(57)【要約】【課題】スパッタの発生を抑制できる接合体の製造方法を提供すること。【解決手段】接合体の製造方法は、複数の部材を互いに接触させて配置する配置工程と、複数の部材が互いに接触してなる加工部位にパルス状のレーザ光を照射する溶接工程と、を備える。溶接工程により、第１のレーザ光と、加工部位の表面における第１のレーザ光のスポットの径よりも加工部位の表面におけるスポットの径が大きい第２のレーザ光と、を加工部位に、第２のレーザ光のスポット内に第１のレーザ光のスポットが入るように照射する。第１のレーザ光のレーザパルス振幅は、第１のレーザ光のレーザパルス照射時間のうち、照射を開始してからの所定時間において漸増し、第２のレーザ光のレーザパルス照射時間内に第１のレーザ光のレーザパルスの照射を開始する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材をレーザ光の照射によって接合する接合体の製造方法であって、
前記複数の部材を互いに接触させて配置する配置工程と、
前記複数の部材が互いに接触してなる加工部位にパルス状のレーザ光を照射する溶接工程と、を備え、
前記溶接工程は、第１のレーザ光と、前記加工部位の表面における前記第１のレーザ光のスポットの径よりも前記加工部位の表面におけるスポットの径が大きい第２のレーザ光と、を前記加工部位に、前記第２のレーザ光の前記スポット内に前記第１のレーザ光の前記スポットが入るように照射するものであり、
前記第１のレーザ光のレーザパルス振幅は、前記第１のレーザ光のレーザパルス照射時間のうち、照射を開始してからの所定時間において漸増し、
前記第２のレーザ光のレーザパルス照射時間内に、前記第１のレーザ光のレーザパルスの照射を開始する接合体の製造方法。
【請求項２】
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の前記レーザパルス照射時間内に、前記レーザパルスの照射を終了する請求項１記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光の前記レーザパルス照射時間の前記所定時間中に、前記レーザパルスの照射を終了する請求項２記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記第２のレーザ光は、前記加工部位の表面における空間強度分布がリングモードである請求項１から３のいずれかに記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
前記複数の部材は、スパークプラグの中心電極をなす電極母材、及び、貴金属を含有するチップである請求項１から４のいずれかに記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合体の製造方法に関し、特にパルス発振レーザから放出されるレーザ光を用いて溶接する接合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接においてスパッタの発生を抑制するために、特許文献１には、第１のレーザ光を加工部位に照射した後、加工部位の表面における第１のレーザ光のスポットよりも小さいスポットに集束した第２のレーザ光を、第１のレーザ光のスポットに重ねて照射する技術が開示されている。特許文献２には、１つのレーザパルスの立ち上がりにおいて、所定の時間をかけてレーザパルス振幅を次第に大きくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５６−２４６２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５８５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される技術では、第１のレーザ光のスポットに重ねて第２のレーザ光を照射したときに溶融池が局所的に急加熱され、溶融金属が急膨張し、スパッタが多量に発生するという問題点がある。また、特許文献２に開示される技術に対し、スパッタの発生をより少なくする技術が望まれている。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、スパッタの発生を抑制できる接合体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明の接合体の製造方法は、レーザ光の照射によって複数の部材を接合する方法であって、複数の部材を互いに接触させて配置する配置工程と、複数の部材が互いに接触してなる加工部位にパルス状のレーザ光を照射する溶接工程と、を備え、溶接工程は、第１のレーザ光と、加工部位の表面における第１のレーザ光のスポットの径よりも加工部位の表面におけるスポットの径が大きい第２のレーザ光と、を加工部位に、第２のレーザ光のスポット内に第１のレーザ光のスポットが入るように照射するものであり、第１のレーザ光のレーザパルス振幅は、第１のレーザ光のレーザパルス照射時間のうち、照射を開始してからの所定時間において漸増し、第２のレーザ光のレーザパルス照射時間内に、第１のレーザ光のレーザパルスの照射を開始する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の接合体の製造方法によれば、加工部位の表面における第１のレーザ光のスポットの径よりも加工部位の表面におけるスポットの径が大きい第２のレーザ光を加工部位に照射し、第２のレーザ光のスポット内にスポットが入るように、第２のレーザ光のレーザパルス照射時間内に、第１のレーザ光のレーザパルスの照射を開始する。第１のレーザ光のレーザパルス振幅は、第１のレーザ光のレーザパルス照射時間のうち、照射を開始してからの所定時間において漸増する。これにより溶融池の急加熱を防ぎ、溶融金属の急膨張を抑制できる。よって、スパッタの発生を抑制できる。
【０００８】
請求項２記載の接合体の製造方法によれば、第２のレーザ光は、第１のレーザ光のレーザパルス照射時間内にレーザパルスの照射を終了する。これにより溶融池の広がりを抑制できるので、請求項１の効果に加え、溶融部の拡大を抑制できる。
【０００９】
請求項３記載の接合体の製造方法によれば、第２のレーザ光は、第１のレーザ光のレーザパルス照射時間の所定時間中にレーザパルスの照射を終了する。よって、請求項２の効果に加え、溶融部の拡大をより抑制できる。
【００１０】
請求項４記載の接合体の製造方法によれば、第２のレーザ光は、加工部位の表面における空間強度分布がリングモードである。リングモードではパワー密度のピークがビーム径の中心から外れているので、溶融池に溶融金属の対流を生じさせ易くできる。これにより第１のレーザ光が照射されたときに溶融金属の急膨張を防ぎ、溶融池の圧力の上昇を抑制できる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、スパッタの発生をさらに抑制できる。
【００１１】
請求項５記載の接合体の製造方法によれば、複数の部材は、スパークプラグの中心電極をなす電極母材、及び、貴金属を含有するチップである。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、スパークプラグの溶接品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。
【図２】レーザ加工機のブロック図である。
【図３】パルス波形の模式図である。
【図４】（ａ）は加工部位の表面におけるレーザ光の横モードであり、（ｂ）は加工部位の表面においてレーザ光の伝播方向に垂直に切断したレーザ光の模式的な断面図である。
【図５】別のパルス波形の模式図である。
【図６】（ａ）は加工部位の表面におけるレーザ光の横モードであり、（ｂ）は加工部位の表面においてレーザ光の伝播方向に垂直に切断したレーザ光の模式的な断面図である。
【図７】（ａ）は比較例１におけるパルス波形の模式図であり、（ｂ）は比較例２におけるパルス波形の模式図であり、（ｃ）は比較例３におけるパルス波形の模式図であり、（ｄ）は比較例４におけるパルス波形の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は軸線Ｏを境にした一実施の形態におけるスパークプラグ１０の片側断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という。
【００１４】
図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１及び中心電極１３を備えている。絶縁体１１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された円筒状の部材であり、軸線Ｏに沿って貫通する軸孔１２が形成されている。軸孔１２の先端側に中心電極１３が配置される。
【００１５】
中心電極１３は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の部材であり、銅または銅を主成分とする芯材がニッケル又はニッケル基合金で覆われた棒状の電極母材１４と、電極母材１４の先端に溶接されたチップ１５とを備えている。チップ１５は、貴金属を５０質量％以上含有する合金または貴金属により柱状に形成されている。チップ１５は、電極母材１４及びチップ１５が溶融した溶融部１６を介して電極母材１４に接合されている。中心電極１３は絶縁体１１に保持され、先端が軸孔１２から露出する。
【００１６】
端子金具１７は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具１７は、先端側が軸孔１２に挿入された状態で、絶縁体１１の後端に固定されている。端子金具１７は、軸孔１２の内部で中心電極１３と電気的に接続されている。
【００１７】
主体金具１８は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具１８は、絶縁体１１の外周に固定されている。主体金具１８の先端に接地電極１９が接合されている。本実施の形態では、接地電極１９は先端側が屈曲し、接地電極１９と中心電極１３（チップ１５）との間に火花ギャップを形成する。
【００１８】
スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、予めチップ１５が電極母材１４の先端に溶接された中心電極１３を絶縁体１１の軸孔１２に挿入し、中心電極１３の先端が軸孔１２から外部に露出するように配置する。軸孔１２に端子金具１７を挿入し、端子金具１７と中心電極１３との導通を確保した後、予め接地電極１９が接合された主体金具１８を絶縁体１１の外周に組み付ける。接地電極１９が中心電極１３（チップ１５）と対向するように接地電極１９を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。
【００１９】
図２を参照して、電極母材１４にチップ１５を溶接して中心電極１３（接合体）を作るレーザ溶接機２０について説明する。図２はレーザ溶接機２０のブロック図である。レーザ溶接機２０はレーザ発振器２１，２３、ビーム伝送装置２２，２４及び加工ヘッド２５を備えている。
【００２０】
レーザ発振器２１，２３はレーザ光を発振する機器であり、レーザ出力をパルスの形で放出する。レーザ発振器２１，２３は、レーザの励起源の点灯を制御してパルス波形を制御する。レーザ発振器２１は第１のレーザ光３１（後述する）を放出し、レーザ発振器２３は第２のレーザ光３２（後述する）を放出する。ビーム伝送装置２２，２４は、レーザ光を加工ヘッド２５に伝送する装置であり、ミラー、光ファイバ等の光学部品（図示せず）を備えている。
【００２１】
加工ヘッド２５は、ビーム伝送装置２２，２４が伝送したレーザ光２６を接合対象物２７の加工部位２８に収束する装置であり、集光レンズ、集光点の調整装置（いずれも図示せず）を備えている。接合対象物２７は電極母材１４とチップ１５とを接触させたものである。加工部位２８は、電極母材１４とチップ１５とが接触する部位である。
【００２２】
中心電極１３（接合体）の製造方法は、電極母材１４とチップ１５とを互いに接触させて配置した後（配置工程）、レーザ溶接機２０によりパルス状のレーザ光２６を加工部位２８に照射して、電極母材１４及びチップ１５を１パルス毎に溶融する。加工部位２８にパルス状のレーザ光２６を照射しながら、中心軸Ｏを中心にレーザ溶接機２０に対して接合対象物２７を相対回転させることにより、電極母材１４及びチップ１５の外周に溶融部１６（図１参照）が連続して形成され、電極母材１４にチップ１５が接合される（溶接工程）。
【００２３】
なお、電極母材１４及びチップ１５の外周に溶融部１６を連続して形成するものに限らない。電極母材１４及びチップ１５の外周に、複数の溶融部１６をスポット状に形成することは当然可能である。また、レーザ溶接機２０と接合対象物２７とを相対回転して溶融部１６を形成するものに限らない。接合対象物２７の周りの周方向の複数の点からレーザ光を接合対象物２７に照射することは当然可能である。
【００２４】
図３及び図４を参照して、レーザ溶接機２０による溶接工程について説明する。図３はパルス波形（一つのレーザパルス振幅の時間変化）の模式図である。図３の横軸は時間であり、縦軸はレーザ出力（パルスピーク値に対する割合）である（図５及び図７においても同じ）。図３には、繰り返し放出されるレーザパルスのうち、第１のレーザ光３１及び第２のレーザ光３２各々の単一のパルス波形が図示されている（図５及び図７においても同じ）。図３に示すようにレーザ溶接機２０（図２参照）は、第１のレーザ光３１及び第２のレーザ光３２をパルス発振する。
【００２５】
第１のレーザ光３１のレーザパルス振幅は、時間Ｔ１からＴ３までのレーザパルス照射時間のうち、照射を開始した時間Ｔ１から時間Ｔ２までの所定時間において漸増する。第１のレーザ光３１は、時間Ｔ２からＴ３までのレーザパルス振幅が一定である。第２のレーザ光３２のパルス波形は矩形波である。第２のレーザ光３２のパルス波形の立ち上がり時間は、第１のレーザ光３１のパルス波形の立ち上がり時間よりも短い。
【００２６】
レーザ溶接機２０は、第２のレーザ光３２のレーザパルス照射時間（Ｔ１からＴ２まで）内に、第１のレーザ光３１のレーザパルスの照射を開始する。本実施形態では、第２のレーザ光３２のレーザパルスの照射開始と同時に、第１のレーザ光３１のレーザパルスの照射を開始する。第２のレーザ光３２のレーザパルスの照射は、時間Ｔ２において終了する。第１のレーザ光３１のレーザパルスの照射は、時間Ｔ２より後の時間Ｔ３において終了する。
【００２７】
図４（ａ）は加工部位２８の表面における時間Ｔ２のレーザ光２６の横モード（レーザ光２６の伝播方向に垂直な面のエネルギー強度分布）である。図４（ｂ）は時間Ｔ２における加工部位２８の表面においてレーザ光２６の伝播方向に垂直に切断したレーザ光２６の模式的な断面図である。図４（ａ）において、縦軸は加工部位２８の表面における単位面積あたりのレーザ出力（パワー密度）であり、横軸はパワー密度の分布中心からの半径方向の距離（レーザ光径）である（図６（ａ）においても同じ）。パワー密度の分布中心は、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３１及び第２のレーザ光３２の直径（ビーム径）の中心に等しい。
【００２８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２のスポット径は、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３１のスポット径よりも大きい。レーザ溶接機２０は、時間Ｔ１からＴ２まで、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２のスポット内にスポットが入るように、第１のレーザ光３１を加工部位２８の表面に照射する。本実施形態では、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２の空間強度分布はリングモードである。第１のレーザ光３１のパルスピークにおけるパワー密度は、第２のレーザ光３２のパワー密度よりも高い。
【００２９】
本実施形態における溶接工程によれば、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２のスポット内に第１のレーザ光３１のスポットが入るように、第２のレーザ光３２のレーザパルス照射時間（時間Ｔ１からＴ２まで）内に、第１のレーザ光３１のレーザパルスの照射を開始する。加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２のスポットの径は、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３１のスポットの径よりも大きい。第１のレーザ光３１のレーザパルス振幅は、第１のレーザ光３１のレーザパルス照射時間のうち、照射を開始してからの所定時間（時間Ｔ１からＴ２まで）において漸増する。これにより溶融池の急加熱を防ぎ、溶融金属の急膨張を抑制できる。よって、スパッタの発生を抑制できる。
【００３０】
第１のレーザ光３１のパルスピークにおけるパワー密度は、第２のレーザ光３２のパワー密度よりも大きいので、第１のレーザ光３１によって溶込みを確保できる。よって、チップ１５の接合強度を確保できる。
【００３１】
加工部位２８の表面における第１のレーザ光３１のスポットの径は、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３２のスポットの径よりも小さいので、第１のレーザ光３１による溶融池の幅の広がりを抑制できる。また、第２のレーザ光３２のパワー密度は、第１のレーザ光３１のパルスピークにおけるパワー密度よりも小さいので、第２のレーザ光３２による溶融池の幅の広がりを抑制できる。よって、溶融部１６の拡大を抑制できる。その結果、溶融部１６が拡大して溶融部１６の幅が広がることによる、チップ１５の体積の縮小および耐火花消耗性の低下を抑制できる。
【００３２】
第１のレーザ光３１の照射開始と第２のレーザ光３２の照射開始とが同時なので、第２のレーザ光３２による溶融池の広がりを抑制できる。よって、溶融部１６の拡大をさらに抑制できる。
【００３３】
第２のレーザ光３２は、第１のレーザ光３１のレーザパルス照射時間（時間Ｔ１からＴ３まで）内にレーザパルスの照射を終了する。これにより、第２のレーザ光３２による溶融池の広がりを抑制できるので、溶融部１６の拡大を抑制できる。
【００３４】
第２のレーザ光３２は、第１のレーザ光３１のレーザパルス照射時間の所定時間（時間Ｔ１からＴ２まで）中にレーザパルスの照射を終了する。よって、溶融部１６の拡大をより抑制できる。
【００３５】
第２のレーザ光３２は、加工部位２８の表面における空間強度分布がリングモードである。リングモードではパワー密度のピークがビーム径の中心から外れているので、加工部位２８にできる溶融池に溶融金属の対流を生じさせ易くできる。これにより第１のレーザ光３１が照射されたときに溶融金属の急膨張を防ぎ、溶融池の圧力の上昇を抑制できる。よって、スパッタの発生をさらに抑制できる。
【００３６】
図５及び図６を参照して実施形態の変形例について説明する。なお、上記の実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５はパルス波形の模式図である。
【００３７】
図５に示すようにレーザ溶接機２０（図２参照）は、第１のレーザ光３３及び第２のレーザ光３４をパルス発振する。第１のレーザ光３３のレーザパルス振幅は、時間Ｔ１からＴ３までのレーザパルス照射時間のうち、照射を開始した時間Ｔ１から時間Ｔ２までの所定時間において漸増する。第１のレーザ光３３は、時間Ｔ２からＴ３までのレーザパルス振幅が一定である。第２のレーザ光３４のパルス波形は矩形波である。第２のレーザ光３４のパルス波形の立ち上がり時間は、第１のレーザ光３３のパルス波形の立ち上がり時間よりも短い。
【００３８】
レーザ溶接機２０は、第２のレーザ光３４のレーザパルス照射時間（Ｔ０からＴ４まで）内に、第１のレーザ光３３のレーザパルスの照射を開始する。変形例では、第２のレーザ光３４のレーザパルスの照射を開始してパルスピーク値に達してから、第１のレーザ光３３のレーザパルスの照射を開始する。つまり、第１のレーザ光３３のレーザパルスの照射は、時間Ｔ０より後の時間Ｔ１において開始する。第２のレーザ光３４のレーザパルスの照射は、時間Ｔ２より前の時間Ｔ４において終了する。
【００３９】
図６（ａ）は加工部位２８の表面における時間Ｔ３のレーザ光２６の横モードである。図６（ｂ）は時間Ｔ４における加工部位２８の表面においてレーザ光２６の伝播方向に垂直に切断したレーザ光２６の模式的な断面図である。パワー密度の分布中心は、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３３及び第２のレーザ光３４の直径（ビーム径）の中心に等しい。
【００４０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３４のスポット径は、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３３のスポット径よりも大きい。レーザ溶接機２０は、時間Ｔ１からＴ４まで、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３４のスポット内にスポットが入るように、第１のレーザ光３３を加工部位２８の表面に照射する。変形例では、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３３の空間強度分布はシングルモードであり、加工部位２８の表面における第２のレーザ光３４の空間強度分布はマルチモードである。第１のレーザ光３３のパルスピークにおけるパワー密度は、第２のレーザ光３４のパワー密度よりも高い。
【００４１】
変形例における溶接工程においても、加工部位２８の表面における第１のレーザ光３３のスポットの径よりも加工部位２８の表面におけるスポットの径が大きい第２のレーザ光３４を加工部位２８に照射し、第２のレーザ光３４のスポット内にスポットが入るように、第２のレーザ光３４のレーザパルス照射時間（時間Ｔ０からＴ４まで）内に、第１のレーザ光３３のレーザパルスの照射を開始する。よって、スパッタの発生を抑制できる。
【００４２】
第２のレーザ光３４のレーザパルスの照射を開始した後に第１のレーザ光３３のレーザパルスの照射を開始するので、第１のレーザ光３３のレーザパルスが照射されるときに、第２のレーザ光３４により作られた溶融池に対流を生じさせ易くできる。その結果、第１のレーザ光３３のレーザパルスが照射されたときの溶融池の急膨張を防ぎ、溶融池の圧力の上昇を抑制できる。よって、スパッタの発生をさらに抑制できる。
【００４３】
第２のレーザ光３４は、第１のレーザ光３３のレーザパルス照射時間の所定時間（時間Ｔ１からＴ２まで）中にレーザパルスの照射を終了する。よって、溶融部１６の拡大をより抑制できる。
【実施例】
【００４４】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４５】
パルス発振される種々のレーザ光をステンレス鋼製の板（加工部位）の表面に照射し、そのときの加工部位の様子を観察する実験を行った。実験は、レーザ光を照射した加工部位の表面を５００００ＦＰＳのフレームレートで撮影した後、その映像を３０ＦＰＳのフレームレートで再生して、一つのパルス波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間に生じたスパッタの数を目視で計測した。
【００４６】
（実施例）
実施形態における図３に示すパルス波形の第１のレーザ光３１及び第２のレーザ光３２を加工部位に照射したときに、時間Ｔ１からＴ３までの間に生じたスパッタは２４個であった。なお、時間Ｔ１からＴ２までの時間は３ｍｓであり、時間Ｔ２からＴ３までの時間は５ｍｓであった。第１のレーザ光３１のパルス出力（レーザ光の単一パルスのエネルギーをパルス幅で割った値）は３５０Ｗであり、第２のレーザ光３２のパルス出力は１５０Ｗであった。
【００４７】
（比較例１）
図７（ａ）は比較例１におけるパルス波形の模式図である。図７（ａ）に示すパルス波形のレーザ光４０を加工部位に照射したときに、時間Ｔ１から０．１ｍｓ経過するまでの間に、目視では数えきれないほど多数のスパッタが発生した。なお、加工部位の表面におけるレーザ光４０のスポット径は、加工部位の表面における第１のレーザ光３１のスポット径と同じ大きさであった。時間Ｔ１からＴ５までの時間は５ｍｓであった。レーザ光４０のパルス出力は３５０Ｗであった。
【００４８】
（比較例２）
図７（ｂ）は比較例２におけるパルス波形の模式図である。図７（ｂ）に示すパルス波形のレーザ光４１，４２を加工部位に照射したときに、時間Ｔ１から０．１ｍｓ経過するまでの間に、目視では数えきれないほど多数のスパッタが発生した。なお、加工部位の表面におけるレーザ光４１のスポット径は、加工部位の表面における第１のレーザ光３１のスポット径と同じ大きさであり、加工部位の表面におけるレーザ光４２のスポット径は、加工部位の表面における第２のレーザ光３２のスポット径と同じ大きさであった。時間Ｔ１からＴ２までの時間は３ｍｓであり、時間Ｔ１からＴ５までの時間は５ｍｓであった。レーザ光４１のパルス出力は３５０Ｗであり、レーザ光４２のパルス出力は１５０Ｗであった。
【００４９】
（比較例３）
図７（ｃ）は比較例３におけるパルス波形の模式図である。図７（ｃ）に示すパルス波形のレーザ光４３，４４を加工部位に照射したときに、時間Ｔ２から０．１ｍｓ経過するまでの間に、目視では数えきれないほど多数のスパッタが発生した。なお、加工部位の表面におけるレーザ光４３のスポット径は、加工部位の表面における第１のレーザ光３１のスポット径と同じ大きさであり、加工部位の表面におけるレーザ光４４のスポット径は、加工部位の表面における第２のレーザ光３２のスポット径と同じ大きさであった。時間Ｔ１からＴ２までの時間は３ｍｓであり、時間Ｔ２からＴ３までの時間は５ｍｓであった。レーザ光４３のパルス出力は３５０Ｗであり、レーザ光４４のパルス出力は１５０Ｗであった。
【００５０】
（比較例４）
図７（ｄ）は比較例４におけるパルス波形の模式図である。図７（ｄ）に示すパルス波形のレーザ光４５を加工部位に照射したときに、時間Ｔ１からＴ３までの間に生じたスパッタは５８個であった。なお、加工部位の表面におけるレーザ光４５のスポット径は、加工部位の表面における第１のレーザ光３１のスポット径と同じ大きさであった。時間Ｔ１からＴ２までの時間は３ｍｓであり、時間Ｔ２からＴ３までの時間は５ｍｓであった。レーザ光４５のパルス出力は３５０Ｗであった。
【００５１】
実施例は、比較例１−３に比べてスポットの数を著しく少なくすることができ、実施例４に比べてスポットの数を半分以下にできることが明らかになった。この実施例によれば、第１のレーザ光３１及び第２のレーザ光３２を加工部位に照射することにより、スパッタの発生を大幅に抑制できることが明らかになった。
【００５２】
スパッタの数を計測できた実施例および比較例４について、レーザ光の一つのパルス波形によって形成された溶融部を比較した。実施例の溶融部は、表面の最大幅が５１９μｍであり、その最大幅を含む断面における溶け込み深さは１０１５μｍであった。比較例４の溶融部は、表面の最大幅が５３０μｍであり、その最大幅を含む断面における溶け込み深さは９５６μｍであった。
【００５３】
このことから、実施例は、第２のレーザ光３２のレーザパルスを照射した分だけ比較例４に比べてエネルギー投入量を大きくしているにも関わらず、幅および溶け込み深さが比較例４と同程度の溶融部を形成できることが明らかになった。これは、第１のレーザ光３１のレーザパルス照射時間の所定時間（時間Ｔ１からＴ２まで）中に、第２のレーザ光３２のレーザパルスの照射を終了したことにより、第２のレーザ光３２による溶融池の広がりを抑制できたからであると考えられる。
【００５４】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５５】
実施形態およびその変形例では、第２のレーザ光３２，３４のパルス波形の立ち上がり時間がほぼゼロ（１ｍｓ未満）の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２のレーザ光３２，３４のパルス波形の立ち上がり時間を、第１のレーザ光３１，３３のパルス波形の立ち上がり時間のように長くすることは当然可能である。
【００５６】
実施形態およびその変形例では、第１のレーザ光３１，３３及び第２のレーザ光３２，３４のパルス波形が矩形波の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他のパルス波形を採用することは当然可能である。例えば、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて第１のレーザ光３１，３３のレーザパルス振幅は一定でなくて良い。例えば、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけてレーザパルス振幅を漸減させても良い。これに代えて、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて、時間Ｔ１からＴ２までのレーザパルス振幅の増加率よりも緩やかに漸増させても良い。
【００５７】
実施形態およびその変形例では、第１のレーザ光３３の横モードがシングルモードの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１のレーザ光３１の横モードをシングルモードにしたり、第１のレーザ光３１，３３の横モードをマルチモードにしたりすることは当然可能である。いずれの場合であっても、第２のレーザ光３２の横モードをマルチモードにしたり、第２のレーザ光３４の横モードをリングモードにしたりすることは当然可能である。
【００５８】
実施形態およびその変形例では、第１のレーザ光３１，３３のレーザパルス照射時間（時間Ｔ１からＴ３まで）内に、第２のレーザ光３２，３４のレーザパルスの照射を終了する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１のレーザ光３１，３３のレーザパルスの照射終了後に第２のレーザ光３２，３４のレーザパルスの照射を終了することは当然可能である。但し、溶融部１６の増大を抑制する観点では、第１のレーザ光３１，３３のレーザパルス照射時間内に、第２のレーザ光３２，３４のレーザパルスの照射を終了する方が好ましい。
【００５９】
さらには、第１のレーザ光３１，３３のレーザパルス照射時間の所定時間（時間Ｔ１からＴ２まで）中に、第２のレーザ光３２，３４のレーザパルスの照射を終了する方が好ましい。このようにすれば、スパッタの発生が多い溶接の初期段階のみに第２のレーザ光３２，３４のレーザパルスを照射することにより、過度なエネルギー投入を抑え、溶融部１６の増大を抑制できると考えられる。
【００６０】
実施形態およびその変形例では、単一の加工ヘッド２５から第１のレーザ光３１，３３及び第２のレーザ光３２，３４が放出されるレーザ溶接機２０を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１のレーザ光３１，３３を放出する加工ヘッド、第２のレーザ光３２，３４を放出する加工ヘッドが別々に設けられたレーザ溶接機を用いることは当然可能である。
【００６１】
実施形態およびその変形例では、２つのビーム伝送装置２２，２４を備えるレーザ溶接機２０を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。２つのビーム伝送装置２２，２４に代えて、例えばダブルコアファイバとして構成された光ファイバを用い、レーザ発振器２１から発振された第１のレーザ光３１をダブルコアファイバの中心側のコアに伝送し、レーザ発振器２１から発振された第２のレーザ光３２をダブルコアファイバの外側のコアに伝送することは当然可能である。
【００６２】
実施形態およびその変形例では、スパークプラグ１０の絶縁体１１に保持された電極母材１４にチップ１５を溶接する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。金属材からなる中間材にチップ１５をレーザ溶接し、チップ１５がそれぞれ溶接された中間材を、レーザ溶接や抵抗溶接等によって電極母材１４にそれぞれ接合することは当然可能である。
【００６３】
実施形態およびその変形例では、中心電極１３を例示して接合体を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接合体は、レーザ溶接によって２つの部材を接合して得られるものである。接合体は中心電極１３に限られない。なお、実施形態およびその変形例で説明した溶接方法は、融点が異なる２つの部材を溶接する場合に特に適している。接合対象物に入力するエネルギーが小さいと、融点の高い部材が溶融し難く、接合対象物に入力するエネルギーが大きいと、融点の低い部材の溶融量が増えてスパッタが発生し易いからである。
【００６４】
実施形態およびその変形例では、接合対象物２７の加工部位２８において電極母材１４及びチップ１５を共に溶融し、電極母材１４とチップ１５とが互いに接触する面の縁に沿って溶融部１６を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。実施形態およびその変形例で説明した溶接方法を、重ね溶接や隅肉溶接等に適用することは当然可能である。また、重ね溶接等に適用して３つ以上の部材を同時に溶接することは当然可能である。
【００６５】
実施形態およびその変形例では、接合対象物２７の加工部位２８において、電極母材１４とチップ１５とが同一面上にある場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。加工部位２８に対するレーザ光２６のビーム軸の角度や入力エネルギー等を適宜設定することにより、電極母材１４とチップ１５とが同一面上に配置されていなくても、それらを溶接できるからである。
【符号の説明】
【００６６】
１０        スパークプラグ
１３        中心電極（接合体）
１４        電極母材（部材）
１５        チップ（部材）
２６        レーザ光
２８        加工部位
３１，３３  第１のレーザ光
３２，３４  第２のレーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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