(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、この中心電極と放電ギャップを隔てて離間する外側電極とを備え、
これら中心電極及び外側電極の少なくとも一方は、貴金属を含む電極チップと、この電極チップが溶接された、卑金属を含む電極基材と、を有する
スパークプラグの製造方法であって、
前記電極チップを前記電極基材の所定位置に配置し、これらにパルス状のレーザ光を照射することにより、各レーザパルスに対応した単位溶接部を前記電極チップの周方向に順次形成して、前記電極チップと前記電極基材とを溶接するレーザ溶接工程であって、
前記レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなり、前記所定の初期期間後の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である初期増加型レーザパルスとするレーザ溶接工程を備え、
前記レーザ溶接工程では、
前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形を、前記初期期間において、レーザ強度が前記中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさから始めて時間と共に徐々に大きくなる波形とする
スパークプラグの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記レーザ溶接工程では、
前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、前記初期期間を、パルス幅に対して１０％以上４０％以下の期間とする
スパークプラグの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記レーザ溶接工程では、
各々の前記レーザパルスの１パルス当たりのレーザ照射エネルギーについて、最初のレーザパルスのレーザ照射エネルギーが最も大きく、最後のレーザパルスのレーザ照射エネルギーが最も小さくなるように、段階的に減少させる
スパークプラグの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記レーザ溶接工程では、
初めから数えて所定数のレーザパルスを前期レーザパルスとし、終わりから数えて所定数のレーザパルスを後期レーザパルスとし、これらの間のレーザパルスを中間レーザパルスとしたとき、
前記前期レーザパルスと前記中間レーザパルスとの間、及び、前記中間レーザパルスと前記後期レーザパルスとの間で、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを段階的に減少させると共に、
前記前期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前記中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％大きくする
スパークプラグの製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記レーザ溶接工程では、
初めから数えて所定数のレーザパルスを前期レーザパルスとし、終わりから数えて所定数のレーザパルスを後期レーザパルスとし、これらの間のレーザパルスを中間レーザパルスとしたとき、
前記前期レーザパルスと前記中間レーザパルスとの間、及び、前記中間レーザパルスと前記後期レーザパルスとの間で、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを段階的に減少させると共に、
前記後期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前記中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％小さくする
スパークプラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記レーザ溶接工程では、
最後に形成される最終単位溶接部以外の単位溶接部を形成するレーザ光として、前記電極チップを介して対向する二方向から同時に照射される二方向同時照射レーザ光を用い、
前記最終単位溶接部を形成するレーザ光として、一方向から照射されるレーザ光を用いる
スパークプラグの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記電極チップは外側電極側電極チップであり、前記電極基材は外側電極基材であり、
前記レーザ溶接工程では、
前記外側電極基材の所定位置に配置された前記外側電極側電極チップの周方向のうち前記外側電極基材の先端側の部位であって最先端位置を除く位置から前記レーザ光の照射が開始され、その後、前記最先端位置を経て基端側に向かう方向に前記レーザ光の照射が行われる
スパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記電極チップは外側電極側電極チップであり、前記電極基材は所定長を有した外側電極基材であり、前記外側電極側電極チップは前記外側電極基材における先端側の所定位置に溶接されるものであり、
前記レーザ溶接工程では、
前記外側電極基材の所定長よりも前記先端側に長く形成された加工前外側電極基材を用意し、該加工前外側電極基材における前記外側電極基材の前記所定位置に対応する位置に対し前記外側電極側電極チップの溶接を行い、
その後、前記外側電極側電極チップが溶接された加工前外側電極基材を所定長となるように切断加工を行う
スパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグの製造方法に関し、特に、中心電極と外側電極とを有し、これらのうち少なくとも一方が、貴金属を含む電極チップと、これが溶接された、卑金属を含む電極基材とを有するスパークプラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、中心電極と外側電極とを有し、これらのうち少なくとも一方が、貴金属を含む電極チップと、これが溶接された、卑金属を含む電極基材とを有するスパークプラグが知られている。例えば、特許文献１〜３に、このようなスパークプラグが開示されている。
特許文献１では、電極母材（電極基材）と貴金属チップ（電極チップ）とからなる接地電極（外側電極）を、次のように製造している。即ち、まず、電極母材に貴金属チップを抵抗溶接して、貴金属チップの底部に外径を膨らませた鍔部を形成する。その後、この貴金属チップの鍔部にレーザ光を照射して、貴金属チップと電極母材とをレーザ溶接する（特許文献１の特許請求の範囲等を参照）。
【０００３】
特許文献２では、電極母材（電極基材）と貴金属チップ（電極チップ）とからなる中心電極等を、次のように製造している。即ち、貴金属チップと電極母材にパルス状のレーザ光を照射し、各レーザパルスに対応する単位溶接部が貴金属チップの周方向に順次重なって連なる全周レーザ溶接部を形成して、貴金属チップと電極母材とを溶接する。その際、全周レーザ溶接部のうち、先頭部位の溶接部及び末尾部位の溶接部の少なくとも一方について、それを形成する際に用いる１パルス当りのレーザ照射エネルギーを、その他の溶接部を形成する際に用いる１パルス当りのレーザ照射エネルギーよりも低く設定する（特許文献２の特許請求の範囲等を参照）。
【０００４】
特許文献３では、電極母材（電極基材）と耐火花消耗電極材（電極チップ）とからなる外側電極を、次のように製造している。即ち、耐火花消耗電極材と電極母材との境界部分にレーザ等を照射し、耐火花消耗電極材と電極母材とを溶接する。その際、レーザ等の入射角が所定の条件を満たすようにする（特許文献３の特許請求の範囲等を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５８３２３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１４１７号公報
【特許文献３】特開２００１−１３５４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１〜３では、レーザ溶接を利用して、電極チップと電極基材を溶接している。エネルギーが高いレーザ照射による溶接は、貴金属を含む電極チップと卑金属を含む電極基材とを溶接するような、融点の異なる部材を溶接する場合に特に有効である。
しかしながら、レーザ照射時に、溶融した金属のスパッタが発生し、そのスパッタが飛散して電極チップや電極基材に付着することがある。そうすると、スパークプラグの着火性が低下したり、放電ギャップ間にブリッジができるなどの問題が生じるおそれがある。また、レーザ照射時に、ブローホールが生じることもある。特に、パルス状のレーザ光を用いて、各レーザパルスに対応した単位溶接部が重なって連なる全周溶接部を形成する場合には、後半の単位溶接部を形成する際に、スパッタやブローホールが生じやすい。
また、レーザ照射で溶融した金属は急激に冷やされて凝固するため、凝固の際に溶接部にクラックが発生しやすい。そうすると、溶接部における接合強度が低下し、電極チップが電極基材から脱落するおそれもある。
【０００７】
このように、従来のレーザ溶接による電極チップと電極基材との溶接では、スパッタの発生やブローホールの発生、クラックの発生などの不具合が問題となっていた。このような問題を解消する方法としては、貴金属チップ及び電極基材の材質や形状、寸法などに応じて、１パルス当りの照射エネルギーやパルス幅といったレーザ照射条件を適宜変更することが考えられる。しかしながら、このような条件変更だけでは上記のような不具合の発生を十分に抑制できないことがあった。
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電極チップと電極基材をレーザ溶接する場合に、スパッタの発生やブローホールの発生、クラックの発生などの不具合を抑制できるスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その解決手段は、中心電極と、この中心電極と放電ギャップを隔てて離間する外側電極とを備え、これら中心電極及び外側電極の少なくとも一方は、貴金属を含む電極チップと、この電極チップが溶接された、卑金属を含む電極基材と、を有するスパークプラグの製造方法であって、前記電極チップを前記電極基材の所定位置に配置し、これらにパルス状のレーザ光を照射することにより、各レーザパルスに対応した単位溶接部を前記電極チップの周方向に順次形成して、前記電極チップと前記電極基材とを溶接するレーザ溶接工程であって、前記レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなり、前記所定の初期期間後の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である初期増加型レーザパルスとするレーザ溶接工程を備え、前記レーザ溶接工程では、前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形を、前記初期期間において、レーザ強度が前記中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさから始めて時間と共に徐々に大きくなる波形とするスパークプラグの製造方法である。
【００１０】
従来のレーザ溶接においては、図１５に示すように、開始時Ｔｓｃから終了時Ｔｅｃまでのパルス幅Ｔｃ全体でレーザ強度Ｓｃが一定で矩形波形のパルス状のレーザ光を照射していた。そして、このパルス幅Ｔｃやレーザ強度Ｓｃを適宜変更することにより、電極チップと電極基材の溶接状態を調整していた。しかしながら、本発明者は、このレーザ強度波形自体に着目して鋭意検討した結果、この矩形状のレーザ強度波形を変更することによって前述の問題が解決されることを見出して、本発明を想到するに至った。
【００１１】
即ち、本発明では、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなり、所定の初期期間後の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である初期増加型レーザパルスとしている。このように、１つのレーザパルスのうち、初期期間のレーザ強度を時間が経過すると大きくなるようにすることで、レーザ照射時にスパッタが発生して、電極チップや電極基材に飛散して付着するのを抑制できると共に、各単位溶接部にブローホールが生じるのを抑制できる。電極チップや電極基材を徐々に加熱できるためであると考えられる。
【００１２】
なお、中心電極及び外側電極は、前記のように、少なくとも一方が、電極チップと、この電極チップが溶接された電極基材とを有するものである。従って、中心電極または外側電極が、電極チップと、この電極チップがレーザ溶接された電極母材とからなる場合には、電極母材が本発明の電極基材に相当する。一方、中心電極または外側電極が、電極チップと、この電極チップがレーザ溶接された中間部材と、これらが接合された電極母材とからなる場合、即ち、電極チップが中間部材を介して電極母材に接合される場合では、中間部材が本発明の電極基材に相当する。
【００１３】
また、レーザ溶接工程では、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなり、所定の初期期間後の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である初期増加型レーザパルスとすればよい。この波形としては、初期期間において、レーザ強度を中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさから始めて時間と共に徐々に（例えば直線的に）大きくなるように制御するものがよい。
【００１４】
また、レーザ溶接工程は、前述のように、パルス状のレーザ光を照射することにより、各レーザパルスに対応した単位溶接部を電極チップの周方向に順次形成するものである。従って、形成する溶接部は、単位溶接部が電極チップの周方向に順次重なって連なる全周溶接部でもよいし、単位溶接部が電極チップの周方向に隙間を介して並ぶ形態の溶接部であってもよい。接合強度の観点からは、前者の全周溶接部とするのが好ましい。
【００１５】
また、レーザ溶接工程は、前述のように、各レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスを、初期増加型レーザパルスとするものである。従って、全てのレーザパルスを初期増加型レーザパルスとしてもよいし、一部のレーザパルスのみを初期増加型レーザパルスとしてもよい。前述のレーザ照射によるスパッタの発生やブローホールの発生を抑制する観点からは、全てのレーザパルスを初期増加型レーザパルスとするのが好ましい。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
更に、上記のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、前記初期期間を、パルス幅に対して１０％以上４０％以下の期間とするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００１９】
本発明では、前述の初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、初期期間を、パルス幅に対して開始時から１０％以上４０％以下の期間としている。このように初期期間を設定することで、スパッタの発生を更に効果的に抑制できると共に、各単位溶接部におけるブローホールの発生も更に効果的に抑制できる。
【００２０】
また、参考例の解決手段は、中心電極と、この中心電極と放電ギャップを隔てて離間する外側電極とを備え、これら中心電極及び外側電極の少なくとも一方は、貴金属を含む電極チップと、この電極チップが溶接された、卑金属を含む電極基材と、を有するスパークプラグの製造方法であって、前記電極チップを前記電極基材の所定位置に配置し、これらにパルス状のレーザ光を照射することにより、各レーザパルスに対応した単位溶接部を前記電極チップの周方向に順次形成して、前記電極チップと前記電極基材とを溶接するレーザ溶接工程であって、前記レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、終了時までの所定の終期期間において、時間が経過するとレーザ強度が小さくなり、前記所定の終期期間前の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である終期減少型レーザパルスとするレーザ溶接工程を備え、前記レーザ溶接工程では、前記終期減少型レーザパルスのレーザ強度波形を、前記終期期間において、レーザ強度が時間と共に徐々に小さくして前記中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさで終わる波形とするスパークプラグの製造方法である。
【００２１】
参考例では、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、終了時までの所定の終期期間において、時間が経過するとレーザ強度が小さくなり、所定の終期期間前の中期期間において、レーザ強度が一定となる波形である終期減少型レーザパルスとしている。このように、１つのレーザパルスのうち、終期期間のレーザ強度を時間が経過すると小さくなるようにすることで、各単位溶接部にクラックが発生するのを抑制できる。溶融部分が急激に冷やされず徐々に凝固するためであると考えられる。
【００２２】
なお、終期期間において時間が経過するとレーザ強度が小さくなる波形としては、終期期間において、レーザ強度を時間と共に徐々に（例えば直線的に）小さくして中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさで終わるように制御するものがよい。
【００２３】
また、レーザ溶接工程は、前述のように、各レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスを、終期減少型レーザパルスとするものである。従って、全てのレーザパルスを終期減少型レーザパルスとしてもよいし、一部のレーザパルスのみを終期減少型レーザパルスとしてもよい。前述の各単位溶接部にクラックが発生するのを抑制する観点からは、全てのレーザパルスを終期減少型レーザパルスとするのが好ましい。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
更に、上記参考例のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記終期減少型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、前記終期期間を、パルス幅に対して１０％以上４０％以下の期間とするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００２７】
参考例では、前述の終期減少型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、終期期間を、パルス幅に対して終了時までの１０％以上４０％以下の期間としている。このように終期期間を設定することで、各単位溶接部にクラックが発生するのを更に効果的に抑制できる。
【００２８】
更に、上記参考例のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなる波形である初期増加型レーザパルスとするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００２９】
参考例では、少なくともいずれかのレーザパルスについて、そのレーザ強度波形が、開始時から所定の初期期間において、時間が経過するとレーザ強度が大きくなる波形である初期増加型レーザパルスとしている。このように、１つのレーザパルスのうち、初期期間のレーザ強度を時間が経過すると大きくなるようにすることで、レーザ照射時にスパッタが発生して、電極チップや電極基材に飛散して付着するのを抑制できると共に、各単位溶接部にブローホールが生じるのを抑制できる。
【００３０】
なお、参考例におけるレーザ溶接工程では、各レーザパルスのうち、少なくともいずれかのレーザパルスを、初期増加型レーザパルスとすると共に、少なくともいずれかのレーザパルスを、終期減少型レーザパルスとする。従って、一部または全てのレーザパルスを、初期増加型レーザパルスとすると共に、終期減少型レーザパルスとしてもよいし、一部のレーザパルスを初期増加型レーザパルスとし、他の一部のレーザパルスを終期減少型レーザパルスとしてもよい。特に、レーザ照射によるスパッタの発生やブローホールの発生を抑制すると共に、各単位溶接部にクラックが発生するのを抑制する観点からは、全てのレーザパルスを、初期増加型レーザパルス、かつ、終期減少型レーザパルスとするのが好ましい。
【００３１】
更に、上記参考例のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形を、前記初期期間において、レーザ強度が前記中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさから始めて時間の経過と共に徐々に大きくなる波形とするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００３２】
参考例では、前述の初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形を、初期期間において、レーザ強度が中期期間におけるレーザ強度の３分の１ないし半分の大きさから始めて時間の経過と共に徐々に大きくなる波形としている。このようにすることで、スパッタの発生を更に効果的に抑制できると共に、各単位溶接部におけるブローホールの発生も更に効果的に抑制できる。
【００３３】
更に、上記参考例のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記初期増加型レーザパルスのレーザ強度波形のうち、前記初期期間を、パルス幅に対して１０％以上４０％以下の期間とするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００３４】
参考例では、各レーザパルスのレーザ強度波形のうち、初期期間を、パルス幅に対して開始時から１０％以上４０％以下の期間としている。このように初期期間を設定することで、スパッタの発生を更に効果的に抑制できると共に、各単位溶接部におけるブローホールの発生も更に効果的に抑制できる。
【００３５】
更に、上記参考例のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、前記初期期間よりも前記終期期間の方が長いスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００３６】
このようにすることで、スパッタの発生を極めて効果的に抑制できる共に、各単位溶接部におけるブローホールの発生及びクラックの発生を極めて効果的に抑制できる。
【００３７】
更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、各々の前記レーザパルスの１パルス当たりのレーザ照射エネルギーについて、最初のレーザパルスのレーザ照射エネルギーが最も大きく、最後のレーザパルスのレーザ照射エネルギーが最も小さくなるように、段階的に減少させるスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００３８】
パルス状のレーザ光を用いて、各レーザパルスに対応した単位溶接部を電極チップの周方向に順次形成する場合には、後半の単位溶接部を形成する際に、特にスパッタやブローホールが生じやすい。前半の単位溶接部の形成に際してレーザ照射によって注入された熱が、まだ十分に除去されないでその一部が残っている時点で、新たなレーザ照射によって更に熱が加えられるため、後になるほど単位溶接部の温度が上がりやすいからである。
【００３９】
これに対し本発明では、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、最初のレーザパルスが最も大きく、最後のレーザパルスが最も小さくなるように、段階的に減少させている。このようにすることで、先のレーザパルスによって残っている残留熱による影響を抑制し、各単位溶接部同士の溶融状態を均一化することができる。これにより、レーザ照射時、特に、後半のレーザ照射時におけるスパッタの発生やブローホールの発生を、効果的に抑制できる。
【００４０】
更に、上記のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、初めから数えて所定数のレーザパルスを前期レーザパルスとし、終わりから数えて所定数のレーザパルスを後期レーザパルスとし、これらの間のレーザパルスを中間レーザパルスとしたとき、前記前期レーザパルスと前記中間レーザパルスとの間、及び、前記中間レーザパルスと前記後期レーザパルスとの間で、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを段階的に減少させると共に、前記前期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前記中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％大きくするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００４１】
本発明によれば、前期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％大きくしている。即ち、中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、所定量小さくしている。このように中間レーザパルスのレーザ照射エネルギーを相対的に小さくすることで、レーザ照射時におけるスパッタやブローホールの発生を、更に効果的に抑制できる。
【００４２】
更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、初めから数えて所定数のレーザパルスを前期レーザパルスとし、終わりから数えて所定数のレーザパルスを後期レーザパルスとし、これらの間のレーザパルスを中間レーザパルスとしたとき、前記前期レーザパルスと前記中間レーザパルスとの間、及び、前記中間レーザパルスと前記後期レーザパルスとの間で、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを段階的に減少させると共に、前記後期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前記中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％小さくするスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００４３】
本発明によれば、後期レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、中間レーザパルスにおける１パルス当たりのレーザ照射エネルギーよりも、５％〜３０％小さくしている。このように後期レーザパルスのレーザ照射エネルギーを相対的に小さくすることで、レーザ照射時におけるスパッタやブローホールの発生を、更に効果的に抑制できる。
【００４４】
更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記レーザ溶接工程では、最後に形成される最終単位溶接部以外の単位溶接部を形成するレーザ光として、前記電極チップを介して対向する二方向から同時に照射される二方向同時照射レーザ光を用い、前記最終単位溶接部を形成するレーザ光として、一方向から照射されるレーザ光を用いるスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００４５】
電極チップに対して二方向から同時にレーザ光を照射する場合には、一方向からレーザビームを照射する場合に比べて電極チップが単位時間あたりに受熱する熱量が多いために、ブローホールが生じやすい。特に、最終の単位溶接部を形成する際には、それよりも前の単位溶接部を形成するためのレーザ照射による熱が十分に除去されずに残留していると考えられる。
【００４６】
これに対し本発明では、最終単位溶接部を形成するレーザ光として、一方向から照射されるレーザ光を用いている。このようにすることで、先のレーザパルスによって残っている残留熱による影響を抑制し、各単位溶接部同士の溶融状態を均一化することができる。これにより、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【００４７】
更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記電極チップは外側電極側電極チップであり、前記電極基材は外側電極基材であり、前記レーザ溶接工程では、前記外側電極基材の所定位置に配置された前記外側電極側電極チップの周方向のうち前記外側電極基材の先端側の部位であって最先端側部を除く位置から前記レーザ光の照射が開始され、その後、前記最先端側部を経て基端側に向かう方向に前記レーザ光の照射が行われるスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００４８】
外側電極基材における先端部は、主体金具に固定されている基端部に比べて主体金具から離れているため熱引きが悪く、後半の単位溶接部を外側電極側電極チップの周方向のうち外側電極基材における先端側にて形成する場合には、単位溶接部の温度が上がりやすくブローホールが生じやすい。
【００４９】
これに対し本発明では、外側電極側電極チップの周方向のうち外側電極基材の先端側の部位であって最先端位置を除く位置からレーザ光の照射が開始され、その後、この最先端位置を経て基端側に向かう方向にレーザ光の照射されるようにしている。このように、外側電極側電極チップの周方向のうち先端側を先にレーザ溶接して、その後、熱引きの良い基端側をレーザ溶接することで、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【００５０】
更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記電極チップは外側電極側電極チップであり、前記電極基材は所定長を有した外側電極基材であり、前記外側電極側電極チップは前記外側電極基材における先端側の所定位置に溶接されるものであり、前記レーザ溶接工程では、前記外側電極基材の所定長よりも前記先端側に長く形成された加工前外側電極基材を用意し、該加工前外側電極基材における前記外側電極基材の前記所定位置に対応する位置に対し前記外側電極側電極チップの溶接を行い、その後、前記外側電極側電極チップが溶接された加工前外側電極基材を所定長となるように切断加工を行うスパークプラグの製造方法とすると良い。
【００５１】
外側電極基材における先端部は、主体金具に固定されている基端部に比べて主体金具から離れているため熱引きが悪く、後半の単位溶接部を外側電極側電極チップの周方向のうち外側電極基材における先端側にて形成する場合には、単位溶接部の温度が上がりやすくブローホールが生じやすい。
【００５２】
これに対し本発明では、外側電極基材の所定長よりも先端側に長く形成された加工前外側電極基材を用意し、この加工前外側電極基材に外側電極側電極チップをレーザ溶接し、その後、所定長となるように加工前外側電極基材を切断加工している。このように、外側電極基材の所定長よりも先端側に長く形成された加工前外側電極基材を用い、レーザ溶接時における外側電極基材の先端側のボリュームを大きくすることで、単位溶接部の温度上昇を抑えることができ、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】参考形態１に係るスパークプラグの側面図である。
【図２】参考形態１に係るスパークプラグのうち、中心電極及び接地電極付近の部分拡大図である。
【図３】参考形態１に係るスパークプラグのうち、中心電極の先端付近の部分拡大図である。
【図４】参考形態１に係るスパークプラグのうち、中心電極の先端付近の部分拡大断面図である。
【図５】参考形態１に係るスパークプラグのうち、接地電極の先端付近の部分拡大図である。
【図６】参考形態１に係るスパークプラグのうち、接地電極の先端付近の部分拡大断面図である。
【図７】参考形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、中心電極を形成するレーザ溶接工程でパルス状のレーザ光を照射する様子を示す説明図である。
【図８】参考形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、レーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光のレーザ強度波形を示す説明図である。
【図９】参考形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、中心電極を形成するレーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光の各レーザパルスを示す説明図である。
【図１０】参考形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極を形成するレーザ溶接工程でパルス状のレーザ光を照射する様子を示す説明図である。
【図１１】参考形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極を形成するレーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光の各レーザパルスを示す説明図である。
【図１２】実施形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、レーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光のレーザ強度波形を示す説明図である。
【図１３】参考形態２に係るスパークプラグの製造方法に関し、レーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光のレーザ強度波形を示す説明図である。
【図１４】参考形態３に係るスパークプラグの製造方法に関し、レーザ溶接工程で照射するパルス状のレーザ光のレーザ強度波形を示す説明図である。
【図１５】従来技術に係るスパークプラグの製造方法に関し、照射するパルス状のレーザ光のレーザ強度波形を示す説明図である。
【図１６】別の変形形態に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極の先端付近の部分拡大断面図である。
【図１７】更に別の変形形態に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極の先端付近の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（参考形態１）
以下、本発明の参考の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本参考形態１に係るスパークプラグ１００を示す。また、図２に中心電極１３０及び接地電極（外側電極）１４０付近を示す。更に、図３及び図４に中心電極１３０の先端付近の側面及び断面を示し、図５及び図６に接地電極１４０の先端付近の側面及び断面を示す。このスパークプラグ１００は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられて使用に供される内燃機関用のスパークプラグである。
【００５５】
スパークプラグ１００は、図１に示すように、主体金具１１０と、絶縁体１２０と、中心電極１３０と、接地電極１４０とを備える。
このうち主体金具１１０は、低炭素鋼からなり、軸線ＡＸ方向に延びる筒状をなす。主体金具１１０は、径大なフランジ部１１０ｆと、これより基端側（図中、上方）に位置し、スパークプラグ１００をシリンダヘッドに取り付ける際に工具を係合させる断面六角形状の工具係合部１１０ｍと、更にその基端側に位置し、絶縁体１２０を主体金具１１０に加締め固定するための加締部１１０ｎとを有する。また、フランジ部１１０ｆの先端側（図中、下方）には、フランジ部１１０ｆより細径で、外周にスパークプラグ１００をシリンダヘッドにネジ止めするための取付ねじ部１１０ｇが形成された先端部１１０ｓを有する。
【００５６】
絶縁体１２０は、アルミナ系セラミックからなり、主体金具１１０によって周囲が取り囲まれ、その先端部１２０ｓが主体金具１１０の先端面１１０ｓｃから先端側（図中、下方）に突出すると共に、基端部１２０ｋが主体金具１１０の加締部１１０ｎから基端側（図中、上方）に突出している。絶縁体１２０には、軸線ＡＸ方向に沿った軸孔が穿設され、その先端側（図中、下方）には中心電極１３０が、一方、基端側（図中、上方）には高電圧を中心電極１３０に導く端子金具１５０が、挿入され固定されている。
【００５７】
中心電極１３０は、絶縁体１２０の先端面１２０ｓｃから先端側（図中、下方）に突出した状態で絶縁体１２０に保持されている。この中心電極１３０は、図２〜図４に示すように、基端側（図中、上方）に位置する中心電極母材（中心電極基材）１３１と、先端側（図中、下方）に位置する中心電極チップ１３３とからなる。
このうち、中心電極母材１３１は、図７に示すように、基端側に位置し、径大な円柱状をなす第１円柱部１３１ｐと、先端側に位置し、第１円柱部１３１ｐよりも径小な円柱状をなす第２円柱部１３１ｑと、これらの間に位置し、円錐台状をなす円錐台部１３１ｒとを有する。この中心電極母材１３１は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる。
【００５８】
中心電極チップ１３３は、直径０．６ｍｍの円柱状をなし、中心電極母材１３１の先端にレーザ溶接で接合され、先端側（図中、下方）に向かって突出している。この中心電極チップ１３３は、貴金属合金、具体的にはＩｒ−Ｐｔからなる。
この中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１は、パルス状のレーザ光を用いてレーザ溶接されているので、中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１の間には、中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１とが互いに溶融混合して固化した溶接部、具体的には、１０個の単位溶接部１３５ｎ１〜１３５ｎ１０が中心電極チップ１３３の周方向に順次重なって連なる全周溶接部１３５が形成されている（図３参照）。
【００５９】
接地電極１４０は、図２，図５，図６に示すように、先端側（図中、下方）に位置する接地電極母材（外側電極基材）１４１と、基端側（図中、上方）に位置する接地電極チップ（外側電極チップ）１４３とからなる。
このうち、接地電極母材１４１は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる。この接地電極母材１４１は、その基端部１４１ｋが主体金具１１０の先端面１１０ｓｃに接合され、先端部１４１ｓが軸線ＡＸ側に向けて屈曲されてなり、径方向内側を向く内側側面１４１ｍが、中心電極１３０の中心電極チップ１３３と対向するように配置されている。
【００６０】
接地電極チップ１４３は、直径０．７ｍｍの円柱状をなし、接地電極母材１４１の先端部１４１ｓの内側側面１４１ｍにレーザ溶接で接合され、基端側（図中、上方）に向かって突出し、中心電極チップ１３３と対向している。そして、接地電極チップ１４３と中心電極チップ１３３との間が、火花放電を生じさせる放電ギャップＧとなっている。この接地電極チップ１４３は、貴金属合金、具体的にはＰｔ−Ｒｈからなる。
この接地電極チップ１４３と接地電極母材１４１は、パルス状のレーザ光を用いてレーザ溶接されているので、接地電極チップ１４３と接地電極母材１４１の間には、接地電極チップ１４３と接地電極母材１４１とが互いに溶融混合して固化した溶融部、具体的には、１２個の単位溶接部１４５ｍ１〜１４５ｍ１２が接地電極チップ１４３の周方向に順次重なって連なる全周溶接部１４５が形成されている（図５参照）。
【００６１】
次いで、上記スパークプラグ１００の製造方法について説明する。
まず、第１円柱部１３１ｐ，第２円柱部１３１ｑ及び円錐台部１３１ｒを有する中心電極母材１３１と、円柱状の中心電極チップ１３３とを用意する。そして、図７に示すように、中心電極チップ１３３を中心電極母材１３１の第２円柱部１３１ｑの中央上に配置し、中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１との境界部分に、レーザ照射装置ＬＢによりパルス状のレーザ光ＬＳを照射して、中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１とをレーザ溶接する。なお、この工程が、レーザ溶接工程に相当する。
【００６２】
具体的には、パルス状のレーザ光ＬＳを照射することにより、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０に対応した１０個の単位溶接部１３５ｎ１〜１３５ｎ１０が中心電極チップ１３３の軸線ＢＸの周方向に順次重なって連なる全周溶接部１３５を形成して、中心電極チップ１３３と中心電極母材１３１とを溶接する。その際、レーザ溶接の条件を、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０のパルス幅Ｔａを２ｍｓｅｃ、周波数を１０Ｈｚ、ショット数を１０パルスとした。
【００６３】
そして、図８に示すように、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０のレーザ強度波形を以下のようにする。まず、パルス幅Ｔａ（２ｍｓｅｃ）に対して、開始時ｔｓａから２０％の期間（０．４ｍｓｅｃ）を初期期間Ｔａ１とし、終了時ｔｅａまでの２０％の期間（０．４ｍｓｅｃ）を終期期間Ｔａ３とし、これらの間の期間を中期期間Ｔａ２（１．２ｍｓｅｃ）とする。そして、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０の初期期間Ｔａ１において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ１が大きくなり、終期期間Ｔａ３において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ３が小さくなる波形とする。なお、本参考形態１では、これら全てのレーザパルスＮ１〜Ｎ１０が、初期増加型レーザパルスに相当すると共に、終期減少型レーザパルスにも相当する。
【００６４】
具体的には、開始時ｔｓａから時刻ｔｍａまでの初期期間Ｔａ１においては、レーザ強度Ｓａ１を、零から始めて時間と共に徐々に大きく、更に具体的には直線的に大きくなるように制御する。その後、時刻ｔｍａから時刻ｔｎａまでの中期期間Ｔａ２においては、レーザ強度Ｓａ２を、一定となるように制御する。更に、時刻ｔｎａから終了時ｔｅａまでの終期期間Ｔａ３においては、レーザ強度Ｓａ３を、時間と共に徐々に小さく、更に具体的には直線的に小さくして終了時ｔｅａに零になるように制御する。
【００６５】
このように初期期間Ｔａ１においてレーザ強度Ｓａ１を増加させることで、レーザ照射開始時に、中心電極チップ１３３や中心電極母材１３１の表面付近で温度が急激に上がり、スパッタが発生して中心電極チップ１３３や中心電極母材１３１に飛散し付着するのを抑制できる。また、各単位溶接部１３５ｎ１〜１３５ｎ１０にブローホールが生じるのを抑制できる。また、終期期間Ｔａ３においてレーザ強度Ｓａ３を減少させることで、各単位溶接部１３５ｎ１〜１３５ｎ１０が急激に冷やされ、これらと中心電極チップ１３３や中心電極母材１３１との境界に応力が生じてクラックが発生するのを抑制できる。
【００６６】
更に本参考形態１のレーザ溶接工程では、図９に示すように、全ショット数１０ヶのレーザパルスＮ１〜Ｎ１０のうち、初めから数えて２つのレーザパルスＮ１，Ｎ２を前期レーザパルスとし、終わりから数えて２つのレーザパルスＮ９，Ｎ１０を後期レーザパルスとし、これら間の６つのレーザパルスＮ３〜Ｎ８を中間レーザパルスとする。そして、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前期レーザパルスＮ１，Ｎ２が最も大きく、後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０が最も小さくなるように、段階的に減少させる。
【００６７】
具体的には、６つの中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ２を、基準エネルギーとして１．７Ｊに設定する。そして、２つの前期レーザパルスＮ１，Ｎ２における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ１を、中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８のレーザ照射エネルギーＥａ２よりも、１０％大きい１．８７Ｊに制御する。一方、２つの後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ３を、中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８のレーザ照射エネルギーＥａ２よりも、１０％小さい１．５３Ｊに制御する。
【００６８】
このようにレーザ照射エネルギーＥａ１，Ｅａ２，Ｅａ３を段階的に制御することで、先のレーザパルスによって残っている残留熱による影響を抑制し、各単位溶接部１３５ｎ１〜１３５ｎ１０同士の溶融状態を均一化することができる。これにより、レーザ照射時、特に、後半のレーザ照射時におけるスパッタの発生やブローホールの発生を、効果的に抑制できる。
【００６９】
次に、公知の手法により、この中心電極１３０を、別途形成した絶縁体１２０に組み付けると共に、端子金具１５０等も絶縁体１２０に組み付け、ガラスシールを行う。また、主体金具１１０を用意し、公知の手法により、主体金具１１０に棒状の接地電極母材１４１（接地電極チップ１４３が接合されておらず、屈曲加工もされていない状態の接地電極母材１４１）を接合する。その後、公知の手法により、この接地電極母材１４１を接合した主体金具１１０に、中心電極１３０等を組み付けた絶縁体１２０を組み付け、加締め等を行う。
【００７０】
また別途、円柱状の接地電極チップ１４３を用意する。そして、図１０に示すように、これを接地電極母材１４１のうち先端部１４１ｓの内側側面１４１ｍの所定位置に配置する。その後、接地電極チップを１４３と接地電極母材１４１との境界部分に、レーザ照射装置ＬＢによりパルス状のレーザ光ＬＳを照射して、接地電極チップ１４３と接地電極母材１４１をレーザ溶接する。なお、この工程も、レーザ溶接工程に相当する。
【００７１】
具体的には、パルス状のレーザ光ＬＳを照射することにより、各レーザパルスＭ１〜Ｍ１２に対応した１２個の単位溶接部１４５ｍ１〜１４５ｍ１２が接地電極チップ１４３の軸線ＣＸの周方向に順次重なって連なる全周溶接部１４５を形成して、接地電極チップ１４３と接地電極母材１４１とを溶接する。その際、レーザ溶接の条件を、各レーザパルスＭ１〜Ｍ１２のパルス幅Ｔｂを４ｍｓｅｃ、周波数を１２Ｈｚ、ショット数を１２パルスとした。
【００７２】
そして、図８に示すように、各レーザパルスＭ１〜Ｍ１２のレーザ強度波形を以下のようにする。まず、パルス幅Ｔｂ（２ｍｓｅｃ）に対して、開始時ｔｓｂから２０％の期間（０．４ｍｓｅｃ）を初期期間Ｔｂ１とし、終了時ｔｅｂまでの２０％の期間（０．４ｍｓｅｃ）を終期期間Ｔｂ３とし、これらの間の期間を中期期間Ｔｂ２（１．２ｍｓｅｃ）とする。そして、各レーザパルスＭ１〜Ｍ１２の初期期間Ｔｂ１において、時間が経過するとレーザ強度Ｓｂ１が大きくなり、終期期間Ｔｂ３において、時間が経過するとレーザ強度Ｓｂ３が小さくなる波形とする。なお、本参考形態１では、これら全てのレーザパルスＭ１〜Ｍ１２が、初期増加型レーザパルスに相当すると共に、終期減少型レーザパルスにも相当する。
【００７３】
更に具体的には、開始時ｔｓｂから時刻ｔｍｂまでの初期期間Ｔｂ１においては、レーザ強度Ｓｂ１を、零から始めて時間と共に徐々に大きく、更に具体的には直線的に大きくなるように制御する。その後、時刻ｔｍｂから時刻ｔｎｂまでの中期期間Ｔｂ２においては、レーザ強度Ｓｂ２を、一定となるように制御する。更に、時刻ｔｎｂから終了時ｔｅｂまでの終期期間Ｔｂ３においては、レーザ強度Ｓｂ３を、時間と共に徐々に小さく、更に具体的には直線的に小さくして終了時ｔｅｂに零になるように制御する。
【００７４】
このように初期期間Ｔｂ１においてレーザ強度Ｓｂ１を増加させることで、レーザ照射開始時に、接地電極チップ１４３や接地電極母材１４１の表面付近で温度が急激に上がり、スパッタが発生して接地電極チップ１４３や接地電極母材１４１に飛散し付着するのを抑制できる。また、各単位溶接部１４５ｍ１〜１４５ｍ１２にブローホールが生じるのを抑制できる。また、終期期間Ｔｂ３においてレーザ強度Ｓｂ３を減少させることで、各単位溶接部１４５ｍ１〜１４５ｍ１２が急激に冷やされ、これらと接地電極チップ１４３や接地電極母材１４１との境界に応力が生じてクラックが発生するのを抑制できる。
【００７５】
更に、このレーザ溶接工程では、図１１に示すように、全ショット数１２ヶのレーザパルスＭ１〜Ｍ１２のうち、初めから数えて２つのレーザパルスＭ１，Ｍ２を前期レーザパルスとし、終わりから数えて２つのレーザパルスＭ１１，Ｍ１２を後期レーザパルスとし、これら間の８つのレーザパルスＭ３〜Ｍ１０を中間レーザパルスとする。そして、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーを、前期レーザパルスＭ１，Ｍ２が最も大きく、後期レーザパルスＭ１１，Ｍ１２が最も小さくなるように、段階的に減少させる。
【００７６】
具体的には、８つの中間レーザパルスＭ３〜Ｍ１０における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥｂ２を、基準エネルギーとして２．０Ｊに設定する。そして、２つの前期レーザパルスＭ１，Ｍ２における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥｂ１を、中間レーザパルスＭ３〜Ｍ１０のレーザ照射エネルギーＥｂ２よりも、１０％大きい２．２Ｊに制御する。一方、後期レーザパルスＭ１１，Ｍ１２における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥｂ３を、中間レーザパルスＭ３〜Ｍ１０のレーザ照射エネルギーＥｂ２よりも、１０％小さい１．８Ｊに制御する。
【００７７】
このようにレーザ照射エネルギーＥｂ１，Ｅｂ２，Ｅｂ３を段階的に制御することで、先のレーザパルスによって残っている残留熱による影響を抑制し、各単位溶接部１４５ｍ１〜１４５ｍ１２同士の溶融状態を均一化することができる。これにより、レーザ照射時、特に、後半のレーザ照射時におけるスパッタの発生やブローホールの発生を、効果的に抑制できる。
【００７８】
その後は、接地電極１４０を軸線ＡＸ側に曲げて所定形状とし、中心電極１３０との間に放電ギャップＧを形成すれば、スパークプラグ１００が完成する。
【００７９】
（参考例）
本参考形態１の効果を検証するために、本発明に係る参考例として、接地電極１４０の形成について、パルス幅Ｔｂを一定とし、これに対する初期期間Ｔｂ１及び終期期間Ｔｂ３の割合をそれぞれ変更して、１３種類のスパークプラグ１００を製造した。具体的には、表１に示すように、初期期間Ｔｂ１の割合をパルス幅Ｔｂに対しての０％，５％，１０％，２０％，４０％，５０％に変化させ、また、終期期間Ｔｂ３の割合をパルス幅Ｔｂに対しての０％，５％，１０％，２０％，４０％，５０％に変化させた。一方、比較例として、初期期間Ｔｂ１及び終期期間Ｔｂ３を零としたもの、即ち、レーザ強度波形を図１５に示した矩形状の波形として、スパークプラグを製造した。なお、この参考例１〜１３及び比較例１では、各レーザパルスＭ１〜Ｍ１２の１パルス当たりのパルスエネルギーは一定とした。
【００８０】
各参考例１〜１３及び比較例１について、それぞれ１００ヶのサンプルを製造し、接地電極１４０の外観状態（スパッタの発生と全周溶接部１４５におけるクラックの発生）を検査した。そして、不具合が見つかったスパークプラグ１００の数をカウントした。
更に、各参考例１〜１３については、過酷な熱サイクル試験も行った。具体的には、この熱サイクル試験は、１０００℃で２分間加熱し、その後１分間自然冷却するサイクルを１０００サイクル行うものである。そして、接地電極１４０の全周溶接部１４５におけるクラックの発生を検査し、クラックが発生しなかったものを良好と判断、クラックが発生したものを不良と判断した。
【００８１】
【表１】
0005639021.tif 000002
【００８２】
その結果、初期期間Ｔｂ１の割合をパルス幅Ｔｂ全体の５％〜５０％とした参考例１〜５，１１〜１３では、いずれも、スパッタの発生が３ヶ以下であり、スパッタの発生を防止または十分に抑制できた。特に、初期期間Ｔｂ１の割合を１０％〜５０％とした参考例２〜５，１１〜１３では、スパッタの発生が１ヶ以下であり、スパッタの発生を十分に防止できた。更に、熱サイクル試験において、初期期間Ｔｂ１の割合を５０％とした参考例５，１３に不良が認められたことから、初期期間Ｔｂ１の割合は、４０％までとするのが好ましいことが判る。
また、終期期間Ｔｂ３の割合をパルス幅Ｔｂ全体の５％〜５０％とした参考例６〜１３では、いずれも、クラックの発生が３ヶ以下であり、全周溶接部１４５におけるクラックの発生を防止または十分に抑制できた。特に、終期期間Ｔｂ３の割合を１０％〜５０％とした参考例７〜１３では、クラックの発生が零であり、クラックの発生を防止できた。更に、熱サイクル試験において、終期期間Ｔｂ３の割合を５０％とした参考例１０，１３に不良が認められたことから、終期期間のＴｂ３の割合は、４０％までとするのが好ましいことが判る。
一方、比較例では、スパッタの発生も、全周溶接部１４５におけるクラックの発生も複数認められた。
【００８３】
これらの結果から、時間が経過するとレーザ強度Ｓｂ１が大きくなる初期期間Ｔｂ１を設けることで、更に好ましくは、初期期間Ｔｂ１の割合をパルス幅Ｔｂ全体の１０％〜４０％とすることで、溶接直後及び熱サイクル試験において、スパッタの発生やクラックの発生を十分に防止できることが判る。
また、時間が経過するとレーザ強度Ｓｂ３が小さくなる終期期間Ｔｂ３を設けることで、更に好ましくは、終期期間Ｔｂ３の割合をパルス幅Ｔｂ全体の１０％〜４０％とすることで、溶接直後及び熱サイクル試験において、クラックの発生を十分に防止できることが判る。
【００８４】
次に、本発明に係る別の参考例として、中心電極１３０の形成について、全ショット数１０パルスのうち、２つの前期レーザパルスＮ１，Ｎ２と、６つの中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８と、２つの後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０とで、１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ１，Ｅａ２，Ｅａ３を変化させて、４種類のスパークプラグ１００を製造した。具体的には、表２に示すように、中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８の１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ２を基準として、前期レーザパルスＮ１，Ｎ２の１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ１を、それよりも５％、１０％及び３０％大きくした。また、後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０の１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ３を、基準となるレーザ照射エネルギーＥａ２よりも１０％、３０％及び５０％小さくした。
【００８５】
一方、比較例２として、前期レーザパルスＮ１，Ｎ２及び後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ１，Ｅａ３を、中間レーザパルスＮ３〜Ｎ８における１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ２と同じ値として、スパークプラグ１００を製造した。
そして、各参考例１４〜１７及び比較例２について、全周溶接部１３５の溶接状態を検査した。
【００８６】
【表２】
0005639021.tif 000003
【００８７】
参考例１４〜１７では、全周溶接部１３５の溶接状態はいずれも良好であった。一方、比較例２では、最初のレーザパルスＮ１による単位溶接部１３５ｎ１が小さく形成され、また、最後のレーザパルスＮ１０による単位溶接部１３５ｎ１０においてブローホールが発生した。このことから、前期レーザパルスＮ１，Ｎ２の１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ１を相対的に大きくし、後期レーザパルスＮ９，Ｎ１０の１パルス当たりのレーザ照射エネルギーＥａ３を相対的に小さく制御することで、溶接状態を良好にできることが判る。
【００８８】
（実施形態１）
次いで、第１の実施の形態について説明する。なお、上記参考形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本実施形態１では、中心電極１３０及び接地電極１４０のレーザ溶接工程におけるレーザ強度波形（図１２参照）が、上記参考形態１におけるレーザ強度波形（図８参照）と異なるのみで、それ以外は上記参考形態１と同様である。
【００８９】
本実施形態１のレーザ強度波形は、図１２に示すように、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２のレーザ強度波形をそれぞれ以下のようにする。まず、パルス幅Ｔａ，Ｔｂに対して、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから２０％の期間を初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１とし、終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの２０％の期間を終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３とし、これらの間の期間を中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２とする。そして、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２の初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１が大きくなり、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３が小さくなる波形とする。なお、本実施形態１でも、これら全てのレーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２が、本発明の初期増加型レーザパルスに相当する。
【００９０】
具体的には、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから時刻ｔｍａ，ｔｍｂまでの初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１においては、レーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を、中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２のレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の半分の大きさＳａｈ，Ｓｂｈから始め、時間と共に徐々に大きく、更に具体的には直線的に大きくなり、時刻ｔｍａ，ｔｍｂでレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２と同じ大きさに達するように制御する。
その後、時刻ｔｍａ，ｔｍｂから時刻ｔｎａ，ｔｎｂまでの中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２においては、レーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２を、一定となるように制御する。
更に、時刻ｔｎａ，ｔｎｂから終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３においては、レーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を、レーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の大きさから時間と共に徐々に小さく、更に具体的には直線的に小さくなり、終了時ｔｅａ，ｔｅｂにレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の半分の大きさＳａｈ，Ｓｂｈで終わるように制御する。
【００９１】
このようなレーザ強度波形としても、初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１のレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を時間が経過すると大きくなるようにしているので、レーザ照射時にスパッタが発生するのを抑制でき、また、全周溶接部１３５，１４５にブローホールが生じるのを抑制できる。また、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３のレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を時間が経過すると小さくなるようにしているので、全周溶接部１３５，１４５にクラックが発生するのを抑制できる。その他、上記参考形態１と同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。
【００９２】
（参考形態２）
次いで、第２の参考の形態について説明する。なお、上記参考形態１または実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本参考形態２では、中心電極１３０及び接地電極１４０のレーザ溶接工程におけるレーザ強度波形（図１３参照）が、上記参考形態１におけるレーザ強度波形（図８参照）と異なるのみで、それ以外は上記参考形態１と同様である。
【００９３】
本参考形態２のレーザ強度波形は、図１３に示すように、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２のレーザ強度波形をそれぞれ以下のようにする。まず、パルス幅Ｔａ，Ｔｂに対して、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから２０％の期間を初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１とし、終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの２０％の期間を終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３とし、これらの間の期間を中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２とする。そして、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２の初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１が大きくなり、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３が小さくなる波形とする。なお、本参考形態２でも、これら全てのレーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２が、初期増加型レーザパルスに相当すると共に、終期減少型レーザパルスにも相当する。
【００９４】
更に具体的には、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから時刻ｔｍａ，ｔｍｂまでの初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１においては、レーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を、中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２のレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の３分の１の大きさＳａｊ，Ｓｂｊから始め、初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１が半分経過する時刻ｔｐａ，ｔｐｂまで一定とする。その後、この時刻ｔｐａ，ｔｐｂから初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１が終わる時刻ｔｍａ，ｔｍｂまで、レーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を、中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２のレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の３分の２の大きさＳａｉ，Ｓｂｉで一定とする。
【００９５】
その後、時刻ｔｍａ，ｔｍｂから時刻ｔｎａ，ｔｎｂまでの中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２においては、レーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２を、一定となるように制御する。
更に、時刻ｔｎａ，ｔｎｂから終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３においては、レーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を、中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２のレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の３分の２の大きさＳａｉ，Ｓｂiから始め、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３が半分経過する時刻ｔｑａ，ｔｑｂまで一定とする。その後、この時刻ｔｑａ，ｔｑｂから終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３が終わる時刻ｔｅａ，ｔｅｂまで、レーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を、中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２のレーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２の３分の１の大きさＳａｊ，Ｓｂｊで一定とする。
【００９６】
このようなレーザ強度波形としても、初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１のレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を時間が経過すると大きくなるようにしているので、レーザ照射時にスパッタが発生するのを抑制でき、また、全周溶接部１３５，１４５にブローホールが生じるのを抑制できる。また、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３のレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を時間が経過すると小さくなるようにしているので、全周溶接部１３５，１４５にクラックが発生するのを抑制できる。その他、上記参考形態１または実施形態１と同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。
【００９７】
（参考形態３）
次いで、第３の参考の形態について説明する。なお、上記実施形態１や参考形態１、２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。本参考形態３では、中心電極１３０及び接地電極１４０のレーザ溶接工程におけるレーザ強度波形（図１４参照）が、上記参考形態１におけるレーザ強度波形（図８参照）と異なるのみで、それ以外は上記参考形態１と同様である。
【００９８】
本参考形態３のレーザ強度波形は、図１４に示すように、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２のレーザ強度波形をそれぞれ以下のようにする。まず、パルス幅Ｔａ，Ｔｂに対して、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから２０％の期間を初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１とし、終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの２０％の期間を終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３とし、これらの間の期間を中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２とする。そして、各レーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２の初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１が大きくなり、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３において、時間が経過するとレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３が小さくなる波形とする。なお、本参考形態３でも、これら全てのレーザパルスＮ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２が、初期増加型レーザパルスに相当すると共に、終期減少型レーザパルスにも相当する。
【００９９】
具体的には、開始時ｔｓａ，ｔｓｂから時刻ｔｍａ，ｔｍｂまでの初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１においては、レーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を、零から始めて時間と共に徐々に大きく、更に具体的には直線的に大きくなるように制御する。
その後、時刻ｔｍａ，ｔｍｂから時刻ｔｎａ，ｔｎｂまでの中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２においては、レーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２を、レーザ強度Ｓａｋ，Ｓｂｋから始めて時刻ｔｗａ，ｔｗｂでレーザ強度Ｓａｗ，Ｓｂｗに達するように、時間と共に直線的に大きくなるように制御する。その後、この時刻ｔｗａ，ｔｗｂから中期期間Ｔａ２，Ｔｂ２が終わる時刻ｔｎａ，ｔｎｂまで、レーザ強度Ｓａ２，Ｓｂ２を、時間と共に直線的に小さくし、時刻ｔｎａ，ｔｎｂでレーザ強度Ｓａｋ，Ｓｂｋになるように制御する。
更に、時刻ｔｎａ，ｔｎｂから終了時ｔｅａ，ｔｅｂまでの終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３においては、レーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を、時間と共に徐々に小さく、更に具体的には直線的に小さくして終了時ｔｅａ，ｔｅｂに零になるように制御する。
【０１００】
このようなレーザ強度波形としても、初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１のレーザ強度Ｓａ１，Ｓｂ１を時間が経過すると大きくなるようにしているので、レーザ照射時にスパッタが発生するのを抑制でき、また、全周溶接部１３５，１４５にブローホールが生じるのを抑制できる。また、終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３のレーザ強度Ｓａ３，Ｓｂ３を時間が経過すると小さくなるようにしているので、全周溶接部１３５，１４５にクラックが発生するのを抑制できる。その他、上記実施形態１や参考形態１、２と同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。
【０１０１】
以上において、本発明を実施形態や参考形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１や参考形態１〜３に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態１や参考形態１〜３では、中心電極１３０及び接地電極１４０の形成において本発明を適用したが、いずれか一方の電極の形成においてのみ、本発明を適用することもできる。
【０１０２】
また、上記実施形態１や参考形態１〜３では、中心電極１３０及び接地電極１４０が、電極チップ１３３，１４３と、この電極チップ１３３，１４３がレーザ溶接された電極母材１３１，１４１とからなるものを示し、電極チップ１３３，１４３と電極母材１３１，１４１とのレーザ溶接に本発明を適用した。しかし、これに限らず、中心電極１３０または接地電極１４０を、電極チップ１３３，１４３と、この電極チップ１３３，１４３がレーザ溶接された中間部材と、これらが接合された電極母材１３１，１４１とからなるものとし、電極チップ１３３，１４３と中間部材とのレーザ溶接に本発明を適用してもよい。この場合、中間部材が本発明の電極基材に相当する。
【０１０３】
また、上記参考形態１では、初期期間Ｔａ１，Ｔｂ１と終期期間Ｔａ３，Ｔｂ３とが同一の時間であったが、初期期間よりも終期期間の方を長くしても良い。これにより、スパッタの発生を極めて効果的に抑制できる共に、各単位溶接部におけるブローホールの発生及びクラックの発生を極めて効果的に抑制できる。
【０１０４】
また、上記実施形態１や参考形態１〜３では、レーザ溶接にあたって一つのレーザ光ＬＳを照射しているが、中心電極チップや接地電極チップに対し、これらチップを介して対向する二方向から同時にレーザ光を照射するようにしても良い。但し、この方法はブローホールが生じやすいため、最終の単位溶接部の形成には一方向から照射されるレーザ光を用いることが好ましい。これにより、レーザ溶接を効率良く実現できると共に、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【０１０５】
また、接地電極母材１４１と接地電極チップ１４３とのレーザ溶接を行う際、図１６に示すように、接地電極側電極チップ１４３の周方向のうち接地電極母材１４１の先端部１４１Ｓ寄りの位置からレーザ光ＬＳの照射が開始され、その後、最先端位置を経て基端部１４１Ｋに向かう方向にレーザ光ＬＳの照射されるようにしても良い。これにより、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【０１０６】
また、接地電極母材１４１と接地電極チップ１４３とのレーザ溶接を行う際、図１７に示すように、接地電極母材１４１の所定長Ｌよりも先端側にΔＬだけ長く形成された加工前接地電極母材１４１’を用意しておき、この加工前接地電極母材１４１’に接地電極チップ１４３をレーザ溶接し、その後、加工前接地電極母材１４１’を切断加工して所定長Ｌの接地電極１４０を得るようにしても良い。これにより、ブローホールの発生を効果的に抑制できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１００  スパークプラグ
１３０  中心電極
１３１  中心電極母材（中心電極基材）
１３３  中心電極チップ
１３５  全周溶接部
１３５ｎ１〜１３５ｎ１０  単位溶接部
１４０  接地電極（外側電極）
１４１  接地電極母材（外側電極基材）
１４３  接地電極チップ（外側電極チップ）
１４５  全周溶接部
１４５ｍ１〜１４５ｍ１２  単位溶接部
ＡＸ  軸線
Ｇ  放電ギャップ
Ｔａ，Ｔｂ  パルス幅
Ｔａ１，Ｔｂ１  初期期間
Ｔａ２，Ｔｂ２  中期期間
Ｔａ３，Ｔｂ３  終期期間
Ｓａ１，Ｓｂ１  （初期期間の）レーザ強度
Ｓａ２，Ｓｂ２  （中期期間の）レーザ強度
Ｓａ３，Ｓｂ３  （終期期間の）レーザ強度
Ｅａ１，Ｅｂ１  （初期期間の１パルス当たりの）レーザ照射エネルギー
Ｅａ２，Ｅｂ２  （初期期間の１パルス当たりの）レーザ照射エネルギー
Ｅａ３，Ｅｂ３  （初期期間の１パルス当たりの）レーザ照射エネルギー
Ｎ１〜Ｎ１０，Ｍ１〜Ｍ１２  （各々の）レーザパルス
【図１】
0005639021.tif 000004
【図２】
0005639021.tif 000005
【図３】
0005639021.tif 000006
【図４】
0005639021.tif 000007
【図５】
0005639021.tif 000008
【図６】
0005639021.tif 000009
【図７】
0005639021.tif 000010
【図８】
0005639021.tif 000011
【図９】
0005639021.tif 000012
【図１０】
0005639021.tif 000013
【図１１】
0005639021.tif 000014
【図１２】
0005639021.tif 000015
【図１３】
0005639021.tif 000016
【図１４】
0005639021.tif 000017
【図１５】
0005639021.tif 000018
【図１６】
0005639021.tif 000019
【図１７】
0005639021.tif 000020