(57)【要約】【課題】接合する樹脂材同士の間に非溶着部分を生ずるようにするに際して、作業の手間を大幅に軽減して作業能率を向上させ、且つまた溶着部分にレーザー光を集合させて溶着を早めるようにする。【解決手段】レーザー光１に対して透過性のある材料からなり且つ下面にテーパー形の凹部５を設けた集光ガイド６を用いる。該集光ガイド６を、そのテーパー形の凹部５を非溶着部分４に位置せしめて、レーザー光１に対して透過性のある樹脂材２の上面に重合させる。この状態においてレーザー光１に対して透過性のある樹脂材２側からレーザー光を照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源としてのレーザー光に対して透過性のある熱可塑性樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない熱可塑性樹脂材とを重合し、レーザー光に対して透過性のある樹脂材側からレーザー光を照射して、これらの樹脂材の当接界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融させて融着するものであって、且つ前記レーザー光に対して透過性のある樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない樹脂材との間において非溶着部分を生じさせるようになしたレーザー溶着方法において、
レーザー光に対して透過性のある材料からなり且つ下面にテーパー形の凹部を設けた集光ガイドを、該テーパー形の凹部を非溶着部分に位置せしめて前記レーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に重合させ、この状態においてレーザー光を照射するようになしたことを特徴とするレーザー溶着方法。
【請求項２】
テーパー形の凹部における壁面の傾斜角度を臨界角以上又は臨界角より僅かに小さい角度を許容となした請求項１記載のレーザー溶着方法。
【請求項３】
テーパー形の凹部の壁面に、レーザー光の不透過層を形成してなる請求項１又は２記載のレーザー溶着方法。
【請求項４】
テーパー形の凹部内に、レーザー光の不透過材を充填してなる請求項１又は２記載のレーザー溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材のレーザー溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材同士を接合する方法の一つにレーザー溶着方法がある。それは、加熱源としてのレーザー光に対して透過性のある熱可塑性樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない熱可塑性樹脂材とを重合し、レーザー光に対して透過性のある樹脂材側からレーザー光を照射して、これらの樹脂材の当接界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融させて溶着するものである。
【０００３】
そしてまた、該レーザー溶着方法において、レーザー光に対して透過性のある樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない樹脂材との間において非溶着部分を生じさせるようになす場合がある。
【０００４】
斯かる場合において、従来は非溶着部分の位置におけるレーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に、レーザー光の不透過層を形成し、この状態においてレーザー光を照射することによって行っていた。
【０００５】
しかし、斯かる場合には、レーザー光の照射前に、所定の材料の接着、塗布等によってレーザー光の不透過層を形成し、そしてまたレーザー光の照射が終了した後で該レーザー光の不透過層を除去しなければならず、これらの処理に多大な手間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、光を反射させて非溶着部分から逸らせると共に溶着部分に集光させる集光ガイドを、レーザー光の照射前に、レーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に載せて重合させ、この状態においてレーザー光を照射するようになし、もってレーザー光が非溶着部分から逸れるようになして、レーザー光に対して透過性のある樹脂材とレーザー光に対して透過性のない樹脂材との間において非溶着部分を生ずるようになし、而も集光ガイドは単に載せ或いは取り去るといった簡単な操作で済み、加えて集光ガイドによって反射せしめられたレーザー光と直進したレーザー光とが集合された部分は、高エネルギーの吸収によって溶着が早く、接合作業の能率を大幅に向上させることができ、更に集光ガイドに加圧用パレットとしての作用をもなさしめることにより、重合した樹脂材同士を溶着時において隙間を生じないように充分に加圧することができるようになしたレーザー溶着方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
而して、本発明の要旨とするところは、加熱源としてのレーザー光に対して透過性のある熱可塑性樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない熱可塑性樹脂材とを重合し、レーザー光に対して透過性のある樹脂材側からレーザー光を照射して、これらの樹脂材の当接界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融させて融着するものであって、且つ前記レーザー光に対して透過性のある樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない樹脂材との間において非溶着部分を生じさせるようになしたレーザー溶着方法において、
レーザー光に対して透過性のある材料からなり且つ下面にテーパー形の凹部を設けた集光ガイドを、該テーパー形の凹部を非溶着部分に位置せしめて前記レーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に重合させ、この状態においてレーザー光を照射するようになしたことを特徴とするレーザー溶着方法にある。
【０００８】
また、上記構成において、テーパー形の凹部における壁面の傾斜角度は臨界角以上とすることが望ましい。これにより、集光ガイド内に入射したレーザー光は、テーパー形の凹部の傾斜壁面と空気との界面で確実に全反射することになり、もって非溶着部分から逸らせることができると共に溶着部分に向けて屈折させることができる。尚、ここで臨界角について図５を参照して説明すると、集光ガイドが屈折率（ｎ＝１．５２）のガラスである場合、ガラス表面の内部反射は臨界角が４１°１２′となるから、ガラス内面から界面への入射角が４１°１２′以上であれば１００％の反射（全反射）が得られることになるものである。また、テーパー形の凹部における壁面の傾斜角度を臨界角より僅かに小さい角度とした場合には、レーザー光が僅かに透過するが、所期の目的を達成することができる範囲内であればこれを許容することができるものである。
【０００９】
また、上記構成において、テーパー形の凹部の壁面に、レーザー光の不透過層を形成するようになしてもよい。この場合には反射率が向上し、効果をより一層高めることができる。
【００１０】
また、上記構成において、テーパー形の凹部内に、レーザー光の不透過材を充填するようになしてもよい。この場合にも反射率が向上し、効果をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接合する樹脂材同士の間に非溶着部分を生ずるようにするに際して、光を反射させて非溶着部分から逸らせると共に溶着部分に集光させる集光ガイドを単に載せ或いは取り去るといった簡単な操作で済むようになしたから、従来の手段に比して作業の手間を大幅に軽減させることができ、もって作業能率を大幅に向上させることができるものである。また、集光ガイドによってレーザー光が集合された部分は、高エネルギーの吸収によって溶着が早く、接合作業の能率を大幅に向上させることができるものである。更にまた、集光ガイドに加圧用パレットとしての作用をもなさしめるものであるから、重合した樹脂材同士を溶着時において隙間を生じないように充分に加圧することができるものである。
【００１２】
また、テーパー形の凹部における壁面の傾斜角度を臨界角以上となした場合には、集光ガイド内に入射したレーザー光が、テーパー形の凹部の壁面と空気との界面で確実に全反射することになり、もって非溶着部分から逸らせることができると共に溶着部分に向けて屈折させることができる。また、テーパー形の凹部における壁面の傾斜角度を臨界角より僅かに小さい角度とした場合には、レーザー光が僅かに透過するが、所期の目的を達成することができる範囲内であればこれを許容することができるものである。
【００１３】
また、テーパー形の凹部の壁面に、レーザー光の不透過層を形成するようになした場合には、反射率が向上し、効果をより一層高めることができる。
【００１４】
また、テーパー形の凹部内に、レーザー光の不透過材を充填するようになした場合にも、反射率が向上し、効果をより一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態は、レーザー光に対して透過性のある樹脂材からなり且つ下面にテーパー形の凹部を設けた集光ガイドを、該テーパー形の凹部を非溶着部分に位置せしめて前記レーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に重合させ、この状態においてレーザー光を照射するようになしたことにある。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の第１実施例の説明図、図２はレーザー光の照射集光状態の光学解析結果を示す図である。
【００１７】
加熱源としてレーザー光１に対して透過性のある熱可塑性樹脂材２と、レーザー光１に対して透過性のない熱可塑性樹脂材３とを重合し、レーザー光１に対して透過性のある樹脂材２側からレーザー光１を照射して、これらの樹脂材２、３の当接界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融させて溶着するものであって、且つ前記レーザー光１に対して透過性のある樹脂材２と、レーザー光１に対して透過性のない樹脂材３との間において非溶着部分４を生じさせるようになしたレーザー溶着方法である点においては従来と同様である。
【００１８】
而して、本発明は、レーザー光１に対して透過性のある材料、例えば透明なガラス又は樹脂からなり且つ下面にテーパー形の凹部５を設けた集光ガイド６を、該テーパー形の凹部５を非溶着部分４に位置せしめた状態において前記レーザー光１に対して透過性のある樹脂材２の上面に重合させ、この状態においてレーザー光を照射するようになしたことを特徴とするものである。また、７は集光レンズである。尚、レーザー光の光源は図面においては省略している。
【００１９】
また、テーパー形の凹部５における壁面の傾斜角度を臨界角以上となしている。また、この点については、臨界角より僅かに小さい角度としてもよい。即ち、本実施例において、例えば集光ガイド６が屈折率（ｎ＝１．５２）のガラスである場合には、臨界角が４１°１２′以上であれば全反射させることができて理想的であるが、臨界角より僅かに小さい角度、例えば３８°程度とした場合にも、本願発明の所期の目的の達成のためには何ら支障とはならないことから、これも許容することができるものである。
【００２０】
本実施例によれば、集光ガイド６内に入射したレーザー光１は、テーパー形の凹部５の傾斜壁面と空気との界面で全反射して逸れることになる。これによりテーパー形の凹部５の下側にはレーザー光が届かず、もってレーザー光に対して透過性のある樹脂材２とレーザー光に対して透過性のない樹脂材３との間において非溶着部分４を生ずるものである。また、全反射して逸れたレーザー光１は溶着部分に向けて屈折し、直進したレーザー光１と集合する。そしてこのレーザー光が集合した部分は高エネルギーを吸収することになって溶着が早くなり、接合作業の能率を大幅に向上させることができるものである。また、集光ガイド６に加圧用パレットとしての作用をもなさしめることにより、重合した樹脂材２、３同士を溶着時において隙間を生じないように充分に加圧することができるものである。
【実施例２】
【００２１】
次に、図３に示した本発明の第２実施例について説明する。
本実施例は、集光ガイド６のテーパー形の凹部５の壁面に、レーザー光の不透過層８を形成した点において前記第１実施例と相違するものである。また、該レーザー光の不透過層８の形成は、例えば有色のシリコンをコーティングしたり、塗料を塗布したり、鏡を形成したりする手段等適宜の手段をもって行う。また、その他の点については前記第１実施例と同様であるから、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】
本実施例によれば、レーザー光の反射率が向上し、効果をより一層高めることができるものである。
【実施例３】
【００２３】
次に、図４に示した本発明の第３実施例について説明する。
本実施例は、集光ガイド６のテーパー形の凹部５内に、レーザー光の不透過材９を充填した点において前記第１実施例と相違するものである。また、レーザー光の不透過材９の充填は、レーザー光がテーパー形の凹部５を通過しないようにするための手段であるから、材料はこれの目的に沿うものであれば何でもよく、また充填の仕方についても適宜の手段を用いて行えばよい。また、その他の点については前記第１実施例と同様であるから、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施例の場合も、前記第２実施例と同様に、レーザー光の反射率を向上させることができ、効果をより一層高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例の説明図である。
【図２】レーザー光の照射集光状態の光学解析結果を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例の説明図である。
【図４】本発明の第３実施例の説明図である。
【図５】臨界角の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  レーザー光
２  レーザー光透過樹脂材
３  レーザー光不透過樹脂材
４  非溶着部分
５  テーパー形の凹部
６  集光ガイド
８  レーザー光の不透過層
９  レーザー光の不透過材
【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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