(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】ａ）吸光性樹脂部材２１の溶着領域と透光性樹脂部材２２の対応する溶着領域２７を対向圧接配置する工程と、ｂ）前記溶着領域２７の延在方向に沿う複数の溶着ラインを設定し、レーザビーム１２ｓを前記透光性樹脂部材２２から入射し、前記レーザビーム１２ｓを前記複数溶着ラインに対して繰り返し照射し、溶着領域２７全体を同時に加熱溶融する工程と、ｃ）対向圧接配置された前記透光性樹脂部材２２と前記吸光性樹脂部材２１を溶融し溶着する工程、を含み、前記工程ｂ）において、前記溶着領域２７全体を溶融した状態で、幅方向一端側から他端側にかけて温度勾配を形成する。【選択図】図３−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）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対向圧接配置する工程と、
ｂ）前記溶着領域の延在方向に沿う複数の溶着ラインを設定し、レーザビームを前記透光性樹脂部材から入射し、前記レーザビームを前記複数溶着ラインに対して繰り返し照射し、溶着領域全体を同時に加熱溶融する工程と、
ｃ）対向圧接配置された前記透光性樹脂部材と前記吸光性樹脂部材を溶融し溶着する工程、を含み、
前記工程ｂ）において、前記溶着領域全体を溶融した状態で、幅方向一端側から他端側にかけて温度勾配を形成する樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記工程ｂ）において、前記レーザビームの走査にガルバノスキャナを用いる請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
前記工程ｂ）が、
ｂ１）前記複数溶着ラインを等幅に設定するサブ工程と、
ｂ２）前記レーザビームの繰り返し照射により、前記溶着ラインの各々を加熱溶融するサブ工程と、を含み、
前記サブ工程ｂ２）を、一端側の前記溶着ラインから順次他端側の前記溶着ラインまで行い、溶着領域全体を加熱溶融する請求項１または２記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
前記工程ｂ）が、
ｂ３）前記複数溶着ラインの幅が一端側から他端側にかけて単調に減少するよう設定するサブ工程と、
ｂ４）前記レーザビームの繰り返し照射により、前記溶着ラインの各々を加熱溶融するサブ工程と、を含み、
前記サブ工程ｂ４）を、一端側の前記溶着ラインから順次他端側の前記溶着ラインまで行い、溶着領域全体を加熱溶融する請求項１または２記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
前記工程ｂ）が、
ｂ５）前記複数溶着ラインの幅が一端側から他端側にかけて単調に減少するよう設定するサブ工程と、
ｂ６）前記レーザビームにより一端側の前記溶着ラインを照射し、順次他端側の前記溶着ラインまで照射するサブ工程と、を含み、
前記サブ工程ｂ６）を繰り返し行い、溶着領域全体を加熱溶融する請求項１または２記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
前記工程ｂ）において、前記溶着ラインを繰り返し照射する前記レーザビームの走査速度を、前記溶着ラインごとに変化させる請求項１〜５のいずれか一項記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項７】
前記工程ｂ）において、光強度の異なる複数のレーザビームを用いて、前記複数溶着ラインを繰り返し照射する請求項１〜６のいずれか一項記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項８】
前記工程ｂ）において、前記溶着ラインの幅に対し１〜３倍の径を有する前記レーザビームを照射する請求項１〜７のいずれか一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２０００−２９４０１３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を提案する。ランプボディにシール脚の位置ズレを防止する位置決め溝を形成することによって、所定の位置関係に保持した状態でレーザ溶着を行うことができ、かつ、若干のバリが発生するようなことがあっても、位置決め溝内に封じ込めることができると記述する。
【０００４】
特開２００３−１２３５０６号は、模様付けのためのインナシートや色付けのためのインナレンズを灯室内に設ける車両用灯具のレーザ溶着において、それら光透過部材を挟持させるアウタレンズまたはハウジングの構造を提案する。
【０００５】
特開２００４−０１４４１３号は、三次元的にスラントした形状を有するアウタレンズアッセンブリにおいて、アウタレンズの外周に車体との間をシールするための光吸収部材から成るプロテクタをレーザ溶着によって固定する方法を提案する。
【０００６】
特開２００７−１１１９２６号は、減圧雰囲気下、または低熱伝導率ガスおよび不活性化ガス雰囲気中において、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂とレーザ光を吸収する吸収性可塑性樹脂とを接触させ、透過性熱可塑性樹脂側からレーザ光を照射し、接触面を溶融して接合する方法を提案する。溶着時に発生した熱が系外へ拡散せず、溶融した樹脂が徐冷され、樹脂の急冷による不良現象を排除することができ、溶着部が均一となって溶着強度を向上できると共に、溶着強度のばらつきを低減することができると記述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９４０１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３５０６号公報
【特許文献３】特開２００４−０１４４１３号公報
【特許文献４】特開２００７−１１１９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明の１観点によれば、
ａ）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対向圧接配置する工程と、
ｂ）前記溶着領域の延在方向に沿う複数の溶着ラインを設定し、レーザビームを前記透光性樹脂部材から入射し、前記レーザビームを前記複数溶着ラインに対して繰り返し照射し、溶着領域全体を同時に加熱溶融する工程と、
ｃ）対向圧接配置された前記透光性樹脂部材と前記吸光性樹脂部材を溶融し溶着する工程、を含み、
前記工程ｂ）において、前記溶着領域全体を溶融した状態で、幅方向一端側から他端側にかけて温度勾配を形成する樹脂成形品の製造方法
が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
溶着領域幅方向にわたり温度勾配を形成し溶着を行うことで、樹脂成形品の両側面に発生するバリを、片側に多く形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】および
【図１−２】図１Ａ〜１Ｂは、平面上に配置された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斜視図、グラフであり、図１Ｃ〜１Ｅはレーザビーム溶着における対向樹脂部材の変化を示すダイアグラムである。
【図２】図２は、圧着時の溶着領域において、溶融樹脂の流動を概略的に示す平面図である。
【図３−１】および
【図３−２】図３Ａ〜３Ｃは２次元平面上に配置された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、断面図、および平面図であり、図３Ｄは繰り返しレーザビーム照射による各溶着ラインの平均温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】図４Ａは３次元溶着領域に対する繰り返しレーザビーム照射による溶着を示す斜視図であり、図４Ｂおよび４Ｃは繰り返しレーザビーム照射による溶着の変形例を示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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われる。
【００１４】
一般的に、車両用灯具のような樹脂成形品の場合、レーザビームを走査しながら、樹脂同士が加圧接触する周縁部に沿って連続的に溶着を行う。本発明者は、樹脂成形品の周縁部に設定される溶着領域に沿って、レーザビームを高速に走査しながら繰り返し照射し、溶着領域全体をほぼ同時に加熱溶融し、溶着する方法を検討した。
【００１５】
図１Ａは、高速走査によるレーザビーム溶着を概略的に示す斜視図である。吸光性樹脂で形成された容器形状のハウジング２１の上に、ハウジング２１の開口部を塞ぐように、透光性樹脂で形成されたレンズ２２が対向配置される。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はレンズ２２を透過し、ハウジング２１上面の円形帯状で例示している溶着領域２７を延在方向に沿って繰り返し照射する。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。
【００１６】
図１Ｂは、レーザ照射位置における温度の時間変化を概略的に示すグラフである。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。繰り返しレーザビーム照射により、平均温度は次第に上昇する。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。
【００１７】
図１Ｃ〜１Ｅは、想定される溶着領域の変化を示す。図１Ｃは溶融前の状態を示す断面図であり、ハウジング２１およびレンズ２２の表面には微細な凹凸が存在するため、両樹脂間には局所的なギャップが存在しうる。レーザビームの繰り返し照射による加熱で、溶着領域は軟化、溶融状態となり、変形、流動が可能となる。図１Ｄは、溶融状態を示す平面図であり、加圧によって流動可能な溶融樹脂は、ギャップを平坦化しながら放射状に広がり、矢印５０，５１または矢印５２，５３のように、外側に流れだそうとする。図１Ｅは、溶融状態を示す断面図であり、溶融した両樹脂２１，２２が互いに溶け合い、ギャップ・界面は消滅し、強固な溶着を得ることが可能となる。このとき同時に、溶着領域幅方向両側に追い出された溶融樹脂は、バリと呼ばれるはみ出し部分２３を形成することになる。バリの発生は成形品の外観品質を損ねるため好ましくない。
【００１８】
接合強度を担保するためには、溶融樹脂の流動によりギャップを平坦化し消滅させる必要がある。その際、少なからず溶融樹脂が溶着領域外側へ流れ出るため、バリの発生を完全に抑制することは困難であろう。
【００１９】
ただし、溶着領域両側のバリを択一的に発生させることができれば、好ましい場合がある。例えば、密閉を要する樹脂成形品の場合、発生するバリを成形品外側に発生させることができれば、後工程において容易にバリを除去できるため、最終的な成形品としての外観品質を損なうことなく、かつ強固な接合を得ることができる。また、密閉を要さない樹脂成形品の場合も、成形品の片側にバリを発生させることができれば、両側に発生したときと比べ、バリの除去作業にかかる時間を短縮できるため生産効率上好ましいといえる。溶着領域外側に発生するバリを片側のみに制限することは、溶融状態にある樹脂の流動を制限できれば可能となるであろう。
【００２０】
一般的に、軟化および溶融状態にある樹脂部材を含めた液体は、その温度と粘度の関係に負の相関関係が成り立っている。つまり、液体の温度が高くなると粘度は低下し、液体の温度が低くなると粘度は増加する。また、液体の粘度は、液体の流動と流動に作用する抵抗力とを関係付ける比例係数として定義される。液体の粘度が高い場合、液体の流動に対する抵抗力は高く、液体の粘度が低い場合、液体の流動に対する抵抗力は低い。従って、液体の温度と流動に作用する抵抗力にも負の相関関係が成り立っており、液体の温度が高く／低くなると粘度は低下／増加し、粘度が低下／増加すると流動に対する抵抗力も低減／増大する、という関係が成り立っている。
【００２１】
このような液体の一般的な性質を利用すれば、溶着領域内に温度勾配を生じさせ、粘度および流動に対する抵抗力に偏差を生じさせることにより、溶融樹脂を抵抗力の低い方向へ流動させることが可能となるであろう。
【００２２】
図２は図１Ｄにおいて、溶着領域幅方向（図中ｘ軸方向）に温度勾配を有している状態を示す概略図である。例えば、溶着領域２７においてｘ軸正方向へ向って高温になっていると想定すると、ｘ軸正方向へ向かって粘度が低下し、流動に対する抵抗力も低減していくことになる。レンズとハウジングが接する方向に加圧されると、矢印６０，６１に示すように、より多くの溶融樹脂は抵抗力の低いｘ軸正方向へ流動する。その結果、溶着領域のｘ軸正方向側に多くのバリを発生させることが可能となる。
【００２３】
このように、溶着領域幅方向において温度勾配を生じさせ、粘度および流動に対する抵抗力に偏差を生じさせることにより、溶融樹脂を抵抗力の低い方向へ流動させ、バリを溶着領域片側に優先的に発生させることができる。この原理に基づき、下記では、バリを溶着領域片側に発生させるレーザビーム溶着の実施形態を示す。実際に溶着を行う場合、溶着領域全体をほぼ同時に加熱するためには、レーザビームを高速に走査し、溶着領域を繰り返し照射する必要がある。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。
【００２４】
図３Ａ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。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方向走査を行う。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３Ｂ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。透光性樹脂からなるレンズ２２が吸光性樹脂からなるハウジング２１上に両溶着領域を合わせて対向配置されている。ハウジングの上面一部には、溶着用のリブ２４が形成されている場合を示す。なお、リブ２４は必須の構成要件ではない。圧力Ｐで、レンズ２２の下面とハウジング２１の上面に形成されたリブ２４を加圧接触させる。レーザビーム１２ｓはレンズ２２を透過し、ハウジング２１に形成されたリブ２４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３Ａ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。
【００２８】
図３Ｃは、円形帯状で例示したループ形状の２次元溶着領域２７を示す概略図である。溶着領域内にレーザビームを繰り返し照射する溶着ラインを３ライン設定した場合を示す。まず、レーザビームは溶着ライン２７ａを繰り返し照射する。溶着ライン２７ａは、図１Ｂのグラフに示す温度変化のように加熱され、軟化状態を経て溶融状態に達し、照射終了から降温を始める。このとき、溶着ライン２７ｂおよび２７ｃは未だレーザ照射されず固相であるため、効率的なギャップの消滅は生じない。さらにその直後、溶着ライン２７ａが降温して固相となる前に、レーザビームは溶着ライン２７ｂを繰り返し照射し、加熱溶融させる。同様に、溶着ライン２７ａおよび２７ｂが降温して固相となる前に、レーザビームは溶着ライン２７ｃを繰り返し照射し、加熱溶融させる。この時点で、溶着領域は全域にわたり溶融状態となるため、加圧により効率的なギャップの消滅が可能となる。また、溶着ライン２７ａおよび２７ｂではレーザビームの繰り返し照射終了から時間が経過し、自然放熱により降温しているため、溶着領域には温度および粘度の偏差を有している。溶着領域における温度分布は、図３Ｃ中に概略的に示すグラフのように、溶着ライン２７ａから２７ｃにかけて階段状の勾配になるであろう。加圧により溶融樹脂は温度が高く抵抗力のより低い溶着ライン２７ｃ方向へ流動し、より多くの溶融樹脂が溶着領域外周側へ追い出されるであろう。
【００２９】
図３Ｄは、各溶着ラインにおける平均温度の時間変化を概略的に示すグラフである。実際にはレーザビームの繰り返し照射により昇降温を繰り返しながら徐々に加熱されるが、ここでは繰り返しレーザ照射による平均温度の変化のみを示すグラフになっている。ハウジングが溶融に要する温度（ガラス転移温度）をＴｇとして示している。
【００３０】
時間ｔ１０からｔ１１まで、溶着ライン２７ａはレーザビームの繰り返し照射によって徐々に加熱され、ガラス転移温度Ｔｇよりも十分高温に達し、溶融状態になる。時間ｔ１１において、溶着ライン２７ａから２７ｂへレーザビームの繰り返し照射が移行し、溶着ライン２７ａの温度は自然放熱により降温を始める。この時点では溶着ライン２７ｂおよび２７ｃにはレーザビームが照射されていないため、効率的なギャップの消滅は生じない。時間ｔ１１からｔ１２まで、溶着ライン２７ｂはレーザビームの繰り返し照射によって徐々に加熱溶融される。時間ｔ１２において、溶着ライン２７ｂから２７ｃへレーザビームの繰り返し照射が移行し、溶着ライン２７ｂの温度は自然放熱により降温を始める。この時点においても、溶着ライン２７ｃにはレーザビームが照射されていないため、効率的なギャップの消滅は生じない。時間ｔ１２からｔ１３まで、溶着ライン２７ｃはレーザビームの繰り返し照射によって加熱される。時間ｔ１３において、溶着ライン２７ｃがガラス転移温度Ｔｇに達し、時間ｔ１３後も溶着ライン２７ｃは加熱される。溶着領域全体が溶融状態となるため、両樹脂は互いに溶け合い、加圧によって効率的なギャップの消滅が可能となる。
【００３１】
時間ｔ１４からｔ１５まで、図３Ｃに概略的に示したグラフのように、溶着ライン２７ａから２７ｃにかけて順次高温となる階段状の温度勾配が生じている。液体における温度と粘度ないし抵抗力の関係から、加圧により溶融樹脂は温度が高く抵抗力のより低い溶着ライン２７ｃ方向へ流動し、より多くの溶融樹脂が溶着領域外周側へ追い出される。時間ｔ１５以降では、自然放熱により溶着ライン２７ａから２７ｃへと順にガラス転移温度Ｔｇを下回り、各溶着ラインが固相となる。固相になると溶融樹脂の変形、流動が生じなくなり、溶着領域外側に追い出された溶融樹脂も凝固しバリとなる。最終的に、溶着領域は強固に接合されるとともに、バリを溶着領域片側に形成することになる。
【００３２】
このように、レーザビームの高速走査により溶着ラインを加熱溶融し、加熱溶融された溶着ラインが降温さらに固相となる前に順次未照射の溶着ラインへとずらしながら溶着領域全体を加熱溶融すれば、溶着領域内に温度勾配が生じる。つまり、溶着領域延在方向に沿う複数の溶着ラインを設定し、各溶着ラインの加熱溶融と自然放熱の時間差により、溶着領域幅方向に温度勾配が生じる。したがって、溶融樹脂の粘度および流動に対する抵抗力にも偏差が生じるため、溶融樹脂を溶着領域内のより高温側へと多く追い出しながら、同時に効率的にギャップを消滅させ、強固な接合を得ることが可能となる。
【００３３】
本発明者らはテストピースとして、円形帯状溶着領域にリブ幅３ｍｍで幅方向中央の長さがＸｍ（Ｘ＝１５ｃｍ）のサンプルを形成し、試験照射を行った。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１９０Ｗ，走査速度Ｖｍ／秒（Ｖ＝１０ｍ／秒），リブに溶着ラインをｎライン（ｎ＝３ライン）設定し、レーザビームはそれぞれのライン中央を複数周（Ｙ周）走査し溶着を行った。また、照射するレーザビーム径はそれぞれ２ｍｍおよび３ｍｍで行った。実製品では、溶着ライン１周が１ｍを超える場合も想定される。そのため、この試験においては、溶着ライン１周の照射を行った後に一定のインタバルを挿入することで、実製品の一部における溶着工程を模した試験とした。本試験においては、インタバルとして約ｔ秒（ｔ＝０．１秒）の挿入を行った。各溶着ラインの加熱時間は約Ｔ（＝［ｔ＋［Ｘ／Ｖ］］×Ｙ）秒であり、溶着領域全体が加熱されるのに約（Ｔ秒×ｎライン）秒を要した。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とともに、バリがテストピース外側に生じることを示した。
【００３４】
本試験では、リブ幅３ｍｍの溶着領域に溶着ラインを等間隔に設定している。レーザビーム径が２ｍｍないし３ｍｍであるため、各溶着ラインの境界付近では溶着ライン間にまたがり重複して加熱される部分が存在する。一般的にレーザビームは強度分布（例えばガウス分布）を有している。各溶着ラインの境界部分ではレーザビーム中心よりも照射されるエネルギ密度が低く、加熱される温度も相対的に低いと考えられる。溶着ラインの境界付近における重複照射は、レーザビーム中心よりも低いエネルギ密度による相対的な加熱不足を補完する。したがって、各溶着ライン境界付近の温度は、隣接する各溶着ライン中央温度の中間温度になると考えられる。溶着領域全体の温度勾配は、図３Ｃに示すような階段状の温度勾配よりも、実際には緩やかに連続的な温度勾配へ近づくものと考えられる。
【００３５】
以上、溶着領域が２次元平面である場合の実施形態を示したが、溶着領域が３次元構造を有する場合においても実施可能である。
【００３６】
図４Ａ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。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ちながら繰り返し照射することで、３次元構造を有する加工物対象においても容易に溶着を行うことが可能である。
【００３７】
さらに、上記の実施形態に下記の方法を組み合わせることで、溶着領域におけるバリの択一的発生を助長することが可能であろう。
【００３８】
例えば、溶着領域においてより高温とするバリ発生端側の溶着ラインでは、レーザビームの走査速度を下げることで、吸光性樹脂における単位時間当たりの光吸収量および発熱量を増加させ、溶着領域内の温度勾配を助長する。レーザビームの走査速度制御は、図３Ａに示す制御装置１６を介して行うことができる。
【００３９】
また、溶着領域において溶着ラインの幅を単調変化させることで、溶着領域内の温度勾配を助長する方法もある。
【００４０】
図４Ｂは、溶融状態にある溶着領域の一部を概略的に示すダイアグラムである。矢印は繰り返しレーザビーム照射を行う軌跡ないし溶着ラインを示している。バリの発生端側にかけて、溶着ライン幅を単調に減少（単位面積当たりの溶着ライン本数を単調に増加）させる。各溶着ラインの加熱溶融をバリの発生端方向に順次ずらしていきながら行う。バリ発生端側の単位面積当たり発熱量が相対的に大きくなるため、図４Ｂに示す概略的なグラフのように、溶着領域の温度勾配を助長することが可能である。この場合、溶着領域幅方向における温度勾配形成方法は、各溶着ラインの加熱溶融と自然放熱の時間差による形成方法でなくてもよい。例えば、一端側から他端側の溶着ラインまで順次レーザビームを照射し、この工程を繰り返し行い、溶着領域全体を加熱溶融させる方法でもよい。各溶着ラインを一様に加熱溶融する場合でも、溶着ライン幅がバリ発生端側にかけて単調に減少しているため、バリ発生端側の単位面積当たり発熱量が相対的に大きくなり、溶着領域幅方向に温度勾配を発生させることが可能である。
【００４１】
また、エネルギ密度の異なるレーザビームを同時に照射することで、溶着領域における温度勾配を助長する方法もある。
【００４２】
図４Ｃは、複数のスキャンヘッド３１ａ、３１ｂからエネルギ密度の異なる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岐したレーザビームを受けてもよい。バリの発生端側には照射エネルギ密度の高いレーザビームを繰り返し照射することにより、発熱量を増加させ、溶着領域内の温度勾配を助長することも可能であろう。
【００４３】
以上、具体例を示しながら説明したが、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】
【００４４】
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、
１６    制御装置、
２１    吸光性樹脂部材、
２２    透光性樹脂部材、
２３    バリ、
２７    溶着領域、
３１    スキャンヘッド。
【図１−１】
2011093134.tif 000003
【図１−２】
2011093134.tif 000004
【図２】
2011093134.tif 000005
【図３−１】
2011093134.tif 000006
【図３−２】
2011093134.tif 000007
【図４】
2011093134.tif 000008