JP2010089124A - シート切り抜き加工方法及び標識ラベル - Google Patents

Abstract

【課題】化学的処理又は物理的処理工程を受けても劣化、損傷のないシートの切り抜き加工方法と、細字でも判読性の高い標識ラベルを提供する。
【解決手段】フォント加工用パソコン８に、文字列等に使用するフォント１を読み込み、フォント１の一部にブリッジ部１ｂを残す加工を施し、反転鏡像化してアウトライン化する。本発明では、このアウトライン化した加工データをレーザ制御用パソコン９に送り、シート基材２を鏡像側からレーザ照射し、加工データに基づき、ブリッジ部を残してフォント１を切り抜く。必要に応じて、シート基材２のレーザ照射面２ａに、あらかじめ水溶性塗膜３を形成しておいてもよい。レーザ照射後、アルコール、せっけん水、水等で加工済みシート基材を清拭して、標識ラベルシート７を得る。本発明では、標識ラベルを反転、レーザ照射による膨出痕のない真像側から読み取るようにして使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート切り抜き加工方法及び標識ラベル、特にシートに文字、記号、図柄等（以下「文字列等」という）をレーザ照射により切り抜き加工する方法、及びこの方法により得られる標識ラベルに関するものである。

近年、工場等で生産される物品には、品質管理や工程管理のために各種の標識ラベルが使用されている。標識ラベルには、製造日時、製造工程、担当者名等のマーキングがなされている。マーキングは、印刷インキ等によるのが一般的である。

印刷インキ等によるマーキング法に代えて、刃物等を用いて機械的にシートをカットし、文字列等を切り抜き加工する方法は古くから行われている（特許文献１）。金属板ではあるが、文字列等をカットする際に、文字列等に囲われた島部の脱落を防止するため、切り抜き文字列等の一部に切り抜き残部（以下「ブリッジ部」という）を形成しておくことも慣用されている（特許文献２）。一方、レーザ照射を利用した文字列等の作成方法としては、加熱により変色する変色剤を塗布した透明シートの文字列等の所要部にレーザを照射し、レーザ熱により変色剤を変色させ、透明シートに文字列等を作成する方法が提案されている（特許文献３）。また文字列等の印字層とその被覆層を積層した帯状のラベル基材に、レーザを照射し、印字された文字列等にそって被覆層を切削し、印字文字列等を表出させる方法もある（特許文献４参照）。

特開平６−２１０３６６号公報 特開２００５−１４７９０８号公報 特開平５−５８０２４号公報 特開２００２−６７３８９号公報

印刷インキによるマーキング法は、マーキングされた表示ラベルを付す物品が化学的又は物理的処理を受ける場合、インキの変色、退色が生じ、またそれにより処理液などを汚染するおそれがある。特許文献１のような機械的切り抜きは、小さな文字列等の切り抜きには適さない。特許文献２によるまでもなく、文字列等の作成時に文字列等にブリッジ部を残して切り抜き、島部の脱落を防ぐことは慣用であるが、機械的加工は別として、レーザ加工によるプラスチックフィルムの細字加工では、レーザ熱による照射飛散物の清拭時にブリッジ部が破損し、文字列等の形状維持が困難な場合もある。

一方、特許文献３のレーザ照射による文字列等の作成方法は、基本的には文字列等の切り抜き加工技術ではない。加えて、特殊な変色剤やシートの使用が不可欠でコスト高になり、汎用性に欠ける。特許文献４のレーザ照射による文字列等の作成方法も、特許文献３同様に特殊な積層シートの使用でコスト高になる。特にこの方法では、細字加工は困難である。

これまでレーザ照射による文字列等のシート切り抜き加工、特に細字加工が行われなかったのにはレーザ照射固有の課題がある。本発明者らの知見によれば、レーザ照射面にレーザ照射よる熱害傷痕が残る。この熱害傷痕には、大別して文字列等の切り抜き部周縁に生じる膨出痕と、その周辺に飛散、付着する飛散物がある。このため、文字サイズが１５ポイント以下の細字切り抜き加工では、レーザ照射をもってしてもなお困難であった。

本発明の第１の目的は、前記のごとき問題点を解消したもので、シートの読取側（以下「真像側」という）に、レーザ照射による傷痕のないシートの切り抜き加工方法を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、判読性、耐久性に優れ、化学的又は物理的処理により劣化しない切り抜き文字列等を有する標識ラベルを提供することにある。

前記目的を達成した本発明のシート切り抜き加工方法及び標識ラベルは、下記の各項の態様を含むことを特徴としている。
項１：シート基材をレーザにより切り抜き、文字列等を有する標識ラベルを作製するに際し、文字列等の一部に少なくとも一つのブリッジ部を残して鏡像化し、アウトライン化して加工データを作成し、加工データに基づいて前記シートにレーザを鏡像側から照射して、ブリッジ部を残して文字列等を切り抜き、このシートを反転して使用することにより、レーザ照射による傷痕が真像側から見えないようにしたシート切り抜き加工方法。
項２：シートがプラスチックである項１に記載のシート切り抜き加工方法。
項３：シートの少なくともレーザ照射面に水溶性塗膜を形成し、レーザ照射後にせっけん水及び／又は水で洗浄する項１に記載のシート切り抜き加工方法。
項４：レーザ照射後の洗浄をせっけん水で行い、次いで水洗する項３に記載のシート切り抜き加工方法。
項５：シート厚さ（ｔ）と切り抜き幅（ｗ）の比（ｗ／ｔ） が、２〜５の範囲である切り抜き文字列等を有する、項１〜４のいずれかの方法によって得られる標識ラベル。
項６：切り抜かれた文字列等のサイズが１５ポイント相当以下である請求項５記載の標識ラベル。

本発明のシート切り抜き加工方法及び標識は、下記の効果及び利点を有する。
（１）特殊なインキや着色シートを使用しないので、切り抜き文字列等に変色や退色のような経時的変化がなく、化学的又は物理的処理による劣化のない標識ラベルとして使用できる。
（２）フォントの鏡像側からレーザ照射し、反転して真像側から使用するので、真像側にレーザ照射による熱害傷痕がなく、判読性の高い文字列等が得られる。特に照射面に水溶性塗膜を形成した場合は、塗膜洗浄とともにレーザ照射による飛散物が除かれ、美麗な標識ラベルを得ることができる。
（３）レーザ照射による文字列等の切り抜き加工を真に実用化することにより、機械的な切り抜き加工のごとき定法では困難とされてきた１５ポイント以下の文字列等の作成が可能となり、ＩＣタグのような小さな物品の標識ラベルとして使用できる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための典型的な形態を詳述する。図１は、本発明のレーザ照射による文字列等のシート切り抜き加工方法の一例を示す。この例では、使用する文字列等を代表しフォント１を用いる。フォント１には特に制限はなく、パソコン等の電子機器に読み込み可能であればよい。フォント加工工程では、図1に示すように、必要とするフォント１を図５のフォント加工用パソコン８のグラフィックソフトに読み込む。読み込んだフォント１は、図２（ａ）に示すように、フォント１の輪郭で囲まれた島部１ａが切り抜きにより脱落しないように、あらかじめフォント１の文字幅の一部を消しゴム機能により消去し、ブリッジ部１ｂに相当する部分を形成する。次いで、これを反転して、図２（ｂ）に示す鏡像フォントを得る。最後に、フォントの輪郭を抽出（以下「アウトライン化」という）して加工データとする。これらの一連のフォント加工は、グラフィックソフト、例えばイラストレータ（アドベ社製）で行うことができる。得られた加工データは、図５のレーザ制御用パソコン９に転送する。

フォント１のブリッジ部１ｂの幅（ｗ）は、実施例３の観測結果を示す表１から明らかなように、使用するシート基材２の厚さ（ｔ）と相関があり、一概に特定できないが、ブリッジ部１ｂの幅（ｗ）とシート基材の厚さ（ｔ）の比（ｗ／ｔ）が２〜５の範囲が実用的である。ｗ／ｔ値が２未満では、得られた標識ラベルシート７の両面の外観が劣り、実用レベルとは言えない。下限の理由は、シート基材２が厚くなると、切り抜きのために付与するレーザ照射エネルギーが高くなり、発生する熱量が増えて、熱害傷痕が大きくなるためと考えられる。一方、ｗ／ｔ値が５をこえると、レーザ照射面から見て外観的には劣るが、文字としての判読性は十分であるため、鏡像に反転する必要性が薄れてくる。同時に、標識ラベルとしては、それほど大きな文字サイズを要しない。

図３（ａ）は、本発明で使用するシート基材２を示す。シート基材２には、レーザ加工できるものであれば特に制限はなく、金属板、紙、プラスチック、あるいはそれらの積層シートであってもよいが、加工性、耐薬品性、耐久性、取扱性、汎用性等の観点からプラスチック又はその積層シートが実用的である。シート基材２の厚さ（ｔ）は、レーザ加工の観点からは、１００〜５００μｍの範囲程度が好ましいが、標識ラベル用としては前述のフォント１のブリッジ部幅（ｗ）との比（ｗ／ｔ）値、あるいはフォントサイズ等を勘案すると、１００〜３００μｍの範囲がさらに好ましい。

シート基材２は、図１に示すように、そのままレーザ照射装置１０にセットしてもよいが、望ましくは図３（ｂ）に示すように、シート基材２の照射面２ａに水溶性塗膜３を形成する。水溶性塗膜３には、天然あるいは合成膜形成材のいずれでもよいが、でんぷん糊剤が安全性、水溶性の観点から好適である。水溶性塗膜３は、基材シート２の片面であれば刷毛で塗ればよい。両面の場合は浸漬も可能である。塗膜後は乾燥して、レーザ照射装置１０に塗膜された照射面２ａを上に向けてセットする。

次いで、レーザ制御用パソコン９によりレーザ照射装置１０の照射条件を設定する。主なレーザ照射条件は、炭酸ガスレーザ出力、ＰＰＩ値、レーザ集光サイズ、焦点距離、焦点深度である。設定がすむと、図３（ｃ）の矢印Ｘ方向から設定値に応じてレーザを照射し、フォント１の鏡像加工データに基づき、アウトラインにそってシート基材２を切り抜く。このとき、フォント１のブリッジ部１ｂは切り抜かれずに残り、図４（ｂ）に示すように、島部１ａを維持して切り抜かれたフォントの形を維持する。

シート基材２には、図３（ｄ）に示すように、レーザ照射により、フォント１の文字幅に相当する切り抜き部４が形成される。しかし、同時に照射面２ａの切抜き部４の周縁にレーザ照射熱による膨出痕５が生じるとともに、照射面２ａの水溶性塗膜３の全面に飛散物６が付着する。照射面２ａに水溶性塗膜３が形成されていない場合には、この飛散物６は直接シート基材２の照射面２ａに付着する。

最後にシート基材２は、図１に示すように洗浄する。シート基材２の照射面２ａに水溶性塗膜３を形成していない場合は、アルコール又はアルコール水溶液で清拭するのが一般的であるが、プラスチックが溶剤可溶性の場合、使用する溶剤は慎重に選択する必要がある。それでも飛散物６の完全な清拭は困難な場合が多く、繰り返し擦ると細字の場合、ブリッジ部１ｂが損傷、脱落することがある。また、溶剤による腐食が生じ、シート基材２の表面を粗化するおそれもある。水溶性塗膜３を形成してある場合は、せっけん水又は水で洗うだけでよい。せっけん水で清拭する場合は、念のためさらに水洗するのが望ましい。この場合、飛散物６は水溶性塗膜３の表面に付着しているだけであるから、水溶性塗膜３の溶出とともに簡単に取り除かれ、図３（ｅ）に示すように、照射面２ａには膨出痕５が残るだけである。水溶性塗膜３を溶出したシート基材２は、望ましくは室温又は低温で乾燥する。

図４（ａ）は、かかる工程を経て得られた標識ラベルシート７である。標識ラベルシート７には、切り取りを容易にするミシン目のような破線７ａを設けてある。使用時には、この破線７ａにそって切り取れば、標識ラベルとなる。図７（ｂ）は、切り抜かれたフォント１の拡大図で、残存ブリッジ部１ｂを介して島部１ａがそのまま残り、フォント１の切り抜かれた形状が維持されている。

本発明のシステム構成は、図５に示すように、主としてフォント加工用パソコン８と、レーザ制御用パソコン９と、レーザ照射装置１０を有線又は無線で接続したシンプルな構成である。

以上のごとく、本発明では、レーザ照射による文字列等のシート切り抜き加工を真に実用化することにより、近年小型化する物品に使用可能な１５ポイント以下の判読性にすぐれた細字を備える標識ラベルを得ることができる。

グラフィックソフトを備えたフォント加工用パソコン８に、レーザ照射した際に１０ポイントとなるフォント１を読み込み、フォント１に２００ミクロン幅のブリッジ部１ｂを残すように消した。次にブリッジ部１ｂを有する文字列の切り抜き幅を４００ミクロンに設定、加工フォントデータを作成した。これを反転して鏡像化した。この鏡像フォント１をアウトライン化した後、加工データをレーザ制御用パソコン９に転送した。レーザ制御用パソコン９では、レーザ照射条件として、炭酸ガスレーザ出力を５０％、ｐｐｉ値３００、レーザ集光サイズ２５ミクロン、焦点距離５０ｍｍ、焦点深度７６０ミクロンに設定した。

一方、シート基材２には、アクリル系のシートをポリカーボネート系のシートで挿む構造の厚さ１００ミクロンの積層材を用いた。シート基材２は、水溶性塗膜処理をせず、直接レーザ照射装置１０の所定位置にセットした。セットされたシート基材２に、アウトライン化された鏡像の加工データにそってレーザ照射を行った。レーザ照射したシート基材は、８０％エタノールで洗浄し、自然乾燥した後、切り離して、標識ラベルシート７を得た。

得られた標識ラベルシート７は、倍率４０倍の立体顕微鏡を使用して、両面から文字列の外観、膨出部、飛散物の有無について観察した。その結果、鏡像側に膨出痕５はあるものの、読み取り側に当たる真像側は、略実用可能な水準にあった。ただエタノールによる飛散物の洗浄で、繰り返し清拭した箇所に、若干接続ブリッジ部の破損が認められた。

馬鈴薯デンプン粉１０重量部に水９０重量部を加え、９０℃に加熱、２０分間保持し、その後４０℃まで冷却して、水溶性塗膜用のデンプン糊溶液を得た。この溶液を厚さ１００ミクロンのシート基材２の照射面２ａに刷毛で均一に塗布し、自然乾燥させて水溶性塗膜３を形成した。形成した水溶液塗膜３の膜厚は１０ミクロンであった。

水溶性塗膜３を形成したシート基材２を実施例１と同様にレーザ照射した後に、水溶性塗膜３をせっけん水、続いて水で洗浄し、自然乾燥して標識ラベルシート７を得た。

得られた標識ラベルシート７を実施例１と同様に立体顕微鏡観察した。その結果、文字列の真像側外観は鮮明であった。鏡像側には、膨出痕５は残っているものの、飛散物６は皆無であった。これは、飛散物６が水溶性塗膜３の表面に付着し、せっけん水と水による洗浄で、水溶性塗膜３の溶出とともに除かれたことによる。また、洗浄による清拭では、強くこする必要もないため、ブリッジ部１ｂの破損も皆無であった。

水溶性塗膜３を形成したシート基材２の厚さ（ｔ）と文字列の切り抜き幅（ｗ）を変えて、実施例２と同様にレーザ照射を行なった。得られた標識ラベルを実施例２と同様に立体顕微鏡で観察した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、シート厚さ（ｔ）に対する切り抜き幅(ｗ) の比（ｗ／ｔ） 値は、２以上であることが望ましい。ただし、ｗ／ｔ 値が５を超えると、レーザ照射面から見て外観的な美しさは劣るが、文字として判読するには十分な切り抜き幅であるため、あえて鏡像に反転する必要性は薄れる。かかる観点から、ｗ／ｔ 値は、２〜５の範囲が実用的である。

本発明のシート切り抜き加工方法は、細字の切り抜き文字を必要とするプラスチックシート製の標識ラベルの製作に、好適に利用可能である。また、得られた標識ラベルは、化学的又は物理的処理を要する物品のタグなどに利用できる。

本発明のシート切り抜き加工工程を示す流れ図である。 図１のフォント処理工程に読み込まれたフォントを示す拡大平面図で、（ａ）は真像側から見たフォント、（ｂ）は鏡像側から見たフォントである。 図１の各工程におけるシートの被加工状態を示す断面図である。 図１の最終工程で得られた標識ラベルを示し、（ａ）はラベルシートの平面図、（ｂ）はフォントの一部拡大図である。 本発明のシート切り抜き加工方法に用いるシステム構成を示す模式図である。

符号の説明

１ フォント
１ａ 島部
１ｂ ブリッジ部
２ シート基材
２ａ 照射面
２ｂ 裏面
３ 水溶性塗膜
４ 切り抜き部
５ 膨出痕
６ 飛散物
７ 標識ラベルシート
７ａ 破線
８ フォント加工用パソコン
９ レーザ制御用パソコン
１０ レーザ照射装置
Ｘ レーザ照射方向

Claims (6)

1. シート基材をレーザにより切り抜き、文字列等を有する標識ラベルを作製するに際し、文字列等の一部に少なくとも一つのブリッジ部を残して鏡像化し、アウトライン化して加工データを作成し、加工データに基づいて前記シートにレーザを鏡像側から照射して、ブリッジ部を残して文字列等を切り抜き、このシートを反転して使用することにより、レーザ照射による傷痕が真像側から見えないようにしたシート切り抜き加工方法。
2. シートがプラスチックである請求項１に記載のシート切り抜き加工方法。
3. シートの少なくともレーザ照射面に水溶性塗膜を形成し、レーザ照射後にせっけん水及び／又は水で洗浄する請求項１に記載のシート切り抜き加工方法。
4. レーザ照射後の洗浄をせっけん水で行い、次いで水洗する請求項３に記載のシート切り抜き加工方法。
5. シート厚さ（ｔ）と切り抜き幅（ｗ）の比（ｗ／ｔ） が、２〜５の範囲である切り抜き文字列等を有する、請求項１〜４のいずれかの方法によって得られる標識ラベル。
6. 切り抜かれた文字列等のサイズが１５ポイント相当以下である請求項５記載の標識ラベル。

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