JP6006926B2 - シーリング方法、ヒートシール装置、被シール物、弾性体 - Google Patents

Description

本発明は、シーリング方法に関し、特にシーリング時にシール面に文字、数字、記号、図形、模様等の所定の表示情報を形成する技術に関する。また、本発明は、かかるシーリング技術の実現が可能なヒートシール装置に関する。

従来、文字、数字、記号、図形、模様等の所定の情報を表示させる（印字する）ために、表示させる対象となる情報（以下、「印字対象情報」という。）を予め切削によって彫り込んでおいたシリコンゴムを用いてハンコにより印字する技術は存在する。

しかし、この技術をそのまま利用して、シーリング時に、所定のシール領域に印字を行った場合、以下のような問題が生じる。この点につき、以下図面を参照して説明する。図７は、従来方法によって切削したシリコンゴムを用いて包装袋をシーリングする過程を説明するための概念図である。なお、かかる問題点は、本発明者の鋭意研究によって新たに見出されたものである。

まず、図７（ａ）に示すように、包装袋ＦＢのシール領域となる開口部をシールする際には、当該開口部を構成する２枚のフィルムＦ１，Ｆ２を重ね合わせた状態で、第１圧着部４と第２圧着部５との間にセットする。

ここで、第１圧着部４は、アルミ等で構成された第１圧着体４１と、その端面に設置されたヒーター４２とを備える。また、第２圧着部５は、耐熱性樹脂で構成された第２圧着体５１と、その端面に設置されたシリコンゴム５２とを備える。

そして、このシリコンゴム５２の表面には、所定の凹部６１が予め形成されている。この凹部６１は、切削によって印字対象情報に対応する形状が彫り込まれることで形成されたものである。すなわち、凹部６１が形成された状態のシリコンゴム５２は、いわばゴム印の表面のように明瞭な凹凸が形成されている。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１圧着部４と第２圧着部５との間に包装袋ＦＢのシール領域を圧着挟持させる。

次に、図７（ｃ）に示すように、両圧着部間を加圧すると共に、ヒーター４２により包装袋ＦＢを加熱する。これにより、ヒーター４２により加熱された包装袋ＦＢのシール領域が溶融してシールされる。このとき、溶融されたフィルムはシリコンゴム５２の凹部６１内に入り込む。

そして、図７（ｄ）に示すように、冷却後、圧着状態を開放する。これにより、シール領域においてフィルムＦ１及びＦ２がシーリングされると共に、凹部６１に対応する形状の凸部６２が形成される。この凸部６２によって、シール領域に印字対象情報が印字される。

しかし、この方法によれば、シリコンゴム５２に予め彫り込まれていた凹部６１の彫り込み深さが深いため、圧着時（図７Ｂの状態）で凹部６１内に含まれていた空気の一部がシール後にも残存したり（領域７１）、完全に凹部６１内を溶融したフィルムが充填できずに固化したりする（領域７２）という現象が発生し、この結果、不鮮明な印字となってしまうという課題がある。特に、フィルムＦ１，Ｆ２の厚みが薄い場合には、この課題が顕著に現れる。

本発明は、上記の課題に鑑み、シーリングと共にシール領域に印字を行う際、鮮明に印字することのできるシーリング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このようなシーリング技術の実現が可能なヒートシール装置の提供を目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係るシーリング方法は、
シーリング時に被シール物のシール領域に印字対象情報を表示させるシーリング方法であって、
弾性体の表面に対してレーザー加工を施すことで、前記印字対象情報に対応した形状を有する複数の凹部を当該表面に形成し、
前記被シール物の前記シール領域を圧着挟持するための第１圧着部及び第２圧着部のうちの一方の端面に前記弾性体を設置し、
前記弾性体の形成面を前記被シール物に対向させた状態で、前記第１圧着部と前記第２圧着部の間に前記被シール物を圧着挟持して加熱溶融することにより、前記複数の凹部内に加熱溶融された被シール物が入り込み、シールと同時に前記複数の凹部に対応する形状の複数の凸部がシール領域に形成されることを特徴とする。

上記のような構成としたことで、切削によって印字対象情報に対応する形状が彫り込まれる従来方法と比較して、弾性体の表面に形成される凹部の深さを極めて浅くする加工が可能となる。これにより、圧着時に、空気の一部が残存したり、溶融した被シール物が凹部に完全に充填することなく固化したりするという従来の課題が生じることなく、鮮明に印字対象情報をシール領域に表示させることが可能となる。

このとき、特に前記複数の凹部の深さを、前記被シール物の厚みより小さくすることが好ましい。

特に、前記複数の凹部の深さを０．１ｍｍより小さくするのが好適である。このようにすることで、厚みが０．１ｍｍ程度の極薄フィルムによって被シール物が構成されている場合においても、鮮明に印字対象情報をシール領域に表示させることが可能となる。

また、上記の構成に加えて、前記レーザー加工は、前記印字対象情報に対応した形状を複数のドットによって形成する加工方法であって、１５０ＤＰＩ〜３００ＤＰＩの解像度で前記複数のドットを形成することを特徴とする。

このように構成することで、印字対象情報をシール領域に対して、より鮮明に表示させる効果が得られる。

また、本発明に係るヒートシール装置は、
被シール物のシール領域を圧着挟持するための第１圧着部及び第２圧着部と、
圧着挟持されたシール領域を加熱溶融してシールするため、前記第１圧着部と前記第２圧着部の少なくとも一方に設けられるヒーターと、を備えたヒートシール装置であって、
表面に対してレーザー加工が施されることで、印字対象情報に対応した複数の凹部が当該表面に形成された弾性体を、前記第１圧着部と前記第２圧着部の一方の端面に備え、
前記弾性体の形成面を前記被シール物に対向させた状態で、前記第１圧着部と前記第２圧着部の間に前記被シール物を圧着挟持して加熱溶融することにより、前記複数の凹部内に加熱溶融された被シール物が入り込み、シールと同時に前記複数の凹部に対応する形状の複数の凸部がシール領域に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、シーリング時において、シール領域に鮮明に印字を行うことが可能となる。

ヒートシール装置の斜視図である。 第１圧着部と第２圧着部を斜め下方から見たときの斜視図である。 本発明の方法を用いて包装袋をシールする際の動作過程を説明するための概念図である。 シール領域がシールされた包装袋の一態様を示す模式図である。 本発明方法と従来方法の印字の態様の比較を示す画像である。 本発明方法と従来方法の圧着時におけるフィルムへの転写の仕方の違いを示す模式図である。 従来方法を用いて包装袋をシールする際の動作過程を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、図７に示した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付している。

〔ヒートシール装置〕
まず、本発明のヒートシール装置の構成の一例につき、図１に示す斜視図を参照して説明する。ヒートシール装置１は、本体２と、当該本体２に対して回動可能に取り付けられたアーム部３とを備えている。本体２には、第１圧着部４が設けられ、アーム部３には、当該アーム部３が回動することにより第１圧着部４に圧着可能な第２圧着部５が設けられている。

以下では、被シール物の一例として包装袋ＦＢをシールする場合について説明するが、被シール物は包装袋ＦＢに限られるものではない。

このヒートシール装置１を使用する場合には、包装袋ＦＢのシール領域となる開口部側の端部を第１圧着部４と第２圧着部５との間に挿入した後、本体２に接続されている操作ボタン６を操作することにより、アーム部３を回動させる。これにより、第１圧着部４と第２圧着部５との間に包装袋ＦＢのシール領域が圧着挟持される。第１圧着部４と第２圧着部５の少なくとも一方には、ヒーター（図１では図示されていない）が設けられており、圧着挟持された包装袋ＦＢのシール領域を加熱溶融してシールすることができる。

なお、図１に示すヒートシール装置１の構成はあくまで一例であって、操作ボタン６の構成など、適宜自由に変更して構わない。

〔圧着部〕
図２は、第１圧着部４と第２圧着部５の構成を斜め下方から見た斜視図である。第１圧着部４は、第２圧着部５側の端面にヒーター４２を設けている。図２に示すように、ヒーター４２を覆うように構成された、ヒーター４２保護用の保護テープ４３が設けられていてもよい。

また、第２圧着部５は、第２圧着体５１における第１圧着部４側の端面に、シリコンゴム５２（「弾性体」の一態様である。）を設けている。

第１圧着体４１は、例えばアルミ製であり、ヒートシール装置１に対して横方向に延びる長尺形状を有している。ヒーター４２は、第１圧着体４１の長手方向に沿って延びており、通電すると加熱される。

保護テープ４３は、例えばフッ素樹脂で形成され、内側に配置されるヒーター４２を保護する。この保護テープ４３は、断面形状がほぼコの字型に構成され、第１圧着体４１の長手方向に沿った形状を有する。

ヒーター４２の内側には、絶縁及び熱伝導を考慮して、サーコンシート、シリコンゴム、ガラステープ（図示せず）などの他の部材が配置されていてもよい。

第２圧着体５１は、例えば耐熱性樹脂で構成されており、第１圧着体４１に対して平行に延びる長尺形状を有している。シリコンゴム５２は、第２圧着体５１の長手方向に沿った形状を有する。

図２に示すように、シリコンゴム５２の第１圧着部４側の表面には、印字対象情報に対応した形状を示す凹部２１が形成されている。この凹部２１は、従来の凹部６１とは異なり、シリコンゴム５２の表面に対してレーザー加工が施されて形成されたものである。なお、図２では、一例として、凹部２１が本件出願人である「富士インパルス株式会社」のロゴに対応した形状とした場合を示している。

より具体的には、シリコンゴム５２の表面にレーザーを照射することで、ドット単位の極小凹部を形成する。そして、印字対象情報に対応した形状（ここでは企業ロゴの形状）となるようにレーザーの照射位置を変化させることで、複数のドット型極小凹部をシリコンゴム５２の表面に形成することで、凹部２１を形成する。

そして、レーザーの照射時には、彫り込みで形成した凹部６１と比べて著しく浅くなるように（深さが0.1mmよりも浅く）凹部２１を形成する。すなわち、本実施形態では、シリコンゴム５２の表面上において、凹部２１の形成箇所と非形成箇所の高低差が0.1mm未満、更に好ましくは0.07mm未満となるように形成する。このように、シリコンゴム５２の表面に極めて浅い凹部２１を形成する加工は、レーザー照射によって実現できるものである。

例えば、包装袋ＦＢに利用されるフィルムの中には、厚みが0.1mm程度の薄型フィルムで構成されているものが存在するが、凹部２１は、その深さが、このような薄型フィルムの厚みよりも小さい寸法となるような条件でレーザー照射されることで形成される。

なお、本実施形態では、レーザー照射による各ドットの直径を0.1mmとして形成した。そして、各ドットを連続的に形成することで、印字対象情報に対応した直線や曲線を表現している。

〔シール動作〕
図３は、本発明方法によって包装袋をシーリングする過程を説明するための概念図である。これらの図は、模式的に示したものであり、図面上の寸法比と実際の構成の寸法比は必ずしも一致しない。なお、図７と同様の過程については、その説明を簡略化する。

図３（ａ）に示すように、包装袋ＦＢを第１圧着部４と第２圧着部５との間にセットした後、図３（ｂ）に示すように圧着を行う。そして、図３（ｃ）に示すように、加圧及び加熱処理を行う。

このとき、前述したように、シリコンゴム５２の表面には、深さの変化が著しく微細に形成された凹部２１が形成されている。つまり、凹部２１の深さは極めて浅いものであるため、溶融したフィルムが凹部２１の形状に沿って完全に密着する。また、内部に空気が残存するということがない。

その後、図３（ｄ）に示すように、冷却後、圧着状態を開放する。これにより、シール領域においてフィルムＦ１及びＦ２がシーリングされると共に、凹部２１に対応する形状の凸部２２が形成される。この凸部２２によって、シール領域に印字対象情報が印字される。

上記実施形態によれば、シール領域に鮮明な印字を行うことが可能となる。

〔シール態様の一例〕
図４は、シール領域Ｆ４がシールされた包装袋ＦＢの一態様を示す模式図である。この例では、包装袋ＦＢの一端部を上記ヒートシール装置１でシールすることにより、当該一端部のシール領域Ｆ４に印字対象情報が付された複数の凸部Ｆ３（図３の凸部２２に対応する。）が印字されている。ただし、包装袋ＦＢの一端部だけでなく、両端部を上記ヒートシール装置１でシールすることにより、両端部に印字対象情報が付された複数の凸部Ｆ３を形成することも可能である。

印字対象情報としては、企業名及びロゴといったものの他、包装袋ＦＢの内容物Ｎに関する情報としても構わないし、注意しなければならない事項、内容物Ｎに関する賞味期限、保存方法、及び使用方法などに関する情報としても構わない。注意事項に関する情報の一例としては、加熱後に開封時のやけどに注意することや、特定者に対する内容物Ｎに関する注意事項（含まれるアレルギー物質、カロリー、塩分など）といったものが挙げられる。また、使用方法に関する情報の一例としては、開封したらその日のうちに使用することといったものが挙げられる。

図５は、本発明方法と従来方法の印字の鮮明度を比較した画像である。（ａ）が本発明方法でシールしたときの写真画像（凹部２１の深さを0.06mmとした）、（ｂ）が従来方法でシールしたときの写真画像（凹部６１の深さを0.15mmとした）であり、いずれも薄型のフィルム上に印字した場合を示している。従来方法では印字対象情報が不鮮明であるのに対し、本発明方法によれば鮮明に印字対象情報を読み取ることが可能である。

図６は、本発明方法と従来方法の圧着時におけるフィルムへの転写の仕方の違いを示す模式図である。（ａ）は本発明方法による場合であり、凹部２１の深さを0.06mmとした。（ｂ）は従来方法による場合であり、凹部６１の深さを0.1mm以上（ここでは0.15mm）とした。

図６（ａ）に示すように、凹部２１の深さを極めて浅くすることで、凹部２１の底部にまでフィルム（Ｆ１，Ｆ２）の溶融物を介して、第１圧着体４１及び第２圧着体５１による押圧がかかり、凹部２１の底部までフィルムの溶融物が完全に充填される。このため、圧着工程終了後、冷却固化されたフィルムＦ２には凹部２１の形状に対応した凸部２２が正しく形成される。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、深い凹部６１をシリコンゴム５２に形成した場合、凹部６１の底部までフィルムの溶融物が正しく達せず、十分な押圧がかからない。この結果、圧着工程終了後、冷却固化されたフィルムＦ２に形成される凸部６２は、凹部６１の形状を正しく反映せず、更には空気残存領域７１がフィルム内に形成されてしまう。

〔ＤＰＩの変化〕
上述したように、本発明方法では、シリコンゴム５２の表面にレーザーを照射してドット状の複数の凹部２１によって印字対象情報に対応する形状を形成した。このとき、印字対象情報に対応する形状を表現する際の凹部２１の形成パターンとして、同一領域内に形成するドット数の多寡（すなわちＤＰＩ）を変化させてシーリングを行った。

本発明者の研究により、シリコンゴム５２の表面加工時のＤＰＩの値を、４００ＤＰＩ，３００ＤＰＩ，２００ＤＰＩと変化させてシーリングをすると、ＤＰＩの値が低くなるほど印字の鮮明度が向上することがわかった。特に１５０ＤＰＩ〜３００ＤＰＩの範囲とすることで極めて鮮明に印字された。

一般の印刷（凸版印刷など）では、印字対象情報に対応した凹凸を形成した後、凸部にインクを付すことで印字を行う構成であるため、凹凸を細かく形成すればするほど、印字後に表現される情報に関して、印字対象情報の再現性を高めることができる。本発明者が見出した上記の結果は、一般の印刷においてＤＰＩを高めるほど鮮明に表現できることと比較すると、容易には予測されない結果である。

本発明方法において、ＤＰＩを低くした場合の方が鮮明度を高める結果となったことの根拠として、発明者は以下の理由を想定している。ＤＰＩを高めた場合、印字後のフィルム上の同一領域内に形成される一の凸部の直径が小さくなる。この結果、特に透明性のフィルムを用いた場合においては、光が直進する領域が多くなって、透明度が強くなる。これに対し、ＤＰＩを低くすると、一の凸部の直径が大きくなるため、凸部における乱反射が強く発生して凸部形成箇所が非形成箇所と比べて白さが強まり、この結果として鮮明さがより際立つというものである。

なお、ＤＰＩを低くした方が鮮明さを向上させる効果が得られるといっても、あまりに低くするとそもそも凹部２１の形状自体が印字対象情報からかけ離れてしまう。このため、シリコンゴム５２への表面加工の精度は１５０〜３００ＤＰＩ程度が好ましい。これは、印刷時においては輪郭を鮮明に出すべく６００ＤＰＩで表現し、通常のゴムのハンコをレーザーで加工する場合においては６００〜１２００ＤＰＩで表現することと比較すると、極めて独創的であるといえる。

〔別実施形態〕
以下に別実施形態について説明する。

〈１〉上記実施形態では、ヒーター４２を第１圧着部４にのみ設ける構成としたが、このような構成に限らず、ヒーター４２が第２圧着部５にのみ設けられていてもよいし、第１圧着部４と第２圧着部５の両方にヒーター４２が設けられていてもよい。

〈２〉包装袋ＦＢの材質は特に限定されるものではなく、加熱すれば溶融してシール可能な樹脂フィルム等、種々の材料を使用することができる。また、内容物Ｎについても、特定のものに限定されるものではない。

〈３〉本発明では、印字対象情報に対応した凹部２１がレーザー照射によって表面に形成される対象をシリコンゴム５２としたが、シリコンゴムに限らず耐熱性を有した他の弾性体で実現することが可能である。

１ ： ヒートシール装置
２ ： 本体
３ ： アーム部
４ ： 第１圧着部
５ ： 第２圧着部
２１ ： 本発明のシリコンゴムに形成される凹部
２２ ： 本発明方法によってシールしたときに包装袋に形成される凸部
４１ ： 第１圧着体
４２ ： ヒーター
４３ ： 保護テープ
５１ ： 第２圧着体
５２ ： シリコンゴム（弾性体）
６１ ： シリコンゴムに形成される従来方法による凹部
６２ ： 従来方法によってシールしたときに包装袋に形成される凸部
７１ ： 従来方法によってシールしたときに発生する空気残存領域
７２ ： 従来方法によってシールしたときに発生するフィルム未充填固化領域
Ｆ１ ： フィルム（ヒーター側）
Ｆ２ ： フィルム（ヒーターと反対側）
Ｆ３ ： シール後に形成される凸部
Ｆ４ ： シール領域
ＦＢ ： 包装袋

Claims (3)

1. シーリング時に被シール物のシール領域に印字対象情報を表示させるシーリング方法であって、
   弾性体の表面に対してレーザー加工を施すことで、前記印字対象情報に対応した形状を有し、前記被シール物の厚みより小さい深さを有する複数の凹部を当該表面に形成し、
   前記被シール物の前記シール領域を圧着挟持するための第１圧着部及び第２圧着部のうちの一方の端面に前記弾性体を設置し、
   前記弾性体の形成面を前記被シール物に対向させた状態で、前記第１圧着部と前記第２圧着部の間に前記被シール物を圧着挟持して加熱溶融することにより、前記複数の凹部内に加熱溶融された被シール物が入り込み、シールと同時に前記複数の凹部に対応する形状の複数の凸部がシール領域に形成されることを特徴とするシーリング方法。
2. 前記複数の凹部の深さが、０．１ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のシーリング方法。
3. 前記レーザー加工は、前記印字対象情報に対応した形状を複数のドットによって形成する加工方法であって、１５０ＤＰＩ〜３００ＤＰＩの解像度で前記複数のドットを形成することを特徴とする請求項１または２に記載のシーリング方法。
   

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