JP6767065B2 - 溶着方法および溶着装置 - Google Patents

Description

本発明は、ジッパーなどの連続状の帯状部材の溶着面を連続状のプラスチックのフィルムに溶着するための溶着方法および溶着装置に関する。

ジッパー部および胴部を有するプラスチック袋が広く知られている。ジッパー部によってプラスチック袋を開けることも閉じることもできる。ジッパー部は、一般的には、プラスチックのフィルムからなる胴部に溶着されている。

このプラスチック袋を製造する製袋方法も広く知られている。特許文献１、２は、レーザビームを用いて、ジッパーをプラスチックのフィルムに溶着する溶着方法を開示する。

これらの文献に開示された溶着方法は、連続状のジッパーをその長さ方向に搬送し、また、連続状のプラスチックのフィルムもその長さ方向に搬送する。溶着方法は、ジッパーを搬送しながらレーザビームをジッパーの溶着面にスポット照射し、レーザビームによって溶着面を加熱し溶融させる。

溶着方法は、溶着面の溶融後、ジッパーおよびフィルムを一対の加圧ローラ間に導いてジッパーおよびフィルムを互いに重ね合わせ、ジッパーおよびフィルムを一対の加圧ローラによって加圧する。この加圧によって、ジッパーの溶着面が、フィルムに溶着される。

レーザビームのスポット照射では、ジッパーの溶着面は、レーザビームを通過する間だけレーザビームに照射される。したがって、ジッパーが高速で搬送されると、当然ながら、ジッパーの溶着面はレーザビームに極一瞬しか照射されず十分に加熱されない。結果、ジッパーとフィルムとの溶着不良が生じることがあった。

特開２０１５−１２３６４４号公報 特開２０１７−４７６２２号公報

本発明の第１態様は、ジッパーなどの連続状の帯状部材が高速で搬送されるときでも、帯状部材の溶着面を連続状のフィルムに安定して溶着できる溶着方法を提供する。本発明の第２態様は、前記溶着方法を実施するのに適した溶着装置を提供する。

本発明の第１態様によれば、少なくとも１つの溶着面を有する連続状の帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、溶着面を加熱して溶融し、溶着面を、プラスチックからなる少なくとも１枚の連続状のフィルムに溶着する溶着方法が提供される。溶着方法は、帯状部材をその長さ方向に搬送しながら少なくとも１つの加熱源によって溶着面を加熱する。加熱源は、帯状部材の搬送経路に沿ってのびており、加熱源の溶着面への加熱エネルギーは、帯状部材の搬送方向に次第に強くなっている。溶着方法は、溶着面を加熱源によって加熱した後、帯状部材をその長さ方向に搬送しながら少なくとも１つのレーザビームを溶着面に照射してレーザビームによって溶着面をさらに加熱する。溶着方法は、レーザビームによって溶着面をさらに加熱するときまたは加熱した後、帯状部材およびフィルムを互いに重ね合わせた状態で搬送しながら帯状部材およびフィルムを加圧して溶着面をフィルムに溶着する。

溶着方法は、レーザビームによって溶着面をさらに加熱するとき、帯状部材およびフィルムを加圧して溶着面をフィルムに溶着してよい。

加熱源は、多波長の赤外線を放射する赤外光源でよい。赤外線を吸収する赤外線吸収層が、帯状部材の溶着面側に設けられてよい。

溶着方法は、赤外線を溶着面へ照射し、赤外線によって溶着面を加熱してよい。溶着方法は、赤外線を、溶着面側から溶着面に照射しても、溶着面とは反対側から溶着面に照射してもよい。溶着方法は、赤外線を、帯状部材に重ねられたフィルムを透過させて溶着面に照射してもよい。

溶着面が加熱源によって加熱されているとき、帯状部材およびフィルムは互いに重ね合わせた状態で搬送されてよい。

帯状部材は、溶着面を有する基部と、溶着面と反対側において基部から突出する嵌合部と、を含んでよい。溶着方法は、帯状部材の搬送経路に沿ってのびるガイド溝を有するガイドを、４０℃以上１００℃以下の範囲内の温度に調整してよい。さらに、溶着方法は、溶着面を加熱源によって加熱するとき、嵌合部をガイド溝に受容して、帯状部材がその幅方向に移動するのを抑制してよい。

溶着方法は、テンションを帯状部材およびフィルムに、膨らんだ湾曲面の下流から付与し、帯状部材およびフィルムを、湾曲面に係合させ、湾曲面に押し付けて、湾曲面において加圧して溶着面をフィルムに溶着してよい。

帯状部材は、溶着面として第１溶着面および第２溶着面を含んでよい。フィルムとして、第１フィルムおよび第２フィルムが用いられてよい。加熱源として、第１加熱源および第２加熱源が用いられてよい。レーザビームとして、第１レーザビームおよび第２レーザビームが用いられてよい。溶着方法は、帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、第１加熱源によって第１溶着面を加熱するとともに第２加熱源によって第２溶着面を加熱してよい。溶着方法は、第１および第２加熱源を用いて第１および第２溶着面を加熱した後、帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、第１レーザビームを第１溶着面に照射して第１レーザビームによって第１溶着面をさらに加熱するとともに、第２レーザビームを第２溶着面に照射して第２レーザビームによって第２溶着面をさらに加熱してよい。溶着方法は、第１および第２溶着面を第１および第２レーザビームによって加熱するときまたは加熱した後に、帯状部材、および、第１および第２フィルムを、帯状部材が第１および第２フィルムで挟まれた状態で搬送しながら、加圧して、第１溶着面を第１フィルムに溶着するとともに第２溶着面を第２フィルムに溶着してよい。

本発明の第２態様によれば、少なくとも１つの溶着面を有する連続状の帯状部材がその長さ方向に搬送されているとき、溶着面を加熱して溶融し、溶着面を少なくとも１枚の連続状のフィルムに溶着する溶着装置が提供される。溶着装置は、帯状部材の搬送経路に沿ってのびるように配置されて赤外線を放射する少なくとも１つの赤外光源を含み、長さ方向に搬送されている帯状部材の溶着面に赤外線を照射して溶着面を赤外線によって加熱する加熱装置を備える。溶着装置は、互いに重ね合わされた状態で長さ方向に搬送されている帯状部材およびフィルムを加圧し、加熱装置によって加熱された溶着面をフィルムに溶着する加圧装置と、を備える。赤外光源の溶着面への加熱エネルギーが帯状部材の搬送方向に次第に強くなるように、加熱装置が構成されている。溶着装置は、レーザビームを放射する少なくとも１つのレーザ光源を含み、レーザビームを長さ方向に搬送されている帯状部材の溶着面に照射して、加熱装置によって加熱された溶着面を、レーザビームによってさらに加熱して溶融するレーザ装置をさらに備える。

赤外光源は、多波長の赤外線を放射する赤外光源でよい。赤外光源は、ハロゲンランプ、カンタルヒーター、セラミックヒーター、または赤外ＬＥＤである。

加熱装置は、集光面を有する集光ブロックをさらに含んでよい。集光面は、凹んだ曲面として形成され、搬送経路に沿ってのびており、赤外線は、赤外光源から放射され、集光面によって反射され、赤外光源から距離Ｌ、離れた位置に集光されてよい。溶着面と赤外光源との距離が赤外光源の下流端位置において距離Ｌに最も近づくように、赤外光源および集光ブロックは傾斜して配置されてよい。

帯状部材は、溶着面を有する基部と、溶着面と反対側において基部から突出する嵌合部と、を含んでよい。加熱装置は、帯状部材の搬送経路に沿ってのび、溶着面を赤外線によって加熱するとき嵌合部を受容するガイド溝を有するガイドと、ガイドを、４０℃以上１００℃以下の範囲内の温度に調整する調整装置と、をさらに含んでよい。

帯状部材は、溶着面として第１溶着面および第２溶着面を含んでよい。加熱装置は、赤外光源として第１赤外光源および第２赤外光源を含んでよい。第１赤外光源および第２赤外光源は、帯状部材の搬送経路を間にして互いに対向して配置される。加熱装置は、第１赤外光源によって第１溶着面を加熱し、第２赤外光源によって第２溶着面を加熱する。

加圧装置は、膨らんだ湾曲面を有する係合部材と、テンションを帯状部材およびフィルムに湾曲面の下流から付与し、帯状部材およびフィルムを、湾曲面に係合させ、湾曲面に押し付けるテンション付与機構と、を含んでよい。赤外光源の下流部分は、湾曲面と対向してよい。

一実施形態に係る溶着装置を概略的に示す。 図１の加熱装置における帯状部材の搬送方向に垂直な断面を示す。 図３Ａは、帯状部材の一例の横断面を示し、図３Ｂは、帯状部材の別の一例の横断面を示し、図３Ｃは、レーザビームのビーム形状と帯状部材の溶着面との関係を例示する。 本発明の別の実施形態に係る溶着装置を概略的に示す。 図４の加熱装置における帯状部材の搬送方向に直角な断面を示す。 図６Ａは、帯状部材の別の一例の横断面を示す、図６Ｂは、さらに別の一例の横断面を示す。 図７Ａは、別の実施形態に係る溶着装置を概略的に示し、図７Ｂは、溶着装置を部分的に示す。 図７Ａの加熱装置における帯状部材の搬送方向に垂直な断面を示す。 図９Ａ,図９Ｂは、参考例に係る溶着装置を部分的かつ概略的に示す。 図１０Ａ，図１０Ｂは、別の実施形態に係る加熱装置における帯状部材の搬送方向に直角な部分断面を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る溶着方法および溶着装置が説明される。各実施形態において、同一または類似の構成はその説明が可能な限り省略される。

［第１実施形態］
図１を参照して、溶着装置は、製袋機に組み込まれている。製袋機は、溶着面１００を有する連続状の帯状部材１、および、プラスチックからなる連続状のフィルム２によってプラスチック袋を製造する。

帯状部材１は、フィルム２に溶着可能でフィルム２の幅より狭い幅の溶着面１００を有する連続状のストリップである。本実施形態では、帯状部材１は、プラスチックからなる、図３Ａに示されるジッパーの雄部材または図３Ｂに示されるジッパーの雌部材である。したがって、実施形態の帯状部材１は、基部１０と嵌合部１１とを含む。基部１０は、フラットな溶着面１００と、溶着面１００と反対側にあるフラットな反対面１０１とを有する。嵌合部１１は、反対面１０１から突出する。図３Ａの雄部材の嵌合部１１と、図３Ｂの雌部材の嵌合部１１とは、互いに着脱自在に嵌め合される。

図１の通り、製袋機は、不図示の送り機構を備えている。送り機構は、例えば送りローラを含む。帯状部材１は、送り機構によってその長さ方向（連続方向）に搬送される。符号Ｙは、帯状部材１の搬送方向を示す。フィルム２も、送り機構によってその長さ方向（連続方向）に搬送される。溶着装置は、長さ方向に搬送されている帯状部材１の溶着面１００を加熱して溶融し、それから溶着面１００をフィルム２に溶着する。

溶着装置は、加熱装置３を備える。加熱装置３は、溶着面１００を加熱するための加熱源として、赤外線を放射する赤外光源３０を含む。加熱装置３は、その長さ方向に搬送されている帯状部材１の溶着面１００を赤外光源３０によって加熱する。

赤外光源３０は、帯状部材１の搬送経路Ｇ（図１）に沿ってのびるように配置されている。赤外光源３０は、レーザビームのような単波長の赤外線ではなく、多波長の（広範囲の波長域を含む）赤外線を放射する。赤外光源３０は、ハロゲンランプ、カンタルヒーター、セラミックヒーター、赤外ＬＥＤなどである。

図２は、帯状部材１の搬送方向Ｙと直交する加熱装置３の断面を概略的に示す。図２の通り、加熱装置３は、集光面３１０を有する集光ブロック３１（図１では省略される）をさらに含む。集光ブロック３１は、一対の支持体３２に支持されている。集光面３１０は、凹んだ曲面として形成されており、搬送経路Ｇ（図１）に沿ってのびている。赤外光源３０は、集光面３１０によって囲まれる空間内に配置されている。加熱装置３は、赤外線を透過する材料からなり、支持体３２に支持された透過板３３をさらに含む。

赤外線が、赤外光源３０から放射され、集光面３１０によって反射され、透過板３３を透過し、赤外光源３０から距離Ｌ、離れた位置に集光される。したがって、赤外光源３０から距離Ｌ、離れた位置で、加熱エネルギーが最も強い。帯状部材１は、その長さ方向（即ち、搬送方向Ｙ）に搬送され加熱装置３を通過するとき、その溶着面１００が、赤外光源３０から距離Ｌ、離れて赤外光源３０に対向するように、加熱装置３は構成されている。したがって、加熱装置３は、赤外線を、搬送されている帯状部材１の溶着面１００に照射し、赤外線によって溶着面１００を加熱する。実施形態では、帯状部材１は、溶着面１００側の表層に赤外線を吸収する赤外線吸収層を含む。

加熱装置３は、搬送経路Ｇに沿ってのびるガイド溝３４０を有するガイド３４をさらに含む。ガイド３４は、赤外光源３０に対向して配置されている。帯状部材１は、赤外光源３０とガイド３４との間を搬送される。このとき、その嵌合部１１は、ガイド溝３４０に受容され、ガイド溝３４０の対向面３４１によって挟まれる。したがって、ガイド溝３４０が嵌合部１１を受容することで、帯状部材１がその幅方向Ｘにがたつくのを抑制することができる。

加熱装置３は、ガイド３４の温度を調整する調整装置３５をさらに含む。調整装置３５は、ヒーターなどを含む。調整装置３５は、ガイド３４を、４０℃以上１００℃以下の範囲内の温度に調整する。

図１の通り、溶着装置は、レーザ装置４をさらに備える。レーザ装置４は、加熱装置３の下流にて、搬送されている帯状部材１の溶着面１００にレーザビーム４０をスポット照射し、加熱装置３によって加熱された溶着面１００を、レーザビーム４０によってさらに加熱し、溶融する。レーザ装置４は、例えば特許文献１と同様に、レーザ光源４１、光学系４２など含む。これらは、ハウジング４３に収容される。レーザ光源４１は、レーザビーム４０を放射する。実施形態では、レーザビーム４０は赤外線である。光学系４１は、レーザビーム４０が所望のスポット径を有するようにレーザビーム４０を形成する。

図３Ｃの通り、ビーム形状４００は、照射位置では楕円形状でよい。これは、円形状でもよい。レーザビーム４０は、例えば、そのビーム形状４００が溶着面１００の幅全体を含むように照射され、溶着面１００が幅方向Ｘ全体に渡って溶着されることを図る。

図１の通り、溶着装置は、加圧装置５をさらに備える。加圧装置５は、互いに重ねられた状態で搬送方向Ｙに搬送されている帯状部材１およびフィルム２を加圧する。

加圧装置５は、レーザビーム４０の照射位置より下流に配置され、互いに対向する一対の加圧ローラ５０，５０を含む。フィルム２は、ガイドローラ６０によって加圧ローラ５０に案内され、加圧ローラ５０，５０間に導かれる。帯状部材１も、加圧ローラ５０，５０間に導かれる。これにより、帯状部材１およびフィルム２が互いに重ねられ、溶着面１００がフィルム２に接触する。そして、帯状部材１およびフィルム２が互いに重ねられた状態で搬送方向Ｙに搬送され、一対の加圧ローラ５０，５０間を通過する。このとき、帯状部材１およびフィルム２は、一対の加圧ローラ５０，５０によって加圧される。

溶着装置を用いて、帯状部材１の溶着面１００をフィルム２に溶着する溶着方法が説明される。帯状部材１がその長さ方向に搬送されて加熱装置３を通過するとき、溶着面１００が、加熱源としての赤外光源３０によって加熱される。すなわち、赤外線が、搬送されている帯状部材１の溶着面１００へ照射され、赤外線によって溶着面１００が加熱される。

図２の通り、帯状部材１の溶着面１００が赤外光源３０によって加熱されているとき、嵌合部１１が、ガイド３４のガイド溝３４０に受容され、帯状部材１がその幅方向Ｘに移動することが抑制される。さらに、このとき、ガイド３４は、調整装置３５によって、４０℃以上１００℃以下の範囲内の適切な温度に調整されている。

次いで、帯状部材１がその長さ方向に搬送されているとき、レーザビーム４０が、加熱装置３の下流において、レーザ装置４によって溶着面１００に照射される。赤外光源３０によって加熱された溶着面１００が、レーザビーム４０によってさらに加熱されて溶融する。

溶着面１００がレーザビーム４０によって加熱された後に、帯状部材１およびフィルム２が互いに重ねられ、加圧装置５へ搬送される。帯状部材１およびフィルム２は、互いに重ね合わされた状態で搬送されているとき、加圧装置５（すなわち、一対の加圧ローラ５０，５０）によって加圧される。その結果、溶融した溶着面１００が、フィルム２に溶着される。

以上の通り、溶着面１００は、レーザビーム４０によって加熱される前に、加熱装置３よって予熱される。したがって、帯状部材１が高速で搬送されるときでも、帯状部材１（溶着面１００）のフィルム２への安定した溶着が保障される。その結果、製袋速度を向上させることもできる。

加熱源としての赤外光源３０が、搬送経路Ｇに沿ってのびるように配置されている。したがって、帯状部材１が高速で搬送されるときでも、十分な予熱時間を確保できる。帯状部材１のフィルム２への溶着がさらに安定する。

予熱工程によって、溶着面１００の十分な溶融状態が保障される。したがって、加圧装置５が帯状部材１およびフィルム２を加圧する際の加圧力が弱くても、安定した溶着が保障される。

レーザビーム４０のエネルギーが溶着面１００側の赤外線吸収層（表層）に瞬時に吸収され、蓄積され、表層だけが瞬時に発熱する。熱エネルギーは、表層から帯状部材１の深さ方向に時間をかけながら伝達される。帯状部材１の搬送速度が高速になるほど、帯状部材１およびフィルム２が加圧されるまでに帯状部材１の深さ方向へ伝わる熱エネルギーは制限される。それゆえ、レーザビーム４０のスポット照射だけで表層に蓄積されるエネルギーでは溶着には不十分なこともあり、溶着不良が生じることがあった。これに対して、実施形態では、レーザビーム４０のスポット照射の前に、溶着面１０が加熱装置３によって十分な時間予熱され、熱エネルギーが帯状部材１の深さ方向に十分に伝達される。したがって、溶着不良の問題を回避できる。

ガイド３４は帯状部材１が幅方向Ｘに移動するのを抑制しており、それにより、赤外光源３０と溶着面１００とが幅方向Ｘに相対的に大きくずれることが防止されている。但し、ガイド溝３４０の側壁３４１と嵌合部１１との間に遊びが必要なため、搬送中の帯状部材１が幅方向Ｘにわずかにがたつくのは避けられない。レーザビーム４０のスポット照射だけで溶着をするときには、帯状部材１がレーザビーム４０に対してわずかにがたつくだけでも、容易に溶着不良が生じる。これに対して、実施形態では、帯状部材１は、赤外線による加熱および伝熱故に、十分な時間かつ均質に予熱されているので、帯状部材１がわずかにがたついても、溶着不良は生じない。

このように、加熱装置３を用いた予熱工程は、レーザビーム４０のスポット照射だけで溶着面１００を溶着する際に発生する問題を解消する。

ガイド３４は、適切な温度に調整されている。したがって、溶着面１００をより効率的に予熱することができる。

多波長の赤外線を放射する赤外光源３０が用いられている。このような赤外光源３０はその形状および大きさを自由に設計することができる。レーザ光源の情報は、企業秘密にされていることが多いのに対して、このような赤外光源３０の情報は既知である。したがって、ユーザ側で、赤外光源３０およびその光学系を自由に設計して、所望の照射強度および加熱時間を簡単に設定することができる。これらのことによっても、帯状部材１のフィルム２への安定した溶着がもたらされている。

溶着面１００の全部または一部には赤外線吸収処理が施される一方で、嵌合部１１全体には赤外線吸収処理が施されないことが好ましい。なぜなら、嵌合部１１が赤外線を吸収すれば、変形して嵌合不良になる可能性が有るためである。これにより、溶着面１００が効率的に赤外線を吸収できるようにしつつ、嵌合部１１が過熱により変形するリスクを回避できる。

嵌合部１１が赤外線を吸収しない場合でも、溶着面１００が加熱装置３によって長時間加熱されるので、嵌合部１１が伝熱によって加熱されることは避けられない。しかしながら、ガイド３４が適切な温度に調整されているので、熱を嵌合部１１からガイド３４へ逃がすことができ、嵌合部１１の過熱を防止することができる。

［第２実施形態］
図４の通り、この実施形態では、加熱装置３の上流に、ガイドローラ６０が配置されている。帯状部材１が、ガイドローラ６０によって案内され、その溶着面１００がフィルム２に接触するようにフィルム２に重ねられる。したがって、帯状部材１およびフィルム２は、互いに重ねられた状態で搬送され加熱装置３を通過する。

図５は、搬送方向Ｙに直交する加熱装置３の断面を示す。図５の通り、帯状部材１が、加熱装置３を通過するとき、嵌合部１１は、赤外光源３０と対向する。したがって、赤外線は、溶着面１００とは反対側から、基部１０を通って溶着面１００に照射される。帯状部材１の溶着面１００側には赤外吸収層が設けられており、この吸収層が赤外線を吸収することにより加熱される。ガイド３４は、赤外線を透過する材料からなり、支持体３２に支持されている。赤外線は、ガイド３４を通って溶着面１００に向かって照射される。ガイド３４は、互いに対向する一対のガイド部材３４２，３４２を含み、ガイド部材３４２，３４２がその間にガイド溝３４０を規定する。

赤外光源３０の溶着面１００への加熱エネルギーが帯状部材１の搬送方向Ｙにレーザビーム４０の照射位置に向かって次第に強くなるように、加熱装置３が構成されている。具体的には、溶着面１００と赤外光源３０との距離が、加熱装置３（赤外光源３０）の下流端位置において、赤外線の集束距離Ｌ（図５）に最も近づき溶着面１００を最も強く加熱するように、加熱装置３（赤外光源３０および集光ブロック３１）が傾斜して配置されている。

図４の通り、加圧装置５は、一対の加圧ローラ５０，５０（図１）に代えて、係合部材５１、および、テンション付与機構５２を含む。

係合部材５１は、膨らんだ湾曲面５１０を有する。湾曲面５１０は、係合部材５１の下流部分に形成されている。湾曲面５１０は、加熱装置３の下流に位置する。湾曲面５１０と加熱装置３との相対位置が、湾曲面５１０の上流部分が加熱装置３によって加熱されるように調整されてよい。

テンション付与機構５２は、テンションを帯状部材１およびフィルム２に湾曲面５１０の下流から付与して、帯状部材１およびフィルム２を湾曲面５１０に係合させ、湾曲面５１０に押し付ける。

テンション付与機構５２は、実施形態では、係合部材５１の下流に配置され、帯状部材１およびフィルム２を案内するガイドローラ５２０，５２０を含む。テンション付与機構５２は、不図示のガイド機構を備える。ガイドローラ５２０，５２０は、ガイド機構によってその位置が調整可能である。帯状部材１およびフィルム２が湾曲面５１０に押し付けられるように、帯状部材１の搬送方向Ｙが、ガイドローラ５２０，５２０の位置調整によって調整されている。

湾曲面５１０は、帯状部材１またはフィルム２に対する動摩擦係数が小さい材料で形成されることが好ましい。また、鏡面加工やテフロン(登録商標)加工といった表面処理が湾曲面５１０に対して施されて、帯状部材１／フィルム２と湾曲面５１０との間の動摩擦力が低減されることが好ましい。また、ヒーター等の調整装置５３（図４）を係合部材５１に埋め込むことによって、湾曲面５１０が温度調整されてもよい。これらにより、より効率的な溶着を実施できるからである。

レーザ装置４は、不図示のガイド機構によってその位置が調整可能に構成されている。レーザ装置４の位置調整によって、レーザビーム４０の照射位置を、加圧装置５の加圧位置に設定することができる。これにより、レーザ装置４は、レーザビーム４０を最適な押しつけ力の位置に照射することができる。実施形態では、レーザ装置４は、湾曲面５１０の上流部分にて、レーザビーム４０を、帯状部材１の基部１０を通って溶着面１００に向かって照射するように、位置調整されている。

溶着方法が説明される。加熱装置３の上流にて、帯状部材１は、その溶着面１００がフィルム２に接触するようにフィルム２に重ね合わされる。

次いで、帯状部材１およびフィルム２が互いに重ね合わされた状態で搬送されて加熱装置３を通過しているとき、溶着面１００が赤外光源３０によって加熱される。すなわち、赤外線が、帯状部材１の基部１０を通って溶着面１００へ照射され、赤外線によって溶着面１００が加熱される。このとき、嵌合部１１がガイド溝３４０に受容され、帯状部材１がその幅方向Ｘに移動することが抑制される。

溶着面１００が加熱装置３（赤外光源３０）によって加熱された後、帯状部材１およびフィルム２が互いに重ねられた状態でその長さ方向に搬送されているとき、レーザビーム４０が、湾曲面５１０において溶着面１００に照射され、溶着面１００は、レーザビーム４０によってさらに加熱されて溶融する。

溶着面１００がレーザビーム４０によって加熱されているとき、帯状部材１およびフィルム２は加圧装置５によって加圧される。すなわち、搬送されている帯状部材１およびフィルム２は、テンション付与機構５２によって、湾曲面５１０の下流からテンションを付与され、湾曲面５１０に係合し、湾曲面５１０に押し付けられ、湾曲面５１０において加圧される。その結果、溶着面１００が湾曲面５１０にてフィルム２に溶着される。

この実施形態でも予熱工程により、第１実施形態と同様に、帯状部材１をフィルム２に安定して溶着できる。

加圧装置５が、一対の加圧ローラ５０，５０を用いることなく、帯状部材１およびフィルム２を加圧しているので、レーザ装置４を比較的自由に配置することができる。例えば、レーザビーム４０が、湾曲面５１０において、直角に（すなわち焦点ボケなく）溶着面１００に照射されるように、レーザ装置４を配置することもできる。これにより、そのエネルギーを溶着面１００に効率的に伝達することができる。第１実施形態では、帯状部材１およびフィルム２が加圧される前に、溶着面１００がレーザビーム４０によって加熱され、溶着される。これに対して、本実施形態では、帯状部材１およびフィルム２が加圧される際に、溶着面１００をレーザビーム４０によって加熱し、溶着することができる。すなわち、レーザビーム４０の照射位置を、加圧装置５が帯状部材１およびフィルム２を加圧する加圧位置に設定することができ、溶着方法は、レーザビーム４０による溶着面１００の加熱および加圧装置５による帯状部材１およびフィルム２の加圧を同時に同じ位置で実施することができる。

製袋機の都合により、帯状部材１およびフィルム２の搬送が一次的に停止するとき、第１実施形態では、レーザビーム４０の照射位置から加圧ローラ５０，５０の加圧位置までの区間において、溶融された溶着面１００が固体状態に戻ることがある。そのため、帯状部材１およびフィルム２の搬送が再開したとき、当該区間で冷却された溶着面１００は加圧されてもフィルム２に溶着されない。しかしながら、本実施形態では、加熱および加圧を同時に実施しているので、この問題を回避することができる。

この実施形態では、加熱装置３による予熱の直後に、レーザ装置４による加熱および加圧装置５による加圧が同時に実施されている。したがって、第１実施形態では、加熱装置３の下流端からレーザビーム４０の照射位置までの区間で熱がジッパー１から逃げる虞があるが、第２実施形態では、この問題を回避することができる。

加熱装置３が適切に傾けて配置されているため、溶着面１００を長い区間にわたってじっくりと均一に加熱することができ、溶着の質を向上させることができる。

［第３実施形態］
図６Ａは、本実施形態で用いられる帯状部材１を示す。帯状部材１は、互いに着脱可能に嵌め合わされた雄部材１ａおよび雌部材１ｂを含むジッパーである。帯状部材１は、雄部材１ａおよび雌部材１ｂが互いに嵌め合わされた状態でその長さ方向に搬送される。

図６Ａは、雄部材１ａは、第１溶着面１００ａを有する第１基部１０ａと、第１溶着面１００ａとは反対側において第１基部１０ａから突出する第１嵌合部１１ａとを含む。雌部材１ｂは、第２溶着面１００ｂを有する第２基部１０ｂと、第２溶着面１００ａとは反対側において第２基部１０ｂから突出する突出する第２嵌合部１１ｂとを含む。他の実施形態と同様に、帯状部材１は溶着面１００ａ，１００ｂの表層に赤外線吸収層を含んでよく、若しくは、溶着面１００ａ，１００ｂの全部または一部に赤外線吸収処理が施されてよい。

実施形態の帯状部材１は、雄部材１ａおよび雌部材１ｂが互いに嵌め合わされた状態で搬送されるため倒れやすい。これを防ぐために、雄部材１ａおよび雌部材１ｂは、図６Ａの通り、肉厚形状であることが好ましい。さらに、これを防ぐために、図６Ｂの通り、雄部材１ａおよび雌部材１ｂは、溶着面１００ａ，１００ｂに向けて幅広になるように、傾斜面１０２ａ，１０２ｂを有してもよい。

図７Ａの通り、加熱装置３は、第１加熱源としての第１赤外光源３０ａと、第２加熱源としての第２赤外光源３０ｂとを含む。第１および第２赤外光源３０ａ，３０ｂは、上述の実施形態の赤外光源３０と同じである。第１および第２赤外光源３０ａ，３０ｂは、帯状部材１の搬送経路を間にして互いに対向するように配置される。したがって、帯状部材１は、第１および第２赤外光源３０ａ，３０ｂの間を通過するように搬送される。図８の通り、集光ブロック３１、支持体３２、および、透過板３３が、他の実施形態と同様に第１および第２赤外光源３０ａ，３０ｂのそれぞれに対して設けられる。

図７Ａの通り、レーザ装置４は、第１レーザビーム４０ａを放射する第１レーザ光源４１ａおよび第２レーザビーム４０ｂを放射する第２レーザ光源４１ｂを備える。これらは、上述の実施形態のレーザ光源４０と同じである。光学系４２およびハウジング４３が、第１および第２レーザ光源４１ａ，４１ｂのそれぞれに対して設けられる。

図７Ｂの通り、第１レーザビーム４０ａは、加熱装置３の下流において第１溶着面１００ａに照射される。第２レーザビーム４０ｂは、加熱装置３の下流において第２溶着面１００ｂに照射される。第１および第２レーザビーム４０ａ，４０ｂは、その照射位置と加圧装置５の加圧位置との間の区間Ｓが可能な限り小さくなるような角度で帯状部材１の両側から第１および第２溶着面１００ａ，１００ｂに照射される。

加熱装置５は、第１実施形態と同様に、第１および第２レーザビーム４０ａ、４０ｂの照射位置の下流に配置された一対の加圧ローラ５０，５０を備える。

以下、溶着方法が説明される。雄部材１ａおよび雌部材１ｂが互いに嵌合した状態の帯状部材（ジッパー）１がその長さ方向に搬送されて加熱装置３を通過する。このとき、赤外線が第１赤外光源３０ａから第１溶着面１００ａに照射され、第１溶着面１００ａが赤外線によって加熱される。同時に、赤外線が赤外光源３０ｂから第２溶着面１００ｂに照射され、第２溶着面１００ｂが赤外線によって加熱される。なお、図８の通り、帯状部材１は、２つの透過板３３，３３に挟まれた状態で加熱されかつ搬送される。

次いで、帯状部材１がその長さ方向に搬送されているとき、第１レーザビーム４０ａが第１溶着面１００ａに照射され、第１溶着面１００ａが第１レーザビーム４０ｂによってさらに加熱されて溶融する。同時に、第２レーザビーム４０ｂが第２溶着面１００ｂに照射され、第２溶着面１００ｂが第２レーザビーム４０ｂによってさらに加熱されて溶融する。

第１および第２溶着面１００ａ，１００ｂが第１および第２レーザビーム４０ａ，４０ｂによって加熱された後に、一対の加圧ローラ５０，５０間へ搬送される。第１および第２フィルム２ａ，２ｂは、加圧ローラ５０，５０に巻きまわされて、加圧ローラ５０，５０の間に導かれる。帯状部材１、および、第１および第２フィルム２ａ，２ｂは、帯状部材１が第１および第２フィルム２ａ，２ｂに挟まれるように互いに重ねられる。このとき、第１溶着面１００ａが第１フィルム２ａに接触し、第２溶着面１００ｂが第２フィルム２ｂに接触する。

帯状部材１、および、第１および第２フィルム２ａ，２ｂは、互いに重ね合わされた状態で搬送されているとき、加圧装置５（一対の加圧ローラ５０，５０）によって加圧される。それによって、第１溶着面１００ａが第１フィルム２ａに溶着し、第２溶着面１００ｂが第２フィルム２ｂに溶着する。

以上のように、第３実施形態は、第１および第２溶着面１００ａ，１００ｂを有する帯状部材１を第１および第２フィルム２ａ，２ｂに同時に溶着する。予熱工程によって第１および第２溶着面１００ａ，１００ｂの溶融が保障されることは他の実施形態と同様である。したがって、帯状部材１の第１および第２フィルム２ａ，２ｂへの安定した溶着が保障される。

なお、帯状部材１、および、第１および第２フィルム２ａ，２ｂが、加熱装置３の下流ではなく、加熱装置３の上流にて、互いに重ね合わされ、その状態で搬送されて加熱装置３を通過してもよい。この場合、加熱装置３にて、赤外線が、第１赤外光源３０ａから第１フィルム２ａを透過して第１溶着面１００aに照射され、第２赤外光源３０ｂから第２フィルム２ｂを透過して第２溶着面１００ｂに照射される。次いで、加熱装置３の下流位置にて、第１レーザビーム４０ａが第１フィルム２ａを透過して第１溶着面１００ａに照射され、第２レーザビーム４０ｂが第２フィルム２ｂを透過して第２溶着面１００ｂに照射される。したがって、赤外光源３０ａ，３０ｂの赤外線およびレーザビーム４０ａ，４０ｂを透過する材料からなるフィルム２ａ，２ｂが用いられる。

［参考例］
参考例は、溶着装置を提供する。上記実施形態から、赤外光源を有する溶着装置が、上述の溶着方法を実施するのに適していることは明らかである。但し、赤外光源だけの加熱によって溶着面を溶融することもできる。すなわち、参考例の溶着装置は、加熱装置３および加圧装置５を備え、レーザ装置を備えていない。

例えば、図９Ａの通り、参考例の溶着装置は、第２実施形態と同様の加熱装置３および加圧装置５を備えてよい。帯状部材１がフィルム２と共にその長さ方向に搬送されているとき、加熱装置３は、赤外線を赤外光源３０から溶着面１０に照射して、溶着面１００を赤外線だけによって加熱して溶融する。加圧装置５は、互いに重ね合わされた状態で搬送されている帯状部材１およびフィルム２を加圧して、溶着面１００をフィルム２に溶着する。こうして、参考例の溶着装置は、レーザビームを用いることなく、帯状部材１のフィルム２への安定した溶着を提供する。なお、溶着装置は、第１または第３実施形態と同様の加熱装置３および加圧装置５を備えてよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

第２実施形態では、赤外光源３０は、赤外線を、帯状部材１の内部を通って溶着面１００に照射するように配置されていた。代わりに、赤外光源３０は、赤外線を、帯状部材１に重ねられたフィルム２を透過して溶着面１００に照射するように配置されてよい。この場合、帯状部材１とフィルム２との並びを入れ替え、そしてそれに伴ってガイド３４（図５）の配置を変更すればよい。この場合、赤外光源３０の赤外線を透過する材料からなるフィルム２が用いられる。さらに、同様に、レーザビーム４０を透過する材料からなるフィルム２が用いられて、レーザビーム４０が、帯状部材１に重ね合わされたフィルム２を透過して溶着面１００に照射されてよい。

図１０Ａの通り、帯状部材１として、雄部材１ａおよび雌部材１ｂを有するジッパーを用いる第３実施形態において、加熱装置３が、ガイド溝３４０を有するガイド３４を含んでよい。ガイド３４は、対向して配置されてその間にガイド溝３４０を規定する一対のガイド部材３４２，３４２を含む。帯状部材１が、ガイド溝３４０に受容され、その両側のガイド部材３４２，３４２によって案内されながら搬送される。

図１０Ｂの通り、赤外線を透過する材料からなるガイド３４が設けられてもよい。ガイド３４は、帯状部材１の搬送経路に沿ってのび、搬送されている帯状部材１の周囲全体を受容するガイド孔３４３を有する。ガイド３４は、それぞれガイド溝を有する一対のガイド部材３４２，３４２を含み、ガイド孔３４３が２つのガイド溝の組合せによって規定される。帯状部材１は、その周囲全体がガイド孔３４３に受容され、案内されながら搬送される。

図７Ｂの通り、第３実施形態の加熱装置３は、赤外光源３０ａ，３０ｂの下端からレーザビーム４０ａ，４０ｂの照射位置までの区間内で帯状部材１が冷却をするのを防止する保温機構３６を備えてよい。保温機構３６は、例えば、赤外光源３０ａ，３０ｂの下端からレーザビーム４０ａ，４０ｂの照射箇所までの区間内において、帯状部材１の搬送経路に沿ってのびる一対の保温部材３６０，３６０を含む。一対の保温部材３６０，３６０は、搬送中の帯状部材１をその溶着面１００ａ，１００ｂ側から挟んで帯状部材１を保温する。保温機構３６は、他の構成を有してよい。

第３実施形態および参考例でも、第２実施形態と同様に、溶着面１００（１００ａ，１００ｂ）と赤外光源３０（３０ａ，３０ｂ）との距離が搬送方向Ｙに次第に距離Ｌ（図５）に近づくように、加熱装置３が傾斜して配置されてもよい。これにより、溶着の質が向上されることは上記の通りである。

図９Ａまたは図９Ｂの通り、参考例の赤外光源３０は、その下流部分が湾曲面５１０と対向するように配置されてもよい。したがって、溶着装置は、帯状部材１およびフィルム２を湾曲面５１０において加圧する際にも、赤外線を湾曲面５１０において溶着面１００に照射して、溶着面１００を赤外線によって加熱することができる。

参考例の赤外光源３０は、その下流部分が、湾曲面５１０と対向し、赤外光源３０と湾曲面５１０との距離が一定の距離Ｌ（図５）となるように湾曲面５１０と対応する形状を有してよい。これにより、帯状部材１とフィルム２とが湾曲面５１０にて加圧されているとき、溶着面１００を湾曲面５１０にて加熱装置３によって強く加熱することができる。

各実施形態および参考例において、集光ブロック３１は赤外光源３０によって加熱されるので、冷却装置を用いて冷却されることが好ましい。

各実施形態および参考例において、加熱装置３の配置は上記に限定されるものではない。加熱装置３は、溶着面１００への加熱エネルギーが帯状部材１の搬送方向Ｙに沿って意図した分布となるよう、適宜、傾けたり下流へずらしたりして配置されてよい。

各実施形態および参考例では、帯状部材１が、ジッパーの雄部材、ジッパーの雌部材、または、ジッパーであった。これに代えて、帯状部材１は、面ファスナーの雄部材、面ファスナーの雌部材、互いに係合した雄部材および雌部材を含む面ファスナー、粘着テープ、シールテープ、テープ状の補強材、テープ状の装飾材、袋のテープ状のヘッダーなどでもよい。帯状部材は、プラスチック袋に対して何らかの機能を付与するものであることが好ましい。

１ 帯状部材
１００，１００ａ，１００ｂ 溶着面
２，２ａ，２ｂ フィルム
３ 加熱装置
３０，３０ａ，３０ｂ 赤外光源（加熱源の一例）
３４ ガイド
３４０ ガイド溝
４ レーザ装置
４０,４０ａ，４０ｂ レーザビーム
４１，４１ａ，４１ｂ レーザ光源
５ 加圧装置
５０ 加圧ローラ
５１ 係合部材
５１０ 湾曲面
５２ テンション付与機構
Ｙ 帯状部材の搬送方向（長さ方向）
Ｘ 帯状部材の幅方向
Ｇ 帯状部材の搬送経路

Claims (18)

1. 少なくとも１つの溶着面を有する連続状の帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、前記溶着面を加熱して溶融し、前記溶着面を、プラスチックからなる少なくとも１枚の連続状のフィルムに溶着する溶着方法であって、
   前記帯状部材をその長さ方向に搬送しながら少なくとも１つの加熱源によって前記溶着面を加熱し、前記加熱源は、前記帯状部材の搬送経路に沿ってのびており、前記加熱源の前記溶着面への加熱エネルギーは、前記帯状部材の搬送方向に次第に強くなっており、
   前記溶着面を前記加熱源によって加熱した後、前記帯状部材をその長さ方向に搬送しながら少なくとも１つのレーザビームを前記溶着面に照射して前記レーザビームによって前記溶着面をさらに加熱し、
   前記レーザビームによって前記溶着面をさらに加熱するときまたは加熱した後、前記帯状部材および前記フィルムを互いに重ね合わせた状態で搬送しながら前記帯状部材および前記フィルムを加圧して前記溶着面を前記フィルムに溶着する、
   ことを特徴とする溶着方法。
2. 前記レーザビームによって前記溶着面をさらに加熱するとき、前記帯状部材および前記フィルムを加圧して前記溶着面を前記フィルムに溶着する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
3. 前記加熱源は、多波長の赤外線を放射する赤外光源であり、
   前記溶着方法は、前記赤外線を前記溶着面へ照射し、前記赤外線によって前記溶着面を加熱する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
4. 前記赤外線を吸収する赤外線吸収層が、前記帯状部材の前記溶着面側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶着方法。
5. 前記赤外線を、前記溶着面側から前記溶着面に照射する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶着方法。
6. 前記赤外線を、前記溶着面とは反対側から前記溶着面に照射する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶着方法。
7. 前記赤外線を、前記帯状部材に重ねられた前記フィルムを透過させて前記溶着面に照射する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶着方法。
8. 前記溶着面が前記加熱源によって加熱されているとき、前記帯状部材および前記フィルムは互いに重ね合わされた状態で搬送される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
9. 前記帯状部材は、
   前記溶着面を有する基部と、
   前記溶着面と反対側において前記基部から突出する嵌合部と、を含み、
   前記溶着方法は、
   前記帯状部材の搬送経路に沿ってのびるガイド溝を有するガイドを、４０℃以上１００℃以下の範囲内の温度に調整し、
   前記溶着面を前記加熱源によって加熱するとき、前記嵌合部を前記ガイド溝に受容して、前記帯状部材がその幅方向に移動するのを抑制する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
10. 前記溶着方法は、
    テンションを前記帯状部材および前記フィルムに、膨らんだ湾曲面の下流から付与し、前記帯状部材および前記フィルムを、前記湾曲面に係合させ、前記湾曲面に押し付けて、前記湾曲面において加圧して前記溶着面を前記フィルムに溶着する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
11. 前記帯状部材は、前記溶着面として第１溶着面および第２溶着面を含み、
    前記フィルムとして、第１フィルムおよび第２フィルムが用いられ、
    前記加熱源として、第１加熱源および第２加熱源が用いられ、
    前記レーザビームとして、第１レーザビームおよび第２レーザビームが用いられ、
    前記溶着方法は、
    前記帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、前記第１加熱源によって前記第１溶着面を加熱するとともに前記第２加熱源によって前記第２溶着面を加熱し、
    前記第１および第２加熱源を用いて前記第１および第２溶着面を加熱した後、前記帯状部材をその長さ方向に搬送しながら、前記第１レーザビームを前記第１溶着面に照射して前記第１レーザビームによって前記第１溶着面をさらに加熱するとともに、前記第２レーザビームを前記第２溶着面に照射して前記第２レーザビームによって前記第２溶着面をさらに加熱し、
    前記第１および第２溶着面を前記第１および第２レーザビームによってさらに加熱するときまたは加熱した後、前記帯状部材、および、前記第１および第２フィルムを、前記帯状部材が前記第１および第２フィルムで挟まれた状態で搬送しながら、加圧して、前記第１溶着面を前記第１フィルムに溶着するとともに前記第２溶着面を前記第２フィルムに溶着する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
12. 少なくとも１つの溶着面を有する連続状の帯状部材がその長さ方向に搬送されているとき、前記溶着面を加熱して溶融し、前記溶着面をプラスチックからなる少なくとも１枚の連続状のフィルムに溶着する溶着装置であって、
    前記帯状部材の搬送経路に沿ってのびるように配置されて赤外線を放射する少なくとも１つの赤外光源を含み、前記長さ方向に搬送されている前記帯状部材の前記溶着面に前記赤外線を照射して前記溶着面を前記赤外線によって加熱する加熱装置と、
    互いに重ね合わされた状態で前記長さ方向に搬送されている前記帯状部材および前記フィルムを加圧し、前記加熱装置によって加熱された前記溶着面を前記フィルムに溶着する加圧装置と、を備え、
    前記赤外光源の前記溶着面への加熱エネルギーが前記帯状部材の搬送方向に次第に強くなるように、前記加熱装置が構成されており、
    前記溶着装置は、さらに、
    レーザビームを放射する少なくとも１つのレーザ光源を含み、前記レーザビームを前記長さ方向に搬送されている前記帯状部材の前記溶着面に照射して、前記加熱装置によって加熱された前記溶着面を、前記レーザビームによってさらに加熱して溶融するレーザ装置を備える、
    ことを特徴とする溶着装置。
13. 前記加熱装置は、集光面を有する集光ブロックをさらに含み、前記集光面は、凹んだ曲面として形成され、前記搬送経路に沿ってのびており、前記赤外線は、前記赤外光源から放射され、前記集光面によって反射され、前記赤外光源から距離Ｌ、離れた位置に集光され、
    前記溶着面と前記赤外光源との距離が前記赤外光源の下流端位置において前記距離Ｌに最も近づくように、前記赤外光源および前記集光ブロックは傾斜して配置されている、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の溶着装置。
14. 前記赤外光源は、多波長の赤外線を放射する赤外光源であり、
    前記赤外光源は、ハロゲンランプ、カンタルヒーター、セラミックヒーター、または赤外ＬＥＤである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の溶着装置。
15. 前記帯状部材は、
    前記溶着面を有する基部と、
    前記溶着面と反対側において前記基部から突出する嵌合部と、を含み、
    前記加熱装置は、
    前記帯状部材の搬送経路に沿ってのび、前記溶着面を前記赤外線によって加熱するとき前記嵌合部を受容するガイド溝を有するガイドと、
    前記ガイドを、４０℃以上１００℃以下の範囲内の温度に調整する調整装置と、をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の溶着装置。
16. 前記帯状部材は、前記溶着面として第１溶着面および第２溶着面を含み、
    前記加熱装置は、前記赤外光源として第１赤外光源および第２赤外光源を含み、
    前記第１赤外光源および前記第２赤外光源は、前記帯状部材の搬送経路を間にして互いに対向して配置され、
    前記加熱装置は、前記第１赤外光源によって前記第１溶着面を加熱し、前記第２赤外光源によって前記第２溶着面を加熱する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の溶着装置。
17. 前記加圧装置は、
    膨らんだ湾曲面を有する係合部材と、
    テンションを前記帯状部材および前記フィルムに前記湾曲面の下流から付与し、前記帯状部材および前記フィルムを、前記湾曲面に係合させ、前記湾曲面に押し付けるテンション付与機構と、を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の溶着装置。
18. 前記赤外光源の下流部分は、前記湾曲面と対向している、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の溶着装置。

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