JP2004249333A

JP2004249333A - Device for forming perforation

Info

Publication number: JP2004249333A
Application number: JP2003043340A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Ito; 義文伊藤; Yukihiro Nakanaga; 幸宏中永
Original assignee: Meiwa Pax Co Ltd
Current assignee: Meiwa Pax Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for forming perforation which can easily and surely form the precise and minute perforation and which can prevent the occurrence of breakage such as sear of a sheet during processing. <P>SOLUTION: The device for forming the perforation is constituted as follows. It is provided with a transfer means to transfer the sheet made of paper and plastics or the like in a fixed direction and a laser processing means to form the perforation by irradiating a laser beam to the surface of the sheet to be transferred by the transfer means. The transfer means has at least two conveying rollers which support the rear face of the sheet at the vicinal position across a laser beam irradiating part. At least the two conveying rollers and the space between the rollers are surrounded by a housing on the rear face side of the sheet. The housing is provided with an exhaust means to discharge a gas in the space to the outside. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はミシン目形成装置に関し、より詳しくは、パップ剤の包装袋等に使用される紙やプラスチック等の軟質包装材にレーザービームによりミシン目加工を施すミシン目形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密封した状態で市場に供給されるパップ剤等の製品を収容する包装袋は、例えば２枚の包装材シート間に製品を収容して周縁をシールすることにより形成されており、包装袋の上方位置には使用者が袋を綺麗に引き裂いて開封することができるようにミシン目が形成されている。
従来、このようなミシン目は、金属等で形成された切刃が多数列設された刃物をシートに押し当てて切断することにより形成されていた。しかしながら、このような従来の方法では、使用に伴って刃物が磨耗して切れ味が悪くなることによって、刃物を押し当てた部分のシート表面に盛り上がりが生じる場合があり、加工後のシートをロール状に巻回するときに盛り上がり部分によって均一な巻回ができなくなってしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題点に鑑みて、刃物に代えてレーザービームを使用することにより、シートにミシン目加工を施す方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７１０１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５９８７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの開示技術は、上記した刃物を用いた加工方法の問題点を解決することができる点では確かに優れた技術であるが、以下に述べるような課題が存在していた。
すなわち、これらの開示技術は、いずれも連続的に移送されるシートに対してレーザービームを照射してミシン目を形成するものであるが、移送中のシートに生じる振動によって、シート表面へのレーザービーム照射位置が微妙に変動し、精密なミシン目加工を行うことが困難であるという問題があった。また、レーザービームの照射位置が加熱されて高温となることにより、シートが焼けたり焦げたりするという問題があった。
また、包装袋を開封する使用者がミシン目をそれることなく引き裂けるようにするためには、細かいミシン目を形成することが有効であるが、上記した開示技術では、レーザービームを集光する集光レンズからシート表面までの焦点距離が長くなって微小なビームスポット径が得られず、細かいミシン目を形成することが難しかった。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題を解決すべくなされたものであって、精密で細かいミシン目を容易且つ確実に形成することができ、また加工時におけるシートの焦げや焼け等の破損を防止することができるミシン目形成装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
すなわち、請求項１に係る発明では、紙やプラスチック等からなるシートを一定方向に移送する移送手段と、該移送手段によって移送されるシート表面に対してレーザービームを照射してミシン目を形成するレーザー加工手段とを具備し、前記移送手段は、レーザービーム照射部位を挟んだ近傍位置でシート裏面を支持する少なくとも２つの搬送ローラを有することを特徴とするミシン目形成装置を提供する。
請求項２に係る発明では、前記少なくとも２つの搬送ローラ及び該ローラ間の空間はシート裏面側においてハウジングにより包囲されてなるとともに、該ハウジングには前記空間内の気体を外部に排出する排気手段が備えられてなることを特徴とする請求項１記載のミシン目形成装置を提供する。
【０００８】
請求項３に係る発明では、前記シートのレーザービーム照射部位に対して、冷却用気体を吹き付ける噴出ノズルが備えられてなることを特徴とする請求項１又は２記載のミシン目形成装置を提供する。
請求項４に係る発明では、前記レーザー加工手段は、レーザービームを発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から出力されたレーザービームの径を拡大するビームエキスパンダーと、該ビームエキスパンダーにより拡径されたレーザービームを集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光されるレーザービームの焦点を前記シートの表面において移送直角方向に走査するための走査手段とを備えてなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のミシン目形成装置を提供する。
【０００９】
請求項５に係る発明では、前記集光レンズとビームエキスパンダーとの間に、ビームエキスパンダーから出力されたレーザービームをシート表面に向けて偏向するミラーが配設されており、前記走査手段が該集光レンズの向きを変化させる手段であることを特徴とする請求項４記載のミシン目形成装置を提供する。
請求項６に係る発明では、前記走査手段が、集光レンズにより集光されるビームをシート表面に向けて偏向すべく配設されたガルバノミラーからなることを特徴とする請求項４記載のミシン目形成装置を提供する。
【００１０】
請求項７に係る発明では、前記ビームエキスパンダーから出力されたレーザービームを複数の平行ビームに分割するビームスプリッタが配設され、前記集光レンズは該ビームスプリッタにより分割された複数のビームの各々を集光するように複数枚配設され、前記ガルバノミラーは該複数の集光レンズにより集光されるビームを各々偏向するように複数枚配設されてなることを特徴とする請求項６記載のミシン目形成装置を提供する。
請求項８に係る発明では、前記レーザー発振器がレーザービームを連続的に発振する連続式発振器であって、前記走査手段が、前記シートを貫通カット可能な低速走査と貫通カット不可能な高速走査を所定周期で交互に繰り返すようにレーザービームを走査することにより、シートにミシン目を形成することを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載のミシン目形成装置を提供する。
【００１１】
請求項９に係る発明では、前記レーザー発振器がレーザービームを間欠的に発振するパルス式発振器であって、発振のオン・オフを交互に繰り返し、ビームスプリッタにより発生する複数のビームによって、シートにミシン目を形成することを特徴とする請求項７記載のミシン目形成装置を提供する。
請求項１０に係る発明では、前記走査手段が、シートの移送速度に応じて走査速度を制御するように構成されてなることを特徴とする請求項４乃至９いずれかに記載のミシン目形成装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るミシン目形成装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係るミシン目形成装置の要部を抽出して示す正面図である。
本発明に係るミシン目形成装置は、紙やプラスチック等からなるシート、特にパップ剤等の包装袋に用いられる軟質包装材の表層を構成するシートにミシン目を形成するために好適に使用される装置である。
【００１３】
本発明に係るミシン目形成装置は、シート（Ｓ）を一定方向に移送する移送手段（１）と、該移送手段（１）によって移送されるシート（Ｓ）の表面に対してレーザービームを照射してミシン目を形成するレーザー加工手段（２）とを主要構成として具備している。
【００１４】
移送手段（１）は、供給ローラ（３）に巻回された長尺状のシート（Ｓ）を、複数の搬送ローラ（４）を介してシート長さ方向に連続的に移送し、最終的に巻き取りローラ（５）に巻き取るための手段である。
図１は、移送手段（１）が有する複数の搬送ローラ（４）のうち、レーザービーム照射部位を挟んだ位置においてシート（Ｓ）の裏面を支持している２つの搬送ローラ（４）を抽出して示している。
これら搬送ローラ（４）は、レーザービーム照射部位の近傍位置に配置されており、これによって移送されるシートの振動を極力小さく抑え、精密で細かいミシン目加工を行うことを可能としている。尚、搬送ローラ間の距離（中心距離）は、１５０〜４００ｍｍの範囲（通常３００ｍｍ程度）に設定される。
搬送ローラ（４）上のシート（Ｓ）と対向する後述のハウジング（１２）との垂直方向距離（Ｄ）は、例えば５０〜２００ｍｍの範囲、より好ましくは７５〜１５０ｍｍの範囲において設定される。好適な設定値の一例としては１２０ｍｍを例示することができる。このように配置することにより、シート（Ｓ）上で焦点を結んだレーザービームがハウジング上を照射した場合でも、焦点スポット径が大きくなり、単位面積当たりのレーザーエネルギーが小さくなることで、熱によるハウジングの損傷を防ぐことができる。
【００１５】
図２は図１示のレーザー加工手段（２）の全体構成を示す平面図である。
レーザー加工手段（２）は、例えば炭酸ガスレーザーからなり、レーザービームを発振するレーザー発振器（６）と、該レーザー発振器（６）から出力されたレーザービームを導く光導管（７）と、該光導管（７）の終端部から出たビームを２本の平行ビームに分割するビームスプリッタ（８）と、該ビームスプリッタ（８）により分割された２本のビームの径をそれぞれ拡径する２つのビームエキスパンダー（９）と、これらビームエキスパンダー（９）により拡径されたビームをそれぞれ集光する２つの集光レンズ（１０）と、これら集光レンズ（１０）により集光されるレーザービームを偏向してシート（Ｓ）の表面に導くガルバノミラー（１１）とからなる。
【００１６】
ビームスプリッタ（８）は、光導管（７）の終端部から出たビームの半分を通過させて直進させ、残りの半分を直角方向に偏向するハーフミラー（８１）と、該ハーフミラー（８１）によって偏向されたビームを直角方向に偏向する全反射ミラー（８２）から構成されている。
ガルバノミラー（１１）は周知の如く、ビームを全反射させる反射鏡（１１ａ）と、該反射鏡（１１ａ）の角度を変更させるスキャナ（１１ｂ）とからなり、このガルバノミラー（１１）がレーザービームの焦点をシート（Ｓ）の表面においてシート移送方向と直角な方向に走査する走査手段を構成する。
【００１７】
上記レーザー加工手段（２）は、前記２つの搬送ローラ（４）と、シート（Ｓ）を挟んで対向する位置に配置されており、レーザー加工手段（２）からのレーザービームは、これら２つの搬送ローラ（２）の間の位置においてシート表面に照射されるようになっている。
そして、これら２つの搬送ローラ（２）及び該ローラ間の空間（１４）をシート裏面側において包囲するようにハウジング（１２）が配設されており、このハウジング（１２）には前記空間（１４）内の気体を外部に排出する排気口（１３）が備えられている。
【００１８】
排気口（１３）には排気装置（図示略）が接続されており、該排気装置の作動によってハウジング（１２）内の気体を、連続的に外部へと吸引排出することが可能となっている。
これによって、ハウジング（１２）内の気体が連続的に排出されるため、レーザービームの照射によるシート（Ｓ）や搬送ローラ（４）の過熱が防がれ、シートが焼けたり焦げたり汚れたりすることを防止することが可能となる。
【００１９】
更に、本発明においては、シート（Ｓ）のレーザービーム照射部位に対して、冷却用気体（アシストガス）を吹き付ける噴出ノズル（図示略）を配置することが好ましく、これによって、レーザービームの照射により加熱されたシート（Ｓ）や搬送ローラ（４）をより効率良く迅速に冷却することが可能となり、シートが焼けたり焦げたりするのをより確実に防止できるようになる。
この噴出ノズルによる冷却用気体の吹き付けは、通常は噴出ノズルをハウジング（１２）に取り付けるか或いはハウジング内部に設置することによってシートの裏面側から行われるが、シートの表面側から若しくは表裏両面側から行う構成を採用することも可能である。
冷却用気体としては、例えば空気や窒素ガス等を使用することができる。
【００２０】
本発明に係る装置を、パップ剤等を収容する包装袋のミシン目加工に適用する場合、通常、図７に示す如く、包装袋の表面を形成するシート（Ｓ１）と裏面を形成するシート（Ｓ２）とが幅方向に一体になったシート（Ｓ）に対してミシン目加工を施し、後工程でシート（Ｓ）を幅方向中心線（Ｔ）で裁断するという方法が採られる。
従って、この場合、表面を形成するシート（Ｓ１）と裏面を形成するシート（Ｓ２）に対して、それぞれレーザー加工手段（２）を配置して、同時にミシン目（Ｍ）を形成する必要がある。
図３及び図４はそれぞれ、このような場合における２台のレーザー加工手段（２）の配置の一例を示す正面図及び平面図であり、図５及び図６は配置の別の例を示す正面図及び平面図である。
シート（Ｓ）のうち、包装袋の表面を形成するシート（Ｓ１）部分と、裏面を形成するシート（Ｓ２）部分にそれぞれ形成されるミシン目（Ｍ）同士の間隔（ｄ）が大きい場合（例えば１００ｍｍ以上の場合）には、図３及び図４に示すように各レーザー加工手段（２）の走査手段（ガルバノミラー（１１））がシート幅方向に並ぶように配置する。
一方、間隔（ｄ）が小さい場合（例えば１００ｍｍ未満の場合）にはこれが難しいため、図５及び図６に示すように走査手段（ガルバノミラー（１１））をシート移送方向の前後にずらして配置する。
【００２１】
これらの配置を採用した場合についても、ハウジング、排気手段（排気口及び排気装置）、噴出ノズルに関する構成は、上記説明した図１示の構成と同様の構成を適用することが可能である。
尚、図５及び図６に示す如く、走査手段を前後にずらして配置する場合には、レーザービーム照射部位を挟んだ位置においてシート（Ｓ）の裏面を支持する搬送ローラ（４）を３つ設ける構成を採用することが好ましい。
すなわち、この場合にはレーザービーム照射部位が、シート（Ｓ）の前後方向の２箇所になるので、２箇所のレーザービーム照射部位をそれぞれ挟んだ位置においてシート（Ｓ）の裏面を支持するように、合計３つの搬送ローラ（４）を設けることによって、レーザービーム照射部位におけるシートの振動を小さく抑えることが可能となる。
ハウジング（１２）は、これら３つの搬送ローラ（２）及び該ローラ間の２つの空間（１４）をシート裏面側において包囲するように配設され、このハウジング（１２）には前記空間（１４）内の気体を外部に排出する排気口（１３）が備えられ、この排気口（１３）には排気装置（図示略）が接続される。
【００２２】
尚、本発明に係るミシン目形成装置において使用されるレーザー加工手段（２）の構成は、上記したものに限定されず、他の構成を採用することも可能である。
図８乃至図１０は、本発明に係るミシン目形成装置において採用可能なレーザー加工手段（２）の他の構成を概略的に示す斜視図であり、以下これらの変更例について順次説明する。
【００２３】
図８示のレーザー加工手段（２）は、レーザービームを発振するレーザー発振器（６）と、該レーザー発振器（６）から出力されたレーザービームの径を拡大するビームエキスパンダー（９）と、該ビームエキスパンダー（９）により拡径されたレーザービームをシート（Ｓ）の表面に向けて直角方向に全反射して偏向するミラー（１１）と、該ミラー（１１）により偏向されたビームを集光してシート（Ｓ）の表面に焦点をつくる集光レンズ（１０）とからなる。
この例においては、集光レンズ（１０）の角度を変更する装置（図示略）が設けられており、この集光レンズ（１０）の角度変更装置がレーザービームの焦点をシート（Ｓ）の移送方向と直角方向に走査するための走査手段を構成している。
【００２４】
図９示のレーザー加工手段（２）は、レーザービームを発振するレーザー発振器（６）と、該レーザー発振器（６）から出力されたレーザービームの径を拡大するビームエキスパンダー（９）と、該ビームエキスパンダー（９）により拡径されたレーザービームを集光する集光レンズ（１０）と、該集光レンズ（１０）により集光されるレーザービームを偏向してシート（Ｓ）の表面に導くガルバノミラー（１１）とから構成されている。
この例においては、ガルバノミラー（１１）が、レーザービームの焦点をシート（Ｓ）の移送方向と直角方向に走査するための走査手段を構成している。
【００２５】
図１０示のレーザー加工手段（２）は、レーザービームを発振するレーザー発振器（６）と、該レーザー発振器（６）から出力されたレーザービームの径を拡径するビームエキスパンダー（９）と、該ビームエキスパンダー（９）により拡径されたビームを２本の平行ビームに分割するビームスプリッタ（８）と、該ビームスプリッタ（８）により分割された２本のビームをそれぞれ集光する２つの集光レンズ（１０）と、これら集光レンズ（１０）により集光されるレーザービームを偏向してシート（Ｓ）の表面に導くガルバノミラー（１１）とからなる。
【００２６】
ビームスプリッタ（８）は、レーザー発振器（６）から出力されたビームの半分を通過させて直進させ、残りの半分を直角方向に偏向するハーフミラー（８１）と、該ハーフミラー（８１）によって偏向されたビームを直角方向に偏向する全反射ミラー（８２）から構成されている。
この例においては、２つのガルバノミラー（１１）が、レーザービームの焦点をシート（Ｓ）の移送方向と直角方向に走査するための走査手段を構成している。
【００２７】
上記したビーム加工手段（２）によれば、ビームエキスパンダー（９）によりビーム径を一旦拡大してから集光レンズ（１０）により集光するように構成しているので、短い焦点距離においてレーザービームを非常に小さなスポット径にまで集光することが可能となり、シート表面に細かいミシン目を形成することができるようになる。
尚、本発明において、焦点スポット径は０．１〜０．２ｍｍとすることが好ましく、焦点距離は３００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２８】
本発明においては、レーザー発振器（６）として、レーザービームを連続的に発振する連続式発振器と、レーザービームを間欠的に発振するパルス式発振器を、所望するミシン目形状に応じて適宜選択して使用することができる。
ミシン目のタイ部分とカット部分の形成は、連続式発振器を使用する場合、レーザービームをシート表面上で走査する走査手段を制御することにより行われる。具体的には、レーザービームの走査速度を所定速度以上とするとシートが完全に貫通カットされなくなることを利用し、走査手段によって、シートを貫通カット可能な低速走査と貫通カット不可能な高速走査を所定周期で交互に繰り返すようにレーザービームを走査することによりシートに所望のミシン目を形成する。
パルス式発振器を使用する場合には、発振のオン・オフを交互に繰り返すことによって、シートに所望のミシン目を形成する。
【００２９】
【実施例】
以下は、本発明に係るミシン目形成装置を使用したミシン目の形成方法の好適な実施例である。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
Ａ）使用レーザー発振器：連続式炭酸ガスレーザービーム発振器
・ビーム径＝３．８ｍｍ
・ビーム拡がり角（全角）＝５ｍｒｄ
・レンズ焦点距離＝３８．１ｍｍ
・レーザー平均出力値＝５０Ｗ
Ｂ）使用シート：セロファン２５μｍ／ポリエチレンフィルム２０μｍ／上質紙５２．３ｇ／ｍ^２を下から順に積層した三層構造シート
Ｃ）試験条件（発光パルス及びアシストガス）
・パルス幅＝８．８μｓ
・パルス繰り返し周波数＝２５ｋＨｚ
・１発のパルスエネルギー＝２ｍＪ
・アシストガス＝窒素ガス
Ｄ）作業条件
・シート移送速度＝１２０ｍ／ｍ
・ガルバノミラー走査速度：貫通カット部（低速走査）＝１２０ｍ／ｍ，非貫通カット部（高速走査）＝３６０〜６００ｍ／ｍ
【００３０】
（実施例２）
Ａ）使用レーザー発振器
パルス式炭酸ガスレーザービーム発振器（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝１ｍｓ）を使用した以外は実施例１と同じ
Ｂ）使用シート
実施例１と同じ
Ｃ）試験条件（発光パルス及びアシストガス）
実施例１と同じ
Ｄ）作業条件
・シート移送速度＝６０ｍ／ｍ
・ガルバノミラー走査速度＝６０ｍ／ｍ
【００３１】
図１１乃至図１３は、本発明に係るミシン目形成装置において形成可能なミシン目パターンの一例を示す図であり、図中の実線がカット部分、破線がタイ部分である。また、図の左右方向がシートの移送方向、上下方向がレーザービームの走査方向である。
図１１（ａ）〜（ｃ）は、ミシン目をサインカーブに形成した例である。
これらのミシン目は、図８及び図９に示すようなレーザー加工手段（２）を用いて、レーザー発振器として連続式レーザービーム発振器を使用することにより形成することができる。
（ａ）〜（ｃ）のミシン目は、カット部分の形状は同じであるが、タイ部分の形状が異なっている。タイ部分は、上述した如くレーザービームの走査速度を上げることにより得られるが、この走査速度とシートと移送速度の組み合わせ方によって（ａ）〜（ｃ）のような異なったパターンが得られる。
（ａ）は走査速度と移送速度の両方を１２０ｍ／ｍで行った場合であり、全てがカットされている。これに対して、（ｂ）は移送速度を変えずに走査速度のみを上げた場合（３６０ｍ／ｍ）であり、（ｃ）はさらに走査速度を上げた場合（６００ｍ／ｍ）である。
【００３２】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、ミシン目を半円型に形成した例である。
（ａ），（ｃ）のミシン目は、図１０に示すようなレーザー加工手段（２）を用いて、レーザー発振器としてパルス式レーザービーム発振器を使用することにより形成することができ、（ｂ）のミシン目は、図８及び図９に示すようなレーザー加工手段（２）を用いて、レーザー発振器として連続式レーザービーム発振器を使用することにより形成することができる。
（ａ）のミシン目は、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、実施例２に示したような条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝１ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。
（ｂ）のミシン目は、実施例１に示したような条件で、カット部分からタイ部分に移行する際において、シートの移送速度を１２０ｍ／ｍとし、レーザービームの走査速度を６００ｍ／ｍに上げることにより得られる。
（ｃ）のミシン目は、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、例えば条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝３ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。
【００３３】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、ミシン目を屋根型（Ｖ字型）に形成した例である。
（ａ）〜（ｄ）のミシン目は、図１０に示すようなレーザー加工手段（２）を用いて、レーザー発振器としてパルス式レーザービーム発振器を使用することにより形成することができる。また、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のミシン目は、図８及び図９に示すようなレーザー加工手段（２）を用いて、レーザー発振器として連続式レーザービーム発振器を使用することにより形成することもできる。
（ａ）のミシン目は、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、実施例２で示した条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝１ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。
（ｂ）のミシン目を、パルス式レーザービーム発振器を用いて形成する場合、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、例えば条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝２ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。また、連続式レーザービーム発振器を用いる場合、カット部分からタイ部分に移行する際において、レーザービームの走査速度を上げることにより得られる。
（ｃ）のミシン目は、パルス式レーザービーム発振器を用いて、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、例えば条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝３ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。
（ｄ）のミシン目は、パルス式レーザービーム発振器を用いて、２つのレーザー加工手段（２）のパルス式レーザー発振器の発振のオン・オフを、例えば条件（発振時間＝２ｍｓ，停止時間＝３ｍｓ）で交互に繰り返すことにより得られる。
【００３４】
上記した如く、シートの移送速度に応じてレーザービームの走査速度を制御することによって、様々な形状のミシン目を形成することが可能となる。従って、本発明に係る装置において形成されるミシン目の形状が図示例に限定されないことは言うまでもない。
【００３５】
本発明に係るミシン目形成装置は、破断用のミシン目を有する様々な製品に幅広く適用することが可能であるが、代表的な適用例として、図１４に示すようなパップ剤の包装袋（Ｈ）のミシン目形成に使用することができる。
パップ剤の包装袋（Ｈ）は、表裏２枚のシート材の間にパップ剤（Ｐ）を挟んだ状態で周縁部（斜線で示す）をシールすることによってパップ剤（Ｐ）を内部に密封しており、周縁部の少し下方位置にミシン目（Ｍ）が形成され、ミシン目（Ｍ）の少し下方位置に互いに嵌合可能な凹テープと凸テープからなるジッパーテープ（Ｇ）が接着されてなるものである。
シート材は、一般的に、紙、ポリエチレン、アルミ箔、シール用樹脂等の複数の素材をラミネート加工により積層一体化した構造を有しており、本発明の装置によるミシン目加工は、ラミネート前に一部の素材に行ってもよいし、ラミネート後のシートに対して行うこともできる。
このような包装袋（Ｈ）は、図１４（ｂ）に示す如く、ミシン目（Ｍ）に沿って引き裂くことにより開封してパップ剤（Ｐ）を取り出すことができ、必要量のパップ剤を取り出した後はジッパーテープ（Ｇ）を嵌合させることで再び袋を密封することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、移送手段が、シート裏面をレーザービーム照射部位を挟んだ近傍位置で支持する少なくとも２つの搬送ローラを有しているので、移送されるシートの振動が小さく抑えられ、精密で細かいミシン目加工を行うことが可能となる。
請求項２に係る発明によれば、ハウジング内の気体が連続的に排出されることにより、レーザービームの照射によるシートや搬送ローラの過熱が防がれ、シートが焼けたり焦げたり汚れたりすることを防止することが可能となる。
請求項３に係る発明によれば、レーザービームの照射により加熱されたシートや搬送ローラをより効率良く迅速に冷却することが可能となり、シートが焼けたり焦げたりするのをより確実に防止できるようになる。
【００３７】
請求項４乃至７に係る発明によれば、ビームエキスパンダーによりビーム径を一旦拡大してから集光レンズにより集光するため、レーザービームを集光する集光レンズからシート表面までの焦点距離を短くしてレーザービームを非常に小さなスポット径にまで集光することが可能となり、シート表面に細かいミシン目を形成することができるようになる。
請求項８に係る発明によれば、１台のレーザー加工手段によって、シートに対してカット部とタイ部を連続的に効率良く形成することが可能となる。
請求項９に係る発明によれば、ビームスプリッタにより分割された複数のビームによって、シート移送方向において切れ目が重複して確実に直線状に引き裂くことが可能なミシン目を容易に形成することができる。
請求項１０に係る発明によれば、前記走査手段が、シートの移送速度に応じて走査速度を制御するように構成されてなるので、加工速度によらず同一のミシン目を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るミシン目形成装置の要部を抽出して示す正面図である。
【図２】図１示のレーザー加工手段の全体構成を示す平面図である。
【図３】２台のレーザー加工手段の配置方法の一例を示す正面図である。
【図４】２台のレーザー加工手段の配置方法の一例を示す平面図である。
【図５】２台のレーザー加工手段の配置方法の別の例を示す正面図である。
【図６】２台のレーザー加工手段の配置方法の別の例を示す平面図である。
【図７】２列で移送されてくるシートにミシン目を形成した状態の平面図である。
【図８】本発明に係るミシン目形成装置において採用可能なレーザー加工手段の他の構成を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明に係るミシン目形成装置において採用可能なレーザー加工手段の他の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明に係るミシン目形成装置において採用可能なレーザー加工手段の他の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明に係るミシン目形成装置において形成可能なミシン目パターンの一例を示す図である。
【図１２】本発明に係るミシン目形成装置において形成可能なミシン目パターンの一例を示す図である。
【図１３】本発明に係るミシン目形成装置において形成可能なミシン目パターンの一例を示す図である。
【図１４】本発明の装置にてミシン目を作成する製品の一例を示す図である。
【符号の説明】
１移送手段
２レーザー加工手段
４搬送ローラ
６レーザー発振器
８ビームスプリッタ
９ビームエキスパンダー
１０集光レンズ
１１ガルバノミラー
Ｓシート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a perforation forming apparatus, and more particularly to a perforation forming apparatus that performs perforation processing with a laser beam on a soft packaging material such as paper or plastic used in a packaging bag for a poultice.
[0002]
[Prior art]
A packaging bag that contains a product such as a patch that is supplied to the market in a sealed state is formed by, for example, storing the product between two packaging material sheets and sealing the periphery, and above the packaging bag Perforations are formed at the location so that the user can tear the bag cleanly and open it.
Conventionally, such a perforation has been formed by pressing a blade having a large number of cutting blades formed of metal or the like into a row and cutting the sheet. However, in such a conventional method, the blade is worn out and the sharpness is deteriorated with use, so that the surface of the sheet pressed against the blade may be raised, and the processed sheet is rolled. There is a problem in that uniform winding cannot be performed due to the swelled portion when winding the wire.
[0003]
In view of such a problem, a method of perforating a sheet by using a laser beam instead of a blade is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-171017 A
[Patent Document 2]
JP 2001-259876 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
These disclosed techniques are certainly excellent techniques in that the problems of the processing method using the above-described blade can be solved, but there are problems as described below.
In other words, all of these disclosed technologies form a perforation by irradiating a continuously transported sheet with a laser beam, but the laser on the surface of the sheet is caused by vibration generated in the sheet being transported. There was a problem that the beam irradiation position fluctuated slightly and it was difficult to perform precise perforation. Further, there is a problem that the sheet is burnt or burnt when the irradiation position of the laser beam is heated to a high temperature.
In order to allow the user opening the packaging bag to tear without perforating, it is effective to form fine perforations. However, in the above disclosed technique, the laser beam is focused. The focal length from the condenser lens to the sheet surface becomes long and a small beam spot diameter cannot be obtained, and it is difficult to form fine perforations.
[0006]
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and can form a precise and fine perforation easily and reliably, and can prevent damage such as scorching and burning of the sheet during processing. It is an object of the present invention to provide a perforation forming apparatus that can perform such a process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
That is, in the invention according to claim 1, a perforation is formed by irradiating a laser beam onto a sheet transported by a transport unit that transports a sheet made of paper, plastic, or the like in a certain direction, and the sheet surface transported by the transport unit. A perforation forming apparatus comprising: a laser processing unit, wherein the transfer unit includes at least two transport rollers that support the back surface of the sheet at a position near the laser beam irradiation site.
In the invention according to claim 2, the at least two transport rollers and the space between the rollers are surrounded by a housing on the back side of the sheet, and the housing has exhaust means for discharging the gas in the space to the outside. The perforation forming apparatus according to claim 1, which is provided.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a perforation forming apparatus according to the first or second aspect, wherein a jet nozzle for blowing a cooling gas to the laser beam irradiation portion of the sheet is provided. .
In the invention according to claim 4, the laser processing means includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, a beam expander that expands the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a laser that is expanded by the beam expander. A condensing lens for condensing the beam, and a scanning means for scanning the focal point of the laser beam condensed by the condensing lens on the surface of the sheet in the direction perpendicular to the transfer direction. Item 4. A perforation forming apparatus according to any one of Items 1 to 3.
[0009]
In the invention according to claim 5, a mirror for deflecting the laser beam output from the beam expander toward the sheet surface is disposed between the condenser lens and the beam expander, and the scanning means includes the collector. 5. The perforation forming apparatus according to claim 4, wherein the perforation forming apparatus is a means for changing the direction of the optical lens.
According to a sixth aspect of the present invention, in the sewing machine according to the fourth aspect, the scanning means comprises a galvanometer mirror disposed to deflect the beam condensed by the condenser lens toward the sheet surface. An eye forming device is provided.
[0010]
In the invention which concerns on Claim 7, the beam splitter which divides | segments the laser beam output from the said beam expander into a some parallel beam is arrange | positioned, The said condensing lens is each of the some beam divided | segmented by this beam splitter. The plurality of sheets are arranged so as to collect light, and the plurality of galvanometer mirrors are arranged so as to deflect the beams collected by the plurality of condenser lenses, respectively. A perforation forming device is provided.
In the invention according to claim 8, the laser oscillator is a continuous oscillator that continuously oscillates a laser beam, and the scanning means performs low-speed scanning that can cut through the sheet and high-speed scanning that cannot cut through. The perforation forming apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the perforation is formed on the sheet by scanning the laser beam so as to be alternately repeated at a predetermined cycle.
[0011]
In the invention according to claim 9, the laser oscillator is a pulse oscillator that intermittently oscillates a laser beam, and the oscillation is alternately turned on and off, and a plurality of beams generated by a beam splitter are used to form a sewing machine on the sheet. 8. The perforation forming apparatus according to claim 7, wherein the perforation forming device is formed.
The perforation forming apparatus according to any one of claims 4 to 9, wherein the scanning unit is configured to control a scanning speed in accordance with a sheet transfer speed. I will provide a.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a perforation forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing an essential part of a perforation forming apparatus according to the present invention.
The perforation forming apparatus according to the present invention is suitably used for forming perforations on a sheet made of paper, plastic, or the like, particularly a sheet constituting a surface layer of a soft packaging material used for a packaging bag such as a poultice. Device.
[0013]
The perforation forming apparatus according to the present invention irradiates a laser beam onto a transfer means (1) for transferring a sheet (S) in a certain direction, and a surface of the sheet (S) transferred by the transfer means (1). And laser processing means (2) for forming perforations as a main component.
[0014]
The transport means (1) continuously transports the long sheet (S) wound around the supply roller (3) in the sheet length direction via the plurality of transport rollers (4), and finally It is a means for winding up to a winding roller (5).
FIG. 1 shows two transport rollers (4) that support the back surface of the sheet (S) at a position sandwiching the laser beam irradiation site from among a plurality of transport rollers (4) of the transfer means (1). As shown.
These conveyance rollers (4) are disposed in the vicinity of the laser beam irradiation site, thereby suppressing the vibration of the conveyed sheet as much as possible, and enabling precise and fine perforation. The distance between the conveying rollers (center distance) is set in a range of 150 to 400 mm (usually about 300 mm).
A vertical distance (D) between a sheet (S) on the conveying roller (4) and a housing (12) described below facing the sheet (S) is set, for example, in a range of 50 to 200 mm, more preferably in a range of 75 to 150 mm. An example of a suitable setting value is 120 mm. By arranging in this way, even when a laser beam focused on the sheet (S) irradiates the housing, the focal spot diameter is increased, and the laser energy per unit area is reduced, resulting in heat. Damage to the housing can be prevented.
[0015]
FIG. 2 is a plan view showing the overall configuration of the laser processing means (2) shown in FIG.
The laser processing means (2) is made of, for example, a carbon dioxide laser, and a laser oscillator (6) that oscillates a laser beam, an optical conduit (7) that guides the laser beam output from the laser oscillator (6), and the light A beam splitter (8) that divides the beam emitted from the terminal end of the conduit (7) into two parallel beams, and two beams that expand the diameters of the two beams divided by the beam splitter (8). A beam expander (9), two condensing lenses (10) for condensing the beams expanded by these beam expanders (9), and a laser beam condensed by these condensing lenses (10) are deflected And a galvanometer mirror (11) guided to the surface of the sheet (S).
[0016]
The beam splitter (8) passes through a half of the beam emitted from the terminal end of the optical conduit (7), advances straight, and deflects the other half in a right angle direction, and the half mirror (81). It comprises a total reflection mirror (82) for deflecting the beam deflected by a right angle.
As is well known, the galvano mirror (11) includes a reflecting mirror (11a) for totally reflecting the beam and a scanner (11b) for changing the angle of the reflecting mirror (11a). The galvano mirror (11) is a laser beam. The scanning means is configured to scan the focal point in the direction perpendicular to the sheet transport direction on the surface of the sheet (S).
[0017]
The laser processing means (2) is disposed at a position facing the two conveying rollers (4) with the sheet (S) in between, and the laser beam from the laser processing means (2) The sheet surface is irradiated at a position between the conveying rollers (2).
A housing (12) is disposed so as to surround the two conveying rollers (2) and the space (14) between the rollers on the back side of the sheet, and the housing (12) includes the space (14). ) Is provided with an exhaust port (13) for discharging the gas inside.
[0018]
An exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port (13), and by operating the exhaust device, the gas in the housing (12) can be continuously sucked and discharged to the outside. .
Thereby, since the gas in the housing (12) is continuously discharged, the sheet (S) and the conveying roller (4) are prevented from being overheated by the irradiation of the laser beam, and the sheet is burnt, burnt or dirty. This can be prevented.
[0019]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to dispose a jet nozzle (not shown) for blowing a cooling gas (assist gas) to the laser beam irradiation portion of the sheet (S), whereby the laser beam is irradiated. The heated sheet (S) and the conveying roller (4) can be cooled more efficiently and quickly, and the sheet can be more reliably prevented from being burned or burnt.
The blowing of the cooling gas by the jet nozzle is usually performed from the back side of the sheet by attaching the jet nozzle to the housing (12) or by installing in the housing, but from the front side of the sheet or from both the front and back sides. It is also possible to adopt a configuration to be performed.
For example, air or nitrogen gas can be used as the cooling gas.
[0020]
When the apparatus according to the present invention is applied to perforation processing of a packaging bag containing a cataplasm or the like, normally, as shown in FIG. 7, a sheet (S1) that forms the surface of the packaging bag and a sheet that forms the back surface ( A method in which perforation is applied to the sheet (S) integrated with S2) in the width direction, and the sheet (S) is cut at the center line (T) in the width direction in a later process.
Therefore, in this case, it is necessary to arrange the laser processing means (2) for the sheet (S1) for forming the front surface and the sheet (S2) for forming the back surface, and simultaneously form the perforations (M). .
3 and 4 are a front view and a plan view showing an example of the arrangement of the two laser processing means (2) in such a case, respectively, and FIGS. 5 and 6 are front views showing another example of the arrangement. It is a figure and a top view.
In the sheet (S), when the interval (d) between the perforations (M) formed in the sheet (S1) portion forming the surface of the packaging bag and the sheet (S2) portion forming the back surface is large ( For example, in the case of 100 mm or more, as shown in FIGS. 3 and 4, the scanning means (galvano mirror (11)) of each laser processing means (2) is arranged in the sheet width direction.
On the other hand, since this is difficult when the distance (d) is small (for example, less than 100 mm), the scanning means (galvanomirror (11)) is shifted in the front and rear directions in the sheet transport direction as shown in FIGS. To do.
[0021]
Even when these arrangements are adopted, the same configuration as the configuration shown in FIG. 1 described above can be applied to the configuration related to the housing, the exhaust means (exhaust port and exhaust device), and the ejection nozzle.
As shown in FIGS. 5 and 6, when the scanning means is arranged to be shifted back and forth, three conveying rollers (4) for supporting the back surface of the sheet (S) at a position sandwiching the laser beam irradiation site are provided. It is preferable to employ a configuration to be provided.
That is, in this case, there are two laser beam irradiation sites in the front-rear direction of the sheet (S), so that the back surface of the sheet (S) is supported at positions sandwiching the two laser beam irradiation sites. By providing a total of three transport rollers (4), it is possible to reduce the vibration of the sheet at the laser beam irradiation site.
The housing (12) is disposed so as to surround the three conveying rollers (2) and the two spaces (14) between the rollers on the back side of the sheet, and the housing (12) includes the space (14). An exhaust port (13) for discharging the gas inside is provided, and an exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port (13).
[0022]
In addition, the structure of the laser processing means (2) used in the perforation forming apparatus according to the present invention is not limited to the above-described structure, and other structures can be adopted.
8 to 10 are perspective views schematically showing another configuration of the laser processing means (2) that can be employed in the perforation forming apparatus according to the present invention, and these modified examples will be sequentially described below.
[0023]
The laser processing means (2) shown in FIG. 8 includes a laser oscillator (6) that oscillates a laser beam, a beam expander (9) that expands the diameter of the laser beam output from the laser oscillator (6), and the beam. The laser beam expanded by the expander (9) is totally reflected in the direction perpendicular to the surface of the sheet (S) and deflected, and the beam deflected by the mirror (11) is condensed. And a condensing lens (10) for focusing on the surface of the sheet (S).
In this example, a device (not shown) for changing the angle of the condensing lens (10) is provided, and the angle changing device for the condensing lens (10) transfers the focus of the laser beam to the sheet (S). A scanning means for scanning in a direction perpendicular to the direction is configured.
[0024]
The laser processing means (2) shown in FIG. 9 includes a laser oscillator (6) that oscillates a laser beam, a beam expander (9) that expands the diameter of the laser beam output from the laser oscillator (6), and the beam. A condensing lens (10) for condensing the laser beam expanded in diameter by the expander (9), and a galvano for deflecting the laser beam condensed by the condensing lens (10) and guiding it to the surface of the sheet (S) And a mirror (11).
In this example, the galvanometer mirror (11) constitutes a scanning means for scanning the focal point of the laser beam in a direction perpendicular to the sheet (S) transport direction.
[0025]
The laser processing means (2) shown in FIG. 10 includes a laser oscillator (6) that oscillates a laser beam, a beam expander (9) that expands the diameter of the laser beam output from the laser oscillator (6), A beam splitter (8) that divides the beam expanded by the beam expander (9) into two parallel beams, and two condensing beams that respectively collect the two beams divided by the beam splitter (8). It consists of a lens (10) and a galvanometer mirror (11) that deflects the laser beam condensed by these condenser lenses (10) and guides it to the surface of the sheet (S).
[0026]
The beam splitter (8) passes a half of the beam output from the laser oscillator (6) and travels straight, and deflects the other half in a right angle direction, and the half mirror (81) deflects the beam. And a total reflection mirror (82) for deflecting the formed beam in a right angle direction.
In this example, the two galvanometer mirrors (11) constitute scanning means for scanning the focal point of the laser beam in a direction perpendicular to the transport direction of the sheet (S).
[0027]
According to the beam processing means (2), the beam diameter is once enlarged by the beam expander (9) and then condensed by the condenser lens (10). Can be condensed to a very small spot diameter, and fine perforations can be formed on the sheet surface.
In the present invention, the focal spot diameter is preferably 0.1 to 0.2 mm, and the focal length is preferably 300 mm or less.
[0028]
In the present invention, as the laser oscillator (6), a continuous oscillator that continuously oscillates the laser beam and a pulsed oscillator that intermittently oscillates the laser beam are appropriately selected according to the desired perforation shape. Can be used.
When the continuous oscillator is used, the tie portion and the cut portion of the perforation are formed by controlling a scanning unit that scans the laser beam on the sheet surface. Specifically, using the fact that the sheet is not completely cut through when the scanning speed of the laser beam is set to a predetermined speed or higher, the scanning means performs low-speed scanning that can cut through the sheet and high-speed scanning that cannot cut through. A desired perforation is formed on the sheet by scanning the laser beam so as to be alternately repeated at a predetermined period.
When a pulse type oscillator is used, a desired perforation is formed on the sheet by alternately repeating on / off of oscillation.
[0029]
【Example】
The following is a preferred embodiment of a perforation forming method using the perforation forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.
(Example 1)
A) Laser oscillator: Continuous carbon dioxide laser beam oscillator
・ Beam diameter = 3.8mm
-Beam divergence angle (full angle) = 5 mrd
-Lens focal length = 38.1 mm
・ Laser average output value = 50W
B) Sheet used: cellophane 25 μm / polyethylene film 20 μm / quality paper 52.3 g / m ² Three-layer structure sheet laminated in order from the bottom
C) Test conditions (light emission pulse and assist gas)
・ Pulse width = 8.8μs
・ Pulse repetition frequency = 25 kHz
・ One pulse energy = 2mJ
・ Assist gas = nitrogen gas
D) Working conditions
・ Sheet transfer speed = 120 m / m
-Galvano mirror scanning speed: penetration cut part (low speed scanning) = 120 m / m, non-penetration cut part (high speed scanning) = 360 to 600 m / m
[0030]
(Example 2)
A) Laser oscillator used
Same as Example 1 except that a pulsed carbon dioxide laser beam oscillator (oscillation time = 2 ms, stop time = 1 ms) was used.
B) Use sheet
Same as Example 1
C) Test conditions (light emission pulse and assist gas)
Same as Example 1
D) Working conditions
・ Sheet transfer speed = 60m / m
・ Galvano mirror scanning speed = 60m / m
[0031]
11 to 13 are diagrams showing examples of perforation patterns that can be formed in the perforation forming apparatus according to the present invention, in which solid lines are cut portions and broken lines are tie portions. In the drawing, the horizontal direction is the sheet transport direction, and the vertical direction is the laser beam scanning direction.
11A to 11C show examples in which perforations are formed in a sine curve.
These perforations can be formed by using a continuous laser beam oscillator as a laser oscillator by using laser processing means (2) as shown in FIGS.
In the perforations of (a) to (c), the shape of the cut portion is the same, but the shape of the tie portion is different. The tie portion is obtained by increasing the scanning speed of the laser beam as described above, but different patterns (a) to (c) are obtained depending on the combination of the scanning speed, the sheet, and the transport speed.
(A) is a case where both scanning speed and transfer speed are performed at 120 m / m, and all are cut. On the other hand, (b) shows the case where only the scanning speed is increased without changing the transfer speed (360 m / m), and (c) shows the case where the scanning speed is further increased (600 m / m).
[0032]
FIGS. 12A to 12C are examples in which perforations are formed in a semicircular shape.
The perforations of (a) and (c) can be formed by using a laser processing means (2) as shown in FIG. 10 and using a pulsed laser beam oscillator as a laser oscillator, (b) These perforations can be formed by using a laser processing means (2) as shown in FIGS. 8 and 9 and using a continuous laser beam oscillator as a laser oscillator.
The perforation in (a) turns on / off the oscillation of the pulse laser oscillator of the two laser processing means (2) under the conditions (oscillation time = 2 ms, stop time = 1 ms) as shown in the second embodiment. It is obtained by repeating alternately.
In the perforation (b), the sheet transfer speed is set to 120 m / m and the laser beam scanning speed is set to 600 m / m when moving from the cut portion to the tie portion under the conditions shown in the first embodiment. It is obtained by raising.
The perforation of (c) is obtained by alternately repeating on / off oscillation of the pulse laser oscillator of the two laser processing means (2) under, for example, conditions (oscillation time = 2 ms, stop time = 3 ms). .
[0033]
FIGS. 13A to 13D are examples in which perforations are formed in a roof shape (V-shape).
The perforations of (a) to (d) can be formed by using a pulse laser beam oscillator as a laser oscillator by using laser processing means (2) as shown in FIG. Further, the perforations of (b), (c), and (d) are obtained by using a continuous laser beam oscillator as a laser oscillator by using laser processing means (2) as shown in FIGS. It can also be formed.
The perforation in (a) turns on and off the oscillation of the pulse laser oscillator of the two laser processing means (2) alternately under the conditions (oscillation time = 2 ms, stop time = 1 ms) shown in the second embodiment. It is obtained by repeating.
When the perforation of (b) is formed using a pulsed laser beam oscillator, on / off of the oscillation of the pulsed laser oscillator of the two laser processing means (2) is set, for example, under conditions (oscillation time = 2 ms, stop) It is obtained by repeating alternately at time = 2 ms). Further, when a continuous laser beam oscillator is used, it can be obtained by increasing the scanning speed of the laser beam when shifting from the cut portion to the tie portion.
The perforation of (c) uses a pulsed laser beam oscillator to turn on / off the oscillation of the pulsed laser oscillator of the two laser processing means (2), for example, under conditions (oscillation time = 2 ms, stop time = 3 ms). ) And alternately.
The perforation (d) uses a pulsed laser beam oscillator to turn on / off the oscillation of the pulsed laser oscillator of the two laser processing means (2), for example, under conditions (oscillation time = 2 ms, stop time = 3 ms). ) And alternately.
[0034]
As described above, it is possible to form perforations having various shapes by controlling the scanning speed of the laser beam in accordance with the sheet transfer speed. Therefore, it goes without saying that the shape of the perforation formed in the apparatus according to the present invention is not limited to the illustrated example.
[0035]
The perforation forming apparatus according to the present invention can be widely applied to various products having a perforation for breaking, but as a typical application example, a packaging bag of a poultice as shown in FIG. H) can be used for perforation formation.
The packaging bag (H) of the poultice is sealed inside by sealing the peripheral part (indicated by hatching) with the poultice (P) sandwiched between two sheets of front and back sheets. A perforation (M) is formed at a position slightly below the peripheral edge, and a zipper tape (G) comprising a concave tape and a convex tape that can be fitted to each other is bonded to a position slightly below the perforation (M). It will be.
The sheet material generally has a structure in which a plurality of materials such as paper, polyethylene, aluminum foil, and a sealing resin are laminated and integrated by laminating, and the perforation by the apparatus of the present invention is performed before laminating. Alternatively, it may be applied to a part of the material, or may be performed on the laminated sheet.
As shown in FIG. 14 (b), such a packaging bag (H) can be opened by tearing along the perforation (M) to take out the poultice (P). After taking out, the bag can be sealed again by fitting the zipper tape (G).
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the transfer means has at least two transport rollers that support the back surface of the sheet at a position in the vicinity of the laser beam irradiation portion, so that the transfer is performed. The vibration of the sheet is suppressed to a small level, and precise and fine perforation can be performed.
According to the second aspect of the present invention, the gas in the housing is continuously discharged, so that overheating of the sheet and the conveyance roller due to the laser beam irradiation is prevented, and the sheet is burnt, burned, and soiled. Can be prevented.
According to the third aspect of the present invention, it becomes possible to more efficiently and quickly cool the sheet and the conveying roller heated by the laser beam irradiation, and more reliably prevent the sheet from being burned or burnt. become.
[0037]
According to the inventions according to claims 4 to 7, since the beam diameter is once enlarged by the beam expander and then condensed by the condenser lens, the focal length from the condenser lens for condensing the laser beam to the sheet surface is shortened. As a result, the laser beam can be condensed to a very small spot diameter, and fine perforations can be formed on the sheet surface.
According to the invention which concerns on Claim 8, it becomes possible to form a cut part and a tie part with respect to a sheet | seat continuously and efficiently by one laser processing means.
According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of beams divided by the beam splitter can easily form perforations that can be surely torn in a straight line with overlapping cuts in the sheet transfer direction. .
According to the invention of claim 10, since the scanning unit is configured to control the scanning speed according to the sheet transfer speed, it is possible to form the same perforation regardless of the processing speed. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an essential part of a perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the overall configuration of the laser processing means shown in FIG.
FIG. 3 is a front view showing an example of a method for arranging two laser processing means.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a method for arranging two laser processing means.
FIG. 5 is a front view showing another example of a method for arranging two laser processing means.
FIG. 6 is a plan view showing another example of an arrangement method of two laser processing means.
FIG. 7 is a plan view showing a state in which perforations are formed on sheets conveyed in two rows.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing another configuration of laser processing means that can be employed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a perspective view schematically showing another configuration of laser processing means that can be employed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view schematically showing another configuration of laser processing means that can be employed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a perforation pattern that can be formed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a perforation pattern that can be formed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a perforation pattern that can be formed in the perforation forming apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a product for creating a perforation with the apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Transfer means
2 Laser processing means
4 Transport roller
6 Laser oscillator
8 Beam splitter
9 Beam expander
10 Condensing lens
11 Galvano mirror
S sheet

Claims

A transfer unit configured to transfer a sheet made of paper, plastic, or the like in a certain direction; and a laser processing unit configured to form a perforation by irradiating a laser beam onto the surface of the sheet transferred by the transfer unit. The means has a perforation forming apparatus having at least two conveying rollers for supporting the back surface of the sheet at a position in the vicinity of the laser beam irradiation portion.

The at least two transport rollers and the space between the rollers are surrounded by a housing on the back side of the sheet, and the housing is provided with exhaust means for discharging the gas in the space to the outside. The perforation forming apparatus according to claim 1.

The perforation forming apparatus according to claim 1, further comprising an ejection nozzle that blows a cooling gas to a laser beam irradiation portion of the sheet.

The laser processing means includes a laser oscillator for oscillating a laser beam, a beam expander for expanding the diameter of the laser beam output from the laser oscillator, and a condensing lens for condensing the laser beam expanded by the beam expander. And scanning means for scanning the focal point of the laser beam condensed by the condenser lens on the surface of the sheet in the direction perpendicular to the transport direction. Perforation forming device.

A mirror for deflecting the laser beam output from the beam expander toward the sheet surface is disposed between the condensing lens and the beam expander, and the scanning unit changes the direction of the condensing lens. The perforation forming apparatus according to claim 4, wherein

5. A perforation forming apparatus according to claim 4, wherein said scanning means comprises a galvanometer mirror arranged to deflect the beam condensed by the condenser lens toward the sheet surface.

A beam splitter that divides the laser beam output from the beam expander into a plurality of parallel beams is provided, and a plurality of the condensing lenses are arranged so as to condense each of the plurality of beams divided by the beam splitter. 7. The perforation forming apparatus according to claim 6, wherein a plurality of the galvanometer mirrors are arranged so as to deflect the beams condensed by the plurality of condenser lenses.

The laser oscillator is a continuous oscillator that continuously oscillates a laser beam, and the scanning unit alternately repeats a low-speed scan that can cut through the sheet and a high-speed scan that cannot cut through the sheet alternately at a predetermined cycle. The perforation forming apparatus according to claim 4, wherein perforations are formed on the sheet by scanning with a laser beam.

The laser oscillator is a pulse-type oscillator that oscillates a laser beam intermittently, wherein oscillation is repeatedly turned on and off alternately, and a plurality of beams generated by a beam splitter form a perforation on a sheet. The perforation forming apparatus according to claim 7.

The perforation forming apparatus according to claim 4, wherein the scanning unit is configured to control a scanning speed in accordance with a sheet transfer speed.