JP2019055565A

JP2019055565A - 箔押し装置

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Publication number: JP2019055565A
Application number: JP2017182503A
Authority: JP
Inventors: 將松本; Susumu Matsumoto; 文博高橋; Fumihiro Takahashi; 武戸塚; Takeshi Totsuka
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20190092010A1; US10493759B2

Abstract

【課題】光を照射する照射部の加減速時における転写ムラを低減可能な箔押し装置を提供する。【解決手段】箔フィルムを重ねた被転写体に対して光を走査させ、当該被転写体に対して当該箔フィルムを所定形状に転写する箔押し装置であって、前記光を発生する光発生器と、前記光発生器から発生した前記光を照射する照射部と前記被転写体とを、相対的に移動させて、前記光を走査する駆動機構と、前記照射部及び前記被転写体の少なくとも一方が移動を開始してから定速になるまでの加速時、並びに当該照射部及び当該被転写体の少なくとも一方が定速から停止するまでの減速時の少なくとも一方において、速度指令値に応じて前記光の出力を変化させるように、前記光発生器を制御する制御装置と、を有する箔押し装置。【選択図】図３

Description

本発明は箔押し装置に関する。

従来、紙媒体や革製品等（以下、「被転写体」）に対して色材がコーティングされたフィルム材や金属箔等（以下、「箔フィルム」）を転写することにより、被転写体の表面に文字、模様、図形等を印すことが行われている。文字等を箔フィルムで印すことにより、視認性や装飾性を向上させることができる。

箔フィルムを被転写体に転写する手段として、レーザー光を利用する方法がある。たとえば、特許文献１には、転写層及び接着層が積層した積層体を、被転写体に積層させる積層工程と、積層体に対して、レーザー光を照射することで被転写体に転写層を転写するレーザー光照射工程とを含む転写方法が開示されている。レーザー光は、レーザー光照射部により照射される。レーザー光照射部は、駆動手段によって、積層体を走査することができるように構成されており、転写画像上（転写領域）にレーザー光を照射することができる。

特許５９２６０８３号特開２０１６−２１５５９９号公報

ここで、箔フィルムＦが重ねられた被転写体Ｃに対してレーザー光を走査させ、被転写体Ｃに対して直線（始点Ｓ、終点Ｅ）を転写する例について述べる。この場合、従来の箔押し方法では、レーザー発振器に対して電流を流すことによりレーザー光を発振させる。そして、レーザー発振器で発振したレーザー光を照射する照射部（たとえば特許文献１におけるレーザー光照射部）を所定の速度で始点Ｓから終点Ｅまで直線的に移動させる。レーザー発振器に流す電流の量を調整することにより、レーザー光の出力を変化させることができる。

図６は、従来の箔押し方法において、照射部に入力される速度指令値と、レーザー発振器に流れる電流値との時間的な変化を示した図である。速度指令値は、照射部を所定の速度で移動させるための値である。図６から明らかなように、速度指令値は、照射部の加速時には徐々に増加し、照射部の減速時には徐々に減少する。つまり、照射部が移動する速度は、加速時や減速時においては一定ではない。

一方、図６から明らかなように、照射部に流れる電流値は、照射部の加速開始と同時に所定の値となり、照射部の移動停止と同時にゼロとなるよう設定されている。つまり、レーザー光の出力は、照射部の加速開始時から停止時まで一定となっていた。

このように、従来の箔押し方法は、加速時や減速時において、照射部が移動する速度が一定でないにも関わらず照射されるレーザー光の出力は一定であるため、箔フィルムＦに供給される熱量が多くなっていた。

従って、本来転写されるべき部分以外の箔フィルムＦにも熱が伝わってしまう結果、転写される箔フィルムＦの領域が膨張し、転写ムラが生じる（図７参照）。

そこで、特許文献２に記載の箔押し装置においては、光ペン（上述の照射部に相当する）を走査する際の加減速時には、箔フィルムに対してレーザー光を照射しないように制御している（明細書段落［００６０］〜［００６２］参照）

本発明の目的は、光を照射する照射部の加減速時における転写ムラを低減可能な箔押し装置を提供することにある。

上記目的を達成するための一の発明は、箔フィルムを重ねた被転写体に対して光を走査させ、当該被転写体に対して当該箔フィルムを所定形状に転写する箔押し装置であって、前記光を発生する光発生器と、前記光発生器から発生した前記光を照射する照射部と前記被転写体とを、相対的に移動させて、前記光を走査する駆動機構と、前記照射部及び前記被転写体の少なくとも一方が移動を開始してから定速になるまでの加速時、並びに当該照射部及び当該被転写体の少なくとも一方が定速から停止するまでの減速時の少なくとも一方において、速度指令値に応じて前記光の出力を変化させるように、前記光発生器を制御する制御装置と、を有する箔押し装置である。
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。

本発明によれば、光を照射する照射部の加減速時における転写ムラを低減できる。

第１実施形態に係る箔押し装置を示す模式図である。第１実施形態に係る照射部を示す模式図である。第１実施形態に係る速度指令値と電流値の関係を示した図である。第１実施形態に係る箔押し装置により箔押しされた被転写体を示す図である。第２実施形態に係る速度指令値と電流値の関係を示した図である。第２実施形態に係る速度指令値と電流値の関係を示した図である。従来例に係る速度指令値と電流値の関係を示した図である。従来例に係る箔押し装置により箔押しされた被転写体を示す図である。

＜第１実施形態＞
図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る箔押し装置１について説明を行う。

本実施形態に係る箔押し装置１は、箔フィルムＦを重ねた被転写体Ｃに対してレーザー光を走査させ、被転写体Ｃに対して箔フィルムＦを所定形状に転写する。図１に示すように、箔押し装置１は、操作部１０、テーブル１１、レーザー発振器１２、照射部１３、駆動機構１４、及び制御装置１５を含む。箔押し装置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。箔押し装置１自体がコンピュータ２の機能を有していてもよい。

コンピュータ２は、被転写体Ｃに転写する所定形状（文字の輪郭等）に沿った走査経路のデータを作成して箔押し装置１に送信する。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、コンピュータ２に予めインストールされた、所定のプログラムを用いて実行する。

［操作部］
操作部１０は、使用者が箔押し装置１に対する各種入力を行うための部分である。操作部１０は、箔押し装置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１０の機能を兼ねていてもよい。

［テーブル］
テーブル１１は、被転写体Ｃを載置する。本実施形態に係るテーブル１１は、箔押し装置１の本体部分に固定されている。被転写体Ｃの表面のうち、文字等を転写する面（転写面）は箔フィルムＦで覆われている。なお、箔フィルムＦと被転写体Ｃとの間には、接着材の層が形成されていてもよい。

［レーザー発振器］
レーザー発振器１２は、レーザー光を発振（発生）する。レーザー発振器１２は、たとえば、波長４５０ｎｍ、最大出力１Ｗの半導体レーザーを用いることができる。なお、レーザー発振器１２は、半導体レーザーに限らず、固体レーザーや気体レーザーであってもよい。所定の電流を流すことにより、レーザー発振器１２からレーザー光が発振される。レーザー発振器１２に流す電流を調整することにより、レーザー光の出力を制御することができる（詳細は後述）。本実施形態に係るレーザー発振器１２は「光発生器」の一例である。

（照射部）
照射部１３は、レーザー発振器１２から発振されたレーザー光を照射する。照射部１３は、直交する三軸方向（前後方向、左右方向、及び上下方向）に移動可能となるよう配置されている。

本実施形態に係る照射部１３は、光ファイバ１３ａ及び筐体１３ｂにより構成される（図２参照）。光ファイバ１３ａは、レーザー発振器１２と接続され、レーザー発振器１２で発振したレーザー光を導通する部材である。光ファイバ１３ａの出射端１３ｃからレーザー光が照射される。筐体１３ｂは、細長な部材であり、その内部に光ファイバ１３ｂを保持する。光ファイバ１３ａは、その出射端１３ｃが筐体１３ｂの底面１３ｄと面一になるよう保持されている。底面１３ｄには、出射端１３ｃを覆うように凸部１３ｅが固定されている。本実施形態において、凸部１３ｅは、半球面状に形成されている。凸部１３ｅは、出射端１３ｃからのレーザー光を透過する材料で形成されている。箔フィルムＦの転写は、底面１３ｄを箔フィルムＦの上から被転写体Ｃに押し付けることで加圧し、その状態でレーザー光を照射することにより行う。また、所定形状の箔押しを行う場合、照射部１３は、被転写体Ｃを加圧したまま、レーザー光を照射しながら移動することができる。この際、凸部１３ｅを設けることで、より加圧し易くなる。また、凸部１３ｅを半球面状とすることで、被転写体Ｃを加圧した状態であっても照射部１３をスムーズに移動させることができる。

なお、照射部１３は、箔押し装置１の本体部分に対して直接配置されていてもよいし、三軸方向に移動可能に設けられたキャリッジを介して間接的に配置されていてもよい。また、照射部１３は、レーザー発振器１２を搭載していてもよい。また、図２における凸部１３ｅは半球面状であるが、底面１３ｄから突出している構成であれば、形状は特に限定されない。また、図２では、凸部１３ｅが出射端１３ｃを覆う構成について説明したが、光ファイバ１３ａが凸部１３ｅ内を貫通し、その出射端１３ｃが凸部１３ｅの底面と面一になるように構成されていてもよい。

（駆動機構）
駆動機構１４は、照射部１３とテーブル１１に載置された被転写体Ｃとを、相対的に移動させて、レーザー光を走査する。本実施形態において、テーブル１１は、箔押し装置１の本体部分に固定されているため、駆動機構１４は、照射部１３を移動させて、レーザー光を走査する。

駆動機構１４は、駆動用モータ１４ａを含んで構成される。駆動用モータ１４ａは、たとえば、前後方向駆動用、左右方向駆動用、上下方向駆動用の３つが設けられている。各駆動用モータ１４ａそれぞれの性能（電流、トルク、回転数等）は同じであっても異なっていてもよい。本実施形態に係る駆動機構１４は、テーブル１１上に載置された被転写体Ｃに対し、照射部１３を前後、左右、上下方向に移動させることができる。

たとえば、駆動機構１４は、被転写体Ｃに対するレーザー光の照射を開始する照射開始位置に照射部１３を移動させる。その後、駆動機構１４は、照射部１３を下方向に移動させ、被転写体Ｃに加圧する。そして、駆動機構１４は、照射部１３を移動させることでレーザー光を走査する。照射されるレーザー光の出力と照射部１３の移動速度の関係は後述する。

（制御装置）
制御装置１５は、箔押し装置１の各種制御を行う。本実施形態に係る制御装置１５は、駆動機構１４を制御し、照射部１３を所定の方向に移動させる。具体的に、制御装置１５は、コンピュータ２から送信された走査経路のデータ、及び当該走査経路のデータに応じた速度指令値を駆動機構１４に出力する。駆動機構１４は、走査経路のデータが示す経路に沿って、速度指令値に基づく速度で照射部１３を移動させる。

速度指令値は、照射部１３を移動させる速度を決定するための値である。制御装置１５は、駆動機構１４に対して所定の速度指令値を入力する。ここで、速度指令値は、加速時、減速時、定速時でそれぞれ異なる。加速時は、照射部１３の移動開始から定速になるまでの間である。減速時は、照射部１３が定速から移動停止するまでの間である。定速時は、予め設定された速度（定速）で移動する間である。

加速時における速度指令値は、所定期間内で速度を徐々に早くするような値が設定される。減速時における速度指令値は、所定期間内で速度を徐々に遅くするような値が設定される。定速時における速度指令値は、所定期間内で速度を定速に保つような値が設定される。

また、制御装置１５は、レーザー発振器１２を制御することで、レーザー発振器１２から発振されるレーザー光の出力を変化させる。具体的に、制御装置１５は、少なくとも照射部１３の加速時または減速時において、速度指令値に応じてレーザー光の出力を変化させるように、レーザー発振器１２を制御する。

ここで、本実施形態において、制御装置１５は、レーザー光の出力をアナログ制御により変化させる。図３は、照射部１３を移動させる速度を決定する速度指令値と、レーザー発振器１２に流れる電流値の関係を示した図である。制御装置１５は、図３に示すような速度指令値を時系列に駆動機構１４に入力することで、照射部１３を移動させる。図３に示す速度指令値によれば、照射部１３は、速度指令値に応じて徐々に速度が速くなり（加速時）、一定の速度に到達した後は定速で移動し（定速時）、その後、定速から徐々に速度が遅くなり（減速時）、最終的に停止する。なお、定速時の速度、及び定速の場合のレーザー光の出力（すなわち、電流値）は予め所定の値が設定されている。

制御装置１５は、このような速度指令値に応じて、レーザー光の出力をアナログ制御で変化させる。具体的に、制御装置１５は速度指令値に応じたアナログ電圧をレーザー発振器１２に印加する。レーザー発振器１２には、印加されたアナログ電圧に応じた電流が流れる。

たとえば、加速時において、図３に示すように、速度指令値Ｓ₁が示す速度が定速（速度指令値Ｓ₀）の５０％の場合、制御装置１５は、電流値が所定の値Ａ₀の５０％になるようなアナログ電圧をレーザー発振器１２に印加する。レーザー発振器１２には、印加されたアナログ電圧に応じた電流（所定の値Ａ₀の５０％の電流値Ａ₁）が流れる。そして、制御装置１５は、加速から定速に切り替わる時点（速度指令値Ｓ₀）において、電流値が所定の値Ａ₀となるよう制御する。

一方、減速時において、図３に示すように、速度指令値Ｓ₂が示す速度が定速（速度指令値Ｓ₀）の５０％の場合、制御装置１５は、電流値が所定の値Ａ₀の５０％になるようなアナログ電圧をレーザー発振器１２に印加する。レーザー発振器１２には、印加されたアナログ電圧に応じた電流（所定の値Ａ₀の５０％の電流値Ａ₂）が流れる。そして、制御装置１５は、速度指令値がゼロになる時点において、電流値がゼロとなるよう制御する。

すなわち、制御装置１５は、レーザー発振器１２に流れる電流を、速度指令値と同様、加速時には徐々に増加するよう制御し、減速時には徐々に減少するよう制御している（図３の「加速時」及び「減速時」参照）。一方、定速時は速度指令値が一定である。従って、制御装置１５は、定速時においてレーザー発振器１２に流れる電流が一定となるよう制御する（図３の「定速時」を参照）。

このように電流を流すことで、加速時においては、照射部１３の移動する速度に応じてレーザー光の出力が徐々に増加するため、箔フィルムＦに供給される単位時間当たりの熱量は均一となる。一方、減速時においても、照射部１３の移動する速度に応じてレーザー光の出力が徐々に減少するため、箔フィルムＦに供給される単位時間当たりの熱量は均一となる。従って、箔押しの始点Ｓから終点Ｅに至るまで、転写された箔フィルムＦが膨張することが無い（図４参照）。すなわち、本実施形態に係る制御装置１４は、速度指令値に応じて流れる電流をアナログ的に変えることで、レーザーの出力をアナログ制御することができる。従って、加速時や減速時における転写ムラを低減することができる。

なお、上記例では、箔転写を行うための光発生器として、レーザー光を発振するレーザー発振器１２を用いる例について述べたがこれに限られない。たとえば、光発生器として、発光ダイオードを用いることも可能である。また、発光ダイオードに限らず、流す電流を変えることで光の出力を変えることができるような素子等であれば、光発生器として使用することができる。

また、上記例では、照射部１３のみが移動する例について述べたが、これに限られない。すなわち、固定された照射部１３に対し、テーブル１１が前後方向、左右方向、及び上下方向に移動することで箔転写を行ってもよい。この場合、駆動機構１４は、テーブル１１を駆動させる構成（たとえば、テーブル１１を三軸方向に移動させるための駆動用モータ）を有する。或いは、照射部１３及びテーブル１１の双方を移動することでもよい。

このように、本実施形態に係る箔押し装置１は、箔フィルムＦを重ねた被転写体Ｃに対して光を走査させ、被転写体Ｃに対して箔フィルムＦを所定形状に転写する。箔押し装置１は、光を発生する光発生器と、光発生器から発生した光を照射する照射部１３と被転写体Ｃとを、相対的に移動させて、光を走査する駆動機構１４と、照射部１４及び被転写体Ｃの少なくとも一方が移動を開始してから定速になるまでの加速時、並びに照射部１４及び被転写体Ｃの少なくとも一方が定速から停止するまでの減速時の少なくとも一方において、速度指令値に応じて光の出力を変化させるように、光発生器を制御する制御装置１５とを有する。また、本実施形態に係る制御装置１５は、光の出力をアナログ制御により変化させる。

このような構成によれば、照射部１３等の加速時や減速時においては、速度に合わせて光の出力が徐々に調整される。従って、箔フィルムＦに供給される単位時間当たりの熱量は均一になる。すなわち、本実施形態に係る箔押し装置１によれば、加速時や減速時であっても転写ムラを抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、第２実施形態に係る箔押し装置１について説明を行う。

半導体レーザー等のレーザー発振器は、流れる電流の量が所定値よりも少ない場合、レーザー光を発振しない（ある程度の電流が流れた場合に初めてレーザー光を発振する）という性質を持つものがある。

すなわち、第１実施形態のように、照射部１３の加速時や減速時において、レーザー光の出力をアナログ制御する場合、照射部１３の加速開始時や停止直前には、レーザー光が発振されていない可能性がある。つまり、加速開始時や停止直前は、箔押しに必要なレーザー光の出力が得られないことがある。

その結果、たとえば、図４に示した箔押しを行う場合、加速開始時や停止直前においては、本来箔押しされるべき箇所が箔押しされない状態が生じる可能性がある。

本実施形態では、このような問題を解消するため、制御装置１５がレーザー光の出力をＰＷＭ制御により変化させる例について説明する。なお、箔押し装置１の構成については第１実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る制御装置１５は、レーザー光の出力をＰＷＭ制御により行う。ＰＷＭ制御は、レーザー発振器１２に流れる電流値のピークを固定しつつ、電流を流す時間をパルス制御することでレーザー光の出力を変化させる制御方法である。ＰＷＭ制御を行うことにより、電流の絶対値が一定となるため、レーザー発振器１２は、加速の開始時点から安定したレーザー光の発振が可能となる。

図５Ａは、照射部１３を移動させる速度を決定する速度指令値と、レーザー発振器１２に流れる電流値の関係を示した図である。制御装置１５は、図５Ａに示すような速度指令値を時系列に駆動機構１４に入力することで照射部１３を移動させる。図５Ａに示す速度指令値によれば、照射部１３は、速度指令値に応じて徐々に速度が速くなり（加速時）、一定の速度に到達した後は定速で移動し（定速時）、その後、定速から徐々に速度が遅くなり（減速時）、最終的に停止する。なお、第１実施形態と同様、定速時の速度、及び定速の場合のレーザー光の出力（すなわち、電流値）は予め所定の値が設定されている。

制御装置１５は、このような速度指令値に応じて、レーザー光の出力をＰＷＭ制御により変化させる。具体的には、制御装置１５は、所定の周波数（数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）のＰＷＭ信号に対し、あるＤｕｔｙ比を設定したものをレーザー発振器１２に入力する。

Ｄｕｔｙ比は、速度指令値に基づいて決定される。制御装置１５は、速度指令値に応じて、加速時にはＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比が徐々に大きくなるよう制御する（図５Ａ参照）。Ｄｕｔｙ比を徐々に大きくすることは、所定周期において、レーザー発振器１２に流す電流のパルス幅を徐々に大きくすることである。また、制御装置１５は、速度指令値に応じて、減速時にはＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比が徐々に小さくなるよう制御する（図５Ａ参照）。Ｄｕｔｙ比を徐々に小さくすることは、所定周期において、レーザー発振器１２に流す電流のパルス幅を徐々に小さくすることである。レーザー発振器１２は、入力されたＰＷＭ信号に応じた電流が流れ、レーザー光が出力される。

すなわち、制御装置１５は、レーザー発振器１２に流れる電流を一定としつつ、速度指令値に応じて、加速時には電流を流す時間を徐々に増加するよう制御し、減速時には電流を流す時間を徐々に減少するよう制御している（図５Ａの「加速時」及び「減速時」参照）。一方、定速時は速度指令値が一定である。従って、制御装置１５は、定速時においてレーザー発振器１２に流れる電流が一定となるよう制御する（Ｄｕｔｙ比の変更は行わない。図５Ａの「定速時」を参照）。

なお、図５Ａにおける定速時においては、常にレーザー発振器１２に電流が流れるように制御されている。一方、制御装置１５は、定速時において、加速時や減速時と同様、ある一定のＤｕｔｙ比でパルス状の電流が流れるように制御してもよい（図５Ｂ参照）。

このように、照射部１３の加速時や減速時においてはＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を速度に応じて徐々に変えることで、レーザー発振器１２に流れる単位時間当たりの電流を均一にすることができる。すなわち、箔フィルムＦに与えられる単位時間当たりのレーザー光の出力を均一にできるため、箔フィルムＦに加わる熱量も均一となる。よって、加速時や減速時であっても、図７のように転写された箔フィルムＦが膨張することが無い。すなわち、本実施形態に係る制御装置１５は、速度指令値に応じて流れる電流をＰＷＭ制御で変えることでレーザーの出力を速度指令値に応じて変えることができる。従って、加速時や減速時における転写ムラを低減することができる。

更に、ＰＷＭ制御を利用することにより、レーザー発振器１２は、照射部１３の加速開始時や停止直前においても安定したレーザー光の発振が可能となる。従って、加速開始時や停止直前においてレーザーの照射が不十分となることも無い。

＜その他＞
上記実施形態は、発明の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、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箔押し装置
１０操作部
１１テーブル
１２レーザー発振器
１３照射部
１４駆動機構
１５制御装置
Ｃ被転写体
Ｆ箔フィルム

Claims

箔フィルムを重ねた被転写体に対して光を走査させ、当該被転写体に対して当該箔フィルムを所定形状に転写する箔押し装置であって、
前記光を発生する光発生器と、
前記光発生器から発生した前記光を照射する照射部と前記被転写体とを、相対的に移動させて、前記光を走査する駆動機構と、
前記照射部及び前記被転写体の少なくとも一方が移動を開始してから定速になるまでの加速時、並びに、当該照射部及び当該被転写体の少なくとも一方が定速から停止するまでの減速時の少なくとも一方において、速度指令値に応じて前記光の出力を変化させるように、前記光発生器を制御する制御装置と、
を有する箔押し装置。
前記制御装置は、前記光の出力をアナログ制御により変化させることを特徴とする請求項１記載の箔押し装置。
前記制御装置は、前記光の出力をＰＷＭ制御により変化させることを特徴とする請求項１記載の箔押し装置。