JP2006248237A

JP2006248237A - レーザ加工方法及びこれを用いて装飾された装飾対象物

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Publication number: JP2006248237A
Application number: JP2006142656A
Authority: JP
Inventors: Mikako Otsuka; 美佳子大塚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】食料品などの装飾対象物に対して、低コストにて固有の装飾を施すことができる方法を提供すること。
【解決手段】焼き菓子などの食料品をはじめとした装飾対象物の表面に対してレーザビームを照射して表面装飾を施すレーザ加工方法であって、装飾対象物の表面１ｃｍ^２当たりに対してレーザビームによって印加する熱量を、１１０〜３１０（Ｊ）とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工方法にかかり、特に、食料品に対してレーザ照射を行い表面に装飾を施すレーザ加工方法に関する。

食料品の付加価値を高めるべく、食料品自体の表面に装飾を施すことが行われている。例えば、結婚式にて出席者に配布されるバームクーヘンなどの焼き菓子には、「寿」などの文字を装飾することが行われたり、クッキーなどの焼き菓子にキャラクターの図形を装飾することが行われている。このような焼き菓子に対しては、例えば、文字や図形を模った金属製スタンプを作成し、これを高温に加熱して焼き菓子に当接して、焼入れを行うことによって実現している。

特開平５−４２６５３号公報特開２０００−２８０６９５号公報 "レーザ加工学会"、［online］、レーザA to Z、［平成１８年５月１６日検索］、インターネット＜http://www.jlps.gr.jp/index.htm＞

しかしながら、上述したように金属製スタンプを用いた焼入れによる文字や図形を装飾する方法では、文字や図形に応じた金属製スタンプを製造する必要があり、製造に時間とコストがかかる、という問題があった。特に、少量を製造する場合には、より高額なコストがかかってしまう。また、多数の文字や複雑な図形に対応することが困難である、という問題も生じる。

このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、食料品などの装飾対象物に対して、低コストにて固有の装飾を施すことができる方法を提供することをその目的とする。

そこで、本発明であるレーザ加工方法は、焼き菓子などの食料品をはじめとした装飾対象物の表面に対してレーザビームを照射して表面装飾を施すレーザ加工方法であって、装飾対象物の表面１ｃｍ^２当たりに対してレーザビームによって印加する熱量を、１１０〜３１０（Ｊ）とする、ことを特徴としており、望ましくは、１３０〜２１０（Ｊ）、さらに望ましくは、１５０〜１７０（Ｊ）とする、ことを特徴としている。

また、レーザビームの照射条件として、装飾対象物に対して照射するレーザビームの１パルス照射当たりの熱量を、０．００３０〜０．００５２（Ｊ）とする、ことを特徴としており、望ましくは、０．００３６〜０．００４０（Ｊ）とする、ことを特徴としている。

さらに、レーザビームの照射条件として、装飾対象物に対して照射するレーザビームの１パルス照射当たりにおけるパワー密度を、６．０×１０^５〜７．０×１０^５（Ｗ／ｃｍ^２）とし、その照射時間を、１．２×１０^−４〜２．０×１０^−４（秒）とする、ことを特徴としている。そして、望ましくは、照射時間を、１．４×１０^−４〜１．６×１０^−４（秒）とする、ことを特徴としている。

上述したレーザビームの照射条件にて、食料品などの装飾対象物に対してレーザビームを照射することにより、当該レーザビームによって印加される熱によってその表面に焦げが生じ、当該焦げにて所定の文字や図形などの装飾を施すことができる。そして、特に上記条件で照射することにより、熱量の過大な印加を抑制して過度の焦げの生成を抑制することができ、鮮明な焦げによる装飾を施すことができる。従って、複雑な装飾、さらには、固有の装飾であっても、低コストにて形成することができ、食料品などの装飾対象物の商品価値の向上を図ることができる。

本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、金属製スタンプなどを生成することなく、レーザビームの照射によって、複雑な装飾や一品装飾であっても低コストにて、かつ、食料品などの装飾対象物の品質を損なうことなく、装飾を施すことを実現することができ、商品価値の向上を図ることができる、という従来にない優れた効果を有する。

本発明は、レーザビームにて、食料品の表面に装飾加工することに特徴を有する。以下、その具体的な方法を実施例にて説明する。なお、実施例では、装飾対象物として食料品、特に、バームクーヘンを一例に挙げて説明するが、クッキーなどの焼き菓子や、プリンなどの他の食料品でもよく、また、食料品以外の装飾対象物であってもよい。

本発明の第１の実施例を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、レーザ加工装置の構成を示すブロック図であり、図２は、レーザビームの照射条件を示す図である。図３乃至図４は、装飾対象物に対してレーザ加工することにより装飾を施したときの様子を示す写真であり、図５は、レーザ照射条件に応じた加工例を示す図である。

まず、本実施例では、レーザビームにて表面装飾を行う対象物として、バームクーヘン２を用いる。そして、レーザビームによる装飾加工を行うレーザ加工装置１は、図１に示すように、ワーク台Ｇに載置されたバームクーヘン２の表面に対してレーザビーム１１ａを照射するレーザ照射装置１１と、レーザ照射装置１１の位置を駆動する駆動装置１２と、レーザ照射位置及び照射出力を制御するコントローラ１３と、を備えている。

レーザ照射装置１１は、コントローラ１３による制御指令に応じて、レーザビームの強度、照射時間、移動速度、照射軌跡などが制御される。つまり、コントローラ１３に対して所定の文字や図形を入力しておくことで、レーザビーム１１ａにてかかる文字や図形を描画されるようレーザ照射装置１１の照射位置（軌跡）が制御される。

ここで、本実施例では、レーザ加工装置１として、米国Epilog社 Lepri mini 18 を用いることとし、かかる装置１を用いた場合のレーザビームの照射条件を、図２に示す。この図では、３通り（（１）〜（３））を示しており、その出力はいずれも２５（Ｗ）（１００％）であり、レーザ照射装置１１の移動速度は、１６５１ｍｍ／ｓｅｃの（１）２５％，（２）２０％，（３）１５％と変化させて行うこととする。このとき、レーザビーム１１ａはパルス照射され、かかるパルス照射による解像度を、いずれも５００ｄｐｉとする。ここで、出力と速度については、所定値（出力：２５Ｗ、速度：１６５１ｍｍ／ｓｅｃ）に対する割合で示しているが、これは、上述した米国Epilog社のレーザ加工装置１の設定に基づいて示している。

上記レーザビームの照射条件について、さらに詳述する。例えば、上記条件（１）：速度が２５％の場合には、１秒間に約８１２０パルスのレーザビームが照射される。すると、１つのパルスの熱量は、２５（Ｗ）／８１２０＝０．００３１（Ｊ）となる。同様に、上記条件（２）：速度が２０％の場合には、１秒間に約６５００パルスで、１パルス当たりの熱量は、０．００３８（Ｊ）となる。また、上記条件（３）：速度が１５％の場合には、１秒間に約４９００パルスで、１パルス当たりの熱量は、０．００５１（Ｊ）となる。

また、上記レーザビームの照射条件について、別の見方をすると、まず、照射スポット径は、７０μｍに設定されており、これにより、パワー密度は、６．５×１０^５（Ｗ／ｃｍ^２）なる。また、各移動速度におけるレーザビームの照射時間は、条件（１）：２５％の場合は、１．２×１０^−４（秒）、条件（２）：２０％の場合は、１．５×１０^−４（秒）、条件（３）：１５％の場合は、２．０×１０^−４（秒）である。

そして、図３には、バームクーヘン２の表面における所定面積の領域、ここでは、１ｃｍ×１ｃｍ＝１ｃｍ^２の正方形領域全体に対して、上述した各条件毎にレーザビーム１１ａを照射し、その熱による加工、つまり、焦げによる装飾を施した場合を示す。この写真において、右端の装飾（６００の数字がある装飾）は、上記条件（１）の場合のものであり、右から２番目の装飾（６５０の数字がある装飾）は、上記条件（２）の場合のもの、そして、左端の装飾（７２５の数字がある装飾）は、上記条件（３）の場合のものである。このとき、各１ｃｍ^２の正方形領域に対する加工時間、つまり、正方形の領域全体を照射して焦がすようレーザ照射した場合の加工時間に基づいて、各領域に印加される熱量を算出することができる。すると、右端の条件（１）の場合には、１３３（Ｊ）の熱量が印加されており、右から２番目の条件（２）の場合には、１６０（Ｊ）の熱量が印加されている。また、左端の条件（３）の場合には、２１０（Ｊ）の熱量が印加されている。そして、図２に図示していないが、さらに他のレーザ照射条件にて加工した場合の例も示すと、レーザ照射装置１１の出力はいずれも２５（Ｗ）とし、その移動速度を、１６５１ｍｍ／ｓｅｃの条件（０）３０％，条件（４）１０％と変化させて行った場合には、条件（０）では、１１３（Ｊ）、条件（４）では、３０４（Ｊ）の熱量が印加される。なお、上記値は、実際には、レーザ照射装置１１の移動時における遊びの移動時間を考慮して、１ｃｍ×３０ｃｍの領域を加工したときの照射時間を計測し、これを３０で割り、１ｃｍ^２当たりの加工時間を算出して、熱量を算出している。

そして、上述した（１）〜（３）の３つの各条件では、図３の写真に示すように、それぞれ鮮明な装飾することができ、また、焦げの量も比較的少ない。また、図３には例示していないが、上記（０）、（４）の条件でも、製品として十分な装飾を施すことができる。そして、特に、条件（２）で行った１６０（Ｊ）を印加したときの装飾（図３の右から２番目の６５０の数字がある装飾）が最も鮮明に文字や図形を装飾することができ、また、装飾が焦げすぎず、バームクーヘン２の味を損なうことがない。さらに、同様の条件である上記条件（２）にてレーザ装飾したときの例を、図４に示す。この写真を見ても、焦げすぎず、鮮明に細かい文字などを装飾できることがわかる。

以上より、レーザ照射条件として、バームクーヘン２の表面１ｃｍ^２当たりに対してレーザビーム１１ａによって印加する熱量を、上記条件（０）〜（４）の場合に相当する１１０〜３１０（Ｊ）とするとよい。この中でも、上記条件（１）〜（３）の場合に相当する１３０〜２１０（Ｊ）にすると望ましく、特に、上記条件（２）に相当する１５０〜１７０（Ｊ）とするとさらに望ましい、ことがわかる。

そして、上記条件（１）〜（３）を換言して、バームクーヘン２に対して照射するレーザビーム１１ａの１パルス照射当たりの熱量を、０．００３０〜０．００５２（Ｊ）とすると望ましく、特に、上記条件（２）に相当するよう、０．００３６〜０．００４０（Ｊ）とするとさらに望ましい、ことがわかる。

さらに、上記条件（１）〜（３）を換言して、バームクーヘン２に対して照射するレーザビーム１１ａの１パルス照射当たりにおけるパワー密度を、６．０×１０^５〜７．０×１０^５（Ｗ／ｃｍ^２）とし、その照射時間を、１．２×１０^−４〜２．０×１０^−４（秒）とすると望ましく、特に、上記条件（２）に相当するよう、照射時間を、１．４×１０^−４〜１．６×１０^−４（秒）とするとさらに望ましい、ことがわかる。

ここで、図５に、上記非特許文献１に開示されているレーザビームのパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）と照射時間（秒）との関係に応じた、一般的なレーザ加工用途を示す。この図によると、上述した本実施例におけるレーザ照射条件は、一般的にいずれの用途にも利用されない条件であることからも、本発明が新規な加工方法であることがわかる。また、特許文献１，２には、レーザビームを用いてゴムやガラスを加工することが例示されているが、レーザビームにて食料品に装飾を施す加工については公知例がなく、本発明は、極めて有益である。

なお、上述したバームクーヘン２に対する装飾を施す際には、中心にある円筒形状の中空部の位置をワーク台Ｇに対して位置決めして配置すると望ましい。そして、中空部からの距離を基準としてレーザビーム１１ａの照射位置を制御して、装飾を施すことで、外形が異なるバーククーヘン２に対する装飾加工も、精度よく実現することができる。

ここで、上記では、特定のレーザ加工装置を挙げ、これを用いて加工を行うことを説明したが、他のいかなるレーザ加工装置を用いて上述したレーザ照射条件にてレーザビームを照射して加工した場合であっても、上述同様に、食料品などの装飾対象物の品質を損なうことなく、鮮明な装飾を施すことができ、商品価値の向上を図ることができる。

本発明によると、バームクーヘンやクッキーなどの焼き菓子やプリンといった食料品、さらには、食料品に限らず装飾対象物の表面に装飾を施すことができる。

レーザ加工装置の構成及びレーザ加工時の様子を示す図である。レーザ照射条件を説明する図である。レーザビームによる装飾例を示す写真である。レーザビームによる装飾例を示す写真である。レーザ照射条件に応じたレーザ加工用途例を示す図である。

符号の説明

１レーザ加工装置
２バームクーヘン
１１レーザ照射装置
１２駆動装置
１３コントローラ
Ｇワーク台

Claims

装飾対象物の表面に対してレーザビームを照射して表面装飾を施すレーザ加工方法であって、
前記装飾対象物の表面１ｃｍ^２当たりに対して前記レーザビームによって印加する熱量を、１１０〜３１０（Ｊ）とする、ことを特徴とするレーザ加工方法。
前記装飾対象物の表面１ｃｍ^２当たりに対して前記レーザビームによって印加する熱量を、１３０〜２１０（Ｊ）とする、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
前記装飾対象物の表面１ｃｍ^２当たりに対して前記レーザビームによって印加する熱量を、１５０〜１７０（Ｊ）とする、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
装飾対象物の表面に対してレーザビームを照射して表面装飾を施すレーザ加工方法であって、
前記装飾対象物に対して照射する前記レーザビームの１パルス照射当たりの熱量を、０．００３０〜０．００５２（Ｊ）とする、ことを特徴とするレーザ加工方法。
前記装飾対象物に対して照射する前記レーザビームの１パルス照射当たりの熱量を、０．００３６〜０．００４０（Ｊ）とする、ことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工方法。
装飾対象物の表面に対してレーザビームを照射して表面装飾を施すレーザ加工方法であって、
前記装飾対象物に対して照射する前記レーザビームの１パルス照射当たりにおけるパワー密度を、６．０×１０^５〜７．０×１０^５（Ｗ／ｃｍ^２）とし、その照射時間を、１．２×１０^−４〜２．０×１０^−４（秒）とする、ことを特徴とするレーザ加工方法。
前記装飾対象物に対して照射する前記レーザビームの１パルス照射当たりにおける照射時間を、１．４×１０^−４〜１．６×１０^−４（秒）とする、ことを特徴とする請求項６記載のレーザ加工方法。
前記装飾対象物は、食料品である、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載のレーザ加工方法。
前記装飾対象物は、焼き菓子である、ことを特徴とする請求項８記載のレーザ加工方法。
請求項１乃至９記載の前記レーザ加工方法を用いて装飾されたことを特徴とする装飾対象物。