專利名稱：印字裝置及使用印字裝置的印字方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用激光將品嘗期限或產(chǎn)地顯示等信息標(biāo)記(marking)直接印 字在生鮮食品等被印字對(duì)象上的印字裝置和使用該印字裝置的印字方法。
背景技術(shù)：
由于近年來對(duì)健康的日益關(guān)注，一般消費(fèi)者關(guān)心生鮮食品等的新鮮度或產(chǎn)地等的 傾向增強(qiáng)。因此，要求對(duì)生鮮食品附加制造年月日、品嘗期限或者產(chǎn)地、制造者等信息，來明 確表示新鮮度等。以往，為了附加這樣的信息，采用在生鮮食品等的包裝上印字指定信息，或者粘貼 附加有指定信息的標(biāo)簽的方法。然而，若使用包裝或標(biāo)簽則增加額外的成本，另外，由于用 于印字的墨水或用于粘貼標(biāo)簽的粘合劑等并非食品，因此存在它們的一部分附著在生鮮食 品上的問題。因此，作為不使用包裝或標(biāo)簽以不使用墨水或粘合劑的方法，提出了直接在生鮮 食品上照射激光而在生鮮食品的表面進(jìn)行印字的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。例如，利用 多角鏡對(duì)生鮮食品掃描波長(zhǎng)為 ο μ m左右的CO2激光，在生鮮食品的表面直接作上標(biāo)記。另外，還公開有一個(gè)例子，利用波長(zhǎng)為1. 06μπι的Nd:YAG激光在內(nèi)部填充有可食 用物的軟膠囊的表面作上記號(hào)、圖畫或圖形的標(biāo)記，以便確定內(nèi)容物和表明制造年月日等 履歷(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。此外，還公開有這樣的一個(gè)例子，以巧克力等表面有凹凸的糕點(diǎn)等為對(duì)象，利用 YAG激光等使激光始終聚焦于其表面從而形成由可食用物構(gòu)成的標(biāo)記層在其上印字指定的 信息(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。如果這樣進(jìn)行操作，則不需要用于印字的包裝或標(biāo)簽，由于 印字的標(biāo)記層由可食用物構(gòu)成，因此在衛(wèi)生方面也不存在問題。但是，在以上說明的現(xiàn)有技術(shù)中，由于是將激光聚光照射在生鮮食品等含有水分 的被印字對(duì)象的表面的部分位置，因此常常會(huì)給被印字對(duì)象帶來較大的損傷。作為產(chǎn)生該 損傷的原因，可以列舉出激光被生鮮食品等被印字對(duì)象中含有的水分吸收而發(fā)生蒸汽爆炸 (vapor explosion)。由此，產(chǎn)生被印字對(duì)象的一部分被破壞而損壞外觀的問題。尤其是， 若溫度上升生鮮食品的蛋白質(zhì)發(fā)生變質(zhì)。該變質(zhì)部分若細(xì)菌繁殖，則以變質(zhì)部分為中心發(fā) 生蛋白質(zhì)的分解，腐敗加劇。因此，存在新鮮度降低、保存期限縮短等商品自身價(jià)值降低的 問題。專利文獻(xiàn)1 日本專利公開公報(bào)特開2000-168157號(hào)專利文獻(xiàn)2 日本專利公開公報(bào)特開2004-8012號(hào)專利文獻(xiàn)3 日本專利公開公報(bào)特開2005-138140號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種印字裝置，能夠抑制因激光被被印字對(duì)象中所含有的 水分吸收而引起的被印字對(duì)象的印字區(qū)域的溫度上升，僅在被印字對(duì)象的表面施以細(xì)致且明確的標(biāo)記。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的一種印字裝置對(duì)被印字對(duì)象照射第一激光， 將信息印字在該被印字對(duì)象的印字區(qū)域，該印字裝置包括射出所述第一激光的光源；將 所述第一激光聚光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的聚光光學(xué)系統(tǒng)；掃描所述第一激光的 掃描單元，其中，所述被印字對(duì)象至少在所述印字區(qū)域含有水分，所述第一激光的波長(zhǎng)為 350nm以上550nm以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠降低激光被水分吸收的比例，抑制激光的吸收引起的發(fā)熱。因 此，能夠不損傷含有水分的被印字對(duì)象而施以細(xì)致的標(biāo)記。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)異點(diǎn)可以通過以下所示的記載而十分明確。而且，本 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過參照附圖的以下說明而變得明白。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2A是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2B 是表示圖2A的印字裝置中的聚光光學(xué)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是利用本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的印字裝置印字的被印字對(duì)象的印字區(qū) 域的放大圖。圖4是表示相對(duì)于光的波長(zhǎng)的水的吸收系數(shù)的變化的說明圖。圖5是用于說明激光的束腰位置附近的光束的擴(kuò)散的說明圖。圖6A是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖6B 是表示激光射入圖6A的印字裝置的水槽的情形的說明圖。圖7A是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的水槽的概要結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖7B是表示圖7A的水槽的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖8是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的主要部分的俯視圖。圖9是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的干涉圖案印字的示意圖。圖IOA是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的主要部分的立體圖。圖 IOB是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的主要部分的立體圖。圖11是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖12是本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的分離紅外激光和可見激光照射被印字對(duì) 象的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖13A是表示射入本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的激光光源的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的 基本波的強(qiáng)度波形的波形圖。圖13B是表示圖13A的基本波被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為第二諧 波時(shí)的該第二諧波的強(qiáng)度波形的波形圖。圖13C是表示圖13A的基本波沒有被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元 件轉(zhuǎn)換為第二諧波而透過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件時(shí)的該基本波的強(qiáng)度波形的波形圖。圖14是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖15是表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式所涉及的印字裝置分離同一激光的概念圖。圖16是表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式所涉及的印字裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。圖17是本發(fā)明的又一實(shí)施方式所涉及的分離紅外激光、可見激光以及紫外激光 照射被印字對(duì)象的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖18是表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式所涉及的印字裝置中的被印字對(duì)象表面的光束形狀的關(guān)系的說明圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式1)以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的印字裝置。另外，對(duì)附圖中標(biāo)注相 同符號(hào)的結(jié)構(gòu)，有時(shí)也省略說明。圖1所示的是本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的印字裝置10的概要結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的印字裝置10對(duì)在表面(印字面)含有水分的被印字對(duì)象11照射激 光以將信息印字在被印字對(duì)象11的表面。印字裝置10包括射出波長(zhǎng)為350nm以上550nm 以下的激光13的激光光源12 ；將從該激光光源12射出的激光13聚光在被印字對(duì)象11的 表面Ila的聚光光學(xué)系統(tǒng)14 ；在被印字對(duì)象Ila的表面上掃描激光13的掃描單元15。這 里，在圖1中作為被印字對(duì)象11，例如示出魚等水產(chǎn)品。接著，說明印字裝置10的動(dòng)作的機(jī)理。從激光光源12射出的激光13首先射入聚 光光學(xué)系統(tǒng)14。聚光光學(xué)系統(tǒng)14包含用于將激光13正確地聚光在被印字對(duì)象11的表面 的聚光透鏡。通過聚光光學(xué)系統(tǒng)14的激光13接著射入掃描單元15。這里，掃描單元15包 括向箭頭15a的方向轉(zhuǎn)動(dòng)而在水平方向掃描激光13的多角鏡(polygon mirror) 15b，和使 激光13在垂直于該掃描方向的方向移動(dòng)的可動(dòng)反射鏡15c。射入掃描單元15的激光13首 先通過多角鏡15b —維掃描，再通過可動(dòng)反射鏡15c在相對(duì)于多角鏡15b的掃描方向?yàn)橹?角的方向掃描，由此在被印字對(duì)象11上二維掃描。激光光源12和掃描單元15通過控制部16而受到電氣且機(jī)械性的控制。被印字 的文字等信息由控制部16確定后，控制部16與掃描單元15的動(dòng)作同步，根據(jù)應(yīng)在被印字 對(duì)象11上記載的信息來調(diào)制控制激光13。由此，在被印字對(duì)象11上印字所期望的信息。本實(shí)施方式的印字裝置10還搭載有GPS (Global Positioning System，全球定位 系統(tǒng))傳感器17。如圖1所示，通過將GPS傳感器17與控制部16連接，并基于該控制器 16的控制使在被印字在被印字對(duì)象11上的印字內(nèi)容中包含由GPS傳感器17得到的位置信 息，能夠直接在被印字對(duì)象11上記錄收獲場(chǎng)所或捕撈場(chǎng)所。由此，可作為應(yīng)對(duì)偷漁或產(chǎn)地 偽裝的措施，而且還有助于提高由本印字裝置10印字的魚的品牌價(jià)值，還能夠給予購(gòu)買者 安心感。這里，如圖2A所示的印字裝置那樣，通過將聚光光學(xué)系統(tǒng)14也連接于控制部16， 基于該控制部16的控制，實(shí)時(shí)調(diào)整聚光光學(xué)系統(tǒng)14中包含的透鏡等的位置，以使激光13 的聚光點(diǎn)落在被印字對(duì)象11的表面，從而能夠進(jìn)行細(xì)致的印字。例如圖2A中，通過從投影 裝置117向被印字對(duì)象11照明指定的圖案(這里為格子圖案)，由攝像機(jī)18拍攝該圖像， 并在控制部16進(jìn)行圖像處理，從而能夠決定在什么掃描位置時(shí)將激光13聚光在什么高度 為宜。根據(jù)得到的最佳聚光位置信息，例如如圖2B所示，通過在光軸方向上調(diào)整構(gòu)成聚光 光學(xué)系統(tǒng)14的多個(gè)透鏡14a、14b中的透鏡14b的位置，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整在被掃描體11上的 光軸方向的聚光位置。例如圖2B的情況下，通過將透鏡14b在光軸上移動(dòng)至后方14f，能 夠使聚光位置向更前方移動(dòng)。通過這樣操作，能夠不受被印字對(duì)象的形狀限制，始終使聚光 位置落在被印字對(duì)象11的表面Ila上。另外，圖2A和圖2B所示的方法是根據(jù)被印字對(duì)象11的形狀調(diào)整激光13的焦點(diǎn)位置的一個(gè)示例，也能夠以其他方法來實(shí)現(xiàn)。例如，照射被印 字對(duì)象11的表面的圖案也可以由線狀光掃描而成，除此之外也可以用立體攝像機(jī)拍攝被 印字對(duì)象11，并通過圖像處理得到被印字對(duì)象的形狀。圖3是通過印字裝置10而被印字上信息的被印字對(duì)象11的表面Ila附近的放大 圖。如該圖所示，在含有水分的被印字對(duì)象11的表面Ila的指定印字區(qū)域lib中，印字有 作為產(chǎn)地、魚種類、魚的捕獲年月日的示例的“大阪灣黑鯛08. 01. 01”。S卩，表示該魚是在大 阪灣于2008年1月1日捕獲的黑鯛。另外，被印字對(duì)象11被載置在圖1和圖2所示的載 置臺(tái)Ilc上加以保持。
接著，用圖4說明在本實(shí)施方式中，關(guān)于激光13的波長(zhǎng)，使用350nm以上550nm以 下范圍的波長(zhǎng)帶域(wavelength band)的效果。圖4表示相對(duì)于光的波長(zhǎng)的水的吸收系數(shù) 的變化。在現(xiàn)有的技術(shù)中，印字裝置的激光使用波長(zhǎng)都為Iym以上的Nd:YAG激光(吸收 系數(shù)為0. IcnT1) ,EriYAG激光(吸收系數(shù)為lOOOOcnT1)或CO2激光(吸收系數(shù)為δΟΟαιΓ1)。 如果使用這樣的現(xiàn)有激光，則由于被水吸收的吸收系數(shù)較大，因此在印字裝置進(jìn)行印字時(shí)， 被印字對(duì)象所含的水分被過度加熱而發(fā)生蒸汽爆炸。被印字對(duì)象所含的水分引起的蒸汽爆 炸損傷被印字對(duì)象的印字面。如果損傷了被印字對(duì)象的細(xì)胞，則空氣中的細(xì)菌以損傷部分 為中心進(jìn)行繁殖，使細(xì)胞的新鮮度急劇下降。在圖1和圖2Α所示的本實(shí)施方式1所涉及的印字裝置10、20中，使用波長(zhǎng)為350nm 以上550nm以下的可見激光13對(duì)被印字對(duì)象11進(jìn)行印字。如圖4所示，該波長(zhǎng)帶域是水 的吸收系數(shù)為0. OOlcnT1以下的吸收系數(shù)最低的區(qū)域。該波長(zhǎng)帶域的吸收系數(shù)與現(xiàn)有的 Nd YAG激光相比，低兩位數(shù)以上，與Er YAG激光和C02激光相比，低六位數(shù)以上。本實(shí)施方 式的印字裝置10、20，由于在印字中使用水的吸收系數(shù)為0. OOlcm-1以下的波長(zhǎng)帶域的激光 13，因此，不會(huì)過度加熱在被印字對(duì)象11的表面Ila附近的內(nèi)部的水分而發(fā)生蒸汽爆炸等。 這樣，實(shí)施方式的印字裝置10、20能夠使激光13被水分的吸收減小，因此能夠抑制被印字 對(duì)象11中所含的水分對(duì)激光13的吸收所引起的發(fā)熱。因此，能夠不損傷含有水分的被印 字對(duì)象11而施以細(xì)致的標(biāo)記。并且，由于水分引起的吸收較少，所以能夠以更小的功率進(jìn) 行相同的印字，能夠降低印字所需要的電力。并且，本實(shí)施方式中，掃描單元15為包括多角鏡15b和可動(dòng)反射鏡15c的結(jié)構(gòu)，但 是只要能夠?qū)Ρ挥∽謱?duì)象11相對(duì)地二維掃描激光13，則也可以是其他的結(jié)構(gòu)。例如，也可 以使用二維MEMS鏡等，或?qū)⒈挥∽謱?duì)象11放置在未圖示的載置臺(tái)等上，不掃描激光13而 二維地移動(dòng)載置臺(tái)。并且，在本實(shí)施方式的圖1和圖2中，作為被印字對(duì)象11的印字區(qū)域11b，圖示了 魚的腹部，但也可以是其他的部分。尤其是在魚的尾鰭等鰭的部分進(jìn)行印字，對(duì)魚的損傷進(jìn) 一步減輕，例如在生態(tài)調(diào)查等對(duì)捕獲的魚作上標(biāo)記后放生的情況下，能夠防止作上標(biāo)記后 的魚的生存率的降低，因此是有效的。接下來對(duì)激光光源12進(jìn)行說明。激光光源12的波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下， 作為能夠在該波長(zhǎng)區(qū)域中得到高輸出的方式，可以考慮對(duì)紅外激光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到 的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光。此時(shí)，較為理想的是，使用具有周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的非線性光學(xué)元 件(波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件)。作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的晶體，可以使用Mg0:LiNb03、MgO:LiTaO3^ KTP, 作為其晶體結(jié)構(gòu)，有同成分(congruent composition)、化學(xué)計(jì)量比成分(Stoichiometriccomposition)、水晶、氟化物晶體等。例如，通過將作為基本波的波長(zhǎng)為1064nm的YAG激光 等射入這些波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，能夠得到波長(zhǎng)為532nm的綠色激光作為第二諧波。此時(shí)，作為射 入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的基本波，最好是使用從單模(single mode)的光纖激光器射出的基本波。 例如，通過將波長(zhǎng)為915nm或975nm的激發(fā)光射入在內(nèi)芯部(core portion)摻雜有稀土 類元素Yb等并在兩端利用光纖光柵形成共振器的雙包層光纖激光器(double clad fiber laser)，能夠得到橫向模本質(zhì)上為單模且為瓦特級(jí)的高輸出的基本波。而且，將該基本波射 入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件而得到的第二諧波的橫向模還是為單模。例如，通過設(shè)定光纖激光器以便 得到作為基本波的波長(zhǎng)為1064nm的紅外光，從而可得到作為第二諧波的波長(zhǎng)為532nm且橫 向模為單模的高品質(zhì)光束。
通常，將激光聚光至某光束徑(beam diameter)時(shí)，激光具有隨著遠(yuǎn)離該光束束腰 (beam waist)位置而擴(kuò)散的特性。波長(zhǎng)越短則該擴(kuò)散角越小，光束品質(zhì)越好則該擴(kuò)散角越 小。光束品質(zhì)用稱為M2的值定量化，橫向模為單模的激光的M2大致為1，伴隨著模增加光 束品質(zhì)劣化，M2值增大。將從上述的橫向模為單模的光纖激光器射出的基本波進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換而得到的第二諧波，由于橫向模為單模，因此M2值大致為1，而現(xiàn)有加工用所使用的CO2 激光等的M2值通常約為1.4，橫向模不是單模。作為例子，在圖5中示出了這樣的情形，即， 對(duì)于波長(zhǎng)為532nm且M2 = 1. 1的激光、M2 = 1. 1的CO2激光(波長(zhǎng)為10. 6 μ m)、M2 = 1. 4 的CO2激光，將各激光聚光至光束束腰徑(直徑，Ι/e2)分別為100 μ m，在光束束腰附近激光 擴(kuò)散的情形。即使是相同的M2值，對(duì)于波長(zhǎng)532nm和波長(zhǎng)10. 6 μ m,波長(zhǎng)532nm的擴(kuò)散小得 多。另外可知，即使是相同波長(zhǎng)，與M2 =1.4相比，M2 = 1.1的激光的擴(kuò)散角小。因此，即 使被印字對(duì)象11的印字區(qū)域lib中多少存在些凹凸，使用波長(zhǎng)為532nm且橫向模為單模的 激光時(shí)，能夠比使用所述各CO2激光時(shí)顯著地更細(xì)致地進(jìn)行印字。另外，在使用將從橫向模為單模的光纖激光器射出的基本波進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到 的第二諧波(波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下)時(shí)，如果被印字對(duì)象11的印字區(qū)域lib的凹 凸為士20mm以下、用于印字的激光的光束徑為200 μ m以下的條件能被容許，則不需要根據(jù) 聚焦?fàn)顟B(tài)調(diào)整聚光光學(xué)系統(tǒng)14的透鏡14b的位置的機(jī)構(gòu)，能夠極其簡(jiǎn)便并且低成本地構(gòu)成 印字裝置10。另一方面，對(duì)于M2 = 1. 1的C02激光，即使凹凸僅為士2mm，光束徑也已經(jīng)超 過200 μ m，而對(duì)于M2 = 1.4的CO2激光，即使凹凸僅為士 1mm，光束徑也已超過200 μ m，如 果不調(diào)整對(duì)焦位置，則無法在具有凹凸的被印字對(duì)象上進(jìn)行細(xì)致的印字。并且，這里，雖然被印字對(duì)象11含有水分，但是上述的減小擴(kuò)散角的效果不管被 印字對(duì)象是否含有水分都有效，因此，對(duì)任何被印字對(duì)象都具有相同的效果。這里，激光13也可以是CW(Continuous Wave，連續(xù)波)，但若是脈沖光，則具有能 夠更細(xì)致地進(jìn)行印字的效果。通過脈沖光在極短時(shí)間內(nèi)的照射，能夠?qū)⒓す?3照射的位置 的發(fā)熱抑制在最小限度，因此能夠?qū)⒂∽贮c(diǎn)的大小抑制在最小限度。圖6A和圖6B表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的其他的印字裝置30的概要結(jié)構(gòu)。 圖6A所示的印字裝置30的結(jié)構(gòu)與圖1和圖2A所示的印字裝置10、20大致相同，其不同之 處在于，取代載置臺(tái)11c，被印字對(duì)象11被置于被注入水槽21中的水22之中。S卩，印字裝 置30還具有將被印字對(duì)象11設(shè)置于水22中的水槽21，激光13通過水22照射被印字對(duì)象 11。在這樣的結(jié)構(gòu)中，只要激光13是波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下的激光，則基本上不會(huì)被 水22吸收，因此射入水槽21的激光13幾乎全部到達(dá)被印字對(duì)象11。因此，能量的損失小，能夠構(gòu)成耗能低的印字裝置。如圖4所示，水22的吸收系數(shù)針對(duì)波長(zhǎng)532nm為0. OOlcnT1， 針對(duì)YAG激光(波長(zhǎng)為1064nm)為lcnT1，針對(duì)CO2激光(10. 6 μ m)為lOOOcnT1。因此，即使 是具有相同光量的激光，532nm波長(zhǎng)的激光能夠在水中透過1000cm，而YAG激光只能夠透過 Icm左右，CO2激光只能透過0. OOlcm左右。
另外，如果從水中取出在水中飼養(yǎng)的魚進(jìn)行印字，則在表面附著有水滴。因此，如 果進(jìn)行印字的激光射入該水滴，則水滴如透鏡一般發(fā)揮作用，并且有時(shí)會(huì)因水滴的像差而 難以將光束聚光在被印字對(duì)象的表面。而如果像本實(shí)施方式的印字裝置30那樣，將被印字 對(duì)象置于被注入水槽21內(nèi)的水22中時(shí)，由于印字所使用的激光的波長(zhǎng)為350nm以上550nm 以下，因此具有不會(huì)發(fā)生這樣的因水滴引起的激光的聚光特性的惡化，并能夠進(jìn)行細(xì)致的 印字的優(yōu)點(diǎn)。另外，如上所述，如果激光13為脈沖光，則能夠更細(xì)致地進(jìn)行印字，而通過這樣對(duì) 水中的被印字對(duì)象11進(jìn)行印字，由于通過水22能夠促進(jìn)冷卻，因此具有能夠更細(xì)致地進(jìn)行 印字的優(yōu)點(diǎn)。例如，能夠在被印字對(duì)象11的非常小的區(qū)域印字不顯眼的的條形碼等。另外，在這樣的印字裝置30中，能夠?qū)υ谒?1中緩慢游動(dòng)的魚類、蟹或蝦等甲 殼類、貝類等活的被印字對(duì)象11，不伴隨溫度上升地瞬間記錄產(chǎn)地或捕獲年月日等。由于印 字裝置20的水槽以外的結(jié)構(gòu)要素的動(dòng)作的說明與實(shí)施方式1所涉及的印字裝置10相同， 故而省略說明。另外，如圖6B所示，激光13從水槽21的底面21a和側(cè)面21b的其中任一面射入 水槽21，例如相對(duì)于側(cè)面21b的法線13d以布儒斯特角(Brewster's angle) θ b射入。當(dāng) 激光13為單一偏振且以P偏振射入側(cè)面21b時(shí)，如果使激光13以布儒斯特角θ b附近的 角度射入側(cè)面21b，則能夠消除在側(cè)面21b處的反射。另一方面，由于印字用的CO2激光有 時(shí)可能以隨機(jī)偏振射出，此時(shí)S偏振成分必然被水槽的入射面反射，因此，即使以布儒斯特 角射入水槽的表面，也無法抑制入射面處的反射光。與此相對(duì)，由于通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到的 諧波為單一偏振，因此通過以P偏振以布儒斯特角θ b射入水槽21的表面，能夠抑制在水 槽21的入射面的反射。另外，在將激光13以布儒斯特角θ b附近以外的角度射入水槽21 的表面時(shí)，例如垂直射入側(cè)面31b時(shí)，會(huì)從水槽表面產(chǎn)生4%的反射光，因而有時(shí)為了確保 操作印字裝置30的人的眼睛的安全等而需要特別的機(jī)構(gòu)等。但是，通過如上所述以布儒斯 特角θ b附近的角度將激光13射入水槽21的表面，能夠構(gòu)成對(duì)眼睛安全并且沒有損耗的 高效率的印字裝置30。另外，如果設(shè)水槽21的折射率為1. 5、水22的折射率為1. 33，則從 空氣射入水槽21時(shí)的布儒斯特角9 b相當(dāng)于56°，以該布儒斯特角θ b從空氣射入水槽 21的激光13以33°的角度射入水槽21內(nèi)的水中。此時(shí)，在水槽21和水的界面處的P偏 振的反射率為0. 以下，是極低的反射率。接著，用圖7A和圖7B說明提高印字處理能力(throughput)的方法。圖7A是水 槽21的立體圖，圖7B是圖7A的水槽21的俯視圖。圖7中，使水槽21中的水22向一方向 (這里為圖中的X方向)強(qiáng)制流動(dòng)，被印字對(duì)象11 (這里為魚)在水中流動(dòng)。此時(shí)，使水槽 的垂直于X方向(水流方向)的剖面的寬度W和高度H短于魚的X方向的長(zhǎng)度L，以便魚不 會(huì)改變方向而向與X方向相反的方向游動(dòng)。由此，由于魚不逆流而向X方向流動(dòng)，因此能夠 在該狀態(tài)下依次將魚送入水槽21中，通過對(duì)在水22中流動(dòng)的魚進(jìn)行印字，能夠連續(xù)地在魚 上進(jìn)行印字，從而使印字處理能力飛躍性地提高。并且，通過將水槽21的寬度W設(shè)為被印字對(duì)象11的寬度D的兩倍以下，由于能夠防止兩個(gè)被印字對(duì)象11同時(shí)流動(dòng)，因此能夠避免 漏印。同樣，對(duì)于水槽21的高度H，也通過將其設(shè)為被印字對(duì)象11的高度的兩倍以下，能夠 防止兩個(gè)被印字對(duì)象11同時(shí)流動(dòng)。接著，圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的其他的印字裝置的主要部分的俯 視圖。如圖8所示，在被印字對(duì)象11的表面Ila還配置至少含有水分的水冷薄膜23(水冷 部件)或含有水分的涂層，通過該水冷薄膜23或涂層對(duì)被印字對(duì)象11照射激光13。通過 這樣的結(jié)構(gòu)，能夠防止被印字對(duì)象因激光13而發(fā)熱。通過使用水的吸收系數(shù)小的可見激光 13，即使通過水或含有水分的冷卻薄膜23對(duì)被印字對(duì)象11照射激光13，光也不會(huì)被途中的 水分或冷卻薄膜23吸收，因此，能夠不造 成激光23的損失來進(jìn)行印字。并且，由于也沒有 冷卻薄膜23的加熱或破損，因此還具有能夠反復(fù)利用冷卻薄膜23的優(yōu)點(diǎn)。圖9是表示本實(shí)施方式1所涉及的其他的印字裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。如圖9 所示，讓激光13通過相位掩膜(phase mask) 24，并利用物鏡25縮小其干涉圖案26從而在 被印字對(duì)象11的表面Ila作標(biāo)記。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠在被印字對(duì)象11的表面Ila記 錄基于干涉圖案26的豐富多彩的信息。由于利用光的干涉進(jìn)行印字，因此能夠同時(shí)印字二 維的圖案。另外，也可以代替相位掩膜24而使用光學(xué)元件以使激光13分歧，由此在被印字 對(duì)象11的表面Ila形成干涉圖案26，并將該干涉圖案26轉(zhuǎn)印至表面Ila而作出標(biāo)記。圖IOA是表示作為水果的蘋果作為被印字對(duì)象11被放置在圖1、圖2所示的印字 裝置10、20的載置臺(tái)Ilc上時(shí)的立體圖。另外，圖IOB是表示將禽蛋作為被印字對(duì)象11放 置在圖1、圖2所示的印字裝置10、20的載置臺(tái)Ilc上時(shí)的立體圖。通常水產(chǎn)品的水分含有率為20% 80%，甲殼類的甲殼等有的會(huì)少至20%左右， 而魚類中含有80%左右的水分。另外，蘋果等水果中含有80%以上水分，青椒等蔬菜中也 含有70%以上水分。另外，即使是蛋殼，其中也含有0.2%左右的水分。對(duì)于被印字對(duì)象 11，只要至少在印字區(qū)域lib含有水分即可，0. 以上的水分含有率也能充分實(shí)現(xiàn)本實(shí)施 方式的效果(能夠不損傷含有水分的被印字對(duì)象11而施以細(xì)致的標(biāo)記)。如果被印字對(duì) 象11的水分含有率為20%以上，則該效果進(jìn)一步提高，進(jìn)而如果水分含有率為70%以上， 則該效果顯著。這樣，與水產(chǎn)品為被印字對(duì)象11時(shí)相同，被印字對(duì)象11為禽蛋、水產(chǎn)品、肉 類、蔬菜、水果等要求新鮮度的生鮮食品等時(shí)，也能在它們的印字區(qū)域lib作上產(chǎn)地或制造 年月日等的標(biāo)記而不會(huì)損壞其新鮮度或品質(zhì)。(實(shí)施方式2)圖11中表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的印字裝置40的概要結(jié)構(gòu)。印字裝置40 與實(shí)施方式1的印字裝置10相同，但是激光光源12包括波長(zhǎng)不同的多個(gè)光源12a、12b，從 光源12a、12b射出的各激光由分色鏡31合波之后，經(jīng)過與印字裝置10相同的路徑而被照 射在被印字對(duì)象11上。這里，對(duì)將多個(gè)光源12a、12b中的一個(gè)設(shè)為紅外激光器時(shí)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn) 行說明。光源12a射出波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下的可見激光13a，光源12b (第二激光 射出部)射出波長(zhǎng)為Iym以上20 μ m以下的紅外激光13b。與照射可見激光13a同時(shí)或 者在即將照射之前照射紅外激光13b，對(duì)被印字對(duì)象11的表面清潔有效。如果被印字對(duì)象 11的表面被水分覆蓋，水分形成水滴而附著，則由于進(jìn)行印字的激光光束的聚光點(diǎn)變形從 而產(chǎn)生印字精度劣化的問題。因此，如果用紅外激光13b預(yù)先使印字部分的表面的水分蒸發(fā)，則被印字對(duì)象11的表面變得干凈，印字精度提高。另外，對(duì)于印字的表面附近的組織含 有水分的被印字對(duì)象11，產(chǎn)生印字品質(zhì)因水分量的不均而發(fā)生波動(dòng)的問題。為了防止該問 題，可采用對(duì)被印字對(duì)象11的表面照射水的吸收系數(shù)高的紅外激光13b、通過降低該部分 的水分量而使表面狀態(tài)均勻的方法。同時(shí)，通過降低表面附近的水分量能夠提高印字速度。 這樣，通過利用紅外激光作為激光印字的前處理，能夠提高印字精度、印字速度，降低印字 品質(zhì)的波動(dòng)。另外，在印字的前處理中使用紅外激光時(shí)，最好是使紅外激光13b在被印字對(duì)象 11上的光束徑大于可見激光13a在被印字對(duì)象11上的光束徑。這是因?yàn)橥ㄟ^使紅外激光 的表面清潔范圍大于印字范圍，能夠可靠地清潔印字的表面。另外，如圖11所示，例如用與控制部16連接的二維溫度傳感器27觀測(cè)被印字對(duì) 象11的印字區(qū)域lib的溫度，通過控制部16調(diào)整紅外激光13b的輸出，以使被照射紅外激 光13的 部位的溫度達(dá)到指定溫度以上，由此能夠可靠地預(yù)先除去進(jìn)行印字的可見激光13a 所照射的部位的水分。由此，能夠可靠地防止水滴或水分引起的印字品質(zhì)的惡化，在被印字 對(duì)象11上細(xì)致地記錄信息。圖11所示的是使用二維溫度傳感器27的例子，但是不限定于 此。例如，也可以代替二維溫度傳感器，使用CXD攝像機(jī)等觀測(cè)印字痕，根據(jù)印字痕的粗細(xì) 調(diào)整紅外激光13b的輸出，還可以使用除此以外的方法。另外，使用如實(shí)施方式1所述的具有周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，將 對(duì)紅外激光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到的第二諧波作為可見激光使用時(shí)，能夠得到在與用于印字 的可見激光相同的軸上存在未經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的紅外光的結(jié)構(gòu)。通常，如果在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件中 進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換則基本波和諧波的射出方向不同，但是如果使用具有周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，則能夠使基本波和諧波的射出方向同軸。此時(shí)，也具有能夠?qū)⑽唇?jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換元件波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而殘留的紅外線用于所述表面清潔的優(yōu)點(diǎn)。例如，作為基本波使用1064nm的紅外光時(shí)，用通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的 532nm的可見激光13a進(jìn)行印字，用未經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而殘留的1064nm的基本波(紅外激光 13b)進(jìn)行表面清潔。此時(shí)，為了在臨近印字之前照射紅外激光13b，如圖12所示，可以考慮 在激光光源(未圖示)和被印字對(duì)象11之間設(shè)置棱鏡32和物鏡33的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，利 用棱鏡32對(duì)各激光的折射率差將激光13分歧成可見激光13a和紅外激光13b，并由物鏡 33將各激光13a、13b聚光于被印字對(duì)象11的表面11a。并且，通過在箭頭34所示的方向 掃描激光13a、13b，能夠首先利用紅外激光13b使印字區(qū)域的表面Ila的水分蒸發(fā)，之后利 用可見激光13a在被印字對(duì)象11上進(jìn)行印字。由此，不需要如圖11那樣為了產(chǎn)生可見激 光13a和紅外激光13b而分別準(zhǔn)備光源。另外，在使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)中能夠不浪費(fèi)地 利用原本廢棄的紅外激光，電損失也少。并且，由于不需要將可見激光13a和紅外激光13b 合波，因此也不需要調(diào)整可見激光13a和紅外激光13b的位置，在成本上也有利。另外，如 果同時(shí)照射紅外激光13b和可見激光13a，則不需要圖12所示的棱鏡32和物鏡33。如上所述，較為理想的是，紅外激光13b在被印字對(duì)象11上的光束徑大于可見激 光的光束徑。在進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)，基本波的波長(zhǎng)為第二諧波的波長(zhǎng)的兩倍，但在遠(yuǎn)場(chǎng)(far field)處的基本波的光束徑為第二諧波的光束徑的約萬倍的大小，因此，在束腰位置附 近，基本波的光束徑也有約萬倍的大小。因此，從該觀點(diǎn)出發(fā)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光器是本結(jié)構(gòu)中 理想的光源。
這里，可見激光最好為如上所述的脈沖光，但是紅外激光最好為CW振蕩。這是因 為如果使紅外激光產(chǎn)生脈沖，則會(huì)損傷被印字對(duì)象。因此，在使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的激光光源 12的情況下，較為理想的是，使作為基本波的紅外激光13b保持著CW，僅使所得到的第二諧 波即可見激光13a脈沖化。此時(shí)，為了僅使第二諧波脈沖化，可利用如下所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的 切換作為僅使第二諧波脈沖化的調(diào)制方法的一個(gè)例子，有對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件施加電壓來 切換相位匹配狀態(tài)(phase matching state)的方法。即，使相位匹配條件僅在對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 元件施加電壓時(shí)成立，通過周期性地切換電壓的施加狀態(tài)和非施加狀態(tài)能夠使第二諧波成 為脈沖狀。此時(shí)，由于第二諧波的輸出波形的占空比(duty ratio)為百分之幾以下，因此 基本波實(shí)際上以接近CW光的波形產(chǎn)生。作為僅使第二諧波脈沖化的其他方法，可通過調(diào)制基本波的振蕩波長(zhǎng)使第二諧波 的輸出脈沖化。由于光纖激光器(fiber laser)能夠?qū)崿F(xiàn)振蕩波長(zhǎng)的切換，因此通過調(diào)制 基本波的振蕩波長(zhǎng)能夠切換第二諧波。具體而言，通過利用致動(dòng)器等伸縮在光纖激光器中 形成共振器的光纖光柵(fiber grating)的光柵的間距來進(jìn)行調(diào)制，能夠切換振蕩波長(zhǎng)。作為僅使第二諧波脈沖化的又一方法，可對(duì)基本波的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。S卩，如圖13A 所示，對(duì)射入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的基本波施加偏壓(bias)來進(jìn)行調(diào)制。在基本波脈沖振蕩的 狀態(tài)下，與僅偏壓振蕩(bias oscillation)時(shí)相比，基本波的波長(zhǎng)稍微向長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)移動(dòng) (shift)。因此，如果控制波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的相位匹配溫度使相位與脈沖光產(chǎn)生狀態(tài)匹配，則 如圖13B所示，僅在基本波脈沖振蕩時(shí)產(chǎn)生第二諧波。另一方面，透過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的基本 波，由于僅在脈沖振蕩時(shí)被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，因此，如圖13C所示，以接近CW的波形振蕩。從而能 夠利用透過該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的基本波進(jìn)行被印字對(duì)象的前處理。(實(shí)施方式3)圖14中表示本發(fā)明的實(shí)施方式2 (應(yīng)為3)所涉及的印字裝置50的概要結(jié)構(gòu)。印 字裝置50與圖11的印字裝置40相同，具有射出進(jìn)行激光印字的波長(zhǎng)為350nm以上550nm 以下可見激光13a的可見激光光源12a，但與圖11的印字裝置40的不同之處在于，還具有 射出波長(zhǎng)為400nm以下的紫外激光13c的紫外激光光源12c (第三激光射出部)。由于波長(zhǎng) 為400nm以下的紫外光具有殺菌效果，所以具有降低動(dòng)植物中的細(xì)菌的繁殖的效果。因此， 通過在照射進(jìn)行印字的激光的同時(shí)或者隨后對(duì)被印字對(duì)象11照射波長(zhǎng)為400nm以下的紫 外光，進(jìn)一步具有能夠防止激光印字部分的細(xì)菌的繁殖的效果。較為理想的是，與在被印字對(duì)象上進(jìn)行印字的可見激光13a的光束徑相比，用于 殺菌的紫外激光13c的光束徑更大。這是因?yàn)橥ㄟ^消滅直至印字部分的周邊為止的雜菌， 能夠強(qiáng)化印字部分的雜菌的降低效果。另外，較為理想的是，紫外激光13c的功率密度(power density)被限定在進(jìn)行印 字的可見激光13a的以下。如果紫外激光達(dá)到進(jìn)行印字的激光強(qiáng)度的以上，則可能 會(huì)因紫外激光13c而引起被印字對(duì)象11的變質(zhì)。此時(shí)，雖然被印字的變色部分的線條的外 觀會(huì)變差，但是如上所述，通過將紫外激光13c的功率密度抑制在進(jìn)行印字的可見激光13a 的以下，能夠回避這樣的問題。另外，也可以使用波長(zhǎng)為405nm或375nm的半導(dǎo)體激光光源作為用于印字的可見 激光光源12a。波長(zhǎng)為375nm時(shí)，由于也具有殺菌效果，因此能夠與殺菌用的紫外激光光源12c通用。此時(shí)，例如圖15所述，可以通過玻璃板28將單一光源射出的光分歧，分別用于 印字和殺菌。一邊聚光一邊傾斜地射入玻璃板28的入射面28a的激光13大部分從玻璃板 28的出射面28b射出，并射入被印字對(duì)象11的表面Ila而用于印字。這里，如果在出射面 28b沒有施加AR(Anti-Reflection，抗反射)涂層，則約有3%被出射面28b表面反射，如圖 15所示在玻璃板28內(nèi)逆向傳播。如果在被出射面28b表面反射的激光13再次到達(dá)入射面 28a的位置施加反射率為30%以下的涂層29，則到達(dá)入射面28a的激光13的30%以下被 反射，進(jìn)行印字的激光的以下的激光以擴(kuò)散的狀態(tài)射入印字光的附近。在此狀態(tài)下，通 過在圖15中的箭頭X方向掃描，能夠在印字之后立刻殺菌，因此能夠簡(jiǎn)便且?guī)缀醪挥绊懗?本地使用單一光源兼顧印字和殺菌。另外，單一光源功率不足時(shí)，能夠通過像圖16所示的印字裝置60那樣，將多個(gè)可 見激光光源12a捆綁成光纖37，實(shí)現(xiàn)高輸出，以高速進(jìn)行印字。
另外，若利用實(shí)施方式1中所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件將1064nm的基本波轉(zhuǎn)換為532nm 的第二諧波，則產(chǎn)生1064nm和532nm的和頻，或者由1064nm的第三諧波產(chǎn)生355nm的紫外 激光。此時(shí)，與實(shí)施方式2的紅外激光13b和可見激光13a的光軸關(guān)系相同，能夠在同軸 上輸出355nm的紫外激光13c和532nm的可見激光13a。通過將此時(shí)產(chǎn)生的355nm的紫外 激光13c用于殺菌、將532nm的可見激光13a用于印字，即使沒有特殊的光學(xué)系統(tǒng)，也能夠 用355nm的紫外激光13c對(duì)由532nm的可見激光13a印字的部位進(jìn)行殺菌。并且，該結(jié)構(gòu) 中，如實(shí)施方式2所述，由于也存在1064nm的基本波(紅外激光13b)，因此能夠一并進(jìn)行印 字區(qū)域的表面清潔。這里，為了在即將基于532nm的可見激光13a進(jìn)行印字之前進(jìn)行基于 1064nm的紅外激光13b的表面清潔，并在印字之后立即進(jìn)行基于355nm的紫外激光13c的 殺菌，如圖17所示，可與圖12同樣地以透過棱鏡32和物鏡33的狀態(tài)在箭頭34所示的方 向掃描激光。如上所述，最好是紫外激光13c在被印字對(duì)象11的表面的光束徑大于用于印字的 可見激光13a的光束徑，但是在使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換激光器作為光源時(shí)，若單純用透鏡對(duì)同軸的 可見激光13a和紫外激光13c進(jìn)行聚光，則紫外激光13c由于波長(zhǎng)短而被聚光得較小。通 常，第三諧波或者和頻的束腰徑為第二諧波的束腰徑的⑩。為了分別對(duì)這樣的同軸的可 見激光13a和紫外激光13c調(diào)整光束徑，使用雙波長(zhǎng)透鏡較為有效，該雙波長(zhǎng)透鏡用于光盤 (CD/DVD/BD等)的拾取(pickup)，在透鏡表面設(shè)置有浮雕全息(relief hologram)。通過 使用該雙波長(zhǎng)透鏡作為圖17的物鏡33，能夠使不同波長(zhǎng)的激光分別具有不同的聚光特性， 能夠在光軸上的不同位置配置束腰位置，因此，能夠使紫外激光13c在被印字對(duì)象11的表 面具有比可見激光13a大的光束徑。另外較為理想的是，作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，與實(shí)施方式1同樣地，使用具有周期性 的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的非線性光學(xué)元件。作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的晶體，可以使用Mg0:LiNb03、 MgOiLiTaO3, KTP，作為其晶體結(jié)構(gòu)，有同成分、化學(xué)計(jì)量比成分、水晶、氟化物晶體等。使用 具有周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的非線性光學(xué)晶體的優(yōu)點(diǎn)有兩方面。第一方面的優(yōu)點(diǎn)是能夠根 據(jù)極化反轉(zhuǎn)的周期結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)可見激光和紫外激光的強(qiáng)度。如上所述，最好是能夠相對(duì)于 可見激光抑制紫外激光的強(qiáng)度。根據(jù)被印字的材料，需要控制可見激光和紫外激光的強(qiáng)度 比。此時(shí)，能夠通過設(shè)計(jì)周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的周期來設(shè)計(jì)可見激光和紫外激光的強(qiáng)度。 例如，通過在晶體的前半部分形成產(chǎn)生可見激光的周期的極化反轉(zhuǎn)，在后半部分形成產(chǎn)生紫外激光的周期的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)產(chǎn)生可見激光和紫外激光。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)使多個(gè)波長(zhǎng)的激光的光軸相同的非臨界相位匹配(non-critical phasematching)。如 實(shí)施方式2中所述，通常，如果在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件中進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，則紅外激光、可見激光、紫 外激光的射出方向不同。為了使它們同軸必須控制晶體的雙折射率，因此困難。與此相對(duì)， 如果使用周期性的極化反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，則能夠同軸產(chǎn)生紅外激光、可見激光、紫 外激光。因此，在本實(shí)施方式的印字裝置中、使可見激光和紫外激光同軸聚光而進(jìn)行印字的 結(jié)構(gòu)是有效的。另外，作為紫外激光的波長(zhǎng)，以殺菌作用大的400nm以下為宜，但以300nm 400nm
的范圍的波長(zhǎng)更佳。如圖4所示，由于該范圍的波長(zhǎng)的水透過率高，因此，容易透射至含有 水分的被印字對(duì)象的內(nèi)部，帶來殺菌作用的范圍廣。由此，防止生鮮食品的新鮮度降低的效
果進(jìn)一步提高。另外，本實(shí)施方式中使用激光光源作為產(chǎn)生紫外光的光源裝置，但是也可使用 LED。用LED燈一邊照射標(biāo)記部分一邊進(jìn)行印字，也能起到殺菌作用。另外，本實(shí)施方式中，通過照射各激光使紫外激光的聚光點(diǎn)大于用于印字的可見 激光的聚光點(diǎn)，能夠一邊印字一邊實(shí)現(xiàn)殺菌效果，但如圖18所示，通過使紫外激光光束形 狀35的光束剖面為大于可見激光光束形狀34的橢圓形狀，能夠應(yīng)對(duì)高速的印字。如果光束 的掃描速度提高則紫外激光的照射時(shí)間變短，殺菌作用減弱。但是，如果為了提高殺菌作用 而提高紫外激光的強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生被印字對(duì)象發(fā)生變質(zhì)、變色等問題。于是，如圖18所示， 通過使紫外激光光束形狀35為在光束掃描方向36具有長(zhǎng)軸的橢圓形狀，能夠抑制紫外激 光的強(qiáng)度而延長(zhǎng)其照射時(shí)間，從而能夠應(yīng)對(duì)高速的印字。本發(fā)明所涉及的一種印字裝置對(duì)被印字對(duì)象照射第一激光，將信息印字在該被印 字對(duì)象的印字區(qū)域，其包括射出所述第一激光的光源；將所述第一激光聚光在所述被印 字對(duì)象的印字區(qū)域的聚光光學(xué)系統(tǒng)；掃描所述第一激光的掃描單元，其中，所述被印字對(duì)象 至少在所述印字區(qū)域含有水分，所述第一激光的波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，對(duì)在印字區(qū)域含有水分的被印字對(duì)象照射350nm以上550nm以下 的波長(zhǎng)帶域的第一激光，將信息印字在被印字對(duì)象上。這里，350nm以上550nm以下的波長(zhǎng) 帶域的水的吸收系數(shù)為0. OOlcm-1以下，與以往印字所使用的波長(zhǎng)帶域相比低兩位至六位 數(shù)以上。因此，能夠大幅度抑制被印字對(duì)象的水分引起的激光吸收。因此，不會(huì)過度加熱被 印字對(duì)象中所含的水分而發(fā)生蒸汽爆炸等。從而能夠不損傷被印字對(duì)象而施以細(xì)致的印 字。并且，由于水分引起的吸收較少，所以能夠以小于以往的功率進(jìn)行相同的印字，能夠降 低印字所需要的電力。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源包括射出橫向模為單模的基本波的光纖激光 器和將所述基本波波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第二諧波的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述第一激光為所述第二諧波。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述光源包括能夠生成高輸出的基本波的光纖激光器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 元件，將橫向模為單模的基本波波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第二諧波。由此，能夠顯著提高所述第一激光的 光束品質(zhì)。即，將基本波進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到的第二諧波成為橫向模為單模的高品質(zhì)光束。 由于用來印字的第一激光是這樣高品質(zhì)的第二諧波，因此擴(kuò)散角小，能夠進(jìn)行細(xì)致的印字。 并且，由于印字中使用高品質(zhì)且擴(kuò)散角小的第一激光，因此不需要焦點(diǎn)調(diào)整，能夠以低成本 構(gòu)成印字裝置。
上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源還包括射出波長(zhǎng)為1 μ m以上20 μ m以下的第 二激光的第二激光射出部，在照射所述第一激光的同時(shí)或者即將照射所述第一激光之前， 將所述第二激光照射在所述被印字對(duì)象的所述第一激光的照射部位。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在照射第一激光的同時(shí)或在即將照射之前進(jìn)行去除附著在被 印字對(duì)象的印字區(qū)域的水滴等的表面清潔。即，波長(zhǎng)為Iym以上20μπι以下的第二激光的 水的吸收系數(shù)高，使附著在被印字對(duì)象的印字區(qū)域的水滴等的水分蒸發(fā)。若水滴附著在被 印字對(duì)象的印字區(qū)域，則水滴會(huì)引起激光的聚光特性惡化，或者因水分量的不均引起印字 品質(zhì)的不穩(wěn)定。因此，通過基于第二激光的表面清潔使被印字對(duì)象的表面狀態(tài)均勻，能夠?qū)?現(xiàn)印字精度和印字速度的提高，并且降低印字品質(zhì)的不穩(wěn)定。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源還包括將所述第二激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第二諧波 的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述第一激光是波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換所述第二激光而得到的第二諧波。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換所述第二激光而生成第一激光，因 此不需要為了產(chǎn)生第一激光和第二激光而分別準(zhǔn)備激光光源。并且，由于在同軸上射出第 一激光和第二激光，因此不需要用來合波兩激光的部件。因此，能夠低成本地構(gòu)成印字裝 置。另外，由于未被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成第一激光而殘留的第二激光能夠不浪費(fèi)地被用于表面清潔， 因此能夠?qū)崿F(xiàn)電力損失少的高能效的印字裝置。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源將所述第二激光調(diào)制成在偏壓時(shí)和脈沖振蕩 時(shí)以不同的波長(zhǎng)進(jìn)行振蕩的具有偏壓的脈沖光并射入所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元 件具有在所述第二激光的脈沖振蕩時(shí)的波長(zhǎng)相位匹配的相位匹配溫度。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，僅在第二激光的脈沖振蕩時(shí)產(chǎn)生作為第二諧波的第一激光。另一 方面，未被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而透過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的第二激光為大致CW(C0ntin0US Wave，連續(xù)波)。 這樣，由于能夠僅使第一激光脈沖振蕩，因此能夠抑制被印字對(duì)象處的發(fā)熱從而進(jìn)行細(xì)致 的印字，被印字對(duì)象也不會(huì)因大致為CW的第二激光而受到損傷。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源還包括射出波長(zhǎng)為400nm以下的第三激光的 第三激光射出部，所述第三激光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的光束徑大于所述第一激光 的光束徑。波長(zhǎng)為400nm以下的第三激光具有殺菌效果。因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過使第三激 光在被印字對(duì)象的印字區(qū)域的光束徑大于第一激光的光束徑，能夠可靠地對(duì)被印字對(duì)象的 印字區(qū)域進(jìn)行殺菌，防止細(xì)菌的繁殖。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述第三激光的功率密度小于所述第一激光的功率密度。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠不損傷被印字對(duì)象而對(duì)印字區(qū)域進(jìn)行殺菌。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述光源包括射出波長(zhǎng)為400nm以下的第三激光的第 三激光射出部，所述第三激光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的光束徑大于所述第一激光的 光束徑，所述第三激光為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換所述第二激光而得到的第三諧波或者為所述第一激光和 所述第二激光的和頻。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于所述第三激光和第一激光及第二激光同軸射出，因此不需要 用來合波各激光的部件。因此，能夠低成本地構(gòu)成印字裝置。另外，由于利用第一激光或所 述第二激光生成第三激光，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電力損失少的高能效的印字裝置。
上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，還包括配置在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域、至少含有 水分的水冷部件，將所述第一激光經(jīng)由所述水冷部件照射到所述被印字對(duì)象。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于水的吸收系數(shù)小的波長(zhǎng)帶域的第一激光用于印字，因此即使 第一激光經(jīng)由含有水分的水冷部件被照射到被印字對(duì)象，第一激光也不會(huì)被水冷部件吸 收。因此，能夠一邊用水冷部件冷卻被印字對(duì)象一邊進(jìn)行印字，從而能夠降低印字區(qū)域的發(fā) 熱，抑制給被印字對(duì)象造成的損傷。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，還包含相位掩膜，通過將所述第一激光經(jīng)由所述相位 掩膜照射到所述被印字對(duì)象，在所述被印字對(duì)象的所述印字區(qū)域形成干涉圖案。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠容易地記錄二維圖案。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，還包括GPS傳感器，被印字在所述被印字對(duì)象上的信 息包含由所述GPS傳感器檢測(cè)出的當(dāng)前位置信息。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可作為應(yīng)對(duì)偷漁或產(chǎn)地偽裝的措施，另外還有助于提高用印字裝 置印字的被印字對(duì)象的品牌價(jià)值，能夠給予購(gòu)買者安心感。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，還包括用于將所述被印字對(duì)象設(shè)置于水中的水槽，對(duì) 所述水槽內(nèi)的所述被印字對(duì)象照射所述第一激光。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于所述第一激光極少被水吸收，因此對(duì)設(shè)置于水槽內(nèi)的水中的 被印字對(duì)象也能進(jìn)行印字。此時(shí)，激光的聚光特性不會(huì)像取出至水槽外進(jìn)行記錄時(shí)那樣，因 水滴而惡化，能夠進(jìn)行細(xì)致的印字。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，還包括在所述水槽內(nèi)產(chǎn)生指定方向的水流的水流產(chǎn)生 部，用所述第一激光對(duì)沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象進(jìn)行印字。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使被印字對(duì)象一邊沿水流流動(dòng)一邊被連續(xù)印字，從而能夠使 印字處理能力飛躍性地提高。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述水槽的與所述水流方向正交的剖面的寬度和高度 分別小于沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象在所述水流方向的長(zhǎng)度。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠防止被印字對(duì)象逆著水流在水槽內(nèi)逆向流動(dòng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn) 印字處理能力的提高。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述水槽的與所述水流方向正交的剖面的寬度小于沿 所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象的與所述水流方向正交的剖面的寬度的兩倍，所述水槽的 與所述水流方向正交的剖面的高度小于沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象的與所述水流 方向正交的剖面的高度的兩倍。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠防止兩個(gè)被印字對(duì)象同時(shí)在水槽內(nèi)流動(dòng)，因此能夠避免遺漏印字。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，所述第一激光為單一偏振，相對(duì)于所述水槽的表面的 法線以布儒斯特角射入。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠抑制在水槽表面的第一激光的反射，能夠?qū)崿F(xiàn)安全并且無損 耗的高效率的印字裝置。上述結(jié)構(gòu)中較為理想的是，上述的所述被印字對(duì)象為禽蛋、水產(chǎn)品、肉類、蔬菜、水 果等要求新鮮度的生鮮食品。如果將如上所述 的包括禽蛋、水產(chǎn)品、肉類、蔬菜或水果的生鮮食品作為被印字對(duì)象，則由于印字后也基本上不會(huì)損傷生鮮食品，不會(huì)導(dǎo)致商品價(jià)值的降低，因此是有效的。 本發(fā)明所涉及的一種印字方法是使用上述的任一種結(jié)構(gòu)的印字裝置的印字方法， 包括以下工序在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域配置至少含有水分的涂層或者水冷薄膜的工 序；和將所述第一激光經(jīng)由所述涂層或者水冷薄膜照射到所述被印字對(duì)象的工序。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于能夠一邊用水冷部件冷卻被印字對(duì)象一邊對(duì)其進(jìn)行印字，因 此能夠降低印字區(qū)域的發(fā)熱，抑制給被印字對(duì)象造成的損傷。本發(fā)明所涉及的另一種印字方法是使用上述的任一種結(jié)構(gòu)的印字裝置的印字方 法，包括在所述第一激光的光路內(nèi)配置相位掩膜的工序、和將所述第一激光經(jīng)由所述相位 掩膜照射到所述被印字對(duì)象，在所述被印字對(duì)象的所述印字區(qū)域形成干涉圖案的工序。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)便地記錄二維圖案。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明所提供的一種印字裝置，能夠通過抑制激光被被印字對(duì)象中所含的水分吸 收從而抑制被印字對(duì)象的印字區(qū)域的溫度上升，并且僅在被印字對(duì)象的表面施以細(xì)致的標(biāo) 記，能夠簡(jiǎn)單而低成本地對(duì)全部食品施以有用的標(biāo)記。因此，能夠應(yīng)用于食品的產(chǎn)地或制造 年月日和品嘗期限的顯示等品質(zhì)管理，故而有用。另外，發(fā)明的詳細(xì)說明項(xiàng)中的具體實(shí)施方式
或?qū)嵤├K究是用于明確本發(fā)明的技 術(shù)內(nèi)容的，不應(yīng)僅限定于這樣的具體例而進(jìn)行狹義的解釋，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求項(xiàng) 的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行種種變更而加以實(shí)施。
權(quán)利要求
一種印字裝置，對(duì)被印字對(duì)象照射第一激光，將信息印字在該被印字對(duì)象的印字區(qū)域，其特征在于包括射出所述第一激光的光源；將所述第一激光聚光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的聚光光學(xué)系統(tǒng)；掃描所述第一激光的掃描單元，其中，所述被印字對(duì)象至少在所述印字區(qū)域含有水分，所述第一激光的波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印字裝置，其特征在于所述光源包括射出橫向模為單模的基本波的光纖激光器和將所述基本波波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為 第二諧波的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述第一激光為所述第二諧波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的印字裝置，其特征在于所述光源還包括射出波長(zhǎng)為1 μ m以上20 μ m以下的第二激光的第二激光射出部， 在照射所述第一激光的同時(shí)或者即將照射所述第一激光之前，將所述第二激光照射在 所述被印字對(duì)象的所述第一激光的照射部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印字裝置，其特征在于所述光源還包括將所述第二激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第二諧波的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件， 所述第一激光為將所述第二激光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而得到的第二諧波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的印字裝置，其特征在于所述光源將所述第二激光調(diào)制成在偏壓時(shí)和脈沖振蕩時(shí)以不同的波長(zhǎng)進(jìn)行振蕩的具 有偏壓的脈沖光并射入所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件具有在所述第二激光的脈沖振蕩時(shí)的波長(zhǎng)相位匹配的相位匹配溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于 所述光源還包括射出波長(zhǎng)為400nm以下的第三激光的第三激光射出部，所述第三激光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的光束徑大于所述第一激光的光束徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的印字裝置，其特征在于所述第三激光的功率密度小于所述 第一激光的功率密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印字裝置，其特征在于所述光源包括射出波長(zhǎng)為400nm以下的第三激光的第三激光射出部， 所述第三激光在所述印字對(duì)象的印字區(qū)域的光束徑大于所述第一激光的光束徑， 所述第三激光為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換所述第二激光而得到的第三諧波、或者為所述第一激光和所 述第二激光的和頻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于還包括配置在所述被 印字對(duì)象的印字區(qū)域、至少含有水分的水冷部件，其中，將所述第一激光經(jīng)由所述水冷部件照射到所述被印字對(duì)象。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于還包括相位掩膜，其中，通過將所述第一激光經(jīng)由所述相位掩膜照射到所述被印字對(duì)象，在所述被印字對(duì)象的所述印字區(qū)域形成干涉圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于還包括GPS傳感器， 其中，被印字在所述被印字對(duì)象上的信息包含由所述GPS傳感器檢測(cè)出的當(dāng)前位置信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于還包括用于將所述 被印字對(duì)象設(shè)置于水中的水槽，其中，對(duì)所述水槽內(nèi)的所述被印字對(duì)象照射所述第一激光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的印字裝置，其特征在于還包括在所述水槽內(nèi)產(chǎn)生指定方向 的水流的水流產(chǎn)生部，其中，用所述第一激光對(duì)沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象進(jìn)行印字。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的印字裝置，其特征在于所述水槽的與所述水流方向正交 的剖面的寬度和高度分別小于沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì)象在所述水流方向的長(zhǎng)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的印字裝置，其特征在于所述水槽的與所述水流方向正交的剖面的寬度小于沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì) 象的與所述水流方向正交的剖面的寬度的兩倍，所述水槽的與所述水流方向正交的剖面的高度小于沿所述水流流動(dòng)的所述被印字對(duì) 象的與所述水流方向正交的剖面的高度的兩倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于所述第一激光為單 一偏振，相對(duì)于所述水槽的表面的法線以布儒斯特角射入。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于所述被印字對(duì)象為 禽蛋。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于所述被印字對(duì)象為 水產(chǎn)品。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于所述被印字對(duì)象為 包括蔬菜或水果的生鮮食品。
20.一種印字方法，使用權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的印字裝置，其特征在于包括以 下工序在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域配置至少含有水分的涂層或水冷薄膜的工序，和將所述第一激光經(jīng)由所述涂層或水冷薄膜照射到所述被印字對(duì)象的工序。
全文摘要
本發(fā)明的印字裝置對(duì)被印字對(duì)象照射第一激光，將信息印字在該被印字對(duì)象的印字區(qū)域，其包括射出所述第一激光的光源；將所述第一激光聚光在所述被印字對(duì)象的印字區(qū)域的聚光光學(xué)系統(tǒng)；掃描所述第一激光的掃描單元，其中，所述被印字對(duì)象至少在所述印字區(qū)域含有水分，所述第一激光的波長(zhǎng)為350nm以上550nm以下。
文檔編號(hào)A23L1/212GK101959637SQ200980106950
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者古屋博之, 山本和久, 式井慎一, 水內(nèi)公典, 門脅慎一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社