(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所に、レーザビームを照射し、溶着加工するフィルム材の加工方法であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いるとともに、前記溶着加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とするフィルム材の加工方法。
【請求項２】
フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所に、レーザビームを照射し、少なくとも、溶着加工及び溶断加工の２つの処理工程を有するフィルム材の加工方法であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用い、前記溶着加工の際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するとともに、前記溶断加工する際は、レーザビームの照射出力は前記制限された範囲の出力値に拘束されることなく出力されることを特徴とするフィルム材の加工方法。
【請求項３】
前記フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体へのレーザビームの照射は、前記フィルム材加工体の表面からレーザビームを照射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィルム材の加工方法。
【請求項４】
前記溶断加工する際のレーザ照射出力は、少なくとも、ピーク時の出力値を含むことを特徴とする請求項２に記載のフィルム材の加工方法。
【請求項５】
前記溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射量の測定結果に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフィルム材の加工方法。
【請求項６】
前記溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射時間に基づき、
レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載のフィルム材の加工方法。
【請求項７】
前記所定範囲内のレーザ照射出力は、ユーザー任意に調整可能であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のフィルム材の加工方法。
【請求項８】
フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所にレーザビームを照射し、
前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着加工するレーザ発振器を備えたフィルム材の加工装置であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いるとともに、前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力をレーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するように制御する溶着加工制御手段を有することを特徴とするフィルム材の加工装置。
【請求項９】
フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所にレーザビームを照射し、
前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着し、又は、前記フィルム材加工体を溶断するレーザ発振器を備えたフィルム材の加工装置であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用い、少なくとも、溶着加工及び溶断加工の２つの処理工程を備え、前記溶着加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力をレーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するように制御する溶着加工制御手段を有するとともに、前記溶断加工する際は、レーザ照射出力は前記制限された範囲の出力値に拘束されることなく出力する溶断加工制御手段を有することを特徴とするフィルム材の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを用いてフィルム材同士を溶着・溶断加工する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表側フィルム材と裏側フィルム材とが溶着された医薬用容器（例えば、輸液バッグ）、食品用容器、化粧品用容器などのプラスチックフィルム製の袋状容器を製造する場合、２枚のプラスチックフィルムを互いに重ねた状態で、袋状容器のシール部に相当する部分にレーザビームを照射して前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着することにより、シール部を形成していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−６４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記レーザビームを照射してプラスチック等のフィルム材の対向面同士を溶着する場合、レーザ発振器やレーザ発振方式の種類によっては、ピークパワーが大き過ぎ、カットや穴あけ加工については適しているが、フィルムの溶着等の処理を行う場合は、ピークパワーが大きい分適度に溶着できずに穴が開く可能性がある。
【０００５】
前記穴開きの問題を解決するには、加工対象物に対して、レーザの集光したスポット径を大きくしてエネルギー密度を下げればよいが、レーザ加工装置においての前記スポット径は、加工対象物の種類や加工速度に依存するものであり、その調整は容易ではない。
【０００６】
本発明は、レーザ光を用いてプラスチック等のフィルム材同士を溶着する際に、安価で確実に溶着を行い得るフィルム材の溶着（溶断）装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所に、レーザビームを照射し、溶着加工するフィルム材の加工方法であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いるとともに、
前記溶着加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所に、レーザビームを照射し、少なくとも、溶着加工及び溶断加工の２つの処理工程を有するフィルム材の加工方法であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用い、
前記溶着加工の際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するとともに、前記溶断加工する際は、レーザビームの照射出力は前記制限された範囲の出力値に拘束されることなく出力されることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のフィルム材の加工方法において、
前記フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体へのレーザビームの照射は、前記フィルム材加工体の表面からレーザビームを照射することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載のフィルム材の加工方法において、前記溶断加工する際のレーザ照射出力は、少なくとも、ピーク時の出力値を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載のフィルム材の加工方法において、
前記溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射量の測定結果に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載のフィルム材の加工方法において、
前記溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射時間に基づき、
レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載のフィルム材の加工方法において、
前記所定範囲内のレーザ照射出力は、ユーザー任意に調整可能であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所にレーザビームを照射し、前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着加工するレーザ発振器を備えたフィルム材の加工装置であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いるとともに、前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、前記レーザビームの照射出力をレーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するように制御する溶着加工制御手段を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体の所定箇所にレーザビームを照射し、前記フィルム材加工体の対向面同士を溶着し、又は、前記フィルム材加工体を溶断するレーザ発振器を備えたフィルム材の加工装置であって、前記レーザビームは、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用い、少なくとも、溶着加工及び溶断加工の２つの処理工程を備え、前記溶着加工する際は、前記レーザビームの照射出力をレーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するように制御する溶着加工制御手段を有するとともに、前記溶断加工する際は、ＣＯ２レーザが発振を開始してから所定時間経過後にレーザ発振器のパルス信号の出力をオフすることにより、レーザ照射出力は前記制限された範囲の出力値に拘束されることなく出力する溶断加工制御手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザの発振特性に着目し、ＣＯ２レーザが発振を開始してから一定時間経過後までの立ち上がり特性を利用して、ＣＯ２レーザの出力パワーを抑制することにより、レーザ加工装置の光学系はそのままの構成で、フォーカス深度を一定に保持した状態でエネルギー密度を抑制することができる。
したがって、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体に穴開き等が発生することなく、精度よく溶着加工を施すことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、フィルム材加工体の所定箇所に、溶着加工及び溶断加工の２つの加工処理を施す場合には、溶着加工の際は、穴開き等の発生防ぐ為に、ＣＯ２レーザが発振を開始してから一定時間経過後までの立ち上がり特性を利用して、ＣＯ２レーザの出力パワーを抑制するが、溶断加工する際は、穴開き等の問題がなく、前記出力パワーを抑制する必要がない。したがって、前記２つの場合を使い分けて制御することにより、効率よく加工することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体へのレーザビームの照射は、前記フィルム材加工体の表面からレーザビームを照射することにより、容易に加工することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、前記溶断加工する際のレーザ照射出力は、少なくとも、ピーク時の出力値を含むことにより、レーザの出力パワーを十分に確保でき、加工すべき箇所を確実に溶断することが可能である。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射量の測定結果に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することにより、さらに精度よく溶着加工を施すことができる。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射時間に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限することにより、さらに精度よく溶着加工を施すことができる。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、レーザ照射出力は、ユーザー任意に調整可能とすることにより、フィルム材の種類に応じてレーザ照射出力を微調整することが可能である。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、レーザ加工装置の光学系はそのままの構成で、フォーカス深度を一定に保持した状態でエネルギー密度を抑制することができる。
したがって、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体に穴開き等が発生することなく、精度よく溶着加工を施すことができる。
【００２４】
請求項９記載の発明によれば、溶着加工の際は、穴開き等の発生防ぐ為に、ＣＯ２レーザが発振を開始してから一定時間経過後までの立ち上がり特性を利用して、ＣＯ２レーザの出力パワーを抑制するが、溶断加工する際は、穴開き等の問題がなく、前記出力パワーを抑制する必要がない。したがって、前記２つの場合を使い分けて制御することにより、効率よく加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る実施例のレーザ加工装置の概要を示す図である。
【図２】本発明に係る実施例のコントローラ２０の構成例（破線枠内）を含むレーザ加工装置全体のブロック図である。
【図３】本発明に係る実施例において、シート状ワーク３の表面上に２つの照射スポットが照射された状態を示す図である。
【図４】本発明に係る実施例のシート状ワーク上の複数の照射スポットによる加工ラインの説明図である。
【図５】本発明に係る実施例において、ＣＯ２レーザ発振器により発振されるレーザビーム３１の出力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔溶着加工に適するレーザの選定〕
まず、本発明に用いるレーザの仕様選定について説明する。
本発明で用いるレーザ加工装置においては、少なくとも、溶着加工及び溶断加工の２つの加工が可能であるが、溶断加工する際は、穴開き等の問題がなく、レーザの出力パワーを抑制する必要がない。それに対して、溶着加工の際は、穴開き等の発生防ぐ為に、レーザの出力パワーを抑制する必要がある。従って、特に前記溶着加工時について考慮することが必要である。
【００２７】
前記レーザの仕様選定にあたっては、コスト安で、フィルム材の溶着加工に適するものを選定する。
【００２８】
一般に、レーザ加工機のコストはレーザ発振器で決まると言われており、例えば、レーザ発振器の価格は、加工品質に比例して以下のようになる。
←（高価）                                            （安価）→
極短パルスレーザ＞紫外線レーザ＞グリーンレーザ＞赤外線レーザ
【００２９】
前記コスト安な「赤外線レーザ」については、主に、気体レーザとしての「ＣＯ２レーザ」（波長；１０．６μｍ又は９．４μｍ）と、固体レーザとしての「ＹＡＧレーザ」（波長；１０６４ｎｍ）がある。前記「ＣＯ２レーザ」は、赤外線レーザの代表格で、発振効率が高く、大出力の連続発振が可能である。「ＣＯ２レーザ」の波長（１０．６μｍ）は、固体材料の吸収において金属だけでなく、非金属（プラスチック・フィルム等）に対しても優れているため、最も広い範囲で多くの材料に使用されているレーザとなっている。尚、「ＹＡＧレーザ」の波長（１０６４ｎｍ）は、金属による吸収率が高い為、金属材料の溶接加工に多く利用されている。
【００３０】
ＣＯ２レーザによるレーザ装置のレーザ発振方式は、「ＤＣ（直流）放電方式」と「ＲＦ（ラジオ周波数）励起方式」の二方式に大別される。ＲＦ励起方式のレーザ装置は、ＤＣ放電方式のレーザ装置に比べ、省エネ性、メンテナンス性、安全性に優れコンパクトであることから、近年主流になりつつあるのが現状である。
しかし、ＲＦ励起方式のレーザ装置は、ＤＣ放電方式のレーザ装置に比べ、ピークパワーが大きい為、カットや穴あけ加工については適しているが、フィルムの溶着等の処理を行う場合は、ピークパワーが大きい分適度に溶着できずに穴が開く可能性がある。
【００３１】
以上より、本発明に用いるレーザの仕様は、レーザ発振器については、コスト安な「赤外線レーザ」の内、非金属（プラスチック・フィルム等）に対しても優れた加工特性を有する「ＣＯ２レーザ」を選定し、又、ＣＯ２レーザによるレーザ装置のレーザ発振方式については、省エネ性、メンテナンス性、安全性に優れコンパクトである「ＲＦ励起方式」を選定することが最も好ましい。
【００３２】
〔レーザ加工装置の基本構成〕
次に、前記選定されたＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いたレーザ加工装置の実施形態について説明する。
【００３３】
図１において、本発明のレーザ加工装置１は、上位パソコン２の所定のプログラムソフトに従って、コンピュータ制御によって、シート状ワーク３にレーザ加工を施すことが可能である。詳しくは、前記上位パソコン２からの指令によりコントローラ２０を介して、レーザ発振器３０の作動、キャリッジ１０とシート状ワーク３との二次元方向への相対的な移動等を制御する。
【００３４】
「被加工物」としてのシート状ワーク３は、シート状ワーク支持部４０上に固定され、その上方には、レーザビーム３１の「照射手段」としてのレーザノズル１１を搭載したキャリッジ１０が設置される。前記キャリッジ１０と前記シート状ワーク３（シート状ワーク支持部４０）とを二次元方向に相対的に移動させることにより、シート状ワーク３の所定の位置にレーザ加工を施すことができる。レーザビーム３１の照射源であるレーザ発振器３０は、キャリッジ１０のレーザノズル１１に光学系（ミラー５０、ミラー５１）を介してレーザビーム３１を供給する。前記レーザノズル１１に供給されたレーザビーム３１は、レーザノズル１１内の焦点レンズ１２（凸レンズ）により、いっそう集光され、シート状ワーク３に照射される。
【００３５】
（レーザ部の構成）
レーザ部は、レーザ出力手段（レーザビーム３１の照射源）としてのレーザ発振器３０と、シート状ワーク３へのレーザビーム３１の照射手段としてのレーザノズル１１等により構成される。レーザ発振器３０は、キャリッジ１０の上方に設置されている。前記レーザ発振器３０より照射されたレーザビーム３１が、図１の一点鎖線で示すようにレーザ加工装置１上に設けたミラー５０にて９０°方向転換されて、レーザノズル１１上方に設けてあるミラー５１に入射するようになされている。前記ミラー５１に入射したレーザビーム３１は、更に９０°方向転換されてレーザノズル１１に入射し、レーザノズル１１内の焦点レンズ１２にて所定強度に絞られ、シート状ワーク支持部４０上のシート状ワーク３に照射される。尚、前記レーザ発振器３０は、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いる。
【００３６】
〔レーザ加工装置の制御部〕
以下、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の制御部について、図２を参照して説明する。
【００３７】
（制御手段）
図２は、コントローラ２０の構成例（破線枠内）を含むレーザ加工装置全体のブロック図である。コントローラ２０は、上位パソコン２からの指令に基づき、主に、レーザ発振器３０からのレーザビーム３１の照射タイミングの制御及び、キャリッジ１０（レーザノズル１１）とシート状ワーク３（シート状ワーク支持部４０）の相対的な移動タイミング（Ｘ方向、Ｙ方向）を制御するものである。コントローラ２０は、基準パルス生成手段８０、分周回路８１、照射タイミング制御手段８２、移動タイミング制御手段８３等により構成される。
【００３８】
基準パルス生成手段８０は、前記照射タイミングの制御及び、移動タイミングの制御に用いる為の共通の基準パルス信号を生成し、前記基準パルス信号は、基準パルス信号８０ａ、８０ｂとして、分周回路８１及び、制御タイミング制御手段８３にそれぞれ入力される。
【００３９】
前記移動タイミング制御手段８３は、前記入力された基準パルス信号８０ｂを移動タイミング制御信号８３ａ、８３ｂとして、それぞれＸドライブモータ２２及び、Ｙドライブモータ２３に出力する。尚、移動タイミング制御手段８３は、不図示のスイッチ回路を備え、上位パソコン２からの制御指令に基づいて、前記Ｘドライブモータ２２及び、Ｙドライブモータ２３へのパルス信号の出力をそれぞれオン／オフ制御し、キャリッジ１０のＸ方向への移動／停止及び、シート状ワーク３（シート状ワーク支持部４０）のＹ方向への移動／停止とをそれぞれ適宜切り替えて実行できるように構成されている。
【００４０】
又、前記分周回路８１に入力された基準パルス信号８０ａは、分周回路８１にて分周比＝１：１０に分周後、照射タイミング制御手段８２に入力され、さらにレーザ発振器３０に出力される。
尚、照射タイミング制御手段８２は、不図示のスイッチ回路を備え、上位パソコン２からの制御指令に基づいて、連続加工と断続加工とを適宜切り替えて実行できるように、レーザ発振器３０へのパルス信号の出力をオン／オフ制御することができる。
【００４１】
前記構成によれば、照射手段と被加工物との相対的移動に同期させてレーザビームを被加工物へ照射するように構成したので、簡易で安価な構成により、加工寸法のバラツキを抑え又、変色・変形・変質等のない高品質な加工を実現することができる。
【００４２】
又、照射タイミング制御手段８２によるシート状ワーク３へのレーザビームを照射するタイミングは、前記基準パルス信号８０ａを所定の比率で分周した周期に同期させることにより、簡易な方法で照射タイミングを制御することが可能である。
【００４３】
前記Ｘドライブモータ２２、Ｙドライブモータ２３は、ステッピングモータを用いることが好ましい。ステッピングモータは、入力パルスに同期して正確に回転する為、回転量の検出が必要なく（エンコーダの設置は不要である）、高精度な位置決めが可能である。したがって、簡易で安価な構成により、加工寸法のバラツキを抑え又、変色・変形・変質等のない高品質な加工を実現することができる。本発明においては、前記Ｘドライブモータ２２、Ｙドライブモータ２３は、ステッピングモータだけに限定されず、サーボモータ等も使用可能である。最も好ましくは、低価格のステッピングモータを使用するのがよい。
【００４４】
図３は、シート状ワーク３の表面上で２つの照射スポットＳｐ１、Ｓｐ２が、一定のピッチＰにて、一定のオーバーラップ率で並ぶようにパルス状のレーザビームが照射される状態を示す図である。前記基準パルス信号８０ａを分周回路８１にて分周した周波数の分周比率は、使用するレーザの照射スポット半径（ｒ）に対する照射スポットの配列ピッチ（Ｐ）の比率が所定の範囲内となるように設定する。
【００４５】
前記所定の範囲内とは、５０から１５０％の範囲内に設定される。前記構成によれば、パルスレーザにおける照射スポットの加工送り方向のオーバーラップ率が一定範囲内に規制される為、加工部位の変色等を防ぐことができる。
【００４６】
〔フィルム材加工体の溶着・溶断加工〕
次に、上述した前記レーザ加工装置１を用いて、シート状ワーク３にレーザビーム３１を照射して溶着・溶断加工する方法について説明する。
【００４７】
図１において、シート状ワーク３として、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体
をシート状ワーク支持部４０上に固定する。前記フィルム材加工体の固定に際しては、シート状ワーク支持部上に吸引固定するように構成してもよい。
【００４８】
前記フィルム材としては、例えば、ポリエチレン、ポロプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の熱融着性を有する樹脂単独のフィルム又は、これらの２種以上の積層フィルム等が挙げられる。
【００４９】
前記シート状ワーク支持部４０に固定されたフィルム材加工体の上方にはレーザ発振器
３０が配置される。そして、前記レーザ発振器３０より照射されたパルス状のＣＯ２・レーザビーム３１は、ミラー５０、５１で反射し、焦点レンズ１２で集光されて、前記フィルム材加工体の表面からフィルム材加工体の所定箇所に照射される。それと共に、製品形状に基づき、フィルム材加工体とキャリッジ１０（レーザノズル１１）を二次元方向（Ｘ、Ｙ方向）に相対移動させることにより、複数の孔を連続して備えた図４に示すような加工ラインを形成する。尚、前記レーザ発振器３０は、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用いる。
【００５０】
このとき、フィルム材加工体の相対移動速度Ｖ１が一定となるように制御し、さらに、フィルム材加工体の表面上で各照射スポットＳｐが一定のピッチＰ１及び、一定のオーバーラップ率で並ぶようにパルス状のレーザビームを照射することにより、均一な加工が可能である。
【００５１】
前記各照射スポットＳｐに対応するＣＯ２レーザ発振器３０により発振されるレーザビーム３１の出力波形は、図５に示すような波形をなす。ＲＦ励起方式では、図５の出力波形において定格出力からピーク出力の間のレーザの出力パワーを用いるのが通常である。
【００５２】
前記レーザ加工装置１を用いて、フィルム材加工体にレーザビーム３１を照射して「溶断」加工する場合については、相当のパワーを出力しても穴開き等の問題がない為、前記通常の使用領域におけるレーザの出力パワーを抑制する必要がない。
それに対して、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体に前記レーザビーム３１を照射してフィルム材加工体の対向面同士を「溶着」加工する場合、ピークパワーが大き過ぎ、適度に溶着できずに穴が開く可能性がある。
【００５３】
（溶着加工）
本発明においては、前記「溶着」加工時の穴開きの問題を解決する為に、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザの発振特性に着目し、従来、ＲＦ励起方式では使用しない領域である、ＣＯ２レーザが発振を開始してから一定時間経過後までの立ち上がり特性をレーザ出力として利用することによりＣＯ２レーザの出力パワーを抑制するものである。
すなわち、図５においてＣＯ２レーザが発振を開始してからｔ１時間後までに相当するレーザ出力０〜ｗ１までの出力パワーに抑制する。
尚、前記出力パワーの抑制は、ＣＯ２レーザが発振を開始してからｔ１後に、図２に示す照射タイミング制御手段８２における不図示のスイッチ回路を用いて、レーザ発振器３０のパルス信号の出力をオフすることにより抑制する。
【００５４】
例えば、前記抑制する時間ｔ１＝数十μＳｅｃに設定する。このときレーザの出力パワーはｗ１＝４０Ｗ程度となる。
これにより、レーザ加工装置の光学系はそのままの構成で、フォーカス深度を一定に保持した状態でエネルギー密度を抑制することができる。したがって、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体に穴開き等が発生することなく、精度よく溶着加工を施すことができる。
【００５５】
前記のように、溶着加工する際は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射時間に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限してもよいし、又は、前記フィルム材加工体へのレーザビーム照射量の測定結果に基づき、レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限すれば、さらに精度よく溶着加工を施すことができる。
【００５６】
さらに、レーザ照射出力は、ユーザー任意に調整可能とすることにより、フィルム材の種類に応じてレーザ照射出力を微調整することが可能となる。
【実施例】
【００５７】
本発明の実施例として、ＲＦ励起方式のＣＯ２レーザを用い、以下の測定条件にて、フィルム材加工体にレーザビーム３１を照射してフィルム材加工体の対向面同士を「溶着」加工する場合において、前記レーザビーム照射後のフィルム材加工体に穴開き等の発生がないかを目視確認する実験を行った。
【００５８】
前記実験の際の測定条件は、以下に示す通りである。
（測定条件）
１、フィルム材加工体は30μmポリ袋（ニューポリ袋  No.12  福助工業株式会社）。
２、ＣＯ２レーザの波長＝９．４μｍ
３、ＣＯ２レーザが発振を開始してからの抑制時間ｔ１＝０μＳｅｃ〜４４μＳｅｃ（以上）。
４、フィルム材加工体へのレーザ照射条件；
（１）レーザの照射スポット半径（ｒ）＝５０μｍ、照射スポットの配列ピッチ（Ｒ）＝５０μｍ（レーザの照射スポット半径（ｒ）に対する照射スポットの配列ピッチ（Ｐ）の比率は１００％）
（２）キャリッジ１０及び、シート状ワーク３は、基準パルス信号８０ｂ（＝移動タイミング制御信号８３ａ、８３ｂ）が、ステッピングモータ（２２、２３）に１パルス出力される毎に＝５μｍ移動し、それと共に、基準パルス信号８０ａが１０パルス出力される毎に（＝シート状ワーク３が５０μｍ移動するたびに）、照射タイミング制御手段８２から照射タイミング制御信号８２ａが１パルス、レーザ発振器３０に出力されるように構成する。
【００５９】
（測定結果）
レーザビーム照射後のフィルム材加工体に穴開き発生の有無を確認した結果を表１に示す。尚、確認結果は以下に基づき評価する。
◎：穴開きナシ、溶着良好、△１：一部穴開き有、△２：一部溶着不良、×１：穴開き有、×２：溶着不良。
【表１】
0006750159.tif 000002
【００６０】
表１に示す通り、ＣＯ２レーザが発振を開始してから一定時間経過後（２７〜３８μＳｅｃ）までの立ち上がり特性を利用して、ＣＯ２レーザの出力パワーを抑制することにより、レーザ加工装置の光学系はそのままの構成で、フォーカス深度を一定に保持した状態でエネルギー密度を抑制することができる。したがって、フィルム材を重ね合わせたフィルム材加工体に穴開き等が発生することなく（表１中、◎参照）、精度よく溶着加工を施すことができる。
【００６１】
（溶着・溶断加工）
前記「溶着」加工とともに、「溶断」加工も合わせて行う場合は、前記溶着加工の際は、前記レーザ照射出力を、レーザ照射開始時からピーク時に至る途上の所定範囲内の出力値に制限するとともに、前記溶断加工する際は、レーザ照射出力は前記制限された範囲の出力値に拘束されることなく出力するように制御する。
すなわち、溶断加工する際は、穴開き等の問題がなく、前記出力パワーを抑制する必要がない。したがって、前記２つの場合を使い分けて制御することにより、効率よく加工することができる。尚、前記溶断加工する際のレーザ照射出力は、少なくとも、ピーク時の出力値を含むことにより、レーザの出力パワーを十分に確保でき、加工すべき箇所を確実に溶断することが可能である。
【００６２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、レーザビーム３１の照射手段と被加工物とを相対的に移動させる相対移動機構として、前記照射手段及び被加工物の両方を移動させる場合について説明したが、本発明はこの形態に限られるものではなく、照射手段を固定し、被加工物を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる場合や、被加工物を固定してセットし、照射手段をＸ方向及びＹ方向に移動させる場合にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１  レーザ加工装置
２  パソコン
３  シート状ワーク
１０  キャリッジ
１１  レーザノズル
１２  焦点レンズ
２０  コントローラ
２２  Ｘドライブモータ
２３  Ｙドライブモータ
３０  レーザ発振器
３１  レーザビーム
４０  シート状ワーク支持部
５０  ミラー
５１  ミラー
８０  基準パルス生成手段
８１  分周回路
８２  照射タイミング制御手段
８３  移動タイミング制御手段
８４  Ｘ方向移動手段
８５  Ｙ方向移動手段
【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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