by moving the support device 14. That is, the drive system 15 can substantially move the support device 14 with respect to the coating film SF so as to change the relative positional relationship between the light irradiation device 11 and the coating film SF. In other words, the drive system 15 may move the support device 14 with respect to the coating film SF so as to substantially change the relative positional relationship between the plurality of target irradiation regions EA and the coating film SF. it can.
- the drive system 15 expands and contracts the beam member 141 under the control of the control device 2 in order to move the support device 14. Further, the drive system 15 expands and contracts the plurality of leg members 142 under the control of the control device 2 in order to move the support device 14. The movement mode of the support device 14 by the drive system 15 will be described in detail later with reference to FIGS. 6 to 17.
- the exhaust device 16 is connected to the accommodation space SP via an exhaust pipe 161.
- the exhaust device 16 can exhaust the gas in the accommodation space SP.
- the exhaust device 16 can suck unnecessary substances generated by the irradiation of the processing light ELk from the accommodation space SP to the outside of the accommodation space SP by exhausting the gas in the accommodation space SP.
- this unnecessary substance is present on the optical path of the processing light ELk, it may affect the irradiation of the coating film SF with the processing light ELk.
- the exhaust device 16 particularly sucks unnecessary substances together with the gas in the space from the space including the optical path of the processing light ELk between the terminal optical element of the optical system 112 and the coating film SF.
- the unnecessary substance sucked from the accommodation space SP by the exhaust device 16 is discharged to the outside of the processing device 1 through the filter 162.
- the filter 162 adsorbs unnecessary substances.
- the filter 162 may be removable or replaceable.
- the gas supply device 17 is connected to the accommodation space SP via an intake pipe 171.
- the gas supply device 17 can supply gas to the accommodation space SP.
- Examples of the gas supplied to the accommodation space SP include at least one of air, CDA (clean dry air) and an inert gas. Nitrogen gas is an example of an inert gas.
- the gas supply device 17 supplies the CDA. Therefore, the accommodation space SP becomes a space purged by the CDA. At least a part of the CDA supplied to the accommodation space SP is sucked by the exhaust device 16. The CDA sucked from the accommodation space SP by the exhaust device 16 passes through the filter 162 and is discharged to the outside of the processing system SYS.
- the gas supply device 17 particularly supplies a gas such as CDA to the optical surface 1124 on the accommodation space SP side of the f ⁇ lens 1123 shown in FIG. 3 (that is, the optical surface on the accommodation space SP side of the terminal optical element of the optical system 112). .. Since the optical surface 1124 faces the accommodation space SP, it may be exposed to unnecessary substances generated by irradiation with the processing light ELk. As a result, unnecessary substances may adhere to the optical surface 1124. Further, since the processing light ELk passes through the optical surface 1124, the processing light ELk passing through the optical surface 1124 may burn (that is, stick to) unnecessary substances adhering to the optical surface 1124.
- a gas such as CDA
- Unwanted substances adhering to (and further adhering to) the optical surface 1124 may become stains on the optical surface 1124 and affect the characteristics of the processed light ELk.
- a gas such as CDA
- contact between the optical surface 1124 and an unnecessary substance is prevented. Therefore, dirt is prevented from adhering to the optical surface 1124. Therefore, the gas supply device 17 also functions as an adhesion prevention device for preventing the adhesion of dirt to the optical surface 1124.
- the gas supply device 17 can also function as an adhesion prevention device for removing dirt adhering to the optical surface 1124.
- the control device 2 controls the overall operation of the processing system SYSa.
- the control device 2 controls the light irradiation device 11, the drive system 12, the accommodating device 13, and the drive system 15 so that the recess C having a desired shape is formed at a desired position, as will be described in detail later. ..
- the control device 2 may include, for example, a CPU (Central Processing Unit) (or a GPU (Graphics Processing Unit) in addition to or in place of the CPU) and a memory.
- the control device 2 functions as a device that controls the operation of the processing system SYS by the CPU executing a computer program.
- This computer program is a computer program for causing the control device 2 (for example, the CPU) to perform (that is, execute) the operation described later to be performed by the control device 2. That is, this computer program is a computer program for causing the control device 2 to function so that the processing system SYSa performs an operation described later.
- the computer program executed by the CPU may be recorded in a memory (that is, a recording medium) included in the control device 2, or may be an arbitrary storage medium built in the control device 2 or externally attached to the control device 2 (that is, a storage medium). For example, it may be recorded on a hard disk or a semiconductor memory). Alternatively, the CPU may download the computer program to be executed from a device external to the control device 2 via the network interface.
- a memory that is, a recording medium
- the CPU may download the computer program to be executed from a device external to the control device 2 via the network interface.
- the control device 2 may not be provided inside the processing system SYS, and may be provided, for example, as a server or the like outside the processing system SYS.
- the control device 2 and the processing system SYSA may be connected by a wired and / or wireless network (or a data bus and / or a communication line).
- a wired network for example, a network using a serial bus type interface represented by at least one of IEEE1394, RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485 and USB may be used.
- a network using a parallel bus interface may be used.
- a network using an Ethernet (registered trademark) compliant interface represented by at least one of 10BASE-T, 100BASE-TX and 1000BASE-T may be used.
- a network using radio waves may be used.
- An example of a network using radio waves is a network conforming to IEEE802.1x (for example, at least one of wireless LAN and Bluetooth®).
- a network using infrared rays may be used.
- a network using optical communication may be used.
- the control device 2 and the processing system SYSA may be configured so that various types of information can be transmitted and received via the network.
- control device 2 may be able to transmit information such as commands and control parameters to the processing system SYSA via the network.
- the processing system SYSa may include a receiving device that receives information such as commands and control parameters from the control device 2 via the network.
- the first control device that performs a part of the processing performed by the control device 2 is provided inside the processing system SYS
- the second control device that performs the other part of the processing performed by the control device 2 is performed.
- the control device may be provided outside the processing system SYS.
- Recording media for recording computer programs executed by the CPU include CD-ROMs, CD-Rs, CD-RWs, flexible discs, MOs, DVD-ROMs, DVD-RAMs, DVD-Rs, DVD + Rs, and DVD-RWs. , DVD + RW and optical disks such as Blu-ray (registered trademark), magnetic media such as magnetic tape, magneto-optical disks, semiconductor memories such as USB memory, and any other medium capable of storing a program are used. May be good.
- the recording medium may include a device capable of recording a computer program (for example, a general-purpose device or a dedicated device in which the computer program is implemented in a state in which it can be executed in at least one form such as software and firmware).
- each process or function included in the computer program may be realized by a logical processing block realized in the control device 2 by the control device 2 (that is, the computer) executing the computer program. It may be realized by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC) included in the control device 2, or a logical processing block and a partial hardware module that realizes a part of the hardware are mixed. It may be realized in the form of.
- FPGA predetermined gate array
- the machining system SYSa forms a recess C in the coating film SF.
- the recess C is formed in a portion of the coating film SF that is actually irradiated with the processing light ELk. Therefore, if the position where the processing light ELk is actually irradiated on the coating film SF (that is, the position where the target irradiation region EA where the processing light ELk is scheduled to be irradiated is set) is appropriately set.
- the recess C can be formed at a desired position of the coating film SF. That is, a structure formed by the coating film SF can be formed on the object to be processed S.
- the processing system SYSa moves the surface of the coating film SF to the target irradiation region EA by using at least one of the galvano mirror 1122 and the drive system 12.
- the processing system SYSa targets the area of the surface of the coating film SF to be actually irradiated with the processing light ELk (that is, the area to be processed) while the target irradiation area EA moves on the surface of the coating film SF.
- the processing light ELk is irradiated at the timing when the regions EA overlap.
- the target irradiation region EA does not overlap the region of the surface of the coating film SF where the processing light ELk should actually be irradiated during the period when the target irradiation region EA moves on the surface of the coating film SF.
- the processing light ELk is not irradiated at the timing. That is, the processing system SYSa is a region of the surface of the coating film SF that should not be actually irradiated with the processing light ELk (that is, a region that should not be processed) while the target irradiation region EA moves on the surface of the coating film SF.
- the processing light ELk is not irradiated.
- a structure formed by the coating film SF according to the pattern of the region of the coating film SF actually irradiated with the processing light ELk is formed on the processing object S.
- the processing system SYSa forms a riblet structure, which is an example of the structure by such a coating film SF, on the processing object S under the control of the control device 2.
- the riblet structure is a structure capable of reducing the resistance (particularly, frictional resistance, turbulent frictional resistance) of the surface of the coating film SF to the fluid.
- the resistance to the fluid on the surface of the work object S on which the riblet structure is formed is smaller than the resistance to the fluid on the surface of the work object S on which the riblet structure is not formed. Therefore, it can be said that the riblet structure is a structure capable of reducing the resistance of the surface of the workpiece S to the fluid.
- the fluid referred to here may be a medium (gas, liquid) flowing relative to the surface of the coating film SF.
- the medium flowing with respect to the stationary work object SF and the stationary medium distributed around the moving work object SF are examples of fluids.
- FIGS. 4 (a) and 4 (b) An example of the riblet structure is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
- the riblet structure is, for example, along a first direction (in the example shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the Y-axis direction).
- the concave structure CP1 formed by continuously forming the concave portions C that is, the concave structure CP1 formed linearly so as to extend along the first direction
- a plurality of structures are arranged along two directions (in the example shown in FIGS. 4A and 4B, the X-axis direction).
- the riblet structure is, for example, a structure in which a plurality of concave structures CP1 extending along a first direction have a periodic direction in a second direction intersecting the first direction.
- a convex structure CP2 protruding from the periphery is substantially present between two adjacent concave structure CP1s. Therefore, in the riblet structure, for example, the convex structure CP2 extending linearly along the first direction (for example, the Y-axis direction) intersects the first direction in the second direction (for example, the X-axis direction). It can be said that it is a structure in which a plurality of elements are arranged along the line.
- the riblet structure is, for example, a structure in which a plurality of convex structures CP2 extending along the first direction have a periodic direction in the second direction intersecting the first direction.
- the riblet structure shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) is a periodic structure.
- the distance between two adjacent concave structure CP1s (that is, the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1) is, for example, several microns to several hundreds of microns, but may be other sizes.
- the depth D of each concave structure CP1 (that is, the depth in the Z-axis direction) D is, for example, several microns to several hundreds of microns, but may have other sizes.
- the depth D of each concave structure CP1 may be equal to or less than the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1.
- the depth D of each concave structure CP1 may be half or less of the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1.
- the shape of the cross section (specifically, the cross section along the XZ plane) including the Z axis of each concave structure CP1 is a bowl-shaped curved shape, but it may be a triangle or a quadrangle. However, it may be a polygon of pentagon or more.
- the distance between two adjacent convex structure CP2s (that is, the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2) is, for example, several microns to several hundreds of microns, but other sizes may be used.
- the height (that is, the height in the Z-axis direction) H of each convex structure CP2 is, for example, several microns to several hundreds of microns, but may have other sizes.
- the height H of each convex structure CP2 may be equal to or less than the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2.
- the height H of each convex structure CP2 may be half or less of the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2.
- each convex structure CP2 is a chevron shape with a curved slope, but it may be a triangle or a quadrangle. It may be a pentagon or a polygon more than a pentagon. Further, each convex structure CP2 may have a ridgeline.
- the riblet structure itself formed by the processing system SYSA may be an existing riblet structure as described in Chapter 5 of "Mechanical Engineering Handbook Basics ⁇ 4 Fluid Engineering” edited by the Japan Society of Mechanical Engineering. A detailed description of the structure itself will be omitted.
- the object to be processed S may be an object (for example, a structure) whose resistance to the fluid is desired to be reduced.
- the object to be processed S may include an object (that is, a moving body) that can move at least in part so as to travel in a fluid (for example, at least one of a gas and a liquid).
- the object to be machined S is an aircraft PL body (for example, a fuselage PL1, a main wing PL2, a vertical tail PL3, and a horizontal stabilizer PL4.
- the processing device 1 (or the processing system SYS, hereinafter the same in this paragraph) is self-supporting on the fuselage of the aircraft PL by the support device 14. You may. Alternatively, since the end portion 144 of the leg member 142 of the support device 14 can adhere to the coating film SF, the processing device 1 is suspended from the aircraft PL by the support device 14, as shown in FIG. 5 (b). It may be attached to the fuselage of the aircraft PL so as to be lowered (that is, hung).
- the processing device 1 can be attached to the coating film SF. Even when the surface of the coating film SF is inclined with respect to the horizontal plane in a state of facing upward, the coating film SF can stand on its own. Further, the processing apparatus 1 can adhere to the coating film SF so as to hang from the coating film SF even when the surface of the coating film SF is inclined downward with respect to the horizontal plane. is there. In any case, the light irradiation device 11 can be moved along the surface of the airframe by the drive system 12 and / or by the movement of the support device 14.
- the processing system SYSA is applied to a processing object S such as an aircraft fuselage (that is, a processing object S having a curved surface, a surface inclined with respect to a horizontal plane, or a surface facing downward). Also, a riblet structure can be formed by the coating film SF.
- a processing object S such as an aircraft fuselage (that is, a processing object S having a curved surface, a surface inclined with respect to a horizontal plane, or a surface facing downward).
- a riblet structure can be formed by the coating film SF.
- the object to be processed S may include at least one of the vehicle body and the aerodynamic parts of the automobile.
- the object to be processed S may include the hull of a ship.
- the processing object S may include a rocket body.
- the object S to be processed may include a turbine (for example, at least one of a hydraulic turbine, a wind turbine, and the like, particularly its turbine blade).
- the workpiece S may include parts that make up an object that is at least partially movable so as to travel in the fluid.
- the object to be processed S may include an object whose at least a part is fixed in a flowing fluid.
- the object to be processed S may include a bridge girder installed in a river or the sea.
- the object S to be processed may include a pipe through which a fluid flows. In this case, the inner wall of the pipe may be the surface of the work object S described above.
- An example of the object to be processed S given here is a relatively large object (for example, an object having a size on the order of several meters to several hundred meters).
- the size of the light irradiation device 11 is smaller than the size of the object to be processed S.
- the object to be processed S may be an object of any size.
- the object S to be processed may be an object having a size on the order of kilometers, centimeters, millimeters, or micrometers.
- the characteristics of the riblet structure described above may be set to appropriate characteristics so that the effect of reducing friction can be appropriately obtained depending on what kind of object the workpiece S is. That is, the characteristics of the riblet structure described above may be optimized so that the effect of reducing friction can be appropriately obtained depending on what kind of object the workpiece S is. More specifically, the characteristics of the riblet structure are the type of fluid distributed around the work object S in use (that is, in operation), the relative velocity of the work object S with respect to the fluid, and the work object. Depending on at least one such as the shape of S, it may be set to an appropriate characteristic in which the effect of reducing friction is appropriately obtained.
- the characteristics of the riblet structure described above are such that the effect of reducing friction can be appropriately obtained depending on what kind of object S is the object to be processed and in which part of the object the riblet structure is formed. It may be set to an appropriate characteristic. For example, when the object S to be processed is an aircraft PL, the characteristics of the riblet structure formed on the fuselage PL1 and the characteristics of the riblet structure formed on the main wing PL2 may be different.
- the characteristics of the riblet structure may include the size of the riblet structure.
- the size of the riblet structure includes at least one such as the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1, the depth D of each concave structure CP1, the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2, and the height H of each convex structure CP2. May be good.
- the characteristics of the riblet structure may include the shape of the riblet structure (for example, the shape of the cross section including the Z axis (specifically, the cross section along the XZ plane)).
- the characteristics of the riblet structure may include a stretching direction of the riblet structure (that is, a stretching direction of the concave structure CP1).
- the characteristics of the riblet structure may include the formation position of the riblet structure.
- the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1 (that is, the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2).
- the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1 (that is, the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2).
- the plurality of processed light ELks are deflected by the galvano mirror 1122.
- the galvanometer mirror 1122 corresponds to each of the plurality of processing light ELks at a desired timing while moving the plurality of target irradiation regions EA on the surface of the coating film SF along the Y-axis direction.
- a plurality of scanning operations for irradiating the target irradiation region EA to be performed and a step operation for moving the plurality of target irradiation region EA on the surface of the coating film SF by at least a predetermined amount along the X-axis direction are alternately repeated.
- the processed light ELk is deflected.
- the Y axis may be referred to as a scan axis
- the X axis may be referred to as a step axis.
- the control device 2 provides a plurality of processed shot regions SA on the surface of the coating film SF (particularly, the region of the coating film SF where the riblet structure should be formed).
- Each processed shot region SA corresponds to a region on the coating film SF capable of scanning a plurality of processing light ELks under the control of the galvanometer mirror 1122 while the light irradiation device 11 is stationary with respect to the coating film SF.
- the shape of each processed shot region SA is quadrangular, but the shape is arbitrary.
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 so as to irradiate at least a part of one processing shot region SA (for example, SA1) with a plurality of processing light ELks deflected by the galvanometer mirror 1122.
- a riblet structure is formed in the processing shot region SA (SA1).
- the control device 2 controls at least one of the drive systems 12 and 15 so as to move the light irradiation device 11 with respect to the coating film SF, so that the light irradiation device 11 can be moved to another processing shot region SA (for example,).
- the SA2) is arranged at a position where a plurality of processing light ELks can be irradiated.
- control device 2 controls the light irradiation device 11 so as to irradiate at least a part of the other processing shot region SA (SA2) with the plurality of processing light ELks deflected by the galvanometer mirror 1122.
- SA other processing shot region SA
- a riblet structure is formed in the processed shot region SA of.
- the control device 2 forms a riblet structure by repeating the following operations for all the machined shot areas SA1 to SA16.
- the operation of forming the riblet structure in the machining shot regions SA1 to SA4 shown in FIG. 6 will be described as an example.
- an example will be described in which two machined shot regions SA adjacent to each other along the X-axis direction are located in the accommodation space SP.
- the same operation is still performed.
- the operation of forming the riblet structure shown below is only an example, and the processing system SYS may perform an operation different from the operation shown below to form the riblet structure.
- the processing system SYS may perform any operation as long as it is possible to irradiate the processing object S with a plurality of processing light ELks to form a riblet structure on the processing object S.
- the control device 2 controls the drive system 15 so that the accommodation device 13 is arranged at the first accommodation position where the machining shot areas SA1 and SA2 are located in the accommodation space SP.
- the support device 14 is moved with respect to the coating film SF. That is, the control device 2 moves the accommodating device 13 supported by the support device 14 so that the machining shot areas SA1 and SA2 are covered by the accommodating device 13.
- the control device 2 controls the drive system 12 so that the light irradiation device 11 is arranged at the first irradiation position capable of irradiating the processing shot region SA1 with a plurality of processing light ELks. The light irradiation device 11 is moved relative to the light irradiation device 11.
- the partition wall member 132 is in the first extended state. Therefore, the end 134 of the partition member 132 comes into contact with and adheres to the coating film SF.
- the plurality of leg members 142 are in the second extended state. Therefore, the end portions 144 of the plurality of leg members 142 come into contact with and adhere to the coating film SF.
- the control device 2 uses the light irradiation device 11 (particularly, the galvano mirror 1122) so that the plurality of processing light ELks scan the processing shot region SA1. To control. Specifically, the control device 2 scans a certain area in the machined shot area SA1 along the Y-axis direction in order to perform the scanning operation described above, so that the Y of the galvano mirror 1122 Controls the scanning mirror 1122Y. While the scanning operation is being performed, the light source system 111 emits a plurality of processed light ELks.
- the control device 2 rotates at least the X scanning mirror 1122X of the galvano mirror 1122 by a unit step amount in order to perform the step operation described above. While the step operation is being performed, the light source system 111 does not emit a plurality of processed light ELks. After that, in order to perform the scanning operation described above, the control device 2 scans a certain area in the processing shot area SA1 along the Y-axis direction so that the plurality of processing light ELks scan the Y scanning mirror 1122Y of the galvano mirror 1122. To control.
- control device 2 alternately repeats the scanning operation and the step operation to process the entire processing shot area SA1 (or a part of the processing shot area SA1 where the riblet structure should be formed).
- the galvano mirror 1122 is controlled so that the optical ELk scans.
- a plurality of processed light ELks may be emitted from the light source system 111 while the step operation is being performed.
- FIG. 9 which is a plan view showing the scanning locus of the processing light ELk (that is, the moving locus of the target irradiation region EA) during the period in which the scanning operation and the step operation are repeated.
- No. 1 sequentially scans a plurality of scan areas SCA set in the machining shot area SA.
- FIG. 9 shows an example in which six scan areas SCA # 1 to SCA # 6 are set in the machining shot area SA.
- Each scan area SCA is an area scanned by a plurality of processing light ELks irradiated in one scan operation (that is, a series of scan operations that do not sandwich a step operation).
- Each scan area SCA is an area in which a plurality of target irradiation areas EA move in one scan operation.
- the target irradiation area EA moves from the scan start position SC_start of each scan area SCA toward the scan end position SC_end in one scan operation.
- Such a scanning region SCA is typically a region extending along the Y-axis direction (that is, the scanning direction of the plurality of processing light ELks).
- the plurality of scan areas SCA are arranged along the X-axis direction (that is, the direction intersecting the scan directions of the plurality of processed light ELks).
- the machining system SYSa starts the scanning operation from, for example, one scan area SCA located on the most + X side or the most ⁇ X side of the plurality of scan area SCA set in a certain machining shot area SA.
- FIG. 9 shows an example in which the processing system SYSa starts the scanning operation from the shot area SCA # 1 located on the most ⁇ X side.
- the control device 2 can irradiate the scan start position SC_start # 1 (for example, the end on the ⁇ Y side in the scan area SCA # 1 or its vicinity) with the processing light ELk.
- the galvano mirror 1122 is controlled so as to be.
- the control device 2 controls the galvanometer mirror 1122 so that the target irradiation region EA is set at the scan start position SC_start # 1 of the scan region SCA # 1.
- the processing system SYSa performs a scanning operation on the scanning area SCA # 1.
- the control device 2 has a scan start position SC_start # 1 in the scan area SCA # 1 to a scan end position SC_end # 1 in the scan area SCA # 1 (for example, an end portion on the + Y side in the scan area SCA # 1).
- the galvano mirror 1122 is controlled so that the plurality of target irradiation regions EA move toward (or in the vicinity thereof).
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 so that each of the plurality of processing light ELks irradiates the corresponding target irradiation region EA at a desired timing.
- the scan area SCA # 1 is scanned by the plurality of processing light ELks.
- FIG. 9 shows the movement locus of one target irradiation area EA in each scan area SCA for simplification of the drawing, in reality, a plurality of target irradiation areas in each scan area SCA are shown. EA moves. That is, in FIG. 9, for the sake of simplification of the drawing, the scanning locus of one processing light ELk in each scanning area SCA is shown, but in reality, each scanning area SCA is scanned by a plurality of processing light ELks. Will be done.
- the processing system SYSa performs a step operation in order to perform the scanning operation for another scanning area SCA different from the scanning area SCA # 1.
- the control device 2 has a scan start position SC_start # 2 (for example, ⁇ Y in the scan area SCA # 2) of the scan area SCA # 2 adjacent to the scan area SCA # 1 along the X-axis direction.
- the galvano mirror 1122 is controlled so that the processing light ELk can be applied to the side end (or its vicinity). That is, the control device 2 controls the galvanometer mirror 1122 so that the target irradiation region EA is set at the scan start position SC_start # 2 of the scan region SCA # 2.
- the target irradiation position EA moves along the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
- the amount of movement of the target irradiation position EA in the X-axis direction may be the same as the size of the scan region SCA in the X-axis direction.
- the amount of movement of the target irradiation position EA in the Y-axis direction may be the same as the size of the scan region SCA in the Y-axis direction.
- the processing system SYSa performs a scanning operation on the scanning area SCA # 2.
- the control device 2 has a scan start position SC_start # 2 in the scan area SCA # 2 to a scan end position SC_end # 2 in the scan area SCA # 2 (for example, an end portion on the + Y side in the scan area SCA # 2).
- the galvano mirror 1122 is controlled so that the plurality of target irradiation regions EA move toward (or in the vicinity thereof).
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 so that each of the plurality of processing light ELks irradiates the corresponding target irradiation region EA at a desired timing.
- the scan area SCA # 2 is scanned by the plurality of processing light ELks.
- the scanning direction of the processing light ELk by the scanning operation is fixed in the + Y axis direction.
- the moving direction of the target irradiation area EA by the scanning operation is fixed in the + Y axis direction. That is, in the example shown in FIG. 9, the scanning directions of the processed light ELk (that is, the moving direction of the target irradiation region EA, the same applies hereinafter) by the scanning operation performed a plurality of times in the processed shot region SA are the same.
- the scanning directions of the plurality of processing light ELks that scan the plurality of scanning areas SCA are the same as each other.
- the moving directions of the target irradiation area EA within the plurality of scan area SCA are the same as each other. Specifically, the scanning direction of the processed light ELk by the scanning operation performed on the scan area SCA # 1, the scanning direction of the processed light ELk by the scanning operation performed on the scan area SCA # 2, ... , The scanning directions of the processing light ELk by the scanning operation performed on the scanning area SCA # 6 are the same as each other.
- the width of the region scanned by the processing light ELk (that is, the width of the processing shot region SA, particularly the width in the X-axis direction) is the light irradiation device 11. (Especially the width in the X-axis direction).
- the control device 2 controls the drive system 15 so that the plurality of leg members 142 are maintained in the second extended state during the period in which the light irradiation device 11 is irradiating the processing light ELk. As a result, the end portions 144 of the plurality of leg members 142 continue to adhere to the coating film SF. As a result, the stability of the support device 14 is improved, and the possibility that the target irradiation region EA of the processing light ELk is unintentionally displaced on the coating film SF due to the instability of the support device 14 is reduced. ..
- the support device 14 can stand on the coating film SF (or can adhere to the coating film SF so as to hang from the coating film SF) during at least a part of the period during which the light irradiation device 11 is irradiating the light EL. As long as it is, a part of the plurality of leg members 142 may be in the second reduced state.
- the control device 2 includes a drive system (not shown) that expands and contracts the partition member 132 so that the partition member 132 is maintained in the first extended state during the period when the light irradiation device 11 is irradiating the processing light ELk. Control. As a result, the end 134 of the partition member 132 continues to adhere to the coating film SF. As a result, since the airtightness of the accommodation space SP is maintained, the processed light ELk propagating in the accommodation space SP does not leak to the outside of the accommodation space SP (that is, the outside of the accommodation device 13). Further, unnecessary substances generated in the accommodation space SP do not leak to the outside of the accommodation space SP (that is, the outside of the accommodation device 13).
- the control device 2 detects that at least a part of the end portion 134 is separated from the coating film SF during the period in which the light irradiation device 11 is irradiating the processing light ELk, the control device 2 irradiates the processing light ELk.
- the light irradiation device 11 may be controlled so as to stop.
- the light irradiation device 11 can irradiate the processing shot region SA2 with a plurality of processing light ELks from the first irradiation position.
- the drive system 12 is controlled so as to move to the irradiation position.
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 so that the light irradiation device 11 does not irradiate the processed light ELk.
- the control device 2 uses the light irradiation device 11 (particularly, the galvano mirror 1122) so that the plurality of processing light ELks scan the processing shot region SA2.
- the control device 2 alternately repeats the above-mentioned scanning operation and the above-mentioned step operation to form the entire machining shot region SA2 (or a part of the machining shot region SA2 where the riblet structure should be formed).
- the light irradiation device 11 is controlled.
- a riblet structure is formed in the processed shot region SA2.
- the plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the machining shot region SA1 are the plurality of recesses constituting the riblet structure in the machining shot region SA2 (or other machining shot region SA) adjacent to the machining shot region SA1. It may be formed so as to be continuously connected to each of the CP1s. Alternatively, the plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the machined shot region SA1 may be formed so as not to be connected to each other with each of the plurality of recesses CP1 forming the riblet structure in the machined shot area SA2.
- the continuous length of one recess CP1 formed as a result of scanning the machining light ELk in the machining shot region SA is the size of the machining shot region SA (particularly, in the Y-axis direction which is the scanning direction of the machining light ELk). Size) depends. Therefore, when the size of the machining shot region SA is large enough to realize the continuous length in which the riblet structure can fulfill the above-mentioned functions, the plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the machining shot region SA1 are machined. It may be formed so as not to be connected to each of the plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the shot region SA2.
- the continuous length at which the riblet structure can perform the above-mentioned functions is the airspeed and turbulence phenomenon during aircraft use (typically during cruising). According to the calculation based on the frequency, it is about several mm. Therefore, when the machining shot region SA having a size larger than about several mm in the Y-axis direction can be set on the surface of the coating film SF, a plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the machining shot region SA1 May be formed so as not to be connected to each of the plurality of recesses CP1 constituting the riblet structure in the machined shot region SA2.
- the control device 2 moves the support device 14 (that is, the accommodation device 13). By moving it), the drive system 15 is controlled so that the machined shot region SA in which the riblet structure has not yet been formed is newly located in the accommodation space SP.
- the control device 2 expands and contracts the partition member 132 so that the state of the partition member 132 switches from the first extended state to the first contracted state. To control. As a result, the end 134 of the partition member 132 is separated from the coating film SF.
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 so that the light irradiation device 11 does not irradiate the processing light ELk. Therefore, even if the end portion 134 is separated from the coating film SF, there is no possibility that at least one of the processed light ELk and the unnecessary substance leaks to the outside of the accommodating device 13.
- the control device 2 determines whether or not to switch the partition wall member 132 from the first extended state to the first reduced state based on the detection result of the detection device 135 that detects unnecessary substances in the accommodation space SP. You may.
- the control device 2 When unnecessary substances remain in the accommodation space SP, the control device 2 does not have to switch the partition wall member 132 from the first extended state to the first reduced state. In this case, the exhaust device 16 continues to suck the unnecessary substances remaining in the accommodation space SP. On the other hand, when no unnecessary substance remains in the accommodation space SP, the control device 2 may switch the partition wall member 132 from the first extended state to the first reduced state.
- control device 2 moves with respect to the coating film SF with the movement of the support device 14 among the plurality of leg members 142 (particularly, as will be described later, the contracted extension of the beam member 141).
- the drive system 15 is controlled so that the state of the leg member 142 of the portion is switched from the second extended state to the second contracted state.
- the leg member 142 that moves with respect to the coating film SF with the extension of the beam member 141 that has been reduced is typically the moving direction of the support device 14 among the plurality of leg members 142 (that is, the accommodating device 13
- the leg member 142 is located on the front side in the moving direction). In the example shown in FIG.
- the support device 14 moves toward the + X side, and the leg member 142 located on the front side in the moving direction of the support device 14 is the leg member 142 located on the + X side.
- the leg member 142 located on the front side in the moving direction of the support device 14 will be referred to as a “front leg member 142”.
- the end portion 144 of the front leg member 142 is separated from the coating film SF.
- the control device 2 moves the accommodating device 13 from the first accommodating position to the second accommodating position where the processing shot areas SA3 and SA4 are located in the accommodating space SP.
- the drive system 15 is controlled. Specifically, the control device 2 controls the drive system 15 so that the beam member 141 extends along the moving direction of the support device 14. As a result, the beam member 141 extends while supporting the accommodating device 13 (furthermore, supporting the light irradiation device 11 supported by the accommodating device 13). Further, in parallel with the movement of the support device 14, the control device 2 allows the light irradiation device 11 to irradiate the processing shot region SA3 with a plurality of processing light ELks from the second irradiation position.
- the drive system 12 is controlled so as to move to the third irradiation position.
- the control device 2 controls the partition member 2 so that the partition member 132 is maintained in the first reduced state. It controls a drive system (not shown) that expands and contracts 132.
- the movement of the support device 14 that is, the movement of the accommodating device 13
- the coating film SF is not damaged by the contact between the end portion 134 and the coating film SF during the movement of the support device 14.
- the contact between the end 134 and the coating film SF does not hinder the movement of the support device 14, at least a part of the end 134 during at least a part of the period in which the support device 14 is moving. May be in contact with the coating film SF. If the coating film SF is not damaged by the contact between the end 134 and the coating film SF during the movement of the support device 14, the end 134 may have at least a part of the period during which the support device 14 is moving. At least a part may be in contact with the coating film SF.
- the control device 2 controls the drive system 15 so that the front leg member 142 is maintained in the second contracted state.
- the movement of the support device 14 (that is, the movement of the accommodating device 13) is not hindered by the contact between the end portion 144 of the front leg member 142 and the coating film SF.
- the coating film SF is not damaged by the contact between the end portion 144 and the coating film SF during the movement of the support device 14.
- the contact between the end portion 144 and the coating film SF does not hinder the movement of the support device 14, at least a part of the end portion 144 during at least a part of the period in which the support device 14 is moving. May be in contact with the coating film SF.
- the end 144 may have at least a part of the period during which the support device 14 is moving. At least a part may be in contact with the coating film SF.
- the control device 2 keeps the leg members 142 other than the front leg members 142 in the first extended state among the plurality of leg members 142.
- the drive system 15 is controlled.
- the support device 14 can stand on the coating film SF (or is suspended from the coating film SF) as in the case where all the end portions 144 of the plurality of leg members 142 are in contact with the coating film SF. It can adhere to the coating film SF).
- control device 2 controls the light irradiation device 11 so that the light irradiation device 11 does not irradiate the processed light ELk.
- the control device 2 expands and contracts the partition wall member 132 so that the partition wall member 132 switches from the first contracted state to the first extended state. Controls a drive system (not shown). As a result, the end 134 of the partition member 132 comes into contact with and adheres to the coating film SF. Further, the control device 2 controls the drive system 15 so that the front leg member 142 switches from the second contracted state to the second extended state. As a result, the end portion 144 of the front leg member 142 comes into contact with and adheres to the coating film SF.
- the extension operation of the partition wall member 132 and the extension operation of the front leg member 142 may be performed at the same time, or may be performed with a time lag.
- the coating film SF is accompanied by the movement of the support device 14 among the plurality of leg members 142 (particularly, as will be described later, the extension of the beam member 141 is reduced).
- the drive system 15 is controlled so that the state of at least a part of the leg members 142 moving with respect to the leg member 142 is switched from the second extended state to the second contracted state.
- the leg member 142 that moves with respect to the coating film SF as the extended beam member 141 shrinks is typically a leg located on the rear side of the plurality of leg members 142 in the moving direction of the support device 14. It is a member 142. In the example shown in FIG.
- the leg member 142 located on the rear side in the moving direction of the support device 14 is the leg member 142 located on the ⁇ X side.
- the leg member 142 located on the rear side in the moving direction of the support device 14 will be referred to as a “rear leg member 142”.
- the end portion 144 of the rear leg member 142 is separated from the coating film SF.
- control device 2 controls the drive system 15 so that the beam member 141 extending along the moving direction of the support device 14 shrinks.
- the control device 2 controls the drive system 15 so that the rear leg member 142 switches from the second reduced state to the second extended state. As a result, the end portion 144 of the rear leg member 142 comes into contact with and adheres to the coating film SF.
- the control device 2 sets the light irradiation device 11 so that the plurality of processing light ELks scan the processing shot areas SA3 and SA4 in the same manner as when the plurality of processing light ELks scan the processing shot areas SA1 and SA2.
- a plurality of processing light ELks are irradiated on the surface of the coating film SF (particularly, the region of the coating film SF where the riblet structure should be formed).
- a riblet structure formed by the coating film SF is formed on the object to be processed S.
- the processing system SYSa of the present embodiment irradiates the processing light ELk on the processing object S (particularly, the coating film SF formed on the surface thereof). By doing so, a riblet structure formed by the coating film SF can be formed on the surface of the object to be processed S. For this reason, the machining system SYSa creates a riblet structure relatively easily and in a relatively short time as compared with a machining device that forms a riblet structure by scraping the surface of the object S to be machined with a cutting tool such as an end mill. Can be formed.
- the processing system SYSa can simultaneously irradiate a plurality of processing light ELks to form a plurality of concave structure CP1s at the same time. Therefore, the throughput related to the formation of the riblet structure is improved as compared with the processing apparatus capable of forming only a single concave structure CP1 at a time by irradiating a single processing light ELk.
- the processing system SYSa can deflect a plurality of processing light ELks with the galvano mirror 1122 to scan the coating film SF at a relatively high speed. Therefore, the throughput for forming the riblet structure is improved.
- the processing system SYSa processes the coating film SF formed on the surface of the processing object S instead of directly processing the processing object S, thereby forming a riblet on the surface of the processing object S. Structures can be formed. Therefore, with a processing system that forms a riblet structure by newly adding (for example, pasting) a special material for forming the riblet structure to the surface of the processing object S (that is, the surface of the coating film SF). In comparison, an increase in the weight of the workpiece S due to the formation of the riblet structure can be avoided.
- the processing system SYSa since the processing system SYSa does not directly process the object S to be processed, the riblet structure can be reshaped relatively easily. Specifically, when reforming the riblet structure, the riblet structure is first peeled off by the coating film SF, and then a new coating film SF is applied. After that, the processing system SYSa can form a new riblet structure by processing the newly applied coating film SF. Therefore, deterioration of the riblet structure (for example, breakage) can be dealt with relatively easily by reforming the riblet structure.
- the processing system SYSA does not directly process the processing object S
- the riblet structure can be formed on the surface of the processing object S which is difficult to be directly processed or the riblet structure is not originally formed. it can. That is, if the coating film SF is processed by the processing system SYS after the coating film SF is applied to the surface of the object S to be processed, the riblet structure can be formed relatively easily.
- the operation of processing the processing object S is to apply the coating film SF to the processing object S (that is, to form the coating film SF).
- Operation and the operation of processing the coating film SF may be included.
- the operation of applying the coating film SF to the object to be processed S may be performed by the processing system SYS.
- the processing system SYSA may be provided with a coating device for applying the coating film SF to the processing object S.
- the operation of applying the coating film SF to the object to be processed S may be performed outside the processing system SYS.
- the operation of applying the coating film SF to the object S to be processed may be performed by an external coating device of the processing system SYS.
- the processing system SYSa can form a riblet structure by the coating film SF.
- the coating film SF usually has relatively high durability to an external environment (for example, at least one of heat, light, wind, etc.). Therefore, the processing system SYSa can relatively easily form a riblet structure having relatively high durability.
- the optical path of the processing light ELk between the terminal optical element of the optical system 112 and the coating film SF is included in the accommodation space SP. Therefore, the processing light ELk (or the processing concerned) irradiated to the coating film SF is compared with the processing system in which the optical path of the processing light ELk is not included in the accommodation space SP (that is, it is open to the open space). It is possible to appropriately prevent the scattered light or the reflected light from the coating film SF of the optical ELk from propagating (in other words, being scattered) around the processing system SYS. Further, it is possible to appropriately prevent unnecessary substances generated by the irradiation of the processing light ELk from propagating (in other words, scattering) around the processing system SYS.
- the light irradiation device 11 is supported by the support device 14 that can move on the coating film SF. Therefore, the processing system SYSa can process the coating film SF that spreads over a relatively wide range relatively easily. That is, the processing system SYSa can form a riblet structure by the coating film SF over a relatively wide range on the surface of the processing object S. Further, since the processing system SYSa does not have to move the processing object S, the riblet structure can be relatively easily formed on the surface of the relatively large or heavy processing object S.
- the processing system SYSa can suck the unnecessary substances generated by the irradiation of the processing light ELk to the outside of the accommodation space SP by using the exhaust device 16. Therefore, the irradiation of the coating film SF with the processing light ELk is hardly hindered by unnecessary substances. Therefore, the irradiation accuracy of the processing light ELk is improved as compared with a processing system that does not have the exhaust device 16 (that is, the irradiation of the coating film SF with the processing light ELk may be hindered by unnecessary substances). .. As a result, the accuracy of forming the riblet structure is improved.
- the processing device 1 can prevent the adhesion of dirt to the optical surface 1124 (that is, the optical surface on the accommodation space SP side of the termination optical element of the optical system 112) by using the gas supply device 17. Therefore, as compared with the processing apparatus not provided with the gas supply apparatus 17, the possibility that the irradiation of the coating film SF with the processing light ELk is hindered by the dirt adhering to the optical surface 1124 is reduced. Therefore, the irradiation accuracy of the processed light ELk is improved. As a result, the accuracy of forming the riblet structure is improved.
- the coating film SF contains a dye that exhibits white color, even if light having a wavelength included in a wavelength band longer than the wavelength band of visible light is used as the processing light ELk. Good. As a result, the possibility that the coating film SF is discolored (for example, a color different from white is exhibited) due to the irradiation of the processing light ELk is reduced. That is, the processing system SYSa can process the coating film SF while maintaining the color exhibited by the coating film SF (that is, maintaining the state in which the coating film SF exhibits white color). The processing system SYSa can process the coating film SF while suppressing discoloration of the coating film SF.
- the processing system SYSa can process the coating film SF without significantly changing the appearance (particularly the hue) of the object S to be processed.
- the observer who perceives the color exhibited by the coating film SF as the color of the appearance of the processed object S can see that the appearance (particularly, the hue) of the processed object S after the irradiation of the processed light ELk is the irradiation of the processed light ELk.
- the appearance of the object to be processed S has changed significantly from the previous one.
- the processing system SYSb of the second embodiment has the same structure as the processing system SYSa of the first embodiment described above.
- the processing system SYSb of the second embodiment is described above with respect to the processing object S in which the coating film SF containing a plurality of coating films sf is formed on the surface as compared with the processing system SYSa of the first embodiment described above. It differs in that the machining operation may be performed.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing a work object S in which a coating film SF containing a plurality of coating films sf is formed on the surface.
- the coating film SF containing a plurality of coating films sf is referred to as "coating film SFb", and is referred to as the coating film SF of the first embodiment (that is, the coating film SF including a single coating film sf). Distinguish.
- FIG. 18 shows an example in which a coating film SFb containing two coating films sf # 1 and sf # 2 is formed on the surface of the object to be processed S. More specifically, FIG. 18 shows an example in which the coating film sf # 1 is formed on the surface of the object to be processed S and the coating film sf # 2 is formed on the surface of the coating film sf # 1. In this case, since the coating film sf # 2 covers the coating film sf # 1, it may be referred to as a coating film. Each coating film sf may have the same characteristics as the coating film SF described above. Therefore, the description of each coating film sf will be omitted.
- the characteristics of at least two coating films sf among the plurality of coating films sf may be different.
- the characteristics of the coating film sf include, for example, the size (for example, thickness) of the coating film sf, the type of paint constituting the coating film sf, the absorption rate of the coating film sf with respect to the processing light ELk, and the color exhibited by the coating film sf (for example).
- at least one of (absorption rate of the coating film sf with respect to visible light EL) may be included.
- the characteristics of the plurality of coating films sf may be the same, but the coating film SFb in this case is substantially a coating film SFb containing a single coating film sf (for example, the coating film SF described above). ) Is the same.
- the processing system SYSb may process the coating film SFb in the same manner as in the case of processing the coating film SF. That is, the processing system SYSb may adjust the thickness of the coating film SFb so that the object S to be processed is not exposed from the coating film SFb. The processing system SYSb may remove a part of the coating film SFb so that the object S to be processed is not exposed from the coating film SFb. The processing system SYSb may form a recess C in the coating film SFb so that the object S to be processed is not exposed from the coating film SFb.
- the processing system SYSb may process each of the plurality of coating films sf.
- FIG. 19A which is a cross-sectional view showing an example of processing the coating film SFb shown in FIG. 18, the processing system SYSb has a coating film sf # 1 so that the object S to be processed is not exposed.
- sf # 2 may both be processed.
- each of the coating films sf # 1 and sf # 2 may contain a material whose absorption rate with respect to the processing light ELk is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value.
- light in a wavelength band in which the absorption rates of the coating films sf # 1 and sf # 2 are equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value may be used as the processing light ELk.
- the processing system SYSb processes a part of a plurality of coating films sf (typically, at least one coating film sf containing one coating film sf closest to the surface of the object to be processed SF). Therefore, it is not necessary to process another part of the plurality of coating films sf (typically, at least one coating film sf containing one coating film sf farthest from the surface of the object to be processed SF). ..
- FIG. 19B which is a cross-sectional view showing another example of processing the coating film SFb shown in FIG. 18, the processing system SYSb does not expose the coating film sf # 1 (furthermore, processing).
- the coating film sf # 1 does not have to be processed.
- the coating film sf # 2 contains a material having an absorption rate for the processed light ELk equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value, while the coating film sf # 1 has a first absorption rate for the processed light ELk. It does not have to contain a material that exceeds the absorption threshold.
- light in a wavelength band in which the absorption rate by the coating film sf # 2 is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value may be used as the processing light ELk.
- the absorption rate of the processed light ELk by the coating film sf # 1 may be equal to or higher than the first absorption threshold value or lower than or lower than the first absorption threshold value.
- the energy of the processing light ELk applied to the coating film SFb is determined so as not to affect the coating film sf # 1 by the irradiation of the processing light ELk.
- the energy of the processing light ELk is determined so that the processing light ELk does not penetrate the coating film sf # 2 and reach the coating film sf # 1.
- the energy of the processing light ELk is determined so that the coating film sf # 1 does not deteriorate due to the processing light ELk penetrating the coating film sf # 2 and irradiating the coating film sf # 1 with the processing light ELk. .. In other words, the energy of the processing light ELk is determined so as to affect only the coating film sf # 2 by the irradiation of the processing light ELk.
- the coating film sf located on the outermost surface side of the plurality of coating films sf is coating film sf # 2 and hereinafter referred to as “upper coating film sf”) is transparent to visible light. It may be a coating film containing various pigments. In this case, the upper coating film sf becomes a transparent film (so-called clear coat).
- the coating film sf formed under the upper coating film sf in the example shown in FIG. 18, it is the coating film sf # 1 and hereinafter referred to as "lower coating film sf"). May be a coating film containing a dye that exhibits a desired color when irradiated with visible light. In this case, the lower coating film sf becomes a film exhibiting a desired color.
- the processing apparatus 1 processes the upper coating film sf while processing the lower coating film sf. It is not necessary to process (see FIG. 18B). Since the upper coating film sf is processed by the processing light ELk, the upper coating film sf contains a material whose absorption rate with respect to the processing light ELk is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value.
- the coating film sf whose absorption rate for a certain light is equal to or higher than the first absorption threshold value may be defined as a coating film sf that is opaque to the certain light.
- the processing light ELk light in a wavelength band in which the absorption rate by the upper coating film sf is equal to or higher than a predetermined first absorption threshold value may be used as the processing light ELk.
- a structure for example, a riblet structure
- the upper coating film sf is formed on the processing object S on which the lower coating film sf is formed.
- the lower coating film sf is hardly affected by the processing light ELk, the characteristics of the lower coating film sf hardly change due to the irradiation of the processing light ELk.
- the color exhibited by the lower coating film sf after irradiation with the processing light ELk is substantially the same as the color exhibited by the lower coating film sf before irradiation with the processing light ELk. Therefore, an observer who perceives the color exhibited by the lower coating film sf as the color of the appearance of the processing object S through the upper coating film sf, which is a transparent film, sees the processing object S after irradiation with the processing light ELk. There is almost no impression that (particularly, the hue) has changed significantly from the appearance of the processed object S before irradiation with the processing light ELk. That is, the processing apparatus 1 can process the coating film SFb (for example, form a riblet structure) without significantly changing the appearance (particularly the hue) of the object S to be processed.
- the coating film SFb for example, form a riblet structure
- the lower coating film sf (substantially the coating film SF described above) exhibiting a desired color will be processed by the processing light ELk.
- the characteristics of the lower coating film sf may change due to the irradiation of the processing light ELk.
- the characteristics of the lower coating film sf before being irradiated with the processing light ELk and the characteristics of the lower coating film sf remaining after being irradiated with the processing light ELk may be significantly different. is there.
- the observer who perceives the color exhibited by the lower coating film sf as the color of the appearance of the processing object S can see the appearance of the processing object S after irradiation with the processing light ELk.
- the color (hue) may be significantly different from the appearance of the processing object S before irradiation with the processing light ELk. That is, the observer may have the impression that the processing object S is discolored by the irradiation of the processing light ELk.
- the observer observes that the processing object S after the irradiation of the processing light ELk is grayed out and white as compared with the hue of the processing object S before the irradiation of the processing light ELk.
- Such a situation can occur more or less depending on what color the lower coating film sf exhibits, but it occurs particularly remarkably when the lower coating film sf exhibits white color.
- the upper coating film sf which is a transparent film, is formed and the upper coating film sf is processed, the upper coating film sf is not formed and the lower coating film sf is processed. Compared with this, the possibility that the appearance (particularly the hue) of the object to be processed S changes significantly is reduced.
- the coating film SF when the coating film SF exhibits white, when the coating film SF exhibits white, the wavelength included in the wavelength band longer than the wavelength band of visible light. The discoloration of the coating film SF is suppressed by using the light of the above as the processing light ELk.
- the transparent coating film sf # 1 when the coating film sf # 1 exhibits white color, the transparent coating film sf # 1 is formed on the coating film sf # 1 without affecting the coating film sf # 1.
- discoloration of the coating film sf # 1 that is, discoloration of the coating film SFb
- discoloration of the coating film SFb can be suppressed without using light having a wavelength included in a wavelength band longer than the visible light wavelength band as the processing light ELk.
- the processing system SYSb can be used in the case where the coating film SF exhibits white color as compared with the processing system SYSa.
- the coating film SF can be processed more finely (for example, a riblet structure having a smaller size is formed) while suppressing discoloration of the coating film SFb.
- the characteristics of the upper coating film sf (for example, the behavior with respect to visible light and at least one of the transmittance and the hue with respect to visible light). May change due to irradiation of the processing light ELk. Specifically, the characteristics of the upper coating film sf before being irradiated with the processing light ELk and the characteristics of the upper coating film sf remaining on the lower coating film sf after being irradiated with the processing light ELk are significantly different. It can be a thing.
- the observer who perceives the color exhibited by the lower coating film sf via the upper coating film sf as the color of the appearance of the processing object S is after irradiation with the processing light ELk.
- the appearance (particularly, the hue) of the object to be processed S may be significantly different from the appearance of the object to be processed S before irradiation with the processing light ELk.
- the observer can see that the processing object S after the irradiation of the processing light ELk is whitened or yellowed as compared with the hue of the processing object S before the irradiation of the processing light ELk. You may get the impression that it has become a ghost. Such a situation can occur more or less depending on what color the lower coating film sf exhibits, but it occurs particularly remarkably when the lower coating film sf exhibits white color.
- the upper coating film sf may have a characteristic that its characteristics do not change significantly by irradiation with the processing light ELk. Specifically, the upper coating film sf has the characteristics of the upper coating film sf before being irradiated with the processing light ELk and the upper coating film sf remaining on the lower coating film sf after being irradiated with the processing light ELk. It may have a characteristic that is not significantly different from the characteristic of. Conversely, the characteristics of the upper coating film sf before being irradiated with the processing light ELk and the characteristics of the upper coating film sf remaining on the lower coating film sf after being irradiated with the processing light ELk are not significantly changed. Light in a wavelength band satisfying the above condition may be used as the processing light ELk.
- An example of a material that can form the upper coating film sf is a polyurethane-based paint that is transparent to visible light (for example, a paint composed of a polyurethane resin containing a polyurethane polyol or the like).
- a polyurethane-based paint that is transparent to visible light (for example, a paint composed of a polyurethane resin containing a polyurethane polyol or the like).
- FIG. 20 which is a graph showing the wavelength dependence of the absorption rate of the polyurethane-based paint
- this polyurethane-based paint has a wavelength band shorter than the wavelength band of visible light as compared with the absorption rate for visible light. It has the characteristic that the absorption rate for invisible light is large. Therefore, when the upper coating film sf containing a polyurethane-based coating material is used, invisible light having a wavelength band shorter than the wavelength band of visible light may be used as the processing light ELk.
- the polyurethane-based coating material has a characteristic that the absorption rate for light in a wavelength band smaller than approximately 310 nm is larger than that for light in a wavelength band larger than approximately 310 nm.
- Polyurethane-based paints have a characteristic that the absorption rate for light in a wavelength band smaller than 310 nm becomes relatively sharply reduced. Therefore, when the upper coating film sf containing a polyurethane-based coating material is used, light having a wavelength band of 310 nm or less may be used as the processing light ELk. Further, as shown in FIG.
- the polyurethane-based coating material has a characteristic that the absorption rate for light in a wavelength band smaller than about 266 nm is saturated.
- Polyurethane-based paints have a characteristic that the absorption rate for light in a wavelength band smaller than about 266 nm is almost the same regardless of the wavelength. Therefore, when the upper coating film sf containing a polyurethane-based coating material is used, light having a wavelength band of 266 nm or less may be used as the processing light ELk. As a result, the processing system SYSb can appropriately process the upper coating film sf containing the polyurethane-based paint by using the processing optical ELk that satisfies such conditions.
- this polyurethane-based paint has a characteristic that the smaller the wavelength of the processed light ELk, the more difficult it is for the characteristics (particularly, the hue) to change due to the irradiation of the processed light ELk.
- the degree of change in the hue (that is, the difference in hue) of the processed object S before and after irradiation with light in a wavelength band shorter than the wavelength band of visible light as processed light ELk is such that visible light is processed light ELk. It becomes smaller than the degree of change in the hue of the processed object S before and after being irradiated as.
- the degree of change in the hue of the processed object S before and after being irradiated with the above-mentioned light in the wavelength band of 310 nm or less for example, the processed light ELk having a peak intensity wavelength of 266 nm
- the degree of change in the hue of the processed object S before and after the light having a wavelength band longer than 310 nm for example, the processed light ELk having a peak intensity wavelength of 355 nm is irradiated as the processed light ELk.
- the wavelength band of the processing light ELk is set to a wavelength band including a correspondingly small wavelength so that the degree of change in the hue of the processing object S before and after irradiation as the processing light ELk is correspondingly small. May be good.
- the processing system SYSb of the second embodiment can enjoy the same effect as the effect that can be enjoyed by the processing system SYSa of the first embodiment described above. Further, the processing system SYSb can process the coating film SFb including a plurality of coating films sf.
- the processing system SYSb of the second embodiment may perform the above-mentioned processing operation on the processing object S on which the lower coating film sf is formed (that is, the processing object S of the first embodiment).
- the upper coating film sf is formed on the lower coating film sf before the processing system SYSb performs the processing operation. That is, the operation of processing the processing object S in the second embodiment includes the operation of applying (that is, forming) the upper coating film sf to the processing object S and the operation of processing the upper coating film sf (for example, upper coating). It may include an action (partially removing the film sf).
- the operation of applying the upper coating film sf to the object to be processed S may be performed by the processing system SYSb.
- the processing system SYSb may be provided with a coating device for applying the upper coating film sf to the processing object S.
- the operation of applying the upper coating film sf to the object to be processed S may be performed outside the processing system SYSb.
- the operation of applying the upper coating film sf to the object to be processed S may be performed by an external coating device of the processing system SYSb.
- machining system SYSc (3) Processing system SYSc of the third embodiment Subsequently, the machining system SYS of the third embodiment (hereinafter, the machining system SYS of the third embodiment will be referred to as "machining system SYSc") will be described.
- the machining system SYSc of the third embodiment is provided with the machining device 1c instead of the machining device 1 as compared with the machining system SYSa of the first embodiment or the machining system SYSb of the second embodiment described above. different.
- Other features of the machining system SYSc may be identical to other features of the machining system SYSa or SYSb.
- the processing device 1c of the third embodiment is different from the processing device 1 described above in that it includes a light irradiation device 11c instead of the light irradiation device 11.
- the light irradiation device 11c of the first modification is different from the light irradiation device 11 described above in that it includes a light source system 111c instead of the light source system 111.
- Other features of the light irradiation device 11c may be the same as other features of the light irradiation device 11. Therefore, in the following, the light source system 111c of the third embodiment will be described with reference to FIG.
- FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the light source system 111c of the third embodiment. In the following description, the constituent requirements already explained will be designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the light source system 111c is different in that it includes a plurality of light sources 1111c and a turnout 1112.
- FIG. 21 shows an example in which the light source system 111c includes two light sources 1111c (specifically, light sources 1111c-1 and 1111c-2). Therefore, in the following, the description will proceed using a light source system 111c including two light sources 1111c-1 and 1111c-2.
- Other features of the light source system 111c may be the same as other features of the light source system 111.
- Each of the plurality of light sources 1111c may be the same as the above-mentioned light source 1111. However, in the third embodiment, the plurality of light sources 1111c emit a plurality of processed light ELks having different wavelengths (that is, different wavelength bands) from each other.
- the "plurality of processed light ELks having different wavelengths” in the third embodiment may mean "a plurality of processed light ELks having different peak intensity wavelengths".
- the light source 1111c-1 emits the processed light ELk-1 having the first wavelength
- the light source 1111c-2 emits the processed light ELk-2 having a second wavelength different from the first wavelength.
- the wavelength of the processed light ELk-1 emitted by the light source 1111c-1 is shorter than the wavelength of the processed light ELk-1 emitted by the light source 1111c-2.
- the light source 1111c-1 emits invisible light having a wavelength shorter than the wavelength band of visible light (for example, invisible light having a wavelength of 266 nm) as processed light ELk-1
- the light source 1111c-2 emits visible light.
- Invisible light having a wavelength longer than the wavelength band may be emitted as processed light ELk-2.
- the light source 1111c-1 emits invisible light having a first wavelength shorter than the wavelength band of visible light (for example, invisible light having a wavelength of 266 nm) as processed light ELk-1
- the light source 1111c-2 emits invisible light.
- Invisible light having a second wavelength (for example, invisible light having a wavelength of 355 nm) shorter than the wavelength band of visible light and longer than the first wavelength may be emitted as processed light ELk-2.
- the light source 1111c-1 emits invisible light having a first wavelength longer than the wavelength band of visible light (for example, invisible light having a wavelength of 1070 nm) as processed light ELk-1
- the light source 1111c-2 emits invisible light.
- Invisible light having a second wavelength for example, invisible light having a wavelength of 1095 nm
- the light source 1111c can be a laser diode.
- one of the plurality of light sources 1111c may be a carbon dioxide gas laser.
- the control device 2 selects any one of the plurality of light sources 1111c as the light source 1111c (hereinafter, referred to as "actual light source 1111c") to which the processed light ELk should be emitted.
- the actual emission light source 1111c emits the processing light ELk under the control of the control device 2.
- the remaining light source 1111c not selected by the control device 2 that is, the other light source 1111c other than the actual emission light source 1111c among the plurality of light sources 1111c
- the processed light ELk emitted by the actual emission light source 1111c is incident on the turnout 1112.
- the turnout 1112 branches the processing light ELk incident on the turnout 1112 into a plurality of processing light ELks.
- the light source system 111c emits a plurality of processed light ELks.
- the control device 2 may select an actual emission light source 1111c from a plurality of light sources 1111c based on the processing conditions of the object S to be processed (that is, the processing conditions of the coating film SF or the coating film SFb). For example, when the machining condition of the machining object S is the first condition # 1a, the control device 2 actually uses the first light source 1111c (for example, the light source 1111c-1) among the plurality of light sources 1111c. It may be selected as the emission light source 1111c. For example, when the machining condition of the machining object S is the second condition # 2a different from the first condition # 1a, the control device 2 is different from the first light source 1111c among the plurality of light sources 1111c. A different second light source 1111c (eg, light source 1111c-2) may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the first light source 1111c for example, the light source 1111c-1
- the control device 2 is different from the first light source 1111c among the
- the processing conditions of the processing object S may include conditions related to the fineness required for processing the processing object S. This is because the wavelength of the processing light ELk is one of the parameters that affect the fineness required for processing the processing object S.
- the control device 2 when the fineness required for processing the machining object S is the first fineness # 11a, the control device 2 has the first light source 1111c (for example, the light source 1111c) among the plurality of light sources 1111c. -1) may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 is among the plurality of light sources 1111c.
- a second light source 1111c (for example, light source 1111c-2) different from the first light source 1111c may be selected as the actual light source 1111c.
- the control device 2 relatively reduces the fineness required for machining the machining object S ( That is, the wavelength of the processing light ELk emitted by the actual emission light source 1111c selected when relatively fine processing is required) has a relatively large degree of fineness required for processing the processing object S (relatively fine processing is required). That is, the actual emission light source 1111c may be selected so that the actual emission light source 1111c selected when relatively coarse processing is sufficient) is shorter than the wavelength of the processing light ELk emitted. This is because the shorter the wavelength of the processing light ELk, the finer the processing apparatus 1a can process the coating film SF.
- the control device 2 uses the first light source 1111c of the plurality of light sources 1111c as the actual light source. It may be selected as 1111c.
- the control device 2 is among the plurality of light sources 1111c.
- a second light source 1111c capable of emitting a processing light ELk having a wavelength shorter than the wavelength of the processing light ELk emitted by the first light source 1111c may be selected as the actual light source 1111c.
- the control device 2 is among the plurality of light sources 1111c.
- a third light source 1111c capable of emitting a processing light ELk having a wavelength longer than the wavelength of the processing light ELk emitted by the first light source 1111c may be selected as the actual light source 1111c.
- the control device 2 selects the light source 1111c-1 as the actual injection light source 1111c when the fineness required for processing the processing object S is the first fineness # 31a. You may. On the other hand, when the fineness required for processing the machining object S is the second fineness # 32a, which is coarser than the first fineness # 31a, the control device 2 actually outputs the light source 1111c-2. It may be selected as the emission light source 1111c. Alternatively, the control device 2 may select the light source 1111c-2 as the actual injection light source 1111c when the fineness required for processing the processing object S is the first fineness # 41a.
- the control device 2 actually outputs the light source 1111c-1. It may be selected as the emission light source 1111c.
- FIG. 22A shows a concave structure CP1 having a relatively small array pitch P1 # 1 and / or a convex structure CP2 having a relatively small array pitch P2 # 1. It is sectional drawing which shows.
- FIG. 22B shows a concave structure CP1 having a relatively large array pitch P1 # 2 and / or a convex structure CP2 having a relatively large array pitch P2 # 2. It is sectional drawing which shows.
- the fineness required for processing to form the concave structure CP1 and / or the convex structure CP2 shown in FIG. 22A forms the concave structure CP1 and / or the convex structure CP2 shown in FIG. 22A. It becomes finer than the fineness required for processing to do so. Therefore, the conditions regarding the fineness required for processing the processing object S may include the conditions regarding the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1 and / or the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2. That is, the processing conditions of the processing object S may include the conditions relating to the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1 and / or the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2.
- the control device 2 is processed by the actual emission light source 1111c selected when forming the concave structure CP1 having a relatively small array pitch P1 and / or the convex structure CP2 having a relatively small array pitch P2.
- the actual emission light source 1111c may be selected so as to be shorter than the wavelength of.
- the control device 2 when the control device 2 forms the concave structure CP1 of the first array pitch P1 # 11 and / or the convex structure CP2 of the first array pitch P2 # 11, the control device 2 is the first of the plurality of light sources 1111c.
- the light source 1111c of 1 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 and / or a second array pitch P2 smaller than the first array pitch P2 # 11 with a second array pitch P1 # 12 smaller than the first array pitch P1 # 11.
- a second light source capable of emitting a processed light ELk having a wavelength shorter than the wavelength of the processed light ELk emitted by the first light source 1111c among the plurality of light sources 1111c. 1111c may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 of a third array pitch P1 # 13 that is larger than the first array pitch P1 # 11 and / or a third array pitch P2 that is larger than the first array pitch P2 # 11.
- a third light source capable of emitting a processed light ELk having a wavelength longer than the wavelength of the processed light ELk emitted by the first light source 1111c among the plurality of light sources 1111c. 1111c may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 and / or a first arrangement pitch of the first arrangement pitch P1 # 21.
- the light source 1111c-1 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a second arrangement pitch larger than the concave structure CP1 and / or the first arrangement pitch P2 # 21a of the second arrangement pitch P1 # 22 which is larger than the first arrangement pitch P1 # 21.
- the light source 1111c-2 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 forms the concave structure CP1 of the first array pitch P1 # 31 and / or the convex structure CP2 of the first array pitch P2 # 31, the light source 1111c-2 is used as an actual emission light source. It may be selected as 1111c.
- the control device 2 has a second arrangement pitch smaller than the concave structure CP1 and / or the first arrangement pitch P2 # 31 of the second arrangement pitch P1 # 32 which is smaller than the first arrangement pitch P1 # 31.
- the light source 1111c-1 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the arrangement pitch P1 of the concave structure CP1 is substantially equivalent to the width of the convex structure CP2.
- the arrangement pitch P2 of the convex structure CP2 is substantially equivalent to the width of the concave structure CP1. Therefore, the conditions regarding the fineness required for processing the processing object S may include the conditions regarding the width of the concave structure CP1 and / or the width of the convex structure CP2. That is, the processing conditions of the processing object S may include conditions relating to the width of the concave structure CP1 and / or the width of the convex structure CP2.
- the width of the concave structure CP1 is the direction in which the concave structure CP1 extends (the Y-axis direction in the examples shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b)) (FIGS. 22 (a) and 22 (b)). In the example shown in b), it means the size of the concave structure CP1 in the Y-axis direction).
- the width of the convex structure CP2 is the direction in which the convex structure CP2 extends (the Y-axis direction in the examples shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b)) (FIGS. 22 (a) and 22 (b)). In the example shown in b), it means the size of the convex structure CP2 in the Y-axis direction).
- the control device 2 emits the processed light ELk emitted by the actual emission light source 1111c selected when forming the concave structure CP1 having a relatively narrow width and / or the convex structure CP2 having a relatively narrow width.
- the wavelength of is larger than the wavelength of the processed light ELk emitted by the actual emission light source 1111c selected when forming the concave structure CP1 having a relatively wide width and / or the convex structure CP2 having a relatively wide width.
- the actual emission light source 1111c may be selected so as to be short.
- the control device 2 when the control device 2 forms the concave structure CP1 having the first width # 111 and / or the convex structure CP2 having the first width # 211, the control device 2 is the first of the plurality of light sources 1111c.
- the light source 1111c may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 having a width # 112 having a second narrower than the first width # 111 and / or a convex structure having a second width # 212 narrower than the first width # 211.
- a second light source 1111c capable of emitting a processing light ELk having a wavelength shorter than the wavelength of the processing light ELk emitted by the first light source 1111c among the plurality of light sources 1111c is used as an actual light source. It may be selected as 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 having a third width # 113 wider than the first width # 111 and / or a convex structure having a third width # 213 wider than the first width # 211.
- a third light source 1111c capable of emitting a processed light ELk having a wavelength longer than the wavelength of the processed light ELk emitted by the first light source 1111c among the plurality of light sources 1111c is used as an actual light source. It may be selected as 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 having a first width # 121 and / or a first width # 221.
- the light source 1111c-1 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 has a concave structure CP1 having a second width # 122 wider than the first width # 121 and / or a convex shape having a second width # 222 wider than the first width # 221.
- the light source 1111c-2 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the control device 2 forms the concave structure CP1 having the first width # 131 and / or the convex structure CP2 having the first width # 231
- the light source 1111c-2 is set as the actual emission light source 1111c. You may choose.
- the control device 2 has a concave structure CP1 having a second width # 132 narrower than the first width # 131 and / or a convex shape having a second width # 232 narrower than the first width # 231.
- the light source 1111c-1 may be selected as the actual emission light source 1111c.
- the processing system SYSc of the third embodiment described above can enjoy the same effect as the effect that can be enjoyed by the processing system SYSa of the first embodiment or the processing system SYSb of the second embodiment described above.
- Processing system SYSC Further, an actual injection light source 1111c that emits processing light ELk is selected based on the processing conditions. As a result, the processing system SYSc can switch the wavelength of the processing light ELk actually used for processing the coating film SF based on the processing conditions. Therefore, the processing system SYSc can process the coating film SF more appropriately as compared with the case where the wavelength of the processing light ELk cannot be switched.
- the processing system of the first comparative example in which the processing light ELk having a relatively long wavelength can be used to process the coating film SF, but the processing light ELk having a relatively short wavelength cannot be used. It is difficult to process the coating film SF with relatively fine fineness.
- the processing system SYSc of the third embodiment when the fineness required for processing the processing object S is small, the processing light having a relatively short wavelength is replaced with the processing light ELk having a relatively long wavelength.
- the coating film SF can be processed with relatively fine fineness using ELk.
- the processing light ELk having a relatively short wavelength can be used to process the coating film SF, but the processing light ELk having a relatively long wavelength cannot be used.
- the time required to process the coating film SF with relatively coarse fineness may be relatively long (that is, the throughput is deteriorated). This is because it is difficult for the processing system of the second comparative example to form a concave structure CP1 having a relatively wide width by one irradiation of the processing light ELk (that is, one scanning operation).
- a concave structure CP1 having a relatively wide width that is, a concave structure CP1 having a relatively large arrangement pitch P1
- a plurality of concave structure CP1s having a relatively narrow width are partially divided with each other. This is because it is necessary to form them so as to overlap with each other.
- the processing system SYSc of the third embodiment when the fineness required for processing the processing object S is large, the processing light having a relatively long wavelength is replaced with the processing light ELk having a relatively short wavelength.
- the coating film SF can be processed with relatively coarse fineness using ELk.
- the processing system SYSc aims to shorten the time required for processing the coating film SF with relatively coarse fineness (that is, improve the throughput) as compared with the processing system of the second comparative example. Can be done. As described above, the processing system SYSc can process the coating film SF with an appropriate fineness without causing deterioration in throughput.
- the processing system SYS deflects the processing light ELk with the galvano mirror 1122 in order to allow a plurality of processing light ELks to scan the surface of the coating film SF.
- the processing device 1 causes the light irradiation device 11 to move relative to the coating film SF to form a plurality of processing light ELks.
- the surface of the coating film SF may be scanned. That is, the control device 2 may control the drive system 12 to move the light irradiation device 11 relative to the coating film SF so that the processing light ELk scans the surface of the coating film SF.
- One of the purposes for the drive system 12 to move the light irradiation device 11 relative to the coating film SF is to cause the processing light ELk to scan the surface of the coating film SF as described above. Therefore, if the coating film SF can be scanned by the processing light ELk even if the light irradiation device 11 does not move, the light irradiation device 11 does not have to move. That is, the processing system SYS does not have to include the drive system 12.
- One of the purposes for the drive system 12 to move the light irradiation device 11 relative to the coating film SF is that when a plurality of processing shot areas SA are accommodated in the accommodation space SP of the accommodation device 13, the accommodation device 13 is accommodated. This is because the plurality of processing shot regions SA are sequentially scanned by the processing light ELk without moving the support device 14. Therefore, when a single processed shot region SA is accommodated in the accommodation space SP, the light irradiation device 11 does not have to move. That is, the processing device 1 does not have to include the drive system 12.
- the processing device 1 includes an accommodating device 13, a support device 14, a drive system 15, an exhaust device 16, and a gas supply device 17.
- the processing device 1 does not have to include at least one of the accommodating device 13, the support device 14, the drive system 15, the exhaust device 16, and the gas supply device 17 as long as the processing object S can be processed. ..
- the processing device 1 does not have to include at least a part of the accommodating device 13, the support device 14, the drive system 15, the exhaust device 16, and the gas supply device 17 as long as the processing object S can be processed.
- the structures of the accommodation device 13, the support device 14, the drive system 15, the exhaust device 16, and the gas supply device 17 described above are merely examples, and the processing device 1 has a structure different from the structure described above. At least one of 13, a support device 14, a drive system 15, an exhaust device 16, and a gas supply device 17 may be provided.
- the processing system SYS forms a riblet structure by the coating film SF on the surface of the processing object S.
- the processing system SYS may form an arbitrary structure by the coating film SF having an arbitrary shape on the surface of the object to be processed S.
- the control device 2 controls the light irradiation device 11 or the like so that the processing light ELk scans the surface of the coating film SF along the scanning locus according to the structure to be formed, an arbitrary shape can be obtained.
- Any structure having the above can be formed.
- An example of any structure is a regularly or irregularly formed micro-nanometer-order fine texture structure (typically a concavo-convex structure).
- Such a fine textured structure may include at least one of a shark skin structure and a dimple structure having a function of reducing resistance due to a fluid (gas and / or liquid).
- the fine texture structure may include a leaf surface structure of a sacred lotus having at least one of a liquid repellent function and a self-cleaning function (for example, having a lotus effect).
- the fine texture structure includes a fine protrusion structure having a liquid transport function (see US Patent Publication No. 2017/0044002), an uneven structure having a liquid-forming function, an uneven structure having an antifouling function, a reflectance reducing function, and a liquid repellent structure.
- a moth-eye structure that has at least one of the functions, a concave-convex structure that intensifies only light of a specific wavelength by interference to give a structural color, a pillar array structure that has an adhesive function using van der Waals force, a concave-convex structure that has an aerodynamic noise reduction function, and , At least one of a honeycomb structure having a droplet collecting function and the like may be included.
- the processing system SYS removes the coating film SF by evaporating the coating film SF by irradiation with the processing light ELk.
- the processing system SYS may remove the coating film SF by melting the coating film SF by irradiation with the processing light ELk and removing the melted coating film SF.
- the processing system SYS may make the coating film SF brittle by irradiation with the processing light ELk, and remove the coating film SF by peeling off the brittle coating film SF.
- the processing system SYS ablates the coating film SF formed on the surface of the processing object S.
- the processing system SYS may remove a part of the coating film SF formed on the surface of the object to be processed S by thermal processing.
- the processing system SYS forms a concave portion C (or an arbitrary structure such as a concave structure CP1 or a riblet structure formed by the concave structure CP1) by removing the coating film SF. That is, the processing system SYS processes the coating film SF so as to partially thin the coating film SF. However, the processing system SYS may process the coating film SF so as to partially thicken the coating film SF in addition to or instead of partially thinning the coating film SF. That is, in the processing system SYS, in addition to or instead of forming the concave portion C by removing the coating film SF, the convex portion (or the convex structure CP2 or the convex shape) is added by adding the coating film SF.
- the convex portion or the convex structure CP2 or the convex shape
- any structure according to the structure CP2) may be formed.
- the processing system SYS removes the coating film SF of the first portion by irradiating the first portion of the coating film SF with the processing light ELk, and then applies the removed coating film SF to the second portion of the coating film SF.
- the coating film SF in the second portion may be made relatively thick (that is, a convex portion may be formed in the second portion).
- the processing system SYS processes the coating film SF formed on the surface of the processing object S.
- the processing system SYS may process any film other than the coating film SF formed on the surface of the object to be processed S.
- the processing system SYS may process the processing object S itself. That is, the processing system SYS may process the coating film SF or the processing object S on which no arbitrary film is formed on the surface.
- the machining system SYS forms a riblet structure on the machining object S to reduce the resistance of the surface of the machining object S to the fluid.
- the machining system SYS may form other structures on the machining object S that are different from the riblet structure for reducing the resistance of the surface to the fluid.
- the processing system SYS may form a riblet structure on the processing object S to reduce noise generated when the fluid and the surface of the processing object S move relatively.
- the processing system SYS may form a structure in the processing object S that generates a vortex with respect to the flow of fluid on the surface of the processing object S.
- the processing system SYS may form a structure on the processing object S to impart hydrophobicity to the surface of the processing object S.
- the processing system SYS irradiates the coating film SF with one or more processing light ELks focused in a spot shape.
- the processing system SYS may form interference fringes on the coating film SF by branching the processing light ELk from the light source and then interfering with the plurality of the branched processing light ELk.
- the processing system SYS may include a light irradiation device 11A capable of forming interference fringes on the coating film SF instead of the light irradiation device 11.
- the light irradiation device 11A includes a light source system 1111 that supplies processed light ELk having coherence, an optical branching portion 1112 that branches the processed light ELk from the light source system 1111, and a plurality of optical fibers 1114 and 1115.
- the processed optical ELk branched at the optical branching portion 1112 heads toward the optical incident end 1114a of the optical fiber 1114 and the optical incident end 1115a of the optical fiber 1115, respectively.
- a relay optical system 1113 is arranged between the light source system 1111 and the optical branching portion 1112, and the relay optical system 1113 causes the light incident end 1114a of the optical fiber 1114 and the light incident end 1115a of the optical fiber 1115.
- the processed light ELk is focused on.
- the processed light ELk is emitted from the optical emission end 1114b of the optical fiber 1114 and the optical emission end 1115b of the optical fiber 1115 at a predetermined opening angle, respectively.
- the opening angle of the processed light ELk from the light emitting ends 1114b and 1115b is equal to the focusing angle of the processed light ELk incident on the light incident ends 1114a and 1115a.
- the processed light ELk from the light emitting ends 1114b and 1115b is focused by the condensing optical system 1125 whose front focal point is positioned at the position of the surface on which the light emitting ends 1114b and 1115b are arranged, and the coating film SF. It becomes a parallel light beam forming a predetermined angle with respect to.
- the plurality of processed light ELks via the condensing optical system 1125 interfere with each other in the vicinity of the position of the coating film SF to form interference fringes having a period in the vertical direction of the paper surface.
- the periodic direction of the interference fringes corresponds to the direction of the axis connecting the light emitting ends 1114b and 1115b on the surface on which the light emitting ends 1114b and 1115b are arranged.
- Interference fringes having an interference pattern which is a fringe pattern in the periodic direction along the vertical direction of the paper surface, are formed on the coating film SF. That is, on the coating film SF, interference light having an intensity distribution on the surface of the coating film SF is irradiated as processing light ELk for forming the riblet structure. As a result, a part of the coating film SF is removed according to the intensity distribution of the interference light, and a riblet structure formed by the coating film SF is formed on the surface of the object to be processed S.
- the positions of the light emitting ends 1114b and 1115b can be changed in the direction intersecting the optical axis AX of the condensing optical system 1125, and this position is changed (typically, the distance from the optical axis AX changes). ) Therefore, the period of the interference fringes formed on the coating film SF can be changed.
- the processing light from the light source system 1111 is branched into two, but the number of branches is not limited to two.
- a light irradiation device that irradiates a film formed on a base material and transparent to visible light with processed light in a wavelength band in which the absorption rate of the film is equal to or higher than a predetermined value.
- a processing system including a control device for controlling the light irradiation device.
- Appendix 2 The processing system according to Appendix 1, wherein the coating film is opaque to the processing light.
- Appendix 3 The processing system according to Appendix 1 or 2, wherein the processing light includes invisible light.
- [Appendix 4] The processing system according to any one of Supplementary note 1 to 3, wherein the processing light includes invisible light having a wavelength shorter than that of visible light.
- [Appendix 5] The processing system according to any one of Supplementary note 1 to 4, wherein the processing light includes light having a wavelength of 310 nm or less.
- [Appendix 6] The processing system according to any one of Appendix 1 to 5, wherein the processing light includes light having a wavelength of 266 nm or less.
- [Appendix 7] The processing system according to any one of Appendix 1 to 3, wherein the processing light includes invisible light having a wavelength longer than that of visible light.
- [Appendix 16] The processing system according to any one of Appendix 1 to 15, wherein a part of the coating film is removed by irradiating the coating film with the processing light so that the base material is not exposed from the coating film.
- Appendix 17 The processing system according to any one of Supplementary note 1 to 16, wherein the control device controls the light irradiation device so as to form the structure of the coating film by irradiating the coating film with the processing light.
- Appendix 18 The processing system according to any one of Appendix 1 to 17, which forms a structure for reducing the frictional resistance of the surface of the base material against a fluid.
- Appendix 19 The processing system according to any one of Appendix 1 to 18, wherein a periodic structure is formed on the coating film.
- Appendix 20 Forming a film that is transparent to visible light on the surface of the substrate, A method for manufacturing a moving body that moves in a fluid, which comprises irradiating the coating film with processing light in a wavelength band in which the absorption rate of the coating film is equal to or higher than a predetermined value.
- Appendix 21 The manufacturing method according to Appendix 20, which forms a structure for reducing the frictional resistance of the surface of the base material against a fluid.
- Appendix 22 The manufacturing method according to Appendix 20 or 21, wherein a periodic structure is formed on the surface of the object.
- Appendix 23 The manufacturing method according to any one of Appendix 20 to 22, wherein the moving body is an airframe, a hull, or a vehicle body.
- a light irradiating device capable of irradiating the surface of an object with each of a first processed light containing light having a first wavelength and a second processed light containing light having a second wavelength different from the first wavelength.
- a processing system including a control device that controls the light irradiation device so as to irradiate one processing light selected according to the processing conditions of the object among the first and second processing lights.
- the processing conditions include conditions related to fineness required for processing.
- the second wavelength is shorter than the first wavelength, When the fineness required for processing is the first fineness, the control device controls the light irradiation device so as to irradiate the first processing light as the one processing light. When the fineness required for processing is a second fineness finer than the first fineness, the control device irradiates the second processing light as the first processing light.
- the second wavelength is longer than the first wavelength, When the fineness required for processing is the first fineness, the control device controls the light irradiation device so as to irradiate the first processing light as the one processing light.
- the control device irradiates the second processing light as the first processing light.
- the processing system forms a structure in which a plurality of convex or concave structures extending in the first direction are arranged along a second direction intersecting the first direction on the object.
- the second wavelength is shorter than the first wavelength, When forming the convex structure or the concave structure of the first width, the control device controls the light irradiation device so as to irradiate the first processing light as the one processing light. When the control device forms the convex structure or the concave structure having a second width narrower than the first width, the control device irradiates the second processing light as the first processing light.
- the second wavelength is longer than the first wavelength, When forming the convex structure or the concave structure of the first width, the control device selects the first processing light as the one processing light and irradiates the first processing light.
- the second processing light is selected as the first processing light, and the control device selects the second processing light as the first processing light.
- the processing system according to Appendix 28 which controls the light irradiation device so as to irradiate the second processing light.
- the processing system forms a structure in which a plurality of convex or concave structures extending in the first direction are arranged along a second direction intersecting the first direction on the object.
- the processing system according to any one of Appendix 24 to 30, wherein the processing conditions include conditions relating to the arrangement pitch of the convex structure or the concave structure along the second direction.
- the second wavelength is shorter than the first wavelength
- the control device controls the light irradiation device so as to irradiate the first processing light as the one processing light.
- the control device forms the convex structure or the concave structure with a second arrangement pitch smaller than the first arrangement pitch
- the control device irradiates the second processing light as the one processing light.
- the second wavelength is longer than the first wavelength
- the control device controls the light irradiation device so as to irradiate the first processing light as the one processing light.
- the control device forms the convex structure or the concave structure with a second arrangement pitch larger than the first arrangement pitch
- the control device irradiates the second processing light as the one processing light.
- Appendix 34 The processing system according to any one of Appendix 24 to 33, wherein the thickness of a part of the object is changed by irradiating the object with the processing light.
- [Appendix 35] The processing system according to any one of Appendix 24 to 34, wherein a part of the object is removed by irradiating the object with the processing light.
- Appendix 36 The processing system according to any one of Appendix 24 to 35, wherein the control device controls the light irradiation device so as to form a structure by irradiating the surface of the object with the processing light.
- Appendix 37 The processing system according to any one of Appendix 24 to 36, which forms a structure for reducing the frictional resistance of the surface of the object to a fluid.
- Appendix 38] The processing system according to any one of Appendix 24 to 37, which forms a periodic structure on the surface of the object.
- Appendix 39 To select one processing light based on the processing conditions of the object from the first processing light including the light of the first wavelength and the second processing light containing the light of the second wavelength different from the first wavelength. , A method of manufacturing a moving body moving in a fluid, comprising controlling the light irradiator so as to irradiate the surface of the object with one of the selected processing lights.
- Appendix 40 The manufacturing method according to Appendix 39, which forms a structure for reducing the frictional resistance of the surface of the object to a fluid.
- Appendix 41 The manufacturing method according to Appendix 39 or 40, wherein a periodic structure is formed on the surface of the object.
- Appendix 42 The manufacturing method according to any one of Appendix 39 to 43, wherein the moving body is an airframe, a hull, or a vehicle body.
- Appendix 43 A second wavelength band including a wavelength absorbed by the film on a light-transparent film having a first wavelength band including a visible light wavelength band provided on a coating layer coated on a substrate. Irradiating the processing light of A processing method including removing a part of the coating film in the thickness direction with the processing light.
- Appendix 44 Irradiating a coating film having a first wavelength band including a wavelength band of visible light formed on a coating layer containing titanium oxide, which is transparent to light, with processing light having a wavelength absorbed by the coating film.
- a processing method including removing a part of the coating film in the thickness direction with the processing light [Appendix 45] Irradiating the white paint layer coated on the substrate with light having a wavelength that is different from the visible light wavelength band, and A processing method including removing a part of the white paint layer in the thickness direction with the processing light. [Appendix 46] Irradiating the titanium oxide-containing paint layer coated on the substrate with light having a wavelength that is different from the visible light wavelength band, and A processing method including removing a part of the coating layer in the thickness direction with the processing light. [Appendix 47] A second wavelength band including a wavelength absorbed by the film on a light-transparent film having a first wavelength band including a visible light wavelength band provided on a coating layer coated on a substrate.
- Irradiation device that irradiates the processing light of It is provided with an irradiation position changing device that changes the irradiation position of the processing light in a direction along the surface of the coating film.
- a processing apparatus that removes a part of the coating film in the thickness direction with the processing light to form a recess extending in the direction on the surface of the coating film.
- An irradiation device that irradiates a film formed on a coating layer containing titanium oxide, which is transparent to light having a first wavelength band including a visible light wavelength band, with processed light having a wavelength absorbed by the film.
- an irradiation position changing device that changes the irradiation position of the processing light in a direction along the surface of the coating film.
- a processing device that removes a part of the coating film in the thickness direction with the processing light to form a recess extending in the direction on the surface of the coating film.
- An irradiation device that irradiates a white paint layer coated on a base material with light having a wavelength band different from that of visible light. It is provided with an irradiation position changing device that changes the irradiation position of the processing light in a direction along the surface of the coating layer.
- a processing device that removes a part of the coating layer in the thickness direction with the processing light to form a recess extending in the direction on the surface of the coating film.
- An irradiation device that irradiates a coating layer containing titanium oxide coated on a base material with light having a wavelength that is different from the wavelength band of visible light. It is provided with an irradiation position changing device that changes the irradiation position of the processing light in a direction along the surface of the coating layer.
- a processing device that removes a part of the coating layer in the thickness direction with the processing light to form a recess extending in the direction on the surface of the coating film.
- [Appendix 51] Forming a film transparent to light in at least a part of the visible wavelength band on the paint layer applied on the substrate, A processing method including removing a part of the coating film in the thickness direction by irradiating the coating film with processing light having a wavelength absorbed by the coating film.
- [Appendix 52] Forming a film on the paint layer containing titanium oxide and A processing method including removing a part in the thickness direction of the coating film by irradiating the coating film with processing light in at least a part of the wavelength bands absorbed by the coating film.
- the present invention can be appropriately modified within the scope of the claims and within the scope not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the processing apparatus, processing method, processing system, and processing system accompanied by such changes are used.
- a method for manufacturing a mobile body is also included in the technical idea of the present invention.
- Processing device 11 Light irradiation device 111 Light source system 1111 Light source 112 Optical system 1122 Galvano mirror 2 Control device C Concave CP1 Concave structure CP2 Convex structure EA Target irradiation area EL Processing light S Processing target SF, sf Coating film SYS processing system SA Machining shot area
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Abstract
加工方法は、基材上に塗布された塗料層の上に可視光に対して透明な被膜を形成することと、被膜に吸収される波長の加工光を被膜に照射することにより被膜の厚さ方向における一部を除去することとを含む。
Description
本発明は、加工光を照射して物体を加工可能な加工方法及び加工装置の技術分野に関する。
物体を加工可能な加工装置として、特許文献1には、物体の表面にレーザ光線を照射して構造を形成する加工装置が記載されている。この種の加工装置では、物体に構造を適切に形成することが要求されている。
第1の態様によれば、基材上に塗布された塗料層の上に可視光に対して透明な被膜を形成することと、前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第2の態様によれば、酸化チタンを含む塗料層上に被膜を形成することと、前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第3の態様によれば、基材上に白色の塗料層を塗布することと、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を前記白色の塗料層に照射することにより前記白色の塗料層の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第4の態様によれば、酸化チタンを含有する塗料層を基材上に塗布することと、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を前記塗料層に照射することにより前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第5の態様によれば、基材上に塗布された塗料層の上に設けられた可視光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第6の態様によれば、酸化チタンを含む塗料層上に形成された被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第7の態様によれば、基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を照射することと、前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第8の態様によれば、基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を照射することと、前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することとを含む加工方法が提供される。
第9の態様によれば、基材上に塗布された塗料層の上に設けられた可視光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置とを備え、前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置が提供される。
第10の態様によれば、酸化チタンを含む塗料層上に形成された被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置とを備え、前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置が提供される。
第11の態様によれば、基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置とを備え、前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記塗料層の表面に形成する加工装置が提供される。
第12の態様によれば、基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置とを備え、前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記塗料層の表面に形成する加工装置が提供される。
以下、図面を参照しながら、加工装置及び加工方法の実施形態について説明する。以下では、加工光ELkを用いて加工対象物Sの表面に形成された塗装膜SFを加工する加工システムSYSを用いて、加工装置及び加工方法の実施形態を説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。
また、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、加工システムSYSを構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。ここで、Z軸方向を重力方向としてもよい。また、XY平面を水平方向としてもよい。
(1)第1実施形態の加工システムSYSa
初めに、第1実施形態の加工システムSYS(以降、第1実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSa”と称する)について説明する。
初めに、第1実施形態の加工システムSYS(以降、第1実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSa”と称する)について説明する。
(1-1)加工システムSYSaの構造
初めに、図1を参照しながら、第1実施形態の加工システムSYSaの構造について説明する。図1は、第1実施形態の加工システムSYSaの構造を模式的に示す断面図である。
初めに、図1を参照しながら、第1実施形態の加工システムSYSaの構造について説明する。図1は、第1実施形態の加工システムSYSaの構造を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に形成された(例えば、塗布された)塗装膜SFを加工する。加工対象物Sは、例えば、金属であってもよいし、合金(例えば、ジュラルミン等)であってもよいし、樹脂(例えば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)等)であってもよいし、ガラスであってもよいし、それ以外の任意の材料から構成される物体であってもよい。塗装膜SFは、加工対象物Sの表面を覆う塗料の膜である。このため、塗装膜SFは、塗料層と称してもよい。加工対象物Sは、塗装膜SFに対する基材となる。塗装膜SFの厚みは、例えば数十マイクロメートルから数百マイクロメートルであるが、その他の任意のサイズであってもよい。塗装膜SFを構成する塗料は、例えば、樹脂性の塗料を含んでいてもよいし、それ以外の種類の塗料を含んでいてもよい。樹脂製の塗料は、例えば、アクリル系の塗料(例えば、アクリルポリオールを含む塗料)、ポリウレタン系の塗料(例えば、ポリウレタンポリオールを含む塗料)、ポリエステル系の塗料(例えば、ポリエステルポリオールを含む塗料)、ビニル系の塗料、フッ素系の塗料(例えば、フッ素系ポリオールを含む塗料)、シリコン系の塗料及びエポキシ系の塗料のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。塗料は可視光に対して不透明であってもよい。可視光の波長帯域は400nmから700nmであってもよい。
図1は、水平面(つまり、XY平面)に沿った表面を有する加工対象物S上に加工システムSYSa(特に、加工システムSYSaが備える後述の加工装置1)が配置されている例を示している。しかしながら、加工システムSYSaは、水平面に沿った表面を有する加工対象物S上に配置されるとは限らない。例えば、図5等を参照しながら後に詳述するように、加工システムSYSaは、水平面に交差する表面を有する加工対象物S上に配置されてもよい。加工システムSYSaは、加工対象物Sから吊り下がるように配置されてもよい。この場合には、X軸方向及びY軸方向は、便宜上、加工対象物Sの表面に沿った方向(典型的には、平行な方向)として定義されてもよく、Z軸方向は、便宜上、加工対象物Sの表面に交差する方向(典型的には、直交する方向)として定義されてもよい。
加工システムSYSaは、塗装膜SFを加工するために、塗装膜SFに対して加工光ELkを照射する。加工光ELkは、塗装膜SFに照射されることで塗装膜SFを加工可能である限りは、どのような種類の光であってもよい。一例として、加工光ELkは、レーザ光であってもよい。更に、加工光ELkは、塗装膜SFに照射されることで塗装膜SFを加工可能である限りは、どのような波長の光であってもよい。第1実施形態では、加工光ELkが不可視光(例えば、赤外光及び紫外光の少なくとも一方等)である例を用いて説明を進める。つまり、第1実施形態では、加工光ELkが、可視光の波長帯域よりも短い波長帯域に含まれる波長の光、及び、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光の少なくとも一方である例を用いて説明を進める。但し、加工光ELkは、可視光であってもよい。
ここで、図2(a)及び図2(b)を参照しながら、加工光ELkを用いた塗装膜SFの加工の様子について説明する。図2(a)及び図2(b)のそれぞれは、加工対象物Sの表面に形成された塗装膜SFの加工の様子を模式的に示す断面図である。
図2(a)に示すように、加工システムSYSaは、塗装膜SFの表面に設定される目標照射領域EAに対して加工光ELkを照射する。尚、目標照射領域EAは、加工システムSYSaが加工光ELkを照射することが予定されている領域である。図2(a)に示すように、目標照射領域EAに加工光ELkが照射されると、目標照射領域EAと重なる塗装膜SF(つまり、目標照射領域EAの-Z側に位置する塗装膜)の一部が加工光ELkによって蒸発する。このとき、塗装膜SFの厚み方向において、目標照射領域EAに重なる塗装膜SFの全てが蒸発しない。つまり、塗装膜SFの厚み方向において、目標照射領域EAに重なる塗装膜SFの一部(具体的には、塗装膜SFのうち目標照射領域EAに相対的に近い部分)が蒸発する一方で、目標照射領域EAに重なる塗装膜SFの他の一部(具体的には、塗装膜SFのうち目標照射領域EAから相対的に遠い部分)が蒸発しない。言い換えれば、塗装膜SFは、塗装膜SFから加工対象物Sが露出しない程度にしか蒸発しない。このため、加工光ELkの特性は、塗装膜SFから加工対象物Sが露出しない程度にしか塗装膜SFを蒸発させることがない所望の特性に設定されていてもよい。加工光ELkの特性は、加工光ELkの照射によって加工対象物Sに影響を与えない所望の特性に設定されていてもよい。加工光ELkの特性は、加工光ELkの照射によって塗装膜SFのみに影響を与える所望の特性に設定されていてもよい。尚、加工光ELkの特性は、加工光ELkの波長、塗装膜SFの表面に対して加工光ELkから伝達される単位時間当たりの及び/又は単位面積当たりのエネルギー量、塗装膜SFの表面における加工光ELkの強度分布、塗装膜SFの表面に対する加工光ELkの照射時間、及び、塗装膜SFの表面における加工光ELkのサイズ(一例として、スポット径及び面積の少なくとも一方)の少なくとも一つを含んでいてもよい。
このとき、塗装膜SFに照射される加工光ELkのエネルギー(一例として強度)は、加工光ELkの照射によって加工対象物Sに影響を与えないように定められる。加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkが塗装膜SFを貫通して加工対象物Sに到達しないように定められる。言い換えると、加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkの照射によって塗装膜SFのみに影響を与えるように定められる。
その結果、塗装膜SFが蒸発した部分では、塗装膜SFが除去される。一方で、塗装膜SFが蒸発しなかった部分では、塗装膜SFがそのまま残留する。つまり、図2(b)に示すように、加工光ELkが照射された部分において、塗装膜SFが部分的に除去される。その結果、図2(b)に示すように、加工光ELkが照射された部分において、加工光ELkが照射されていない部分と比較して、塗装膜SFの厚みが薄くなる。言い換えれば、図2(b)に示すように、加工対象物Sの表面上には、加工光ELkが照射されていないがゆえに相対的に厚いままの塗装膜SFと、加工光ELkが照射されたがゆえに相対的に薄くなった塗装膜SFとが存在することになる。つまり、加工光ELkの照射により、塗装膜SFの厚みが少なくとも部分的に調整される。加工光ELkの照射により、厚さ方向(図2(b)に示す例では、Z軸方向)において塗装膜SFの一部が除去される。その結果、塗装膜SFの表面に、塗装膜SFが相対的に薄い部分に相当する凹部(言い換えれば、溝部)Cが形成される。従って、本実施形態における「塗装膜SFを加工する動作」は、塗装膜SFの厚みを調整する動作、塗装膜SFの一部を除去する動作、及び、塗装膜SFに凹部Cを形成する動作の少なくとも一つを含む。
塗装膜SFは、加工光ELkを吸収することで蒸発する。つまり、塗装膜SFは、加工光ELkのエネルギーが塗装膜SFに伝達されることで、例えば光化学的に分解されて除去される。尚、加工光ELkがレーザ光である場合には、加工光ELkのエネルギーが塗装膜SFに伝達されることで塗装膜SF等が光化学的に分解されて除去される現象を、レーザーアブレーションと称することもある。このため、塗装膜SFは、加工光ELkを吸収可能な材料を含んでいる。具体的には、例えば、塗装膜SFは、加工光ELkに関する吸収率(例えば、加工光ELkが不可視光である場合には、可視光の波長帯域とは異なる波長を含む波長帯域の光に関する吸収率)が所定の第1吸収閾値以上となる材料を含んでいてもよい。逆に言えば、塗装膜SFによる吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる波長帯域の光が、加工光ELkとして用いられてもよい。
塗装膜SFを構成する材料は、色素(具体的には、例えば、顔料及び染料の少なくとも一方)を含んでいてもよい。塗装膜SFが色素を含む場合には、当該色素は、可視光の照射時に所望色を呈する色素であってもよい。その結果、このような色素を含む塗装膜SFは、所望色を呈することとなる。この場合、当該色素は、塗装膜SFが所望色を呈するように、可視光の波長帯域のうち塗装膜SFによって反射されることで所望色の光として人間に認識される波長を含む第1波長帯域の光の吸収率と、可視光のうち第1波長帯域とは異なる第2波長帯域の光の吸収率とが異なるという特性を有していてもよい。例えば、色素は、第1波長帯域の光の吸収率が第2波長帯域の光の吸収率よりも小さくなるという特性を有していてもよい。例えば、色素は、第1波長帯域の光の吸収率が所定の第2吸収閾値(但し、第2吸収閾値は、第1吸収閾値よりも小さい)以下になり、且つ、第2波長帯域の光の吸収率が所定の第3吸収閾値(但し、第3吸収閾値は、第2吸収閾値よりも大きい)以上になるという特性を有していてもよい。このような不可視光である加工光ELkを相応に吸収可能である一方で所望色を呈する色素の一例として、例えば、ウクライナ国キエフに所在するスペクトラムインフォ社製の近赤外線吸収色素(一例として、テトラフルオロホウ素化4-((E)-2-{(3E)-2-クロロ-3-[2-(2,6-ジフェニル-4H-チオピラン-4-イリデン)エチリデン]シクロヘキサ-1-エン-1-イル}ビニル)-2,6-ジフェニルチオピリリウム)があげられる。
一例として、塗装膜SFは、可視光の照射時に白色を呈する色素を含んでいてもよい。このような白色を呈する色素の一例として、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸バリウム及び硫化亜鉛の少なくとも一つを含む色素があげられる。
但し、塗装膜SFが白色を呈する色素を含んでいる場合には、塗装膜SFが白色とは異なる色を呈する色素を含んでいる場合と比較して、加工光ELkの照射に起因した塗装膜SFの変色が目立ちやすい。例えば、加工光ELkの照射に起因して、塗装膜SFが灰色化、白色化又は黄色化しやすい。その結果、塗装膜SFが呈する色を加工対象物Sの外観の色として知覚する観察者は、加工光ELkの照射後における加工対象物Sの見た目(特に、色合い)が、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの見た目と大きく変わったという印象を受ける可能性がある。つまり、観察者は、加工光ELkの照射によって加工対象物Sが変色したという印象を受ける可能性がある。
そこで、塗装膜SFが白色を呈する色素を含んでいる場合には、塗装膜SFが変色する可能性を低減するために、加工光ELkとして、可視光の波長帯域とは異なる波長帯域に含まれる波長の光が用いられてもよい。特に、加工光ELkとして、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光が用いられてもよい。例えば、加工光ELkとして、1000nm以上の波長帯域の光が用いられてもよい。例えば、加工光ELkとして、1060nm以上の波長帯域の光が、加工光ELkとして用いられてもよい。このような加工光ELkの一例として、炭酸ガスレーザ(いわゆる、CO2レーザ)が射出するレーザ光(例えば、ピーク強度の波長が9.6μm又は10.6μmとなるレーザ光)があげられる。この場合には、加工光ELkとして可視光又は可視光の波長帯域よりも短い波長帯域に含まれる波長の光が用いられる場合と比較して、加工光ELkの照射に起因して塗装膜SFが変色してしまう(例えば、白色とは異なる色を呈してしまう)可能性が小さくなる。というのも、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域の光が加工光ELkとして用いられる場合には、可視光又は可視光の波長帯域よりも短い波長帯域の光が加工光ELkとして用いられる場合と比較して、光源系111の製造に関する制約が少ないがゆえに、塗装膜SF(或いは、塗装膜SFb)の表面に対して加工光ELkから伝達される単位時間当たりの及び/又は単位面積当たりのエネルギー量を大きくしやすい。このため、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域の加工光ELkは、可視光の波長帯域と同じ又は短い波長帯域の加工光ELkと比較して、塗装膜SF(或いは、塗装膜SFb)を構成する材料の分子(例えば、塗料を構成する高分子)を相対的に容易に切断することができる。その結果、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光の照射によって塗装膜SFが変色してしまう可能性は、塗装膜SFが白色を呈する色素を含む場合には、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域とは異なる波長帯域に含まれる波長の光の照射によって塗装膜SFが変色してしまう可能性よりも小さくなる。このため、加工システムSYSaは、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域の光が加工光ELkを用いることで、塗装膜SFが変色する(つまり、塗装膜SFの特性が意図せず変化する、つまり、変質する)可能性を低減しながら、塗装膜SFを加工することができる。
塗装膜SFが色素を含む場合には、当該色素は、可視光に対して透明な色素であってもよい。その結果、このような色素を含む塗装膜SFは、透明な膜(いわゆる、クリアコート)となる。尚、ここでいう「透明な膜」は、可視光の波長帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の光が通過することが可能な膜を意味していてもよい。この場合、当該色素は、塗装膜SFが透明になるように、可視光をあまり吸収しない(つまり、相応に反射する)という特性を有していてもよい。例えば、色素は、可視光の吸収率が所定の第4吸収閾値よりも小さくなるという特性を有していてもよい。このような不可視光である加工光ELkを相応に吸収可能である一方で可視光に対して透明になる色素の一例として、例えば、スペクトラムインフォ社製の近赤外線吸収色素(一例として、テトラフルオロホウ素化6-クロロ-2-[(E)-2-(3-{(E)-2-[6-クロロ-1-エチルベンゾ[cd]インドール-2(1H)-イリデン]エチリデン}-2-フェニル-1-シクロペンテン-1-イル)エテニル]-1-エチルベンゾ[cd]インドリウム)があげられる。尚、塗装膜SFが透明である場合、塗装膜SFは色素を含んでいなくてもよい。
再び図1において、塗装膜SFを加工するために、加工システムSYSaは、加工装置1と、制御装置2とを備えている。更に、加工装置1は、光照射装置11と、駆動系12と、収容装置13と、支持装置14と、駆動系15と、排気装置16と、気体供給装置17とを備える。
光照射装置11は、制御装置2の制御下で、塗装膜SFに対して加工光ELkを照射可能である。塗装膜SFに対して加工光ELkを照射するために、光照射装置11は、光照射装置11の構造を模式的に示す断面図である図3(a)に示すように、加工光ELkを射出可能な光源系111と、光源系111から射出された加工光ELkを塗装膜SFに導く光学系112とを備える。
光源系111は、例えば複数の加工光ELkを同時に射出する。但し、光源系111は、単一の加工光ELkを射出してもよい。複数の加工光ELkを射出するために、光源系111は、光源系111の構造の一例を模式的に示す断面図である図3(b)に示すように、複数の光源1111を備えている。複数の光源1111は、等間隔で一列に配列される。各光源1111は、パルス光を加工光ELkとして射出する。パルス光の発光時間幅(以下、“パルス幅”と称する)が短くなると、加工精度(例えば、後述するリブレット構造の形成精度)が向上する。従って、各光源1111は、パルス幅が相対的に短いパルス光を、加工光ELkとして射出してもよい。例えば、各光源1111は、パルス幅が1000ナノ秒以下となるパルス光を、加工光ELkとして射出してもよい。例えば、各光源1111は、パルス幅がピコ秒のオーダーとなるパルス光を、加工光ELkとして射出してもよい。或いは、光源系111の構造の他の例を模式的に示す断面図である図3(c)に示すように、光源系111は、単一の光源1111と、当該単一の光源1111からの光を複数の加工光ELkに分岐する分岐器1112とを備えていてもよい。分岐器1112が分岐した複数の加工光ELkがそれぞれ射出される複数の射出口は、等間隔で一列に配列される。分岐器1112の一例として、光ファイバカプラ及び導波路型スプリッタ等の少なくとも一つがあげられる。尚、分岐器1112として、レンズアレイ、回折光学素子及び空間光変調器等の少なくとも一つを用いてもよい。
光学系112は、フォーカスレンズ1121と、ガルバノミラー1122と、fθレンズ1123とを備える。複数の加工光ELkは、フォーカスレンズ1121と、ガルバノミラー1122と、fθレンズ1123とを介して、塗装膜SFに照射される。
フォーカスレンズ1121は、1以上のレンズで構成され、その少なくとも一部のレンズの光軸方向に沿った位置を調整することで、複数の加工光ELkの収斂位置BF(言い換えれば、集光位置であり、つまりは光学系112の焦点位置)を調整するための光学素子である。ガルバノミラー1122は、複数の加工光ELkが塗装膜SFの表面を走査する(つまり、複数の加工光ELkがそれぞれ照射される複数の目標照射領域EAが塗装膜SFの表面を移動する)ように、複数の加工光ELkを偏向する。ガルバノミラー112は、X走査ミラー1122Xと、Y走査ミラー1122Yとを備える。X走査ミラー1122Xは、複数の加工光ELkをY走査ミラー1122Yに向けて反射する。X走査ミラー1122Xは、θY方向(つまり、Y軸周りの回転方向)に揺動又は回転可能である。X走査ミラー1122Xの揺動又は回転により、複数の加工光ELkは、塗装膜SFの表面をX軸方向に沿って走査する。X走査ミラー1122Xの揺動又は回転により、複数の加工光ELkは、塗装膜SFの表面をX軸方向に沿って掃引される。X走査ミラー1122Xの揺動又は回転により、複数の目標照射領域EAは、塗装膜SF上をX軸方向に沿って移動する。X走査ミラー1122Xは、複数の目標照射領域EAと塗装膜SFとの間のX軸方向に沿った相対的な位置関係を変更する。Y走査ミラー1122Yは、複数の加工光ELkをfθレンズ1123に向けて反射する。Y走査ミラー1122Yは、θX方向(つまり、X軸周りの回転方向)に揺動又は回転可能である。Y走査ミラー1122Yの揺動又は回転により、複数の加工光ELkは、塗装膜SFの表面をY軸方向に沿って走査する。Y走査ミラー1122Yの揺動又は回転により、複数の加工光ELkは、塗装膜SFの表面をY軸方向に沿って掃引される。Y走査ミラー1122Yの揺動又は回転により、複数の目標照射領域EAは、塗装膜SF上をY軸方向に沿って移動する。Y走査ミラー1122Yは、複数の目標照射領域EAと塗装膜SFとの間のY軸方向に沿った相対的な位置関係を変更する。fθレンズ1123は、ガルバノミラー1122からの複数の加工光ELkを塗装膜SF上に集光するための光学素子である。
fθレンズ1123は、光学系112が備える光学素子のうち光学系112の最も光射出側に位置する(言い換えれば、塗装膜SFに最も近い、又は、複数の加工光ELkの光路の終端に位置する)終端光学素子である。但し、光学系112は、fθレンズ1123よりも光射出側に設けられた光学素子(例えば、カバーレンズ等)を備えていてもよい。fθレンズ1123は、光学系112に対して脱着可能なように構成されていてもよい。その結果、光学系112から古いfθレンズ1123を取り外した後に、光学系112に別のfθレンズ1123を取り付けることが可能となる。但し、fθレンズ1123よりも射出側に設けられた光学素子(例えば、カバーレンズ等)を光学系112が備えている場合には、当該光学素子が終端光学素子となり、当該光学素子が光学系112に対して脱着可能なように構成されていてもよい。
光学系112からの複数の加工光ELkの進行方向は、例えば互いに平行になる。その結果、本実施形態では、塗装膜SFに、進行方向が互いに平行な複数の加工光ELkが同時に照射される。つまり、塗装膜SF上には、複数の目標照射領域EAが同時に設定される。このため、塗装膜SFに単一の加工光ELkが照射される場合と比較して、塗装膜SFの加工に関するスループットが向上する。尚、複数の加工光ELkの代わりに、単一の加工光ELkを用いてもよい。
再び図1において、駆動系12は、制御装置2の制御下で、光照射装置11を、塗装膜SFに対して(つまり、塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sに対して)移動させる。つまり、駆動系12は、光照射装置11と塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、光照射装置11を塗装膜SFに対して移動させる。光照射装置11と塗装膜SFとの間の相対的な位置関係が変更されると、複数の加工光ELkがそれぞれ照射される複数の目標照射領域EAと塗装膜SFとの間の相対的な位置関係もまた変更される。このため、駆動系12は、複数の目標照射領域EAと塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、光照射装置11を塗装膜SFに対して移動させるとも言える。
駆動系12は、塗装膜SFの表面に沿って、光照射装置11を移動させてもよい。図1に示す例では、塗装膜SFの表面は、X軸及びY軸のうち少なくとも一方に平行な平面であるため、駆動系12は、X軸及びY軸の少なくとも一方に沿って、光照射装置11を移動させてもよい。その結果、塗装膜SF上で目標照射領域EAがX軸及びY軸の少なくとも一方に沿って移動する。駆動系12は、塗装膜SFの厚み方向(つまり、塗装膜SFの表面に交差する方向)に沿って、光照射装置11を移動させてもよい。図1に示す例では、塗装膜SFの厚み方向は、Z軸に沿った方向であるため、駆動系12は、Z軸方向に沿って、光照射装置11を移動させてもよい。駆動系12は、X軸、Y軸及びZ軸の少なくとも一つに加えて、θX方向、θY方向及びθZ方向(つまり、Z軸周りの回転方向)の少なくとも一つに沿って、光照射装置11を移動させてもよい。
駆動系12は、光照射装置11を支持すると共に、当該支持している光照射装置11を移動させる。この場合、駆動系12は、例えば、光照射装置11を支持する第1支持部材と、当該第1支持部材を移動させる第1移動機構とを備えていてもよい。
収容装置13は、天井部材131と、隔壁部材132とを備えている。天井部材131は、光照射装置11の+Z側に配置される。天井部材131は、XY平面に沿った板状の部材である。天井部材131は、支持部材133を介して駆動系12を支持する。天井部材131の-Z側の面の外縁(或いは、その近傍)には、隔壁部材132が配置されている。隔壁部材132は、天井部材131から-Z側に向かって延伸する筒状(例えば、円筒状の又は矩形筒状の)の部材である。天井部材131と隔壁部材132とによって囲まれた空間は、光照射装置11及び駆動系12を収容するための収容空間SPとなる。従って、上述した駆動系12は、収容空間SP内で光照射装置11を移動させる。更に、収容空間SPは、光照射装置11と塗装膜SFとの間の空間(特に、加工光ELkの光路を含む空間)を含んでいる。より具体的には、収容空間SPは、光照射装置11が備える終端光学素子(例えば、fθレンズ1123)と塗装膜SFとの間の空間(特に、加工光ELkの光路を含む空間)を含んでいる。
天井部材131及び隔壁部材132のそれぞれは、加工光ELkを遮光可能な部材である。つまり、天井部材131及び隔壁部材132のそれぞれは、加工光ELkの波長に対して不透明である。その結果、収容空間SP内を伝搬する加工光ELkが収容空間SPの外部(つまり、収容装置13の外部)に漏れ出てくることはない。尚、天井部材131及び隔壁部材132のそれぞれは、加工光ELkを減光可能な部材であってもよい。つまり、天井部材131及び隔壁部材132のそれぞれは、加工光ELkの波長に対して半透明であってもよい。更に、天井部材131及び隔壁部材132のそれぞれは、加工光ELkの照射によって発生した不要物質を透過させない(つまり、遮蔽可能な)部材である。不要物質の一例として、塗装膜SFの蒸気及びヒュームの少なくとも一方があげられる。その結果、収容空間SP内で発生した不要物質が収容空間SPの外部(つまり、収容装置13の外部)に漏れ出てくることはない。
隔壁部材132の端部(具体的には、塗装膜SF側の端部であり、図1に示す例では、-Z側の端部)134は、塗装膜SFの表面に接触可能である。端部134が塗装膜SFに接触する場合には、収容装置13(つまり、天井部材131及び隔壁部材132)は、塗装膜SFと協働して収容空間SPの密閉性を維持する。端部134は、塗装膜SFと接触した場合に、塗装膜SFの表面の形状に応じてその形状(特に、端部134のうち塗装膜SFに接触する接触面(図1に示す例では、-Z側の面)の形状、以下同じ)を変化させることが可能である。例えば、表面が平面形状の塗装膜SFに端部134が接触する場合には、端部134の形状は、塗装膜SFと同様に平面形状になる。例えば、表面が曲面形状の塗装膜SFに端部134が接触する場合には、端部134の形状は、塗装膜SFと同様に曲面形状になる。その結果、端部134が塗装膜SFの表面の形状に応じてその形状を変化させることができない場合と比較して、収容空間SPの密閉性が向上する。形状を変化させることが可能な端部134の一例として、ゴム等の弾性を有する部材(言い換えれば、柔軟な部材)から形成されている端部134があげられる。尚、形状を変化させることが可能な端部134として、例えば弾性を有する構造である蛇腹状の端部134aが用いられてもよい。
端部134は、塗装膜SFに接触した状態で塗装膜SFに付着可能であってもよい。例えば、端部134は、塗装膜SFに吸着可能な吸着機構を備えていてもよい。端部134が塗装膜SFに付着すると、端部134が塗装膜SFに付着していない場合と比較して、収容空間SPの密閉性がより一層向上する。但し、端部134が塗装膜SFに付着可能でなくてもよい。この場合であっても、端部134が塗装膜SFに接触する限りは、収容空間SPの密閉性が相応に維持されることに変わりはない。
隔壁部材132は、制御装置2の制御下で動作する不図示の駆動系(例えば、アクチュエータ)によって、Z軸方向に沿って伸縮可能な部材である。例えば、隔壁部材132は、蛇腹状の部材(いわゆる、ベローズ)であってもよい。この場合、隔壁部材132は、蛇腹部分の伸縮によって伸縮可能である。或いは、例えば、隔壁部材132は、異なる径を有する複数の中空状の円筒部材が組み合わせられたテレスコピックパイプを備えていてもよい。この場合、隔壁部材132は、複数の円筒部材の相対的な移動によって伸縮可能である。隔壁部材132の状態は、少なくとも、隔壁部材132がZ軸方向に沿って伸びることでZ軸方向の長さが相対的に長い第1伸長状態と、隔壁部材132がZ軸方向に沿って縮小することでZ軸方向の長さが相対的に短い第1縮小状態とに設定可能である。
隔壁部材132が第1伸長状態にある場合には、端部134は、塗装膜SFに接触可能な第1接触状態にある。一方で、隔壁部材132が第1縮小状態にある場合には、端部134は、塗装膜SFに接触しない第1非接触状態にある。つまり、隔壁部材132が第1縮小状態にある場合には、端部134は、塗装膜SFから+Z側に離れている第1非接触状態にある。尚、端部134の状態を第1接触状態と第1非接触状態との間で切り換えるための構成は、隔壁部材132を伸縮する構成には限定されない。例えば、収容装置13自体を±Z方向に沿って移動可能な構成とすることで、端部134の状態を第1接触状態と第1非接触状態との間で切り換えてもよい。
収容装置13は更に、検出装置135を備えている。検出装置135は、収容空間SP内の不要物質(つまり、加工光ELkの照射によって発生した物質)を検出する。検出装置135の検出結果は、後に詳述するように、隔壁部材132の状態を第1伸長状態から第1縮小状態へと変える際に制御装置2によって参照される。
支持装置14は、収容装置13を支持する。収容装置13が駆動系12及び光照射装置11を支持しているため、支持装置14は、実質的には、収容装置13を介して駆動系12及び光照射装置11を支持している。収容装置13を支持するために、支持装置14は、梁部材141と、複数の脚部材142とを備えている。梁部材141は、収容装置13の+Z側に配置される。梁部材141は、XY平面に沿って延伸する梁状の部材である。梁部材141は、支持部材143を介して収容装置13を支持する。梁部材141には、複数の脚部材142が配置されている。脚部材142は、梁部材141から-Z側に向かって延伸する棒状の部材である。
脚部材142の端部(具体的には、塗装膜SF側の端部であり、図1に示す例では、-Z側の端部)144は、塗装膜SFの表面に接触可能である。その結果、支持装置14は、塗装膜SFによって(つまり、加工対象物Sによって)支持される。つまり、支持装置14は、端部144が塗装膜SFに接触した状態で(言い換えれば、支持装置14が塗装膜Sによって支持された状態で)収容装置13を支持する。端部144は、収容装置13の端部134と同様に、塗装膜SFと接触した場合に、塗装膜SFの表面の形状に応じてその形状(特に、端部144のうち塗装膜SFに接触する接触面(図1に示す例では、-Z側の面)の形状、以下同じ)を変化させることが可能であってもよい。端部144は、塗装膜SFに接触した状態で塗装膜SFに付着可能であってもよい。例えば、端部144は、塗装膜SFに吸着可能な吸着機構を備えていてもよい。端部144が塗装膜SFに付着すると、端部144が塗装膜SFに付着していない場合と比較して、支持装置14の安定性が向上する。但し、端部144が塗装膜SFに付着可能でなくてもよい。
梁部材141は、制御装置2の制御下で動作する駆動系15によって、X軸及びY軸の少なくとも一方に沿って(或いは、XY平面に沿った任意の方向に沿って)伸縮可能な部材である。例えば、梁部材141は、異なる径を有する複数の筒部材が組み合わせられたテレスコピックパイプを備えていてもよい。この場合、梁部材141は、複数の筒部材の相対的な移動によって伸縮可能である。
脚部材142は、制御装置2の制御下で動作する駆動系15によって、Z軸方向に沿って伸縮可能な部材である。例えば、脚部材142は、異なる径を有する複数の筒部材が組み合わせられたテレスコピックパイプを備えていてもよい。この場合、脚部材142は、複数の筒部材の相対的な移動によって伸縮可能である。脚部材142の状態は、少なくとも、脚部材142がZ軸方向に沿って伸びることでZ軸方向の長さが相対的に長い第2伸長状態と、脚部材142がZ軸方向に沿って縮小することでZ軸方向の長さが相対的に短い第2縮小状態とに設定可能である。脚部材142が第2伸長状態にある場合には、端部144は、塗装膜SFに接触可能な第2接触状態にある。一方で、脚部材142が第2縮小状態にある場合には、端部144は、塗装膜SFに接触しない第2非接触状態にある。つまり、脚部材142が第2縮小状態にある場合には、端部144は、塗装膜SFから+Z側に離れている第2非接触状態にある。
駆動系15は、制御装置2の制御下で、支持装置14を塗装膜SFに対して(つまり、塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sに対して)移動させる。つまり、駆動系15は、支持装置14と塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、支持装置14を塗装膜SFに対して移動させる。支持装置14が収容装置13を支持しているため、駆動系15は、実質的には、支持装置14を移動させることで、収容装置13を塗装膜SFに対して移動させる。つまり、駆動系15は、実質的には、収容装置13と塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、支持装置14を塗装膜SFに対して移動させる。更に、収容装置13は、駆動系12を介して光照射装置11を支持している。このため、駆動系15は、実質的には、支持装置14を移動させることで、光照射装置11を塗装膜SFに対して移動させることができる。つまり、駆動系15は、実質的には、光照射装置11と塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、支持装置14を塗装膜SFに対して移動させることができる。言い換えれば、駆動系15は、実質的には、複数の目標照射領域EAと塗装膜SFとの相対的な位置関係を変更するように、支持装置14を塗装膜SFに対して移動させることができる。
駆動系15は、支持装置14を移動させるために、制御装置2の制御下で、梁部材141を伸縮させる。更に、駆動系15は、支持装置14を移動させるために、制御装置2の制御下で、複数の脚部材142を伸縮させる。尚、駆動系15による支持装置14の移動態様については、図6から図17を参照しながら後に詳述する。
排気装置16は、排気管161を介して収容空間SPに連結されている。排気装置16は、収容空間SP内の気体を排気可能である。特に、排気装置16は、収容空間SP内の気体を排気することで、加工光ELkの照射によって発生した不要物質を、収容空間SPから収容空間SPの外部に吸引可能である。特に、この不要物質が加工光ELkの光路上に存在する場合、塗装膜SFに対する加工光ELkの照射に影響を与える可能性がある。このため、排気装置16は特に、光学系112の終端光学素子と塗装膜SFとの間の加工光ELkの光路を含む空間から、当該空間内の気体と共に不要物質を吸引する。排気装置16が収容空間SPから吸引した不要物質は、フィルタ162を介して加工装置1の外部へと排出される。フィルタ162は、不要物質を吸着する。尚、フィルタ162は、着脱可能であってもよいし、交換可能であってもよい。
気体供給装置17は、吸気管171を介して収容空間SPに連結されている。気体供給装置17は、収容空間SPに気体を供給可能である。収容空間SPに供給する気体としては、大気、CDA(クリーン・ドライ・エア)及び不活性ガスの少なくとも一つがあげられる。不活性ガスの一例として、窒素ガスがあげられる。第1実施形態では、気体供給装置17はCDAを供給するものとする。このため、収容空間SPは、CDAによってパージされた空間となる。収容空間SPに供給されたCDAの少なくとも一部は、排気装置16によって吸引される。排気装置16が収容空間SPから吸引したCDAは、フィルタ162を通過して加工システムSYSaの外部へと排出される。
気体供給装置17は特に、図3に示すfθレンズ1123の収容空間SP側の光学面1124(つまり、光学系112の終端光学素子の収容空間SP側の光学面)にCDA等の気体を供給する。光学面1124は、収容空間SPに面しているがゆえに、加工光ELkの照射によって発生した不要物質にさらされる可能性がある。その結果、光学面1124に不要物質が付着してしまう可能性がある。更に、加工光ELkが光学面1124を通過するがゆえに、光学面1124を通過する加工光ELkによって光学面1124に付着した不要物質が焼き付けられる(つまり、固着してしまう)可能性がある。光学面1124に付着した(更には、固着した)不要物質は、光学面1124の汚れとなって加工光ELkの特性に影響を与えかねない。しかるに、光学面1124にCDA等の気体が供給されると、光学面1124と不要物質との接触が防止される。このため、光学面1124への汚れの付着が防止される。従って、気体供給装置17は、光学面1124への汚れの付着を防止する付着防止装置としても機能する。更には、光学面1124に汚れが付着(更には、固着)してしまった場合であっても、光学面1124に供給されたCDAによって汚れが除去される(例えば、吹き飛ばされる)可能性がある。従って、気体供給装置17は、光学面1124に付着した汚れを除去する付着防止装置としても機能し得る。
制御装置2は、加工システムSYSaの全体の動作を制御する。特に、制御装置2は、後に詳述するように、所望の形状の凹部Cが所望の位置に形成されるように、光照射装置11、駆動系12、収容装置13及び駆動系15を制御する。
制御装置2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)(或いは、CPUに加えて又は代えてGPU(Graphics Processing Unit))と、メモリとを含んでいてもよい。制御装置2は、CPUがコンピュータプログラムを実行することで、加工システムSYSaの動作を制御する装置として機能する。このコンピュータプログラムは、制御装置2が行うべき後述する動作を制御装置2(例えば、CPU)に行わせる(つまり、実行させる)ためのコンピュータプログラムである。つまり、このコンピュータプログラムは、加工システムSYSaに後述する動作を行わせるように制御装置2を機能させるためのコンピュータプログラムである。CPUが実行するコンピュータプログラムは、制御装置2が備えるメモリ(つまり、記録媒体)に記録されていてもよいし、制御装置2に内蔵された又は制御装置2に外付け可能な任意の記憶媒体(例えば、ハードディスクや半導体メモリ)に記録されていてもよい。或いは、CPUは、実行するべきコンピュータプログラムを、ネットワークインタフェースを介して、制御装置2の外部の装置からダウンロードしてもよい。
制御装置2は、加工システムSYSaの内部に設けられていなくてもよく、例えば、加工システムSYSa外にサーバ等として設けられていてもよい。この場合、制御装置2と加工システムSYSaとは、有線及び/又は無線のネットワーク(或いは、データバス及び/又は通信回線)で接続されていてもよい。有線のネットワークとして、例えばIEEE1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485及びUSBの少なくとも一つに代表されるシリアルバス方式のインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。有線のネットワークとして、パラレルバス方式のインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。有線のネットワークとして、10BASE-T、100BASE-TX及び1000BASE-Tの少なくとも一つに代表されるイーサネット(登録商標)に準拠したインタフェースを用いるネットワークが用いられてもよい。無線のネットワークとして、電波を用いたネットワークが用いられてもよい。電波を用いたネットワークの一例として、IEEE802.1xに準拠したネットワーク(例えば、無線LAN及びBluetooth(登録商標)の少なくとも一方)があげられる。無線のネットワークとして、赤外線を用いたネットワークが用いられてもよい。無線のネットワークとして、光通信を用いたネットワークが用いられてもよい。この場合、制御装置2と加工システムSYSaとはネットワークを介して各種の情報の送受信が可能となるように構成されていてもよい。また、制御装置2は、ネットワークを介して加工システムSYSaにコマンドや制御パラメータ等の情報を送信可能であってもよい。加工システムSYSaは、制御装置2からのコマンドや制御パラメータ等の情報を、上記ネットワークを介して受信する受信装置を備えていてもよい。或いは、制御装置2が行う処理のうちの一部を行う第1制御装置が加工システムSYSaの内部に設けられている一方で、制御装置2が行う処理のうちの他の一部を行う第2制御装置が加工システムSYSaの外部に設けられていてもよい。
尚、CPUが実行するコンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、CD-ROM、CD-R、CD-RWやフレキシブルディスク、MO、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW及びBlu-ray(登録商標)等の光ディスク、磁気テープ等の磁気媒体、光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ、及び、その他プログラムを格納可能な任意の媒体の少なくとも一つが用いられてもよい。記録媒体には、コンピュータプログラムを記録可能な機器(例えば、コンピュータプログラムがソフトウェア及びファームウェア等の少なくとも一方の形態で実行可能な状態に実装された汎用機器又は専用機器)が含まれていてもよい。更に、コンピュータプログラムに含まれる各処理や機能は、制御装置2(つまり、コンピュータ)がコンピュータプログラムを実行することで制御装置2内に実現される論理的な処理ブロックによって実現されてもよいし、制御装置2が備える所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウェアによって実現されてもよいし、論理的な処理ブロックとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウェアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
(1-2)加工システムSYSaによる加工動作の具体例
(1-2-1)加工動作によって形成される構造の具体例
図2を用いて説明したように、第1実施形態では、加工システムSYSaは、塗装膜SFに凹部Cを形成する。凹部Cは、塗装膜SFのうち加工光ELkが実際に照射された部分に形成される。このため、塗装膜SF上で加工光ELkが実際に照射される位置(つまり、加工光ELkが照射されることが予定されている目標照射領域EAが設定される位置)を適切に設定すれば、塗装膜SFの所望位置に凹部Cが形成可能となる。つまり、加工対象物S上に、塗装膜SFによる構造を形成可能となる。
(1-2-1)加工動作によって形成される構造の具体例
図2を用いて説明したように、第1実施形態では、加工システムSYSaは、塗装膜SFに凹部Cを形成する。凹部Cは、塗装膜SFのうち加工光ELkが実際に照射された部分に形成される。このため、塗装膜SF上で加工光ELkが実際に照射される位置(つまり、加工光ELkが照射されることが予定されている目標照射領域EAが設定される位置)を適切に設定すれば、塗装膜SFの所望位置に凹部Cが形成可能となる。つまり、加工対象物S上に、塗装膜SFによる構造を形成可能となる。
具体的には、加工システムSYSaは、上述したように、ガルバノミラー1122及び駆動系12の少なくとも一方を用いて、目標照射領域EAに塗装膜SFの表面を移動させる。加工システムSYSaは、塗装膜SFの表面を目標照射領域EAが移動する期間中に、塗装膜SFの表面のうち加工光ELkを実際に照射するべき領域(つまり、加工するべき領域)に目標照射領域EAが重なるタイミングで加工光ELkを照射する。一方で、加工システムSYSaは、塗装膜SFの表面を目標照射領域EAが移動する期間中に、塗装膜SFの表面のうち加工光ELkを実際に照射するべき領域に目標照射領域EAが重ならないタイミングでは加工光ELkを照射しない。つまり、加工システムSYSaは、塗装膜SFの表面を目標照射領域EAが移動する期間中に、塗装膜SFの表面のうち加工光ELkを実際に照射するべきでない領域(つまり、加工すべきでない領域)に目標照射領域EAが重なるタイミングでは加工光ELkを照射しない。その結果、加工対象物S上に、塗装膜SFのうち加工光ELkが実際に照射された領域のパターンに応じた塗装膜SFによる構造が形成される。
第1実施形態では、加工システムSYSaは、制御装置2の制御下で、このような塗装膜SFによる構造の一例であるリブレット構造を加工対象物S上に形成する。リブレット構造は、塗装膜SFの表面の流体に対する抵抗(特に、摩擦抵抗、乱流摩擦抵抗)を低減可能な構造である。リブレット構造が形成された加工対象物Sの表面の流体に対する抵抗は、リブレット構造が形成されていない加工対象物Sの表面の流体に対する抵抗よりも小さくなる。このため、リブレット構造は、加工対象物Sの表面の流体に対する抵抗を低減可能な構造であるとも言える。尚、ここでいう流体とは、塗装膜SFの表面に対して相対的に流れている媒質(気体、液体)であればよい。例えば、静止している加工対象物SFに対して流れている媒質、及び、移動している加工対象物SFの周囲に分布する静止している媒質のそれぞれは、流体の一例である。
リブレット構造の一例が図4(a)及び図4(b)に示されている。図4(a)及び図4(b)に示すように、リブレット構造は、例えば、第1の方向(図4(a)及び図4(b)に示す例では、Y軸方向)に沿って凹部Cを連続的に形成することで形成される凹状構造CP1(つまり、第1の方向に沿って延伸するように直線状に形成された凹状構造CP1)が、第1の方向に交差する第2方向(図4(a)及び図4(b)に示す例では、X軸方向)に沿って複数配列された構造である。つまり、リブレット構造は、例えば、第1の方向に沿って延びる複数の凹状構造CP1が、第1の方向に交差する第2方向に周期方向を有する構造である。隣り合う2つの凹状構造CP1の間には、周囲から突き出た凸状構造CP2が実質的に存在する。従って、リブレット構造は、例えば、第1の方向(例えば、Y軸方向)に沿って直線状に延伸する凸状構造CP2が、第1の方向に交差する第2方向(例えば、X軸方向)に沿って複数配列された構造であるとも言える。つまり、リブレット構造は、例えば、第1の方向に沿って延びる複数の凸状構造CP2が、第1の方向に交差する第2方向に周期方向を有する構造であるとも言える。図4(a)及び図4(b)に示されるリブレット構造は、周期的な構造である。
隣り合う2つの凹状構造CP1の間隔(つまり、凹状構造CP1の配列ピッチP1)は、例えば、数ミクロンから数百ミクロンであるが、その他のサイズであってもよい。更に、各凹状構造CP1の深さ(つまり、Z軸方向の深さ)Dは、例えば、数ミクロンから数百ミクロンであるが、その他のサイズであってもよい。各凹状構造CP1の深さDは、凹状構造CP1の配列ピッチP1以下であってもよい。各凹状構造CP1の深さDは、凹状構造CP1の配列ピッチP1の半分以下であってもよい。各凹状構造CP1のZ軸を含む断面(具体的には、XZ平面に沿った断面)の形状は、お椀型の曲線形状であるが、三角形であってもよいし、四角形であってもよいし、五角形以上の多角形であってもよい。
隣り合う2つの凸状構造CP2の間隔(つまり、凸状構造CP2の配列ピッチP2)は、例えば、数ミクロンから数百ミクロンであるが、その他のサイズであってもよい。更に、各凸状構造CP2の高さ(つまり、Z軸方向の高さ)Hは、例えば、数ミクロンから数百ミクロンであるが、その他のサイズであってもよい。各凸状構造CP2の高さHは、凸状構造CP2の配列ピッチP2以下であってもよい。各凸状構造CP2の高さHは、凸状構造CP2の配列ピッチP2の半分以下であってもよい。各凸状構造CP2のZ軸を含む断面(具体的には、XZ平面に沿った断面)の形状は、斜面が曲線となる山形の形状であるが、三角形であってもよいし、四角形であってもよいし、五角形以上の多角形であってもよい。また、各凸状構造CP2は稜線を有していてもよい。
尚、加工システムSYSaが形成するリブレット構造自体は、例えば、日本機械学会編『機械工学便覧基礎編 α4流体工学』第5章に記述されるような既存のリブレット構造であってもよいため、リブレット構造そのものについての詳細な説明は省略する。
このようなリブレット構造は、上述したように、リブレット構造が形成された加工対象物Sの表面の流体に対する抵抗を低減可能である。このため、加工対象物Sは、流体に対する抵抗を低減することが望まれる物体(例えば、構造体)であってもよい。例えば、加工対象物Sは、少なくとも一部が流体(例えば、気体及び液体の少なくとも一方)内を進むように移動可能な物体(つまり、移動体)を含んでいてもよい。具体的には、例えば、加工対象物Sは、図5(a)から図5(c)に示すように、航空機PLの機体(例えば、胴体PL1、主翼PL2、垂直尾翼PL3及び水平尾翼PL4のうち少なくとも1つ)を含んでいてもよい。この場合、図5(a)及び図5(c)に示すように、加工装置1(或いは、加工システムSYSa、以下この段落において同じ)は、支持装置14により航空機PLの機体上で自立していてもよい。或いは、支持装置14の脚部材142の端部144が塗装膜SFに付着可能であるがゆえに、図5(b)に示すように、加工装置1は、支持装置14により航空機PLの機体から吊り下がる(つまり、ぶら下がる)ように航空機PLの機体に付着してもよい。更に、支持装置14の脚部材142の端部144が塗装膜SFに付着可能であり且つ収容装置13の隔壁部材132の端部134が塗装膜SFに付着可能であるがゆえに、加工装置1は、塗装膜SFの表面が上方を向いている状態で水平面に対して傾斜している場合であっても、塗装膜SF上で自立可能である。更には、加工装置1は、塗装膜SFの表面が下方を向いている状態で水平面に対して傾斜している場合であっても、塗装膜SFから吊り下がるように塗装膜SFに付着可能である。いずれの場合であっても、光照射装置11は、駆動系12により及び/又は支持装置14の移動により、機体の表面に沿って移動可能である。従って、加工システムSYSaは、航空機の機体のような加工対象物S(つまり、表面が曲面となる、表面が水平面に対して傾斜している又は表面が下方を向いている加工対象物S)にも、塗装膜SFによるリブレット構造を形成可能である。
その他、例えば、加工対象物Sは、自動車の車体及び空力パーツの少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、船舶の船体を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、ロケットの機体を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、タービン(例えば、水力タービン及び風力タービン等の少なくとも一つであり、特にそのタービンブレード)を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、少なくとも一部が流体内を進むように移動可能な物体を構成する部品を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、流動している流体内に少なくとも一部が固定される物体を含んでいてもよい。具体的には、例えば、加工対象物Sは、川又は海の中に設置される橋桁を含んでいてもよい。例えば、加工対象物Sは、内部を流体が流れる配管を含んでいてもよい。この場合、配管の内壁が上述した加工対象物Sの表面となり得る。
尚、ここにあげた加工対象物Sの一例は、比較的に大きな物体(例えば、数メートルから数百メートルのオーダーのサイズの物体)である。この場合、図5(a)から図5(c)に示すように、光照射装置11の大きさは、加工対象物Sの大きさよりも小さい。しかしながら、加工対象物Sは、どのようなサイズの物体であってもよい。例えば、加工対象物Sは、キロメートル、センチメートル、ミリメートル又はマイクロメートルのオーダーのサイズの物体であってもよい。
上述したリブレット構造の特性は、加工対象物Sがどのような物体であるかに応じて、摩擦の低減効果が適切に得られるような適切な特性に設定されてもよい。つまり、上述したリブレット構造の特性は、加工対象物Sがどのような物体であるかに応じて、摩擦の低減効果が適切に得られるように最適化されてもよい。より具体的には、リブレット構造の特性は、使用中の(つまり、運用中)の加工対象物Sの周囲に分布する流体の種類、加工対象物Sの流体に対する相対速度、及び、加工対象物Sの形状等の少なくとも一つに応じて、摩擦の低減効果が適切に得られる適切な特性に設定されてもよい。更に、上述したリブレット構造の特性は、加工対象物Sがどのような物体であり且つその物体のどの部分にリブレット構造が形成されるかに応じて、摩擦の低減効果が適切に得られるような適切な特性に設定されてもよい。例えば、加工対象物Sが航空機PLの機体である場合には、胴体PL1に形成されるリブレット構造の特性と、主翼PL2に形成されるリブレット構造の特性とが異なっていてもよい。
リブレット構造の特性は、リブレット構造のサイズを含んでいてもよい。リブレット構造のサイズは、凹状構造CP1の配列ピッチP1、各凹状構造CP1の深さD、凸状構造CP2の配列ピッチP2、各凸状構造CP2の高さH等の少なくとも一つを含んでいてもよい。リブレット構造の特性は、リブレット構造の形状(例えば、Z軸を含む断面(具体的には、XZ平面に沿った断面)の形状)を含んでいてもよい。リブレット構造の特性は、リブレット構造の延伸方向(つまり、凹状構造CP1の延伸方向)を含んでいてもよい。リブレット構造の特性は、リブレット構造の形成位置を含んでいてもよい。
一例として、例えば、加工対象物Sが、巡航時に10kmの高度を時速1000kmで飛行する航空機の機体である場合には、凹状構造CP1の配列ピッチP1(つまり、凸状構造CP2の配列ピッチP2)は、例えば約78マイクロメートルに設定されてもよい。
(1-2-2)加工動作の流れ
続いて、図6から図17を参照しながら、リブレット構造を形成するための加工動作の流れについて説明する。
続いて、図6から図17を参照しながら、リブレット構造を形成するための加工動作の流れについて説明する。
まず、上述したように、複数の加工光ELkは、ガルバノミラー1122によって偏向される。リブレット構造を形成するためには、ガルバノミラー1122は、塗装膜SFの表面上で複数の目標照射領域EAをY軸方向に沿って移動させながら所望のタイミングで複数の加工光ELkのそれぞれを対応する目標照射領域EAに照射するスキャン動作と、塗装膜SFの表面上で複数の目標照射領域EAを少なくともX軸方向に沿って所定量だけ移動させるステップ動作とを交互に繰り返すように、複数の加工光ELkを偏向する。この場合、Y軸を、スキャン軸と称してもよいし、X軸を、ステップ軸と称してもよい。
ここで、塗装膜SFに対して光照射装置11を静止させたままガルバノミラー1122の制御で複数の加工光ELkを走査させることができる塗装膜SFの表面上の領域のサイズには限界がある。従って、第1実施形態では、図6に示すように、制御装置2は、塗装膜SFの表面(特に、塗装膜SFのうちリブレット構造を形成するべき領域)に、複数の加工ショット領域SAを設定する。各加工ショット領域SAは、塗装膜SFに対して光照射装置11を静止させたままガルバノミラー1122の制御で複数の加工光ELkを走査させることができる塗装膜SF上の領域に相当する。各加工ショット領域SAの形状は四角形であるが、その形状は任意である。
制御装置2は、ガルバノミラー1122によって偏向される複数の加工光ELkを一の加工ショット領域SA(例えばSA1)の少なくとも一部に照射するように光照射装置11を制御することで、当該一の加工ショット領域SA(SA1)にリブレット構造を形成する。その後、制御装置2は、塗装膜SFに対して光照射装置11を移動させるように駆動系12及び15の少なくとも一方を制御することで、光照射装置11を、他の加工ショット領域SA(例えばSA2)に複数の加工光ELkを照射することが可能な位置に配置する。その後、制御装置2は、ガルバノミラー1122によって偏向される複数の加工光ELkを他の加工ショット領域SA(SA2)の少なくとも一部に照射するように光照射装置11を制御することで、当該他の加工ショット領域SAにリブレット構造を形成する。制御装置2は以下の動作を全ての加工ショット領域SA1からSA16を対象に繰り返すことで、リブレット構造を形成する。
以下、図6に示す加工ショット領域SA1からSA4にリブレット構造を形成する動作を例にあげて説明を続ける。尚、以下では、X軸方向に沿って隣接する2つの加工ショット領域SAが収容空間SP内に位置する例を用いて説明をする。しかしながら、収容空間SP内に任意の数の加工ショット領域SAが位置する場合においても、同様の動作が行われることに変わりはない。また、以下に示すリブレット構造を形成する動作は、あくまで一例であって、加工システムSYSは、以下に示す動作とは異なる動作を行ってリブレット構造を形成してもよい。要は、加工システムSYSは、複数の加工光ELkを加工対象物Sに照射して加工対象物Sにリブレット構造を形成することができる限りは、どのような動作を行ってもよい。
図7に示すように、まず、制御装置2は、収容空間SP内に加工ショット領域SA1及びSA2が位置する第1収容位置に収容装置13が配置されるように、駆動系15を制御して塗装膜SFに対して支持装置14を移動させる。つまり、制御装置2は、収容装置13により加工ショット領域SA1及びSA2が覆われるように、支持装置14が支持する収容装置13を移動させる。更に、制御装置2は、光照射装置11が加工ショット領域SA1に複数の加工光ELkを照射することが可能な第1照射位置に配置されるように、駆動系12を制御して塗装膜SFに対して光照射装置11を移動させる。収容装置13が第1収容位置に配置され且つ光照射装置11が第1照射位置に配置された後は、隔壁部材132は、第1伸長状態になる。従って、隔壁部材132の端部134は、塗装膜SFに接触し且つ付着する。同様に、複数の脚部材142は、第2伸長状態になる。従って、複数の脚部材142の端部144は、塗装膜SFに接触し且つ付着する。
その後、図8(a)及び図8(b)に示すように、制御装置2は、複数の加工光ELkが加工ショット領域SA1を走査するように、光照射装置11(特に、ガルバノミラー1122)を制御する。具体的には、制御装置2は、上述したスキャン動作を行うために、加工ショット領域SA1内のある領域を複数の加工光ELkがY軸方向に沿って走査するように、ガルバノミラー1122のY走査ミラー1122Yを制御する。スキャン動作が行われている間は、光源系111は、複数の加工光ELkを射出する。その後、制御装置2は、上述したステップ動作を行うために、少なくともガルバノミラー1122のX走査ミラー1122Xを単位ステップ量だけ回転させる。ステップ動作が行われている間は、光源系111は、複数の加工光ELkを射出しない。その後、制御装置2は、上述したスキャン動作を行うために、加工ショット領域SA1内のある領域を複数の加工光ELkがY軸方向に沿って走査するように、ガルバノミラー1122のY走査ミラー1122Yを制御する。このように、制御装置2は、スキャン動作とステップ動作とを交互に繰り返して加工ショット領域SA1の全体(或いは、加工ショット領域SA1のうちリブレット構造を形成するべき一部の領域)を複数の加工光ELkが走査するように、ガルバノミラー1122を制御する。尚、ステップ動作が行われている間において、光源系111から複数の加工光ELkを射出してもよい。
第1実施形態では、スキャン動作とステップ動作とが繰り返される期間中の加工光ELkの走査軌跡(つまり、目標照射領域EAの移動軌跡)を示す平面図である図9に示すように、加工装置1は、加工ショット領域SA内に設定される複数のスキャン領域SCAに対して順にスキャン動作を行う。図9は、加工ショット領域SA内に6個のスキャン領域SCA#1からSCA#6が設定される例を示している。各スキャン領域SCAは、1回のスキャン動作(つまり、ステップ動作を挟まない一連のスキャン動作)で照射される複数の加工光ELkによって走査される領域である。各スキャン領域SCAは、1回のスキャン動作で複数の目標照射領域EAが移動する領域である。この場合、1回のスキャン動作で、目標照射領域EAは、各スキャン領域SCAのスキャン開始位置SC_startからスキャン終了位置SC_endに向かって移動する。このようなスキャン領域SCAは、典型的には、Y軸方向(つまり、複数の加工光ELkの走査方向)に沿って延びる領域となる。複数のスキャン領域SCAは、X軸方向(つまり、複数の加工光ELkの走査方向に交差する方向)に沿って並ぶ。
この場合、加工システムSYSaは、例えば、ある加工ショット領域SAに設定される複数のスキャン領域SCAのうち最も+X側又は最も-X側に位置する一のスキャン領域SCAからスキャン動作を開始する。例えば、図9は、加工システムSYSaが、最も-X側に位置するショット領域SCA#1からスキャン動作を開始する例を示している。この場合、制御装置2は、スキャン領域SCA#1のスキャン開始位置SC_start#1(例えば、スキャン領域SCA#1内の-Y側の端部又はその近傍)に対して加工光ELkを照射可能となるように、ガルバノミラー1122を制御する。つまり、制御装置2は、スキャン領域SCA#1のスキャン開始位置SC_start#1に目標照射領域EAが設定されるように、ガルバノミラー1122を制御する。その後、加工システムSYSaは、スキャン領域SCA#1に対してスキャン動作を行う。具体的には、制御装置2は、スキャン領域SCA#1のスキャン開始位置SC_start#1からスキャン領域SCA#1のスキャン終了位置SC_end#1(例えば、スキャン領域SCA#1内の+Y側の端部又はその近傍)に向かって複数の目標照射領域EAが移動するように、ガルバノミラー1122を制御する。更に、制御装置2は、所望のタイミングで複数の加工光ELkのそれぞれが対応する目標照射領域EAに照射されるように光照射装置11を制御する。その結果、複数の加工光ELkによってスキャン領域SCA#1が走査される。尚、図9では、図面の簡略化のために、各スキャン領域SCA内における1つの目標照射領域EAの移動軌跡を示しているが、実際には、各スキャン領域SCA内で複数の目標照射領域EAが移動する。つまり、図9では、図面の簡略化のために、各スキャン領域SCA内における1つの加工光ELkの走査軌跡を示しているが、実際には、各スキャン領域SCAは複数の加工光ELkによって走査される。
スキャン領域SCA#1に対するスキャン動作が完了した後、加工システムSYSaは、スキャン領域SCA#1とは異なる他のスキャン領域SCAに対してスキャン動作を行うために、ステップ動作を行う。具体的には、制御装置2は、スキャン領域SCA#1に対してX軸方向に沿って隣接するスキャン領域SCA#2のスキャン開始位置SC_start#2(例えば、スキャン領域SCA#2内の-Y側の端部又はその近傍)に対して加工光ELkを照射可能となるように、ガルバノミラー1122を制御する。つまり、制御装置2は、スキャン領域SCA#2のスキャン開始位置SC_start#2に目標照射領域EAが設定されるように、ガルバノミラー1122を制御する。その結果、図9に示すように、目標照射位置EAは、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに沿って移動する。この際、X軸方向における目標照射位置EAの移動量は、X軸方向におけるスキャン領域SCAのサイズと同じであってもよい。Y軸方向における目標照射位置EAの移動量は、Y軸方向におけるスキャン領域SCAのサイズと同じであってもよい。
その後、加工システムSYSaは、スキャン領域SCA#2に対してスキャン動作を行う。具体的には、制御装置2は、スキャン領域SCA#2のスキャン開始位置SC_start#2からスキャン領域SCA#2のスキャン終了位置SC_end#2(例えば、スキャン領域SCA#2内の+Y側の端部又はその近傍)に向かって複数の目標照射領域EAが移動するように、ガルバノミラー1122を制御する。更に、制御装置2は、所望のタイミングで複数の加工光ELkのそれぞれが対応する目標照射領域EAに照射されるように光照射装置11を制御する。その結果、複数の加工光ELkによってスキャン領域SCA#2が走査される。
以降、スキャン領域SCA#3からSCA#6に対するスキャン動作が完了するまで、同様の動作が繰り返される。
図9に示す例では、スキャン動作による加工光ELkの走査方向は、+Y軸方向に固定されている。スキャン動作による目標照射領域EAの移動方向は、+Y軸方向に固定されている。つまり、図9に示す例では、加工ショット領域SA内で複数回行われるスキャン動作による加工光ELkの走査方向(つまり、目標照射領域EAの移動方向、以下同じ)は、互いに同じになる。複数のスキャン領域SCAをそれぞれ走査する複数の加工光ELkの走査方向は、互いに同じになる。複数のスキャン領域SCA内での目標照射領域EAの移動方向は、互いに同じになる。具体的には、スキャン領域SCA#1に対して行われるスキャン動作による加工光ELkの走査方向と、スキャン領域SCA#2に対して行われるスキャン動作による加工光ELkの走査方向と、・・・、スキャン領域SCA#6に対して行われるスキャン動作による加工光ELkの走査方向とは互いに同一である。
このようなスキャン動作とステップ動作との繰り返しによって、加工ショット領域SA1にリブレット構造が形成される。尚、図8(a)及び図8(b)に示すように、加工光ELkが走査する領域の幅(つまり、加工ショット領域SAの幅、特にX軸方向の幅)は、光照射装置11の幅(特に、X軸方向の幅)よりも大きい。
制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射している期間中は、複数の脚部材142が第2伸長状態のまま維持されるように、駆動系15を制御する。その結果、複数の脚部材142の端部144は、塗装膜SFに付着し続ける。その結果、支持装置14の安定性が向上するため、支持装置14の不安定性に起因して加工光ELkの目標照射領域EAが塗装膜SF上で意図せずにずれてしまう可能性が小さくなる。但し、光照射装置11が光ELを照射している期間の少なくとも一部において、支持装置14が塗装膜SF上で自立可能(或いは、塗装膜SFから吊り下がるように塗装膜SFに付着可能)である限りは、複数の脚部材142の一部が第2縮小状態にあってもよい。
制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射している期間中は、隔壁部材132が第1伸長状態のまま維持されるように、隔壁部材132を伸縮させる不図示の駆動系を制御する。その結果、隔壁部材132の端部134は、塗装膜SFに付着し続ける。その結果、収容空間SPの密閉性が維持されるため、収容空間SP内を伝搬する加工光ELkが収容空間SPの外部(つまり、収容装置13の外部)に漏れ出てくることはない。更には、収容空間SP内で発生した不要物質が収容空間SPの外部(つまり、収容装置13の外部)に漏れ出てくることはない。
尚、塗装膜SFに付着しているはずの端部134の少なくとも一部が、何らかの要因によって塗装膜SFから離れてしまう事態が生ずる可能性がある。この場合に光照射装置11が加工光ELkを照射し続けると、加工光ELk及び不要物質の少なくとも一方が収容装置13の外部に漏れ出てしまう可能性がある。そこで、制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射している期間中に端部134の少なくとも一部が塗装膜SFから離れたことを検出した場合には、加工光ELkの照射を停止するように光照射装置11を制御してもよい。
その後、図10に示すように、制御装置2は、光照射装置11が、第1照射位置から、光照射装置11が加工ショット領域SA2に複数の加工光ELkを照射することが可能な第2照射位置へと移動するように、駆動系12を制御する。光照射装置11が移動している期間中は、制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射しないように、光照射装置11を制御する。
その後、図11(a)及び図11(b)に示すように、制御装置2は、複数の加工光ELkが加工ショット領域SA2を走査するように、光照射装置11(特に、ガルバノミラー1122)を制御する。具体的には、制御装置2は、上述したスキャン動作と上述したステップ動作とを交互に繰り返して加工ショット領域SA2の全体(或いは、加工ショット領域SA2のうちリブレット構造を形成するべき一部の領域)を複数の加工光ELkが走査するように、光照射装置11(特に、ガルバノミラー1122)を制御する。その結果、加工ショット領域SA2にリブレット構造が形成される。尚、加工ショット領域SA1内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1は、加工ショット領域SA1に隣接する加工ショット領域SA2(或いは、その他の加工ショット領域SA)内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1のそれぞれと、互いに連続に連結されるように形成されてもよい。或いは、加工ショット領域SA1内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1は、加工ショット領域SA2内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1のそれぞれと、互いに連結されないように形成されてもよい。例えば、加工ショット領域SA内で加工光ELkを走査した結果として形成される1本の凹部CP1の連続長は、加工ショット領域SAのサイズ(特に、加工光ELkの走査方向であるY軸方向のサイズ)に依存する。従って、加工ショット領域SAのサイズが、リブレット構造が上述した機能を果たしうる連続長を実現できるだけのサイズとなる場合には、加工ショット領域SA1内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1は、加工ショット領域SA2内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1のそれぞれと、互いに連結されないように形成されてもよい。一例として、加工対象物Sが航空機である場合には、リブレット構造が上述した機能を果たしうる連続長は、航空機の使用時(典型的には、巡航時)における対気速度と乱流現象の周波数とに基づく演算によれば、およそ数mmとなる。このため、Y軸方向のサイズがおよそ数mmよりも大きい加工ショット領域SAを塗装膜SFの表面に設定することができる場合には、加工ショット領域SA1内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1は、加工ショット領域SA2内のリブレット構造を構成する複数の凹部CP1のそれぞれと、互いに連結されないように形成されてもよい。
加工ショット領域SA2にリブレット構造が形成された時点で、収容空間SPには、リブレット構造が未だ形成されていない加工ショット領域SAが残っていない。このため、駆動系12によって収容空間SP内で光照射装置11を移動させるだけでは、光照射装置11は、未だリブレット構造が形成されていない加工ショット領域SAに複数の加工光ELkを照射してリブレット構造を形成することができない。そこで、リブレット構造が未だ形成されていない加工ショット領域SAが収容空間SPに残っていない状態になった場合には、制御装置2は、支持装置14を移動させることで(つまり、収容装置13を移動させることで)、リブレット構造が未だ形成されていない加工ショット領域SAが収容空間SP内に新たに位置するように、駆動系15を制御する。
具体的には、まず、図12に示すように、制御装置2は、隔壁部材132の状態が第1伸長状態から第1縮小状態に切り替わるように、隔壁部材132を伸縮させる不図示の駆動系を制御する。その結果、隔壁部材132の端部134が塗装膜SFから離れる。尚、支持装置14が移動する期間中は、制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射しないように、光照射装置11を制御する。このため、端部134が塗装膜SFから離れたとしても、加工光ELk及び不要物質の少なくとも一方が収容装置13の外部に漏れ出てくる可能性はない。
但し、収容空間SPに存在していた不要物質は、上述した排気装置16によって収容空間SPの外部に吸引されるものの、何らかの要因によって、収容空間SPに存在していた不要物質の全てが排気装置16によって吸引されていない(つまり、収容空間SPに不要物質が残留してしまう)可能性がある。この場合には、端部134が塗装膜SFから離れると、不要物質が収容装置13の外部に漏れ出てくる可能性がある。このため、制御装置2は、収容空間SP内の不要物質を検出する検出装置135の検出結果に基づいて、隔壁部材132を第1伸長状態から第1縮小状態へと切り替えるか否かを判定してもよい。収容空間SPに不要物質が残留している場合には、制御装置2は、隔壁部材132を第1伸長状態から第1縮小状態へと切り替えなくてもよい。この場合、排気装置16によって、収容空間SPに残留している不要物質が吸引され続ける。一方で、収容空間SPに不要物質が残留していない場合には、制御装置2は、隔壁部材132を第1伸長状態から第1縮小状態へと切り替えてもよい。
更に、制御装置2は、複数の脚部材142のうち支持装置14の移動(特に、後述するように、縮小していた梁部材141の伸長)に伴って塗装膜SFに対して移動する少なくとも一部の脚部材142の状態が、第2伸長状態から第2縮小状態に切り替わるように、駆動系15を制御する。縮小していた梁部材141の伸長に伴って塗装膜SFに対して移動する脚部材142は、典型的には、複数の脚部材142のうち支持装置14の移動方向(つまり、収容装置13の移動方向)の前方側に位置する脚部材142である。図12に示す例では、支持装置14が+X側に向かって移動し、支持装置14の移動方向の前方側に位置する脚部材142は、+X側に位置する脚部材142である。以下、支持装置14の移動方向の前方側に位置する脚部材142を、“前方脚部材142”と称する。その結果、前方脚部材142の端部144が塗装膜SFから離れる。
その後、図13に示すように、制御装置2は、収容装置13が、第1収容位置から、収容空間SP内に加工ショット領域SA3及SA4が位置する第2収容位置へと移動するように、駆動系15を制御する。具体的には、制御装置2は、支持装置14の移動方向に沿って梁部材141が伸長するように、駆動系15を制御する。その結果、梁部材141は、収容装置13を支持したまま(更には、収容装置13が支持する光照射装置11を支持したまま)伸長する。更に、支持装置14の移動と並行して、制御装置2は、光照射装置11が、第2照射位置から、光照射装置11が加工ショット領域SA3に複数の加工光ELkを照射することが可能な第3照射位置へと移動するように、駆動系12を制御する。
支持装置14が移動している(つまり、縮小していた梁部材141が伸びている)期間中は、制御装置2は、隔壁部材132が第1縮小状態のまま維持されるように、隔壁部材132を伸縮させる不図示の駆動系を制御する。その結果、隔壁部材132の端部134と塗装膜SFとの接触によって支持装置14の移動(つまり、収容装置13の移動)が妨げられることはない。更には、支持装置14の移動中に端部134と塗装膜SFとの接触によって塗装膜SFが傷つけられることはない。但し、端部134と塗装膜SFとの接触によって支持装置14の移動が妨げられることがない場合には、支持装置14が移動している期間の少なくとも一部において、端部134の少なくとも一部が塗装膜SFに接触していてもよい。支持装置14の移動中に端部134と塗装膜SFとの接触によって塗装膜SFが傷つけられることがない場合には、支持装置14が移動している期間の少なくとも一部において、端部134の少なくとも一部が塗装膜SFに接触していてもよい。
更に、支持装置14が移動している期間中は、制御装置2は、前方脚部材142が第2縮小状態のまま維持されるように、駆動系15を制御する。その結果、前方脚部材142の端部144と塗装膜SFとの接触によって支持装置14の移動(つまり、収容装置13の移動)が妨げられることはない。更には、支持装置14の移動中に端部144と塗装膜SFとの接触によって塗装膜SFが傷つけられることはない。但し、端部144と塗装膜SFとの接触によって支持装置14の移動が妨げられることがない場合には、支持装置14が移動している期間の少なくとも一部において、端部144の少なくとも一部が塗装膜SFに接触していてもよい。支持装置14の移動中に端部144と塗装膜SFとの接触によって塗装膜SFが傷つけられることがない場合には、支持装置14が移動している期間の少なくとも一部において、端部144の少なくとも一部が塗装膜SFに接触していてもよい。
更に、支持装置14が移動している期間中は、制御装置2は、複数の脚部材142のうち前方脚部材142以外の他の脚部材142が第1伸長状態のまま維持されるように、駆動系15を制御する。その結果、前方脚部材142の端部144が塗装膜SFから離れたとしても、前方脚部材142以外の他の脚部材142の端部144が塗装膜SFに接触している。このため、複数の脚部材142の全ての端部144が塗装膜SFに接触している場合と同様に、支持装置14が塗装膜SF上で自立可能(或いは、塗装膜SFから吊り下がるように塗装膜SFに付着可能)であることに変わりはない。
更に、支持装置14が移動している期間中は、制御装置2は、光照射装置11が加工光ELkを照射しないように、光照射装置11を制御する。
収容装置13が第2収容位置に配置された後、図14に示すように、制御装置2は、隔壁部材132が第1縮小状態から第1伸長状態に切り替わるように、隔壁部材132を伸縮させる不図示の駆動系を制御する。その結果、隔壁部材132の端部134が塗装膜SFに接触し且つ付着する。更に、制御装置2は、前方脚部材142が第2縮小状態から第2伸長状態に切り替わるように、駆動系15を制御する。その結果、前方脚部材142の端部144が塗装膜SFに接触し且つ付着する。ここで、隔壁部材132の伸長動作と前方脚部材142の伸長動作とは同時に行われてもよいし、時間差をもって行われてもよい。
その後、図15に示すように、制御装置2は、複数の脚部材142のうち支持装置14の移動(特に、後述するように、伸長していた梁部材141の縮小)に伴って塗装膜SFに対して移動する少なくとも一部の脚部材142の状態が、第2伸長状態から第2縮小状態に切り替わるように、駆動系15を制御する。伸長していた梁部材141の縮小に伴って塗装膜SFに対して移動する脚部材142は、典型的には、複数の脚部材142のうち支持装置14の移動方向の後方側に位置する脚部材142である。図15に示す例では、支持装置14の移動方向の後方側に位置する脚部材142は、-X側に位置する脚部材142である。以下、支持装置14の移動方向の後方側に位置する脚部材142を、“後方脚部材142”と称する。その結果、後方脚部材142の端部144が塗装膜SFから離れる。
その後、図16に示すように、制御装置2は、支持装置14の移動方向に沿って伸長していた梁部材141が縮小するように、駆動系15を制御する。
梁部材141の縮小が完了した後、図17に示すように、制御装置2は、後方脚部材142が第2縮小状態から第2伸長状態に切り替わるように、駆動系15を制御する。その結果、後方脚部材142の端部144が塗装膜SFに接触して付着する。
その後は、制御装置2は、複数の加工光ELkが加工ショット領域SA1及びSA2を走査する場合と同様に、複数の加工光ELkが加工ショット領域SA3及びSA4を走査するように、光照射装置11を制御する。以下、同様の動作が繰り返されることで、塗装膜SFの表面(特に、塗装膜SFのうちリブレット構造を形成するべき領域)に複数の加工光ELkが照射される。その結果、加工対象物S上に、塗装膜SFによるリブレット構造が形成される。
(1-3)加工システムSYSaの技術的効果
以上説明したように、本実施形態の加工システムSYSaは、加工光ELkを加工対象物S(特に、その表面に形成された塗装膜SF)に照射することで、加工対象物Sの表面に、塗装膜SFによるリブレット構造を形成することができる。このため、加工システムSYSaは、加工対象物Sの表面をエンドミル等の切削工具で削り取ることでリブレット構造を形成する加工装置と比較して、比較的容易に且つ相対的に短時間でリブレット構造を形成することができる。
以上説明したように、本実施形態の加工システムSYSaは、加工光ELkを加工対象物S(特に、その表面に形成された塗装膜SF)に照射することで、加工対象物Sの表面に、塗装膜SFによるリブレット構造を形成することができる。このため、加工システムSYSaは、加工対象物Sの表面をエンドミル等の切削工具で削り取ることでリブレット構造を形成する加工装置と比較して、比較的容易に且つ相対的に短時間でリブレット構造を形成することができる。
更に、加工システムSYSaは、複数の加工光ELkを同時に照射して複数の凹状構造CP1を同時に形成することができる。このため、単一の加工光ELkを照射して一度に単一の凹状構造CP1しか形成することができない加工装置と比較して、リブレット構造の形成に関するスループットが向上する。
更に、加工システムSYSaは、ガルバノミラー1122で複数の加工光ELkを偏向して、塗装膜SFを相対的に高速に走査することができる。このため、リブレット構造の形成に関するスループットが向上する。
更に、加工システムSYSaは、加工対象物Sを直接的に加工することに代えて、加工対象物Sの表面に形成されている塗装膜SFを加工することで、加工対象物Sの表面にリブレット構造を形成することができる。このため、リブレット構造を形成するための特別な材料を加工対象物Sの表面(つまり、塗装膜SFの表面)に新たに付加する(例えば、貼り付ける)ことでリブレット構造を形成する加工システムと比較して、リブレット構造の形成に起因した加工対象物Sの重量の増加が回避可能である。
更に、加工システムSYSaは、加工対象物Sを直接的に加工しないがゆえに、リブレット構造を比較的容易に再形成することができる。具体的には、リブレット構造の再形成の際には、まずは、塗装膜SFによるリブレット構造が一旦剥離され、その後、新たな塗装膜SFが塗布される。その後、加工システムSYSaは、新たに塗布された塗装膜SFを加工することで、新たなリブレット構造を形成することができる。従って、リブレット構造の劣化(例えば、破損等)に対して、リブレット構造の再形成によって相対的に容易に対処可能となる。
更に、加工システムSYSaは、加工対象物Sを直接的に加工しないがゆえに、直接の加工が困難な又はリブレット構造がもともと形成されていない加工対象物Sの表面にもリブレット構造を形成することができる。つまり、加工対象物Sの表面に塗装膜SFが塗布された後に加工システムSYSaが塗装膜SFを加工すれば、リブレット構造を比較的容易に形成可能である。
尚、加工対象物Sに塗装膜SFを塗布した後に塗装膜SFを加工する場合には、加工対象物Sを加工する動作は、加工対象物Sに塗装膜SFを塗布する(つまり、形成する)動作と、塗装膜SFを加工する(例えば、塗装膜SFを部分的に除去する)動作とを含んでいてもよい。加工対象物Sに塗装膜SFを塗布する動作は、加工システムSYSaによって行われてもよい。この場合、加工システムSYSaは、加工対象物Sに塗装膜SFを塗布するための塗布装置を備えていてもよい。或いは、加工対象物Sに塗装膜SFを塗布する動作は、加工システムSYSaの外部で行われてもよい。例えば、加工対象物Sに塗装膜SFを塗布する動作は、加工システムSYSaの外部の塗布装置によって行われてもよい。
更に、加工システムSYSaは、塗装膜SFによるリブレット構造を形成することができる。塗装膜SFは、通常は、外部環境(例えば、熱、光、及び風等の少なくとも一つ)に対して相対的に高い耐久性を有している。このため、加工システムSYSaは、相対的に高い耐久性を有するリブレット構造を、比較的容易に形成することができる。
更に、第1実施形態では、光学系112の終端光学素子と塗装膜SFとの間における加工光ELkの光路が収容空間SP内に含まれている。このため、加工光ELkの光路が収容空間SPに含まれていない(つまり、開放空間に開放されている)加工システムと比較して、塗装膜SFに照射された加工光ELk(或いは、当該加工光ELkの塗装膜SFからの散乱光ないしは反射光等)が加工システムSYSaの周囲へ伝搬する(言い換えれば、散乱してしまう)ことを適切に防止可能である。更には、加工光ELkの照射によって発生した不要物質が加工システムSYSaの周囲へ伝搬する(言い換えれば、飛散してしまう)ことを適切に防止可能である。
更に、第1実施形態では、塗装膜SF上を移動可能な支持装置14によって光照射装置11が支持されている。このため、加工システムSYSaは、相対的に広範囲に広がる塗装膜SFを比較的容易に加工することができる。つまり、加工システムSYSaは、加工対象物Sの表面の相対的に広い範囲に渡って塗装膜SFによるリブレット構造を形成することができる。更には、加工システムSYSaは、加工対象物Sを移動させなくてもよいため、相対的に大きな又は重い加工対象物Sの表面にも、相対的に容易にリブレット構造を形成することができる。
更に、加工システムSYSaは、排気装置16を用いて、加工光ELkの照射によって発生した不要物質を、収容空間SPの外部に吸引可能である。このため、塗装膜SFへの加工光ELkの照射が、不要物質によって妨げられることは殆どない。このため、排気装置16を備えていない(つまり、塗装膜SFへの加工光ELkの照射が不要物質によって妨げられる可能性がある)加工システムと比較して、加工光ELkの照射精度が向上する。その結果、リブレット構造の形成精度が向上する。
更に、加工装置1は、気体供給装置17を用いて、光学面1124(つまり、光学系112の終端光学素子の収容空間SP側の光学面)への汚れの付着を防止することができる。このため、気体供給装置17を備えていない加工装置と比較して、塗装膜SFへの加工光ELkの照射が、光学面1124に付着してしまった汚れによって妨げられる可能性が小さくなる。このため、加工光ELkの照射精度が向上する。その結果、リブレット構造の形成精度が向上する。
また、第1実施形態では、塗装膜SFが白色を呈する色素を含んでいる場合には、加工光ELkとして、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光が用いられてもよい。その結果、加工光ELkの照射に起因して塗装膜SFが変色してしまう(例えば、白色とは異なる色を呈してしまう)可能性が小さくなる。つまり、加工システムSYSaは、塗装膜SFが呈する色を維持したまま(つまり、塗装膜SFが白色を呈する状態を維持したまま)当該塗装膜SFを加工することができる。加工システムSYSaは、塗装膜SFの変色を抑制しながら、塗装膜SFを加工することができる。加工システムSYSaは、加工対象物Sの見た目(特に色合い)を大きく変えることなく、塗装膜SFを加工することができる。その結果、塗装膜SFが呈する色を加工対象物Sの外観の色として知覚する観察者は、加工光ELkの照射後における加工対象物Sの見た目(特に、色合い)が、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの見た目と大きく変わったという印象を受けることは殆どない。
(2)第2実施形態の加工システムSYSb
続いて、第2実施形態の加工システムSYS(以降、第2実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSa”と称する)について説明する。第2実施形態の加工システムSYSbは、上述した第1実施形態の加工システムSYSaと同一の構造を有する。第2実施形態の加工システムSYSbは、上述した第1実施形態の加工システムSYSaと比較して、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sに対して上述した加工動作を行ってもよいという点で異なっている。第2実施形態の加工システムSYSbが行うその他の動作は、上述した第1実施形態の加工システムSYSaが行うその他の動作と同一であってもよい。このため、以下では、まず、図18を参照しながら、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sについて説明する。図18は、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sを示す断面図である。尚、以下では、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFを“塗装膜SFb”と称することで、第1実施形態の塗装膜SF(つまり、単一の塗装膜sfを含む塗装膜SF)と区別する。
続いて、第2実施形態の加工システムSYS(以降、第2実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSa”と称する)について説明する。第2実施形態の加工システムSYSbは、上述した第1実施形態の加工システムSYSaと同一の構造を有する。第2実施形態の加工システムSYSbは、上述した第1実施形態の加工システムSYSaと比較して、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sに対して上述した加工動作を行ってもよいという点で異なっている。第2実施形態の加工システムSYSbが行うその他の動作は、上述した第1実施形態の加工システムSYSaが行うその他の動作と同一であってもよい。このため、以下では、まず、図18を参照しながら、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sについて説明する。図18は、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFが表面に形成された加工対象物Sを示す断面図である。尚、以下では、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFを“塗装膜SFb”と称することで、第1実施形態の塗装膜SF(つまり、単一の塗装膜sfを含む塗装膜SF)と区別する。
図18に示すように、加工対象物Sの表面には、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFbが形成されている。図18は、加工対象物Sの表面に2つの塗装膜sf#1及びsf#2を含む塗装膜SFbが形成されている例を示している。より具体的には、図18は、加工対象物Sの表面に塗装膜sf#1が形成され、塗装膜sf#1の表面に塗装膜sf#2が形成されている例を示している。この場合、塗装膜sf#2は、塗装膜sf#1を覆っていることから、被膜と称してもよい。各塗装膜sfは、上述した塗装膜SFと同一の特徴を有していてもよい。このため、各塗装膜sfの説明については省略する。
複数の塗装膜sfのうちの少なくとも二つの塗装膜sfの特性が異なっていてもよい。塗装膜sfの特性は、例えば、塗装膜sfのサイズ(例えば、厚み)、塗装膜sfを構成する塗料の種類、塗装膜sfの加工光ELkに対する吸収率、及び、塗装膜sfが呈する色(例えば、塗装膜sfの可視光ELに対する吸収率)のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。尚、複数の塗装膜sfの特性が同一であってもよいが、この場合の塗装膜SFbは、実質的には、単一の塗装膜sfを含む塗装膜SFb(例えば、上述した塗装膜SF)と同一になる。
加工システムSYSbは、塗装膜SFを加工する場合と同様の方法で、塗装膜SFbを加工してもよい。つまり、加工システムSYSbは、塗装膜SFbから加工対象物Sが露出しないように、塗装膜SFbの厚みを調整してもよい。加工システムSYSbは、塗装膜SFbから加工対象物Sが露出しないように、塗装膜SFbの一部を除去してもよい。加工システムSYSbは、塗装膜SFbから加工対象物Sが露出しないように、塗装膜SFbに凹部Cを形成してもよい。
加工システムSYSbは、複数の塗装膜sfのそれぞれを加工してもよい。例えば、図18に示す塗装膜SFbを加工する様子の一例を示す断面図である図19(a)に示すように、加工システムSYSbは、加工対象物Sが露出しないように塗装膜sf#1及びsf#2の双方を加工してもよい。この場合、塗装膜sf#1及びsf#2のそれぞれは、加工光ELkに関する吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる材料を含んでいてもよい。逆に言えば、塗装膜sf#1及びsf#2のそれぞれによる吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる波長帯域の光が加工光ELkとして用いられてもよい。
或いは、加工システムSYSbは、複数の塗装膜sfのうちの一部(典型的には、加工対象物SFの表面に最も近い一の塗装膜sfを含む少なくとも一つの塗装膜sf)を加工する一方で、複数の塗装膜sfのうちの他の一部(典型的には、加工対象物SFの表面から最も遠い一の塗装膜sfを含む少なくとも一つの塗装膜sf)を加工しなくてもよい。例えば図18に示す塗装膜SFbを加工する様子の他の例を示す断面図である図19(b)に示すように、加工システムSYSbは、塗装膜sf#1が露出しない(更には、加工対象物Sが露出しない)ように塗装膜sf#2を加工する一方で、塗装膜sf#1を加工しなくてもよい。この場合、塗装膜sf#2は、加工光ELkに関する吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる材料を含む一方で、塗装膜sf#1は、加工光ELkに関する吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる材料を含んでいなくてもよい。逆に言えば、塗装膜sf#2による吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる波長帯域の光が加工光ELkとして用いられてもよい。この場合、塗装膜sf#1による加工光ELkの吸収率は、第1吸収閾値以上となってもよいし、第1吸収閾値以下となってもよい。また、この場合、塗装膜SFbに照射される加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkの照射によって塗装膜sf#1に影響を与えないように定められる。加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkが塗装膜sf#2を貫通して塗装膜sf#1に到達しないように定められる。加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkが塗装膜sf#2を貫通して塗装膜sf#1に加工光ELkが照射されることに起因して塗装膜sf#1が変質しないように定められる。言い換えると、加工光ELkのエネルギーは、加工光ELkの照射によって塗装膜sf#2のみに影響を与えるように定められる。
複数の塗装膜sfのうち最も表面側に位置する塗装膜sf(図18に示す例では、塗装膜sf#2であり、以降“アッパー塗装膜sf”と称する)は、可視光に対して透明な色素を含む塗装膜であってもよい。この場合、アッパー塗装膜sfは、透明な膜(いわゆる、クリアコート)となる。一方で、複数の塗装膜sfのうちアッパー塗装膜sfの下層に形成されている塗装膜sf(図18に示す例では、塗装膜sf#1であり、以降“ロウアー塗装膜sf”と称する)は、可視光の照射時に所望色を呈する色素を含む塗装膜であってもよい。この場合、ロウアー塗装膜sfは、所望色を呈する膜となる。
このようにアッパー塗装膜sfが透明な膜となる一方でロウアー塗装膜sfが所望色を呈する膜となる場合には、加工装置1は、アッパー塗装膜sfを加工する一方で、ロウアー塗装膜sfを加工しなくてもよい(図18(b)参照)。アッパー塗装膜sfが加工光ELkによって加工されるがゆえに、アッパー塗装膜sfは、加工光ELkに関する吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる材料を含む。尚、ある光に関する吸収率が第1吸収閾値以上となる塗装膜sfを、当該ある光に対して不透明な塗装膜sfと定義してもよい。逆に言えば、アッパー塗装膜sfによる吸収率が所定の第1吸収閾値以上となる波長帯域の光が加工光ELkとして用いられてもよい。その結果、ロウアー塗装膜sfが形成された加工対象物S上に、アッパー塗装膜sfによる構造(例えば、リブレット構造)が形成される。更に、ロウアー塗装膜sfが加工光ELkの影響を殆ど受けないがゆえに、ロウアー塗装膜sfの特性が加工光ELkの照射に起因して変わることは殆どない。このため、加工光ELkの照射後においてロウアー塗装膜sfが呈する色は、加工光ELkの照射前においてロウアー塗装膜sfが呈する色と実質的に同じになる。従って、透明な膜であるアッパー塗装膜sfを介してロウアー塗装膜sfが呈する色を加工対象物Sの外観の色として知覚する観察者は、加工光ELkの照射後における加工対象物Sの見た目(特に、色合い)が、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの見た目と大きく変わったという印象を受けることは殆どない。つまり、加工装置1は、加工対象物Sの見た目(特に色合い)を大きく変えることなく、塗装膜SFbを加工する(例えば、リブレット構造を形成する)ことができる。
仮に、透明な膜であるアッパー塗装膜sfが形成されていなければ、所望色を呈するロウアー塗装膜sf(実質的には、上述した塗装膜SF)が加工光ELkによって加工されることになる。その結果、ロウアー塗装膜sfの特性(例えば、可視光に対する振る舞いであって、可視光に対する透過率及び色合いの少なくとも一方)が加工光ELkの照射に起因して変わる可能性がある。具体的には、加工光ELkが照射される前のロウアー塗装膜sfの特性と、加工光ELkが照射された後に残留しているロウアー塗装膜sfの特性とが大きく異なるものになる可能性がある。このようにロウアー塗装膜sfの特性が変わると、ロウアー塗装膜sfが呈する色を加工対象物Sの外観の色として知覚する観察者は、加工光ELkの照射後における加工対象物Sの見た目(特に、色合い)が、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの見た目と大きく変わったという印象を受ける可能性がある。つまり、観察者は、加工光ELkの照射によって加工対象物Sが変色したという印象を受ける可能性がある。例えば、加工光ELkの照射に起因して、観察者は、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの色合いと比較して、加工光ELkの照射後における加工対象物Sが灰色化、白色化又は黄色化したかのような印象を受ける可能性がある。このような状況は、ロウアー塗装膜sfがどのような色を呈する場合において大なり小なり生じ得るが、ロウアー塗装膜sfが白色を呈する場合に特に顕著に生ずる。しかるに、透明な膜であるアッパー塗装膜sfが形成されており且つ当該アッパー塗装膜sfが加工される場合には、アッパー塗装膜sfが形成されておらず且つロウアー塗装膜sfが加工される場合と比較して、加工対象物Sの見た目(特に色合い)が大きく変わる可能性は小さくなる。
尚、上述した第1実施形態の加工システムSYSaでは、塗装膜SFが白色を呈する場合には、塗装膜SFが白色を呈する場合には、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光を加工光ELkとして用いることで、塗装膜SFの変色を抑制している。一方で、第2実施形態の加工システムSYSbは、塗装膜sf#1が白色を呈する場合には、塗装膜sf#1に影響を与えることなく、塗装膜sf#1上に形成された透明な塗装膜sf#2を加工することで、塗装膜sf#1の変色(つまり、塗装膜SFbの変色)を抑制している。従って、第2実施形態では、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域に含まれる波長の光を加工光ELkとして用いなくても、塗装膜SFbの変色を抑制することができる。加工光ELkの波長が短くなればなるほど塗装膜SFをより微細に加工可能になることを考慮すれば、加工システムSYSbは、加工システムSYSaと比較して、塗装膜SFが白色を呈する場合において、塗装膜SFbの変色を抑制しつつも、塗装膜SFをより微細に加工する(例えば、よりサイズが小さなリブレット構造を形成する)ことができる。
一方で、加工光ELkがアッパー塗装膜sfに照射されるがゆえに、場合によっては、アッパー塗装膜sfの特性(例えば、可視光に対する振る舞いであって、可視光に対する透過率及び色合いの少なくとも一方)が加工光ELkの照射に起因して変わる可能性がある。具体的には、加工光ELkが照射される前のアッパー塗装膜sfの特性と、加工光ELkが照射された後にロウアー塗装膜sf上に残留しているアッパー塗装膜sfの特性とが大きく異なるものになる可能性がある。このようにアッパー塗装膜sfの特性が変わると、アッパー塗装膜sfを介してロウアー塗装膜sfが呈する色を加工対象物Sの外観の色として知覚する観察者は、加工光ELkの照射後における加工対象物Sの見た目(特に、色合い)が、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの見た目と大きく変わったという印象を受ける可能性がある。例えば、加工光ELkの照射に起因して、観察者は、加工光ELkの照射前における加工対象物Sの色合いと比較して、加工光ELkの照射後における加工対象物Sが白色化又は黄色化したかのような印象を受ける可能性がある。このような状況は、ロウアー塗装膜sfがどのような色を呈する場合において大なり小なり生じ得るが、ロウアー塗装膜sfが白色を呈する場合に特に顕著に生ずる。
このため、アッパー塗装膜sfは、加工光ELkの照射によってその特性が大きく変わらないという特性を有していてもよい。具体的には、アッパー塗装膜sfは、加工光ELkが照射される前のアッパー塗装膜sfの特性と、加工光ELkが照射された後にロウアー塗装膜sf上に残留しているアッパー塗装膜sfの特性とが大きく変わらないという特性を有していてもよい。逆に言えば、加工光ELkが照射される前のアッパー塗装膜sfの特性と加工光ELkが照射された後にロウアー塗装膜sf上に残留しているアッパー塗装膜sfの特性とを大きく変えないという条件を満たす波長帯域の光が加工光ELkとして用いられてもよい。
アッパー塗装膜sfを構成可能な材料の一例として、可視光に対して透明なポリウレタン系の塗料(例えば、ポリウレタンポリオール等を含むポリウレタン樹脂から構成される塗料)があげられる。このポリウレタン系の塗料は、ポリウレタン系の塗料の吸収率の波長依存性を示すグラフである図20に示すように、可視光に対する吸収率と比較して、可視光の波長帯域よりも短い波長帯域の不可視光に対する吸収率が大きくなるという特性を有している。従って、ポリウレタン系の塗料を含むアッパー塗装膜sfが用いられる場合には、可視光の波長帯域よりも短い波長帯域の不可視光が、加工光ELkとして用いられてもよい。更に、図20に示すように、ポリウレタン系の塗料は、概ね310nmより大きい波長帯域の光に対する吸収率と比較して、概ね310nmより小さい波長帯域の光に対する吸収率が大きくなるという特性を有している。ポリウレタン系の塗料は、310nmより小さい波長帯域の光に対する吸収率が相対的に急激に小さくなるという特性を有している。従って、ポリウレタン系の塗料を含むアッパー塗装膜sfが用いられる場合には、310nm以下の波長帯域の光が、加工光ELkとして用いられてもよい。更に、図20に示すように、ポリウレタン系の塗料は、概ね266nmより小さい波長帯域の光に対する吸収率が飽和するという特性を有している。ポリウレタン系の塗料は、概ね266nmより小さい波長帯域の光に対する吸収率が、波長によらずに概ね同じになるという特性を有している。従って、ポリウレタン系の塗料を含むアッパー塗装膜sfが用いられる場合には、266nm以下の波長帯域の光が、加工光ELkとして用いられてもよい。その結果、加工システムSYSbは、このような条件を満たす加工光ELkを用いて、ポリウレタン系の塗料を含むアッパー塗装膜sfを適切に加工することができる。
更に、このポリウレタン系の塗料は、加工光ELkの波長が小さくなるほど、加工光ELkの照射に起因して特性(特に、色合い)が変わりにくくなるという特性を有している。例えば、可視光の波長帯域よりも短い波長帯域の光が加工光ELkとして照射された前後での加工対象物Sの色合いの変化の程度(つまり、色合いの違い)は、可視光が加工光ELkとして照射された前後での加工対象物Sの色合いの変化の程度よりも小さくなる。例えば、上述した310nm以下の波長帯域の光(例えば、ピーク強度の波長が266nmとなる加工光ELk)が加工光ELkとして照射された前後での加工対象物Sの色合いの変化の程度は、上述した310nmよりも長い波長帯域の光(例えば、ピーク強度の波長が355nmとなる加工光ELk)が加工光ELkとして照射された前後での加工対象物Sの色合いの変化の程度よりも小さくなる。このため、加工光ELkの波長帯域は、加工光ELkとして照射された前後での加工対象物Sの色合いの変化の程度が相応に小さくなるように相応に小さな波長を含む波長帯域に設定されてもよい。
以上説明したように、第2実施形態の加工システムSYSbは、上述した第1実施形態の加工システムSYSaが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。また、加工システムSYSbは、複数の塗装膜sfを含む塗装膜SFbを加工することができる。
尚、第2実施形態の加工システムSYSbは、ロウアー塗装膜sfが形成されている加工対象物S(つまり、第1実施形態の加工対象物)に対して上述した加工動作を行ってもよい。但し、この場合には、加工システムSYSbが加工動作を行う前に、アッパー塗装膜sfがロウアー塗装膜sf上に形成される。つまり、第2実施形態における加工対象物Sを加工する動作は、加工対象物Sにアッパー塗装膜sfを塗布する(つまり、形成する)動作と、アッパー塗装膜sfを加工する(例えば、アッパー塗装膜sfを部分的に除去する)動作とを含んでいてもよい。加工対象物Sにアッパー塗装膜sfを塗布する動作は、加工システムSYSbによって行われてもよい。この場合、加工システムSYSbは、加工対象物Sにアッパー塗装膜sfを塗布するための塗布装置を備えていてもよい。或いは、加工対象物Sにアッパー塗装膜sfを塗布する動作は、加工システムSYSbの外部で行われてもよい。例えば、加工対象物Sにアッパー塗装膜sfを塗布する動作は、加工システムSYSbの外部の塗布装置によって行われてもよい。
(3)第3実施形態の加工システムSYSc
続いて、第3実施形態の加工システムSYS(以降、第3実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSc”と称する)について説明する。第3実施形態の加工システムSYScは、上述した第1実施形態の加工システムSYSa又は第2実施形態の加工システムSYSbと比較して、加工装置1に代えて加工装置1cを備えているという点で異なる。加工システムSYScのその他の特徴は、加工システムSYSa又はSYSbのその他の特徴と同一であってもよい。第3実施形態の加工装置1cは、上述した加工装置1と比較して、光照射装置11に代えて光照射装置11cを備えているという点で異なる。加工装置1cのその他の特徴は、加工装置1のその他の特徴と同一であってもよい。第1変形例の光照射装置11cは、上述した光照射装置11と比較して、光源系111に代えて光源系111cを備えているという点で異なる。光照射装置11cのその他の特徴は、光照射装置11のその他の特徴と同一であってもよい。従って、以下では、図21を参照しながら、第3実施形態の光源系111cについて説明する。図21は、第3実施形態の光源系111cの構造の一例を示す断面図である。尚、以降の説明では、既に説明済みの構成要件については、同一の参照符号を付してその詳細な説明については省略する。
続いて、第3実施形態の加工システムSYS(以降、第3実施形態の加工システムSYSを、“加工システムSYSc”と称する)について説明する。第3実施形態の加工システムSYScは、上述した第1実施形態の加工システムSYSa又は第2実施形態の加工システムSYSbと比較して、加工装置1に代えて加工装置1cを備えているという点で異なる。加工システムSYScのその他の特徴は、加工システムSYSa又はSYSbのその他の特徴と同一であってもよい。第3実施形態の加工装置1cは、上述した加工装置1と比較して、光照射装置11に代えて光照射装置11cを備えているという点で異なる。加工装置1cのその他の特徴は、加工装置1のその他の特徴と同一であってもよい。第1変形例の光照射装置11cは、上述した光照射装置11と比較して、光源系111に代えて光源系111cを備えているという点で異なる。光照射装置11cのその他の特徴は、光照射装置11のその他の特徴と同一であってもよい。従って、以下では、図21を参照しながら、第3実施形態の光源系111cについて説明する。図21は、第3実施形態の光源系111cの構造の一例を示す断面図である。尚、以降の説明では、既に説明済みの構成要件については、同一の参照符号を付してその詳細な説明については省略する。
図21に示すように、光源系111cは、複数の光源1111cと、分岐器1112とを備えているという点で異なる。図21は、光源系111cが2つの光源1111c(具体的には、光源1111c-1及び1111c-2)を備えている例を示している。従って、以下では、2つの光源1111c-1及び1111c-2を備える光源系111cを用いて説明を進める。光源系111cのその他の特徴は、光源系111のその他の特徴と同一であってもよい。
複数の光源1111cのそれぞれは、上述した光源1111と同一であってもよい。但し、第3実施形態では、複数の光源1111cは、互いに波長が異なる(つまり、波長帯域が異なる)複数の加工光ELkをそれぞれ射出する。尚、第3実施形態における「波長が異なる複数の加工光ELk」は、「ピーク強度の波長が異なる複数の加工光ELk」を意味していてもよい。
図21に示す例では、光源1111c-1は、第1の波長の加工光ELk-1を射出し、光源1111c-2は、第1の波長とは異なる第2の波長の加工光ELk-2を射出する。尚、説明の便宜上、光源1111c-1が射出する加工光ELk-1の波長は、光源1111c-2が射出する加工光ELk-1の波長よりも短いものとする。例えば、光源1111c-1は、可視光の波長帯域よりも短い波長の不可視光(例えば、波長が266nmとなる不可視光)を加工光ELk-1として射出し、光源1111c-2は、可視光の波長帯域よりも長い波長の不可視光(例えば、波長が1060nmとなる不可視光)を加工光ELk-2として射出してもよい。例えば、光源1111c-1は、可視光の波長帯域よりも短い第1の波長の不可視光(例えば、波長が266nmとなる不可視光)を加工光ELk-1として射出し、光源1111c-2は、可視光の波長帯域よりも短く且つ第1の波長よりも長い第2の波長の不可視光(例えば、波長が355nmとなる不可視光)を加工光ELk-2として射出してもよい。例えば、光源1111c-1は、可視光の波長帯域よりも長い第1の波長の不可視光(例えば、波長が1070nmとなる不可視光)を加工光ELk-1として射出し、光源1111c-2は、可視光の波長帯域よりも長く且つ第1の波長よりも長い第2の波長の不可視光(例えば、波長が1095nmとなる不可視光)を加工光ELk-2として射出してもよい。尚、光源1111cが1060nm、1070nm、1095nmとなる不可視光を供給する場合、光源1111cをレーザダイオードとすることができる。また、複数の光源1111cのうちの一つを炭酸ガスレーザとしてもよい。
制御装置2は、複数の光源1111cのうちのいずれか一つを、加工光ELkを射出するべき光源1111c(以下、“実射出光源1111c”と称する)として選択する。実射出光源1111cは、制御装置2の制御下で、加工光ELkを射出する。一方で、制御装置2が選択しなかった残りの光源1111c(つまり、複数の光源1111cのうちの実射出光源1111c以外の他の光源1111c)は、制御装置2の制御下で、加工光ELkを射出することはない。その結果、実射出光源1111cが射出した加工光ELkが分岐器1112に入射する。分岐器1112は、分岐器1112に入射してきた加工光ELkを、複数の加工光ELkに分岐する。その結果、光源系111cは、複数の加工光ELkを射出する。
制御装置2は、加工対象物Sの加工条件(つまり、塗装膜SF又は塗装膜SFbの加工条件)に基づいて、複数の光源1111cから実射出光源1111cを選択してもよい。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工条件が第1の条件#1aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111c(例えば、光源1111c-1)を、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工条件が第1の条件#1aとは異なる第2の条件#2aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cとは異なる第2の光源1111c(例えば、光源1111c-2)を、実射出光源1111cとして選択してもよい。
加工対象物Sの加工条件は、加工対象物Sの加工に要求される微細度に関する条件を含んでいてもよい。なぜならば、加工光ELkの波長は、加工対象物Sの加工に要求される微細度に影響を与えるパラメータの一つであるからである。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#11aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111c(例えば、光源1111c-1)を、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#11aとは異なる第2の微細度#12aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cとは異なる第2の光源1111c(例えば、光源1111c-2)を、実射出光源1111cとして選択してもよい。
加工対象物Sの加工条件が加工対象物Sの加工に要求される微細度に関する条件を含む場合、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が相対的に小さくなる(つまり、相対的に細かい加工が要求される)場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長が、加工対象物Sの加工に要求される微細度が相対的に大きくなる(つまり、相対的に粗い加工で十分である)場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短くなるように、実射出光源1111cを選択してもよい。なぜならば、加工光ELkの波長が短くなるほど、加工装置1aは塗装膜SFをより細かい微細度で加工することができるからである。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#21aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#21aよりも細かい第2の微細度#22aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短い波長の加工光ELkを射出可能な第2の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#21aよりも粗い第3の微細度#23aである場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも長い波長の加工光ELkを射出可能な第3の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。
図21に示す例では、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#31aである場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#31aよりも粗い第2の微細度#32aである場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。或いは、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#41aである場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、加工対象物Sの加工に要求される微細度が第1の微細度#41aよりも細かい第2の微細度#42aである場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。
加工に要求される微細度が細かくなればなるほど、凹状構造CP1の配列ピッチP1及び/又は凸状構造CP2の配列ピッチP2は小さくなる。例えば、図22(a)は、配列ピッチP1が相対的に小さい配列ピッチP1#1となる凹状構造CP1及び/又は配列ピッチP2が相対的に小さい配列ピッチP2#1となる凸状構造CP2を示す断面図である。一方で、図22(b)は、配列ピッチP1が相対的に大きい配列ピッチP1#2となる凹状構造CP1及び/又は配列ピッチP2が相対的に大きい配列ピッチP2#2となる凸状構造CP2を示す断面図である。図22(a)に示す凹状構造CP1及び/又は凸状構造CP2を形成するための加工に要求される微細度は、図22(a)に示す凹状構造CP1及び/又は凸状構造CP2を形成するための加工に要求される微細度よりも細かくなる。このため、加工対象物Sの加工に要求される微細度に関する条件は、凹状構造CP1の配列ピッチP1及び/又は凸状構造CP2の配列ピッチP2に関する条件を含んでいてもよい。つまり、加工対象物Sの加工条件は、凹状構造CP1の配列ピッチP1及び/又は凸状構造CP2の配列ピッチP2に関する条件を含んでいてもよい。
この場合、制御装置2は、相対的に小さい配列ピッチP1の凹状構造CP1及び/又は相対的に小さい配列ピッチP2の凸状構造CP2を形成する場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長が、相対的に大きい配列ピッチP1の凹状構造CP1及び/又は相対的に大きい配列ピッチP2の凸状構造CP2を形成する場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短くなるように、実射出光源1111cを選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#11の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#11の凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#11よりも小さい第2の配列ピッチP1#12の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#11よりも小さい第2の配列ピッチP2#12の凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短い波長の加工光ELkを射出可能な第2の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#11よりも大きい第3の配列ピッチP1#13の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#11よりも大きい第3の配列ピッチP2#13の凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも長い波長の加工光ELkを射出可能な第3の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。
図21に示すように光源系111cが2つの光源1111c-1及び1111c-2を備える例では、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#21の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#21の凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#21よりも大きい第2の配列ピッチP1#22の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#21aよりも大きい第2の配列ピッチP1#22aの凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。或いは、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#31の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#31の凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、第1の配列ピッチP1#31よりも小さい第2の配列ピッチP1#32の凹状構造CP1及び/又は第1の配列ピッチP2#31よりも小さい第2の配列ピッチP1#32の凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。
尚、図22(a)及び図22(b)から分かるように、凹状構造CP1の配列ピッチP1は、実質的には、凸状構造CP2の幅と等価である。同様に、凸状構造CP2の配列ピッチP2は、実質的には、凹状構造CP1の幅と等価である。このため、加工対象物Sの加工に要求される微細度に関する条件は、凹状構造CP1の幅及び/又は凸状構造CP2の幅に関する条件を含んでいてもよい。つまり、加工対象物Sの加工条件は、凹状構造CP1の幅及び/又は凸状構造CP2の幅に関する条件を含んでいてもよい。尚、凹状構造CP1の幅は、凹状構造CP1が延びる方向(図22(a)及び図22(b)に示す例では、Y軸方向)に交差する方向(図22(a)及び図22(b)に示す例では、Y軸方向)における凹状構造CP1のサイズを意味する。凸状構造CP2の幅は、凸状構造CP2が延びる方向(図22(a)及び図22(b)に示す例では、Y軸方向)に交差する方向(図22(a)及び図22(b)に示す例では、Y軸方向)における凸状構造CP2のサイズを意味する。
この場合、制御装置2は、相対的に狭い幅を有する凹状構造CP1及び/又は相対的に狭い幅を有する凸状構造CP2を形成する場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長が、相対的に広い幅を有する凹状構造CP1及び/又は相対的に広い幅を有する凸状構造CP2を形成する場合に選択される実射出光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短くなるように、実射出光源1111cを選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の幅#111を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#211を有する凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の幅#111よりも狭い第2を有する幅#112の凹状構造CP1及び/又は第1の幅#211よりも狭い第2の幅#212を有する凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも短い波長の加工光ELkを射出可能な第2の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。例えば、制御装置2は、第1の幅#111よりも広い第3の幅#113を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#211よりも広い第3の幅#213を有する凸状構造CP2を形成する場合には、複数の光源1111cのうちの第1の光源1111cが射出する加工光ELkの波長よりも長い波長の加工光ELkを射出可能な第3の光源1111cを、実射出光源1111cとして選択してもよい。
図21に示すように光源系111cが2つの光源1111c-1及び1111c-2を備える例では、制御装置2は、第1の幅#121を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#221を有する凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、第1の幅#121よりも広い第2の幅#122を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#221よりも広い第2の幅#222を有する凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。或いは、制御装置2は、第1の幅#131を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#231を有する凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-2を実射出光源1111cとして選択してもよい。一方で、制御装置2は、第1の幅#131よりも狭い第2の幅#132を有する凹状構造CP1及び/又は第1の幅#231よりも狭い第2の幅#232を有する凸状構造CP2を形成する場合には、光源1111c-1を実射出光源1111cとして選択してもよい。
以上説明した第3実施形態の加工システムSYScは、上述した第1実施形態の加工システムSYSa又は第2実施形態の加工システムSYSbが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。加工システムSYSc更に、加工条件に基づいて加工光ELkを射出する実射出光源1111cを選択する。その結果、加工システムSYScは、加工条件に基づいて、塗装膜SFを加工するために実際に用いられる加工光ELkの波長を切り替えることができる。従って、加工システムSYScは、加工光ELkの波長が切り替えられない場合と比較して、塗装膜SFをより適切に加工することができる。
具体的には、塗装膜SFを加工するために相対的に長い波長の加工光ELkを用いることができる一方で相対的に短い波長の加工光ELkを用いることができない第1比較例の加工システムは、相対的に細かい微細度で塗装膜SFを加工することが困難である。しかるに、第3実施形態の加工システムSYScは、加工対象物Sの加工に要求される微細度が小さい場合には、相対的に長い波長の加工光ELkに代えて相対的に短い波長の加工光ELkを用いて塗装膜SFを相対的に細かい微細度で加工することができる。一方で、塗装膜SFを加工するために相対的に短い波長の加工光ELkを用いることができる一方で相対的に長い波長の加工光ELkを用いることができない第2比較例の加工システムにおいては、相対的に粗い微細度で塗装膜SFを加工するために必要な時間が相対的に長くなる(つまり、スループットが悪化する)可能性がある。なぜならば、第2比較例の加工システムは、1回の加工光ELkの照射(つまり、1回のスキャン動作)で相対的に広い幅を有する凹状構造CP1を形成することが困難であるために、相対的に広い幅を有する1本の凹状構造CP1(つまり、相対的に大きい配列ピッチP1の凹状構造CP1)を形成するために、相対的に狭い幅を有する複数の凹状構造CP1を互いに部分的に重複するように形成する必要があるからである。しかるに、第3実施形態の加工システムSYScは、加工対象物Sの加工に要求される微細度が大きい場合には、相対的に短い波長の加工光ELkに代えて相対的に長い波長の加工光ELkを用いて塗装膜SFを相対的に粗い微細度で加工することができる。つまり、加工システムSYScは、第2比較例の加工システムと比較して、塗装膜SFを相対的に粗い微細度で加工するために必な時間の短縮化(つまり、スループットの向上)を図ることができる。このように、加工システムSYScは、スループットの悪化を招くことなく、適切な微細度で塗装膜SFを加工することができる。
(4)その他の変形例
上述した説明では、加工システムSYSは、複数の加工光ELkに塗装膜SFの表面を走査させるために、ガルバノミラー1122で加工光ELkを偏向している。しかしながら、加工装置1は、ガルバノミラー1122で加工光ELkを偏向することに加えて又は代えて、塗装膜SFに対して光照射装置11を相対的に移動させることで、複数の加工光ELkに塗装膜SFの表面を走査させてもよい。つまり、制御装置2は、駆動系12を制御して、塗装膜SFの表面を加工光ELkが走査するように光照射装置11を塗装膜SFに対して相対的に移動させてもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、複数の加工光ELkに塗装膜SFの表面を走査させるために、ガルバノミラー1122で加工光ELkを偏向している。しかしながら、加工装置1は、ガルバノミラー1122で加工光ELkを偏向することに加えて又は代えて、塗装膜SFに対して光照射装置11を相対的に移動させることで、複数の加工光ELkに塗装膜SFの表面を走査させてもよい。つまり、制御装置2は、駆動系12を制御して、塗装膜SFの表面を加工光ELkが走査するように光照射装置11を塗装膜SFに対して相対的に移動させてもよい。
駆動系12が光照射装置11を塗装膜SFに対して相対的に移動させる目的の一つは、上述したように加工光ELkに塗装膜SFの表面を走査させることである。このため、光照射装置11が移動しなくても加工光ELkによる塗装膜SFの走査が実現できる場合には、光照射装置11は移動しなくてもよい。つまり、加工システムSYSは、駆動系12を備えていなくてもよい。
駆動系12が光照射装置11を塗装膜SFに対して相対的に移動させる目的の一つは、収容装置13の収容空間SPに複数の加工ショット領域SAが収容される場合において、収容装置13及び支持装置14を移動させることなく、複数の加工ショット領域SAを順に加工光ELkで走査するためである。このため、収容空間SPに単一の加工ショット領域SAが収容される場合には、光照射装置11は移動しなくてもよい。つまり、加工装置1は、駆動系12を備えていなくてもよい。
上述した説明では、加工装置1は、収容装置13と、支持装置14と、駆動系15と、排気装置16と、気体供給装置17とを備えている。しかしながら、加工装置1は、加工対象物Sを加工可能である限りは、収容装置13、支持装置14、駆動系15、排気装置16及び気体供給装置17の少なくとも一つを備えていなくてもよい。加工装置1は、加工対象物Sを加工可能である限りは、収容装置13、支持装置14、駆動系15、排気装置16及び気体供給装置17の少なくとも一部を備えていなくてもよい。更に、上述した収容装置13、支持装置14、駆動系15、排気装置16及び気体供給装置17のそれぞれの構造は一例に過ぎず、加工装置1は、上述した構造とは異なる構造を有する収容装置13、支持装置14、駆動系15、排気装置16及び気体供給装置17の少なくとも一つを備えてもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面上に、塗装膜SFによるリブレット構造を形成している。しかしながら、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面上に、任意の形状を有する塗装膜SFによる任意の構造を形成してもよい。この場合であっても、形成するべき構造に応じた走査軌跡に沿って塗装膜SFの表面を加工光ELkが走査するように制御装置2が光照射装置11等を制御すれば、任意の形状を有する任意の構造が形成可能である。任意の構造の一例としては、規則的又は不規則的に形成されたマイクロ・ナノメートルオーダの微細テクスチャ構造(典型的には、凹凸構造)があげられる。このような微細テクスチャ構造は、流体(気体及び/又は液体)による抵抗を低減させる機能を有するサメ肌構造及びディンプル構造の少なくとも一方を含んでいてもよい。微細テクスチャ構造は、撥液機能及びセルフクリーニング機能の少なくとも一方を有する(例えば、ロータス効果を有する)ハスの葉表面構造を含んでいてもよい。微細テクスチャ構造は、液体輸送機能を有する微細突起構造(米国特許公開第2017/0044002号公報参照)、親液性機能を有する凹凸構造、防汚機能を有する凹凸構造、反射率低減機能及び撥液機能の少なくとも一方を有するモスアイ構造、特定波長の光のみを干渉で強めて構造色を呈する凹凸構造、ファンデルワールス力を利用した接着機能を有するピラーアレイ構造、空力騒音低減機能を有する凹凸構造、及び、液滴捕集機能を有するハニカム構造等の少なくとも一つを含んでいてもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、加工光ELkの照射によって塗装膜SFを蒸発させることで、塗装膜SFを除去している。しかしながら、加工システムSYSは、加工光ELkの照射によって塗装膜SFを蒸発させることに加えて又は代えて、加工光ELkの照射によって塗装膜SFの性質を変えることで塗装膜SFを除去してもよい。例えば、加工システムSYSは、加工光ELkの照射によって塗装膜SFを溶融させ、溶融させた塗装膜SFを除去することで塗装膜SFを除去してもよい。例えば、加工システムSYSは、加工光ELkの照射によって塗装膜SFを脆くし、脆くした塗装膜SFを剥離することで塗装膜SFを除去してもよい。上述した説明では、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に形成された塗装膜SFをアブレーション加工している。しかしながら、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に形成された塗装膜SFの一部を熱加工によって除去してもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、塗装膜SFを除去することで凹部C(或いは、凹状構造CP1、又は、当該凹状構造CP1によるリブレット構造等の任意の構造)を形成している。つまり、加工システムSYSは、塗装膜SFを部分的に薄くするように塗装膜SFを加工している。しかしながら、加工システムSYSは、塗装膜SFを部分的に薄くすることに加えて又は代えて、塗装膜SFを部分的に厚くするように塗装膜SFを加工してもよい。つまり、加工システムSYSは、塗装膜SFを除去することで凹部Cを形成することに加えて又は代えて、塗装膜SFを付加することで凸部(或いは、凸状構造CP2又は、当該凸状構造CP2による任意の構造)を形成してもよい。例えば、加工システムSYSは、塗装膜SFの第1部分に加工光ELkを照射することで第1部分の塗装膜SFを除去し、その後、除去した塗装膜SFを塗装膜SFの第2部分に定着させることで、当該第2部分における塗装膜SFを相対的に厚くしてもよい(つまり、第2部分に凸部を形成してもよい)。
上述した説明では、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に形成された塗装膜SFを加工している。しかしながら、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に形成された、塗装膜SF以外の任意の被膜を加工してもよい。或いは、加工システムSYSは、加工対象物Sそのものを加工してもよい。つまり、加工システムSYSは、表面に塗装膜SF又は任意の被膜が形成されていない加工対象物Sを加工してもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面の流体に対する抵抗を低減させるためのリブレット構造を加工対象物Sに形成している。しかしながら、加工システムSYSは、表面の流体に対する抵抗を低減させるためのリブレット構造とは異なるその他の構造を加工対象物Sに形成してもよい。例えば、加工システムSYSは、流体と加工対象物Sの表面とが相対的に移動するときに発生する騒音を低減するためのリブレット構造を加工対象物Sに形成してもよい。例えば、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面上の流体の流れに対して渦を発生する構造を加工対象物Sに形成してもよい。例えば、加工システムSYSは、加工対象物Sの表面に疎水性を与えるための構造を加工対象物Sに形成してもよい。
上述した説明では、加工システムSYSは、スポット状に集光された1以上の加工光ELkを塗装膜SF上に照射している。しかしながら、加工システムSYSは、光源からの加工光ELkを分岐した後に、当該分岐した複数の加工光ELkを干渉させて塗装膜SF上に干渉縞を形成してもよい。例えば、図23に示すように、加工システムSYSは、光照射装置11に代えて、塗装膜SF上に干渉縞を形成可能な光照射装置11Aを備えていてもよい。光照射装置11Aは、可干渉性を有する加工光ELkを供給する光源系1111と、光源系1111からの加工光ELkを分岐する光分岐部1112と、複数の光ファイバ1114及び1115とを備える。光分岐部1112で分岐された加工光ELkは、それぞれ光ファイバ1114の光入射端1114a及び光ファイバ1115の光入射端1115aに向かう。ここで、光源系1111と光分岐部1112との間には、リレー光学系1113が配置されており、リレー光学系1113によって、光ファイバ1114の光入射端1114a及び光ファイバ1115の光入射端1115aに加工光ELkが集光される。光ファイバ1114の光射出端1114b及び光ファイバ1115の光射出端1115bからは、それぞれ加工光ELkが所定の開き角で射出される。ここで、各光射出端1114b及び1115bからの加工光ELkの開き角は、各光入射端1114a及び1115a入射する加工光ELkの集光角度と等しくなっている。
さて、各光射出端1114b及び1115bからの加工光ELkは、各光射出端1114b及び1115bが配置される面の位置に前側焦点が位置決めされた集光光学系1125によって集光され、塗装膜SFに対して所定の角度をなす平行光束となる。集光光学系1125を介した複数の加工光ELkは、塗装膜SFの位置近傍で互いに干渉して紙面上下方向に周期を持つ干渉縞を形成する。尚、この干渉縞の周期方向は、各光射出端1114b及び1115bが配置される面において各光射出端1114b及び1115bを結ぶ軸の方向に対応する。
塗装膜SF上には、紙面上下方向に沿った周期方向の縞パターンである干渉パターンを有する干渉縞が形成される。つまり、塗装膜SF上には、塗装膜SFの表面上で強度分布を有する干渉光がリブレット構造を形成するための加工光ELkとして照射される。その結果、干渉光の強度分布に応じて塗装膜SFの一部が除去され、加工対象物Sの表面上に塗装膜SFによるリブレット構造が形成される。
尚、各光射出端1114b及び1115bの位置は、集光光学系1125の光軸AXと交差する方向において変更可能であり、この位置を変更する(典型的には光軸AXからの距離が変わる)ことにより、塗装膜SF上に形成される干渉縞の周期を変更することができる。
また、図23の例では、光源系1111からの加工光を2分岐したが、分岐の数は2つには限定されない。
(5)付記
以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
[付記1]
基材に形成された被膜であって且つ可視光に対して透明な被膜に対して、前記被膜に対する吸収率が所定値以上となる波長帯域の加工光を照射する光照射装置と、
前記光照射装置を制御する制御装置と
を備える加工システム。
[付記2]
前記被膜は、前記加工光に対して不透明である
付記1に記載の加工システム。
[付記3]
前記加工光は、不可視光を含む
付記1又は2に記載の加工システム。
[付記4]
前記加工光は、可視光よりも波長が短い不可視光を含む
付記1から3のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記5]
前記加工光は、波長が310nm以下である光を含む
付記1から4のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記6]
前記加工光は、波長が266nm以下である光を含む
付記1から5のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記7]
前記加工光は、可視光よりも波長が長い不可視光を含む
付記1から3のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記8]
前記加工光は、波長が1000nm以上である光を含む
付記1から3及び7のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記9]
前記加工光は、波長が1060nm以上である光を含む
付記1から3及び7から8のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記10]
前記加工光は、炭酸ガスレーザ光を含む
付記1から3及び7から9のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記11]
前記加工光は、パルス光である
付記1から10のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記12]
前記被膜は、ポリウレタン樹脂を含む膜である
付記1から11のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記13]
前記基材は、可視光に対して所定の色を呈する
付記1から12のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記14]
前記基材は、可視光に対して所定の色を呈する塗装膜が塗布された基材である
付記1から13のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記15]
前記加工光を前記被膜に照射することによって前記被膜から前記基材が露出しないように前記被膜の一部の厚みを変更する
付記1から14のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記16]
前記加工光を前記被膜に照射することによって前記被膜から前記基材が露出しないように前記被膜の一部を除去する
付記1から15のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記17]
前記制御装置は、前記被膜に前記加工光を照射することで前記被膜の構造を形成するように前記光照射装置を制御する
付記1から16のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記18]
前記基材の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記1から17のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記19]
前記被膜に周期的な構造を形成する
付記1から18のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記20]
可視光に対して透明な被膜を基材の表面に形成することと、
前記被膜に対して、前記被膜に対する吸収率が所定値以上となる波長帯域の加工光を照射することと
を含む、流体中を移動する移動体の製造方法。
[付記21]
前記基材の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記20に記載の製造方法。
[付記22]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記20又は21に記載の製造方法。
[付記23]
前記移動体は、機体、船体又は車体である
付記20から22のいずれか一項に記載の製造方法。
[付記24]
第1波長の光を含む第1の加工光及び前記第1波長とは異なる第2波長の光を含む第2の加工光のそれぞれを物体の表面に照射可能な光照射装置と、
前記第1及び第2の加工光のうち前記物体の加工条件に応じて選択される一の加工光を照射するように、前記光照射装置を制御する制御装置と
を備える加工システム。
[付記25]
前記加工条件は、加工に要求される微細度に関する条件を含む
付記24に記載の加工システム。
[付記26]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が第1の微細度である場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が前記第1の微細度よりも細かい第2の微細度である場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記25に記載の加工システム。
[付記27]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が第1の微細度である場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が前記第1の微細度よりも粗い第2の微細度である場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記25に記載の加工システム。
[付記28]
前記加工システムは、第1方向に延在する凸状構造又は凹状構造が、前記第1方向に交差する第2方向に沿って複数配列された構造を前記物体に形成し、
前記加工条件は、前記第2方向に沿った前記凸状構造又は前記凹状構造の幅に関する条件を含む
付記24から27のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記29]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、第1の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の幅よりも狭い第2の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記28に記載の加工システム。
[付記30]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、第1の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として選択し、前記第1の加工光を照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の幅よりも広い第2の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として選択し、前記第2の加工光を照射するように前記光照射装置を制御する
付記28に記載の加工システム。
[付記31]
前記加工システムは、第1方向に延在する凸状構造又は凹状構造が、前記第1方向に交差する第2方向に沿って複数配列された構造を前記物体に形成し、
前記加工条件は、前記第2方向に沿った前記凸状構造又は前記凹状構造の配列ピッチに関する条件を含む
付記24から30のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記32]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、第1の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の配列ピッチよりも小さい第2の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記31に記載の加工システム。
[付記33]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、第1の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の配列ピッチよりも大きい第2の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記31に記載の加工システム。
[付記34]
前記加工光を前記物体に照射することによって前記物体の一部の厚みを変更する
付記24から33のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記35]
前記加工光を前記物体に照射することによって前記物体の一部を除去する
付記24から34のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記36]
前記制御装置は、前記物体の表面に前記加工光を照射することで構造を形成するように前記光照射装置を制御する
付記24から35のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記37]
前記物体の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記24から36のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記38]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記24から37のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記39]
第1波長の光を含む第1の加工光及び前記第1波長とは異なる第2波長の光を含む第2の加工光から、物体の加工条件に基づいて一の加工光を選択することと、
前記選択された一の加工光を前記物体の表面に照射するように、前記光照射装置を制御することと
を含む、流体中を移動する移動体の製造方法。
[付記40]
前記物体の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記39に記載の製造方法。
[付記41]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記39又は40に記載の製造方法。
[付記42]
前記移動体は、機体、船体又は車体である
付記39から43のいずれか一項に記載の製造方法。
[付記43]
基材上に塗布された塗料層の上に設けられた、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長を含む第2波長帯域の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記44]
酸化チタンを含む塗料層上に形成された、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記45]
基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射することと、
前記加工光で前記白色の塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記46]
基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射することと、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記47]
基材上に塗布された塗料層の上に設けられた、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長を含む第2波長帯域の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記48]
酸化チタンを含む塗料層上に形成された、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記49]
基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記50]
基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記51]
基材上に塗布された塗料層の上に可視波長帯域の少なくとも一部の波長帯域の光に対して透明な被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記52]
酸化チタンを含む塗料層上に被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
[付記1]
基材に形成された被膜であって且つ可視光に対して透明な被膜に対して、前記被膜に対する吸収率が所定値以上となる波長帯域の加工光を照射する光照射装置と、
前記光照射装置を制御する制御装置と
を備える加工システム。
[付記2]
前記被膜は、前記加工光に対して不透明である
付記1に記載の加工システム。
[付記3]
前記加工光は、不可視光を含む
付記1又は2に記載の加工システム。
[付記4]
前記加工光は、可視光よりも波長が短い不可視光を含む
付記1から3のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記5]
前記加工光は、波長が310nm以下である光を含む
付記1から4のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記6]
前記加工光は、波長が266nm以下である光を含む
付記1から5のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記7]
前記加工光は、可視光よりも波長が長い不可視光を含む
付記1から3のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記8]
前記加工光は、波長が1000nm以上である光を含む
付記1から3及び7のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記9]
前記加工光は、波長が1060nm以上である光を含む
付記1から3及び7から8のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記10]
前記加工光は、炭酸ガスレーザ光を含む
付記1から3及び7から9のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記11]
前記加工光は、パルス光である
付記1から10のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記12]
前記被膜は、ポリウレタン樹脂を含む膜である
付記1から11のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記13]
前記基材は、可視光に対して所定の色を呈する
付記1から12のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記14]
前記基材は、可視光に対して所定の色を呈する塗装膜が塗布された基材である
付記1から13のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記15]
前記加工光を前記被膜に照射することによって前記被膜から前記基材が露出しないように前記被膜の一部の厚みを変更する
付記1から14のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記16]
前記加工光を前記被膜に照射することによって前記被膜から前記基材が露出しないように前記被膜の一部を除去する
付記1から15のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記17]
前記制御装置は、前記被膜に前記加工光を照射することで前記被膜の構造を形成するように前記光照射装置を制御する
付記1から16のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記18]
前記基材の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記1から17のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記19]
前記被膜に周期的な構造を形成する
付記1から18のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記20]
可視光に対して透明な被膜を基材の表面に形成することと、
前記被膜に対して、前記被膜に対する吸収率が所定値以上となる波長帯域の加工光を照射することと
を含む、流体中を移動する移動体の製造方法。
[付記21]
前記基材の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記20に記載の製造方法。
[付記22]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記20又は21に記載の製造方法。
[付記23]
前記移動体は、機体、船体又は車体である
付記20から22のいずれか一項に記載の製造方法。
[付記24]
第1波長の光を含む第1の加工光及び前記第1波長とは異なる第2波長の光を含む第2の加工光のそれぞれを物体の表面に照射可能な光照射装置と、
前記第1及び第2の加工光のうち前記物体の加工条件に応じて選択される一の加工光を照射するように、前記光照射装置を制御する制御装置と
を備える加工システム。
[付記25]
前記加工条件は、加工に要求される微細度に関する条件を含む
付記24に記載の加工システム。
[付記26]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が第1の微細度である場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が前記第1の微細度よりも細かい第2の微細度である場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記25に記載の加工システム。
[付記27]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が第1の微細度である場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、加工に要求される微細度が前記第1の微細度よりも粗い第2の微細度である場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記25に記載の加工システム。
[付記28]
前記加工システムは、第1方向に延在する凸状構造又は凹状構造が、前記第1方向に交差する第2方向に沿って複数配列された構造を前記物体に形成し、
前記加工条件は、前記第2方向に沿った前記凸状構造又は前記凹状構造の幅に関する条件を含む
付記24から27のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記29]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、第1の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の幅よりも狭い第2の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記28に記載の加工システム。
[付記30]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、第1の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として選択し、前記第1の加工光を照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の幅よりも広い第2の幅の前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として選択し、前記第2の加工光を照射するように前記光照射装置を制御する
付記28に記載の加工システム。
[付記31]
前記加工システムは、第1方向に延在する凸状構造又は凹状構造が、前記第1方向に交差する第2方向に沿って複数配列された構造を前記物体に形成し、
前記加工条件は、前記第2方向に沿った前記凸状構造又は前記凹状構造の配列ピッチに関する条件を含む
付記24から30のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記32]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも短く、
前記制御装置は、第1の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の配列ピッチよりも小さい第2の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記31に記載の加工システム。
[付記33]
前記第2の波長は、前記第1の波長よりも長く、
前記制御装置は、第1の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第1の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1の配列ピッチよりも大きい第2の配列ピッチで前記凸状構造又は前記凹状構造を形成する場合には、前記第2の加工光を前記一の加工光として照射するように前記光照射装置を制御する
付記31に記載の加工システム。
[付記34]
前記加工光を前記物体に照射することによって前記物体の一部の厚みを変更する
付記24から33のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記35]
前記加工光を前記物体に照射することによって前記物体の一部を除去する
付記24から34のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記36]
前記制御装置は、前記物体の表面に前記加工光を照射することで構造を形成するように前記光照射装置を制御する
付記24から35のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記37]
前記物体の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記24から36のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記38]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記24から37のいずれか一項に記載の加工システム。
[付記39]
第1波長の光を含む第1の加工光及び前記第1波長とは異なる第2波長の光を含む第2の加工光から、物体の加工条件に基づいて一の加工光を選択することと、
前記選択された一の加工光を前記物体の表面に照射するように、前記光照射装置を制御することと
を含む、流体中を移動する移動体の製造方法。
[付記40]
前記物体の表面の流体に対する摩擦抵抗を低減するための構造を形成する
付記39に記載の製造方法。
[付記41]
前記物体の表面に周期的な構造を形成する
付記39又は40に記載の製造方法。
[付記42]
前記移動体は、機体、船体又は車体である
付記39から43のいずれか一項に記載の製造方法。
[付記43]
基材上に塗布された塗料層の上に設けられた、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長を含む第2波長帯域の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記44]
酸化チタンを含む塗料層上に形成された、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記45]
基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射することと、
前記加工光で前記白色の塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記46]
基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射することと、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記47]
基材上に塗布された塗料層の上に設けられた、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長を含む第2波長帯域の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記48]
酸化チタンを含む塗料層上に形成された、可視光の波長帯域を含む第1波長帯域を有する光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記49]
基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記50]
基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域と異なる波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。
[付記51]
基材上に塗布された塗料層の上に可視波長帯域の少なくとも一部の波長帯域の光に対して透明な被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
[付記52]
酸化チタンを含む塗料層上に被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長帯域のうちの少なくとも一部の波長帯域の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。
上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の要件のうちの一部が用いられなくてもよい。上述の各実施形態の要件は、適宜他の実施形態の要件と置き換えることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う加工装置、加工方法、加工システム、及び、移動体の製造方法もまた本発明の技術思想に含まれる。
1 加工装置
11 光照射装置
111 光源系
1111 光源
112 光学系
1122 ガルバノミラー
2 制御装置
C 凹部
CP1 凹状構造
CP2 凸状構造
EA 目標照射領域
EL 加工光
S 加工対象物
SF、sf 塗装膜
SYS 加工システム
SA 加工ショット領域
11 光照射装置
111 光源系
1111 光源
112 光学系
1122 ガルバノミラー
2 制御装置
C 凹部
CP1 凹状構造
CP2 凸状構造
EA 目標照射領域
EL 加工光
S 加工対象物
SF、sf 塗装膜
SYS 加工システム
SA 加工ショット領域
Claims (28)
- 基材上に塗布された塗料層の上に可視光に対して透明な被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 前記塗料層は酸化チタンを含有する
請求項1に記載の加工方法。 - 酸化チタンを含む塗料層上に被膜を形成することと、
前記被膜に吸収される波長の加工光を前記被膜に照射することにより前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 前記被膜は、可視光の波長帯域内の波長の光に対して透明である
請求項3に記載の加工方法。 - 前記被膜に照射される前記加工光の強度は、前記加工光が前記塗料層に到達しないように定められる
請求項1から4の何れか一項に記載の加工方法。 - 前記被膜に照射される前記加工光の強度は、前記被膜を介して前記塗料層に前記加工光が照射されることによって変質しないように定められる
請求項1から5のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記被膜は、ポリウレタン樹脂を含む
請求項1から6のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記照射することは、前記被膜の表面に沿った一の方向に前記加工光の照射位置を移動させることを含み、
前記除去することは、前記一の方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成することを含む
請求項1から7のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記照射することは、前記被膜の表面において前記一の方向と交差する他の方向に前記加工光の照射位置を移動させることを含み、
前記除去することは、前記他の方向に周期方向を有する複数の凹部を前記被膜の表面に形成することを含む
請求項8に記載の加工方法。 - 前記加工光の波長は310nm以下である
請求項1から9のいずれか一項に記載の加工方法。 - 基材上に白色の塗料層を塗布することと、
可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を前記白色の塗料層に照射することにより前記白色の塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 前記塗料層は酸化チタンを含有する
請求項11に記載の加工方法。 - 酸化チタンを含有する塗料層を基材上に塗布することと、
可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を前記塗料層に照射することにより前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 前記塗料層に照射される前記加工光の強度は、前記加工光が前記基材に到達しないように定められる
請求項11から13のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記塗料層は前記加工光と異なる波長帯域の光の照射によって変質する
請求項11から14のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記照射することは、前記塗料層の表面に沿った一の方向に前記加工光の照射位置を移動させることを含み、
前記除去することは、前記一の方向に伸びた凹部を前記塗料層の表面に形成することを含む
請求項11から15のいずれか一項に記載の加工方法。 - 前記照射することは、前記塗料層の表面において前記一の方向と交差する他の方向に前記加工光の照射位置を移動させることを含み、
前記除去することは、前記他の方向に周期方向を有する複数の凹部を前記塗料層の表面に形成することを含む
請求項16に記載の加工方法。 - 前記加工光の波長は1000nm以上である
請求項10から16のいずれか一項に記載の加工方法。 - 基材上に塗布された塗料層の上に設けられた可視光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 酸化チタンを含む塗料層上に形成された被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の加工光を照射することと、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去することと
を含む加工方法。 - 基材上に塗布された塗料層の上に設けられた可視光に対して透明な被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。 - 酸化チタンを含む塗料層上に形成された被膜に、前記被膜が吸収する波長の加工光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記被膜の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記被膜の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記被膜の表面に形成する加工装置。 - 前記照射装置は、前記加工光が前記塗料層に到達しないように前記加工光の強度を定める
請求項22又は23に記載の加工装置。 - 基材上に塗布された白色の塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記塗料層の表面に形成する加工装置。 - 基材上に塗布された酸化チタンを含有する塗料層に対して、可視光の波長帯域よりも長い波長帯域を含む波長の光を照射する照射装置と、
前記加工光の照射位置を前記塗料層の表面に沿った方向に変更する照射位置変更装置と
を備え、
前記加工光で前記塗料層の厚さ方向における一部を除去して、前記方向に伸びた凹部を前記塗料層の表面に形成する加工装置。 - 前記照射装置は、前記加工光が前記基材に到達しないように前記加工光の強度を定める
請求項25又は26に記載の加工装置。
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