(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光を用いて、密着性高く、外観に優れ、接合強度が高い溶着部を含む樹脂成形品を製造する方法を提供する。【解決手段】仮想ｘｙｚ直交座標系において、吸光性樹脂部材２１の溶着領域２７と透光性樹脂部材２２の対応する溶着領域２７をｚ方向に沿って対向圧接配置し、所定の光エネルギを有するレーザビーム１２ｓをｚ方向上方より前記透光性樹脂部材２２から入射し、照射される前記光エネルギに応じた発熱で前記溶着領域２７を加熱・溶融し、前記透光性樹脂部材２２と前記吸光性樹脂部材２１を溶着する樹脂成形品の製造方法において、前記溶着領域２７は、照射される前記光エネルギの変化を抑制するように、ｘｙ平面に対する該幅方向の傾きが位置により変化する構造であり、前記レーザビーム１２ｓは、前記溶着領域２７の同一溶着ライン上を繰り返し走査して全体を同時に加熱・溶融する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想ｘｙｚ直交座標系において、吸光性樹脂部材の溶着領域と透光性樹脂部材の対応する溶着領域をｚ方向に沿って対向圧接配置し、所定の光エネルギを有するレーザビームをｚ方向上方より前記透光性樹脂部材から入射し、照射される前記光エネルギに応じた発熱で前記溶着領域を加熱・溶融し、前記透光性樹脂部材と前記吸光性樹脂部材を溶着する樹脂成形品の製造方法において、
前記溶着領域は、照射される前記光エネルギの変化を抑制するように、ｘｙ平面に対する該幅方向の傾きが位置により変化する構造であり、
前記レーザビームは、前記溶着領域の同一溶着ライン上を繰り返し走査して全体を同時に加熱・溶融する樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記レーザビームが照射する位置のｘｙ平面に対する入射角を第１の入射角としたとき、前記溶着領域は、ｘｙ平面に対して前記第１の入射角に対応する傾斜を有する構造である請求項１記載の樹脂成形品の製造方法
【請求項３】
前記溶着領域への入射角を第２の入射角とし、前記第２の入射角が位置により変化する場合には、前記レーザビームの走査速度を前記第２の入射角に応じて変化させ、加熱温度を平均化する請求項１または２記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
前記溶着領域への入射角を第２の入射角とし、単一のレーザビームを用いると前記第２の入射角が位置により変化する場合には、前記レーザビームを複数用いて１つのレーザビームが照射する照射領域を制限し、加熱温度を平均化する請求項１〜３いずれか１項記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
前記レーザビームの走査は、ガルバノスキャナを用いる請求項１〜４のいずれか１項記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
前記レーザビームの焦点は、前記溶着領域からデフォーカスする請求項１〜５のいずれか１項記載の樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用灯具は、アクリロニトリロスチレンアクリレート（ＡＳＡ）等の吸光性樹脂からなるハウジングと、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート等の透光性樹脂からなるレンズを溶着した樹脂成形品を有することが多い。
【０００３】
特開平１０−３１０６７６号は、レンズとハウジングの間に熱板を挟み、熱板によってレンズとハウジングを加熱溶融し、熱板を外してレンズとハウジングを溶着する熱板溶着において、糸引き現象を抑制できるハウジング用樹脂組成物を提案している。
【０００４】
特開２００１−２４３８１２号は、レンズとランプボディ（ハウジング）を押圧状態とし、ロボットを用いてレーザ光をレンズ側から入射してランプボディ表面を加熱溶融し、ランプボディの溶融熱によってレンズ側のシール脚先端も溶融し、レーザ光をレンズの全周に亘って走査するレーザ溶着において、レーザ光が斜め入射するように接合面を傾ける方法を提案する。レンズ表面にレンズ材とほぼ同屈折率の弾性導光体を載せることによって、光の屈折効果がなくなり集光せず、溶着接合面全面に光が到達することにより、接合強度を高めることができると記載する。
【０００５】
特開２００４−３４９１２３号は、ハウジングと組み合わせるレンズの表面が曲面である場合を含め、レンズ表面上にレンズ形状に対応可能な弾性導光体と平坦な透明基材を配置し、圧縮加重を加えて弾性導光体とレンズを密着させ、透明基材側からレーザ光を入射し、弾性導光体、レンズを介してレンズとハウジングの接触部を加熱溶融してハウジングとレンズを溶着する方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１０６７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４３８１２号公報
【特許文献３】特開２００４−３４９１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ光を用いて樹脂成形品を溶着する方法は、未だ十分開発されたとは言えない。
【０００８】
レーザ光を用いて、密着性高く、外観に優れ、接合強度が高い溶着部を含む樹脂成形品を製造する方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１観点によれば、
仮想ｘｙｚ直交座標系において、吸光性樹脂部材の溶着領域と透光性樹脂部材の対応する溶着領域をｚ方向に沿って対向圧接配置し、所定の光エネルギを有するレーザビームをｚ方向上方より前記透光性樹脂部材から入射し、照射される前記光エネルギに応じた発熱で前記溶着領域を加熱・溶融し、前記透光性樹脂部材と前記吸光性樹脂部材を溶着する樹脂成形品の製造方法において、
前記溶着領域は、照射される前記光エネルギの変化を抑制するように、ｘｙ平面に対する該幅方向の傾きが位置により変化する構造であり、
前記レーザビームは、前記溶着領域の同一溶着ライン上を繰り返し走査して全体を同時に加熱・溶融する樹脂成形品の製造方法、
が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
溶着ライン全体が同時に加熱されるので、強固な溶着が得やすく、透光性樹脂部材と吸光性樹脂部材との間にギャップが残りにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａ〜１Ｄは、平面上に配置された２次元構造の溶着領域にレーザビームを照射して、溶着を行なう場合を示すダイアグラム、側面図および平面図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｅは、繰り返しレーザビーム照射の時間に対する吸光性樹脂温度の変化を示す概略的なグラフ、吸光性樹脂の温度に対する体積変化を示すグラフ、繰り返しレーザビーム照射による対向樹脂部材の変化を示す断面図である。
【図３】図３Ａおよび３Ｂは、３次元溶着領域に対する繰り返しレーザ照射による溶着を示す概略斜視図及び断面図である。
【図４】繰り返しレーザビーム照射の時間に対する入射角度の異なる吸光性樹脂温度の変化を示すグラフである。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、固定光源からのレーザビームの走査による入射角変化の例を示す側面図および上面図である。
【図６】繰り返しレーザ照射による溶着方法の変形例を示すダイアグラムである。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは、ロボットを用いたレーザ溶着に対して、本発明者らが行なった考察を示すレーザ溶着装置の側面図、溶着領域の上面図、溶着領域の断面図と温度分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
透光性（透明）樹脂部材と吸光性（光吸収性、不透明）樹脂部材を加圧状態で対向、接触させ、透光性樹脂部材側からレーザビームを照射すると、レーザビームは透光性樹脂部材を透過して、吸光性樹脂部材に到達する。レーザビームが吸光性樹脂部材に吸収されると、吸光性樹脂部材を加熱し、軟化させ、さらには溶融する。透光性樹脂部材は、吸光性樹脂部材に加圧下で接しているので、吸光性樹脂部材の熱が透光性樹脂部材にも伝達される。従って、透光性樹脂部材も軟化し、溶融する。両部材が溶融状態になり溶着が行なわれる。本発明者らは、ロボットを用いたレーザ溶着方法について検討した。
【００１３】
図７Ａは、ロボットを用いたレーザ溶着装置の構成を示す側面図である。レーザ光源に接続された光ファイバ１０１の先端にはエキスパンダ、集光レンズを含む収束光学系１０２が接続され、収束するレーザビーム１０３を発射する。収束光学系１０２はロボット１０４に保持され、収束光学系の３次元位置及びレーザビームの進行方向を６次元制御する。架台１０５は、ロボット１０４を支持すると共に、ハウジング用の治具１０６を支持する。治具１０６は吸光性樹脂で形成されたハウジング１０８を支持する。ハウジング１０８の上には透光性樹脂で形成されたレンズ１０９が対向配置される。レンズ１０９とハウジング１０８は加圧状態に保持される。
【００１４】
ロボット１０４が収束光学系１０２を所定のスタートポイントに位置付け、レーザビーム１０３を発射し、レンズ１０９を介してハウジング１０８に照射する。レーザビームを照射されたハウジング１０８表面部分は、レーザビームを吸収して加熱され、軟化し、溶融する。加熱されたハウジング１０８と接するレンズ１０９も加熱される。
【００１５】
図７Ｂに示すように、レンズ１０９の周縁部に設定される溶着領域１１０は、通常ループ形状である。スタートポイントからレーザ照射を開始し、ロボット１０４によって収束光学系をループに沿って移動させ、１周して溶着工程は終了する。
【００１６】
図７Ｃに示すように、レーザビームの進行と共に、ハウジング１０８（及びレンズ１０９）の溶着領域１１０には、溶融領域１１１とその前後の軟化（ガラス転移化）領域１１２，１１３が生じる。溶融領域では、レンズとハウジングの樹脂同士が溶けて僅かにつぶれた状態になる。レーザ溶着の場合、つぶれ領域の高さは０．１ｍｍ程度以下である。
【００１７】
樹脂部材表面には成形による突き出し領域やウェルドラインのような凹凸が存在する場合も多い。ハウジング上面の凹凸領域を１０８ｒ、レンズ下面の凹凸領域を１０９ｒで示す。通常突き出し段差は０．２ｍｍ程度ある。レーザビームが未だ通過していない領域では、樹脂は固相であり、突き出し段差もつぶれていない。突き出し段差の近傍では、レンズとハウジングの接触が妨げられ、ギャップが形成されうる。ギャップが消滅しないと、良好な溶着が行なわれない可能性がある。レーザビームが溶着領域を１周しても、溶着されない領域が残り、気密性のない溶着状態となる可能性がある。
【００１８】
このような局所的溶着不良は、レーザ照射による加熱溶融が溶着領域内で局所的に行われるからと考えられる。熱板溶着のように溶着領域全体を加熱溶融できれば、局所的溶着不良を改善できるであろう。
【００１９】
本発明者らは、レーザビームを用い、溶着領域全体を加熱溶融するためにレーザビームを高速走査することを検討した。溶着領域をレーザビームで繰り返し照射し、冷却前に次の照射を行えば、照射領域の温度は上昇するであろう。但し、ロボットを用いては、このような高速走査は困難であろう。レーザビームを高速走査できる構成としてガルバノスキャナがある。
【００２０】
図１Ａは、ガルバノスキャナを用いたレーザビーム溶着装置の構成を概略的に示すダイアグラムである。ｘｙｚ直交座標系を想定する。ｘｙ面が、例えば、水平面を形成し、加工対象物を支持する参照平面を構成するものとする。レーザ発振器に接続された光ファイバ１１の先端から出射するレーザビーム１２に対して、焦点調整用光学系１３が配置される。焦点調整用光学系は、可動レンズを含み、光路上の焦点位置を調整することができる。焦点調整用光学系１３から出射するレーザビームに対し、第１のガルバノミラ１４が配置され、例えば加工面内のｘ方向走査を行なう。第１のガルバノミラ１４で反射されたレーザビームに対して第２のガルバノミラ１５が配置され、例えば加工面内のｙ方向走査を行なう。
【００２１】
制御装置１６は、ガルバノミラ１４，１５、焦点調整用光学系１３の制御を行なう。出射レーザビーム１２ｓは、ガルバノミラ１４，１５によって、ｘｙ面内で２次元走査が行えると共に、焦点調整用光学系１３の調整により、焦点距離を制御してｚ方向に焦点位置を移動することもできる。即ち、レーザビームの焦合位置は３次元走査できる。ガルバノミラは軽量であり、高速走査が可能である。
【００２２】
レーザ発振器としては、例えばＹＡＧ２倍波ないし３倍波のレーザ発振器、半導体レーザ、ファイバレーザ等を用いることができる。２次元走査のみであれば、焦点調整光学系の代わりに、ｆθレンズを備えたスキャンヘッドを用いることもできる。
【００２３】
図１Ｂは、２次元平面内に配置された溶着領域を有する加工対象物を概略的に示す断面図である。容器形状で例えばＡＳＡのような吸光性樹脂で形成されたハウジング２１の上に、ハウジング２１の開口部を塞ぐように、例えばＰＭＭＡのような透光性樹脂で形成されたレンズ２２が対向配置される。レンズ２２の下面には、溶着用のリブ２３が形成されている場合を示す。レンズ２２の上に透光性加圧板２５が配置され、圧力Ｐで、レンズ２２の下面とハウジング２１の上面を加圧接触させる。レーザビーム１２ｓは透光性加圧板２５、レンズ２２を透過し、リブ２３に接するハウジング２１上面を照射する。ガルバノミラの駆動によりリブ（溶着領域）に沿って照射位置を走査する。溶着領域の配置された平面をｘｙ平面とする。図１Ａの構成において、第１のガルバノミラ１４がｘ方向の走査を行ない、第２のガルバノミラ１５がｙ方向の走査を行なう。
【００２４】
図１Ｃは、２次元溶着領域２７の形状例を示す。円形帯状で例示したループ形状である。レーザビームは、ループを繰り返し走査して照射される。加工対象物を設置してから、溶着対象の樹脂部材が設置時の温度から溶融状態に達するまでに、同一位置が複数回のレーザビーム照射を受ける。例えば、同一箇所が軟化温度に達するまでに複数回のレーザビーム照射を受け、さらに溶融状態になるまでに複数回のレーザビーム照射を受ける。吸光性樹脂を徐々に昇温させることにより、発泡を抑制することも可能となる。
【００２５】
図１Ｄは、ガルバノミラにおける反射を直進に置き換えた光学系を示すダイアグラムである。第１のガルバノミラ１４へのレーザビーム入射位置を仮想光源の位置と考えることが可能であろう。ガルバノミラ１４，１５の回転により、２次元平面内でレーザ照射位置が走査される。仮想光源のｘｙ面内位置を円形帯状溶着領域の中心に合わせると、円形帯状溶着領域のいずれの位置においても入射角θは一定となる。等速走査を行うと、円形溶着領域のいずれの位置においても、時間当たりの入射エネルギは一定となる。
【００２６】
図２Ａは、温度の時間変化を概略的に示すグラフである。実線が繰り返しレーザビーム照射による温度変化を示す。１回のレーザビーム照射に対して、温度は上昇し、照射終了から下降を始める。照射前の温度まで降温する前に、次のレーザビームが照射し、温度が上昇する。時間ｔ０からｔ１まで、レーザビームの繰り返し照射により、昇温、降温を繰り返しながら平均温度は上昇していく。時間ｔ１からｔ２までは少なくとも昇温した状態では、吸光樹脂は溶融状態となり、両樹脂部材の押し込みが生じる。時間ｔ２で溶着を完了し、自然放熱により降温させる。溶着領域内の位置を変えると、タイミングが僅かにずれた形で、同様の温度変化が生じる。溶着領域全体がほぼ均一に、さらにはほぼ同時に加熱できることは明らかである。
【００２７】
比較のため、ロボットにより溶着ラインに沿って１週のレーザ照射を行なう場合の温度変化を破線で示す。レーザビームの照射により、吸光樹脂の温度は一気に溶融温度まで上昇する。照射位置では樹脂が溶融状態になっても、他の位置ではレーザビームが未だ照射されず、または降温して樹脂は固相である。従って、樹脂の押し込みは制限され、局所的なギャップを完全に消滅することは困難であろう。
【００２８】
同一溶着ライン上への繰り返しレーザビーム照射によれば、溶着ライン全体が同時に昇温され、軟化し、溶融するので、両樹脂部材が押し込まれ、局所的なギャップも効率的に消滅すると考えられる。
【００２９】
図２Ｂは、吸光性樹脂部材として一般的に用いられるＡＳＡ樹脂の体積の温度に対する関係を示すグラフである。縦軸が体積を示し、横軸が温度を示す。室温からある温度範囲では、体積は温度と共にほぼリニアに、徐々に増大する。加重たわみ温度（熱変形温度）を過ぎると、体積増加率が増大し、ガラス転移温度（軟化温度）を過ぎた後、より急勾配のほぼリニアな体積増加率に遷移する。ＡＳＡは一般グレードであり、荷重たわみ温度は約９５℃であり、２４０℃は流体域に属する。
【００３０】
図２Ｃ〜２Ｅは、想定される溶着領域の変化を示す。図２Ｃは、軟化前の状態であり、ハウジング２１、レンズ２２の突き出し段差により、ハウジング２１、レンズ２２間に局所的なギャップが存在する。図２Ｄは軟化点を過ぎ溶融前の状態であり、溶着領域全体が変形可能になり、加圧により樹脂が平坦化され、ハウジング２１、レンズ２２間のギャップが減少する。図２Ｅは溶融状態であり、溶着ライン全体が溶融状態となる（少なくとも軟化状態と溶融状態の組み合わせになる）ので、ハウジング２１、レンズ２２間のギャップは消滅し、溶融した両樹脂２１，２２が互いに溶け合い、界面が消滅することが期待される。強固な溶着が得やすく、ハウジングとレンズ間にギャップが残りにくいであろう。
【００３１】
図３Ａは、３次元走査によるレーザビーム溶着を概略的に示すダイアグラムである。レーザ発振器１０から発射するレーザビームが光ファイバ１２を介してスキャンヘッド３１に導入される。スキャンヘッド３１は、図１Ａに示した焦点調整用光学系、ｘガルバノミラ、ｙガルバノミラ、制御装置を含む構成である。治具３６に吸光性樹脂からなるハウジング２１が配置される。ハウジングの溶着領域は２次元平面には収まらない３次元構成を有する。ハウジング２１の溶着領域と適合する溶着領域を有し、透光性樹脂からなるレンズ２２がハウジング２１上に両溶着領域を合わせて対向配置される。レンズ２２、ハウジング２１は互いに接する方向に圧力Ｐで加圧される。
【００３２】
スキャンヘッド３１は溶着領域に沿ってレーザビーム１２ｓを走査し、繰り返し照射する。ガルバノミラ１４，１５によって２次元ｘｙ面内の位置を制御すると共に、焦点調整光学系によって、ｚ方向焦点距離を制御し、一定の焦合状態を保つ。
【００３３】
図３Ｂは、焦合状態の例を示す。収束するレーザビーム１２ｓは、溶着領域２７より後方に焦点位置を有する、いわゆる後ピン状態である。溶着領域からデフォーカスさせることにより、溶着領域の広い面積で溶融を生じさせ、強固な接合を得る。
【００３４】
例として、３次元構造を有する車両用リアコンビネーション灯具の溶着を行なった。透光性樹脂部材で形成されたレンズと吸光性樹脂部材で形成されたハウジングを３次元構造の溶着領域で溶着する。溶着領域１周の長さは１ｍ、レーザ出力１５０Ｗ，走査速度１０ｍ／ｓｅｃ、照射全長２００ｍ（２００周）で溶着した。溶着後、破壊検査した結果全長にわたって剥離は生ぜず、材料破壊モードであり、強固な溶着ができたことを示した。
【００３５】
ガルバノスキャナを用いたレーザ溶着では、レーザ光源が固定されているため、溶着領域の形状が光源からの距離を大きく変化させる形状となると、入射角が変化し、照射面積も変化する。照射面積が変化すると、入射エネルギ密度も変化する。レーザビームを等速で走査すると、位置により到達温度も変化することになろう。
【００３６】
入射角の違いによる到達温度の違いを観察するため、直線帯状の溶着領域の幅が２ｍｍ、長さが１５ｃｍのサンプルを形成し、試験照射を行った。光源をサンプル中央上方５０ｃｍに配置し、サンプル表面を幅方向に傾け、最小入射角が０度，３０度，６０度となるようにして、レーザビームの繰り返し照射を行った。レンズとハウジングの間に熱電対を挟み温度を測定した。レンズはＰＭＭＡで形成し、ハウジングはＡＳＡで形成した。レーザ出力は２００Ｗ，走査速度４ｍ／ｓｅｃ、連続した２０回のレーザビーム照射を行った。この試験においては、溶着ライン１回の照射を行った毎後に約０．８秒のインタバルを挿入し、実製品の一部における溶着工程を模した試験とした。
【００３７】
図４はそれぞれ最小入射角が０度，３０度，６０度のときに測定した温度の時間変化を示すグラフである。このグラフによると、最小入射角０度では溶着領域の到達温度は最大で約１９０℃であるが、最小入射角６０度では溶着領域の到達温度は最大で約１３０℃までしか達していない。入射角が大きくなると相対的に到達温度が低くなることがわかる。別の見方をすれば、入射角が大きくなると必要な温度に達するまでに要する時間が相対的に増大するとも言える。
【００３８】
溶着領域内に著しい入射角変化および到達温度のバラつきが生じると、部分的な過剰加熱による発泡や、加熱不足による溶着不良の原因となる可能性がある。溶着領域に照射されるレーザビームの入射角変化を抑制し、到達温度のバラつきを緩和することが望ましい。溶着領域において著しい入射角変化が生じる場合、以下の改善策が考えられる。
【００３９】
図５Ａおよび５Ｂは、固定光源からのレーザビームの走査による入射角変化の例を示す側面図および上面図である。実施例と同様に、ここでも仮想ｘｙｚ直交座標系を想定し、仮想ｘｙ平面が水平面を形成して加工対象物を支持する参照平面を構成するものとする。図中に示す直交座標系でｘ方向に延在するストライプ状溶着領域２７を、ｙ方向にＬ、ｚ方向にＨ離れた位置５１に配置された固定光源から発せられたレーザビームで照射するとする。ｘｙ面内で、レーザビーム１２ｓは、入射角θ＝ｔａｎ−１（Ｌ／Ｈ）で溶着面に到達する。例えば、照射位置５２に垂直に進行するレーザビーム１２ｓＩは、Ｌ＝４０ｃｍ、Ｈ＝５０ｃｍとすると入射角約３９度で溶着面に到達する。位置５２からｘ方向に約５０ｃｍ離れた位置５３に進行するレーザビーム１２ｓＩＩは、入射角約５３度で溶着面に到達する。この場合、位置５２から位置５３まで照射面積が約３０％程度増大していく。
【００４０】
ここで、溶着面をｘｙ平面に対して傾けることを考える。位置５３の溶着面を光源が配置された位置５１に向けて、立てていく。すると、レーザビームの入射角が低減すると共に入射エネルギ密度が増大していき、位置５２における入射エネルギ密度に近づく。位置５２から５３までの各溶着面を光源に向かう方向に連続的に立ち上げると、入射エネルギ密度の変化を抑制できることがわかる。
【００４１】
溶着面を光源に向かう方向に傾斜させれば、入射エネルギ密度が増加し、光源から離れる方向に傾斜させれば、入射エネルギ密度は減少する。例えば、溶着領域内で照射される入射エネルギ密度が最も小さくなる位置で、溶着面を傾けて入射エネルギ密度を増大させる。そのときの入射エネルギ密度を第１の入射エネルギ密度とすると、その他の位置では第１の入射エネルギ密度とほぼ同等になるように溶着面を溶着領域幅方向に傾けて、入射エネルギ密度の変化を抑制する。このような加工対象物の構造であれば、溶着領域における到達温度のバラつきを緩和することができるであろう。
【００４２】
図５Ｃは、傾斜した溶着面の例を示す。図に示すように、溶着面となる傾斜面２３ａを有する溶着用リブ２３をハウジング２１上面に設ければ、加工対象物の設計自由度が向上するため好ましいであろう。また、レーザビーム自体が有している強度分布（例えばガウス分布）を考慮し、溶着面を平面ではなく曲面にしてもよい。この場合、照射面内における温度バラつきの緩和に貢献するであろう。ここでは溶着領域が２次元平面に配置された場合を説明したが、溶着領域が３次元構造である場合においても同様に実施可能であることは自明であろう。
【００４３】
なお、溶着面の傾斜による、入射角の均一化、入射エネルギ密度の均一化、到達温度の均一化に限界の生じる場合もあろう。そのような場合には、照射位置の入射角に応じてレーザビームの走査速度を制御することで緩和が可能である。例えば、入射角が大きくなり単位面積当たりの発熱量が相対的に低減する位置では、走査速度を下げて単位時間当たりの発熱量を増加させることで、到達温度を均一化することが好ましい。このような制御は、図１Ａに示す制御装置１６を介して行うことができる。
【００４４】
スキャンヘッドを複数用いても、入射角および到達温度を均一化することが可能であろう。
【００４５】
図６は、複数のスキャンヘッド３１ａ、３１ｂから複数のレーザビームを同時に照射するモードを示す。スキャンヘッド３１ａ、３１ｂは、別のレーザ光源からレーザビームを受けても、１つのレーザ光源からのレーザビームを分割したレーザビームを受けてもよい。照射領域を分割することにより、１つのスキャンヘッドが走査するレーザ照射領域が制限され、入射角の低下、到達温度の均一化、レーザ照射領域の拡大が可能となる。
【００４６】
以上のように、溶着領域の形状が光源からの距離を大きく変化させる形状である場合には、所定の入射エネルギ密度になるよう仮想ｘｙ平面に対して溶着面を傾けることにより、到達温度のバラつきを抑制することができる。レーザ走査速度の制御、および複数スキャンヘッドの利用と併せれば、到達温度のバラつきがさらに緩和された状態で溶着領域全体をほぼ同時に加熱・溶融し、溶着することが可能となる。
【００４７】
なお、溶着領域内で入射角変化が緩やかである場合、例えば溶着領域の形状が円形帯状であるような場合には、光源を溶着領域の重心位置上方に配置し、照射位置における仮想ｘｙ面に対する入射角を仮想入射角としたときの仮想入射角に対応した溶着面を形成する、つまり溶着面への実際の入射角がほぼ０度となるように溶着面をｘｙ平面に対して傾ければ、照射される光エネルギを効率的に熱変換できるため好ましいであろう。仮想入射角、ないし仮想入射角に対応したｘｙ平面に対する溶着面の角度は、予め加工対象物に対する光源の位置を設定しておけば、光源から照射位置までの距離と高さにより上述した計算式から見積もることが可能である。
【００４８】
以上実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、透光性樹脂部材と吸光性樹脂部材の組み合わせはレンズとハウジングに限らない。宝石などの小型貴重品用ショーケースなどを作製してもよい。その他種々の用途が可能である。種々の変更、置換、改良、組み合わせなどが可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４９】
１１    レーザヘッド、
１２    レーザ光、
１３    焦点調節用光学系、
１４    第1ガルバノミロラ、
１５    第２ガルバノミラ、
２１    吸光性樹脂部材、
２２    透光性樹脂部材、
２３    リブ、
２５    透光性加圧板、
２７    溶着領域、
１０１    光ファイバ、
１０２    収束光学系、
１０３    レーザ光、
１０４    ロボット、
１０５    架台、
１０６    治具、
１０８    ハウジング、
１０９    レンズ、
１１０    溶着領域、
１１１    溶融領域、
１１２    ガラス領域、
１１３    ガラス領域。
【図１】
2011102029.tif 000003
【図２】
2011102029.tif 000004
【図３】
2011102029.tif 000005
【図４】
2011102029.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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