樹脂部品の製造方法及び樹脂部品同士の固定構造
【課題】光透明樹脂で形成された部品と光吸収樹脂で構成された部品の部品同士の固定部が見栄えを損なうことなく観視者に違和感を与えないような固定構造及びそのような部品の製造方法を提供することにある。
【解決手段】光吸収部材１０の、切欠部を有しない第１立壁部１２と切欠部１８を有する第２立壁部１３により形成された溝部１６に光透明部材１の脚部３を挿入して嵌合部４５を形成し、嵌合部４５の光透明部材１側から、第２立壁部１３の切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３に向かって一回目のレーザ照射を行い第１立壁部１２と脚部３との仮融着接合固定を行い、切欠部１８に露出した脚部３の一回面のレーザ照射とは異なる位置に二回目のレーザ照射を行って本溶融接合固定とした。
【解決手段】光吸収部材１０の、切欠部を有しない第１立壁部１２と切欠部１８を有する第２立壁部１３により形成された溝部１６に光透明部材１の脚部３を挿入して嵌合部４５を形成し、嵌合部４５の光透明部材１側から、第２立壁部１３の切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３に向かって一回目のレーザ照射を行い第１立壁部１２と脚部３との仮融着接合固定を行い、切欠部１８に露出した脚部３の一回面のレーザ照射とは異なる位置に二回目のレーザ照射を行って本溶融接合固定とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二種類の樹脂部品同士を互いに固定する固定構造及びその固定方法に関するものであり、詳しくは、光透明樹脂で形成された部品と光吸収樹脂で形成された部品の部品同士の固定構造及びその固定方法に関するものであり、例えば、車両用灯具におけるレンズ（光透明樹脂）とリフレクタ（光吸収樹脂）との固定、或いは、レンズ（光透明樹脂）とハウジング（光吸収樹脂）との固定等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
そこで、具体的に車両用灯具の従来の、光透明樹脂からなるレンズ（インナーレンズ或いはアウターレンズ）と光吸収樹脂からなるハウジング（ランプハウジング）との固定構造を見てみると、アウターレンズとランプハウジングとで灯室を形成し、該灯室内にストップランプ、バックアップランプ及びターンシグナルランプの各領域を区画してテールランプを構成したものがある。
【０００３】
そのうち、ストップランプの区画領域は図１３のように、回路基板８０に複数のＬＥＤ８１を実装してなるＬＥＤ構体８２がランプハウジング８３に取り付けられ、アウターレンズ８４とＬＥＤ構体８２との間に位置するインナーレンズ８５が該インナーレンズ８５の背面側に突出した脚部８６の先端部に設けられたランスフック８７を介してランプハウジング８３に支持固定された構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記灯具を車両（例えば、エンジンルーム内）に設置した状態において、灯具のストップランプ領域を前方から観視すると、アウターレンズ８４を通して見るインナーレンズ８５の脚部８６の部分に、ランスフック８７が位置するエンジンルーム内の暗部が脚部８６を通して映し出され、見栄えを損なうものとなって観視者に違和感を与えることになる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、光透明樹脂で形成された部品（例えば、車両用灯具におけるレンズ）と光吸収樹脂で形成された部品（例えば、車両用灯具におけるハウジング）の部品同士の固定部が見栄えを損なうことなく観視者に違和感を与えないような固定構造及びそのような部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、複数の樹脂部品同士を溶融接合して新たな樹脂部品を製造する製造方法であって、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材を準備する工程と、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材を準備する工程と、前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成する工程と、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる仮溶融接合の工程と、前記仮溶融接合の後、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部の前記一回目のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる本溶融接合の工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記レーザ照射におけるレーザ光のスポット径は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きく、且つ前記レーザ照射における出力は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材と、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材とが、前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、前記脚部の前記第２立壁部の切欠部に露出した露出部と該露出部に対向する前記第１立壁部とが２箇所の溶融接合部によって固定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４又は請求項５において、前記２箇所の溶融接合部は、該溶融接合部の領域の面積が互いに異なることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、光吸収部材の、切欠部を有しない第１立壁部と切欠部を有する第２立壁部により形成された溝部に光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、嵌合部の光透明部材側から、第２立壁部の切欠部に露出した光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い第１立壁部と脚部との仮融着接合固定を行い、同様に、第２立壁部の切欠部に露出した光透明部材の脚部の、一回面のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行って本溶融接合固定とした。
【００１４】
その結果、光透明部材を通して見た見え方が、嵌合部の全面に亘って光吸収部材が視認され、光吸収部材の背後にある物は嵌合部を通して見えることはなく、嵌合部が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。
【００１５】
また、レーザ照射による溶融接合時に、接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
更に、各切欠部に対して２箇所の溶融接合部を有するため、光吸収部材と光透明部材とに対して頼性の高い溶融接合強度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係わる光透明部材の説明図である。
【図２】同じく、本発明に係わる光吸収部材の説明図である。
【図３】光透明部材と光吸収部材の嵌合状態の説明図である。
【図４】光透明部材と光吸収部材の溶融接合方法の説明図である。
【図５】同じく、光透明部材と光吸収部材の溶融接合方法の説明図である。
【図６】光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図７】同じく、光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図８】同じく、光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図９】光透明部材と光吸収部材の融着接合部を光透明部材側から見た時の説明図である。
【図１０】ハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分断面説明図である。
【図１１】ハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分側面説明図である。
【図１２】ハウジングとインナーレンズで構成された車両用灯具の上面説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１〜図５は、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成された部品とレーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成された部品との部品同士の固定方法についての具体的な実施形態に係わる説明図である。
【００２０】
光透明樹脂及び光吸収樹脂の夫々には種々の種類のものが考えられ、光透明樹脂で形成される部品及び光吸収樹脂で形成される部品の夫々の種類についても多岐に亘っている。
【００２１】
そこで、本実施形態においては、部品の用途として車両用灯具を想定し、光透明樹脂としてＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）を、光吸収樹脂としてＡＳＡ（アクリロニトリルスチレンアクリレート）を夫々選定すると共に、ＰＭＭＡ樹脂で形成される部品をインナーレンズに、ＡＳＡ樹脂で形成される部品をハウジングに設定した。
【００２２】
まず、ＰＭＭＡからなり車両用灯具のインナーレンズとして設定された部品（以下、光透明部材と呼称する）１は、図１（光透明部材の説明図）に示すように、平板状の本体部２と該本体部２の一方の面から立ち上がって所定の方向に延設された脚部３を備えている。
【００２３】
脚部３は、延設方向に垂直な断面の形状が本体部２側を下底とする略台形状を呈しており、本体部２からの高さ（Ｈ１）を１０ｍｍとし、上端４の幅（Ｗ１）を２．９ｍｍとしている。
【００２４】
一方、ＡＳＡからなり車両用灯具のハウジングとして設定された部品（以下、光吸収部材と呼称する）１０は、図２（光吸収部材の説明図）に示すように、平板状の本体部１１と該本体部１１の一方の面から立ち上がって所定の方向に延長された、互いに対峙して並設された一対の第１立壁部１２と第２立壁部１３を備えている。
【００２５】
そのうち第１立壁部１２は、本体部１１からの高さ（Ｈ２）を１０ｍｍとし、第２立壁部１３と対峙する側の面（以下、第１内側面と呼称する）１４を、本体部１１側から先端方向に向かって第２立壁部１３と反対方向に開く傾斜面としている。
【００２６】
一方、第２立壁部１３は、本体部１１からの高さ（Ｈ３）を２ｍｍとし、第１立壁部１２と対峙する側の面（以下、第２内側面と呼称する）１５を、本体部１１側から先端方向に向かって第１立壁部１２と反対方向に開く傾斜面としており、第１立壁部１２に対峙する部分を所定の深さに切り欠いた切欠部１８を有している。
いる。
【００２７】
したがって、第１立壁部１２の第１内側面１４と第２立壁部１３の第２内側面１５によって、立壁部の一部が削除された部分（切欠部１８）を有する形状の溝部１６が形成されており、底面１７の幅（Ｗ２）は３．０ｍｍとされている。この時、溝部１６の第１内側面１４と第２内側面１５のなす角（θ１）は、脚部３の対向する外側面５同士のなす角（θ２）とほぼ同一の角度に設定されている。
【００２８】
そして、図３（光透明部材と光吸収部材の嵌合状態の説明図）に示すように、光透明部材１の脚部３を光吸収部材１０の溝部１６に挿入する。このとき、溝部１６の幅（Ｗ２）と該溝部１６に挿入する脚部３の幅（Ｗ１）とは０．１ｍｍの寸法差（Ｗ２−Ｗ１）を有しており、この寸法差に基づく適度な隙間によって脚部３を溝部１６内に円滑に且つガタツキなく確実に挿入することができる。
【００２９】
その後、光透明部材１の脚部３を光吸収部材１０の溝部１６に挿入した状態を保持しながら、図４（光透明部材と光吸収部材の溶融接合の説明図）に示すように、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって仮固定のための一回目のレーザ照射を行う。
【００３０】
このとき、レーザは、波長が１０６０〜１０７０ｎｍのレーザ光を発生するファイバーレーザを用い、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとした。
【００３１】
そこで、光透明部材１の斜め上方から、切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３に向かって一回目のレーザ照射を行うと、レーザ光は透明な脚部３を透過して該脚部３の背後に位置する光吸収部材１０の第１立壁部１２の第１内側面１４に到達する。
【００３２】
すると、第１立壁部１２の第１内側面１４近傍の、レーザ光が照射された部分は該レーザ光を吸収して発熱し溶融する。この溶融部（第１溶融部）２１は、熱膨張による体積増加によってその体積増加分が第１内側面１４から光透明部材１の脚部３側に膨出し、第１内側面１４に対峙する光透明部材１の脚部３の外側面（対峙面）５ｂに到達する。
【００３３】
脚部３の対峙面５ｂに到達した第１溶融部２１は、その後も熱膨張が続く。そのため、第１溶融部２１の熱膨張力によって第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの距離が拡大しながら、脚部３の対峙面５ｂ近傍の、第１溶融部２１が接触した部分に該第１溶融部２１の熱が伝達されてその部分が熱で溶融し、この溶融部（第２溶融部）２２と第１溶融部２１との間で融着接合部（第１融着接合部）２３が形成される。
【００３４】
第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離は、光透明部材１の線膨張率、光吸収部材１０の線膨張率、レーザ光のスポット径、及びレーザ光の出力等により決まる。そのうち、線膨張率及びレーザ光のスポット径は部材の溶融時の体積増加量に関係し、線膨張率が大きいほど、またスポット径が大きいほど溶融部の体積増加量が大きくなって第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離が大きくなる。
【００３５】
また、レーザ光の出力は部材の溶融量に関係し、出力が大きいほど部材の溶融量が増大して溶融部の体積増加量が大きくなり、第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離が大きくなる。
【００３６】
このような一回目のレーザ照射による光透明部材１の脚部３と光吸収部材１０の第１立壁部１２との溶融接合は、溶融した両者を互いに固定した状態で行ったものではない。そのため、レーザ照射による溶融接合時に、溶融部の熱膨張力が両者間の距離拡大エネルギーとして作用するため接合に係わる力としては作用が弱くなり、両者間の接合力は両者を固定した状態で溶融接合した場合に比較して弱いものとなる。
【００３７】
但し、上記一回目の溶融接合は、以下に説明する二回目の本溶融接合のための仮溶融接合の機能を果たすものであり、そのためには十分の接合力を有するものである。
【００３８】
そこで、次に図５（光透明部材と光吸収部材の溶融接合の説明図）に示すように、本溶融接合のための二回目のレーザ照射を行う。二回目のレーザ照射は、一回目のレーザ照射と同様に、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって行う。
【００３９】
但し、二回目のレーザ照射の位置は、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に行う。
【００４０】
この場合、レーザは、一回目のレーザ照射に用いたと同様に波長が１０６０〜１０７０ｎｍのレーザ光を発生するファイバーレーザを使用し、レーザ光のスポット径を一回目のレーザ照射のときよりも大きいφ３ｍｍとした。
【００４１】
そこで、光透明部材１の斜め上方から切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３の、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行うと、レーザ光は透明な脚部３を透過して該脚部３の背後に位置する光吸収部材１０の第１立壁部１２の第１内側面１４の、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に到達する。
【００４２】
すると、第１立壁部１２の第１内側面１４近傍の、レーザ光が照射された部分は該レーザ光を吸収して発熱し溶融する。この溶融部（第３溶融部）２４は、熱膨張による体積増加によってその体積増加分が第１内側面１４から光透明部材１の脚部３側に膨出し、第１内側面１４に対峙する光透明部材１の脚部３の外側面（対峙面）５ｂに到達する。
【００４３】
脚部３の対峙面５ｂに到達した第１溶融部２１はその後も熱膨張が続くが、１回目のレーザ照射とは異なり、光吸収部材１０の第１立壁部１２と光透明部材１の脚部３とは既に一回目のレーザ照射によって仮溶融接合されている。
【００４４】
そのため、第３溶融部２４の熱膨張力はそのまま光透明部材１の脚部３に伝わり、その膨張力を受けながら脚部３の対峙面５ｂ近傍の、第３溶融部２４が接触した部分に該第３溶融部２４の熱が伝達されてその部分が熱で溶融し、この溶融部（第４溶融部）２５と第３溶融部２４との間で融着接合部（第２融着接合部）２６が形成される。
【００４５】
その結果、第３溶融部２４の熱が効率的に脚部３の対峙面５ｂ近傍に伝達され、その伝達熱による溶融部（第４溶融部）２５と第３溶融部２４とによる融着接合部（第２融着接合部）２６は強固な接合部を形成する。
【００４６】
また、二回目のレーザ照射は一回目のレーザ照射やよりもレーザ光のスポット径が大きくなっている。そのため、レーザ照射で溶融形成される光吸収部材１０の第１立壁部１２の溶融部の体積は、一回目のレーザ照射で溶融形成される第１溶融部２１よりも二回目のレーザ照射で溶融形成される第３溶融部２４の方が大きい。
【００４７】
それに伴って、第１溶融部２１の伝達熱を受けて溶融形成される光透明部材１の脚部３の第２溶融部２２よりも第３溶融部２４の伝達熱を受けて溶融形成される光透明部材１の脚部３の第４溶融部２５の方が大きい。
【００４８】
そのため、一回目のレーザ照射において、光吸収部材１０の第１立壁部１２に溶融形成される第１溶融部２１と、第１溶融部２１の伝達熱により光透明部材１の脚部３に溶融形成される第２溶融部２２とによって形成される第１融着接合部２３の体積よりも、二回目のレーザ照射において、光吸収部材１０の第１立壁部１２に溶融形成される第３溶融部２４と、第３溶融部２４の伝達熱により光透明部材１の脚部３に溶融形成される第４溶融部２５とによって形成される第２融着接合部２６の体積の方が大きい。
【００４９】
したがって、一回目のレーザ照射で形成される第１融着接合部２３よりも大きい体積となる第２融着接合部２６を形成する二回目のレーザ照射の方が、上記溶融部の熱膨張力が溶融接合の形成に効率的に寄与することになり、より強固は溶融接合固定を確保することができる。
【００５０】
以上説明したように、光吸収部材と光透明部材をレーザ照射により融着接合するに際し、一回目のレーザ照射で両者の仮溶融接合を施し、二回目のレーザ照射で本融着接合することで強固な融着接合部を形成するようにした。
【００５１】
その結果、レーザ照射による溶融接合にあたって、光吸収部材と光透明部材との接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる治具或いは装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００５２】
そこで、上記実施形態における融着接合の接合強度について検証した結果を、図６〜図８の表を参照して説明する。
【００５３】
図６の表は、レーザの照射を一回のみとしたときの、溶融接合部の接合状態を示す表である。レーザの照射条件は、上述の二回目の照射条件を採用した。具体的には、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を１．０（Ｊ／ｍｍ２）〜２．０（Ｊ／ｍｍ２）の間で５段階（サンプルＮｏ．１〜５）に変えた。
【００５４】
すると、表にあるように、引張り試験において引張り強度が３３〜５９（ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲となり、全てのサンプルが溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じた（判定が×印）。このことより、一回のレーザ照射では十分な接合強度が得られないことが明らかになった。なお、判定の×印は引張り試験において、接合強度が低いために界面剥離を生じたことを示す。
【００５５】
図７の表は、上記結果を踏まえ、十分な接合強度を得るために二回のレーザ照射を施したときの、溶融接合部の接合状態を示す表である。一回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を全て０．１（Ｊ／ｍｍ２）とした。そして、その後の二回面のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を０．７（Ｊ／ｍｍ２）〜１．７（Ｊ／ｍｍ２）の間で５段階（サンプルＮｏ．１〜５）に変えた。
【００５６】
その結果、表にあるように、引張り試験において引張り強度が３８〜６３（ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲となり、二回目のレーザ照射においてレーザ入熱量を０．７（Ｊ／ｍｍ２）としたときのサンプル（Ｎｏ．１）のみが溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じ、十分な接合強度を得ることができなかった。それ以外のサンプル（Ｎｏ．２〜５）は、界面剥離ではなく部材そのものが破壊し（判定が○印）、十分に高い接合強度を有することが検証された。なお、判定の○印は引張り試験において、十分に接合強度が高いために材料破壊が生じたことを示す。
【００５７】
図８の表は、光吸収部材１０の第１立壁部１２と第２立壁部１３とで形成された溝部１６と、該溝部１６に挿入した光透明部材１の脚部３との間の隙間を、０．１ｍｍと０．２ｍｍとしたときの溶融接合部の接合状態を示す表である。この場合、一回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を０．１（Ｊ／ｍｍ２）とし、二回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を１．３（Ｊ／ｍｍ２）とした。
【００５８】
つまり、溶融接合条件として、溝部１６と該溝部１６に挿入する脚部３との間の隙間のみを変えたものである。
【００５９】
その結果、両者間の隙間が０．１ｍｍの場合は、引張り試験における引張り強度が６１（ｋｇｆ／ｃｍ２）となり、部材そのものが破壊して（判定が○印）、十分に高い接合強度を有することが分かった、それに対し、両者間の隙間を０．２ｍｍとした場合は、引張り試験における引張り強度が３５（ｋｇｆ／ｃｍ２）となり、溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じた（判定が×印）。
【００６０】
これにより、光吸収部材１０の第１立壁部１２と第２立壁部１３とで形成された溝部１６と、該溝部１６に挿入した光透明部材１の脚部３との間の隙間を０．１ｍｍ以下に保持した状態で、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって二回のレーザ照射を行うことによって十分な強度の溶融接合を実現できることがわかる。
【００６１】
特に、スポット径をφ１ｍｍ、入熱量を１．００（Ｊ／ｍｍ２）とする一回目のレーザ照射によって仮溶融接合を行い、その後、スポット径をφ３ｍｍ、入熱量を１．００（Ｊ／ｍｍ２）以上とする二回目のレーザ照射によって本溶融接合を行うことにより、信頼性の高い溶融接合強度を実現することができる。
【００６２】
そこで、この光吸収部材１０と光透明部材１との嵌合部４５を光透明部材１側から観視すると、図９（光透明部材と光吸収部材の融着接合部を光透明部材側から見た時の説明図）のように、その方向からは光透明部材１を通して光吸収部材１０の第１立壁部１２の上面１２ａ、第２立壁部１３の上面１３ａ及び底面１７が見える。つまり、光透明部材１を通して見た見え方が、嵌合部４５の全面に亘って光吸収部材１０が視認され、光吸収部材１０の背後にある物は嵌合部４５を通して見えることはなく、嵌合部４５が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。
【００６３】
また、光吸収部材１０と光透明部材１との嵌合部４５を光透明部材１側から観視したときに視認される光吸収部材１０の部分、例えば、光吸収部材１０の第１立壁部１２の上面１２ａ、第２立壁部１３の上面１３ａ及び底面１７は、アルミ蒸着膜等の光反射処理が施されており、メタリックな質感を醸し出すように図られている。
【００６４】
なお、レーザ照射による溶融接合時に、接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００６５】
図１０〜図１２（図１０はハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分断面図、図１１はハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分側面図、図１２はハウジングとインナーレンズとで構成された車両用灯具の上面図）は、上述のレーザ溶着を用いた樹脂部品の固定方法（仮）の応用例の説明図である。この応用例は、上記光吸収部材の構成に基づいてハウジング３０を形成し、同様に上記光透明部材の構成に基づいてインナーレンズ４０を形成し、ハウジング３０とインナーレンズ４０とにより車両用灯具５０を構成するものである。
【００６６】
図１０及び図１１より、ハウジング３０は、環状の開口端部３１の従来のハウジングに設けられた固定用フックに対応する位置に、所定の幅及び深さを有する溝部３２が設けられている。溝部３２は第１立壁部３３と第２立壁部３４によって囲まれており、第２立壁部３４は環状の内側に位置して所定の幅及び深さの切欠部３５を有している。
【００６７】
一方、インナーレンズ４０は、環状の開口端部４１に従来のレンズと同様に該開口端部４１に沿って前記ハウジング３０の溝部３２に挿入する脚部４２が設けられている。
【００６８】
そして、ハウジング３０の溝部３２にインナーレンズ４０の脚部４２が挿入され、第２立壁部３４の各切欠部３５における脚部４２が露出した領域に、第１立壁部３３と脚部４２とによる２箇所の溶融接合部（第１溶融接合部５１と第２溶融接合部５２）が形成されている。
【００６９】
第１溶融接合部５１は、上述の一回目のレーザ照射の条件の基に形成された仮溶融接合部であり、第２溶融接合部５２は上述の二回目のレーザ照射の条件の基に形成された本溶融接合部である。これにより、ハウジング３０とインナーレンズ４０とを高い強度で確実に接合することができ、機械的に信頼性の高い車両用灯具を実現することができる。
【００７０】
また、レーザ照射による溶融接合にあたって、光吸収部材と光透明部材との接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる治具或いは装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００７１】
なお、第１溶融接合部５１と第２溶融接合部５２からなる２箇所の溶融接合部を環状方向に対して設ける位置は、図１２にあるように、ハウジング３０及びインナーレンズ４０の略中心位置を中心とする略点対称の位置であることが好ましい。これにより、車両用灯具５０を構成するハウジング３０とインナーレンズ４０に対してバランスの取れた位置に配置されることになる。
【００７２】
また、光吸収部材の構成に基づくハウジング３０と、光透明部材に基づくインナーレンズ４０とにより構成された車両用灯具５０を、インナーレンズ４０とハウジング３０との溶融接合部となる嵌合部４５をインナーレンズ４０側から観視したときに、図９を参照して説明したように、車両用灯具５０の背後にある、例えばエンジンルーム内の暗部が嵌合部４５を通して見えることはなく、嵌合部４５が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。その結果、車両用灯具５０として見栄えを損なうことがない、商品性の高いものを実現することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１… 光透明部材
２… 本体部
３… 脚部
４… 上端
５… 外側面
５ｂ… 外側面（対峙面）
１０… 光吸収部材
１１… 本体部
１２… 第１立壁部
１２ａ… 上面
１３… 第２立壁部
１３ａ… 上面
１４… 第１内側面
１５… 第２内側面
１６… 溝部
１７… 底面
１８… 切欠部
２１… 溶融部（第1溶融部）
２２… 溶融部（第２溶融部）
２３… 融着接合部（第１融着接合部）
２４… 溶融部（第３溶融部）
２５… 溶融部（第４溶融部）
２６… 融着接合部（第２融着接合部）
３０… ハウジング
３１… 開口端部
３２… 溝部
３３… 第１立壁部
３４… 第２立壁部
３５… 切欠部
４０… インナーレンズ
４１… 開口端部
４２… 脚部
４５… 嵌合部
５０… 車両用灯具
５１… 第１溶融接合部
５２… 第２溶融接合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二種類の樹脂部品同士を互いに固定する固定構造及びその固定方法に関するものであり、詳しくは、光透明樹脂で形成された部品と光吸収樹脂で形成された部品の部品同士の固定構造及びその固定方法に関するものであり、例えば、車両用灯具におけるレンズ（光透明樹脂）とリフレクタ（光吸収樹脂）との固定、或いは、レンズ（光透明樹脂）とハウジング（光吸収樹脂）との固定等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
そこで、具体的に車両用灯具の従来の、光透明樹脂からなるレンズ（インナーレンズ或いはアウターレンズ）と光吸収樹脂からなるハウジング（ランプハウジング）との固定構造を見てみると、アウターレンズとランプハウジングとで灯室を形成し、該灯室内にストップランプ、バックアップランプ及びターンシグナルランプの各領域を区画してテールランプを構成したものがある。
【０００３】
そのうち、ストップランプの区画領域は図１３のように、回路基板８０に複数のＬＥＤ８１を実装してなるＬＥＤ構体８２がランプハウジング８３に取り付けられ、アウターレンズ８４とＬＥＤ構体８２との間に位置するインナーレンズ８５が該インナーレンズ８５の背面側に突出した脚部８６の先端部に設けられたランスフック８７を介してランプハウジング８３に支持固定された構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記灯具を車両（例えば、エンジンルーム内）に設置した状態において、灯具のストップランプ領域を前方から観視すると、アウターレンズ８４を通して見るインナーレンズ８５の脚部８６の部分に、ランスフック８７が位置するエンジンルーム内の暗部が脚部８６を通して映し出され、見栄えを損なうものとなって観視者に違和感を与えることになる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、光透明樹脂で形成された部品（例えば、車両用灯具におけるレンズ）と光吸収樹脂で形成された部品（例えば、車両用灯具におけるハウジング）の部品同士の固定部が見栄えを損なうことなく観視者に違和感を与えないような固定構造及びそのような部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、複数の樹脂部品同士を溶融接合して新たな樹脂部品を製造する製造方法であって、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材を準備する工程と、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材を準備する工程と、前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成する工程と、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる仮溶融接合の工程と、前記仮溶融接合の後、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部の前記一回目のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる本溶融接合の工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記レーザ照射におけるレーザ光のスポット径は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きく、且つ前記レーザ照射における出力は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材と、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材とが、前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、前記脚部の前記第２立壁部の切欠部に露出した露出部と該露出部に対向する前記第１立壁部とが２箇所の溶融接合部によって固定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４又は請求項５において、前記２箇所の溶融接合部は、該溶融接合部の領域の面積が互いに異なることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、光吸収部材の、切欠部を有しない第１立壁部と切欠部を有する第２立壁部により形成された溝部に光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、嵌合部の光透明部材側から、第２立壁部の切欠部に露出した光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い第１立壁部と脚部との仮融着接合固定を行い、同様に、第２立壁部の切欠部に露出した光透明部材の脚部の、一回面のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行って本溶融接合固定とした。
【００１４】
その結果、光透明部材を通して見た見え方が、嵌合部の全面に亘って光吸収部材が視認され、光吸収部材の背後にある物は嵌合部を通して見えることはなく、嵌合部が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。
【００１５】
また、レーザ照射による溶融接合時に、接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
更に、各切欠部に対して２箇所の溶融接合部を有するため、光吸収部材と光透明部材とに対して頼性の高い溶融接合強度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係わる光透明部材の説明図である。
【図２】同じく、本発明に係わる光吸収部材の説明図である。
【図３】光透明部材と光吸収部材の嵌合状態の説明図である。
【図４】光透明部材と光吸収部材の溶融接合方法の説明図である。
【図５】同じく、光透明部材と光吸収部材の溶融接合方法の説明図である。
【図６】光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図７】同じく、光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図８】同じく、光透明部材と光吸収部材の融着接合の接合強度の表である。
【図９】光透明部材と光吸収部材の融着接合部を光透明部材側から見た時の説明図である。
【図１０】ハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分断面説明図である。
【図１１】ハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分側面説明図である。
【図１２】ハウジングとインナーレンズで構成された車両用灯具の上面説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１〜図５は、レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成された部品とレーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成された部品との部品同士の固定方法についての具体的な実施形態に係わる説明図である。
【００２０】
光透明樹脂及び光吸収樹脂の夫々には種々の種類のものが考えられ、光透明樹脂で形成される部品及び光吸収樹脂で形成される部品の夫々の種類についても多岐に亘っている。
【００２１】
そこで、本実施形態においては、部品の用途として車両用灯具を想定し、光透明樹脂としてＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）を、光吸収樹脂としてＡＳＡ（アクリロニトリルスチレンアクリレート）を夫々選定すると共に、ＰＭＭＡ樹脂で形成される部品をインナーレンズに、ＡＳＡ樹脂で形成される部品をハウジングに設定した。
【００２２】
まず、ＰＭＭＡからなり車両用灯具のインナーレンズとして設定された部品（以下、光透明部材と呼称する）１は、図１（光透明部材の説明図）に示すように、平板状の本体部２と該本体部２の一方の面から立ち上がって所定の方向に延設された脚部３を備えている。
【００２３】
脚部３は、延設方向に垂直な断面の形状が本体部２側を下底とする略台形状を呈しており、本体部２からの高さ（Ｈ１）を１０ｍｍとし、上端４の幅（Ｗ１）を２．９ｍｍとしている。
【００２４】
一方、ＡＳＡからなり車両用灯具のハウジングとして設定された部品（以下、光吸収部材と呼称する）１０は、図２（光吸収部材の説明図）に示すように、平板状の本体部１１と該本体部１１の一方の面から立ち上がって所定の方向に延長された、互いに対峙して並設された一対の第１立壁部１２と第２立壁部１３を備えている。
【００２５】
そのうち第１立壁部１２は、本体部１１からの高さ（Ｈ２）を１０ｍｍとし、第２立壁部１３と対峙する側の面（以下、第１内側面と呼称する）１４を、本体部１１側から先端方向に向かって第２立壁部１３と反対方向に開く傾斜面としている。
【００２６】
一方、第２立壁部１３は、本体部１１からの高さ（Ｈ３）を２ｍｍとし、第１立壁部１２と対峙する側の面（以下、第２内側面と呼称する）１５を、本体部１１側から先端方向に向かって第１立壁部１２と反対方向に開く傾斜面としており、第１立壁部１２に対峙する部分を所定の深さに切り欠いた切欠部１８を有している。
いる。
【００２７】
したがって、第１立壁部１２の第１内側面１４と第２立壁部１３の第２内側面１５によって、立壁部の一部が削除された部分（切欠部１８）を有する形状の溝部１６が形成されており、底面１７の幅（Ｗ２）は３．０ｍｍとされている。この時、溝部１６の第１内側面１４と第２内側面１５のなす角（θ１）は、脚部３の対向する外側面５同士のなす角（θ２）とほぼ同一の角度に設定されている。
【００２８】
そして、図３（光透明部材と光吸収部材の嵌合状態の説明図）に示すように、光透明部材１の脚部３を光吸収部材１０の溝部１６に挿入する。このとき、溝部１６の幅（Ｗ２）と該溝部１６に挿入する脚部３の幅（Ｗ１）とは０．１ｍｍの寸法差（Ｗ２−Ｗ１）を有しており、この寸法差に基づく適度な隙間によって脚部３を溝部１６内に円滑に且つガタツキなく確実に挿入することができる。
【００２９】
その後、光透明部材１の脚部３を光吸収部材１０の溝部１６に挿入した状態を保持しながら、図４（光透明部材と光吸収部材の溶融接合の説明図）に示すように、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって仮固定のための一回目のレーザ照射を行う。
【００３０】
このとき、レーザは、波長が１０６０〜１０７０ｎｍのレーザ光を発生するファイバーレーザを用い、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとした。
【００３１】
そこで、光透明部材１の斜め上方から、切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３に向かって一回目のレーザ照射を行うと、レーザ光は透明な脚部３を透過して該脚部３の背後に位置する光吸収部材１０の第１立壁部１２の第１内側面１４に到達する。
【００３２】
すると、第１立壁部１２の第１内側面１４近傍の、レーザ光が照射された部分は該レーザ光を吸収して発熱し溶融する。この溶融部（第１溶融部）２１は、熱膨張による体積増加によってその体積増加分が第１内側面１４から光透明部材１の脚部３側に膨出し、第１内側面１４に対峙する光透明部材１の脚部３の外側面（対峙面）５ｂに到達する。
【００３３】
脚部３の対峙面５ｂに到達した第１溶融部２１は、その後も熱膨張が続く。そのため、第１溶融部２１の熱膨張力によって第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの距離が拡大しながら、脚部３の対峙面５ｂ近傍の、第１溶融部２１が接触した部分に該第１溶融部２１の熱が伝達されてその部分が熱で溶融し、この溶融部（第２溶融部）２２と第１溶融部２１との間で融着接合部（第１融着接合部）２３が形成される。
【００３４】
第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離は、光透明部材１の線膨張率、光吸収部材１０の線膨張率、レーザ光のスポット径、及びレーザ光の出力等により決まる。そのうち、線膨張率及びレーザ光のスポット径は部材の溶融時の体積増加量に関係し、線膨張率が大きいほど、またスポット径が大きいほど溶融部の体積増加量が大きくなって第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離が大きくなる。
【００３５】
また、レーザ光の出力は部材の溶融量に関係し、出力が大きいほど部材の溶融量が増大して溶融部の体積増加量が大きくなり、第１立壁部１２の第１内側面１４と脚部３の対峙面５ｂとの拡大距離が大きくなる。
【００３６】
このような一回目のレーザ照射による光透明部材１の脚部３と光吸収部材１０の第１立壁部１２との溶融接合は、溶融した両者を互いに固定した状態で行ったものではない。そのため、レーザ照射による溶融接合時に、溶融部の熱膨張力が両者間の距離拡大エネルギーとして作用するため接合に係わる力としては作用が弱くなり、両者間の接合力は両者を固定した状態で溶融接合した場合に比較して弱いものとなる。
【００３７】
但し、上記一回目の溶融接合は、以下に説明する二回目の本溶融接合のための仮溶融接合の機能を果たすものであり、そのためには十分の接合力を有するものである。
【００３８】
そこで、次に図５（光透明部材と光吸収部材の溶融接合の説明図）に示すように、本溶融接合のための二回目のレーザ照射を行う。二回目のレーザ照射は、一回目のレーザ照射と同様に、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって行う。
【００３９】
但し、二回目のレーザ照射の位置は、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に行う。
【００４０】
この場合、レーザは、一回目のレーザ照射に用いたと同様に波長が１０６０〜１０７０ｎｍのレーザ光を発生するファイバーレーザを使用し、レーザ光のスポット径を一回目のレーザ照射のときよりも大きいφ３ｍｍとした。
【００４１】
そこで、光透明部材１の斜め上方から切欠部１８に露出した光透明部材１の脚部３の、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行うと、レーザ光は透明な脚部３を透過して該脚部３の背後に位置する光吸収部材１０の第１立壁部１２の第１内側面１４の、一回目のレーザ照射位置とは異なる位置に到達する。
【００４２】
すると、第１立壁部１２の第１内側面１４近傍の、レーザ光が照射された部分は該レーザ光を吸収して発熱し溶融する。この溶融部（第３溶融部）２４は、熱膨張による体積増加によってその体積増加分が第１内側面１４から光透明部材１の脚部３側に膨出し、第１内側面１４に対峙する光透明部材１の脚部３の外側面（対峙面）５ｂに到達する。
【００４３】
脚部３の対峙面５ｂに到達した第１溶融部２１はその後も熱膨張が続くが、１回目のレーザ照射とは異なり、光吸収部材１０の第１立壁部１２と光透明部材１の脚部３とは既に一回目のレーザ照射によって仮溶融接合されている。
【００４４】
そのため、第３溶融部２４の熱膨張力はそのまま光透明部材１の脚部３に伝わり、その膨張力を受けながら脚部３の対峙面５ｂ近傍の、第３溶融部２４が接触した部分に該第３溶融部２４の熱が伝達されてその部分が熱で溶融し、この溶融部（第４溶融部）２５と第３溶融部２４との間で融着接合部（第２融着接合部）２６が形成される。
【００４５】
その結果、第３溶融部２４の熱が効率的に脚部３の対峙面５ｂ近傍に伝達され、その伝達熱による溶融部（第４溶融部）２５と第３溶融部２４とによる融着接合部（第２融着接合部）２６は強固な接合部を形成する。
【００４６】
また、二回目のレーザ照射は一回目のレーザ照射やよりもレーザ光のスポット径が大きくなっている。そのため、レーザ照射で溶融形成される光吸収部材１０の第１立壁部１２の溶融部の体積は、一回目のレーザ照射で溶融形成される第１溶融部２１よりも二回目のレーザ照射で溶融形成される第３溶融部２４の方が大きい。
【００４７】
それに伴って、第１溶融部２１の伝達熱を受けて溶融形成される光透明部材１の脚部３の第２溶融部２２よりも第３溶融部２４の伝達熱を受けて溶融形成される光透明部材１の脚部３の第４溶融部２５の方が大きい。
【００４８】
そのため、一回目のレーザ照射において、光吸収部材１０の第１立壁部１２に溶融形成される第１溶融部２１と、第１溶融部２１の伝達熱により光透明部材１の脚部３に溶融形成される第２溶融部２２とによって形成される第１融着接合部２３の体積よりも、二回目のレーザ照射において、光吸収部材１０の第１立壁部１２に溶融形成される第３溶融部２４と、第３溶融部２４の伝達熱により光透明部材１の脚部３に溶融形成される第４溶融部２５とによって形成される第２融着接合部２６の体積の方が大きい。
【００４９】
したがって、一回目のレーザ照射で形成される第１融着接合部２３よりも大きい体積となる第２融着接合部２６を形成する二回目のレーザ照射の方が、上記溶融部の熱膨張力が溶融接合の形成に効率的に寄与することになり、より強固は溶融接合固定を確保することができる。
【００５０】
以上説明したように、光吸収部材と光透明部材をレーザ照射により融着接合するに際し、一回目のレーザ照射で両者の仮溶融接合を施し、二回目のレーザ照射で本融着接合することで強固な融着接合部を形成するようにした。
【００５１】
その結果、レーザ照射による溶融接合にあたって、光吸収部材と光透明部材との接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる治具或いは装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００５２】
そこで、上記実施形態における融着接合の接合強度について検証した結果を、図６〜図８の表を参照して説明する。
【００５３】
図６の表は、レーザの照射を一回のみとしたときの、溶融接合部の接合状態を示す表である。レーザの照射条件は、上述の二回目の照射条件を採用した。具体的には、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を１．０（Ｊ／ｍｍ２）〜２．０（Ｊ／ｍｍ２）の間で５段階（サンプルＮｏ．１〜５）に変えた。
【００５４】
すると、表にあるように、引張り試験において引張り強度が３３〜５９（ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲となり、全てのサンプルが溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じた（判定が×印）。このことより、一回のレーザ照射では十分な接合強度が得られないことが明らかになった。なお、判定の×印は引張り試験において、接合強度が低いために界面剥離を生じたことを示す。
【００５５】
図７の表は、上記結果を踏まえ、十分な接合強度を得るために二回のレーザ照射を施したときの、溶融接合部の接合状態を示す表である。一回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を全て０．１（Ｊ／ｍｍ２）とした。そして、その後の二回面のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を０．７（Ｊ／ｍｍ２）〜１．７（Ｊ／ｍｍ２）の間で５段階（サンプルＮｏ．１〜５）に変えた。
【００５６】
その結果、表にあるように、引張り試験において引張り強度が３８〜６３（ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲となり、二回目のレーザ照射においてレーザ入熱量を０．７（Ｊ／ｍｍ２）としたときのサンプル（Ｎｏ．１）のみが溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じ、十分な接合強度を得ることができなかった。それ以外のサンプル（Ｎｏ．２〜５）は、界面剥離ではなく部材そのものが破壊し（判定が○印）、十分に高い接合強度を有することが検証された。なお、判定の○印は引張り試験において、十分に接合強度が高いために材料破壊が生じたことを示す。
【００５７】
図８の表は、光吸収部材１０の第１立壁部１２と第２立壁部１３とで形成された溝部１６と、該溝部１６に挿入した光透明部材１の脚部３との間の隙間を、０．１ｍｍと０．２ｍｍとしたときの溶融接合部の接合状態を示す表である。この場合、一回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ１ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を０．１（Ｊ／ｍｍ２）とし、二回目のレーザの照射条件は、レーザ光のスポット径をφ３ｍｍとし、レーザ光によって受ける熱量（レーザ入熱量）を１．３（Ｊ／ｍｍ２）とした。
【００５８】
つまり、溶融接合条件として、溝部１６と該溝部１６に挿入する脚部３との間の隙間のみを変えたものである。
【００５９】
その結果、両者間の隙間が０．１ｍｍの場合は、引張り試験における引張り強度が６１（ｋｇｆ／ｃｍ２）となり、部材そのものが破壊して（判定が○印）、十分に高い接合強度を有することが分かった、それに対し、両者間の隙間を０．２ｍｍとした場合は、引張り試験における引張り強度が３５（ｋｇｆ／ｃｍ２）となり、溶融接合部の互いの溶融部の界面で界面剥離を生じた（判定が×印）。
【００６０】
これにより、光吸収部材１０の第１立壁部１２と第２立壁部１３とで形成された溝部１６と、該溝部１６に挿入した光透明部材１の脚部３との間の隙間を０．１ｍｍ以下に保持した状態で、光透明部材１の斜め上方から、該第２立壁部１３の一部が削除された部分（切欠部１８）に露出した光透明部材１の脚部３に向かって二回のレーザ照射を行うことによって十分な強度の溶融接合を実現できることがわかる。
【００６１】
特に、スポット径をφ１ｍｍ、入熱量を１．００（Ｊ／ｍｍ２）とする一回目のレーザ照射によって仮溶融接合を行い、その後、スポット径をφ３ｍｍ、入熱量を１．００（Ｊ／ｍｍ２）以上とする二回目のレーザ照射によって本溶融接合を行うことにより、信頼性の高い溶融接合強度を実現することができる。
【００６２】
そこで、この光吸収部材１０と光透明部材１との嵌合部４５を光透明部材１側から観視すると、図９（光透明部材と光吸収部材の融着接合部を光透明部材側から見た時の説明図）のように、その方向からは光透明部材１を通して光吸収部材１０の第１立壁部１２の上面１２ａ、第２立壁部１３の上面１３ａ及び底面１７が見える。つまり、光透明部材１を通して見た見え方が、嵌合部４５の全面に亘って光吸収部材１０が視認され、光吸収部材１０の背後にある物は嵌合部４５を通して見えることはなく、嵌合部４５が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。
【００６３】
また、光吸収部材１０と光透明部材１との嵌合部４５を光透明部材１側から観視したときに視認される光吸収部材１０の部分、例えば、光吸収部材１０の第１立壁部１２の上面１２ａ、第２立壁部１３の上面１３ａ及び底面１７は、アルミ蒸着膜等の光反射処理が施されており、メタリックな質感を醸し出すように図られている。
【００６４】
なお、レーザ照射による溶融接合時に、接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００６５】
図１０〜図１２（図１０はハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分断面図、図１１はハウジングとインナーレンズとの嵌合部の部分側面図、図１２はハウジングとインナーレンズとで構成された車両用灯具の上面図）は、上述のレーザ溶着を用いた樹脂部品の固定方法（仮）の応用例の説明図である。この応用例は、上記光吸収部材の構成に基づいてハウジング３０を形成し、同様に上記光透明部材の構成に基づいてインナーレンズ４０を形成し、ハウジング３０とインナーレンズ４０とにより車両用灯具５０を構成するものである。
【００６６】
図１０及び図１１より、ハウジング３０は、環状の開口端部３１の従来のハウジングに設けられた固定用フックに対応する位置に、所定の幅及び深さを有する溝部３２が設けられている。溝部３２は第１立壁部３３と第２立壁部３４によって囲まれており、第２立壁部３４は環状の内側に位置して所定の幅及び深さの切欠部３５を有している。
【００６７】
一方、インナーレンズ４０は、環状の開口端部４１に従来のレンズと同様に該開口端部４１に沿って前記ハウジング３０の溝部３２に挿入する脚部４２が設けられている。
【００６８】
そして、ハウジング３０の溝部３２にインナーレンズ４０の脚部４２が挿入され、第２立壁部３４の各切欠部３５における脚部４２が露出した領域に、第１立壁部３３と脚部４２とによる２箇所の溶融接合部（第１溶融接合部５１と第２溶融接合部５２）が形成されている。
【００６９】
第１溶融接合部５１は、上述の一回目のレーザ照射の条件の基に形成された仮溶融接合部であり、第２溶融接合部５２は上述の二回目のレーザ照射の条件の基に形成された本溶融接合部である。これにより、ハウジング３０とインナーレンズ４０とを高い強度で確実に接合することができ、機械的に信頼性の高い車両用灯具を実現することができる。
【００７０】
また、レーザ照射による溶融接合にあたって、光吸収部材と光透明部材との接合部に対する圧力印加の必要がなく、圧力印加に係わる治具或いは装置が不要であるためその分製造コストの低減を図ることができる。それと同時に圧力印加の工数が不要となり、生産性の向上により更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００７１】
なお、第１溶融接合部５１と第２溶融接合部５２からなる２箇所の溶融接合部を環状方向に対して設ける位置は、図１２にあるように、ハウジング３０及びインナーレンズ４０の略中心位置を中心とする略点対称の位置であることが好ましい。これにより、車両用灯具５０を構成するハウジング３０とインナーレンズ４０に対してバランスの取れた位置に配置されることになる。
【００７２】
また、光吸収部材の構成に基づくハウジング３０と、光透明部材に基づくインナーレンズ４０とにより構成された車両用灯具５０を、インナーレンズ４０とハウジング３０との溶融接合部となる嵌合部４５をインナーレンズ４０側から観視したときに、図９を参照して説明したように、車両用灯具５０の背後にある、例えばエンジンルーム内の暗部が嵌合部４５を通して見えることはなく、嵌合部４５が観視者に違和感を与えるような特別な見え方をすることはない。その結果、車両用灯具５０として見栄えを損なうことがない、商品性の高いものを実現することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１… 光透明部材
２… 本体部
３… 脚部
４… 上端
５… 外側面
５ｂ… 外側面（対峙面）
１０… 光吸収部材
１１… 本体部
１２… 第１立壁部
１２ａ… 上面
１３… 第２立壁部
１３ａ… 上面
１４… 第１内側面
１５… 第２内側面
１６… 溝部
１７… 底面
１８… 切欠部
２１… 溶融部（第1溶融部）
２２… 溶融部（第２溶融部）
２３… 融着接合部（第１融着接合部）
２４… 溶融部（第３溶融部）
２５… 溶融部（第４溶融部）
２６… 融着接合部（第２融着接合部）
３０… ハウジング
３１… 開口端部
３２… 溝部
３３… 第１立壁部
３４… 第２立壁部
３５… 切欠部
４０… インナーレンズ
４１… 開口端部
４２… 脚部
４５… 嵌合部
５０… 車両用灯具
５１… 第１溶融接合部
５２… 第２溶融接合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の樹脂部品同士を溶融接合して新たな樹脂部品を製造する製造方法であって、
レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材を準備する工程と、
レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材を準備する工程と、
前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成する工程と、
前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる仮溶融接合の工程と、
前記仮溶融接合の後、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部の前記一回目のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる本溶融接合の工程と、を有することを特徴とする樹脂部品の製造方法。
【請求項２】
前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ照射におけるレーザ光のスポット径は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きく、且つ前記レーザ照射における出力は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項４】
レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材と、
レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材とが、
前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、
前記脚部の前記第２立壁部の切欠部に露出した露出部と該露出部に対向する前記第１立壁部とが２箇所の溶融接合部によって固定されていることを特徴とする樹脂部品同士の固定構造。
【請求項５】
前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の樹脂部品同士の固定構造。
【請求項６】
前記２箇所の溶融接合部は、該溶融接合部の領域の面積が互いに異なることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の樹脂部品同士の固定構造。
【請求項１】
複数の樹脂部品同士を溶融接合して新たな樹脂部品を製造する製造方法であって、
レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材を準備する工程と、
レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材を準備する工程と、
前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成する工程と、
前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部に向かって一回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる仮溶融接合の工程と、
前記仮溶融接合の後、前記嵌合部の前記光透明部材側から、前記第２立壁部の切欠部に露出した前記光透明部材の脚部の前記一回目のレーザ照射とは異なる位置に向かって二回目のレーザ照射を行い、前記脚部を透過したレーザ光が前記第１立壁部に照射されてその光吸収による発熱領域に位置する前記第１立壁部と前記脚部とによる溶融接合が行われる本溶融接合の工程と、を有することを特徴とする樹脂部品の製造方法。
【請求項２】
前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ照射におけるレーザ光のスポット径は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きく、且つ前記レーザ照射における出力は、前記一回目のレーザ照射よりも前記二回目のレーザ照射の方が大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項４】
レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂で形成され、切欠部を有しない所定の長さの第１立壁部と、所定の深さで形成された切欠部を有する所定の長さの第２立壁部が互いに対峙して並設されて断面略矩形の溝部が形成されてなる光吸収部材と、
レーザ光に対して透過性を有する光透明樹脂で形成され、断面略矩形の脚部が形成されてなる光透明部材とが、
前記光吸収部材の溝部に前記光透明部材の脚部を挿入して嵌合部を形成し、
前記脚部の前記第２立壁部の切欠部に露出した露出部と該露出部に対向する前記第１立壁部とが２箇所の溶融接合部によって固定されていることを特徴とする樹脂部品同士の固定構造。
【請求項５】
前記嵌合部において、光吸収部材の溝部と前記光透明部材の脚部との隙間は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の樹脂部品同士の固定構造。
【請求項６】
前記２箇所の溶融接合部は、該溶融接合部の領域の面積が互いに異なることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の樹脂部品同士の固定構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−２６１５３（Ｐ２０１３−２６１５３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２４３５（Ｐ２０１１−１６２４３５）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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