JP6910917B2 - レーザー光による加工方法及びレーザー光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光による加工方法及びレーザー光照射装置に関する。

従来、使い捨ておむつ等の吸収性物品の製造において、レーザー光の照射によって、重ね合わせたシートを接合する方法が知られている。レーザー光は、装置の経年変化等の要因によってその照射位置がずれたりすることがあり、そのような照射位置のずれを計測し、その計測結果に基づいて該ずれを補正する方法や装置が提案されている。

例えば特許文献１には、レーザー発振器から出射されるレーザー光がガルバノスキャナ及びｆθレンズを介して加工対象物に照射される照射位置の補正を行うレーザー加工方法が記載されている。この加工方法は、レーザー光を複数の基準となる照射位置に照射することにより得られる複数の照射点と、前記基準となる照射位置との誤差を計測し、該誤差に基づいてレーザー発振器から出射されるレーザー光の出射タイミングの補正を行っている。また、特許文献１には、加工ステージ上に載置した状態の加工対象物をＣＣＤカメラで撮像し、得られた画像に基づいて前記誤差を計測することが記載されている。

また特許文献２には、経年変化に起因するレーザー光照射位置のずれを自動補正することを目的として、加工平面に固定又は停止状態とした被加工物に対して、ＸＹガルバノミラー系及びスキャンレンズからなるレーザー光学系でレーザー発振器からのレーザー光を走査するレーザー位置決め加工方法が記載されている。この方法においては、レーザー光の照射軸と撮像装置の光軸とが連動する配置としてあり、加工平面に対応させて固定的に設けた位置決め基準マークを該撮像装置で撮像し、得られた撮像結果に基づいてレーザー光の照射位置の補正を行っている。

また特許文献３には、ガルバノ反射ミラーを制御して加工対象物の加工位置を制御し加工対象物のレーザー加工を行なうレーザー加工装置が記載されている。この装置は、加工対象物を加工する際に所定のタイミングで、加工対象物の加工座標の位置ずれに基づく第１の補正係数と、ミラー温度および加工座標の位置ずれに基づく第２の補正係数とを算出し、該第１及び第２の補正係数に基づいて加工目標座標を補正し、その補正結果に基づいてガルバノ反射ミラーを制御している。また、この装置において、加工対象物は固定された状態でその加工精度が測定される。

特開２００４−１９５４７３号公報 特開平１１−３０９５９３号公報 特開２００７−２１５０７号公報

特許文献１〜３に記載の技術は、被加工物が固定又は停止した状態においてずれの計測を行っているため、被加工物が移動している場合における被加工物に対するレーザー照射位置のずれを検知することは容易ではない。

したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得るレーザー光による加工方法及びレーザー光照射装置を提供することにある。

本発明は、ガルバノミラー光学系を備えた照射ヘッドを制御して、光源から発せられたレーザー光を走査しながら被加工物へ照射するレーザー光による加工方法であって、開口部を有する支持部材の一面側に支持した状態の被加工物に、該支持部材の他面側から前記開口部を通じてレーザー光を照射し、該被加工物を加工する加工工程と、前記加工工程後に、前記開口部及び該開口部内に残存する前記被加工物の残存部分を撮像して画像を取得する撮像工程と、前記画像における前記残存部分の状態に基づいて、前記レーザー光の照射位置のずれの程度を検知する、ずれ検知工程とを備える、レーザー光による加工方法を提供するものである。

また本発明は、ガルバノミラー光学系を備えた照射ヘッド及びレーザー光の光源を有し、開口部を有する支持部材の一面側に支持した状態の被加工物に該支持部材の他面側から前記開口部を通じてレーザー光を照射し、該被加工物を加工するために用いられるレーザー光照射装置であって、前記レーザー光の照射による加工後に、前記開口部及び該開口部内に位置する前記被加工物の残存部分を撮像する撮像装置と、該撮像装置により取得した画像における残存部分の状態に基づいて、レーザー光の照射位置のずれの程度を検知する、ずれ検知部を有している、レーザー光照射装置を提供するものである。

本発明によれば、被加工物が移動している場合であっても、被加工物に対するレーザー光の照射位置のずれを精度良く検知することができる。

図１は、本発明のレーザー光照射装置の一実施形態の主要部を示す模式図である。 図２（ａ）は、被加工物と支持部材との配置関係を示す厚み方向断面図であり、図２（ｂ）は、支持部材の平面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、レーザー光を照射後の被加工物の残存部分の状態を撮像して得られた画像の一例である。 図４は、本発明によって製造されるシート融着体の一例としての環状伸縮シートを示す斜視図である。 図５は、図４に示す伸縮シートの一部を模式的に示す一部破断斜視図である。 図６は、図４に示す環状伸縮シートの製造工程を示す模式図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明のレーザー光照射装置の主要部が模式的に示されている。レーザー光照射装置は、該装置における最終光学ユニットとしての照射ヘッド１０を備えている。照射ヘッド１０は、ＸＹガルバノミラー光学系１１を有している。ＸＹガルバノミラー光学系１１は、モータ軸にミラーが付いた装置を備えており、レーザー光の照射対象である被加工物におけるＸＹ平面内でレーザー光を走査して、照射するために用いられるものである。「レーザー光を走査して照射する」とは、レーザー光の走査の軌跡が直線状若しくは曲線状又はそれらの組み合わせからなる形状となるようにレーザー光を連続又は断続的に照射することを言う。そのようにレーザー光を照射するためのガルバノミラー光学系の構造は当該技術分野において良く知られている。レーザー光の走査の軌跡の一例としてはレーザー光を線状に照射する態様が挙げられる。ＸＹガルバノミラー光学系１１によるレーザー光の走査速度は、被加工物７０の加工速度や加工エリア、最終ユニットの出射口から加工点までの距離にもよるが、上限値が１０，０００ｍｍ／ｓｅｃ程度である。

照射ヘッド１０は、レーザー光が発せられる光源１２を備えている。レーザー光の光源１２としては、被加工物の種類や照射の目的に応じて適切なものが用いられ、例えばＣＯ_２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＬＤレーザー（半導体レーザー）、ＹＶＯ_４レーザー、ファイバーレーザー等が挙げられる。

光源１２から発せられたレーザー光１３は、図１中、長い点線で示されるとおり、照射ヘッド１０に備えられたレンズ群１４を透過してＸＹガルバノミラー光学系１１に達する。ＸＹガルバノミラー光学系１１に達したレーザー光１３は、該ＸＹガルバノミラー光学系１１によって進行方向が変更されて、被加工物（図示せず）に照射される。レンズ群１４は複数枚のレンズが直列に配置されているスキャンレンズ光学系をなしている。複数枚のレンズのうちの少なくとも１枚はスキャンレンズ光学系１４ａである。スキャンレンズ光学系１４ａは、レーザー光１３の照射予定位置までの距離に応じてスキャンレンズ光学系１４ａを通る光軸の前後方向に移動可能になっている。それによって、加工時にレーザー光を走査させた場合に、ガルバノミラー光学系から照射予定位置までの距離が変化しても被加工物に照射されるレーザー光１３のスポット径を一定に定めることが可能となる。

レーザー光照射装置は、撮像装置３０を備えている。撮像装置３０は、後述する支持部材６１の開口部６０及び該開口部６０内に位置する被加工物７０の残存部分７５を撮像するために用いられるものである。撮像装置３０は、レーザー光１３照射後の被加工物７０の残存部分７５を直接撮像可能なものである。
撮像装置３０としては、例えば、ＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラ等が挙げられ、その中でもエリアカメラやラインカメラ等が挙げられ、更にその中でも高速度カメラないしハイスピードカメラ等と呼ばれるカメラなどが挙げられるが、これらに限られない。撮像装置３０として高速度カメラを用いる場合、該高速度カメラにおけるフレームレートは、スポット径や走査速度にもよるが、例えばスポット径１ｍｍで２，０００ｍｍ／ｓｅｃで走査した場合、２，０００ｆｐｓ以上であることが好ましい。

上述のレーザー光照射装置の照射ヘッド１０におけるＸＹガルバノミラー光学系１１及びスキャンレンズ光学系１４ａの動作は、該照射装置に備えられている制御部４０によって制御されている。制御部４０は、コンピュータのハードウエア及びソフトウエアから構成された装置である。ＸＹガルバノミラー光学系１１及びスキャンレンズ光学系１４ａは、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０から発生された指令を受信して動作するように構成されている。また、先に述べた撮像装置３０も制御部４０と電気的に接続されている。撮像装置３０によって取得された画像の撮像データは、制御部４０へと伝送されるようになっている。制御部４０へ伝送された撮像データは、該制御部４０の一部をなすずれ検知部４１で処理される。この処理によって、撮像装置３０によって取得された画像における前記残存部分７５の状態を計測する。ずれ検知部４１において計測した計測データは、ずれ判定部４７へ伝送されるようになっている。ずれ判定部４７は、計測データである残存部分７５の状態に基づいて、被加工物７０の加工に対する良否判定を行う。具体的には、ずれ判定部４７は、前記残存部分７５の状態に基づいて、レーザー光１３の照射位置のずれを判断し、加工後の被加工物７０に対し良品又は不良品の判定を行う。また、ずれ判定部４７によってレーザー光１３の照射位置にずれがあると判断された場合、後述するオフセット量Ｂ等の該ずれに関する情報が、制御部４０の一部をなすコントローラ４２に送られる。コントローラ４２は、レーザー光１３の照射位置のずれの情報を座標記憶部４３に記憶するとともに、位置指令部４４においてＸＹガルバノミラー光学系１１及びスキャンレンズ光学系１４ａの適正位置を算出する。そして位置指令部４４によって算出された位置情報が、制御部４０の一部をなすドライバ部４５に送られる。ドライバ部４５は位置情報に基づき、ＸＹガルバノミラー光学系１１及びスキャンレンズ光学系１４ａへ動作指示を送る。

制御部４０には外部エンコーダ５０も接続されている。外部エンコーダ５０は、搬送される被加工物の位置及び移動速度を特定するために用いられるものである。例えば後述する図６に示す実施形態においては、支持部材６１による搬送を、該支持部材６１の近傍に付設された外部エンコーダ５０がカウントして位置信号を発生させ、該支持部材６１における開口部６０の位置及び被加工物７０の移動速度（搬送速度）を制御部４０に知らせるようになっている。外部エンコーダ５０に加えて、制御部４０には加工開始位置検出部５１も接続されている。加工開始位置検出部５１は、例えば光学センサーやファイバーセンサー等から構成されており、被加工物７０に対してレーザー光１３を照射するタイミングの信号、すなわち加工開始信号を制御部４０へ送信するように構成されている。

本発明においては、図２（ａ）に示すとおり、開口部６０を有する支持部材６１の一面６１ａ側に支持した状態の被加工物７０に、該支持部材６１の他面６１ｂ側から開口部６０を通じてレーザー光１３を照射する。本実施形態において支持部材６１の一面６１ａは、図２（ａ）に示すとおり、被加工物７０と当接する面であり、支持部材６１の他面６１ｂは該一面６１ａと反対側の面である。支持部材６１は、該支持部材６１を厚み方向Ｚに貫通する開口部６０を有しており、該開口部６０がレーザー光が通過可能な光通過部となる。開口部６０の形状に特に制限はないが、図示する実施形態においては、一方向に延在するスリット状の開口部を採用することが好ましい。また、開口部６０の数にも制限はなく、１個又は２個以上の開口部を用いてもよい。複数個の開口部を用いる場合には、レーザー光は断続的に照射されることが好ましい。被加工物７０の加工の具体例としては、溶断若しくは融着又はそれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限られない。なお図２（ｂ）に示すとおり、同図に示す開口部６０は、スリット状の直線状の形状を有している。スリット状の開口部６０の形状は直線状に限られず、他の形状、例えば曲線状でもよく、あるいは曲線と直線とを組み合わせた形状でもよい。開口部６０の幅Ｒ、すなわち開口部６０の一対の側縁６２ａ，６２ｂ（図２（ａ）参照）間の距離の上限値はカメラの視野に入れば、特に制限はない。幅の下限値は、レーザー光１３のスポット径との関係で決定され、一般にスポット径と同程度である。

また、開口部６０において被加工物７０が重ねて配される領域が、レーザー光１３の照射によって加工される領域である。被加工物７０は、開口部６０の少なくとも一部に重ねて配されていればよい。以下、開口部６０において被加工物７０が重ねて配される領域を加工領域Ｃともいう。図２（ｂ）においては、開口部６０の全域が加工領域Ｃとなっているが、開口部６０の少なくも一部の領域が加工領域Ｃとなっていれば良い。例えば、開口部６０の延在方向Ｘにおいて、加工領域Ｃが該開口部６０よりも短い領域であっても良い。

レーザー光照射装置は、図２（ａ）に示すとおり、被加工物７０に、支持部材６１の他面６１ｂ側から開口部６０を通じてレーザー光１３を照射する。レーザー光１３の照射時、被加工物７０は静止した状態であってもよく、あるいは移動した状態であってもよい。支持部材６１については、被加工物７０が静止した状態である場合には支持部材６１も静止した状態であり、被加工物７０が移動した状態である場合には、支持部材６１は、被加工物７０の移動と同様の移動をしている。被加工物７０及び支持部材６１が移動した状態にある場合、移動速度は等速であってもよく、あるいは等加速度であってもよい。いずれの場合であっても、被加工物７０における照射予定位置Ｔは、先に述べた外部エンコーダ５０によってモニターされている。被加工物７０及び支持部材６１が移動した状態にある場合は０ｍ／ｓ超１０ｍ／ｓ以下程度である。

被加工物７０が移動する場合には、レーザー光照射装置の運転を開始するに際し、制御部４０（図１参照）において、被加工物７０の現在位置及び移動速度の初期値としてゼロを設定しておく。また、レーザー光１３の照射位置の後述のオフセット量Ｂの初期値としてもゼロを設定しておく。この状態から装置の運転を開始し、加工開始位置検出部５１（図１参照）からの信号を取得し、引き続き外部エンコーダ５０（図１参照）によって被加工物７０の現在位置及び位相速度に関する情報Ａを取得する。そして、情報Ａ及び後述のオフセット量Ｂに基づき加工位置の指令値を作成する。この指令値に基づきレーザー光１３が照射される。

レーザー光１３の照射によって被加工物７０を加工した後、開口部６０、及び開口部６０内に残存する被加工物７０の残存部分７５を、上述した撮像装置３０によって撮像する。被加工物７０の残存部分７５とは、支持部材６１の開口部６０において、レーザー光１３の照射によって被加工物７０が熱溶融して溶断された後の被加工物７０の残存部分であり、該レーザー光１３の照射によって熱溶融しなかった部分である。以下、開口部６０内に残存する被加工物７０の残存部分７５を、単に「残存部分７５」ともいう。
開口部６０及び残存部分７５の撮像は、被加工物７０の加工後に行われる。図３（ａ）には、本発明に従い取得された開口部６０及び残存部分７５の画像の一例が示されている。図３（ａ）に示す画像に示された開口部６０においては、スリット状の開口部６０の延在方向Ｘに沿って、すなわち、図中の上下方向に沿って直線状にレーザー光１３が走査されており、該開口部６０内に、該レーザー光１３が照射された後の被加工物７０の残存部分７５が存在している。図３（ａ）には、スリット状の開口部６０の相対向する一対の側縁が符号６２ａ，６２ｂで示されており、符号６２ａ，６２ｂで示す一対の側縁間の領域が開口部６０である。開口部６０の側縁６２ａ，６２ｂは、スリット状の開口部６０の延在方向に沿って延びており、レーザー光１３を照射した軌跡は、スリット状の開口部６０の延在方向Ｘと平行となっている。開口部６０には、支持部材６１により支持された被加工物７０の一部が残存部分７５として露出している。図３（ａ）には、レーザー光１３の照射に起因して生じた照射痕７１が領域として示されている。「照射痕」は、レーザー光の照射によって被加工物７０が熱溶融して溶断された領域である。この領域は、レーザー光１３の照射の軌跡であって、被加工物７０が存在していない。図３（ａ）に示す開口部６０において照射痕７１は、スリット状の開口部６０の延在方向Ｘに沿って延びている。また、スリット状の開口部６０の延在方向Ｘに直交する直交方向Ｙにおける照射痕７１の両側には、被加工物７０の残存部分７５が残存している。

図３（ａ）に示す画像が取得されると、その画像データが制御部４０におけるずれ検知部４１で処理される。ずれ検知部４１では公知の濃淡処理、例えば二値化処理等の処理によって、画像における残存部分７５を特定し、該残存部分７５の状態を計測する。残存部分７５の状態とは、残存部分７５の特性であり、寸法、面積等が挙げられる。

例えば残存部分７５の状態として、スリット状の開口部６０の延在方向Ｘと直交する直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２を計測する場合を説明する。直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１は、開口部６０の一方の側縁６２ａと、該側縁６２ａに隣接する残存部分７５における照射痕７１側の側縁７６ａとの直交方向Ｙにおける距離である。これと同様に、開口部６０の他方の側縁６２ｂに隣接する残存部分７５の長さＤ２を計測する。直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２は、直交方向Ｙにおける残存部分７５の最大長さであってもよく、平均長さであってもよい。
また、残存部分７５の状態として、残存部分の面積Ｓ１，Ｓ２を計測する場合、開口部６０の一方の側縁６２ａに隣接する残存部分７５の面積を測定する。これと同様に、開口部６０の他方の側縁６２ｂに隣接する残存部分７５の面積Ｓ２を計測する。

レーザー光１３の照射位置のずれには、例えば、予め設定した照射予定位置Ｔに対して開口部６０の両側縁６２ａ，６２ｂの何れかに寄っているずれ〔図３（ｂ）参照〕と、照射予定位置Ｔに対して傾斜しているずれ〔図３（ｃ）参照〕とが挙げられる。本実施形態において照射予定位置Ｔは、開口部６０の側縁６２ａ，６２ｂに沿うように設定されるが、照射痕７１が照射予定位置Ｔに対して傾斜していると、該照射痕７１は、開口部６０の側縁６２ａ，６２ｂに対しても傾斜していることになる。
ずれ検知部４１によって計測された開口部６０内の残存部分７５の状態は、レーザー光１３の照射位置のずれの程度を反映している。そのため、ずれ検知部４１は、画像における残存部分７５の状態、例えば直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さや残存部分７５の面積に基づいて、レーザー光１３の照射位置のずれの程度を検知することができる。例えば、残存部分７５の直交方向Ｙにおける長さＤ１，Ｄ２や面積Ｓ１，Ｓ２に基づいて、直交方向Ｙにおける照射予定位置と照射痕７１との差や、照射予定位置Ｔに対する照射痕７１の傾斜の程度を把握することができる。直交方向Ｙにおける照射予定位置と照射痕７１との差とは、直交方向Ｙにおいて照射予定位置を二等分する予定中心線ＣＬ１と、同方向Ｙにおいて照射痕７１を二等分する照射痕中心線ＣＬ２との位置の差である。なお、直交方向Ｙにおける照射予定位置Ｔと照射痕７１との差は、照射予定位置Ｔ及び照射痕７１それぞれの、直交方向Ｙにおける開口部６０の幅Ｒ、と直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２とから導き出すことができる。

例えば、開口部６０内において一方の側縁６２ａ側に隣接する残存部分７５の直交方向Ｙの長さＤ１が、予め設定された閾値の範囲を超えていると、レーザー光１３の照射位置が、開口部６０の他方の側縁６２ｂ側にずれていることが分かる。逆に、開口部６０の一方の側縁６２ａ側に隣接する残存部分７５の前記長さＤ１が、予め設定された閾値の範囲を下回っていると、レーザー光１３の照射位置が、該一方の側縁６２ｂ側にずれていることが分かる〔図３（ｂ）参照〕。
また、本実施形態の加工領域Ｃについて、開口部６０の延在方向Ｘの両端部分６４ａ，６４ｂ〔図３（ｃ）参照〕における残存部分７５の状態が互いに異なる場合、例えば、残存部分７５の直交方向Ｙの長さＤ１，Ｄ２又は面積Ｓ１，Ｓ２が互いに異なる場合、該加工領域Ｃにおける照射痕７１が照射予定位置Ｔに対して傾斜していることが分かる。
このように、本発明に係るレーザー光照射装置は、残存部分７５の状態に基づいて、レーザー光１３の照射位置のずれの程度を精度良く取得することができる。しかも、被加工物７０は支持部材６１により支持されているため、被加工物７０が搬送中、即ち移動している状態であっても、ずれの程度の取得の精度に影響を与え難い。従って、本発明に係るレーザー光照射装置は、被加工物７０が移動している場合であっても、該被加工物７０に対するレーザー光１３の照射位置のずれを精度良く検知することができる。一方、被加工物７０が支持部材等６１で支持されていない場合、被加工物７０が搬送されている状態では、レーザー光１３の照射位置のずれを検知することは困難である。

ずれ検知部４１が残存部分７５の状態を計測すると、その計測データが制御部４０におけるずれ判定部４７に伝送される。ずれ判定部４７は、計測データである残存部分７５の状態に基づいて、被加工物７０の加工に対する良否判定を行う。前述の直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２に基づいて、被加工物７０の加工に対する良否判定を行う場合、該長手さＤ１，Ｄ２が予め定めておいた値の範囲内であるか否かを判定する。直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２が、設定した閾値の範囲内である場合には、レーザー光１３の照射位置は適正であり、照射位置にずれは生じていないと判断する。即ち、当該加工後の被加工物７０を良品と判定する。一方、前述の直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２が、予め定めておいた値の範囲外、即ち設定した閾値の範囲外である場合には、レーザー光１３の照射位置は適正でなく、照射位置にずれが生じていると判断する。即ち、当該加工後の被加工物７０を不良品と判定する。例えば、直交方向Ｙにおける残存部分７５の長さＤ１，Ｄ２の上下限値を±７０％の範囲と定めた場合、その範囲外のものを不良品と判定とする。
前述の残存部分７５の面積Ｓ１，Ｓ２に基づいて、レーザー光１３の照射位置のずれを判断する場合も同様に、該面積Ｓ１，Ｓ２が予め定めておいた値の範囲内、即ち設定した閾値の範囲内であるか否かを判断する。

直交方向Ｙにおける長さＤ１，Ｄ２や、面積Ｓ１，Ｓ２等の残存部分７５の状態が、設定した閾値の範囲外と判断した場合、又は閾値の範囲内ではあるが閾値に近似する場合、ずれ判定部４７において、ずれの程度に応じた補正量、すなわちオフセット量Ｂを算出し、そのオフセット量Ｂに基づき、ドライバ部４５が、レーザー光１３の照射位置を補正する指令を照射ヘッド１０に送信する。この指令を受け取った照射ヘッド１０は、ＸＹガルバノミラー光学系１１及び／又はスキャンレンズ光学系１４ａの動作を補正して、レーザー光１３が適正な位置を照射するようにする。更に、オフセット量Ｂ、及び外部エンコーダ５０（図１参照）によってから取得された被加工物７０、支持部材６１の現在位置及び位相速度に関する情報Ａに基づき、新しい加工位置、すなわちレーザー光１３の照射位置の指令値が制御部４０（図１参照）によって作成される。このレーザー光１３の照射位置の補正は、被加工物７０の搬送及び加工を停止した状態で行っても良いが、被加工物７０の搬送及び加工が行われている状態で行っても良い。以上の操作を連続して行うことで、レーザー光の照射位置のずれの程度に基づいて、レーザー光の照射位置の補正を行う。そして、前記照射位置を適正な位置に補正することで、被加工物７０の加工を首尾よく行うことができる。

残存部分７５の状態の計測位置、即ち、開口部６０における撮像位置は特に制限されず、任意の位置とすることができる。ずれ検知部４１における残存部分７５の状態の計測は、例えば、開口部６０における加工領域Ｃ全域に亘って行っても良く、該領域の中央部分のみにおいて行っても良い。レーザー光１３の照射位置のずれの程度をより確実に取得する観点から、開口部６０における加工領域Ｃの中央部分を挟む延在方向Ｘの両端部分６４ａ，６４ｂ〔図２（ｂ）参照〕において、残存部分７５の状態の計測を行うことが好ましい。延在方向Ｘにおける加工領域Ｃの全長を５等分して５領域に区分したときの両端に位置する領域６４ａ，６４ｂにおいて残存部分７５の状態の計測を行うことが好ましく、前記全長を４等分して４領域に区分したときの両端に位置する領域６４ａ，６４ｂにおいて残存部分７５の状態の計測を行うことが更に好ましい。開口部６０の延在方向Ｘにおける両端部分６４ａ，６４ｂは、レーザー光１３の加工開始位置及び加工終了位置に相当するため、図３（ｃ）に示すように照射予定位置Ｔに対する照射痕７１の傾斜をより容易に把握することができる。具体的には、加工領域Ｃの一端部分６４ａにおける残存部分７５の状態と、加工領域Ｃの他端部分６４ｂにおける残存部分７５の状態との差分を検出することにより、照射予定位置Ｔに対する照射痕７１の傾斜の程度を容易に把握することがきる。したがって、ずれ検知部４１は、開口部６０の延在方向Ｘの両端部分６４ａ，６４ｂのうちの一端部分６４ａにおける残存部分７５の状態と、該両端部分６４ａ，６４ｂのうちの他端部分６４ｂにおける残存部分７５の状態との差分に基づいて、レーザー光の照射位置のずれの程度を検知することが好ましい。

撮像装置３０による画像の取得においては、被加工物７０と支持部材６１との境界を一層明確にして、残存部分７５の状態をより正確に計測する観点から、被加工物７０と支持部材６１とが、撮像装置３０の撮像可能波長範囲において、両者を互いに区別し得る色をしていることが好ましい。例えば、撮像装置３０が可視光の波長領域を撮像可能なものである場合には、被加工物７０と支持部材６１とで明度Ｌ値の差が大きいことが好ましい。例えば両者の明度の差が８ビットで５０以上の場合には、被加工物７０と支持部材６１との境界が更に一層明確になる。

本実施形態においてずれ判定部４７は、被加工物７０の加工に対する良否判定において、被加工物７０を不良品と判定した場合に不良信号を発信し、被加工物７０を良品と判定した場合に良品信号を発信する。
ずれ判定部４７は、不良信号及び良品信号を、レーザー光照射装置に接続される別の装置へと送信できるようにされている。この不良信号及び良品信号には、対象となる製品（良品・不良製品）を特定するための情報（例えば、撮像時の時間など）が含まれていることが好ましい。これにより、不良信号及び良品信号を受信する側の装置は、不良品に対処するための機能が発揮され得る。不良品に対処するための機能として、例えば不良品信号に対応する製品を製造ラインから排出するものが挙げられる。
このような不良品に対処するための機能を具備する別の装置により、被加工物７０を加工して得られる製品の製造について、生産性及び効率性を向上させることができる。

本発明のレーザー光による加工方法及びレーザー光照射装置は、様々な被加工物に適用することができる。その一例として、シート融着体の製造方法に本発明を適用した実施形態を以下に説明する。

図４及び図５にはシート融着体の一例である伸縮性シート物品として、環状伸縮シート２が示されている。環状伸縮シート２は、２枚のシート２１，２３間に弾性部材２５が挟持された伸縮シート２０の連続体２００を２枚重ねた状態として、後述するレーザー式接合装置１２０に導入し、該連続体２００の積層体２０１を被加工物として、該積層体２０１にレーザー光を照射することによって、該伸縮シート２０を分断するのと同時に、その分断によって生じた伸縮シート２０の切断縁部どうしを融着させてシール縁部２７を形成することにより製造される。

本実施形態の伸縮シート２０は、図５に示すように、複数の弾性部材２５が互いに平行となるように２枚の非伸縮性シート２１，２３間に固定されて形成されている。複数の弾性部材２５は、２枚のシート２１，２３のうちの一方又は双方に塗工した接着剤により、シート２１，２３間に固定されていても良く、該弾性部材２５に直接塗工した接着剤によりシート２１，２３間に固定されていても良い。さらに、複数の弾性部材２５は、ドット状に配され且つ２枚のシート２１，２３間を融着された複数の融着部間に、該融着部と重ならないように配されていても良く、その場合、弾性部材２５は、シール縁部２７の近傍部を除いて両シート２１，２３に接合されていなくても良い。また、伸縮シート２０は、パンツ型使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の構成部材や、外科用衣類、清掃シート等の各種の用途に用いることができる。

本実施形態においては、伸縮シート２０の連続体２００に対して、本発明のレーザー光照射装置を含む、図６に示すレーザー式接合装置１２０を用いてレーザー光を照射して、一対のシール縁部２７を有する環状伸縮シート２を、シート融着体として連続的に製造する。

レーザー式接合装置１２０を用いて伸縮シート２０の連続体２００を個々の環状伸縮シート２に分断すること、即ち、レーザー式接合装置１２０を用いたレーザー光による加工方法は、例えば、図６に示す装置１２０を用いた方法で実施することができる。

図６に示すレーザー式接合装置１２０は、図１に示す主要部を備えている。この装置１２０を用いたレーザー光による加工方法は、加工工程と、撮像工程と、ずれ検知工程とを備える。
加工工程は、開口部６０を有する支持部材の一面側に支持した状態の被加工物に、該支持部材の他面側から開口部６０を通じてレーザー光を照射し、該被加工物を加工する工程である。撮像工程は、加工工程後に、開口部６０及び該開口部６０内に残存する被加工物の残存部分７５を撮像して画像を取得する工程であり、上述した撮像装置３０によって行われる。ずれ検知工程は、画像における残存部分７５の状態に基づいて、レーザー光１３の照射位置のずれの程度を検知する工程であり、上述したずれ検知部４１によって行われる。
また、本実施形態のレーザー光による加工方法は、前述した照射位置補正工程、及び良否判定工程も備える。照射位置補正工程は、レーザー光の照射位置のずれの程度に基づいて、レーザー光の照射位置の補正を行う工程である。良否判定工程は、前記ずれの程度に基づいて、被加工物の加工に対する良否判定を行う工程である。照射位置補正工程及び良否判定工程は、上述したずれ判定部４７によって行われる。

レーザー式接合装置１２０について説明する。この装置１２０は、レーザー光１３を照射する照射ヘッド１０と、撮像装置３０と、支持部材６３と、該支持部材６３と対向する位置に配置されているコンベアベルト８とを具備している。

本実施形態の支持部材６３は無端ベルトであり、起動輪６７ａ及び遊動輪６７ｂによって、図６中矢印Ｅ方向に周回される。支持部材６３は、レーザー光が通過可能な光通過部である、該支持部材６３を厚み方向に貫通する、一方向に延在するスリット状の開口部６０を複数有している。複数の開口部６０は、支持部材６３に等間隔に形成されている。開口部６０は、支持部材６３の周方向Ｅと直交する方向に延びている。

支持部材６３は、開口部６０ではレーザー光１３を通過させる一方、開口部６０以外の部分ではレーザー光１３を透過させない。支持部材６３に開口部６０を形成する方法としては、１）支持部材６３の所定箇所にエッチング、パンチング、レーザー加工等により開口部６０を穿設する方法や、２）支持部材６３として、単一の環状部材に代えて、湾曲した矩形形状の部材を複数用い、それら複数の部材を、一対の枠体（図示せず）間に、該枠体の周方向に所定間隔を置いて配置する方法が挙げられる。
支持部材６３は、環状の枠体の周長と同じ長さの単一の環状部材から構成されており、例えば鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、銅等の金属材料又はセラミックス等の耐熱性を有する材料からなる。

本実施形態のコンベアベルト８は、無端であり、図６中矢印Ｓ方向に周回して、伸縮シート２０の連続体２００を搬送する。コンベアベルト８は、その両端それぞれに配置された起動輪８１ａ及び遊動輪８１ｂによって、周回される。支持部材６３とコンベアベルト８とが対向する位置においては、コンベアベルト８は一直線方向に走行している。コンベアベルト８の周回方向と、支持部材６３の周回方向とは同方向になっている。また、コンベアベルト８は、支持部材６３と同期して周回する。即ち、コンベアベルト８は、支持部材６３と同方向且つ同速で周回可能になっている。

支持部材６３とコンベアベルト８とが対向する位置の上側には、支持部材６３に向けてレーザー光１３を照射する照射ヘッド１０が設けられており、レーザー光１３の照射点を、支持部材６３の周方向Ｅ及び該周方向Ｅと直交する方向の両方向に任意に移動させることができる。この照射ヘッド１０が、最終光学ユニットに対応する。また、支持部材６３とコンベアベルト８とが対向する位置の上側には、支持部材６３の周方向Ｅにおいて照射ヘッド１０よりも後方に撮像装置３０が設けられている。

以上の構成を有するレーザー式接合装置１２０を用いて環状伸縮シート２ａを製造するときには、伸縮シート２０の連続体２００を連続搬送しつつ、該連続体２００を開口部６０を有する支持部材６３とコンベアベルト８との間で挟圧し、加圧状態となった連続体２００に対して、支持部材６３側から開口部６０を介してレーザー光１３を照射することにより、連続体２００を分断するのと同時に、その分断によって生じた前記加圧状態にある２枚のシート２１，２３の切断縁部どうしを融着させて、シール縁部２７を形成する。レーザー光１３照射によって得られた環状伸縮シート２は、シール縁部２７における２枚のシート２１，２３の切断縁部どうしが十分に融着するまで、支持部材６３とコンベアベルト８とによって挟圧した状態で保持されることが好ましい。伸縮シート２０の連続体２００の表面、即ちシート２１，２３の構成としては、例えばフィルム状や繊維状の樹脂等、又は該形状の組み合わせが挙げられるが、これらに限られない。融着をより首尾よく行う観点から、被加工物である伸縮シート２０の連続体２００の表面（シート２１，２３）は不織布から構成されていることが好ましい。この不織布が、熱可塑性樹脂の繊維から構成されていると、融着が更に一層首尾よく行える。

シール縁部２７の形成時に、連続体２００におけるレーザー光１３の照射予定位置Ｔ（図３参照）に適正にレーザー光１３が照射されているか否か、即ちレーザー光１３の照射位置にずれが生じているか否かは、ずれ検知部４１に対し上述した操作を行うことにより判断することができる。そして、レーザー光１３が照射予定位置Ｔに照射されていないと判断したときには、上述したとおりの補正を行うことで、レーザー光１３の照射が適正な位置に復帰する。また、レーザー光１３の照射位置にずれが生じて、加工後の製品が不良品と判定された場合、上述した不良品に対処するための機能が発揮される。本実施形態によれば、支持部材６３にレーザー光１３を照射した後、撮像装置３０により加工位置を撮像することになる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば図４ないし図６に示す実施形態は、本発明のレーザー光による加工方法及びレーザー光照射装置を、シート融着体を有する物品の一例である伸縮性シート物品の製造に適用したものであるが、これ以外の物品の製造にも適用することができる。他の物品としては、シート融着体が吸収性物品の一部を構成している物品、例えば、パンツ型使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁パッド等が挙げられる。吸収性物品以外には、床面清掃用のシート、身体清拭用のシート、身体加温用の発熱具等が挙げられる。吸収性物品を構成するシート融着体としては、ａ）吸収性物品の肌当接面を形成する表面シートと非肌当接面を形成する裏面シートとが、吸収体の周縁部より延出した部分で接合されているもの、ｂ）生理用ナプキンにおける、表面シートとウイング部形成用シート、ウイング部形成用シートと裏面シート、又は表面シートとウイング部形成用シートと裏面シートが融着したもの等が挙げられる。

また前記実施形態においては、撮像装置３０を備えているが、これに加えて、該撮像装置３０の撮像部位を照らす照明を備えていても良い。開口部６０内の残存部分７５をより明瞭に撮像できる点で有利である。
また、前記実施形態においては、ずれ判定部４７から発信される不良信号を受信して、不良品に対処するための機能として、不良品信号に対応する製品を製造ラインから排出する機能を具備する別の装置を備えていたが、該装置を備えていなくても良い。
また、ずれ判定部４７から発信される不良信号を受信することにより、警報音を発したり、レーザー光照射装置やそれを含むレーザー式接合装置の運転を停止するようになされていても良い。

１０ 照射ヘッド
１１ ＸＹガルバノミラー光学系
１２ 光源
１３ レーザー光
１４ レンズ群
１５ ダイクロイックミラー
２ 環状伸縮シート
２０ 伸縮シート
２１，２３ シート
２５ 弾性部材
２７ シール縁部
２００ 伸縮シートの連続体
３０ 撮像装置
４０ 制御部
５０ 外部エンコーダ
６０ 開口部
６１，６３ 支持部材
６２ａ，６２ｂ 開口部の相対向する一対の側縁
７０ 被加工物
７１ レーザー光の照射痕
７５ 残存部分
Ｃ 加工領域
Ｔ 照射予定位置
Ｘ 延在方向
Ｙ 直交方向

Claims (10)

1. ガルバノミラー光学系を備えた照射ヘッドを制御して、光源から発せられたレーザー光を走査しながら被加工物へ照射するレーザー光による加工方法であって、
   開口部を有する支持部材の一面側に支持した状態の被加工物に、該支持部材の他面側から前記開口部を通じてレーザー光を照射し、該被加工物を加工する加工工程と、
   前記加工工程後に、前記開口部及び該開口部内に残存する前記被加工物の残存部分を撮像して画像を取得する撮像工程と、
   前記画像における前記残存部分の状態に基づいて、前記レーザー光の照射位置のずれの程度を検知する、ずれ検知工程とを備える、レーザー光による加工方法。
2. 前記開口部が一方向に延在するスリット状であり、
   前記ずれ検知工程が、前記開口部の延在方向と直交する方向における前記残存部分の長さに基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項１に記載のレーザー光による加工方法。
3. 前記ずれ検知工程が、前記画像における前記残存部分の面積に基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項１に記載のレーザー光による加工方法。
4. 前記開口部が一方向に延在するスリット状であり、
   前記ずれ検知工程が、前記開口部の延在方向の両端部分における前記残存部分の状態に基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項１に記載のレーザー光による加工方法。
5. 前記ずれの程度に基づいて、前記レーザー光の照射位置の補正を行う照射位置補正工程を備える、請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザー光による加工方法。
6. 前記ずれの程度に基づいて、前記被加工物の加工に対する良否判定を行う不良品判定工程を備える、請求項１〜５の何れか１項に記載のレーザー光による加工方法。
7. ガルバノミラー光学系を備えた照射ヘッド及びレーザー光の光源を有し、
   開口部を有する支持部材の一面側に支持した状態の被加工物に該支持部材の他面側から前記開口部を通じてレーザー光を照射し、該被加工物を加工するために用いられるレーザー光照射装置であって、
   前記レーザー光の照射による加工後に、前記開口部及び該開口部内に位置する前記被加工物の残存部分を撮像する撮像装置と、該撮像装置により取得した画像における残存部分の状態に基づいて、レーザー光の照射位置のずれの程度を検知する、ずれ検知部を有している、レーザー光照射装置。
8. 前記開口部が一方向に延在するスリット状であり、
   前記ずれ検知部が、前記開口部の延在方向と直交する方向における前記残存部分の長さに基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項７に記載のレーザー光照射装置。
9. 前記ずれ検知部が、前記画像における前記残存部分の面積に基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項７に記載のレーザー光照射装置。
10. 前記開口部が一方向に延在するスリット状であり、
    前記撮像装置は、前記開口部の延在方向の両端部分それぞれにおける前記残存部分を撮像可能となっており、前記ずれ検知部が、前記両端部分のうちの一端部分における前記残存部分の状態と、前記両端部分のうちの他端部分における前記残存部分の状態との差分に基づいて、前記ずれの程度を検知する、請求項７に記載のレーザー光照射装置。

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