(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光に対して吸収性のある第１の樹脂部品と、レーザ光に対して透過性のある第２
の樹脂部品とを嵌合し、前記第２の樹脂部品側よりレーザ光を所定の位置に照射すると共
に、前記第１及び第２の樹脂部品を互いに押圧する加圧力を印加し、前記第１及び第２の
樹脂部品を溶着して両樹脂部品の間に周状の接合部を形成する樹脂溶着体の製造方法にお
いて、
前記第１または第２の樹脂部品のいずれかに、前記周状の接合部より内側に形成され前記
溶着時に他方の樹脂部品と当接するストッパを設け、このストッパにより前記接合部にお
ける沈み込み量を規制すると共に、
前記ストッパの内側に蓋体となる前記第２の樹脂部品によって押圧され、前記接合部を封止するシール部材を配置し、前記第１及び第２の樹脂部品を押圧、溶着する前に、両樹脂部品が所定の嵌合状態を保つように前記シール部材の厚さ、及び両樹脂部品の嵌合代を設定し、
前記加圧力を前記ストッパの上ないしはそれより内側の位置に印加したことを特徴とする樹脂溶着体の製造方法。
【請求項２】
前記ストッパは、前記溶着時において、前記第１または第２の樹脂部品のいずれか一方
が他方に当接することで前記沈み込み量を規制する突起であることを特徴とする請求項１
記載の樹脂溶着体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光に対して透過性を有する樹脂部品と、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部品を、レーザ光を用いて接合した樹脂溶着体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の波長のレーザ光に対して透過性を有する樹脂部品と、同波長のレーザ光に対して吸収性を有する樹脂部品を重ね合わせて、透過性の樹脂部品側からレーザ光ビームを照射することで両者を溶着するレーザ光溶着工法はよく知られている。
本工法の原理を簡単に説明する。
レーザ光ビームは透過性の樹脂中をほとんど吸収されずに通過し、吸収性の樹脂部品の表面付近で吸収される。吸収されたレーザ光のエネルギーは熱に変換され、吸収性の樹脂部品の表面を加熱する。吸収性の樹脂部品の表面と接した透過性部品の樹脂の表面近傍も、熱伝達により加熱される。その結果、透過性の樹脂部品と吸収性の樹脂部品の接触面において溶融層が形成され、溶着に至る。
前記の原理から明らかなように、溶着過程においては、透過性の樹脂部品と吸収性の樹脂部品との密着性が重要となる。両者の密着性が不十分な場合は、吸収性の樹脂部品から透過性の樹脂部品への熱伝達が不十分となり、接合不良に至るからである。一般的に、両樹脂部品の表面密着性を確保するために、透過性の樹脂部品と、吸収性の樹脂部品とを接合面において外部加圧により圧接した状態でレーザ光ビームの照射を行う。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５８６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の如く、溶着時には接合部に形成された溶融層に圧接の力が印加されるため、溶融部においてはレーザ光の照射を止めるか、加圧を止めるかしない限り溶融が進む。つまりは、二部品の近接が進むこととなる。二部品の間隔を所定値に維持しようとすると、二部品の間隔を精度良く検出する装置と、瞬時にレーザ光照射あるいは加圧を止める装置が必要になる。更に部品には寸法バラツキがあるため、各々の部品に対して個々に寸法を調整する必要が発生する。これらを実現しようとすると、非常に高価な設備が必要になってしまう。
【０００５】
また、レーザ光溶着工法は樹脂を溶かして溶融するため熱可塑性の樹脂を使用することが一般である。この熱可塑性樹脂は一般の成形方法として溶融する事自体はなんら問題が無く、所定の圧力で金型に流し込む事で所定の形状を作り上げる。この際、所定の圧力が実現されなければ樹脂密度が落ちるため、物理強度、加水分解性など樹脂性能が低下する。レーザ光溶着は、成形の様な金型がなく溶融樹脂の形状は自由であり成形圧力がかからないため、どうしてもこの点で通常の成形物に対し強度面で弱くなりやすい。そのため、二部品間で極めて高いシール性が必要とされるものについては、接合工程の高精度な制御や溶融面に極めて高精度な寸法管理が必要となり、高価な接合方法になっていた。
【０００６】
本発明は、前記のような点に鑑み、接合工程の高精度な制御や溶融面に極めて高精度な寸法管理を必要としなくとも、接合部の沈み込み量が高精度に管理された樹脂溶着体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レーザ光に対して吸収性のある第１の樹脂部品と、レーザ光に対して透過性のある第２の樹脂部品とを嵌合し、前記第２の樹脂部品側よりレーザ光を所定の位置に照射すると共に、前記第１及び第２の樹脂部品を互いに押圧する加圧力を印加し、前記第１及び第２の樹脂部品を溶着して両樹脂部品の間に周状の接合部を形成する樹脂溶着体の製造方法において、前記第１または第２の樹脂部品のいずれかに、前記周状の接合部より内側に形成され前記溶着時に他方の樹脂部品と当接するストッパを設け、このストッパにより前記接合部における沈み込み量を規制すると共に、前記ストッパの内側に蓋体となる前記第２の樹脂部品によって押圧され、前記接合部を封止するシール部材を配置し、前記第１及び第２の樹脂部品を押圧、溶着する前に、両樹脂部品が所定の嵌合状態を保つように前記シール部材の厚さ、及び両樹脂部品の嵌合代を設定し、前記加圧力を前記ストッパの上ないしはそれより内側の位置に印加するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の樹脂溶着体の製造方法によれば、樹脂溶着体のストッパにより接合部における沈み込み量を規制できると共に、溶着時の加圧力を安定して印加でき、接合工程における高精度な制御や溶融面に極めて高精度な寸法管理が行うことなく、高品質の樹脂溶着体を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる樹脂溶着体の外観全体図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる樹脂溶着体の部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係わる樹脂溶着体の部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係わる樹脂溶着体の部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３における樹脂溶着体の溶着時の加圧状況を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３における他の樹脂溶着体の溶着時における加圧状況を示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４における溶着前の樹脂溶着体の部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における樹脂溶着体のサーマルショック耐性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１である樹脂溶着体を示す外観全体図及び部分断面図である。ここでは樹脂溶着体として有底円筒状のケースと蓋体で構成される圧力センサなどの密閉容器を例にして説明する。
密閉容器１の蓋体２はレーザ光に対して透過性を有する樹脂からなる部品であり、ケース３はレーザ光に対して吸収性を有する樹脂からなる部品である。
ケース３には、その外形に沿ってリブ６が環状に設けられ、リブ６の内側には蓋体２に環状に設けられた位置決め用のガイド７が嵌合され、リブ６と蓋体２の接触面にレーザ光５による溶着によって形成された接合部４を有している。
また、ケース３には、リブ６の内側にリブ６と並行して環状の突起８が設けられている。この突起はケース３の開口方向に対して垂直に延在し、リブ６の高さ寸法より僅かに低い寸法に設定されており、後述するリブ６の蓋体２への溶着時に蓋体２がケース３側に沈み込み過ぎるのを制限するためのストッパ機能を果す。
【００１１】
前記のような密閉容器１において、接合部４は次のように形成される。即ち、蓋体２をガイド７を利用してケース３のリブ６に嵌合させ、蓋体２の裏面がリブ６の端面に当接する位置まで押し込んだ状態で、蓋体２側からレーザ光５を図示のイメージで照射する。照射されたレーザ光５は、透過性を有する蓋体２を通過して吸収性を有するケース３に設けられたリブ６の先端で吸収されて熱に変換され接合部４を一旦溶融させる。接合部４はレーザ光５の照射が止まれば再度凝固し、この箇所の溶着が実現される。
この溶着工程において、接合部４の溶融時、蓋体２はケース３側に沈み込むが、ケース３に設けられた突起８に当接しケース３側に沈み込み過ぎるのを制限される。
従って、この突起８の寸法を適正に設定することにより、レーザ光溶着による接合部４の沈み込み量を容易かつ正確に規制することができる。
【００１２】
以上のようにこの実施の形態１においては、レーザ光に対して吸収性のある第１の樹脂部品と、レーザ光に対して透過性のある第２の樹脂部品とを嵌合すると共に、第２の樹脂部品側よりレーザ光を所定の位置に照射し、第１及び第２の樹脂部品を溶着して両樹脂部品の間に接合部を形成した樹脂溶着体において、第１の樹脂部品に、溶着時に第２の樹脂部品と当接して接合部における沈み込み量を規制する突起（ストッパ）を設けることにより、溶着工程において高精度な制御や溶融面に極めて高精度な寸法管理を必要とせず、高品質の密閉容器を得ることができる。
【００１３】
なお、前記の説明において、リブ６、ガイド７、突起８はいずれも環状としたが、これに制限されるものではなく、部分的に配設されていても良い。
【００１４】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２である樹脂溶着体を示す部分断面図である。この実施の形態２では、蓋体２側に突起８を設け、実施の形態１の突起８と同様のストッパ機能を持たせると共に、蓋体２の嵌合用のガイド７も兼用させたものである。
この突起８は、リブ６の高さ寸法より僅かに小さい寸法に設定されており、蓋体２がケース３に嵌合した状態でリブ６とは逆の垂直方向に延在し、リブ６の蓋体２への溶着時に蓋体２がケース３側に沈み込み過ぎるのを規制する。
【００１５】
以上のようにこの実施の形態２においては、レーザ光に対して吸収性のある第１の樹脂部品と、レーザ光に対して透過性のある第２の樹脂部品とを嵌合すると共に、第２の樹脂部品側よりレーザ光を所定の位置に照射し、第１及び第２の樹脂部品を溶着して両樹脂部品の間に接合部を形成した樹脂溶着体において、第２の樹脂部品に、溶着時に第１の樹脂部品と当接して接合部における沈み込み量を規制する突起（ストッパ）を設けることにより、溶着工程における高精度な制御や溶融面に極めて高精度な寸法管理を必要とせず、高品質の密閉容器を得ることができる。
【００１６】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３である樹脂溶着体を示す部分断面図である。この実施の形態３は実施の形態１において更に高い密閉性を要求される場合における実施例であり、突起８の内側に沿って断面円形のシール部材９を環状に配置し、接合部４の溶着時に蓋体２を介してシール部材９を押圧するようにしたものである。
この場合、図５に示すように、蓋体２の加圧位置が突起８の上（図示一点鎖線上）ないしは内側にあることが重要であり、これにより、接合部４における蓋体２の沈み込みが不十分でも蓋体２に反りが発生するので、突起８が蓋体２に突き当たることになり、接合部４の状態に影響されずにシール部材９に対し所定の潰し代を付与できる。
仮に、加圧位置が突起８に対し外側にあれば、接合部４における蓋体２の沈み込みが完全でも、蓋体２の反りにより突起８が蓋体２に当らない場合が発生する。この場合は、突起８を確実に蓋体２に当てようとすると余分に接合部４における蓋体２の沈み込みが必要になってしまい、所定の条件では溶着できない場合も発生する。
なお、図６に示すように、蓋体２に段部１０がある場合でも、この段部１０を加圧すれば同様の効果が得られる。
【００１７】
以上のようにこの実施の形態３によれば、突起８の内側に蓋体２によって押圧されるシール部材９が配置されているので、接合部４において部品の寸法バラツキあるいは溶融状態のバラツキによる撓みなどが発生しても、シール部材９は突起８の寸法のみで潰し代が決められるため、接合面状況に関わらず安定したシール性が維持される。
【００１８】
また、図示のようにシール部材９を突起８の側面に当てれば、シール部材９の位置を固定するとともに突起８をシール部材挿入時のガイドとして使用することができる。これはシール部材９がＯリングのような環状の部品のときには特に効果があり、製品を組み立てる上で容易になる。
【００１９】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４を示す樹脂溶着体の一例であり、実施の形態３と同様の密閉容器１を構成するもので、蓋体１がケース２に嵌合しているがレーザ光溶着前の加圧していない状態の部分断面図である。
図中のＬ１は蓋体１のガイド７とケース３のリブ６との嵌合代に相当する重なり寸法、Ｌ２はリブ６の高さ寸法、Ｌ３はリブ６の端面と蓋体２の底面との間の離間寸法、Ｌ４は突起８の端面と蓋体２の底面との間の離間寸法であり、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の各寸法がＬ１＞０，Ｌ２＞Ｌ４＞Ｌ３の関係になるように設定されている。
この寸法関係により、溶着までの各部品の嵌合の脱落がなく、容易な組み立て性と安定したシール性を維持することできる。
特に、Ｌ４−Ｌ３＞０．１ｍｍ、即ち接合部４の溶着時における沈み込み量を０．１ｍｍ以上になるように設定した場合には、図８に示すように3000サイクルのサーマルショックに対しても接合部の破壊がなく、十分なサーマルショック耐性が得られる。
【符号の説明】
【００２０】
１  密閉容器
２  蓋体
３  ケース
４  接合部
５  レーザ光
６  リブ
７  ガイド
８  突起
９  シール部材
１０  段部
【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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