JP2017087609A - 箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラム、箔転写装置、箔転写方法 - Google Patents

箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラム、箔転写装置、箔転写方法 Download PDF

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Abstract

【課題】鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくするためのプログラムを提供する。
【解決手段】加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラムであって、コンピュータに、前記加熱端を走査するための走査経路を前記所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させるためのプログラム。
【選択図】図５

Description

本発明は箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラム、箔転写装置、及び箔転写方法に関する。
従来、紙媒体や革製品等（以下、「被転写物」）に対して金属箔を転写することにより、被転写物の表面に文字、模様、図形等（以下、「文字等」）を印すことが行われている。文字等を金属箔で印すことにより、視認性や装飾性を向上させることができる。
このような金属箔の転写方法としては様々なものがある。たとえば、ヒーターを搭載した加熱刻印ヘッドを用いる方法が開示されている（特許文献１参照）。被転写物の表面に貼り付けられた金属箔に対し、加熱刻印ヘッドを押し付けて走査することにより箔転写を行う。この場合、被転写物と金属箔の間には接着材の層が設けられている。熱によって接着材を溶かし、加圧により被転写物と金属箔とを接合する。
或いは、レーザー光を走査させることによって、金属箔を直接、被転写物に転写する方法も開示されている（特許文献２参照）。
特許文献１又は特許文献２の技術の場合、加熱刻印ヘッドやレーザー光を走査する経路を、転写する文字等の輪郭に沿って予め設定する。箔転写装置は、設定された経路に沿って加熱刻印ヘッドやレーザー光を走査させ、被転写物に対して金属箔を転写する。
特開２００２−２４０４９７号公報 特開２００４−２０９８１８号公報
ここで、文字等の形状によっては、その一部に鋭角部分が存在する場合がある。この場合に、文字等の輪郭に沿って加熱刻印ヘッド等を走査する経路を設定してしまうと、鋭角部分においては加熱される領域が重複し、熱が集中する。なお、鋭角部分とは、２つの線分がなす角度が鋭角（９０度より小さい角）になっている部分をいう。
たとえば、図７は走査経路の鋭角部分を拡大した図である。図７では走査経路Ｌ、加熱される領域Ｈとしている。図７に示すように、加熱刻印ヘッド等の構造上、加熱される領域Ｈはある程度の幅が生じる。従って、走査経路Ｌに沿って加熱刻印ヘッド等を走査した場合、鋭角部分では加熱される領域Ｈの一部が重複する（図７の斜線で示す部分）。
従って、鋭角部分の金属箔に対しては、過度に熱が加わることになる。その結果、鋭角部分の金属箔は形が崩れてしまい、ムラが生じるという問題が生じる。
この問題は、加熱刻印ヘッド先端（熱を与える部分）の径やレーザーの光径に対して、箔転写される文字等が小さい場合には顕著である（たとえば、文字等を構成する座標最小値１／１０００ｍｍ単位に対し、レーザーの光径が０．１〜０．４ｍｍ）。
本発明の目的は、鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくするための技術を提供することにある。
上記目的を達成するための主たる発明は、加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラムであって、コンピュータに、前記加熱端を走査するための走査経路を前記所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させるためのプログラムである。本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。
本発明のプログラムは、鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくすることができる。
実施形態に係る箔転写装置の概略を示す図である。 実施形態に係る被転写物、金属箔、及び接着材を示した断面の概略図である。 実施形態に係る被転写物、金属箔、及び接着材を示した断面の概略図である。 実施形態に係る被転写物、金属箔、及び接着材を示した断面の概略図である。 所定形状の輪郭及び鋭角部分の例を示す図である。 実施形態に係る所定形状の輪郭の鋭角部分を拡大した図である。 実施形態に係る所定形状の輪郭の鋭角部分を拡大した図である。 実施形態に係る所定形状の輪郭の鋭角部分を拡大した図である。 実施形態に係る所定形状の輪郭の鋭角部分を拡大した図である。 実施形態に係るコンピュータ及び箔転写装置の処理例を示すフローチャートである。 実施形態に係る走査経路の曲線部分を拡大した図である。 走査経路の鋭角部分を拡大した参考図である。
＜開示の概要＞
本明細書の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写装置に使用するプログラムであって、コンピュータに、前記加熱端を走査するための走査経路を前記所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させるためのプログラムが明らかとなる。このようなプログラムは、鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくすることができる。
また、前記左右均等な先細形状の曲線が正規分布の確率密度関数に基づく近似曲線であるプログラムが明らかとなる。このようなプログラムは、転写された金属箔のムラを少なくしつつ、予め描写された所定形状により近い形で箔転写が可能となる。
また、コンピュータに、前記所定形状の輪郭から前記鋭角部分の頂点を検出させ、鋭角をなす第１の辺及び第２の辺の前記頂点からの長さを求めさせ、前記鋭角部分から前記頂点を含む二等辺三角形を切り出させ、切り出した前記二等辺三角形に相当する部分を前記曲線で置換させるプログラムが明らかとなる。このようなプログラムは、鋭角部分を形成する輪郭のうち、曲線で置換する範囲を決定することができる。
また、前記加熱端は、レーザー光を照射するレーザー照射部であり、切り出した前記二等辺三角形の各辺の長さは、前記レーザー光の光径より長いことを特徴とするプログラムが明らかとなる。或いは、前記加熱端は、前記被転写物及び前記金属箔に対して熱を加える加熱ヘッド部であり、切り出した前記二等辺三角形の各辺の長さは、前記加熱ヘッド部の直径より長いことを特徴とするプログラムが明らかとなる。このようなプログラムは、箔転写時に鋭角部分に集中する熱をより分散させることができる。
また、上記プログラムによって作成された走査経路のデータに基づいて、前記加熱端を走査させる箔転写装置が明らかとなる。このような箔転写装置は、金属箔に与えられる熱を均等に分散させつつ、加熱端を走査することができる。従って、鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくすることができる。
また、箔転写装置の加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写方法であって、前記加熱端を走査するための走査経路を所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させ、前記鋭角部分が置換された走査経路に基づいて前記加熱端を走査させる箔転写方法が明らかとなる。このような箔転写方法は、鋭角部分を含む文字等を箔転写する場合に、転写された金属箔のムラを少なくすることができる。
＜実施形態＞
図１〜図６を参照して、実施形態について説明する。
［箔転写装置］
箔転写装置１は、加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する。図１に示すように、箔転写装置１は、台座１０、レーザー照射部１１、駆動機構１２、制御部１３、操作部１４を含む。箔転写装置１は、外部のコンピュータ２と通信可能に接続されている。箔転写装置１自体がコンピュータ２の機能を有していてもよい。
台座１０は、被転写物を載置する部分である。被転写物の表面のうち、文字等を転写する面（転写面）は金属箔で覆われる。金属箔は、たとえば金箔を用いることができる。被転写物は、たとえば、紙媒体、革製品、樹脂、木材等、熱耐性を有する様々な材料を用いることができる。本実施形態において、金属箔と被転写物との間には接着材の層が形成されている。
レーザー照射部１１は、台座１０上に載置された被転写物の金属箔で覆われている転写面に対し、所定波長のレーザー光を照射する。また、レーザー照射部１１は、レーザー光を照射した領域に対し、その先端を押し付けることで加圧する。照射されるレーザー光の光径は、たとえば０．１〜０．４ｍｍである。レーザー照射部１１は、「加熱端」の一例である。
金属箔の転写の一例について、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、被転写物Ｃ、転写面Ｃ１を覆う金属箔ＭＦ、及びそれらの間に配置される接着材ＡＤを示した断面の概略図である。なお、接着材ＡＤは、被転写物Ｃの転写面Ｃ１と対向する金属箔の面ＭＦ１に塗布されている。
まず、レーザー照射部１１は、所定の走査経路に沿って、金属箔ＭＦ側からレーザー光を照射しながら移動する（図２Ａ参照。レーザー光を矢印、レーザー照射部１１の移動方向を破線矢印で示す）。レーザー光が照射された領域は、レーザー光の熱によって接着材ＡＤが溶解する（図２Ｂ参照。接着材ＡＤが溶けている部分を斜線で示す）。そして、レーザー照射部１１が金属箔ＭＦに押し付けられているため、接着材ＡＤが溶解した部分では、金属箔ＭＦと被転写物Ｃとが接合される。レーザー光の走査が完了した後、金属箔ＭＦを被転写物Ｃから剥離すると、接着材ＡＤが溶解した部分のみ（レーザー光を照射した部分のみ）に金属箔ＭＦが転写される（図２Ｃ参照）。
駆動機構１２は、制御部１３の制御に基づき、レーザー照射部１１を駆動させる。具体的には、駆動機構１２は、台座１０上に載置された被転写物に対し、レーザー照射部１１を走査させ、レーザー光の照射及びレーザー光を照射した領域に対する加圧を行わせる。なお、駆動機構１２は、レーザー照射部１１だけでなく、台座１０を駆動させることも可能である。
制御部１３は、箔転写装置１の各種制御を行う。たとえば、制御部１３は、コンピュータ２から入力される走査経路に基づいて、駆動機構１２を制御し、被転写物に対しレーザー照射部１１を走査させる。
操作部１４は、使用者が箔転写装置１に対する各種入力を行うための部分である。操作部１４は、箔転写装置１による処理結果を表示させるディスプレイ等を含むユーザーインターフェースであってもよい。また、コンピュータ２が操作部１４の機能を兼ねていてもよい。
［コンピュータ］
コンピュータ２は、被転写物に箔転写する文字等（所定形状）の輪郭に沿った走査経路のデータを作成して箔転写装置１に転送する。コンピュータ２は、たとえば一般的なパーソナルコンピュータを使用することができる。走査経路の作成処理は所定のプログラム（後述）を用いて実行する。
［プログラム］
本実施形態に係るプログラムは、コンピュータ２に対し、箔転写装置１において金属箔を所定形状に箔転写するために、レーザー照射部１１を走査する走査経路を作成させる。
具体的には、プログラムは、コンピュータ２に対し、予め描写された所定形状の輪郭を抽出させ、当該輪郭に沿って走査経路を作成させる。輪郭の抽出は、たとえば、描写された所定形状のデータを構成する複数の座標値から、所定形状の輪郭を示す座標値のみを特定することにより行う。また、走査経路は、抽出した輪郭の座標値に基づいて作成できる。
所定形状のデータは、ＣＡＤシステム等、公知のシステムを使用して作成したデータを用いることができる。或いは、本実施形態に係るプログラムが所定形状を描写する処理を含んでいてもよい。
ここで、所定形状の輪郭に鋭角部分が含まれる場合、この輪郭に沿って作成された走査経路に基づいてレーザー照射を行うと、加熱される領域の一部に重複が生じる可能性が高い。すなわち、重複部分の金属箔は、過度に熱が加わって変形する恐れがある。
そこで、本実施形態に係るプログラムは、輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、コンピュータ２に当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換する処理を実行させる。
たとえば、プログラムは、コンピュータ２に対し、抽出した所定形状の輪郭を解析させ、鋭角部分があるかどうかを特定させる。たとえば、コンピュータ２は、プログラムに基づいて、図３に示すような漢字「大」の明朝体の輪郭から鋭角部分（破線で囲んだ部分）を特定する。
鋭角部分がある場合、プログラムは、コンピュータ２に対し、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線に置換させる。そして、プログラムは、コンピュータ２に対し、鋭角部分を置換した輪郭に沿って走査経路のデータを作成させる。
（左右均等な先細形状の曲線の形状）
置換する曲線の形状は、円または放物線のように、左右均等な先細形状の曲線であれば様々な形状を用いることができる。より好ましくは、正規分布の確率密度関数に基づく近似曲線である。このような近似曲線を用いることにより、描かれた所定形状により近い形状の走査経路を作成することができる。このような走査経路に基づいて箔転写を行うことにより、描かれた所定形状をより正確に再現できる。
正規分布の確率密度関数に基づく近似曲線は、以下の式（１）に示す関数ｆ（ｘ）を用いて生成する。
σの値は、鋭角部分の正弦（ｓｉｎ）の値を用いる。鋭角は９０度より小さい角であるため、描かれる所定形状によって幅（０〜９０度）がある。つまり、鋭角部分を全て同一の正規分布の確率密度関数に基づく近似曲線で置換すると、予め描写された所定形状と箔転写された成果物（以下、「箔転写物」）との乖離が大きくなる。従って、鋭角の角度に応じた確率密度関数を設定することが好ましい。プログラムは、コンピュータ２に対し鋭角部分の角度を算出させ、式（１）に適用させる。
なお、σの値が小さすぎる場合にも描かれた所定形状と箔転写物の乖離が大きくなる。従って、σの値は０．５より大きく且つ１以下（０．５＜σ≦１）であることが好ましい。また、正規分布の特性に基づくと、中心値から±３４％の範囲に含まれる曲線を用いることがより好ましい。
一方、μの値は、一律に０とする。これは、μの値を０以外にすると、鋭角部分をほぼ均等に２つに分断する軸が左側または右側にずれてしまうことによる。μの値を０にすることで、鋭角部分を正規分布の特性に基づく曲線に置き換えた場合に、鋭角の軸と曲線の軸を一致させることができる。
（置換する範囲の決定）
鋭角部分を形成する輪郭のうち、曲線で置換する範囲の決定は、たとえば、以下のように行う。以下の処理は、本実施形態に係るプログラムに基づく。図４Ａ〜図４Ｄは、所定形状の輪郭のうち、鋭角部分を拡大した図である。図４Ａ〜図４Ｄでは、鋭角をなす輪郭を辺Ｓ１及び辺Ｓ２としている。
コンピュータ２は、抽出した所定形状の輪郭から鋭角の頂点Ｔを検出する（図４Ａ参照）。コンピュータ２は、鋭角をなす辺Ｓ１及び辺Ｓ２の頂点Ｔからの長さを求める。
コンピュータ２は、短い方の辺Ｓ１に合わせて、長い方の辺Ｓ２を切り取る。すなわち、短い方の辺Ｓ１の長さと等しい長さで、長い方の辺Ｓ２を切り取る。このようにして、コンピュータ２は、鋭角部分から頂点Ｔを含む二等辺三角形を切り出す（図４Ｂ参照）。
また、鋭角部分から頂点Ｔを含む二等辺三角形を切りだす別の方法として、頂点Ｔから三角形の底辺に対して垂線を下す方法がある。たとえば頂点Ｔから辺Ｓ１、辺Ｓ２を両辺に持つ三角形を想定し、辺Ｓ１、Ｓ２の頂点Ｔ以外の三角形の頂点となる頂点Ｔ１、Ｔ２を繋いで三角形の底辺Ｓ３とし、底辺Ｓ３の中点Ｍを得る。中点Ｍに対して頂点Ｔから垂線を下すことにより二等辺三角形を得ることができる。すなわち、頂点Ｔから底辺Ｓ３の中点Ｍに下した線が、底辺Ｓ３に対して垂線となる時、底辺Ｓ３と辺Ｓ１が交わる頂点Ｔ１、および底辺Ｓ３と辺Ｓ２が交わる頂点Ｔ２それぞれが切り取る辺Ｓ１、辺Ｓ２の長さが等しい（図４Ｃ参照）。
コンピュータ２は、切り出した二等辺三角形に相当する部分を左右均等の先細形状の曲線ＣＬに置換する（図４Ｄ参照）。
なお、切り出す二等辺三角形の２辺Ｓ１、Ｓ２それぞれの長さは、箔転写時に鋭角部分に集中する熱を分散させる観点からは、レーザー照射部１１から照射されるレーザー光の光径Ｄより長いことが望ましい。たとえば、二等辺三角形の２辺Ｓ１、Ｓ２それぞれの長さは、２Ｄ以上であることが好ましい。さらに鋭角部分の熱分散効果を得るには、たとえば、二等辺三角形の２辺Ｓ１、Ｓ２それぞれの長さは、３Ｄ以上であることが好ましい。しかし、二等辺三角形の２辺Ｓ１、Ｓ２の長さを長くすればするほど、熱分散効果は上がるものの、鋭角部分の箔の形状変化が大きくなってしまう。従って、熱分散効果を得つつ、鋭角部分の形状変化を小さく留めるためには、たとえば熱転写で照射されるレーザー光の光径Ｄをより小さくすることが考えられる。
（処理例）
次に、図５を参照して本実施形態に係るコンピュータ２による走査経路の作成処理、及び箔転写装置１による箔転写の処理例について述べる。図５は、処理例を示すフローチャートである。
コンピュータ２は、使用者の入力操作に基づき、被転写物に対して金属箔を転写する所定形状を描写する（所定形状の描写。ステップ１０）。
コンピュータ２は、ステップ１０で描かれた所定形状の輪郭を抽出する（輪郭の抽出。ステップ１１）。
コンピュータ２は、ステップ１１で抽出された輪郭に鋭角部分が含まれているかどうかを判断する。
輪郭に鋭角部分が含まれている場合（ステップ１２でＹの場合）、コンピュータ２は、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させる（鋭角部分の置換。ステップ１３）。輪郭に鋭角部分が含まれていない場合（ステップ１２でＮの場合）、コンピュータ２は、ステップ１３の処理を行わない。
コンピュータ２は、ステップ１１で抽出された輪郭データ、またはステップ１３で鋭角部分が置換された輪郭データに沿って、走査経路のデータを作成する（走査経路の作成。ステップ１４）。コンピュータ２は、ステップ１４で作成した走査経路のデータを箔転写装置１に送信する（走査経路の転送。ステップ１５）。
箔転写装置１は、受信した走査経路のデータに基づいて、レーザー照射部１１を走査させることにより、ステップ１０で使用者が描写した所定形状を箔転写する（箔転写。ステップ１６）。
このように、本実施形態に係るプログラムによれば、描写された所定形状の輪郭に鋭角部分が含まれている場合、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換した上で走査経路を作成することができる。曲線の走査経路に沿ってレーザー光を走査することにより、レーザー光が照射される範囲の重複が生じ難い（図６参照。図６では、走査経路Ｌ、加熱される領域Ｈとしている）。よって、レーザー光により金属箔に生じる熱を均等に分散させることができるため、金属箔の変形が起こり難い。つまり、転写された文字等にムラも生じにくいため、高品質の箔転写物を得ることができる。
また、曲線への置換を鋭角部分に限定することにより、描写された所定形状の輪郭を大きく変えることなく箔転写することができる。
なお、レーザー光による熱ではなく、ヒーターの熱を用いる箔転写装置にも本実施形態のプログラムは使用できる。この場合、金属箔及び被転写物に対して熱を加える部分（たとえば特許文献１における加熱刻印ヘッドのような「加熱ヘッド部」）が「加熱端」に相当する。この場合、切り出す二等辺三角形の２辺Ｓ１、Ｓ２それぞれの長さは、加熱ヘッド部の直径より長いことが望ましい。
また、本実施形態のプログラムは、特許文献２のように接着材の層が無い状態で箔転写を行う際にも使用できる。
本実施形態のプログラムが記憶された非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium with an executable program thereon）を用いて、コンピュータにプログラムを供給することも可能である。なお、非一時的なコンピュータの可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）等がある。
上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、適宜組み合わせて実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 箔転写装置
２ コンピュータ
１０ 台座
１１ レーザー照射部
１２ 駆動機構
１３ 制御部
１４ 操作部

Claims (7)

  1. 加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写装置で使用するデータを作成するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記加熱端を走査するための走査経路を前記所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させるためのプログラム。
  2. 前記左右均等な先細形状の曲線は、正規分布の確率密度関数に基づく近似曲線であることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
  3. 前記プログラムは、コンピュータに、
    前記所定形状の輪郭から前記鋭角部分の頂点を検出させ、
    鋭角をなす第１の辺及び第２の辺の前記頂点からの長さを求めさせ、
    前記鋭角部分から前記頂点を含む二等辺三角形を切り出させ、
    切り出した前記二等辺三角形に相当する部分を前記曲線で置換させることを特徴とする請求項１または２記載のプログラム。
  4. 前記加熱端は、レーザー光を照射するレーザー照射部であり、
    切り出した前記二等辺三角形の各辺の長さは、前記レーザー光の光径より長いことを特徴とする請求項３記載のプログラム。
  5. 前記加熱端は、前記被転写物及び前記金属箔に対して熱を加える加熱ヘッド部であり、
    切り出した前記二等辺三角形の各辺の長さは、前記加熱ヘッド部の直径より長いことを特徴とする請求項３記載のプログラム。
  6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のプログラムによって作成された走査経路のデータに基づいて、前記加熱端を走査させる箔転写装置。
  7. 箔転写装置の加熱端を走査させ、被転写物に対して金属箔を所定形状に転写する箔転写方法であって、
    前記加熱端を走査するための走査経路を所定形状の輪郭に沿って作成させる際、前記輪郭に鋭角部分が含まれている場合には、当該鋭角部分を左右均等な先細形状の曲線で置換させ、
    前記鋭角部分が置換された走査経路に基づいて前記加熱端を走査させる箔転写方法。
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