JP2011240585A - 樹脂溶着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 溶着予定ラインに沿って樹脂フィルム同士を良好に溶着し得る樹脂溶着方法を提供する。
【解決手段】 樹脂フィルム１１，１２を介して光吸収領域２にレーザ光Ｌを照射し、光吸収領域２を発熱させて、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１，１２を溶着する。このとき、光吸収領域２が溶着予定ライン５に沿っているので、光吸収領域２外への熱の拡散が抑制される。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、光吸収領域２の温度が効率良く上昇し、レーザ光Ｌの照射領域Ｒが通過した後も、光吸収領域２の温度が急激に低下し難くなる。更に、光吸収領域２では、幅方向における熱伝導率が厚さ方向における熱伝導率よりも大きくなっている。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、光吸収領域２の幅方向への熱の伝播が促進され、幅方向において光吸収領域２の温度が効率良く均一化される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、溶着予定ラインに沿って樹脂フィルム同士を溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法に関する。
上記技術分野における従来の樹脂溶着方法として、溶着予定ラインに沿った形状を有する光吸収（発熱）部材上に２枚の樹脂フィルムを重ねて配置し、その状態で、溶着予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより光吸収部材を発熱させ、その熱によって、溶着予定ラインに沿って２枚の樹脂フィルムを溶着するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
特開２００４−１４２２２５号公報 特開２００１−１９１４１２号公報
しかしながら、上述したような樹脂溶着方法では、レーザ光の照射領域を溶着予定ラインに沿って相対的に移動させるに際し、その移動速度を遅くしないと、光吸収部材から樹脂フィルムに熱が十分に伝わらず、２枚の樹脂フィルムの溶着状態が不均一になるおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溶着予定ラインに沿って樹脂フィルム同士を良好に溶着することができる樹脂溶着方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の樹脂溶着方法は、溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、支持台の支持面上に第１の樹脂フィルムを配置すると共に、第１の樹脂フィルム上に第２の樹脂フィルムを配置する工程と、溶着予定ラインに沿うように支持面に形成された光吸収領域に対し、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを介してレーザ光を照射して、レーザ光の照射領域を溶着予定ラインに沿って相対的に移動させ、光吸収領域を発熱させることにより溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を得る工程と、を備え、光吸収領域は、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における熱伝導率が、支持面に垂直な方向における熱伝導率よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする。
この樹脂溶着方法では、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを介して光吸収領域にレーザ光を照射し、光吸収領域を発熱させることにより溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着する。このとき、光吸収領域が溶着予定ラインに沿うように形成されているので、光吸収領域で発生した熱の光吸収領域外への拡散が抑制される。これにより、レーザ光が照射された際に、光吸収領域の温度が効率良く上昇し、レーザ光の照射領域が通過した後も、光吸収領域の温度が急激に低下することが防止される。更に、光吸収領域では、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における熱伝導率が、支持面に垂直な方向における熱伝導率よりも大きくなっている。これにより、レーザ光が照射された際に、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向への熱の伝播が促進され、当該方向において光吸収領域の温度が効率良く均一化される。よって、この樹脂溶着方法によれば、溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを良好に溶着することができる。
このとき、光吸収領域は、溶着予定ラインに沿うように支持面にグラファイトシートが貼り付けられることにより形成されていることが好ましい。これによれば、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における熱伝導率が、支持面に垂直な方向における熱伝導率よりも大きくなるように、光吸収領域を容易にかつ確実に形成することができる。
また、本発明の樹脂溶着方法は、溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、支持台の支持面上に第１の樹脂フィルムを配置すると共に、第１の樹脂フィルム上に第２の樹脂フィルムを配置する工程と、溶着予定ラインに沿うように支持面に形成された光吸収領域に対し、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルムを介してレーザ光を照射して、レーザ光の照射領域を溶着予定ラインに沿って相対的に移動させ、光吸収領域を発熱させることにより溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を得る工程と、を備え、光吸収領域は、第１の樹脂フィルム側の端面から第１の樹脂フィルムの厚さに相当する所定の部分において、支持面に垂直な方向に積層された複数の層を含み、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における第１の樹脂フィルム側の層の熱伝導率は、支持面に垂直な方向における所定の部分の熱伝導率よりも大きくなっていることを特徴とする。
この樹脂溶着方法では、上述した樹脂溶着方法と同様に、光吸収領域が溶着予定ラインに沿うように形成されているので、光吸収領域で発生した熱の光吸収領域外への拡散が抑制される。これにより、レーザ光が照射された際に、光吸収領域の温度が効率良く上昇し、レーザ光の照射領域が通過した後も、光吸収領域の温度が急激に低下することが防止される。更に、光吸収領域では、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における第１の樹脂フィルム側の層の熱伝導率が、支持面に垂直な方向における所定の部分（第１の樹脂フィルム側の端面から第１の樹脂フィルムの厚さに相当する部分）の熱伝導率よりも大きくなっている。これにより、レーザ光が照射された際に、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向への熱の伝播が促進され、当該方向において光吸収領域の温度が効率良く均一化される。よって、この樹脂溶着方法によれば、溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを良好に溶着することができる。
ここで、支持台の熱伝導率は、第１の樹脂フィルムの熱伝導率及び第２の樹脂フィルムの熱伝導率よりも小さくなっていることが好ましい。これによれば、光吸収領域で発生した熱の支持台側への拡散を抑制して、第１の樹脂フィルム及び第２の樹脂フィルム側への熱の伝播を促進させ、溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを効率良く溶着することができる。
また、溶着予定ラインは、進行方向を変える部分において曲線的に曲がるように設定され、光吸収領域は、溶着予定ラインが進行方向を変える部分において、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向における幅が一定となるように形成されていることが好ましい。これによれば、レーザ光の照射領域を溶着予定ラインに沿って相対的に移動させるに際し、溶着予定ラインが進行方向を変える部分において、その移動速度が遅くなったとしても、支持面に平行かつ溶着予定ラインに垂直な方向において光吸収領域の温度を均一化することができる。
本発明によれば、溶着予定ラインに沿って樹脂フィルム同士を良好に溶着することができる。
本発明の一実施形態の樹脂溶着方法によって製造された樹脂溶着体の斜視図である。 本発明の一実施形態の樹脂溶着方法に用いられる支持台の斜視図である。 図２の支持台の一部断面図である。 本発明の一実施形態の樹脂溶着方法を説明するための斜視図である。 本発明の一実施形態の樹脂溶着方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態の樹脂溶着方法を説明するための一部断面図である。 図５の光吸収領域の一部平面図である。 本発明の他の実施形態の樹脂溶着方法に用いられる支持台の一部断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態の樹脂溶着方法によって製造された樹脂溶着体の斜視図である。図１に示されるように、樹脂溶着体１０は、ＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）等からなる矩形状の樹脂フィルム１１及び樹脂フィルム１２が溶着予定ライン５に沿って溶着されたものである。樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とは、溶着領域１３によって接合されている。溶着領域１３は、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１，１２が溶融・再固化した領域であって、ここでは、溶着予定ライン５を中心としてその両側に均等の幅を有している。なお、各樹脂フィルム１１，１２の形状としては、矩形状に限定されず、様々な形状を適用することができる。また、各樹脂フィルム１１，１２の材料としては、ＰＥやＰＰ等に限定されず、様々な材料を適用することができる。
溶着予定ライン５は、矩形状の樹脂フィルム１１，１２の外縁に沿って矩形環状に設定されている。溶着予定ライン５の４つの角部５ａは、円弧状に面取りされている。つまり、溶着予定ライン５は、進行方向を変える部分（ここでは、角部５ａ）において曲線（すなわち、角がなく、連続的に曲がっている線）的に曲がるように設定されている。なお、溶着予定ライン５は、矩形環状に限らず、用途等に応じて種々設定することができる。
図２は、本発明の一実施形態の樹脂溶着方法に用いられる支持台の斜視図である。図２に示されるように、矩形板状の支持台１の支持面１ａには、樹脂溶着体１０の溶着予定ライン５に沿うように光吸収領域２が形成されている。支持台１は、樹脂やセラミック等、樹脂フィルム１１，１２の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料からなる。
光吸収領域２は、溶着予定ライン５に沿うように支持面１ａにグラファイトシートが貼り付けられることにより形成されている。光吸収領域２は、溶着予定ライン５が進行方向を変える部分（ここでは、角部５ａ）において、支持面１ａに平行かつ溶着予定ライン５に垂直な方向（すなわち、曲線状の溶着予定ライン５の接線に垂直な方向）における幅が一定となるように形成されている。つまり、各角部５ａにおいては、光吸収領域２の内縁及び外縁は円弧状となっており、その内縁及び外縁の中心は円弧状の溶着予定ライン５の中心と略一致している。なお、光吸収領域２の外形は、樹脂溶着体１０に形成すべき溶着領域１３の外形に対応するように形成されており、光吸収領域２は、ここでは、溶着予定ライン５を中心としてその両側に均等の幅を有している。
図３に示されるように、光吸収領域２は、支持面１ａに平行かつ溶着予定ライン５に垂直な方向（以下、「幅方向」という）における熱伝導率が、支持面１ａに垂直な方向（以下、「厚さ方向」という）における熱伝導率よりも大きくなるように、形成されている。ここで、グラファイトシートは、近赤外領域のレーザ光に対して高い光吸収性を有している。しかも、グラファイトシートは、積層構造をとっており、積層方向に垂直な面方向の熱伝導率は高く（例えば６００〜８００Ｗ／（ｍ・Ｋ））、積層方向の熱伝導率は低い（例えば５〜１０Ｗ／（ｍ・Ｋ））。従って、グラファイトシートを用いれば、幅方向における熱伝導率が厚さ方向における熱伝導率よりも大きくなる光吸収領域２を容易にかつ確実に形成することができる。
次に、支持台１を用いて樹脂溶着体１０を製造する樹脂溶着方法について説明する。まず、図４に示されるように、支持台１の支持面１ａ上に樹脂フィルム１１を配置し、樹脂フィルム１１上に樹脂フィルム１２を配置する。更に、樹脂フィルム１２上に矩形板状の押圧部材４を配置する。押圧部材４は、ガラスや樹脂等、光透過性の材料からなる。押圧部材４によって、光吸収領域２に対して樹脂フィルム１１，１２が押圧され、溶着予定ライン５に沿って、光吸収領域２と樹脂フィルム１１とが確実に接触させられると共に、樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とが確実に接触させられる。なお、樹脂フィルム１１上に樹脂フィルム１２を配置した後に、その状態で、支持面１ａ上に樹脂フィルム１１を配置するようにしてもよい。
続いて、図５，６に示されるように、押圧部材４及び樹脂フィルム１１，１２を介して光吸収領域２にレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザ光Ｌの照射領域Ｒを溶着予定ライン５に沿って相対的に移動させる。ここでは、レーザ光Ｌは、その光軸ＯＡが溶着予定ライン５を通るように照射され、照射領域Ｒの径は、幅方向における光吸収領域２の幅よりも小さくなっている。押圧部材４及び樹脂フィルム１１，１２を透過したレーザ光Ｌが光吸収領域２に照射されると、光吸収領域２がレーザ光Ｌを吸収して発熱する。そして、その熱によって溶着領域１３が形成され、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とが溶着されて樹脂溶着体１０が得られる。
以上の樹脂溶着方法によれば、次に説明するように、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とを良好に溶着することができる。
すなわち、上述した樹脂溶着方法では、押圧部材４及び樹脂フィルム１１，１２を介して光吸収領域２にレーザ光Ｌを照射し、光吸収領域２を発熱させることにより溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とを溶着する。このとき、光吸収領域２が溶着予定ライン５に沿うように形成されているので、光吸収領域２で発生した熱の光吸収領域２外（例えば光吸収領域２の側方）への拡散が抑制される。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、光吸収領域２の温度が効率良く上昇し（図６の「レーザ光照射時」の温度分布（光軸ＯＡに沿った温度分布）を参照）、レーザ光Ｌの照射領域Ｒが通過した後も、光吸収領域２の温度が急激に低下することが防止される（図６の「レーザ光照射直後」の温度分布（光軸ＯＡに沿った温度分布）を参照）。
更に、光吸収領域２では、幅方向における熱伝導率が厚さ方向における熱伝導率よりも大きくなっている。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、レーザ光Ｌの照射領域Ｒから光吸収領域２の幅方向への熱の伝播が促進され、幅方向において光吸収領域２の温度が効率良く均一化される。
しかも、樹脂フィルム１１，１２を介して光吸収領域２にレーザ光Ｌを照射しているので、樹脂フィルム１１，１２自体がレーザ光Ｌの一部を吸収して発熱する。そして、その熱は、光吸収領域２で発生した熱と伴に、樹脂フィルム１１，１２の温度を上昇させるため、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１，１２が効率良く加熱される。
以上により、レーザ光Ｌの照射領域Ｒの径が光吸収領域２の幅よりも小さくても、また、溶着予定ライン５に沿った照射領域Ｒの相対的な移動速度を速くしても、光吸収領域２に対応する幅を有する溶着領域１３を安定して形成し、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とを良好に溶着することができる。
また、支持台１の熱伝導率は、樹脂フィルム１１，１２の熱伝導率よりも小さくなっている。これにより、光吸収領域２で発生した熱の支持台１側への拡散を抑制して、光吸収領域２から樹脂フィルム１１，１２への熱の伝播を促進させ、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とを効率良く溶着することができる。
また、図７に示されるように、溶着予定ライン５は、進行方向を変える部分（ここでは、角部５ａ）において曲線的に曲がるように設定され、光吸収領域２は、当該部分において、幅方向における幅が一定となるように形成されている。これにより、レーザ光Ｌの照射領域Ｒを溶着予定ライン５に沿って相対的に移動させるに際し、溶着予定ライン５が進行方向を変える部分（ここでは、角部５ａ）において、その移動速度が遅くなったとしても、レーザ光Ｌの照射領域Ｒから光吸収領域２の幅方向に均一に熱が伝播するので、幅方向において光吸収領域２の温度を均一化することができる。
ここで、上述した樹脂溶着方法の実施例について説明する。本実施例では、溶着対象の樹脂フィルムとして、厚さ５０μｍのＰＥフィルムを２枚用意した。また、支持台として、厚さ０．５ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用意し、その表面を支持面として、その表面に、厚さ０．１ｍｍのグラファイトシート（パナソニックエレクトロニックデバイス株式会社製ＥＹＧＳ１８２３１０）を貼り付けて幅１０ｍｍの光照射領域を形成した。そして、半導体レーザからレーザ出力１５０Ｗで波長９４０ｎｍのレーザ光を出射し、２枚のＰＥフィルムを介して光照射領域にレーザ光を照射しつつ、溶着予定ラインに沿ってレーザ光の照射領域を移動速度４０ｍｍ／ｓで相対的に移動させた。このとき、照射領域はレーザ光の集光スポットであり、そのスポット径は３．２ｍｍであった。その結果、溶着予定ラインに沿って均一な幅で２枚のＰＥフィルムを良好に溶着することができた。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、図８に示されるように、光吸収領域２は、樹脂フィルム１１側の端面２ａから樹脂フィルム１１の厚さに相当する所定の部分３において、支持台１の支持面１ａに垂直な方向に積層された複数の層（ここでは、貼り合わされた樹脂層６及び金属層７の２層）を含むものであってもよい。ここで、樹脂フィルム１１は、上記実施形態と同様の樹脂溶着方法が実施される際に光吸収領域２に接触する樹脂フィルムである。
そして、この場合、幅方向における金属層７（樹脂フィルム１１側の層、すなわち、複数の層のうち最も樹脂フィルム１１側に位置する層）の熱伝導率は、厚さ方向における所定の部分３の熱伝導率よりも大きくなっている。ここで、厚さ方向における所定の部分３の熱伝導率とは、所定の部分３内の複数の層の合成熱伝導率を意味する。
一例として、金属層７が熱伝導率５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の材料によって厚さ１０μｍに形成されており、樹脂層６が熱伝導率０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の材料によって厚さ９０μｍに形成されているものとする。このとき、樹脂フィルム１１の厚さが５０μｍであれば、所定の部分３内の金属層７については、厚さ方向における単位面積当りの熱抵抗は１０μｍ÷５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）÷１ｍ２＝２×１０−８Ｋ／Ｗとなる。また、所定の部分３内の樹脂層６については、厚さ方向における単位面積当りの熱抵抗は（５０μｍ−１０μｍ）÷０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）÷１ｍ２＝８×１０−５Ｋ／Ｗとなる。これらから、所定の部分３内の金属層７及び樹脂層６の単位面積当りの合成熱抵抗は２×１０−８Ｋ／Ｗ＋８×１０−５Ｋ／Ｗ＝８．００２×１０−５Ｋ／Ｗとなる。よって、所定の部分３内の金属層７及び樹脂層６の合成熱伝導率は５０μｍ÷８．００２×１０−５Ｋ／Ｗ÷１ｍ２＝０．６２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。これは、幅方向における金属層７の熱伝導率５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）よりも小さくなっている。
このように、光吸収領域２が所定の部分３において複数の層を含む場合も、上記実施形態と同様に、光吸収領域２が溶着予定ライン５に沿うように形成されているので、光吸収領域２で発生した熱の光吸収領域２外への拡散が抑制される。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、光吸収領域２の温度が効率良く上昇し、レーザ光Ｌの照射領域Ｒが通過した後も、光吸収領域２の温度が急激に低下することが防止される。
更に、光吸収領域２では、幅方向における金属層７の熱伝導率（上述した一例では５００Ｗ／（ｍ・Ｋ））が厚さ方向における所定の部分３の熱伝導率（上述した一例では０．６２５Ｗ／（ｍ・Ｋ））よりも大きくなっている。これにより、レーザ光Ｌが照射された際に、幅方向への熱の伝播が促進され、幅方向において光吸収領域２の温度が効率良く均一化される。
よって、光吸収領域２が所定の部分３において複数の層を含む場合も、上記実施形態と同様に、溶着予定ライン５に沿って樹脂フィルム１１と樹脂フィルム１２とを良好に溶着することができる。
なお、樹脂層６上に、隙間を介して金属層７を支持するようにしてもよい。このような構成によれば、厚さ方向における所定の部分３の実効的な熱伝導率を低下させることができる。また、光吸収領域２の端面２ａを粗面とすれば、光吸収領域２でのレーザ光Ｌの吸収率を向上させることができる。また、支持台１の支持面１ａを粗面とし、その支持面１ａ上に光吸収領域２を形成すれば、支持台１と光吸収領域２との断熱性を向上させることができる。
１…支持台、１ａ…支持面、２…光吸収領域、２ａ…端面、３…所定の部分、５…溶着予定ライン、６…樹脂層（層）、７…金属層（層）、１０…樹脂溶着体、１１…樹脂フィルム（第１の樹脂フィルム）、１２…樹脂フィルム（第２の樹脂フィルム）、Ｌ…レーザ光、Ｒ…照射領域。

Claims (5)

  1. 溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、
    支持台の支持面上に前記第１の樹脂フィルムを配置すると共に、前記第１の樹脂フィルム上に前記第２の樹脂フィルムを配置する工程と、
    前記溶着予定ラインに沿うように前記支持面に形成された光吸収領域に対し、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムを介してレーザ光を照射して、前記レーザ光の照射領域を前記溶着予定ラインに沿って相対的に移動させ、前記光吸収領域を発熱させることにより前記溶着予定ラインに沿って前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着して前記樹脂溶着体を得る工程と、を備え、
    前記光吸収領域は、前記支持面に平行かつ前記溶着予定ラインに垂直な方向における熱伝導率が、前記支持面に垂直な方向における熱伝導率よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする樹脂溶着方法。
  2. 前記光吸収領域は、前記溶着予定ラインに沿うように前記支持面にグラファイトシートが貼り付けられることにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂溶着方法。
  3. 溶着予定ラインに沿って第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、
    支持台の支持面上に前記第１の樹脂フィルムを配置すると共に、前記第１の樹脂フィルム上に前記第２の樹脂フィルムを配置する工程と、
    前記溶着予定ラインに沿うように前記支持面に形成された光吸収領域に対し、前記第１の樹脂フィルム及び前記第２の樹脂フィルムを介してレーザ光を照射して、前記レーザ光の照射領域を前記溶着予定ラインに沿って相対的に移動させ、前記光吸収領域を発熱させることにより前記溶着予定ラインに沿って前記第１の樹脂フィルムと前記第２の樹脂フィルムとを溶着して前記樹脂溶着体を得る工程と、を備え、
    前記光吸収領域は、前記第１の樹脂フィルム側の端面から前記第１の樹脂フィルムの厚さに相当する所定の部分において、前記支持面に垂直な方向に積層された複数の層を含み、
    前記支持面に平行かつ前記溶着予定ラインに垂直な方向における前記第１の樹脂フィルム側の前記層の熱伝導率は、前記支持面に垂直な方向における前記所定の部分の熱伝導率よりも大きくなっていることを特徴とする樹脂溶着方法。
  4. 前記支持台の熱伝導率は、前記第１の樹脂フィルムの熱伝導率及び前記第２の樹脂フィルムの熱伝導率よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の樹脂溶着方法。
  5. 前記溶着予定ラインは、進行方向を変える部分において曲線的に曲がるように設定され、
    前記光吸収領域は、前記溶着予定ラインが進行方向を変える部分において、前記支持面に平行かつ前記溶着予定ラインに垂直な方向における幅が一定となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の樹脂溶着方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011240586A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Hamamatsu Photonics Kk 樹脂溶着方法
WO2015193235A1 (de) * 2014-06-16 2015-12-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh VERFAHREN ZUM VERBINDEN EINES ERSTEN KUNSTSTOFFTEILES MIT EINEM ZWEITEN KUNSTSTOFFTEIL DURCH LASERSCHWEIßEN
JP6047693B1 (ja) * 2016-02-23 2016-12-21 精電舎電子工業株式会社 レーザ溶着装置およびレーザ溶着方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10235489A (ja) * 1997-02-24 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp レーザ溶融加工装置
JP2011031587A (ja) * 2009-08-06 2011-02-17 Nippon Avionics Co Ltd 樹脂部材間のレーザ溶着方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10235489A (ja) * 1997-02-24 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp レーザ溶融加工装置
JP2011031587A (ja) * 2009-08-06 2011-02-17 Nippon Avionics Co Ltd 樹脂部材間のレーザ溶着方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011240586A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Hamamatsu Photonics Kk 樹脂溶着方法
WO2015193235A1 (de) * 2014-06-16 2015-12-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh VERFAHREN ZUM VERBINDEN EINES ERSTEN KUNSTSTOFFTEILES MIT EINEM ZWEITEN KUNSTSTOFFTEIL DURCH LASERSCHWEIßEN
JP6047693B1 (ja) * 2016-02-23 2016-12-21 精電舎電子工業株式会社 レーザ溶着装置およびレーザ溶着方法
WO2017145269A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 精電舎電子工業株式会社 レーザ溶着装置およびレーザ溶着方法
CN107405836A (zh) * 2016-02-23 2017-11-28 精电舍电子工业株式会社 激光焊接装置及激光焊接方法
EP3235628A4 (en) * 2016-02-23 2018-06-27 Seidensha Electronics Co., Ltd. Laser welding apparatus and laser welding method
US10286608B2 (en) 2016-02-23 2019-05-14 Seidensha Electronics Co., Ltd Laser welding apparatus and laser welding method

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