(57)【要約】【課題】被加工物の動く速度に拘らず、被加工物に対してレーザー光を予定照射位置に高精度に照射することができるレーザー光照射装置及びシート融着体の製造装置を提供すること。【解決手段】本発明のレーザー光照射装置１００は、レーザー光を走査可能な照射ヘッド１０と、回動しながら被加工物を支持し且つ光透過部６０を有する支持部材６１とを備え、該支持部材６１の一面側に支持した状態の被加工物７０に支持部材６１の他面側から光透過部６０を通じてレーザー光１３を照射し、該レーザー光１３を光透過部６０の延在方向に沿って走査することにより被加工物７０を加工する。支持部材６１には、光透過部６０の延在方向に沿って延びる反射面を有する反射部材４０が設けられている。反射部材４０の反射面は、前記延在方向に直交する断面形状が凹状であり、反射面で反射したレーザー光１３が被加工物７０に集光照射されるように構成されている。【選択図】図１
2019076906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を走査可能な照射ヘッドと、回動しながら被加工物を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、回動方向と交差する方向に延在する光透過部を有しており、
前記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光透過部を通じて前記レーザー光を照射し、該レーザー光を前記光透過部の延在方向に沿って走査することにより前記被加工物を加工するレーザー光照射装置であって、
前記支持部材には、反射部材が設けられており、
前記反射部材は、前記光透過部の前記延在方向に沿って延びる反射面を有し、該反射面は前記延在方向に直交する断面形状が凹状であり、
前記反射面で反射した前記レーザー光が前記被加工物に集光照射されるように構成されている、レーザー光照射装置。
【請求項２】
前記光透過部は、スリット状の開口部である、請求項１に記載のレーザー光照射装置。
【請求項３】
前記照射ヘッドは、前記レーザー光を集光させる部材を有している、請求項１又は２に記載のレーザー光照射装置。
【請求項４】
前記反射面は、前記延在方向に直交する断面形状が放物線状である、請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー光照射装置。
【請求項５】
前記反射面は、前記延在方向に曲率が異なる複数の部位を有している、請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザー光照射装置。
【請求項６】
レーザー光を走査可能な照射ヘッドと、回動しながら被加工物を支持する支持部材とを備えており、
前記支持部材は、回動方向と交差する方向に延在する光透過部を有しており、
前記支持部材の一面側に支持した状態の複数枚のシートに、該支持部材の他面側から前記光透過部を通じて前記レーザー光を照射し、該レーザー光を前記光透過部の延在方向に沿って走査することにより前記複数枚のシートが融着したシール縁部を形成する、シート融着体の製造装置であって、
前記支持部材には、反射部材が設けられており、
前記反射部材は、前記光透過部の前記延在方向に沿って延びる反射面を有し、該反射面は前記延在方向に直交する断面形状が凹状であり、
前記反射面で反射した前記レーザー光が前記複数枚のシートに集光照射されるように構成されている、シート融着体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光照射装置及びシート融着体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光を照射して被加工物を加工する加工装置として、被加工物に溶接加工を施す装置や、重ね合わせたシート同士を接合する装置等が知られている。例えば、特許文献１には、レーザー光を集光照射する放物面鏡と、該放物面鏡から照射されたレーザー光を反射する平面鏡とを有するレーザー加工ヘッドが記載されている。このレーザー加工ヘッドは、平面鏡が反射したレーザー光を、被加工物の上方に位置するノズルから該被加工物に向けて射出する。被加工物は、レーザー加工ヘッドとは別体の加工テーブル上に載置されており、該加工テーブルによって移動可能である。
【０００３】
また本出願人は、先に、スリット状の開口部を有する支持部材と、該開口部に向って照射されたレーザー光を屈折させるようにして被加工物に入射させるシリンドリカルレンズとを備えている、シート融着体の製造装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５７４７２号公報
【特許文献２】特開２０１５−９５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなレーザー光の照射を用いる加工装置は、レーザー光を予定照射位置に高精度に照射することが求められている。又、加工に必要なエネルギー密度を満たしつつ高速で加工することが好まれるため、可能な限りスポット径を小さくすることが求められている。
しかし、特許文献１に記載の技術は、放物面鏡によって集光されたレーザー光を平面鏡で反射して、被加工物に照射しているが、平面鏡で反射させたレーザー光が予定照射位置からずれ易いことがあった。特に被加工物が連続かつ高速で移動するものに対しては、被加工物の位置決め自体が難しいため、平面鏡で反射させたレーザー光を該被加工物の予定照射位置に精度よく照射することが困難であった。
特許文献２に記載の技術は、レーザー光が高出力であると温度ドリフトによって、照射精度が低下する虞がある他、温度ドリフトが発生しない出力で加工できた場合においても、連続かつ高速で動く被加工物に対しレーザー光を照射する精度について改善の余地があった。
【０００６】
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照射装置及びシート融着体の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レーザー光を走査可能な照射ヘッドと、回転しながら被加工物を支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、回動方向と交差する方向に延在する光透過部を有しており、前記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光透過部を通じて前記レーザー光を照射し、該レーザー光を前記光透過部の延在方向に沿って走査することにより前記被加工物を加工するレーザー光照射装置であって、前記支持部材には、反射部材が設けられており、前記反射部材は、前記光透過部の前記延在方向に沿って延びる反射面を有し、該反射面は前記延在方向に直交する断面形状が凹状であり、前記反射面で反射した前記レーザー光が前記被加工物に集光照射されるように構成されている、レーザー光照射装置を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、レーザー光を走査可能な照射ヘッドと、回転しながら被加工物を支持する支持部材とを備えており、前記支持部材は、回動方向と交差する方向に延在する光透過部を有しており、前記支持部材の一面側に支持した状態の複数枚のシートに、該支持部材の他面側から前記光透過部を通じて前記レーザー光を照射し、該レーザー光を前記光透過部の延在方向に沿って走査することにより前記複数枚のシートが融着したシール縁部を形成する、シート融着体の製造装置であって、前記支持部材には、反射部材が設けられており、前記反射部材は、前記光透過部の前記延在方向に沿って延びる反射面を有し、該反射面は前記延在方向に直交する断面形状が凹状であり、前記反射面で反射した前記レーザー光が前記複数枚のシートに集光照射されるように構成されている、シート融着体の製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被加工物の動く速度に拘らず、被加工物に対してレーザー光を予定照射位置に高精度に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のレーザー光照射装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すレーザー光照射装置における光透過部と反射部材との配置関係を示す直交方向の断面図であり、図２（ｂ）は、当該光透過部の平面視形状を示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示す反射部材を介して照射したレーザー光の光路を示す模式図（ａ）と、該反射部材を介さないで照射したレーザー光の光路を示す模式図（ｂ）である。
【図４】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パンツ型使い捨ておむつを示す斜視図である。
【図５】図５は、図４におけるVI−VI線断面図である。
【図６】図６は、図４に示すパンツ型使い捨ておむつの製造工程を示す模式図である。
【図７】図７は、図４に示すパンツ型使い捨ておむつを製造するために用いられるレーザー式接合装置を示す模式図である。
【図８】図８は、図４に示すパンツ型使い捨ておむつを製造するために用いられる別のレーザー式接合装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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１００が模式的に示されている。レーザー光照射装置１００は、レーザー光を走査可能な照射ヘッド１０と、回動しながら被加工物を支持する支持部材６１とを備えている。照射ヘッド１０は、該装置における最終光学ユニットであり、ＸＹガルバノミラー光学系を有している（不図示）。ＸＹガルバノミラー光学系は、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（不図示）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。
【００１２】
照射ヘッド１０は、レーザー光が発せられる光源を備えている。レーザー光の光源（不図示）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ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＬＤレーザー（半導体レーザー）、ＹＶＯ４レーザー、ファイバーレーザー等が挙げられる。
【００１３】
レーザー光１３は光源から発せられ、照射ヘッド１０が備えるＸＹガルバノミラー光学系に達すると、該ＸＹガルバノミラー光学系によって進行方向が変更されて、被加工物７０を支持する支持部材６１側に照射される。
【００１４】
支持部材６１は、回動しながら被加工物７０を支持する。本実施形態の支持部材６１は、図１に示すように、円筒状であり、帯状の被加工物７０を一面６１ａ側に支持した状態で回転することで、該被加工物７０をその回転方向（矢印Ｓ方向）に搬送する。より具体的には、ロール６９により支持部材６１に搬送された帯状の被加工物７０は、該支持部材６１の外周面である一面６１ａ側に巻き掛けられて、該支持部材６１の回転軸周りに搬送される。本実施形態におけるレーザー光照射装置１００は、被加工物７０の支持部材６１とは反対側に、押さえ部材６７を複数有しており、支持部材６１と押さえ部材６７との間に被加工物を挟んだ状態で、レーザー光１３を照射する。押さえ部材６７は、レーザー照射の前後で、被加工物７０を支持部材６１側に加圧することで、該被加工物７０を押さえる。
本実施形態の支持部材６１は、回転可能な円筒状であるが、回動可能で且つ被加工物を支持可能な形状であれば特に制限されない。例えば、図８に示すような無端ベルトであっても良い。なお、本明細書において「回動」は、「回転」を含む。
【００１５】
支持部材６１は、図１及び図２に示すように、回転方向Ｓと交差する方向に延びる光透過部６０を有している。光透過部６０は、図２（ａ）に示すように、レーザー光１３が透過可能な部分であり、該光透過部６０を通じて被加工物７０にレーザー光１３が照射される。光透過部６０は、本実施形態においては支持部材６１を厚み方向に貫通する開口部となっている。光透過部６０は、レーザー光１３を透過可能であれば特に制限されず、例えば開口部、レーザー光１３がＣＯ２レーザーであればＺｎＳｅやＧｅ等から構成される部材、可視のＹＡＧレーザーなどであれば合成石英やＢＫ７（ホウ素シリカガラス）等から構成される部材であってもよい。光透過部６０が開口部以外である場合、レーザー光１３を支持部材６１の厚み方向に透過し得るよう、支持部材６１は、その厚み方向全体が光透過部６０である部分を有する。
【００１６】
光透過部６０は、図２（ｂ）に示すように、平面視において回動方向Ｓ（回転方向Ｓ）と交差する方向に長い形状を有している。即ち、光透過部６０は、回転方向Ｓと交差する方向に延在している。本実施形態の光透過部６０は、回転方向Ｓと直交する方向に長いスリット状の開口部である。光透過部６０の形状は、回転方向Ｓと交差する方向に長い形状であれば特に制限されず、例えば矩形状、楕円状、ジグザグ形、波形であってもよい。また、光透過部６０の側縁６２ａ，６２ｂは、直線、曲線、あるいは曲線と直線とを組み合わせたものでもよい。例えば、光透過部６０は、側縁６２ａ，６２ｂが波線状に延びたものであってもよい。以下、光透過部６０の平面視において、該光透過部６０が延在する方向を単に延在方向Ｘともいう。本実施形態において、延在方向Ｘは支持部材６１の幅方向と一致しており、該延在方向Ｘと直交する直交方向Ｙは、支持部材６１の回転方向Ｓと一致している。
光透過部６０の幅Ｒ、すなわち光透過部６０の側縁６２ａ，６２ｂ〔図２（ｂ）参照〕間の距離の上限値は特に制限されず、その下限値は、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。
【００１７】
本発明においては、図２（ａ）に示すとおり、光透過部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側から光透過部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の外周面である。支持部材６１の他面６１ｂは該一面６１ａと反対側の面である。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。
【００１８】
レーザー光照射装置１００は、レーザー光１３を光透過部６０の延在方向に沿って走査することにより、被加工物を加工する。光透過部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、光透過部６０の少なくとも一部に重ねて配されていればよい。以下、光透過部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、光透過部６０の全域が加工領域Ｃとなっているが、光透過部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、光透過部６０の長手方向において、加工領域Ｃが該光透過部６０よりも短い領域であっても良い。
【００１９】
レーザー光照射装置１００は、図２（ａ）に示すように、支持部材６１には、反射部材が設けられている。反射部材は、支持部材６１に固定されているため、該支持部材６１と一体的に回転する。本実施形態において、支持部材６１に設けられた反射部材は、照射ヘッド１０から射出されたレーザー光１３を反射する第１反射部材４５と、該第１反射部材４５で反射したレーザー光１３をさらに反射して、被加工物７０にレーザー光１３を照射する第２反射部材４０とがある。これら反射部材４０，４５は、支持部材６１の他面６１ｂ側に接合、又は該支持部材６１と一体的に形成されている。そのため、支持部材６１の回転に伴って、反射部材４０，４５も該支持部材６１の回転方向Ｓに回転する。後述するように、本実施形態における第２反射部材４０が、本発明に係る反射部材に相当する。
【００２０】
第２反射部材４０は、その反射面４３で反射したレーザー光１３が被加工物７０に照射されるように構成されている。本実施形態のレーザー光１３は、図２（ａ）に示すとおり、光透過部６０を通じて被加工物７０に照射されるが、光透過部６０を通じる前に、第１反射部材４５と、第２反射部材４０とを介して照射される。第１反射部材４５は、照射ヘッド１０から射出されたレーザー光１３を、平面鏡４７で第２反射部材４０に向かって反射する。次いで、第１反射部材４５で反射されたレーザー光１３は、第２反射部材４０の反射面で反射され、光透過部６０内の被加工物７０に向かって照射される。
【００２１】
第２反射部材４０は、光透過部６０の延在方向Ｘに沿って延びる反射面４３を有している。本実施形態における反射面４３は、延在方向Ｘにおける幅が、光透過部６０内の加工領域Ｃの幅と同等もしくはそれ以上であり、回転方向Ｓにおいて光透過部６０の一部と重なっている〔図２（ａ）参照〕。反射面４３は、図２（ａ）に示すように、延在方向に直交する断面形状が凹状である。以下、延在方向に直交する断面形状を、単に断面形状ともいう。
本実施形態における第２反射部材４０の反射面４３は、その断面形状が、支持部材６１の回転軸の方向に向かって凹む凹状の曲線状をなしている〔図２（ａ）参照〕。換言すると、反射面４３は、光透過部６０の方向とは逆向きに向かって凹む凹状の断面形状を有している。この反射面４３は、延在方向Ｘに直交する断面形状が焦点をもつ曲面であり、反射したレーザー光１３が被加工物に集光照射されるように構成されているため、該反射面４３を介してレーザー光１３を照射すると、レーザー光１３が延在方向Ｘに直線状に連続して照射される。本実施形態の第２反射部材４０は、第１反射部材４５から反射されたレーザー光１３を、光透過部６０の幅を二等分する中心線ＣＬの位置と略一致する位置に集光させて、被加工物７０に照射している。
【００２２】
このように、回転する支持部材６１に設けられ、且つ延在方向に直交する断面形状が凹状である反射面４３を有する反射部材４０によって、レーザー光１３を被加工物７０に照射すると、その焦点の位置にレーザー光１３を集光可能なことに加えて、照射位置直前の近い位置からレーザー光１３の集光を開始させることができるため、レーザー光１３の直交方向Ｙの焦点距離を短くすることができる。
【００２３】
レーザー光１３の照射精度（直交方向Ｙ）について図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。レーザー光１３は照射ヘッド１０から照射され、支持部材６１の回動方向であるＳ方向に追従しながら、光透過部６０の幅を二等分する中心線ＣＬの位置と略一致する位置に集光させて、被加工物７０に照射される。図３（ｂ）のように直接照射ヘッド１０から光透過部６０に照射する場合、温度などの外乱による照射位置の経時変化や、支持部材６１の回動による位置の変化に伴い、被加工物７０に対する照射精度が低下してしまう。しかし、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、回転する支持部材６１に設けられた、凹状の反射面４３を有する反射部材４０によって、照射位置直前の近い位置からレーザー光１３を被加工物７０に照射する。そのため、上記照射精度の低下により、反射面４３に入射するレーザー光がずれてしまっても、その幾何学的性質により、焦点の位置にレーザー光が集光されるので、焦点の位置を光透過部６０の幅を二等分する中心線ＣＬの位置に合わせておけば、加工点である被加工物７０に対する照射精度の低下を効果的に抑制することができる。なお、光透過部６０の幅方向は、直交方向Ｙであり、本実施形態においては、支持部材６１の回転方向Ｓと一致する。
【００２４】
レーザー光１３の直交方向Ｙの焦点距離について図３（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、照射ヘッド１０から被加工物７０までのレーザー光１３の光路を模式的に示す図である。反射面４３により照射されるレーザー光１３の焦点距離Ｌ５〔図３（ａ）参照〕は、照射ヘッド１０から直接照射されるレーザー光１３の焦点距離Ｌ７〔図３（ｂ）参照〕に比して短い。レーザー光１３の焦点距離が短いと、該反射面４３を介さない場合に比して、光透過部６０の直交方向Ｙにおけるレーザー光１３の照射スポット面積を小さくすることができる。この照射スポット面積を小さくすると、必要エネルギー密度Ｅを一定に保ちつつ、下記式（１）により求められるレーザー光の照射時の走査速度を大きくすることができるため、高速で加工できるというメリットがある。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
本発明のレーザー光照射装置１００は、上述のように、反射部材４０によってレーザー光１３を集光し、且つ集光したレーザー光１３を短い焦点距離で被加工物に照射するため、被加工物が搬送された状態であっても、被加工物の動く速度に拘らず、被加工物に対してレーザー光を予定照射位置に高精度に照射することができる。
【００２７】
さらに、レンズを用いてレーザー光１３を集光させる場合に比べ、多波長のレーザー光を照射する際に色収差が生じ難いので、異なる波長においても同じ位置にレーザー光を照射することができる。
【００２８】
本実施形態のレーザー光照射装置１００は、被加工物７０にレーザー光１３を照射する第２反射部材４０と、第１反射部材４５とを有している。第１反射部材４５は、支持部材６１の他面６１ｂから支持部材６１の中心軸に向かって突出するよう設けられている。第１反射部材４５は平面鏡４７を有している。平面鏡４７は、照射ヘッド１０から射出されるレーザー光１３を第２反射部材４０に向かって反射するため、該第１反射部材４５の高さ方向に対し、照射ヘッド１０及び第２反射部材４０に向くよう傾斜している。
照射ヘッド１０から射出されるレーザー光を精度よく被加工物７０に照射し、且つレーザー光の焦点距離をより短くする観点から、レーザー光照射装置１００は、支持部材６１と一体的に回転し、且つ第２反射部材４０の反射面４３にレーザー光１３を反射させる反射部材４５を有していることが好ましい。
また、本実施形態の第１反射部材４５は反射面として平面鏡４７を有していたが、第２反射部材４０と同様に、断面形状が凹状の反射面を有していても良い。
【００２９】
本実施形態の照射ヘッド１０は、第１反射部材４５の平面鏡４７に対し延在方向Ｘに集光させたレーザー光１３を射出することが好ましい。斯かる構成により、レーザー光１３の照射エネルギー密度をより向上させることができ、必要エネルギー密度が高いものにおいても照射精度を保ったまま加工できる。このように反射部材４５に集光させたレーザー光１３を射出する観点から、照射ヘッド１０は、レーザー光１３を集光させる部材を有していることが好ましい。レーザー光１３を集光させる部材として、例えばレンズ、集光ミラー等が挙げられる。また、照射ヘッド１０は、延在方向Ｘ及びそれに直交する直交方向Ｙに集光させたレーザー光１３を射出しても良い。照射ヘッド１０にて予め延在方向Ｘ及び直交方向Ｙに集光させることによって、第２反射部材４０の反射面４３による集光と相俟って、照射エネルギー密度を更に向上させることができる。
【００３０】
第２反射部材４０の反射面４３は、断面形状が凹状の反射面４３を有していれば特に制限されない。本実施形態における反射面４３は、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すようにその断面形状が放物線をなしている。即ち、本実施形態における反射面４３は、放物面鏡である。斯かる構成により、レーザー光１３をより密に集光させることができ、レーザー光１３をより高精度に照射させることができる。このように、第２反射部材４０の反射面４３は、延在方向Ｘに直交する断面形状が放物線状であることが好ましい。
【００３１】
本実施形態のレーザー光照射装置１００は、平面鏡４７を有する反射部材４５が、照射ヘッド１０から射出されたレーザー光１３を、断面形状が凹状の反射面４３を有する第２反射部材４０に反射させて、被加工物７０にレーザー光を照射させていたが、第１反射部材４５の位置と第２反射部材４０の位置とを交換しても良い。交換した場合、第２反射部材４０が、照射ヘッド１０から射出されたレーザー光１３を、断面形状が凹状の反射面４３で反射且つ集光し、次いで第１反射部材４５が、集光したレーザー光１３をその反射面４７で反射し、被加工物７０に照射する。
【００３２】
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いが、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、移動速度は等速又は等加速度であってもよく、あるいは変速であってもよい。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、外部エンコーダ等の搬送される被加工物の位置及び移動速度を特定する装置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。
【００３３】
本発明の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。
【００３４】
図４及び図５にはシート融着体の一例であるパンツ型使い捨ておむつ１が示されている。おむつ１は、吸収性本体２と、該吸収性本体２の非肌当接面側に配されて該吸収性本体２を固定している外装体３とを備え、且つ腹側部１Ａにおける外装体３の両側縁部と背側部１Ｂにおける該外装体の両側縁部とが接合されて一対のサイドシール部４ａ，４ｂウエスト開口部８及び一対のレッグ開口部９ａ、９ｂが形成されているパンツ型使い捨ておむつである。外装体３は、外層シート３ａと内層シート３ｂから構成されている。このおむつ１は、複数枚のシートが重ねられたシート積層体にレーザー光を照射することにより、該シート積層体を分断するのと同時に、その分断によって生じた複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させてシール縁部を形成する、シート融着体の製造方法に従い、図６及び図７に示す方法で製造される。
【００３５】
図６に示すとおり、原反ロール（不図示）から連続的に供給される帯状の外層シート３ａと、原反ロールから連続的に供給される帯状の内層シート３ｂの間に、ウエストギャザーを形成するウエスト部弾性部材５、胴回りギャザーを形成する胴回り部弾性部材６及びレッグギャザーを形成するレッグ部弾性部材７を、所定の伸長率に伸長させた伸長状態で各々複数本配する。このとき、ウエスト部弾性部材５及び胴回り部弾性部材６には、接着剤塗工機（不図示）によってホットメルト接着剤を連続的あるいは間欠的に塗工し、レッグ部弾性部材７は、シートの流れ方向とは直交して往復運動する公知の揺動ガイド（不図示）を介して、所定の脚周りパターンを形成しながら配される。また、帯状の外層シート３ａ及び帯状の内層シート３ｂには、それらを重ね合わせる前に、両シートのいずれか一方又は双方の相対向する面の所定部位に、接着剤塗工機によりホットメルト接着剤を塗工する。
【００３６】
そして、図６に示すように、一対のニップロール１１１，１１１の間に、ウエスト部弾性部材５、胴回り部弾性部材６及びレッグ部弾性部材７を伸長状態で挟み込んだ帯状の外層シート３ａ及び帯状の内層シート３ｂを送り込んで加圧することにより、帯状シート３ａ，３ｂ間に複数本の弾性部材５，６，７が伸長状態で配された帯状の外装体３を形成する。その後、弾性部材プレカット手段（不図示）を用いて、後述する吸収性本体２を配する位置に対応させて、複数本の胴回り部弾性部材６及び複数本のレッグ部弾性部材７を押圧して、収縮機能が発現されないように個々複数個に分断する。前記弾性部材プレカット手段としては、例えば、特開２００２−２５３６０５号公報に記載の複合伸縮部材の製造方法に用いる弾性部材分断部等が挙げられる。
【００３７】
次いで、図６に示すように、別工程で製造された吸収性本体２に予めホットメルト接着剤等の接着剤を塗工し、該吸収性本体２を９０度回転させて、帯状の外装体３を構成する内層シート３ｂ上に間欠的に供給して固定する。なお、吸収性本体固定用の接着剤は、吸収性本体２ではなく、内層シート３ｂにおける吸収性本体２の配置予定位置に予め塗工してもよい。
【００３８】
引き続き、図６に示すように、吸収性本体２が配置された帯状の外装体３におけるレッグ部弾性部材７で環状に囲まれた環状部の内側にレッグホールＬＯ’を形成する。このレッグホール形成工程は、ロータリーカッター、レーザーカッター等の従来からこの種の物品の製造方法における手法と同様の手法を用いて実施することができる。なお、本実施態様においては、帯状の外装体３に吸収性本体２を配置した後にレッグホールを形成しているが、吸収性本体２の配置前にレッグホールを形成してもよい。
【００３９】
次いで、帯状の外装体３をその幅方向（外装体３の搬送方向と直交する方向）に折り畳む。より具体的には、図６に示すように、帯状の外装体３の搬送方向に沿う両側部３’，３’を、吸収性本体２の長手方向両端部を覆うように折り返して吸収性本体２の長手方向両端部を固定した後、外装体３を吸収性本体２とともにその幅方向に二つ折りする。こうして、おむつ連続体１’が得られる。
【００４０】
こうして製造されたおむつ連続体１’に対し、図７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、シート融着体としてのパンツ型使い捨ておむつ１を連続的に製造する。レーザー式接合装置１２０は、シート融着体の製造装置であり、本発明のレーザー光照射装置を含む。
パンツ型使い捨ておむつ１は、一対のサイドシール部４ａ，４ｂを有する外装体３を具備する。この一対のサイドシール部４ａ，４ｂが、複数枚のシートが融着したシール縁部である。
【００４１】
レーザー式接合装置１２０について説明すると、この装置１２０は、図７に示すように、矢印Ｓ方向に回転駆動される円筒状の支持部材１２１を備えた中空の円筒ロール１２３と、該円筒ロール１２３の中空部に配され、円筒ロール１２３の周面部を形成する円筒状の支持部材１２１に向けてレーザー光１３を照射する照射ヘッド１０とを備えている。円筒状の支持部材１２１は、外方を向く一面１２１ａと内方を向く他面１２１ｂとを有する。前記の照射ヘッド１０は、支持部材１２１における他面１２１ｂ側に配置されている。
【００４２】
支持部材１２１は、円筒ロール１２３の周面部を形成しており、円筒ロール１２３の左右両側縁部を形成する一対の環状の枠体（不図示）間に挟持固定されている。支持部材１２１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。
【００４３】
支持部材１２１は、レーザー光が透過可能な光透過部６０として、該支持部材１２１を厚み方向に貫通する開口部１２７を有している。開口部１２７は、平面視して矩形形状を有し、その長手方向を支持部材１２１の幅方向、すなわち図７中符号Ｕで示す方向に一致させて、円筒状の支持部材１２１の回動方向に所定間隔を置いて複数形成されている。換言すれば、開口部１２７は、円筒の周面において、該円筒の回転軸の軸長方向と平行な方向に一致して延びている。支持部材１２１は、開口部１２７ではレーザー光１３を通過させる一方、開口部１２７以外の部分ではレーザー光１３を透過させない。支持部材１２１に開口部１２７を形成する方法としては、１）支持部材１２１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１２７を穿設する方法や、２）支持部材１２１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、該枠体の回動方向に所定間隔を置いて配置する方法が挙げられる。
【００４４】
レーザー式接合装置１２０は、上述した支持部材１２１及び照射ヘッド１０に加えて、複数の加圧ヘッド１２６を備えている。加圧ヘッド１２６は、前述の押さえ部材６７に相当する。加圧ヘッド１２６は、上述した支持部材１２１の一面１２１ａ上に支持されたおむつ連続体１’を加圧するために用いられる。各加圧ヘッド１２６は、円筒ロール１２３の回転軸の延長線上に回転軸を持ち、円筒ロール１２３に隣接して配置された第２円筒ロール１２５の周面に配置されている。第２円筒ロール１２５は、円筒ロール１２３と同期して回転する。なお、図７においては、各加圧ヘッド１２６が、円筒ロール１２３とは別部材である第２円筒ロール１２５に取り付けられているが、これに代えて、各加圧ヘッド１２６を円筒ロール１２３に取り付けることも可能である。
【００４５】
第２円筒ロール１２５が円筒ロール１２３と同期して回転することで、各加圧ヘッド１２６は、円筒ロール１２３の円筒を構成する支持部材１２１の回転方向と同方向に、且つ支持部材１２１の周速と同速で、支持部材１２１の周面に沿って周回可能になっている。このような構造を有するレーザー式接合装置１２０の詳細は、例えば本出願人の先の出願に係る特開２０１６−１１２１６６号公報等に記載されている。
【００４６】
支持部材１２１である中空の円筒ロール１２３の中空部には、該円筒ロール１２３の周面部を形成する支持部材１２１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、円筒ロール１２３の回動方向及び該回動方向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。
【００４７】
支持部材１２１は、回動方向Ｓに光透過部６０を挟むようにして設けられた第１反射部材４５と第２反射部材４０とを有している。これら反射部材４０，４５は、前述した実施形態と同じ構成を有する。反射部材４０，４５は、その反射面以外の部分が、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。また、反射部材４０の反射面４３，４７は、アルミニウム、銅、金、銀等の金属材料や表面に高反射率のコーティングを施したシリコンなどからなる。
【００４８】
以上の構成を有するレーザー式接合装置１２０を用いておむつ１を製造するときには、おむつ連続体１’を連続搬送しつつ、その一方の面を、円筒ロール１２３の周面部を形成し且つレーザー光１３が通過可能な開口部１２７を有する、支持部材１２１の外面に当接させ、加圧ヘッド１２６による押さえ付けで加圧状態となったおむつ連続体１’に対して、支持部材１２１側から開口部１２７を介してレーザー光１３を照射することにより、おむつ連続体１’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複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させて、サイドシール部４ａ，４ｂを形成する。レーザー光１３照射によって得られたおむつ１は、前記切断縁部どうしが十分に融着するまで、加圧ヘッド１２６によって加圧保持される。おむつ連続体１’の最表面の構成としては、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。この融着をより首尾よく行う観点から、被加工物であるおむつ連続体１’の最表面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、融着が一層首尾よく行える。
【００４９】
図７に示すシート融着体の製造装置は、レーザー光１３の光路上に前述した第２反射部材４０を設けることにより、連続で動く被加工物（おむつ連続体１’）に対し、動く速度に拘らずレーザー光を予定照射位置に高精度に照射することができる。
【００５０】
また、前述のおむつ連続体１’に対し、図８に示すレーザー式接合装置１５０を用いて、シート融着体としてのパンツ型使い捨ておむつ１を連続的に製造することもできる。レーザー式接合装置１５０は、シート融着体の製造装置であり、本発明のレーザー光照射装置を含む。
【００５１】
レーザー式接合装置１５０について説明する。この装置１５０は、レーザー光１３を照射する照射ヘッド１０と、無端の支持部材１５１と、該支持部材１５１と対向する位置に配置されているコンベアベルト１５５とを具備している。
【００５２】
本実施形態の支持部材１５１は無端ベルトであり、起動輪１５３ａ及び遊動輪１５３ｂによって、図８中矢印Ｓ方向に回動する。支持部材１５１は、レーザー光が通過可能な光通過部である、該支持部材１５１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１５１に等間隔に形成されている。開口部６０は、支持部材１５１の回動方向Ｓと交差する方向に延在している。
【００５３】
支持部材１５１は、図８に示すようにコンベアベルト１５５と対向配置されている。支持部材１５１のコンベアベルト１５５側の面１５１ａには、開口部６０の幅方向両側に第２反射部材４０と第１反射部材４５とが設けられている。即ち、第１反射部材４５及び第２反射部材４０は、回動方向Ｓの前後で開口部６０を挟むように設けられている。
【００５４】
本実施形態のコンベアベルト１５５は、無端であり、図８中矢印Ｅ方向に周回して、おむつ連続体１’を搬送する。コンベアベルト１５５は、その両端それぞれに配置された起動輪１５７ａ及び遊動輪１５７ｂによって、回動する。支持部材１５１とコンベアベルト１５５とが対向する位置においては、コンベアベルト１５５は一直線方向に走行している。コンベアベルト１５５の回動方向と、支持部材１５１の回動方向Ｓとは同方向になっている。また、コンベアベルト１５５は、支持部材１５１と同期して周回する。即ち、コンベアベルト１５５は、支持部材１５１と同方向且つ同速で周回可能になっている。
【００５５】
コンベアベルト１５５によって連続搬送されたおむつ連続体１’は、支持部材１５１とコンベアベルト１５５とが対向する位置に達すると、支持部材１５１に設けられた第１反射部材４５及び第２反射部材４０と、コンベアベルト１５５との間に挟まれて、これら反射部材４０，４５とコンベアベルト１５５とにより加圧された状態で支持される。
【００５６】
支持部材１５１とコンベアベルト１５５とが対向する位置の上側には、支持部材１５１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１５１の回動方向Ｓ及び該回動方向Ｓ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。
【００５７】
以上の構成を有するレーザー式接合装置１５０を用いて、おむつ１を製造するときには、搬送されたおむつ連続体１’を、支持部材１５１に設けられた反射部材４０，４５とコンベアベルト１５５とで挟圧し、加圧状態となったおむつ連続体１’に対して、支持部材１５１側から、第２反射部材４０と開口部６０とを介してレーザー光１３を照射することにより、おむつ連続体１’を分断すると共に、その分断による生じた切断縁部どうしを融着させて、サイドシール部４ａ，４ｂを形成する。レーザー光１３照射によって得られたおむつ１は、サイドシール部４ａ，４ｂにおける切断縁部どうしが十分に融着するまで、反射部材４０，４５とコンベアベルト１５５とによって挟圧した状態で保持されることが好ましい。
【００５８】
図８に示すシート融着体の製造装置１５０は、レーザー光１３の光路上に前述した第２反射部材４０を設けることにより、連続で動く被加工物（おむつ連続体１’）に対し、動く速度に拘らずレーザー光を予定照射位置に高精度に照射することができる。
【００５９】
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７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パンツ型使い捨ておむつ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、前述したパンツ型使い捨ておむつ以外の他の吸収性物品として、前記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、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。
【００６０】
また、レーザー光照射装置１００は、図１に示す押さえ部材６７を備えていなくても良いが、複数枚のシートを積層した積層体を安定して溶断もしくは融着又は、それらの組合せを行う観点から、該押さえ部材６７を備えていることが好ましい。
また、本実施形態における反射面４３は、延在方向Ｘに一定の曲率を有するように湾曲した曲面鏡であったが、反射面４３の焦点が直交方向Ｙに一致していれば、延在方向Ｘに曲率が異なる複数の部位を有していても良い。斯かる構成において、反射面４３は、曲率が異なる部位と部位との境界において、反射面４３の焦点が直交方向Ｙに一致していれば、曲率が急激に変化してもよく、該曲率がなだらかに変化しても良い。曲率は、反射面４３の断面形状の曲率である。例えば、前記断面形状の曲線が放物線である場合、曲率は、該放物線のｙ＝ａｘ２の係数ａに該当する。レーザー光１３の走査の軌跡を、波線状やジグザグ線状等、延在方向Ｘに対して角度を有した線状にすることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  照射ヘッド
１３  レーザー光
４０  反射部材（第２反射部材）
４３  反射面
４５  第１反射部材
４７  平面鏡
６０  光透過部
６１、１２１、１５１  支持部材
６２ａ，６２ｂ  開口部の側縁
７０  被加工物
１００  レーザー光照射装置
１２０，１５０  レーザー式接合装置
Ｘ  延在方向
Ｙ  直交方向
Ｃ  加工領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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