(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光透過性樹脂部材と、レーザ光吸収性樹脂部材とを重ね合わせ、レーザ光透過性樹脂部材を通して接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて両樹脂部材を相互に溶着する方法であって、前記レーザ光を、２方向またはそれ以上の多方向から該接合部に集光されるように照射し、前記２方向またはそれ以上の多方向から照射されるレーザ光は、レーザ光同士が相互に重ならない状態でレーザ光透過性樹脂部材へ入射されることを特徴とするレーザ溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を利用して、透過側の樹脂表面に悪影響を与えることなく、短時間で樹脂部材同士を接合するレーザ溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂のレーザ光照射による溶融を利用して樹脂部材同士の接着を行う方法が、特開昭６２−６２７３４号公報、特開昭６２−７４６３０号公報、特開昭６２−７４６３１号公報または特公平５−４２３３６号公報等に提案されている。
【０００３】
これらの方法は、レーザ光の透過率が高い樹脂部材とレーザ光の吸収率が高い樹脂部材とを重ね合わせ、この重ね合わせ（接合）部分にレーザ光を透過する樹脂部材の側から照射し、レーザ光を吸収する樹脂部材の一部を溶融せしめることで樹脂部材同士を接合するものである。また、前記特公平５−４２３３６号公報では、樹脂部材を加熱する代わりに樹脂部材間に介在せしめた接着剤をレーザ光で加熱することで樹脂部材同士を接合する方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記各公報の方法によってレーザ溶着を行う場合、生産効率を上げるためにレーザ出力を高くすると、レーザ光透過性樹脂部材の表面に焼けや溶融等の不具合が生じて製品の品質低下を招く。その理由は、レーザ光透過性が高い樹脂であっても僅かにレーザ光を吸収するため、レーザ密度が高いとエネルギー吸収量が増加するためである。
【０００５】
また、通常のレーザ溶着を行う場合においても、レーザ光は、透過性樹脂部材に入射するまでの空中通過時の吸収や拡散、透過性樹脂部材表面での反射、透過性樹脂部材中への吸収や拡散、吸収性樹脂表面での反射等により減衰されるため、部材が厚い場合等には溶着に必要なエネルギーが十分に得られない場合がある。この場合にもレーザ出力を上げざるを得ないため、やはりレーザ光透過性樹脂部材の表面に焼けや溶融等の不具合が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、比較的高出力のレーザを照射しても樹脂部材に焼けや溶融等の不具合が生ずることがなく、溶着時間の短縮も可能なレーザ溶着方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明レーザ溶着方法は、レーザ光透過性樹脂部材と、レーザ光吸収性樹脂部材とを重ね合わせ、レーザ光透過性樹脂部材を通して接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて両樹脂部材を相互に溶着する方法であって、前記レーザ光を、２方向またはそれ以上の多方向から該接合部に集光されるように照射する。
前記２方向またはそれ以上の多方向から照射されるレーザ光は、レーザ光同士が相互に重ならない状態でレーザ光透過性樹脂部材へ入射されることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明のレーザ溶着方法の一例を示す斜視図、図２は断面図である。
図に示すように、レーザ光透過性樹脂部材１とレーザ光吸収性樹脂部材２とが重ね合わされ、２方向からのレーザ光３ａおよび３ｂが互いに重ならない状態で、レーザ光透過性樹脂部材１の表面に入射されている。なおレーザ光３ａおよび３ｂは、図示されない凸レンズでそれぞれ接合面４に集光するようにコントロールされている。
【０００９】
本発明方法によれば、レーザ光透過性樹脂部材１へのレーザの入射エネルギー密度は、従来の１箇所からの入射エネルギー（Ｗ）の密度の半分で済む。つまりレーザ光３ａおよび３ｂの入射エネルギーをそれぞれＷ/２に減らしても、接合面４に集光されたときのエネルギー量は、従来の１箇所からの入射の場合と変わらないため良好な溶着を行うことができる。
【００１０】
また観点を変えて、従来の１箇所からの入射と同じ量のレーザ光を２箇所から入射すれば２Ｗのエネルギー量を接合面４に供給することができるため、短時間で溶着を終了することができる。
【００１１】
レーザ光３ａ、３ｂの光源としての限定は特にないが、半導体レーザ、ＹＡＧレーザを光源とした遠近赤外領域、可視光領域等各種波長のものを使用することができる。またレーザ光は複数の光源を使用するか、または単一光源のレーザ光を光ファイバで複数に分岐して使用することができる。
【００１２】
レーザ光透過性樹脂部材１を構成する樹脂としては、使用するレーザ光３ａ、３ｂの波長領域におけるレーザ光吸収率が低いものほど好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等から適宜選択することができる。また、上記各種樹脂中に、レーザ光を吸収しないか、または吸収しにくい、例えばガラス繊維、ナイロン繊維等の強化材を添加した繊維強化樹脂も好ましく使用することができる。
【００１３】
一方、レーザ光吸収性樹脂部材２としては、使用するレーザ光３ａ、３ｂの波長領域におけるレーザ光吸収率が高い官能基を有する樹脂を使用することもできるが、溶着時におけるレーザ光透過性樹脂部材１との接着性を考慮すると、できるだけ使用するレーザ光透過性樹脂部材１と同じ組成の樹脂あるいは組成が異なっていても相溶性の高い樹脂を採用することが好ましい。したがって、レーザ光吸収性樹脂部材２としては、上述の各樹脂に、レーザ光３ａ、３ｂの波長領域におけるレーザ光吸収率が高い添加物、たとえばカーボンブラック他の各種着色顔料を配合したものを使用することが好ましい。
【００１４】
レーザ光透過性樹脂部材１とレーザ光吸収性樹脂部材２とは十分に位置合わせを行った後になるべく隙間がないように加圧・密着させて固定する。両部材の固定方法としては、ガラス板等のレーザ光透過性材料で両部材を挟む方法、レーザ光透過性の袋状樹脂シートに両部材を入れ、袋内を抜気して固定する方法等がある。
【００１５】
レーザ光３ａ、３ｂのレーザ光照射設備としては、例えばレーザヘッド（図示せず）を配置し、ＮＣ制御により３次元空間で自由に移動させることができることが好ましい。レーザ光３ａ、３ｂは、レーザヘッドの移動により、図の手前側から奥行き方向（紙面垂直方法）に向かって順次レーザ光吸収性樹脂部材２の接合部４を溶融してゆく。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、レーザ光を２方向またはそれ以上の多方向から該接合部に集光されるように照射するため、接合部に集光された際には比較的高出力となるレーザ光を照射しても、それぞれのレーザ光の出力が低いため樹脂部材に焼けや溶融等の不具合が生ずることがない。また、このような不具合が生ずることがないため、接合部には従来よりも強いレーザ光を集光させることができ、その結果、溶着時間を短縮することもできる。
【００１７】
また、本発明方法によれば、樹脂部材同士をレーザ光で迅速に溶着させることができ、樹脂の損傷もないため、例えばインストルメントパネル等の自動車部品、電池ケース等の電気・電子部品を好適に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ溶着方法の一例を示す斜視図
【図２】本発明のレーザ溶着方法の一例を示す断面図
【符号の説明】
１…レーザ光透過性樹脂部材、２…レーザ光吸収性樹脂部材、３ａ、３ｂ…レーザ光、４…接合面。
【図１】
0004731040.tif 000002
【図２】
0004731040.tif 000003