(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第二の透光性樹脂に、光酸化処理を行う光酸化処理工程と、
前記第二の透光性樹脂の前記光酸化処理を行った面を、第一の透光性部材に対向させ、前記第一の透光性部材と前記第二の透光性樹脂との接合面にレーザ光を照射して前記第一の透光性部材と前記第二の透光性樹脂とを接合させる接合工程と、
を含むことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の透光性部材及び前記第二の透光性樹脂は透明であり、可視光及び赤外域の透過率が７０％以上であることを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第二の透光性樹脂は、光酸化処理後の可視光及び赤外域の透過率が、光酸化処理前の７０％以上であることを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記レーザ光は、波長４００ｎｍ以下の紫外領域のレーザ光であることを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記レーザ光は、パルス幅１０ｐｓ以下の超短パルスレーザ光であることを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記光酸化処理は、紫外線を用いたＵＶオゾンもしくはエキシマ処理としたことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記接合工程では、前記第一の透光性部材と前記第二の透光性樹脂との接合面を加圧しながら接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材は、第一の透光性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂と前記第二の透光性樹脂は相溶性を有する同種の熱可塑性樹脂であることを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材は、第一の透光性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂と前記第二の透光性樹脂は、相溶性の有しない異種の熱可塑性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂の接合面側の表面エネルギーを前記第二の透光性樹脂の接合面側の表面エネルギーより大きくした状態で、接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材は、第一の透光性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂と前記第二の透光性樹脂は、相溶性の有しない異種の熱可塑性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂のガラス転移温度もしくは融点に比べ、前記第二の透光性樹脂のガラス転移温度もしくは融点が大きい状態で、接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記光酸化処理を行った領域よりも広い領域に前記レーザ照射を行うことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材は、第一の透光性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂に、前記プラズマ処理、コロナ処理、レーザ処理のいずれかの表面改質処理を実施する表面改質処理工程を有し、
前記第二の透光性樹脂の前記光酸化処理を行った面と、前記第一の透光性樹脂の前記表面改質処理を行った面とをレーザ接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材は、第一の透光性樹脂であり、
前記第一の透光性樹脂の接合面にも光酸化処理を行うことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
少なくとも前記第二の透光性樹脂の接合界面側に微細な凹凸を形成した状態で接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかにおいて、
前記第二の透光性樹脂の光吸収率を前記第一の透光性部材よりも大きくした状態で、前記第一の透光性部材側から前記レーザを照射して接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかにおいて、
前記第一の透光性部材と第二の透光性樹脂との間に、透光性な液状の材質を介在させた状態で、レーザを照射して接合することを特徴とするレーザ接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性の有機材料（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など）もしくは透光性の有機材料と無機材料を溶着することを特徴とするレーザ接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂は、優れた加工性と形状の自由度が大きいため、自動車や電機機器や医療・バイオ機器など一般産業用途に広く用いられており、熱可塑性樹脂が使われていない分野はないと言えるほど普及し、身近な材料となっている。当初は、木材や紙などの天然素材の代替として利用されていたが、今やプラスチック材料でなければつくり得ないという特殊な製品も数多く開発されるようになった。そのため、最適な材料を最適な加工方法で設計開発に生かせば、今までにない新しい製品を生み出す可能性がある。
【０００３】
特に、近年の製品の構造の複雑化及び低コスト化の流れにより、熱可塑性樹脂のメリットを生かした設計がなされ、２次加工技術も同様に重要となってきている。その中でも、近年、半導体レーザの普及により、レーザ溶着が注目されている。レーザ溶着は、樹脂のバリの発生が少ない非常にクリーンな接合技術であるため，バイオや医療関係の部品を対象としても研究が盛んに行われている。レーザ溶着の特長は，対象部のレーザ光照射部周辺のみを集中的に急速に加熱するので，精度が高くかつ歪が小さいこと，また，レーザを走査することにより，複雑な三次元形状物や大型品の溶着・接合が可能なこと，工数や部品数の削減による低コスト化を図ることができるなどである。しかしながら、一般的には透明な樹脂と黒色の樹脂を使用するため、透明樹脂同士の溶着は困難である。
【０００４】
透明樹脂同士のレーザ溶着として、特許文献１には透明樹脂部材間にレーザ光に対して吸収性で非常に薄い透明樹脂と同様の成分を持つ透明フィルムを介在させた状態で、レーザ照射することにより、溶着可能なことが記載されている。特許文献２には、透明樹脂部材の片側にトナーや塗料を所定のパターンで被着させることによって、レーザ照射することにより、溶着可能なことが記載されている。特許文献３では、透明樹脂の接合部の片側をサンドペーパーで荒らして凹凸面を形成し、その部分にレーザ照射することにより、透明樹脂同士も溶着できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８１９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−１０７１号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１で開示されている技術では、赤外線吸収透明フィルムを用いるが、吸収率が５〜８％と低く、フィルムの厚みが存在するため、安定的な熱伝導が起こらず、安定な溶着が困難であることが判明した。また、固体のフィルムを介在させるため、作業性が悪く、配置した時に一部撓んでしまい、隙間が発生することにより、接合状態が安定しないという課題もあった。
【０００７】
上記特許文献２で開示されている技術では、トナーや塗料を表面に蒸着させた状態でレーザ照射することが述べられているが、トナーや塗料の透明樹脂への密着性が低いために、例えば透明樹脂に同種材料を用いたとしても強度が弱いことが多々あった。さらに、転写した材質や固体の中間材の厚みや平坦度に依存して、接合状態が大きくばらつくため、接合前の管理が難しく、改善が切望されていた。
【０００８】
上記特許文献３で開示されている技術では、表面への微細な凹凸にレーザ吸収させることで、溶着を可能としているが、表面の凹凸の程度により吸収率が大きく異なるため、この効果のみでは安定的な溶着を得ることが困難であった。さらに、吸収率にばらつきが発生するため、精密なサイズで溶着部を形成することが困難なことも判明した。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、透明樹脂を、透明な状態を保持した上で、安定かつ高強度にレーザ溶着することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、レーザ照射前に、少なくともレーザを透過する材質と反対側の透明樹脂の溶着界面側に紫外光を用いた光酸化処理（ＵＶオゾン処理、エキシマ処理など）を行い、加圧した状態で、波長４００ｎｍ以下の連続波もしくはパルスの紫外レーザ光、または、パルス幅１０ｐｓ以下の超短パルスのレーザ光を照射することで、透明性を維持した上で、透明樹脂同士の安定かつ高強度な溶着が可能なことを見出した。また、本発明では、同種のみならず、異種樹脂にも対応可能であることも明らかになった。
【００１１】
本発明では、上記課題を解決するために、透明樹脂に光酸化処理を行って、可視光の透過率を維持したままレーザ透過率を低下させ、この樹脂に接合対象の部材をレーザ接合を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透明な状態を保持した上で、透明な熱可塑性樹脂同士を、安定かつ高強度にレーザ溶着することが可能となる。また、同時に接合部の界面の密着性を向上させることが可能であるため、異種材料同士の組み合わせも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の透明熱可塑性樹脂同士のレーザ溶着方法の一実施例を示す図である。
【図２】ＣＯＰ樹脂に光酸化処理を実施した場合の各波長における透過率の結果を示す図である。
【図３】ＣＯＣ樹脂に光酸化処理を実施した場合の各波長における透過率の結果を示す図である。
【図４】ＰＣ樹脂に光酸化処理を実施した場合の各波長における透過率の結果を示す図である。
【図５】ＰＳ樹脂に光酸化処理を実施した場合の各波長における透過率の結果を示す図である。
【図６】本発明の透明熱可塑性樹脂同士のレーザ溶着方法の一実施例を示す図である。
【図７】本発明の透明熱可塑性樹脂同士のレーザ溶着方法の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明の透明熱可塑性樹脂同士のレーザ溶着方法の他の実施例を示す図である。
【図９】本発明の透明熱可塑性樹脂同士のレーザ溶着方法の他の実施例を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の透明熱可塑性樹脂の３層の接合体を形成するレーザ溶着方法の実施例を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の透明熱可塑性樹脂の３層の接合体を形成するレーザ溶着方法の他の実施例を示す図である。
【図１２】本発明のレーザ接合方法の適用を想定したＤＮＡシーケンサ用のフローセルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について以下に説明する。本発明で用いる透明熱可塑性樹脂は、非結晶性もしくは結晶性樹脂からなり、特に、波長４００ｎｍ以上での透過率が７０％以上の透明樹脂を対象とする。非結晶性樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリメチルメタアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、が挙げられる。結晶性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などが挙げられる。また、それらのアロイ材やフィラーを含んだ透明な熱可塑性樹脂、また、特殊グレードの透明熱可塑性樹脂も対象となる。樹脂の形態としては、一般的な成形品のみならず、フィルムも対象となる。さらに、樹脂は熱可塑性のみならず熱硬化樹脂を用いても良い。
【００１５】
また、実施例内では透明な樹脂を用いているが、これに限らず、透光性を有していれば、半透明など少し色を有していてもよい。半透明でも、本発明によれば可視光の透過率を変化させないためその色が変化せず、本発明の効果を奏することができるからである。
【００１６】
レーザ溶着の条件は、材料のレーザ照射波長における透過・吸収率、熱伝導率を考慮した上で、レーザスポットサイズ、パワー、照射時間、加圧力を決定する。レーザ接合に用いる光源は、紫外流域の波長を有するレーザが対象となる。その場合、半導体レーザ、エキシマレーザ、また、パルス発振し、高次高調波を出射可能なＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザなども可能である。また、レーザ単体で紫外光を発生しなくても、１０ピコ秒よりもパルス幅が短いレーザ光を入射した場合、熱可塑性樹脂には非線形な吸収が起こる。そのため、Ｔｉ：Ｓａｈｈｉｒｅレーザなども対象となる。
【００１７】
レーザ光源の強度分布は、ガウシアン、トップハット、リング型など付属するレンズによって様々な強度分布にすることが可能であるが、溶着状態を均一にしやすいという点で、トップハット型もしくは中央部の強度が最大値の５０％以上となるリング型の強度分布を用いた光源を使用することが望ましい。
【００１８】
また、溶着前の段階で透明熱可塑性樹脂には、一度アルコールなどで脱脂しておくと良い。なお、透明熱可塑性樹脂に酸化処理を実施する場合は、酸化処理の前に脱脂をする必要がある。
【００１９】
レーザ溶着では、加圧を行う必要があるため、加圧に用いる加圧材は、透明な材料を用いるのが良い。但し、レーザ照射側の材質の十分な放熱を考慮すると、特に熱伝導率が高いガラスを用いることが望ましい。さらに、加圧材の表面は鏡面仕上げにしておくことが望ましい。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の透明樹脂同士のレーザ接合方法の実施例を示す平面図である。本実施例では、レーザ光２０が透過する第一の透明熱可塑性樹脂２と、第一の透明熱可塑性樹脂２と同一もしくは異なる第二の透明熱可塑性樹脂１からなり、レーザ溶着前に、少なくとも第二の透明熱可塑性樹脂１の接合界面側に、光酸化処理を施し、加圧した状態で、波長４００ｎｍ以下の紫外領域のレーザ光２０もしくはパルス幅１０ｐｓ以下のレーザ光２０を照射し、レーザ溶着することを特徴とする。
【００２１】
光酸化処理としては、ＵＶオゾン処理やエキシマＵＶ処理などの紫外光を用いた処理を利用することが望ましい。その処理によって、光酸化層３が新たに形成され、波長４００ｎｍ以下の光の吸収率が劇的に向上する。酸化処理向けの光源としてはランプ、ＬＥＤ、レーザどの形態でも構わない。なお、光酸化層３は厚すぎると強度低下の要因となるため、５０ｎｍ以下であることが望ましい。また、レーザ溶着の場合、レーザ光２０が照射された部分のみ局所的に接合が可能となるが、光酸化処理を局所的に実施しておき、その局所的に光酸化処理した部分よりもスポットの大きいレーザを照射すれば、多少レーザ光源の位置がずれたとしても溶着したい部分のみ精密に接合が可能となる。そのため、場合によっては、マスクなどをかけた上で局所的に光酸化処理を実施することが望ましい。
【００２２】
図２には、シクロオレフィンポリマー（COP）にＵＶオゾン処理を実施した場合の光透過率の結果を示している。特に、（ａ）には波長３０５ｎｍ-１０９０ｎｍの透過率を、（ｂ）には、図２（ａ）を拡大した波長３０５-４１０ｎｍの透過率を示す。また、酸化処理の他の方法として、酸素プラズマ処理を実施した場合についても示す。
【００２３】
この結果、ＵＶオゾン処理を実施することにより、可視域や赤外域での光の透過率つまり吸収率はそれほど変わらないのに対して、紫外域での光の吸収率が大幅に向上していることがわかる。さらに、ＵＶオゾン処理時間の増加により、紫外域での光の吸収率がより向上することもわかった。また、他の酸化処理である酸素プラズマ処理では、透過率つまり吸収率は変化していないこともわかる。図３には、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、図４には、ポリカーボネート（ＰＣ）、図５には、ポリスチレン（ＰＳ）に対する同様の結果を示す。これらの結果からもシクロオレフィンポリマーと同様の傾向を示していることが明らかになった。さらに、３０５ｎｍ以下の光吸収率も向上していることもわかっている。したがって、ＵＶオゾン処理により、透明樹脂の可視域や赤外域での光の特性を大きく変化させないで、紫外域のみの光の吸収率を大きく向上させることが可能となる。そのため、樹脂材の種類によっては、光酸化処理は局所的に実施せず、全面処理を実施した状態で、レーザ溶着しても透明性は確保できる。すなわち、光酸化処理後でも、透明樹脂に場合には可視光において７０％以上の透過率を有し、半透明樹脂の場合でも光酸化処理前に対して７０％以上の透過率を有する。
【００２４】
入射するレーザ２０は、紫外領域のレーザ光が有効であり、紫外半導体レーザ、赤外の半導体レーザもしくは固体レーザなどのレーザ光源の高次高調波が該当する。その場合、連続波でも良いし、パルスでも構わない。また、パルス幅１０ｐｓ以下のレーザ光を照射すると、三次の非線形光学効果により、多光子吸収が発生しやすくなる。そのため、パルス幅１０ｐｓ以下のレーザ光を用いる場合は、レーザ２０の波長は紫外領域でなくても良い。
【００２５】
レーザ溶着は、レーザ照射により、光吸収性が向上した第二の透明熱可塑性樹脂１が溶融もしくは軟化し、第一の透明熱可塑性樹脂２に密着もしくは濡れることで起こる。前処理として光酸化処理をすると透明熱可塑性樹脂表面に極性基が増加もしく新たに発生し、それに伴い表面エネルギーは向上する。そのため、異種の透明熱可塑性樹脂を接合する場合は、光吸収性を向上させるために第二の透明樹脂１に光酸化処理を実施したとしても、第一の透明熱可塑性樹脂２の表面エネルギー≧第二の透明熱可塑性樹脂１の表面エネルギーとする必要がある。
【００２６】
但し、同種の透明熱可塑性樹脂同士においては、相溶性を有しているため、レーザのパワーを大きくすれば、透明熱可塑性樹脂１は流動し、互いに混ざり合いが起こるため、例え、そのエネルギー関係が逆転したとしても溶着性には大きな悪影響は及ぼさない。
【００２７】
さらに、異種の透明熱可塑性樹脂を溶着する場合、第二の透明熱可塑性樹脂１のガラス転移温度もしくは融点≧第一の透明熱可塑性樹脂２のガラス転移温度もしくは融点とした組み合わせとしておくことが望ましい。一般的に、非結晶性樹脂の場合にはガラス転移温度のみ存在し、明確な融点は示さないのに対して、結晶性樹脂の場合は、ガラス転移温度と融点が明確に存在する。レーザ溶着においては、非結晶性樹脂はガラス転移温度を、結晶性樹脂の場合は、融点を考慮して、上記関係を満たすことが望ましい。
【００２８】
また、本実施例では、透明樹脂同士を接合している。光酸化処理を行う第二の透明樹脂は樹脂でなければならないが、第一の透明樹脂の代わりにガラス、半導体、鉱石など透光性を有する他の材料の部材を用いてもよい。
【００２９】
なお、本実施例では、第一の透明熱可塑性樹脂２側からレーザ照射を行っているが、第二の熱可塑性樹脂１側からレーザ照射を行ってもよい。光酸化処理されるのは表面近くの薄い領域のみであるので、第二の透明熱可塑性１側からレーザ照射しても、十分に接合面付近で吸収されるからである。
【実施例２】
【００３０】
図６は、本発明の透明樹脂同士のレーザ接合方法の別の実施例を示す平面図である。本実施例では、実施例１の実施形態に加え、レーザ溶着前に、レーザ光が透過する第一の透明熱可塑性樹脂２にも酸化処理を実施し、酸化層４を形成した上で、レーザ溶着することを特徴としている。熱可塑性樹脂は、成形時に少なからずヒケが発生するため、ヒケにより、多少隙間が大きくなってしまった場合、密着しにくくなり、溶着不良となる場合がある。その場合、第一の透明熱可塑性樹脂２に対しても、光酸化処理を実施しておき、光吸収率をある程度まで向上させておくことで第一の熱可塑性樹脂２も熱吸収により膨張させ、第二の熱可塑性樹脂１と密着させやすくすることが可能となる。
【００３１】
本手法は、同種の透明熱可塑性樹脂及び異種の透明熱可塑性樹脂ともに有効な手段であるが、第二の透明熱可塑性樹脂１の光吸収率＞第一の透明熱可塑性樹脂２の光吸収率とすることが望ましい。但し、異種の透明熱可塑性樹脂を溶着する場合は、第一の透明熱可塑性樹脂２の表面エネルギー≧第二の透明な熱可塑性樹脂１の表面エネルギーとする必要があるため、光吸収率も踏まえて、処理時間や強度を決める必要がある。しかしながら、接合する透明熱可塑性樹脂の組み合わせによっては、第二の透明熱可塑性樹脂１の光吸収率の向上を優先した場合、第二の透明熱可塑性樹脂１の表面エネルギーの方が大きくなりすぎてしまい、溶着状態が悪くなってしまう場合がある。その場合、第一の透明熱可塑性樹脂１への酸化処理は、光酸化処理以外の光吸収率が変化せず、表面エネルギーを向上させることが可能なプラズマ処理、コロナ処理、紫外以外の波長を使用するレーザ処理を実施することが望ましい。そのようにすることで、多くの組み合わせで、第二の透明熱可塑性樹脂１の紫外領域での光吸収率を大幅に増大させた上で、第一の透明熱可塑性樹脂２の表面エネルギー≧第二の透明熱可塑性樹脂１の表面エネルギーとすることが可能となる。なお、本組合せの場合、第一の透明熱可塑性樹脂はレーザ光が透過する側の樹脂である。
【実施例３】
【００３２】
図７は、本発明の透明樹脂同士のレーザ接合方法の別の実施例を示す平面図である。本実施例では、実施例１の形態に加え、レーザ溶着前に、第二の透明熱可塑性樹脂１の接合界面側に光酸化処理を施した上で、微細な凹凸５を形成しておき、互いにレーザ溶着することを特徴としている。このようにすることにより、第二の透明熱可塑性樹脂１の光吸収率をさらに向上させることが可能となる。微細な凹凸５は、シボ加工を施した金型の転写を利用、サンドブラスト、サンドペーパー処理、レーザ処理、薬液処理を実施することで形成が可能であり、その後、光酸化処理することが望ましい。但し、透明熱可塑性樹脂の種類によっては、紫外レーザ処理のみで、光酸化処理３と微細な凹凸５を共に形成できる。なお、微細な凹凸はＲａ５μｍ以下とすることが望ましい。
【００３３】
また、図８で示すように、第一の透明熱可塑性樹脂２の溶着界面側にも微細な凹凸６を形成しておくことも熱膨張時に密着させやすくする点で有効となる。以上示した微細な凹凸５，６の形成に加え、第一の透明熱可塑性樹脂２への酸化処理の併用も非常に有効な手段となる。但し、微細な凹凸５，６と酸化処理の併用を行ったとしても、第二の透明熱可塑性樹脂１の光吸収率＞第一の透明熱可塑性樹脂２の光吸収率とすることが望ましい。
【実施例４】
【００３４】
図９は、本発明の透明樹脂同士のレーザ接合方法の別の実施例を示す平面図である。本実施例では、実施例１の実施形態に加え、レーザ溶着前に、第二の透明熱可塑性樹脂１の接合界面側に光酸化処理を施した上で、液状の中間材７を介した状態で、加圧し、レーザ溶着することを特徴としている。成形時のひけなどにより隙間が発生してしまう場合、隙間部分は空気が存在する。空気の熱伝導率は例えば１００℃で０．０３２Ｗ／ｍＫと非常に小さいため、レーザ照射時に、光吸収性を持つ第二の熱可塑性樹脂１の熱膨張によって、第一の透明熱可塑性樹脂２への接触が起こらない場合、第一の透明熱可塑性樹脂２への十分な熱伝導が起こらず、光吸収性を持つ第二の熱可塑性樹脂１は、異常な発熱により熱分解し、溶着不良となる。また、密着した場合でも局所的にみの場合は、不十分な溶着となる。
【００３５】
一方で、水の熱伝導率は８０℃で０．６７Ｗ／ｍＫと、空気に比べ２０倍程度大きく、中間材７として使用することで、光吸収性を持つ第二の透明熱可塑性樹脂１の熱膨張時に、熱伝導を起こしやすくすることが可能となる。したがって、中間材７は、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であるとともに、熱伝導率が少なくとも０．２Ｗ／ｍＫ以上の液状の材質を用いることが望ましく、純水のみならず、アルコールなど可燃性の低い溶剤、プライマー、接着剤などレーザ照射時に揮発する材料が好適である。また、中間材７を介することで、第一の透明熱可塑性樹脂２の接合面の界面での反射の影響を減らすことが可能となり、より効果的に溶着することも可能となる。
【００３６】
以上より、中間材７を含有することは、隙間が発生した場合において、溶着強度の低減の割合を小さくできるロバストな方法であり、これまで示した実施例２，３での方法を併用するとさらに有効な手段となる。また、事前に中間材７を併用することで、密着しているため、加圧時に位置ずれが起こらないこともメリットである。その場合、加圧前に事前に位置出しできるという点で工程によっては有利となる場合もある。なお、本発明では、熱可塑性樹脂材の形態として。剛性の低いフィルムを用いた場合など、加圧による密着を確保することが困難な場合において特に有効な方法である。
【実施例５】
【００３７】
図１０は、本発明の透明樹脂同士のレーザ接合方法の別の実施例を示す平面図であり、三層の透明な熱可塑性樹脂の接合体を形成するレーザ接合方法である。
【００３８】
光酸化処理した第二の透明樹脂に第一の透明樹脂を密着させ（図１０（ａ））、そこに紫外域のレーザ照射して溶着させ（図１０（ｂ））、その後、第一の透明樹脂の接合した面とは反対面に光酸化処理を行い（図１０（ｃ））、そこに第三の透明樹脂を密着させ（図１０（ｄ））、レーザ照射することで（図１０（ｅ））、三枚の透明樹脂を接合する。紫外域のレーザを使用する場合、接合界面側に光酸化処理を実施し、加圧、レーザ照射を繰り返すことで三層の透明な接合体を形成することが可能となる。
【００３９】
これに対して、図１１で示した方法では、レーザ光源に超短パルスを使用する。両面に光酸化処理した第二の透明樹脂に第一の透明樹脂を密着させ（図１１（ａ））、そこに超短パルスのレーザ照射して溶着させ（図１１（ｂ））、第一の透明樹脂の接合した面とは反対面に第三の透明樹脂を密着させ（図１１（ｃ））、レーザ照射することで（図１１（ｄ））、三枚の透明樹脂を接合する。そのため、三層を加圧した状態で、光酸化処理を施した接合部分のみに焦点を合わせることで、非線形吸収を起こさせ、接合体を形成できる点でメリットがある。そのため、樹脂は一括して光酸化処理を実施しておけば良く、工程を省ける点でメリットが大きい。
【００４０】
また、これらの方法は三層のみに限らず、それ以上の数の積層も可能である。
【実施例６】
【００４１】
図１２は、本発明のレーザ接合方法を用いて、ＤＮＡシーケンサ用フローセル４０の流路部４１の周りを封止した時の一例を示す斜視図である。特に、バイオ系や医療系部品の場合、透明体同士の接合が望まれており、かつ、アウトガスや異物を出来る限り除去したいため、本方法を適用するのに最も有効な対象である。また、光ピックアップ、カメラモジュール、マイクロプロジェクタなどレーザ光を使用する製品は、複数のレンズを使用しており、それら複数のレンズ同士の直接接合にも使用可能となる。以上で述べた製品例のみならず、透明な材料同士を接合する対象であれば、本方法はそれら製品全般に有効である。
【００４２】
以上、実施例１−６で述べた本構成は、透明熱可塑性樹脂のみならず、透明熱硬化樹脂でも良く、一方は、ガラス、半導体、鉱石などの無機物も対象の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１…第二の透明熱可塑性樹脂、２…第一の透明熱可塑性樹脂、３…第二の透明熱可塑性樹脂の接合界面の光酸化層、４…第二の透明熱可塑性樹脂の接合界面の酸化層、５…第二の透明熱可塑性樹脂の接合界面の微小凹凸、６…第一の透明熱可塑性樹脂の接合界面の微小凹凸、７…中間材、８…第三の透明熱可塑性樹脂との接合用に第一の透明熱可塑性樹脂の接合界面に形成された光酸化層、９…第三の透明熱可塑性樹脂、１０…溶着界面、１１…溶着部、２０…レーザ光、３０…加圧材、４０…ＤＮＡシーケンサ用フローセル、４１…流路、４２…孔。
【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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