JP2008155519A - レーザ溶着方法、レーザ溶着装置、レーザ包装方法、レーザ包装装置及び樹脂フィルム包装製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂フィルムを焼損することなく樹脂フィルム同士を溶着することが可能なレーザ溶着方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るレーザ溶着方法は、上面側に吸引孔を有するヒートシンク１０上に第１の樹脂フィルムＦａと第２の樹脂フィルムＦｂとを順次に重ねて配置する配置工程と、ヒートシンク１０の吸引孔により第１の樹脂フィルムＦａを吸引することによって、第１の樹脂フィルムＦａをヒートシンク１０の上面に吸着させる吸着工程と、ヒートシンク１０の吸引孔を避けるように、第１の樹脂フィルムＦａ及び第２の樹脂フィルムＦｂに対して第２の樹脂フィルムＦｂ側からレーザ光を照射することによって、第１の樹脂フィルムＦａと第２の樹脂フィルムＦｂとを溶着する溶着工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂フィルムのレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置、樹脂フィルムを用いたレーザ包装方法及びレーザ包装装置、並びに樹脂フィルムを用いた包装製品の製造方法に関するものである。

特許文献１には、レーザ光を用いた樹脂フィルム同士の溶着方法が記載されている。このレーザ溶着方法では、レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムと非透過性を有する樹脂フィルムとを重ね合わせた後に、レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルム側からレーザ光を照射することによって、透過性樹脂フィルムと非透過性樹脂フィルムとが溶着される。
特開２００１−１０５４９９号公報

ところで、これらの樹脂フィルムが比較的薄い場合、樹脂フィルムが部分的に加工台から浮くことがある。この状態でレーザ光をスキャン照射すると、加工台から浮いた部分では加工台への放熱が行われず、過度に発熱してしまう。その結果、加工台から浮いた部分が焼損してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、樹脂フィルムを焼損することなく樹脂フィルム同士を溶着することが可能なレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置、レーザ包装方法及びレーザ包装装置、並びに樹脂フィルム包装製品の製造方法を提供することを目的としている。

本発明のレーザ溶着方法は、（１）上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを順次に重ねて配置する配置工程と、（２）ヒートシンクの吸引孔により第１の樹脂フィルムを吸引することによって、第１の樹脂フィルムをヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、（３）ヒートシンクの吸引孔を避けるように、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムに対して第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射することによって、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着する溶着工程とを有する。

このレーザ溶着方法によれば、吸着工程において第１の樹脂フィルムがヒートシンクに吸着され、溶着工程において第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにはレーザ光がヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにおけるレーザ光照射部分にはヒートシンクから浮いた部分が存在しないこととなる。その結果、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

本発明のレーザ溶着装置は、（ａ）上面に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとが順次に重ねられて配置され、上面側に該第１の樹脂フィルムを吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、（ｂ）第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、（ｃ）ヒートシンクの吸引孔を避けるように、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムに対して第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射する照射手段とを備える。

このレーザ溶着装置によれば、ヒートシンクの吸引孔によって第１の樹脂フィルムがヒートシンクに吸着され、照射手段によってレーザ光が第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにおけるレーザ光照射部分にはヒートシンクから浮いた部分が存在しないこととなる。その結果、上記したように、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

上記したレーザ溶着方法は、第１の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して非透過性を有する樹脂フィルムを用い、第２の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いることが好ましい。これによれば、第２の樹脂フィルムを透過したレーザ光のエネルギーを第１の樹脂フィルムが吸収することにより発生した熱によって、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着することができる。

また、上記したレーザ溶着方法は、配置工程において、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間の少なくとも溶着領域にレーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いることが好ましい。これによれば、第２の樹脂フィルムを透過したレーザ光のエネルギーを非透過性部材が吸収することにより発生した熱によって、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着することができる。

本発明の第１のレーザ包装方法は、（１）上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に、第１の樹脂フィルム、被包装物及び第２の樹脂フィルムを順次に重ねて配置する配置工程と、（２）ヒートシンクの吸引孔により第１の樹脂フィルムを吸引することによって、第１の樹脂フィルムをヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、（３）第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間を減圧することによって、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムと被包装物とを密着させると共に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを密着させる密着工程と、（４）ヒートシンクの吸引孔及び被包装物を避けるように、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムに対して第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射することによって、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着する溶着工程とを有する。

一般に、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間を減圧すると、第２の樹脂フィルムが被包装物側面の上半分に密着するように変形すると共に、第１の樹脂フィルムが被包装物側面の下半分に密着するように変形する。その際に、第１の樹脂フィルムの製品周辺部分がヒートシンクから浮いてしまう。

しかしながら、この第１のレーザ包装方法によれば、吸着工程において第１の樹脂フィルムをヒートシンクに吸着させた後に、密着工程において第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間を減圧するので、ヒートシンクに対する第１の樹脂フィルムの浮きを防止することができる。その後、溶着工程において第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにはレーザ光がヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにおけるレーザ光照射部分のヒートシンクからの浮きを防止することができる。その結果、上記したように、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

本発明の第１のレーザ包装装置は、（ａ）上面に第１の樹脂フィルム、被包装物及び第２の樹脂フィルムとが順次に重ねられて配置され、上面側に該第１の樹脂フィルムを吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、（ｂ）第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムと被包装物とを密着させると共に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを密着させるために、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間を減圧する減圧手段と、（ｃ）第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、（ｄ）ヒートシンクの吸引孔及び被包装物を避けるように、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムに対して第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射する照射手段とを備える。

この第１のレーザ包装装置によれば、ヒートシンクの吸引孔によって第１の樹脂フィルムがヒートシンクに吸着された後に、減圧手段によって第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間が減圧されるので、ヒートシンクに対する第１の樹脂フィルムの浮きを防止することができる。その後、照射手段によってレーザ光が第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムにおけるレーザ光照射部分のヒートシンクからの浮きを防止することができる。その結果、上記したように、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

上記した第１のレーザ包装方法における配置工程は、ヒートシンク上に第１の樹脂フィルムを配置する第１の配置工程と、第１の樹脂フィルム上に被包装物をヒートシンクの吸引孔上に配置すると共に、第１の樹脂フィルム及び被包装物上に第２の樹脂フィルムを配置する第２の配置工程とを含み、第１の配置工程と、吸着工程と、第２の配置工程とが順次に行なわれてもよい。ここで、第２の配置工程において被包装物はヒートシンクの吸引孔上に配置されるため、溶着ラインの確保が容易となる。

また、上記した第１のレーザ包装方法は、第１の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して非透過性を有する樹脂フィルムを用い、第２の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いることが好ましい。これによれば、上記したように、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着することができる。

また、上記した第１のレーザ包装方法は、配置工程において、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間の少なくとも溶着領域にレーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムとしてレーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いることが好ましい。これによれば、上記したように、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着することができる。

本発明の第２のレーザ包装方法は、（１）上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に樹脂フィルムからなる樹脂袋を配置すると共に、該樹脂袋内に被包装物を配置する配置工程と、（２）ヒートシンクの吸引孔により樹脂袋を吸引することによって、樹脂袋をヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、（３）樹脂袋内を減圧することによって、樹脂袋と被包装物とを密着させると共に樹脂袋の樹脂フィルム同士を密着させる密着工程と、（４）ヒートシンクの吸引孔及び被包装物を避けるように、樹脂袋に対してヒートシンクと反対側からレーザ光を照射することによって、樹脂袋の樹脂フィルム同士を溶着する溶着工程とを有する。

この第２のレーザ包装方法によれば、吸着工程において樹脂袋をヒートシンクに吸着させた後に、密着工程において樹脂袋内を減圧するので、ヒートシンクに対する樹脂袋の浮きを防止することができる。その後、溶着工程において樹脂袋にはレーザ光がヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、樹脂袋におけるレーザ光照射部分のヒートシンクからの浮きを防止することができる。その結果、上記したように、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂袋の部分的な焼損を防止することができる。

本発明の第２のレーザ包装装置は、（ａ）上面に樹脂フィルムからなる樹脂袋が配置されると共に該樹脂袋内に被包装物が配置され、上面側に該樹脂袋を吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、（ｂ）樹脂袋と被包装物とを密着させると共に樹脂袋の樹脂フィルム同士を密着させるために、樹脂袋内を減圧する減圧手段と、（ｃ）樹脂袋の樹脂フィルム同士を溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、（ｄ）ヒートシンクの吸引孔及び被包装物を避けるように、樹脂袋に対してヒートシンクと反対側からレーザ光を照射する照射手段とを備える。

この第２のレーザ包装装置によれば、ヒートシンクの吸引孔によって樹脂袋がヒートシンクに吸着された後に、減圧手段によって樹脂袋内が減圧されるので、ヒートシンクに対する樹脂袋の浮きを防止することができる。その後、照射手段によってレーザ光が樹脂袋にヒートシンクの吸引孔を避けるように照射されるので、樹脂袋におけるレーザ光照射部分のヒートシンクからの浮きを防止することができる。その結果、上記したように、レーザ光照射部分からヒートシンクへの放熱によって、樹脂袋の部分的な焼損を防止することができる。

上記した第２のレーザ包装方法における配置工程は、ヒートシンク上に樹脂袋を配置する第１の配置工程と、樹脂袋内に被包装物をヒートシンクの吸引孔上に配置する第２の配置工程とを含み、第１の配置工程と、吸着工程と、第２の配置工程とが順次に行なわれてもよい。ここで、第２の配置工程において被包装物はヒートシンクの吸引孔上に配置されるため、上記したように溶着ラインの確保が容易となる。

また、上記した第２のレーザ包装方法は、配置工程において、樹脂袋内の少なくとも溶着領域にレーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、樹脂袋としてレーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いることが好ましい。これによれば、上記したように、樹脂袋の樹脂フィルム同士を溶着することができる。

上記した第２のレーザ包装方法では、上記した樹脂袋は、少なくとも一端が開口した袋状をなしていてもよいし、対向する二端が開口したチューブ状をなしていてもよい。

本発明の第１の樹脂フィルム包装製品の製造方法は、製品（被包装物）の表面保護又は外気との非接触（遮断）を要する樹脂フィルム包装製品の製造方法であって、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを用いて被包装物を包装するレーザ包装工程を有する。このレーザ包装工程は、上記した第１のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを含む。

この第１の樹脂フィルム包装製品の製造方法によれば、上記した第１のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを有しているので、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

本発明の第２の樹脂フィルム包装製品の製造方法は、製品（被包装物）の表面保護又は外気との非接触（遮断）を要する樹脂フィルム包装製品の製造方法であって、樹脂フィルムからなる樹脂袋を用いて被包装物を包装するレーザ包装工程を有する。このレーザ包装工程は、上記した第２のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを含む。

この第２の樹脂フィルム包装製品の製造方法によれば、上記した第２のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを有しているので、樹脂フィルムの部分的な焼損を防止することができる。

本発明によれば、樹脂フィルムを焼損することなく樹脂フィルム同士を溶着することが可能なレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置、レーザ包装方法及びレーザ包装装置、並びに樹脂フィルム包装製品の製造方法を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザ包装装置の構成を示す図であり、図２は、図１に示すレーザ包装装置の電気的接続を示す図である。図１及び図２に示すレーザ包装装置１は、樹脂フィルムからなる樹脂袋Ｆをレーザ溶着することによって、樹脂袋Ｆで被包装物Ｗを包装するための装置である。レーザ包装装置１は、ステージ（ヒートシンク）１０と、真空ポンプ（減圧手段）１２と、照射ヘッド１４と、光ファイバ１６と、レーザ光源１８と、アーム２０と、ローラ２２と、マウンタ２４と、カッター２６と、ＰＣ２８とを備えている。なお、照射ヘッド１４、光ファイバ１６及びレーザ光源１８が特許請求の範囲に記載したレーザ光生成手段として機能し、照射ヘッド１４及びアーム２０が特許請求の範囲に記載した照射手段として機能する。

ステージ１０は、レーザ溶着加工時のヒートシンクとして機能する。ステージ１０の材料には金属などが用いられ、本実施形態ではアルミニウムが用いられる。

図３に、図１における上方から見たステージ１０を示す図を示す。ステージ１０の上面には複数の吸引孔Ｈが設けられており、これらの吸引孔Ｈは吸引チューブ３０に繋がっている。吸引チューブ３０はバルブ３２を介して真空ポンプ１２に接続されている。また、ステージ１０の縁部の上面には、吸引チューブ３４が設けられている。吸引チューブ３４はバルブ３６を介して真空ポンプ１２に接続されている。ステージ１０の上方には照射ヘッド１４が設けられている。

照射ヘッド１４は、光ファイバ１６を介してレーザ光源１８に接続されており、レーザ光源１８からのレーザ光を出力する。照射ヘッド１４は、アーム２０に支持されている。

アーム２０は、照射ヘッド１４を移動することによって、ステージ１０上に配置された樹脂袋Ｆに対してレーザ光をスキャン照射する。その際、アーム２０は、ステージ１０の吸引孔Ｈ及び被包装物Ｗを避けるようにレーザ光をスキャン照射する。

ステージ１０に対して吸引チューブ３４と反対側には、ローラ２２が設けられている。ローラ２２には、ロール状に連なった樹脂袋Ｆが取り付けられている。樹脂袋Ｆは、照射されるレーザ光に対して非透過性を有する帯状の樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム）Ｆａと照射されるレーザ光に対して透過性を有する帯状の樹脂フィルム（第２の樹脂フィルム）Ｆｂとがチューブ状に溶着された後、長手方向に等間隔に、短手方向に溶着されることによって形成される。本実施形態では、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａにはレーザ光に対して非透過性を有するポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという。）が用いられ、上側の樹脂フィルムＦｂにはレーザ光に対して透過性を有するＰＥＴが用いられる。ローラ２２から引き出された樹脂袋Ｆは、開口が吸引チューブ３４の一端部を覆うようにステージ１０上に配置される。

ステージ１０に対して吸引チューブ３４側にはマウンタ２４が設けられている。マウンタ２４は、包装加工前の被包装物Ｗをステージ１０の吸引孔Ｈ上に配置されるように樹脂袋Ｆ内に配置すると共に、包装加工後の包装済み被包装物（樹脂フィルム包装製品）Ｗを搬出する。

ステージ１０の上方には、包装済み被包装物Ｗを搬出可能にするために、連なった樹脂袋Ｆを切断するためのカッター２６が設けられている。

ＰＣ２８は、これらの各部動作を統括的に制御する。特に、ＰＣ２８は、各部動作のシーケンスを制御する。

次に、レーザ包装装置１の動作を説明すると共に、本発明の実施形態に係るレーザ包装方法についても説明する。レーザ包装方法は、第１の配置工程と、第２の配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程と、切断工程とを有している。

レーザ包装装置１が起動すると、アーム２０、ローラ２２、マウンタ２４及びカッター２６が初期位置、初期状態に戻り、レーザ光源１８がスタンバイ状態となる。また、真空ポンプ１２が動作し、バルブ３２，３６が閉じられる。また、ＰＣ２８が、各部に指令を送信し、図４に示すように各部を動作させる。図４は、図１及び図２に示すＰＣ２８の制御処理を示すフローチャートである。また、図５に、図１における上方から見た各工程におけるステージ１０上を模式的に示す図を示す。
（第１の配置工程）

まず、前回のレーザ包装加工後にマウンタ２４によって包装製品を搬出する際に、ローラから樹脂袋Ｆが引き出され、図５（ａ）に示すように、樹脂袋Ｆの開口が吸引チューブ３４の一端部を覆うように樹脂袋Ｆがステージ１０上に配置される。なお、樹脂袋Ｆの開口と反対側の底部Ｂは、上記したように予め溶着されている。（ステップＳ０１）。
（吸着工程）

次いで、バルブ３２を開き、ステージ１０上面の吸引孔Ｈから樹脂袋Ｆを吸引する。これによって、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａがステージ１０上面に吸着される（ステップＳ０２）。
（第２の配置工程）

次いで、図５（ｂ）に示すように、マウンタ２４が、被包装物Ｗをステージ１０の吸引孔Ｈ上に配置するように樹脂袋Ｆ内に配置し、元の位置へ戻る（ステップＳ０３）。
（密着工程）

次いで、バルブ３６を開き、樹脂袋Ｆ内を減圧する。これによって、樹脂袋Ｆの上側の樹脂フィルムＦｂが変形して、被包装物Ｗの上面及び側面に密着すると共に、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａにおける被包装物Ｗが搭載されていない部分に密着する。このようにして、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂと被包装物Ｗとが密着すると共に、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ同士が密着する（ステップＳ０４）。
（溶着工程）

次いで、レーザ光源１８がレーザ光出力を開始し、アーム２０が照射ヘッド１４を移動することによって、図５（ｂ）に示すように、ステージ１０の上面の吸引孔Ｈ及び被包装物Ｗを避けるように、樹脂袋Ｆにレーザ光を加工ラインＬに沿ってスキャン照射する。これによって、樹脂袋Ｆの樹脂フィルムＦａと樹脂フィルムＦｂとが加工ラインＬに沿って溶着される（ステップＳ０５）。
（切断工程及び第１の配置工程）

レーザ包装加工が終了すると、レーザ光源１８がレーザ光出力を停止し、アーム２０が初期状態へ戻る。また、バルブ３２，３６が閉じる。その後、図５（ｃ）に示すように、マウンタ２４が加工済みの包装製品を樹脂袋Ｆ１つ分搬出し、カッター２６が樹脂袋Ｆを切断した後に、マウンタ２４が加工済みの包装製品を搬出して、元に戻る。このようにして、加工済みの包装製品が搬出されると共にローラ２２から樹脂袋Ｆが１つ分引き出され、樹脂袋Ｆがステージ１０上に配置される。すなわち、次の第１の配置工程が行われる（ステップＳ０６）。

次いで、ＰＣ２８によって、すべての被包装物Ｗの包装加工が終了したか否かが判定される（ステップＳ０７）。すべての被包装物Ｗの包装加工が終了していない場合にはステップＳ０１へ戻り、次に被包装物Ｗに対して上記した工程が繰り返される。一方、すべての被包装物Ｗの包装が終了した場合には包装処理が終了される。

一般に、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａをステージ１０に吸着せずに樹脂袋Ｆ内を減圧すると、図６（ｂ）に示すように、上側の樹脂フィルムＦｂが被包装物Ｗの側面の上半分に密着するように変形すると共に、下側の樹脂フィルムＦａが被包装物Ｗの側面の下半分に密着するように変形する。その際に、樹脂フィルムＦａの被包装物Ｗの周辺部分がステージ１０から浮いてしまう。図７（ｂ）に示すように、薄い樹脂フィルムＦａ，Ｆｂの浮いた部分Ａに、ステージ１０に吸着している部分と同様な照射条件でレーザ光を照射すると、非透過性樹脂フィルムＦａがレーザ光から吸収したエネルギーによる熱をステージ１０に放出することができず、過度の発熱によって焼損してしまい、穴が開いてしまうことがある。

しかしながら、本実施形態のレーザ包装装置１及びレーザ包装方法によれば、吸着工程において樹脂袋Ｆをステージ１０に吸着させた後に、密着工程において樹脂袋Ｆ内を減圧するので、図６（ａ）に示すように、樹脂袋Ｆの上側の樹脂フィルムＦｂが被包装物Ｗの側面に密着するように変形するが、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａのステージ１０からの浮きを防止することができる。その後、溶着工程において樹脂袋Ｆにはレーザ光がステージ１０の吸引孔Ｈを避けるように照射されるので、樹脂袋Ｆにおけるレーザ光照射部分のステージ１０からの浮きを防止することができる。

その結果、図７（ａ）に示すように、薄い樹脂フィルムＦａ，Ｆｂのステージ１０に密着した部分Ａにレーザ光を照射すると、非透過性樹脂フィルムＦａがレーザ光から吸収したエネルギーによる熱をステージ１０に放出することができ、過度の発熱を抑制することができる。このように、本実施形態のレーザ包装装置１及びレーザ包装方法によれば、樹脂袋Ｆの部分的な焼損を防止することができる。

本実施形態のレーザ包装方法は、製品（被包装物）の表面保護又は外気との非接触（遮断）を要する樹脂フィルム包装製品の製造方法に好適に適用可能である。

また、本実施形態のレーザ包装装置１及びレーザ包装方法は、特許請求の範囲に記載したレーザ溶着装置及びレーザ溶着方法としても用いることができることは明らかである。

次に、レーザ包装装置１による溶着の実施例を示す。本実施例における各条件は以下の通りである。
レーザ光の波長：８０８ｎｍ
レーザ光の平均強度：２０Ｗ
レーザ光のスキャン速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ
樹脂袋Ｆの上側の樹脂フィルムＦｂ：レーザ光に対して透過性を有するＰＥＴ、厚さ０．３ｍｍ
樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａ：レーザ光に対して非透過性を有するＰＥＴ、厚さ０．３ｍｍ
本実施形態のレーザ包装装置１によれば、樹脂袋Ｆを部分的に焼損することなく均一に溶着することができた。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

本実施形態では、袋状に加工された樹脂袋Ｆが用いられたが、チューブ状の樹脂チューブであってもよい。この場合、図５に示すラインＬ及びＢに沿って左右２箇所のレーザ溶着加工が行われればよい。

また、袋状に加工されていない二枚の樹脂フィルムＦａ，Ｆｂのまま用いられてもよい。この場合、第１の配置工程ではステージ１０上に樹脂フィルムＦａを配置し（ステップＳ０１に相当）、吸着工程ではステージ１０上面の吸引孔Ｈから吸引することによって樹脂フィルムＦａをステージ１０の上面に吸着させる（ステップＳ０２に相当）。その後、第２の配置工程では樹脂フィルムＦａ上に被包装物Ｗをステージ１０の吸引孔Ｈ上に配置するすると共に樹脂フィルムＦａ及び被包装物Ｗ上に樹脂フィルムＦｂを配置し（ステップＳ０３に相当）、密着工程では樹脂フィルムＦａと樹脂フィルムＦｂとの間を減圧することによって樹脂フィルムＦａ，Ｆｂと被包装物Ｗとを密着させると共に樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ同士を密着させる（ステップＳ０４に相当）。その後、上記した溶着工程及び切断工程（ステップＳ０５〜Ｓ０７）を行う。ここで、溶着工程（ステップＳ０５）では、図８（ａ）に示すように、被包装物Ｗの周囲を加工ラインＬに沿って一回りレーザ溶着加工が行われればよい。

図８（ｂ）に示すように、複数の被包装物Ｗを連ねた状態で個々に包装することも可能である。この場合、被包装物Ｗをそれぞれ吸引孔上に配置しているため、溶着ライン（すなわち、加工ライン）Ｌの確保が容易となる。又、被包装物Ｗが配置される領域を囲む様に吸引孔が存在するため、樹脂フィルムＦａの加工ラインＬをヒートシンクに対して確実に密着させ、焼損が防止される。

また、本実施形態では、第１の配置工程、吸着工程、第２の配置工程の順に行われたが、吸着工程と第２の配置工程との順序は反対であってもよい。

また、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、樹脂袋Ｆの下側の樹脂フィルムＦａはレーザ光に対して非透過性を有しており、上側（樹脂フィルムＦｂの側）から照射され、レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムＦｂを透過したレーザ光のエネルギーを樹脂フィルムＦａが吸収することにより発生した熱によって樹脂フィルムＦａ、Ｆｂを融解し、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ同士を溶着したが、樹脂袋Ｆの樹脂フィルムＦａ，Ｆｂは上下ともレーザ光に対して透過性を有していてもよい。この場合、図９（ｂ）に示すように、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ間にレーザ光に対して非透過性を有する部材Ｆｃを挿入することによって、上側（樹脂フィルムＦｂの側）から照射され、樹脂フィルムＦｂを透過したレーザ光のエネルギーを部材Ｆｃが吸収することにより発生した熱によって樹脂フィルムＦａ、Ｆｂを融解し、樹脂フィルムＦａ，Ｆｂ同士を溶着することができる。

ここで、樹脂フィルムＦａ、Ｆｂ間に挿入される部材Ｆｃとしては、照射されるレーザ光に対して非透過性を有する樹脂フィルムを用いることができる。又、部材Ｆｃとしてレーザ光に対して非透過性を有する色素を含有したインクを用い、樹脂フィルムＦａ又はＦｂの表面に塗布する構成としてもよい。また、部材Ｆｃは、樹脂フィルムＦａ、Ｆｂ間の少なくとも溶着領域（レーザ光照射領域）、すなわち溶着ライン（加工ライン）Ｌに配置されてもよいし、フィルム状をなして被包装物Ｗの上側又は下側を覆うように樹脂フィルムＦａ、Ｆｂ間に配置されてもよい。

本実施形態では、樹脂袋Ｆの上下の樹脂フィルムＦａ，Ｆｂとしてそれぞれレーザ光に対して非透過性のＰＥＴ、レーザ光に対して透過性のＰＥＴが用いられたが、非透過性ＰＥＴ及び透過性ＰＥＴの代わりにそれぞれ非透過性ＰＰ、透過性ＰＰが用いられてもよいし、非透過性ＰＥ、透過性ＰＥが用いられてもよい。このように、同種の樹脂材料同士を組み合わせると、溶着性（溶着時の馴染み度合いなど）を向上することができ、溶着強度を向上することができる。

本発明の実施形態に係るレーザ包装装置の構成を示す図である。 図１に示すレーザ包装装置の電気的接続を示す図である。 図１における上方から見たステージを示す図である。 図１及び図２に示すＰＣ２８の制御処理を示すフローチャートである。 図１における上方から見た各工程におけるステージ上を模式的に示す図である。 密着工程における樹脂袋を模式的に示す断面図である。 溶着工程における樹脂袋を模式的に示す断面図である。 本発明の変形例に係る溶着工程におけるステージを上面から見た図である。 本発明の変形例に係る溶着工程における樹脂フィルムを正面から見た図である。

符号の説明

１…レーザ包装装置、１０…ステージ（ヒートシンク）、１２…真空ポンプ（減圧手段）、１４…照射ヘッド（レーザ光生成手段、照射手段）、１６…光ファイバ（レーザ光生成手段）、１８…レーザ光源（レーザ光生成手段）、２０…アーム（照射手段）、２２…ローラ、２４…マウンタ、２６…カッター、３０，３４…吸引チューブ、３２，３６…バルブ、Ｆ…樹脂袋、Ｆａ…第１の樹脂フィルム、Ｆｂ…第２の樹脂フィルム、Ｈ…吸引孔、Ｗ…被包装物。

Claims (17)

1. 上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを順次に重ねて配置する配置工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔により前記第１の樹脂フィルムを吸引することによって、前記第１の樹脂フィルムを前記ヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔を避けるように、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムに対して前記第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射することによって、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着する溶着工程と、
   を有する、レーザ溶着方法。
2. 前記第１の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して非透過性を有する樹脂フィルムを用い、
   前記第２の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いる、
   請求項１に記載のレーザ溶着方法。
3. 前記配置工程において、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとの間の少なくとも溶着領域に前記レーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、
   前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いる、
   請求項１に記載のレーザ溶着方法。
4. 上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に、第１の樹脂フィルム、被包装物及び第２の樹脂フィルムを順次に重ねて配置する配置工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔により前記第１の樹脂フィルムを吸引することによって、前記第１の樹脂フィルムを前記ヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、
   前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとの間を減圧することによって、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムと前記被包装物とを密着させると共に前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを密着させる密着工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔及び前記被包装物を避けるように、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムに対して前記第２の樹脂フィルム側からレーザ光を照射することによって、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着する溶着工程と、
   を有する、レーザ包装方法。
5. 前記配置工程は、
   前記ヒートシンク上に前記第１の樹脂フィルムを配置する第１の配置工程と、
   前記第１の樹脂フィルム上に前記被包装物を前記ヒートシンクの前記吸引孔上に配置すると共に、前記第１の樹脂フィルム及び前記被包装物上に前記第２の樹脂フィルムを配置する第２の配置工程と、
   を含み、
   前記第１の配置工程と、前記吸着工程と、前記第２の配置工程とが順次に行なわれる、
   請求項４に記載のレーザ包装方法。
6. 前記第１の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して非透過性を有する樹脂フィルムを用い、
   前記第２の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いる、
   請求項４に記載のレーザ包装方法。
7. 前記配置工程において、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとの間の少なくとも溶着領域に前記レーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、
   前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムとして、前記レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いる、
   請求項４に記載のレーザ包装方法。
8. 上面側に吸引孔を有するヒートシンク上に樹脂フィルムからなる樹脂袋を配置すると共に、該樹脂袋内に被包装物を配置する配置工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔により前記樹脂袋を吸引することによって、前記樹脂袋を前記ヒートシンクの上面に吸着させる吸着工程と、
   前記樹脂袋内を減圧することによって、前記樹脂袋と前記被包装物とを密着させると共に前記樹脂袋の樹脂フィルム同士を密着させる密着工程と、
   前記ヒートシンクの前記吸引孔及び前記被包装物を避けるように、前記樹脂袋に対して前記ヒートシンクと反対側からレーザ光を照射することによって、前記樹脂袋の樹脂フィルム同士を溶着する溶着工程と、
   を有する、レーザ包装方法。
9. 前記配置工程は、
   前記ヒートシンク上に前記樹脂袋を配置する第１の配置工程と、
   前記樹脂袋内に前記被包装物を前記ヒートシンクの前記吸引孔上に配置する第２の配置工程と、
   を含み、
   前記第１の配置工程と、前記吸着工程と、前記第２の配置工程とが順次に行なわれる、
   請求項８に記載のレーザ包装方法。
10. 前記配置工程において、前記樹脂袋内の少なくとも溶着領域に前記レーザ光に対して非透過性を有する部材を配置し、
    前記樹脂袋として、前記レーザ光に対して透過性を有する樹脂フィルムを用いる、
    請求項８に記載のレーザ包装方法。
11. 前記樹脂袋は、少なくとも一端が開口した袋状をなしている、請求項８〜１０の何れか一項に記載のレーザ包装方法。
12. 前記樹脂袋は、対向する二端が開口したチューブ状をなしている、請求項８〜１０の何れか一項に記載のレーザ包装方法。
13. 上面に第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとが順次に重ねられて配置され、上面側に該第１の樹脂フィルムを吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、
    前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、
    前記ヒートシンクの前記吸引孔を避けるように、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムに対して前記第２の樹脂フィルム側から前記レーザ光を照射する照射手段と、
    を備える、レーザ溶着装置。
14. 上面に第１の樹脂フィルム、被包装物及び第２の樹脂フィルムが順次に重ねられて配置され、上面側に該第１の樹脂フィルムを吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、
    前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムと前記被包装物とを密着させると共に前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを密着させるために、前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとの間を減圧する減圧手段と、
    前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、
    前記ヒートシンクの前記吸引孔及び前記被包装物を避けるように、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムに対して前記第２の樹脂フィルム側から前記レーザ光を照射する照射手段と、
    を備える、レーザ包装装置。
15. 上面に樹脂フィルムからなる樹脂袋が配置されると共に該樹脂袋内に被包装物が配置され、上面側に該樹脂袋を吸着するための吸引孔を有するヒートシンクと、
    前記樹脂袋と前記被包装物とを密着させると共に前記樹脂袋の樹脂フィルム同士を密着させるために、前記樹脂袋内を減圧する減圧手段と、
    前記樹脂袋の樹脂フィルム同士を溶着するためのレーザ光を生成するレーザ光生成手段と、
    前記ヒートシンクの前記吸引孔及び前記被包装物を避けるように、前記樹脂袋に対して前記ヒートシンクと反対側から前記レーザ光を照射する照射手段と、
    を備える、レーザ包装装置。
16. 表面保護又は外気との非接触を要する樹脂フィルム包装製品の製造方法であって、
    第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを用いて被包装物を包装するレーザ包装工程を有し、
    前記レーザ包装工程は、請求項４〜７の何れか一項に記載のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを含む、
    樹脂フィルム包装製品の製造方法。
17. 表面保護又は外気との非接触を要する樹脂フィルム包装製品の製造方法であって、
    樹脂フィルムからなる樹脂袋を用いて被包装物を包装するレーザ包装工程を有し、
    前記レーザ包装工程は、請求項８〜１２の何れか一項に記載のレーザ包装方法における配置工程と、吸着工程と、密着工程と、溶着工程とを含む、
    樹脂フィルム包装製品の製造方法。

Images