(57)【要約】【課題】  タクトタイムの短縮化を図りつつ、部材同士を確実に固定することができる部材固定方法、及び部材同士が確実に固定された部材固定体を提供する。【解決手段】  樹脂材料からなる突起４が設けられた部材２、及び開口５が設けられた部材３を用意する。続いて、突起４が開口５を通るように部材２と部材３とを組み合わせ、開口５から突起４の先端側部分４２を突出させる。続いて、突起４の先端部４ａに押圧部材６を接触させ、部材３から部材２に向かう方向Ａに先端部４ａを押圧しながら、部材２から部材３に向かう方向Ｂにレーザ光Ｌを進行させ、部材２を透過したレーザ光Ｌを突起４の全体に侵入させつつ吸収させて突起４の全体を変形させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に第２の部材を固定して部材固定体を製造する部材固定方法であって、
樹脂材料からなる突起が設けられた前記第１の部材、及び開口が設けられた前記第２の部材を用意する第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記突起が前記開口を通るように前記第１の部材と前記第２の部材とを組み合わせ、前記開口から前記突起の先端側部分の少なくとも一部を突出させる第２の工程と、
前記第２の工程の後、前記突起の先端部に押圧部材を接触させ、前記第２の部材から前記第１の部材に向かう方向に前記先端部を押圧しながら、前記第１の部材から前記第２の部材に向かう方向にレーザ光を進行させ、前記第１の部材を透過した前記レーザ光を少なくとも前記先端側部分に侵入させつつ吸収させて少なくとも前記先端側部分を変形させる第３の工程と、を備えることを特徴とする部材固定方法。
【請求項２】
前記第１の部材及び前記突起は、前記樹脂材料により一体的に形成されており、
前記突起は、前記第１の部材において前記レーザ光が入射する表面から前記先端部までの高さが前記樹脂材料に対する前記レーザ光の侵入長よりも小さくなるように、前記第１の部材に設けられていることを特徴とする請求項１記載の部材固定方法。
【請求項３】
前記樹脂材料は、結晶性樹脂材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の部材固定方法。
【請求項４】
前記押圧部材において前記先端部が接触する部分は、所定の形状を有する凹部となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の部材固定方法。
【請求項５】
前記第３の工程では、前記突起において前記開口の内側に位置する部分の少なくとも一部を変形させて前記開口の内面に密着させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の部材固定方法。
【請求項６】
第１の部材と、前記第１の部材に固定された第２の部材と、を備える部材固定体であって、
前記第１の部材には、樹脂材料からなる突起が設けられ、前記第２の部材には、開口が設けられており、
前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記突起が前記開口を通るように組み合わされ、前記突起において前記開口の内側に位置する部分の少なくとも一部は、前記開口の内面に密着していることを特徴とする部材固定体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材同士を互いに固定して部材固定体を製造する部材固定方法、及び部材同士が互いに固定された部材固定体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材料からなる部材及び金属材料からなる部材というように、異種材料からなる部材同士を互いに固定したいという要望が以前から存在する。しかしながら、異種材料からなる部材同士をレーザ溶着技術等によって直接的に接合すると、温度サイクルを経た場合に、部材間の線膨脹係数の違いによって部材同士が剥離するおそれがある。そこで、熱かしめ技術によって、異種材料からなる部材同士を互いに固定する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、固定部材に光学部材を組み合わせた後、光学部材を包囲するように固定部材に複数設けられた押さえ部にレーザ光を照射することにより、樹脂材料からなる押さえ部を自重で変形させて、固定部材に光学部材を固定する方法が記載されている。また、特許文献２には、ゲート電極に設けられた開口部に、絶縁性基板に設けられた柱状溶融材を通した後、ガラスや金属からなる柱状溶融材の突出部分にレーザ光を照射することにより、突出部分を自重で変形させて、絶縁性基板にゲート電極を固定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２９４７号公報
【特許文献２】特開２００１−０４３７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２記載の部材固定方法には、次のような問題が存在する。すなわち、押さえ部や柱状溶融材の突出部分の表面及びその周辺部分でレーザ光を吸収させ、熱伝導を利用して押さえ部や突出部分の全体を変形させるので、タクトタイムの短縮化が妨げられる。また、押さえ部や突出部分の変形を自重に任せているため、部材同士が確実に固定されないおそれがある。特に、特許文献１記載の部材固定方法のように、押さえ部の材料としてレーザ光に対する吸収性が高い樹脂材料を用いる場合には、タクトタイムの短縮化を図るべくレーザ光の強度を高くすると、押さえ部においてレーザ光が入射する表面及びその周辺部分が入熱過多によって損傷するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、タクトタイムの短縮化を図りつつ、部材同士を確実に固定することができる部材固定方法、及び部材同士が確実に固定された部材固定体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の部材固定方法は、第１の部材に第２の部材を固定して部材固定体を製造する部材固定方法であって、樹脂材料からなる突起が設けられた第１の部材、及び開口が設けられた第２の部材を用意する第１の工程と、第１の工程の後、突起が開口を通るように第１の部材と第２の部材とを組み合わせ、開口から突起の先端側部分の少なくとも一部を突出させる第２の工程と、第２の工程の後、突起の先端部に押圧部材を接触させ、第２の部材から第１の部材に向かう方向に先端部を押圧しながら、第１の部材から第２の部材に向かう方向にレーザ光を進行させ、第１の部材を透過したレーザ光を少なくとも先端側部分に侵入させつつ吸収させて少なくとも先端側部分を変形させる第３の工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この部材固定方法では、レーザ光の照射によって突起を変形させるときに、突起の先端側部分にレーザ光を侵入させつつ吸収させる。つまり、突起の先端側部分に入射するレーザ光が突起の先端側部分の全体に吸収される程度の吸収係数を有する樹脂材料を突起の材料として用いる。これにより、第１の部材においてレーザ光が入射する表面が入熱過多によって損傷するような事態を防止しつつ、突起の先端側部分の全体を比較的短時間で加熱して変形させることができる。しかも、レーザ光の照射によって突起を変形させるときに、押圧部材を用いて突起の先端部を押圧する。これにより、突起の先端側部分の変形を確実化して、突起の高さ方向へのがたつきの発生を防止することができる。さらに、押圧部材が突起に対してレーザ光の出射側に位置することになるため、押圧部材の汚染や損傷等に配慮した押圧部材の洗浄や交換等の頻度を低減することができる。よって、この部材固定方法によれば、タクトタイムの短縮化を図りつつ、部材同士を確実に固定することが可能となる。なお、突起の先端側部分とは、部材固定体における最終的な位置関係となるように第１の部材と第２の部材とを組み合わせた場合に、第２の部材の開口から突出する部分を意味する。
【０００９】
また、第１の部材及び突起は、樹脂材料により一体的に形成されており、突起は、第１の部材においてレーザ光が入射する表面から先端部までの高さが樹脂材料に対するレーザ光の侵入長よりも小さくなるように、第１の部材に設けられていることが好ましい。これによれば、突起の先端側部分に入射するレーザ光が突起の先端側部分の全体に吸収され得る状態を容易にかつ確実に実現することができる。さらに、第１の部材と突起との間に接合界面が存在しないので、レーザ光を突起に安定的に進行させることができる。なお、媒質に対するレーザ光の侵入長とは、レーザ光に対する媒質の吸収係数（α）の逆数（１／α）である。ここで、媒質に入射する直前のレーザ光の光強度をＩ０とし、レーザ光が入射する媒質の表面から距離ｘの位置でのレーザ光の光強度をＩとすると、Ｉ＝Ｉ０ｅ−αｘの関係がある。例えば、樹脂材料内における光強度分布が図５の実線で示される状態にある場合、第１の部材においてレーザ光が入射する表面から突起の先端部までの高さは、図５のＨ（＝１／α）よりも小さいことが望ましい。
【００１０】
また、樹脂材料は、結晶性樹脂材料であることが好ましい。レーザ光の照射によって結晶性樹脂材料が溶融すると、結晶性由来の光散乱因子がなくなり、レーザ光の減衰が弱まるので、突起の内部にレーザ光を侵入させつつ吸収させ得る距離をより長くすることができる。樹脂材料が結晶性樹脂材料であると、例えば、樹脂材料内における光強度分布が図５の破線で示される状態となり、図５の実線で示される状態に比べてレーザ光の減衰が弱まる。
【００１１】
また、押圧部材において先端部が接触する部分は、所定の形状を有する凹部となっていることが好ましい。これによれば、突起の先端側部分を、凹部と相補的な関係を有する形状とすることができるので、固定強度や外観を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、第３の工程では、突起において開口の内側に位置する部分の少なくとも一部を変形させて開口の内面に密着させることが好ましい。これによれば、突起の高さ方向だけでなく、当該方向に垂直な方向へのがたつきの発生も防止することができる。
【００１３】
また、本発明の部材固定体は、第１の部材と、第１の部材に固定された第２の部材と、を備える部材固定体であって、第１の部材には、樹脂材料からなる突起が設けられ、第２の部材には、開口が設けられており、第１の部材と第２の部材とは、突起が開口を通るように組み合わされ、突起において開口の内側に位置する部分の少なくとも一部は、開口の内面に密着していることを特徴とする。
【００１４】
この部材固定体によれば、突起において開口の内側に位置する部分の少なくとも一部が開口の内面に密着しているので、突起の高さ方向に垂直な方向へのがたつきの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タクトタイムの短縮化を図りつつ、部材同士を確実に固定することができると共に、部材同士が確実に固定された部材固定体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の部材固定体の側面図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての部材固定体の横断面図である。
【図３】図１の部材固定体を製造する部材固定方法を説明するための各部材の側面図である。
【図４】図１の部材固定体を製造する部材固定方法を説明するための各部材の縦断面図である。
【図５】樹脂材料内における光強度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１に示されるように、部材固定体１は、板状の部材（第１の部材）２と、その部材２に固定された板状の部材（第２の部材）３と、を備えている。部材２は、ポリプロピレンやポリアセタール等の結晶性樹脂材料からなり、部材３は、ガラス若しくは金属、又は他の樹脂材料等からなる。なお、部材２，３の形状としては、板状に限定されず、様々な形状を適用することができる。また、部材２，３は、異種材料からなる場合に限定されず、同一の材料からなる場合もある。
【００１９】
部材２には、その厚さ方向に突出する突起４が上述した結晶性樹脂材料により一体的に形成されている。一方、部材３には、その厚さ方向に貫通する開口５が形成されている。そして、部材２と部材３とは、突起４が開口５を通るように重ね合わされて組み合わされている。なお、対応する突起４及び開口５は、一組に限定されず、複数組設けられていてもよい。
【００２０】
突起４は、開口５の内側に位置する基端側部分４１、及び開口５から突出する先端側部分４２を有している。基端側部分４１は、円柱状に形成されており、先端側部分４２は、基端側部分４１よりも大きい外径を有する円錐台状に形成されている。これにより、突起４の高さ方向へのがたつき（部材２，３間のがたつき）の発生が防止されている。また、図２に示されるように、基端側部分４１の側面４１ａは、横断面円形状の開口５の内面５ａに密着している。これにより、突起４の高さ方向に垂直な方向へのがたつきの発生が防止されている。なお、突起４及び開口５の形状としては、上述したものに限定されず、様々な形状を適用することができる。また、図２の二点鎖線で示されるように、基端側部分４１の側面４１ａの少なくとも一部が開口５の内面５ａに密着していれば、その密着している方向へのがたつきの発生が防止される。
【００２１】
次に、上述した部材固定体１を製造する部材固定方法について説明する。まず、図３（ａ）に示されるように、突起４が設けられた部材２、及び開口５が設けられた部材３を用意する（第１の工程）。このとき、突起４の基端側部分４１及び先端側部分４２は、開口５の内径よりも小さい外径を有する円柱状に一続きに形成されている。続いて、図３（ｂ）に示されるように、突起４が開口５を通るように部材２と部材３とを組み合わせ、開口５から突起４の先端側部分４２の一部（突起４の先端部４ａを含む一部）を突出させる（第２の工程）。このとき、先端側部分４２の全体を開口５から突出させるようにしてもよい。
【００２２】
続いて、開口５から突出した先端側部分４２の先端部４ａに、ガラス又は樹脂材料等からなる押圧部材６を接触させる。押圧部材６において先端部４ａが接触する部分は、外側に向かって内径が広がる円錐台状の凹部７となっている。そして、図４（ａ）に示されるように、押圧部材６を用いて、部材３から部材２に向かう方向Ａに突起４の先端部４ａを押圧しながら、部材２から部材３に向かう方向Ｂに進行するように突起４にレーザ光Ｌを照射する（第３の工程）。なお、レーザ光Ｌは、突起４の基端部４ｂの全体を含み、かつ突起４の基端部４ｂから突起４の先端部４ａに向かって収束するように、照射される。また、部材３から部材２に向かう方向Ａに突起４の先端部４ａが押圧されれば、部材２を固定して押圧部材６を部材２側に移動させてもよいし、押圧部材６を固定して部材２を押圧部材６側に移動させてもよい。
【００２３】
このとき、部材２及び突起４を構成する結晶性樹脂材料は、レーザ光Ｌに対して半透明となっており、部材２を透過して突起４に入射したレーザ光Ｌが突起４の全体に吸収される程度の吸収係数を有している。ここでは、部材２においてレーザ光Ｌが入射する表面２ａから突起４の先端部４ａまでの高さが結晶性樹脂材料に対するレーザ光Ｌの侵入長よりも小さくなるように、突起４が部材２に一体的に形成されている。そのため、突起４に入射するレーザ光Ｌが突起４の全体に吸収され得る状態を容易にかつ確実に実現することができる。さらに、部材２と突起４との間に接合界面が存在しないので、レーザ光Ｌを突起４に安定的に進行させることができる。また、レーザ光Ｌの照射によって結晶性樹脂材料が溶融すると、結晶性由来の光散乱因子がなくなり、レーザ光Ｌの減衰が弱まるので、突起４の内部にレーザ光を侵入させつつ吸収させ得る距離をより長くすることができる。
【００２４】
上述したようにレーザ光Ｌを照射することで、図４（ｂ）に示されるように、部材２を透過したレーザ光Ｌを突起４の全体に進入させつつ吸収させて、部材２と部材３とが接触しかつ部材３と押圧部材６とが接触するまで、突起４の全体を変形させる（第３の工程）。この突起４の変形は、加熱された結晶性樹脂材料の溶融（或いは軟化）によるものであり、結晶性樹脂材料の溶融（或いは軟化）によって、突起４の基端側部分４１が開口５の内面５ａに密着すると共に、突起４の先端側部分４２が押圧部材６の凹部７の内面７ａに密着する。なお、突起４の基端部４ｂの全体を含み、かつ突起４の基端部４ｂから突起４の先端部４ａに向かって収束するように、レーザ光Ｌを照射することも、突起４の全体を均一に加熱することに寄与している。
【００２５】
続いて、突起４を自然冷却により固化させ、その後、押圧部材６を取り外して、図１に示される部材固定体１を得る。この部材固定体１においては、突起４のかしめによって部材２に部材３が固定されることになる。なお、突起４を固化させるときには、押圧部材６がヒートシンクとして機能するため、突起４を効率良く冷却することができる。
【００２６】
以上説明したように、部材固定体１を製造する部材固定方法においては、レーザ光Ｌの照射によって突起４を変形させるときに、突起４の全体にレーザ光Ｌを侵入させつつ吸収させる。これにより、レーザ光Ｌが入射する部材２の表面２ａが入熱過多によって損傷するような事態を防止しつつ、突起４の全体を比較的短時間で加熱して変形させることができる。しかも、レーザ光Ｌの照射によって突起４を変形させるときに、押圧部材６を用いて突起４の先端部４ａを押圧する。これにより、開口５の内面５ａに突起４の基端側部分４１を密着させると共に、押圧部材６の凹部７の内面７ａに突起４の先端側部分４２を密着させて、突起４の高さ方向及び当該方向に垂直な方向の両方向へのがたつきの発生を防止することができる。さらに、押圧部材６が突起４に対してレーザ光Ｌの出射側に位置することになるため、押圧部材６の汚染や損傷等に配慮した押圧部材６の洗浄や交換等の頻度を低減することができる。よって、部材固定体１を製造する部材固定方法によれば、タクトタイムの短縮化を図りつつ、部材２，３同士を確実に固定することが可能となる。
【００２７】
また、押圧部材６において突起４の先端部４ａが接触する部分は、外側に向かって内径が広がる円錐台状の凹部７となっている。これにより、突起４の先端側部分４２を、凹部７と相補的な関係を有する円錐台状とすることができるので、固定強度や外観を向上させることが可能となる。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、部材２を透過したレーザ光Ｌを突起４の全体に侵入させつつ吸収させて突起４の全体を変形させる場合に限定されない。すなわち、部材２を透過したレーザ光Ｌを先端側部分４２に侵入させつつ吸収させて先端側部分４２のみを変形させてもよい。これによれば、突起４の高さ方向へのがたつきの発生を防止することができる。
【００２９】
また、部材２を透過したレーザ光Ｌを基端側部分４１の少なくとも一部（先端側部分４２に連続する一部）及び先端側部分４２に侵入させつつ吸収させて、それらの部分を変形させ、基端側部分４１の少なくとも一部を開口５の内面５ａに密着させてもよい。これによれば、突起４の高さ方向だけでなく、当該方向に垂直な方向へのがたつきの発生も防止することができる。
【００３０】
また、突起４を構成する結晶性樹脂材料は、ガラス繊維やタルク等の補強部材を含んでいてもよい。さらに、突起４は、非結晶性の熱可塑性樹脂材料からなっていてもよい。また、押圧部材６の凹部７の形状としては、目的（固定強度の向上や外観の向上等）に応じて様々な形状を適用することができる。
【００３１】
また、押圧部材６において突起４の先端部４ａが接触する表面に、突起４を構成する樹脂材料よりもレーザ光Ｌに対する吸収性が高いレーザ光吸収色素や顔料を配置してもよい。これによれば、レーザ光吸収色素や顔料がレーザ光Ｌを吸収して発熱するので、突起４の先端部４ａの加熱を確実化することができる。また、押圧部材６において突起４の先端部４ａが接触する表面を粗面としてもよい。これによれば、当該表面に到達したレーザ光Ｌが散乱するので、突起４の先端部４ａの加熱を確実化することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…部材固定体、２…部材（第１の部材）、２ａ…表面、３…部材（第２の部材）、４…突起、４ａ…先端部、５…開口、５ａ…内面、６…押圧部材、７…凹部、４１…基端側部分、４２…先端側部分、Ｌ…レーザ光。
【図１】
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【図２】
2012112413.tif 000004
【図３】
2012112413.tif 000005
【図４】
2012112413.tif 000006
【図５】
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