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JP2008023911A - 透明樹脂溶着方法 - Google Patents

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JP2008023911A
JP2008023911A JP2006201065A JP2006201065A JP2008023911A JP 2008023911 A JP2008023911 A JP 2008023911A JP 2006201065 A JP2006201065 A JP 2006201065A JP 2006201065 A JP2006201065 A JP 2006201065A JP 2008023911 A JP2008023911 A JP 2008023911A
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JP
Japan
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laser light
absorbing material
light absorbing
resin member
bonding
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Takenori Omiya
丈典 大宮
Satoshi Matsumoto
松本　　聡
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

【課題】安定した溶接強度や溶接品質を可能にした透明樹脂溶着方法を提供する。
【解決手段】接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。このような条件下の接合前処理工程において、第１及び第２の樹脂部材１，２にレーザ光吸収材料３が馴染むように、第１又は第２の樹脂部材１，２を透過したレーザ光がレーザ光吸収材料３に照射される。このような馴染み処理を行った後、入熱量を大きくした状態で、レーザ光をレーザ光吸収材料３に再照射して接合本工程を行うと、馴染ませ工程で達成されたレーザ光吸収材料３の略均一な分布によって、接合本工程において深さ方向及び幅方向で均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、透明な樹脂を重ね合わせて溶着させるための透明樹脂溶着方法に関するものである。
従来において、透明な樹脂同士を溶着させる技術として、特表２００２−５２６２６１号公報がある。この公報に記載された透明樹脂溶着方法では、透明な樹脂材の間にレーザ吸収材を挟んでいる。このレーザ吸収材としては赤外線吸収フィルムや有機染料などがある。
特表２００２−５２６２６１号公報 特開昭５３−１３４８８１号公報
レーザ吸収色素として有機染料を利用すると、この染料は、完全な透明ではなく色味が強いので、溶接後に色味が残る場合があり、この対策として、レーザ吸収層を薄くする必要ある。しかしながら、レーザ吸収色素を溶接面に塗布した状態で１回のレーザ照射によってのみ溶接を行う場合、入熱量が非常に高く、溶接時の高い熱膨張によって色素にムラが発生し易く、これに伴って溶接強度にもバラつきが発生し、溶接品質の安定性を欠く虞があった。
なお、樹脂同士を溶着させる技術として、特開昭５３−１３４８８１号公報がある。この公報に記載された熱可塑性樹脂体の溶接方法では、レーザ透過性樹脂とレーザ吸収性樹脂とを密着させてレーザ溶接するが、樹脂間にはレーザ吸収材料（有機染料など）を介在させていない。そして、この溶接方法では同一箇所にレーザを２回照射しているが、第１回目のレーザ照射を予備加熱として利用し、第１回目のレーザ照射直後に第２回目のレーザ照射を行うことで、本加熱（第２回目のレーザ照射）時に必要な熱量の削減を可能にしている。このような予備加熱は、本加熱よりも温度が高く、本加熱時の温度低下の抑制を図っている。その結果として、本加熱時の溶融時間を長く保つことができる。
本発明は、特に、安定した溶接強度や溶接品質を可能にする透明樹脂溶着方法を提供することを目的とする。
本発明に係る透明樹脂溶着方法は、透明な第１の樹脂部材と透明な第２の樹脂部材とをレーザ光によって溶着させる透明樹脂溶着方法において、
第１の樹脂部材の表面にレーザ光吸収材料を塗布する工程と、レーザ光吸収材料を挟み込むように、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを重ね合わせる工程と、重ね合わせ工程後、第１又は第２の樹脂部材を透過するレーザ光を、レーザ光吸収材料に照射して、レーザ光吸収材料を第１及び第２の樹脂部材に馴染ませる接合前処理工程と、馴染ませ工程後、第１又は第２の樹脂部材を透過するレーザ光をレーザ光吸収材料に再度照射する接合本工程とを備え、
接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さいことを特徴とする。
この透明樹脂溶着方法に関し、接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。このような条件下の接合前処理工程において、第１及び第２の樹脂部材にレーザ光吸収材料が馴染むように、第１又は第２の樹脂部材を透過したレーザ光がレーザ光吸収材料に照射される。この馴染ませ工程により、第１及び第２の樹脂部材の馴染ませ部分で、レーザ光吸収材料を深さ方向及び幅方向に略均一に分布させることができる。このような馴染み処理を行った後、入熱量を高くした状態で、レーザ光をレーザ光吸収材料に再照射して接合本工程を行うと、馴染ませ工程で達成されたレーザ光吸収材料の略均一な分布によって、接合本工程において深さ方向及び幅方向で均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。このような２回レーザ照射タイプにあっては、接着剤を利用する場合よりも高い接合強度を有し、乾燥時間をも不要にするので、生産性の向上を図ることができる。さらに、このような２回照射タイプの場合、接合前処理工程と接合本工程との間の時間が長くなって、第１回目のレーザ熱が散逸した後でも、第２回目のレーザ照射によって確実に溶接することができるメリットを有する。
本発明に係る透明樹脂溶着方法は、透明な第１の樹脂部材と透明な第２の樹脂部材とをレーザ光によって溶着させる透明樹脂溶着方法において、
第１の樹脂部材の表面にレーザ光吸収材料を塗布する工程と、レーザ光吸収材料にレーザ光を照射して、レーザ光吸収材料を第１の樹脂部材に馴染ませる接合前処理工程と、レーザ光吸収材料を挟み込むように、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを重ね合わせる工程と、重ね合わせ工程後、第１又は第２の樹脂部材を透過するレーザ光をレーザ光吸収材料に再度照射する接合本工程とを備え、
接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さいことを特徴とする。
この透明樹脂溶着方法に関し、接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。このような条件下の接合前処理工程において、第１の樹脂部材にレーザ光吸収材料が馴染むように、レーザ光がレーザ光吸収材料に照射される。この馴染ませ工程により、第１の樹脂部材の馴染ませ部分で、レーザ光吸収材料を深さ方向及び幅方向に略均一に分布させることができる。このような馴染み処理を行った後、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを重ね合わせ、入熱量を高くした状態で、レーザ光をレーザ光吸収材料に再照射して接合本工程を行うと、馴染ませ工程で達成されたレーザ光吸収材料の略均一な分布によって、接合本工程において深さ方向及び幅方向で均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。このような２回レーザ照射タイプにあっては、接着剤を利用する場合よりも高い接合強度を有し、乾燥時間をも不要にするので、生産性の向上を図ることができる。さらに、このような２回照射タイプの場合、接合前処理工程と接合本工程との間の時間が長くなって、第１回目のレーザ熱が散逸した後でも、第２回目のレーザ照射によって確実に溶接することができるメリットを有する。
また、第１の樹脂部材の表面にレーザ光吸収材料を塗布した後、レーザ光吸収材料を、仮押さえ部材と第１の樹脂部材とで挟み込み、仮押さえ部材又は第１の樹脂部材を透過するレーザ光をレーザ光吸収材料に照射して、レーザ光吸収材料を第１の樹脂部材に馴染ませると好適である。仮押さえ部材を利用すると、第１の樹脂部材の溶融に伴うレーザ光吸収材料の均一な拡散と、深さ方向にレーザ光吸収材料が拡散することによる馴染み体積の増加を可能にする。これによって、第２回目のレーザ光照射時の温度分布の均一化と、熱容量の向上を可能にする。
また、レーザ光の出力を一定にした状態で、接合前処理工程におけるレーザ光の走査速度は、接合本工程におけるレーザ光の走査速度より大きいと好適である。これは、レーザ光の出力を固定して利用する場合に最適である。
また、レーザ光の走査速度を一定にした状態で、接合前処理工程におけるレーザ光の出力は、接合本工程におけるレーザ光の出力より小さいと好適である。これは、レーザ光の走査速度を固定して利用する場合に最適である。
また、レーザ光吸収材料は、赤外線吸収色素を含有したインクからなると好適である。レーザ光吸収材料にインクを利用すると、樹脂部材に塗布し易くなり、作業性が向上する。
本発明によれば、安定した溶接強度や溶接品質を可能にする。
以下、図面を参照しつつ本発明に係る透明樹脂溶着方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１に示すように、透明な第１の樹脂部材１と透明な第２の樹脂部材２とをレーザ光Ｌによって溶接（溶着）する際、赤外線波長のレーザ光Ｌが利用される。第１の樹脂部材１の端部と第２の樹脂部材２の端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分Ｗで、第１の樹脂部材１の端部と第２の樹脂部材２の端部とでレーザ光吸収材料３を挟み込む。例えば、下側に位置する第１の樹脂部材１の端部にレーザ光吸収材料３を塗り広げ、その後、第２の樹脂部材２の端部をレーザ光吸収材料３上に載せる。
第１及び第２の樹脂部材１，２として、ＰＥＴ（融点２５５℃）、アクリル樹脂（融点（熱変形温度）９０℃）、ポリカーボネイト（融点２６０℃）などが利用可能である。レーザ光吸収材料３としては、赤外線吸収色素を含有したインクが利用され、このインクとして、有機染料（ナフタロシアニン，フタロシアニン，アゾ色素等）が利用される。
図２に示すように、重ね合わせ工程後、第２の樹脂部材２を透過する赤外線波長のレーザ光Ｌを、走査しながらレーザ光吸収材料３に照射して、レーザ光吸収材料３を第１及び第２の樹脂部材１，２に馴染ませるための接合前処理を行う。このとき、重ね合わせ部分Ｗでレーザ光吸収材料３にレーザ光Ｌが当たると、第１及び第２の樹脂部材１，２には、深さ方向に馴染ませ部１ａ，２ａが形成されて行く。さらに、レーザ光吸収材料３に含まれる色素は、色素の発熱により発生する膨張圧により放射状にも広がる。従って、馴染ませ部１ａ，２ａ内の色素は、深さ方向及び幅方向で略均一に分布することになる。
レーザ照射にあたって、第２の樹脂部材２側からレーザ光Ｌが照射されるが、第１の樹脂部材１側からレーザ光Ｌを照射してもよく、また、第１及び第２の樹脂部材１，２側の両側からレーザ光Ｌを照射してもよい。
さらに、このような馴染ませ工程すなわち接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、後述する接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。例えば、波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌの出力（５０Ｗ等）を一定にした状態で、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの走査速度を、後述する接合本工程におけるレーザ光Ｌの走査速度の２倍にすることで、接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、後述する接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量の半分にすることができる。なお、レーザ光Ｌの走査速度は、レーザ光吸収材料３を馴染ませるのに最適な速度が実験などで選定される。この馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３に含まれる色素が略均一に分布して、色素ムラが少なくなるような速度が実験に基づいて選定されることになる。
これに対し、レーザ光Ｌの走査速度を一定にした場合、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの出力を、接合本工程におけるレーザ光Ｌの出力より小さくする必要がある。なお、レーザ光Ｌの出力は、レーザ光吸収材料３の馴染ませに最適な出力が実験などで選定される。この馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３に含まれる色素が略均一に分布して、色素ムラが少なくなるような出力が実験に基づいて選定されることになる。なお、馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３が色素分解を起こすほど加熱するのは好ましくない。
次に、馴染ませ工程（接合前処理工程）後、図３に示すように、第２の樹脂部材２を透過するレーザ光Ｌをレーザ光吸収材料３に再度照射する接合本工程を行うと、馴染ませ工程によりレーザ光吸収材料３の色素が略均一に分布していることによって、接合本工程において均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。なお、この接合本工程において、第１の樹脂部材１側からレーザ光Ｌを照射してもよく、また、第１及び第２の樹脂部材１，２側の両側からレーザ光Ｌを照射してもよい。
この接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、前述した接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量より大きくなっている。例えば、波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌの出力（５０Ｗ等）を一定にした状態で、接合本工程におけるレーザ光Ｌの走査速度を、前述した接合前処理におけるレーザ光Ｌの走査速度の半分にすることで、接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、前述した接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量の２倍にすることができる。なお、レーザ光Ｌの走査速度は、所望の接合強度を達成させるために最適な速度が実験などで選定される。
これに対し、レーザ光Ｌの走査速度を一定にした場合、接合本工程におけるレーザ光Ｌの出力を、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの出力より大きくする必要がある。なお、レーザ光Ｌの出力は、所望の接合強度を達成させるための最適な出力が実験などで選定される。
この透明樹脂溶着方法の接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料３の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。このような条件下の接合前処理工程において、第１及び第２の樹脂部材１，２にレーザ光吸収材料３が馴染むように、第１又は第２の樹脂部材１，２を透過したレーザ光Ｌがレーザ光吸収材料３に照射される。この馴染ませ工程により、第１及び第２の樹脂部材１，２の馴染ませ部１ａ，２ａで、レーザ光吸収材料３を深さ方向及び幅方向に略均一に分布させることができる。このような馴染み処理を行った後、入熱量を高くした状態で、レーザ光Ｌをレーザ光吸収材料３に再照射して接合本工程を行うと、馴染ませ工程で達成されたレーザ光吸収材料３の略均一な分布によって、接合本工程において深さ方向及び幅方向で均一な加熱が達成される。
このような２回レーザ照射タイプにあっては、接着剤を利用する場合よりも高い接合強度を有し、乾燥時間をも不要にするので、生産性の向上を図ることができる。さらに、このような２回照射タイプの場合、接合前処理工程と接合本工程との間の時間が長くなって、第１回目のレーザ熱が散逸した後でも、第２回目のレーザ照射によって確実に溶接することができるメリットを有する。
［第２の実施形態］
この実施形態において、透明な第１の樹脂部材１０と透明な第２の樹脂部材２０とをレーザ光Ｌによって溶接（溶着）する際、レーザ光吸収材料３０と赤外線波長のレーザ光Ｌとが利用される。
なお、第１及び第２の樹脂部材１０，２０として、ＰＥＴ（融点２５５℃）、アクリル樹脂（融点（熱変形温度）９０℃）、ポリカーボネイト（融点２６０℃）などが利用可能である。レーザ光吸収材料３０としては、赤外線吸収色素を含有したインクが利用され、このインクとして、有機染料（ナフタロシアニン，フタロシアニン，アゾ色素等）が利用される。
透明な第１の樹脂部材１０と透明な第２の樹脂部材２０とをレーザ光Ｌによって溶接（溶着）するにあたって、先ず、図４に示すように、透明な第１の樹脂部材１０の端部と透明なガラス板（仮押さえ部材）Ｇとを重ね合わせ、第１の樹脂部材１０の端部と透明ガラス板Ｇとでレーザ光吸収材料３０を挟み込む。例えば、下側に位置する第１の樹脂部材１０の端部にレーザ光吸収材料３０を塗り広げ、その後、透明ガラス板Ｇをレーザ光吸収材料３０上に載せる。
図５に示すように、重ね合わせ工程後、透明ガラス板Ｇを透過する赤外線波長のレーザ光Ｌを、レーザ光吸収材料３０に照射して、レーザ光吸収材料３０を第１の樹脂部材１０に馴染ませるための接合前処理を行う。このとき、レーザ光Ｌを走査すると、レーザ光Ｌが当たった部分及びその周辺に関し、第１の樹脂部材１０，には、深さ方向に馴染ませ部１０ａが形成されて行く。さらに、レーザ光吸収材料３は、色素の発熱により発生する膨張圧により放射状にも広がる。従って、馴染ませ部１０ａ内の色素は、深さ方向及び幅方向で略均一に分布することになる。
レーザ照射にあたって、透明ガラス板Ｇ側からレーザ光Ｌが照射されるが、第１の樹脂部材１０側からレーザ光Ｌを照射してもよく、また、第１の樹脂部材１０及び透明ガラス板Ｇ側の両側からレーザ光Ｌを照射してもよい。
さらに、このような馴染ませ工程すなわち接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量は、後述する接合本工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。例えば、波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌの出力（５０Ｗ等）を一定にした状態で、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの走査速度を、後述する接合本工程におけるレーザ光Ｌの走査速度の２倍にすることで、接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量は、後述する接合本工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量の半分にすることができる。なお、レーザ光Ｌの走査速度は、レーザ光吸収材料３０を馴染ませるのに最適な速度が実験などで選定される。この馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３０に含まれる色素が略均一に分布して、色素ムラが少なくなるような速度が実験に基づいて選定されることになる。
これに対し、レーザ光Ｌの走査速度を一定にした場合、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの出力を、接合本工程におけるレーザ光Ｌの出力より小さくする必要がある。なお、レーザ光Ｌの出力は、レーザ光吸収材料３０の馴染ませに最適な出力が実験などで選定される。この馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３０に含まれる色素が略均一に分布して、色素ムラが少なくなるような出力が実験に基づいて選定されることになる。なお、馴染ませ工程では、レーザ光吸収材料３０が色素分解を起こすほど加熱するのは好ましくない。
次に、図６に示すように、透明ガラス板Ｇを第１の樹脂部材１０から外し、第１の樹脂部材１０に形成された馴染ませ部１０ａを露出させる。この馴染ませ部１０ａにおいて、レーザ光吸収材料３０に含まれる色素は、深さ方向及び幅方向で略均一に分布する。
馴染ませ工程後、図７に示すように、第１の樹脂部材１０の端部と第２の樹脂部材２０の端部とを重ね合わせ、重ね合わせ部分Ｗで、第１の樹脂部材１０の端部と第２の樹脂部材２０の端部とでレーザ光吸収材料３０の馴染ませ部１０ａを挟み込む。その後、第２の樹脂部材２０を透過するレーザ光Ｌをレーザ光吸収材料３０に再度照射する接合本工程を行うと、馴染ませ工程によりレーザ光吸収材料３０に含まれている色素が略均一に分布していることによって、接合本工程において均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。なお、この接合本工程において、第１の樹脂部材１０側からレーザ光Ｌを照射してもよく、また、第１及び第２の樹脂部材１０，２０側の両側からレーザ光Ｌを照射してもよい。
この接合本工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量は、前述した接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量より大きくなっている。例えば、波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌの出力（５０Ｗ等）を一定にした状態で、接合本工程におけるレーザ光Ｌの走査速度を、前述した接合前処理におけるレーザ光Ｌの走査速度の半分にすることで、接合本工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量は、前述した接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量の２倍にすることができる。なお、レーザ光Ｌの走査速度は、所望の接合強度を達成させるための最適な速度が実験などで選定される。
これに対し、レーザ光Ｌの走査速度を一定にした場合、接合本工程におけるレーザ光Ｌの出力を、接合前処理工程におけるレーザ光Ｌの出力より大きくする必要がある。なお、レーザ光Ｌの出力は、所望の接合強度を達成させるための最適な出力が実験などで選定される。
この透明樹脂溶着方法の接合前処理工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量は、接合本工程におけるレーザ光吸収材料３０の単位面積当たりの入熱量より小さくなっている。このような条件下の接合前処理工程において、レーザ光吸収材料３０を第１の樹脂部材１０と透明なガラス板（仮押さえ部材）Ｇとで挟み込み、その状態で、第１の樹脂部材１０にレーザ光吸収材料３０が馴染むように、レーザ光Ｌが透明なガラス板（仮押さえ部材）Ｇを介してレーザ光吸収材料３０に照射される。この馴染ませ工程により、第１の樹脂部材１０の馴染ませ部１０ａで、レーザ光吸収材料３０を深さ方向及び幅方向に略均一に分布させることができる。このような馴染み処理を行った後、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とを重ね合わせ、入熱量を大きくした状態で、レーザ光Ｌをレーザ光吸収材料３０に再照射して接合本工程を行うと、馴染ませ工程で達成されたレーザ光吸収材料３０の略均一な分布によって、接合本工程において深さ方向及び幅方向で均一な加熱が行われ、これによって強固で且つ確実な溶接が達成される。
このような２回レーザ照射タイプにあっては、接着剤を利用する場合よりも高い接合強度を有し、乾燥時間をも不要にするので、生産性の向上を図ることができる。さらに、このような２回照射タイプの場合、接合前処理工程と接合本工程との間の時間が長くなって、第１回目のレーザ熱が散逸した後でも、第２回目のレーザ照射によって確実に溶接することができるメリットを有する。
［実験例］
厚み２ｍｍのＰＥＴからなる第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との間に赤外線吸収色素を塗布し、φ２．４ｍｍのスポット径をもった赤外線波長のレーザ光を利用して、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着させた。以下、従来例と前述の第１の実施形態との実験結果を比較する。
図８は、従来から行われている１回レーザスキャン方式により、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とをレーザによって溶接（溶着）した際の引張強度及びその標準偏差を示すグラフである。この実験において、レーザ光の走査速度は１０ｍｍ/ｓである。図８のグラフから判るように、レーザ出力略４０Ｗ〜略５０Ｗにおいて、樹脂同士の溶着はできるが、その標準偏差から引張強度のバラつきが比較的大きく、溶接強度や溶接品質の安定性に欠ける。なお、レーザ出力４５Ｗにおいて、単位面積当たりの入熱量は１０．８Ｊ/ｍｍ２である。
図９は、第１の実施形態の実験例であり、実験条件として、第１回目に走査速度４０mm/ｓでレーザを照射し、第２回目に走査速度１０mm/ｓでレーザを照射した。図９のグラフから判るように、レーザ出力略４０Ｗ〜略５０Ｗにおいて、その標準偏差から引張強度のバラつきは非常に小さく、溶接強度や溶接品質の安定性が高い。なお、レーザ出力が４５Ｗの場合、単位面積当たりの入熱量は、第１回目：２．７Ｊ/ｍｍ2、第２回目：１０．８Ｊ/ｍｍ2であり、特に、レーザ出力が略４０W〜略４５Ｗでその効果は顕著である。
［第３の実施形態］
レーザ光吸収材料に揮発性の高い溶媒を利用する場合、塗布ムラが発生し易く、次のような光量測定を行って、馴染ませ工程時が適正に行われた否かを推定し、馴染ませ工程が適正に行われている場合にのみ、接合本工程を実行させる。
馴染ませ工程時における反射光測定おいて、図１１に示すように、レーザヘッドＨから出射されたレーザ光が樹脂部材２で反射して上方に戻ってきた光の光量を分光測光装置（ＰＭＡ）４０で測定する。また、馴染ませ工程時における散乱光測定おいて、図１２に示すように、レーザヘッドＨから出射されたレーザ光が樹脂部材２で反射して四方に拡散した光の光量を分光測光装置（ＰＭＡ）５０で測定する。また、馴染ませ工程時における透過光測定おいて、図１３に示すように、レーザヘッドＨから出射されたレーザ光が樹脂部材１，２を透過した光量を分光測光装置（ＰＭＡ）６０で測定する。なお、馴染ませ工程時において、樹脂部材２に代えて、透明なガラス板Ｇが利用される場合がある。
レーザ光と反射光と散乱光と吸収光と透過光には図１０に示すような関係がある。そして、同じ材質の樹脂部材１，２を利用する限りにおいて、反射率、散乱率、透過率が常に一定であるから、反射光、散乱光、透過光の何れかを測定することで、適正な馴染ませ工程が行われているか否かを推定することができる。なお、ガラス板Ｇを利用する場合も同様である。
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、第１の樹脂部材１，１０にレーザ光吸収材料３，３０を塗布する場合、生産性向上のためにインクジェットを利用してもよい。
本発明に係る透明樹脂溶着方法に適用する樹脂部材とレーザ光吸収材料との配置関係を示す斜視図である。 第１回目のレーザ照射を示す斜視図である。 第２回目のレーザ照射を示す斜視図である。 本発明に係る透明樹脂溶着方法に適用する樹脂部材とガラス板とレーザ光吸収材料との配置関係を示す斜視図である。 第１回目のレーザ照射を示す斜視図である。 樹脂部材からガラス板を外した状態を示す斜視図である。 第２回目のレーザ照射を示す斜視図である。 従来から行われている１回レーザスキャン方式による実験結果を示すグラフである。 本発明に係る透明樹脂溶着方法による実験結果を示すグラフである。 レーザ光と反射光と散乱光と吸収光と透過光との関係を示す図である。 反射光の測定状態を示す斜視図である。 散乱光の測定状態を示す斜視図である。 透過光の測定状態を示す斜視図である。
符号の説明
１，１０…第１の樹脂部材、２，２０…第２の樹脂部材、３，３０…レーザ光吸収材料、Ｇ…透明ガラス板（仮押さえ部材）、Ｌ…レーザ光。

Claims (6)

  1. 透明な第１の樹脂部材と透明な第２の樹脂部材とをレーザ光によって溶着させる透明樹脂溶着方法において、
    前記第１の樹脂部材の表面にレーザ光吸収材料を塗布する工程と、
    前記レーザ光吸収材料を挟み込むように、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを重ね合わせる工程と、
    前記重ね合わせ工程後、前記第１又は第２の樹脂部材を透過する前記レーザ光を、前記レーザ光吸収材料に照射して、前記レーザ光吸収材料を前記第１及び第２の樹脂部材に馴染ませる接合前処理工程と、
    前記馴染ませ工程後、前記第１又は第２の樹脂部材を透過する前記レーザ光を前記レーザ光吸収材料に再度照射する接合本工程とを備え、
    前記接合前処理工程における前記レーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、前記接合本工程における前記レーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さいことを特徴とする透明樹脂溶着方法。
  2. 透明な第１の樹脂部材と透明な第２の樹脂部材とをレーザ光によって溶着させる透明樹脂溶着方法において、
    前記第１の樹脂部材の表面にレーザ光吸収材料を塗布する工程と、
    前記レーザ光吸収材料に前記レーザ光を照射して、前記レーザ光吸収材料を前記第１の樹脂部材に馴染ませる接合前処理工程と、
    前記レーザ光吸収材料を挟み込むように、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを重ね合わせる工程と、
    前記重ね合わせ工程後、前記第１又は第２の樹脂部材を透過する前記レーザ光を前記レーザ光吸収材料に再度照射する接合本工程とを備え、
    前記接合前処理工程における前記レーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量は、前記接合本工程における前記レーザ光吸収材料の単位面積当たりの入熱量より小さいことを特徴とする透明樹脂溶着方法。
  3. 前記第１の樹脂部材の前記表面に前記レーザ光吸収材料を塗布した後、前記レーザ光吸収材料を、仮押さえ部材と前記第１の樹脂部材とで挟み込み、前記仮押さえ部材又は前記第１の樹脂部材を透過する前記レーザ光を前記レーザ光吸収材料に照射して、前記レーザ光吸収材料を前記第１の樹脂部材に馴染ませることを特徴とする請求項２記載の透明樹脂溶着方法。
  4. 前記レーザ光の出力を一定にした状態で、前記接合前処理工程における前記レーザ光の走査速度は、前記接合本工程における前記レーザ光の走査速度より大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の透明樹脂溶着方法。
  5. 前記レーザ光の走査速度を一定にした状態で、前記接合前処理工程における前記レーザ光の出力は、前記接合本工程における前記レーザ光の出力より小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の透明樹脂溶着方法。
  6. 前記レーザ光吸収材料は、赤外線吸収色素を含有したインクからなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の透明樹脂溶着方法。
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