(57)【要約】【課題】微小面積であっても安定した高い強度で接合することができるレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法を提供する。【解決手段】レーザー光Ｌに対して透過特性を有する熱可塑性樹脂１と吸収特性を有する熱可塑性樹脂２を重ね合わせ、透過特性を有する熱可塑性樹脂１の側からこの熱可塑性樹脂１を透過させてレーザー光Ｌを照射して、吸収特性を有する熱可塑性樹脂２を加熱することによって、これらの熱可塑性樹脂１，２を溶着して接合する方法に関する。透過特性を有する熱可塑性樹脂１と吸収特性を有する熱可塑性樹脂２との界面３に、熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の物質４を介在させた状態でレーザー光Ｌの照射を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光に対して透過特性を有する熱可塑性樹脂と吸収特性を有する熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、透過特性を有する熱可塑性樹脂の側からこの熱可塑性樹脂を透過させてレーザー光を照射して、吸収特性を有する熱可塑性樹脂を加熱することによって、これらの熱可塑性樹脂を溶着して接合するにあたって、透過特性を有する熱可塑性樹脂と吸収特性を有する熱可塑性樹脂との界面に、熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の物質を介在させた状態でレーザー光の照射を行うことを特徴とするレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法。
【請求項２】
上記物質が液体であることを特徴とする請求項１に記載のレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法。
【請求項３】
上記物質がジェルであることを特徴とする請求項１に記載のレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法。
【請求項４】
上記物質が微小粒子であることを特徴とする請求項１に記載のレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法。
【請求項５】
上記物質がレーザー光に対して吸収特性を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気かみそり等の駆動部に使用可能なリニアオシレータの製造においては、熱可塑性樹脂を接合する際にレーザーを用いることが行われている。従来、レーザーを用いて熱可塑性樹脂を接合するにあたっては、例えば、次のようにしていた。すなわち、レーザー光に対して透過特性を有する熱可塑性樹脂と吸収特性を有する熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、透過特性を有する熱可塑性樹脂の側からこの熱可塑性樹脂を透過させてレーザー光を照射し、吸収特性を有する熱可塑性樹脂を加熱溶融させることによって、これらの熱可塑性樹脂を溶着して接合するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−１４２０９２号公報（第１−３頁、第１−２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの熱硬化性樹脂を重ね合わせたときには、通常、重ね合わせ面の表面面粗度は小さいとはいえず、これらの間には微小なクリアランスが存在している。そしてレーザー光の照射を終了して、これらの熱可塑性樹脂を冷却、固化すると、成形収縮やひけ等を生じる。そうすると、上記熱可塑性樹脂の界面に存在していた微小なクリアランスが成形収縮やひけ等によって大きな隙間となり、接合強度の低下を招くこととなる。このような接合強度の低下は、微小面積の接合において特に問題となっている。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、微小面積であっても安定した高い強度で接合することができるレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法は、レーザー光Ｌに対して透過特性を有する熱可塑性樹脂１と吸収特性を有する熱可塑性樹脂２とを重ね合わせ、透過特性を有する熱可塑性樹脂１の側からこの熱可塑性樹脂１を透過させてレーザー光Ｌを照射して、吸収特性を有する熱可塑性樹脂２を加熱することによって、これらの熱可塑性樹脂１，２を溶着して接合するにあたって、透過特性を有する熱可塑性樹脂１と吸収特性を有する熱可塑性樹脂２との界面３に、熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の物質４を介在させた状態でレーザー光Ｌの照射を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
また請求項２の発明は、請求項１において、上記物質４が液体であることを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項３の発明は、請求項１において、上記物質４がジェルであることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項４の発明は、請求項１において、上記物質４が微小粒子であることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項５の発明は、請求項１において、上記物質４がレーザー光Ｌに対して吸収特性を有するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明において、レーザー光Ｌに対して透過特性を有する熱可塑性樹脂１（以下「透過樹脂１」という。）や、レーザー光Ｌに対して吸収特性を有する熱可塑性樹脂２（以下「吸収樹脂２」という。）としては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。例えば、透過樹脂１としては、ＡＢＳやポリカーボネート等を用いることができ、一方、吸収樹脂２としては、カーボンを顔料として配合したＡＢＳやポリカーボネート等を用いることができる。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものである。まず透過樹脂１と吸収樹脂２とを重ね合わせるものであるが、このとき両樹脂１，２の界面３に、空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する物質４（以下「熱伝導性物質４」という。
）を介在させるものである。具体的には、熱伝導性物質４の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍＫ以上であり、例えば、水や油等の液体や、高熱伝導性のグリスや接着剤等のジェルや、カーボン粉末（粒径０．００５〜０．０２ｍｍ）等の微小粒子や、カーボンを配合した上記の液体、ジェル及び微小粒子等のようにレーザー光Ｌに対して吸収特性を有するものを用いることができる。なお、熱伝導性物質４の熱伝導率の実質上の上限は４２２Ｗ／ｍＫである。
【００１４】
ここで熱伝導性物質４として、液体のように流動性を有するものを用いる場合、透過樹脂１と吸収樹脂２がいずれも平板状であると、これらの樹脂１，２の界面３から熱伝導性物質４が漏れ出るおそれがある。これを防止するためには、例えば、図１に示すように、吸収樹脂２を嵌め込むための凹所５をあらかじめ透過樹脂１に設けておくとよい。そうすれば、透過樹脂１の凹所５に熱伝導性物質４を流し込んだ後に、この凹所５に吸収樹脂２を嵌め込むことによって、熱伝導性物質４を漏れ出さないようにすることができるものである。
【００１５】
そして上記のようにして、透過樹脂１と吸収樹脂２との界面３に、熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性物質４を介在させた状態で、これらの樹脂１，２を重ね合わせる。このとき、図１に示すように、透過樹脂１の重ね合わせ側と反対側の面にレーザー光Ｌを透過する接圧治具６を配置すると共に、吸収樹脂２の重ね合わせ側と反対側の面にも接圧治具７を配置して、これらの接圧治具６，７によって両樹脂１，２を挟み込んで押さえ付けるようにしてもよい。
【００１６】
次に、図１の矢印で示すように、透過樹脂１の側にＹＡＧレーザー等のレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、接圧治具６を透過して透過樹脂１に照射され、さらに透過樹脂１を透過した後に吸収樹脂２の表面に照射される。そうすると、吸収樹脂２はレーザー光Ｌを吸収することによって発熱して溶融状態となる。このとき生ずる溶融熱は、熱伝導物質４によって効率良く透過樹脂１に伝達され、透過樹脂１と吸収樹脂２とを溶着して接合することができるものである。しかしこのような効果は、熱伝導性物質４の熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ未満であると、得ることができないものである。
【００１７】
ここで、従来の技術において既述の通り、通常、透過樹脂１と吸収樹脂２とを重ね合わせたときには、重ね合わせ面の表面面粗度は小さいとはいえず、これらの樹脂１，２の間には微小なクリアランスが存在している。レーザー光Ｌの照射後においてもこのようなクリアランスが残っていたり、成形収縮やひけ等によって大きくなったりしていると、接合強度の低下の原因となったり、製品寸法に変化が生じたりするものである。そのため従来においては、レーザー光Ｌの出力を高めてより多くの樹脂２を溶融させることによって、上記のクリアランスを埋めるようにしていた。しかし、高出力のレーザー光Ｌを照射すると、発泡や焼け（焦げ）が生じて、問題の解決には至らなかった。
【００１８】
本発明においては、上記のように透過樹脂１と吸収樹脂２との界面３に熱伝導性物質４を介在させているので、微小なクリアランスはこの熱伝導性物質４によって充填され、クリアランスが残るようなことはなく、製品寸法に狂いが生じるようなこともなくなる。また、レーザー光Ｌの照射により吸収樹脂２に生じた溶融熱を上記の熱伝導性物質４によって効率良く透過樹脂１に伝達することができるものである。よって、透過樹脂１と吸収樹脂２とを接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質４によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂１，２を安定した高い強度で接合することができるものである。しかも、溶融熱の効率的な伝達により、わざわざ高出力のレーザー光Ｌを照射する必要もなくなり、低出力のレーザー光Ｌの照射だけでよくなり、レーザー装置の長寿命化を図ることができて、ランニングコストを大幅に削減することができるものである。
【００１９】
上記の実施の形態においては、透過樹脂１と吸収樹脂２との接合方法について説明したが、熱伝導性物質４として、レーザー光Ｌに対して吸収特性を有するものを用いる場合には、透過樹脂１，１同士を接合することもできる。逆にいえば、外観部品等を製造する場合であって、デザイン上の理由その他の理由により外部に吸収樹脂２を配置することができない場合においては、レーザー光Ｌに対して吸収特性を有する熱伝導性物質４を用いればよいのである。
【００２０】
上記のように透過樹脂１，１同士を接合する場合も、透過樹脂１と吸収樹脂２とを接合する場合と同様に行うことができる。すなわち、まず透過樹脂１，１同士を重ね合わせるものであるが、このとき両樹脂１，１の界面３に、レーザー光Ｌに対して吸収特性を有する熱伝導性物質４を介在させるものである。この場合も、熱伝導性物質４の熱伝導率は０．０２４Ｗ／ｍＫ以上であり、例えば、カーボンを配合した上記の液体、ジェル及び微小粒子等を用いることができる。
【００２１】
そして、一方の透過樹脂１の側にＹＡＧレーザー等のレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、透過樹脂１に照射され、この透過樹脂１を透過した後に上記熱伝導性物質４に照射される。そうすると、この熱伝導性物質４はレーザー光Ｌを吸収することによって発熱する。このとき生ずる熱は、この熱伝導物質４によって効率良く両側の透過樹脂１，１に伝達され、透過樹脂１，１同士を溶着して接合することができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るレーザーによる熱可塑性樹脂の接合方法は、レーザー光に対して透過特性を有する熱可塑性樹脂と吸収特性を有する熱可塑性樹脂とを重ね合わせ、透過特性を有する熱可塑性樹脂の側からこの熱可塑性樹脂を透過させてレーザー光を照射して、吸収特性を有する熱可塑性樹脂を加熱することによってこれらの熱可塑性樹脂を溶着して接合するにあたって、透過特性を有する熱可塑性樹脂と吸収特性を有する熱可塑性樹脂との界面に、熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の物質を介在させた状態でレーザー光の照射を行うので、透過樹脂と吸収樹脂との界面に存在している微小なクリアランスは上記の熱伝導性物質によって充填され、また、レーザー光の照射により吸収樹脂に生じた溶融熱を上記の熱伝導性物質によって効率良く透過樹脂に伝達することができるものである。よって、透過樹脂と吸収樹脂とを接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂を安定した高い強度で接合することができるものである。
【００２３】
また請求項２の発明は、上記物質が液体であるので、透過樹脂と吸収樹脂とを接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂を安定した高い強度で接合することができるものである。
【００２４】
また請求項３の発明は、上記物質がジェルであるので、透過樹脂と吸収樹脂とを接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂を安定した高い強度で接合することができるものである。
【００２５】
また請求項４の発明は、上記物質が微小粒子であるので、透過樹脂と吸収樹脂とを接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂を安定した高い強度で接合することができるものである。
【００２６】
また請求項５の発明は、上記物質がレーザー光に対して吸収特性を有するものであるので、外観部品等を製造する場合であって、デザイン上の理由その他の理由により外部に吸収樹脂を配置することができない場合においても、透過樹脂同士を接合する面積が大きい場合はもちろんのこと、微小な場合であったとしても、上記熱伝導性物質によるクリアランスの充填と溶融熱の効率的な伝達とによって、上記の樹脂を安定した高い強度で接合することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｌ  レーザー光
１  レーザー光に対して透過特性を有する熱可塑性樹脂
２  レーザー光に対して吸収特性を有する熱可塑性樹脂
４  熱伝導率が０．０２４Ｗ／ｍＫ以上の物質
【図１】
2004216840.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月31日(2003.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの熱可塑性樹脂を重ね合わせたときには、通常、重ね合わせ面の表面面粗度は小さいとはいえず、これらの間には微小なクリアランスが存在している。そしてレーザー光の照射を終了して、これらの熱可塑性樹脂を冷却、固化すると、成形収縮やひけ等を生じる。そうすると、上記熱可塑性樹脂の界面に存在していた微小なクリアランスが成形収縮やひけ等によって大きな隙間となり、接合強度の低下を招くこととなる。このような接合強度の低下は、微小面積の接合において特に問題となっている。