JP2003311838A - レーザ溶着方法 - Google Patents

レーザ溶着方法

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JP2003311838A
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Masami Hirata
雅巳 平田
Kanehiro Fukaya
金広 深谷
Hideo Nakamura
秀生 中村
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Toyota Motor Corp
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Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠損防止
とを図りながらフィルタと基材とを好適に溶着させるこ
と。 【解決手段】レーザ光非透過性の樹脂材料からなるケー
ス２にレーザ光透過性の繊維材料からなるフィルタ４を
レーザ光ＬＢにより溶着するために、先ず、ケース２の
上にフィルタ４を載せ、次に、フィルタ４を治具１９で
加圧して溶着部位Ｂ２の繊維密度を高め、更に、その溶
着部位Ｂ２にレーザ光ＬＢを照射する。繊維密度を高め
る工程では、治具１９により、溶着部位Ｂ２の周辺を加
圧することにより、溶着部位Ｂ２より広めにフィルタ４
の繊維密度を高める。これにより、フィルタ４を透過す
るレーザ光ＬＢにより基材２の一部を溶融させ、その溶
融湯をフィルタ４の繊維間隙に浸入させて溶着部位をケ
ース２に溶着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂材料からな
る基材に繊維材料からなるフィルタをレーザ光により溶
着するレーザ溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、樹脂材料からなる基材に繊維材料
からなる不織布製のフィルタを溶着する方法として、特
開平８−２２９３１２号公報、特開２０００−１８６６
３５号公報等に開示されたものがある。これらの溶着方
法は、例えば、ナイロン（商品名）からなる基材の上に
ポリエステル繊維からなる不織布製のフィルタを載せ、
基材の一部を溶融させ、フィルタの繊維間隙に溶融湯を
浸透させてフィルタと基材とを溶着させるものである。
【０００３】ここで、前記各従来技術では、超音波溶着
や振動による摩擦溶着の方法が採用されている。例え
ば、超音波溶着方法では、超音波発振器をフィルタに近
接させて超音波を射出し、基材を溶融させてフィルタの
繊維間隙に浸透させ、固化させている。摩擦溶着方法で
も、発振器をフィルタに近接させることになり、工程と
しては、超音波溶着方法に準ずるものと言える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記各従来
技術の溶着方法では、溶着の過程で発振器等をフィルタ
に近接させたり、離したりする工程が必要となり、その
分だけ溶着完了までに時間がかかることになった。
【０００５】ここで、発振器等の機器を被射体に接近さ
せる必要性の少ない、或いは、機器の移動距離を少なく
できる溶着方法として、レーザ光を使用したレーザ溶着
方法がある。この溶着方法をフィルタの溶着に採用すれ
ば、レーザ光発射装置がワークから離れていても、その
照射基からレーザ光を発射するだけで溶着部位にレーザ
光を到達させることができ、発射装置の移動時間を省略
又は短縮することができ、溶着完了までの所要時間を短
くすることが可能である。
【０００６】しかし、これまでにレーザ光でフィルタを
基材に溶着した従来例はなく、レーザ光による溶着で
は、溶着強度の確保や、ワークの焦げ・穴明き等の欠損
防止の課題が予測されるので、実用的なレーザ溶着方法
の提案が望まれている。
【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、溶着強度の向上と、焦げや穴明
き等の欠損防止とを図りながらフィルタと基材とを好適
に溶着させることを可能としたレーザ溶着方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、樹脂材料からなる基材に
繊維材料からなるフィルタをレーザ光により溶着するレ
ーザ溶着方法であって、レーザ光非透過性の樹脂材料か
らなる基材の上にレーザ光透過性の繊維材料からなるフ
ィルタを載せる工程と、フィルタの溶着部位の繊維密度
を高める工程と、溶着部位にレーザ光を照射する工程と
を備え、フィルタを透過するレーザ光により基材の一部
を溶融させ、その溶融湯をフィルタの繊維間隙に浸入さ
せて溶着部位を基材に溶着することを趣旨とする。
【０００９】上記発明の構成によれば、基材の上にフィ
ルタが載せられた後、そのフィルタの溶着部位の繊維密
度が高められるので、溶着部位の熱伝導が向上して放熱
性が高められると共に、溶着部位と溶融湯との接触面積
も増すことになる。又、溶着部位にレーザ光を照射する
工程では、照射機器を溶着部位に近接させる必要がな
い。
【００１０】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、請求項１に記載の発明において、繊維密度
を高める工程で、溶着部位より広めにフィルタの繊維密
度を高めることを趣旨とする。
【００１１】上記発明の構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加え、溶着部位を含めて広めにフィルタ
の繊維密度が高められるので、溶着部位以外の部位に対
する熱影響が低減される。
【００１２】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明は、請求項２に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮す
ることにより溶着部位を間接的に圧縮することを趣旨と
する。
【００１３】上記発明の構成によれば、請求項２に記載
の発明の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材へ向
けて圧縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材と
の密着面積が増す。
【００１４】上記目的を達成するために、請求項４に記
載の発明は、請求項２に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮す
ることにより溶着部位を間接的に圧縮すると共に、溶着
部位を基材の側から直接的に圧縮することを趣旨とす
る。
【００１５】上記発明の構成によれば、請求項２に記載
の発明の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材へ向
けて圧縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材と
の密着面積が増す。加えて、溶着部位が基材の側から直
接的に圧縮されるので、溶着部位と基材との密着度が増
す。
【００１６】上記目的を達成するために、請求項５に記
載の発明は、請求項２に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、木目込み方式により溶着部位及びその
周辺を基材の凹部に押し込み、その凹部内で溶着部位及
びその周辺を圧縮することを趣旨とする。
【００１７】上記発明の構成によれば、請求項２に記載
の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材の凹部で圧
縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材との密着
面積が増す。
【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
の何れか一つのレーザ溶着方法で溶着された基材とフィ
ルタを備えたことを趣旨とする。
【００１９】上記発明の構成によれば、請求項１乃至５
の何れか一つのレーザ溶着方法による作用がキャニスタ
で得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明のレーザ溶着方法をキャニスタの製造に採用して具体
化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。
【００２１】図１に、本実施の形態のキャニスタ１を断
面図に示す。このキャニスタ１は、略筒状をなすケース
２と、ケース２を覆うカバー３とを備える。ケース２に
は、第１フィルタ４、チャコール５、第２フィルタ６、
プレート７及びスプリング８が内蔵される。
【００２２】ケース２は、本発明の基材に相当し、レー
ザ光非透過性の樹脂材料により構成される。この実施の
形態では、レーザ光非透過性の樹脂材料として、例えば
「ＰＡ６６（６６ナイロン：商標名）」が使用される。
「ＰＡ６６」の融点は「２６５℃」である。ケース２
は、上開口部２ａと、内段部２ｂと、下開口部２ｃと、
下開口部２ｃの周囲に配置された複数の雌ねじ穴２ｄと
を含む。上開口部２ａの全周には、フランジ２ｅが形成
される。
【００２３】カバー３は、ケース２の上開口部２ａを覆
い、その全周がフランジ２ｅに対してレーザ溶着される
溶着部位Ｂ１となっている。カバー３は、その中央に上
方へ突設される管継手３ａを含む。カバー３は、レーザ
光透過性の樹脂材料により構成される。この実施の形態
では、レーザ光透過性樹脂材料として、例えば「ＰＡ６
６」が使用される。
【００２４】第１フィルタ４は、本発明のフィルタに相
当し、レーザ光透過性の繊維材料により構成される。こ
の実施の形態では、レーザ光透過性繊維材料として、例
えば「ポリエステル」と「レーヨン」の繊維が混合され
て使用され、それらが絡み合って不織布をなしている。
「ポリエステル」の線径は「１０〜１５μｍ」であり、
融点は「２７０℃」であり、含有率は「５４％」であ
る。「レーヨン」の線径は「１０〜４０μｍ」であり、
融点は「１８０℃」であり、含有率は「４６％」であ
る。第１フィルタ４の周辺部は、ケース２の内段部２ｂ
に対してレーザ溶着される溶着部位Ｂ２となっている。
図２に、上記したケース２と第１フィルタ４の材料特性
を比較して表に示す。
【００２５】チャコール５は、キャニスタ１として、ガ
ソリンの蒸発燃料を吸着するためのものであり、この実
施の形態では、その材料として、例えば「ＢＡＸ１１０
０」が使用される。チャコール５は、第１フィルタ４の
上に所定の厚みの層をなして載せられる。
【００２６】第２フィルタ６は、第１フィルタ４よりも
肉厚な不織布により構成され、この実施の形態では、繊
維材料として、例えば「ウレタンフォーム」が使用され
る。第２フィルタ６は、チャコール５の上に載置され
る。
【００２７】プレート７は、第２フィルタ６の上に載せ
られ、この実施の形態では、その材料として、例えば
「パンチングメタル」が使用される。スプリング８は、
カバー３とプレート７との間に介在され、その付勢力に
より、プレート７をチャコール５に押し付けている。ス
プリング８の材料として、例えば「ＳＷＰＡ］が使用さ
れる。
【００２８】上記構成を有するキャニスタ１を製造する
には、先ず、第１フィルタ４をケース２の内段部２ｂに
レーザ溶着することによりケース２に固定する。次に、
第１フィルタ１３の上にチャコール５を層状に載せ、更
に、チャコール５の上に第２フィルタ６を載せる。次
に、第２フィルタ６の上にプレート７を載せ、その上に
スプリング８を載せてケース２をカバー３で覆う。その
後、ケース２のフランジ２ｅとカバー３の全周をレーザ
溶着することにより、カバー３をケース２に固定する。
このようにして、図１に示すキャニスタ１が製造され
る。
【００２９】次に、ケース２の内段部２ｂへの第１フィ
ルタ４のレーザ溶着方法について説明する。
【００３０】図３に、このレーザ溶着方法に使用される
レーザ溶着装置１１の概略構成を示す。この装置１１
は、作業台１２と、その両脇に設置されたロボット１３
及び圧縮装置１４とを備える。
【００３１】作業台１２には、ケース２がワークとして
載せられる。ロボット１３は、多節リンク式のアーム１
５を含み、アーム１５の先端には、レーザ光ＬＢを発射
するための光学系のレーザ光発射装置１６が取り付けら
れる。この発射装置１６には、光ファイバ１７を通じて
エネルギー発生装置からエネルギーが供給される。この
発射装置１６には、例えば、ダイオードレーザ（半導体
レーザ）が使用され、５００Ｗの赤外線エネルギーが供
給される。レーザ光ＬＢのスポット径は、例えば「３〜
４ｍｍ」程度に設定される。
【００３２】圧縮装置１４は、第１フィルタ４をケース
２の内段部２ｂに押さえ付けるためのものであり、油圧
式又はエア式のシリンダ１８と、そのシリンダロッド１
８ａの先端に取り付けられた治具１９とを含む。シリン
ダロッド１８ａが伸縮することにより、治具１９が作業
台１２に近付いたり、離れたりする。図５に示すよう
に、治具１９は、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２の周辺
を加圧すると共に、その溶着部位Ｂ２にレーザ光を照射
するためのスリット１９ａを有する。このスリット１９
ａは、上記スポット径より小さい寸法、例えば「２ｍ
ｍ」程度に設定される。
【００３３】ケース２の内段部２ｂに対する第１フィル
タ４のレーザ溶着は、上記のレーザ溶着装置１１を使っ
て次のように行われる。
【００３４】先ず、第１の工程では、図４に示すよう
に、作業台１２の上にワークであるケース２を載せて固
定する。
【００３５】次に、第２の工程では、図５に示すよう
に、ケース２の内段部２ｂの上に第１フィルタ４を載せ
る。このとき、圧縮装置１４の治具１９をケース２の上
方位置に配置する。
【００３６】次に、第３の工程では、図６に示すよう
に、圧縮装置１４の治具１９を第１フィルタ４の上に降
ろし、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２の周辺を加圧して
内段部２ｂに押し付けることにより、溶着部位Ｂ２及び
その周辺を圧縮して第１フィルタ４の繊維密度を高め
る。即ち、溶着部位Ｂ２より広めに第１フィルタ４の繊
維密度を高めている。この実施の形態では、第１フィル
タ４の素材の厚さが「３ｍｍ」であるとして、治具１９
で加圧することにより、「０．５ｍｍ」の厚さまで圧縮
している。
【００３７】次に、第４の工程では、図６に示すよう
に、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２に発射装置１６から
レーザ光ＬＢを照射する。このとき、第３の工程による
第１フィルタ４の加圧をそのまま継続する。この実施の
形態では、ロボット１３のアーム１５を自在に操ること
で、第１フィルタ４の全周に沿ってレーザ光ＬＢを照射
することができる。尚、図６では、発射装置１６が治具
１９に近付けて表されるが、これは便宜的なものであっ
て、実際には、比較的離れた位置に配置されることにな
る。集光レンズの選択により任意の位置に配置可能にな
る。
【００３８】ここで、図７に示すように、第３の工程で
は、第１フィルタ４は、溶着部位Ｂ２より広い範囲で加
圧され、その繊維密度が高められている。詳しくは、溶
着部位Ｂ２の周辺を内段部２ｂへ向けて治具１９により
圧縮することにより、溶着部位Ｂ２を間接的に圧縮して
いる。これにより、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２とそ
の周辺が圧縮され、図８に示すように、第１フィルタ４
の溶着部位Ｂ２の繊維密度が高められる。
【００３９】そして、図６，７に示すように、治具１９
のスリット１９ａを通り、第１フィルタ４を透過するレ
ーザ光ＬＢにより、ケース２の内段部２ｂの表面部分を
加熱溶融させ、その溶融湯を第１フィルタ４の溶着部位
Ｂ２の繊維間隙に浸入させてその溶着部位Ｂ２を内段部
２ｂに溶着する。
【００４０】以上説明したレーザ溶着方法によれば、ケ
ース２の内段部２ｂの上に第１フィルタ４が載せられた
後、そのフィルタ４の溶着部位Ｂ２の繊維密度が高めら
れるので、溶着部位Ｂ２の熱伝導が向上してフィルタ４
の放熱性が高められると共に、溶着部位Ｂ２と溶融湯と
の接触面積が増すことになる。このため、第１フィルタ
４の溶着部位Ｂ２の内段部２ｂに対する溶着強度を高め
ることができる。又、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２の
繊維密度が高められることで、その溶着部位Ｂ２の繊維
群の熱伝導が向上し、溶着部位Ｂ２の放熱性が高められ
る。このため、内段部２ｂの溶融熱による繊維の焦げや
フィルタ４の穴明きを防止することができる。更に、第
１フィルタ４それ自体がレーザ光透過性の繊維材料より
構成され、レーザ光ＬＢを透過させるので、レーザ光透
過時に繊維自体が加熱されることがなく、レーザ光ＬＢ
によるフィルタ４の焦げや穴明きをも防ぐことができ
る。つまり、溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠損
防止とを図りながら第１フィルタ４をケース２の内段部
２ｂに好適に溶着させることができるのである。
【００４１】上記のような作用・効果は、第１フィルタ
４の溶着部位Ｂ２を治具１９により加圧して圧縮してい
ることで得られるものである。例えば、対比例として、
図９に示すように、比較的広めのスリット２９ａを有す
る治具２９を使用して、フィルタ２４をケース２２に押
さえ付けた場合、その溶着部位Ｂ２の周辺は圧縮され
ず、図１０に示すように、溶着部位Ｂ２の繊維密度は高
められず、溶着部位Ｂ２の繊維は粗の状態のままとな
る。このような状態でレーザ光ＬＢを照射した場合に
は、溶着部位Ｂ２の熱伝導の悪さから、溶着部位Ｂ２に
焦げや穴明きが生じることになる。又、この場合には、
ケース２２の溶融湯と繊維との接触面積も少ないことか
ら、フィルタ２４とケース２２の溶着強度はあまり大き
くならない。本実施の形態のレーザ溶着方法によれば、
上記不具合を回避することができる。
【００４２】この実施の形態では、第１フィルタ４の繊
維密度が、溶着部位Ｂ２より広めの範囲で高められるの
で、溶着部位Ｂ２以外の繊維密度の低い部位への熱影響
が低減される。このため、溶着部位Ｂ２以外の部位で焦
げや穴明きが生じることを確実に防止することができ
る。
【００４３】この実施の形態では、第１フィルタ４の溶
着部位Ｂ２及びその周辺をケース２の内段部２ｂへ向け
て加圧し圧縮しているので、溶着部位Ｂ２及びその周辺
と内段部２ｂとの密着面積が増す。このため、第１フィ
ルタ４と内段部２ｂとの密着強度を一層増大させること
ができる。
【００４４】ここで、フィルタの溶着方法と密着強度と
の関係を図１１に示す。図１１の横軸は、溶着方法の違
いを、縦軸は、密着強度と相関のある剥離強度を示す。
横軸には、図９（対比例）及び図７（本実施の形態）に
示すレーザ溶着の場合と、超音波溶着の場合とが示され
る。
【００４５】剥離強度の測定は次のように行われた。即
ち、上記３種類の溶着方法によりフィルタを溶着したケ
ースのサンプルをそれぞれ準備し、各サンプルにつき、
図１２に示すように、フィルタを反対側からピストンで
押圧する。ここで、ケースの内径を「３８ｍｍ」とし
て、ピストンの外径を「３６ｍｍ」とした。ピストンの
押込み速度を「５ｍｍ／ｍｉｎ」とした。
【００４６】図１１に示すように、剥離強度は、図９の
レーザ溶着では「２０ｇ／ｃｍ」程度となり、図７のレ
ーザ溶着では「１００ｇ／ｃｍ」程度となり、超音波溶
着では「１２００ｇ／ｃｍ」程度となった。超音波溶着
では、フィルタの厚み全体にケースの溶融樹脂が浸透す
ることから、剥離強度はフィルタの強度とほぼ等しい高
い値を示した。これに対して、レーザ溶着では、溶融樹
脂とフィルタとの接触部分の近傍（１００μｍ程度）に
のみ溶融樹脂が浸透するため、超音波溶着に比べて剥離
強度は小さくなる。しかしながら、図７に示す本実施の
形態のレーザ溶着の場合では、実用に耐えうる充分な剥
離強度（溶着強度）を得ることができた。
【００４７】更に、この実施の形態では、レーザ溶着方
法を採用していることから、溶着部位Ｂ２にレーザ光Ｌ
Ｂを照射する工程の前後で、発射装置１６を溶着部位Ｂ
２に近付けたり離したりする必要がない。即ち、従来例
の超音波溶着方法では、溶着の過程で発振器をフィルタ
に近付けたり離したりする必要があったが、本実施の形
態のレーザ溶着方法では、そのような必要性がなく、そ
の分だけ溶着完了までの所要時間を短縮することができ
る。
【００４８】次に、ケース２とカバー３とのレーザ溶着
について説明する。この実施の形態では、ケース２がレ
ーザ光非透過性の樹脂材料により構成され、カバー３が
レーザ光透過性の樹脂材料により構成されることから、
ケース２と第１フィルタ４との溶着と同様に、両者２，
３の溶着にレーザ溶着を採用することができる。
【００４９】即ち、図１３に示すように、ケース２のフ
ランジ２ｅにカバー３を載せた状態で、そのカバー３の
全周に沿ってレーザ光ＬＢを照射する。そして、カバー
３を透過するレーザ光ＬＢによりフランジ２ｅの表面の
一部を溶融させ、その溶融湯をカバー３に接触させてカ
バー３の溶着部位Ｂ１をケース２のフランジ２ｅに溶着
するのである。
【００５０】この実施の形態では、ロボット１３のアー
ム１５を自在に操ることで、カバー３の全周に沿ってレ
ーザ光ＬＢを照射することができる。又、この実施の形
態では、ケース２と第１フィルタ４との溶着に引き続
き、ケース２とカバー３との溶着についてもレーザ溶着
が採用される。このため、キャニスタ１の製造に当たっ
て、全溶着にレーザ溶着が採用されることとなり、異な
る種類の溶着方法を採用する場合に比べ、製造のための
設備や工程の簡略化と、所要時間の短縮化を図ることが
できる。
【００５１】この実施の形態では、上記レーザ溶着方法
をキャニスタ１の製造に採用し、上記方法で溶着された
ケース２と第１フィルタ４をキャニスタ１が備えること
から、上記レーザ溶着方法による作用・効果がキャニス
タ１で得られるようになる。このため、第１フィルタ４
がケース２に強固に溶着された状態を長期間保つことが
でき、その意味でキャニスタ１１の耐久性を向上させる
ことができる。又、レーザ溶着の所要時間を短縮できる
ことから、キャニスタ１の製造に要する時間の短縮をも
図ることができる。
【００５２】［第２の実施の形態］次に、本発明のレー
ザ溶着方法をキャニスタに具体化した第２の実施の形態
を図面に従い説明する。
【００５３】尚、本実施の形態を含む以下の各実施の形
態で、前記第１の実施の形態と同じ構成要素については
同一の符号を付して説明を省略するものとし、以下には
異なる点を中心に説明する。
【００５４】この実施の形態では、図１４に示すよう
に、ケース２と第１フィルタ４とのレーザ溶着におい
て、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２に対応するケース２
の内段部２ｂの表面に凸部２ｆを設けた点で、第１の実
施の形態と構成が異なる。即ち、この実施の形態のレー
ザ溶着方法では、第１フィルタ４の繊維密度を高める工
程で、溶着部位Ｂ２の周辺をケース２の内段部２ｂへ向
けて治具１９により加圧して圧縮することにより、その
溶着部位Ｂ２を間接的に圧縮すると共に、その溶着部位
Ｂ２を内段部２ｂの凸部２ｆによりケース２の側から直
接的に加圧して圧縮するようにしている。
【００５５】従って、この実施の形態のレーザ溶着方法
によれば、溶着部位Ｂ２及びその周辺を内段部２ｂへ向
けて加圧して圧縮しているので、溶着部位Ｂ２及びその
周辺と内段部２ｂとの密着面積が増す。加えて、溶着部
位Ｂ２がケース２の側から直接的に圧縮されるので、溶
着部位Ｂ２と内段部２ｂとの密着度が増す。このため、
第１の実施の形態のレーザ溶着方法に比べ、第１フィル
タ４と内段部２ｂとの密着強度をより増大させることが
できる。このことは、逆に、第１の実施の形態のレーザ
溶着方法と同等の密着強度を得るために、発射装置１６
に投入すべきエネルギーをおよそ１／５にすることがで
き、エネルギー消費量を低減することができる。この他
の作用・効果は、前記第１の実施の形態のそれと同等で
ある。
【００５６】［第３の実施の形態］次に、本発明のレー
ザ溶着方法をキャニスタに具体化した第３の実施の形態
を図面に従い説明する。
【００５７】この実施の形態では、図１５に示すよう
に、ケース２と第１フィルタ４とのレーザ溶着におい
て、第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２に対応するケース２
の内段部２ｂの隅に凹部２ｇを設け、その凹部２ｇに第
１フィルタ４の周縁を押し込む点で、第１及び第２の実
施の形態と構成が異なる。即ち、この実施の形態のレー
ザ溶着方法では、第１フィルタ４の繊維密度を高める工
程で、木目込み方式により溶着部位Ｂ２及びその周辺を
ケース２の内段部２ｂの凹部２ｇに押し込み、その凹部
２ｇ内で溶着部位Ｂ２及びその周辺を圧縮するようにし
ている。
【００５８】従って、この実施の形態では、溶着部位Ｂ
２及びその周辺を内段部２ｂの凹部２ｇで圧縮している
ので、上記した治具１９等を使うことなく溶着部位Ｂ２
及びその周辺と内段部２ｂとの密着面積が増すことにな
る。このことにより、第１の実施の形態のように、治具
１９等で押し付ける場合と同様の効果を得ることができ
る。
【００５９】この実施の形態では、ケース２を作業台１
２に載せた後に木目込み方式を実施することになるが、
予め木目込み方式で第１フィルタ４の周縁を内段部２ｂ
の凹部２ｇに押し込んでおいてもよい。
【００６０】尚、この発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範
囲で以下のように実施することもできる。
【００６１】（１）前記第１及び第２の実施の形態で
は、治具１９の一部に第１フィルタ４の溶着部位ｂ２に
対応してスリット１９ａを設け、レーザ光ＬＢを通過さ
せるようにした。これに対し、治具それ自体をレーザ光
透過性材料により構成すると共に、上記スリットを省略
して、フィルタの溶着部位も治具で直接的に押圧するよ
うにしてもよい。この場合、溶着部位の密着強度を一層
高めることができる。
【００６２】（２）前記第１及び第２の実施の形態にお
いて、治具１９を熱伝導性の良い材料で構成することに
より、治具１９が第１フィルタ４の放熱を助けるように
構成してもよい。この場合、第１フィルタ４の冷却効果
が高まるので、熱影響による焦げや穴明きをより確実に
抑えることができる。
【００６３】（３）前記第１及び第２の実施の形態で
は、レーザ光照射工程の前工程として、第１フィルタ４
の溶着部位Ｂ２の繊維密度を高める工程を設けた。これ
に対し、フィルタの溶着部位を他の部位に比べて予め繊
維密度の高いものとして形成しておき、そのフィルタを
ケースの内段部に載せて治具で軽く押さえるだけのレー
ザ光照射工程の前工程としてもよい。ここで、フィルタ
の溶着部位のみを圧縮して固め、他の部位に比べて繊維
密度の高いものとしてもよい。或いは、フィルタの厚み
は全体に同じとし、その溶着部位のみを他の部位に比べ
て予め繊維密度の高いものとしてもよい。これらの場合
も、第１及び第２の実施の形態と同等の作用・効果を得
ることができる。
【００６４】（４）前記各実施の形態では、キャニスタ
１の製造に際し、本発明のレーザ溶着方法をケース２と
第１のフィルタ４との溶着に採用したが、キャニスタの
場合のみに限られず、樹脂材料からなる基材に繊維材料
からなるフィルタをレーザ光により溶着する場合であれ
ば、各種機器の製造に採用することができる。
【００６５】
【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
レーザ光非透過性の樹脂材料からなる基材の上にレーザ
光透過性の繊維材料からなるフィルタを載せ、そのフィ
ルタの溶着部位の繊維密度を高め、その溶着部位にレー
ザ光を照射することにより、フィルタを透過するレーザ
光により基材の一部を溶融させ、その溶融湯をフィルタ
の繊維間隙に浸入させて溶着部位を基材に溶着してい
る。このため、溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠
損防止とを図りながらフィルタを基材に好適に溶着させ
ることができる。
【００６６】請求項２に記載の発明の構成によれば、請
求項１に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位より広めにフィルタの繊維密度を高めるよ
うにしている。従って、溶着部位以外の繊維密度の低い
部位への熱影響が低減され、これにより、溶着部位以外
の部位での焦げや穴明きを確実に防止することができ
る。
【００６７】請求項３に記載の発明の構成によれば、請
求項２に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮することにより
溶着部位を間接的に圧縮するようにしている。従って、
溶着部位より広めにフィルタの繊維密度が高められ、溶
着部位以外の繊維密度の低い部位への熱影響が低減さ
れ、これにより、溶着部位以外の部位での焦げや穴明き
を確実に防ぐことができる。
【００６８】請求項４に記載の発明の構成によれば、請
求項２に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮することにより
溶着部位を間接的に圧縮すると共に、溶着部位を基材の
側から直接的に圧縮するようにしている。このため、請
求項２に記載の発明の効果に比べ、フィルタと基材との
密着強度をより増大させることができる。
【００６９】請求項５に記載の発明の構成によれば、請
求項２に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、木目込み方式により溶着部位及びその周辺を基材の
凹部に押し込み、その凹部内で溶着部位及びその周辺を
圧縮するようにしている。このため、専用の圧縮器具を
使うことなく請求項２に記載の発明と同等の効果を得る
ことができる。
【００７０】請求項６に記載の発明の構成によれば、請
求項１乃至５の何れか一つのレーザ溶着方法で溶着され
た基材とフィルタを備えたキャニスタであることから、
フィルタが基材に強固に溶着された状態を長期間保つこ
とができ、その意味でキャニスタの耐久性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、キャニスタを示す断
面図である。
【図２】ケースと第１フィルタの材料特性を比較して示
す表である。
【図３】レーザ溶着方法に使用されるレーザ溶着装置を
示す概略構成図である。
【図４】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図５】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図６】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図７】レーザ溶着方法の工程を説明する拡大断面図で
ある。
【図８】第１フィルタの溶着部位を示す拡大断面図であ
る。
【図９】対比例に係り、レーザ溶着方法の工程を説明す
る拡大断面図である。
【図１０】対比例に係り、フィルタの溶着部位を示す拡
大断面図である。
【図１１】フィルタの溶着方法と密着強度との関係を示
すグラフである。
【図１２】剥離強度の測定方法を説明する図である。
【図１３】ケースとカバーのレーザ溶着方法を説明する
拡大断面図である。
【図１４】第２の実施の形態に係り、レーザ溶着方法の
工程を説明する拡大断面図である。
【図１５】第３の実施の形態に係り、レーザ溶着方法の
工程を説明する拡大断面図である。
【符号の説明】
１ キャニスタ ２ ケース（基材） ２ｆ 凸部 ２ｇ 凹部 ２ｂ 内段部 ４ 第１フィルタ １１ レーザ溶着装置 １６ レーザ発射装置 １９ 治具 １９ａ スリット Ｂ２ 溶着部位 ＬＢ レーザ光
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年５月２８日（２００２．５．２
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】上記構成を有するキャニスタ１を製造する
には、先ず、第１フィルタ４をケース２の内段部２ｂに
レーザ溶着することによりケース２に固定する。次に、
第１フィルタ４の上にチャコール５を層状に載せ、更
に、チャコール５の上に第２フィルタ６を載せる。次
に、第２フィルタ６の上にプレート７を載せ、その上に
スプリング８を載せてケース２をカバー３で覆う。その
後、ケース２のフランジ２ｅとカバー３の全周をレーザ
溶着することにより、カバー３をケース２に固定する。
このようにして、図１に示すキャニスタ１が製造され
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】この実施の形態では、上記レーザ溶着方法
をキャニスタ１の製造に採用し、上記方法で溶着された
ケース２と第１フィルタ４をキャニスタ１が備えること
から、上記レーザ溶着方法による作用・効果がキャニス
タ１で得られるようになる。このため、第１フィルタ４
がケース２に強固に溶着された状態を長期間保つことが
でき、その意味でキャニスタ１の耐久性を向上させるこ
とができる。又、レーザ溶着の所要時間を短縮できるこ
とから、キャニスタ１の製造に要する時間の短縮をも図
ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】（１）前記第１及び第２の実施の形態で
は、治具１９の一部に第１フィルタ４の溶着部位Ｂ２に
対応してスリット１９ａを設け、レーザ光ＬＢを通過さ
せるようにした。これに対し、治具それ自体をレーザ光
透過性材料により構成すると共に、上記スリットを省略
して、フィルタの溶着部位も治具で直接的に押圧するよ
うにしてもよい。この場合、溶着部位の密着強度を一層
高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 雅巳 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 深谷 金広 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 中村 秀生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G044 BA39 GA11 4E068 AA01 BA00 DA02 DB10 4F211 AD05 AD08 AD16 AG07 AH03 TA01 TC14 TH02 TH18 TN27 TQ01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 樹脂材料からなる基材に繊維材料からな
    るフィルタをレーザ光により溶着するレーザ溶着方法で
    あって、 レーザ光非透過性の樹脂材料からなる基材の上にレーザ
    光透過性の繊維材料からなるフィルタを載せる工程と、 前記フィルタの溶着部位の繊維密度を高める工程と、 前記溶着部位に前記レーザ光を照射する工程とを備え、
    前記フィルタを透過するレーザ光により前記基材の一部
    を溶融させ、その溶融湯を前記フィルタの繊維間隙に浸
    入させて前記溶着部位を前記基材に溶着することを特徴
    とするレーザ溶着方法。
  2. 【請求項２】 前記繊維密度を高める工程で、前記溶着
    部位より広めに前記フィルタの繊維密度を高めることを
    特徴とする請求項１に記載のレーザ溶着方法。
  3. 【請求項３】 前記繊維密度を高める工程は、前記溶着
    部位の周辺を前記基材へ向けて圧縮することにより前記
    溶着部位を間接的に圧縮することを特徴とする請求項２
    に記載のレーザ溶着方法。
  4. 【請求項４】 前記繊維密度を高める工程は、前記溶着
    部位の周辺を前記基材へ向けて圧縮することにより前記
    溶着部位を間接的に圧縮すると共に、前記溶着部位を前
    記基材の側から直接的に圧縮することを特徴とする請求
    項２に記載のレーザ溶着方法。
  5. 【請求項５】 前記繊維密度を高める工程は、木目込み
    方式により前記溶着部位及びその周辺を前記基材の凹部
    に押し込み、その凹部内で前記溶着部位及びその周辺を
    圧縮することを特徴とする請求項２に記載のレーザ溶着
    方法。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れか一つのレーザ溶
    着方法で溶着された基材とフィルタを備えたことを特徴
    とするキャニスタ。
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