JP2016147397A - 樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる、樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法を提供すること。【解決手段】樹脂部材のレーザー溶着構造は、レーザー光Ｘを透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材１と、レーザー光Ｘを吸収する性質を有するとともに、光透過樹脂部材１との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材２とを備えている。光透過樹脂部材１における表面１０２から陥没して形成された溶着用凹部１１には、光透過樹脂部材１のレーザー光Ｘの透過率よりもレーザー光Ｘの透過率が高い高透過率樹脂部分３が埋設されている。光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とは、光透過樹脂部材１の挟持部１２と光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。【選択図】図２
Description
本発明は、樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法に関する。
レーザー光によって樹脂部材同士を接合する方法として、レーザー透過溶着法が知られている。このレーザー透過溶着法においては、光透過性樹脂部品と光吸収性樹脂部品とを重ね合わせ、光透過性樹脂部品を透過させたレーザー光を光吸収性樹脂部品の表面に吸収させる。そして、光吸収性樹脂部品の表面における発熱、及び光吸収性樹脂部品から光透過性樹脂部品への熱伝導によって、光吸収性樹脂部品と光透過性樹脂部品との境界部を溶融させて、両者を接合している。
また、レーザー透過溶着法を応用したものとしては、例えば、特許文献１に開示された樹脂加工方法がある。この樹脂加工方法においては、レーザー光を照射する側から順に、第２樹脂、第１樹脂及び第３樹脂を積層し、第１樹脂及び第２樹脂を透過させたレーザー光を第３樹脂に吸収させ、第３樹脂を発熱させている。そして、第３樹脂の発熱によって第１樹脂を変色させて、第２樹脂と第３樹脂とを溶着している。この樹脂加工方法においては、第１樹脂の変色の程度に基づいて、第２樹脂と第３樹脂との溶着度合いを判断している。
しかしながら、樹脂部品の種類によっては、レーザー透過溶着法による接合が困難な場合がある。例えば、レーザー光を、その透過率が低い光透過性樹脂部品を透過させて、光吸収性樹脂部品に吸収させる場合には、レーザー光を強くすることになる。その結果、光透過性樹脂部品の表面に溶損跡が残ることがある。また、従来のレーザー透過溶着法によっては、相溶性を示さない樹脂部品同士を接合することはできない。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる、樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法を提供しようとして得られたものである。
レーザー溶着構造の一態様（１−１）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
該高透過率樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との間に挟まれた上記光透過樹脂部材の挟持部と、上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と該光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
該高透過率樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との間に挟まれた上記光透過樹脂部材の挟持部と、上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と該光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
また、レーザー溶着方法の一態様（１−２）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
レーザー光を、上記高透過率樹脂部分及び上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
レーザー光を、上記高透過率樹脂部分及び上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
また、レーザー溶着構造の他の態様（２−１）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材と、を備え、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と上記接合樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材と、を備え、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と上記接合樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
また、レーザー溶着方法の他の態様（２−２）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部分の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部分の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
また、レーザー溶着構造のさらに他の態様（３−１）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光透過樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光透過樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造にある。
また、レーザー溶着方法のさらに他の態様（３−２）は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材及び上記光透過樹脂部分を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部材と上記光透過樹脂部分との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材及び上記光透過樹脂部分を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部材と上記光透過樹脂部分との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法にある。
上記レーザー溶着構造の一態様（１−１）においては、光透過樹脂部材のレーザー光の透過率が低い場合であっても、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を容易にする。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、高透過率樹脂部分と、溶着用凹部に隣接する、厚みが薄い光透過樹脂部材の挟持部とを通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材の挟持部と光吸収樹脂部材との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、高透過率樹脂部分と、溶着用凹部に隣接する、厚みが薄い光透過樹脂部材の挟持部とを通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材の挟持部と光吸収樹脂部材との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。
それ故、上記レーザー溶着構造の一態様（１−１）によれば、光透過樹脂部材のレーザー光の透過率が低い場合であっても、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
また、上記レーザー溶着方法の一態様（１−２）においても、同様の効果が得られる。
また、上記レーザー溶着方法の一態様（１−２）においても、同様の効果が得られる。
上記一態様（１−１）、（１−２）においては、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とは、いずれも同じ種類の熱可塑性樹脂から構成し、熱可塑性樹脂への添加剤を互いに異ならせることにより、レーザー光の透過率（吸収率）を互いに異ならせることもできる。
また、光透過樹脂部材と高透過率樹脂部分とは、相溶性を示す熱可塑性樹脂から構成することができ、相溶性を示さない熱可塑性樹脂から構成することもできる。
「相溶性」とは、分子レベルにおいて樹脂が溶け合う性質のことをいう（以下同様）。
また、「レーザー光を透過する性質」の意味には、レーザー光の全てを透過させる性質のみならず、レーザー光の多く又は一部を透過させる性質も含む（以下同様）。
「相溶性」とは、分子レベルにおいて樹脂が溶け合う性質のことをいう（以下同様）。
また、「レーザー光を透過する性質」の意味には、レーザー光の全てを透過させる性質のみならず、レーザー光の多く又は一部を透過させる性質も含む（以下同様）。
レーザー溶着構造の他の態様（２−１）においては、光透過樹脂部材と接合樹脂部材とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材と接合樹脂部材との接合を容易にする。
このレーザー溶着構造においては、接合樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と接合樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材を通過させて光吸収樹脂部分に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光吸収樹脂部分は、接合樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって接合樹脂部材と機械的に結合されている。
このレーザー溶着構造においては、接合樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と接合樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材を通過させて光吸収樹脂部分に吸収させることができる。そして、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光吸収樹脂部分は、接合樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって接合樹脂部材と機械的に結合されている。
それ故、上記レーザー溶着構造の他の態様（２−１）によれば、光透過樹脂部材と接合樹脂部材とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材と接合樹脂部材との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
また、上記レーザー溶着方法の他の態様（２−２）においても、同様の効果が得られる。
上記他の態様（２−１）、（２−２）においては、光透過樹脂部材と接合樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、接合樹脂部材は、レーザー光を透過する性質を有していてもよく、レーザー光を吸収する性質を有していてもよい。
また、上記レーザー溶着方法の他の態様（２−２）においても、同様の効果が得られる。
上記他の態様（２−１）、（２−２）においては、光透過樹脂部材と接合樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、接合樹脂部材は、レーザー光を透過する性質を有していてもよく、レーザー光を吸収する性質を有していてもよい。
レーザー溶着構造のさらに他の態様（３−１）においては、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を容易にする。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過させる性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材及び光透過樹脂部分を通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光透過樹脂部分は、光透過樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって光透過樹脂部材と機械的に結合されている。
このレーザー溶着構造においては、光透過樹脂部材に形成された溶着用凹部に、光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過させる性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されている。この構造により、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を行う際には、レーザー光は、光透過樹脂部材及び光透過樹脂部分を通過させて光吸収樹脂部材に吸収させることができる。そして、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分との境界部を溶融させた後、冷却・固化させて、両者を溶着することができる。また、光透過樹脂部分は、光透過樹脂部材との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって光透過樹脂部材と機械的に結合されている。
それ故、上記レーザー溶着構造のさらに他の態様（３−１）によれば、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
また、上記レーザー溶着方法のさらに他の態様（３−２）においても、同様の効果が得られる。
上記さらに他の態様（３−１）、（３−２）においては、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。
また、上記レーザー溶着方法のさらに他の態様（３−２）においても、同様の効果が得られる。
上記さらに他の態様（３−１）、（３−２）においては、光透過樹脂部材と光吸収樹脂部材とは、相溶性を示さない互いに異なる種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。また、光吸収樹脂部材と光透過樹脂部分とは、相溶性を示す互いに異なる種類の熱可塑性樹脂、又は同じ種類の熱可塑性樹脂から構成することができる。
上述した樹脂部材のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法における好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の一態様（１−１）、（１−２）についての実施例である。
本例の樹脂部材のレーザー溶着構造は、図１に示すように、レーザー光Ｘを透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材１と、レーザー光Ｘを吸収する性質を有するとともに、光透過樹脂部材１との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材２とを備えている。光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部材２と対面する表面１０１とは反対側の表面１０２から陥没して形成された溶着用凹部１１には、光透過樹脂部材１のレーザー光Ｘの透過率よりもレーザー光Ｘの透過率が高い高透過率樹脂部分３が埋設されている。光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とは、高透過率樹脂部分３と光吸収樹脂部材２との間に挟まれた光透過樹脂部材１の挟持部１２と、光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
（実施例１）
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の一態様（１−１）、（１−２）についての実施例である。
本例の樹脂部材のレーザー溶着構造は、図１に示すように、レーザー光Ｘを透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材１と、レーザー光Ｘを吸収する性質を有するとともに、光透過樹脂部材１との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材２とを備えている。光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部材２と対面する表面１０１とは反対側の表面１０２から陥没して形成された溶着用凹部１１には、光透過樹脂部材１のレーザー光Ｘの透過率よりもレーザー光Ｘの透過率が高い高透過率樹脂部分３が埋設されている。光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とは、高透過率樹脂部分３と光吸収樹脂部材２との間に挟まれた光透過樹脂部材１の挟持部１２と、光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
本例のレーザー溶着構造は、自動車に採用される。光透過樹脂部材１は、車両用のインナーパネルであり、光吸収樹脂部材２は、インナーパネルの外側に配置された車両用のアウターパネルである。レーザー溶着構造は、２つのパネルを重ね合わせて接合する種々の部位に採用することができる。インナーパネルの端部とアウターパネルとの端部とは、互いに重なっており、レーザー光Ｘによって、この端部同士が溶着される。
本例の高透過率樹脂部分３は、光透過樹脂部材１と一体成形（二色成形）されており、光透過樹脂部材１との相溶性を示す熱可塑性樹脂から構成されている。高透過率樹脂部分３は、溶着用凹部１１に埋設されて、光透過樹脂部材１の一般部１０の表面１０２と面一の表面３０１を形成している。溶着用凹部１１の形成により、溶着用凹部１１に隣接する、光透過樹脂部材１の挟持部１２の厚みは、光透過樹脂部材１の一般部１０の厚みよりも縮小している。
高透過率樹脂部分３は、レーザー溶着を行う部位に応じて、光透過樹脂部材１における複数個所に断続的に設けることができる。また、高透過率樹脂部分３は、光透過樹脂部材１における特定個所に連続的に設けることもできる。
高透過率樹脂部分３は、レーザー溶着を行う部位に応じて、光透過樹脂部材１における複数個所に断続的に設けることができる。また、高透過率樹脂部分３は、光透過樹脂部材１における特定個所に連続的に設けることもできる。
高透過率樹脂部分３が光透過樹脂部材１との相溶性を示さない（非相溶性を示す）場合には、図３に示すように、高透過率樹脂部分３はアンダーカット形状を有して光透過樹脂部材１に埋設することができる。この場合には、高透過率樹脂部分３は光透過樹脂部材１と機械的に結合される。
光透過樹脂部材１は、一般的な着色顔料を用いて着色されている。着色顔料は、熱可塑性樹脂の中に粒子（凝集物）として分散されており、レーザー光Ｘを吸収する性質を有する。着色顔料の添加により、熱可塑性樹脂のレーザー光Ｘの透過率は低くなる。一方、高透過率樹脂部分３は、着色染料を用いて着色されている。着色染料は、熱可塑性樹脂の中に分子レベルで溶解しており、レーザー光Ｘを透過する性質を有する。着色染料が添加されていても、熱可塑性樹脂のレーザー光Ｘの透過率はあまり変化しない。
光吸収樹脂部材２は、一般的な着色顔料を用いて着色されている。光吸収樹脂部材２には、レーザー光Ｘを吸収する性質を付与するために、着色顔料としてのカーボンブラック等を添加することができる。一般的に、黒色に近い着色顔料を熱可塑性樹脂に添加することにより、レーザー光Ｘの吸収率が高くなる（レーザー光Ｘの透過率が低くなる）。
また、光透過樹脂部材１及び光吸収樹脂部材２は、顔料系の光吸収色素と染料系の光吸収色素とを混合させて添加するとともに、これらの光吸収色素の混合比率を適宜調整して、レーザー光Ｘの透過率を調整することができる。
また、光透過樹脂部材１及び光吸収樹脂部材２は、顔料系の光吸収色素と染料系の光吸収色素とを混合させて添加するとともに、これらの光吸収色素の混合比率を適宜調整して、レーザー光Ｘの透過率を調整することができる。
光透過樹脂部材１、光吸収樹脂部材２及び高透過率樹脂部分３を構成する熱可塑性樹脂は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＭＭＡ（アクリル（ポリメタクリル酸メチル））、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）等とすることができる。
また、着色顔料には、一般的なものを使用することができる。また、着色染料には、レーザー光を透過させる性質のものとして、例えば、アントラキノン系染料、アゾ系染料等を使用することができる。
また、着色顔料には、一般的なものを使用することができる。また、着色染料には、レーザー光を透過させる性質のものとして、例えば、アントラキノン系染料、アゾ系染料等を使用することができる。
次に、本例の樹脂部材のレーザー溶着方法について説明する。
レーザー溶着方法において用いるレーザー光Ｘは、種々の波長のレーザー光Ｘとすることができる。本例のレーザー光Ｘは、８０８ｎｍ、８４０ｎｍ、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ等の波長を有する半導体レーザーによる光である。また、レーザー光Ｘは、１０６４ｎｍの波長を有するＹＡＧレーザー等とすることもできる。
レーザー溶着を行うに当たっては、まず、図２に示すように、高透過率樹脂部分３が埋設されたインナーパネルとしての光透過樹脂部材１と、アウターパネルとしての光吸収樹脂部材２とを重ね合わせる。そして、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とを加圧して挟み込み、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが重ね合わされた状態を維持する。
レーザー溶着方法において用いるレーザー光Ｘは、種々の波長のレーザー光Ｘとすることができる。本例のレーザー光Ｘは、８０８ｎｍ、８４０ｎｍ、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ等の波長を有する半導体レーザーによる光である。また、レーザー光Ｘは、１０６４ｎｍの波長を有するＹＡＧレーザー等とすることもできる。
レーザー溶着を行うに当たっては、まず、図２に示すように、高透過率樹脂部分３が埋設されたインナーパネルとしての光透過樹脂部材１と、アウターパネルとしての光吸収樹脂部材２とを重ね合わせる。そして、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とを加圧して挟み込み、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが重ね合わされた状態を維持する。
次いで、同図に示すように、高透過率樹脂部分３の表面３０１からレーザー光Ｘを照射する。このとき、レーザー光Ｘのほとんどが高透過率樹脂部分３を透過し、レーザー光Ｘの一部が光透過樹脂部材１の挟持部１２に吸収され、レーザー光Ｘの残部は挟持部１２を透過する。そして、レーザー光Ｘは、光吸収樹脂部材２の表面２０１に吸収され、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部材２から光透過樹脂部材１の挟持部１２へ熱伝導によって熱が伝わり、挟持部１２が溶融する。これにより、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近と挟持部１２とが溶け合い、レーザー光Ｘの照射が停止された後には、光透過樹脂部材１、光吸収樹脂部材２及び高透過率樹脂部分３が冷却され、固化する。こうして、光透過樹脂部材１の挟持部１２と光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着される。
光透過樹脂部材１に高透過率樹脂部分３を設けることにより、光透過樹脂部材１の剛性をほとんど低下させることなく、レーザー光Ｘが、光透過樹脂部材１と対面する光吸収樹脂部材２の表面２０１（境界部Ｋ）に到達しやすくすることができる。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１のレーザー光Ｘの透過率が低い場合であっても、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１のレーザー光Ｘの透過率が低い場合であっても、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
（実施例２）
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の他の態様（２−１）、（２−２）についての実施例である。
本例は、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとが相溶性を示さない（非相溶性を示す）場合を示す。
図４に示すように、本例の溶着用凹部２１は、接合樹脂部材２Ａにおける、光透過樹脂部材１と対面する表面２０１から陥没して形成されている。溶着用凹部２１には、光透過樹脂部材１との相溶性を示すとともに、レーザー光Ｘを吸収する性質を有する光吸収樹脂部分４が、アンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとは、光吸収樹脂部分４と光透過樹脂部材１との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の他の態様（２−１）、（２−２）についての実施例である。
本例は、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとが相溶性を示さない（非相溶性を示す）場合を示す。
図４に示すように、本例の溶着用凹部２１は、接合樹脂部材２Ａにおける、光透過樹脂部材１と対面する表面２０１から陥没して形成されている。溶着用凹部２１には、光透過樹脂部材１との相溶性を示すとともに、レーザー光Ｘを吸収する性質を有する光吸収樹脂部分４が、アンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとは、光吸収樹脂部分４と光透過樹脂部材１との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
本例の樹脂部材のレーザー溶着方法においては、まず、図５に示すように、インナーパネルとしての光透過樹脂部材１と、光吸収樹脂部分４が埋設されたアウターパネルとしての接合樹脂部材２Ａとを重ね合わせる。また、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとを加圧して挟み込み、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとが重ね合わされた状態を維持する。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部分４が設けられた位置に対応する表面１０２からレーザー光Ｘを照射する。このとき、レーザー光Ｘのほとんどが光透過樹脂部材１を透過し、光吸収樹脂部分４の表面４０１に吸収される。そして、光吸収樹脂部分４の表面４０１付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部分４から光透過樹脂部材１へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部材１の部分が溶融する。これにより、光吸収樹脂部分４の表面４０１付近と光透過樹脂部材１の部分とが溶け合い、レーザー光Ｘの照射が停止された後には、光透過樹脂部材１、接合樹脂部材２Ａ及び光吸収樹脂部分４が冷却され、固化する。こうして、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部分４との境界部Ｋが溶着される。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部分４が設けられた位置に対応する表面１０２からレーザー光Ｘを照射する。このとき、レーザー光Ｘのほとんどが光透過樹脂部材１を透過し、光吸収樹脂部分４の表面４０１に吸収される。そして、光吸収樹脂部分４の表面４０１付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部分４から光透過樹脂部材１へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部材１の部分が溶融する。これにより、光吸収樹脂部分４の表面４０１付近と光透過樹脂部材１の部分とが溶け合い、レーザー光Ｘの照射が停止された後には、光透過樹脂部材１、接合樹脂部材２Ａ及び光吸収樹脂部分４が冷却され、固化する。こうして、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部分４との境界部Ｋが溶着される。
また、光吸収樹脂部分４は、接合樹脂部材２Ａとの相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって接合樹脂部材２Ａと機械的に結合されている。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとの接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材１と接合樹脂部材２Ａとの接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施例３）
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法のさらに他の態様（３−１）、（３−２）についての実施例である。
本例は、実施例２と同様に、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが相溶性を示さない（非相溶性を示す）場合を示す。
図６に示すように、本例の溶着用凹部１３は、光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部材２と対面する表面１０１から陥没して形成されている。溶着用凹部１３には、光吸収樹脂部材２との相溶性を示すとともに、レーザー光Ｘを透過させる性質を有する光透過樹脂部分５がアンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とは、光透過樹脂部分５と光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
本例は、上記レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法のさらに他の態様（３−１）、（３−２）についての実施例である。
本例は、実施例２と同様に、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが相溶性を示さない（非相溶性を示す）場合を示す。
図６に示すように、本例の溶着用凹部１３は、光透過樹脂部材１における、光吸収樹脂部材２と対面する表面１０１から陥没して形成されている。溶着用凹部１３には、光吸収樹脂部材２との相溶性を示すとともに、レーザー光Ｘを透過させる性質を有する光透過樹脂部分５がアンダーカット形状を有して埋設されている。光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とは、光透過樹脂部分５と光吸収樹脂部材２との境界部Ｋが溶着されていることによって接合されている。
本例の樹脂部材のレーザー溶着方法においては、まず、図７に示すように、光透過樹脂部分５が埋設されたインナーパネルとしての光透過樹脂部材１と、アウターパネルとしての光吸収樹脂部材２とを重ね合わせる。また、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とを加圧して挟み込み、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが重ね合わされた状態を維持する。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材１における、光透過樹脂部分５が設けられた位置に対応する表面１０２からレーザー光Ｘを照射する。このとき、レーザー光Ｘのほとんどが光透過樹脂部材１を透過し、レーザー光Ｘの多くが光透過樹脂部分５を透過する。そして、レーザー光Ｘは、光吸収樹脂部材２の表面２０１に吸収され、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部材２から光透過樹脂部分５へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部分５が溶融する。これにより、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近と光透過樹脂部分５とが溶け合い、レーザー光Ｘの照射が停止された後には、光透過樹脂部材１、光吸収樹脂部材２及び光透過樹脂部分５が冷却され、固化する。こうして、光吸収樹脂部材２と光透過樹脂部分５との境界部Ｋが溶着される。
次いで、同図に示すように、光透過樹脂部材１における、光透過樹脂部分５が設けられた位置に対応する表面１０２からレーザー光Ｘを照射する。このとき、レーザー光Ｘのほとんどが光透過樹脂部材１を透過し、レーザー光Ｘの多くが光透過樹脂部分５を透過する。そして、レーザー光Ｘは、光吸収樹脂部材２の表面２０１に吸収され、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近が発熱し、溶融する。また、光吸収樹脂部材２から光透過樹脂部分５へ熱伝導によって熱が伝わり、この光透過樹脂部分５が溶融する。これにより、光吸収樹脂部材２の表面２０１付近と光透過樹脂部分５とが溶け合い、レーザー光Ｘの照射が停止された後には、光透過樹脂部材１、光吸収樹脂部材２及び光透過樹脂部分５が冷却され、固化する。こうして、光吸収樹脂部材２と光透過樹脂部分５との境界部Ｋが溶着される。
また、光透過樹脂部分５は、光透過樹脂部材１との相溶性を有していなくても、アンダーカット形状によって光透過樹脂部材１と機械的に結合されている。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
それ故、本例のレーザー溶着構造及びレーザー溶着方法によれば、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２とが相溶性を示さない場合であっても、光透過樹脂部材１と光吸収樹脂部材２との接合を、溶損跡等を発生させることなく、容易に行うことができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
１ 光透過樹脂部材
１１，１３ 溶着用凹部
１２ 挟持部
２ 光吸収樹脂部材
２Ａ 接合樹脂部材
２１ 溶着用凹部
３ 高透過率樹脂部分
４ 光吸収樹脂部分
５ 光透過樹脂部分
Ｋ 境界部
Ｘ レーザー光
１１，１３ 溶着用凹部
１２ 挟持部
２ 光吸収樹脂部材
２Ａ 接合樹脂部材
２１ 溶着用凹部
３ 高透過率樹脂部分
４ 光吸収樹脂部分
５ 光透過樹脂部分
Ｋ 境界部
Ｘ レーザー光
Claims (7)
- レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
該高透過率樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との間に挟まれた上記光透過樹脂部材の挟持部と、上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と該光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材と、を備え、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、該光透過樹脂部材と上記接合樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、
レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材と、を備え、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
該光透過樹脂部分と上記光吸収樹脂部材との境界部が溶着されていることによって、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材とが接合されていることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着構造。 - 上記光透過樹脂部材は、車両用のインナーパネルであり、
上記光吸収樹脂部材は、上記インナーパネルの外側に配置された車両用のアウターパネルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂部材のレーザー溶着構造。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面とは反対側の表面から陥没して形成された溶着用凹部には、該光透過樹脂部材のレーザー光の透過率よりもレーザー光の透過率が高い高透過率樹脂部分が埋設されており、
レーザー光を、上記高透過率樹脂部分及び上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、上記光透過樹脂部材と上記光吸収樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、該光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の接合樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
該接合樹脂部材における、上記光透過樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光透過樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を吸収する性質を有する光吸収樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材を透過させて、上記光吸収樹脂部分の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部分と上記光透過樹脂部材との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。 - レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の光透過樹脂部材と、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、上記光透過樹脂部材との非相溶性を示す熱可塑性の光吸収樹脂部材とを接合するレーザー溶着方法であって、
上記光透過樹脂部材における、上記光吸収樹脂部材と対面する表面から陥没して形成された溶着用凹部には、上記光吸収樹脂部材との相溶性を示すとともに、レーザー光を透過する性質を有する光透過樹脂部分がアンダーカット形状を有して埋設されており、
レーザー光を、上記光透過樹脂部材及び上記光透過樹脂部分を透過させて、上記光吸収樹脂部材の表面に吸収させ、該光吸収樹脂部材と上記光透過樹脂部分との境界部を溶着させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。
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