(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを環状の溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、
前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを前記溶着予定領域において接触させる第１の工程と、
前記第１の工程の後、レーザ光を前記溶着予定領域に沿って照射することにより、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを前記溶着予定領域に沿って溶着する第２の工程と、を備え、
前記第２の工程では、前記溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、前記レーザ光の照射領域を前記溶着予定領域に沿って相対的に移動させ、
前記第２の工程で前記照射領域を前記所定の領域に再び通過させるときには、前記所定の領域において前記レーザ光の入射面となる前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材の少なくとも一方の表面の温度をＴｓとし、前記所定の領域において１回の前記レーザ光の照射によって上昇する前記温度Ｔｓの上昇分をΔＴｓとした場合に、前記所定の領域に帰着する直前における前記温度Ｔｓと前記上昇分ΔＴｓとの和を、前記第１の樹脂部材の溶融温度及び前記第２の樹脂部材の溶融温度のうち低い方の溶融温度未満の温度に維持し、
前記第２の工程では、前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記所定の領域に対応する部分に対して選択的に第１の冷却ガスを吹き付けると共に、前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記照射領域に対応する部分に対して選択的に第２の冷却ガスを吹き付ける、
ことを特徴とする樹脂溶着方法。
【請求項２】
前記第２の工程で前記照射領域を前記所定の領域に再び通過させるときには、前記所定の領域において前記レーザ光の入射面となる前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材の少なくとも一方の内部温度をＴｉとし、前記所定の領域において１回の前記レーザ光の照射によって上昇する前記温度Ｔｉの上昇分をΔＴｉとした場合に、前記所定の領域に帰着する直前における前記温度Ｔｉと前記上昇分ΔＴｉとの和を、前記第１の樹脂部材の分解温度及び前記第２の樹脂部材の分解温度のうち低い方の分解温度未満の温度に維持することを特徴とする請求項１記載の樹脂溶着方法。
【請求項３】
前記第２の工程では、前記レーザ光の入射面となる前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材の少なくとも一方の表面において、光軸に対して垂直な断面形状が環形状となるように、前記レーザ光を前記溶着予定領域に沿って照射することを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂溶着方法。
【請求項４】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを環状の溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着装置であって、
前記溶着予定領域において互いに接触させられた前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材を支持する支持台と、
前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを前記溶着予定領域に沿って溶着するためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、前記レーザ光の照射領域を前記溶着予定領域に沿って相対的に移動させる照射領域制御部と、
前記支持台に取り付けられ、前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記所定の領域に対応する部分に対して選択的に第１の冷却ガスを噴射する第１の冷却ガス噴射部と、
前記レーザ光出射部に取り付けられ、前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記照射領域に対応する部分に対して選択的に第２の冷却ガスを噴射する第２の冷却ガス噴射部と、を備えることを特徴とする樹脂溶着装置。
【請求項５】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを環状の溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着装置であって、
前記溶着予定領域において互いに接触させられた前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材を支持する支持台と、
前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを前記溶着予定領域に沿って溶着するためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、前記レーザ光の照射領域を前記溶着予定領域に沿って相対的に移動させる照射領域制御部と、
前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記所定の領域に対応する部分を冷却する第１の冷却手段と、
前記レーザ光出射部に取り付けられ、前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材のうちの前記レーザ光の入射面を含む少なくとも一方の樹脂部材の前記照射領域に対応する部分を選択的に冷却する第２の冷却手段と、を備えることを特徴とする樹脂溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部材同士を溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法及び樹脂溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野の樹脂溶着方法として、樹脂部材同士を溶着予定領域において接触させた状態で、レーザ光を溶着予定領域に沿って照射することにより、樹脂部材同士を溶着予定領域に沿って溶着する方法が知られている。
【０００３】
ところで、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材においては、図１２に示されるように、樹脂部材におけるレーザ光の入射面でレーザ光の吸収光量が最も多くなり、レーザ光の入射面からの距離が大きくなるに従って（すなわち、樹脂部材の内部に行くに従って）レーザ光の吸収光量が徐々に少なくなる。そのため、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材同士を溶着する場合には、レーザ光の入射面及びその内側の近傍部分に、入熱過多による損傷（気泡、白濁、焼損等）が生じることがある。
【０００４】
そのような損傷を防止するための樹脂溶着方法として、特許文献１には、樹脂部材におけるレーザ光の入射面に冷媒を供給しつつレーザ光の照射を行う方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の樹脂溶着方法にあっては、環状の溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、レーザ光の照射領域を溶着予定領域に沿って相対的に移動させた場合に、その所定の領域において損傷が生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、環状の溶着予定領域において入熱過多による損傷が発生するのを防止しつつ樹脂部材同士を確実に溶着することができる樹脂溶着方法及び樹脂溶着装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、環状の溶着予定領域のうちレーザ光の照射を重複させる所定の領域において損傷が生じるのは、その所定の領域の蓄熱状態に起因していることを突き止めた。すなわち、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材同士を溶着する場合、その吸収性が高くなるほど、１回のレーザ光の照射による樹脂部材の溶融量が多くなる。そのため、レーザ光の照射領域を所定の領域に初めて通過させてから再び通過させるまでに、所定の領域における樹脂部材の温度が低下し難くなる。その結果、レーザ光の照射領域を所定の領域に再び通過させたときに、所定の領域においてレーザ光の入射面となる樹脂部材の表面の温度が樹脂部材の溶融温度に到達し易くなる。樹脂部材の表面の温度が樹脂部材の溶融温度に到達すると、その表面部分が内側部分と共に溶融して発泡が起こり、固化した樹脂部材の表面が凸凹になるなど、入熱過多による損傷が生じてしまう。本発明者は、このような知見に基づいて更に検討を重ね、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の樹脂溶着方法は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを環状の溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着予定領域において接触させる第１の工程と、第１の工程の後、レーザ光を溶着予定領域に沿って照射することにより、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着予定領域に沿って溶着する第２の工程と、を備え、第２の工程では、溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、レーザ光の照射領域を溶着予定領域に沿って相対的に移動させ、第２の工程で照射領域を所定の領域に再び通過させるときには、所定の領域においてレーザ光の入射面となる第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の表面の温度をＴｓとし、所定の領域において１回のレーザ光の照射によって上昇する温度Ｔｓの上昇分をΔＴｓとした場合に、所定の領域に帰着する直前における温度Ｔｓと上昇分ΔＴｓとの和を、第１の樹脂部材の溶融温度及び第２の樹脂部材の溶融温度のうち低い方の溶融温度未満の温度に維持することを特徴とする。
【００１０】
この樹脂溶着方法では、レーザ光の照射領域を所定の領域に再び通過させるときに、樹脂部材の表面の温度が樹脂部材の溶融温度未満の温度に維持される。そのため、レーザ光の照射領域を所定の領域に再び通過させたときに、非溶融状態の表面部分によって溶融状態の内側部分が閉じ込められる。これにより、溶融した樹脂の発泡が防止されるので、所定の領域において、溶着後にレーザ光の入射面が滑らかに維持される。しかも、溶融状態の内側部分の圧力が高まるので、所定の領域において、溶融した樹脂の混ざり合いが促進され、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが強固に溶着される。従って、この樹脂溶着方法によれば、環状の溶着予定領域において入熱過多による損傷が発生するのを防止しつつ樹脂部材同士を確実に溶着することができる。
【００１１】
ここで、第２の工程で照射領域を所定の領域に再び通過させるときには、所定の領域においてレーザ光の入射面となる第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の表面から所定の距離だけ内側の部分の温度をＴｉとし、所定の領域において１回のレーザ光の照射によって上昇する温度Ｔｉの上昇分をΔＴｉとした場合に、所定の領域に帰着する直前における温度Ｔｉと上昇分ΔＴｉとの和を、第１の樹脂部材の分解温度及び第２の樹脂部材の分解温度のうち低い方の分解温度未満の温度に維持することが好ましい。これによれば、レーザ光の照射領域を所定の領域に再び通過させるときに、樹脂部材の表面から所定の距離だけ内側の部分の温度が樹脂部材の分解温度（損傷（気泡、白濁、焼損等）が生じる温度）未満の温度に維持される。従って、環状の溶着予定領域において入熱過多による損傷の発生をより確実に防止することができる。
【００１２】
また、第２の工程では、所定の領域に対応する第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の部分に対して選択的に第１の冷却ガスを吹き付けると共に、照射領域に対応する第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の部分に対して選択的に第２の冷却ガスを吹き付けることが好ましい。レーザ光の照射領域に対応する部分に第２の冷却ガスを吹き付けることにより、レーザ光の照射領域において、溶融した樹脂の発泡を確実に防止することができる。その一方で、レーザ光の照射を重複させる所定の領域に対応する部分に第１の冷却ガスを吹き付けることにより、レーザ光の照射領域を所定の領域に初めて通過させてから再び通過させるまでに、当該部分の温度を十分に低下させることができる。
【００１３】
また、第２の工程では、レーザ光の入射面となる第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の表面において、光軸に対して垂直な断面形状が環形状となるように、レーザ光を溶着予定領域に沿って照射することが好ましい。これによれば、レーザ光の照射領域の中心部分において入熱過多となることが防止され、レーザ光の照射領域の移動方向と直交する方向において樹脂部材の温度が均一化される。従って、溶着予定領域の全領域に渡って第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との接合状態を均一化することができる。
【００１４】
また、本発明の樹脂溶着装置は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを環状の溶着予定領域に沿って溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着装置であって、溶着予定領域において互いに接触させられた第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材を支持する支持台と、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着予定領域に沿って溶着するためのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、溶着予定領域の一部分である所定の領域から出発して当該所定の領域に帰着するように、レーザ光の照射領域を溶着予定領域に沿って相対的に移動させる照射領域制御部と、支持台に取り付けられ、所定の領域に対応する第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の部分に対して選択的に第１の冷却ガスを噴射する第１の冷却ガス噴射部と、レーザ光出射部に取り付けられ、照射領域に対応する第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材の少なくとも一方の部分に対して選択的に第２の冷却ガスを噴射する第２の冷却ガス噴射部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この樹脂溶着装置では、レーザ光の照射領域に対応する部分に第２の冷却ガスが吹き付けられるので、レーザ光の照射領域において、溶融した樹脂の発泡が確実に防止される。その一方で、レーザ光の照射を重複させる所定の領域に対応する部分に第１の冷却ガスが吹き付けられるので、レーザ光の照射領域を所定の領域に初めて通過させてから再び通過させるまでに、当該部分の温度が十分に低下させられる。そのため、レーザ光の照射領域を所定の領域に再び通過させたときに、樹脂部材の表面が溶融せず、非溶融状態の表面部分によって溶融状態の内側部分が閉じ込められる。これにより、溶融した樹脂の発泡が防止されるので、所定の領域において、溶着後にレーザ光の入射面が滑らかに維持される。しかも、溶融状態の内側部分の圧力が高まるので、所定の領域において、溶融した樹脂の混ざり合いが促進され、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが強固に溶着される。従って、この樹脂溶着装置によれば、環状の溶着予定領域において入熱過多による損傷が発生するのを防止しつつ樹脂部材同士を確実に溶着することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、環状の溶着予定領域において入熱過多による損傷が発生するのを防止しつつ樹脂部材同士を確実に溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の樹脂溶着方法によって製造された樹脂溶着体の斜視図である。
【図２】図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法に用いられる樹脂溶着装置の斜視図である。
【図３】図２に示されたレーザ光出射部が備える集光光学系の構成図である。
【図４】図３に示された集光光学系を通過したレーザ光の集光スポット到達前の光強度プロファイルを示すグラフである。
【図５】図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法を説明するための斜視図である。
【図６】図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法を説明するための斜視図及び部分断面図である。
【図７】図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法を説明するための斜視図である。
【図８】図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法を説明するための斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿っての部分断面図である。
【図１０】図８に示された所定の領域における温度プロファイルを示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態の樹脂溶着方法を説明するための部分断面図である。
【図１２】樹脂部材におけるレーザ光の入射面からの距離とレーザ光の吸収光量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態の樹脂溶着方法によって製造された樹脂溶着体の斜視図である。図１に示されるように、樹脂溶着体１は、矩形環状に設定された溶着予定領域Ｒに沿って樹脂部材３と樹脂部材４とが溶着されたものであり、樹脂部材３，４によって中空の直方体状に形成されている。樹脂部材３，４は、例えばポリアミド６６からなり、レーザ光に対して半吸収性を有している（例えば、レーザ光吸収性を付与するためのオリヱント化学製マスターバッチｅＢＩＮＤ（登録商標）ＡＣＷ（登録商標）−９８７１を、旭化成ケミカルズ社製レオナ（登録商標）１４Ｇ３３（ポリアミド６６にガラス繊維３３％を含む樹脂材料）に対して、２０〜６０倍に希釈倍率されるように添加した樹脂部材を使用することができる）。
【００２０】
図２は、図１に示された樹脂溶着体を製造するための樹脂溶着方法に用いられる樹脂溶着装置の斜視図である。図２に示されるように、樹脂溶着装置２０は、被溶着体を支持する支持台２２と、支持台２２上に載置された被溶着体に対してレーザ光を出射するレーザ光出射部２１と、レーザ光出射部２１に対する支持台２２の位置を制御する制御部２５と、を備えている。制御部２５は、レーザ光出射部２１から出射されたレーザ光の照射領域を、支持台２２上に載置された被溶着体の溶着予定領域に沿って相対的に移動させる照射領域制御部として機能する。制御部２５は、ここでは支持台２２を制御するものであるが、照射領域制御部として機能するものであれば、レーザ光出射部２１を制御したり、支持台２２及びレーザ光出射部２１の両方を制御したりするものであってもよい。
【００２１】
支持台２２には、支持台２２上に載置された被溶着体の所定の部分に対して選択的に冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射部２４が取り付けられている。一方、レーザ光出射部２１には、レーザ光出射部２１から出射されたレーザ光の照射領域に対応する部分に対して選択的に冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射部２３が取り付けられている。冷却ガス噴射部２４は支持台２２に対して一定の位置に維持され、冷却ガス噴射部２３はレーザ光出射部２１に対して一定の位置に維持される。なお、冷却ガス噴射部２３，２４から冷却ガスとしては、例えば空気が用いられる。
【００２２】
図３は、図２に示されたレーザ光出射部が備える集光光学系の構成図である。図３に示されるように、集光光学系５は、レーザ光Ｌの光源ＬＳ側から順に、コリメート用レンズ６、集光用レンズ７及び円錐凹状のアキシコンレンズ８が光軸ＯＡ上に配置されて構成されている。この集光光学系５をレーザ光Ｌが通過すると、レーザ光Ｌの光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状は、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳ側で円環形状となり、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳと反対側で中実円形状となる。
【００２３】
図４は、図３に示された集光光学系を通過したレーザ光の集光スポット到達前の光強度プロファイルを示すグラフである。図４に示されるように、レーザ光Ｌの光強度プロファイルは、集光スポットＦＳ到達前において、ガウシアン分布やトップハット分布のレーザ光の光強度プロファイルとは逆に、中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなっている。ここで、図４に示される光強度プロファイルは、光軸ＯＡ及びレーザ光Ｌの進行方向と直交する方向にレーザ光Ｌの光強度を積分した場合である。
【００２４】
なお、集光光学系として、上述した集光光学系５において円錐凹状のアキシコンレンズ８を円錐凸状のアキシコンレンズに代えたものを用いてもよい。そのような集光光学系をレーザ光Ｌが通過すると、レーザ光Ｌの光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状は、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳ側で中実円形状となり、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳと反対側で円環形状となる。このとき、レーザ光Ｌの光強度プロファイルは、集光スポットＦＳ到達後において、ガウシアン分布やトップハット分布のレーザ光の光強度プロファイルとは逆に、中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなる。
【００２５】
以下、樹脂溶着装置２０を用いて樹脂溶着体１を製造する樹脂溶着方法について説明する。まず、図５に示されるように、樹脂部材３，４を用意する。樹脂部材３は、矩形板状の本体部３１、及び本体部３１の下面３１ｂから突出する断面矩形状の凸部３２を有している。樹脂部材４は、直方体状の本体部４１を有しており、本体部４１の上面４１ａには、断面矩形状の凹部４２が形成されている。
【００２６】
続いて、図６（ａ）に示されるように、樹脂部材３の凸部３２を樹脂部材４の凹部４２の開口部に嵌め込むようにして樹脂部材３と樹脂部材４とを組み合わせて、被溶着体１０を準備する。このとき、溶着予定領域Ｒは、図６（ｂ）に示されるように、樹脂部材３の本体部３１の下面３１ｂと樹脂部材４の本体部４１の上面４１ａとの界面Ｂ１の内側の一部、及び樹脂部材３の凸部３２の側面３２ａと樹脂部材４の凹部４２の側面４２ａとの界面Ｂ２を含むように、矩形環状に設定されている。これにより、樹脂部材３と樹脂部材４とを溶着予定領域Ｒにおいて接触させることになる。
【００２７】
続いて、図７に示されるように、樹脂部材３の上面３１ａがレーザ光Ｌの入射面となるように、被溶着体１０を支持台２２上に載置する。そして、被溶着体１０の溶着予定領域Ｒの一部分である所定の領域Ｒａにレーザ光Ｌの照射領域が位置し、かつ光軸に対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状が樹脂部材３の上面３１ａ（レーザ光Ｌの入射面）において円環形状となるように、レーザ光出射部２１に対する支持台２２の位置を制御部２５が制御する。
【００２８】
続いて、図８に示されるように、レーザ光Ｌを溶着予定領域Ｒに沿って照射することにより、樹脂部材３と樹脂部材４とを溶着予定領域Ｒに沿って溶着して樹脂溶着体１を製造する。より具体的には、支持台２２が支持する被溶着体１０（すなわち、溶着予定領域Ｒにおいて互いに接触させられた樹脂部材３，４）に対し、樹脂部材３と樹脂部材４とを溶着予定領域Ｒに沿って溶着するためのレーザ光Ｌ（すなわち、溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材３，４を溶融させ得るエネルギ密度を有するレーザ光Ｌ）をレーザ光出射部２１が出射する。そして、溶着予定領域Ｒの領域Ｒａから出発して当該領域Ｒａに帰着するように、制御部２５が、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒに沿って相対的に移動させる。
【００２９】
このとき、冷却ガス噴射部２４が、被溶着体１０において溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに対応する部分Ａ１に対して選択的に冷却ガスを噴射する。一方、冷却ガス噴射部２３が、被溶着体１０においてレーザ光Ｌの照射領域に対応する部分Ａ２に対して選択的に冷却ガスを噴射する。そして、冷却ガス噴射部２４による部分Ａ１への冷却ガスの吹き付けによって、レーザ光Ｌの照射領域を当該領域Ｒａに初めて通過させてから再び通過させるまでに、当該部分Ａ１の温度が十分に低下させられるので、当該領域Ｒａにおける温度プロファイルが図１０（ａ），（ｂ）に示されるようになる。
【００３０】
すなわち、図１０（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときには、レーザ光Ｌの照射領域が当該領域Ｒａに帰着する直前における表面温度Ｔｓ（当該領域Ｒａにおいてレーザ光Ｌの入射面となる被溶着体１０の表面（すなわち、部分Ａ１の表面）の温度）と、当該領域Ｒａにおいて１回のレーザ光Ｌの照射によって上昇する表面温度Ｔｓの上昇分ΔＴｓとの和が、樹脂部材３の溶融温度（融点）及び樹脂部材４の溶融温度（融点）のうち低い方の溶融温度未満の温度に維持される。
【００３１】
また、図１０（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときには、レーザ光Ｌの照射領域が当該領域Ｒａに帰着する直前における内部温度Ｔｉ（当該領域Ｒａにおいてレーザ光Ｌの入射面となる被溶着体１０の表面から所定の距離（例えば１ｍｍ程度）だけ内側の部分の温度）と、当該領域Ｒａにおいて１回のレーザ光Ｌの照射によって上昇する内部温度Ｔｉの上昇分ΔＴｉとの和が、樹脂部材３の分解温度及び樹脂部材４の分解温度のうち低い方の分解温度未満の温度に維持される。なお、ここでの分解温度とは、樹脂部材３，４の質量の減少が生じ始める温度であって、真空中で３０分加熱した場合に質量が半分となる温度として定義される熱分解温度がその目安となる。樹脂部材３，４に用いられる樹脂材料の溶融温度と熱分解温度とは以下のように例示される。
【００３２】
ポリアミド６６：溶融温度２６０℃、熱分解温度３１０℃以上
ポリアミド６  ：溶融温度２２８℃、熱分解温度３１０℃以上
ポリプロピレン：溶融温度１４８℃、熱分解温度３２８℃以上
【００３３】
以上説明したように、樹脂溶着装置２０、及びそれを用いた樹脂溶着方法では、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときに、樹脂部材３，４の表面温度Ｔｓを樹脂部材３，４の溶融温度未満の温度に維持する。そのため、図９に示されるように、レーザ光Ｌの照射領域を当該領域Ｒａに再び通過させたときに、非溶融状態の表面部分Ｓによって溶融状態の内側部分Ｍが閉じ込められる。これにより、溶融した樹脂の発泡が防止されるので、当該領域Ｒａにおいて、溶着後にレーザ光の入射面が滑らかに維持される。しかも、溶融状態の内側部分Ｍの圧力が高まるので、当該領域Ｒａにおいて、溶融した樹脂の混ざり合いが促進され、樹脂部材３と樹脂部材４とが強固に溶着される。このような、非溶融状態の表面部分Ｓによる溶融状態の内側部分Ｍの閉じ込め効果は、冷却ガス噴射部２３による部分Ａ２への冷却ガスの吹き付けによって、環状の溶着予定領域Ｒの全領域についても奏される。更に、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときに、樹脂部材３，４の内部温度Ｔｉを樹脂部材３，４の分解温度未満の温度に維持するので、当該領域Ｒａにおいて、気泡、白濁、焼損等の損傷の発生が防止される。よって、樹脂溶着装置２０、及びそれを用いた樹脂溶着方法によれば、環状の溶着予定領域Ｒにおいて入熱過多による損傷が発生するのを防止しつつ樹脂部材３，４同士を確実に溶着することができる。
【００３４】
これに対し、図１０（ａ）に示されるように、被溶着体１０において溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに対応する部分Ａ１に対する冷却ガスの吹き付けが無いと、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときに、レーザ光Ｌの照射領域が当該領域Ｒａに帰着する直前における表面温度Ｔｓと、１回のレーザ光Ｌの照射によって上昇する表面温度Ｔｓの上昇分ΔＴｓとの和が、樹脂部材３，４の溶融温度を超えてしまう。また、図１０（ｂ）に示されるように、被溶着体１０において溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに対応する部分Ａ１に対する冷却ガスの吹き付けが無いと、レーザ光Ｌの照射領域を溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに再び通過させるときに、レーザ光Ｌの照射領域が当該領域Ｒａに帰着する直前における内部温度Ｔｉと、１回のレーザ光Ｌの照射によって上昇する内部温度Ｔｉの上昇分ΔＴｉとの和が、樹脂部材３，４の分解温度を超えてしまう。これらの場合には、非溶融状態の表面部分Ｓによる溶融状態の内側部分Ｍの閉じ込め効果が奏されないばかりか、溶着予定領域Ｒの領域Ｒａにおいて、気泡、白濁、焼損等の損傷が発生する。
【００３５】
また、樹脂溶着装置２０、及びそれを用いた樹脂溶着方法では、冷却ガス噴射部２４が、被溶着体１０において溶着予定領域Ｒの領域Ｒａに対応する部分Ａ１に対して選択的に冷却ガスを噴射し、その一方で、冷却ガス噴射部２３が、被溶着体１０においてレーザ光Ｌの照射領域に対応する部分Ａ２に対して選択的に冷却ガスを噴射する。このように、別々に冷却ガスを吹き付けるようにすることで、加工条件の条件出しが行い易くなる。また、被溶着体１０を局所的に冷却するので、被溶着体１０を全体的に冷却する場合よりも効率良く各部分Ａ１，Ａ２を冷却することができる。
【００３６】
また、樹脂溶着装置２０、及びそれを用いた樹脂溶着方法では、レーザ光Ｌの入射面となる樹脂部材３の上面３１ａにおいて、光軸に対して垂直な断面形状が環形状となるように、レーザ光Ｌを溶着予定領域Ｒに沿って照射する。これによれば、レーザ光Ｌの照射領域の中心部分において入熱過多となることが防止され、レーザ光Ｌの照射領域の移動方向と直交する方向において樹脂部材３，４の温度が均一化される。従って、溶着予定領域Ｒの全領域に渡って樹脂部材３と樹脂部材４との接合状態を均一化することができる。
【００３７】
さらに、樹脂溶着装置２０、及びそれを用いた樹脂溶着方法は、樹脂部材３，４が、上記のように溶融温度と熱分解温度とが比較的近いために焼損し易く加工が困難なポリアミド６６からなる場合についても好適に適用できる。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、溶着予定領域Ｒの形状は、溶着する樹脂部材の形状に合わせて、３次元的な環状に設定されてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態は、溶着予定領域Ｒが重ね合わせの界面Ｂ１の一部と突合せの界面Ｂ２とを含む場合であったが、これに限定されない。一例として、図１１に示されるように、溶着予定領域Ｒが、所定の樹脂部材（第１の樹脂部材）１３と他の所定の樹脂部材（第２の樹脂部材）１４との突合せ界面Ｂ３の一部のみを含む場合にも好適に適用することができる。そのような場合には、レーザ光Ｌの入射面は、樹脂部材１３の上面１３ａ及び樹脂部材１４の上面１４ａの両方となる。
【符号の説明】
【００４０】
１…樹脂溶着体、３，１３…樹脂部材（第１の樹脂部材）、４，１４…樹脂部材（第２の樹脂部材）、２０…樹脂溶着装置、２１…レーザ光出射部、２２…支持台、２３…冷却ガス噴射部（第２の冷却ガス噴射部）、２４…冷却ガス噴射部（第１の冷却ガス噴射部）、２５…制御部（照射領域制御部）、Ｌ…レーザ光、Ｒ…溶着予定領域、Ｒａ…領域（所定の領域）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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