JP2002170648A - スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタの発生を少なくでき、かつ溶接部の
溶け込み深さの不足によって、溶接強度が不足したり、
また長時間の使用により酸化スケールが進展したりする
おそれの少ないスパークプラグの製造方法と、従来の方
法では実現できなかった発火部耐久性を具備したスパー
クプラグとを提供する。 【解決手段】 中心電極３のチップ被固着面形成部位を
ＦｅあるいはＮｉを主成分とする耐熱合金で構成しつ
つ、そのチップ被固着面３ｓと貴金属チップ３１’とを
重ね合わせた重ね合せ組立体７０に対し、貴金属チップ
３１’とチップ被固着面形成部位とにまたがる全周レー
ザー溶接部１０を形成する。この場合において、レーザ
ー発振部４０から発射されたレーザー光ＬＢを出射光学
部５０にて集光されつつ重ね合せ組立体７０に照射する
にあたり、レーザー発振部４０から出射光学部５０に至
る光伝送径路６０をグレーデッドインデックス形光ファ
イバケーブル６１を用いて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパークプラグの製
造方法及びスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の点火用に使用されるスパーク
プラグにおいては、近年、耐火花消耗性向上のために、
Ｎｉ基あるいはＦｅ基の耐熱合金で構成された電極の先
端にＰｔやＩｒ等を主体とする貴金属チップを溶接して
貴金属発火部を形成したタイプのものが使用されてい
る。例えば接地電極と対向して火花放電ギャップを形成
することになる中心電極の先端面に貴金属チップを接合
する場合、その製造方法として、円板状の貴金属チップ
を中心電極の先端面（チップ被固着面）に重ね合わせ、
中心電極を回転させながら貴金属チップの外周に沿って
レーザー光を照射することにより、全周レーザー溶接部
を形成する方法が提案されている（例えば、特開平６−
４５０５０号、特開平１０−１１２３７４号の各公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなスパーク
プラグの製造方法において、貴金属チップの電極への溶
接については、ＹＡＧレーザー等によるパルス状レーザ
ー光を用いて行われることが多い。そしてこのパルス状
レーザー光については、貴金属チップと電極のチップ被
固着面形成部位とにまたがるレーザー溶接部を貴金属チ
ップの外周に沿って形成することができ、かつ溶接部の
内部にブロ−ホール等が形成されないように、１パルス
当りの照射エネルギー及びパルス幅といった条件を、貴
金属チップ及び電極の材質や外径等に関連付けて任意に
定め得るようにしている。

【０００４】ところで、このようにして電極（例えば中
心電極）３に貴金属チップ３１’を重ね合わせて全周レ
ーザー溶接部１０を形成する場合、電極３と貴金属チッ
プ３１’との溶接強度、すなわちある程度の溶接部深さ
を確保するために、パルス状レーザー光については、図
１３（ａ）のようにパルス幅を短くして1パルス当りの
レーザーピーク強度を相対的に高めて照射することが考
えられる。しかし、パルス幅を短くして1パルス当りの
レーザーピーク強度を単純に高める形で、電極３のチッ
プ被固着面形成部位と貴金属チップ３１’とにまたがる
溶接部１０を形成しようとすると、電極材料として使用
されるＮｉ基あるいはＦｅ基の耐熱合金は熱伝導率が低
いためにレーザー光による入熱量が小さく、スパッタ
（溶接中に飛散するスラグ及び金属粒）ＳＰが発生しや
すいという問題がある。そして、このようにスパッタＳ
Ｐが発生すると、スパッタが溶接部１０以外の貴金属チ
ップ３１’や電極３等に付着して外観を損ねたり、製品
歩留まりを低下させたりするばかりか、電極に窪みや穴
等の欠陥が生じる場合がある。

【０００５】また、レーザーピーク強度が大きくなる
と、溶接部１０の溶接幅ｗが大きくなり、中心電極３の
軸線方向において放電面３１ａの外縁から溶接部１０の
対応する端縁までの距離、すなわち発火部厚さｈが短く
なるので、発火部３１が少し消耗しただけで、溶接部１
０が貴金属発火部３１の放電面３１ａへ露出しやすくな
る。一般に、溶接部１０は貴金属チップ材料と電極材料
との合金により形成され、貴金属チップ単体と比較する
と耐火花消耗性に劣っているから、露出した溶接部１０
にて消耗が進行すると、比較的短時間で火花放電ギャッ
プが拡大して着火ミス等の不具合を生じることになり、
発火部３１の耐久性が問題となる。

【０００６】一方、スパッタＳＰの発生を少なくするた
めに、図１３（ａ）における所定時間（例えば１秒間）
内でのトータル照射エネルギーを変化させることなく一
定に保持する条件のもとで、図１３（ｂ）のようにパル
ス幅を長くして1パルス当りのレーザーピーク強度を相
対的に小さくすると、電極３に対する入熱が蓄積されや
すくなる反面、電極３のチップ被固着面形成部位と貴金
属チップ３１’とにまたがって形成される溶接部１０の
溶け込み深さｄが不十分となる場合がある。これに起因
して溶接強度が不足したり、長時間の使用に伴って酸化
スケール（中心電極３,貴金属チップ３１’及び溶接部
１０相互の境界に発生する酸化皮膜）ＳＣが進展したり
（径方向の酸化スケール深さｄsとチップ径Ｄとの比ｄs
／Ｄを酸化スケール進展率という）、場合によっては貴
金属チップ３１’が剥離したりするおそれもある。

【０００７】そこで本発明の課題は、スパッタの発生を
少なくでき、かつ溶接部の溶け込み深さの不足によっ
て、溶接強度が不足したり、また長時間の使用により酸
化スケールが進展したりするおそれの少ないスパークプ
ラグの製造方法と、従来の方法では実現できなかった発
火部耐久性を具備したスパークプラグとを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明に
係るスパークプラグの製造方法は、上記の課題を解決す
るために、中心電極と、その中心電極の先端面に自身の
側面が対向するように配置された接地電極とを備え、火
花放電ギャップに対応する位置においてそれら中心電極
と接地電極との少なくとも一方に、貴金属チップをレー
ザー溶接することにより放電面を有する貴金属発火部を
形成したスパークプラグの製造方法であって、前記中心
電極及び／又は前記接地電極における少なくともチップ
被固着面形成部位をＮｉ又はＦｅを主成分とする耐熱合
金にて構成し、そのチップ被固着面に対し前記貴金属チ
ップを重ね合わせて重ね合せ組立体を作り、その重ね合
せ組立体に対し、前記貴金属チップの周方向において、
該貴金属チップと前記チップ被固着面形成部位とにまた
がり、かつ該貴金属チップの厚さ方向において前記放電
面に到達しない全周レーザー溶接部を形成するために、
レーザー発振部から発射されたレーザー光がグレーデッ
ドインデックス形光ファイバケーブルに入射され、該コ
アの内部を伝送されて出射光学部に至り、該出射光学部
にて集光されつつ前記重ね合せ組立体に照射されること
を特徴とする。

【０００９】本発明では、レーザー発振部から発射され
たレーザー光を出射光学部にて集光されつつ重ね合せ組
立体に照射するにあたり、レーザー発振部から出射光学
部に至る光伝送径路をグレーデッドインデックス形（以
下、ＧＩ形という）光ファイバケーブルを用いて構成す
る。ＧＩ形光ファイバケーブルを用いれば、コアの屈折
率が半径方向に連続的に変化することによって、レーザ
ー光の光軸（中心）付近のエネルギー密度を上げること
ができる。すなわち、コアの屈折率分布と出射光学部を
通して重ね合せ組立体に照射されるレーザー光のエネル
ギー分布（パワー分布）との間には相関関係が存在す
る。

【００１０】したがって、電極のチップ被固着面形成部
位と貴金属チップとにまたがるレーザー溶接部を形成す
べきレーザー光狙い位置（部分）にレーザー光の光軸
（中心）部を位置させることによって、溶接部の溶け込
み深さを従来よりも容易に確保することができる。ま
た、熱伝導率が低くレーザー光による入熱量が小さいＮ
ｉ基あるいはＦｅ基の耐熱合金からなる電極部分に対し
ては、コアの屈折率の低い周縁部が対応することにな
り、レーザー光によるエネルギー分布が低いことからス
パッタの発生を抑制することができる。

【００１１】また、ＧＩ形光ファイバケーブルを用いて
レーザー光のエネルギー分布の中心を高めることで、溶
接部の溶接幅が相対的に小さく形成され発火部厚さが長
くなるので、溶接部が貴金属発火部の放電面へ露出しに
くくなり、耐火花消耗性を向上させることができる。

【００１２】なお、ＧＩ形光ファイバケーブルは、コア
が純粋石英で形成されたステップインデックス形（以
下、ＳＩ形という）光ファイバケーブルに対して、コア
にゲルマニウムが添加されている。そして、ＳＩ形光フ
ァイバケーブルでは、レーザー光がコアとクラッドとの
境界面で全反射を繰り返しながらコアの内部を伝送され
るのに対し、ＧＩ形光ファイバケーブルでは、レーザー
光がコアの内部で曲線を描きながら、レンズの焦点に光
が集光するようにコアの中心の定まった点に集束しなが
ら伝送される。そのため、コアのどの部分を通ったレー
ザー光も、ＧＩ形光ファイバケーブルの出射光学部まで
時間遅れなくほとんど同時に到達する。その結果、ＧＩ
形光ファイバケーブルにおいては、入射したレーザー光
の信号波形が遠くまでその形を保って伝送されることに
なる。

【００１３】そして、ＧＩ形光ファイバケーブル内を伝
送して出射するレーザー光を出射光学部に設けられる球
面収差補正レンズ群にて集光することにより、レーザー
スポット径（焦点径）を縮小することができる。レーザ
ー光を縮小することによって、Ｎｉ基あるいはＦｅ基の
耐熱合金からなる電極部分に対して照射されるレーザー
光の光軸（中心）部の領域が小さくなり、スパッタの発
生をさらに抑制することができる。また、レーザースポ
ット径（焦点径）の縮小により、溶接部の溶接幅をさら
に小さくかつ発火部厚さをさらに長く形成し得るので、
溶接部が貴金属発火部の放電面へ露出しにくくなり、耐
火花消耗性を一層向上させることができる。

【００１４】なお、球面収差補正レンズ群は、球面収差
（すなわちレーザー光が入射したとき、入射点の光軸か
らの距離によって、レンズで屈折したレーザー光が光軸
と交わる位置が異なる収差）を複数のレンズを組み合わ
せて補正するもので、この球面収差補正レンズ群を用い
ることにより、レーザースポット径を０．６ｍｍ以下に
絞ることを可能にする。また、レーザースポット径が
０．６ｍｍを超えると、レーザー光の光軸付近のエネル
ギー密度が低下し、溶接部の溶け込み深さが不十分とな
って溶接強度が不足する場合がある。

【００１５】さらに、上記レーザー光は、１パルス当り
の照射エネルギーが０．５〜２．５Ｊ、パルス幅が３〜
８ミリ秒となる条件にて、重ね合せ組立体にパルス状に
照射することができる。電極のチップ被固着面形成部位
をＦｅあるいはＮｉを主成分とする耐熱合金で構成しつ
つ、そのチップ被固着面と貴金属チップとを重ね合わせ
た重ね合せ組立体に対し、貴金属チップとチップ被固着
面形成部位とにまたがる全周レーザー溶接部を形成する
場合において、１パルス当りの照射エネルギーが０．５
〜２.５Ｊのパルス状レーザー光のパルス幅を例えば２
ミリ秒から６ミリ秒のように長くすると、レーザーピー
ク強度を相対的に低く抑えることができ、スパッタの発
生を少なくし、溶接部の溶接幅の増大を抑制することが
できる。

【００１６】パルス幅が３ミリ秒未満となるか、又は１
パルス当りの照射エネルギーが０．５Ｊ未満となった場
合は、１パルス当りの入熱量が小さく、溶融部の形成が
不十分となる。さらに、１パルス当りの照射エネルギー
が０．５Ｊ未満となり、かつパルス幅も３ミリ秒未満に
なった場合は、１パルス当りの入熱量が小さくなり過
ぎ、例えばＮｉ基あるいはＦｅ基耐熱合金で電極が構成
されている場合、電極の熱引きの影響により該電極がほ
とんど溶融せず、溶接部を形成することが困難となる。

【００１７】一方、１パルス当りの照射エネルギーが
２.５Ｊを超えるか、又はパルス幅が８ミリ秒を超える
場合には、Ｎｉ基あるいはＦｅ基の耐熱合金で形成され
た電極の熱引きが小さいために、レーザー光による入熱
が蓄積しやすくなり、溶け込み深さや溶接幅が大きくな
り、溶接後の非溶接部の寸法すなわち発火部厚さが短く
なるので、発火部が少し消耗しただけで、溶接部が貴金
属発火部の放電面へ露出しやすくなる。また、電極が溶
融して変形したりするおそれがある。さらに、１パルス
当りの照射エネルギーが２.５Ｊを超え、かつパルス幅
が８ミリ秒を超えた場合は、溶融される金属が蒸発や飛
散を起こしやすくなるため、電極にくぼみや穴等の欠陥
（ブローホール）が発生しやすくなるおそれがある。

【００１８】なお、１パルス当りの照射エネルギーは、
より望ましくは０．８〜１．５Ｊとするのがよく、パル
ス幅はより望ましくは４〜７ミリ秒とするのがよく、さ
らにレーザースポット径はより望ましくは０．５ｍｍ以
下とするのがよい。

【００１９】本明細書における１パルス当りの照射エネ
ルギーは、例えばレーザー溶接を行う前に予め、レーザ
ー発振部から発射されたレーザー光をカロリメータある
いはパワーメータ等のエネルギー検出器で受けることに
より、単位時間（例えば１秒間）当りの照射エネルギー
を計測し、その照射エネルギーを１秒間当りのパルス数
で除することにより算出した値を用いる。また、レーザ
ースポット径は、例えばレーザー溶接を行う前に予め、
カーボン紙にレーザー光を照射し、焼けてできた孔の径
を計測する。

【００２０】また、上記レーザー光は、パルス発生周波
数が２〜３０パルス／秒となる条件にて、重ね合せ組立
体にパルス状に照射することによって、均一性の高い全
周レーザー溶接部を極めて能率よく形成することができ
るようになる。

【００２１】レーザー光のパルス発生周波数が２パルス
／秒未満の場合には、全周レーザー溶接部の形成効率の
向上が望めなくなる。一方、パルス発生周波数が３０パ
ルス／秒を超える場合には、レーザー光による電極への
入熱の蓄積が大きくなりすぎ、溶け込み深さや溶接強度
の不均一を招くおそれがある。

【００２２】また、本発明のスパークプラグは、上記課
題を解決するために、中心電極と、その中心電極の先端
面に自身の側面が対向するように配置された接地電極と
を備え、火花放電ギャップに対応する位置においてそれ
ら中心電極と接地電極との少なくとも一方に、貴金属チ
ップをレーザー溶接することにより放電面を有する貴金
属発火部が形成されており、前記中心電極及び／又は前
記接地電極の、少なくともチップ被固着面形成部位がＮ
ｉ又はＦｅを主成分とする耐熱合金にて構成され、その
チップ被固着面に重ね合わされた前記貴金属チップの周
方向において該貴金属チップと前記チップ被固着面形成
部位とにまたがり、かつ前記貴金属チップの厚さ方向に
おいて前記放電面に到達しない形で、全周レーザー溶接
部が形成されるとともに、前記貴金属発火部の中心軸線
を含む断面において、前記全周レーザー溶接部の溶け込
み深さをｄとし、溶接幅をｗとしたとき、ｄ／ｗが０．
５５より大きい値に調整されていることを特徴とする。

【００２３】本発明のスパークプラグでは、貴金属チッ
プの外周面に沿って形成された全周溶接部において、溶
け込み深さｄと溶接幅ｗとの比ｄ／ｗが０．５５よりも
大きい値に調整されているので、溶接幅ｗが相対的に小
さく、また溶け込み深さｄが相対的に大きく形成される
ようになる。そして、比ｄ／ｗを０．５５よりも大きい
値に調整することは、例えばレーザー溶接において、レ
ーザー発振部から出射光学部に至る光伝送径路をＧＩ形
光ファイバケーブルにて構成し、さらにはレーザー光の
集光レンズを球面収差補正レンズ群にて構成する等し
て、レーザースポット径を０．６ｍｍ以下に絞ることに
よって実現される。

【００２４】ところで、溶接幅ｗが相対的に小さく形成
されることは、発火部厚さが、溶接後においても比較的
長く残存していることを意味している。そこで、貴金属
チップの外周面において、中心電極の軸線方向における
貴金属チップの寸法をチップ厚さＨとし、同じく放電面
の外縁から全周レーザー溶接部の対応する端縁までの最
短距離を発火部厚さｈとしたとき、ｈ／Ｈを０．５０以
上の値に調整することができる。このような場合には、
発火部の消耗に伴って、溶接部が貴金属発火部の放電面
へ露出する現象は発生しにくい。したがって、溶接部の
露出に伴う発火部の急激な消耗進行が抑制され、これに
よって発火部の耐久性が向上し、スパークプラグの高寿
命化を図ることができる。

【００２５】なお、溶け込み深さｄと溶接幅ｗとの比ｄ
／ｗが０．５５以下となり、及び／又は溶接後の発火部
厚さｈと溶接前のチップ厚さＨとの比ｈ／Ｈが０．５０
未満となった場合は、溶接幅ｗが相対的に大きく（もし
くは溶け込み深さｄが相対的に小さく）、発火部厚さｈ
が相対的に小さくなるので、発火部が少し消耗しただけ
で、溶接部が貴金属発火部の放電面へ露出しやすくなっ
たり、溶接強度が不足したりする事態が予想される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１に示す本発明の一例たるスパー
クプラグ１００は、筒状の主体金具１、先端部２１が突
出するようにその主体金具１の内側に嵌め込まれた絶縁
体２、先端に形成された貴金属発火部（以下、単に発火
部ともいう）３１を突出させた状態で絶縁体２の内側に
設けられた中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等
により結合されるとともに他端側が側方に曲げ返され
て、その側面が中心電極３の先端部と対向するように配
置された接地電極４等を備えている。また、接地電極４
には上記発火部３１に対向する貴金属発火部（以下、単
に発火部ともいう）３２が形成されており、それら発火
部３１と、対向する発火部３２との間の隙間が火花放電
ギャップｇとされている。

【００２７】なお本明細書でいう「発火部」とは、接合
された貴金属チップのうち、溶接による組成変動の影響
を受けていない部分（例えば、溶接により接地電極ない
し中心電極の材料と合金化した部分を除く残余の部分）
を指すものとする。

【００２８】絶縁体２は、例えばアルミナあるいは窒化
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極３及び端子金
具８を嵌め込むための孔部６を有している。また、主体
金具１は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されて
おり、スパークプラグ１００のハウジングを構成すると
ともに、その外周面には、プラグ１００を図示しないエ
ンジンブロックに取り付けるためのねじ部７が形成され
ている。

【００２９】なお、発火部３１及び対向する発火部３２
のいずれか一方を省略する構成としてもよい。この場合
には、発火部３１と、発火部を有さない接地電極４の側
面との間、又は対向する発火部３２と、発火部を有さな
い中心電極３の先端面との間で火花放電ギャップｇが形
成されることとなる。

【００３０】中心電極３及び接地電極４のチップ被固着
面形成部位、この実施例では少なくともその表層部がＮ
ｉ又はＦｅを主成分とする耐熱合金にて構成されている
（なお、本明細書において「主成分」とは、最も重量含
有率の高い成分を意味し、必ずしも「５０重量％以上を
占める成分」を意味するものではない）。Ｎｉ又はＦｅ
を主成分とする耐熱合金としては、次のようものが使用
可能である。 Ｎｉ基耐熱合金：本明細書では、Ｎｉを４０〜８５重
量％含有し、残部の主体が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎ
ｂ、Ａｌ、Ｔｉ及びＦｅの１種又は２種以上からなる耐
熱合金を総称する。具体的には、次のようなものが使用
できる（いずれも商品名；なお、合金組成については、
文献（改訂３版金属データブック（丸善）、ｐ１３８）
に記載されているので、詳細な説明は行わない）；ASTR
OLOY、CABOT214、D-979、HASTELLOY C22、HASTELLOY C2
76、HASTELLOY G30、HASTELLOY S、HASTELLOY X、HAYNE
S230、INCONEL 587、INCONEL 597、INCONEL 600、INCON
EL 601、INCONEL 617、INCONEL 625、INCONEL706、INCO
NEL 718、INCONEL X750、KSN、M-252、NIMONIC 75、NIM
ONIC 80A、NIMONIC 90、NIMONIC105、NIMONIC 115、NIM
ONIC 263、NIMONIC 942、NIMONIC PE11、NIMONIC PE1
6、NIMONIC PK33、PYROMET860、RENE 41、RENE 95、SSS
113MA、UDIMET 400、UDIMET 500、UDIMET 520、UDIMET
630、UDIMET700、UDIMET 710、UDIMET 720、UNITEP AF
2-1 DA6、WASPALOY。

【００３１】Ｆｅ基耐熱合金：本明細書では、Ｆｅを
２０〜６０重量％含有し、残部の主体が、Ｃｒ、Ｃｏ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ及びＮｉの１種又は２種以
上からなる耐熱合金を総称する。具体的には、次のよう
なものが使用できる（いずれも商品名；なお、合金組成
については、文献（改訂３版金属データブック（丸
善）、ｐ１３８）に記載されているので、詳細な説明は
行わない）；A-286、ALLOY 901、DISCALOY、HAYNES55
6、INCOLOY 800、INCOLOY 801、INCOLOY 802、INCOLOY
807、INCOLOY 825、INCOLOY 903、INCOLOY907、INCOLOY
909、N-155、PYROMET CTX-1、PYROMET CTX-3、S-590、
V-57、PYROMET CTX-1、16-25-6、17-14CuMo、19-9DL、2
0-Cb3。

【００３２】一方、上記発火部３１及び対向する発火部
３２は、Ｉｒ又はＰｔのいずれかを主成分とする貴金属
を主体に構成されている。これらの貴金属の使用によ
り、中心電極の温度が上昇しやすい環境下においても、
発火部の耐消耗性を良好なものとすることができる。ま
た、上記のような耐熱合金に対する溶接性も良好であ
る。例えばＰｔをベースにした貴金属を使用する場合に
は、Ｐｔ単体の他、Ｐｔ−Ｎｉ合金（例えばＰｔ−１〜
３０重量％Ｎｉ合金）、Ｐｔ−Ｉｒ合金（例えばＰｔ−
１〜２０重量％Ｉｒ合金）、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｎｉ合金等を
好適に使用できる。また、Ｉｒを主成分とするものとし
ては、Ｉｒ−Ｒｕ合金（例えばＩｒ−１〜３０重量％Ｒ
ｕ合金）、Ｉｒ−Ｐｔ合金（例えばＩｒ−１〜１０重量
％Ｐｔ合金）、Ｉｒ−Ｒｈ合金等を使用できる。

【００３３】なお、Ｉｒ系の貴金属材料を使用する場合
には、元素周期律表の３Ａ族（いわゆる希土類元素）及
び４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）に属する金属元素の酸化
物（複合酸化物を含む）を０．１〜１５重量％の範囲内
で含有させることができる。これにより、Ｉｒ成分の酸
化・揮発を効果的に抑制でき、ひいては発火部の耐火花
消耗性を向上させることができる。上記酸化物としては
Ｙ_２Ｏ_３が好適に使用されるが、このほかにもＬａ_２Ｏ
_３，ＴｈＯ_２，ＺｒＯ_２等を好ましく使用することがで
きる。この場合、金属成分はＩｒ合金のほか、Ｉｒ単体
を使用してもよい。

【００３４】中心電極３は、図２に示すように、先端側
が円錐台状のテーパ面３ｔにより縮径されるとともに、
その先端面３ｓに上記発火部３１を構成する合金組成か
らなる円板状の貴金属チップ３１'を重ね合わせる。さ
らにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接により全周
レーザー溶接部（以下、単に溶接部ともいう）１０を形
成して貴金属チップ３１'を固着することにより発火部
３１が形成される。また、対向する発火部３２は、図１
２に示すように、発火部３１に対応する位置において接
地電極４に貴金属チップ３２'を位置合わせし、その外
縁部に沿って同様に溶接部２０を形成してこれを固着す
ることにより形成される。これらチップは、所定の組成
となるように各合金成分を配合・溶解することにより得
られる溶解合金を熱間圧延により板状に加工し、その板
材を熱間打抜き加工により所定のチップ形状に打ち抜い
て形成したものや、合金を熱間圧延又は熱間鍛造により
線状あるいはロッド状の素材に加工した後、これを長さ
方向に所定長に切断して形成したものを使用できる。ま
た、アトマイズ法等により球状に成形したものも使用で
きる。上記チップ３１'，３２'は、例えば直径Ｄが０．
４〜１．２ｍｍ、厚さＨが０．５〜１．５ｍｍのものを
使用する。

【００３５】上記の発火部３１，３２を形成するための
溶接方法は概ね同じであるので、以下、中心電極３側の
発火部３１を中心に、以下に詳しく説明する。図２
（ａ）に示すように、中心電極３の先端面３ｓをチップ
被固着面として、ここにチップ径Ｄ、チップ厚さＨの貴
金属チップ３１'を重ね合わせて重ね合せ組立体７０を
作り、その重ね合せ組立体７０に対し、貴金属チップ３
１'とチップ被固着面とにまたがり、かつ貴金属チップ
３１'の厚さ方向において放電面３１ａに到達しない全
周レーザー溶接部１０をチップ外周面周方向に沿って形
成する。

【００３６】このとき、本実施例のように貴金属チップ
３１'が円板状に形成されている場合、図２（ｂ）に示
すように、該貴金属チップ３１と中心電極３との重ね合
せ組立体７０を、レーザー照射ユニット２００（図３参
照）の出射光学部５０に対しチップ３１’（中心電極
３）の中心軸線Ｏの周りにおいて相対的に回転させなが
ら、重ね合せ組立体７０に向けて、パルス状レーザー光
ＬＢのスポット内にチップ被固着面（この場合、中心電
極３の先端面）とチップ外周面との交差縁Ｑが入り、か
つチップ被固着面に対する照射角度θが−５゜〜＋６０
゜の範囲（水平より上方側を＋とする；例えば＋４５
゜）となるようにパルス状レーザー光ＬＢを照射する方
法が、上記のような全周レーザー溶接部１０を均一に形
成する方法として合理的である。この場合、組立体７０
又は出射光学部５０の一方のみを回転させるようにして
もよいし、双方ともに（例えば互いに逆方向に）回転さ
せることも可能である。

【００３７】この場合、その回転速度は以下のように調
整することが望ましい。まず、重ね合せ組立体７０と出
射光学部５０との相対回転速度は、図２のように出射光
学部５０を１つのみ使用する場合には、１０ｒｐｍ以上
（望ましくは１２０ｒｐｍ以上）とするのがよい。全周
レーザー溶接を行うためには、重ね合せ組立体７０と出
射光学部５０とを最低１周分は相対回転させなければな
らないが、その相対回転速度が１０ｒｐｍ未満になる
と、１周分の溶接時間ひいては１個のスパークプラグを
製造するためのピースタイムが長くなる場合がある。な
お、上記相対回転速度の上限値については、重ね合せ組
立体７０を回転させる場合、溶接時に生ずる溶融金属の
遠心力による変形を防止するために、２４０ｒｐｍ程度
に留めるのがよい。

【００３８】次に、レーザー照射ユニット２００の構成
について、図３を参照して説明する。レーザー照射ユニ
ット２００は、パルス状レーザー光ＬＢを発射するレー
ザー発振部４０と、このパルス状レーザー光ＬＢを重ね
合せ組立体７０の外周面に向けて照射する出射光学部５
０と、パルス状レーザー光ＬＢをレーザー発振部４０か
ら出射光学部５０へ伝送する光伝送径路６０とを備えて
いる。レーザー発振部４０において、イットリウム・ア
ルミニウム・ガーネットの単結晶からなるＹＡＧロッド
４１に励起ランプ４２からのキセノン等の光を当てる
と、この光が全反射鏡４３と出口側半透明鏡４４との間
を往復して増幅され、レーザー光となって出口側半透明
鏡４４から放出される。パルス発生回路（図示せず）を
介して波形を整えられたパルス状レーザー光ＬＢが、レ
ーザー発振部４０出口側の反射鏡４５で向きを変えられ
た後、ＧＩ形光ファイバケーブル６１で構成された光伝
送径路６０に入射される。そして、ＧＩ形光ファイバケ
ーブル６１を伝送し、出射されたパルス状レーザー光Ｌ
Ｂは、出射光学部５０の球面収差補正レンズ群５１によ
って集光され、レーザースポット径ｄfが絞られて、重
ね合せ組立体７０の外周面に向けて照射される。球面収
差補正レンズ群５１は、球面収差（すなわちレーザー光
が入射したとき、入射点の光軸からの距離によって、レ
ンズで屈折したレーザー光が光軸と交わる位置が異なる
収差）を複数のレンズを組み合わせて補正するもので、
レーザースポット径ｄfを０．６ｍｍ以下（望ましくは
０．５ｍｍ以下）に絞るために球面収差補正レンズ群５
１は主要な役目を担っている。

【００３９】光伝送径路６０を構成するＧＩ形光ファイ
バケーブル６１は、屈折率の大きいコア６２を中心に、
その回りをコア６２より屈折率の小さいクラッド６３で
同心円状に覆った構造を有し、さらにその外側はプラス
チック製の外被６４で覆われている。ここで、ＧＩ形光
ファイバケーブル６１は、図４に示すように、コア６
２’が純粋石英で形成されたＳＩ形光ファイバケーブル
６１’に対して、コア６２にゲルマニウムが添加されて
いる。つまり、ＳＩ形光ファイバケーブル６１’では、
コア６２’の屈折率Ｋ’が半径方向に階段状に変化する
ので、レーザー光ＬＢ’がコア６２’とクラッド６３’
との境界面で全反射を繰り返しながらコア６２’の内部
を伝送される（図４（ｂ））。これに対しＧＩ形光ファ
イバケーブル６１では、コア６２の屈折率Ｋが半径方向
に連続的に変化することによって、レーザー光ＬＢがコ
ア６２の内部でサイン曲線を描きながら、コア６２の中
心の定まった点に集束しながら伝送される（図４
（ａ））。

【００４０】そのため、ＧＩ形光ファイバケーブル６１
においては、コア６２のどの部分を通ったレーザー光Ｌ
Ｂも、時間遅れなくほとんど同時に出射端に到達する一
方、ＳＩ形光ファイバケーブル６１’では、中心軸との
なす角が大きいレーザー光ＬＢはコア６２における伝送
距離が長くなり、伝送時間にばらつきがでる。つまり、
ＧＩ形光ファイバケーブル６１においては、入射したレ
ーザー光ＬＢの信号波形がより遠くまでその形を保って
伝送されることになる。その結果、レーザー光ＬＢの光
軸付近のエネルギー密度がより大きくなる。

【００４１】なお、レーザースポット径ｄfは、例えば
図３（ｂ）に示すように、レーザー溶接を行う前に予
め、カーボン紙ＣＰにレーザー照射ユニット２００の出
射光学部５０からレーザー光ＬＢを照射し、焼けてでき
た孔ｈｏの径を計測することにより得ることができる。

【００４２】そして、レーザー照射ユニット２００の出
射光学部５０から照射されるレーザー光ＬＢは、図５
（ａ）のレーザー照射出力線図に表わされる、例えばパ
ルス発生周波数ｆが１２パルス／秒（ｐｐｓとも表示す
る；このときの周期τ＝１０００／１２ミリ秒）のパル
ス状で出射される。図５（ａ）のパルス状レーザー光Ｌ
Ｂは、例えば１パルス当りの照射エネルギーＥが１．２
５Ｊ、パルス幅ｔが６ミリ秒に調整されている。したが
って、この場合の１秒間の平均レーザー出力はＰ＝Ｅ×
ｆ＝１．２５Ｊ×１２ｐｐｓ＝１５Ｗとなる。

【００４３】このように調整されたパルス状レーザー光
ＬＢが、重ね合せ組立体７０（貴金属チップ３１’）の
外周面に沿って照射される（図２参照）。すると、貴金
属チップ３１’の周方向において、貴金属チップ３１’
と中心電極３のテーパ面３ｔの先端縮径部位とにまたが
り、かつ貴金属チップ３１’の厚さ方向において放電面
３１ａに到達しない形で、図５（ｂ）及び（ｃ）に示す
ような溶け込み深さｄ、溶接幅ｗの全周レーザー溶接部
１０が形成される。全周レーザー溶接部１０の形成に伴
って、貴金属チップ３１’には放電面３１ａを有する発
火部３１が形成され、放電面３１ａの外縁から全周レー
ザー溶接部１０の対応する端縁までの最短距離が発火部
厚さｈとなる。

【００４４】ここで、図５（ｃ）に示すように、貴金属
発火部３１の中心軸線Ｏを挟んだ全周レーザー溶接部１
０の両側部分が半径方向において内部でつながらない場
合（この場合、全周レーザー溶接部１０はドーナツ状の
形態を呈する）には、溶接後においてチップ厚さＨ及び
溶け込み深さｄを、その軸断面から実測すればよい。し
かし、同図（ｄ）に示すように、両側の全周レーザー溶
接部１０が半径方向において内部でつながってしまう場
合（全周レーザー溶接部１０は円板状の形態を呈する）
には、溶接後においてチップ厚さＨ及び溶け込み深さｄ
を、その軸断面において直ちに実測できるわけではな
い。ただし、溶け込み深さｄについては、全周レーザー
溶接部１０の軸断面において、中心軸線Ｏを挟んで対称
と仮定し、チップ半径とすることができる。一方、チッ
プ厚さＨについては、全周レーザー溶接部１０を、周方
向に対して均一な濃度分布を有する貴金属チップ成分と
電極母材成分との溶融合金部として捉えることにより、
次のように定めるものとする。

【００４５】まず、貴金属発火部３１の中心軸線Ｏを含
む任意の軸断面において、全周レーザー溶接部１０の平
均組成をＥＰＭＡ等により求める。次に、得られた平均
組成に基づいて、貴金属チップ３１’の金属と中心電極
３の母材の金属との混合比率を算出する。そして、中心
軸線Ｏ上で測定された全周レーザー溶接部１０の厚みを
上記混合比率で分割する境界位置（図５（ｄ）の境界線
Ｂ参照）を求め、放電面３１ａと境界線Ｂとの軸線方向
の距離をチップ厚さＨとして定める。

【００４６】そして、上述の通り、パルス状レーザー光
ＬＢは、例えば１パルス当りの照射エネルギーＥが１．
２５Ｊ、パルス幅ｔが６ミリ秒に調整されている。ま
た、レーザー発振部４０から出射光学部５０に至る光伝
送径路６０をＧＩ形光ファイバケーブル６１にて構成
し、あるいはパルス状レーザー光ＬＢの集光レンズを球
面収差補正レンズ群５１にて構成して、レーザースポッ
ト径ｄfが例えば０．４７ｍｍに調整されている。これ
らの調整によって、全周レーザー溶接部１０において、
溶け込み深さｄと溶接幅ｗとの比ｄ／ｗが０．５５より
も大きい値に調整されることになる。溶接幅ｗが相対的
に小さく、また溶け込み深さｄが相対的に大きく形成さ
れるので、溶接強度が十分に確保され、長時間の使用に
よっても酸化スケールが進展しにくい。なお、溶け込み
深さｄと溶接幅ｗとの比ｄ／ｗの上限としては、およそ
１程度が望ましい。

【００４７】ところで、溶接幅ｗが相対的に小さく形成
されるため、チップ厚さＨと発火部厚さｈとの比ｈ／Ｈ
を０．５０以上の値に調整することができ、発火部厚さ
ｈが、溶接後においても比較的長く残存していることを
意味している。このような場合には、発火部３１の消耗
に伴って、全周レーザー溶接部１０が貴金属発火部３１
の放電面３１ａへ露出する現象は発生しにくい。したが
って、全周レーザー溶接部１０の露出に伴う発火部の急
激な消耗進行が抑制され、これによって発火部３１の耐
久性が向上する。なお、チップ厚さＨと発火部厚さｈと
の比ｈ／Ｈの上限としては、およそ０．９程度が望まし
い。

【００４８】次に、図６及び図７は、図５の製造工程の
変更例を示す。これらのように、チップ３１'の周方向
に所定の間隔で複数の出射光学部を配して溶接を行え
ば、溶接時間の短縮を図ることができる場合がある。例
えば、図６のように、略１８０°間隔で配置した２つの
出射光学部５０ａ及び５０ｂにより溶接を行えば、各レ
ーザー光源５０ａ及び５０ｂが略半周分に対応する溶接
部１０ａ，１０ｂを各々分担すればよい。また、図７の
ように、略１２０°間隔で配置した３つの出射光学部５
０ａ〜５０ｃにより溶接を行えば、各出射光学部５０ａ
〜５０ｃがそれぞれ略１／３周分に対応する溶接部１０
ａ〜１０ｃを分担すればよい。

【００４９】なお、出射光学部を複数使用する場合も、
各々の出射光学部が本発明のレーザー溶接条件を満足す
ればよい。その理由は、以下の通りである。すなわち、
複数の出射光学部（ｎ個：ｎ≧２）を用いるにあって
は、同時にレーザー光を照射した際のチップ３１'にお
ける温度上昇は大きくなる。しかし、各出射光学部は前
述したようにチップ３１'に対してほぼ（１／ｎ）周分
に対応する溶接部を分担すればよく、単一の出射光学部
を使用する場合と比較して（１／ｎ）の時間で溶接が可
能となる。その結果、チップ３１'に対する入熱時間が
短縮され、各溶接部の幅が粗大化する不具合が生じにく
くなる。さらに、このように複数の出射光学部を用いて
同時にレーザー光を照射することにより、溶接時間の短
縮を図ることができ、生産効率の向上にも寄与できる。

【００５０】次に、貴金属チップ３１'のチップ被固着
面に対する位置決め固定を行いやすくするために、図８
に示すように、チップ外形形状に対応した位置決め用凹
部３ａをチップ被固着面に形成し、その位置決め用凹部
３ａ内に貴金属チップ３１'を嵌め込んで重ね合せ組立
体７０を作ることもできる。この場合、溶接接合を確実
に行うには、照射角度θが−５°〜＋６０°の範囲（例
えば４５°）となるように、その凹部３ａの開口周縁と
チップ外周面との交差縁Ｑに向けてパルス状レーザー光
ＬＢを照射するのがよい。

【００５１】他方、図９に示すように、中心電極３のテ
ーパ面３ｔの先端部に、円筒状の突出部３ｄを形成し、
その平坦な先端面３ｓをチップ被固着面としてここに貴
金属チップ３１'を重ね合わせ、照射角度θが−５°〜
＋６０°の範囲（例えば４５°）となるように、チップ
被固着面とチップ外周面との交差縁Ｑに向けてパルス状
レーザー光ＬＢを照射するようにしてもよい。図１０
（ａ）は、そのようにして製造したスパークプラグの発
火部３１近傍の拡大斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）
は、その縦断面図である。（ｂ）は、溶接部１０の中心
軸線Ｏを挟んで両側の部分がつながらない場合、（ｃ）
は両部分が半径方向につながる場合の各状態を示してい
る。

【００５２】また、図１１は、接地電極４側の発火部３
２及び放電面３２ａの形成状態を示すもので、中心電極
３側と同様の全周レーザー溶接部２０が形成されてい
る。図１２（ａ）に示すように、接地電極４の火花放電
ギャップｇ（図１）に面することが予定された側面をチ
ップ被固着面として、ここに凹部４ａを形成し、その凹
部４ａに貴金属チップ３２'を嵌め込み固定する。その
状態で、図５等と同様にレーザー照射ユニット２００の
出射光学部５０を用いて全周レーザー溶接部２０の形成
を行う。

【００５３】

【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の試験
を行った。まず、INCONEL 600を用い、図２に示す形状
の中心電極３を作製した。ただし、図２（ａ）におい
て、基端部外径Ｄ1を２．５ｍｍ、先端面径Ｄ2を１．３
ｍｍ、テーパ面３ｔのテーパ角度を４５°とした。他
方、合金溶解／圧延により作製したＩｒ−５ｗｔ％Ｐｔ
合金板からの打抜き加工により、チップ厚さＨが０．６
ｍｍ、チップ径Ｄが０．８ｍｍの貴金属チップを作製し
た。

【００５４】次に、図５（ａ）のレーザー照射強度線図
において、パルス幅ｔを６ミリ秒に設定し、１パルス当
りの照射エネルギーを後述する表１に示す試験Ｎｏ．毎
の溶け込み深さとなるように適宜調整したパルス状ＹＡ
Ｇレーザー光ＬＢを、パルス周波数ｆが１２ｐｐｓ（周
期τ＝１０００／１２ミリ秒）にて中心電極３上に組立
てられた貴金属チップ３１’の外周面に沿って照射し、
貴金属チップ３１’の周方向にて全周レーザー溶接部１
０を形成した。そして、このときのスパッタＳＰの発生
の有無を観察するとともに、貴金属チップ３１’の中心
軸線を含む軸方向切断面において、溶け込み深さｄ、溶
接幅ｗ及び発火部厚さｈを測定した。このとき、図３に
示すレーザー照射ユニット２００のレーザー発振部４０
から出射光学部５０に至る光伝送経路６０にＧＩ形光フ
ァイバケーブル（レーザースポット径ｄｆが０．４７ｍ
ｍ）６１を用いて製造された中心電極３（試験Ｎｏ．１
〜５）と、ＳＩ形光ファイバケーブル（レーザースポッ
ト径ｄｆが０．６２ｍｍ）６１’（図４（ｂ）参照）を
用いて製造された中心電極３（試験Ｎｏ．６〜１０）と
に対して、これらの寸法を測定・比較した。なお、試験
Ｎｏ．１〜１０の製造の際、出射光学部５０には球面収
差補正レンズ群５１を装備した。

【００５５】次に、試験Ｎｏ．１〜１０の中心電極３を
備えたスパークプラグ１００を各々作製し、２０００ｃ
ｃのエンジンに取り付けて、エンジン回転数６５００ｒ
ｐｍ、スロットル全開状態、１００時間の実機耐久試験
を行った。１００時間後に、スパークプラグ１００から
取り外した試験Ｎｏ．１〜１０の中心電極３において、
貴金属チップ３１’の中心軸線を含む軸方向切断面に対
してエッチングを施し、径方向の全周レーザー溶接部１
０における酸化スケールＳＣの深さｄｓ（図１３（ｂ）
参照）を測定し、この酸化スケール深さｄｓとチップ径
Ｄとの比ｄｓ／Ｄを酸化スケール進展率として算出し
た。そして、各試験Ｎｏ．のうちで、貴金属チップ３
１’における溶け込み深さｄの値が略同等の試験Ｎｏ．
１と６、試験Ｎｏ．２と７、試験Ｎｏ．３と８、試験Ｎ
ｏ．４と９、試験Ｎｏ．５と１０において、ＳＩ形光フ
ァイバケーブル６１’を用いた試験Ｎｏ．６〜１０の各
酸化スケール進展率を「１」としたときに、試験Ｎｏ．
６〜１０と溶け込み深さｄが略等しい試験Ｎｏ．１〜５
のそれぞれに対する酸化スケール進展率が何倍に相当す
るかの比を算出した。なお、貴金属チップ３１’に対す
る溶け込み深さｄの値が略等しい試験Ｎｏ．１と５、試
験Ｎｏ．２と６、試験Ｎｏ．３と８、試験Ｎｏ．４と
９、試験Ｎｏ．５と１０との酸化スケール進展率の比に
ついては、表１に示し、また上述したスパッタの発生の
有無についても各試験Ｎｏ．毎に表１に示した。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１の結果によれば、ＳＩ形光ファイバケ
ーブルを用いて作製したスパークプラグ１００（中心電
極３）では、スパッタの発生がみられるものがあったも
のの、ＧＩ形光ファイバケーブルを用いて作製したスパ
ークプラグ（中心電極３）についてはスパッタの発生は
みられなかった。なお、この表１の結果によれば、スパ
ッタの発生の有無において、ＧＩ形光ファイバケーブル
を用いる場合、貴金属チップ３１’に対する溶け込み深
さｄが大きいほどＳＩ形光ファイバケーブルに対する優
位性が増すことがわかる。

【００５８】また、表１の結果によれば、ＧＩ形光ファ
イバケーブルを用いた試験Ｎｏ．１〜５については、い
ずれも溶け込み深さｄ対溶接幅ｗの値ｄ／ｗは０．５５
よりも大きい値となり、ＳＩ形光ファイバケーブルを用
いた試験Ｎｏ．６〜１０よりも全て上位の値を示した。
そして、溶け込み深さｄの値が略同等の試験Ｎｏ．１と
６、試験Ｎｏ．２と７、試験Ｎｏ．３と８、試験Ｎｏ．
４と９、試験Ｎｏ．５と１０をそれぞれ比較すると、溶
け込み深さｄ対溶接幅ｗの値ｄ／ｗが０．５５より大き
い値を示す試験Ｎｏ．１〜５（換言すれば、ＧＩ形光フ
ァイバケーブルを用いた試験Ｎｏ．１〜５）について
は、溶け込み深さｄが略同等の対応する試験Ｎｏ．６〜
１０と比較して、全周レーザー溶接部１０における酸化
スケール進展率の比（なお、試験Ｎｏ．６〜１０のそれ
ぞれの酸化スケール進展率を「１」としたときの比）
が、それよりも小さな値を示す傾向にある。

【００５９】つまり、貴金属チップ３１’における溶け
込み深さｄ対溶接幅ｗの値ｄ／ｗが０．５５より大きい
値を示すスパークプラグ１００（中心電極３）（換言す
れば、ＧＩ形光ファイバケーブルを用いて作製したスパ
ークプラグ１００（中心電極３）については、全周レー
ザー溶接部１０における酸化スケールの進展が起こり難
いものとなり、スパークプラグ１００の信頼性が向上す
ることがわかる。このことは、ＧＩ形光ファイバケーブ
ルを用いて作製したスパークプラグ１００（中心電極
３）では、ＳＩ形光ファイバケーブルを用いたスパーク
プラグ１００（中心電極３）と比較して、全周レーザー
溶接部１０における貴金属チップ成分と中心電極成分
（電極母材成分）との分散状態がより均一となることか
ら、酸化スケールの進展が起こり難くなるものと推測す
ることができる。なお、この表１の結果によれば、全周
レーザー溶接部１０の酸化スケールの進展については、
ＧＩ形光ファイバケーブルを用いる場合、貴金属チップ
３１’に対する溶け込み深さｄが大きいほどＳＩ形光フ
ァイバケーブルに対する優位性が増すことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグの一実施例を示す縦断
面図及びその要部拡大図。

【図２】図１のスパークプラグの中心電極側発火部の製
造工程説明図。

【図３】レーザー照射ユニットの説明図及びレーザース
ポット径の測定方法の説明図。

【図４】ＧＩ形光ファイバケーブル及びＳＩ形光ファイ
バケーブルの説明図。

【図５】レーザー照射強度線図並びにスパークプラグの
中心電極先端部の拡大斜視図、縦断面図及びその変形例
の縦断面図。

【図６】図２の製造工程の変更例を示す説明図。

【図７】同じく別の変更例を示す説明図。

【図８】図２の中心電極先端部を変形したスパークプラ
グの製造工程を説明する図。

【図９】図２の中心電極先端部を更に変形したスパーク
プラグの製造工程を説明する図。

【図１０】図９の製造工程により製造されるスパークプ
ラグの要部斜視図、その縦断面図及びその変形例を示す
縦断面図。

【図１１】接地電極側発火部の斜視図。

【図１２】その製造工程説明図。

【図１３】従来の製造方法の問題点を示す説明図。

【符号の説明】

３ 中心電極 ３ｓ チップ被固着面 ４ 接地電極 １０，２０ 全周レーザー溶接部 ３１，３２ 貴金属発火部 ３１'，３２' 貴金属チップ ３１ａ，３２ａ 放電面 ４０ レーザー発振部 ５０ 出射光学部 ５１ 球面収差補正レンズ群 ６０ 光伝送径路 ６１ ＧＩ形光ファイバケーブル ６２ コア ７０ 重ね合せ組立体 １００ スパークプラグ ２００ レーザー照射ユニット ＬＢ パルス状レーザー光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐倉 明生 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 5G059 AA04 CC02 DD02 DD11 DD15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心電極と、その中心電極の先端面に自
   身の側面が対向するように配置された接地電極とを備
   え、火花放電ギャップに対応する位置においてそれら中
   心電極と接地電極との少なくとも一方に、貴金属チップ
   をレーザー溶接することにより放電面を有する貴金属発
   火部を形成したスパークプラグの製造方法であって、 前記中心電極及び／又は前記接地電極における少なくと
   もチップ被固着面形成部位をＮｉ又はＦｅを主成分とす
   る耐熱合金にて構成し、そのチップ被固着面に対し前記
   貴金属チップを重ね合わせて重ね合せ組立体を作り、 その重ね合せ組立体に対し、前記貴金属チップの周方向
   において、該貴金属チップと前記チップ被固着面形成部
   位とにまたがり、かつ該貴金属チップの厚さ方向におい
   て前記放電面に到達しない全周レーザー溶接部を形成す
   るために、レーザー発振部から発射されたレーザー光が
   グレーデッドインデックス形光ファイバケーブルに入射
   され、該コアの内部を伝送されて出射光学部に至り、該
   出射光学部にて集光されつつ前記重ね合せ組立体に照射
   されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 【請求項２】 前記グレーデッドインデックス形光ファ
   イバケーブル内を伝送して出射する前記レーザー光は、
   前記出射光学部に設けられる球面収差補正レンズ群にて
   集光される請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
3. 【請求項３】 前記グレーデッドインデックス形光ファ
   イバケーブル内を伝送して出射する前記レーザー光は、
   前記出射光学部にてレーザースポット径が０．６ｍｍ以
   下となるように集光される請求項１又は２記載のスパー
   クプラグの製造方法。
4. 【請求項４】 前記レーザー光は、１パルス当りの照射
   エネルギーが０．５〜２．５Ｊ、パルス幅が３〜８ミリ
   秒となる条件にて、前記重ね合せ組立体にパルス状に照
   射される請求項１ないし３のいずれかに記載のスパーク
   プラグの製造方法。
5. 【請求項５】 前記レーザー光は、パルス発生周波数が
   ２〜３０パルス／秒となる条件にて、前記重ね合せ組立
   体にパルス状に照射される請求項４記載のスパークプラ
   グの製造方法。
6. 【請求項６】 中心電極と、その中心電極の先端面に自
   身の側面が対向するように配置された接地電極とを備
   え、火花放電ギャップに対応する位置においてそれら中
   心電極と接地電極との少なくとも一方に、貴金属チップ
   をレーザー溶接することにより放電面を有する貴金属発
   火部が形成されており、 前記中心電極及び／又は前記接地電極の、少なくともチ
   ップ被固着面形成部位がＮｉ又はＦｅを主成分とする耐
   熱合金にて構成され、 そのチップ被固着面に重ね合わされた前記貴金属チップ
   の周方向において該貴金属チップと前記チップ被固着面
   形成部位とにまたがり、かつ前記貴金属チップの厚さ方
   向において前記放電面に到達しない形で、全周レーザー
   溶接部が形成されるとともに、 前記貴金属発火部の中心軸線を含む断面において、前記
   全周レーザー溶接部の溶け込み深さをｄとし、溶接幅を
   ｗとしたとき、ｄ／ｗが０．５５より大きい値に調整さ
   れていることを特徴とするスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記貴金属チップの外周面において、前
   記中心電極の軸線方向における前記貴金属チップの寸法
   をチップ厚さＨとし、同じく前記放電面の外縁から前記
   全周レーザー溶接部の対応する端縁までの最短距離を発
   火部厚さｈとしたとき、ｈ／Ｈが０．５０以上の値に調
   整されている請求項６記載のスパークプラグ。