(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺装置であって、
紙シートを印刷するための印刷手段と；
前記紙シートをカットするためのカット手段と；
命令を受領するための手段と；
を具備してなり、
前記印刷手段が、受領された命令の関数として前記紙シート（３）上に文字（９）または図形を印刷し得るよう一般的なインクカートリッジから供給されたインクを放出する第１プリントヘッド（４）と、受領された命令の関数としてカット対象をなす位置において前記紙シート内へと所定侵入深さでもって吸収性インクカートリッジから供給された吸収性インクを放出する第２プリントヘッド（１）と、を備え、
前記カット手段が、受領された命令の関数として前記吸収性インクによってマーキングされた位置（７）において前記吸収性インクによって吸収される波長のレーザービームを放出する低パワーレーザー（２）を備え、
このレーザーのパワーが、インク放出された位置において、前記紙シートをカット（１１）し得るに十分なものとされているおよび／または前記紙シートを部分蒸発（１０，１３）させ得るに十分なものとされ、
前記吸収性インクが、前記レーザーの動作波長において光吸収性を示すインクとされ、
前記吸収性インクが、無機色素または有機色素と、溶媒と、を備え、
前記溶媒が、前記紙シート内へと浸透する性質のものとされ、これにより、前記紙シートの厚さ内へと色素を搬送し、
前記紙シート（３）のうちの、前記レーザーによって照射される領域の近傍に位置した少なくとも一方の面に対して、前記紙の熱拡散度合いよりも１０倍以上大きな熱拡散度合いを有した材料が接触していることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記吸収性インクが、前記吸収性インクが放出された前記位置（７）のところにおいて、前記レーザービームの動作波長でもって前記レーザービームの少なくとも５０％を吸収し得るように、構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記吸収性インクが、前記吸収性インクが放出された前記位置（７）のところにおいて、前記レーザービームの動作波長でもって前記レーザービームの８０％以上を吸収し得るように、構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の装置において、
前記吸収性インクが、少なくとも２００℃という温度までは好ましくは２５０℃という温度までは、前記レーザービームの動作波長において、良好な吸収特性を維持することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記吸収性インクが、臨界温度に到達した時点で発熱性燃焼を行うような構成要素を備え、
前記臨界温度が、１５０℃〜４００℃とされていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記吸収性インクが、可視波長範囲において無色であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記吸収性インクが、可視波長範囲において白色であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
前記第２プリントヘッド（１）が、５００μｍ以内の幅でもってラインまたは破線またはドットの形態をなす印刷パターンを形成するようにして、インクを放出することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記第２プリントヘッド（１）が、カットラインの１ｍｍあたりにつき０．５〜５ｎｌという量のインクを放出することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置において、
前記レーザー（２）が、６５０〜１６００ｎｍという波長を有したレーザービームを放出することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置において、
前記レーザー（２）が、０．５〜１０Ｗという平均光パワーを有していることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記レーザー（２）が、１〜４Ｗという平均光パワーを有していることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の装置において、
前記レーザー（２）がパルスモードで動作する場合には、レーザーの平均パワーが、レーザーのピークパワーよりも少なくとも１００倍小さなものとされることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１１または１２記載の装置において、
前記レーザー（２）がパルスモードで動作する場合には、レーザーの平均パワーが、レーザーのピークパワーよりも少なくとも１０倍小さなものとされることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置において、
前記レーザー（２）が、１つまたは複数の半導体レーザーダイオードを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の装置において、
前記レーザー（２）が、レーザービーム焦点合わせデバイス（１８）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、
前記レーザービーム焦点合わせデバイス（１８）が、少なくとも８０μｍという被写界深度において、１００μｍ〜４００μｍという寸法の光スポットを出力することを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１記載の装置において、
前記印刷手段と前記カット手段とが、同一の横方向移動キャリッジ（５）上に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１記載の装置において、
前記レーザーによって照射される領域の近傍において前記紙シートに対して接触している前記材料（１７）が、レーザーカットヘッドの形態とされ、
このレーザーカットヘッドが、
−前記紙シートに対して接触しているとともに少なくとも０．５ｃｍ２ という表面積を有するものとされた接触領域と；
−この接触領域内に位置している穴開き部分であるとともに、前記レーザービーム（１９）を通過させることができ、前記紙に対して接触することとなる位置において１ｍｍ２ 以上という断面積を有するものとされた、穴開き部分と；
−純粋エアの導入口（２０）および燃焼煙排気用ダクト（２１）と；
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載された装置において前記一般的インクカートリッジ（４）と前記レーザービームとを見当合わせするための方法であって、
−第１シリーズをなす互いに平行な複数のマークを、前記第１プリントヘッド（４）の前記一般的インクカートリッジを使用して前記紙シート上に形成し、この際、これら複数のマークを、所定第１ピッチの分だけ離間したものとし；
−その後、第２シリーズをなす互いに平行な複数のマークを、前記第１シリーズをなす複数のマークと対向した位置において、前記第２プリントヘッド（１）の前記インクカートリッジを使用して、前記吸収性インクカートリッジと前記レーザーとの間の可能な位置ズレを補償するに十分であるようにして、形成し、この際、これら複数のマークを、前記所定第１ピッチとは異なる所定第２ピッチの分だけ離間したものとし；
−その後、前記吸収性インクによって形成されたシリーズをなす複数のマークを、前記レーザー（２）を使用して、レーザーカット（部分的なカットまたは完全なカット）し；
−前記カット部分を観測することによって、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータに対して、情報を送出し、これにより、前記一般的インクによる前記複数のマークと前記カット部分とが一致しているかどうかを認識させる；
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載された装置において前記吸収性インクカートリッジ（１）と前記レーザービームとを見当合わせするための方法であって、
−第１領域をなす互いに平行な複数のマークを、前記第２プリントヘッドの前記吸収性インクカートリッジを使用して、前記紙シート上に形成し、この際、各マークを、所定第１ピッチの分だけ離間したものとするとともに、前記レーザーのスポットの幅を超えない幅を有するものとし；
−前記レーザービームを使用することによって、前記第１領域内において、複数のレーザースポットラインを形成し、この際、各スポットラインを、前記マークに対して平行なものとするとともに、前記所定第１ピッチとは異なる所定ピッチの分だけ離間したものとし；
−前記複数のマークを観測することによって、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータに対して、情報を送出し、これにより、それらマークがカットされているかどうかを認識させる；
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載された装置においてカット速度を調節するための方法であって、
−複数のマークを、前記第２プリントヘッドの前記インクカートリッジを使用して、前記紙シート（３）上に形成し；
−前記複数のマーク上にわたって、互いに異なる速度でもってレーザースポットを通過させ；
−完全なカットが行われているかどうかに関する状況を観測する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
コンピュータシステムであって、
第１に、コンピュータおよびソフトウェアを具備し、
第２に、請求項１〜１９のいずれか１項に記載された周辺装置を具備し、
前記コンピュータおよび前記ソフトウェアを使用することによって、前記紙シート上に、カット対象をなすパターン（７）と、印刷対象をなすパターン（８）と、を決定し、
前記周辺装置に対して命令を付与することによって、前記周辺装置を使用して、前記印刷と前記カットとを行うことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、
前記コンピュータおよび前記ソフトウェアが、前記周辺装置に対して命令を付与することによって、前記紙に対して割込をかけて、前記カットパターンに従ったカットを行うことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項２４記載のシステムにおいて、
前記第１プリントヘッド（４）を使用して行われた適切なマーキング（９）を使用することによって、除去対象をなす紙カット領域を決定し、この際、操作者によって最終的に手動で切り落とすために残すべき領域を決定することを特徴とするシステム。
【請求項２６】
文書または紙対象物を形成するための方法であって、
請求項２３〜２５のいずれか１項に記載されたコンピュータシステムを使用することを特徴とする方法。
【請求項２７】
接着剤付き構造を形成するための方法であって、
−紙シート（３）を出発材料として、請求項２３〜２５のいずれか１項に記載されたコンピュータシステムを使用することによって、文書を形成し、この場合、前記文書を、接着剤を適用すべき少なくとも１つの部分であるとともに接着パターンによってマーキングされた少なくとも１つの部分を有したものとし；
−前記周辺装置に対して、シリコーンによってコーティングされた支持体（２５）と接着層（２６）と印刷可能な表面フィルム（２７）とをこの順に備えてなる多層構造を、供給し、この場合、前記接着層（２６）は、前記支持体（２５）に対してよりも、前記表面フィルム（２７）に対して、より良好に接着され、さらに、前記接着層（２６）は、前記表面フィルム（２７）に対してよりも、前記第１ステップにおいて形成された前記文書に対して、より良好に接着され、さらに、前記接着層（２６）と前記表面フィルム（２７）とが、前記レーザーの動作波長において吸収性を示すものとされ；
−前記文書上に形成された前記接着パターンに対応した接着パターン（２９）を、前記周辺装置の前記第１プリントヘッドを使用することによって前記表面フィルムを印刷することにより、前記多層構造上に、形成し；
−その後、前記レーザーを使用して、前記多層構造上においてカット（２８）を行い、その際、前記文書のうちの接着が行われる部分に対応する寸法でもって、前記表面フィルム（２７）と前記接着層（２６）とに関して前記接着パターンで囲まれた領域を規定し；
−前記領域を、前記シリコーンコーティングされた支持体から分離させ；
−前記領域の前記接着層の面を、前記文書に対向させるようにして配置し、これにより、前記文書の前記接着パターンと、前記表面フィルムと、を対応させ；
−前記表面フィルムを、前記領域から除去し；
−前記接着層が位置している部分を、前記文書に対してあるいは他の文書に対して、貼り付ける；
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
コンピュータシステムであって、
このコンピュータシステムが、
印刷可能シート上に適用するための印刷パターンを決定し、この印刷パターンを、複数のページを有してなる文書に対応したものとし；
前記印刷可能シートの少なくとも１つのための目的をなすカットパターンを決定する；
ように動作し、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記コンピュータシステムに対して接続された周辺装置に命令を出すことにより、前記印刷可能シートに対して前記印刷パターンに従って第１インクを適用する、
ように動作し、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記周辺装置に命令を出すことにより、前記印刷可能シートの前記領域上に前記目的をなすカットパターンに従って第２インクを適用する、
ように動作し、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記周辺装置に命令を出すことにより、前記印刷可能シートの前記第２インクが適用された前記領域上へと、光を照射し、これにより、前記印刷可能シートをカットする、
ように動作し、
前記第２インクを、所定波長範囲において光吸収性のものとし、
前記光を、前記所定波長範囲のものとし、
前記第２インクを、無機色素または有機色素と、溶媒と、を備えるものとし、
前記溶媒を、前記印刷可能シート内へと浸透する性質のものとし、これにより、前記印刷可能シートの厚さ内へと色素を搬送し、
前記印刷可能シートのうちの、前記光によって照射される領域の近傍に位置した少なくとも一方の面に対して、前記印刷可能シートの熱拡散度合いよりも１０倍以上大きな熱拡散度合いを有した材料が接触していることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項２９】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記目的をなすカットパターンに従ったカット操作後に前記印刷可能シートを完全にカットするのではなく単に脆弱化させる部分を決定する、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３０】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記目的をなすカットパターン内における中断部分の位置を決定し、これにより、前記目的をなすカットパターンに従ったカット操作後においても前記印刷可能シートを完全には切り離さないものとする、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３１】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記目的をなすカットパターンを、前記印刷可能シートの機械的特性に基づいて決定する、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３２】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記目的をなすカットパターンを、人間工学に基づいて決定する、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３３】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記印刷パターンを、前記目的をなすカットパターンに基づいて決定する、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３４】
請求項３３記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
前記印刷パターンを、前記目的をなすカットパターンに従ったカット操作後に除去されることとなる領域の認識に基づいたものとする；
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３５】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記コンピュータシステムが、さらに、
ネットワークから情報を収集し、
この情報に基づいて、前記印刷パターンおよび前記目的をなすカットパターンを決定する、
ように動作することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３６】
請求項３５記載のコンピュータシステムにおいて、
前記ネットワークを、インターネットとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３７】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記印刷パターンを、３次元対象物を備えたものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３８】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、前記印刷可能シートに窓を形成するものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項３９】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、前記少なくとも１つの印刷可能シートに少なくとも１つのタブを形成するものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４０】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、前記印刷可能シートに事前カット穴を形成するものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４１】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、前記少なくとも１つの印刷可能シートに折曲パターンを形成するものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４２】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、タブを形成するものとし、
各タブを、前記複数のページを有してなる文書の一部の認識に基づいたものとする、
ことを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４３】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンを、前記文書の１つのページに窓を形成するものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４４】
請求項４３記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンの決定においては、前記文書の一部に窓を配置することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４５】
請求項４４記載のコンピュータシステムにおいて、
前記目的をなすカットパターンの決定を、前記印刷パターンに従った印刷操作後に、また、前記目的をなすカットパターンに基づいたカット操作後に、前記窓に関する部分を示すようにして、行うことを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４６】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記文書を、財務文書とすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４７】
請求項４６記載のコンピュータシステムにおいて、
前記財務文書を、インボイスとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４８】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記印刷パターンを、宣伝のためのものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項４９】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記印刷パターンを、ゲームのためのものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項５０】
請求項２８記載のコンピュータシステムにおいて、
前記第１インクを、可視のものとすることを特徴とするコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストのレーザー源を使用して紙シートをプリントしてカットするための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータは、物理的対象物のデザインに関して強力なツールである。しかしながら、そのような物理的対象物のデザイン段階から製造段階へと進むに際しては、コンピュータは、周辺装置を使用する必要がある。
【０００３】
コンピュータによって規定されたそのような対象物を形成するための装置としては、多くのものが存在する。例えば、数値制御ツールや、高速型のプロトタイプ製造機、が存在する。しかしながら、これら周辺装置において使用する技術のコストは、汎用品を形成するための周辺装置と同じコストにまでは下がることがない。また、これら周辺装置においては、高価な材質を使用する。
【０００４】
印刷に関する周辺装置すなわちプリンタは、非常にコストが小さいものであるとともに、非常に広く行き渡った低コスト原材料をなす紙を使用している。プリンタは、現在では、広範に店頭販売されている周辺装置に過ぎない。しかしながら、このような印刷周辺装置を使用して形成された対象物の幾何特性は、初期的支持体の幾何特性によって完全に固定される。すなわち、標準的紙サイズやラベル支持体や予備カット済みカード等といったような初期的支持体の、幾何特性によって完全に固定される。時には、紙または厚紙によって形成された２次元対象物を、マーク付き折曲線を有した支持体を使用することによって、より複雑な幾何形状すなわち３次元対象物へと、変換することができる。しかしながら、これには、高価な特別の支持体が必要であって、対象物の各最終形状のための折曲マーク付きの、特別にカットされた予め接着された紙が必要である。
【０００５】
さらに、多くの紙カット技術が存在する。
【０００６】
まず最初に、ブレードを使用したカット技術が存在する。しかしながら、この技術は、直線的なカットを行う場合にしか適切ではない。
【０００７】
カット用ダイの使用は、ダイカッターのカット形状に対応した所定の対象物を形成する場合にしか適切ではない。
【０００８】
レーザーを使用した紙のカットは、産業プロセスにおいては、周知である。特に、文書を作成するという目的で（参考文献１を参照されたい）また３次元対象物を形成するという目的で（参考文献２を参照されたい）、紙をカットするためのレーザーの使用は、参考文献において、既に報告されている。すべての場合において、レーザーによるカットは、プロ用装置において大量生産的規模で行われるものであって、通常は、複数の紙のスタックに対して行われる。また、使用されるレーザーは、数十ワットというパワーを有するものであり、高価である。通常使用されるＣＯ２ レーザーは、１０．６μｍという波長で発光するとともに、極めて大きなものでありかつ極めて高価なものであり、さらに、高電圧電源を必要とし、これによっても、コストがかなり増大する。また、レーザーは、ある程度のメンテナンスを必要とし、安全上の制約を引き起こす。それらすべての理由において、レーザーは、カットを目的とした汎用の個人向け周辺装置における使用には、適したものではない。
【０００９】
汎用を目的とした印刷周辺装置における紙カット手段として、レーザーを使用可能なものとするためには、いくつかの安全上の制約を有した低コストレーザーを使用する必要がある。
【００１０】
半導体レーザーダイオードは、コスト面において魅力的な『半導体』レーザーであり、通常は、流体冷却システムを設ける必要がない。レーザーダイオードのパワーが増大するにつれて冷却システムの点で制約が大きくなり、デバイスのコストも増大する。よって、レーザーダイオードとしては、連続的パワーが１〜２ワットであるものが選択される。レーザーダイオードの、発光する活性領域は、１００μｍ×１μｍの程度である。
【００１１】
しかしながら、魅力的であるにもかかわらず、紙のカットに関しての、数ワットというパワーレベルのレーザーダイオードの使用は、いくつかのタイプの問題点を導入する。
【００１２】
克服すべき第１の問題点は、レーザーダイオードのパワーが、紙のカットに関して使用されてきた従来的なパワーよりも小さいことである。この問題点は、焦点合わせを行うことによってパワー密度を高めることにより、解決することができる。レーザーダイオードからの放射出力は、光ファイバによって収集することができ、適切なレンズやミラーを使用して十分に焦点合わせすることができる。しかしながら、レーザーダイオードの発散が大きいこと（３０°の程度）を考慮すれば、エネルギーの焦点合わせは、光学システムの特性によってだけではなく、要求された被写界深度によっても、制限される。
【００１３】
また、紙のカットに使用するレーザーを選択する場合には、レーザーの波長を考慮することが重要である。カット効率が、カット対象をなす材料によるレーザー波長の吸収に直接的に関連することが公知である。この場合、低パワーレーザーダイオード（１〜２ワット）と一緒に動作する必要があることにより、ダイオードが近赤外領域で発光することが重要である。標準的なオフィスの自動紙は、近赤外領域における吸収度合いが非常にわずかでしかない。これは、全体的可視スペクトルにわたって白色（言い換えれば、非吸収性）であるからである。紙の白さに基づくこの特性は、波長によってほとんど変化しない。８０ｇ／ｍ２ という質量を有した標準的オフィス用自動紙に関して行った測定により、８００ｎｍ〜１０００ｎｍという波長範囲において、７５％の光が反射され、２３％の光が透過することが示された。したがって、光強度の５％未満しか、吸収されない。この状況は、ほぼすべての放射光が吸収されるようなＣＯ２ レーザーを使用した状況と比較して、大きく相違する。したがって、ＣＯ２ レーザーに代えて近赤外で放射するレーザーを使用した場合には、標準的オフィス用自動紙のカットに際して実際に利用可能なパワーが、２０分の１以下にまで減少する。紙のカットに関して低パワーレーザーダイオードを使用することに関して望ましくない他の点は、最も安価な低パワーダイオードが、６００ｎｍ〜１３００ｎｍという波長の光を放出するものであって、このような波長範囲の光を、紙が、ほとんど吸収しないことである。
【００１４】
紙のカットに際して従来より使用されてきた密度は、特に参考文献３において言及されているように、５００ｋＷ／ｃｍ２ という程度である。この文献においては、ＣＯ２ レーザーを、パルスモードで使用している。これにより、制限された中程度のパワーで動作し得るとともに、高ピークパワーに関連して優秀なカット品質をもたらすことができる。関連するカット速度は、２５０ワットのレーザーにおいて１５０ｍ／ｍｉｎの程度である（参考文献４を参照されたい）。本発明者らの予想では最も良好な結果が予想されるような１００μｍ×５０μｍという領域上に焦点合わせされる１ワットというパワーのレーザーダイオードの場合には、入射パワー密度は、２０ｋＷ／ｃｍ２ であり、通常的に使用されているものよりも、少なくとも１桁小さなものである。パワー密度の５％未満しか吸収されないことにより、有効なパワー密度は、１ｋＷ／ｃｍ２ の程度であり、通常的に使用されているパワー密度の、５００分の１である。
【００１５】
最後に、通常的に使用される値よりもずっと小さなパワー密度で動作した場合であっても、カット速度がかなり遅くなった場合には、紙の燃焼というリスクが常に存在する。レーザースポットによって長時間にわたって照射されたままであると、紙の所定領域は、熱くなってしまう。しかしながら、導入された熱量のいくらかは、特徴的な距離（熱拡散係数と、照射領域を燃焼させるのに必要な滞留時間と、の積の平方根）にわたって拡散することとなる。この特徴的距離が、約１０μｍを超えると、焼き焦げ領域が、カットエッジ上に発生してしまい、カット品質の美観を損ねてしまう。このような領域が広ければ、照射領域外でも、紙が発火して燃焼するというリスクが発生する。
【００１６】
低パワーレーザーを使用した場合でも、非常に短くかつ非常に大きなエネルギーのパルスを有したパルスモードで動作させることによって、カットを行い得ることが、公知である。その場合には、瞬時的なパワー密度が大きくなる。ＹＡＧレーザーは、カットや蒸発を目的として、パルス条件下で広く使用されている。しかしながら、この場合にも、低コストレーザーダイオードは、短くかつ非常に強力なパルスの形成に関しては、あまり良好な性能を有していない。
【００１７】
インクやシミで汚れた紙に対してパルスレーザーを使用することは、既に研究されている（参考文献５，６を参照されたい）。しかしながら、いずれの場合も、目的は、紙を損傷することなく、レーザー波長に対して吸収性を有したインクや汚れをクリーニングして除去することである。この場合、高ピークパワーを有したレーザーを使用することにより、言い換えれば、約１０ｋＷよりも大きな高ピークパワーを有したレーザーを使用することにより、紙を損傷することなく、レーザー波長に対して吸収性を有したインク除去することができる。
【００１８】
同様に、パーソナルプリンタを使用して印刷し得るような、プレカット構造、すなわち、簡易折曲線を有した構造、を使用することは、参考文献７に記載されている。しかしながら、この場合、プレカット操作および紙に折曲線をマーキングする操作を行った後に、最終的な顧客がコンピュータを使用して、プリンタを使用することにより、プレカット氏および予備接着紙の使用を容易とするための装飾機能およびマーキング機能を行うに過ぎない。特にパッケージングに関して、印刷された３次元構造を形成するために使用し得るソフトウェアは、公知である。しかしながら、このソフトウェアは、パッケージングを含む工業的大量生産手段と適合することを意図したものであって、個人的製造を意図したものではない（ORIGAMI ソフトウェア）。
【００１９】
最後に、紙をカットし得るプリンタが存在する。例えば、交通チケットを発券するプリンタがそれであり、このようなプリンタは、連続紙をなすブランクロールから、形成された（事前に印刷された）チケットをカットすることができる。しかしながら、この目的のために使用されている技術手段（ブレードの通過）は、複雑な形状のカットを行うに際しては、応用することができない。
【特許文献１】１９９６年９月１７日付けで発行された米国特許第５，５５７，３１１号明細書（参考文献１）
【特許文献２】１９９８年６月２日付けで発行された米国特許第５，７６０，３６９号明細書（参考文献２）
【特許文献３】１９９６年９月１７日付けで発行された米国特許第５，５５６，８２６号明細書（参考文献３）
【特許文献４】２０００年９月１２日付けで発行された米国特許第６，１１７，０６１号明細書（参考文献７）
【非特許文献１】“Laser machining, Theory and Practice”, GeorgesChryssolouris, Springer, 1981, p. 261（参考文献４）
【非特許文献２】“Laser interaction with coated collagen and cellulose fibrecomposites: fundamentals of laser cleaning of ancient parchment manuscript andpaper”, Kautek W., Pentzien S., Rudolph P., Kruge J., Konig E., Applied SurfaceScience, 129; 746-754, May 1998（参考文献５）
【非特許文献３】“Multipass laser ablation of three coloured ink from apaper substrate”by Steward R, Li L. Thomas D., Journal of Materials ProcessingTechnology 114 (2); 161-167, 20 July 2001（参考文献６）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
現在までのところ、メンテナンスが少なくて済みかつ安全性の面で信頼性も高いような低コストデバイスを使用して、標準的な紙シートを印刷してカットすることは、不可能であった。本発明は、従来技術における問題点を、周辺装置であって、紙シートを印刷するための印刷手段と；紙シートをカットするためのカット手段と；命令を受領するための手段と；を具備してなり、印刷手段が、受領された命令の関数として紙シート上に文字または図形を印刷し得るよう一般的なインクカートリッジから供給されたインクを放出する第１プリントヘッドと、受領された命令の関数としてカット対象をなす位置において紙シート内へと所定侵入深さでもって吸収性インクカートリッジから供給された吸収性インクを放出する第２プリントヘッドと、を備え、カット手段が、受領された命令の関数として吸収性インクによってマーキングされた位置において吸収性インクによって吸収される波長のレーザービームを放出する低パワーレーザーを備え、このレーザーのパワーが、インク放出された位置において、紙シートをカットし得るに十分なものとされているおよび／または紙シートを部分蒸発させ得るに十分なものとされている周辺装置によって、解決する。
【００２１】
言い換えれば、モノクロおよび／またはカラーで印刷し得ることに加えて、本発明による印刷装置は、レーザーの動作波長において吸収性を示すインクによって部分的カットパターンまたは全体的カットパターンを印刷することができる。紙シート上に吸収性インクを使用してカットパターンを印刷した後に、事前に吸収性とされた紙領域をレーザーによって走査し、紙をカットする。カットラインをなす特定位置において、かつ、使用されているレーザーの有効波長において、紙を吸収性としていることにより、特に低コストレーザーといったような低パワーレーザーを使用しても、標準的オフィス用自動紙をカットすることができる。
【００２２】
印刷は、インクジェットや、プリントヘッドからのインクの放出を原理とした他の任意の技術、を使用して行われることに、注意されたい。
【００２３】
本発明による装置は、２種類のインクを備えている。すなわち、紙を印刷するためのインクと、紙をカットするために必要とされたインクと、を備えている。紙カットインクは、格別の特徴点を有している。
【００２４】
まず最初に、このインクは、レーザーの発光波長において吸収性を示さなければならない。この目的のために、このインクは、無機色素または有機色素を備えることができる。無機色素は、１００ｎｍ未満という直径を有した超微粒子から構成することができる。このような色素は、特定の波長において吸収性を示す。
【００２５】
また、プリンタにおいて通常的に使用されているインクとは異なり、このインクは、紙のかなりの深さにまで侵入するような、あるいは、紙を貫通さえするといったような、組成とされる。これは、例えばマジックインキ（登録商標）といったような、紙内へと十分に浸透するような溶媒をインクが含有することによって、実施することができる。有利には、この溶媒は、有機溶媒とされ、容易に蒸発することができる。この溶媒は、インクジェット操作時には、紙の厚さ内へと色素を搬送する。
【００２６】
要約すれば、本発明による吸収性インクは、無機色素または有機色素と、溶媒と、を備えている。
【００２７】
有利には、吸収性インクは、吸収性インクが放出された位置のところにおいて、レーザービームの動作波長でもってレーザービームの少なくとも５０％を吸収し得るように、構成される。好ましくは、吸収性インクは、吸収性インクが放出された位置のところにおいて、レーザービームの動作波長でもってレーザービームの８０％以上を吸収し得るように、構成される。
【００２８】
同様に、吸収性インクは、少なくとも２００℃という温度までは好ましくは２５０℃という温度までは、レーザービームの動作波長において、良好な吸収特性を維持しなければならない。２７０℃を超えると、紙が茶色となって、赤外において吸収性となる（８００ｎｍにおいて８０％の吸収率、１０００ｎｍにおいて３５％の吸収率）ことが観測された。したがって、吸収性インクが、２７０℃以上の温度で吸収特性を維持する必要はない。他方、２５０℃で短時間にわたって熱処理を行うと、標準的オフィス用自動紙の赤外特性が、この温度ではあまり変化しないことがわかった。したがって、吸収性インクは、２５０℃に近い温度までは、吸収機能を発揮しなければならない。
【００２９】
発熱特性を増大させることによって、言い換えれば、大きな発熱力を有しかつ所定温度で点火する構成要素をインク内に添加することによって、吸収性インクの燃焼を増幅させることができる。本発明のある特別の実施形態においては、したがって、吸収性インクは、臨界温度に到達した時点で発熱性燃焼を行うような構成要素を備え、臨界温度は、１５０℃〜４００℃とされる。
【００３０】
また、カットされた紙あるいは最終的な３次元対象物は、美観的に優秀なものでなければならない。カットのために使用される吸収性インクが、紙から形成される対象物の最終的外観を損なわないことが重要である。しかしながら、インクが紙によって吸収されることにより、紙の品質によっては、カットラインの外側にインクが少しだけはみ出すことがある。カットされた紙の最終的美的品質を維持するための１つの手段は、近赤外において吸収性を示すようなインクを使用することであり、また、可視光線に対して透明または白色であるようなインクを使用することである。
【００３１】
したがって、第１実施形態においては、吸収性インクは、可視波長範囲において無色とされる。
【００３２】
第２実施形態においては、吸収性インクは、可視波長範囲において白色とされる。
【００３３】
図３は、標準的オフィス用自動紙に関する波長の関数としての吸収曲線（１４）と、レーザーの波長において吸収性を示すとともに可視範囲において損失を有していないあるいはわずかしか損失を有していないインクによって印刷を行った後において、紙に関する波長の関数としての吸収曲線（１５）と、レーザーの波長において吸収性を示すとともに可視特性に影響を与えるインクによって印刷を行った後において、紙に関する波長の関数としての吸収曲線（１６）と、を示している。
【００３４】
第２プリントヘッド（吸収性インクを含有している）は、５００μｍ以内の幅でもってラインまたは破線またはドットの形態をなす印刷パターンを形成するようにして、インクを放出する。特に、吸収性インクを使用して印刷されパターンは、主に、１０μｍ〜５００μｍという幅を有したライン（連続、破線、あるいは、ドット）とされる。寸法は、インクを放出するプリンタやバブルを放出するプリンタに典型的な解像度によって、変更可能である。６００ｄｐｉという解像度が、４０μｍという直径のドットに対応することに注意されたい。
【００３５】
好ましくは、ラインの幅は、５０μｍ〜２００μｍとされる。
【００３６】
このインクを使用して形成されたラインが、良好な鮮明度を有していることが重要であることに注意されたい。これにより、インクが紙の全体を超えて燃焼することを防止でき、火災というリスクを防止することができる。
【００３７】
吸収性インクを含有している第２プリントヘッドは、好ましくは、カットラインの１ｍｍあたりにつき０．５〜５ｎｌという量のインクを放出し、これにより、ライン上において良好な鮮明度が得られるとともに、紙上に投射される吸収性インクの量を十分な量に維持することができる。
【００３８】
有利には、カットを行う面とは反対側の面上に、吸収性インクが堆積される。
【００３９】
しかしながら、装置が紙反転システムを備えている場合には、紙シートの両面に対して印刷を行うことができる。
【００４０】
本発明による装置内のレーザーは、特に、焦点合わせ特性と、走査特性と、を有している。
【００４１】
まず最初に、レーザーは、６５０〜１６００ｎｍという波長を有したレーザービームを放出する。好ましくは、レーザー放出波長は、８００〜１１００ｎｍという範囲とされる。
【００４２】
有利には、レーザーの平均光パワーは、０．５〜１０Ｗとされ、好ましくは、１〜４Ｗとされる。
【００４３】
レーザーは、連続モードで動作することも、パルスモードで動作することもでき、それを選択することができる。しかしながら、レーザーがパルスモードで動作する場合には、レーザーのピークパワーは、レーザーの平均パワーの１００倍を超えないものとされる。好ましくは、レーザーのピークパワーは、レーザーの平均パワーの１０倍を超えないものとされる。
【００４４】
本発明のある特別の実施形態においては、レーザーは、１つまたは複数の半導体レーザーダイオードを備えている。
【００４５】
有利には、レーザーは、レーザービーム焦点合わせデバイスを備えることができる。この場合、レーザービーム焦点合わせデバイスは、少なくとも８０μｍという被写界深度において、１００μｍ〜４００μｍという寸法の光スポットを出力することができる。
【００４６】
好ましくは、焦点合わせされた光スポットは、２×１０−３〜４×１０−２ｍｍ２ という表面積を有している。この範囲が、従来技術において推奨されているパワー密度よりもかなり小さなパワー密度の範囲であることに注意されたい。すなわち、２×１０−３ｍｍ２ における４Ｗは、２００ｋＷ／ｃｍ２ というパワー密度に対応し、４×１０−２ｍｍ２ における１Ｗは、２．５ｋＷ／ｃｍ２ というパワー密度に対応する。
【００４７】
例えば、レーザービームの移動速度は、１０Ｗのレーザーダイオードが使用されている場合には、好ましくは、３０ｃｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎとされ、２Ｗのレーザーダイオードが使用されているという好ましい場合には、３０ｃｍ／ｍｉｎ〜２ｍ／ｍｉｎ未満とされる。
【００４８】
当業者には、レーザーとカット対象物との間において相対変位を得るための手段は、公知である。また、当業者には、プリンタあるいは複写装置において紙を把持してスクロールさせるための手段は、公知である。好ましくは、紙シート印刷手段とカット手段とは、同一の横方向移動キャリッジ上に配置される。印刷機能とレーザーカット機能とが同一の紙供給デバイス上に配置されることにより、特にレーザー放出領域がプリントヘッドと同じ横方向移動キャリッジによって駆動される場合には、インクラインの位置とレーザーカット位置との間に、良好な対応関係をもたらすことができる。
【００４９】
しかしながら、複数のノズルを有していることにより所定長さをなす領域を瞬時的に印刷することができそのため数ｍｍ長さという紙供給ジャークを形成し得るようなプリントヘッドとは異なり、レーザーは、通常、プロットすべきパターンに応じた速度で紙供給デバイスによる一様な駆動を必要とする。例えば、長手方向ラインをカットする場合には、紙供給機構が、カット速度に応じた一様な速度で紙を供給することが望ましい。他方、レーザー横方向移動キャリッジは、横方向ラインを形成する場合にのみ駆動され、紙は送られない。
【００５０】
よって、吸収性インクの印刷とレーザーカットとが整合的に行われることが特に重要ではあるけれども、紙供給という観点における制約とキャリッジ速度という観点における制約とは、相違している。
【００５１】
本発明の第１実施形態においては、単一の紙供給デバイスが設けられる。紙シートは、まず最初に、第１スクロール時に印刷され、その後、紙シートを取り外すことなく、紙シートが初期位置へと巻き戻され、その後、レーザーカットが行われる。
【００５２】
第２実施形態においては、本発明による周辺装置は、２つの紙シート供給領域を備えており、一方の紙供給領域は、印刷に使用され、他方の紙供給領域は、カットに使用される。しかしながら、これら２つの紙シート供給領域は、紙上の同じマークを使用することができる（特に、見当合わせ操作のために）。したがって、この第２実施形態においては、カット手段は、紙経路上において、印刷手段よりも下流側に位置している。
【００５３】
このタイプのシステムの利点は、本質的に、印刷速度とカット速度とである。
【００５４】
第３実施形態においては、紙取扱いデバイスは、紙を、前後方向の双方に駆動することができる。この場合、折曲線の形成のために部分的カットを行うことが所望された場合には、カットは、目的とした折曲線とは反対側の面上において行われる。
【００５５】
明らかなように、すべての場合において、レーザーを固定とすることもでき、レーザーを光ファイバに対して接続することができる。この場合、カットヘッドは、光ファイバの端部と、焦点合わせシステムと、を備えて構成され、光ファイバ端部を通して、レーザー放射が導出される。この場合、カットヘッドが駆動される。
【００５６】
また、紙シートをカットする際に、紙シートを点火させないような特別の措置を施すことが望ましい。これは、個人向け使用の場合においては、本発明による装置内に挿入される支持体が、まず最初に適切な紙シートとし得ることにより、場合によってはアルコールや他の任意の可燃性物質によって湿潤されたといったような、良好ではない品質のすなわち可燃性の紙製支持体とし得ることにより、特に当てはまる。
【００５７】
大いに可燃性の支持体を使用した場合であってさえも、紙が燃えるというリスクを避けるために、紙シートのうちの、レーザーによって照射される領域の近傍に位置した少なくとも一方の面に対して、紙の熱拡散度合いよりも１０倍以上大きな熱拡散度合いを有した材料が接触していることが、好ましい。その場合の熱拡散度合いは、少なくとも１．５×１０−６ｍ２／ｓ とされ、好ましくは、１×１０−５ｍ２／ｓ より大きいものとされる。この場合、大きな熱拡散度合いを有した材料は、ヒートシンクとして機能し、これにより、燃焼防止を維持する。この材料は、良好な熱伝導材料（例えば、銅）から構成される。このヒートシンクは、このような熱特性を有した供給ローラ上に紙を配置することにより、形成することができる。同様に、レーザーによって照射される領域の近傍において紙シートに対して接触している材料は、レーザーカットヘッドの形態とすることができ、このレーザーカットヘッドは、
−紙シートに対して接触しているとともに少なくとも０．５ｃｍ２ という表面積を有するものとされた接触領域と；
−この接触領域内に位置している穴開き部分であるとともに、レーザービームを通過させることができ、紙に対して接触することとなる位置において１ｍｍ２ 以上という断面積を有するものとされた、穴開き部分と；
−純粋エアの導入口、および、カット操作時に通常的に生成される煙や紙屑を排出するための燃焼煙排気用ダクトと；
を備えている。
【００５８】
カット領域に隣接した接触領域を備えてなるカットヘッドを形成するための１つの可能な手段が、図６に示されている。この実施形態においては、カットヘッドは、大きな熱伝導性を有した材料からなる部分（１７）を備えており、この部分（１７）は、レーザービーム（１９）の焦点合わせ光学系（１８）を内部に設置し得るよう、穴開けされている。この穴には、紙の燃焼のために必要なエア導入口（２０）と、ガスおよび燃焼粒子の排出のための排気口（２１）と、が形成されている。図６においては、部材（２０，２１）が、チューブの形態とされていることに注意されたい。
【００５９】
上述したように、吸収性インクの印刷と、レーザーカットとは、整合的に行うことができる。これを得るために、レーザービームは、吸収性インクのカートリッジに対して見当合わせしなければならず、双方の印刷機能が、カット機能に対して見当合わせされなければならない。吸収性インクによって印刷されたライン（あるいは、孔、あるいは、部分的カット）と、レーザービームによる走査と、の間に良好な対応関係が存在する必要性のために、操作者がインクカートリッジを交換することを必要とされた場合も含めて、両インクカートリッジとレーザーとを見当合わせする必要がある。このタイプの手順は、インクジェットプリンタにおいては古典的であり、特に、各インクカートリッジの交換後には、カートリッジの実際の位置とカートリッジの公称位置との間の可能なオフセットを決定する必要がある。一般に、残留オフセットは、５００μｍ未満とされる。
【００６０】
従来と同様に、見当合わせは、バーニア原理に基づいて行われる。この原理においては、見当合わせされるべき２つのプリントヘッドは、小さなオフセットでもって互いに同時に一対をなすラインを印刷する。その後、観測者は、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータに対して、互いに見当合わせされたラインどうしのクリアランスに関する情報を送出し、これにより、残留オフセットを決定して修正することができる（例えば、ソフトウェアによって）。本発明においては、目的は、吸収性インクのカートリッジとレーザースポットとを見当合わせすることである。吸収性インクが、好ましくは、可視波長範囲においては、見えないことのためにあるいはほとんど見えないことのために、レーザービームと吸収性インクカートリッジとの見当合わせに際して、新たなプロセスを見出さなければならないことは、極めて明瞭である。
【００６１】
レーザービームと一般的インク（あるいは、従来的インク）カートリッジとを見当合わせするための方法は、例えば、以下のようなものとすることができる。まず最初に、第１シリーズをなす互いに平行な複数のマークを、第１プリントヘッドの一般的インクカートリッジ（ブラックインクまたはカラーインク）を使用して紙シート上に形成する。この際、これら複数のマークを、所定間隔あるいは所定ピッチ（所定第１ピッチと称される）の分だけ離間したものとする。その後、第２シリーズをなす互いに平行な複数のマークを、第１シリーズをなす複数のマークと対向した位置において、第２プリントヘッドのインクカートリッジ（吸収性インク）を使用して、形成する。これら複数のマークの印刷幅は、吸収性インクカートリッジとレーザーとの間の可能な位置ズレを補償するに十分であるようなものとする。この際、これら複数のマークを、ブラックインクまたはカラーインクによって形成された複数のマークを離間している所定第１ピッチとは異なる所定第２ピッチの分だけ、離間したものとする。その後、吸収性インクによって形成されたシリーズをなす複数のマークを、レーザーを使用して、レーザーカット（部分的なカットまたは完全なカット）する。操作者は、カット部分を観測し、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータに対して、情報を送出し、これにより、複数のマーク（従来的インクによって印刷されたもの、すなわち、ブラックインクまたはカラーインクによって印刷されたもの）と複数のカット部分とが一致しているかどうかを認識させ、良好な見当合わせ条件を決定する。
【００６２】
また、吸収性インクカートリッジとレーザービームとを見当合わせすることが望ましい。初期的には、第１領域をなす互いに平行な複数のマークを、第２プリントヘッドの吸収性インクカートリッジを使用して、紙シート上に形成し、この際、各マークを、所定第１ピッチの分だけ離間したものとするとともに、レーザーのスポットの幅を超えない幅を有するものとする。その後、レーザービームを使用することによって、第１領域内において、複数のレーザースポットラインを形成し、この際、各スポットラインを、マークに対して平行なものとするとともに、所定第１ピッチとは異なる所定ピッチの分だけ離間したものとする。最後に、複数のマークを観測することによって、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータは、それらマークがカットされているかどうかを認識することができる。
【００６３】
有利には、はしご状をなすパターン（図７参照）を形成することができる。これにより、はしごパターンを指によって単に押圧することによって開くかどうかを観測することにより、カットが完全であるかどうかをチェックすることができる。はしごパターンが実際に残留クリアランスを修正することをシステムに対して使用者が通知し得るのに必要な様々な試験的はしごパターンを形成することは、通常的印刷機能を使用して行われる。よって、カットを観測することにより、プリンタに対してあるいはプリンタを制御しているコンピュータに対して、印刷された複数のマークが複数のカット部分と一致しているかどうかを通知することができる。例えば、図７においては、紙シート（３）上には、吸収性インクによって印刷されたパターンが存在するとともに、『従来的』インク（ブラックインクまたはカラーインク、言い換えれば、従来的印刷インク）によって印刷された表示（２４）が存在する。このパターンは、レーザーと吸収性インクのヘッドとを見当合わせするための操作において、使用される。パターンは、吸収性インクによって印刷された複数の細いストラップ（２２）を有している。これらストラップは、印刷されたラインとレーザーとが要求された見当合わせ精度でもって一致している場合にのみ、紙がカットされることを可能とする。パターンは、先のストラップに対して直交した複数の広幅のストラップ（２３）を有している。これらストラップは、見当合わせにおける不正確さが存在する場合であっても、紙の完全なカットを可能とする。
【００６４】
最後に、完全なカットを可能とするための適切な速度を決定するための、第３の調整方法を行うことができる。レーザーパワーに関する不完全な知識や、レーザーパワーのドリフトや、紙の厚さ特性や、紙に関しての吸収性インクの吸収度合い、等といったようなすべてのパラメータは、完全なカットを行うのに必要なレーザー走査速度を変化させる要因となり得る。この調整を行うために、複数のマーク（好ましくは、はしご形状）を、第２プリントヘッドのインクカートリッジ（吸収性インク）を使用して、紙シート上に形成し、複数のマーク上にわたって、互いに異なる速度でもってレーザースポットを通過させる。操作者が、完全なカットが行われているかどうかに関する状況を観測することにより、操作者は、周辺装置上においてあるいは周辺装置を制御しているコンピュータ上において、対応マークを選択することができる。この選択は、印刷機能を使用して、様々なマークからなる参照物を平面テキスト内の紙上に書き込み得ることによって、容易とすることができる。
【００６５】
また、コンピュータシステムであって、第１に、コンピュータおよびソフトウェアを具備し、第２に、本発明による周辺装置を具備しているような、コンピュータシステムが興味深い。コンピュータおよびソフトウェアを使用することによって、紙シート上に、カット対象をなすパターンと、印刷対象をなすパターンと、を決定し、周辺装置に対して命令を付与することによって、周辺装置を使用して、印刷とカットとを行うことができる。
【００６６】
本発明においては、多くのプリンタにおいて行われているように、シートは、好ましくは、一方向に沿ってスクロールされ、レーザービームは、垂直方向に走査される。
【００６７】
本発明による周辺装置による紙の取扱いを容易なものとするために、また、カットされたものが供給機構によって混乱させられることを防止するために、コンピュータおよびソフトウェアが周辺装置に対して命令を送出することによって、目的をなすカットパターンに応じて、紙カット物内に中断部分（すなわち、タブ）を形成することが有効である。コンピュータおよびソフトウェアは、レーザーによって紙を完全にカットするのではなく、紙を単に脆弱化させる。これにより、操作者が、後に有効領域から自由に取り外せる部分を残す。これにより、紙シートは、一体物として装置から導出され、詰まりを防止することができる。コンピュータおよびソフトウェアは、紙の機械的特性および人間工学に基づいて、適切にタブを配置することができる。
【００６８】
有利には、コンピュータシステムは、廃棄する部分をマーキングすることによって、使用者の作業を容易なものとすることができる。周辺装置が、最終的対象物のそのような部分上にあるいは隠れる部分上に、認識可能パターンや指示を形成することにより、使用者は、どの部分を取り外して廃棄すべきかを容易に認識することができる。言い換えれば、コンピュータシステムは、第１プリントヘッドを使用した適切なマーキングによって、除去すべき領域を識別させることができる。
【００６９】
本発明においては、上述したようなコンピュータシステムを使用することによって、文書または紙対象物が形成される。
【００７０】
同様に、本発明によって可能とされるいくつかの実施形態が、接着を必要としない紙部材である場合には、本発明による他の可能性は、例えば、接着によって組み立てられる紙対象物とすることができる。良好な品質を得るために、また、実用的な理由により、印刷およびカットを行うために使用したのと同じ装置を使用することによって、様々な紙対象物を接着し得ることが有効である。よって、接着された構造は、以下の様々なステップに従って形成される。第１ステップは、紙シートを出発材料として、本発明によるコンピュータシステムを使用することによって、文書を形成することであり、この場合、文書を、接着剤を適用すべき少なくとも１つの部分であるとともに接着パターンによってマーキングされた少なくとも１つの部分を有したものとする。次に、周辺装置に対して、シリコーンによってコーティングされた支持体（２５）と、接着層（２６）と、印刷可能な表面フィルム（２７）と、をこの順に備えてなる多層構造を供給する。この多層構造を構成する部材は、格別の特徴点を備えている。
【００７１】
すなわち、接着層は、支持体に対してよりも、表面フィルムに対して、より良好に接着され、さらに、接着層は、表面フィルムに対してよりも、第１ステップにおいて形成された文書（言い換えれば、接着剤が適用される文書）に対して、より良好に接着される。
【００７２】
接着層と、シリコーンによってコーティングされた支持体と、の間の接着は、表面フィルム上におけるほども強力なものであってはならない。これにより、操作者は、接着層と印刷可能表面フィルムとからなるアセンブリを容易に分離することができる。
【００７３】
さらに、接着層と表面フィルムとは、レーザーの動作波長において吸収性を示すものとされる。
【００７４】
接着層および表面フィルムの吸収特性は、レーザーによる効果的なカットを得るに際して十分に良好なものとされる。
【００７５】
シリコーンによってコーティングされた支持体は、レーザーの走査速度も考慮しつつレーザーによって影響を受けないようにあるいはレーザーによってわずかしか影響を受けないように、その熱的特性および吸収特性が選択される。次なるステップは、文書上に形成された接着パターンに対応した接着パターン（２９）（書き込まれた表示、あるいは、グラフィックマーク）を、周辺装置の第１プリントヘッドを使用することによって表面フィルムを印刷することにより、多層構造上に、形成することである。パターンおよび／またはマーキングを有したこの印刷は、文書の接着対象領域上へと、接着層と表面フィルムとからなるアセンブリを配置することを、容易なものとする。その後、レーザーを使用して、多層構造上においてカット（２８）を形成する。これにより、文書のうちの接着が行われる部分に対応する寸法でもって、多層構造の上側に位置した２つの層（表面フィルムおよび接着層）に関して接着パターンで囲まれた領域を規定する。この領域を、シリコーンコーティングされた支持体から分離させ、領域の接着層の面を、文書に対向させるようにして配置し、これにより、文書の接着パターンと、表面フィルムと、を対応させ、表面フィルムを、領域から除去する。文書（標準的オフィス用自動紙）上における接着層の接着強度が、表面フィルム上における接着強度よりも良好であることにより、接着層（あるいは、接着フィルム）と表面フィルムとからなるカット済み部材が、文書の適切な領域上に押圧された後には、紙文書から接着フィルムを取り外す必要なく、表面フィルムを取り除くことができることに注意されたい。表面フィルムの除去後には、操作者は、接着層が位置している部分を、文書に対してあるいは他の文書に対して、貼り付ける。同じ文書の他の領域に貼り付けることも、また、他の紙部材を準備することも、できる。あるいは、接着性とされた紙文書を、支持体上に転写することができる。
【００７６】
選択された接着フィルムは、圧力によって接着するような接着フィルムとされる。接着フィルムは、互いに同一の２つの面を有することができる。あるいは、接着フィルムは、紙上に良好に接着する一方の面と、再接着容易な接着剤をベースとした他方の面（印刷可能なフィルムを支持する面）と、を有したものとすることもできる。
【００７７】
要約すれば、本発明による装置は、以下の主要な障害を除去する。すなわち、
−紙が非常にわずかな吸収性しか示さないような波長の低パワー密度のレーザー源を使用したにしても、良好な品質のカットを得ることができる。
−レーザーが紙を燃焼させることを考慮したとしても、火災のリスクを排除することができる。
−カット廃棄部分が詰まりを起こすことがないことのために、紙取扱い機構を使用する必要がない。
【００７８】
低コストのオフィス用オートメーション設備を使用したにしても、３次元構造や印刷構造を形成するのに必要なすべてのステップを達成し得ることにより、様々な可能性をもたらすことができる。例えば、玩具や装飾目的のために、また、宣伝目的のために、インターネット上において３次元対象物を楽しむことができる。また、窓やタブや事前カット穴や折曲といったようなものを含む文書を作成することができる。これらすべての応用は、現時点では、専門店でしか形成することができない。特に、本発明による装置は、例えば以下のような対象物を作成することができる。すなわち、
−各章に直接的にアクセスすることを可能とする複数のタブが取り付けられた複数のページを有してなる報告書、あるいは、閉じた状態において例えばタイトルだけを表示するための窓を有していて、第１ページによって、タイトル以外の第２ページ以降のすべての情報がすべて隠されているような、報告書。
−強調した形状（ハートマーク）とか面白い形状とかを有していたり、また、使用を容易とするためのマーク（例えば、手紙を折り曲げる際の折曲線）を有していたり、するような小さなメモ。
−着脱可能な部分（送り状、玩具、等）を有した印刷文書。
−カットや折曲の組合せによって形成されたようなまた可能であれば接着も含めて形成されたような、小さな玩具や宣伝対象物（紙飛行機、人や動物のフィギュア、等）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、本発明が明瞭に理解され、本発明の他の目的や特徴点が、明瞭となるであろう。
【００８０】
本発明の格別の態様による周辺装置が、図１に示されている。この装置は、紙シート（３）のための、ローラの形態とされた、把持スクロール手段（６）を具備している。ローラの軸方向に対して平行に移動可能とされたキャリッジホルダ（５）は、インク放出によって紙（３）を印刷するために、ブラックインクカートリッジ（４）と、カラーインクカートリッジ（４）と、を備えている。これらは、市販されている様々なプリンタにも設けられているものである。本発明による装置は、さらに、近赤外において吸収性を示すインクのリザーバを収容しているカートリッジ（１）を具備している。例えば、このインクは、Reynolds社によって製造されているブラックまたはブルーのマジックインキ（登録商標）フェルトとすることができる。
【００８１】
吸収性インクカートリッジは、８０μｍ幅でもって、直線状でもってあるいは湾曲線状でもって、連続ラインでもってあるいは分断ラインでもって、インクを放出することができる。
【００８２】
放出されるインクの量は、従来のカートリッジよりもかなり大きな量とされ、８０μｍ幅のラインに対して、１ｍｍという長さあたりにおいて、０．５〜５ナノリットルとされる。
【００８３】
インクの量、インク中の溶媒の性質、および、インク中の色素の性質は、通常の紙シート（８０ｇ／ｍ２ という標準的オフィス用自動紙）によって迅速に吸収され得るようなものとされる。これにより、インクは、紙を通過する（あるいは、ほぼ通過する）。
【００８４】
レーザー源（２）は、８５０ｎｍの光を放出するレーザーダイオードであって、連続的に２ワットのパワーで放出することができる。レーザー源（２）は、プリントヘッド（１，４）と同じ横方向移動キャリッジ（５）上に設置されており、レーザー源（２）からの放射は、適切な光学系によって焦点合わせされている。この光学系は、レーザー放射を、紙上において、約１００μｍというスポットサイズでもって、かつ、紙の厚さに対応して１００μｍという被写界深度でもって、焦点合わせする。
【００８５】
本発明による周辺装置は、コンピュータおよび適切なソフトウェアによって制御され、これにより、印刷ノズルおよびレーザーの移動および操作が決定される。より詳細には、このソフトウェアは、実行すべき印刷を決定するとともに、カット操作を決定し、さらに、折曲領域を決定する。紙のスクロール手段（６）と、レーザー（２）の並進移動と、の組合せにより、レーザーは、完全に貫通してカットすべきラインに関しては、７０ｃｍ／ｍｉｎという速度でもって吸収性インクが放出されたライン上を通過するとともに、単に折曲をマーキングするだけの場合には、２．５ｍ／ｍｉｎという速度で通過する。吸収性インクによる印刷も含めた紙の印刷は、第１通過時に行われる。その後、紙取扱いシステムが、紙を、ページの最初に戻し、紙の第２回目の通過時には、レーザー（２）を使用したカットだけが行われる。
【００８６】
紙取扱いシステムの詰まりを防止するために、カットシステムは、カット済みシートのいくらかの部分を固定状態に保持し得るような領域（１３）を残す。このような領域（１３）すなわち保持タブの位置および特性は、カット目標をなす幾何形状と、紙取扱いシステムによって印加される力と、を考慮して、コンピュータシステムによって決定される。例えば、図２Ａは、吸収性インクがなすパターン（７）と、印刷パターン（８）と、最終的カットおよび折曲のために有効な複数の表示（９）と、を有した紙（３）を示している。レーザー（２）の通過後には（図２Ｂ）、カットライン（１１）と、カット穴（１２）と、折曲を意図した部分的紙除去ライン（１０）と、紙の部分的蒸発に対応したタブ（１３）と、が得られている。このようなタブ（１３）は、カットすべきライン上に配置されていて、紙供給システム内においてカット済み部分が詰まってしまうことを防止している。
【００８７】
本発明による周辺装置およびコンピュータシステムを使用することにより、標準的な紙シート（３）を出発材料として、多様な紙対象物を形成することができる。例えば、  報告書のうちの、窓付きのすなわち穴付きのページを得ることができる。このページの中に、シートを挿入して、ホルダおよびタブを形成することができる（図４）。形成されているカット部分が、破線（ｉ）によって示されていることに注意されたい。
【００８８】
他の実施形態においては、印刷およびカットに加えて、接着を行うことができる。この実施形態においては、使用される吸収性インクは、１１００ｎｍという波長に対して吸収性を有した溶媒および色素から構成されている。プリントヘッドは、同じインクを使用して、４０μｍよりも良好ではない解像度でもって、パターンを形成する。レーザーは、１１００ｎｍの光を放出するレーザーダイオードとされ、１μｍ×１００μｍという発光領域でもって、連続的に１ワットのパワーで発光することができる。レーザービームは、レンズを使用して焦点合わせされる。これにより、１００μｍという程度の直径のスポットを得ることができる。このレーザーダイオードは、真鍮部材に取り付けられる。この真鍮部材は、フラットなベースを有しているとともに、中央部分に、２５０μｍ直径の貫通穴を有している。この貫通穴を通して、レーザービームが放出される。レーザービームの焦点は、フラットなベースを超えて０〜５０μｍのところに配置されている。レーザーダイオードは、専用の駆動キャリッジ上に取り付けられており、紙シート供給ローラに対して平行に移動することができる。真鍮部材分のベースは、印刷インクおよび吸収性インクが印刷されている面とは反対側の面上において、紙シートに対して接触して配置される。印刷面とは反対側の面の方からカットを行うことには、２つの利点がある。すなわち、
−第１に、印刷インクが完全には乾燥していない状態で、真鍮部材が紙シートに接触したにしても、印刷インクを擦って広げてしまうことがない。
−第２に、吸収性インクが完全には浸透していなくても、レーザー加熱および点火操作が、紙の厚さ全体にわたって効果的である。それは、レーザー放射が紙内を進むにつれて、レーザーの吸収が増大する一方で、レーザー放射が減衰するからである。
【００８９】
有利には、紙供給システムを、印刷システムとは個別のものとすることができ、印刷システムの下流側に配置することができる。よって、周辺装置は、シートを印刷しつつ、既に処理された紙をカットすることができる。また、カットステージと印刷ステージとを分離することで、熱光学的環境を最適化することができる。
【００９０】
その場合、紙取扱いシステムの２つのステージの間にクリアランスが存在し得るようにしてまた複数のカートリッジまたは複数のプリントヘッドの組立に由来するオフセットが存在し得るようにして、少なくとも、レーザーと吸収性インクとの間において、効果的な見当合わせ操作を行う必要がある。これを得るために、印刷されたはしご状パターンを、印刷マークを有しつつ、吸収性インクによって形成することができる（図７参照）。レーザーは、はしごの両側辺（２３）をカットする。はしごの各バー（２２）は、印刷ステージとカットステージとの間のオフセットに関する様々な状況を表すことができる。使用者は、バーを観測することによって、完全な開口を形成する。使用者は、オフセットの状態に関して、システムに対して情報を付与することができる。
【００９１】
この装置においては、接着性シートまたは多層シートを挿入することを、選択することができる。接着性シートは、シリコーン製支持体（例えば、シリコーンによってコーティングされた紙）と；レーザーの波長において吸収性を示す接着層（あるいは、接着フィルム）と；印刷可能であるとともに近赤外において吸収を示す紙フィルムと；を備えている。
【００９２】
システムは、レーザーを使用して、吸収性インクを事前に印刷することなく、上面の紙フィルム上に事前に印刷したすべての有効なマークを転写した後に、２つの表面層（接着層、および、印刷可能フィルム）だけにおいてカットを行うことができる。この結果、要求された寸法に対して完全に調整されているとともに対象物に対して整合した転写可能な接着フィルムを使用することができる。例えば、図５に示す紙対象物のタブ（ｋ）に整合した接着タブを形成することができる。このタブは、折り曲げられた対象物に容積を付与するために必要とされる。図５に示す紙対象物は、組立後にはピラミッドを形成することを意図したものであって、複数のカット（ｉ）（破線）と；複数の折曲マーク（ｊ）（一点鎖線）と；印刷された表示（９）と；接着のために使用されることとなるタブ（ｋ）と；を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による印刷とカットとを行う装置を示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明に基づく操作が行われた紙シートを示す斜視図である。
【図２Ｂ】本発明に基づく操作が行われた紙シートを示す斜視図である。
【図３】標準的オフィス用自動紙の吸収率を波長の関数として示すグラフであって、印刷された紙と印刷されていない紙とに関する結果を示している。
【図４】標準的紙シートを出発材料として、本発明に基づいて可能であるような実施形態を示す一例である。
【図５】標準的紙シートを出発材料として、本発明に基づいて可能であるような実施形態を示す他の例である。
【図６】カットヘッドを示す斜視図である。
【図７】レーザーと吸収性インクのプリントヘッドとの間における見当合わせ操作を意図した紙支持体上における印刷パターンを示す図である。
【図８】接着構造を形成するためにプロセスにおいて使用される多層構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  第２プリントヘッド
２  低パワーレーザー
３  紙シート
４  第１プリントヘッド
５  横方向移動キャリッジ
１８  レーザービーム焦点合わせデバイス
１９  レーザービーム
２０  純粋エアの導入口
２１  燃焼煙排気用ダクト
２５  シリコーンによってコーティングされた支持体
２６  接着層
２７  印刷可能な表面フィルム
２９  接着パターン
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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