樹脂材のレーザー溶着方法
【課題】 樹脂材のレーザー溶着方法における溶着不良率を低減すること。
【解決手段】 頂点が光透過性樹脂材製蓋２２に接する突条２３を光吸収性の側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂに形成する。突条２３の高さを０．０３〜０．０８ｍｍに制限する。これにより、クラックを減らして溶着不良率を低減することができる。
【解決手段】 頂点が光透過性樹脂材製蓋２２に接する突条２３を光吸収性の側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂに形成する。突条２３の高さを０．０３〜０．０８ｍｍに制限する。これにより、クラックを減らして溶着不良率を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材のレーザー溶着方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光を光透過性樹脂材を通じて光吸収性樹脂材に照射してそれらの接合部を溶着する樹脂材のレーザー溶着方法が実用化されている。
【０００３】
ばりやボイドの発生防止などの接合性の向上のために、光透過性樹脂材の溶着面に突条を設け、光透過性樹脂材のレーザー光照射領域の外にて、光透過性樹脂材を光吸収性樹脂材に押さえつけつつレーザー光をこの突条に照射する樹脂材のレーザー溶着方法が本出願人の出願になる下記の特許文献１に提案されている。また、この突条の縦断面を三角形にした樹脂材のレーザー溶着方法（以下、三角突条型レーザー溶着方法と称する）が同じく本出願人の出願になる下記の特許文献２に提案されている。この特許文献２の溶着方法を図２に模式図示する。１０１は光吸収性樹脂材、１０２は光透過性樹脂材、１０３は三角形断面の突条（以下、三角突条とも言う）である。
【０００４】
光吸収性樹脂材製容器の開口縁をなす側壁の上端面に光透過性樹脂材製蓋の周縁部を溶着するためにこの三角突条型レーザー溶着方法を適用した従来例を図３に基づいて説明する。なお、図３では、理解を容易とするために断面ハッチングは省略している。
【０００５】
２０は光吸収性樹脂材製容器の側壁、２１は側壁２０の上端面、２２は光透過性樹脂材製蓋である。２３は上端面２１に設けられた三角形断面の突条（三角突条）、２４は容器の側壁２０の外周面２５に沿いつつ上端面２１から立設されるリブである。押さえ治具２６により、レーザー光照射領域の外側にて光透過性樹脂材製蓋２２を下方へ押さえつつレーザー光２７を照射すると、突条２３の溶融とともに、光透過性樹脂材製蓋２２は押さえ治具２６により付勢されて側壁２０の上端面２１に向けて降下する。主として光透過性樹脂材製蓋２２のこの移動により、突条２３の溶融により生じた樹脂融液が側壁２０の上端面２１の微小凹凸をつぶしつつ突条２３の両側へ移動する。この時、側壁２０の上端面２１に隣接して存在する発生ガスや残留空気は、突条２３から遠ざかる向きに移動する樹脂融液により押されて突条２３の両側へ排除され、その結果として、光透過性樹脂材製蓋２２の下面が側壁２０の上端面２１に良好に溶着される。なお、図３では、突条２３の底辺隣接点からリブ２４に至る側壁２０の上端面２１はリブ２４に向けて徐々に登り勾配となっているが、上端面２１を平坦としてもよい。
【０００６】
本出願人の従来の製造においては、三角形断面の突条２３の高さｈは、０．３〜１．０ｍｍ、突条２３の底辺幅ｂは１．５〜２．５ｍｍとしていた。しかしながら、上記した従来の三角突条型レーザー溶着方法では、光透過性樹脂材製蓋２２の板厚が薄い場合において、光透過性樹脂材製蓋２２にマイクロクラックが発生したりするという可能性があることが判明した。この問題については後述するものとする。
【特許文献１】特開２００４−３５８６９７
【特許文献２】特開２００５−２８８９３４
【発明の開示】
【０００７】
（発明の目的）
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、光透過性樹脂材を光吸収性樹脂材の突条に押しつけつつ溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法の歩留まりを向上することをその目的としている。
【０００８】
（発明の要約）
上記問題を解決する第１発明の樹脂材のレーザー溶着方法は、光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、前記走査レーザー光照射前の前記押圧により、前記光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に前記光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させ、前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴としている。
上記問題を解決する第２発明の樹脂材のレーザー溶着方法は、光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、前記走査レーザー光照射前の前記押圧により前記光透過性樹脂材を前記光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて曲げることにより、前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の前記突条の頂点近傍領域のうち前記光透過性樹脂材の先端側の領域を前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させ、前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴としている。
【０００９】
このようにすれば、既述した本出願人の従来の三角突条型レーザー溶着方法では生じる可能性があった光透過性樹脂材のマイクロクラック発生を確実に防止でき、製造歩留まりを向上できることがわかった。
本発明の突条断面形状による上記効果の発生理由についての本発明者の分析を以下に記載する。
【００１０】
まず、既述した従来の樹脂材のレーザー溶着方法においる三角突条（高さｈが０．３〜１．０ｍｍ、底辺幅ｂが１．５〜２．５ｍｍ）の場合に生じる問題点について図３を参照して以下に説明する。
【００１１】
三角突条型レーザー溶着方法では、溶着前後において光透過性樹脂材製蓋２２はほぼ突条２３の高さ分だけ短時間に降下する必要がある。光透過性樹脂材製蓋２２のこの降下は押さえ治具２６の押圧力に依存するため、押さえ治具２６は相当の大きさの押圧力で光透過性樹脂材製蓋２２を下方に押圧する必要がある。
【００１２】
押さえ治具２６による押圧により、突条２３の先端を支点として光透過性樹脂材製蓋２２には下向きの曲げモーメントFmが作用し、これにより光透過性樹脂材製蓋２２は図３に破線でしめすように曲がる。この曲げモーメントFmにより、突条２３の直上に位置する光透過性樹脂材製蓋２２の上面部分Pに最も大きな引っ張り力が掛かる。
【００１３】
その後、この突条２３にレーザー光が照射されると突条２３は急速に溶融状態となるが、同時に光透過性樹脂材製蓋２２の温度も上昇し、それとともに引っ張り強度限界も低下する。溶融した突条２３の側方への流れには時間が掛かるため、レーザー光照射前又はその直後のP点における引っ張り応力が引っ張り強度限界を超え、その結果として、P点に光透過性樹脂材製蓋２２に微小なクラックが発生する。このクラックは、光透過性樹脂材製蓋２２の厚さが薄い場合に特に問題となる。
【００１４】
つまり、図３に示す従来例では、三角突条を用いて溶融面隣接気体を三角突条から離れる向きに排出してボイド発生を抑止できるものの、三角突条への光透過性樹脂材製蓋２２の押圧により光透過性樹脂材製蓋２２のクラック発生の可能性が増大するという新たな問題が生じることがわかった。
【００１５】
この問題に対して、第１発明では、走査レーザー光照射前の光透過性樹脂材の押圧により、光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させる。このようにすれば、光透過性樹脂材は、走査レーザー光照射時において光透過性樹脂材は互いに所定距離離れた少なくとも２点にて光吸収性樹脂材に支持されるため、押圧力により光透過性樹脂材に生じた曲げ応力により三角形断面形状の突条（三角突条）の頂点の近傍にてマイクロクラックが生じることがないことがわかった。
【００１６】
また、第２発明では、走査レーザー光照射前に光透過性樹脂材を光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて光透過性樹脂材を曲げることにより、光吸収性樹脂材の溶着予定面の突条の頂点近傍領域のうち光透過性樹脂材の先端側の領域を光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させる。このようにすれば、光透過性樹脂材は、走査レーザー光照射時において光透過性樹脂材は三角突条の頂点近傍において従来よりも広い面積にて光吸収性樹脂材の溶着予定面に担持されるため、押圧力により光透過性樹脂材に生じた曲げ応力により三角形断面形状の突条（三角突条）の頂点の近傍にてマイクロクラックが生じることがないことがわかった。
【００１７】
なお、上記両発明において、三角突条の高さは、走査レーザー光照射前の押圧による光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定される。つまり、走査レーザー光の照射により光透過性樹脂材の温度は、光吸収性樹脂材のそれよりは遅いものの、急速に温度上昇し、その結果としてこの温度上昇は、光透過性樹脂材の引っ張り強度限界を低下させる。上記押圧力により光透過性樹脂材に生じている応力のうち、三角突条の近傍（特に三角突条に接触しない側の主面）では引っ張り応力が生じている。
【００１８】
本発明では、上記面接触又は上記２点（多点）接触により、光透過性樹脂材の三角突条の近傍で生じる曲がりが小さく、その結果として上記曲げ応力が小さくされている。このため、レーザー光照射により生じた温度上昇により光透過性樹脂材の引っ張り強度限界が低下しても、光透過性樹脂材のこの部位が破断してマイクロクラックが発生することを良好に防止することができる。
好適態様において、光吸収性樹脂材の溶着予定面に設ける三角突条の高さｈを０．０３〜０．０８ｍｍ、底辺幅ｂを１．０〜２．０ｍｍとされる。このようにすれば、既述した本出願人の従来の突条断面形状を採用した場合に比べて格段に溶不良を低減することができることが実験により実証された。
【００１９】
以下、この三角突条が優れている理由を説明する。本発明の三角突条は、出願人が今まで採用していた上記三角突条に比べて格段に小さい形状をもつ。
【００２０】
突条（三角突条）が小さいということは、まず、光透過性樹脂材の溶着予定面と光吸収性樹脂材の溶着予定面との間の空間容積が小さく、ここに存在する空気量が少ないことを意味する。このため、これら二つの溶着予定面がレーザー光照射により溶着する際にこの部位から排出するべき空気量を減らせることができ、これらの空気排出不良によりボイドが生じるのを従来より格段に減らすことができる。なお、突条の高さは、光吸収性樹脂材の溶着予定面の表面粗さすなわちその凹凸よりも大きく設定されるべきである。
【００２１】
更に、本発明によれば、突条の高さが小さいため押さえ治具による光透過性樹脂材の押圧による曲がりにより、光透過性樹脂材の先端が光吸収性樹脂材の溶着予定面に到達するのが容易となる。このことは、光透過性樹脂材は押さえ治具の押圧力を２端支持することができることを意味するため、従来に比べて突条の上方位置における光透過性樹脂材の引っ張り応力は大幅に軽減され、そのクラックは大幅に低減される。本発明によれば更にそのうえ、突条の高さが小さい分だけ斜面傾斜が緩やかであるため、曲がった光透過性樹脂材の溶着予定面は一層容易に突条の緩やかな斜面に到達することができる。このことは光吸収性樹脂材の引っ張り応力を更に分散させ、かつ、両溶着予定面間の隙間高さを減らしてこの部位の空気量を減らせることを意味する。
【００２２】
なお、この場合、光透過性樹脂材の溶着予定面と光吸収性樹脂材の溶着予定面との間の空気は突条の長手方向と平行に未だレーザー光走査がなされていない側へ容易に逃げることができる。
【００２３】
これに対して、従来の突条を用いる樹脂材のレーザー溶着方法は、既述したように突条の最適な高さに対する認識に未だ達しておらず、本発明の突条高さの採用による上記効果についてもまったく認識されていなかった。
【００２４】
好適な態様において、所定幅Ｗ（図１参照）は１〜１０ｍｍに設定され、所定距離Ｌ（図１参照）は０．５〜５ｍｍに設定され、所定幅Ｗは前記所定距離Ｌよりも０．４〜１．２ｍｍ大きく設定される。
【００２５】
更に好適には、所定幅Ｗは１．５〜３ｍｍに、所定距離Ｌは０．６〜２ｍｍに設定され、所定幅Ｗは前記所定距離Ｌよりも０．５〜１．０ｍｍ大きく設定され、突条の高さｈは０．０４〜０．０７ｍｍ、突条の底辺幅ｂは１．２〜１．８ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、厚さが０．４〜１．０ｍｍの平板からなる。このようにすれば、更に歩留まりを向上することができる。
【００２６】
好適な態様において、光透過性樹脂材との接触面積当たりの押さえ治具の押圧力は、１０〜５０Ｎ／平方ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、PBT、PPS、PA、PC、ABS、PMMA、PP、POM、PPAを素材としており、光吸収性樹脂材はPBT、PPS、PA、PC、ABS、PMMA、PP、PPAを素材としている。これにより、歩留まりを向上することができる。
【００２７】
好適な態様において、光透過性樹脂材の押圧は、突条の頂点から光透過性樹脂材の先端側に所定距離Pだけ離れた位置から光透過性樹脂材の先端までの光透過性樹脂材を、押さえ治具により光吸収性樹脂材の溶着予定面に向けて付勢する。これにより、光透過性樹脂材に必要な押圧力を容易に与えることができる。
【００２８】
好適な態様において、走査レーザー光照射前の前記押圧により、光透過性樹脂材の溶着予定面の先端を光吸収性樹脂材の溶着予定面に当接させる。これにより、光吸収性樹脂材の溶着予定面のうち、三角突条の頂点と光透過性樹脂材の先端との間の領域を形状自由度を向上することができる。
【００２９】
好適な態様において、突条の頂点は、押さえ治具の先端側に偏って形成されている。このようにすれば、光透過性樹脂材に掛かる曲げモーメントを大幅に低減することができる。
【００３０】
好適な態様において、突条の頂点と押さえ治具の先端との間の距離は光透過性樹脂材の厚さの０．２〜２倍に設定されている。このようにすれば、光透過性樹脂材に掛かる曲げモーメントにより光透過性樹脂材に生じる引っ張り応力よりも光透過性樹脂材の引っ張り強度を大きくすることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の樹脂材のレーザー溶着方法を開口容器への蓋の溶着に適用した実施形態を図１説明する。図１はこの実施形態を示す断面図である。簡単のために、図１には図３と同一符号を用いる。
【００３２】
２０は上端開口の光吸収性樹脂材製容器の開口を囲む側壁（本発明で言う光吸収性樹脂材）であり、２１A、２１Bは側壁２０の上端面である。２２は光透過性樹脂材製蓋（本発明で言う光透過性樹脂材）である。２３は上端面２１A、２１Bに構成されて側壁２０から上方へ突出する突条（三角突条）である。
【００３３】
この実施形態では、側壁２０の上端面２１A、２１Bは三角形断面をもつ突条２３の２面を構成している。つまり、この実施形態では、突条２３は実質的に上端面２１A、２１Bにより構成されている。なお、側壁２０の上端面の幅一杯に突条２３の底辺幅ｂを設定せず、側壁２０の上端面の一部を平坦としてもよいことはもちろんである。したがって、側壁２０の幅方向における縦断面は、図１に示すように三角形断面となっている。
【００３４】
２４は側壁２０の外周面２５に沿いつつ突条２３の外周端から立設されるリブである。リブ２４は、光透過性樹脂材製蓋２２の外周側面に接している。２６は光透過性樹脂材製蓋２２の周縁部を押さえる押さえ治具、２８は側壁２０の内周面である。なお、光吸収性樹脂材製容器の側壁２０は円筒形状でも角形形状でもよい。２９は光透過性樹脂材製蓋２２の溶着予定面であり、側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂすなわち突条２３の表面は側壁２０の溶着予定面をなす。
【００３５】
この実施形態のレーザー光溶着工程を以下に説明する。図１は、突条２３が溶融する前の状態を示している。
【００３６】
押さえ治具２６により、レーザー光照射領域Xよりも外側に位置する光透過性樹脂材製蓋２２を下方へ押圧する。この押圧により光透過性樹脂材の内部の引っ張り強度、特に突条２３の直上部位における突条２３の頂点に接しない側の光吸収性樹脂材の主面近傍における引っ張り強度は、その後のレーザー光照射による温度上昇時の引っ張り強度限界（破断強度値）内に設定される。
【００３７】
また、突条２３の高さｈは０．０３〜０．０８ｍｍ、底辺幅ｂは１．０〜２．０ｍｍとされる。この実施形態では、突条２３の高さがその底面幅に対して小さいため、光吸収性樹脂材の溶着予定面２１Bの傾斜が緩く、そのため、光透過性樹脂材製蓋２２の下面（溶着予定面）２９は従来に比べて格段に広い接触面積にて光吸収性樹脂材の溶着予定面２１Bに接触することができる。
【００３８】
次に、レーザー光２７を突条２３に照射すると、突条２３が溶融して、光透過性樹脂材製蓋２２は押さえ治具２６の押圧力により側壁２０の上端面２１A、２１Bに向けて降下する。
【００３９】
光透過性樹脂材製蓋２２の降下により、突条２３の溶融により生じた樹脂融液は上端面２１Ａ、２１Ｂの微小凹凸をつぶしつつ突条２３の頂点Poの両側へ分かれて流れる。
【００４０】
この時、光透過性樹脂材製蓋２２の溶着予定面２９と側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂ（溶着予定面）との間の空気は、他の部位に排出される。両溶着予定面の溶着は突条２３の頂点Ｐｏから左右に連続的に進行するため、上端面２１Ａ側の空気は滞留することなく、側壁２０の幅方向内側へ円滑に移動する。上端面２１Ｂ側の空気は、側壁２０の幅方向外側へ円滑に移動し、かつ、側壁２０の長手方向レーザー未走査側へ逃げる。その結果として、光透過性樹脂材製蓋２２の下面が側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂに良好に溶着される。側壁２０の長手方向一方側へのレーザー光の走査は、レーザー光の移動により、又は、ワーク側の二次元移動により行われる。
【００４１】
この実施形態の特徴を以下に説明する。
【００４２】
この実施形態では、突条２３の先端（頂点Ｐｏ）は、走査レーザー光２７の照射前に光吸収性樹脂材の先端から所定幅Wだけ離れた位置に配置されている。押さえ治具２６の先端は、突条２３の先端（頂点Ｐｏ）から光透過性樹脂材の外端側に所定距離Lだけ離れた位置に存在している。
【００４３】
突条２３の高さｈは０．０３〜０．０８ｍｍ、上端面２１Ａの幅W21Aと上端面２１Ｂの幅W21Bの合計である突条２３の底辺幅ｂは１．０〜２．０ｍｍとされている。この実施形態では、幅W21Aは幅W21Bの１〜３倍とされている。
【００４４】
また、この実施形態では、図１に示すＷは１〜１０ｍｍ、Ｌは０．５〜５ｍｍに設定されている。ＷはＬよりも０．４〜１．２ｍｍ大きく設定される。更に好適には、Ｗは１．５〜３ｍｍ、Ｌは０．６〜２ｍｍに設定され、ＷはＬよりも０．５〜１．０ｍｍ大きく設定され、突条の高さｈは０．０４〜０．０７ｍｍ、突条の底辺幅ｂは１．２〜１．８ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、厚さｔ１が０．４〜１．０ｍｍの平板からなる。なお、図 において、Pは突条２３の頂点Ｐｏと押さえ治具２６の先端との横方向の位置ずれ量であり、０．３〜０．８ｍｍに設定されている。また、ｔはリブ２４の横幅であり、約０．４〜０．６ｍｍに設定されている。リブ２４の高さは０．５〜１．０ｍｍに設定されている。Xは上端面２１Ａ、２１Ｂ上のレーザー光照射領域の横幅（走査直角方向幅）を示し、突条２３の底辺幅ｂから幅Lを差し引いた値に略等しく設定されている。押さえ治具２６のレーザー光走査方向の長さは全周とされ、押さえ治具２６に掛ける押圧力は、約３５MPaとされている。
【００４５】
側壁２０を含む光吸収性樹脂材製容器は、熱可塑性を有してレーザー光２７を吸収する樹脂素材であればよく、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、アクリル（ＰＭＭＡ）等の樹脂材に、カーボンブラック、顔料等の所定の着色材を混入してレーザー光吸収率を調節したものが好適である。 光透過性樹脂材製蓋２２は、熱可塑性を有してレーザー光２７に対して所定の透過率を有するものであれば特に限定されないが、基本的に上記に例示した樹脂材の使用が好適である。また所定の透過率を確保できれば、着色材を混入してもよい。
【００４６】
レーザー光２７の光源として、好適な波長を有するものが適宜選択される。例えば、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラス−ネオジウムレーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、水素レーザー、窒素レーザー等を用いることができる。
【００４７】
この実施形態の効果を以下に説明する。
【００４８】
この実施形態によれば、突条２３の高さとして従来認識されていなかった小さい値を採用したため、突条２３の頂点Ｐｏの直上などにおいて、光透過性樹脂材製蓋２２に微小なクラックが発生することを良好に防止することができる。その理由については既述した通りである。
【００４９】
（その他の発明）
図１における三角形の突条２３の頂点Ｐｏを突条２３の底辺の幅方向中央よりも押さえ治具２６側にシフトする構造は、突条２３の頂点Ｐｏと押さえ治具２６の先端Yとの間の距離Pを減少するため、光透過性樹脂材製蓋２２に加えられる曲げモーメントを減らしてそれによるクラック発生防止に大きな効果があることは明白である。したがって、上記した寸法条件に限定されることなく、三角形の突条２３の頂点Ｐｏを突条２３の底辺の幅方向中央よりも押さえ治具２６側にシフトする構造は、本発明の異なる独立形態と見なすことができる。
また、図１における突条２３の高さｈが小さいであれば、突条２３の頂点Ｐｏが突条２３の幅方向中央よりも押さえ治具２６の反対側（図１の内側）にシフトしても、光透過性樹脂材製蓋２２に加えられる曲げモーメントを小さくできるため、クラック発生防止を達成する事ができるため、これも本発明に含まれるとみなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の樹脂材のレーザー溶着方法の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】出願人が採用していた従来の樹脂材のレーザー溶着方法を示す模式縦断面図である。
【図３】従来の樹脂材のレーザー溶着方法を示す模式縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０ 側壁
２１ 上端面
２１Ａ 上端面
２１Ｂ 上端面
２２ 光透過性樹脂材製蓋
２３ 突条
２４ リブ
２５ 外周面
２６ 押さえ治具
２７ レーザー光（走査レーザー光）
２９ 溶着予定面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材のレーザー溶着方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光を光透過性樹脂材を通じて光吸収性樹脂材に照射してそれらの接合部を溶着する樹脂材のレーザー溶着方法が実用化されている。
【０００３】
ばりやボイドの発生防止などの接合性の向上のために、光透過性樹脂材の溶着面に突条を設け、光透過性樹脂材のレーザー光照射領域の外にて、光透過性樹脂材を光吸収性樹脂材に押さえつけつつレーザー光をこの突条に照射する樹脂材のレーザー溶着方法が本出願人の出願になる下記の特許文献１に提案されている。また、この突条の縦断面を三角形にした樹脂材のレーザー溶着方法（以下、三角突条型レーザー溶着方法と称する）が同じく本出願人の出願になる下記の特許文献２に提案されている。この特許文献２の溶着方法を図２に模式図示する。１０１は光吸収性樹脂材、１０２は光透過性樹脂材、１０３は三角形断面の突条（以下、三角突条とも言う）である。
【０００４】
光吸収性樹脂材製容器の開口縁をなす側壁の上端面に光透過性樹脂材製蓋の周縁部を溶着するためにこの三角突条型レーザー溶着方法を適用した従来例を図３に基づいて説明する。なお、図３では、理解を容易とするために断面ハッチングは省略している。
【０００５】
２０は光吸収性樹脂材製容器の側壁、２１は側壁２０の上端面、２２は光透過性樹脂材製蓋である。２３は上端面２１に設けられた三角形断面の突条（三角突条）、２４は容器の側壁２０の外周面２５に沿いつつ上端面２１から立設されるリブである。押さえ治具２６により、レーザー光照射領域の外側にて光透過性樹脂材製蓋２２を下方へ押さえつつレーザー光２７を照射すると、突条２３の溶融とともに、光透過性樹脂材製蓋２２は押さえ治具２６により付勢されて側壁２０の上端面２１に向けて降下する。主として光透過性樹脂材製蓋２２のこの移動により、突条２３の溶融により生じた樹脂融液が側壁２０の上端面２１の微小凹凸をつぶしつつ突条２３の両側へ移動する。この時、側壁２０の上端面２１に隣接して存在する発生ガスや残留空気は、突条２３から遠ざかる向きに移動する樹脂融液により押されて突条２３の両側へ排除され、その結果として、光透過性樹脂材製蓋２２の下面が側壁２０の上端面２１に良好に溶着される。なお、図３では、突条２３の底辺隣接点からリブ２４に至る側壁２０の上端面２１はリブ２４に向けて徐々に登り勾配となっているが、上端面２１を平坦としてもよい。
【０００６】
本出願人の従来の製造においては、三角形断面の突条２３の高さｈは、０．３〜１．０ｍｍ、突条２３の底辺幅ｂは１．５〜２．５ｍｍとしていた。しかしながら、上記した従来の三角突条型レーザー溶着方法では、光透過性樹脂材製蓋２２の板厚が薄い場合において、光透過性樹脂材製蓋２２にマイクロクラックが発生したりするという可能性があることが判明した。この問題については後述するものとする。
【特許文献１】特開２００４−３５８６９７
【特許文献２】特開２００５−２８８９３４
【発明の開示】
【０００７】
（発明の目的）
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、光透過性樹脂材を光吸収性樹脂材の突条に押しつけつつ溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法の歩留まりを向上することをその目的としている。
【０００８】
（発明の要約）
上記問題を解決する第１発明の樹脂材のレーザー溶着方法は、光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、前記走査レーザー光照射前の前記押圧により、前記光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に前記光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させ、前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴としている。
上記問題を解決する第２発明の樹脂材のレーザー溶着方法は、光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、前記走査レーザー光照射前の前記押圧により前記光透過性樹脂材を前記光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて曲げることにより、前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の前記突条の頂点近傍領域のうち前記光透過性樹脂材の先端側の領域を前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させ、前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴としている。
【０００９】
このようにすれば、既述した本出願人の従来の三角突条型レーザー溶着方法では生じる可能性があった光透過性樹脂材のマイクロクラック発生を確実に防止でき、製造歩留まりを向上できることがわかった。
本発明の突条断面形状による上記効果の発生理由についての本発明者の分析を以下に記載する。
【００１０】
まず、既述した従来の樹脂材のレーザー溶着方法においる三角突条（高さｈが０．３〜１．０ｍｍ、底辺幅ｂが１．５〜２．５ｍｍ）の場合に生じる問題点について図３を参照して以下に説明する。
【００１１】
三角突条型レーザー溶着方法では、溶着前後において光透過性樹脂材製蓋２２はほぼ突条２３の高さ分だけ短時間に降下する必要がある。光透過性樹脂材製蓋２２のこの降下は押さえ治具２６の押圧力に依存するため、押さえ治具２６は相当の大きさの押圧力で光透過性樹脂材製蓋２２を下方に押圧する必要がある。
【００１２】
押さえ治具２６による押圧により、突条２３の先端を支点として光透過性樹脂材製蓋２２には下向きの曲げモーメントFmが作用し、これにより光透過性樹脂材製蓋２２は図３に破線でしめすように曲がる。この曲げモーメントFmにより、突条２３の直上に位置する光透過性樹脂材製蓋２２の上面部分Pに最も大きな引っ張り力が掛かる。
【００１３】
その後、この突条２３にレーザー光が照射されると突条２３は急速に溶融状態となるが、同時に光透過性樹脂材製蓋２２の温度も上昇し、それとともに引っ張り強度限界も低下する。溶融した突条２３の側方への流れには時間が掛かるため、レーザー光照射前又はその直後のP点における引っ張り応力が引っ張り強度限界を超え、その結果として、P点に光透過性樹脂材製蓋２２に微小なクラックが発生する。このクラックは、光透過性樹脂材製蓋２２の厚さが薄い場合に特に問題となる。
【００１４】
つまり、図３に示す従来例では、三角突条を用いて溶融面隣接気体を三角突条から離れる向きに排出してボイド発生を抑止できるものの、三角突条への光透過性樹脂材製蓋２２の押圧により光透過性樹脂材製蓋２２のクラック発生の可能性が増大するという新たな問題が生じることがわかった。
【００１５】
この問題に対して、第１発明では、走査レーザー光照射前の光透過性樹脂材の押圧により、光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させる。このようにすれば、光透過性樹脂材は、走査レーザー光照射時において光透過性樹脂材は互いに所定距離離れた少なくとも２点にて光吸収性樹脂材に支持されるため、押圧力により光透過性樹脂材に生じた曲げ応力により三角形断面形状の突条（三角突条）の頂点の近傍にてマイクロクラックが生じることがないことがわかった。
【００１６】
また、第２発明では、走査レーザー光照射前に光透過性樹脂材を光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて光透過性樹脂材を曲げることにより、光吸収性樹脂材の溶着予定面の突条の頂点近傍領域のうち光透過性樹脂材の先端側の領域を光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させる。このようにすれば、光透過性樹脂材は、走査レーザー光照射時において光透過性樹脂材は三角突条の頂点近傍において従来よりも広い面積にて光吸収性樹脂材の溶着予定面に担持されるため、押圧力により光透過性樹脂材に生じた曲げ応力により三角形断面形状の突条（三角突条）の頂点の近傍にてマイクロクラックが生じることがないことがわかった。
【００１７】
なお、上記両発明において、三角突条の高さは、走査レーザー光照射前の押圧による光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定される。つまり、走査レーザー光の照射により光透過性樹脂材の温度は、光吸収性樹脂材のそれよりは遅いものの、急速に温度上昇し、その結果としてこの温度上昇は、光透過性樹脂材の引っ張り強度限界を低下させる。上記押圧力により光透過性樹脂材に生じている応力のうち、三角突条の近傍（特に三角突条に接触しない側の主面）では引っ張り応力が生じている。
【００１８】
本発明では、上記面接触又は上記２点（多点）接触により、光透過性樹脂材の三角突条の近傍で生じる曲がりが小さく、その結果として上記曲げ応力が小さくされている。このため、レーザー光照射により生じた温度上昇により光透過性樹脂材の引っ張り強度限界が低下しても、光透過性樹脂材のこの部位が破断してマイクロクラックが発生することを良好に防止することができる。
好適態様において、光吸収性樹脂材の溶着予定面に設ける三角突条の高さｈを０．０３〜０．０８ｍｍ、底辺幅ｂを１．０〜２．０ｍｍとされる。このようにすれば、既述した本出願人の従来の突条断面形状を採用した場合に比べて格段に溶不良を低減することができることが実験により実証された。
【００１９】
以下、この三角突条が優れている理由を説明する。本発明の三角突条は、出願人が今まで採用していた上記三角突条に比べて格段に小さい形状をもつ。
【００２０】
突条（三角突条）が小さいということは、まず、光透過性樹脂材の溶着予定面と光吸収性樹脂材の溶着予定面との間の空間容積が小さく、ここに存在する空気量が少ないことを意味する。このため、これら二つの溶着予定面がレーザー光照射により溶着する際にこの部位から排出するべき空気量を減らせることができ、これらの空気排出不良によりボイドが生じるのを従来より格段に減らすことができる。なお、突条の高さは、光吸収性樹脂材の溶着予定面の表面粗さすなわちその凹凸よりも大きく設定されるべきである。
【００２１】
更に、本発明によれば、突条の高さが小さいため押さえ治具による光透過性樹脂材の押圧による曲がりにより、光透過性樹脂材の先端が光吸収性樹脂材の溶着予定面に到達するのが容易となる。このことは、光透過性樹脂材は押さえ治具の押圧力を２端支持することができることを意味するため、従来に比べて突条の上方位置における光透過性樹脂材の引っ張り応力は大幅に軽減され、そのクラックは大幅に低減される。本発明によれば更にそのうえ、突条の高さが小さい分だけ斜面傾斜が緩やかであるため、曲がった光透過性樹脂材の溶着予定面は一層容易に突条の緩やかな斜面に到達することができる。このことは光吸収性樹脂材の引っ張り応力を更に分散させ、かつ、両溶着予定面間の隙間高さを減らしてこの部位の空気量を減らせることを意味する。
【００２２】
なお、この場合、光透過性樹脂材の溶着予定面と光吸収性樹脂材の溶着予定面との間の空気は突条の長手方向と平行に未だレーザー光走査がなされていない側へ容易に逃げることができる。
【００２３】
これに対して、従来の突条を用いる樹脂材のレーザー溶着方法は、既述したように突条の最適な高さに対する認識に未だ達しておらず、本発明の突条高さの採用による上記効果についてもまったく認識されていなかった。
【００２４】
好適な態様において、所定幅Ｗ（図１参照）は１〜１０ｍｍに設定され、所定距離Ｌ（図１参照）は０．５〜５ｍｍに設定され、所定幅Ｗは前記所定距離Ｌよりも０．４〜１．２ｍｍ大きく設定される。
【００２５】
更に好適には、所定幅Ｗは１．５〜３ｍｍに、所定距離Ｌは０．６〜２ｍｍに設定され、所定幅Ｗは前記所定距離Ｌよりも０．５〜１．０ｍｍ大きく設定され、突条の高さｈは０．０４〜０．０７ｍｍ、突条の底辺幅ｂは１．２〜１．８ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、厚さが０．４〜１．０ｍｍの平板からなる。このようにすれば、更に歩留まりを向上することができる。
【００２６】
好適な態様において、光透過性樹脂材との接触面積当たりの押さえ治具の押圧力は、１０〜５０Ｎ／平方ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、PBT、PPS、PA、PC、ABS、PMMA、PP、POM、PPAを素材としており、光吸収性樹脂材はPBT、PPS、PA、PC、ABS、PMMA、PP、PPAを素材としている。これにより、歩留まりを向上することができる。
【００２７】
好適な態様において、光透過性樹脂材の押圧は、突条の頂点から光透過性樹脂材の先端側に所定距離Pだけ離れた位置から光透過性樹脂材の先端までの光透過性樹脂材を、押さえ治具により光吸収性樹脂材の溶着予定面に向けて付勢する。これにより、光透過性樹脂材に必要な押圧力を容易に与えることができる。
【００２８】
好適な態様において、走査レーザー光照射前の前記押圧により、光透過性樹脂材の溶着予定面の先端を光吸収性樹脂材の溶着予定面に当接させる。これにより、光吸収性樹脂材の溶着予定面のうち、三角突条の頂点と光透過性樹脂材の先端との間の領域を形状自由度を向上することができる。
【００２９】
好適な態様において、突条の頂点は、押さえ治具の先端側に偏って形成されている。このようにすれば、光透過性樹脂材に掛かる曲げモーメントを大幅に低減することができる。
【００３０】
好適な態様において、突条の頂点と押さえ治具の先端との間の距離は光透過性樹脂材の厚さの０．２〜２倍に設定されている。このようにすれば、光透過性樹脂材に掛かる曲げモーメントにより光透過性樹脂材に生じる引っ張り応力よりも光透過性樹脂材の引っ張り強度を大きくすることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の樹脂材のレーザー溶着方法を開口容器への蓋の溶着に適用した実施形態を図１説明する。図１はこの実施形態を示す断面図である。簡単のために、図１には図３と同一符号を用いる。
【００３２】
２０は上端開口の光吸収性樹脂材製容器の開口を囲む側壁（本発明で言う光吸収性樹脂材）であり、２１A、２１Bは側壁２０の上端面である。２２は光透過性樹脂材製蓋（本発明で言う光透過性樹脂材）である。２３は上端面２１A、２１Bに構成されて側壁２０から上方へ突出する突条（三角突条）である。
【００３３】
この実施形態では、側壁２０の上端面２１A、２１Bは三角形断面をもつ突条２３の２面を構成している。つまり、この実施形態では、突条２３は実質的に上端面２１A、２１Bにより構成されている。なお、側壁２０の上端面の幅一杯に突条２３の底辺幅ｂを設定せず、側壁２０の上端面の一部を平坦としてもよいことはもちろんである。したがって、側壁２０の幅方向における縦断面は、図１に示すように三角形断面となっている。
【００３４】
２４は側壁２０の外周面２５に沿いつつ突条２３の外周端から立設されるリブである。リブ２４は、光透過性樹脂材製蓋２２の外周側面に接している。２６は光透過性樹脂材製蓋２２の周縁部を押さえる押さえ治具、２８は側壁２０の内周面である。なお、光吸収性樹脂材製容器の側壁２０は円筒形状でも角形形状でもよい。２９は光透過性樹脂材製蓋２２の溶着予定面であり、側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂすなわち突条２３の表面は側壁２０の溶着予定面をなす。
【００３５】
この実施形態のレーザー光溶着工程を以下に説明する。図１は、突条２３が溶融する前の状態を示している。
【００３６】
押さえ治具２６により、レーザー光照射領域Xよりも外側に位置する光透過性樹脂材製蓋２２を下方へ押圧する。この押圧により光透過性樹脂材の内部の引っ張り強度、特に突条２３の直上部位における突条２３の頂点に接しない側の光吸収性樹脂材の主面近傍における引っ張り強度は、その後のレーザー光照射による温度上昇時の引っ張り強度限界（破断強度値）内に設定される。
【００３７】
また、突条２３の高さｈは０．０３〜０．０８ｍｍ、底辺幅ｂは１．０〜２．０ｍｍとされる。この実施形態では、突条２３の高さがその底面幅に対して小さいため、光吸収性樹脂材の溶着予定面２１Bの傾斜が緩く、そのため、光透過性樹脂材製蓋２２の下面（溶着予定面）２９は従来に比べて格段に広い接触面積にて光吸収性樹脂材の溶着予定面２１Bに接触することができる。
【００３８】
次に、レーザー光２７を突条２３に照射すると、突条２３が溶融して、光透過性樹脂材製蓋２２は押さえ治具２６の押圧力により側壁２０の上端面２１A、２１Bに向けて降下する。
【００３９】
光透過性樹脂材製蓋２２の降下により、突条２３の溶融により生じた樹脂融液は上端面２１Ａ、２１Ｂの微小凹凸をつぶしつつ突条２３の頂点Poの両側へ分かれて流れる。
【００４０】
この時、光透過性樹脂材製蓋２２の溶着予定面２９と側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂ（溶着予定面）との間の空気は、他の部位に排出される。両溶着予定面の溶着は突条２３の頂点Ｐｏから左右に連続的に進行するため、上端面２１Ａ側の空気は滞留することなく、側壁２０の幅方向内側へ円滑に移動する。上端面２１Ｂ側の空気は、側壁２０の幅方向外側へ円滑に移動し、かつ、側壁２０の長手方向レーザー未走査側へ逃げる。その結果として、光透過性樹脂材製蓋２２の下面が側壁２０の上端面２１Ａ、２１Ｂに良好に溶着される。側壁２０の長手方向一方側へのレーザー光の走査は、レーザー光の移動により、又は、ワーク側の二次元移動により行われる。
【００４１】
この実施形態の特徴を以下に説明する。
【００４２】
この実施形態では、突条２３の先端（頂点Ｐｏ）は、走査レーザー光２７の照射前に光吸収性樹脂材の先端から所定幅Wだけ離れた位置に配置されている。押さえ治具２６の先端は、突条２３の先端（頂点Ｐｏ）から光透過性樹脂材の外端側に所定距離Lだけ離れた位置に存在している。
【００４３】
突条２３の高さｈは０．０３〜０．０８ｍｍ、上端面２１Ａの幅W21Aと上端面２１Ｂの幅W21Bの合計である突条２３の底辺幅ｂは１．０〜２．０ｍｍとされている。この実施形態では、幅W21Aは幅W21Bの１〜３倍とされている。
【００４４】
また、この実施形態では、図１に示すＷは１〜１０ｍｍ、Ｌは０．５〜５ｍｍに設定されている。ＷはＬよりも０．４〜１．２ｍｍ大きく設定される。更に好適には、Ｗは１．５〜３ｍｍ、Ｌは０．６〜２ｍｍに設定され、ＷはＬよりも０．５〜１．０ｍｍ大きく設定され、突条の高さｈは０．０４〜０．０７ｍｍ、突条の底辺幅ｂは１．２〜１．８ｍｍに設定され、光透過性樹脂材は、厚さｔ１が０．４〜１．０ｍｍの平板からなる。なお、図 において、Pは突条２３の頂点Ｐｏと押さえ治具２６の先端との横方向の位置ずれ量であり、０．３〜０．８ｍｍに設定されている。また、ｔはリブ２４の横幅であり、約０．４〜０．６ｍｍに設定されている。リブ２４の高さは０．５〜１．０ｍｍに設定されている。Xは上端面２１Ａ、２１Ｂ上のレーザー光照射領域の横幅（走査直角方向幅）を示し、突条２３の底辺幅ｂから幅Lを差し引いた値に略等しく設定されている。押さえ治具２６のレーザー光走査方向の長さは全周とされ、押さえ治具２６に掛ける押圧力は、約３５MPaとされている。
【００４５】
側壁２０を含む光吸収性樹脂材製容器は、熱可塑性を有してレーザー光２７を吸収する樹脂素材であればよく、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、アクリル（ＰＭＭＡ）等の樹脂材に、カーボンブラック、顔料等の所定の着色材を混入してレーザー光吸収率を調節したものが好適である。 光透過性樹脂材製蓋２２は、熱可塑性を有してレーザー光２７に対して所定の透過率を有するものであれば特に限定されないが、基本的に上記に例示した樹脂材の使用が好適である。また所定の透過率を確保できれば、着色材を混入してもよい。
【００４６】
レーザー光２７の光源として、好適な波長を有するものが適宜選択される。例えば、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラス−ネオジウムレーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、水素レーザー、窒素レーザー等を用いることができる。
【００４７】
この実施形態の効果を以下に説明する。
【００４８】
この実施形態によれば、突条２３の高さとして従来認識されていなかった小さい値を採用したため、突条２３の頂点Ｐｏの直上などにおいて、光透過性樹脂材製蓋２２に微小なクラックが発生することを良好に防止することができる。その理由については既述した通りである。
【００４９】
（その他の発明）
図１における三角形の突条２３の頂点Ｐｏを突条２３の底辺の幅方向中央よりも押さえ治具２６側にシフトする構造は、突条２３の頂点Ｐｏと押さえ治具２６の先端Yとの間の距離Pを減少するため、光透過性樹脂材製蓋２２に加えられる曲げモーメントを減らしてそれによるクラック発生防止に大きな効果があることは明白である。したがって、上記した寸法条件に限定されることなく、三角形の突条２３の頂点Ｐｏを突条２３の底辺の幅方向中央よりも押さえ治具２６側にシフトする構造は、本発明の異なる独立形態と見なすことができる。
また、図１における突条２３の高さｈが小さいであれば、突条２３の頂点Ｐｏが突条２３の幅方向中央よりも押さえ治具２６の反対側（図１の内側）にシフトしても、光透過性樹脂材製蓋２２に加えられる曲げモーメントを小さくできるため、クラック発生防止を達成する事ができるため、これも本発明に含まれるとみなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の樹脂材のレーザー溶着方法の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】出願人が採用していた従来の樹脂材のレーザー溶着方法を示す模式縦断面図である。
【図３】従来の樹脂材のレーザー溶着方法を示す模式縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０ 側壁
２１ 上端面
２１Ａ 上端面
２１Ｂ 上端面
２２ 光透過性樹脂材製蓋
２３ 突条
２４ リブ
２５ 外周面
２６ 押さえ治具
２７ レーザー光（走査レーザー光）
２９ 溶着予定面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記走査レーザー光照射前の前記押圧により、前記光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に前記光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させ、
前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴とする樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項２】
光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記走査レーザー光照射前の前記押圧により前記光透過性樹脂材を前記光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて曲げることにより、前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の前記突条の頂点近傍領域のうち前記光透過性樹脂材の先端側の領域を前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させ、
前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴とする樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項３】
請求項１記載の樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記光透過性樹脂材の押圧は、前記突条の頂点から前記光透過性樹脂材の先端側に所定距離Pだけ離れた位置から前記光透過性樹脂材の先端までの前記光透過性樹脂材を、押さえ治具により前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に向けて付勢することによりなされる樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記突条の高さｈは、０．０３〜０．０８ｍｍ、前記突条の底辺幅ｂは、２．５〜３．５ｍｍに設定される樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項１】
光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記走査レーザー光照射前の前記押圧により、前記光吸収性樹脂材の前記突条の頂点と、前記頂点から所定距離離れた前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の所定領域との少なくとも２点に前記光透過性樹脂材の溶着予定面を接触させ、
前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴とする樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項２】
光吸収性樹脂材の溶着予定面から突出する三角形断面の突条の頂点に光透過性樹脂材の溶着予定面を押圧しつつ前記光透過性樹脂材を通じて走査レーザー光を前記突条に照射して少なくとも前記突条を溶融させることにより前記両溶着予定面を溶着させる樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記走査レーザー光照射前の前記押圧により前記光透過性樹脂材を前記光透過性樹脂材の溶着予定面に向けて曲げることにより、前記光吸収性樹脂材の溶着予定面の前記突条の頂点近傍領域のうち前記光透過性樹脂材の先端側の領域を前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に面接触させ、
前記突条の高さは、前記走査レーザー光照射前の前記押圧による前記光透過性樹脂材の変形が走査レーザー光照射時の前記光透過性樹脂材の引っ張り強度限界内となる値に設定されることを特徴とする樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項３】
請求項１記載の樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記光透過性樹脂材の押圧は、前記突条の頂点から前記光透過性樹脂材の先端側に所定距離Pだけ離れた位置から前記光透過性樹脂材の先端までの前記光透過性樹脂材を、押さえ治具により前記光吸収性樹脂材の溶着予定面に向けて付勢することによりなされる樹脂材のレーザー溶着方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の樹脂材のレーザー溶着方法において、
前記突条の高さｈは、０．０３〜０．０８ｍｍ、前記突条の底辺幅ｂは、２．５〜３．５ｍｍに設定される樹脂材のレーザー溶着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１１３３１４（Ｐ２００９−１１３３１４Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８８２５１（Ｐ２００７−２８８２５１）
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]