JP2015182284A - レーザー溶着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】非溶着部分が存在する加工樹脂材を、複数の非溶着部分の相互位置や非溶着部分の大きさといった制約要因に対して柔軟に対応して溶着することができるようにする。
【解決手段】レーザー光２を出力する光源１と、レーザー光２を透過する樹脂材４とレーザー光２を透過しない樹脂材５からなり、それら樹脂材４、５の間において非溶着部分６が存在する加工樹脂材３と、前記樹脂材４、５同士を密着させるべくレーザー光２を透過する樹脂材４上に載せた、レーザー光２に対して透過性のある材料からなる押圧部材７とからなる。レーザー光２を押圧部材７を介して加工樹脂材３に照射することで樹脂材４、５同士をそれらの非溶着部分６以外において溶着する。押圧部材７の内部における加工樹脂材３の非溶着部分６をカバーする位置に、レーザー光２を拡散反射せしめる光遮蔽層８を設ける。光遮蔽層８は３次元レーザー彫刻により形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂材のレーザー溶着装置に関するものである。
樹脂材同士を接合する方法の一つにレーザー溶着方法がある。それは、加熱源としてのレーザー光に対して透過性のある熱可塑性樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない熱可塑性樹脂材とを重合し、レーザー光に対して透過性のある樹脂材側からレーザー光を照射して、これらの樹脂材の当接界面で吸収されるエネルギーにより相互に熱溶融させて溶着するものである。
そしてまた、該レーザー溶着方法において、レーザー光に対して透過性のある樹脂材と、レーザー光に対して透過性のない樹脂材との間において非溶着部分を生じさせるようになす場合がある。
斯かる場合において、従来は非溶着部分の位置におけるレーザー光に対して透過性のある樹脂材の上面に、レーザー光の不透過層を形成し、この状態においてレーザー光を照射することによって行っていた。
しかし、斯かる場合には、レーザー光の照射前に、所定の材料の接着、塗布等によってレーザー光の不透過層を形成し、そしてまたレーザー光の照射が終了した後で該レーザー光の不透過層を除去しなければならず、これらの処理に多大な手間がかかる。
斯かる点を解決すべく、本発明者は先に特開２００８−３０７８３９号公報に示すレーザー溶着方法を案出した。図２は該レーザー溶着方法を説明するものである。該図２において、１００はレーザー光１０１を出力する光源、１０２はレーザー光１０１を透過する樹脂材１０３とレーザー光１０１を透過しない樹脂材１０４とからなり、それら樹脂材１０３、１０４の間において非溶着部分１０５が存在する加工樹脂材、１０６は前記樹脂材１０３、１０４を密着させるべくレーザー光１０１を透過する樹脂材１０３上に載せた、レーザー光１０１に対して透過性のある材料からなる集光ガイドを兼ねる押圧部材であり、レーザー光１０１を押圧部材１０６を介して加工樹脂材１０２に照射することで樹脂材１０３、１０４同士をそれらの非溶着部分１０５以外において溶着するものである。そしてまた、前記集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６には、その下面にテーパー形の凹部１０７を設け、該テーパー形の凹部１０７を非溶着部分１０５に位置せしめてなるものである。
而して、斯かるレーザー溶着方法は、テーパー形の凹部１０７をもってレーザー光１０１を反射させ、これが非溶着部分１０５から逸れるようになして、レーザー光１０１に対して透過性のある樹脂材１０３とレーザー光に対して透過性のない樹脂材１０４との間において非溶着部分１０５を生ずるようになし、而も集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６は単に載せ或いは取り去るといった簡単な操作で済み、加えて集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６のテーパー形の凹部１０７によって反射せしめられたレーザー光１０１と直進したレーザー光１０１とが集合された部分は、高エネルギーの吸収によって溶着が早く、接合作業の能率を大幅に向上させることができ、更に集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６に加圧パレットとしての作用をもなさしめることにより、重合した樹脂材同士を溶着時において隙間を生じないように充分に加圧することができるようになすことができるものである。もって従来のレーザー溶着方法の問題点を悉く解決することができるものである。
然るに、斯かるレーザー溶着方法には、次の如き問題点もあることが判明した。第１の問題点は、図３に示す通りであり、隣接する非溶着部分１０５、１０５が極めて近い位置にあることから、これに対応してテーパー形の凹部１０７、１０７が互いに極めて近い位置関係になる場合である。この場合には、隣接する一方のテーパー形の凹部１０７によって反射せしめられたレーザー光１０１が隣接する他方のテーパー形の凹部１０７内に通り抜け、非溶着部分１０５に照射されてしまうことになる。
また、第２の問題点は、図４に示す通りであり、加工樹脂材１０２における非溶着部分１０５の面積が大きく、且つ集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６の厚味に規制がある場合である。このように集光ガイドを兼ねる押圧部材１０６の厚味を充分にとれない場合には、テーパー形の凹部１０７における頂部が切欠された状態となり、この部分からレーザー光１０１が入り込んで非溶着部分１０５に照射されてしまうことになる。
本発明は、本発明者が先に案出した上記レーザー溶着方法の問題点を解決し、非溶着部分が存在する加工樹脂材を、複数の非溶着部分の相互位置や非溶着部分の大きさといった制約要因に対して柔軟に対応して溶着することができるようになしたレーザー溶着装置を提供しようとするものである。
而して、本発明の要旨とするところは、レーザー光を出力する光源と、レーザー光を透過する樹脂材とレーザー光を透過しない樹脂材からなり、それら樹脂材の間において非溶着部分が存在する加工樹脂材と、前記樹脂材同士を密着させるべくレーザー光を透過する樹脂材上に載せた、レーザー光に対して透過性のある材料からなる押圧部材とからなり、レーザー光を押圧部材を介して加工樹脂材に照射することで樹脂材同士をそれらの非溶着部分以外において溶着するレーザー溶着装置において、前記押圧部材の内部又は表面における前記加工樹脂材の非溶着部分をカバーする位置に、レーザー光を拡散反射又は極度に減衰せしめる光遮蔽層を設けたことを特徴とするレーザー溶着装置にある。
また、上記構成において、光遮蔽層を、３次元レーザー彫刻により形成するようにしてもよい。
本発明は上記の如き構成であり、押圧部材の内部又は表面における加工樹脂材の非溶着部分をカバーする位置に、レーザー光を拡散反射又は極度に減衰せしめる光遮蔽層を設けたものであるから、隣接する非溶着部分が互いに極めて近い位置関係にある場合にあっても、光遮蔽層によりレーザー光を拡散反射させて非溶着部分から逸れさせ、もって隣接する相互の非溶着部分にレーザー光が照射されることがなく、また、光遮蔽層はレーザー光を拡散反射させることによりその通過を遮断するものであり、本発明者が先に案出したレーザー溶着方法におけるが如く光の斜め下方への反射屈折を利用して非溶着部分への照射を避けるようにするものではないから、押圧部材の厚味は全く関係がなく、非溶着部分の面積が大きい場合には、光遮蔽層の面積をそれに応じて大きくすることで容易に対応することができることになるものである。また、光遮蔽層がレーザー光を極度に減衰させるものである場合にも、同様に上記問題点を解決することができるものである。また、本発明者が先に案出したレーザー溶着方法においては、押圧部材のテーパー形の凹部の部分によって加工樹脂材に対する押圧部材の加圧面積の欠落が生じるが、本発明によれば押圧部材に加圧面積の欠落が生じることはなく、全体的に加工樹脂材上に載ることになるから、全体的に充分に安定した加圧を行うことができるものである。
また、光遮蔽層を３次元レーザー彫刻により形成してなる場合には、非溶着部分が複数であり且つそれらが相互に近接した位置にある場合にあっても、また非溶着部分の面積が大きい場合であっても、それら各場合に対応して容易に光遮蔽層を形成することができるものである。且つまた非溶着部分の平面形状が複雑なものであったとしても、光遮蔽層を容易にこれに対応させることができるものである。
本発明の実施形態に係るレーザー溶着装置の説明図である。 本発明者が先に案出したレーザー溶着方法の説明図である。 本発明者が先に案出したレーザー溶着方法における問題点の説明図である。 本発明者が先に案出したレーザー溶着方法における他の問題点の説明図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図中、１はレーザー光２を出力する光源、３はレーザー光２を透過する樹脂材４とレーザー光２を透過しない樹脂材５とからなり、それら樹脂材４、５の間において非溶着部分６が存在する加工樹脂材である。
７はレーザー光２に対して透過性のある材料からなり、前記樹脂材４、５同士を密着させるべくレーザー光２を透過する樹脂材４上に載せた押圧部材である。
そして、本レーザー溶着装置は、本発明者が先に案出したレーザー溶着方法と同様に、レーザー光２を前記押圧部材７を介して前記加工樹脂材３に照射することにより、樹脂材４、５同士をそれらの非溶着部分６以外において溶着するものである。
そしてまた、本実施形態に係るレーザー溶着装置においては、前記押圧部材７の内部における前記加工樹脂材３の非溶着部分６をカバーする位置に、レーザー光２を拡散反射する光遮蔽層８を設けている。尚、該光遮蔽層８は、本実施形態においては押圧部材７の内部に設けているが、押圧部材７の表面に設けるようにしてもよい。
また、前記光遮蔽層８は、本実施形態においては３次元レーザー彫刻により形成している。尚、斯かる３次元レーザー彫刻は、公知の３次元レーザー彫刻装置により行なえばよい。
本実施形態は上記の如くであり、押圧部材７の内部における加工樹脂材３の非溶着部分６をカバーする位置に、レーザー光２を拡散反射せしめる光遮蔽層８を設けたものであるから、隣接する非溶着部分６、６が互いに極めて近い位置関係にある場合にあっても、光遮蔽層８、８によりレーザー光２を拡散反射させて非溶着部分６、６から逸れさせ、もって隣接する相互の非溶着部分６、６にレーザー光２が照射されることがなく、また、光遮蔽層８はレーザー光２を拡散反射させることによりその通過を遮断するものであり、本発明者が先に案出したレーザー溶着方法におけるが如く光の斜め下方への反射屈折を利用して非溶着部分への照射を避けるようにするものではないから、押圧部材７の厚味は全く関係がなく、非溶着部分６の面積が大きい場合には、光遮蔽層８の面積をそれに応じて大きくすることで容易に対応することができることになるものである。また、光遮蔽層８がレーザー光２を極度に減衰させるものである場合にも、同様に上記問題点を解決することができるものである。また、本発明者が先に案出したレーザー溶着方法においては押圧部材のテーパー形の凹部の部分によって加工樹脂材に対する押圧部材の加圧面積の欠落が生じるが、本発明によれば押圧部材７に加圧面積の欠落が生じることはなく、全体的に加工樹脂材３上に載ることになるから、全体的に充分に安定した加圧を行うことができるものである。
また、光遮蔽層８を３次元レーザー彫刻により形成してなる場合には、非溶着部分６が複数であり且つそれらが相互に近接した位置にある場合にあっても、また非溶着部分６の面積が大きい場合であっても、それら各場合に対応して容易に光遮蔽層８を形成することができるものである。且つまた非溶着部分６の平面形状が複雑なものであったとしても、光遮蔽層８を容易にこれに対応させることができるものである。
また、本発明に係るレーザー溶着装置は、それ自体上記の如き課題を有し且つ該課題を解決することができるものであるが、本発明者が先に案出した特開２００８−３０７８３９号のレーザー溶着方法と混用して実施することも可能であり、その場合においては双方の溶着方法の利点を活かすことで相乗効果を期待することができるものである。
１ 光源
２ レーザー光
３ 加工樹脂材
４ レーザー光を透過する樹脂材
５ レーザー光を透過しない樹脂材
６ 非溶着部分
７ 押圧部材
８ 光遮蔽層

Claims (2)

  1. レーザー光を出力する光源と、レーザー光を透過する樹脂材とレーザー光を透過しない樹脂材からなり、それら樹脂材の間において非溶着部分が存在する加工樹脂材と、前記樹脂材同士を密着させるべくレーザー光を透過する樹脂材上に載せた、レーザー光に対して透過性のある材料からなる押圧部材とからなり、レーザー光を押圧部材を介して加工樹脂材に照射することで樹脂材同士をそれらの非溶着部分以外において溶着するレーザー溶着装置において、
    前記押圧部材の内部又は表面における前記加工樹脂材の非溶着部分をカバーする位置に、レーザー光を拡散反射又は極度に減衰せしめる光遮蔽層を設けたことを特徴とするレーザー溶着装置。
  2. 光遮蔽層を、３次元レーザー彫刻により形成してなる請求項１記載のレーザー溶着装置。
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