(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはＰＣ材からなるとともに上記ボディはＰＣ系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、
上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。
【請求項２】
加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはＰＣ材からなり、上記ボディはＡＢＳ系材からなり、上記リフレクタはＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材からなり、
上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記レンズの上記当接端部内を透過させて上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具のレーザ溶着方法に関し、詳しくはレーザ溶着を利用してレンズとボディとを一体的に接合する車両用灯具のレーザ溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のヘッドライト等の車両用灯具は、一般に、レンズと、ランプ及びリフレクタ（反射鏡）を保持するボディとが一体的に接合された構造となっている。このレンズとボディとの接合方法として、特開２０００−２９４０１２号公報には、レーザ溶着を利用する方法が開示されている。
【０００３】
レーザ溶着によるレンズとボディとの接合では、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を重ね合わせ、ボディの当接端部に向けてレンズ側からレーザ光を照射する。これにより、レンズを透過したレーザ光がボディの当接端部に到達して吸収され、この当接端部に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される。その結果、ボディの当接端部が加熱溶融されるとともに、このボディの当接端部からの熱伝達によりレンズの当接端部が加熱溶融される。この状態で、レンズ及びボディの当接端部同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
【０００４】
そして、上記特開２０００−２９４０１２号公報に開示された車両用灯具では、上記レンズの材質として、透明性、耐熱性や強度等の観点から、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等が用いられており、また上記ボディの材質として、耐熱性や強度等の観点から、ＰＣを含むポリマーアロイ、具体的にはＰＣとＡＡＳ（アクリル・アクリロニトリル・スチレンポリマー）、ＰＣとＡＢＳ（アリクロニトリル・ブタジエン・スチレンポリマー）、ＰＣとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＰＣとＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリマーアロイ等が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レンズ及びボディに用いられるＰＣ自体は、一般に、レーザ光の透過率が８０〜９５％程度あり、また衝撃強さ、耐熱性及び寸法安定性等に優れている。しかし、このＰＣは、ある一定のストレスレベルを超えるとクラック（ストレスクラック）が発生し易いという特性を有する。そして、このストレスクラックは、熱影響部（溶融はしていないが、組織や機械的性質が変化した部分）や熱劣化した部分等で特に発生し易い。
【０００６】
このため、ＰＣ製レンズに対して、ＰＣを含むポリマーアロイからなるボディをレーザ溶着する場合、以下に示すようにボディ側にストレスクラックが発生し易く、またこのストレスクラックの発生を抑制することが困難であるため、ボディの強度面における信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
すなわち、レーザ透過側のレンズは、レーザ溶着時、ＰＣの高透過性によりレーザ透過中におけるレーザ吸収による内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディからの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着する。このため、レーザ透過側のレンズにおいては、熱影響部がほとんどなく（勿論、熱劣化もしていない）、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【０００８】
一方、レーザ吸収側のボディにおいては、レーザ光の吸収により直接加熱溶融されるとともに、ＰＣ製レンズにおける高透過性によりレーザ照射による熱的影響を大きく、かつ、敏感に受けることから、急激な温度上昇や入熱過大が発生し易く、熱影響部の形成や熱劣化の発生を抑えることが困難となる。このため、ボディにＰＣが含まれていると、ストレスクラックが発生し易くなる。
【０００９】
ここに、上記ボディの溶着面における急激な温度上昇や入熱過大は、レーザの照射条件、例えばレーザの出力、照射密度や加工速度（移動速度）等を適宜設定することにより、ある程度は回避することができる。しかし、上述のとおりボディの溶着面はレーザ照射による熱的影響を大きく、かつ、敏感に受けることから、照射条件の小さな調整ミスや操作ミス等の影響を諸に受け、かかる調整ミス等があるとボディの溶着面温度が大きく変化してしまう。このため、単純な照射条件の調整によっては、ボディ溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を確実に回避することが困難となり、したがってボディのストレスクラック発生を効果的に抑制することが困難となる。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ＰＣ製レンズに対してボディをレーザ溶着する場合に、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制しうる車両用灯具のレーザ溶着方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはＰＣ材からなるとともに上記ボディはＰＣ系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、
上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とするものである。
【００１２】
ここに、レーザ光を斜め照射するとは、レーザ光の入射角が０度を超え、かつ、９０度未満であることを意味する。
【００１５】
上記課題を解決する請求項２記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはＰＣ材からなり、上記ボディはＡＢＳ系材からなり、上記リフレクタはＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材からなり、
上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記レンズの上記当接端部内を透過させて上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接工程と、該レンズ側からのレーザ光の照射により、該レンズの当接端部及び該ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる。この照射工程において、レンズ側から照射されたレーザ光は該レンズ内を透過してボディの当接端部の溶着面に到達し、吸収される。このボディの溶着面に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される結果、ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、このボディの溶着面からの熱伝達によりレンズの当接端部の溶着面が加熱溶融される。この状態で、レンズ及びボディの溶着面同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
【００１７】
こうして得られた接合部では、溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【００１８】
ここに、請求項１記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、上記レンズはＰＣ材からなるとともに上記ボディはＰＣ系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とする。
【００１９】
上記ボディを構成するＰＣ系材とは、ＰＣ単独からなるＰＣ材（レーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの）、又はＰＣを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるＰＣの相手材としては、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）やエラストマー等を挙げることができる。なお、ＰＣ系材からなるボディには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【００２０】
そして、上記照射工程で、レーザ光を斜め照射することにより、ボディにおけるストレスクラックの発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
すなわち、ボディの溶着面に対してレーザ光を斜め照射（以下、単に「斜め照射」という）する場合は、該溶着面に対して垂直方向から照射（以下、単に「垂直照射」という）する場合と比較して、該溶着面で反射するレーザ光が多くなる分だけ、該溶着面に吸収されるレーザ光のエネルギが小さくなる。このため、斜め照射の場合は、ボディの溶着面においてレーザ照射により受ける熱的影響が垂直照射の場合と比較して小さくなる。したがって、斜め照射によれば、前述したようにレーザの照射条件を適宜設定することによりボディの溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を回避しようとする場合に、たとえ照射条件の小さな調整ミス等が多少あったとしても、垂直照射の場合のようにボディの溶着面温度が大きく変化するようなことはなく、急激な温度上昇や入熱過大を回避することが容易となる。したがって、斜め照射によれば、単純な照射条件の調整によっても、ボディのストレスクラック発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【００２２】
なお、ＰＣ材からなるレンズにおいては、前述のとおり、ＰＣの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディからの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着することから、前記熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【００２３】
したがって、請求項１に記載の車両用灯具のレーザ溶着方法によれば、レンズ及びボディの双方において、ストレスクラックの発生を効果的に抑えることができ、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【００２４】
また、レンズがＰＣ材から構成されるとともに、ボディがＰＣ系材から構成されていることから、レンズ及びボディの双方に含まれるＰＣの存在により、両者の溶着強度を向上させる上で有利となる。
【００２５】
ところで、請求項１記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、照射工程で、ボディの溶着面に対してレーザ光を斜め照射することから、溶着面で反射するレーザ光が垂直照射の場合と比べて多くなる分だけ、レーザ溶着に使われないレーザ光のエネルギロスが大きくなり、コスト面及び生産性の面では不利となる。
【００２６】
そこで、請求項１記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、透過性樹脂よりなるレンズの当接端部を嵌合凸部により構成するとともに、吸収性樹脂よりなるボディの当接端部を該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成し、前記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、前記照射工程では、該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対してレーザ光を斜め照射するようにしている。
【００２７】
かかる態様によれば、嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に斜め照射されたレーザ光を該面で反射させて嵌合凹部の内面の他の部分に到達させることができる。なお、反射光はレンズ側の嵌合凸部内を透過することになるが、ＰＣ材よりなるレンズの高透過性により、反射光の多くを他の部分に到達させることができる。このように、嵌合凹部の内面同士におけるレーザ光の反射の繰り返しを利用することにより、上記エネルギロスを低減させつつ、ボディの溶着面において分散した入熱状態として急激な温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００３２】
さらに、請求項２記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる。
【００３３】
上記レンズはＰＣ材からなり、上記ボディはＡＢＳ系材からなり、上記リフレクタはＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材からなり、上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とする。
【００３４】
上記ボディを構成するＡＢＳ系材とは、ＡＢＳ単独からなるＡＢＳ材（必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの）、又はＡＢＳを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるＡＢＳの相手材としては、ＡＡＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）やエラストマー等を挙げることができる。なお、ＡＢＳ系材からなるボディには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【００３５】
上記リフレクタを構成するＰＥＴ系材とは、ＰＥＴ単独からなるＰＥＴ材（必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの）又はＰＥＴを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるＰＥＴの相手材としては、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）やエラストマー等を挙げることができる。同様に、上記リフレクタを構成するＰＢＴ材とは、ＰＢＴ単独からなるＰＢＴ材（必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの）又はＰＢＴを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるＰＢＴの相手材としては、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）やエラストマー等を挙げることができる。なお、ＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材からなるリフレクタには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【００３６】
そして、上記照射工程で、レンズ側からリフレクタの当接端部の溶着面に向けてレーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光をレンズの当接端部内を透過させてボディの当接端部の溶着面に到達させることにより、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制しつつ、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することが可能となる。
【００３７】
すなわち、レンズ側からリフレクタの溶着面に照射されたレーザ光は、その一部が該リフレクタの溶着面に吸収されるとともに、残りが該溶着面で反射してボディの溶着面に到達する。このため、リフレクタの溶着面が加熱溶融されるとともに、該溶着面と当接するレンズの溶着面がリフレクタの溶着面からの熱伝達により加熱溶融され、レンズ及びリフレクタの溶着面同士の溶着が可能となる。また、リフレクタの溶着面で反射したレーザ光がボディの溶着面に到達し、吸収されることにより、該ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、該溶着面と当接するレンズの溶着面がボディの溶着面からの熱伝達により加熱溶融され、レンズ及びボディの溶着面同士の溶着が可能となる。
【００３８】
一方、上記レンズを構成するＰＣ材と、上記ボディを構成するＡＢＳ系材とは、異種材ではあるが、互いに相溶性のある相溶系の材料であるため、レーザ溶着が可能となる。
【００３９】
また、上記ボディを構成するＡＢＳ系材に含まれるＡＢＳは、ストレスクラックの発生しにくい材料である反面、ＰＣと比較して、低融点（約１７０℃）で耐熱性の低い材料である。このため、ＡＢＳ系材よりなるボディはストレスクラック発生の問題を効果的に解消しうる反面、仮にレンズ側から直接ＡＢＳ系材よりなるボディにレーザ光を照射すると、熱劣化が発生し易くなるという問題がある。なお、レンズ側から直接ＡＢＳ系材よりなるボディにレーザ光を照射する場合であっても、レーザの照射条件を適宜調整すれば、ボディにおける熱劣化の発生自体は抑えることができる。しかし、この場合はボディの溶着面における入熱不足及び該溶着面からレンズの溶着面への熱伝達不足により、溶着界面におけるボディ及びレンズの溶融不足が起こり、十分な溶着強度を確保することが不可能又は困難となる。
【００４０】
この点、請求項２記載の発明では、上述のとおりレンズ側からのレーザ光をまずリフレクタに照射し、その反射光をレンズの当接端部内を透過させてボディに照射している。このため、ボディの溶接面に到達するレーザ光は、レンズ側から直接照射される場合と比較して、リフレクタの溶着面で吸収される分及び反射光がレンズの当接端部内を透過する間に該レンズ内で吸収される分だけ、エネルギが低いものとなる。したがって、耐熱性の低いＡＢＳ系材からなるボディであっても、ボディの溶着面における熱劣化を効果的に抑えることができる。
【００４１】
しかも、レンズの当接端部は、レンズ側からリフレクタの溶着面に向かって照射されたレーザ光が該溶着面に向かう際、及び該溶着面で反射した反射光がボディの溶着面に向かう際の少なくとも２回にわたってレーザ光が透過しており、反射光が透過する回数が多い分だけより大きく内部発熱している。すなわち、レンズの当接端部は、反射光の透過により予熱された状態となっている。このため、かかる予熱分だけ、ボディ及びレンズ間の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディの溶着面からレンズの溶着面への熱伝達量、ひいてはボディの溶着面における入熱量を少なくすることができる。したがって、ボディの溶着面における入熱量が、ＡＢＳの熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であっても、ボディ及びレンズ間における溶着強度を十分に確保することが可能となる。
【００４２】
よって、請求項２記載の発明によれば、レンズ及びボディ間における溶着強度を十分に確保しつつ、ボディの熱劣化の発生を抑えることができ、しかもレンズ及びボディの双方におけるストレスクラックの発生を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【００４３】
なお、レンズ側からレーザ光が直接照射されるリフレクタはＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材からなり、前述のとおりＰＥＴ系材又はＰＢＴ系材はストレスクラックが発生しにくい材料であることから、リフレクタにおいてはレーザ光が直接照射されてもストレスクラックの問題は発生しない。
【００４４】
また、上記ボディに採用されるＡＢＳは、ＰＣ、ＰＥＴやＰＢＴ等と比べて低価格であるため、コスト面でも有利となる。
【００４５】
さらに、上記照射工程では、リフレクタの溶着面でのレーザ光の反射を利用して、レンズ及びリフレクタ同士並びにレンズ及びボディ同士を同時にレーザ溶着することができる。すなわち、一度のレーザ溶着により、レンズ、ボディ及びリフレクタの三者を一体的に接合することができるので、車両用灯具の生産性を向上させる上で有利となる。
【００４６】
なお、加熱源として用いるレーザ光の種類としては、レーザ光を透過させる透過性樹脂材の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、透過性樹脂材内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、ＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ（レーザ光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザ（レーザ光の波長：５００〜１０００ｎｍ）を用いることができる。
【００４７】
また、レーザの出力、照射密度や加工速度（移動速度）等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適宜設定可能である。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
【００４９】
（実施例１）
図１〜図３に示す本実施例は、請求項１記載の車両用灯具のレーザ溶着方法を具現化したもので、車両用灯具としての自動車用ヘッドライトの製造に請求項１記載の発明を適用したものである。
【００５０】
図１は、自動車用ヘッドライトを切断した斜視図であり、図２は接合構造を示す要部断面図である。
【００５１】
このヘッドライトは、図１に示すように、レンズ１と、ランプボディ２と、リフレクタ（反射鏡）３と、ランプ４と、カバー５とから構成された中空体である。
【００５２】
レンズ１は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過樹脂材からなり、具体的にはＰＣ材よりなる。
【００５３】
ランプボディ２は、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が３０ｗｔ％、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたＰＣ系材（ＰＣとＰＥＴとのアロイ材）よりなる。
【００５４】
そして、レンズ１の当接端部１０と、ボディ２の当接端部２０とが当接された状態で、レーザ溶着により一体的に接合されている。
【００５５】
また、ボディ２の内部には、エポキシ（ＢＭＣ）よりなるリフレクタ３が接着剤等により配設、固定されており、ボディ２及びリフレクタ３の後方壁にそれぞれ貫設された貫孔２ａ及び３ａにはランプ４が配設されるとともに、ボディ２の貫孔２ａがカバー５で塞がれている。
【００５６】
図２に示すように、レンズ１の当接端部１０には、基端側（図２の左端側）に段部を残しつつ中空体の内側（図２の下側、以下同様）及び中空体の外側（図２の上側、以下同様）がテーパ状に切り欠かれるととものその先端部が切り落とされ、先端側へ漸次縮小して突出する形状に形成された嵌合凸部１１が設けられている。この嵌合凸部１１は、先端面１１ａと、中空体の内側及び外側の各テーパ外面１１ｂ及び１１ｃと、各テーパ外面１１ｂ及び１１ｃの基端に交差する内側及び外側の段状面１１ｄ及び１１ｅとを有している。
【００５７】
一方、ボディ２の当接端部２０には、先端側（図２の左端側）へ漸次拡開して突出する形状に形成され、上記嵌合凸部１１と嵌合可能な嵌合凹部２１が設けられている。この嵌合凹部２１は、上記先端面１１ａと互いに整合する底面２１ａと、各上記テーパ外面１１ｂ及び１１ｃとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及び外側の各テーパ内面２１ｂ及び２１ｃと、各テーパ内面２１ｂ及び２１ｃの先端に交差し、各上記段状面１１ｄ及び１１ｅとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及び外側の先端面２１ｄ及び２１ｅとを有している。なお、底面２１ａ並びに内側及び外側のテーパ内面２１ｂ及び２１ｃにより、嵌合凹部２１の内面が構成される。
【００５８】
そして、レンズ１の嵌合凸部１１及びボディ２の嵌合凹部２１同士が嵌合されるとともに、先端面１１ａ及び底面２１ａ同士と、内側のテーパ外面１１ｂ及びテーパ内面２１ｂ同士と、外側のテーパ外面１１ｃ及びテーパ内面２１ｃ同士と、内側の段状面１１ｄ及び先端面２１ｄ同士と、外側の段状面１１ｅ及び先端面２１ｅ同士が、それぞれレーザ溶着により一体的に接合されている。
【００５９】
なお、本実施例では、上記嵌合凸部１１の先端面１１ａ、各テーパ外面１１ｂ、１１ｃ及び各段状面１１ｄ、１１ｅ、並びに上記嵌合凹部２１の底面２１ａ、各テーパ内面２１ｂ、２１ｃ及び各先端面２１ｄ、２１ｅがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
【００６０】
上記構成を有する本実施例の樹脂成形品は、以下のようにして製造した。
【００６１】
（当接工程）
まず、レンズ１及びボディ２を射出成形によりそれぞれ所定形状に形成した後、ボディ２の内面にリフレクターを配設、固定した。そして、レンズ１の当接端部１０とボディ２の当接端部２０とを当接させるとともに、レンズ１の嵌合凸部１１とボディ２の嵌合凹部２１とを嵌合した。
【００６２】
（照射工程）
この状態で、ボディ２の嵌合凹部２１の底面２１ａの一部（中空体の内側で図２の下側部分）、内側のテーパ内面２１ｂの全体並びに内側及び外側の先端面２１ｄ及び２１ｅの各面に対してそれぞれレーザ光が斜め方向から入射するように、透過性樹脂材としてのレンズ１側で中空体の外側から上記各面に向けてレーザ光６を斜め照射した（図２参照）。この斜め照射する際のレーザ光の入射角（θ）は、嵌合凹部２１の底面２１ａ及び各先端面２１ｄ、２１ｅに対しては３０度とし、嵌合凹部２１の内側のテーパ内面２１ｂに対しては４５度とした（図３参照）。なお、嵌合凹部２１の底面２１ａの一部（中空体の外側で図２の上側部分）及び外側のテーパ内面２１ｃには、レーザ光を直接照射せずに、嵌合凹部２１の底面２１ａの他の部分や内側のテーパ内面２１ｂ等で反射した反射光を照射した。また、レーザ光としてはＹＡＧ−ネオジウムレーザ光（波長１０６０ｎｍ）を用いた。照射条件は、出力：２００〜４００Ｗ、加工速度：５ｍ／ｍｉｎとした。
【００６３】
上記レーザ照射により、嵌合凹部２１の内面における反射の繰り返しを利用しつつ、嵌合凹部２１の内面全体、すなわち底面２１ａ及び各テーパ内面２１ｂ、２１ｃの全体にレーザ光を照射して、レンズ１の嵌合凸部１１の各溶着面及びボディ２の嵌合凹部２１の各溶着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
【００６４】
こうして得られた接合部では、各溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【００６５】
また、本実施例では、嵌合凸部１１の各溶着面及び嵌合凹部２１の各溶着面同士のレーザ溶着による接合に加えて、レンズ１の嵌合凸部１１とボディ２の嵌合凹部２１との嵌合、及びレンズ１の各段状面１１ｄ、１１ｅとボディ２の各先端面２１ｄ、２１ｅとの係合により構造的にも強固な接合部となっているので、より高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【００６６】
さらに、本実施例では、レンズ１がＰＣ材からなり、ボディ２がＰＣ系材、すなわちＰＣを含むアロイ材からなる。このため、レンズ１及びボディ２の双方に含まれるＰＣの存在により、両者の溶着強度を向上させる上で有利となる。
【００６７】
そして、ＰＣ材からなるレンズ１においては、ＰＣの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディ２からの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着することから、熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【００６８】
一方、ＰＣ系材からなるボディ２に対して、従来行われている一般的な垂直照射によるレーザ溶着をすれば、ストレスクラックの発生が問題となる。
【００６９】
この点、本実施例では、上記照射工程で、ボディ２の各溶着面（嵌合凹部２１の底面２１ａ、内側のテーパ内面２１ｂ並びに内側及び外側の先端面２１ｄ及び２１ｅの各面）に対してレーザ光を斜め照射している。このため、垂直照射する場合と比較して、各該溶着面で反射するレーザ光が多くなる分だけ、各該溶着面に吸収されるレーザ光のエネルギが小さくなり、各該溶着面においてレーザ照射により受ける熱的影響が小さくなる。したがって、レーザの照射条件を適宜設定することによりボディの各溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を回避しようとする場合に、たとえ照射条件の小さな調整ミス等が多少あったとしても、垂直照射の場合のようにボディ２の溶着面温度が大きく変化するようなことはなく、急激な温度上昇や入熱過大を回避することが容易となる。よって、単純な照射条件の調整によっても、ボディ２のストレスクラック発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【００７０】
また、本実施例では、透過性樹脂よりなるレンズ１の当接端部１０を嵌合凸部１１により構成するとともに、吸収性樹脂よりなるボディ２の当接端部２０を嵌合凸部１１と嵌合可能な嵌合凹部２１により構成し、嵌合凹部２１の内面のうちの一部に対してレーザ光を斜め照射し、該嵌合凹部２１の内面における反射の繰り返しを利用して、該内面全体にレーザ光を照射している。このため、エネルギロスを低減させつつ、ボディ２の溶着面において分散した入熱状態として急激な温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００７１】
なお、この実施例では、ボディ２を構成するＰＣ系材として、ＰＣとＰＥＴとのアロイ材を採用したが、この他に、ＰＣ単独からなるＰＣ材（レーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの）や、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ、ＰＥ、ＰＰ又はエラストマーとＰＣとのアロイ材を採用しても、同様の作用効果を達成することができる。
【００７２】
（参考例）
本参考例は、ボディ２の樹脂材料を変更したこと以外は、前記実施例１と同様の構成を有する。
【００７３】
すなわち、本参考例に係るヘッドライトは、吸収性樹脂としてのボディ２がＰＥＴ材からなる。
【００７４】
ボディ２を構成するＰＥＴ材は、ストレスクラックの発生しにくい材料である。このため、かかる材料をボディ２に採用することにより、ＰＣ材よりなるレンズ１に対してボディ２をレーザ溶着しても、ボディ２にストレスクラックがほとんど発生しない。したがって、ボディ２におけるストレスクラックの発生をより効果的に抑えることができる。
【００７５】
その他の作用効果は前記実施例１と同様である。
【００７６】
なお、この参考例では、ボディ２の樹脂材料としてＰＥＴ材を採用したが、これの代わりに、ＰＥＴとＡＢＳとのアロイ材、又はＰＢＴ材若しくはＰＢＴとＡＢＳとのアロイ材を採用しても、ＰＥＴ材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【００７７】
また、ボディ２の樹脂材料として、ＰＥＴ材若しくはＰＥＴとＡＢＳとのアロイ材、又はＰＢＴ材若しくはＰＢＴとＡＢＳとのアロイ材を採用した場合は、こら等の材料特性によりストレスクラックの発生を抑制することができることから、レーザ光を斜め照射しない場合であっても、ボディ２におけるストレスクラックの発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００７８】
（実施例２）
図４及び図５に示す本実施例は、請求項２記載の車両用灯具のレーザ溶着方法を具現化したものである。
【００７９】
すなわち、本実施例では、レンズ１が加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂からなり、具体的にはＰＣ材よりなる。
【００８０】
ボディ２は、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある透過樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が３０ｗｔ％、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたＡＢＳ材よりなる。
【００８１】
また、リフレクタ３が、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が３０ｗｔ％、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたＰＥＴ材よりなる。
【００８２】
そして、レンズ１の当接端部１０と、ボディ２の当接端部２０と、リフレクタ３の当接端部３０が当接された状態で、こらら三者の当接端部１０、２０及び３０がレーザ溶着により一体的に接合されている。
【００８３】
具体的には、図５に示すように、レンズ１の当接端部１０は、前記実施例１と同様の嵌合凸部１１が形成されている。
【００８４】
一方、ボディ２の当接端部２０は、前記実施例１で示した嵌合凹部２１の内側（図５の下側）の壁部を切り欠いた形状をなしている。すなわち、このボディ２の嵌合凹部２１は、先端側（図５の左端側）へ漸次拡開して突出する形状に形成されるとともに、一方側（中空体の内側、図５の下側）の壁部が切り欠かれた形状をなし、嵌合凸部１１の先端面１１ａ及びリフレクタ３の当接端部３０の第２側端面（図５の右側の端面）３０ｃが整合して当接する段状底面２１ｆと、嵌合凸部１１の外側（図５の上側）のテーパ外面１１ｃと互いに整合して当接する外側のテーパ内面２１ｃと、該テーパ内面２１ｃの先端に交差し、嵌合凸部１１の外側の段状面１１ｅと互いに整合して当接する外側の先端面２１ｅとを有している。
【００８５】
また、リフレクタ３の当接端部３０は、嵌合凸部１１の内側のテーパ外面１１ｂと互いに整合して当接する傾斜先端面３０ａと、嵌合凸部１１の内側の段状面１１ｄと互いに整合して当接する第１側端面（図５の左側の端面）３０ｂと、上記第２側端面３０ｃとを有している。
【００８６】
そして、レンズ１の嵌合凸部１１及びボディ２の嵌合凹部２１同士が嵌合されるとともに、嵌合された嵌合凸部１１及び嵌合凹部２１間に形成される凹部内にリフレクタ３の当接端部３０の嵌合先端部が嵌合され、嵌合凸部１１の内側の段状面１１ｄ及びリフレクタ３の第１側端面３０ｂ同士と、嵌合凸部１１の内側のテーパ外面１１ｂ及びリフレクタ３の傾斜先端面３０ａ同士と、嵌合凸部１１の先端面１１ａ及び嵌合凹部２１の段状底面２１ｆ同士と、嵌合凸部１１の外側のテーパ外面１１ｃ及び嵌合凹部２１の外側のテーパ内面２１ｃ同士とが、それぞれレーザ溶着により一体的に接合されている。
【００８７】
なお、本実施例では、上記嵌合凸部１１の先端面１１ａ、各テーパ外面１１ｂ、１１ｃ及び内側の段状面１１ｄ、並びに上記嵌合凹部２１の段状底面２１ｅの一部（段状底面２１ｅのうち嵌合凸部１１の先端面１１ａが当接する部分）及び外側のテーパ内面２１ｃ、並びにリフレクタ３の第１側端面３０ｂ及び傾斜先端面３０ａがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
【００８８】
上記構成を有する本実施例の樹脂成形品は、以下のようにして製造した。
【００８９】
（当接工程）
まず、レンズ１、ボディ２及びリフレクタ３を射出成形によりそれぞれ所定形状に形成した後、ボディ２の内側にリフレクターを配設しつつ、レンズ１の当接端部１０、ボディ２の当接端部２０及びリフレクタ３の当接端部３０を当接させるとともに、レンズ１の嵌合凸部１１とボディ２の嵌合凹部２１とを嵌合し、さらに嵌合凸部１１及び嵌合凹部２１間にリフレクタ３の当接端部３０の嵌合先端部を嵌合した。
【００９０】
（照射工程）
この状態で、リフレクタ３の傾斜先端面３０ａ及び第１側端面３０ｂの各面に対してそれぞれレーザ光が斜め方向から入射するように、透過性樹脂材としてのレンズ１側で中空体の外側から上記各面に向けてレーザ光６を斜め照射した（図５参照）。なお、嵌合凹部２１の段状底面２１ｆ、外側のテーパ内面２１ｃ及び外側の先端面２１ｅにはレーザ光を照射しなかった。そして、嵌合凹部２１の段状底面２１ｆ及び外側のテーパ内面２１ｃには、リフレクタ３の傾斜先端面３０ａ等で反射した反射光を照射した。また、レーザ光としてはＹＡＧ−ネオジウムレーザ光（波長１０６０ｎｍ）を用いた。照射条件は、出力：２００〜４００Ｗ、加工速度：５ｍ／ｍｉｎとした。
【００９１】
上記レーザ照射により、嵌合凹部２１の段状底面２１ｆ及び外側のテーパ内面２１ｃ、並びにリフレクタ３の傾斜先端面３０ａにおける反射の繰り返しを利用しつつ、溶着面の全体にレーザ光を照射して、各溶着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
【００９２】
こうして得られた接合部では、各溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【００９３】
また、本実施例では、嵌合凸部１１の各溶着面及び嵌合凹部２１の各溶着面同士並びに嵌合凸部１１の各溶着面及びリフレクタ３の核溶着面同士のレーザ溶着による接合に加えて、レンズ１の嵌合凸部１１とボディ２の嵌合凹部２１との嵌合、及び嵌合凸部と嵌合凹部２１との間に形成された凹部とリフレクタ３の嵌合先端部との嵌合により構造的にも強固な接合部となっているので、より高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【００９４】
そして、ＰＣ材からなるレンズ１においては、ＰＣの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のリフレクタ３及びボディ２からの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもリフレクタ３及びボディとの界面のみが溶融して溶着することから、熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【００９５】
一方、ＡＢＳ材からなるボディ２及びＰＥＴ材からなるリフレクタ３においては、これらの材料特性により、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【００９６】
ただし、ボディ２を構成するＡＢＳは、ＰＣ、ＰＥＴやＰＢＴ等と比べて、低価格であるためコスト面では有利となるが、耐熱性の低い材料である。このため、ＡＢＳ材よりなるボディ２に直接レーザ光を照射すると熱劣化の問題が発生する。
【００９７】
この点、本実施例では、上記照射工程で、ボディ２の溶着面にはレーザ光を直接照射していない。すなわち、レンズ１側からリフレクタ３の傾斜先端面３０ａ及び第１側端面３０ｂにレーザ光を照射し、この傾斜先端面３０ａで反射した反射光を、レンズ１の嵌合凸部１１内を透過させてボディ２の段状底面２１ｆ及び外側のテーパ内面２１ｃに到達させて照射している。このため、ボディ２の段状底面２１ｆ及び外側のテーパ内面２１ｃに到達するレーザ光は、レンズ１側から直接照射される場合と比較して、リフレクタ３の傾斜先端面３０ａで吸収される分及び反射光がレンズ１の嵌合凸部１１内を透過する間に該嵌合凸部１１内で吸収される分だけ、エネルギが低いものとなる。したがって、耐熱性の低いＡＢＳ系材からなるボディ２であっても、ボディ２の溶着面における熱劣化を効果的に抑えることができる。
【００９８】
しかも、レンズ１の嵌合凸部１１は、レンズ１側からリフレクタ３の傾斜先端面３０ａに向かって照射されたレーザ光が傾斜先端面３０ａに向かう際、及び該傾斜先端面３０ａで反射した反射光がボディ２の溶着面に向かう際の少なくとも２回にわたってレーザ光が透過しており、反射光が透過する回数が多い分だけより大きく内部発熱している。すなわち、レンズ１の嵌合凸部１１は、反射光の透過により予熱された状態となっている。このため、かかる予熱分だけ、レンズ１及びボディ２の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディ２の溶着面からレンズ１の溶着面への熱伝達量、ひいてはボディ２の溶着面における入熱量を少なくすることができる。したがって、ボディ２の溶着面における入熱量が、ＡＢＳの熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であっても、ボディ１及びレンズ２間における溶着強度を十分に確保することが可能となる。
【００９９】
よって、本実施例によれば、レンズ１及びボディ２間における溶着強度を十分に確保しつつ、ボディ２の熱劣化の発生を抑えることができ、しかもレンズ１及びボディ２の双方におけるストレスクラックの発生を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【０１００】
また、本実施例では、一度のレーザ溶着により、レンズ１、ボディ２及びリフレクタ３の三者を一体的に接合することができるので、車両用灯具の生産性を向上させる上で有利となる。
【０１０１】
なお、この実施例では、ボディ２の樹脂材料としてＡＢＳ材を採用したが、これの代わりに、ＡＡＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ、ＰＥ、ＰＰ又はエラストマーとＡＢＳとのアロイ材を採用しても、ＡＢＳ材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【０１０２】
また、この実施例では、リフレクタ３の樹脂材料としてＰＥＴ材を採用したが、これの代わりに、ＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ、ＰＥ、ＰＰ若しくはエラストマーとＰＥＴとのアロイ材や、ＰＢＴ単独からなるＰＢＴ材又はＡＡＳ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ＰＡ、ＰＥ、ＰＰ若しくはエラストマーとＰＢＴとのアロイ材を採用しても、ＰＥＴ材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１に係る自動車用ヘッドライトを切断した斜視図である。
【図２】  本発明の実施例１に係る自動車用ヘッドライトの接合構造を示す要部断面図である。
【図３】  溶着面に対するレーザ光の入射角を説明する断面図である。
【図４】  本発明の実施例２に係る自動車用ヘッドライトを切断した斜視図である。
【図５】  本発明の実施例２に係る自動車用ヘッドライトの接合構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１…レンズ                        ２…ランプボディ（ボディ）
３…リフレクタ                    １０，２０，３０…当接端部
１１…嵌合凸部                    ２１…嵌合凹部
【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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