(57)【要約】【課題】安定したレーザ光による溶着を行うことができる樹脂材の溶着方法を提供する。【解決手段】複数の樹脂材１、２のそれぞれにテーパー面３、４を形成し、テーパー面３、４同士を接合した後、その接合面にレーザ光Ｌを照射することにより樹脂材１、２を溶融して複数の樹脂材１、２をテーパー面３、４で溶着する。【選択図】図１
2010076246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の樹脂材のそれぞれにテーパー面を形成し、テーパー面同士を接合した後、そのテーパー面にレーザ光を照射することにより樹脂材を溶融して複数の樹脂材をテーパー面で溶着することを特徴とする樹脂材の溶着方法。
【請求項２】
樹脂材にテーパー面を有する嵌合凸部を形成し、他の樹脂材にテーパー面を有する嵌合凹部を形成し、嵌合凸部と嵌合凹部とを嵌合することによって、嵌合凸部と嵌合凹部のテーパー面同士を接合することを特徴とする請求項１に記載の樹脂材の溶着方法。
【請求項３】
テーパー面が円弧状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂材の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の樹脂材を組み立てる際に用いられる樹脂材の溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の樹脂材を組み立てるにあたって、レーザ光を用いた溶着方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。図５（ａ）に二つの樹脂材１、２をレーザ光により溶着する方法の一例を示す。この場合、一方の樹脂材１はレーザ光Ｌを比較的吸収しやすい高吸収率の樹脂材で形成されるものであって、他方の樹脂材２はレーザ光Ｌを比較的透過しやすい高透過率の樹脂材で形成されている。
【０００３】
そして、まず、二つの樹脂材１、２を重ね合わせて配置する。次に、図５（ｂ）に示すように、樹脂材１、２の接合面にレーザー照射装置ＬＭからレーザ光Ｌを照射する。このレーザ光Ｌは高透過率の樹脂材２を通過させて接合面に照射するようにする。これにより、接合面において高吸収率の樹脂材１がレーザ光Ｌを吸収して発熱し、この熱により接合面で樹脂材１、２を溶融させ、この後、図５（ｃ）に示すように、溶融した樹脂を硬化又は固化することにより溶着部１０を形成して樹脂材１、２を溶着することができる。また、二つの樹脂材１、２を重ね合わせた状態で押さえ治具などにより樹脂材１、２を加圧することにより、接合面を圧着しながら溶着することができる。
【特許文献１】特開２００５−２８８９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の従来例では、レーザ光による溶着の際に、樹脂の溶着部より煤が発生し、レーザ光を集光するレンズが汚れたり、各樹脂材１、２の厚みなどの成型精度等の成型状態により、レーザ光の透過率や吸収率が変化したりした場合に、接合面でのレーザ光の焦点がずれるなどのレーザ光の照射条件が部分的に不充分になることがあり、溶着性が不安定となるおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、安定したレーザ光による溶着を行うことができる樹脂材の溶着方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る樹脂材の溶着方法は、複数の樹脂材１、２のそれぞれにテーパー面３、４を形成し、テーパー面３、４同士を接合した後、その接合面にレーザ光Ｌを照射することにより樹脂材１、２を溶融して複数の樹脂材１、２をテーパー面３、４で溶着することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る樹脂材の溶着方法は、請求項１において、樹脂材１にテーパー面３を有する嵌合凸部５を形成し、他の樹脂材２にテーパー面４を有する嵌合凹部６を形成し、嵌合凸部５と嵌合凹部６とを嵌合することによって、嵌合凸部５と嵌合凹部６のテーパー面３、４同士を接合することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係る樹脂材の溶着方法は、請求項１又は２において、テーパー面３、４が円弧状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、テーパー面３、４を接合してその接合面にレーザ光を照射して溶着するので、レーザ光Ｌを集光するレンズの汚れや樹脂材１、２の成型状態によりレーザ光Ｌの透過率や吸収率が変化しても、接合面のいずれかの部分でレーザ光の照射条件が満たされる可能性が高くなって溶着部を形成するためのポイントを確保することができ、不充分な溶着部分が少なくなって、安定したレーザ光による溶着を行うことができるものである。
【００１０】
請求項２の発明では、嵌合凸部５と嵌合凹部６との嵌合によりテーパー面３、４の位置決めを容易に行うことができ、樹脂材１、２の溶着が行いやすくなるものである。
【００１１】
請求項３の発明では、一定角度の傾斜を有するテーパー面３、４であると成形用型の継ぎ目部分で成型時にバリが発生しやすくなるが、滑らかな傾斜面である円弧状とすることで成形用型の継ぎ目がなくなって成型時のバリ発生を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
図１に、二つの樹脂材１、２を溶着する方法について例示する。
【００１４】
一方の樹脂材１は他方の樹脂材２よりも比較的レーザ光Ｌの透過率が低くて吸収率が高いものを用いることができ、これにより、溶着時に樹脂材１がレーザ光Ｌを十分に吸収して発熱することができるものである。このような樹脂材１は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料の成型品を用いることができる。
【００１５】
もう一方の樹脂材２は他方の樹脂材１よりも比較的レーザ光Ｌの吸収率が低くて透過率が高いものを用いることができ、レーザ光Ｌの透過率が３０〜７０％程度であることが好ましい。これにより、溶着時に樹脂材２がレーザ光Ｌを十分に透過して接合面に到達することができることができるものである。このような樹脂材２は上記と同様の樹脂材料の成型品を用いることができる。
【００１６】
本発明では、樹脂材１、２の溶着する面がテーパー面（傾斜面）３、４として形成されている。図１（ａ）では、樹脂材１、２を上下に配置して溶着するものであるため、下側の樹脂材１の上面がテーパー面３として形成されており、上側の樹脂材２の下面がテーパー面４として形成されている。テーパー面３とテーパー面４は同じ傾斜角を有し、レーザ光Ｌの入射方向に対して０°よりも大きくて９０°よりも小さい傾斜角にするのが好ましく、より好ましくは３０〜６０°である。また、テーパー面３とテーパー面４は同じ方向に向いて傾斜してればよい。尚、図１（ａ）のものでは樹脂材１、２は四角枠状に形成されているが、これに限定されるものではなく、各種の形状を採用することができる。
【００１７】
そして、樹脂材１、２を溶着するにあたっては、次のようにして行う。まず、一方の樹脂材１の上に他方の樹脂材２を載置する。このとき、レーザ光Ｌの透過率の高い樹脂材２をレーザ光Ｌの吸収率の高い樹脂材１の上に重ね合わせて、テーパー面３とテーパー面４とを接合する。この場合、図１（ｂ）に示すように、テーパー面３とテーパー面４とはほとんど隙間なく密着するか、隙間があいていても略平行に対向するものである。
【００１８】
次に、テーパー面３とテーパー面４の接合面にレーザ光Ｌを照射する。このとき、レーザ光Ｌは、レーザ光Ｌの透過率の高い樹脂材２を通過させてテーパー面３とテーパー面４の接合面に照射するようにする。また、レーザ光Ｌは溶着が必要な部分の総てに照射されるように、レーザ光Ｌを樹脂材１、２に対して走査するようにする。そして、このようにしてテーパー面３とテーパー面４の接合面にレーザ光Ｌを照射すると、レーザ光Ｌの吸収率の高い樹脂材２がレーザ光Ｌを吸収して発熱し、この発熱により、樹脂材１と樹脂材２の一方又は両方が溶融する。この後、樹脂の溶融部分を発熱により硬化したりあるいは降温により固化したりすることにより、図１（ｃ）に示すように、溶着部１０を形成する。そして、この溶着部１０により樹脂材１と樹脂材２とを溶着することができるものである。溶着時のレーザの種類、使用周波数の範囲、強さの範囲などは、樹脂材１、２の種類や厚み等によって適宜設定可能であるが、レーザーパワーは約１０〜３０Ｗにすることができる。
【００１９】
本発明では、テーパー面３、４を接合し、この接合面にレーザ光Ｌを照射して溶着するので、図２（ａ）に示すように、テーパー面３、４のレーザ光Ｌの照射される範囲（レーザ光径ＬＤの範囲）のＡ点とＢ点とではレーザ照射装置ＬＭからの距離が異なるため、レーザ光Ｌの焦点がずれるなどの照射条件がばらついても、Ａ点とＢ点の間のいずれかの部分でレーザ光Ｌの照射条件が最適になって溶着できる可能性がある。すなわち、レーザ照射装置ＬＭの光学系を介してレーザ光Ｌを照射する場合、焦点調整なども行っているが、樹脂材１、２の成型精度やレーザ光Ｌを集光するレンズが汚れるなどの様々な要因でレーザ光Ｌの入射方向（深さ方向）に焦点距離がことなることになる。図２（ｂ）の従来例では、レーザ光Ｌの照射される範囲（レーザ光径ＬＤの範囲）のＡ’点とＢ’点とではレーザ照射装置ＬＭからの距離が一定であるため、焦点がずれると、Ａ’点とＢ’点の間で溶着されないことがあり、溶着が不安定になるおそれがある。
【００２０】
図３（ａ）（ｂ）に他の実施の形態の一例を示す。この溶着方法では、一方の樹脂材１に嵌合凸部５を設けると共に他方の樹脂材２に嵌合凹部６を設け、嵌合凸部５と嵌合凹部６とを嵌合した状態で溶着するものである。断面形状において嵌合凸部５は二つのテーパー面３、３により先端面（凸面）が形成されている。また、断面形状において嵌合凹部６は二つのテーパー面４、４により底面（凹面）が形成されている。嵌合凸部５と嵌合凹部６とを嵌合すると、テーパー面３とテーパー面４とが一つずつほとんど隙間なく密着するか、隙間があいていても略平行に対向するものである。図３（ａ）に示すように、透光率の高い樹脂材２の下面に嵌合凹部６を形成すると共に吸収率の高い樹脂材１の上面に嵌合凸部５を形成することができ、逆に、図３（ｂ）に示すように、透光率の高い樹脂材２の下面に嵌合凸部５を形成すると共に吸収率の高い樹脂材１の上面に嵌合凹部６を形成することができる。テーパー面３、３の間の角度α及びテーパー面４、４の間の角度βは、α＞βでα＋β＝３６０°となる範囲であれば、αとβを任意に設定することができるが、例えば、α＝２４０〜３００°、β＝６０〜１２０°とするのが好ましい。
【００２１】
図４（ａ）（ｂ）に他の実施の形態の一例を示す。この溶着方法では、一方の樹脂材２に嵌合凸部５を設けると共に他方の樹脂材１に嵌合凹部６を設け、嵌合凸部５と嵌合凹部６とを嵌合した状態で溶着するものであるが、断面形状において嵌合凸部５のテーパー面３である先端面が凸の円弧状面として形成されていると共に、嵌合凹部６のテーパー面４である底面が凹の円弧状面として形成されている。嵌合凸部５と嵌合凹部６とを嵌合すると、テーパー面３とテーパー面４とがほとんど隙間なく密着するか、隙間があいていても略平行に対向するものである。図４（ａ）に示すように、透光率の高い樹脂材２の下面に嵌合凹部６を形成すると共に吸収率の高い樹脂材１の上面に嵌合凸部５を形成することができ、逆に、図４（ｂ）に示すように、透光率の高い樹脂材２の下面に嵌合凸部５を形成すると共に吸収率の高い樹脂材１の上面に嵌合凹部６を形成することができる。テーパー面３及テーパー面４の曲率半径Ｒは無限大（∞）未満、好ましくは、Ｒ２００〜１０００ｍｍとすることができる。
【００２２】
本発明において、溶着時にテーパー面３、４を加圧して密着させるのが好ましく、これにより、テーパー面３、４を強固に溶着することができる。この場合、例えば、ワーク（樹脂材１、２を接合した物）の上にガラス板等の透明板を配し、ワークの下側と透明板の上側をプレス機等で挟み込むようにして加圧させることができる。また、テーパー面３、４での圧力を例えば２００〜５００ｋＰａとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）（ｃ）は一部の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明を示す一部の断面図、（ｂ）は従来例を示す一部の断面図である。
【図３】同上の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図４】同上の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の断面図である。
【図５】従来例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）（ｃ）は一部の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  樹脂材
２  樹脂材
３  テーパー面
４  テーパー面
５  嵌合凸部
６  嵌合凹部
【図１】
2010076246.tif 000003
【図２】
2010076246.tif 000004
【図３】
2010076246.tif 000005
【図４】
2010076246.tif 000006
【図５】
2010076246.tif 000007