(57)【要約】【課題】本発明の目的は、密封容器の製造方法において、溶着予定箇所を溶着するために供給すべきレーザー照射エネルギーを低減し、必要最小限とすることと、周囲の温度が変化しても溶着予定箇所を安定して溶着することによって、内容物の漏れ、開蓋、一部白濁等の密封容器の品質低下を抑えることである。さらに、内容物の劣化や変質等の品質低下を抑えつつ、容器の密封を図ることである。【解決手段】本発明の密封容器の製造方法は、レーザー溶接法によって、内容物を充填した容器胴体と該容器胴体の口部に装着された蓋とを溶着して気密状態とした密封容器の製造方法において、前記容器胴体の口部に予熱された前記蓋を載せた状態で、前記容器胴体をレーザー照射領域に入れる配置工程と、前記蓋と前記容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して、前記蓋と前記容器胴体とを溶着し、容器の密封を行なう溶着工程を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー溶接法によって、内容物を充填した容器胴体と該容器胴体の口部に装着された蓋とを溶着して気密状態とした密封容器の製造方法において、
前記容器胴体の口部に予熱された前記蓋を載せた状態で、前記容器胴体をレーザー照射領域に入れる配置工程と、
前記蓋と前記容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して、前記蓋と前記容器胴体とを溶着し、容器の密封を行なう溶着工程を有することを特徴とする密封容器の製造方法。
【請求項２】
前記容器胴体の口部に前記蓋を載せる蓋装着工程の前に、前記蓋を加熱して該蓋を予熱された状態とする予熱工程を有することを特徴とする請求項１に記載の密封容器の製造方法。
【請求項３】
前記容器胴体の口部に前記蓋を載せる蓋装着工程の後に、前記容器胴体の口部に前記蓋を載せた状態で、前記蓋を加熱して該蓋を予熱された状態とする予熱工程を有することを特徴とする請求項１に記載の密封容器の製造方法。
【請求項４】
前記予熱工程において、電熱線、温風、熱水、蒸気又は赤外線ランプにより、前記蓋を加熱することを特徴とする請求項２又は３に記載の密封容器の製造方法。
【請求項５】
前記密封容器は、前記蓋又は前記容器胴体のいずれか一方又は両方がポリエチレンテレフタレートからなる容器であるか、或いは、少なくとも前記蓋と前記容器胴体との密着箇所に溶着材としてポリエチレンテレフタレートからなるシートが挟まれている容器であり、
前記溶着工程の前に、前記蓋を５０〜６５℃に予熱された状態とし、
前記溶着工程において、ポリエチレンテレフタレートからなる前記蓋又は前記容器胴体のいずれか一方又は両方を前記溶着予定箇所において溶融固化することにより容器の密封を行なうか、或いは、ポリエチレンテレフタレートからなる前記シートを前記溶着予定箇所において溶融固化することにより容器の密封を行なうことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の密封容器の製造方法。
【請求項６】
蓋を容器胴体の口部に載せて未密封状態の容器とする蓋装着機と、
該蓋装着機に前記蓋を単列で順次供給する蓋供給機と、
前記蓋装着機まで前記容器胴体を順次搬送する第一搬送機と、
前記未密封状態の容器の蓋と容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して前記未密封状態の容器を密封する蓋溶接機と、
前記未密封状態の容器を前記蓋装着機から前記蓋溶接機まで単列で順次搬送する第二搬送機と、を有する容器密封システムにおいて、
前記容器胴体の口部に載せる前の隣り合う前記蓋を複数個同時に加熱するか、隣り合う前記未密封状態の容器の蓋を複数個同時に加熱するかの、どちらか一方又は両方の蓋予熱機構を設けたことを特徴とする容器密封システム。
【請求項７】
蓋を容器胴体の口部に載せた未密封状態の容器の前記蓋と前記容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射するレーザー照射手段と、
該レーザー照射手段まで前記未密封状態の容器を単列で順次移動させる移動手段と、
該移動手段による前記未密封状態の容器の移動途中に、隣り合う複数個の前記未密封状態の容器の各蓋をそれぞれ押さえる蓋固定手段とを有し、
該蓋固定手段のうち少なくとも前記蓋を押さえる押当部品が、発熱体であるか或いは被加熱体であることを特徴とする蓋溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接法によって、内容物を充填した容器胴体とその容器胴体の口部に装着された蓋とを溶着する技術、特に、少ないレーザー照射エネルギーにて溶着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
密封容器、例えば飲料用容器には、壜、缶、プラスチック容器等の各種容器が知られている。近年、その良ハンドリング性等の利便性の観点から缶やプラスチック容器が広く用いられるようになってきている。また、これらの容器の密封には、容器胴体に蓋を取り付ける方法が広く行われている。
【０００３】
例えば、缶における蓋の取り付けは、容器胴体の端部と蓋の端部とを重ねてフランジ構造を形成し、機械的に重畳させる巻き締めにより行われる。この巻締工程は金属部材の機械的変形を利用した工程のため、蓋は一般に容器胴体よりも厚い部材からなり、中身密封用にスチレンブタジエンラバーやポリ塩化ビニルなどのポリマー材を備えている。このようにポリマー材が必要であり、また、蓋を厚肉とすることから、金属材の使用量が多くなってしまう。
【０００４】
また、プラスチック容器では巻締工程を実施することが困難であり、巻き締めをして密封するプラスチック容器は流通していない。プラスチック容器において、最も流通している容器はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトルである。ＰＥＴボトルにおいては、ボトル口部にキャップをねじ込む方式が密封方式として使用されている。しかし、このキャップが容器全体の中で大きなコストアップ要因となっている。さらにキャップは主としてＰＰ（ポリプロピレン）製のため、リサイクルの障害となっている。
【０００５】
使用する材料が少なく、簡易な構造でキャップやシール部材等の蓋を取り付けることができる方法として、容器胴体に蓋を熱溶着する方法が缶及びプラスチック容器のいずれにおいても検討されている。熱溶着する方法のうち特にレーザー溶接法は、他の熱溶着する方法のプロセスとは異なり、溶着予定箇所への熱供給を非接触で、かつ精密に領域を限定できる点に特徴があり、このメリットを飲料・食品容器に応用した場合、高品質でかつ高速な密封を期待することができる。
【０００６】
ところで、溶接するに際して予熱しておく技術が開示されている。例えば、薄板の溶接すべき縁をその溶接に先立って、収束したレーザー光線により予熱することを特徴とする方法が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、レーザー発振器が発生するレーザー光線を用いて、被加工素材を加工するレーザー加工装置において、被加工素材のレーザー光線照射部を予熱する予熱装置を設けたことを特徴とするレーザー加工装置が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２９６８９号公報
【特許文献２】特開昭５９−３５８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レーザー溶接法をはじめとする熱溶着を行なう場合、溶着予定箇所の温度により供給すべき熱量が異なるため、例えば製造開始前の試験確認により、供給する熱量を調整する作業が行われる。しかし、レーザー溶接法では高速な工程が実施可能であるため、例えば試験確認後の周囲の温度変化により供給すべきレーザー照射エネルギーが変化して溶着不良が生じた際に、それから供給する熱量を調整したのでは生じる不良容器が多くなりすぎる懸念がある。
【０００９】
室温の容器又は冷えた内容物によって低い温度となっている容器の溶着予定箇所を溶着するためには、溶着させるためだけのレーザー照射エネルギーの他に溶着温度に近づくように単に昇温させるためのレーザー照射エネルギーを供給する必要がありコストがかかる。低温から昇温させて溶着させるためには、特に飲料容器の高速製造ラインのような場合には、エネルギー密度の高いレーザー光の照射が可能な高出力型のレーザー照射装置を使用する必要がある。
【００１０】
そこで溶着温度に事前に近づけておくために、特許文献１又は２のような溶着予定箇所を予熱しておく技術を、レーザー溶接法による密封容器の製造に適用することで、前述した溶着予定箇所に供給すべきレーザー照射エネルギーが周囲の温度変化により変化する問題及び溶着温度まで近づくように単に昇温させるためのレーザー照射エネルギーを供給する必要がある問題を解決できる可能性がある。しかし、飲料・食品容器等の容器を密封する場合、容器胴体を加熱して溶着予定箇所を予熱しておくことが容易であるが、予熱する際に内容物まで加熱してしまうと、内容物によっては、内容物の劣化や変質等の品質低下を生じる懸念がある。
【００１１】
そこで本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、密封容器の製造方法において、溶着予定箇所を溶着するために供給すべきレーザー照射エネルギーを低減し、必要最小限とすることである。また、周囲の温度が変化しても溶着予定箇所を安定して溶着することによって、内容物の漏れ、開蓋、一部白濁等の密封容器の品質低下を抑えることである。さらに、内容物の劣化や変質等の品質低下を抑えつつ、容器の密封を図ることである。
【００１２】
また、本発明の目的は、容器密封システムにおいて、蓋の予熱のための特別なラインを設けることなく、簡易に効率よく蓋を予熱された状態とすることである。
【００１３】
また、本発明の目的は、蓋溶接機において、レーザー溶接する直前の未密封状態の容器について、簡易に効率よく蓋を加熱し、蓋を予熱された状態とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、レーザー光を照射して容器胴体と蓋を溶着する際に蓋を予熱された状態としておくことで上述した課題を解決することができることを見出して、本発明を完成させた。即ち、本発明の密封容器の製造方法は、レーザー溶接法によって、内容物を充填した容器胴体と該容器胴体の口部に装着された蓋とを溶着して気密状態とした密封容器の製造方法において、前記容器胴体の口部に予熱された前記蓋を載せた状態で、前記容器胴体をレーザー照射領域に入れる配置工程と、前記蓋と前記容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して、前記蓋と前記容器胴体とを溶着し、容器の密封を行なう溶着工程を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る密封容器の製造方法では、前記容器胴体の口部に前記蓋を載せる蓋装着工程の前に、前記蓋を加熱して該蓋を予熱された状態とする予熱工程を有することが好ましい。十分な数の予熱された蓋を容易に準備しておくことができ、密封容器の溶着効率を低下させることがない。また、蓋を容器胴体とは別場所で加熱するため、内容物の劣化や変質等の品質低下を極めて少なくすることができる。
【００１６】
本発明に係る密封容器の製造方法では、前記容器胴体の口部に前記蓋を載せる蓋装着工程の後に、前記容器胴体の口部に前記蓋を載せた状態で、前記蓋を加熱して該蓋を予熱された状態とする予熱工程を有することが好ましい。十分な数の予熱された蓋を容易に準備しておくことができ、密封容器の溶着効率を低下させることがない。また、予熱された蓋の温度変化が起きないうちに、蓋と容器胴体とを正確に溶着することができ、溶着のばらつきをさらに小さくできる。
【００１７】
本発明に係る密封容器の製造方法では、前記予熱工程において、電熱線、温風、熱水、蒸気又は赤外線ランプにより、前記蓋を加熱することが好ましい。蓋の予熱を安価な器具で容易に行なうことができる。また、比較的高価なレーザー照射によるエネルギー供給を他の安価な熱源からのエネルギー供給に代替することで、容器密封システム全体を安価に構成することができる。
【００１８】
本発明に係る密封容器の製造方法では、前記密封容器は、前記蓋又は前記容器胴体のいずれか一方又は両方がポリエチレンテレフタレートからなる容器であるか、或いは、少なくとも前記蓋と前記容器胴体との密着箇所に溶着材としてポリエチレンテレフタレートからなるシートが挟まれている容器であり、前記溶着工程の前に、前記蓋を５０〜６５℃に予熱された状態とし、前記溶着工程において、ポリエチレンテレフタレートからなる前記蓋又は前記容器胴体のいずれか一方又は両方を前記溶着予定箇所において溶融固化することにより容器の密封を行なうか、或いは、ポリエチレンテレフタレートからなる前記シートを前記溶着予定箇所において溶融固化することにより容器の密封を行なうことが好ましい。ポリエチレンテレフタレートの溶融温度よりやや低い温度まで予熱するのではなく、ガラス転移温度よりやや低い温度にて予熱することで、ポリエチレンテレフタレートの熱収縮や結晶化を生じることなくレーザー溶接することができ、レーザー照射エネルギーの低減のみを達成できる。その結果、ポリエチレンテレフタレートを用いたときにおいて、内容物の漏れ、開蓋、一部白濁等の品質低下を少なくすることができる。
【００１９】
本発明に係る容器密封システムは、蓋を容器胴体の口部に載せて未密封状態の容器とする蓋装着機と、該蓋装着機に前記蓋を単列で順次供給する蓋供給機と、前記蓋装着機まで前記容器胴体を順次搬送する第一搬送機と、前記未密封状態の容器の蓋と容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して前記未密封状態の容器を密封する蓋溶接機と、前記未密封状態の容器を前記蓋装着機から前記蓋溶接機まで単列で順次搬送する第二搬送機と、を有する容器密封システムにおいて、前記容器胴体の口部に載せる前の隣り合う前記蓋を複数個同時に加熱するか、隣り合う前記未密封状態の容器の蓋を複数個同時に加熱するかの、どちらか一方又は両方の蓋予熱機構を設けたことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る蓋溶接機は、蓋を容器胴体の口部に載せた未密封状態の容器の前記蓋と前記容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射するレーザー照射手段と、該レーザー照射手段まで前記未密封状態の容器を単列で順次移動させる移動手段と、該移動手段による前記未密封状態の容器の移動途中に、隣り合う複数個の前記未密封状態の容器の各蓋をそれぞれ押さえる蓋固定手段とを有し、該蓋固定手段のうち少なくとも前記蓋を押さえる押当部品が、発熱体であるか或いは被加熱体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の密封容器の製造方法において、溶着予定箇所を溶着するために供給すべきレーザー照射エネルギーを低減し、必要最小限とすることができる。また、周囲の温度が変化しても溶着予定箇所を安定して溶着することによって、内容物の漏れ、開蓋、一部白濁等の密封容器の品質低下を抑えることができる。さらに、内容物の劣化や変質等の品質低下を抑えつつ、容器の密封を図ることができる。
【００２２】
また、本発明の容器密封システムにおいて、蓋の予熱のための特別なラインを設けることなく、簡易に効率よく蓋を予熱された状態とすることができる。
【００２３】
また、本発明の蓋溶接機において、レーザー溶接する直前の未密封状態の容器について、簡易に効率よく蓋を加熱し、蓋を予熱された状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。なお、同一部材・同一部位には同一符号を付した。
【００２５】
本実施形態に係る密封容器の製造方法は、レーザー溶接法によって、内容物を充填した容器胴体と容器胴体の口部に装着された蓋とを溶着して気密状態とした密封容器の製造方法において、容器胴体の口部に予熱された蓋を載せた状態で、容器胴体をレーザー照射領域に入れる配置工程と、蓋と容器胴体との溶着予定箇所に対してレーザー光を照射して、蓋と容器胴体とを溶着し、容器の密封を行なう溶着工程を有する。ここで本実施形態に係る密封容器の製造方法は、これら２つの工程の他、蓋を洗浄する洗浄工程、容器胴体の内部を洗浄する洗浄工程、容器胴体に内容物を充填する充填工程、内容物が充填済みで蓋が載せられていない容器胴体の搬送工程、蓋が載せられていない容器胴体の口部近くまで蓋を搬送する蓋供給工程、搬送された蓋を容器胴体の口部に蓋を載せる蓋装着工程、蓋が載せられた容器胴体の搬送工程、溶着工程の後に密封容器を搬出する容器搬出工程、密封不良を検査する不良品検査工程又は密封容器にラベルを付すラベリング工程をそれぞれ有していても良い。
【００２６】
さらに、本実施形態に係る密封容器の製造方法は、蓋を加熱して蓋を予熱された状態とする予熱工程を有していても良い。予熱工程は、配置工程の前であればどのタイミングで実施しても良く、例えば蓋装着工程の前又は蓋装着工程の後である。即ち、本実施形態に係る密封容器の製造方法は、例えば、容器胴体の口部に蓋を載せる蓋装着工程の前に、蓋を加熱して蓋を予熱された状態とする予熱工程を有するか、或いは、容器胴体の口部に蓋を載せる蓋装着工程の後に、容器胴体の口部に蓋を載せた状態で、蓋を加熱して蓋を予熱された状態とする予熱工程を有していても良い。また、本実施形態に係る密封容器の製造方法は、蓋装着工程の前及び蓋装着工程の後の両方に予熱工程を有していても良い。
【００２７】
先ず、予熱工程を、蓋装着工程の前に実施する形態について説明する。図１に本実施形態に係る容器密封システムの一形態を示した。図１は、本実施形態に係る容器密封システムの第一形態を示す概略図である。図１に示すように、第一形態に係る容器密封システム６００は、蓋８３を容器胴体８１の口部８９に載せて未密封状態の容器８５とする蓋装着機６４と、蓋装着機６４に蓋８３を単列で順次供給する蓋供給機６３と、蓋装着機６４まで容器胴体８１を順次搬送する第一搬送機６２と、未密封状態の容器８５の蓋８３と容器胴体８１との溶着予定箇所８４に対してレーザー光７３ａを照射して未密封状態の容器８５を密封する蓋溶接機６６と、未密封状態の容器８５を蓋装着機６４から蓋溶接機６６まで単列で順次搬送する第二搬送機６５と、を有する容器密封システムにおいて、容器胴体８１の口部８９に載せる前の隣り合う蓋８３を複数個同時に加熱する蓋予熱機構α１を設けている。なお、第一形態に係る容器密封システム６００では、さらに、容器胴体の内部や蓋を洗浄する洗浄機（不図示）、容器胴体８１に内容物９０を充填する充填機６１、密封された容器を搬出する搬出機（不図示）、溶着不良を検査する不良品検査機（不図示）、容器にラベルを付すラベル貼付機（不図示）を設けても良い。
【００２８】
また、図２に本実施形態に係る密封容器の製造方法の一形態を示した。図２は、本実施形態に係る密封容器の製造方法の第一形態を示す工程図である。なお、第一形態に係る密封容器の製造方法は、例えば図１に示した第一形態の容器密封システム６００で行われる。第一形態に係る密封容器の製造方法では、蓋装着工程Ｓ３の前に予熱工程Ｓ８を実施する。以下、図２に示した第一形態の密封容器の製造方法を、図１及び図２を参照しながら、工程を追って説明する。
【００２９】
まず、充填工程Ｓ１において、例えば充填機６１を使用する。充填機６１は、ターンテーブル（不図示）を有する。ターンテーブル上に空の容器胴体８１が載せられて、ターンテーブルを一回りする間に内容物９０が充填される。内容物９０は、例えば飲料等の液体若しくは固液混合体、又は食品である。内容物９０が飲料である場合、その充填方式は、無菌充填方式や常温充填方式であっても、ホット充填方式であっても良い。内容物９０が常温である場合又は冷却されている場合は、容器胴体８１の温度は内容物９０の温度（例えば３０℃以下）に近いため、蓋８３を予熱することによって供給すべきレーザー照射エネルギーを低減する効果が大きい。内容物９０を充填するスピードは、容器の容量によって違いが有るものの、例えば飲料の場合５００〜２０００容器／分である。
【００３０】
次に、蓋が載せられていない容器胴体の搬送工程Ｓ１０において、内容物９０の充填された容器胴体８１は、例えばコンベアである第一搬送機６２により、蓋装着機６４まで順次搬送される。
【００３１】
次に、蓋供給工程Ｓ２において、例えば図１に示した蓋供給機６３を使用する。蓋供給機６３は、例えばコンベアである蓋搬送手段６３ａと蓋供給手段６３ｂとを有する。蓋供給手段６３ｂは、蓋８３を１つずつ保持し、円軌道上を移動する複数の蓋保持具（不図示）を有する。そして、蓋供給工程Ｓ２において、蓋搬送手段６３ａは、蓋供給手段６３ｂの１つの蓋保持具につき一個の蓋８３を単列で順次供給する。そして、蓋供給手段６３ｂの蓋保持具は、保持した蓋８３を１つの容器胴体８１につき１個ずつ、容器胴体８１の口部８９の近くまで単列で順次搬送する。この時、蓋供給手段６３ｂの蓋保持具が移動する円軌道、即ち蓋８３が搬送されるラインと、第一搬送機６２による容器胴体８１が搬送されるライン６２ａとを一定時間同期した状態とする。なお、蓋供給工程Ｓ２においては、まだ容器胴体８１の口部８９に蓋８３を載せていない。また、このとき、内容物９０が発泡している場合には泡切りを行い、炭酸ガスパージ若しくは窒素ガスパージを行なう。
【００３２】
また、第一形態に係る密封容器の製造方法では、蓋供給工程Ｓ２において、予熱工程Ｓ８を実施する。予熱工程Ｓ８において、蓋予熱機構α１を使用する。蓋予熱機構α１は、容器密封システム６００において、容器胴体８１の口部８９に載せられる前の単列で順次搬送される隣り合う蓋８３を複数個同時に加熱する加熱手段を有する。例えば、蓋予熱機構α１は、蓋供給機６３の蓋搬送手段６３ａであるコンベア上を単列で順次搬送される隣り合う蓋８３を複数個同時に加熱するか、或いは蓋供給機６３の蓋供給手段６３ｂの保持具に保持されて単列で順次搬送される隣り合う蓋８３を複数個同時に加熱する。これにより、蓋８３の予熱のための特別なラインを設けることなく、簡易に効率よく蓋８３を予熱された状態とすることができる。即ち、搬送される蓋８３をライン上で簡易に効率よく予熱された状態とすることができる。なお、コンベアを複数列に分列させてそれぞれのラインで順次搬送される蓋８３について隣り合う蓋８３を複数個同時に加熱して、蓋８３を予熱された状態としても良い。蓋８３を予熱された状態とするための時間を長く取ることができる。
【００３３】
予熱工程Ｓ８において、電熱線、温風、熱水、蒸気又は赤外線ランプにより、蓋８３を加熱することが好ましい。蓋の予熱を安価な器具で容易に行なうことができる。また、比較的高価なレーザー照射によるエネルギー供給を他の安価な熱源からのエネルギー供給に代替することで、容器密封システム全体を安価に構成することができる。例えば、電熱線、温風又は赤外線によりコンベア又は蓋保持具を加熱し、そのコンベア又は蓋保持具からの熱伝導により、単列で順次搬送される隣り合う蓋８３を複数個同時に接触式で加熱し、蓋８３を予熱された状態とする。蓋８３はコンベア上又は蓋保持具内に一定時間存在するため、接触式により蓋８３を十分に加熱して予熱された状態とすることができる。或いは、赤外線ランプ若しくは電熱線から放出される赤外線又は温風を、単列で順次搬送される蓋８３にあてて、その隣り合う蓋８３を複数個同時に非接触式で加熱し、蓋８３を予熱された状態とする。また、接触式と非接触式を併用して蓋８３を加熱しても良い。例えば、赤外線を蓋８３に照射して蓋８３を加熱すると同時に、その赤外線でコンベア又は蓋保持具を加熱し、そのコンベア又は蓋保持具からの熱伝導により蓋８３を加熱する。蓋予熱機構α１は、赤外線を用いる場合は反射板を、温風を用いる場合はフードを備えることが好ましい。蓋８３又はコンベア等の加熱する的に集中して赤外線又は温風を当てることができる。また、蓋８３を蓋保持具内に搬送する際に、熱水や蒸気の領域を通過させることで、蓋８３を予熱された状態とすることができる。
【００３４】
また、容器胴体８１の口部８９に載せる直前の蓋８３を加熱することが好ましく、例えば蓋供給手段６３ｂの蓋保持具により搬送される蓋８３を加熱することが好ましい。蓋８３を予熱された状態としてからレーザー溶接により蓋８３と容器胴体８１とを溶着するまでの時間が短くなるため、蓋８３と容器胴体８１とを溶着する前における、予熱された蓋８３の温度低下を少なく抑えることができる。
【００３５】
さらに、蓋予熱機構α１は、周囲の温度が変化しても、蓋８３を常に一定の温度に予熱された状態で供給するために、加熱強度の調整手段を有することが好ましい。
【００３６】
蓋供給工程Ｓ２において、予熱工程Ｓ８を実施することで、十分な数の予熱された蓋８３を容易に準備しておくことができる。また、蓋８３を容器胴体８１とは別場所で加熱するため、蓋８３のみの加熱が可能であり内容物９０の劣化や変質等の品質低下を極めて少なくすることができる。
【００３７】
ここで、本実施形態に係る密封容器について説明する。図３（ａ）に本実施形態に係る第１形態の密封容器の一部縦断面概略図を示した。密封容器１００は、口部９を有する容器胴体１が、口部９を密閉する蓋３によって密封された密封容器であって、容器胴体１と蓋３との溶着予定箇所４を有する。
【００３８】
図３（ｂ）に本実施形態に係る第２形態の密封容器の一部縦断面概略図を示した。密封容器２００は、口部１９を有する容器胴体１１が、口部１９を密閉する蓋１３によって密封された密封容器であって、容器胴体１１と蓋１３との溶着予定箇所１４を有する。密封容器１００は開封時にストローが挿しやすい形状であり、密封容器２００はボトル形状である。また、密封容器１００は溶着予定箇所４の面積を大きく取れるので耐圧強度を大きくすることができる。
【００３９】
図３（ｃ）に本実施形態に係る第３形態の密封容器の一部縦断面概略図を示した。密封容器３００は、蓋２３の端部に開蓋のためのつまみ２７を設け、容器胴体２１と蓋２３との溶着予定箇所２４を有する。容器胴体２１から口部２９に至るまで、截頭円錐状とすることで、飲みやすい飲み口としている。また、蓋２３を小型化でき、蓋材料の使用量を低減できる。
【００４０】
図３（ｄ）に本実施形態に係る第４形態の密封容器の一部縦断面概略図を示した。密封容器４００は、容器胴体３１の側面に、容器胴体３１と蓋３３との溶着予定箇所３４を有する。そのため、レーザー溶接後に溶着予定箇所３４は溶着箇所になるが、この溶着箇所には、内圧によって、当該側面の面方向であって蓋３３の開封方向（図３（ｄ）の矢印Ａ方向）の剪断応力が加わる。密封容器４００では溶着予定箇所３４を容器胴体３１の側面に設けたため、溶着面積を大きくできるので、蓋３３と容器胴体３１との単位面積あたりの接着力が弱くても、高い剪断強度が得られる。そのため、比較的弱い接着による容易な開蓋性と高い耐圧性を兼ね備えることができる。なお、溶接予定箇所３４は、口部３９に向かってわずかに先細りのテーパー状になっても良く又はわずかな突起部を設けても良い（不図示）。溶接予定箇所３４をこのような形状にすることで、容器胴体３１と蓋３３との溶接時の密着性を確保しやすくなる。
【００４１】
容器胴体１，１１，２１，３１及び蓋３，１３，２３，３３は、プラスチック材料の溶融固化により容器が密封されるものであれば、いかなる素材から形成されていても良いが、容器胴体に充填される液体によっても制限を受ける。例えば飲料用容器であれば、液体の品質保持の観点から、容器胴体に充填される液体に対して不活性であることが必要である。さらに酸素等のガスバリア性を備えていることが好ましい。また炭酸飲料を充填する場合には耐圧性を有する素材から形成されていることが必要である。このような観点から容器胴体１，１１，２１，３１及び蓋３，１３，２３，３３は、アルミニウム又はスチール等の金属材料或いはプラスチック材料から形成されていることが好ましい。また、容器胴体１，１１，２１，３１及び蓋３，１３，２３，３３は、リサイクル性の観点から同一素材で形成することが好ましい。特にプラスチック材料から形成することが好ましく、高温まで加熱しなくてもレーザー溶接が可能である。プラスチック材料製の密封容器とすれば、従来のＰＥＴボトルと比較して、充填速度と輸送効率が向上すると共に容器のリサイクル性が向上する。このとき、プラスチック容器は透光性を有するため、金属缶と異なって容器胴体に充填される液体を目視することができる。さらに、缶構造と比較すると巻締できない形状であっても密封化でき、巻締する場合よりも小さな蓋を用いて密封化できる。
【００４２】
例えば、容器胴体１，１１，２１，３１と蓋３，１３，２３，３３との材料の組み合わせとしては、（１）プラスチック材料製の容器胴体とプラスチック材料製の蓋、（２）金属材料製の容器胴体とプラスチック材料製の蓋、（３）プラスチック材料製の容器胴体と金属材料製の蓋又は（４）金属材料製の容器胴体と金属材料製の蓋であって容器胴体と蓋との間にプラスチック樹脂シート（不図示）を挟み込んだものがある。（１）、（２）、（３）では、溶着予定箇所４，１４，２４，３４において、プラスチック材料製の容器胴体１，１１，２１，３１又は蓋３，１３，２３，３３のいずれか一方又は両方が溶融固化することで、容器胴体１，１１，２１，３１と蓋３，１３，２３，３３とが接合される。（４）では、溶着予定箇所４，１４，２４，３４において、プラスチック樹脂シートが溶融固化することで、容器胴体１，１１，２１，３１と蓋３，１３，２３，３３とが接合される。
【００４３】
プラスチック樹脂シートを必ずしも必要としない（１）、（２）、（３）においても、容器胴体１，１１，２１，３１と蓋３，１３，２３，３３との間にプラスチック樹脂シートを挟み込んでも良い。この場合は、溶着予定箇所４，１４，２４，３４において、主としてプラスチック樹脂シートが溶融固化することで、容器胴体１，１１，２１，３１と蓋３，１３，２３，３３とが接合される。なお、プラスチック樹脂シートを挟み込む前記いずれの場合においても、その代わりにプラスチック樹脂を含有したシール剤を塗布しても良い。シール剤を用いると、プラスチック材料製の容器胴体とプラスチック材料製の蓋とを溶着させた場合より溶着強度が低下することが多いが、その一方で容易な開蓋性を得ることができる。
【００４４】
溶着予定箇所４，１４，２４，３４において溶融固化させる容器胴体１，１１，２１，３１又は蓋３，１３，２３，３３を形成するプラスチック樹脂は、熱可塑性樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、シクロオレフィンコポリマ樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂を例示することができる。この中で、ＰＥＴが特に好ましい。なお、容器胴体１，１１，２１，３１及び蓋３，１３，２３，３３をプラスチック材料製とする場合、その内表面若しくは外表面或いはその両面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜、ポリマーライクカーボン膜、ＳｉＯｘ膜、金属薄膜等のガスバリア性薄膜をコーティングしたものを用いても良い。飲料用プラスチック容器の場合、ガスバリア性が高いほうが好ましいからである。さらに、ガスバリア性薄膜がレーザーを吸収する場合にはレーザーの受光部が発熱する。したがって、レーザー光を吸収しない透明樹脂で容器を形成したとしても、ガスバリア性薄膜を成膜することで、別途、吸収部を設けなくてもレーザー溶接効率が良い。
【００４５】
溶融固化のために挟み込むシートを形成するプラスチック樹脂は、熱可塑性樹脂であり、溶接方法によって適宜選択されるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、シクロオレフィンコポリマ樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂である。この中で、金属材料製の容器胴体と金属材料製の蓋の何れか一方又は両方を使用する場合は、ＰＥＴが金属と密着性が良いので特に好ましい。
【００４６】
図２の予熱工程Ｓ８において、プラスチック材料製の蓋又は金属材料製の蓋のいずれにおいても、その予熱温度は、蓋８３又は容器胴体８１或いは蓋８３と容器胴体８１との間に挟まれる溶着材のプラスチック材料が熱劣化しない温度とし、例えばガラス転移温度よりやや低い温度とすることが好ましい。
【００４７】
例えば、第一形態に係る密封容器の製造方法では、密封容器８６は、蓋８３又は容器胴体８１のいずれか一方又は両方がポリエチレンテレフタレートからなる容器であるか、或いは、少なくとも蓋８３と容器胴体８１との密着箇所に溶着材としてポリエチレンテレフタレートからなるシートが挟まれている容器である場合、溶着工程Ｓ５の前に、蓋８３を５０〜６５℃に予熱された状態とすることが好ましい。そして、溶着工程Ｓ５において、ポリエチレンテレフタレートからなる蓋８３又は容器胴体８１のいずれか一方又は両方を溶着予定箇所８４において溶融固化することにより容器の密封を行なうか、或いは、ポリエチレンテレフタレートからなる前記シートを溶着予定箇所８４において溶融固化することにより容器の密封を行なう。プラスチック材料を使用する場合、材料の熱収縮や結晶化を生じないように予熱を行なうことで、製品の品質を好ましい状態に保ちつつレーザー溶接することができ、結果として、レーザー照射エネルギーの低減のみを達成できる。例えばポリエチレンテレフタレートを用いた場合、２７０℃前後であるポリエチレンテレフタレートの溶融温度よりやや低い温度まで予熱するのではなく、ガラス転移温度よりやや低い温度にて予熱することで、漏れや開蓋、一部白濁等の品質低下を少なくできる。
【００４８】
次に、蓋装着工程Ｓ３において、蓋装着機６４を使用する。蓋装着機６４は、例えば蓋供給機６３の蓋供給手段６３ｂの蓋保持具と一体化されており、押当部品を有する。そして、蓋装着工程Ｓ３において、蓋装着機６４が一体化された蓋保持具により蓋８３が搬送されるラインと、第一搬送機６２により容器胴体８１が搬送されるライン６２ａとが一定時間同期した状態で、蓋装着機６４の押当部品によって、蓋８３を容器胴体８１に載せる。このとき、加熱されていない容器胴体８１の口部８９に予熱された蓋８３が載せられることになる。ここで、蓋８３がレーザー光７３ａの照射前にずれたり、或いは落ちたりしないように、容器胴体８１と蓋８３が密着するように押さえつけておくことが好ましい。蓋供給工程Ｓ２と蓋装着工程Ｓ３は略同時に行なう例を示したが、蓋供給工程Ｓ２と蓋装着工程Ｓ３を順に行っても良い。
【００４９】
蓋供給工程Ｓ２において蓋予熱工程Ｓ８を実施することについて前述したが、蓋装着工程Ｓ３において、蓋予熱工程Ｓ８を実施しても良い。例えば、蓋保持具と一体化された蓋装着機６４を発熱した状態或いは加熱された状態とし、その蓋保持具と一体化された蓋装着機６４からの熱伝導により、容器胴体８１の口部８９に載せられる前の蓋８３を加熱して、蓋８３を予熱された状態としても良い。蓋装着工程Ｓ３において、蓋８３が搬送されるラインと容器胴体８１が搬送されるライン６２ａとが一定時間同期した状態、即ち蓋８３と蓋保持具と一体化された蓋装着機６４とが一定時間接触した状態となるため、蓋８３を十分加熱することができる。蓋８３が接触している部分からの熱伝導により蓋８３を加熱する方法であり、容器胴体８１を直接加熱する方法ではないため、内容物９０の劣化や変質等の品質劣化を生じないようにすることができる。
【００５０】
次に、蓋が載せられた容器胴体の搬送工程Ｓ１１において、例えば、第一搬送機６２、コンベアである第二搬送機６５及び蓋溶接機６６を使用する。図１に示した第一形態の容器密封システム６００では、第一搬送機６２と第二搬送機６５とが、個別のコンベアである場合を図示したが、一体化した一台のコンベアであっても良い。また、第一搬送機６２及び第二搬送機６５により形成される搬送ラインを３台以上のコンベアに分けて形成しても良い。蓋溶接機６６は、移動手段であるターンテーブル７５とレーザー照射領域７６を有する。蓋装着工程Ｓ３において容器胴体８１の口部８９に蓋８３を載せた後、蓋８３が載せられた容器胴体８１を、第一搬送機６２によって第二搬送機６５まで搬送し、次に第二搬送機６５によって蓋溶接機６６まで搬送する。次に、蓋溶接機６６内において、ターンテーブル７５によって容器胴体８１を蓋溶接機６６内に存在するレーザー照射領域７６の近くまで搬送する。
【００５１】
次に、配置工程Ｓ４において、蓋が載せられた容器胴体の搬送工程Ｓ１１に引き続き、蓋溶接機６６を使用する。配置工程Ｓ４は、容器胴体８１の口部８９に予熱された蓋８３を載せた状態で、容器胴体８１をレーザー照射領域７６に入れる工程である。図１に示すように、蓋溶接機６６は、例えば、蓋８３を容器胴体８１の口部８９に載せた未密封状態の容器８５の蓋８３と容器胴体８１との溶着予定箇所８４に対してレーザー光７３ａを照射するレーザー照射手段７３と、レーザー照射手段７３まで未密封状態の容器８５を単列で順次移動させる移動手段であるターンテーブル７５と、移動手段であるターンテーブル７５による未密封状態の容器８５の移動途中に、隣り合う複数個の未密封状態の容器８５の各蓋８３をそれぞれ押さえる蓋固定手段７２とを有する。蓋固定手段７２は容器胴体８１の口部に載せられた蓋８３を押さえる押当部品を有する。図４に、第一形態に係る容器密封システムの蓋溶接機の上面図を示した。図４に示すように、押当部品はターンテーブル７５に配置される容器胴体８１の上方に、少なくともその容器胴体８１の数だけ設置される。ターンテーブル７５の上には複数個の容器胴体８１が載せられており、蓋固定手段７２により、その複数個の容器胴体８１の口部にそれぞれ載せられた蓋８３を押さえる。ターンテーブル７５の回転運動７８により容器胴体８１をレーザー照射領域７６に導入する。レーザー照射領域７６において、蓋８３と容器胴体８１との溶着予定箇所８４に対してレーザー光７３ａの照射が可能な状態となる。なお、レーザー照射領域７６に入れる工程が配置工程Ｓ４であり、レーザー照射領域７６に入れる前におけるターンテーブル７５による容器胴体８１の搬送は前述した蓋が載せられた容器胴体の搬送工程Ｓ１１である。
【００５２】
次に、溶着工程Ｓ５において、配置工程Ｓ４と同様に、蓋溶接機６６を使用する。蓋溶接機６６のレーザー照射手段７３は、例えば図４に示すように、ターンテーブル７５の回転軸に設置されたレーザー発振部品７３ｂと光ファイバー等の光接続部品７３ｃを有する。光接続部品７３ｃは一端がレーザー発振部品７３ｂに接続され、他端が容器胴体８１と蓋８３との溶着予定箇所８４に向けられている。レーザー照射手段７３により、溶着予定箇所８４に対してレーザー光７３ａを照射して、容器胴体８１と蓋８３とを溶着し、容器を密封する。このとき、溶着予定箇所８４は溶着箇所となる。なお、このときターンテーブル７５の回転運動７８により、容器胴体８１の搬送も行なう。
【００５３】
また、レーザー溶接法により溶着を行なう場合、供給すべきレーザー照射エネルギーは、溶着温度に近づくように昇温させるためのレーザー照射エネルギーと溶着させるためのレーザー照射エネルギーを合わせたものとなる。そのため、所望の接着強度を得るために供給すべきレーザー照射エネルギーは、レーザー照射前の溶着予定箇所８４の温度により異なる。第一形態に係る密封容器の製造方法では、蓋８３を予熱された状態として、溶着温度に近づくように昇温させるために必要なレーザー照射エネルギーを低減することで、供給すべきレーザー照射エネルギーを低減し、必要最低限とすることができる。また、周囲の温度変化により溶着予定箇所８４の温度が変化した場合、供給すべきレーザー照射エネルギーが変化して溶着不良が生じる可能性がある。しかし、第一形態の密封容器の製造方法では、予熱工程Ｓ８を実施することによって、常に一定温度に予熱された蓋８３を容易に供給することができるため、周囲の温度変化による供給すべきレーザー照射エネルギーの変化を少なく抑えられる。したがって、周囲の温度が変化しても、最小限のレーザー照射エネルギーの調整で、溶着予定箇所８４を安定して溶着することができる。その結果、内容物９０の漏れ、開蓋、一部白濁等の密封容器の品質低下を抑えることができる。
【００５４】
レーザー光７３ａはスポット状、線状、領域状若しくはリング状に照射することが例示される。レーザー照射手段７３と溶着予定箇所８４との位置関係によって適宜、レーザー照射形状が選択される。このとき、レーザー強度はレーザー出力をモニタリングすることによって監視することが好ましい。また、レーザー光７３ａのレーザー照射位置は、ＣＣＤカメラ等の画像センサー、光感受センサー若しくは赤外線センサー等の温度センサーによって、画像、発光若しくは発熱をモニタリングして監視することが好ましい。プラスチックの溶接は、光感受センサー若しくは温度センサーによって発光若しくは発熱をモニタリングすることによって監視することが好ましい。
【００５５】
レーザー照射手段７３に組み込まれるレーザー発振素子は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザー等のガスレーザー、ＹＡＧレーザーが、例示され、レーザー溶接を行なう容器胴体及び蓋の材質、蓋の予熱温度、レーザー照射移動速度、照射スポット形状等の各種パラメーターによって適宜選択する。プラスチック材料製の蓋とプラスチック材料製の容器胴体とを溶着する場合或いはプラスチック材料製の蓋と金属材料製の容器胴体とを溶着する場合は、レーザー照射エネルギーを１ｍｍ２あたり０．５〜２．１Ｊとすることが好ましい。供給エネルギーが小さければ密封ができず、大きければ溶着強度が大きくなりすぎ、容器内圧が過剰に上昇した際に使用者に危険が生じる。金属材料製の蓋とプラスチック材料製の容器胴体とを溶着する場合或いはプラスチック材料製の溶着材を挟んでの金属材料製の蓋と金属材料製の容器胴体とを溶着する場合も、同様の理由から、レーザー照射エネルギーを１ｍｍ２あたり１７〜２６Ｊとすることが好ましい。なお、金属材料製の蓋はレーザー光を透過しないため、プラスチック材料製の蓋を使用した場合と比較して供給するレーザー照射エネルギーは大きい。
【００５６】
レーザー光７３ａの照射を開始する前に、溶着予定箇所８４に対応する容器胴体８１又は蓋８３の表面に、或いは溶着予定箇所８４に対応するプラスチック樹脂シートの表面又は内部に、レーザー光７３ａの吸収部を設ける工程を設けることが好ましい。また、内容物９０を容器胴体８１に充填する前に吸収部を印刷しておいても良い。ここで、吸収部はレーザー光７３ａの波長を吸収する金属材料、セラミック、或いは有機顔料や無機顔料等の吸収物質（塗料）を溶着予定箇所８４に付着させて着色させるなどいかなる方法で形成しても良い。塗料は、ＰＥＴの溶融温度で影響を受けない塗料を使用することが好ましい。吸収部を設けることで、レーザー光７３ａの吸収率が高くなり、小さなエネルギーでレーザー溶接することが可能となる。レーザー光７３ａに対する吸収部の吸収程度によって、レーザー光７３ａの波長、レーザーパワー、レーザー走査速度を調整することが好ましい。吸収部を設ける工程は、レーザー光７３ａの照射を開始する前であればいつでも良く、充填工程Ｓ１以前、充填工程Ｓ１、蓋供給工程Ｓ２、蓋装着工程Ｓ３、配置工程Ｓ４又は蓋溶着工程Ｓ５のいずれかの間に設けても良い。
【００５７】
レーザー光７３ａを照射している際に、容器胴体８１及び蓋８３は自転テーブル７４によって自転方向７４ａに自転しても良い。レーザー光７３ａの照射部分（不図示）が溶着予定箇所８４に沿って移動し、１周を終えることによってレーザー光７３ａの照射が終了する。溶接速度は接合しようとする形状や材質などによるが、例えば、８〜１００ｃｍ／秒である。このとき、レーザー溶接によって溶着箇所を正確にコントロールできる。
【００５８】
レーザー照射手段７３がレーザー発生器回転手段（不図示）によって、容器胴体８１及び蓋８３を中心として回転しても良い。レーザー光７３ａの照射部分が溶着予定箇所８４に沿って移動し、レーザー照射手段７３ａがレーザー発生器回転手段によって１周を終えると、レーザー光７３ａの照射を終了する。溶接速度は接合しようとする形状や材質などによるが、例えば、８〜１００ｃｍ／秒である。このとき、レーザー溶接によって溶着箇所を正確にコントロールできる。
【００５９】
溶着予定箇所８４に２周以上レーザー光を照射しても良い。このとき、レーザー光７３ａの照射部分が移動して又はレーザー発生器回転手段により移動されて規定の周を終えると、レーザー光７３ａの照射を終了する。さらに２個以上のレーザー光７３ａの照射部分を設置し、それぞれを１周させることにより、２以上の循環線状のレーザー溶接を行なっても良い。
【００６０】
次に、容器搬出工程Ｓ６において、容器搬出機６９により、レーザー溶接を終えて密封された密封容器８６をターンテーブル７５から降ろして、蓋溶接機６６から搬出する。
【００６１】
次に、不良品検査工程Ｓ７において、不良容器排除機６８により、密封不良の容器が排除される。密封不良の判断は、上記モニタリングの結果と共に画像検査機（不図示）の外観検査結果を基に行なうことが好ましい。
【００６２】
次に、予熱工程を蓋装着工程の後に実施する形態について説明する。図５に本実施形態に係る容器密封システムの一形態を示した。図５は、本実施形態に係る容器密封システムの第二形態を示す概略図である。図５に示すように、第二形態に係る容器密封システム７００は、蓋８３を容器胴体８１の口部８９に載せて未密封状態の容器８５とする蓋装着機６４と、蓋装着機６４に蓋８３を単列で順次供給する蓋供給機６３と、蓋装着機６４まで容器胴体８１を順次搬送する第一搬送機６２と、未密封状態の容器８５の蓋８３と容器胴体８１との溶着予定箇所８４に対してレーザー光７３ａを照射して未密封状態の容器８５を密封する蓋溶接機６７と、未密封状態の容器８５を蓋装着機６４から蓋溶接機６７まで単列で順次搬送する第二搬送機６５と、を有する容器密封システム７００において、隣り合う未密封状態の容器８５の蓋８３を複数個同時に加熱する蓋予熱機構α２を設けている。図５では、蓋予熱機構α２によって蓋８３が加熱されている複数の未密封状態の容器８５のうち一つの未密封状態の容器８５だけ示している。図１に示した第一形態に係る容器密封システム６００と図５に示した第二形態に係る容器密封システム７００とでは、蓋予熱機構が異なる。即ち、第一形態に係る容器密封システム６００では、蓋供給機６３に蓋予熱機構α１を併設しており、容器胴体８１の口部８９に載せる前の隣り合う蓋８３を加熱し、一方第二形態に係る容器密封システム７００では、蓋予熱機構α２が蓋固定手段を兼ねており、隣り合う未密封状態の容器８５の蓋８３を加熱する。
【００６３】
次に、図６に、本実施形態に係る密封容器の製造方法の一形態を示した。図６は、本実施形態に係る密封容器の製造方法の第二形態を示す工程図である。図２に示した第一形態に係る密封容器の製造方法と図６に示した第二形態に係る密封容器の製造方法とでは、予熱工程を行なうタイミングが異なる以外は同じ構成を有する。即ち、第一形態に係る密封容器の製造方法では蓋装着工程Ｓ３の前に予熱工程Ｓ８を実施するが、第二形態に係る密封容器の製造方法では蓋装着工程Ｓ３の後に予熱工程Ｓ８を実施する。以下、図５及び図６を参照しながら、工程を追って説明する。
【００６４】
充填工程Ｓ１、蓋供給工程Ｓ２及び蓋装着工程Ｓ３は、図２に示した第一形態に係る密封容器の製造方法と同様に実施する。なお、第二形態に係る密封容器の製造方法では、蓋供給工程Ｓ２において予熱工程は実施しない。
【００６５】
次に、蓋が載せられた容器胴体の搬送工程Ｓ１１において、図２に示した第一形態に係る密封容器の製造方法と同様に、第一搬送機６２、第二搬送機６５及び蓋溶接機６７を使用し、蓋装着工程Ｓ３において蓋８３が載せられた容器胴体８１を蓋溶接機６７内に存在するレーザー照射領域７６の近くまで搬送する。図５に示した第二形態の容器密封システム７００では、第一搬送機６２と第二搬送機６５とが、個別のコンベアである場合を図示したが、一体化した一台のコンベアであっても良い。また、第一搬送機６２及び第二搬送機６５により形成される搬送ラインを３台以上のコンベアに分けて形成しても良い。
【００６６】
第二形態に係る容器密封システム７００では、蓋装着機６４が蓋予熱機構の役割を果たしても良い。蓋装着機６４を発熱した又は加熱された状態とする。そしてその蓋装着機６４により蓋８３を容器胴体８１の口部８９に載せた後に、蓋装着機６４によりそのまま蓋８３を押さえ続け、所定時間経過後に蓋装着機６４を蓋８３から離す。これにより、蓋８３の装着後に蓋装着機６４を蓋８３から離すまでの間に蓋８３を加熱し、蓋８３を予熱された状態とすることができる。このとき、接触式で蓋８３を加熱することにより、実質的に蓋８３のみを加熱することができるため、内容物９０の温度上昇が抑えられ、内容物９０の劣化や変質等の品質不良を生じることがない。
【００６７】
また、第二形態に係る容器密封システム７００では、第二搬送機６５に蓋予熱機構（不図示）を設ける形態であっても良い。例えば、第二搬送機６５によって搬送される未密封状態の容器８５と赤外線ランプ又は温風発生手段との間に遮蔽板を設けて、未密封状態の容器８５の口部８９に赤外線又は温風を当たるようにする。これにより、未密封状態の容器８５の蓋８３を加熱して、蓋８３を予熱された状態とすることができる。この時、容器胴体８１は遮蔽板で覆われているため、内容物９０の温度上昇が抑えられ、内容物９０の劣化や変質等の品質不良を生じることがない。
【００６８】
第二形態に係る密封容器の製造方法では、蓋８３が載せられた容器胴体８１の搬送工程Ｓ１１のうち、蓋溶接機６７で容器胴体８１を搬送する際に予熱工程Ｓ８を実施する。蓋溶接機６７の蓋固定手段が蓋予熱機構α２を兼ねており、その蓋固定手段である蓋予熱機構α２によって蓋８３を加熱する。蓋溶接機６７は、蓋８３を容器胴体８１の口部８９に載せた未密封状態の容器８５の蓋８３と容器胴体８１との溶着予定箇所８４に対してレーザー光を照射するレーザー照射手段７３と、レーザー照射手段７３まで未密封状態の容器８５を単列で順次移動させる移動手段であるターンテーブル７５と、移動手段であるターンテーブル７５による未密封状態の容器８５の移動途中に、隣り合う複数個の未密封状態の容器８５の蓋８３をそれぞれ押さえる蓋固定手段である蓋予熱機構α２とを有し、蓋固定手段である蓋予熱機構α２のうち少なくとも蓋８３を押さえる押当部品が、発熱体であるか或いは被加熱体である。例えば、押当部品は、押当部品が電熱線を備える場合は発熱体となり、押当部品が赤外線ランプ等の発熱体により加熱される場合は被加熱体となる。即ち、蓋予熱機構α２は、容器密封システム７００において、単列で順次搬送される隣り合う未密封状態の容器８５の蓋８３を複数個同時に加熱する加熱手段を有する。図７に、第二形態に係る容器密封システムの蓋溶接機の上面図を示した。図７に示すように、蓋固定手段である蓋予熱機構α２で、移動手段であるターンテーブル７５による未密封状態の容器８５の移動途中に、隣り合う複数個の未密封状態の容器８５の蓋８３をそれぞれ押さえる。そして、発熱した又は加熱された押当部品からの熱伝導により、その押当部品が押さえている蓋８３を加熱して、蓋８３を予熱された状態とする。これにより、レーザー溶接する直前の未密封状態の容器８５について、簡易に効率よく蓋８３を加熱し、蓋８３を予熱された状態とすることができる。また、接触式で蓋８３を加熱することにより、実質的に蓋８３のみを加熱することができるため、内容物の温度上昇が抑えられ、内容物の劣化や変質等の品質不良を生じることがない。
【００６９】
次に、配置工程Ｓ４、溶着工程Ｓ５、容器搬出工程Ｓ６及び不良品検査工程Ｓ７を、図２に示した第一形態に係る密封容器の製造方法と同様に実施する。
【００７０】
本実施形態の容器密封システムは、第一形態又は第二形態に限定されない。また、本実施形態の容器密封システムは、第一形態及び第二形態を併設した形態であっても良い。即ち、本実施形態の容器密封システムは、容器胴体の口部に載せる前の隣り合う蓋を複数個同時に加熱する蓋予熱機構と隣り合う未密封状態の容器の蓋を複数個同時に加熱する蓋予熱機構の両方を設けた形態であっても良い。
【実施例】
【００７１】
蓋の予熱の有無によるレーザー照射と密封性との関係を調べるため、表１に示した、蓋を温風で予熱した後に容器胴体に蓋を設置した条件（実施例、サンプルＮｏ．２，３，４）、容器胴体に蓋を設置した後に蓋を予熱した条件（実施例、サンプルＮｏ．７）、蓋を予熱しない条件（比較例、サンプルＮｏ．１，５）及び容器胴体に蓋を設置した後に蓋と容器胴体を両方予熱した条件（比較例、サンプルＮｏ．６）で各１０個の密封容器をレーザー溶接し、密封性試験を実施した。なお、いずれの容器胴体も、図３（ｄ）に示した密封容器のように、容器胴体の側面の溶着予定箇所で容器胴体と蓋とを溶接した。なお、蓋と密着させるための突起部を設けた容器胴体を使用したため、その突起部と蓋との接触箇所が溶着予定箇所となった。
【００７２】
［密封容器の作製（ＰＥＴ製の蓋−ＰＥＴボトル胴体）］
サンプルＮｏ．１，２，３，４では、専用に作製したＰＥＴボトル胴体及びＰＥＴ製の蓋を使用した。また、蓋とボトル胴体との溶着予定箇所の蓋側に、市販の８０８ｎｍの吸光度が約６０％の黒色インクを塗布した。サンプルＮｏ．１では蓋を予熱せず、蓋温度は１５℃であった。サンプルＮｏ．２，３，４では、蓋温度を３０℃、５０℃、６０℃に予熱した。そして、容器を自転させながら、容器の側面から溶着予定箇所に向けた０．８J／ｍｍ２のレーザー照射によって溶接を行い、密封容器を作製した。
【００７３】
［密封容器の作製（ＰＥＴ製の蓋−スチール缶胴体）］
サンプルＮｏ．５，６，７では、市販の２００ｍｌスチール缶胴体と専用に製作したＰＥＴ製の蓋を使用した。また、蓋と缶胴体との溶着予定箇所の蓋側に、熱可塑性のシール剤（９０℃以上で粘着性発現）を塗布した。サンプルＮｏ．５では蓋を予熱せず、蓋温度は１５℃であった。サンプルＮｏ．６では、蓋を缶胴体の口部に載せた後、蓋と缶胴体の全体を温風で加熱して蓋を６０℃に予熱した。サンプルＮｏ．７では、蓋を缶胴体の口部に載せた後、蓋を温風で加熱して蓋を６０℃に予熱した。そして、容器を自転させながら、容器の側面から溶着予定箇所に向けた０．８J／ｍｍ２のレーザー照射によって溶接を行い、密封容器を作製した。
【００７４】
［密封性試験］
作製した密封容器の底に孔を設け、その孔から０．１５ＭＰａの圧縮空気を注入し、蓋のシール性が維持されるか否かで密封性の有無を評価した。各１０個のサンプルのうちシール性が全て維持された場合を密封性ありとし、各１０個のサンプルのうち１個でもシール性が維持されなかった場合を密封性なしとした。
【００７５】
【表１】
2007261665.tif 000003
【００７６】
ＰＥＴボトル胴体にＰＥＴ製の蓋を使用したサンプルＮｏ．１，２，３，４のいずれも密封性があった。
【００７７】
スチール缶胴体にＰＥＴ製の蓋を使用し、予熱しないサンプル５は密封性がなかった。一方、予熱したサンプルＮｏ．６，７は密封性があった。
【００７８】
サンプルＮｏ．２，３，４は蓋のみの加熱であり、ライン上での実施が容易であった。
【００７９】
密封性のある容器は、蓋と容器の全体を加熱しなくてもサンプルＮｏ．７のように蓋を加熱することで得られた。蓋と容器の全体ではなく蓋を加熱する方法であれば、内容物を充填した場合に、内容物の品質劣化も防げる。
【００８０】
次に、予熱温度と溶着箇所の剪断強度との関係を調べるため、引張試験を実施した。図３（ｄ）に示したような密封容器では、内圧によって、溶着箇所に、容器側面の面方向であって蓋の開封方向（図３（ｄ）の矢印Ａ方向）の剪断応力が加わるため、溶着箇所の剪断強度が高い場合に密封性が高いと考えられる。従って、予熱温度と溶着箇所の剪断強度との関係から、密封容器における予熱温度と密封性との関係を判断できる。
【００８１】
２枚のＰＥＴシート（ＰＥＴシートＩ、ＰＥＴシートＩＩ）を使用し、引張試験用の溶接シートを作製した。
（サンプルａ）
ＰＥＴボトル胴体の口部に、直径２７ｍｍ厚さ１ｍｍのＰＥＴ板を、口部の端部とＰＥＴ板の表面が重なるように置いた。次に、そのＰＥＴ板の上に、幅２０ｍｍ厚さ０．３５ｍｍの短冊形のＰＥＴシートＩＩを、ＰＥＴ板の表面とＰＥＴシートＩＩの表面が重なるように置いた。なお、ＰＥＴシートＩＩは、ＰＥＴボトル胴体に相当する。次に、幅２０ｍｍ厚さ０．３５ｍｍの短冊形のＰＥＴシートＩの表面に、黒色インクを幅１ｍｍ長さ１０ｍｍで直線状に塗布した。次に、このＰＥＴシートＩを、先のＰＥＴシートＩＩの上に、ＰＥＴシートＩＩの表面とＰＥＴシートＩの黒色インクが塗布された側の表面とが重なるように置いた。なお、ＰＥＴシートＩは、ＰＥＴ製の蓋に相当する。次に、ＰＥＴボトル胴体の上方からＰＥＴ板全体を包含する領域に向けた０．８J／ｍｍ２のレーザー照射によって溶接を行い、サンプルａの溶接シートを作製した。ここで、黒色インクを塗布した場所が溶着箇所となった。
（サンプルｂ）
インクを塗布したＰＥＴシートＩをＰＥＴシートＩＩの上に置く前に、温風で加熱して３０℃に予熱した以外はサンプルａと同様の方法でサンプルｂの溶接シートを作製した。
（サンプルｃ）
ＰＥＴシートＩを予熱する温度を、３０℃から５０℃に変更した以外は、サンプルｂと同様の方法でサンプルｃの溶接シートを作製した。
（サンプルｄ）
ＰＥＴシートＩを予熱する温度を、３０℃から６０℃に変更した以外は、サンプルｂと同様の方法でサンプルｄの溶接シートを作製した。
【００８２】
また、ＰＥＴシートＩとスチール缶片を使用し、引張試験用の溶接シートを作製した。
（サンプルｅ）
ＰＥＴシートＩＩを幅１０ｍｍの短冊形のスチール缶片に変更し、黒色インクをシール剤に変更した以外はサンプルаと同様の方法でサンプルｅの溶接シートを作製した。ここで、シール剤を塗布した場所が溶着箇所となった。なお、スチール缶片は、スチール缶胴体に相当する。
（サンプルｆ）
シール剤を塗布したＰＥＴシートＩをスチール缶片の上に置いた後に、上方からＰＥＴシートＩに温風を当てて、ＰＥＴシートＩを加熱して６０℃に予熱した以外はサンプルｅと同様の方法でサンプルｆの溶接シートを作製した。
【００８３】
［引張試験］
作製した溶接シートについて、島津製作所製オートグラフＡＧ−１０ｋＮＤで引張試験を行った。溶接シートの一方であるＰＥＴシートＩと他方であるＰＥＴシートＩＩ又はスチール缶片を、シートの主面上で、黒色インク又はシール剤を塗布した直線ラインに対して垂直方向に互いに反対方向に引っ張り、剪断強度を測定し、予熱が有意に機能するか検証した。
【００８４】
【表２】
2007261665.tif 000004
【００８５】
ＰＥＴシートＩを予熱した状態で溶接シートを作製したサンプルｂ，ｃ，ｄの剪断強度は、ＰＥＴシートＩを予熱しないで溶接シートを作製したサンプルａの剪断強度と比較して高かった。また、剪断強度は、サンプルｂ，ｃ，ｄの順に高くした予熱温度に対応して、サンプルｂ，ｃ，ｄの順に高くなった。
【００８６】
サンプルｂ，ｃ，ｄでは、予熱したことよって、予熱しない場合と比較して、供給したレーザー照射エネルギーのうち、溶着させるために使用されたレーザー照射エネルギーの割合が増えたため、剪断強度が高まったと考えられる。
【００８７】
サンプルｅでは、ＰＥＴシートＩとスチール缶片との溶着が観察されなかったか、又は容易に分離するサンプルが発生し、事実上剪断強度が得られなかった。一方、サンプルｆでは、ＰＥＴシートＩとスチール缶片との溶着が認められ、予熱しない場合と比較して、予熱に対応した剪断強度が得られた。
【００８８】
サンプルｆでは、予熱したことによって、予熱しなかった場合よりも、レーザー照射を受けた箇所の到達温度が高く、結果としてシール剤による接着に十分な温度を得られたため、ＰＥＴシートＩとスチール缶片との間で剪断強度が得られたと考えられる。
【００８９】
密封容器の作製においても、蓋を予熱することによって、予熱しない場合と比較して溶着箇所の剪断強度を高め、密封容器の密封性を向上させることができると考えられる。また蓋を予熱をすることによって、より少ないレーザー照射エネルギーで、溶着箇所が所定の剪断強度を有する密封容器、即ち所定の密封性を有する密封容器とすることができるため、容器密封システム全体を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態に係る容器密封システムの第一形態を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る密封容器の製造方法の第一形態を示す工程図である。
【図３】本実施形態に係る各密封容器の一部縦断面概略図である。
【図４】第一形態に係る容器密封システムの蓋溶接機の上面図である。
【図５】本実施形態に係る容器密封システムの第二形態を示す概略図である。
【図６】本実施形態に係る密封容器の製造方法の第二形態を示す工程図である。
【図７】第二形態に係る容器密封システムの蓋溶接機の上面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，１１，２１，３１，８１  容器胴体
３，１３，２３，３３，８３  蓋
４，１４，２４，３４，８４  溶着予定箇所
９，１９，２９，３９，８９  口部
２７  つまみ
６１  充填機
６２  第一搬送機
６２ａ  容器胴体８１が搬送されるライン
６３  蓋供給機
６３ａ  蓋搬送手段
６３ｂ  蓋供給手段
６４  蓋装着機
６５  第二搬送機
６６，６７  蓋溶接機
６８  不良容器排除機
６９  容器搬出機
７２  蓋固定手段
７３  レーザー照射手段
７３ａ  レーザー光
７３ｂ  レーザー発振部品
７３ｃ  光接続部品
７４  自転テーブル
７４ａ  自転方向
７５  ターンテーブル
７６  レーザー照射領域
７７  予熱領域
７８  回転運動
８４  溶着予定箇所
８５  未密封状態の容器
８６，１００，２００，３００，４００  密封容器
９０  内容物
６００，７００  容器密封システム
α１，α２  蓋予熱機構
Ｓ１  充填工程
Ｓ２  蓋供給工程
Ｓ３  蓋装着工程
Ｓ４  配置工程
Ｓ５  溶着工程
Ｓ６  容器搬出工程
Ｓ７  不良品検査工程
Ｓ８  予熱工程
Ｓ１０  蓋が載せられていない容器胴体の搬送工程
Ｓ１１  蓋が載せられた容器胴体の搬送工程
【図１】
2007261665.tif 000005
【図２】
2007261665.tif 000006
【図３】
2007261665.tif 000007
【図４】
2007261665.tif 000008
【図５】
2007261665.tif 000009
【図６】
2007261665.tif 000010
【図７】
2007261665.tif 000011