JP2001334578A - レーザによる樹脂の溶着加工方法 - Google Patents
レーザによる樹脂の溶着加工方法Info
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- B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細な溶着を可能にすると共に、レーザの照
射方向に対して任意方向の面における溶着を可能にす
る。レーザの位置ずれに対して許容幅を広げる。 【解決手段】 レーザ光Ａに対して透過率の高い透過性
樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２とを重ね合わせ
て、透過性樹脂材１側よりレーザを照射し、吸収性樹脂
材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂材１を加熱する
ことによって互いの樹脂を溶着するレーザによる樹脂の
溶着加工方法である。レーザ照射側の透過性樹脂材１
に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小
ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ光路５を
形成する。
射方向に対して任意方向の面における溶着を可能にす
る。レーザの位置ずれに対して許容幅を広げる。 【解決手段】 レーザ光Ａに対して透過率の高い透過性
樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２とを重ね合わせ
て、透過性樹脂材１側よりレーザを照射し、吸収性樹脂
材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂材１を加熱する
ことによって互いの樹脂を溶着するレーザによる樹脂の
溶着加工方法である。レーザ照射側の透過性樹脂材１
に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小
ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ光路５を
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザによる樹脂の
溶着加工方法に関し、詳しくは２枚の熱可塑性樹脂をレ
ーザにより熱溶融させる溶着接合方法に関するものであ
る。
溶着加工方法に関し、詳しくは２枚の熱可塑性樹脂をレ
ーザにより熱溶融させる溶着接合方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭６２−１４２０９２
号公報には、図１１に示すように、共に熱可塑性樹脂か
らなり、一方のみがレーザ光Ａを透過する透過性材料か
らなる２枚の樹脂材１，２を重ね合わせ、ガラス板から
なる２枚の押さえ治具３，３で両樹脂材１，２を密着さ
せ、透過性を有する樹脂材１側からレーザを照射して、
２枚の樹脂材１，２を接着する方法が開示されている。
号公報には、図１１に示すように、共に熱可塑性樹脂か
らなり、一方のみがレーザ光Ａを透過する透過性材料か
らなる２枚の樹脂材１，２を重ね合わせ、ガラス板から
なる２枚の押さえ治具３，３で両樹脂材１，２を密着さ
せ、透過性を有する樹脂材１側からレーザを照射して、
２枚の樹脂材１，２を接着する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６２−１４２０９２号公報に開示されたレーザによ
る樹脂溶着方法にあっては、レーザ照射側の樹脂材１や
押さえ治具３によってレーザ光Ａが屈折、散乱するた
め、溶着部分においてレーザ光Ａの小径化が困難とな
り、特に、溶着幅１００μｍ以下の微細溶着は困難であ
った。しかも、溶着できる面は、レーザの照射方向Ｂに
対して垂直方向の面のみであり、水平方向（Ｂと同方
向）の面（たち面）の溶着は不可能であった。また仮に
レーザの照射位置が界面４の溶着部分から位置ずれして
いると、溶着部分にレーザを十分に照射できなくなるな
ど、レーザの位置ずれに対して許容幅が狭いという問題
もあった。
開昭６２−１４２０９２号公報に開示されたレーザによ
る樹脂溶着方法にあっては、レーザ照射側の樹脂材１や
押さえ治具３によってレーザ光Ａが屈折、散乱するた
め、溶着部分においてレーザ光Ａの小径化が困難とな
り、特に、溶着幅１００μｍ以下の微細溶着は困難であ
った。しかも、溶着できる面は、レーザの照射方向Ｂに
対して垂直方向の面のみであり、水平方向（Ｂと同方
向）の面（たち面）の溶着は不可能であった。また仮に
レーザの照射位置が界面４の溶着部分から位置ずれして
いると、溶着部分にレーザを十分に照射できなくなるな
ど、レーザの位置ずれに対して許容幅が狭いという問題
もあった。
【０００４】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
発明したものであって、その目的とするところは、透過
性を有する樹脂材やレーザ照射側の押さえ治具にレーザ
を集光する機能を持たせることにより、微細な溶着が可
能となると共に、レーザの照射方向に対して任意の方向
における溶着が可能となり、さらにレーザの位置ずれに
対して許容幅を広げることができるレーザによる樹脂の
溶着加工方法を提供するにある。
発明したものであって、その目的とするところは、透過
性を有する樹脂材やレーザ照射側の押さえ治具にレーザ
を集光する機能を持たせることにより、微細な溶着が可
能となると共に、レーザの照射方向に対して任意の方向
における溶着が可能となり、さらにレーザの位置ずれに
対して許容幅を広げることができるレーザによる樹脂の
溶着加工方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明にあっては、レーザ光Ａに対して透過率の高い
透過性樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２とを重ね
合わせて、透過性樹脂材１側よりレーザを照射し、吸収
性樹脂材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂材１を加
熱することによって互いの樹脂を溶着するレーザによる
樹脂の溶着加工方法において、レーザ照射側の透過性樹
脂材１に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４
で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ光
路５を形成したことを特徴としており、このように構成
することで、レーザ光Ａが透過性樹脂材１に入射される
際にレンズ作用によって、溶着部分にレーザ光Ａを十分
に集光させることができ、更に微小に集光させることに
よって従来では困難とされていた微細溶着が可能とな
り、また、透過性樹脂材１の形状にレーザを集光する機
能を持たせたことによって、レーザの照射方向Ｂに対し
て任意の方向の溶着も可能となり、さらに溶着部分に対
してレーザが位置ずれしている場合でも、レンズ作用に
よってレーザの位置ずれを抑制できるようになる。
に本発明にあっては、レーザ光Ａに対して透過率の高い
透過性樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２とを重ね
合わせて、透過性樹脂材１側よりレーザを照射し、吸収
性樹脂材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂材１を加
熱することによって互いの樹脂を溶着するレーザによる
樹脂の溶着加工方法において、レーザ照射側の透過性樹
脂材１に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４
で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ光
路５を形成したことを特徴としており、このように構成
することで、レーザ光Ａが透過性樹脂材１に入射される
際にレンズ作用によって、溶着部分にレーザ光Ａを十分
に集光させることができ、更に微小に集光させることに
よって従来では困難とされていた微細溶着が可能とな
り、また、透過性樹脂材１の形状にレーザを集光する機
能を持たせたことによって、レーザの照射方向Ｂに対し
て任意の方向の溶着も可能となり、さらに溶着部分に対
してレーザが位置ずれしている場合でも、レンズ作用に
よってレーザの位置ずれを抑制できるようになる。
【０００６】また上記透過性樹脂材１の吸収性樹脂材２
と接する側に、凸形状のレンズ光路５を形成するのが好
ましく、この場合、透過性樹脂材１は凸形状のレンズ光
路５を介して、吸収性樹脂材２のレーザが照射される接
合部分のみに接することとなり、吸収性樹脂材２からの
熱影響を最小限に抑えることができる。
と接する側に、凸形状のレンズ光路５を形成するのが好
ましく、この場合、透過性樹脂材１は凸形状のレンズ光
路５を介して、吸収性樹脂材２のレーザが照射される接
合部分のみに接することとなり、吸収性樹脂材２からの
熱影響を最小限に抑えることができる。
【０００７】また上記透過性樹脂材１の吸収性樹脂材２
と接する側に、突起形状のレンズ光路５を形成すると共
に、レンズ光路５の先端５ａを溶着時に吸収性樹脂材２
の溶融した部分に食い込ませながら溶着を行うのが好ま
しく、この場合、突起形状のレンズ光路５の先端５ａ部
分が吸収性樹脂材２の表面部分に溶け込むことによっ
て、強度の強い接合が可能となる。
と接する側に、突起形状のレンズ光路５を形成すると共
に、レンズ光路５の先端５ａを溶着時に吸収性樹脂材２
の溶融した部分に食い込ませながら溶着を行うのが好ま
しく、この場合、突起形状のレンズ光路５の先端５ａ部
分が吸収性樹脂材２の表面部分に溶け込むことによっ
て、強度の強い接合が可能となる。
【０００８】また本発明は、レーザ光Ａに対して透過率
の高い透過性樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２と
を重ね合わせると共に、レーザ光Ａに対して透過率の高
い材料からなる押さえ治具３により透過性樹脂材１と吸
収性樹脂材２とを互いに密着させるように押圧して、透
過性樹脂材１に面する押さえ治具３側よりレーザを照射
し、吸収性樹脂材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂
材１を加熱することによって互いの樹脂を溶着するよう
にしたレーザによる樹脂の溶着加工方法であって、レー
ザ照射側の押さえ治具３のレーザ光Ａの入射面側に、透
過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小ビーム
径となるようにレーザを集光する凸形状のレンズ光路５
を形成したことを特徴としており、このように構成する
ことで、レーザ照射側の押さえ治具３にレンズ作用やレ
ーザ集光作用を持たせることにより、透過性樹脂材１及
び吸収性樹脂材２の形状に制約が発生しなくなり、樹脂
材の形状設計に自由度を持たせることができる。
の高い透過性樹脂材１と吸収率の高い吸収性樹脂材２と
を重ね合わせると共に、レーザ光Ａに対して透過率の高
い材料からなる押さえ治具３により透過性樹脂材１と吸
収性樹脂材２とを互いに密着させるように押圧して、透
過性樹脂材１に面する押さえ治具３側よりレーザを照射
し、吸収性樹脂材２を加熱して熱伝導により透過性樹脂
材１を加熱することによって互いの樹脂を溶着するよう
にしたレーザによる樹脂の溶着加工方法であって、レー
ザ照射側の押さえ治具３のレーザ光Ａの入射面側に、透
過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小ビーム
径となるようにレーザを集光する凸形状のレンズ光路５
を形成したことを特徴としており、このように構成する
ことで、レーザ照射側の押さえ治具３にレンズ作用やレ
ーザ集光作用を持たせることにより、透過性樹脂材１及
び吸収性樹脂材２の形状に制約が発生しなくなり、樹脂
材の形状設計に自由度を持たせることができる。
【０００９】また上記レーザ照射側の押さえ治具３の透
過性樹脂材１と面する側に、透過性樹脂材１と吸収性樹
脂材２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを
集光する凸形状のレンズ光路５を形成するのが好まし
い。
過性樹脂材１と面する側に、透過性樹脂材１と吸収性樹
脂材２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを
集光する凸形状のレンズ光路５を形成するのが好まし
い。
【００１０】また上記レーザ照射側の押さえ治具３の内
部に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最
小ビーム径となるようにレーザを集光する反射鏡形状の
レンズ光路５を形成するのが好ましく、この場合、レー
ザ光を溶着部分に十分に集光させることができ、接着性
能の向上を図ることができ、さらに周囲へのレーザ光の
散乱防止を図ることができる。
部に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最
小ビーム径となるようにレーザを集光する反射鏡形状の
レンズ光路５を形成するのが好ましく、この場合、レー
ザ光を溶着部分に十分に集光させることができ、接着性
能の向上を図ることができ、さらに周囲へのレーザ光の
散乱防止を図ることができる。
【００１１】また上記レーザ照射側の押さえ治具３の透
過性樹脂材１と面する側に、接合部分のみにレーザが透
過する透過部７を有する遮蔽材６を形成し、透過部７を
透過したレーザにより接合を行うのが好ましく、この場
合、遮蔽材６によって溶着部分以外にレーザが照射され
ることを防止できる結果、周囲に散乱したレーザ光Ａが
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２の界面４に照射される
ことを防止できる。
過性樹脂材１と面する側に、接合部分のみにレーザが透
過する透過部７を有する遮蔽材６を形成し、透過部７を
透過したレーザにより接合を行うのが好ましく、この場
合、遮蔽材６によって溶着部分以外にレーザが照射され
ることを防止できる結果、周囲に散乱したレーザ光Ａが
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２の界面４に照射される
ことを防止できる。
【００１２】また上記レーザ照射側の押さえ治具３に、
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレーザを
集光するレンズ光路５を突設し、このレンズ光路５をレ
ーザ照射方向Ｂに対して任意の方向にレーザが照射可能
となるような形状とするのが好ましく、この場合、レー
ザ光Ａを照射方向Ｂと水平な方向など、任意の方向に集
光できるようになる。
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレーザを
集光するレンズ光路５を突設し、このレンズ光路５をレ
ーザ照射方向Ｂに対して任意の方向にレーザが照射可能
となるような形状とするのが好ましく、この場合、レー
ザ光Ａを照射方向Ｂと水平な方向など、任意の方向に集
光できるようになる。
【００１３】また上記透過性樹脂材１，１同士を接合材
料にて接合すると共に、透過性樹脂材１の接合部分のみ
にレーザ光Ａを吸収する吸収性材料８を配置して、吸収
性部材の加熱により接合部分のみを接合するのが好まし
く、この場合、温度上昇が吸収性材料８においてのみ起
こり、吸収性材料８が配置された部分のみが溶着される
こととなり、その結果、更に微細な溶着を容易に実現で
きる。
料にて接合すると共に、透過性樹脂材１の接合部分のみ
にレーザ光Ａを吸収する吸収性材料８を配置して、吸収
性部材の加熱により接合部分のみを接合するのが好まし
く、この場合、温度上昇が吸収性材料８においてのみ起
こり、吸収性材料８が配置された部分のみが溶着される
こととなり、その結果、更に微細な溶着を容易に実現で
きる。
【００１４】また上記レーザを集光するレンズ光路５の
形状を、予め溶着を行いたいパターンに形成し、一回の
レーザ照射により上記パターンをすべて溶着するのが好
ましく、この場合、例えば１つのレーザ光源を走査させ
ることなく、パターン溶着することが可能となる。
形状を、予め溶着を行いたいパターンに形成し、一回の
レーザ照射により上記パターンをすべて溶着するのが好
ましく、この場合、例えば１つのレーザ光源を走査させ
ることなく、パターン溶着することが可能となる。
【００１５】また上記レーザ光源としてパルス幅１０ｎ
ｓ以下のパルス発振レーザを用いるのが好ましく、この
場合、溶着部分の周囲の温度上昇を抑制しながら、微細
なレーザ溶着が可能となる。
ｓ以下のパルス発振レーザを用いるのが好ましく、この
場合、溶着部分の周囲の温度上昇を抑制しながら、微細
なレーザ溶着が可能となる。
【００１６】また上記パルス発振レーザの照射方法とし
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするのが好ましく、この場合、レーザ照射され
た部分を十分に冷却でき、熱影響の発生を抑えることが
できる。
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするのが好ましく、この場合、レーザ照射され
た部分を十分に冷却でき、熱影響の発生を抑えることが
できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。
施形態に基づいて説明する。
【００１８】図１は、熱可塑性樹脂のレーザ溶着システ
ムの概略を示している。本実施形態では、上下２枚の押
さえ治具３により透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２とを
互いに密着させるように押圧して、押さえ治具３側より
レーザを照射するにあたって、予めレーザ照射側の透過
性樹脂材１に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界
面４で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレン
ズ光路５を形成した点に特徴を有している。ここでレン
ズ光路５とは、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界
面４にレーザの焦点位置（最小ビーム径）がくるように
透過性樹脂材１の表面を凸形状にしてレンズ作用やレー
ザ集光作用を持たせたものである。図１に示す例では、
レンズ光路５を半球形状としているが、これには限ら
ず、例えば図２に示すような突起形状としてもよいもの
である。
ムの概略を示している。本実施形態では、上下２枚の押
さえ治具３により透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２とを
互いに密着させるように押圧して、押さえ治具３側より
レーザを照射するにあたって、予めレーザ照射側の透過
性樹脂材１に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界
面４で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレン
ズ光路５を形成した点に特徴を有している。ここでレン
ズ光路５とは、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界
面４にレーザの焦点位置（最小ビーム径）がくるように
透過性樹脂材１の表面を凸形状にしてレンズ作用やレー
ザ集光作用を持たせたものである。図１に示す例では、
レンズ光路５を半球形状としているが、これには限ら
ず、例えば図２に示すような突起形状としてもよいもの
である。
【００１９】上記透過性樹脂材１の材料として、レーザ
光Ａ透過率の高いポリカーボネイトやアクリル樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂などが用いられる。また、吸収性樹脂材２の材
料として、レーザ光Ａ吸収率の高いもの、例えば上記透
過性材料中にカーボンブラックなどのレーザ光Ａを吸収
する物質を含有したものが用いられる。また、透過性樹
脂材１と吸収性樹脂材２とを互いに押圧して密着させる
ための上下２枚の押さえ治具３のうち、少なくとも透過
性樹脂材１に面したレーザ照射側の押さえ治具３は、レ
ーザ光Ａに対して透過率の高いもの、たとえば、ガラス
材や透過ポリカーボネイトなどで形成されている。これ
により、押さえ治具３側からレーザ透過率の高い透過性
樹脂材１の溶着部分にレーザを照射できるようになって
いる。なお、吸収性樹脂材２側に面する押さえ治具３の
材質は、特に限定されない。
光Ａ透過率の高いポリカーボネイトやアクリル樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂などが用いられる。また、吸収性樹脂材２の材
料として、レーザ光Ａ吸収率の高いもの、例えば上記透
過性材料中にカーボンブラックなどのレーザ光Ａを吸収
する物質を含有したものが用いられる。また、透過性樹
脂材１と吸収性樹脂材２とを互いに押圧して密着させる
ための上下２枚の押さえ治具３のうち、少なくとも透過
性樹脂材１に面したレーザ照射側の押さえ治具３は、レ
ーザ光Ａに対して透過率の高いもの、たとえば、ガラス
材や透過ポリカーボネイトなどで形成されている。これ
により、押さえ治具３側からレーザ透過率の高い透過性
樹脂材１の溶着部分にレーザを照射できるようになって
いる。なお、吸収性樹脂材２側に面する押さえ治具３の
材質は、特に限定されない。
【００２０】溶着加工に使用するレーザとしては、半導
体レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザなどが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。
体レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザなどが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】また、レーザの照射方法としては、レーザ
光Ａを１点に集光させて接合部分を走査して溶着する方
法と、複数のレーザ光Ａを用いて溶着するパターンに一
括で溶着を行う方法が挙げられる。レーザを走査させる
場合、レーザ光ＡをＸ−Ｙテーブルやガルバノスキャニ
ングミラーなどにより走査させる方法や、レーザ光Ａを
固定して樹脂材を移動せる方法がある。照射されたレー
ザのエネルギーは吸収性樹脂材２において吸収されて熱
に変換される。そのとき、吸収性樹脂材２と透過性樹脂
材１が密着していることにより、吸収性樹脂材２の熱が
伝導し、透過性樹脂材１も昇温することで、互いの樹脂
が溶着されるものである。
光Ａを１点に集光させて接合部分を走査して溶着する方
法と、複数のレーザ光Ａを用いて溶着するパターンに一
括で溶着を行う方法が挙げられる。レーザを走査させる
場合、レーザ光ＡをＸ−Ｙテーブルやガルバノスキャニ
ングミラーなどにより走査させる方法や、レーザ光Ａを
固定して樹脂材を移動せる方法がある。照射されたレー
ザのエネルギーは吸収性樹脂材２において吸収されて熱
に変換される。そのとき、吸収性樹脂材２と透過性樹脂
材１が密着していることにより、吸収性樹脂材２の熱が
伝導し、透過性樹脂材１も昇温することで、互いの樹脂
が溶着されるものである。
【００２２】しかして、レーザ照射側の透過性樹脂材１
に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小
ビーム径となるようにレーザを集光する半球形状のレン
ズ光路５を形成したことによって、レーザ光Ａが押さえ
治具３を透過する際に屈折、散乱されても、透過性樹脂
材１に入射される際にレンズ作用やレーザ集光作用によ
って、レーザ光Ａの焦点位置を界面４に位置させること
ができる。これにより、溶着部分にレーザ光Ａを十分に
集光させることができるものであり、更に微小に集光さ
せることによって従来では困難とされていた溶着幅１０
０μｍ以下の微細溶着を行うことができるようになる。
しかも、透過性樹脂材１の形状にレーザを集光する機能
を持たせたことによって、溶着できる面は、レーザの照
射方向Ｂに対して垂直方向の面のみならず、水平方向の
面（たち面）などの任意の方向の溶着も可能となり、こ
の結果、界面４のあらゆる形状に対してレーザによる溶
着が可能となる。また仮りにレーザの照射位置が界面４
の溶着部分からずれていても、透過性樹脂材１のレンズ
作用によって、レーザの位置ずれを抑制することができ
るようになり、レーザの位置ずれに対して、許容幅が広
くなるという利点もある。
に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最小
ビーム径となるようにレーザを集光する半球形状のレン
ズ光路５を形成したことによって、レーザ光Ａが押さえ
治具３を透過する際に屈折、散乱されても、透過性樹脂
材１に入射される際にレンズ作用やレーザ集光作用によ
って、レーザ光Ａの焦点位置を界面４に位置させること
ができる。これにより、溶着部分にレーザ光Ａを十分に
集光させることができるものであり、更に微小に集光さ
せることによって従来では困難とされていた溶着幅１０
０μｍ以下の微細溶着を行うことができるようになる。
しかも、透過性樹脂材１の形状にレーザを集光する機能
を持たせたことによって、溶着できる面は、レーザの照
射方向Ｂに対して垂直方向の面のみならず、水平方向の
面（たち面）などの任意の方向の溶着も可能となり、こ
の結果、界面４のあらゆる形状に対してレーザによる溶
着が可能となる。また仮りにレーザの照射位置が界面４
の溶着部分からずれていても、透過性樹脂材１のレンズ
作用によって、レーザの位置ずれを抑制することができ
るようになり、レーザの位置ずれに対して、許容幅が広
くなるという利点もある。
【００２３】ここで、レーザ光源としてパルス幅１０ｎ
ｓ以下のパルス発振レーザを用いるのが望ましい。レー
ザ溶着を行う場合、ＤＣレーザでは常にレーザが照射さ
れているため、そのエネルギーが熱に変換されて、熱伝
導により周囲の温度が上昇させる。そこで、レーザ光Ａ
を高速で走査させることにより、周囲の熱影響を抑える
ことは可能であるが、現状では、レーザ光Ａの走査速度
にも限界があり、微細な溶着が困難となっている。そこ
で、パルス発振のレーザにより瞬間的にレーザを照射さ
せることにより、周囲への温度上昇を抑制させることが
可能となる。その結果、微細なレーザ溶着が可能とな
り、また熱影響領域が抑えながら、微細領域の接合が可
能となる。このときのレーザとしては、パルス発振ＹＡ
Ｇレーザ、パルス幅が数１０ｎＳ程度のＱスイッチＹＡ
Ｇレーザやチャープパルス増幅により更にパルス幅の短
くしたレーザやフェムト秒レーザなどが挙げられる。
ｓ以下のパルス発振レーザを用いるのが望ましい。レー
ザ溶着を行う場合、ＤＣレーザでは常にレーザが照射さ
れているため、そのエネルギーが熱に変換されて、熱伝
導により周囲の温度が上昇させる。そこで、レーザ光Ａ
を高速で走査させることにより、周囲の熱影響を抑える
ことは可能であるが、現状では、レーザ光Ａの走査速度
にも限界があり、微細な溶着が困難となっている。そこ
で、パルス発振のレーザにより瞬間的にレーザを照射さ
せることにより、周囲への温度上昇を抑制させることが
可能となる。その結果、微細なレーザ溶着が可能とな
り、また熱影響領域が抑えながら、微細領域の接合が可
能となる。このときのレーザとしては、パルス発振ＹＡ
Ｇレーザ、パルス幅が数１０ｎＳ程度のＱスイッチＹＡ
Ｇレーザやチャープパルス増幅により更にパルス幅の短
くしたレーザやフェムト秒レーザなどが挙げられる。
【００２４】また、パルス発振レーザの照射方法とし
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするのが望ましい。パルス発振レーザの照射方
法として、同一部分に照射するエネルギーを数ショット
に分割して照射する場合、同一部分に連続でレーザを照
射すると熱影響が発生しやすいため微細化が困難であ
る。そこで、同一部分に照射されるショット数を１ショ
ットとして溶着パターンを照射して、それを繰り返し複
数ショット照射する。この場合、同一部分に照射される
レーザの間隔は１秒以上とすることが可能となり、レー
ザ照射された部分は十分に冷却され、熱影響を発生する
ことを抑えることができるので、微細領域の接合が可能
となる。
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするのが望ましい。パルス発振レーザの照射方
法として、同一部分に照射するエネルギーを数ショット
に分割して照射する場合、同一部分に連続でレーザを照
射すると熱影響が発生しやすいため微細化が困難であ
る。そこで、同一部分に照射されるショット数を１ショ
ットとして溶着パターンを照射して、それを繰り返し複
数ショット照射する。この場合、同一部分に照射される
レーザの間隔は１秒以上とすることが可能となり、レー
ザ照射された部分は十分に冷却され、熱影響を発生する
ことを抑えることができるので、微細領域の接合が可能
となる。
【００２５】なお、上記のようにパルス幅１０ｎｓ以下
のパルス発振レーザを用いる方法、及びパルス発振レー
ザの照射方法は、以下の各実施形態においても同様に採
用できるものである。
のパルス発振レーザを用いる方法、及びパルス発振レー
ザの照射方法は、以下の各実施形態においても同様に採
用できるものである。
【００２６】図３は、透過性樹脂材１の吸収性樹脂材２
と接する側に、凸形状のレンズ光路５を設けた場合を示
している。吸収性樹脂材２及び押さえ治具３については
図１の実施形態と同様である。本例では、図１、図２の
実施形態と同様な作用効果に加えて、透過性樹脂材１
は、吸収性樹脂材２のレーザが照射される溶着部分のみ
に接しているため、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２と
の接触面のみの温度伝達が可能となり、レンズ光路５の
先端の接触面５ｂのみを接合面とすることができる。こ
れにより、吸収性樹脂材２からの熱影響を最小限に抑え
ることが可能となる。
と接する側に、凸形状のレンズ光路５を設けた場合を示
している。吸収性樹脂材２及び押さえ治具３については
図１の実施形態と同様である。本例では、図１、図２の
実施形態と同様な作用効果に加えて、透過性樹脂材１
は、吸収性樹脂材２のレーザが照射される溶着部分のみ
に接しているため、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２と
の接触面のみの温度伝達が可能となり、レンズ光路５の
先端の接触面５ｂのみを接合面とすることができる。こ
れにより、吸収性樹脂材２からの熱影響を最小限に抑え
ることが可能となる。
【００２７】図４は、透過性樹脂材１の吸収性樹脂材２
と接する側に、突起形状のレンズ光路５を形成すると共
に、レンズ光路５の先端５ａを溶着時に吸収性樹脂材２
の溶融した部分に食い込ませながら溶着を行う場合を示
している。他の構成は図３の実施形態と同様である。本
例では、レンズ光路５の先端５ａが突起形状となってい
るため、吸収性樹脂材２が溶融した際に透過性樹脂材１
の表面部分に食い込みながら溶融して溶着されることと
なる。従って、図３の実施形態と同様な作用効果に加え
て、レンズ光路５の先端５ａ部分が吸収性樹脂材２の表
面部分に溶け込むことによって、図３の場合よりも強度
の強い接合が可能となる。
と接する側に、突起形状のレンズ光路５を形成すると共
に、レンズ光路５の先端５ａを溶着時に吸収性樹脂材２
の溶融した部分に食い込ませながら溶着を行う場合を示
している。他の構成は図３の実施形態と同様である。本
例では、レンズ光路５の先端５ａが突起形状となってい
るため、吸収性樹脂材２が溶融した際に透過性樹脂材１
の表面部分に食い込みながら溶融して溶着されることと
なる。従って、図３の実施形態と同様な作用効果に加え
て、レンズ光路５の先端５ａ部分が吸収性樹脂材２の表
面部分に溶け込むことによって、図３の場合よりも強度
の強い接合が可能となる。
【００２８】図５は、レーザ照射側の押さえ治具３のレ
ーザ光Ａの入射面側に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材
２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを集光
する凸形状のレンズ光路５を形成した場合を示してい
る。ここで図５（ａ）に示す例では、凸形状のレンズ光
路５を半球形状とした場合を示し、図５（ｂ）は先端が
尖った突起形状とした場合を示しており、いずれの場合
も、界面４にレーザ光Ａが集光するようなレンズ作用や
レーザ導光作用を有しているので、図１、図２の実施形
態と同様、溶着部分にレーザ光Ａを十分に集光させるこ
とができると共に、従来では困難とされていた溶着幅１
００μｍ以下の微細溶着を行うことが可能となり、さら
に押さえ治具３によるレンズ作用やレーザ導光作用によ
ってレーザの位置ずれを抑制することができるという作
用効果が得られる。そのうえ、透過性樹脂材１及び吸収
性樹脂材２の形状に制約が発生しなくなる。つまり、前
記実施形態のように樹脂材料にレンズ作用を持たせたも
のではなく、レーザ照射側の押さえ治具３にレンズ作用
を持たせることにより、透過性樹脂材１及び吸収性樹脂
材２の形状設計に自由度を持たせることが可能となる。
ーザ光Ａの入射面側に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材
２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを集光
する凸形状のレンズ光路５を形成した場合を示してい
る。ここで図５（ａ）に示す例では、凸形状のレンズ光
路５を半球形状とした場合を示し、図５（ｂ）は先端が
尖った突起形状とした場合を示しており、いずれの場合
も、界面４にレーザ光Ａが集光するようなレンズ作用や
レーザ導光作用を有しているので、図１、図２の実施形
態と同様、溶着部分にレーザ光Ａを十分に集光させるこ
とができると共に、従来では困難とされていた溶着幅１
００μｍ以下の微細溶着を行うことが可能となり、さら
に押さえ治具３によるレンズ作用やレーザ導光作用によ
ってレーザの位置ずれを抑制することができるという作
用効果が得られる。そのうえ、透過性樹脂材１及び吸収
性樹脂材２の形状に制約が発生しなくなる。つまり、前
記実施形態のように樹脂材料にレンズ作用を持たせたも
のではなく、レーザ照射側の押さえ治具３にレンズ作用
を持たせることにより、透過性樹脂材１及び吸収性樹脂
材２の形状設計に自由度を持たせることが可能となる。
【００２９】図６は、レーザ照射側の押さえ治具３の透
過性樹脂材１と面する側に、透過性樹脂材１と吸収性樹
脂材２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを
集光する凸形状のレンズ光路５を形成した場合を示して
いる。図６に示す例では、凸形状のレンズ光路５を突起
形状としており、図５の実施形態と同様な作用効果が得
られるうえに、溶着部分のみに押さえ治具３が接してい
るため、溶着部分の密着性を確保することが容易とな
り、安定した溶着を行うことができると共に、強い接合
が可能となる。
過性樹脂材１と面する側に、透過性樹脂材１と吸収性樹
脂材２との界面４で最小ビーム径となるようにレーザを
集光する凸形状のレンズ光路５を形成した場合を示して
いる。図６に示す例では、凸形状のレンズ光路５を突起
形状としており、図５の実施形態と同様な作用効果が得
られるうえに、溶着部分のみに押さえ治具３が接してい
るため、溶着部分の密着性を確保することが容易とな
り、安定した溶着を行うことができると共に、強い接合
が可能となる。
【００３０】図７は、レーザ照射側の押さえ治具３の内
部に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最
小ビーム径となるようにレーザを集光する反射鏡形状の
レンズ光路５を形成した場合を示している。この反射鏡
形状のレンズ光路５は、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材
２との界面４にレーザ光Ａが集光するような凹形状をし
ており、これにより、図５の実施形態と同様な作用効果
が得られるうえに、レンズ光路５が反射鏡形状をしてい
るので、レーザ光Ａを溶着部分に十分に集光させること
ができ、接着性能の向上を図ることができるうえに、周
囲へのレーザ光Ａの散乱防止に一層効果的となる。
部に、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４で最
小ビーム径となるようにレーザを集光する反射鏡形状の
レンズ光路５を形成した場合を示している。この反射鏡
形状のレンズ光路５は、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材
２との界面４にレーザ光Ａが集光するような凹形状をし
ており、これにより、図５の実施形態と同様な作用効果
が得られるうえに、レンズ光路５が反射鏡形状をしてい
るので、レーザ光Ａを溶着部分に十分に集光させること
ができ、接着性能の向上を図ることができるうえに、周
囲へのレーザ光Ａの散乱防止に一層効果的となる。
【００３１】図８は、レーザ照射側の押さえ治具３の透
過性樹脂材１と面する側に、接合部分のみにレーザが透
過する透過部７を有する遮蔽材６を形成し、透過部７を
透過したレーザにより接合を行う場合を示している。他
の構成は図５（ａ）の実施形態と同様である。本例で
は、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレー
ザ光Ａが集光するように、レーザ照射側の押さえ治具３
にレーザを集光するレンズ光路５を設けると共に、レー
ザ照射側の押さえ治具３の透過性樹脂材１と面する側に
レーザ光Ａの遮蔽材６を形成して、溶着部分以外にレー
ザが照射されることを防ぐようにしている。これによ
り、凸形状のレンズ光路５によって集光されたレーザ
は、遮蔽材６の透過部７のみを介して照射されることと
なり、周囲に散乱したレーザ光Ａが溶着部分以外の部分
に照射されるのを防止できるので、更なる微細溶着が可
能となる。
過性樹脂材１と面する側に、接合部分のみにレーザが透
過する透過部７を有する遮蔽材６を形成し、透過部７を
透過したレーザにより接合を行う場合を示している。他
の構成は図５（ａ）の実施形態と同様である。本例で
は、透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレー
ザ光Ａが集光するように、レーザ照射側の押さえ治具３
にレーザを集光するレンズ光路５を設けると共に、レー
ザ照射側の押さえ治具３の透過性樹脂材１と面する側に
レーザ光Ａの遮蔽材６を形成して、溶着部分以外にレー
ザが照射されることを防ぐようにしている。これによ
り、凸形状のレンズ光路５によって集光されたレーザ
は、遮蔽材６の透過部７のみを介して照射されることと
なり、周囲に散乱したレーザ光Ａが溶着部分以外の部分
に照射されるのを防止できるので、更なる微細溶着が可
能となる。
【００３２】図９は、レーザ照射側の押さえ治具３に、
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレーザを
集光するレンズ光路５を突設し、このレンズ光路５をレ
ーザ照射方向Ｂに対して任意の方向にレーザが照射可能
となるような形状とした場合を示している。本例では、
レーザに対して透過率の高い材料からなる押さえ治具３
の一端を、透過性樹脂材１の一端よりも外側方に突出さ
せ、その突出した端部から下方に向けて略Ｌ字状のガラ
ス棒などからなるレンズ光路５を突出させている。レン
ズ光路５の形状は任意に設計変更自在にである。ここで
は、レンズ光路５の先端５ａがレーザの照射方向Ｂに対
して水平方向に屈曲形成されており、透過性樹脂材１と
吸収性樹脂材２との接合面（たち面）１０に向けてレー
ザを照射できるようにしてある。これにより、レーザ照
射方向Ｂと水平方向の面にレーザを十分に集光させるこ
とができるようになり、３次元形状の溶着が可能とな
る。ちなみに、従来の超音波溶着のような接合方法で
は、このような３次元形状を均一に溶着することが困難
であったが、この方法を用いることにより、微細な３次
元形状を溶着することが可能となり、樹脂材料の形状設
計の自由度を拡大することが可能となり、様々な形状に
おいて溶着が可能となる。
透過性樹脂材１と吸収性樹脂材２との界面４にレーザを
集光するレンズ光路５を突設し、このレンズ光路５をレ
ーザ照射方向Ｂに対して任意の方向にレーザが照射可能
となるような形状とした場合を示している。本例では、
レーザに対して透過率の高い材料からなる押さえ治具３
の一端を、透過性樹脂材１の一端よりも外側方に突出さ
せ、その突出した端部から下方に向けて略Ｌ字状のガラ
ス棒などからなるレンズ光路５を突出させている。レン
ズ光路５の形状は任意に設計変更自在にである。ここで
は、レンズ光路５の先端５ａがレーザの照射方向Ｂに対
して水平方向に屈曲形成されており、透過性樹脂材１と
吸収性樹脂材２との接合面（たち面）１０に向けてレー
ザを照射できるようにしてある。これにより、レーザ照
射方向Ｂと水平方向の面にレーザを十分に集光させるこ
とができるようになり、３次元形状の溶着が可能とな
る。ちなみに、従来の超音波溶着のような接合方法で
は、このような３次元形状を均一に溶着することが困難
であったが、この方法を用いることにより、微細な３次
元形状を溶着することが可能となり、樹脂材料の形状設
計の自由度を拡大することが可能となり、様々な形状に
おいて溶着が可能となる。
【００３３】ところで、前記各実施形態のようにレーザ
照射側の押さえ治具３や透過性樹脂材１に設けたレンズ
光路５のみによってレーザを集光する方式では、レーザ
の小径化には限界がある。そこで、図１０に示すよう
に、透過性樹脂材１，１同士を接合材料にて接合すると
共に、透過性樹脂材１の接合部分のみにレーザ光Ａを吸
収する吸収性材料８を配置して、吸収性部材の加熱によ
り接合部分のみを接合するのが望ましい。しかして、透
過性樹脂材１，１の接合部分のみにレーザ光Ａを吸収す
る吸収性材料８を配置したことによって、温度上昇はそ
の吸収性材料８においてのみ起こり、吸収性材料８が配
置された部分のみが溶着されることとなり、従って、微
細な溶着が可能となる。また、レーザ照射側の押さえ治
具３や透過性樹脂材１を特別な形状としなくても、吸収
性材料８を配置した部分のみを、容易に溶着することが
できるので、３次元形状のような様々な形状において溶
着が可能となる。なお図１０においてレンズ光路５の図
示は省略しているが、勿論、レーザ照射側の押さえ治具
３或いは透過性樹脂材１のいずれかに、溶着部分の界面
４で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ
光路５を設けてもよいものである。
照射側の押さえ治具３や透過性樹脂材１に設けたレンズ
光路５のみによってレーザを集光する方式では、レーザ
の小径化には限界がある。そこで、図１０に示すよう
に、透過性樹脂材１，１同士を接合材料にて接合すると
共に、透過性樹脂材１の接合部分のみにレーザ光Ａを吸
収する吸収性材料８を配置して、吸収性部材の加熱によ
り接合部分のみを接合するのが望ましい。しかして、透
過性樹脂材１，１の接合部分のみにレーザ光Ａを吸収す
る吸収性材料８を配置したことによって、温度上昇はそ
の吸収性材料８においてのみ起こり、吸収性材料８が配
置された部分のみが溶着されることとなり、従って、微
細な溶着が可能となる。また、レーザ照射側の押さえ治
具３や透過性樹脂材１を特別な形状としなくても、吸収
性材料８を配置した部分のみを、容易に溶着することが
できるので、３次元形状のような様々な形状において溶
着が可能となる。なお図１０においてレンズ光路５の図
示は省略しているが、勿論、レーザ照射側の押さえ治具
３或いは透過性樹脂材１のいずれかに、溶着部分の界面
４で最小ビーム径となるようにレーザを集光するレンズ
光路５を設けてもよいものである。
【００３４】また上記各実施形態において、レーザを集
光するレンズ光路５の形状を、予め溶着を行いたいパタ
ーンに形成し、一回のレーザ照射により上記パターンを
すべて溶着する方法を採用するのが望ましい。つまりレ
ンズ光路５を、例えば、線状や四角や円の輪郭など、溶
着を行いたいパターンに導くように設計しておく。通
常、パターン溶着するためには、レーザ光Ａを走査させ
るか、あるいは、レーザ光源を複数配置して、それぞれ
の光源によりそれぞれの接合部分を溶着することが必要
であるが、本例のように、溶着を行いたいパターンにレ
ーザ光Ａを導くようなレンズ光路５を形成するか、或い
は、ホログラフィック光学系とすることによって、１つ
のレーザ光源を走査させることなく、予め決めたパター
ンで溶着することが可能となり、その結果、溶着速度も
向上し、そのうえ一括でパターン溶着が行えるため、溶
着速度を高くでき、生産性を上げることが可能となる。
光するレンズ光路５の形状を、予め溶着を行いたいパタ
ーンに形成し、一回のレーザ照射により上記パターンを
すべて溶着する方法を採用するのが望ましい。つまりレ
ンズ光路５を、例えば、線状や四角や円の輪郭など、溶
着を行いたいパターンに導くように設計しておく。通
常、パターン溶着するためには、レーザ光Ａを走査させ
るか、あるいは、レーザ光源を複数配置して、それぞれ
の光源によりそれぞれの接合部分を溶着することが必要
であるが、本例のように、溶着を行いたいパターンにレ
ーザ光Ａを導くようなレンズ光路５を形成するか、或い
は、ホログラフィック光学系とすることによって、１つ
のレーザ光源を走査させることなく、予め決めたパター
ンで溶着することが可能となり、その結果、溶着速度も
向上し、そのうえ一括でパターン溶着が行えるため、溶
着速度を高くでき、生産性を上げることが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】上述のように請求項１記載の発明にあっ
ては、レーザ照射側の透過性樹脂材に、透過性樹脂材と
吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるようにレー
ザを集光するレンズ光路を形成したので、レーザ光が透
過性樹脂材に入射される際にレンズ作用によって、溶着
部分にレーザ光を十分に集光させることができ、更に微
小に集光させることによって従来では困難とされていた
微細溶着が可能となり、また、透過性樹脂材の形状にレ
ーザを集光する機能を持たせたことによって、レーザの
照射方向に対して任意の方向の溶着も可能となり、さら
に溶着部分に対してレーザが位置ずれしている場合で
も、レンズ作用によってレーザの位置ずれを抑制できる
ようになり、レーザの位置ずれに対して許容幅を広げる
ことができるものである。
ては、レーザ照射側の透過性樹脂材に、透過性樹脂材と
吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるようにレー
ザを集光するレンズ光路を形成したので、レーザ光が透
過性樹脂材に入射される際にレンズ作用によって、溶着
部分にレーザ光を十分に集光させることができ、更に微
小に集光させることによって従来では困難とされていた
微細溶着が可能となり、また、透過性樹脂材の形状にレ
ーザを集光する機能を持たせたことによって、レーザの
照射方向に対して任意の方向の溶着も可能となり、さら
に溶着部分に対してレーザが位置ずれしている場合で
も、レンズ作用によってレーザの位置ずれを抑制できる
ようになり、レーザの位置ずれに対して許容幅を広げる
ことができるものである。
【００３６】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する
側に、凸形状のレンズ光路を形成したので、透過性樹脂
材は凸形状のレンズ光路を介して、吸収性樹脂材のレー
ザが照射される溶着部分のみに接することとなり、吸収
性樹脂材から透過性樹脂材への熱影響を最小限に抑える
ことが可能となる。
の効果に加えて、透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する
側に、凸形状のレンズ光路を形成したので、透過性樹脂
材は凸形状のレンズ光路を介して、吸収性樹脂材のレー
ザが照射される溶着部分のみに接することとなり、吸収
性樹脂材から透過性樹脂材への熱影響を最小限に抑える
ことが可能となる。
【００３７】また請求項３記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する
側に、突起形状のレンズ光路を形成すると共に、レンズ
光路の先端を溶着時に吸収性樹脂材の溶融した部分に食
い込ませながら溶着を行うので、突起形状のレンズ光路
の先端部分が吸収性樹脂材の表面部分に溶け込むことに
よって、強度の強い接合が可能となる。
の効果に加えて、透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する
側に、突起形状のレンズ光路を形成すると共に、レンズ
光路の先端を溶着時に吸収性樹脂材の溶融した部分に食
い込ませながら溶着を行うので、突起形状のレンズ光路
の先端部分が吸収性樹脂材の表面部分に溶け込むことに
よって、強度の強い接合が可能となる。
【００３８】また請求項４記載の発明は、レーザ照射側
の押さえ治具のレーザ光の入射面側に、透過性樹脂材と
吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるようにレー
ザを集光する凸形状のレンズ光路を形成したので、請求
項１記載の効果に加えて、レーザ照射側の押さえ治具に
レンズ作用やレーザ集光作用を持たせることにより、透
過性樹脂材及び吸収性樹脂材の形状に制約が発生しなく
なり、樹脂材の形状設計に自由度を持たせることがで
き、様々な形状において溶着が可能となる。
の押さえ治具のレーザ光の入射面側に、透過性樹脂材と
吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるようにレー
ザを集光する凸形状のレンズ光路を形成したので、請求
項１記載の効果に加えて、レーザ照射側の押さえ治具に
レンズ作用やレーザ集光作用を持たせることにより、透
過性樹脂材及び吸収性樹脂材の形状に制約が発生しなく
なり、樹脂材の形状設計に自由度を持たせることがで
き、様々な形状において溶着が可能となる。
【００３９】また請求項５記載の発明は、レーザ照射側
の押さえ治具の透過性樹脂材と面する側に、透過性樹脂
材と吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるように
レーザを集光する凸形状のレンズ光路を形成したので、
請求項４記載の効果に加えて、溶着部分のみに押さえ治
具の凸形状のレンズ光路が接するようになり、溶着部分
の密着性を確保することが容易となり、安定した溶着を
行うことができると共に、強い接合が可能となる。
の押さえ治具の透過性樹脂材と面する側に、透過性樹脂
材と吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるように
レーザを集光する凸形状のレンズ光路を形成したので、
請求項４記載の効果に加えて、溶着部分のみに押さえ治
具の凸形状のレンズ光路が接するようになり、溶着部分
の密着性を確保することが容易となり、安定した溶着を
行うことができると共に、強い接合が可能となる。
【００４０】また請求項６記載の発明は、レーザ照射側
の押さえ治具の内部に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材と
の界面で最小ビーム径となるようにレーザを集光する反
射鏡形状のレンズ光路を形成したので、請求項４と同様
な作用効果に加えて、レンズ光路が反射鏡形状をしてい
るので、レーザ光を溶着部分に十分に集光させることが
でき、接着性能の向上を図ることができるうえに、周囲
へのレーザ光の散乱防止に一層効果的となる。
の押さえ治具の内部に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材と
の界面で最小ビーム径となるようにレーザを集光する反
射鏡形状のレンズ光路を形成したので、請求項４と同様
な作用効果に加えて、レンズ光路が反射鏡形状をしてい
るので、レーザ光を溶着部分に十分に集光させることが
でき、接着性能の向上を図ることができるうえに、周囲
へのレーザ光の散乱防止に一層効果的となる。
【００４１】また請求項７記載の発明は、請求項４〜請
求項６のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ照射側
の押さえ治具の透過性樹脂材と面する側に、接合部分の
みにレーザが透過する透過部を有する遮蔽材を形成し、
透過部を透過したレーザにより接合を行うので、遮蔽材
によって溶着部分以外にレーザが照射されることを防止
できる結果、周囲に散乱したレーザ光が透過性樹脂材と
吸収性樹脂材の界面に照射されることを防止でき、更な
る微細溶着が可能となる。
求項６のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ照射側
の押さえ治具の透過性樹脂材と面する側に、接合部分の
みにレーザが透過する透過部を有する遮蔽材を形成し、
透過部を透過したレーザにより接合を行うので、遮蔽材
によって溶着部分以外にレーザが照射されることを防止
できる結果、周囲に散乱したレーザ光が透過性樹脂材と
吸収性樹脂材の界面に照射されることを防止でき、更な
る微細溶着が可能となる。
【００４２】また請求項８記載の発明は、請求項４〜請
求項７のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ照射側
の押さえ治具に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との界面
にレーザを集光するレンズ光路を突設し、このレンズ光
路をレーザ照射方向に対して任意の方向にレーザが照射
可能となるような形状としたので、レーザ光を照射方向
と水平な方向など、任意の方向に集光できるようにな
り、微細な３次元形状の溶着が可能となる。
求項７のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ照射側
の押さえ治具に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との界面
にレーザを集光するレンズ光路を突設し、このレンズ光
路をレーザ照射方向に対して任意の方向にレーザが照射
可能となるような形状としたので、レーザ光を照射方向
と水平な方向など、任意の方向に集光できるようにな
り、微細な３次元形状の溶着が可能となる。
【００４３】また請求項９記載の発明は、請求項１〜請
求項８のいずれかに記載の効果に加えて、透過性樹脂材
同士を接合材料にて接合すると共に、透過性樹脂材の接
合部分のみにレーザ光を吸収する吸収性材料を配置し
て、吸収性部材の加熱により接合部分のみを接合するの
で、温度上昇が吸収性材料においてのみ起こり、吸収性
材料が配置された部分のみが溶着されることとなり、そ
の結果、更に微細な溶着を実現できると共に、３次元形
状、特にレーザ光が照射方向に対して水平方向におい
て、樹脂材や押さえ治具を特別な形状としなくても、吸
収性材料を配置した部分のみを、容易に溶着することが
可能となる。
求項８のいずれかに記載の効果に加えて、透過性樹脂材
同士を接合材料にて接合すると共に、透過性樹脂材の接
合部分のみにレーザ光を吸収する吸収性材料を配置し
て、吸収性部材の加熱により接合部分のみを接合するの
で、温度上昇が吸収性材料においてのみ起こり、吸収性
材料が配置された部分のみが溶着されることとなり、そ
の結果、更に微細な溶着を実現できると共に、３次元形
状、特にレーザ光が照射方向に対して水平方向におい
て、樹脂材や押さえ治具を特別な形状としなくても、吸
収性材料を配置した部分のみを、容易に溶着することが
可能となる。
【００４４】また請求項１０記載の発明は、請求項１〜
請求項９のいずれかに記載の効果に加えて、レーザを集
光するレンズ光路の形状を、予め溶着を行いたいパター
ンに形成し、一回のレーザ照射により上記パターンをす
べて溶着するので、例えば１つのレーザ光源を走査させ
ることなく、パターン溶着することが可能となり、従っ
て、溶着速度も向上し、また、一括でパターン溶着が行
えるため、溶着速度を高くでき、生産性を上げることが
可能となる。
請求項９のいずれかに記載の効果に加えて、レーザを集
光するレンズ光路の形状を、予め溶着を行いたいパター
ンに形成し、一回のレーザ照射により上記パターンをす
べて溶着するので、例えば１つのレーザ光源を走査させ
ることなく、パターン溶着することが可能となり、従っ
て、溶着速度も向上し、また、一括でパターン溶着が行
えるため、溶着速度を高くでき、生産性を上げることが
可能となる。
【００４５】また請求項１１記載の発明は、請求項１〜
請求項１０のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ光
源としてパルス幅１０ｎｓ以下のパルス発振レーザを用
いるので、溶着部分の周囲の温度上昇を抑制しながら、
微細なレーザ溶着が可能となる。
請求項１０のいずれかに記載の効果に加えて、レーザ光
源としてパルス幅１０ｎｓ以下のパルス発振レーザを用
いるので、溶着部分の周囲の温度上昇を抑制しながら、
微細なレーザ溶着が可能となる。
【００４６】また請求項１２記載の発明は、請求項１１
記載の効果に加えて、パルス発振レーザの照射方法とし
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするので、レーザ照射された部分を十分に冷却
でき、熱影響の発生を抑えることができると共に、微細
領域の接合が可能となる。
記載の効果に加えて、パルス発振レーザの照射方法とし
て、同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に
複数ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１
秒以上とするので、レーザ照射された部分を十分に冷却
でき、熱影響の発生を抑えることができると共に、微細
領域の接合が可能となる。
【図１】本発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【図２】他の実施形態の側面図である。
【図３】更に他の実施形態の側面図である。
【図４】更に他の実施形態の側面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は更に他の実施形態の側面図であ
る。
る。
【図６】更に他の実施形態の側面図である。
【図７】更に他の実施形態の側面図である。
【図８】更に他の実施形態の側面図である。
【図９】更に他の実施形態の側面図である。
【図１０】更に他の実施形態の側面図である。
【図１１】従来例の側面図である。
１ 透過性樹脂材 ２ 吸収性樹脂材 ３ 押さえ治具 ４ 界面 ５ レンズ光路 ６ 遮蔽材 ７ 透過部 ８ 吸収性材料 Ａ レーザ光 Ｂ 照射方向
Claims (12)
- 【請求項１】 レーザ光に対して透過率の高い透過性樹
脂材と吸収率の高い吸収性樹脂材とを重ね合わせて、透
過性樹脂材側よりレーザを照射し、吸収性樹脂材を加熱
して熱伝導により透過性樹脂材を加熱することによって
互いの樹脂を溶着するレーザによる樹脂の溶着加工方法
において、レーザ照射側の透過性樹脂材に、透過性樹脂
材と吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となるように
レーザを集光するレンズ光路を形成したことを特徴とす
るレーザによる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項２】 透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する側
に、凸形状のレンズ光路を形成したことを特徴とする請
求項１記載のレーザによる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項３】 透過性樹脂材の吸収性樹脂材と接する側
に、突起形状のレンズ光路を形成すると共に、レンズ光
路の先端を溶着時に吸収性樹脂材の溶融した部分に食い
込ませながら溶着を行うことを特徴とする請求項１記載
のレーザによる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項４】 レーザ光に対して透過率の高い透過性樹
脂材と吸収率の高い吸収性樹脂材とを重ね合わせると共
に、レーザ光に対して透過率の高い材料からなる押さえ
治具により透過性樹脂材と吸収性樹脂材とを互いに密着
させるように押圧して、透過性樹脂材に面する押さえ治
具側よりレーザを照射し、吸収性樹脂材を加熱して熱伝
導により透過性樹脂材を加熱することによって互いの樹
脂を溶着するようにしたレーザによる樹脂の溶着加工方
法であって、レーザ照射側の押さえ治具のレーザ光の入
射面側に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との界面で最小
ビーム径となるようにレーザを集光する凸形状のレンズ
光路を形成したことを特徴とするレーザによる樹脂の溶
着加工方法。 - 【請求項５】 レーザ光に対して透過率の高い透過性樹
脂材と吸収率の高い吸収性樹脂材とを重ね合わせると共
に、レーザ光に対して透過率の高い材料からなる押さえ
治具により透過性樹脂材と吸収性樹脂材とを互いに密着
させるように押圧して、透過性樹脂材に面する押さえ治
具側よりレーザを照射し、吸収性樹脂材を加熱して熱伝
導により透過性樹脂材を加熱することによって互いの樹
脂を溶着するようにしたレーザによる樹脂の溶着加工方
法であって、レーザ照射側の押さえ治具の透過性樹脂材
と面する側に、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との界面で
最小ビーム径となるようにレーザを集光する凸形状のレ
ンズ光路を形成したことを特徴とするレーザによる樹脂
の溶着加工方法。 - 【請求項６】 レーザ光に対して透過率の高い透過性樹
脂材と吸収率の高い吸収性樹脂材とを重ね合わせると共
に、レーザ光に対して透過率の高い材料からなる押さえ
治具により透過性樹脂材と吸収性樹脂材とを互いに密着
させるように押圧して、透過性樹脂材に面する押さえ治
具側よりレーザを照射し、吸収性樹脂材を加熱して熱伝
導により透過性樹脂材を加熱することによって互いの樹
脂を溶着するようにしたレーザによる樹脂の溶着加工方
法であって、レーザ照射側の押さえ治具の内部に、透過
性樹脂材と吸収性樹脂材との界面で最小ビーム径となる
ようにレーザを集光する反射鏡形状のレンズ光路を形成
したことを特徴とするレーザによる樹脂の溶着加工方
法。 - 【請求項７】 レーザ照射側の押さえ治具の透過性樹脂
材と面する側に、接合部分のみにレーザが透過する透過
部を有する遮蔽材を形成し、透過部を透過したレーザに
より接合を行うことを特徴とする請求項４〜請求項６の
いずれかに記載のレーザによる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項８】 レーザ照射側の押さえ治具に、透過性樹
脂材と吸収性樹脂材との界面にレーザを集光するレンズ
光路を突設し、このレンズ光路をレーザ照射方向に対し
て任意の方向にレーザが照射可能となるような形状とし
たことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記
載のレーザによる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項９】 透過性樹脂材同士を接合材料にて接合す
ると共に、透過性樹脂材の接合部分のみにレーザ光を吸
収する吸収性材料を配置して、吸収性部材の加熱により
接合部分のみを接合することを特徴とする請求項１〜請
求項８のいずれかに記載のレーザによる樹脂の溶着加工
方法。 - 【請求項１０】 レーザを集光するレンズ光路の形状
を、予め溶着を行いたいパターンに形成し、一回のレー
ザ照射により上記パターンをすべて溶着することを特徴
とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のレーザに
よる樹脂の溶着加工方法。 - 【請求項１１】 レーザ光源としてパルス幅１０ｎｓ以
下のパルス発振レーザを用いることを特徴とする請求項
１〜請求項１０のいずれかに記載のレーザによる樹脂の
溶着加工方法。 - 【請求項１２】 パルス発振レーザの照射方法として、
同一部分に照射するエネルギーを溶着パターン毎に複数
ショットに分割し、同一部分に照射される間隔を１秒以
上とすることを特徴とする請求項１１記載のレーザによ
る樹脂の溶着加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155543A JP2001334578A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | レーザによる樹脂の溶着加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155543A JP2001334578A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | レーザによる樹脂の溶着加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001334578A true JP2001334578A (ja) | 2001-12-04 |
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ID=18660473
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000155543A Pending JP2001334578A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | レーザによる樹脂の溶着加工方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2001334578A (ja) |
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-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000155543A patent/JP2001334578A/ja active Pending
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