特開 2024-170334 金属容器の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170334

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】金属容器の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20241129BHJP

   B23K 26/18 20060101ALI20241129BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 B

B23K26/18

B23K26/03

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024160732

(22)【出願日】2024-09-18

(62)【分割の表示】P 2024537332の分割

【原出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】391018019

【氏名又は名称】ＪＦＥコンテイナー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】細川 峰誉

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 威

(72)【発明者】

【氏名】藤村 克範

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 猛

(57)【要約】

【課題】明瞭で耐久性の高い識別表示を有する金属容器の製造装置を得ることが目的である。
【解決手段】金属容器の製造装置は、金属容器に印字する可視光またはＵＶの波長領域のレーザー光を射出するヘッドを備え、ヘッドは、塗装層に含まれる少なくとも１種類の顔料のバンドギャップよりも、光エネルギーｈνが大きいレーザー光を照射する、金属容器の製造装置であって、金属容器は、金属により構成された、筒部及び筒部の両端を閉塞するように取り付けられた蓋部を有する本体を備え、本体は、当該本体の外面を構成する塗装層が形成され、可視光またはＵＶの波長のレーザー光により塗装層の表面を含む一部を変色させて設けられた変色部を備え、変色部は、塗装層の表面から０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に形成される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属容器に印字する可視光またはＵＶの波長領域のレーザー光を射出するヘッドを備え、
前記ヘッドは、
塗装層に含まれる少なくとも１種類の顔料のバンドギャップよりも、
光エネルギーｈνが大きい前記レーザー光を照射する、金属容器の製造装置であって、
前記金属容器は、
金属により構成された、筒部及び前記筒部の両端を閉塞するように取り付けられた蓋部を有する本体を備え、
前記本体は、
当該本体の外面を構成する前記塗装層が形成され、
可視光またはＵＶの波長の前記レーザー光により前記塗装層の表面を含む一部を変色させて設けられた変色部を備え、
前記変色部は、
前記塗装層の表面から０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に形成される、金属容器の製造装置。

【請求項2】

前記ヘッドは、
並べて配置された複数のヘッドを含み、
複数のヘッドのうち隣り合う２つのヘッドは、
前記レーザー光の照射可能な範囲が互いに重なるように配置されている、請求項１に記載の金属容器の製造装置。

【請求項3】

前記ヘッドを制御する制御装置と、
前記塗装層の表面の色を識別する色識別センサーと、を更に備え、
前記制御装置は、
前記色識別センサーによって前記塗装層の種類を判別し、
前記塗装層の種類に応じた焦点の位置で前記レーザー光を照射する、請求項１又は２に記載の金属容器の製造装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記色識別センサーによって前記塗装層の種類を判別し、
前記塗装層の種類に応じた出力で前記レーザー光を照射する、請求項３に記載の金属容器の製造装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記色識別センサーによって前記塗装層の種類を判別し、
前記塗装層の種類に応じた走査速度で前記レーザー光を照射する、請求項３に記載の金属容器の製造装置。

【請求項6】

前記金属容器が当接し、前記ヘッドと前記本体との距離を確保する治具を更に備える、請求項３に記載の金属容器の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属容器の製造装置に関し、特にレーザー光により表面に識別表示を付したものに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ドラム缶及びペール缶などの金属容器は、多数の塗装色が存在し、さらに表面の識別表示が付され、種類が分別される。塗装色及び表面の識別表示の組み合わせは、多数存在するが、製造指図書等に従いドラム缶の種類を管理しながら製造している。表面の識別表示は、例えば、塗料の吹付け、シルクスクリーン印刷、スタンプ等の印字又は貼り付け片により行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２８５８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ドラム缶などの金属容器の製造工程は、多種多色のドラム缶を１つの製造ラインに流す必要があるため、短いタクトタイムで複雑な識別表示を施す必要がある。金属容器の表面に塗料の吹付け、シルクスクリーン印刷、スタンプなどにより印字を施した場合、印字がかすれて不明瞭となる場合や、複雑な文字又は記号を表現するのに限界がある、という課題があった。また、金属容器を使用している際に印字が剥がれてしまうことがあり、識別表示としての耐久性に課題があった。

【0005】

本発明では、上記課題が解決されるものであり、明瞭で耐久性の高い識別表示を有する金属容器の製造装置を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る金属容器の製造装置は、金属容器に印字する可視光またはＵＶの波長領域のレーザー光を射出するヘッドを備え、前記ヘッドは、塗装層に含まれる少なくとも１種類の顔料のバンドギャップよりも、光エネルギーｈνが大きい前記レーザー光を照射する、金属容器の製造装置であって、前記金属容器は、金属により構成された、筒部及び前記筒部の両端を閉塞するように取り付けられた蓋部を有する本体を備え、前記本体は、当該本体の外面を構成する前記塗装層が形成され、可視光またはＵＶの波長の前記レーザー光により前記塗装層の表面を含む一部を変色させて設けられた変色部を備え、前記変色部は、前記塗装層の表面から０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に形成される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、可視光又はＵＶの波長のレーザー光により塗装層の表面を含む一部を変色させて印字部が設けられるため、耐久性に優れた識別表示を有する金属容器の製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る金属容器１００の一例を示す外観斜視図である。

【図2】実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０の断面構造の拡大図である。

【図3】実施の形態１に係る金属容器１００に照射するレーザー光３０の模式図である。

【図4】実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０の一部の模式図である。

【図5】実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０のレーザーマーキング工程の制御に関する機能構成の一例を示す図である。

【図6】実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０のレーザーマーキング工程の制御のフローチャートの一例である。

【図7】実施の形態１に係る金属容器１００の各塗装色と塗料及び含有成分と、各塗装色による印字部１０の発色の例である。

【図8】金属容器１００の印字部１０の外観の実施例である。

【図9】各塗装色に対しレーザーマーキングを施した実施例とその評価結果を示す図である。

【図10】各塗装色に対しレーザーマーキングなどの印字を施した実施例及び比較例とその評価結果を示す図である。

【図11】実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のうち変色した部分のＸ線回折法による組成分析の結果の一例である。

【図12】実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のうち変色した部分のＸ線回折法による組成分析の結果の一例である。

【図13】実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のレーザー光照射によるＦｅ_２Ｏ_３の還元反応の模式図である。

【図14】実施の形態１に係る金属容器１００に照射されるレーザー光の例である。

【図15】実施の形態１に係る金属容器１００の塗装層２１に含まれる物質のバンドギャップを示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下には、図面に基づいて実施の形態が説明されている。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

【0010】

実施の形態１．
＜金属容器１００の構成＞
図１は、実施の形態１に係る金属容器１００の一例を示す外観斜視図である。実施の形態１に係る金属容器１００は、例えば金属製のドラム缶であって、例えばＪＩＳ Ｚ １６０１：２０１７に規定されるような内容量が約２００Ｌのドラム缶を例に採る。ただし、金属容器１００は、これに限定するものではなく、２００Ｌを超えるドラム缶、ペール缶、一斗缶又はタンクなどの金属製の容器も含む概念である。また、ドラム缶は、胴体に地板及び天板を巻締めて接合した密閉型（タイトヘッドドラム）のみならず、胴体に対して天板を着脱自在としたオープン型も含む。

【0011】

図１に示されている金属容器１００は、ドラム缶であり、胴体と呼ばれる筒状の部分である筒部１０１と、筒部１０１の中心軸方向両端には蓋部１０２と、を備える。蓋部１０２は、筒部１０１の中心軸方向の一方の端に設けられた天板と呼ばれる蓋部１０２Ａと、他方の端に設けられた地板と呼ばれる蓋部１０２Ｂと、から構成される。筒部１０１と蓋部１０２とを合わせて本体と呼ぶ場合がある。

【0012】

蓋部１０２は、筒部１０１の両端に巻締めにより固定されている。ただし、蓋部１０２の固定は、巻締めだけに限定されず、溶接、かしめ又はロウ付けなどの手段を用いて行っても良い。また、金属容器１００は、筒部１０１の中心軸方向の両端に蓋部１０２Ａ及び１０２Ｂが固定され筒部１０１を閉塞した形態だけでなく、いずれか一方のみが固定された形態であってもよい。

【0013】

蓋部１０２Ａは、２箇所の開口部１０３及び１０４が設けられている。開口部１０３及び１０４は、例えば口金にキャップを取り付けて構成されており、一方から液体を注入又は排出し、他方から空気を抜く孔として使用するものである。開口部１０３及び１０４を形成する口金及びキャップは、金属容器１００の筒部１０１の端に形成され中心軸方向に突出したチャイム１０７よりも突出しないように形成されている。

【0014】

筒部１０１は、概ね円筒形状であり、中心軸方向の中程に突出した輪帯１０５（ビード）を備える。輪帯１０５は、円筒形状の筒部１０１の全周に亘って形成されている。また、輪帯１０５は、中心軸方向に複数箇所設けられている。なお、金属容器１００は、輪帯１０５が設けられていない場合もある。

【0015】

輪帯１０５及びチャイム１０７の間には、円筒形状の部分１０６があり、概ね滑らかな円筒面となっている。

【0016】

図２は、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０の断面構造の拡大図である。金属容器１００の筒部１０１は、金属製の母材２０と、塗装層２１とを備える。母材２０は、鋼製であり表面に化成皮膜を有しても良い。

【0017】

塗装層２１は、例えば図７に示すように、ドラム缶の標準色であるＤＭ－１～ＤＭ－１４を出すための塗料又はその他のユーザー指定の色を出すための塗料により構成される。塗装層２１を構成する塗料は、それぞれ色に応じて必要な顔料を含み、顔料には二酸化チタン、カーボンブラック、黄色酸化鉄、酸化第二鉄、塩素化フタロシアニングリーン、銅フタロシアニン（ピグメントブルー１５）、オキシ水酸化鉄、ポリ臭素化塩素化銅フタロシアニンなどの化合物である。

【0018】

図１に示すように、金属容器１００の筒部１０１には、印字部１０が設けられている。実施の形態１において印字部１０は、レーザーマーキングにより塗装層２１を変色させることにより形成されたものである。図１において、印字部１０は、ドラム缶の部分１０６に設けられており、地板側のチャイム１０７の上方の一部分に設けられている。

【0019】

図２に示すように、印字部１０は、レーザーマーキングにより塗装層２１の表面２３を含む一部分が変色した変色部２２が形成されている。変色部２２は、表面２３から０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に形成されており、母材２０までは達しないように形成されている。なお、図２において、表面２３は、金属容器１００の外面を構成している。また、変色部２２を変色層と呼び、塗装層２１のうち変色部２２の母材２０側の変色していない部分を非変色層と呼ぶ場合がある。

【0020】

図３は、実施の形態１に係る金属容器１００に照射するレーザー光３０の模式図である。レーザー光３０は、可視光又は紫外線の波長領域の光線から構成されるものである。レーザーには、クラス１からクラス４までの分類があり、実施の形態１に係るレーザー光３０は、クラス４の高出力レーザーである。レーザー光３０は、図３（ａ）～（ｃ）に示すように焦点を塗装層２１の表面２３に対し移動させることが可能である。図３（ａ）は、塗装層２１の表面２３に焦点を合わせた状態となっており、図３（ｂ）は、焦点が表面２３よりも奥側（すなわち、母材２０側）に位置し、図３（ｃ）は、焦点が表面２３よりも手前側にある状態を示している。図３（ｂ）及び（ｃ）のように焦点が表面２３よりも奥側又は手前側にある場合、レーザー光３０が当たる範囲は、図３（ａ）のように表面２３に合焦した場合よりも広い。図３に示されている寸法Ｄは、レーザー光３０を表面２３に合焦させた状態に対する焦点の位置の変動量を表している。つまり、寸法Ｄが大きくなると表面２３のレーザー光３０が当たる範囲は広くなる。

【0021】

レーザー光３０を図３（ａ）のように表面２３で合焦させた場合、表面２３の単位面積あたりに与えるエネルギーの量は大きくなるが、照射面積が狭くなる。よって、塗装層２１の一部を変色させやすいが、変色部２２の面積が小さく視認性が低い場合がある。従って、実施の形態１に係る金属容器１００においては、塗装層２１を構成する塗料の変色し易さに応じて、レーザー光３０の焦点の位置、レーザー光３０の出力、レーザー光３０の走査速度を変更して、変色部２２の集合体としての印字部１０の視認性を調整している。

【0022】

図４は、実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０の一部の模式図である。金属容器１００の製造装置９０は、少なくとも金属容器１００を移動させる搬送装置４０と、金属容器１００にレーザー光３０を照射するヘッド３１と、レーザーマーキングをする際に金属容器１００の位置を決める位置決め治具３２と、を備える。

【0023】

搬送装置４０は、例えばベルトコンベアー等であり、複数の金属容器１００が載置され各工程を行う所定の位置に移動させるものである。搬送装置４０は、レーザーマーキング工程に送られる。搬送装置４０は、レーザーマーキングを行うヘッド３１の前に金属容器１００を移動させる。移動された金属容器１００は、位置決め治具３２に当接し、ヘッド３１からの距離を所定の値になるように位置決めされる。また、金属容器１００の送り方向ｘの位置は、搬送装置４０の制御、又は金属容器１００に対し送り方向ｘ側から当接する治具３３にさせて位置を決めると良い。位置決め治具３２及び３３は、ヘッド３１からのｙ方向の距離及びｘ方向の位置が精度良く決まるように構成されていれば良い。例えば、位置決め治具３２に対しては、位置決め治具３２が配置されている反対側から金属容器１００を位置決め治具３２に向かって押し付け当接するようにされていると良い。

【0024】

ヘッド３１は、レーザー光３０を照射するものであり、搬送装置４０の側方に配置されている。ヘッド３１は、搬送装置４０の側方に少なくとも１つ配置されており、ヘッド３１からレーザー光３０が照射され、対象となる金属容器１００にレーザーマーキングが施される。実施の形態１に係る製造装置９０は、特にヘッド３１を２台用いてレーザーマーキング工程を行う場合について示しているが、これに限定されるものではない。

【0025】

図４においては、ヘッド３１は、ｚ方向に２つ並べて配置されており、それぞれから搬送装置４０に載置された１つの金属容器１００に対しレーザー光３０が照射される。１つのヘッドから照射されるレーザー光３０は、例えば２５ｃｍ四方の照射範囲３５に照射可能になっている。隣り合う２つのヘッドのそれぞれの照射範囲３５は、互いに一部が重なり合う。このように構成されていることにより、金属容器１００の印字部１０に対し所定の識別表示を付する時間を短縮できる。また、印字部１０の領域が広い場合であっても、２つのヘッド３１の照射範囲３５で印字部１０の全域をカバーでき、レーザーマーキング工程を２つに分ける必要が無い。また、複数のヘッド３１を使用して同時に印字部１０に印字を行うため、２つのヘッド３１のそれぞれが印字した文字又は記号等が互いにずれるのを抑制できる。仮に、２つのヘッド３１を２つのレーザーマーキング工程にそれぞれ分けて配置した場合、２つのレーザーマーキング工程は、それぞれに金属容器１００をヘッド３１に対し精度良く位置決めする必要がある。そのため、２つのレーザーマーキング工程ごとに形成された印字部１０の変色部２２は、互いに位置がずれるおそれがある。一方、上記の様に、複数のヘッド３１を用いて複数のレーザー光３０により同時に印字を行うため、それぞれのレーザー光３０で印字された表示は、位置のずれを最小限に抑えられる。

【0026】

また、金属容器１００がドラム缶の場合、印字部１０は、ＪＩＳ、ＵＮなどのマーク、番号、コード等の多数の情報を表示する必要がある。そのため、従来においては、ドラム缶にスタンプなどで印字を行った上で、識別情報を織り込んだラベルを別途貼り付ける等の対応をしていた。一方、実施の形態１に係るヘッド３１によれば、レーザー光３０により識別表示を印字するため、詳細な文字又は記号などを精度良く印字できる。また、図４に示す製造装置９０は、レーザーマーキング工程を自動で行うため、金属容器１００に誤ったラベルを貼り付ける等の不具合の発生を抑えられる。

【0027】

実施の形態１における製造装置９０は、色識別センサー３６が設置されていても良い。製造装置９０は、例えばレーザーマーキング工程に入る前の金属容器１００に対応する位置に、色識別センサー３６が配置されている。つまり、図４において、位置Ａにある金属容器１００は、色識別センサー３６により筒部１０１の表面の色が検知される。なお、色識別センサー３６は、図４に示すヘッド３１の内部に設置されていても良く、レーザー光３０が照射される部分と同じ塗装がされた金属容器１００の表面を色識別センサー３６が検知できれば、どの位置に配置されていても良い。

【0028】

色識別センサー３６は、例えば、レーザー光を照射する金属容器１００の表面に光を照射し、表面からの反射光を受光素子で検知し、表面の色を判別するものである。金属容器１００の塗装層２１の種類の判別は、予め標本となる金属容器１００の塗装層２１の色を登録し、製造装置９０を流れる金属容器１００の色が登録された色の何れかに一致するかどうかを検知して行う。制御装置５０は、登録された色とレーザー光３０の照射条件とを対応させたデータベースを有しており、塗装層２１の色に対応した照射条件をヘッド３１に指示する。

【0029】

なお、塗装層２１の色の判別は、ヘッド３１内に設けられた撮像装置３４により行っても良い。また、色識別センサー３６がヘッド３１内に設置されていても良い。

【0030】

製造装置９０は、製造装置９０の各部を制御するための制御装置５０を備える。制御装置５０は、例えばヘッド３１のレーザー光３０の照射条件、搬送装置４０の動作及び撮像装置による画像の撮影の制御並びに塗装層２１の種類の判定などを行う。制御装置５０は、製造装置９０の各部と通信可能に接続されており、各部の情報の取得及び各部への情報の送信を行う。制御部５１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。ＣＰＵは、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう。制御部５１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、制御装置５０を統括制御するものである。

【0031】

記憶部５２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置としての役割を担うものである。実施の形態１において、記憶部５２は、製造装置９０の各部で取得された情報を記憶する。さらに、記憶部５２は、制御装置５０と製造装置９０を構成する各部とが通信するためのプログラム及びデータ等を記憶する。

【0032】

図５は、実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０のレーザーマーキング工程の制御に関する機能構成の一例を示す図である。金属容器１００の製造装置９０のレーザーマーキング工程は、図４に示すハードウェア構成により製造装置９０を流れる金属容器１００にレーザーマーキングを行う。制御装置５０は、ヘッド３１、色識別センサー３６及び搬送装置４０と無線又は有線により通信し、レーザーマーキングに関する制御を行う。なお、制御装置５０は、図５に示した以外の機能を備えていても良いし、また製造装置９０が備える他の制御装置と通信し、他の制御装置が実現する機能と連動してレーザーマーキング工程を行っても良い。また、制御部５１が備える機能ブロックの一部は、他のハードウェアに設けられた制御装置が備えていても良い。

【0033】

図５に示すように、制御部５１は、色識別センサー制御部５１ａ、色識別部５１ｂ、照射条件設定部５１ｃ、印字制御部５１ｄ及び搬送装置制御部５１ｅを備える。色識別センサー制御部５１ａは、レーザーマーキングを行う対象となる金属容器１００の搬送装置４０上の位置に関する情報を搬送装置制御部５１ｅから得た情報に基づき、色識別センサー３６を作動させるものである。色識別センサー３６は、例えば反射式の光電センサーであり、反射光により金属容器１００の表面の色情報を取得し、色識別部５１ｂに送信する。色識別部５１ｂは、記憶部５２に格納された標本の色情報データ５２ａの情報を読み出し、色識別センサー３６が取得した色情報と照合し、照射条件設定部５１ｃに送る。照射条件設定部５１ｃにおいては、色情報の照合結果に応じて記憶部５２の照射条件データ５２ｂから照射条件を読み出し、印字制御部５１ｄに送る。印字制御部５１ｄは、印字のデザインに変更があれば印字デザインデータ５２ｃから印字デザインを読み出し、照射条件と併せてヘッド３１に送信する。

【0034】

印字制御部５１ｄは、搬送装置制御部５１ｅから得たレーザーマーキングの対象となる金属容器１００の位置情報に基づき、ヘッド３１にレーザーマーキングの実行を命令する。図５においては、搬送装置制御部５１ｅは、搬送装置４０から搬送装置４０の動作に関する情報を得ているが、例えばセンサーを用いて金属容器１００の位置を検知して搬送装置４０の動作に関する情報としても良い。搬送装置制御部５１ｅは、少なくともレーザーマーキングの対象となる金属容器１００の位置に関する情報を印字制御部５１ｄに送る。また、搬送装置制御部５１ｅは、色識別を行う金属容器１００の位置に関する情報を色識別センサー制御部５１ａに送る。搬送装置制御部５１ｅは、ヘッド３１がレーザーマーキングを完了したことを印字制御部５１ｄから受けて、搬送装置４０を作動させる。

【0035】

図６は、実施の形態１に係る金属容器１００の製造装置９０のレーザーマーキング工程の制御のフローチャートの一例である。搬送装置４０上のレーザーマーキングの対象となる金属容器１００が所定の位置、すなわち図４の位置Ａに来たところで、色識別センサー３６は、表面の色情報を取得する（ステップＳ１）。色識別部５１ｂは、対象となる金属容器１００の表面の色情報と標本の色情報データとを照合し、対象となる金属容器１００の表面の色が標本の色情報データのどれに一致するかを判定する。判定した結果に基づき照射条件設定部５１ｃは、照射条件データ５２ｂから照射条件を読み出す（ステップＳ２）。照射条件設定部５１ｃは、照射条件が対象となる金属容器１００の前にレーザーマーキングされた金属容器１００の照射条件と一致する場合（ステップＳ３でＹｅｓの場合）には照射条件を印字制御部５１ｄに出力しない（ステップＳ４）。また、照射条件設定部５１ｃは、照射条件が対象となる金属容器１００の直前にレーザーマーキングされた金属容器１００の照射条件と一致しない場合（ステップＳ３でＮｏの場合）には新たな照射条件を印字制御部５１ｄに出力する（ステップＳ５）。

【0036】

次に印字制御部５１ｄは、印字デザインの変更の指示がなければ（ステップＳ６でＹｅｓの場合）印字デザインを取得せず既に設定されている印字デザインを維持する（ステップＳ７）。または印字制御部５１ｄは、印字デザインの変更の指示があれば（ステップＳ６でＮｏの場合）印字デザインデータ５２ｃから新たな印字デザインを取得する（ステップＳ８）。

【0037】

次に印字制御部５１ｄは、レーザーマーキングの対象となる金属容器１００の位置が適正な位置にきたことを搬送装置制御部５１ｅから受けて、ヘッド３１に印字の実行を指示する。このとき、印字制御部５１ｄは、ステップＳ３からステップＳ８の工程で設定された照射条件及び印字デザインに応じて指示内容を適宜書き換えてヘッド３１に指示する（ステップＳ９）。なお、印字デザインの変更は、例えば人の手により入力装置（図示なし）から行っても良いし、製造計画に応じて予め制御装置５０にプログラムされていても良い。

【0038】

実施の形態１においては、図４に示すように、レーザーマーキングを行う位置（図４の位置Ｂ）の手前の位置（図４の位置Ａ）にある金属容器１００を対象として色識別センサー３６が筒部１０１の表面の色を検知する。つまり、図６に示したステップＳ１からステップＳ８の工程は、レーザーマーキングの対象となる金属容器１００が図４の位置Ｂに設置される前に完了している。このように構成されていることにより、製造装置９０は、レーザーマーキングの対象となる金属容器１００の色識別を予め行い、レーザー光３０を照射する位置に金属容器１００が到達したときに照射条件の設定を完了させておくことにより、レーザーマーキング工程全体のタクトタイムを短縮できる。ひいては、金属容器１００の全体のタクトタイムを増加させることなく、レーザーマーキングによる印字が可能となる。

【0039】

なお、色識別センサー３６は、図４における位置Ａにある金属容器１００を対象とするものに限定されず、例えばレーザーマーキングを行う位置Ｂで行っても良い。ただし、位置Ｂで色の識別を行った場合、金属容器１００が位置Ｂに留まる時間が、図６に示すステップＳ３からステップＳ８の工程を行うための時間の分だけ増加する。

【0040】

図７は、実施の形態１に係る金属容器１００の各塗装色と塗料及び含有成分と、各塗装色による印字部１０の発色の例である。各塗装色は、ドラム缶の標準塗装色であるＤＭ－１～ＤＭ－１４、及びその他のユーザー指定の２色を例示している。各塗装色により、レーザー光３０の照射による変色部２２の色は異なる。

【0041】

変色部２２における発色は、主に（１）発泡、（２）凝縮、（３）炭化、（４）化学変化によるものである。（１）発泡は、レーザー光３０を塗装層２１に照射すると、その熱効果により基材内でガス泡が発生し、白っぽく隆起する。特に濃色の塗料においては、塗装色を薄くした色に変色し、視認性が良い。（２）凝縮は、レーザー光３０を塗装層２１に照射すると、その熱効果により塗装層２１の分子密度が上がり、凝縮されて濃色に変化する。（３）炭化は、レーザー光３０を塗装層２１に照射すると、塗装層２１の照射された部分が炭化して黒く変色するものである。（４）化学変化は、以下の現象により変色するものである。塗装層２１に金属イオンを含む顔料物質が含まれるため、レーザー光３０の照射によって、この金属イオンの価数変化、あるいは結晶構造の変化、結晶中の水和量の変化などが起こる。その結果、塗装層２１に含まれる成分の状態が変化し、発色する。また、化学変化のうちには、塗装層２１に含まれる金属化合物をレーザー光３０の光エネルギーにより光化学変化させるものも含まれるが、このメカニズムについては後述する。

【0042】

図７の「印字変色」の欄は、各塗装色が黒（各塗装色を濃くした色）又は白（各塗装色を薄くした色）の何れかに変化するかを示したものである。濃い色又は薄い色のいずれかの発色が視認し易いかは、各塗装色に応じて異なっている。例えば、ＤＭ－１は白色の塗料であり、レーザー光３０によって塗装層２１が濃い色（黒）に変色し、変色部２２は視認し易い。一方、ＤＭ－２は黒色の塗料であり、レーザー光３０によって塗装層２１は薄い色（白）に変色する。

【0043】

また、図７の表の右側の欄は、塗装層２１が含む主な化合物とその量について表示しており、含有量の割合の範囲が記載されている。

【0044】

ドラム缶の標準塗装色であるＤＭ－１～ＤＭ－１４のうちＤＭ－２及びＤＭ－１２以外の塗装色並びにユーザー指定Ｂの塗装色は、二酸化チタンを成分として含んでいる。二酸化チタンは、レーザー光３０の照射により五酸化チタンに化学変化する。二酸化チタンは、主に白色であり、五酸化チタンに化学変化することにより黒灰色、赤茶色などの濃い色に変化するものである。従って、二酸化チタンを成分として含む塗装色は、変色部２２が比較的黒色又は濃い色に変化する傾向がある。

【0045】

塗装色のＤＭ－２、ＤＭ－３及びＤＭ－９は、カーボンブラックを成分として含んでいる。カーボンブラックは、発泡により塗装層２１を白色に変化させ易くするものである。

【0046】

塗装色のうちＤＭ－８、ＤＭ－９、ＤＭ－１２、ＤＭ－１３、及びユーザー指定Ｂの塗装色は、成分として黄色酸化鉄を含む。また、ＤＭ－５、ＤＭ－１３、及びユーザー指定Ａの塗装色は、成分として酸化第二鉄を含む。黄色酸化鉄及び酸化第二鉄は、レーザー光３０の照射により、酸化第一鉄又は四酸化三鉄に変化する。酸化第一鉄及び四酸化三鉄は、黒色であり塗装層２１の変色部２２を黒色又は濃い色に変化させる傾向がある。

【0047】

図７に示した各塗装色は、主に上記の成分の変化で変色部２２が形成される。変色部２２は、レーザー光３０が照射された部分に形成されるが、レーザー光３０の強度、レーザー光３０の焦点の位置、及びレーザー光３０の走査速度により発色の度合いが変化する。例えば、単位面積あたりに照射されるレーザー光３０のエネルギー量が多ければ上記の変色が強く出る。レーザー光３０の焦点の位置は、レーザー光３０の強度が同様であっても、焦点があっていなければ単位面積あたりに照射されるエネルギー量が低下するため変色が抑えられる。また、走査速度を増加させると、単位面積あたりに照射されるエネルギー量が低下するため変色が抑えられる。実施の形態１に係る金属容器１００においては、各塗装色における印字部１０の視認性が確保でき、かつレーザーマーキング工程に掛かる時間が増加しないように調整している。

【0048】

図８は、金属容器１００の印字部１０の外観の実施例である。図８（ａ）は、図７に示されている塗装色ＤＭ－１にレーザーマーキングを施した場合の変色部２２の例であり、図８（ｂ）は、図７に示されている塗装色ＤＭ－２にレーザーマーキングを施した場合の変色部の例である。図８（ｃ）は、図７に示されている塗装色ＤＭ－５にレーザーマーキングを施した場合の変色部の例である。図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の変色サンプルの表は、レーザー光３０の出力、走査速度及び焦点の位置を変動させて作成したものである。塗装色ＤＭ－１のサンプルは、白色であり比較的明るい色であり、レーザー光３０の照射により濃い色に変色し、変色部２２が形成される。また、塗装色ＤＭ－２のサンプルは、黒色であり、レーザー光３０の照射により薄い色に変色し、変色部２２が形成される。

【0049】

なお、実施の形態１の実施例は、株式会社キーエンス製ＭＤ－Ｕ１０２０Ｃを用いてサンプルを作成したものである。レーザーは、ＹＶＯ_４レーザー、波長３５５ｎｍ、出力２．５Ｗ（４０ｋＨｚ時）である。印字可能な範囲は、縦横方向３３０ｍｍ×３３０ｍｍ、奥行方向は４２ｍｍである。つまり、金属容器１００の筒部１０１は、表面がレーザー光３０の照射方向に奥行のある円柱面となっているが、奥行方向に４２ｍｍの範囲内であればレーザー光３０により印字が可能である。サンプルは、上記の印字可能な範囲に配置した鋼板に図７に示した各塗装色の塗装層２１を形成したものである。また、図１０のうちＩＲレーザーによるサンプルＮｏ．２７～Ｎｏ．３０は、株式会社キーエンス製ＭＤ－Ｘ１０２０を用いてサンプルを作成したものである。レーザーは、ＹＶＯ_４レーザー、波長１０６４ｎｍ、出力１３Ｗである。印字可能な範囲は、縦横方向３３０ｍｍ×３３０ｍｍ、奥行方向は４２ｍｍである。

【0050】

図８の変色サンプルに印字された表において、左右方向に振られている符号「Ａ」～「Ｏ」のそれぞれの列に示されている変色部２２は、レーザー光３０のスポット径を－２１ｍｍ～＋２１ｍｍまで変動させて照射したものである。中央の「Ｈ」列は、スポット径を最小、つまり表面２３に焦点を合わせた状態で照射したものである。

【0051】

図８（ａ）及び（ｂ）のうち、上段（ａ－１）及び（ｂ－１）の変色サンプルに印字された表において、示されている符号「１」行目から「５」行目は、レーザー光３０の走査速度を２０００ｍｍ／分～６０００ｍｍ／分まで変化させたものであり、「５」行目のサンプルのほうが走査速度が早い。

【0052】

図８（ａ）及び（ｂ）のうち、下段（ａ－２）及び（ｂ－２）の変色サンプルに印字された表において、示されている符号「１」行目から「５」行目は、レーザー光３０の出力を６０％～１００％まで変化させたものであり、「５」行目のサンプルのほうが出力が大きい。

【0053】

まず、いずれの変色サンプルにおいても、左右方向に配置された「Ｈ」列のサンプルの変色部２２は、変色が少なくなる。これは、レーザー光３０のスポット径が小さく変色範囲が小さくなり、全体として変色している領域が小さくなるためである。ヘッド３１は、レーザー光３０をパルスとして照射しており、表面２３に焦点が合った状態だと、パルスの１点あたりにレーザー光３０が照射される表面２３の面積が小さく、変色部２２が視認しにくい。一方、変色サンプルの「Ａ」列又は「Ｏ」列に向かうに従い、スポット径が大きくなるため、パルスの１点あたりにレーザー光３０が照射される表面２３の面積が大きく、変色部２２が視認し易くなる。ただし、レーザー光３０の出力とスポット径との関係で、表面２３の単位面積当たりに受けるエネルギーが低くなると、変色が薄くなり、視認しにくくなる。例えば、下段（ａ－２）及び（ｂ－２）の変色サンプルの表において「１Ａ」、「１Ｏ」及びその近辺は、変色部２２が視認しにくい。

【0054】

図８（ａ）及び（ｂ）のうち、上段（ａ－１）及び（ｂ－１）を見てわかるように、走査速度が速くなると、表面２３の単位面積当たりが受けるエネルギーが低くなり色が薄くなる。

【0055】

図８（ａ）及び（ｂ）のうち、下段（ａ－２）及び（ｂ－２）を見てわかるように、レーザー光３０の出力が低くなると、表面２３の表面２３の単位面積当たりが受けるエネルギーが低くなり色が薄くなる。

【0056】

また、図８（ｃ）に示す様に、塗装色ＤＭ－５にレーザーマーキングを施した場合の変色部２２の例においては、左右方向に振られている符号「Ａ」～「Ｏ」のそれぞれの列に示されている変色部２２の傾向は、上記のＤＭ－１及びＤＭ－２と同様に、「Ｈ」列が最も発色が薄く、「Ａ」列又は「Ｏ」列に向かうに従い発色が濃くなる。ただし、ＤＭ－５の場合、発泡による発色及び化学変化による発色が同時に起こるため、レーザー光３０の走査速度及び強度の条件によって発泡による発色（白色）が優位となるか化学変化による発色（黒色）が優位となるかが変わる。発色の傾向としては、表面２３の単位面積当たりが受けるレーザー光３０のエネルギー量が多くなると、白色が優位となり、比較的エネルギー量が低い場合は、黒色が優位となる。レーザー光３０の出力が１００％となると、スポット径を変動させた「Ａ」列～「Ｏ」列に亘りほぼ全域が白色優位となる。その他ＤＭ－１５においても、発泡による発色（白色）及び化学変化による発色（黒色）が生じるが、こちらは全域において黒色が優位となっている。

【0057】

図９は、各塗装色に対しレーザーマーキングを施した実施例とその評価結果を示す図である。図１０は、各塗装色に対しレーザーマーキングなどの印字を施した実施例及び比較例とその評価結果を示す図である。上記のレーザーマーキング工程を有する金属容器１００の製造方法により塗装色ごとに塗装層２１にレーザー光３０を照射し、変色部２２の深さ及び塗装層２１のうち変色していない部分の厚み（変色部２２～母材２０までの距離）を測定し、それらの視認性、耐錆性及び耐ラビング性について評価した。視認性、耐錆性及び耐ラビング性は、ランク「１」～「５」で評価されており、ランク「３」以上が合格基準となっている。

【0058】

視認性の評価基準は、１ｍ離れた状態で目視により視認のし易さを評価したものである。１ｍ離れた状態の目視において、ランク「１」は視認できないもの、ランク「２」は１０ｍｍの文字の識別が困難なもの、ランク「３」は１０ｍｍ角の文字が識別可能なもの、ランク「４」は１０ｍｍ角の文字が明確に識別可能なもの、ランク「５」は５ｍｍ角の文字が明確に識別可能なもの、である。

【0059】

耐錆性の評価基準は、サンプルに塩水噴霧試験を下記の所定の時間行った後、テープ剥離を行って印字部と非印字部との剥離具合の差を観察したものである。ランク「１」は１２０時間の塩水噴霧試験の後にテープ剥離で印字部の剥離が目立つもの、ランク「２」は１６８時間の塩水噴霧試験の後にテープ剥離で印字部の剥離が目立つもの、ランク「３」は１６８時間の塩水噴霧試験の後にテープ剥離で印字部と非印字部との差が無いもの、ランク「４」は２４０時間の塩水噴霧試験の後にテープ剥離で印字部と非印字部との差が無いもの、ランク「５」は３３６時間の塩水噴霧試験の後にテープ剥離で印字部と非印字部との差が無いもの、である。

【0060】

耐ラビング性は、ラビング試験で荷重１ｋｇを掛けた摩擦子で印字された表面を擦り、所定の回数での印字の状態を評価したものである。摩擦子は、表面がフェルトで構成されている。ランク「１」は１０往復までに印字の半分以上が欠けるもの、ランク「２」は５０往復までに印字の半分以上が欠けるもの、ランク「３」は５０往復で印字の一部が欠けるものの印字の認識が可能であるもの、ランク「４」は１００往復で印字の一部が欠けるものの印字の認識が可能であるもの、ランク「５」は１００往復で印字の一部が欠けが無いもの、である。

【0061】

また、図９及び図１０に含まれるレーザー光３０の照射条件については、レーザー光の出力［Ｗ］、走査速度［ｍｍ／ｓｅｃ］、ディスタンス可変量［ｍｍ］及び重ね印字回数［回］を示している。図９及び図１０に示すＮｏ．１～Ｎｏ．３１のそれぞれの評価結果は、複数のサンプルを評価した結果の集合であり、照射条件及び評価結果が幅をもって示されている。

【0062】

図９に示す実施例において、視認性は、塗装層２１の発泡又は光化学反応による発色の場合、変色部２２が０．３μｍ以上２．５μｍ以下のごく表層の変色でも視認できる。また、発泡や又は光化学反応による発色の場合、変色部２２が２．５μｍ以上１０μｍ以下であれば、より視認性が高い傾向があった。しかし、発泡による発色の場合、サンプルＮｏ．３、４、１２、１３をみて分かるように、ある程度の変色部２２の深さが必要なため、変色部２２の深さが浅いと視認性が化学変化による場合と比較して不利になる傾向があった。

【0063】

図９に示す実施例において、耐錆性は、変色していない部分の厚みが２．５～５μｍの場合に基準を満足し、５μｍ以上は更に耐錆性が高い。ただし、光化学反応による変色の場合、２．５～５μｍでも耐錆性が高い傾向があった（サンプルＮｏ．１～９とＮｏ．１０～１８との比較）。これは、実施例においては、塗装層２１へのダメージが少ない分の加点があるためである。

【0064】

図９に示す実施例において、耐ラビング性は、光化学反応で変色の場合、変色深さによらず評価が高い傾向があった。しかし、変色が炭化により生じている場合、変色部２２が摩擦によりにじみが生じるため、合格基準は満たすものの、高い評価にはならなかった。

【0065】

図１０に示されているＮｏ．１９～Ｎｏ．２２に示しているサンプルにおいては、ＵＶの波長領域のレーザー光３０を使用しているものの、塗装層２１の変色部２２以外の部分（非変色層）の厚さが薄く、耐錆性において合格基準に達していないものがあった（サンプルＮｏ．１９～Ｎｏ．２２参照）。なお、Ｎｏ．１９～Ｎｏ．２２のサンプルは、図９に示す実施例に対しては視認性、耐錆性及び耐ラビング性において劣っているものの、Ｎｏ．３１に示すスタンプ印字に対しては耐ラビング性において有利である。また、Ｎｏ．１９～Ｎｏ．２２のサンプルは、レーザーマーキングでありインク等を使用することがないため、スタンプ印字などのインク等を使用する印字と比較して、印字工程においてインク等の供給が不十分であることによるかすれが生じることがなく、明瞭な印字であるという点ではＮｏ．３１に示すサンプルに対しては優位性がある。

【0066】

また、図１０に示されているＮｏ．２３～Ｎｏ．２６に示しているサンプルにおいては、ＵＶの波長領域のレーザー光３０を使用しているものの、変色部２２の厚さが薄い（０．１μｍから０．３μｍ）場合であり、全体的に図９に示す実施例に対しては視認性及び耐ラビング性が低い傾向があった。さらに、サンプルＮｏ．２３～Ｎｏ．２６に示すように発泡による発色のものは化学変化による発色のものよりも耐ラビング性が低かった。なお、Ｎｏ．２３～Ｎｏ．２６のサンプルも、図９に示す実施例に対しては視認性、耐錆性及び耐ラビング性において劣っているものの、Ｎｏ．３１に示すスタンプ印字と比較すると、化学変化により変色が生じているものについては耐ラビング性において有利である。また、Ｎｏ．２３～Ｎｏ．２６のサンプルも、Ｎｏ．１９～Ｎｏ．２２のサンプルと同じく、レーザーマーキングであり、印字工程でのかすれが生じることがなく、明瞭な印字であるという点ではＮｏ．３１に示すサンプルに対しては優位性がある。

【0067】

図１０のＮｏ．２７～Ｎｏ．３０に示しているサンプルは、ＩＲ（赤外線）レーザーを用いているものであり、発熱に伴う塗料樹脂の炭化又は発泡による印字となる。そのため、これらのサンプルにおいては、表面２３から５μｍ以内に変色部２２の深さ方向寸法を制御するのが困難であり、変色部２２の深さが５μｍ以上となり、変色部２２以外の塗装層２１の厚みが薄くなりやすく、耐錆性及び耐ラビングが低くなった。

【0068】

図１０のＮｏ．３１に示しているサンプルは、スタンプ印字のものである。これについては、塗装層２１の表面にインクを載せて形成されるため、視認性及び耐錆性については基準を満たすものである。しかし、耐ラビング性についてはインクの強度に依存するため、基準を満たすことができなかった。

【0069】

実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０は、変色部２２の深さを表面から０．３μｍ以上１０μｍ以下になるようにレーザーマーキングを行うことにより、視認性、耐錆性及び耐ラビング性を確保できる。さらには、変色部２２の深さを表面から０．３μｍ以上２．５μｍ以下になるようにレーザーマーキングを行っても良く、視認性、耐錆性及び耐ラビング性を確保できる。

【0070】

また、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０は、塗装層２１のうち変色部２２以外の部分（非変色層）の厚さが少なくとも２．５μｍ以上確保されているのが望ましい。これにより、印字部１０は、耐錆性及びラビング性が良好に保てる。

【0071】

実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０は、可視光又はＵＶの波長領域のレーザー光３０を用い化学変化又は発泡による変色により形成されているため、変色部２２の深さを表面からに制御することが可能であり変色部２２の深さを適正に確保しつつ、視認性を確保できている。また、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０は、炭化による変色よりも化学変化による変色が優位であり、耐ラビング性も高い。

【0072】

実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０は、可視光又はＵＶの波長領域のレーザー光３０を用い主に化学変化又は発泡による変色により形成されており、変色部２２の深さが深くなりすぎることがなく、非変色層の厚みも耐錆性及び耐ラビング性を確保できるように十分確保できる。このため、金属容器１００は、印字部１０の耐久性を確保するために塗装層２１を厚くする必要がない。ＩＲレーザーを用いたレーザーマーキングの場合、必要な視認性を確保するためには発泡又は炭化により印字を形成する必要があるため、変色部２２の深さを０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に制御するのが困難であり、比較例のサンプルＮｏ．２７～Ｎｏ．３０を見てもわかるように変色部２２が深くなり、非変色層が薄くなってしまう。そのため、ＩＲレーザーを用いた印字部は、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０と比較して非変色層の厚みが薄くなりやすく、耐錆性及びラビング性の点で劣る。

【0073】

図１１は、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のうち変色した部分のＸ線回折法による組成分析の結果の一例である。図１１（ａ）は変色前の塗装層２１にＸ線を入射させたＸ線回折法による分析結果を示しており、図１１（ｂ）は変色後の塗装層２１の変色部２２にＸ線を入射させたＸ線回折法分析結果を示している。図１１は、一例として塗装色ＤＭ－５のレーザー光３０照射前後での変色部２２の組成分析の結果を示している。ＤＭ－５は、図７に示すように塗装層２１の成分として酸化第二鉄を１０～１５％含んでいる。ＤＭ－５の塗装層２１は、レーザー光３０の照射により、主に黒色に変色するが、レーザー光３０の強度が強いと塗装層２１の発泡が優位となり白色に変色する。なお、図１１（ａ）と（ｂ）の上に示されている線図は、試料から得られた測定結果のＸ線回折パターンであり、図１１（ａ）と（ｂ）の下側に示している欄は測定結果から同定された結晶相を示している。Ｐ欄は、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）の回折線の位置と強度を示しており、Ｑ欄は、酸化第一鉄（ＦｅＯ）の回折線の位置と強度を示している。また、図１１（ａ）と（ｂ）の横軸は、回折角２θ（°）を示しており、５°～７０°の範囲を表示している。図１１（ａ）と（ｂ）の縦軸は、回折したＸ線の強度（ＣＰＳ）を示しており、０～２０００ＣＰＳの範囲を表示している。

【0074】

図１１の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、レーザー光３０の照射前にはなかった酸化第一鉄（ＦｅＯ）が照射後に出現している｛図１１（ｂ）の矢印で示したＱ欄を参照。｝。また、照射後には酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）のピークが減衰している｛図１１（ａ）及び（ｂ）のＰ欄を参照｝。つまり、レーザー光３０の照射により、ＤＭ－５の塗装層２１においては次のような還元反応が生じている。
Ｆｅ_２Ｏ_３ ＋ ｅ－ → ２ＦｅＯ ＋ １／２Ｏ^２－
・・・ （式１）
酸化第二鉄は、レーザー光３０の照射により還元され酸化第一鉄となっている。このため、変色部２２は黒色を呈する。

【0075】

図１２は、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のうち変色した部分のＸ線回折法による組成分析の結果の一例である。図１２（ａ）は変色前の塗装層２１にＸ線を入射させたＸ線回折法による分析結果を示しており、図１２（ｂ）は変色後の塗装層２１の変色部２２にＸ線を入射させたＸ線回折法分析結果を示している。図１２は、塗装色ＤＭ－１２のレーザー光３０照射前後での変色部２２の組成分析の結果を示している。ＤＭ－１２は、図７に示すように塗装層２１の成分として黄色酸化鉄を５～１０％含んでいる。ＤＭ－１２の塗装層２１は、レーザー光３０の照射により、主に黒色に変色するが、レーザー光３０の強度が強いと塗装層２１の発泡が優位になり白色に変色する場合がある。なお、図１２（ａ）と（ｂ）の上に示されている線図は、試料から得られた測定結果のＸ線回折パターンであり、図１２（ａ）と（ｂ）の下側に示している欄は測定結果から同定された結晶相を示している。Ｐ欄は、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）の回折線の位置と強度を示しており、Ｑ欄は、酸化第一鉄（ＦｅＯ）の回折線の位置と強度を示しており、Ｒ欄は、黄色酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ）の回折線の位置と強度を示している。また、図１２（ａ）と（ｂ）の横軸は、回折角２θ（°）を示しており、５°～７０°の範囲を表示している。図１２（ａ）と（ｂ）の縦軸は、回折したＸ線の強度（ＣＰＳ）を示しており、０～２０００ＣＰＳの範囲を表示している。

【0076】

図１２の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、レーザー光３０の照射前にはなかった酸化第一鉄（ＦｅＯ）が照射後に出現している｛図１２（ｂ）のＱ欄を参照｝。また、照射後にはＦｅ^３＋Ｏ（ＯＨ）のピークが減衰している｛図１２（ａ）及び（ｂ）のＲ欄を参照｝。つまり、レーザー光３０の照射により、ＤＭ－１２の塗装層２１においては次のような還元反応が生じている。
Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ＋ｅ^－ → ２ＦｅＯ＋１／２Ｏ^２－ ＋Ｈ_２Ｏ
・・・ （式２）
黄色酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ）は、レーザー光３０の照射により還元され酸化第一鉄となっている。このため、変色部２２は黒色を呈する。

【0077】

図１３は、実施の形態１に係る金属容器１００の印字部１０のレーザー照射によるＦｅ_２Ｏ_３の還元反応を説明する模式図である。図１１及び図１２に示す分析結果を見ると、塗装層２１に含まれる酸化第二鉄及び黄色酸化鉄のそれぞれがレーザー光３０の照射により還元されている。これは、レーザー光３０による光エネルギーｈνが、物質（ここでは酸化第二鉄及び黄色酸化鉄のそれぞれ）のバンドギャップＥｇよりも大きいため、価電子帯の電子が伝導帯に励起されて自由電子となり還元反応が生じているものである。なお、ｈはプランク定数であり、νはレーザー光３０の振動数である。

【0078】

図１４は、実施の形態１に係る金属容器１００に照射されるレーザー光の例である。図９に示した実施例において照射されたレーザー光３０は、ＵＶ波長領域（３５５ｎｍ）のＹＶＯ_４レーザーであり、光エネルギーｈνは３．４９ｅＶである。

【0079】

図１５は、実施の形態１に係る金属容器１００の塗装層２１に含まれる物質のバンドギャップを示している。通常、半導体及び絶縁体においては、価電子帯の最外殻から伝導帯の底までのエネルギー準位が大きく、電子が価電子帯から伝導帯まで遷移するにはバンドギャップＥｇ以上のエネルギー（光又は熱）を吸収する必要がある。例えば図１１に分析結果を示した塗装色ＤＭ－５の塗装層２１の場合、含まれる酸化第二鉄のバンドギャップは２．０～２．２ｅＶとなっている。従って、実施の形態１に係る製造装置９０のレーザー光３０であれば、光エネルギーｈνが酸化第二鉄のバンドギャップを超えており、塗装層２１に還元反応を生じさせることができる。なお、実施の形態１に係る製造装置９０のレーザー光３０は、出力を抑えていても塗装層２１に還元反応を生じさせることが可能で、発泡による白色化よりも光化学反応による黒色化を優位にするように調整できる。

【0080】

また、図１４に示す波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザー又はＹＶＯ_４レーザー、波長４８８ｎｍ、５１４．４ｎｍ、３１５ｎｍのアルゴンレーザーも上記と同様に酸化第二鉄に還元反応を生じさせることができる。つまり、レーザー光３０の光エネルギーｈνが塗装層２１に含まれる変色させる物質のバンドギャップを超えていれば、可視光領域の波長のレーザー光３０を使用することも可能である。言い換えると、上記図９に示した実施例は、波長領域がＵＶのレーザー光３０の代わりに波長領域が可視光のレーザー光３０を使用しても、光化学反応による発色を実現することが可能である。

【0081】

一方、図１４に示す波長が１０６４ｎｍ、１０６００ｎｍのレーザー光３０の場合、例えば図１５に示す物質のバンドギャップを超えるだけの光エネルギーｈνが無いため、上記（式１）及び（式２）に示す還元反応による変色は発生しない。この場合、レーザー光３０の熱エネルギーによって塗装層２１を構成する樹脂を炭化又は発泡させて変色が起こる。

【0082】

また、光エネルギーｈνが高い３５５ｎｍのＹＡＧレーザー又はＹＶＯ_４レーザーであれば、例えば図７に示す塗装色ＤＭ－１～ＤＭ－１４のうちＤＭ－２及びＤＭ－１２以外の塗装色並びにユーザー指定Ｂの塗装色に含まれている、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の化学反応を促すこともできる。

【0083】

以上のように、実施の形態１に係る金属容器１００、金属容器１００の製造装置９０及び金属容器１００の印字方法によれば、レーザーマーキングにより塗装層２１に変色部２２を設けることができるため、例えばドラム缶などの輸送及び使用により印字が消えるのを抑制できる。例えば、スタンプ、シルクスクリーン印刷などの手段で印字部１０を形成した場合においては、塗装層２１の表面に識別表示のためのインクを載せているため、インクは擦れなどにより取れやすく、印字部１０の耐久性が低い。一方、実施の形態１に係るレーザーマーキングによる印字部１０は、図９に示す様に視認性、耐錆性及び耐ラビング性に優れている。

【0084】

また、実施の形態１に係る金属容器１００、金属容器１００の製造装置９０及び金属容器１００の印字方法によれば、塗装層２１の表面２３から５μｍ以下の領域に変色部２２を設けるため、金属容器１００の母材２０である金属にダメージを与えることがない。また、レーザーマーキング工程は、母材２０を露出させることもなく、変色部２２から母材２０の表面までの変色していない塗装層２１の厚さも十分確保できる。これにより、金属容器１００が長期間使用されても印字部１０から錆びる、腐食するなどの損傷を抑制できる。

【0085】

また、実施の形態１に係る金属容器１００、金属容器１００の製造装置９０及び金属容器１００の印字方法によれば、可視光又はＵＶ波長領域のレーザー光３０を用いるため、光エネルギーｈνにより塗装層２１に含まれる少なくとも１種類の物質を化学反応させて変色させるため、母材２０だけでなく塗装層２１自体の損傷も抑えられる。塗装層２１には、塗料を構成する樹脂が含まれており、図７に示す各塗装色の塗装層２１は一例としてアミノアルキド樹脂を含んでいても良い。また、塗装層２１は、望ましくは３０μｍ以下であり、塗装層２１の表面の強度、重量及びコストを考慮すると更に望ましくは２０μｍ以下が望ましい。

【0086】

また、レーザーマーキング工程は、塗装層２１の塗料を直接変色させるため、インク又は洗浄液などの消耗品を必要としないため、消耗品及び消耗品の管理のコストが掛からないという利点がある。また、レーザーマーキングを行うヘッド３１を複数台並べて１つの工程で印字部１０を加工することにより、印字部１０の面積が広く、印字する情報量が多い場合であっても、金属容器１００のタクトタイムに影響を与えずに精度の高い印字部１０が得られる。さらに、レーザーマーキング工程は、図１４に示す波長領域を含むＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー又はアルゴンレーザーを用いており、金属容器１００は、レーザー光３０の光エネルギーｈνを利用した光化学反応による変色部２２を備える。このため、印字部１０は、塗装層２１の一部分のみを変色させて識別表示などとするため、金属容器１００の性能を損なうことがない。なお、金属容器１００の変色部２２は、光化学反応のみによる変色に限定されず、その他の化学反応による変色も含んでいても良い。

【0087】

実施の形態１に係る金属容器１００は、筒部１０１の側面に印字部１０を設けたが、印字部１０を蓋部１０２に設けても良い。

【0088】

以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、各実施の形態に記載した構成要素を適宜変更することができる。例えば、また、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。

【符号の説明】

【0089】

１０ 印字部、２０ 母材、２１ 塗装層、２２ 変色部、２３ 表面、３０ レーザー光、３１ ヘッド、３２ 位置決め治具、３３ 治具、３４ 撮像装置、３５ 照射範囲、３６ 色識別センサー、４０ 搬送装置、５０ 制御装置、５１ 制御部、５１ａ 色識別センサー制御部、５１ｂ 色識別部、５１ｃ 照射条件設定部、５１ｄ 印字制御部、５１ｅ 搬送装置制御部、５２ 記憶部、５２ａ 標本の色情報データ、５２ｂ 照射条件データ、５２ｃ 印字デザインデータ、９０ 製造装置、１００ 金属容器、１０１ 筒部、１０２ 蓋部、１０２Ａ 蓋部、１０２Ｂ 蓋部、１０３ 開口部、１０４ 開口部、１０５ 輪帯、１０６ 部分、１０７ チャイム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】