(57)【要約】【課題】レーザ溶着にて溶着した溶着部は、光非吸収性の樹脂部材を通して観視され、色の違いが生じることによる外観上の違和感を感じさせる。外観上の違和感を減じた車両用等を提供する。【解決手段】レーザ光を透過するガラス製の押圧板を介してレーザ光を高速走査しながら溶着部に照射する。光吸収性を有する樹脂製部材と光透過性リブを重ねた接触面に対して、ガルバノスキャナを用いたレーザヘッドから、アウターカバーのリブを通してランプハウジングの接触面（溶着部）に繰り返し照射する。光透過性部材にはカーボンブラックが添加されている。レーザ光を用いて接触面を加熱する際に、同時にカーボンブラックにも一部が吸収されリブ全体も加熱し僅かに軟化させる。溶着後にレーザ照射を停止して冷却する。アウターカバーの加熱されたリブが冷却される際にアウターカバー表面に凹部が形成され、溶着部を目立たなくする。【選択図】図３
2015185375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光に対し吸光性の熱可塑性樹脂製部材からなり、内部に光源を収納可能なランプハウジングと、前記ランプハウジングを覆い、前記レーザ光に対して透光性の熱可塑性樹脂製部材からなるアウターカバーが、レーザ溶着により接合して一体化された車両用灯具であって、
前記ランプハウジングと前記アウターカバーとの溶着領域が、少なくとも前記アウターカバーの周囲に沿って位置しており、
前記溶着領域は前記車両用灯具の前方側に位置する前記アウターカバーの裏面と、前記車両用灯具の後方側に位置する前記ランプハウジングとが当接して、レーザ溶着されており、
前記溶着部のアウターカバーは、レーザ光吸収性顔料が添加された透光性のスモーク調とされ、
前記溶着部に対応する前記アウターカバー表面には、溶着部観視阻害部が形成されており、
前記溶着部観視阻害部は、前記レーザ溶着を行うレーザ光を照射して形成した凹み部である、ことを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光線を透過する着色したアウターカバーを設けた車両用灯具、特にレーザを用いて熱可塑性樹脂性のランプハウジングとアウターカバーを溶着した車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を用いて樹脂製品同士を溶着することが広く行われている。レーザ溶着は例えば、特許文献１に開示されているようにレーザ光に対して光吸収性の樹脂部材と非吸収性の樹脂部材とを互いに接触させた状態でレーザ光を照射することで溶着させる方法である。また、特許文献２には、車両用灯具の光非吸収性の樹脂部材からなるアウターカバーと光吸収性の樹脂部材からなるランプハウジングとの溶着にレーザ光を使う溶着方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２１４９３１号公報
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のレーザ光による溶着方法および特許文献２の溶着方法では、光非吸収性の樹脂部材を通して光吸収性の樹脂部材にレーザ光を照射しているため、レーザ溶着された溶着部を外部から簡単に視認することができる。そのため、車両用灯具のように外部から視認する意匠製品においては、光非吸収性の樹脂部材を通して溶着部が観視され、色の違いが生じることによる外観上の違和感を感じることがあるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題点を解決して、外観をスモーク調の意匠面としたレーザ溶着された車両用灯具を提供することにある。また、レーザ溶着部を視認しにくくして違和感を減じた車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光に対し吸光性の熱可塑性樹脂製部材からなり、内部に光源を収納可能なランプハウジングと、前記ランプハウジングを覆い、前記レーザ光に対して透光性の熱可塑性樹脂製部材からなるアウターカバーが、レーザ溶着により接合して一体化された車両用灯具である。
【０００７】
また、前記ランプハウジングと前記アウターカバーとの溶着領域が、少なくとも前記アウターカバーの周囲に沿って位置しており、
前記溶着領域は前記車両用灯具の前方側に位置する前記アウターカバーの裏面と、前記車両用灯具の後方側に位置する前記ランプハウジングとが当接して、レーザ溶着されており、
前記溶着部のアウターカバーは、レーザ光吸収性顔料が添加された透光性のスモーク調とされ、
前記溶着部に対応する前記アウターカバー表面には、溶着部観視阻害部が形成されており、
前記溶着部観視阻害部は、前記レーザ溶着を行うレーザ光を照射して形成した凹み部である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外観をスモーク調の意匠面としたアウターカバーを用いた車両用灯具をレーザ溶着にて製造することができる。また、スモーク調のアウターカバーの表面に形成された凹み部を通してレーザ溶着部を視認するので、透過率の低減化と凹レンズ効果によりレーザ溶着部を視認しにくくして違和感を減ずることができる。
【０００９】
本発明の車両用灯具を例えば、四輪自動車の後方隅部に設ける場合には、後続車の前照灯からの照射光による反射光の方向が、車両用灯具の輪郭をアウターカバー表面に形成した凹み部により反射光の方向を変えることができる。これにより、後続車両の運転者等に対して、凹み部が車両用灯具の輪郭として視認され、視認性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態である固定方法を用いて車両用灯具を示す斜視図および断面図である。（ａ）が斜視図、（ｂ）がＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。
【図２】図２は、レーザー照射装置を用いて行う溶着方法を概略的に説明する斜視図である。
【図３】図３は、溶着部を拡大して示す要部断面図で、（ａ）がレーザ光を照射する前の状態、（ｂ）がレーザー光を照射して溶着した後の状態を示す。
【図４】図４は、レーザー照射装置を用いてレーザ光を繰り返し照射する工程を概略的に説明する断面図である。
【図５】図５は、ガルバノスキャナを用いたレーザ照射装置の構成を概略的に示すダイアグラムである。
【図６】図６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。
【図７】図７は、本発明の車両用灯具を車体に取り付けた状態の作用を説明する概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について、車両後方に設けるテールランプを例にして、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態である固定方法を用いて車両用灯具２５を示す斜視図および断面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。車両用のテールランプ２５は、概略箱形状に形成された熱可塑性樹脂材料からなるランプハウジング２１と、このランプハウジング２１の箱形状の開口を覆うアウターカバー２２とでテールランプを取り付ける車両に適した形状が形成される。ランプハウジング２１とアウターカバー２２とで囲まれる灯室内には、テールランプの光源として図示しないＬＥＤ光源およびその配線等が取付けられている。ランプハウジング２１とアウターカバー２２とは図２に示すようにレーザ照射装置１０から照射されるレーザ光１２により加熱溶着される。図２は、レーザー照射装置を用いて行う溶着方法を概略的に説明する斜視図である。
【００１３】
ランプハウジング２１は、黒色の熱可塑性樹脂により形成し、アウターカバー２２は、熱可塑性樹脂である透明なＰＭＭＡ樹脂（ポリメチルメタアクリレート樹脂、アクリル樹脂）により形成している。ランプハウジング２１の樹脂材料はアウターカバー２２の材料樹脂と溶着性に優れる材料を用いる。
【００１４】
アウターカバー２２は、アウターカバーの端縁に沿った環状の溶着部２６にてランプハウジング２１とレーザ溶着により一体化されている。図３は、溶着部２６を拡大して示す断面図である。なお、（ａ）がレーザ光を照射する前の状態、（ｂ）がレーザー光を照射して溶着した後の状態を示す。アウターカバー２２には、ランプハウジング２１側に向かって壁状に突設するリブ２３が形成されている。リブ２３は、Ｔ字状の断面形状とされ、アウターカバー端縁に沿って全周にわたって形成されている。ランプハウジング２１には、リブ２３の先端２３１と面接触する溶着面２４が形成されている。溶着面２４は、ランプハウジング２１の周縁の端面の板厚面である。溶着面２４の形状は図３に示した断面直方体形状に限るものではなく、フランジ形状、Ｕ字状の凹部底面など、リブ先端２３１と接触して溶着部２６を構成することができるものならば、これらの形状に限定されるものではない。
【００１５】
図３（ａ）に示したように、リブ先端２３１と溶着面２４とが互いに当接するようにした状態でアウターカバー２２を通して溶着面２４にレーザー光１２を照射する。このときレーザ光１２が通過するアウターカバー２２には、レーザ光吸収性顔料２７が添加されている。レーザ光吸収性顔料２７は照射されるレーザ光１２の一部を吸収する濃度、具体的には１０ｗｔ％未満の濃度でカーボンブラックを添加する。数％のカーボンブラックを添加することでアウターカバー２２をスモーク色の透過材料とすることができる。レーザ光１２を照射して溶着面２４にレーザ光が到達し、アウターカバー２２の溶着面２４が過熱溶融し、リブ先端２３１と溶着面２４とを溶着する。溶着後にレーザ光１２の照射を停止すると、溶着面２４からの伝導熱およびレーザ光１２を吸収し加熱されたレーザ光吸収性顔料２７によりレーザ光１２が通過したアウターカバー２２の温度も低下する。このとき、レーザ光が通過する領域および近傍は、加熱され軟化していた状態から冷却することに伴い、図３（ｂ）に示したように、冷却固化に伴いリブ２３の反対側の表面に窪み２８が生じる。窪み２８の大きさはレーザ光の照射面積、照射条件、レーザ光吸収性顔料の添加濃度、アウターカバー２２の厚み等を適宜調整することで制御することができる。
【００１６】
以下、図４から図６を用いて、レーザ溶着工程について順に説明する。
【００１７】
（ステップ１）
最初に所定の形状に成形したランプハウジング２１およびアウターカバー２２を用意する。ランプハウジング２１はレーザ光に対して吸光性の着色材料により形成された概略箱状の容器形状である。アウターカバー２２はレーザ光に対して透光性の透明部材とされ、ＰＭＭＡ樹脂により形成された３次元曲面形状である（図１参照）。アウターカバー２２にはレーザ光吸収性顔料２７が添加されている。図４に示したようにランプハウジング２１は作業テーブル３１に固定される。なお、図４においては、図面をわかりやすくするために車両用灯具２５の形状を簡略化した平面形状にて示し、接合部２６となるリブ２３付近のみを模式的に拡大して図示している。ランプハウジング２１と対向するように所定の位置にアウターカバー２２を重ね合わせてセットする。
【００１８】
作業テーブル３１の上方には、アウターカバー２２を重ねたランプハウジング２１と対向するように、透光性の材料、例えばガラスからなる押圧板３２が位置する。押圧板３２はレーザヘッドから所定の距離を隔てて設けてある。加圧装置３３は、押圧板３２と作業テーブル３１との間の距離を短縮および延伸可能なように接続されており、本実施形態では、図示しない可動アームにて作業テーブル３１を押圧板３２に向かって移動する。押圧板３２はレーザ光１２を透過する材料からなるので押圧板３２を通してレーザ光１２をランプハウジング２１に照射することができる。
【００１９】
（ステップ２）
次に、図４に示すようにステップ１で用意した作業テーブル３１上のアウターカバー２２を重ねたランプハウジング２１に対し、加圧装置３３を用いて押圧板３２にアウターカバー２２を押し当てる。押圧板３２と作業テーブル３１の間の距離を縮めるように加圧する力は、次のレーザ照射装置を用いた加熱工程の期間、継続して加圧を行う。作業テーブル３１を押圧板３２側に移動して加圧する代わりに、押圧板３２を作業テーブル３１側に移動するものとしても良い。
【００２０】
（ステップ３）
次に、図２および図４に示すように、レーザ照射装置１０を用いてレーザ光１２を繰り返し照射を行う。レーザ光１２は、図４のように押圧板３２およびアウターカバー２２を通ってリブ２３の先端に向けて照射する。レーザ光１２の繰り返し照射については後に詳述するが、レーザ光１２を図１のようにアウターカバー２２の周囲を周回するように繰り返し照射する。繰り返し周回しながら照射する都度、リブ２３および溶着面２４の温度を徐々に上昇させ全体をほぼ同時に加熱軟化することができる。なお、レーザ光１２の繰り返し照射による加熱を実施している時には、加圧装置３３を用いた加圧が行われる。なお、レーザ光１２は、透明な押圧板３２およびアウターカバー２２を通って、主にリブ２３の先端２３１を通って出射する。リブ２３から出射したレーザ光１２は黒色樹脂からなる溶着面２４に到達して吸収される。
【００２１】
（ステップ４）
ステップ３にてレーザ光１２によるリブ２３を通した溶着面２４の加熱と加圧を同時に実施する。溶着面２４の温度が、熱可塑性樹脂材料の軟化温度を超えると軟化を開始する。リブ先端２３１を通って溶着面２４を照射したレーザ光は、溶着面２４を加熱し軟化させる。このとき溶着面２４とリブ先端２３１との間の接触面に圧力が加わっているので、軟化した溶着面２４はリブ先端２３１により押され、リブ先端２３１と溶着面２４との間に隙間が生じたとしても隙間が消失するように移動する。この状態になったときに、レーザ光の加熱を中止して冷却する。冷却後は、リブ２３と溶着面２４が互いに溶着して溶着部２６を形成する。したがって、ランプハウジング２１とアウターカバー２２とを永続して固定する。
【００２２】
この冷却の際に、窪み２８がアウターカバー２２のリブ２３を設けた側と反対側の意匠面側に生じる。窪み２８は凹部であり、リブ２３の体積収縮に伴い生じるので、リブ２３と同じようにアウターカバー２２の全週に渡って形成される。窪み２８はリブ２３側に凹んだ凹部となる。これによりテールランプ２５を意匠面側、すなわちアウターカバー２２表面側から観視したとき、屈折面を形成する。凹部屈折面である窪み２８がリブ２３と反対側のアウターカバー２２表面に形成されるので、溶着部２６が観視されにくくなる。特に、ランプハウジング２１に黒色材料を用いたときには、黒色材料である溶着面２４が溶着部２６となるので、リブ２３を通して観察する溶着面２４がコントラストが高く目立つものとなっていたが、溶着部２６を目立たなくすることができる。すなわち窪み２８が溶着部観視阻害部となる。
【００２３】
次にレーザ照射装置１０およびレーザ照射装置１０を用いたレーザ光２１の繰り返し照射について説明する。
【００２４】
（レーザ照射装置１０）
図５は、ガルバノスキャナを用いたレーザ照射装置１０の構成を概略的に示すダイアグラムである。制御装置１６に含まれるレーザ発振器１８に接続された光ファイバ１７の先端から出射するレーザ光に対して、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、例えば被照射面内の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、例えば被照射面内のｙ方向走査を行う。
【００２５】
制御装置１６は、レーザ発振器１８、ガルバノミラ１４、１５、焦点調整用光学系１３の制御を行なう。出射レーザ光は、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。レーザヘッド１１には、焦点調整用光学系１３およびガルバノミラ１４、１５が内蔵され、レーザヘッド１１も小型、軽量とすることができる。
【００２６】
レーザ発振器１８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】
レーザヘッド１１が図４のように、作業テーブル３１および押圧板３２の上方に設置している。レーザヘッド１１は、上記したように複数のガルバノミラを用いたガルバノスキャナを用いており、小型、軽量化が可能であるので、レーザ照射装置１０を用いた固定装置全体を小型化することができる。
【００２８】
ガルバノスキャナを用いたレーザ照射装置１０から吸光性樹脂で形成されたランプハウジング２１の溶着面２４に向かってレーザ光２１を３次元走査しながら高速で走査が可能である。このとき透光性の押圧板３２およびアウターカバー２２を介してランプハウジング２１を照射する。なお、本明細書における走査には、連続したした照射を行いながら照射方向を変える走査のみでなく、断続的な照射を行いながら照射方向を変える走査も含む。
【００２９】
図６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。複数もしくはアウターカバー２２の周囲にわたって延伸する一つのリブ２３に対して順に走査しながらレーザ光照射を行う。１単位の照射を、複数単位実施することで、１単位で照射する複数の突起全体がほぼ均一に、さらにはほぼ同時に加熱できることは明らかである。なお、本明細書において１単位とは、順次走査して行うレーザ照射を１回実施することを１単位とし、２回の照射を行うものと２単位として説明する。
【００３０】
レーザ照射はアウターカバー２２の周囲の形成した環状のリブ２３を通して行う。この環状の接合領域を１周するようにガルバノスキャナを用いてレーザ光１２の照射域を高速で移動させる。この１週が上記した１単位に相当する。車両用灯具２５の接合領域、即ちリブ２３の先端２３１と凹部底面２４１とが互いに接触している面の位置は、２次元平面上に位置しないが３次元構造をなす。よって、レーザヘッド１１の位置に対してｘ方向、ｙ方向およびｚ方向を制御してレーザ照射を行う。具体的には、図５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。焦点調整用光学系１３が、焦点距離を制御してｚ方向に焦点位置の移動を行なう。
【００３１】
１回目の走査の時間では、図６に示したようにレーザ光照射が行われている短時間で昇温する。１回目の走査にて対象の突起へのレーザ光照射を終えた後から２回目のレーザ光照射が行われるまでの間は温度の下降を始める。繰り返し照射は、次の回の走査による照射開始が、前の回の走査開始の時点の温度まで下降する前に照射を実施する。これにより、溶着面２４はレーザ光の繰り返し照射によって徐々に加熱され、軟化温度よりも十分高温に達し、変形可能な状態になる。レーザ光の照射を停止すれば硬化する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の車両用灯具によれば、レーザ光の照射により溶着部２６と窪み２８とを同時に形成することができる。溶着部２６の強度を確認するために引っ張り試験を実施したところ、界面剥離でなく材料破壊モードとなる強い結合強度で結合されていた。
【００３３】
窪み２８は上述したように溶着部観視阻害部となる。また、テールランプ２５のアクセントラインとしても作用する。例えば、図７に示したように、テールランプ２５を車体ボディＢに取り付けた車両を、後方に位置する後続車両４０の運転者４２が観視する場合を考える。後続車両４０のヘッドランプ４１によりテールランプ２５を照射すると、アウターカバー２２の表面にて反射され、テールランプ２５全体を後続車両４０の運転者４２が認識する（光線Ｌ１および光線Ｌ２参照）。このとき、窪み２８の凹部表面を照射する光線Ｌ３は、凹部表面にて拡散光線Ｌ４，Ｌ４となる。よって、窪み２８の部分の反射光線Ｌ４は、他の意匠面、すなわちアウターカバー２２の主たる表面の反射光線Ｌ２と比べて反射光の方向が異ならせしめられる。よって、テールランプ２５の周囲に位置する環状のアクセントラインとして機能する。アクセントラインはテールランプ２５の意匠性を高めることができる。
【００３４】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。例えばアウターカバー２２は、透明材料にレーザ光吸収性顔料を添加したものとしたが、赤色の透光性樹脂材料にはレーザ光吸収性顔料を添加したものを用いても良い。また、リブ２３も高さの高い壁状のもので説明したが、周辺の箇所に比べて板厚を厚くした肉厚部も本明細書においてはリブに含まれる。ランプハウジング２２も黒色の熱可塑性樹脂としたが他色の光吸収性材料であっても良い。本発明は上述した実施形態の具体例に限定的に解釈されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明について、上記実施の形態では、熱可塑性樹脂製部材がテールランプを例に説明したが、他の車両用灯具であっても良いし、車両用灯具に限らず、他の一般照明、野外照明等の電子機器や、各種ケースなどに利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    レーザ照射装置
１１    レーザヘッド
１２    レーザ光
１３    焦点調節用光学系
１４    第１ガルバノミラ
１５    第２ガルバノミラ
１６    制御装置
１７    光ファイバ
１８    レーザ発振器
２１    ランプハウジング
２２    アウターカバー
２３    リブ
２３１    リブ先端
２４    溶着面
２５    車両用灯具（テールランプ）
２６    溶着部
２７    レーザ光吸収性顔料
２８    窪み
３１    載置台（作業テーブル）
３２    押圧板
３３    加圧装置
Ｐ  圧力
４０    後続車両
４１    後続車ヘッドライト
４２    後続車運転手
【図１】
2015185375.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015185375.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015185375.tif 000009