(57)【要約】【課題】光量調節羽根を構成する薄板部材及び軸部材を互いにレーザ融着する際に、融着強度の向上を図ると共に寸法精度を保つことができ、且つ製造コストを低減することができる光量調節羽根の融着装置を提供する。【解決手段】融着装置１０は、地板４と、軸部材１ｂが嵌入される孔が設けられ、軸部材１ｂが該孔に嵌入された状態でレーザ光の軸部材１ｂ以外の照射領域をマスクするマスク部材３と、レーザ光を光量調節羽根１の軸部材１ｂに照射するレーザヘッド８とを備える。地板４に載置された薄板部材１ａに対して軸部材１ｂをマスク部材３で位置決めし、レーザ光の軸部材１ｂ以外の照射領域をマスクし、軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接領域にレーザ光を照射する。マスク部材３を軸部材１ｂの比熱より低い比熱を有する部材で構成するとともに、当接領域におけるレーザ光の照射面積を軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接領域の面積より小さくする。【選択図】図１
2009053621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着装置において、
前記薄板部材を載置する載置台と、
前記軸部材の周面と接触して、前記軸部材を前記薄板部材に対して位置決めする位置決め部材と、
前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射する際に、前記レーザ光の照射領域を制限するマスク部材と、
前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、
前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする光量調節羽根の融着装置。
【請求項２】
前記位置決め部材は、前記マスク部材と一体的に構成されることを特徴とする請求項１記載の光量調節羽根の融着装置。
【請求項３】
前記位置決め部材を介して前記軸部材に載置されると共に、前記載置台上に前記位置決め部材を保持する錘部材を更に備え、
前記載置台には、少なくとも１つの突起部材が設けられ、
前記錘部材には、前記少なくとも１つの突起部材が挿入される少なくとも１つの位置決め孔が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の光量調節羽根の融着装置。
【請求項４】
前記載置台は、前記薄板部材に設けられた少なくとも１つの孔に前記少なくとも１つの突起部材が挿通された状態で前記薄板部材を載置することを特徴とする請求項３記載の光量調節羽根の融着装置。
【請求項５】
いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着装置において、
前記レーザ光を透過する材料から成ると共に前記軸部材を載置する載置台と、
前記軸部材の周面と接触して、前記軸部材を前記薄板部材に対して位置決めする位置決め部材と、
前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射する際に、レーザ光の照射領域を制限するマスク部材と、
前記載置台の下方に設けられ、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、
前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする光量調節羽根の融着装置。
【請求項６】
前記位置決め部材は、前記マスク部材と一体的に構成されることを特徴とする請求項５記載の光量調節羽根の融着装置。
【請求項７】
前記マスク部材は、前記載置台に取り付けられる固定側マスク部と、前記固定側マスク部に対して移動可能に設けられ、前記固定側マスク部と協働して前記軸部材を固定する可動側マスク部とを有することを特徴とする請求項６記載の光量調節羽根の融着装置。
【請求項８】
いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着方法であって、
前記軸部材の周面と接触して、前記薄板部材に対して前記軸部材を位置決めする位置決めステップと、
前記レーザ光の照射領域を制限するマスクステップと、
前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを有し、
前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする光量調節羽根の融着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に用いられる光量調節羽根の融着装置及び光量調節羽根の融着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認又はフイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量調節のために、開口径を制御する絞り装置（光量調節装置）が設けられている。また、映像を投影するための光学機器に光量調節装置を有したものがある。このような光量調節装置としては、複数の絞り羽根（光量調節羽根）を用い、虹彩のように光軸を中心にして開口径を変化させるタイプと、２枚の絞り羽根を互いに反対方向に相対移動させて開口径を変化させるタイプのものが代表的である。
【０００３】
前者のタイプは、開口径を連続的に変えられるので、任意の開口径を得ることができるという利点があるものの、円形に近い開口が得られるようにするためには絞り羽根の枚数を多くする必要があるため、コスト的に不利な面がある。
【０００４】
一方、後者のタイプは、絞り羽根の枚数が少ないためにコスト的に有利であるが、円形に近い開口径が得られないという欠点がある。
【０００５】
ここで、上記のような絞り羽根は、一般的に、遮光のための羽根基部と羽根基部を回動するために設けられた軸部とで構成されている。
【０００６】
従来、羽根に軸を形成するには、シート状の金属板やプラスチックシートに金属製の軸を機械的にかしめたり、羽根シートに樹脂をアウトサート成型で形成するので、羽根の製作に多くの工数が掛かったり、信頼性に問題があった。また、軸が取り付けられている羽根の裏側には軸のかしめ跡やアウトサート成形された軸の羽根取り付け部が突出しているため、羽根が駆動する際にかしめ跡や羽根取付け部が地板に引っかかる場合があった。
【０００７】
図６は、従来の絞り羽根の一例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａに沿う部分断面図であり、（ｃ）は（ａ）の線分Ｂ−Ｂに沿う部分断面図である。
【０００８】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来の絞り羽根としての露出制御用羽根６０は、羽根のダボ保持位置に切り込みを設け、羽根にダボを成形する射出成形用金型に羽根を送り、羽根の型締め押えの際に、金型の一部で切り込みを押し上げて切り込みを金型のキャビテイ内に突出させ、ダボを射出成形するときに切り込みをダボの樹脂で埋設保持することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。これによれば、絞り羽根又はシャッタ羽根に孔をあけることなく、切込みにてダボ内へ樹脂が埋設保持されるため、ダボ保持強度の向上を図ることができる。
【特許文献１】特公平６−６８５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような絞り羽根は、ダボが羽根と共に射出成形されるので、樹脂射出・冷却・離型に時間が掛かることによるコストアップや、成形機・成形型等の設備費が高くなり、製造コストが増大するという問題がある。
【００１０】
ここで、軸部材と薄板部分を樹脂で一体的に成形する方法が提案されているが、薄板部分の厚さの関係上、十分な面積の羽根を成形することのできる型内における樹脂の流動性には限界があり、大きい羽根を安価に且つ一体的に成形するのは困難である。
【００１１】
また、二つの樹脂部材をレーザ光で接合する方法が提案されている。この方法を実現すするための装置は、基本的に、レーザ光照射ヘッド、レーザ発振機及びレーザ光制御ユニットを備えており、設備コストが比較的小さくすることができ、且つ加工ヘッドがワークに対して非接触であることから小型部品の接合に好適である。
【００１２】
しかしながら、写真撮影用の一般的なカメラの光量調節羽根は、軸部材の直径が１．４ｍｍ程度、高さＴが０．８ｍｍ程度，薄板部材の厚みｔが０．１ｍｍ前後と、非常に小さいため、従来のレーザ樹脂融着方法においても、軸部材と薄板部材の位置決め方法や、レーザ光エネルギーの制御が困難である。
【００１３】
また、軸部材は単純な円筒形状に成形される必要があるため、位置決めをする際に用いられる突起部等の部位を軸部材に設けることができない。特に、複数の羽根部材を組合わせて光量調節を行う方法においては、羽根部材の回転動作等の基準となる軸部材と遮光羽根としての薄板部材との位置精度に誤差が生じると所定位置での遮光を確実に行うことができず、その誤差の積み重ねにより、十分な光量調節が行われない可能性がある。
【００１４】
また、羽根部材が薄く且つ小さいので、レーザ光のエネルギーが強すぎると融点までの急速な温度上昇により溶融が急激に行われる。この結果、薄板部材においては孔があいたり、軸部材では全体が加熱されて膨張、熱変形して寸法精度を保てなくなってしまう。一方、レーザ光のエネルギーが弱過ぎると融点までの温度上昇が不十分になり、溶融状態が不安定となって、融着強度が不足する。
【００１５】
本発明の目的は、光量調節羽根を構成する薄板部材及び軸部材を互いにレーザ融着する際に、融着強度の向上を図ると共に寸法精度を保つことができ、且つ製造コストを低減することができる光量調節羽根の融着装置及び光量調節羽根の融着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の光量調節羽根の融着装置は、いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着装置において、前記薄板部材を載置する載置台と、前記軸部材の周面と接触して、前記軸部材を前記薄板部材に対して位置決めする位置決め部材と、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射する際に、前記レーザ光の照射領域を制限するマスク部材と、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の光量調節羽根の融着装置は、いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着装置において、前記レーザ光を透過する材料から成ると共に前記軸部材を載置する載置台と、前記軸部材の周面と接触して、前記軸部材を前記薄板部材に対して位置決めする位置決め部材と、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射する際に、レーザ光の照射領域を制限するマスク部材と、前記載置台の下方に設けられ、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の光量調節羽根の融着方法は、いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成る軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する光量調節羽根の融着方法であって、前記軸部材の周面と接触して、前記薄板部材に対して前記軸部材を位置決めする位置決めステップと、前記レーザ光の照射領域を制限するマスクステップと、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域に前記レーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを有し、前記位置決め部材の比熱をＴ１、前記軸部材の比熱をＴ２、前記軸部材と前記薄板部材との当接領域の面積をＳ１、前記当接領域における前記レーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、位置決め部材を軸部材の比熱より低い比熱を有する材料で構成するとともに、当接領域におけるレーザ光の照射面積を軸部材と薄板部材との当接領域の面積より小さくする。これにより、軸部材の薄板部材に対する位置決め精度が高く、融着強度が十分に強い融着を安定して実現することができ、量産時に安価な設備コストで高精度な光量調節羽根を製造することができる。したがって、光量調節羽根を構成する薄板部材及び軸部材を互いにレーザ融着する際に、融着強度の向上を図ると共に寸法精度を保つことができ、且つ製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光量調節羽根の融着装置を概略的に示す部分断面図である。
【００２２】
図１において、１０は、光量調節羽根を構成する軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する融着装置である。４は、レーザヘッド８に対して精度よく配置され、真鍮やアルミニウムなどの金属から成る地板（載置台）である。地板４は、後述する光量調節羽根の薄板部材１ａを載置する平坦面４ｂと、平坦面４ｂに設けられ鉛直方向に突出する一対の位置決めピン４ａを有する。
【００２３】
３は、後述する光量調節羽根１の軸部材１ｂががたつき無く嵌入される円形の孔が設けられ、軸部材１ｂが該孔に嵌入された状態でレーザ光の軸部材１ｂ以外の照射領域をマスクするマスク部材（位置決め部材）である。すなわち、マスク部材３は、軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接領域に後述するレーザヘッド８からレーザ光を照射する際に、軸部材１ｂのみにレーザ光が照射され薄板部材１ａにレーザ光が照射されないようにレーザ光の照射領域を制限する。また、マスク部材３は、後述する錘部材５を介して地板４に着脱可能に取り付けられ、軸部材１ｂの外周面と接触して、軸部材１ｂを薄板部材１ａに対して位置決めする。マスク部材３は、マスク部材３の比熱をＴ１、軸部材１ａの比熱をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成り立つような材料、且つレーザ光を透過しない材料から成り、例えば真鍮から成る。また、マスク部材３は、孔の光源側端部においてレーザ光の進入を容易にする面取り形状を有する。
【００２４】
尚、本実施の形態では、マスク部材３は、位置決め部材と一体的に構成され、マスク部材としての機能のみならず位置決め部材としての機能を有しているが、これに限るものではなく、位置決め部材とマスク部材が個別に設けられてもよい。具体的には、融着装置１０は、マスク部材３に代えて、地板４に着脱可能に取り付けられ、軸部材１ｂを薄板部材１ａに対して位置決めする位置決め部材と、軸部材１ｂが嵌入される孔が設けられ、軸部材１ｂが該孔に嵌入された状態でレーザ光の軸部材１ｂ以外の照射領域をマスクするマスク部材とを備えていてもよい。
【００２５】
５は、マスク部材３を介して軸部材１ｂに載置されると共に、地板４上（載置台上）にマスク部材３を保持する錘部材である。錘部材５の内部には、マスク部材３及び軸部材１ｂ上に載置されるガラス材６と、ガラス材６上に載置され該ガラス材６を押さえる押さえ部材７とが配設されている。また、錘部材５には、一対の位置決めピン４ａが挿入される一対の位置決め孔５ａが設けられており、一対の位置決め孔５ａに一対の位置決めピン４ａが挿入されることにより、錘部材５が地板４に精度良く固定される。錘部材５は、真鍮やアルミニウム等の比熱の低い、質量の重い材料から成る。
【００２６】
軸部材１ｂがガラス材６の下面から受ける力によって薄板部材１ａに当接した状態では、錘部材５の下面と薄板部材１ａの上面との間に僅かな間隙Ａが存在する。これにより、錘部材５全体の重力が軸部材１ｂに加えられ、軸部材１ｂが薄板部材１ａに所定の圧力で圧接される。すなわち、軸部材１ｂは、地板４、マスク部材３、錘部材５及びガラス板６によって、薄板部材１ａの所定位置に精度良く、且つ圧接された状態で保持される。
【００２７】
８は、不図示のレーザ光発振機から出力され且つ不図示のガラスファイバー及び光学系を透過したレーザ光を光量調節羽根１の軸部材１ｂに照射するレーザヘッド（レーザ光照射手段）である。本実施の形態では、光学系の先端から被写体までの距離が３０ｍｍの場合に約０．６ｍｍの最小のスポット径に集光する光学系を用いる。この光学系を用いた場合、光学系の先端から軸部材１ｂと薄板部材１ａとの接合面までの距離を１５ｍｍに設定すると、レーザ光のスポット径は拡大し、およそ１０ｍｍとなる。
【００２８】
図２は、図１の融着装置により製造される光量調節羽根を示す平面図である。
【００２９】
図２において、光量調節羽根１は、遮光性を有し開口量を規制する薄板部材１ａと、該羽根に設けられ絞り羽根の動作を規制する軸部材１ｂとで構成されている。薄板部材１ａには、地板４の一対の位置決めピン４ａが挿入される一対の孔１ｃが設けられており、一対の孔１ｃに一対の位置決めピン４ａが挿入されることにより、薄板部材１ａが地板４に精度良く固定される。薄板部材１ａはレーザ光吸収性樹脂から成り、例えば黒色塗料などを混ぜたポリエチレンテレフタレートのシート材をプレス加工で打ち抜いて作製される。軸部材１ｂはレーザ光透過性樹脂から成り、例えば透明なポリカーボネートのナチュラルグレードなどで円筒形状に成形される。
【００３０】
次に、図１の融着装置を用いて光量調節羽根を製造する方法を説明する。
【００３１】
まず、レーザ光吸収性樹脂から成るシート材をプレス加工で打ち抜いて薄板部材１ａを作製し、さらに薄板部材１ａの所定位置に一対の孔１ｃを形成する。次に、一対の孔１ｃに地板４の一対の位置決めピン４ａが挿通された状態で、地板４の平坦面４ｂに薄板部材１ａを載置する。そして、錘部材５の一対の位置決め孔５ａに地板４の一対の位置決めピン４ａを挿入させた後、マスク部材３の孔に軸部材１ｂを嵌入し、さらに、軸部材１ｂの上面にガラス材６及び押さえ部材７を載置する。これにより、軸部材１が薄板部材１ａの所定位置に精度良く圧接される。
【００３２】
次に、レーザヘッド８から軸部材１ｂに対して所定出力のレーザ光を所定時間照射する。レーザヘッド８から照射されたレーザ光は、レーザ光透過性樹脂から成る軸部材１ｂをそのまま透過し、レーザ光吸収性樹脂から成る薄板部材１ａに到達し吸収される。このとき、レーザ光は集光しない状態でマスク部材３に遮光されるので、図３に示すように、薄板部材１ａの表面には、軸部材１ｂの外周部を投影した円の内側において、当該円より小さい面積を有する円領域（レーザ光照射領域）が照射される。すなわち、軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接領域の面積をＳ１、該当接領域におけるレーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｓ１＞Ｓ２の関係が成り立つ。
【００３３】
薄板部材１ａの表面がレーザ光により照射されると、照射された薄板部材１ａの表面が発熱し、その発熱によって薄板部材１ａがレーザ光吸収性樹脂の融点に達して溶融する。また、レーザ光吸収性樹脂の溶融と同時に、照射された薄板部材１ａの表面からの熱伝達によって、薄板部材１ａの表面に当接する軸部材１ｂの表面が加熱溶融される。その際、軸部材１ｂにかかる所定圧力により、薄板部材１ａの表面及び軸部材１ｂの表面の夫々の溶融部分が密着融合する。
【００３４】
その後、レーザ光の照射停止による温度低下により、密着融合した溶融部分が固化して、薄板部材１ａ及び軸部材１ｂが一体的に接合される。このとき、レーザ光は拡散した状態で接合面に照射されるので、レーザ光吸収性樹脂における温度上昇は比較的緩やかとなり、照射時間の制御が容易になる。また、このとき、マスク部材３及び地板４が軸部材１ｂに比して比熱の低い金属から成るので、融着面で発生した熱が軸部材１ｂの内部や薄板部材１ａの地板４との当接面に滞ることなく、速やかに熱を放出する。これにより、軸部材１ｂの変形や薄板部材１ａの孔あき等が発生するのを防止することができる。
【００３５】
一般的にレーザ光などを用いた融着を行う場合、安定した加工工程とするためには十分なレーザ融着条件の検討が必要になる。レーザ融着条件とは、具体的には、ワークの材料や組合せに合わせ、且つ材料や形状のばらつきなども吸収できる好適なレーザ光の出力、照射時間、圧接力等が該当する。
【００３６】
以下、図１の融着装置を用いて光量調節羽根を製造する際の適切なレーザ融着条件について説明する。
【００３７】
レーザ光透過性樹脂としてポリカーボネート（溶融点２２５℃前後）から成る軸部材と、レーザ光吸収性樹脂として遮光材が添加されたポリエチレンテレフタラート（溶融点２５５℃前後）を主成分とする薄板部材１ａを融着する際に、レーザ光として半導体レーザを用いて、照射時間を固定し（例えば、１秒間）、レーザ光の出力を変化させて、各条件における薄板部材と軸部材の溶融状態の様子を表１及び表２に示す。
【００３８】
まず、実施例として、デフォーカスされたレーザ光を照射する方法を用いた場合における実験結果を表１に示す。ここで、本実施例におけるデフォーカス量は使用したレーザヘッドの光学系によって最小スポット径となる被写体距離より、８．０ｍｍ近づけた、いわゆる前ピント状態で照射している。このときの照射スポットの直径は約１０ｍｍであり、軸部材１ｂの直径より大きい。よって、レーザ光の光束をマスク部材により、所定の照射範囲に限定している。また広がった光束の一部を利用することにより、同じ溶融温度にする為に全体的にレーザ出力は高くなる。
【００３９】
【表１】
2009053621.tif 000003
【００４０】
表１において、「△」は、薄板部材又は軸部材の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示し、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に変形、膨張、孔あきがあることを示し、「○」は、所定の融着力をもつ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、薄板部材と軸部材との融着結果が良好であることを示す。
【００４１】
次に、従来例として、集光されたレーザ光を照射する方法を用いた場合における実験結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
2009053621.tif 000004
【００４３】
表２において、「△」は、薄板部材又は軸部材の各当接面における溶融状態が溶融不足により不良であることを示し、「×」は、溶融過剰により各当接面以外の部分に変形、膨張、孔あきがあることを示し、「○」は、所定の融着力をもつ良好な溶融状態を示す。また、「ＯＫ」は、薄板部材と軸部材との融着結果が良好であることを示す。
まず、表２において、レーザ出力が１１Ｗ（ワット）以下では、軸部材の当接面の溶融状態が不十分であり、１２Ｗにおいて良好な溶融状態となった。レーザ出力が１３Ｗ以上では溶融過剰となり、レーザ光透過性樹脂が膨張しようとし、接合面の外周、軸の外径方向に膨張、はみ出しが発生し、軸径以上の大きさとなった。また、薄板部材では、レーザ出力が１３Ｗ以下では溶融不足であり、１４Ｗでは良好な溶融状態となり、１５Ｗ以上では溶融過剰となって孔があいた。この結果、レーザ出力が１１Ｗ以下では軸部材及び薄板部材の各当接面が溶融不足であり、１２Ｗでは薄板部材が溶融不足であったため結果として強度不足となり、１３Ｗ以上では軸部材が過剰に溶融し、所定の形状を維持できなかった。したがって、集光されたレーザ光を照射して溶着する場合は、レーザ出力を調整しただけでは良好な融着を実現することができないことが分かった。
【００４４】
一方、表１において、レーザ出力が１３Ｗ以下では、軸部材の溶融状態が不十分であり、軸部材は１４Ｗから１６Ｗにおいて良好な溶融状態となり、レーザ出力が１７Ｗ以上では溶融過剰となり、レーザ光透過性樹脂が膨張しようとし、接合面の外周、軸の外径方向に膨張、はみ出しが発生し、軸径以上の大きさとなった。また、薄板部材では、レーザ出力が１３Ｗ以下では溶融不足であり、１５Ｗから１７Ｗにおいて良好な溶融状態となった。この結果、本実施例においてレーザ出力が１５Ｗ及び１６Ｗであると、軸部材及び薄板部材の各当接面が互いに良好な溶融状態となって所定の融着強度を得ることができた。したがって、レーザ光のデフォーカス量とマスク部材の使用により、良好な融着を実現できることが分かった。
【００４５】
すなわち、本実施例のように、互いに異なる樹脂材料から成る軸部材と薄板部材を融着する際に、融着装置を工夫することにより、良好な融着状態となる条件の範囲を拡大することができたことになる。融着条件の範囲が拡大することにより、レーザ出力の制御のばらつきや、部品の状態のばらつきを吸収できる可能性が高まり、生産工程において安定した加工が達成される。
【００４６】
本実施の形態によれば、地板４に載置された薄板部材１ａに対して軸部材１ｂをマスク部材３で位置決めし、レーザ光の軸部材１ｂ以外の照射領域をマスクし、軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接面にレーザ光をデフォーカス照射する。また、マスク部材３を軸部材１ｂの比熱より低い比熱を有する部材で構成するとともに、当接面におけるレーザ光の照射スポットの面積を軸部材１ｂと薄板部材１ａとの当接面の面積より小さくする。これにより、軸部材１ｂの薄板部材１ａに対する位置決め精度が高く、融着強度が十分に強い融着を安定して実現することができ、量産時に安価な設備コストで高精度な光量調節羽根１を製造することができる。したがって、光量調節羽根１を形成する薄板部材１ａ及び軸部材１ｂを互いにレーザ融着する際に、融着強度の向上を図ると共に寸法精度を保つことができ、且つ製造コストを低減することができる。
【００４７】
本実施の形態では、地板４は、平坦面４ｂに設けられ鉛直方向に突出する一対の位置決めピン４ａを有するが、これに限るものではなく、少なくとも１つの突起部材が設けられていてもよい。この場合、錘部材５には、一対の位置決め孔５ａに代えて、少なくとも１つの突起部材が挿入される少なくとも１つの位置決め孔が設けられる。また、薄板部材１ａには、一対の孔１ｃに代えて、少なくとも１つの突起部材が挿通される少なくとも１つの孔が設けられる。
【００４８】
また、本実施の形態では、デフォーカス量として、使用したレーザヘッドの光学系によって最小スポット径となる被写体距離より８．０ｍｍ近づけた、いわゆる前ピント状態で照射しているが、該デフォーカス量を変更するデフォーカス量変更手段を有していてもよい。これにより、更に良好な融着を実現することができる。
【００４９】
本第１の実施の形態では、溶着装置として最も簡単な構成について示したが、以下に示す第２の実施の形態は、その構成が第１の実施の形態と基本的に同じであり、薄板部材に小径の軸部材をレーザ光により融着するものであるが、第１の実施の形態に比して大量生産に好適である構成を有している。
【００５０】
ここで、従来、軸部材と薄板部材を高精度に位置決めする為には、融着装置において軸部材と薄板部材とを分けてセットし、セット後に各部材を反転する必要があり、大量生産には好適とは言えない。
【００５１】
さらに、薄板部材１ａの位置を基準として、軸部材１ｂとマスク部材の孔との嵌合がきついほど軸部材１ｂががたつかないので、部品毎にばらつきなく、溶着固定することができる一方、軸部材１ｂとマスク部材の孔との嵌合がきついことで、マスク部材の孔への軸部材１ｂの装てん及び溶着後の光量調節羽根の取り出しの際に引っかかりが生じて円滑に作業できない場合がある。また、一般に軸部材１ｂは真円形状なので、軸部材１ｂをマスク部材の孔から外すことが特に困難となる。
【００５２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光量調節羽根の融着装置を概略的に示す部分断面図である。
【００５３】
図４において、４０は、光量調節羽根を構成する軸部材及び薄板部材をレーザ光で融着する融着装置である。１６は、レーザ光を透過する材料、例えばガラスから成ると共に光量調節羽根の軸部材１１ｂを載置する載置台である。１３は、薄板部材１１ａが軸部材１１ｂに載置された状態で、載置台１６を透過するレーザ光の軸部材１１ｂ以外の照射領域をマスクするマスク部材（位置決め部材）である。すなわち、マスク部材１３は、軸部材１１ｂと薄板部材１１ａとの当接領域に後述するレーザヘッド１８からレーザ光を照射する際に、軸部材１１ｂのみにレーザ光が照射され薄板部材１１ａにレーザ光が照射されないようにレーザ光の照射領域を制限する。また、マスク部材１３は、軸部材１１ｂの外周面と接触して、軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに対して位置決めする。１５は、薄板部材１１ａに載置され該薄板部材１１ａを押さえる錘部材である。１７は、載置台１６を支持する地板である。１８は、載置台１６の下方に設けられ、軸部材１１ｂと薄板部材１１ａとの当接面にレーザ光をデフォーカス照射するレーザヘッド（レーザ光照射手段）である。
【００５４】
また、マスク部材１３の比熱をＴ１、軸部材１１ｂの比熱をＴ２、軸部材１１ｂと薄板部材１１ａとの当接領域の面積をＳ１、該当接領域におけるレーザ光の照射面積をＳ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２、且つＳ１＞Ｓ２の関係が成り立つ。
【００５５】
すなわち、本実施の形態では、レーザヘッド１８は垂直方向、下方から上方に向けてレーザ光を照射し、ワークとしての軸部材１１ｂ及び薄板部材１１ａを上から順に融着装置に載置し、更に薄板部材１上に錘部材１５を載置するように構成されている。
【００５６】
図５は、図４におけるマスク部材１３の構成を示す平面図であり、（ａ）は、軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに融着する前の状態を示し、（ｂ）は、軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに融着する際の状態を示す。
【００５７】
図５（ａ）及び（ｂ）において、マスク部材１３は、地板１７に取り付けられ、略コの字型形状を有する固定側マスク部１３ａと、固定側マスク部１３ａに対して水平方向に移動可能に設けられ、固定側マスク部１３ａと協働して軸部材１１ｂを固定する可動側マスク部１３ｂとを有する。また、可動側マスク部１３ｂにはバネ等の不図示の付勢部材が取り付けられており、可動側マスク部１３ｂは付勢部材により固定側マスク部１３ａの方向に付勢される。また、固定側マスク部１３ａ及び可動側マスク部１３ｂは、夫々、軸部材１１ｂを挟持するべく、互いに対向する面において曲面形状の切り欠き部を有する。
【００５８】
軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに融着する前は、可動マスク部材１４を、軸部材１１ｂを挟持する位置から退避させる。これにより、融着装置への軸部材１２の装てんが容易となる。また、軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに融着する際には、付勢部材により付勢された可動側マスク部１３ｂが固定側マスク部の方向に移動し、固定側マスク部１３ａ及び可動側マスク部１３ｂが、融着装置に装てんされた軸部材１２を挟持する。これにより、融着時に軸部材１１ｂを容易に且つ確実に固定することができる。軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに融着した後は、可動マスク部材１４を、軸部材１１ｂを挟持する位置から退避させる。これにより、融着装置からの軸部材１２及び薄板部材１１ａの取り出しが容易となる。
【００５９】
本実施の形態によれば、ガラスから成る載置台１６に軸部材１１ｂを載置し、載置台１６に取り付けられたマスク部材１３により、軸部材１１ｂを薄板部材１１ａに対して位置決めし、薄板部材１１ａが軸部材１１ｂに載置された状態で、載置台１６を透過するレーザ光の軸部材１１ｂ以外の照射領域をマスクし、載置台１６の下方に設けられたレーザヘッド１８により軸部材１１ｂと薄板部材１１ａとの当接面にレーザ光をデフォーカス照射する。また、マスク部材１３を軸部材１１ｂの比熱より低い比熱を有する部材で構成するとともに、当接面におけるレーザ光の照射スポットの面積を軸部材１１ｂと薄板部材１１ａとの当接面の面積より小さくする。これにより、軸部材１１ｂの薄板部材１１ａに対する位置決め精度が高く、融着強度が十分に強い融着を安定して実現することができ、量産時に安価な設備コストで高精度な光量調節羽根１１を製造することができる。したがって、光量調節羽根１１を形成する薄板部材１１ａ及び軸部材１１ｂを互いにレーザ融着する際に、融着強度の向上を図ると共に寸法精度を保つことができ、且つ製造コストを低減することができる。
【００６０】
本実施の形態では、マスク部材１３は、２つの部材、すなわち固定側マスク部１３ａ及び可動側マスク部１３ｂを有するが、これに限るものではなく、３つ以上のマスク部で構成されてもよい。また、この場合、３つ以上のマスク部のうち少なくとも１つが可動側マスク部であればよい。
【００６１】
上記実施の形態では、軸部材をレーザ光透過性樹脂とし、薄板部材をレーザ光吸収性樹脂としたが、両者の材料が逆であってもよい。すなわち、軸部材を黒いレーザ光吸収性樹脂で成形し、薄板部材の基材の材料はレーザ光透過性樹脂であって、接合部を除き、遮光性塗装、蒸着処理がなされていてもよい。また、軸部材及び薄板部材のうち、いずれか一方がレーザ光透過性樹脂から成り他方がレーザ光吸収性樹脂から成るものであってもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、軸部材にポリカーボネート、薄板部材にポリエチレンテレフタラートを使用したが、軸部材及び薄板部材の材料は、ポリカーボネート及びポリエチレンテレフタラート以外の組合せであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光量調節羽根の融着装置を概略的に示す部分断面図である。
【図２】図１の融着装置により製造される光量調節羽根を示す平面図である。
【図３】軸部材と薄板部材の当接面の面積及び該当接面におけるレーザ光の照射スポットの面積を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光量調節羽根の融着装置を概略的に示す部分断面図である。
【図５】図４におけるマスク部材の構成を示す平面図であり、（ａ）は、軸部材を薄板部材に融着する前の状態を示し、（ｂ）は、軸部材を薄板部材に融着する際の状態を示す。
【図６】従来の絞り羽根の一例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａに沿う部分断面図であり、（ｃ）は（ａ）の線分Ｂ−Ｂに沿う部分断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  光量調節羽根
１ａ  薄板部材
１ｂ  軸部材
３  マスク部材
４  地板
４ａ  一対の位置決めピン
４ｂ  平坦面
５  錘部材
５ａ  一対の位置決め孔
６  ガラス材
７  押さえ部材
８  レーザヘッド
【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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