JP2016087646A - レーザー加工方法、レーザー加工装置および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー加工により切断されたラベル印刷物の周囲が、レーザー加工によるラベル基材の盛り上がりなどによってラベル基材の色に縁取りされてしまうことがないレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】レーザー加工方法は、ラベル印刷媒体１の所望の位置（カットライン７）の所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射する第１レーザー照射工程と、第１レーザー照射工程の後に、ラベル印刷媒体１の所望の位置（カットライン７）の所望の範囲より広い所定の範囲に第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射する第２レーザー照射工程とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザー加工方法、レーザー加工装置および印刷装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に記載されているように、レーザーカット機構を搭載し、印刷されたラベル連続体に対してレーザー加工によりダイカット動作を行うラベルプリンターが知られている。このレーザー加工による切断方法には、例えば、ラベル連続体に樹脂が含まれる場合などにおいて、切断端面が盛り上がってしまうという溶融切断特有の問題があった。これに対し、特許文献２には、盛り上がった切断端面を押圧処理することにより改善する方法が記載されている。

特開２００３−２２６３１３号公報 特公平３−１６２３６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の切断処理方法では、盛り上がった切断端面を押圧処理することにより、盛り上がりは押し潰されることにより改善されるが、押し潰された切断端面は、ラベル連続体の基材が延出し露出してしまうことにより、ラベル印刷物としての外観品質が損なわれてしまうという問題があった。具体的には、ラベル印刷物の切断された周囲が、ラベル連続体の基材の色により縁取りされてしまうという問題である。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］ 本適用例に係るレーザー加工方法は、媒体の所望の位置の所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射する第１レーザー照射工程と、前記第１レーザー照射工程の後に、前記媒体の前記所望の位置の所望の範囲より広い所定の範囲に前記第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射する第２レーザー照射工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例のレーザー加工方法によれば、第１強度のレーザー光の照射により生じた媒体のダメージを、第１強度のレーザー光の照射範囲より広い所定の範囲に第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射することにより修復することができる。

［適用例２］ 上記適用例に係るレーザー加工方法において、前記所望の位置は、前記媒体を切断するためのカットラインであり、前記第１レーザー照射工程にて切断される前記カットラインの切りしろの幅が、５０μｍ〜３００μｍであり、前記所定の範囲が、前記カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲であり、前記第２強度が、前記第１強度の１０％〜５０％である、ことを特徴とする。

本適用例によれば、媒体を切断するための切りしろの幅が５０μｍ〜３００μｍのカットラインの周辺領域（カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲）に生じた媒体のダメージを修復することができる。

［適用例３］ 本適用例に係るレーザー加工装置は、媒体にレーザー光を照射するレーザー照射部と、前記媒体に照射される前記レーザー光の照射強度および照射位置を制御する制御部と、を備え、前記媒体の所望の位置の所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射した後に、前記媒体の前記所望の位置の所望の範囲より広い所定の範囲に前記第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射することを特徴とする。

本適用例のレーザー加工装置によれば、第１強度のレーザー光の照射により生じた媒体のダメージを、第１強度のレーザー光の照射範囲より広い所定の範囲に第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射することにより修復することができる。

［適用例４］ 上記適用例に係るレーザー加工装置において、前記所望の位置は、前記媒体を切断するためのカットラインであり、前記第１強度のレーザー光にて切断される前記カットラインの切りしろの幅が、５０μｍ〜３００μｍであり、前記所定の範囲が、前記カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲であり、前記第２強度が、前記第１強度の１０％〜５０％である、ことを特徴とする。

本適用例によれば、媒体を切断するための切りしろの幅が５０μｍ〜３００μｍのカットラインの周辺領域（カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲）に生じた媒体のダメージを修復することができる。

［適用例５］ 本適用例に係る印刷装置は、上記適用例に記載のレーザー加工装置と、上記適用例に記載の媒体に印刷する印刷部と、を備えることを特徴とする。

本適用例の印刷装置によれば、印刷部が印刷した印刷物をレーザー加工により切断することができ、また、切断面の態様が良好な印刷物を得ることができる。

実施形態１に係るレーザー加工装置の概略構成図 レーザー照射部の概略構成図 （ａ）従来技術のレーザー加工で切断した樹脂系合成紙の切断領域を概念的に示す平面図、（ｂ）同断面図 （ａ）第２レーザー照射工程における照射位置および範囲を説明するための断面図、図ｂ）第２レーザー照射工程を実施した場合の切断領域の様子を概念的に示す平面図、（ｃ）同断面図 （ａ）〜（ｃ）レーザー光の強度制御を説明するための波形図 実施形態２に係る「印刷装置」としてのラベルプリンターの概略構成図

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置１００の概略構成図である。
レーザー加工装置１００は、複数のラベルが連続して印刷された「媒体」としてのラベル印刷媒体１に対し、ラベル単体の形状に外周を切断加工してラベル印刷媒体１からラベル単体を取り外せるようにする加工装置である。
レーザー加工装置１００は、レーザー照射部１０、供給部２０、搬送部３０、収納部４０、制御部５０などを備えている。

ラベル印刷媒体１は、図１に拡大した断面図に示すように、ラベル連続体２とライナー３から成り、レーザー加工装置１００には、ロール状に巻かれた状態で供給される。
ラベル連続体２は、基材層４、印刷層５、粘着層６により構成されている。
基材層４の表裏一方の面（ロール状に巻かれた外側の面）は印刷面であり、印刷面に印刷されたラベル画像（インク５ｉ）により印刷層５が形成されている。
基材層４の表裏他方の面（ロール状に巻かれた内側の面）はライナー３が貼付される粘着面であり、塗布された粘着材６ａによって粘着層６が構成されている。つまり、ラベル印刷媒体１は、印刷層５が外側に、ライナー３が内側になるようにロール状に巻かれて供給される。

ライナー３は、ラベル連続体２の粘着層６に貼付されている。粘着層６に貼付されるライナー３の貼付面には、シリコーンコーティングなどによる剥離性が付与されている。このため、ライナー３は、ラベル連続体２（粘着層６）から容易に剥離される。

供給部２０は、ロール状のラベル印刷媒体１を回転して繰出し可能に保持する繰出軸２１を備え、収容したラベル印刷媒体１を、搬送部３０の駆動に従ってレーザー照射部１０に供給する。
搬送部３０は、複数の搬送ローラー３１を備え、ラベル印刷媒体１を供給部２０からレーザー照射部１０、収納部４０へと順に移動・搬送する搬送経路を構成している。
収納部４０は、ロール状のラベル印刷媒体１を回転して巻き取り可能に保持する巻取軸４１を備え、レーザー加工されたラベル印刷媒体１を収容する。

制御部５０は、ＣＰＵ（演算部）や、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶媒体を備え（図示省略）、レーザー加工装置１００全体の集中制御を行う。具体的には、制御部５０は、パーソナルコンピューターなどの外部電子機器や外部記憶媒体から受信したラベル画像データやレーザーカット仕様に基づき、レーザー照射部１０、供給部２０、搬送部３０、収納部４０などを制御し、ラベル印刷媒体１に対し、ラベル単体の形状に外周を切断加工してラベル印刷媒体１からラベル単体を取り外せるようにする。制御部５０は、レーザー照射部１０に対して、レーザー光の照射強度および照射位置（照射範囲を含む）を制御することができる。

図２は、レーザー照射部１０の概略構成図である。
レーザー照射部１０は、ラベル印刷媒体１に対してレーザー光を照射し、ラベル単体の形状にその外周の基材層４、印刷層５および粘着層６を切断加工する加工部であり、搬送部３０によって搬送されるラベル印刷媒体１のラベル連続体２に対向する位置に配置されている。レーザー照射部１０は、発振器１１、第１レンズ１２、第２レンズ１３、ガルバノスキャンユニット１４、第１レンズ移動部１５などから構成されている。

発振器１１は、レーザー光を出射する。発振器１１としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーなどを用いることができる。
発振器１１から出射されたレーザー光は、第１レンズ１２、第２レンズ１３、ガルバノスキャンユニット１４を経て、ラベル印刷媒体１に照射される。

第１レンズ移動部１５は、制御部５０の制御に従って、第１レンズ１２をレーザー光の光軸に沿って移動させることで、第１レンズ１２と第２レンズ１３との間の距離を変化させ、レーザー光の焦点距離を調整することができる。また、焦点距離を変更することによって、ラベル印刷媒体１に照射するレーザー光のエネルギー密度や照射範囲を調整することができる。なお、第１レンズ移動部１５は、駆動源として、例えばステッピングモーターを備えている。

ガルバノスキャンユニット１４は、スキャナーモーターの回転軸にミラーを取り付けたガルバノスキャナー１４ｓを２軸分備え、制御部５０の制御に従って、ラベル印刷媒体１に照射されるレーザー光を二次元的に走査させることができる。

本実施形態のレーザー加工装置１００は、以上のような構成において、以下に説明するレーザー加工方法により切断加工を行うことを特徴としている。
本実施形態のレーザー加工方法は、ラベル印刷媒体１の所望の位置のカットラインに沿った所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射する第１レーザー照射工程と、この第１レーザー照射工程の後に、第１強度のレーザー光の照射範囲より広い所定の範囲に第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射する第２レーザー照射工程とを含んでいる。より具体的には、本実施形態のレーザー加工方法は、従来技術による切断工程（第１レーザー照射工程）の後に、切断領域の外観を改善するためのレーザー照射工程（第２レーザー照射工程）を設けている。以下、具体的に説明する。

図３（ａ）は、従来技術によるレーザー加工により樹脂系合成紙を切断した場合の切断領域の様子を概念的に示す平面図、図３（ｂ）は、同断面図である。樹脂系合成紙としては、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）系のユポ（登録商標）８０（ＵＶ）（リンテック株式会社製）を用いている。
図３（ｂ）に示すように、ラベル連続体２に印刷層５の側から、基材層４が切断され、カットライン７が形成される必要充分な強度のレーザー光を照射すると、カットライン７の両サイドには、断面形状が印刷層５側に開いたＶ字状となる傾斜面８が形成され、盛り上がり９が生じる。

カットライン７に沿って傾斜面８や盛り上がり９が生じる理由は、カットライン７上に照射されたレーザー光を吸収した基材層４がガス化し破裂するため、また、基材層４に含まれる気泡（ミクロボイド）が破裂するためと考えられる。すなわち、ガス化に至らない周囲の溶融、軟化した基材層４が、これらの破裂に伴って、Ｖ字状に傾斜面８を形成しながら盛り上がり９を形成すると考えられる。
なお、基材層４に含まれる気泡（ミクロボイド）は、樹脂系合成紙に、より紙に近い特性（白色度、不透明度、印刷性、筆記性など）を持たせるために製造工程において生成されている。

カットライン７上の印刷層５はガス化し、また、盛り上がり９は、カットライン７の両サイドに残った印刷層５を押し上げながら傾斜面８を形成する。そのため、傾斜面８は、基材層４が露出し、基材層４の色（ユポ８０（ＵＶ）の場合には白色）を呈する。基材層４が露出する幅は、平面視においてｗ１、傾斜面８の法線方向からはｗ２として視認される。基材層４の色が印刷層５の色と異なる場合、切断加工されたラベル単体は、基材層４の色の盛り上がり９により縁取りされることになり、ラベル単体の外観を損ねる結果となる。

これに対し、本実施形態では、このように形成された切断領域の外観を改善するために、更に第２レーザー照射工程を設けている。
図４（ａ）は、第２レーザー照射工程における照射位置および範囲を説明するための断面図、図４（ｂ）は、第２レーザー照射工程を実施した場合の切断領域の様子を概念的に示す平面図、図４（ｃ）は、同断面図である。

本実施形態のレーザー加工方法を、第１レーザー照射工程から順に説明する。
まず、第１レーザー照射工程では、基材層４が切断される必要充分な強度（第１強度）のレーザー光を、切り出すラベル単体の形状に沿って照射する。すなわち、所望の照射位置（つまりはカットライン７に沿ったカットライン７の幅方向の中央のラインを照射中心とした位置）の所望の範囲（スポット径φ１で走査される範囲）に第１強度のレーザー光を照射して、カットライン７を形成する。第１強度のレーザー光を照射した結果、図４（ａ）に示すように、カットライン７、法線方向から見た幅がｗ２の傾斜面８ａ、高さｈ１の盛り上がり９ａが形成される。

次に、第２レーザー照射工程として、第１レーザー照射工程で形成された盛り上がり９ａを軽減するために、第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を、第１レーザー照射工程における照射範囲より広い範囲（スポット径φ２で走査される範囲）に照射する。具体的には、例えば、第１レンズ移動部１５を駆動して照射するレーザー光の焦点を光軸上でずらすことで、照射強度を第１強度から第２強度に下げ、スポット径をφ１からφ２に大きくすることができる。なお、照射するレーザーの強度および照射スポット径を制御する方法は、この方法に限定するものではない。
ここで、スポット径とは、レーザー光の照射エネルギーが有効な所定の値以上となる円形スポットの直径を意味している。

第２レーザー照射工程により、スポット径φ２の第２強度のレーザー光が照射されると、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）に示す被加工部９９の中央部（レーザー光の光軸付近）はガス化し、その周囲部分は溶融して、図４（ｃ）に示す様態となる。具体的には、被加工部９９の一部がガス化して体積が減少し、残る溶融部分が集中することで、高さｈ１の盛り上がり９ａが高さｈ２の盛り上がり９ｂとなる。また、その結果、法線方向から見た幅がｗ２の傾斜面８ａが、同幅がｗ４の傾斜面８ｂとなる。図からも明らかなように、ｈ２＜ｈ１、ｗ４＜ｗ２、また平面視したときの基材層４の露出による縁取りの幅ｗ３＜ｗ１となり、ラベルとしての外観の向上が図られる。

第２レーザー照射工程において、傾斜面８ａが更に開く方向に形成されない理由、盛り上がり９ａが更に高い方向に形成されない理由は、照射するレーザー光の強度（第２強度）が、第１レーザー照射工程におけるレーザー光の強度（第１強度）に比較して弱いこと、および、被加工部９９に含まれる気泡（ミクロボイド）が第１レーザー照射工程で減少していること、溶融した被加工部９９が重力により下方に移動することなどによる。

また、第１レーザー照射工程を、従来技術による切断工程として説明したが、第２レーザー照射工程を設けることで、第１レーザー照射工程におけるレーザー光の照射仕様を変更しても良い。具体的には、第２レーザー照射工程の追加によって、第１レーザー照射工程でのレーザー光の照射強度を弱めることが可能になる場合がある。これら第１レーザー照射工程および第２レーザー照射工程の適切な加工条件（レーザー光の強度、および照射スポット径など）は、ラベル印刷媒体１を構成する部材の材質や寸法、形成するカットライン７の幅などによって異なるため、適宜充分な評価を行うことにより決定することが望ましい。

具体的には、第２レーザー照射工程において、カットラインの切りしろの幅（図３におけるカットライン７の幅）が、５０μｍ〜３００μｍの場合、カットライン７の切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲にレーザー光が照射されるようにスポット径φ２を設定することが好ましく、第２強度は、第１強度の１０％〜５０％であることが好ましい。このような範囲において、適宜充分な評価を行うことにより決定することが望ましい。

図５（ａ）〜（ｃ）は、発振器１１におけるレーザー光の強度制御を説明するための波形図であり、図５（ａ）は、レーザー光の発振波形、図５（ｂ）は、出力を制御する制御信号波形、図５（ｃ）は、レーザー光の出力波形を示している。
制御部５０の制御に従い、発振器１１は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御信号におけるｏｎの幅（つまりは、制御信号波形のデューティー比）を変化させることにより、出力されるレーザーの強度が制御される。

以上述べたように、本実施形態によるレーザー加工方法、および、レーザー加工装置によれば、以下の効果を得ることができる。
第１強度のレーザー光の照射により生じた媒体のダメージを、第１強度のレーザー光の照射範囲より広い所定の範囲に、第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射することにより修復することができる。具体的には、第１強度のレーザー光の照射によって生じた盛り上がりの部分に、第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射して盛り上がりの部分を除去あるいは溶融成形することにより、ダメージの修復を行うことができる。

レーザー光を照射する所望の位置が、ラベル印刷媒体１のラベル連続体２を切断するためのカットライン７である場合、第１強度のレーザー光の照射によって生じたカットライン７の両サイドの盛り上がり９を構成する傾斜面８の部分に、第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射して盛り上がり９の部分を除去あるいは溶融成形することにより、基材層４の色の盛り上がり９による縁取りを減少させ、ラベル単体の外観を向上させることができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る「印刷装置」としてのラベルプリンター１０１について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。

図６は、実施形態２に係る「印刷装置」としてのラベルプリンター１０１の概略構成図である。
実施形態２は、実施形態１に記載したレーザー加工装置１００に、更に、印刷処理を行う前のラベル印刷媒体１（つまりは、印刷層５を形成する前のラベル印刷媒体１）に印刷する（つまりは、印刷層５を形成する）印刷部６０を備えることを特徴としている。つまり、ラベルプリンター１０１は、レーザー照射部１０、供給部２０、搬送部３０、収納部４０、制御部５０、印刷部６０などを備えている。印刷部６０は、搬送部３０が構成する搬送経路において、レーザー照射部１０より上流側に配置されている。

印刷部６０は、インク滴を吐出する吐出ヘッド、該吐出ヘッドが取り付けられ、ラベル印刷媒体１の表面上を走査方向（搬送部３０がラベル印刷媒体１を搬送する方向と交差する方向）に移動するキャリッジなどを備えている（図示省略）。
印刷部６０は、吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジを走査移動させながら吐出ヘッドからインク滴を吐出する吐出動作と、吐出ヘッドからインク滴が吐出される吐出領域において走査方向と交差する方向にラベル印刷媒体１を移動させる搬送動作とを交互に繰り返すことにより、ラベル印刷媒体１に所望のラベル画像を形成（印刷）する。

制御部５０は、印刷部６０の制御を行う。具体的には、制御部５０は、パーソナルコンピューターなどの外部電子機器や外部記憶媒体から受信したラベル画像データに基づき、印刷部６０を制御し、ラベル印刷媒体１に対し、ラベル画像（ラベル単体の画像が連続する画像）を形成する。また、制御部５０は、レーザー照射部１０、搬送部３０などを制御し、印刷部６０が形成したラベル単体の画像の外周を切断加工してラベル印刷媒体１からラベル単体を取り外せるようにする。

本実施形態による「印刷装置」としてのラベルプリンター１０１によれば、印刷部６０によってラベル画像が印刷された印刷物（ラベル連続体２）をレーザー加工によりラベル単体として切断することができ、また、切断面の態様が良好なラベル単体を得ることができる。

１…ラベル印刷媒体、２…ラベル連続体、３…ライナー、４…基材層、５…印刷層、５ｉ…インク、６…粘着層、６ａ…粘着材、７…カットライン、８，８ａ…傾斜面、１０…レーザー照射部、１１…発振器、１２…第１レンズ、１３…第２レンズ、１４…ガルバノスキャンユニット、１４ｓ…ガルバノスキャナー、１５…第１レンズ移動部、２０…供給部、２１…繰出軸、３０…搬送部、３１…搬送ローラー、４０…収納部、４１…巻取軸、５０…制御部、６０…印刷部、９９…被加工部、１００…レーザー加工装置、１０１…ラベルプリンター。

Claims (5)

1. 媒体の所望の位置の所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射する第１レーザー照射工程と、
   前記第１レーザー照射工程の後に、前記媒体の前記所望の位置の所望の範囲より広い所定の範囲に前記第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射する第２レーザー照射工程と、を含むことを特徴とするレーザー加工方法。
2. 前記所望の位置は、前記媒体を切断するためのカットラインであり、
   前記第１レーザー照射工程にて切断される前記カットラインの切りしろの幅が、５０μｍ〜３００μｍであり、
   前記所定の範囲が、前記カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲であり、
   前記第２強度が、前記第１強度の１０％〜５０％である、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
3. 媒体にレーザー光を照射するレーザー照射部と、
   前記媒体に照射される前記レーザー光の照射強度および照射位置を制御する制御部と、を備え、
   前記媒体の所望の位置の所望の範囲に第１強度のレーザー光を照射した後に、前記媒体の前記所望の位置の所望の範囲より広い所定の範囲に前記第１強度よりも弱い第２強度のレーザー光を照射することを特徴とするレーザー加工装置。
4. 前記所望の位置は、前記媒体を切断するためのカットラインであり、
   前記第１強度のレーザー光にて切断される前記カットラインの切りしろの幅が、５０μｍ〜３００μｍであり、
   前記所定の範囲が、前記カットラインの切りしろの幅より２０μｍ〜４００μｍ広い幅の範囲であり、
   前記第２強度が、前記第１強度の１０％〜５０％である、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザー加工装置。
5. 請求項３または請求項４に記載のレーザー加工装置と、
   請求項３または請求項４に記載の媒体に印刷する印刷部と、を備えることを特徴とする印刷装置。

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