レーザ溶着装置及びその生成物
【課題】薄肉のシート部材と異素材の樹脂との安定した溶着を実現することができるレーザ溶着装置を提供する。
【解決手段】レーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂シート５とレーザ光吸収性樹脂シート４をガラス２と受け台１の間に挟んで密着保持する。そして、ガラス２側からレーザヘッド３によりレーザ光を照射して、レーザ光透過性樹脂シート５とレーザ光吸収性樹脂シート４を溶着させる。ここで、ガラス２と受け台１は次の材料で製作される。レーザ光透過性樹脂シート４の融点をＴ１、レーザ光吸収性樹脂シート４の融点をＴ２、ガラス２の熱伝導率をＴＣ１、受け台１の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となる材料である。
【解決手段】レーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂シート５とレーザ光吸収性樹脂シート４をガラス２と受け台１の間に挟んで密着保持する。そして、ガラス２側からレーザヘッド３によりレーザ光を照射して、レーザ光透過性樹脂シート５とレーザ光吸収性樹脂シート４を溶着させる。ここで、ガラス２と受け台１は次の材料で製作される。レーザ光透過性樹脂シート４の融点をＴ１、レーザ光吸収性樹脂シート４の融点をＴ２、ガラス２の熱伝導率をＴＣ１、受け台１の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となる材料である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して樹脂を溶着するレーザ溶着装置及びこのレーザ溶着装置により溶着される薄板等の生成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認またはフイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量調節のために、開口径を制御する光量調節装置が設けられている。また、映像を投影するための光学機器に光量調節装置を有したものがある。
【０００３】
このような光量調節装置としては、２枚の羽根のＶ字状の切り欠き部を互いに向かい合わせて移動させて、重なり量の変化で開口径を変化させるタイプのものがある。
【０００４】
また、光量調節装置としては、５枚以上の複数の遮光羽根（光量調節羽根）を用い、虹彩のように、光軸を中心にして回転しながら開口径を変化させるタイプがある。
【０００５】
後者の方式の遮光羽根は、一般的に、遮光のための薄板部材１１と薄板部材１１を回動するために設けられた軸部とで構成されている。
【０００６】
従来、この遮光羽根に軸を形成するには、シート状の金属板やプラスチックシートに金属製の軸を機械的にカシメたり、羽根シートに樹脂をアウトサート成型で形成するので、羽根の製作に多くの工数が掛かり、信頼性に問題があった。
【０００７】
また、軸が取り付けられている羽根の裏側には軸のカシメ跡やアウトサート成形された軸の羽根取り付け部が突出しているため、羽根が駆動する際にカシメ跡や羽根取付け部が地板に引っかかる場合があった。
【０００８】
図８は、従来の絞り羽根の一例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａに沿う部分断面図、（ｃ）は（ａ）の線分Ｂ−Ｂに沿う部分断面図である。
【０００９】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来の絞り羽根としての露出制御用羽根５０は、羽根のダボ保持位置に切り込みを設ける。そして、羽根にダボを成形する射出成形用金型に羽根を送り、羽根の型締め押えの際に、金型の一部で切り込みを押し上げて切り込みを金型のキャビテイ内に突出させる。さらに、ダボを射出成形するときに切り込みをダボの樹脂で埋設保持することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
これによれば、絞り羽根またはシャッタ羽根に孔を明けることなく、切り込みにてダボ内へ樹脂が埋設保持されるため、ダボ保持強度の向上を図ることができる。
【００１１】
しかしながら、上記のような絞り羽根は、ダボを羽根と共に射出成形により形成されるので、樹脂射出・冷却・離型に時間が掛かることによるコストアップや、成形機・成形型等の設備費の高騰により、製造コストが増大する。
【００１２】
このような背景から、２つの樹脂部材の接合をレーザ光で行うレーザ溶着装置が提案されている。設備としてはレーザ光照射ヘッド、レーザ発振機、制御ユニットからなるので設備コストが比較的小さく、様々な大きさに対応しやすい汎用性もあり、加工ヘッドがワークに対して非接触であり、照射精度も高いことから小型部品の接合に好適とされている。
【特許文献１】特公平６−６８５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
レーザ樹脂溶着等の熱溶着は樹脂の融点が関係するために、同一の材質や同一の熱容量、即ち、同等の大きさや厚さのワーク同士が加工し易いことになる。
【００１４】
しかしながら、一般の写真撮影用のカメラに搭載される絞り羽根の構成においては、軸部材の外径が１．４ｍｍ程度、高さＴが０．８ｍｍと非常に小さく、羽根部材の厚みｔが０．１ｍｍ前後と非常に薄いので互いに大きさが異なる。また、軸と薄板でそれぞれに要求される仕様が異なることから、使用する材料が異なって、融点が異なることが多い。
【００１５】
即ち、大きさや融点が異なると、照射面の融点までの温度上昇プロファイルが異なり、２つの部材の間で溶融状況のアンバランスが生じ、薄肉の羽根部材に穴が明いたり、軸部材の全体が変形して軸径の寸法精度を保てなくなったり、溶着強度が不足する。
【００１６】
羽根部材は、薄肉でありながら均質、高強度、遮光性等の要求から、例えば、黒色塗料等を混ぜたポリエチレンテレフタレートのシート材をプレス加工で打ち抜いて作成するのが好適と考えられる。
【００１７】
一方で、軸部材は、羽根部材と同質のポリエチレンテレフタレートは成形ができない等の理由の他、良好な寸法精度が得られる樹脂が好適なことからポリカーボネート等の樹脂が選ばれる。
【００１８】
しかしながら、ポリエチレンテレフタレートの融点は２５５℃前後であり、ポリカーボネートのナチュラルグレードは２２５℃前後、ガラス入りを選択しても２４０℃前後と融点に差がある。
【００１９】
従って、溶融部の温度上昇を適切にコントロールすることが困難となり、レーザ光の照射出力と照射時間等のエネルギー供給の条件の好適な範囲が非常に狭くなり、生産性を妨げていた。
【００２０】
また、安定した溶着はワーク同士の密着が必要で、特に、薄板部材の場合は、外側から確実に押さえるために押さえ冶具等の保持部材が必要となる。入射側の保持部材は、レーザ光のエネルギーの損失を防ぐために、透過率の高い透明部材、即ち、ガラスが用いられる。
【００２１】
ガラス及び受け台は、それぞれのシート材に密着しており、かつ、照射部面積はワーク全体及び受け台、ガラスに比べると非常に小さいので、照射部の発熱量は瞬時にガラス側及び受け台側に拡散する。従って、溶融部を必要な温度にするためにはレーザ光の出力、及び照射時間等に大きなロスを招く。
【００２２】
特に、ガラスの熱伝導率は０.８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度だが、受け台は一般的に製作しやすい真鍮や鉄、ステンレス製等で構成され、それぞれ、熱伝導率は、８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度、４１ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度、１４ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度と大きく異なる。
【００２３】
従って、同一材質のシートの場合は、ガラス側のシート（レーザ光透過性樹脂）の温度が受け台側のシートの温度より高くなり、仕上がりにアンバランスが生じ、かつ、異素材の場合は互いに融点が異なるのでさらに熱の拡散の程度がばらつくことになる。
【００２４】
以上のことから一般的な加工条件であるレーザ光の出力、照射時間、デフォーカス量等の最適化だけでは溶着が不可能であり、最適条件が狭すぎて安定した加工が困難であった。
【００２５】
本発明の目的は、薄肉のシート部材と異素材の樹脂との安定した溶着を実現することができるレーザ溶着装置及びその生成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持して、前記透明板側からレーザヘッドによりレーザ光を照射して、前記レーザ光透過性樹脂と前記レーザ光吸収性樹脂を溶着させるレーザ溶着装置において、前記レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、前記レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、前記透明板の熱伝導率をＴＣ１、前記受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となるような材料により製作された前記透明板及び前記受け台であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のレーザ溶着装置によれば、薄肉のシート部材と異素材の樹脂との安定した溶着を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。図２は、図１のレーザ溶着装置で使用される代表的な金属の比熱と熱伝導率の関係を示す図表である。図３は、図１のレーザ溶着装置で使用される代表的なエンジニアリングプラスチックの熱伝導率と融点の関係を示す図表である。図４は、図１のレーザ溶着装置でレーザ溶着する際のレーザ出力と溶融状態の関係を保持部材の材料を変化させて実験した結果を示す図表である。
【００３０】
図１において、レーザ溶着装置は、保持部材としての受け台１、透明板としてのガラス２及びレーザヘッド３を備える。
【００３１】
受け台１の上に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるレーザ光吸収性樹脂シート４を載置し、その上にポリカーボネート（ＰＣ）からなるレーザ光透過性樹脂シート５を重ね合わせ、さらにその上にガラス２を重ね合わせ、所定圧力で押さえる。
【００３２】
そして、レーザヘッド３からレーザ光を照射しながら図面上、横方向に走査してシート４、５を溶着していく。
【００３３】
ここにおいて、受け台１が以下の場合のシートの溶融状態を図４に示す。即ち、受け台１が、真鍮製の場合、ガラスの場合、材質はステンレスだがその密着面を鏡面或いは平滑面でないようにするため、いわゆる粗摺り面としてステンレス材とレーザ光吸収性樹脂シート４の裏面の間にミクロン単位の空間を有する場合である。
【００３４】
図４において、「△」は、シート（レーザ光透過性樹脂シート）５とシート（レーザ光吸収性樹脂シート）４の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示す。また、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に膨張、穴明きがあることを示し、「○」は、所定の溶着力を持つ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、シート５とシート４との溶着結果が良好であることを示す。
【００３５】
まず、図４において、（ａ）のシート４を保持している保持部材（受け台１）が熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮製の場合、レーザ出力が９Ｗ（ワット）以下ではシート５の当接面近傍の溶融状態が不十分である。この場合、１０Ｗから１３Ｗにおいて良好な溶融状態となった。
【００３６】
レーザ出力が１４Ｗ以上では、溶融過剰となり、シート４では、１２Ｗまでは当接面近傍が溶融不足であり、１３Ｗから１５Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１６Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１３Ｗの条件のみがＯＫとなった。
【００３７】
次の（ｂ）に、保持部材である受け台１を真鍮から熱伝導率０.８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃のガラスに変更した実験結果を示す。
【００３８】
（ａ）に対し、溶着部全体に熱が溜まるので低い出力でも溶融するようになり、シート５は８Ｗから１１Ｗで良好になった。シート４では、１０Ｗから１２Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１３Ｗ以上では溶融過剰となって薄板部材１１に穴が明いた。溶着結果は１０Ｗから１１Ｗの条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００３９】
次の（ｃ）に、受け台１の材質をステンレス材のままで、その薄板部材に当接する平坦面に細かいスジ状の刻みを設けたもの、即ち、鏡面でも平滑面でもない状態に変更した実験結果を示す。
【００４０】
シート５は（ｂ）と同一で、シート４では、９Ｗから１２Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１３Ｗ以上では溶融過剰となった。溶着結果は９Ｗから１１Ｗの３Ｗ分の範囲の条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００４１】
即ち、薄板部材から、その裏面において接触面積が広い保持部材へ熱が拡散することにより、照射面の温度が低下して溶着条件が変化することがわかる。さらに、金属の表面を粗面とすることで、粗いほど空気が介在することになり熱の伝達率が低下するので、この加工を工夫することにより、細かな調整が可能となる。
【００４２】
このように、異素材のワークに対して適切な保持部材を選択することにより、安定した溶着条件を確保することができる。また、材料だけでなく、ワークとの当接面に空気層として凹凸、スジ等の形状を施すことにより、同様に伝達率を微調整することが可能となり、良好な溶着範囲を拡大することで安定した加工とすることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。図６は、図５のレーザ溶着装置によりレーザ溶着される光量調節装置の絞り羽根の平面図である。図７は、図６の絞り羽根の薄板部材と軸部材をレーザ溶着する際のレーザ出力と照射時間の関係を示す図表である。
【００４４】
図６に示すように、絞り羽根１０は、遮光性を有し、開口量を規制する薄板部材１１と、絞り羽根の動作を規制する軸部材１２から形成されている。
【００４５】
薄板部材１１は、レーザ光吸収性樹脂として、例えば、黒色塗料等を混ぜた融点が２５５℃前後のポリエチレンテレフタレートのシート材をプレス加工で打ち抜いて作成される。薄板部材１１は、軸部材１２との位置を決める位置決め穴１１ａを２箇所に有し、図５に示すマスク部材１３の位置決めピン１７が貫通し、マスク部材１３に対して薄板部材１１の位置が精度よく支持される。
【００４６】
軸部材１２は、レーザ光透過性樹脂として、例えば、透明なポリカーボネートのナチュラルグレード或いはガラス入りグレード等で円筒形状に成形されている。その融点はそれぞれ２２５℃前後と２４０℃前後である。
【００４７】
図５のレーザ溶着装置において、マスク部材１３は、真鍮、ステンレス等、軸部材１２に比べて比熱が低くレーザ光を透過しない材料からなり、軸部材１２の直径とガタなく嵌合する円形の穴を有し、光源側にはレーザ光の進入を容易にする面取り形状部がある。
【００４８】
透明部材であるガラス１４は、レーザ光を損失なく透過させると共に、発生する熱に対し耐熱性を有し、ここでは熱伝導率 ０．８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃ の材料とする。
【００４９】
受け台（保持部材）である錘部材１５は、真鍮やアルミニウム等の金属からなり、レーザヘッド１６に対しての垂直度や、平面性等が要求され、ここでは熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮材を用いた。錘部材１５は、薄板部材１１の溶着部分の裏面を支持する平坦面を有する。
【００５０】
レーザ溶着装置に固定されたマスク部材１３の内部に設けられたガラス１４の上面に軸部材１２が当接し、さらに、薄板部材１１を重ねた状態で、錘部材１５の下面により、２つのワーク（薄板部材１１と軸部材１２）を密着させている。
【００５１】
このとき、薄板部材１１は、マスク部材１３とわずかに隙間を有する寸法とすることで、錘部材１５全体の質量（重量）が軸部材１２の上面に掛かることで、軸部材１２を薄板部材１１に所定の圧力で水平に圧接させている。これにより、ガラス１４と軸部材１２、軸部材１２と薄板部材１１、薄板部材１１と錘部材１５が所定の加圧を以ってそれぞれ密着して保持される。
【００５２】
レーザヘッド１６においては、図示しないレーザ光発振機から出力されたレーザ光がガラスファイバーを透過して、図示しない光学系を透過して照射される。
【００５３】
ここで、光学系の先端から被写体までの距離が、例えば３０ｍｍのとき、最小のスポット径が約０.６ｍｍに集光する光学系を用いて、軸部材１２と薄板部材１１との接合面までの距離を１５ｍｍにセットする。すると、レーザ光のスポット径は拡大し、およそ直径１０ｍｍとなる（デフォーカス状態）。
【００５４】
この状態でワークのセットが完了する。その後、所定出力のレーザ光を所定時間照射する。
【００５５】
次に上記状態でレーザ光照射の状況を説明する。
【００５６】
レーザヘッド１６から照射されたレーザ光は，レーザ光透過性樹脂である軸部材１２をそのまま透過して、レーザ光吸収性樹脂である薄板部材１１の表面に到達し吸収される。
【００５７】
このとき、レーザ光はスポット径約１０ｍｍの集光しない状態で照射されるが、周辺はマスク部材１３に遮られるので、薄板部材１１の表面には、軸部材１２の直径より小さい範囲のレーザ光が照射される。
【００５８】
このときに、薄板部材１１側の照射された面が発熱し、薄板部材１１は樹脂の融点に達して溶融する。それと共に、当接面からの熱伝達により、軸部材１２側の当接面が加熱溶融される。
【００５９】
その際、軸部材１２に掛かる所定圧力により、薄板部材１１と軸部材１２のそれぞれの溶融部分が密着融合（溶着）し、レーザ光の照射停止による温度低下により固化して両者が一体的に接合される。
【００６０】
このとき、レーザ光は拡散した状態で接合面に照射されると、レーザ光吸収性樹脂における温度上昇は比較的緩やかとなり、照射時間のコントロールが容易になる。つまり、急激な温度上昇を避けるデフォーカス方法である。他にも、低出力で長時間レーザ光照射する方法、レーザ光照射しながらレーザヘッドを動かすライン溶着法等がある。
【００６１】
薄肉の場合、特に重要となる薄板部材１１を保持する錘部材（受け台、保持部材）１５の材質、或いは形状を変更し、この薄板部材１１の裏面からの放熱速度を制御することにより、容易かつ、確実なソフトな溶着が可能となる。
【００６２】
一般に、レーザ光等を用いた溶着の場合、安定した量産加工を実現するためには十分な実験による溶着条件の検討が必要になる。具体的には、ワークの材料や組合せに合わせ、かつ、材料や形状のばらつき等も吸収できる好適なレーザ光の出力、照射時間、ワーク保持部材の材質等の条件が含まれる。
【００６３】
次に、絞り羽根１０を作製する際の適切なレーザ溶着条件について説明する。
【００６４】
レーザ光透過性樹脂としてポリカーボネート（溶融点：２２５℃前後）からなる軸部材１２と、レーザ光吸収性樹脂として遮光材が添加されたポリエチレンテレフタラート（溶融点：２５５℃前後）を主成分とする材料からなる薄板部材１１を溶着する。
【００６５】
この際に、レーザ光として半導体レーザを用いて照射時間を固定し（例えば、１秒間）、レーザ光の出力を変化させて溶着する。その後、破壊してそれぞれ薄板部材１１と軸部材１２の溶着面の溶融状態の様子を観察し、これを錘部材１５の材料を変更して行う。
【００６６】
図７において、「△」は、薄板部材１１または軸部材１２の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示し、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に変形、膨張、穴明きがあることを示す。また、「○」は、所定の溶着力を持つ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、薄板部材１１と軸部材１２との溶着結果が良好であることを示す。
【００６７】
まず、図７において、（ａ）に示す、薄板部材１１を保持している錘部材（受け台）１５が熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮製の場合、レーザ出力が１０Ｗ（ワット）以下では軸部材１２の当接面近傍の溶融状態が不十分である。１１Ｗから１４Ｗにおいて良好な溶融状態となった。
【００６８】
レーザ出力が１５Ｗ以上では溶融過剰となり、溶融した樹脂が軸部材１２の半径方向に向かって軸部材１２の外周部からはみ出し、結果として軸部材１２の外径が当初の軸部材１２の外径以上の大きさとなった。
【００６９】
薄板部材１１では、１３Ｗまでは当接面近傍が溶融不足であり、１４Ｗから１６Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１７Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１４Ｗの条件のみがＯＫとなった。
【００７０】
次の（ｂ）に、受け台を、真鍮から熱伝導率１４ｋｃａｌ／ｍｈ℃のステンレスに変更した実験結果を示す。
【００７１】
軸部材１２は、ほとんど影響されずに真鍮の場合と同一であった。薄板部材１１では、１Ｗ分低い出力でも溶融十分となり、１３Ｗから１５Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１６Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１３Ｗと１４Ｗの条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００７２】
次の（ｃ）に、受け台を、材質がステンレス材のままで、その薄板部材１１に当接する平坦面に細かいスジ状の刻みを設けたものに変更した実験結果を示す。
【００７３】
軸部材１２は、やはり影響されずに同一で、薄板部材１１では、さらに１Ｗ分低い出力でも溶融十分となり、１２Ｗから１４Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１５Ｗ以上では溶融過剰となった。溶着結果は、１２Ｗから１４Ｗの３Ｗ分の範囲の条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００７４】
ここで、軸部材１２の良好な溶融範囲は、レーザ光出力において約４Ｗ分、薄板部材１１は約３Ｗ分だが、その中心値がずれているので、互いが良好に溶融する出力条件はここでは１Ｗ分と狭くなっている。従って、溶着困難となる。
【００７５】
即ち、薄板部材１１から、その裏面において接触面積が広い錘部材（受け台）１５への熱の拡散により、照射面の温度が低下して溶着条件が変化することがわかる。
【００７６】
ここで、真鍮とステンレスでは熱伝導率が異なるので、錘部材１５内部への熱の拡散速度が異なり、照射面の温度が低下しないステンレス製を用いて薄板部材１１の溶融温度を上昇させることで、融点の差を短縮することができる。
【００７７】
さらに、金属の表面をバレル研磨、ホーニング、砥粒等により粗面とすることで、粗いほど空気が介在することになり熱の伝達率が低下するので、この加工の程度を工夫することにより、熱の伝達率の細かな調整が可能となる。
【００７８】
この実験より、溶着条件が拡大された理由がわかる。即ち、融点が異なる素材でありがちな、溶融条件のずれを錘部材１５の材料、形状を変更することにより、ずれを補正することができるため、溶着条件が拡大される。結果的に、良好な溶着範囲を拡大することで安定したレーザ溶着加工を行うことができる。
【００７９】
本実施の形態では、レーザ光透過性樹脂はポリカーボネートからなるが、これに限るものではなく、レーザ光透過性樹脂は、ポリカーボネートを主成分とする材料であってもよい。また、レーザ光透過性樹脂及びレーザ光吸収性樹脂は、それぞれ上記以外の材料からなるものであってもよい。
【００８０】
以上説明した、第１、第２の実施の形態を総括すると、レーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持する。そして、透明板側からレーザヘッド３、１６によりレーザ光を照射して、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を溶着させる。
【００８１】
そして、透明板及び受け台の材料は以下のように規定される。即ち、レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、透明板の熱伝導率をＴＣ１、受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となるような材料である。
【００８２】
また、透明板は、ガラス、石英、水晶、高耐熱樹脂を含むものであり、レーザ光透過性樹脂或いはレーザ光吸収性樹脂は、シート状である。さらに、受け台のレーザ光吸収性樹脂との当接面は、鏡面或いは平滑面でない粗面加工が施されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。
【図２】図１のレーザ溶着装置で使用される代表的な金属の比熱と熱伝導率の関係を示す図表である。
【図３】図１のレーザ溶着装置で使用される代表的なエンジニアリングプラスチックの熱伝導率と融点の関係を示す図表である。
【図４】図１のレーザ溶着装置でレーザ溶着する際のレーザ出力と溶融状態の関係を保持部材の材料を変化させて実験した結果を示す図表である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。
【図６】図５のレーザ溶着装置によりレーザ溶着される光量調節装置の絞り羽根の平面図である。
【図７】図６の絞り羽根の薄板部材と軸部材をレーザ溶着する際のレーザ出力と照射時間の関係を示す図表である。
【図８】従来の絞り羽根の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 受け台
２ ガラス
３ レーザヘッド
４ レーザ光吸収性樹脂シート
５ レーザ光透過性樹脂シート
１１ 薄板部材
１２ 軸部材
１３ マスク部材
１４ ガラス
１５ 錘部材
１６ レーザヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して樹脂を溶着するレーザ溶着装置及びこのレーザ溶着装置により溶着される薄板等の生成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認またはフイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量調節のために、開口径を制御する光量調節装置が設けられている。また、映像を投影するための光学機器に光量調節装置を有したものがある。
【０００３】
このような光量調節装置としては、２枚の羽根のＶ字状の切り欠き部を互いに向かい合わせて移動させて、重なり量の変化で開口径を変化させるタイプのものがある。
【０００４】
また、光量調節装置としては、５枚以上の複数の遮光羽根（光量調節羽根）を用い、虹彩のように、光軸を中心にして回転しながら開口径を変化させるタイプがある。
【０００５】
後者の方式の遮光羽根は、一般的に、遮光のための薄板部材１１と薄板部材１１を回動するために設けられた軸部とで構成されている。
【０００６】
従来、この遮光羽根に軸を形成するには、シート状の金属板やプラスチックシートに金属製の軸を機械的にカシメたり、羽根シートに樹脂をアウトサート成型で形成するので、羽根の製作に多くの工数が掛かり、信頼性に問題があった。
【０００７】
また、軸が取り付けられている羽根の裏側には軸のカシメ跡やアウトサート成形された軸の羽根取り付け部が突出しているため、羽根が駆動する際にカシメ跡や羽根取付け部が地板に引っかかる場合があった。
【０００８】
図８は、従来の絞り羽根の一例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａに沿う部分断面図、（ｃ）は（ａ）の線分Ｂ−Ｂに沿う部分断面図である。
【０００９】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来の絞り羽根としての露出制御用羽根５０は、羽根のダボ保持位置に切り込みを設ける。そして、羽根にダボを成形する射出成形用金型に羽根を送り、羽根の型締め押えの際に、金型の一部で切り込みを押し上げて切り込みを金型のキャビテイ内に突出させる。さらに、ダボを射出成形するときに切り込みをダボの樹脂で埋設保持することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
これによれば、絞り羽根またはシャッタ羽根に孔を明けることなく、切り込みにてダボ内へ樹脂が埋設保持されるため、ダボ保持強度の向上を図ることができる。
【００１１】
しかしながら、上記のような絞り羽根は、ダボを羽根と共に射出成形により形成されるので、樹脂射出・冷却・離型に時間が掛かることによるコストアップや、成形機・成形型等の設備費の高騰により、製造コストが増大する。
【００１２】
このような背景から、２つの樹脂部材の接合をレーザ光で行うレーザ溶着装置が提案されている。設備としてはレーザ光照射ヘッド、レーザ発振機、制御ユニットからなるので設備コストが比較的小さく、様々な大きさに対応しやすい汎用性もあり、加工ヘッドがワークに対して非接触であり、照射精度も高いことから小型部品の接合に好適とされている。
【特許文献１】特公平６−６８５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
レーザ樹脂溶着等の熱溶着は樹脂の融点が関係するために、同一の材質や同一の熱容量、即ち、同等の大きさや厚さのワーク同士が加工し易いことになる。
【００１４】
しかしながら、一般の写真撮影用のカメラに搭載される絞り羽根の構成においては、軸部材の外径が１．４ｍｍ程度、高さＴが０．８ｍｍと非常に小さく、羽根部材の厚みｔが０．１ｍｍ前後と非常に薄いので互いに大きさが異なる。また、軸と薄板でそれぞれに要求される仕様が異なることから、使用する材料が異なって、融点が異なることが多い。
【００１５】
即ち、大きさや融点が異なると、照射面の融点までの温度上昇プロファイルが異なり、２つの部材の間で溶融状況のアンバランスが生じ、薄肉の羽根部材に穴が明いたり、軸部材の全体が変形して軸径の寸法精度を保てなくなったり、溶着強度が不足する。
【００１６】
羽根部材は、薄肉でありながら均質、高強度、遮光性等の要求から、例えば、黒色塗料等を混ぜたポリエチレンテレフタレートのシート材をプレス加工で打ち抜いて作成するのが好適と考えられる。
【００１７】
一方で、軸部材は、羽根部材と同質のポリエチレンテレフタレートは成形ができない等の理由の他、良好な寸法精度が得られる樹脂が好適なことからポリカーボネート等の樹脂が選ばれる。
【００１８】
しかしながら、ポリエチレンテレフタレートの融点は２５５℃前後であり、ポリカーボネートのナチュラルグレードは２２５℃前後、ガラス入りを選択しても２４０℃前後と融点に差がある。
【００１９】
従って、溶融部の温度上昇を適切にコントロールすることが困難となり、レーザ光の照射出力と照射時間等のエネルギー供給の条件の好適な範囲が非常に狭くなり、生産性を妨げていた。
【００２０】
また、安定した溶着はワーク同士の密着が必要で、特に、薄板部材の場合は、外側から確実に押さえるために押さえ冶具等の保持部材が必要となる。入射側の保持部材は、レーザ光のエネルギーの損失を防ぐために、透過率の高い透明部材、即ち、ガラスが用いられる。
【００２１】
ガラス及び受け台は、それぞれのシート材に密着しており、かつ、照射部面積はワーク全体及び受け台、ガラスに比べると非常に小さいので、照射部の発熱量は瞬時にガラス側及び受け台側に拡散する。従って、溶融部を必要な温度にするためにはレーザ光の出力、及び照射時間等に大きなロスを招く。
【００２２】
特に、ガラスの熱伝導率は０.８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度だが、受け台は一般的に製作しやすい真鍮や鉄、ステンレス製等で構成され、それぞれ、熱伝導率は、８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度、４１ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度、１４ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度と大きく異なる。
【００２３】
従って、同一材質のシートの場合は、ガラス側のシート（レーザ光透過性樹脂）の温度が受け台側のシートの温度より高くなり、仕上がりにアンバランスが生じ、かつ、異素材の場合は互いに融点が異なるのでさらに熱の拡散の程度がばらつくことになる。
【００２４】
以上のことから一般的な加工条件であるレーザ光の出力、照射時間、デフォーカス量等の最適化だけでは溶着が不可能であり、最適条件が狭すぎて安定した加工が困難であった。
【００２５】
本発明の目的は、薄肉のシート部材と異素材の樹脂との安定した溶着を実現することができるレーザ溶着装置及びその生成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持して、前記透明板側からレーザヘッドによりレーザ光を照射して、前記レーザ光透過性樹脂と前記レーザ光吸収性樹脂を溶着させるレーザ溶着装置において、前記レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、前記レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、前記透明板の熱伝導率をＴＣ１、前記受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となるような材料により製作された前記透明板及び前記受け台であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のレーザ溶着装置によれば、薄肉のシート部材と異素材の樹脂との安定した溶着を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。図２は、図１のレーザ溶着装置で使用される代表的な金属の比熱と熱伝導率の関係を示す図表である。図３は、図１のレーザ溶着装置で使用される代表的なエンジニアリングプラスチックの熱伝導率と融点の関係を示す図表である。図４は、図１のレーザ溶着装置でレーザ溶着する際のレーザ出力と溶融状態の関係を保持部材の材料を変化させて実験した結果を示す図表である。
【００３０】
図１において、レーザ溶着装置は、保持部材としての受け台１、透明板としてのガラス２及びレーザヘッド３を備える。
【００３１】
受け台１の上に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるレーザ光吸収性樹脂シート４を載置し、その上にポリカーボネート（ＰＣ）からなるレーザ光透過性樹脂シート５を重ね合わせ、さらにその上にガラス２を重ね合わせ、所定圧力で押さえる。
【００３２】
そして、レーザヘッド３からレーザ光を照射しながら図面上、横方向に走査してシート４、５を溶着していく。
【００３３】
ここにおいて、受け台１が以下の場合のシートの溶融状態を図４に示す。即ち、受け台１が、真鍮製の場合、ガラスの場合、材質はステンレスだがその密着面を鏡面或いは平滑面でないようにするため、いわゆる粗摺り面としてステンレス材とレーザ光吸収性樹脂シート４の裏面の間にミクロン単位の空間を有する場合である。
【００３４】
図４において、「△」は、シート（レーザ光透過性樹脂シート）５とシート（レーザ光吸収性樹脂シート）４の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示す。また、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に膨張、穴明きがあることを示し、「○」は、所定の溶着力を持つ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、シート５とシート４との溶着結果が良好であることを示す。
【００３５】
まず、図４において、（ａ）のシート４を保持している保持部材（受け台１）が熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮製の場合、レーザ出力が９Ｗ（ワット）以下ではシート５の当接面近傍の溶融状態が不十分である。この場合、１０Ｗから１３Ｗにおいて良好な溶融状態となった。
【００３６】
レーザ出力が１４Ｗ以上では、溶融過剰となり、シート４では、１２Ｗまでは当接面近傍が溶融不足であり、１３Ｗから１５Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１６Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１３Ｗの条件のみがＯＫとなった。
【００３７】
次の（ｂ）に、保持部材である受け台１を真鍮から熱伝導率０.８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃のガラスに変更した実験結果を示す。
【００３８】
（ａ）に対し、溶着部全体に熱が溜まるので低い出力でも溶融するようになり、シート５は８Ｗから１１Ｗで良好になった。シート４では、１０Ｗから１２Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１３Ｗ以上では溶融過剰となって薄板部材１１に穴が明いた。溶着結果は１０Ｗから１１Ｗの条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００３９】
次の（ｃ）に、受け台１の材質をステンレス材のままで、その薄板部材に当接する平坦面に細かいスジ状の刻みを設けたもの、即ち、鏡面でも平滑面でもない状態に変更した実験結果を示す。
【００４０】
シート５は（ｂ）と同一で、シート４では、９Ｗから１２Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１３Ｗ以上では溶融過剰となった。溶着結果は９Ｗから１１Ｗの３Ｗ分の範囲の条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００４１】
即ち、薄板部材から、その裏面において接触面積が広い保持部材へ熱が拡散することにより、照射面の温度が低下して溶着条件が変化することがわかる。さらに、金属の表面を粗面とすることで、粗いほど空気が介在することになり熱の伝達率が低下するので、この加工を工夫することにより、細かな調整が可能となる。
【００４２】
このように、異素材のワークに対して適切な保持部材を選択することにより、安定した溶着条件を確保することができる。また、材料だけでなく、ワークとの当接面に空気層として凹凸、スジ等の形状を施すことにより、同様に伝達率を微調整することが可能となり、良好な溶着範囲を拡大することで安定した加工とすることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。図６は、図５のレーザ溶着装置によりレーザ溶着される光量調節装置の絞り羽根の平面図である。図７は、図６の絞り羽根の薄板部材と軸部材をレーザ溶着する際のレーザ出力と照射時間の関係を示す図表である。
【００４４】
図６に示すように、絞り羽根１０は、遮光性を有し、開口量を規制する薄板部材１１と、絞り羽根の動作を規制する軸部材１２から形成されている。
【００４５】
薄板部材１１は、レーザ光吸収性樹脂として、例えば、黒色塗料等を混ぜた融点が２５５℃前後のポリエチレンテレフタレートのシート材をプレス加工で打ち抜いて作成される。薄板部材１１は、軸部材１２との位置を決める位置決め穴１１ａを２箇所に有し、図５に示すマスク部材１３の位置決めピン１７が貫通し、マスク部材１３に対して薄板部材１１の位置が精度よく支持される。
【００４６】
軸部材１２は、レーザ光透過性樹脂として、例えば、透明なポリカーボネートのナチュラルグレード或いはガラス入りグレード等で円筒形状に成形されている。その融点はそれぞれ２２５℃前後と２４０℃前後である。
【００４７】
図５のレーザ溶着装置において、マスク部材１３は、真鍮、ステンレス等、軸部材１２に比べて比熱が低くレーザ光を透過しない材料からなり、軸部材１２の直径とガタなく嵌合する円形の穴を有し、光源側にはレーザ光の進入を容易にする面取り形状部がある。
【００４８】
透明部材であるガラス１４は、レーザ光を損失なく透過させると共に、発生する熱に対し耐熱性を有し、ここでは熱伝導率 ０．８６ｋｃａｌ／ｍｈ℃ の材料とする。
【００４９】
受け台（保持部材）である錘部材１５は、真鍮やアルミニウム等の金属からなり、レーザヘッド１６に対しての垂直度や、平面性等が要求され、ここでは熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮材を用いた。錘部材１５は、薄板部材１１の溶着部分の裏面を支持する平坦面を有する。
【００５０】
レーザ溶着装置に固定されたマスク部材１３の内部に設けられたガラス１４の上面に軸部材１２が当接し、さらに、薄板部材１１を重ねた状態で、錘部材１５の下面により、２つのワーク（薄板部材１１と軸部材１２）を密着させている。
【００５１】
このとき、薄板部材１１は、マスク部材１３とわずかに隙間を有する寸法とすることで、錘部材１５全体の質量（重量）が軸部材１２の上面に掛かることで、軸部材１２を薄板部材１１に所定の圧力で水平に圧接させている。これにより、ガラス１４と軸部材１２、軸部材１２と薄板部材１１、薄板部材１１と錘部材１５が所定の加圧を以ってそれぞれ密着して保持される。
【００５２】
レーザヘッド１６においては、図示しないレーザ光発振機から出力されたレーザ光がガラスファイバーを透過して、図示しない光学系を透過して照射される。
【００５３】
ここで、光学系の先端から被写体までの距離が、例えば３０ｍｍのとき、最小のスポット径が約０.６ｍｍに集光する光学系を用いて、軸部材１２と薄板部材１１との接合面までの距離を１５ｍｍにセットする。すると、レーザ光のスポット径は拡大し、およそ直径１０ｍｍとなる（デフォーカス状態）。
【００５４】
この状態でワークのセットが完了する。その後、所定出力のレーザ光を所定時間照射する。
【００５５】
次に上記状態でレーザ光照射の状況を説明する。
【００５６】
レーザヘッド１６から照射されたレーザ光は，レーザ光透過性樹脂である軸部材１２をそのまま透過して、レーザ光吸収性樹脂である薄板部材１１の表面に到達し吸収される。
【００５７】
このとき、レーザ光はスポット径約１０ｍｍの集光しない状態で照射されるが、周辺はマスク部材１３に遮られるので、薄板部材１１の表面には、軸部材１２の直径より小さい範囲のレーザ光が照射される。
【００５８】
このときに、薄板部材１１側の照射された面が発熱し、薄板部材１１は樹脂の融点に達して溶融する。それと共に、当接面からの熱伝達により、軸部材１２側の当接面が加熱溶融される。
【００５９】
その際、軸部材１２に掛かる所定圧力により、薄板部材１１と軸部材１２のそれぞれの溶融部分が密着融合（溶着）し、レーザ光の照射停止による温度低下により固化して両者が一体的に接合される。
【００６０】
このとき、レーザ光は拡散した状態で接合面に照射されると、レーザ光吸収性樹脂における温度上昇は比較的緩やかとなり、照射時間のコントロールが容易になる。つまり、急激な温度上昇を避けるデフォーカス方法である。他にも、低出力で長時間レーザ光照射する方法、レーザ光照射しながらレーザヘッドを動かすライン溶着法等がある。
【００６１】
薄肉の場合、特に重要となる薄板部材１１を保持する錘部材（受け台、保持部材）１５の材質、或いは形状を変更し、この薄板部材１１の裏面からの放熱速度を制御することにより、容易かつ、確実なソフトな溶着が可能となる。
【００６２】
一般に、レーザ光等を用いた溶着の場合、安定した量産加工を実現するためには十分な実験による溶着条件の検討が必要になる。具体的には、ワークの材料や組合せに合わせ、かつ、材料や形状のばらつき等も吸収できる好適なレーザ光の出力、照射時間、ワーク保持部材の材質等の条件が含まれる。
【００６３】
次に、絞り羽根１０を作製する際の適切なレーザ溶着条件について説明する。
【００６４】
レーザ光透過性樹脂としてポリカーボネート（溶融点：２２５℃前後）からなる軸部材１２と、レーザ光吸収性樹脂として遮光材が添加されたポリエチレンテレフタラート（溶融点：２５５℃前後）を主成分とする材料からなる薄板部材１１を溶着する。
【００６５】
この際に、レーザ光として半導体レーザを用いて照射時間を固定し（例えば、１秒間）、レーザ光の出力を変化させて溶着する。その後、破壊してそれぞれ薄板部材１１と軸部材１２の溶着面の溶融状態の様子を観察し、これを錘部材１５の材料を変更して行う。
【００６６】
図７において、「△」は、薄板部材１１または軸部材１２の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示し、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に変形、膨張、穴明きがあることを示す。また、「○」は、所定の溶着力を持つ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、薄板部材１１と軸部材１２との溶着結果が良好であることを示す。
【００６７】
まず、図７において、（ａ）に示す、薄板部材１１を保持している錘部材（受け台）１５が熱伝導率８５ｋｃａｌ／ｍｈ℃の真鍮製の場合、レーザ出力が１０Ｗ（ワット）以下では軸部材１２の当接面近傍の溶融状態が不十分である。１１Ｗから１４Ｗにおいて良好な溶融状態となった。
【００６８】
レーザ出力が１５Ｗ以上では溶融過剰となり、溶融した樹脂が軸部材１２の半径方向に向かって軸部材１２の外周部からはみ出し、結果として軸部材１２の外径が当初の軸部材１２の外径以上の大きさとなった。
【００６９】
薄板部材１１では、１３Ｗまでは当接面近傍が溶融不足であり、１４Ｗから１６Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１７Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１４Ｗの条件のみがＯＫとなった。
【００７０】
次の（ｂ）に、受け台を、真鍮から熱伝導率１４ｋｃａｌ／ｍｈ℃のステンレスに変更した実験結果を示す。
【００７１】
軸部材１２は、ほとんど影響されずに真鍮の場合と同一であった。薄板部材１１では、１Ｗ分低い出力でも溶融十分となり、１３Ｗから１５Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１６Ｗ以上では溶融過剰となって穴が明いた。溶着結果は１３Ｗと１４Ｗの条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００７２】
次の（ｃ）に、受け台を、材質がステンレス材のままで、その薄板部材１１に当接する平坦面に細かいスジ状の刻みを設けたものに変更した実験結果を示す。
【００７３】
軸部材１２は、やはり影響されずに同一で、薄板部材１１では、さらに１Ｗ分低い出力でも溶融十分となり、１２Ｗから１４Ｗにおいて良好な溶融状態となり、１５Ｗ以上では溶融過剰となった。溶着結果は、１２Ｗから１４Ｗの３Ｗ分の範囲の条件がＯＫとなり、条件が拡大された。
【００７４】
ここで、軸部材１２の良好な溶融範囲は、レーザ光出力において約４Ｗ分、薄板部材１１は約３Ｗ分だが、その中心値がずれているので、互いが良好に溶融する出力条件はここでは１Ｗ分と狭くなっている。従って、溶着困難となる。
【００７５】
即ち、薄板部材１１から、その裏面において接触面積が広い錘部材（受け台）１５への熱の拡散により、照射面の温度が低下して溶着条件が変化することがわかる。
【００７６】
ここで、真鍮とステンレスでは熱伝導率が異なるので、錘部材１５内部への熱の拡散速度が異なり、照射面の温度が低下しないステンレス製を用いて薄板部材１１の溶融温度を上昇させることで、融点の差を短縮することができる。
【００７７】
さらに、金属の表面をバレル研磨、ホーニング、砥粒等により粗面とすることで、粗いほど空気が介在することになり熱の伝達率が低下するので、この加工の程度を工夫することにより、熱の伝達率の細かな調整が可能となる。
【００７８】
この実験より、溶着条件が拡大された理由がわかる。即ち、融点が異なる素材でありがちな、溶融条件のずれを錘部材１５の材料、形状を変更することにより、ずれを補正することができるため、溶着条件が拡大される。結果的に、良好な溶着範囲を拡大することで安定したレーザ溶着加工を行うことができる。
【００７９】
本実施の形態では、レーザ光透過性樹脂はポリカーボネートからなるが、これに限るものではなく、レーザ光透過性樹脂は、ポリカーボネートを主成分とする材料であってもよい。また、レーザ光透過性樹脂及びレーザ光吸収性樹脂は、それぞれ上記以外の材料からなるものであってもよい。
【００８０】
以上説明した、第１、第２の実施の形態を総括すると、レーザ溶着装置は、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持する。そして、透明板側からレーザヘッド３、１６によりレーザ光を照射して、レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を溶着させる。
【００８１】
そして、透明板及び受け台の材料は以下のように規定される。即ち、レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、透明板の熱伝導率をＴＣ１、受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２となるような材料である。
【００８２】
また、透明板は、ガラス、石英、水晶、高耐熱樹脂を含むものであり、レーザ光透過性樹脂或いはレーザ光吸収性樹脂は、シート状である。さらに、受け台のレーザ光吸収性樹脂との当接面は、鏡面或いは平滑面でない粗面加工が施されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。
【図２】図１のレーザ溶着装置で使用される代表的な金属の比熱と熱伝導率の関係を示す図表である。
【図３】図１のレーザ溶着装置で使用される代表的なエンジニアリングプラスチックの熱伝導率と融点の関係を示す図表である。
【図４】図１のレーザ溶着装置でレーザ溶着する際のレーザ出力と溶融状態の関係を保持部材の材料を変化させて実験した結果を示す図表である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ溶着装置の構成図である。
【図６】図５のレーザ溶着装置によりレーザ溶着される光量調節装置の絞り羽根の平面図である。
【図７】図６の絞り羽根の薄板部材と軸部材をレーザ溶着する際のレーザ出力と照射時間の関係を示す図表である。
【図８】従来の絞り羽根の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 受け台
２ ガラス
３ レーザヘッド
４ レーザ光吸収性樹脂シート
５ レーザ光透過性樹脂シート
１１ 薄板部材
１２ 軸部材
１３ マスク部材
１４ ガラス
１５ 錘部材
１６ レーザヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持して、前記透明板側からレーザヘッドによりレーザ光を照射して、前記レーザ光透過性樹脂と前記レーザ光吸収性樹脂を溶着させるレーザ溶着装置において、
前記レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、前記レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、前記透明板の熱伝導率をＴＣ１、前記受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、
Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２、
となるような材料により製作された前記透明板及び前記受け台であることを特徴とするレーザ溶着装置。
【請求項２】
前記透明板は、ガラス、石英、水晶、高耐熱樹脂を含むものであり、前記レーザ光透過性樹脂或いは前記レーザ光吸収性樹脂は、シート状であることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶着装置。
【請求項３】
前記受け台の前記レーザ光吸収性樹脂との当接面は、鏡面或いは平滑面でない粗面加工が施されていることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶着装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザ溶着装置によって溶着される生成物。
【請求項１】
レーザ光透過性樹脂とレーザ光吸収性樹脂を透明板と受け台の間に挟んで密着保持して、前記透明板側からレーザヘッドによりレーザ光を照射して、前記レーザ光透過性樹脂と前記レーザ光吸収性樹脂を溶着させるレーザ溶着装置において、
前記レーザ光透過性樹脂の融点をＴ１、前記レーザ光吸収性樹脂の融点をＴ２、前記透明板の熱伝導率をＴＣ１、前記受け台の熱伝導率をＴＣ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ２のとき、ＴＣ１＜ＴＣ２、
Ｔ１＜Ｔ２のとき、ＴＣ１＞ＴＣ２、
となるような材料により製作された前記透明板及び前記受け台であることを特徴とするレーザ溶着装置。
【請求項２】
前記透明板は、ガラス、石英、水晶、高耐熱樹脂を含むものであり、前記レーザ光透過性樹脂或いは前記レーザ光吸収性樹脂は、シート状であることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶着装置。
【請求項３】
前記受け台の前記レーザ光吸収性樹脂との当接面は、鏡面或いは平滑面でない粗面加工が施されていることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶着装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザ溶着装置によって溶着される生成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２７４２１７（Ｐ２００９−２７４２１７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４６１３（Ｐ２００８−１２４６１３）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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