JP2011126011A - シート融着体の製造方法及びレーザー式接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート積層体を搬送しつつ、シート積層体のシートどうしをレーザー光を用いて融着させる際に、融着するシート同士を連続的に加圧し密着させることが可能であり、更に、シート融着体の表面が硬くなることを防止ないし軽減することのできるシート融着体の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のシート融着体の製造方法は、レーザー光の透過性を有する複数枚のシート３１，３２が重ねられたシート積層体３を、周面に該レーザー光を透過させるレーザー光透過性部を有する中空の回転ロール２と、該レーザー光を吸収して発熱する発熱面４２との間で加圧しつつ搬送し、搬送中のシート積層体３と接しつつ移動する発熱面４２に対して回転ロール２の内側から前記レーザー光５１を照射し、レーザー光の照射により発熱した発熱面４２からの伝熱によりシート積層体３内のシート３１，３２どうしを融着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート融着体の製造方法及びレーザー式接合装置に関する。

従来、使い捨ておむつや生理用ナプキン等のサニタリー用品の製造には、重ね合わせたシートどうしの接合にヒートロール装置が汎用されている。一般的なヒートロール装置においては、所定形状の凸部を周面に有するパターンロールと表面平滑なアンビルロールとの間で、重ね合わせた複数枚のシートを一体的に加圧及び加熱し、前記凸部の形状に対応する形状の融着部を形成する。

また、レーザー光線を用いてシートどうしを融着する方法が知られている。例えば、サニタリー用品の製造に関する技術ではないが、特許文献１には、レーザー光線を透過する材料よりなる第１ローラと、表面が容易に変形する材料よりなる第２ローラとの間に導入した複数枚のシートに対して、第１ローラの内側からレーザー光線を照射し、それらのシートどうしを融着させる技術が記載されている。また、特許文献２には、樹脂フィルムどうしの接合方法として、レーザーに対する透過性を備えた第１及び第２の樹脂フィルムを積層配置し、その状態の両樹脂フィルムに一方の側からレーザー光線を照射して、他方の側に配置したレーザ吸収板を加熱し、その伝導熱によって両樹脂フィルムどうしを溶着させる技術が記載されている。

特開２００４−００１５０７号公報 特開２００４−０５０５１３号公報

パターンロールを用いた融着方法は、融着部の形成パターンを変更する場合には、パターンロールの交換が必要であり、製品の仕様や融着部のパターンの変更に柔軟に対応することができない。

特許文献１の技術は、レーザー光線に透過性である上部材料とレーザー光線に不透過性である下部材料とを重ねた状態で、上部材料側からレーザー光線を照射し、両材料を互いの接触面で溶融させて接合する技術である。従って、レーザー光線に透過性である材料どうしを融着させたい場合には、一方の材料にレーザー光線を吸収する吸収材等を配合する必要がある。しかし、吸収材等の配合は、コストを増加させたり、シートの物性を変化させる問題がある。
また、サニタリー製品に良く使われる不織布シートは、繊維の集合体であり、坪量に±１０％程度の振れがあることも多い。そのため、不織布シートに吸光させ、発熱させると、一定の強度でレーザーを照射しても、温度の制御が難しいため、接合強度等にムラが生じ易い。

特許文献２の技術は、樹脂フィルムの着色等は不要となるが、サニタリー用品の製造におけるように、連続搬送しつつ帯状のシートどうしを接合するような場合を想定していない。

本発明は、レーザー光の透過性を有する複数枚のシートを効率よく融着させることができ、しかも、その融着をシートを搬送しながら安定して行うことができるシート融着体の製造方法に関する。
また、本発明は、互いに融着すべき複数枚のシートが、何れもレーザー光透過性が高いものであっても、それらを効率よく融着させることができ、しかも、その融着をシートを搬送しながら安定して行うことのできる、シート融着体の製造方法及びレーザー式接合装置を提供することに関する。

本発明は、レーザー光の透過性を有する複数枚のシートが重ねられたシート積層体を、周面に該レーザー光を透過させるレーザー光透過性部を有する中空の回転ロールと、該レーザー光を吸収して発熱する発熱面との間で加圧しつつ搬送し、搬送中の前記シート積層体と接しつつ移動する前記発熱面に対して前記回転ロールの内側から前記レーザー光を照射し、該レーザー光の照射により発熱した前記発熱面上の発熱部からの伝熱により前記シート積層体内のシートどうしを融着させる、シート融着体の製造方法を提供するものである。

また、本発明は、周面の全体又は一部がレーザー光を透過させるレーザー光透過性部である中空の回転ロールと、複数枚のシートが重ねられたシート積層体を、該回転ロールの周面に押し付けて加圧可能な加圧ベルトを備えた加圧装置と、該回転ロールの内側から外側に向かってレーザー光を照射するレーザー照射機構とを備えており、前記加圧ベルトにおける前記シート積層体に接触させる面が、前記レーザー光に対して吸収発熱性を有する発熱面となっている、レーザー式接合装置を提供するものである。

更に、本発明は、前記のシート融着体の製造方法又は前記レーザー式接合装置によりシート融着体を製造する工程を含む、吸収性物品の製造方法を提供するものである。

本発明のシート融着体の製造方法によれば、レーザー光の透過性を有する複数枚のシートを効率よく融着させることができ、しかも、その融着をシートを搬送しながら安定して行うことができる。
本発明のレーザー式接合装置によれば、互いに融着すべき複数枚のシートが、何れもレーザー光透過性の高いものであっても、それらを効率よく融着させることができ、しかも、その融着をシートを搬送しながら安定して行うことができる。

図１は、第１実施形態のレーザー式接合装置及びそれを用いてシート融着体を製造する様子を示す図である。 図２は、図１のレーザー式接合装置を用いてシート積層体に融着部を形成する様子を示す説明図である。 図３は、第１実施形態において製造するシート融着体を一部破断して示す平面図である。 図４は、第１実施形態における融着部の形成パターン及び形成方法を説明するための説明図である。 図５は、レーザー光の照射により発熱した発熱面上の発熱部からの伝熱によりシート積層体内のシートどうしを融着させる様子を示す、回転ロールの外周面付近の断面図である。 図６は、第２実施形態のレーザー式接合装置及びそれを用いてシート融着体を製造する様子を示す図である。 図７は、図６のレーザー式接合装置の回転ロールを、レーザー透過性部に対向する方向から見た図である。 図８は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させない場合の、レーザー照射点、シート積層体搬送速度、レーザー照射点のシート積層体搬送方向（ＭＤ）移動速度の時間変化を示すグラフである。 図９は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させない場合の、レーザー照射点、シート積層体搬送方向（ＭＤ）のシート積層体とレーザー照射点の相対速度、レーザー照射点のシート積層体搬送方向（ＭＤ）と直交する方向（ＣＤ）のレーザー照射点の移動速度の時間変化を示すグラフである。 図１０は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させない場合の、シート積層体とレーザー照射点の相対速度の時間変化を示すグラフである。 図１１は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させた場合の、レーザー照射点、シート積層体搬送速度、レーザー照射点のシート積層体搬送方向（ＭＤ）移動速度の時間変化を示すグラフである。 図１２は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させた場合の、レーザー照射点、シート積層体搬送方向（ＭＤ）のシート積層体とレーザー照射点の相対速度、レーザー照射点のシート積層体搬送方向（ＭＤ）と直交する方向（ＣＤ）のレーザー照射点の移動速度の時間変化を示すグラフである。 図１３は、図４の融着部７５，７６，７７を形成する際に、レーザー照射点をシート積層体搬送方向（ＭＤ）に移動させた場合の、レーザー照射点、シート積層体とレーザー照射点の相対速度の時間変化を示すグラフである。

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。
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係るレーザー式接合装置１は、図１に示すように、周面の全体がレーザー光透過性の材料からなる中空の回転ロール２と、複数枚のシート３１，３２が重ねられた構成のシート積層体３を、回転ロール２の周面に押し付けて加圧可能な加圧ベルト４１を備えたベルト式加圧装置４（加圧装置）と、回転ロール２の内側から外側に向かってレーザー光５１を照射するレーザー照射機構５と、加圧ベルト４１の温度を制御する温度制御装置６、融着させる前のシート積層体３を予熱する予熱装置８を具備する。

第１実施形態における回転ロール２は、その周面の全体がレーザー光透過性の材料からなるレーザー光透過性部である。
回転ロール２は、図１中奥の回転ロール２の側面中心に固定され、回転ロール２外側に回転軸方向に伸びたシャフトが、ベアリング等で回転支持されており、シャフトがモータにより回転されることで図中矢印Ａ方向に回転駆動される。シート積層体３の搬送速度は、回転ロール２の回転速度（周速）と同じである。

回転ロール２のシャフトにはロータリーエンコーダなどの回転位置検出器（図示せず）が設置されており、常時回転ロール２の回転位置を計測している。また、回転ロール２は、シート融着のための発熱により蓄熱するが、その冷却は回転ロール２の回転による自然放熱に任せても良いし、または空冷、水冷等の強制冷却機構を設けても良い。また、回転ロール２に接する冷却ロールを設けても良い。

ベルト式加圧装置４の加圧ベルト４１は、図示しない上流側搬送機構によって回転ロール２上に供給されたシート積層体３を、回転ロール２の直径方向の外方側から回転軸方向に向かって加圧し、該シート積層体３を、回転ロール２の周面に押しつける。より具体的には、図１のように回転ロール２の上端部からシート積層体３の搬送方向下流側の側方にかけての周面において、シート積層体３に圧接するように構成されている。
加圧ベルト４１によりシート積層体３を回転ロール２の周面に圧接させる角度範囲は、回転ロール２の周方向の全周に亘って圧接させる場合を３６０度とした場合に、４５度以上であることが好ましく、より好ましくは４５〜１８０度であり、更に好ましくは６０〜１２０度である。

ベルト式加圧装置４は、加圧ベルト４１及び該加圧ベルト４１が架け渡された状態で回転する３本のロール４３ａ，４３ｂ，４３ｃを具備する。加圧ベルト４１は、回転ロール２によって一方向に連続搬送されるシート積層体３に接触していることによって回転する。ベルト式加圧装置４が備えたロール４３ａ，４３ｂ，４３ｃの何れかを、回転ロール２と同じ周速で回転駆動することもできる。

加圧ベルト４１は、シート積層体３に接触させる面が、レーザー照射機構５により照射されるレーザー光５１に対して吸収発熱性を有する発熱面４２となっている。
互いに融着すべきシート３１，３２が、それぞれレーザー光の透過性を有するか否か、回転ロール２がレーザー光透過性部を有するか否か、加圧ベルト４１のシート積層体３に接触させる面が吸収発熱性を有するか否かは、使用するレーザー光の波長との関係で決まる。

本発明で使用するレーザーとしては、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。
互いに融着すべき複数枚のシートは、使用するレーザーとの関係において、そのレーザーが透過するものであり、より好ましくは、そのレーザーの透過性が高いものである。

使い捨ておむつや生理用ナプキン等のサニタリー用品の製造に汎用される合成樹脂製の不織布やフィルムなどのシートどうしを、本発明の方法や装置で融着する場合、レーザーとしては、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で近赤外線領域の波長（０．７〜２．５μｍ）を用いることが好ましく、０．８〜１．２μｍの波長であることがより好ましい。これらの波長帯においては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などからなるシートに対する透過性が比較的高い。

また、シート積層体に接触させる面がレーザーに対して吸収発熱性を有する加圧ベルトとしては、例えば、（１）ガラスクロスやアラミドクロスなどの耐熱性素材からなるベルト基材に、耐熱性樹脂（フッ素樹脂等）を含浸させ、それを焼成して得られる耐熱樹脂ベルト（フッ素樹脂ベルト）や、更には含浸させる耐熱性樹脂に、カーボン、色材、近赤外吸収剤等のレーザー光吸収材を配合し、レーザー光の吸収発熱性を高めた耐熱樹脂ベルト、（２）近赤外領域の光の吸収率が金属類の中で比較的高く、熱伝導率が金属類の中で比較的低い金属、例えばチタンやニッケルを材料とした、肉厚０．２ｍｍ以下の金属ベルト等が挙げられる。
加圧ベルト４１は、シート３１に接触させる面の全域、又は少なくとも該発熱面４２におけるレーザー光が照射される部位が平坦であることが、レーザー光により発熱した熱をシート３１やシート３２に効率よく伝える観点等から好ましい。

また、回転ロール２のレーザー光透過性部を形成する材料としては、使用するレーザー光を透過するものを特に制限なく用いることができる。例えば、波長帯０．８〜1．２μｍであれば、石英ガラス、サファイア、ホタル石等が挙げられる。特に、硬度や熱膨張率など機械的な特性から石英ガラスやサファイアが好ましい。

レーザー照射機構５は、照射ヘッド５０からレーザー光５１を一方向に向けて照射するレーザー発生装置（図示せず）と、回転ロール２の回転軸と平行な方向に進退するキャリッジ５２と、該キャリッジ５２に取り付けられた反射ミラー５３と、該反射ミラー５３を所定の回転軸回りに回転させ、レーザー光５１が加圧ベルト４１の発熱面４２に当たる位置（照射点Ｐ）を、回転ロール２の周方向に移動させる回転機構（図示せず）とを備えている。また、キャリッジ５２の進退位置と反射ミラー５２の回転位置はコントローラ（図示せず）により、回転ロール２の回転位置に基づき制御される。更にコントローラはレーザー出力のＯＮ・ＯＦＦと出力を制御している。
レーザー照射機構５は、このような構成を有することによって、レーザー光５１が加圧ベルト４１の発熱面４２に当たる位置（照射点Ｐ）を、シート積層体３の搬送方向（ＭＤ）及び該搬送方向と直交する方向（ＣＤ）の両方向に任意に移動させることができる。キャリッジ５２の移動には、サーボモータ、油圧シリンダー、空圧シリンダー、油圧モータ等を用いることができる。反射ミラー５３の回転にはサーボモータを用いることが好ましい。

また、照射ヘッド５０から照射されたレーザー光５１による照射点Ｐを回転ロール２の周方向及び軸方向の移動は、（株）ワイ・イー・データ製 ＭＩＲＡＭＯＴＩＯＮシステムなどの市販のガルバノスキャナーを使用して制御しても良い。この場合、レーザー光の光路の変化による発熱面４２での焦点ボケを防ぐため、焦点距離が可変で制御可能な３次元の制御システム（焦点距離を制御可能な機構を有するもの）が好ましい。
またレーザー発生装置から照射されるレーザー光の出力は、シート積層体３の搬送速度と照射点Ｐの移動速度との差である相対速度の変化により融着強度にバラツキが発生しないよう、相対速度により制御されることが好ましい。レーザー光の出力は相対速度にほぼ比例して制御される。すなわち、相対速度が遅い場合はレーザー出力を下げ、逆に相対速度が速い場合にはレーザー出力を上げる。この場合、レーザー発振器にはアナログ信号などによる外部出力制御機能を持つ物を使用することが望ましい。

温度制御装置６は、加圧ベルト４１における、少なくともシート積層体３と接触する面（発熱面）４２を所定の温度以下に制御可能なものである。温度制御装置６は、発熱面４２の温度を測定する測温手段（図示せず）と、発熱面４２を冷却する冷却手段（図示せず）と発熱面４２を加熱する加熱手段（図示せず）、測温手段により測定した温度が所定の値を超えたときや超えているときに、所定時間あるいはその温度が所定の温度以下に戻るまで冷却手段を作動させ、また、測温手段により測定した温度が所定の値より低い場合、所定時間あるいはその温度が所定の温度となるまで加熱手段を作動させる制御部６１とを備えている。発熱面の温度制御は、加圧ベルト４１のシート積層体３に接する発熱面とその反対側の面とを区別し、発熱面の温度を制御しても良いが、両者を区別することなく、加圧ベルト４１の温度を制御しても良い。

前記測温手段としては、各種公知のものを用いることができ、接触式のものや非接触式のものを用いることができる。測温手段としては、例えば、熱電対を用いた接触式のものを、ロール４３ｃの表面に設けたり、非接触式の測温手段（赤外線を用いたもの等）を、ロール４３ｃとロール４３ａとの間や、ロール４３ｃ又はロール４３ａ上のシート積層体３に近接して配置することができる。

前記冷却手段としては、各種公知のものを用いることができる。冷却手段としては、例えば、ロール４３ｃ又はロール４３ａ内に冷却水（温水でも良い）を循環させ、その冷却水の温度や流速を制御するものを設けたり、ロール４３ｃとロール４３ａとの間や、ロール４３ｃ又はロール４３ａ上の加圧ベルト４１に対して風を吹き付けるもの等を用いることができる。
前記加熱手段としては、各種公知のものを用いることができる。加熱手段としては、例えば、ロール４３ｃ又はロール４３ａの内部にヒーターを入れたり、ロール４３ｃとロール４３ａとの間や、ロール４３ｃ又はロール４３ａ上の加圧ベルト４１に対して熱風や遠赤外線を当てても良い。

予熱装置８は、シート積層体３を、レーザー光を照射して融着させる前に予め所定の温度に加熱するものである。予熱装置８は、回転ロール２上に導入される前の、シート積層体３に対して熱風や遠赤外線、加熱したロール等を当てて加熱する加熱手段８１と、加熱後のシート積層体３の温度を計測する予熱用測温手段（図示せず）と、予熱用測温手段により測定した温度が所定の範囲内に収まるように、加熱手段８１の出力（加熱の程度）を制御する制御部８２とを備えている。加熱手段８１としては、シート積層体３の導入口と導出口とを備え、内部にヒータを備えた加温ボックスや、ヒーターを内蔵し、シート積層体３に接触して回転する加熱ロール等を用いることもできる。

図２には、上述したレーザー式接合装置１を用いて、シート積層体３に、生理用ナプキンの輪郭に沿った融着部７ａを形成する様子が示されている。回転ロール２の回転速度（周速）と、シート積層体３の搬送速度は同じである。
上述したレーザー式接合装置１は、上述した構成のレーザー照射機構５を一対備えており、図３に示すように、一方のレーザー照射機構によって、ナプキンの幅方向中央を通る直線７２を境にして一方の側の融着部７ａを形成し、他方のレーザー照射機構によって、該直線７２を境にして他方の側の融着部７ｂを形成する。一方の融着部７ａと他方の融着部７ｂは、前記直線７２を境にして線対称の形状を有し、一対のレーザー照射機構それぞれの照射点Ｐの移動のさせ方は、前記直線７２に対して線対称となる位置からレーザー光５１を発射し、キャリッジ５２や反射ミラー５３を該直線７２に対して線対称となるように動かす以外は同様である。

図２及び図４には、生理用ナプキンの半分の輪郭に沿った融着部７ａを形成する様子及び形成した様子が示されている。
第１実施形態の方法においては、シート積層体３の搬送方向ＭＤと直交する方向ＣＤの成分を含む融着部の形成は、該レーザー光の照射点Ｐを、該反射ミラー５３を所定の回転軸回りに回転させることにより回転ロール２周面上を該搬送方向ＭＤに移動させると共に該搬送方向と直交する方向ＣＤに移動させ、該搬送方向ＭＤにおける、該シート積層体３と該レーザー光の照射点Ｐとの相対速度を遅くしながら行う。例えば、上述した融着部７ａを、図４に示すように、融着部７ａを、その接線が、シート積層体３の搬送方向ＭＤ及びその直交方向ＣＤの両方向に対して４５度をなす点を境にして、融着部７３〜７９に分割したときに、融着部７３，７５，７７及び７９は、何れも、シート積層体３の搬送方向ＭＤの成分ｂより該搬送方向と直交する方向ＣＤの成分ａが大きい。これらの融着部７３，７５，７７及び７９を形成している間に、レーザー光５１の照射点Ｐを、図１中の矢印Ｂで示すように、回転ロール２の回転方向に移動させることで、移動させない場合は融着部の形状により非常に大きな、例えば搬送方向に直交する方向に融着部を形成する場合には無限大にしなければならないキャリッジ５２の移動速度を、機械的に実現できる速度まで低下させることができる。また、このことにより、融着部７３，７５，７７及び７９をレーザー光で形成する時間を長くとることができるので、レーザー発振器の出力が不足する場合であっても必要なシートどうしの融着強度を得られる速度まで前記相対速度を下げることも可能になる。さらに、相対速度を下げることで必要となるレーザー光の出力最大値も低下させることができるので、レーザー発振器の小容量化、装置の省スペース化、省コスト化が図れる。また、前記相対速度によるレーザー光出力の制御と合わせて各融着部位の融着強度のばらつきを低下させることができる。

なお、図４中の融着部７４，７６，７８を形成している間は、レーザー光の照射点Ｐを、該搬送方向ＭＤと逆向き（回転ロール２の反回転方向）に移動させ、融着部７３，７５，７７の形成中における照射点Ｐの移動量をキャンセルすることが好ましい。また、融着部７９の形成後、融着部７３の形成前には、レーザー光線の照射を一時停止し、レーザー光の照射点Ｐを、該搬送方向ＭＤ又はその逆向きに移動させ、融着部７９の形成中における照射点Ｐの移動量をキャンセルすることが好ましい。図１には、レーザー光５１の照射点Ｐを、当初の位置Ｐ１からＰ２まで移動した状態を点線で示したが、この移動距離は、融着部の平面視形状に応じて適宜に設定できる。

ここで、照射点Ｐの制御について、融着部７ａの融着部７５、７６、７７を融着する際のレーザー光の照射点Ｐの移動の制御を例に取り、図８〜図１３を用いてより具体的に説明する。
図８〜図１０は、レーザー光の照射点の移動のさせ方の１例であり、第一実施形態の図３，４に示す融着部の形成パターンを融着する際に、シート積層体３にレーザーをあてるレーザー照射点Ｐを、シート積層体３の搬送方向ＭＤに直交する方向ＣＤにのみ移動させた場合の時間経過におけるシート積層体３とレーザー照射点Ｐの相対速度の変化を示す。また、図１１〜図１３は、レーザー光の照射点の移動のさせ方の別の例であり、レーザー照射点Ｐを、シート積層体３の搬送方向ＭＤ及びそれと直交する方向ＣＤの両方に移動させた場合の時間経過におけるシート積層体３とレーザー照射点Ｐの相対速度の変化を示す。
図８〜図１３の横軸は時間経過を示し、左側縦軸が照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤを示している。右側縦軸は、シート積層体３の搬送速度ＶＬ、照射点ＰのＭＤ方向移動速度Ｖｙ、照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘ、シート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向の相対速度Ｖｙ’、シート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖの各速度を示している。

シート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖは、シート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向相対速度Ｖｙ’と照射点ＰのＣＤ方向移動速度Ｖｘの合成速度であり、下記方法により求められる。
（相対速度Ｖの算出方法）
シート積層体３の搬送速度をＶＬ（ＭＤ方向）とし、照射点ＰをＭＤ方向に移動させる速度をＶｙとする。照射点ＰのＣＤ方向の移動速度をＶｘとする。シート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向の相対速度Ｖｙ’は、シート積層体３の搬送速度ＶＬと照射点ＰのＭＤ方向移動速度Ｖｙとの差からなる。照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘは、照射点ＰのＣＤ方向の位置の時間あたりの変化から求められる。図８〜図１０の形態において、シート積層体３はＣＤ方向には搬送されないので、シート積層体３と照射点Ｐの相対速度のＣＤ方向成分は、照射点ＰのＣＤ方向移動速度Ｖｘは、等しい。 シート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖは、シート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向の相対速度Ｖｙ’と照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘから下記式（１）で求められる。

ＶＬ、Ｖｙ、Ｖｙ’についてはシート搬送方向が＋でその反対方向が−となる。 Ｖｘは図４の下方向（図１だと手前方向）が−、図４上方向（図１では奥方向）が＋である。

図８〜図１０には、照射点ＰをＭＤ方向に移動させない場合の各速度と照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤが示してある。図８には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、シート積層体３の搬送速度ＶＬ、及び照射点ＰのＭＤ方向移動速度Ｖｙの時間経過における変化が示されている。図９には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘ、及びシート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向の相対速度Ｖｙ’の時間経過における変化が示されている。図１０には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、シート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖの時間経過における変化が示されている。なお、図９及び図１０では、融着部７５、７６、７７の表示を省略した。

図８に示すように、シート積層体３の搬送速度ＶＬが一定の値を持つのに対し、照射点ＰはＭＤ方向には移動させない（Ｖｙ＝０）ため、図９に示すようにシート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向相対速度Ｖｙ’はシート積層体の搬送速度ＶＬと等しい。図９は、関係式（相対速度Ｖｙ’＝搬送速度ＶＬ−Ｖｙ）に基づき、図８を加工して作成したものである。
また、照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘは、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤの時間微分で求められ、図９に示すようにＭＤ方向と直交するＣＤ方向の成分が大きい融着部７５、７７を融着する時間範囲内で大きく変化する。
図１０にシート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向相対速度Ｖｙ’と照射点ＰのＣＤ方向移動速度Ｖｘの合成速度であるシート積層体と照射点Ｐの相対速度Ｖを示す。相対速度Ｖは、シート積層体３の搬送速度ＶＬから照射点ＰのＣＤ方向移動速度Ｖｘの最大値より大きい速度まで変化する。

シート搬送速度が比較的低速である場合、図８〜１０の形態では、照射点Ｐのシート積層体搬送方向への移動を行わないので反射ミラー５３を回転制御させる必要が無く、簡易な制御でシートどうしを所望の形状で融着することができる。

一方、図１１〜図１３には、照射点ＰをＭＤ方向に移動させた場合の各速度と照射点ＰのＣＤ方向位置ＰＣＤが示してある。図１１には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、シート積層体３の搬送速度ＶＬ、及び照射点ＰのＭＤ方向移動速度Ｖｙの時間経過における変化が示されている。図１２には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、照射点ＰのＣＤ方向の移動速度Ｖｘ、及びシート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向の相対速度Ｖｙ’の時間経過における変化が示されている。図１３には、照射点ＰのＣＤ方向の位置ＰＣＤ、シート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖの時間経過における変化が示されている。なお、図１２及び図１３では、融着部７５、７６、７７の表示を省略した。

図１１に示すように、融着部７５、７７に対応する部分では照射点Ｐを＋側（ＭＤ方向）に移動させることでこれらの融着部をレーザー光で形成する時間を長くしている。一方で融着部７６に対応する部分では照射点Ｐを−側（反ＭＤ方向）に移動させることで融着部７５の融着時にＭＤ方向に移動した量をキャンセルしている。更に融着部７７の融着時に発生するＭＤ方向移動量を、融着部７７の融着完了と同時にキャンセルできるよう、融着部７６の融着時に照射点Ｐを大目に反ＭＤ方向に戻しておくことも可能である。図１２にこの時のシート積層体３と照射点ＰのＭＤ方向相対速度Ｖｙ’、ＣＤ方向移動速度Ｖｘを示し、図１３にシート積層体３と照射点Ｐの相対速度Ｖを示す。これらの図を比較すれば明らかなように、照射点ＰをＭＤ方向に移動することによって、シート積層体３と照射点Ｐの相対速度を低減することができる。

シート搬送速度が比較的高速である場合であっても、図１１〜１３の形態では、照射点Ｐのシート積層体搬送方向へのレーザー照射点移動を行うことで、キャリッジ５２のＣＤ方向への進退速度を下げられ、本例以外の様々な融着パターンへの対応度が高まるほか、レーザー照射点とシート積層体の相対速度を下げられるため、融着に必要なレーザーの出力を下げることができる。

第１実施形態のレーザー式接合装置１及びそれを用いたシート融着体７の製造方法によれば、シート積層体３を、加圧ベルト４１により回転ロール２の外周面に押し付けて加圧することで、シート積層体３を搬送しつつ、該積層体３内のシート３１、３２どうしを密着させることができる。このとき、加圧ベルト４１の発熱面４２もシート積層体３に密着している。そして、その状態の発熱面４２に対して、回転ロール２の内側からレーザー光５１を照射することにより、図５に示すように、該発熱面４２におけるレーザー光５１が照射された部位が、レーザー光５１を吸収して発熱し、その熱が、発熱面４２に密着したシート積層体３に伝わり、それによって、シート積層体３内のシート３１及び／又は３２が溶融し、次いで固化することによりシート３１，３２間が融着する。

第１実施形態のレーザー式接合装置１及びそれを用いたシート融着体７の製造方法によれば、このようにして、レーザー光に対して透過性を有するシートどうしを、それらを搬送しながら効率よく融着することができる。また、レーザー光による融着を可能とする目的で、レーザー光の吸収材をシートに配合する必要がない。そのため、シートの色や種々の物性を不必要に変化させたり、シート融着体の製造コストを増加させたりすることが防止される。
また、融着する一方又は双方のシートが、サニタリー製品に良く使われる不織布シートのように繊維の集合体からなるシートの場合であっても、発熱面の発熱部位からの伝熱によりシートを融着させることで、坪量の振れによる接合強度等のムラを抑制することができる。それにより、シートどうしの融着部に、設計通りの接合強度を安定して付与することができる。

本発明においては、温度制御装置６により、加圧ベルト４１における、シート積層体３と接触させる面（発熱面）４２を、該シート積層体３内のシートの融点より低い温度に制御することが、シート積層体３の融着部及びその周辺の品質を一定に保つ点から好ましい。加圧ベルト４１の発熱面４２のレーザー光の照射点Ｐは融着時、２００〜８００℃まで温度が上昇する。故に接合回数の増加とともに加圧ベルト４１及びその発熱面４２の温度が上昇し、新たなレーザー照射時（一度照射後にベルトがシート積層体の新たな部位を加圧する時）に融着に必要な温度を越えて過大に発熱しシート積層体にダメージを与えたり、融着部に穴があき融着強度が低下したり、発熱面４２に接するシート積層体３の非融着部の肌触りを悪化させることがある。一方、加圧ベルト４１の温度が融着に必要な温度より極端に低い場合、融着温度に上げるのに必要なレーザー出力が大きくなる。従って、接合の品質を安定させ、更には融着時のレーザー出力を下げるために、加圧ベルト４１の温度をシート積層体の融点の温度以下に制御するのが、好ましい。
ここで、シート積層体内のシートの融点とは、シート積層体内に含まれる複数枚のシートを構成する樹脂材料のうち最も融点の低い樹脂の融点である。例えば、ポリエチレンの融点は約１２５℃である。
また、シートが、低融点成分を鞘部、該低融点成分より融点が高い高融点成分を芯部とする芯鞘型複合繊維や、そのような低融点成分及び高融点成分が表面の長手方向に沿ってそれぞれ連続的に露出したサイドバイサイド型等の複合繊維からなる場合、シート積層体の融点は、それらの複合繊維の低融点成分の融点である。

シート積層体３と接触させる面（発熱面）４２の温度は、シート積層体３の融点に対して、１０〜８０℃低い温度に制御することが好ましく、融点より３０〜５０℃低い温度に制御することがより好ましい。また、融点と同様に、選択されるシート積層体の軟化点よりも低い温度が好ましい。シート積層体が軟化点の異なる複数の成分を含む場合、成分中で一番低いものの軟化点よりも低い温度に制御することが好ましい。多くの樹脂材料については、不純物の混入、組成のばらつきにより実際の融点も１０℃前後ばらつきがある。また、融点や軟化点が明確でないシートもあるため、発熱面４２は３０℃〜１１０℃の温度に制御されることが好ましく、６０℃〜８０℃に制御されることがより好ましい。

また、シート積層体３側に位置するシート３１の融点が、回転ロール２側に位置するシート３２よりも低いと、より小さいレーザー出力で接合できる場合もあるため、効率の点から好ましい。

また、本発明においては、予熱装置８により、シート積層体３を、該シート積層体内のシートの融点より低い温度に予熱することが、より小さいレーザー出力で融着に必要な温度まで加熱することができるので効率の点から好ましい。
ここで、シート積層体内のシートの融点とは、加圧ベルト４１の発熱面４２の温度制御におけるのと同様に、該シート積層体内に含まれる複数枚のシートを構成する樹脂材料のうち最も融点の低い樹脂材料である。

レーザー光を照射する前にシート積層体３を予熱する温度（シート積層体３の表面温度または、シート積層体３に当てる熱風、加熱したロールの温度を測定）は、シート積層体３の融点に対して、１０〜８０℃低い温度に予熱することが好ましく、３０〜５０℃低い温度に予熱することがより好ましい。

また、レーザー光の照射点Ｐをシート積層体３の搬送方向に移動させることで、キャリッジ５２の移動速度を低下させ、融着部７３，７５，７７及び７９の様にＣＤ方向にほぼ平行な形態など照射点のＭＤ方向への移動がなければ、機械的には実現不可能な移動速度となる形態にも対応できる。

また、レーザー光の照射点Ｐを搬送方向に移動させることにより、融着部７３，７５，７７及び７９をレーザー光で形成する時間を長くとることができるので、シートどうしの十分な融着強度を得られる速度まで前記相対速度Ｖを下げることも可能になる。
さらに、相対速度を下げることで必要となるレーザー光の出力最大値も低下させることができるので、レーザー発振器の小容量化、装置の省スペース化、省コスト化が図れる。
また、相対速度によるレーザー光出力の制御と合わせて各融着部位の融着強度のばらつきを低下させることができる。
レーザー光によるシートどうしの融着は、レーザー光の照射点を、シート積層体の搬送方向に移動させながら行うことが好ましく、その場合、該搬送方向及び該搬送方向と直交する方向の両方向に移動させながら行うこともできるし、該搬送方向には移動させ、該搬送方向と直交する方向には移動させずに行うこともできる。

第１実施形態におけるシート積層体３は、生理用ナプキンの肌当接面を形成する表面シートの原反である帯状のシート３２と、非肌当接面を形成する裏面シートの原反であるシート３１との間に、吸収体３３が間欠的に配置されたものであり、得られたシート融着体７は、融着部７の外側で任意の手段で切断されて生理用ナプキンを生じるものである。
シート積層体に含まれて互いに融着されるシートとしては、各種製法による不織布、不織布化されていない繊維ウエブ、織物、これら２以上の積層体等が挙げられる。それらのシートの一方又は双方は、熱可塑性樹脂からなる繊維を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド等が挙げられ、これらの２以上の樹脂からなる複合繊維等を用いることもできる。
また、シート積層体３には、少なくとも１つのシートに融着成分が含まれていれば、積層される一部のシートに紙などの融着成分が含まれていないシートを用いてもよい。

図６及び図７は、本発明の第２実施形態を示す図である。
第２実施形態においては、パンツ型使い捨ておむつを連続して製造する製造ラインにおいて、該おむつが幅方向に連続した構成のおむつ連続体３４（シート積層体）に対して、第２実施形態に係るレーザー式接合装置１Ａを用いて融着部３５，３５を形成している。第２実施形態で形成する融着部３５，３５は、おむつ連続体３４を個々のおむつに分断した後には、個々のおむつの側部に位置するサイドシール部となるものである。サイドシール部は、着用者の背側に配される背側部の両側縁部と腹側に配される腹側部の両側縁部とを接合して、ウエスト開口部及び一対のレッグ開口部を形成するものである。

第２実施形態における回転ロール２Ａは、図６及び図７に示すように、周面の一部に、レーザー光透過性の材料からなる小窓状のレーザー光透過性部２２が形成されている。
回転ロール２Ａの内部には、異なる回転軸回りに回転する、レーザー光の照射点Ｐを、シート積層体３の搬送方向に移動させる反射ミラー及び該搬送方向と直交する方向に移動させる反射ミラーとを備えたガルバノミラー５４が配されており、照射ヘッド５０から照射されたレーザー光が、該ガルバノミラー５４により方向を制御されて、おむつ連続体３４に対して照射される。レーザー式接合装置１Ａには、このような構成のレーザー照射機構が二組設けられており、それぞれのレーザー照射機構が、おむつ連続体３４のおむつ連結部にレーザー光を照射することで、おむつ連結部に、２本の直線状の融着部（サイドシール部）３５，３５が、それぞれ、おむつ連続体３４の搬送方向に直交する方向に延びて形成される。

第２実施形態においては、近接させて２本の融着部（サイドシール部）３５，３５を形成するために、ガルバノミラー５４により、２本のレーザー光５１の照射点Ｐを、それぞれ、回転ロール２Ａの回転速度及びおむつ連続体３４（シート積層体）の搬送速度と同速度で該搬送方向（図６中Ｂ方向）に移動させると共に該搬送方向と直交する方向に移動させる。図７中に、２本のレーザー光５１のそれぞれが、おむつ連続体３４（シート積層体）に当たる点（照射点）の軌跡をＰＡで示した。 また、２本の直線上融着部を形成するには、レーザー照射機構１台で行っても良い。この場合、照射点ＰＡを、該搬送方向（図６中Ｂ方向）におむつ連続体３４の搬送速度と同速度で移動させると共に該搬送方向と直交する方向に位置をずらして往復移動させる。

第２実施形態のレーザー式接合装置１Ａ及びそれを用いたシート融着体の製造方法によれば、第１実施形態のレーザー式接合装置１及びそれを用いたシート融着体の製造方法と同様の効果が奏される。

また、第２実施形態では周面の一部のみがレーザー光透過性部であるため、ジンクセレンなどの比較的高価なレーザー透過性材料を使用しても、安価に製作できる。
なお、２本の融着部（サイドシール部）３５，３５を形成した後のおむつ連続体３４は、後の工程において、近接する２本の融着部３５，３５間で切断されて、個々のパンツ型使い捨ておむつとなる。

本発明のシート融着体の製造方法やレーザー式接合装置で得られるシート融着体の用途は特に制限されず、様々な用途に用いることができる。
シート融着体の製造方法やレーザー式接合装置は、上述した実施形態のように、吸収性物品の製造工程に組み込んで用いることができ、また、吸収性物品の製造ラインとは別に行う吸収性物品の構成部材の製造に用いることもできる。

吸収性物品は、主として尿や経血等の人体から排出される液の吸収保持に用いられるものである。吸収性物品としては、例えば使い捨ておむつ、生理用ナプキン、パンティライナー（下り物シート）、失禁パッド等が包含されるが、これらに限定されるものではなく、人体から排出される液の吸収に用いられる物品を広く包含する。 吸収性物品は、典型的には、液透過性の表面シート、液不透過性又は撥水性の裏面シート及び両シート間に介在配置された液保持性の吸収体を具備している。吸収性物品は更に、該吸収性物品の具体的な用途に応じた各種部材を具備していてもよい。そのような部材は当業者に公知である。例えば吸収性物品が使い捨ておむつや生理用ナプキン等である場合には、表面シート上の左右両側部に一対又は二対以上の立体ガードを配置することができる。

吸収性物品やその構成部材の製造に、本発明のシート融着体の製造方法やレーザー式接合装置を用いる場合、２枚のシートの組み合わせの例としては、表面シートと裏面シート、立体ガード形成用シートと表面シート、立体ガード（立体ギャザー）形成用シートと裏面シート、表面シートとその下に配されるサブレイヤー、表面シート又は裏面シートとウイング部形成用シート等が挙げられる。また、表面シート、裏面シート、立体ガード形成用シート、ウイング部形成用シート等の、吸収性物品を構成するシートに２枚又は３枚以上のシートからなるシート積層体を用いる場合、そのシート積層体を構成するシートどうしの接合に、本発明のシート融着体の製造方法やレーザー式接合装置を用いることもできる。吸収性物品の製造方法に関し、特に説明しない点は、常法に従って行うことができる。
シート融着体は、吸収性物品の肌に当接される部位（液吸収面、立体ガード、ウイング部等）に用いることも好ましい。また、おむつの外表面を形成する部位に用いることも、肌触り等の観点から好ましい。

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。 例えば、シート積層体は、２枚のシートが重ねられたものの他、３枚、４枚、更には５〜１０枚のシートが重ねられたものであっても良い。また、融着されるシートは、３枚以上のシートのうちの２枚等であっても良い。

また、回転ロールの周面の一部がレーザー光透過性部である形態には、周方向の一部がレーザー光透過性部である形態、回転ロールの回転軸方向の一部がレーザー光透過性部である形態、周方向の一部で且つ回転軸方向の一部がレーザー光透過性部である形態が含まれる。

また、ベルト式加圧装置を用いる場合の加圧ベルト４１は、３本のロールに代えて、２本又は４本以上のロールに架け渡したものでも良い。

回転ロールは、シャフトがモータにより回転されることで回転駆動されるものに限られず、他の機構によって回転駆動されるものであっても良い。更に、加圧ベルト４１のロールを回転駆動し、回転ロール２が加圧ベルト４１に従動して回転するものであっても良い。

また、一実施形態においては、融着部７ａを、その接線が、シート積層体３の搬送方向ＭＤ及びその直交方向ＣＤの両方向に対して４５度をなす点を境に融着部７３〜７９に分割し、シート積層体３の搬送方向ＭＤの成分ｂより該搬送方向と直交する方向ＣＤの成分ａが大きい場合に、レーザー光５１の照射点Ｐを回転ロール２の回転方向に移動させるが、回転方向への移動は、照射点ＰのＣＤ方向、ＭＤ方向の速度、加速度及びこれらを合成した速度、加速度にしきい値を設け、これらの比較によって開始しても良いし、回転ロール２の回転位置で開始しても良い。

上述した一の実施形態における説明省略部分及び一の実施形態のみが有する要件は、それぞれ他の実施形態に適宜適用することができ、また、各実施形態における要件は、適宜、実施形態間で相互に置換可能である。

１，１Ａ レーザー式接合装置
２ 回転ロール
３ シート積層体
４ ベルト式加圧装置（加圧装置）
４１ 加圧ベルト
４２ 発熱面（シート積層体に接触する面）
５ レーザー照射機構
５０ 照射ヘッド
５１ レーザー光
５２ キャリッジ
５３ 反射ミラー
６ 温度制御装置
７ シート融着体
８ 予熱装置

Claims (7)

1. レーザー光の透過性を有する複数枚のシートが重ねられたシート積層体を、周面に該レーザー光を透過させるレーザー光透過性部を有する中空の回転ロールと、該レーザー光を吸収して発熱する発熱面との間で加圧しつつ搬送し、
   搬送中の前記シート積層体と接しつつ移動する前記発熱面に対して前記回転ロールの内側から前記レーザー光を照射し、該レーザー光の照射により発熱した前記発熱面上の発熱部からの伝熱により前記シート積層体内のシートどうしを融着させる、シート融着体の製造方法。
2. 前記シート積層体内のシートどうしの融着を、前記レーザー光の照射点を、前記シート積層体の搬送方向及び／又は該搬送方向と直交する方向に移動させながら行う、請求項１記載のシート融着体の製造方法。
3. 前記シート積層体と接触させる前記発熱面を、該シート積層体内のシートの融点より低い温度に制御する、請求項１又は２記載のシート融着体の製造方法。
4. 前記シート積層体を、該シート積層体内のシートの融点より低い温度に予熱する、請求項１〜３の何れかに記載のシート融着体の製造方法。
5. 周面の全体又は一部がレーザー光を透過させるレーザー光透過性部である中空の回転ロールと、複数枚のシートが重ねられたシート積層体を、該回転ロールの周面に押し付けて加圧可能な加圧ベルトを備えた加圧装置と、該回転ロールの内側から外側に向かってレーザー光を照射するレーザー照射機構とを備えており、
   前記加圧ベルトにおける前記シート積層体に接触させる面が、前記レーザー光に対して吸収発熱性を有する発熱面となっている、レーザー式接合装置。
6. 前記レーザー照射機構は、レーザー光の照射点を、シート積層体の搬送方向に移動させつつ該搬送方向と直交する方向に移動させ得るようになされている、請求項５記載のレーザー式接合装置。
7. 請求項１〜４の何れかに記載のシート融着体の製造方法又は請求項５若しくは６に記載のレーザー式接合装置によりシート融着体を製造する工程を含む、吸収性物品の製造方法。

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