JP4702183B2 - レーザ溶着方法 - Google Patents

Description

本発明は、赤外、紫外、ハロゲン光などのレーザ光を用いたレーザ溶着方法に関するものである。

赤外、紫外レーザやハロゲン光などのレーザ光による樹脂の重ね合わせ溶着では、接合部材同士の密着、および安定したレーザ熱量の確保がポイントになる。これらのうち、接合部材同士の密着方法に関して、例えば特許文献１において、溶着を行うワークの外周縁部全周に溶着凸部を設けておき、この溶着凸部にて溶着を行うことにより、接合界面の不純物を接合界面外に排出する効果が得られることが開示されている。

図１４（ａ）は、この様子を示した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の部分拡大図である。この図に示されるように、溶接対象となるケース１００の外縁部に形成された溶接凸部１００ａの上にワークとなる蓋１０１を搭載したのち、溶接凸部１００ａに向けて集光レンズ１０２で集光したレーザ光１０２ａを照射することにより溶着を行う。このとき、蓋１０１の外縁を押え治具１０３を押えている。

しかし、この方法を用いる場合、図１４中の破線で示したように、押え治具１０３にて蓋１０１の外縁を押えているため、溶接凸部１００ａを支点として蓋１０１が反り、蓋１０１の中央部が膨れてしまうという問題がある。

これを防ぐ方法として、ガラス等の透明板を押え部材として用いて蓋１０１全体を加圧する手法がある。このようにすることで、蓋１０１と溶接頭部１００ａとの密着度が向上し良好な接合が得られる。
特開２００４−３４９１２３号公報

しかしながら、上記の方法を用いても、成形部品となる蓋１０１やケース１００の揮発成分や表面の汚れなど、もしくは溶着時の熱により、透明板が劣化破損し、強度が低下してしまう。このため、これらの問題点に対して、従来では、押え部材による蓋１０１全体の加圧を行わないで蓋１０１の中央部が膨らんだまま使用するか、頻繁に押え部材を交換して対応しなければならなかった。

これに対して、中央部が膨らまないように、蓋１０１の板厚を厚くしたり、蓋１０１にリブを入れて剛性を高めることも考えられるが、接合時の接合部材同士の密着性が下がり、接合強度が低下してしまうという問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、蓋の中央部の反りを抑制できると共に、押え部材の交換回数の低減を図ることができるレーザ溶着方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、蓋（２）の外縁部と対応する形状で構成され、蓋（２）の外縁部を押える端押え部（３ａ）と、該端押え部（３ａ）よりも内側に配置され、蓋（２）の中央部を押える中央押え部（３ｂ）とを有し、端押え部（３ａ）および中央押え部（３ｂ）が結合部材（３ｃ）を介して一体とされ、かつ、端押え部（３ａ）および中央押え部（３ｂ）にて蓋を押える際に、端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間において蓋（２）から５ｍｍ以上の距離の空間を構成する押え部材（３）を用意する。そして、レーザ溶着を行う場所と該押え部材（３）における端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間に形成される空間とを一致させ、該空間を通じてレーザ溶着を行うことを特徴としている。

このようにしてレーザ溶着を行うと、蓋（２）の外縁だけでなく内側、つまりレーザ溶着が行われる外側と内側の両方を押え部材（３）にて押えつけることができるため、レーザ溶着を行ったときに蓋（２）が反ったりしない。このため、蓋（２）の中央位置が膨らんでしまったりすることを防止することができる。

そして、蓋（２）を押えつけるための押え部材（３）の隙間（端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間の隙間）を通じてレーザ溶着を行っており、また、結合部材（３ｃ）と蓋（２）との間の距離を空けているため、レーザ溶着時に成形部品となる蓋（２）やケース（１）の揮発成分や表面の汚れや溶着時の熱などにより、押え部材（３）が劣化破損したり、強度が低下してしまうことを抑制できる。したがって、頻繁に押え部材（３）を交換して対応する必要性を無くすことができ、押え部材（３）の交換回数の低減を図ることができるレーザ溶着方法とすることが可能となる。

例えば、端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間が結合部材（３ｃ）を構成する梁（３ｅ）で結合されるようにし、端押え部（３ａ）および中央押え部（３ｂ）にて蓋を押える際に、梁（３ｅ）が蓋（２）から５ｍｍ以上間隔が空く位置に配置されるようにすると共に、レーザ溶着の際には、梁（３ｅ）を回り込むようにレーザ光（４ｂ）を照射することができる。

また、端押え部（３ａ）に中央押え部（３ｂ）よりも一回り大きな穴部（３ｄ）を形成し、該穴部（３ｄ）内に中央押え部（３ｂ）を配置すると共に、端押え部（３ａ）および中央押え部（３ｂ）の一面に結合部材（３ｃ）を構成する透明板（３ｆ）を配置し、該透明板（３ｆ）を介して端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）が結合されるようにして、レーザ溶着の際には、透明板（３ｆ）を透過させてレーザ光（４ｂ）を照射することもできる。

この場合、透明板（３ｆ）に対して、端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）との間の隙間と対応する場所に切り欠き（３ｇ）を設け、透明板（３ｆ）の一部を支持部として残すことで端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）とを結合する構成とすることができる。

なお、透明板（３ｆ）については、中央押え部（３ｂ）に接着剤（５）またはボルト（６）を用いて固定しても、端押え部（３ａ）に接着剤（５）またはボルト（７）を用いて固定しても良い。

また、透明板（３ｆ）の外延部を囲む枠状の保持板（８）を用意し、該保持板（８）にて透明板（３ｆ）の外縁を押さえつつ、保持板（８）および端押え部（３ａ）とをボルト（７）にて固定しても良い。

このように、保持板（８）を介して透明板（３ｆ）を押さえつけた状態でボルト固定を行うようにすれば、ボルト（７）の荷重を押え板で受けることができるため、より高荷重まで耐えることが可能となる。

また、透明板（３ｆ）と端押え部（３ａ）との間に弾性部材（９）を配置しても良い。このようにすれば、ボルト固定によって透明板（３ｆ）に掛かるねじれ応力を低減できるため、押え部材（３）の寿命向上を図ることが可能となる。

さらに、透明板（３ｆ）として、該透明板（３ｆ）の厚み方向においてレーザ光（４ｂ）の屈折率が変わるものを用いても良い。例えば、透明板（３ｆ）をレーザ光（４ｂ）の屈折率が異なる複数層の積層構造により形成することができる。このようにすれば、レーザ光（４ｂ）の集光性を改善でき、レーザ光（４ｂ）の広がりを押えることも可能である。

また、中央押え部（３ｂ）に対して、該中央押え部（３ｂ）における蓋（２）を押える側の面のうちの外縁部に突起部（３ｊ）を形成したり、該中央押え部（３ｂ）における蓋（２）を押える側の面のうちの中央部に突起部（３ｋ）を形成することもできる。

このようにすれば、より中央押え部（３ｂ）の外縁部もしくは中央部において蓋（２）を押える力を大きくすることが可能となる。

また、端押え部（３ａ）のうち中央押え部（３ｂ）と対向する内壁面と、中央押え部（３ｂ）のうち端押え部（３ａ）と対向する側壁面の少なくとも一方を、レーザ光（４ｂ）の照射方向に沿って端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間の距離を短くするようなテーパ状とすると好ましい。

このようにすれば、レーザ光（４ｂ）の集光角度に合わせて端押え部（３ａ）もしくは中央押え部（３ｂ）の壁面を傾斜させることができ、レーザ光（４ｂ）以外の不必要な光が蓋（２）やケース（１）の溶着位置に入り込まないようにすることができる。

さらに、レーザ溶着時に、端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）の間の隙間にガスを流動させることもできる。

このようにすれば、蓋（２）や端押え部（３ａ）と中央押え部（３ｂ）等により構成される空間を通じてガスが流動し、レーザ溶着時に蓋（２）やケース（１）の揮発成分や表面の汚れなどが生じてもそれをガスにて除去できる。また、ガスを冷却ガスにすれば、溶着時に発熱してもガスにて冷却できるため、透明板（３ｆ）が劣化破損して強度が低下したりすることを防止できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、以下の説明において、各実施形態で共通している部分については説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法による溶着対象となるケース１および蓋２の断面構造を示したものであり、図１（ａ）は、ケース１および蓋２の全体構成を示した断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における二点鎖線部分を拡大してレーザ溶着の様子を示した図である。また、図２（ａ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図１（ａ）に示すように、ケース１は例えば一面を底面１ａとして、底面１ａの外縁を側壁面１ｂで囲った中空部を有する長方体部材によって構成されている。そして、図１（ｂ）に示すように、ケース１の開口端において、側壁面１ｂには、蓋２が嵌め込まれる凹部１ｃが形成されており、その凹部１ｃ内における内周側（ケース１の中空部側）において接合凸部１ｄが形成されている。この接合凸部１ｄの上に載せられるようにしてケース１の凹部１ｃに蓋２が嵌め込まれるようになっている。

一方、図２（ａ）に示されるように、押え部材３は、端押え部３ａと中央押え部３ｂおよびこれらを結合するための結合部材３ｃを備えた構成とされている。

端押え部３ａは、蓋２の端部、つまり外縁部を押えるためのものである。この端押え部３ａは、四角形の板状部材で構成されており、中央位置に角部を丸めた四角形で、かつ、蓋２の外形よりも一回り寸法が小さくされた穴部３ｄが形成されている。この穴部３ｄの内壁面（側壁面）は、図２（ｂ）に示すように、蓋２に近づくに連れて穴部３ｄのサイズが小さくなるようにテーパ形状とされている。

このように、端押え部３ａに形成された穴部３ｄが蓋２の外形よりも一回り小さくされているため、端押え部３ａにて蓋２を押さえつけたときに蓋２の外縁部、具体的には蓋２のうち溶着が行われるよりもさらに外側の位置をすべて押えられるようになっている。

中央押え部３ｂは、蓋２の中央部を押えるためのものである。この中央押え部３ｂは、端押え部３ａに形成された穴部３ｄ内に配置されている。中央押え部３ｂは、角部を丸めた四角形を為しており、端押え部３ａに形成された穴部３ｄの形状を一回り小さくした形になっている。具体的には、中央押え部３ｂの外側面から端押え部３ａに形成された穴部３ｄの内壁面までの最短距離は、図２（ａ）の紙面水平方向において中央押え部３ｂの周囲全周すべてで均等とされている。ただし、端押え部３ａに形成された穴部３ｄの内壁面がテーパ形状とされているため、中央押え部３ｂの外側面から端押え部３ａに形成された穴部３ｄの内壁面までの最短距離は、中央押え部３ｂの外側面から端押え部３ａに形成された穴部３ｄの内壁面までの距離は押え部材３の厚み方向において、蓋２に近づくに連れて徐々に小さくなっている。

結合部材３ｃは、本実施形態では複数の梁３ｅで構成されている。梁３ｅは、レーザ光４ｂを反射する材質で構成され、例えば銅もしくは銅メッキがされた金属等により構成されている。この梁３ｅは、中央押え部３ｂの各辺と穴部３ｄの内壁の各辺それぞれに２本ずつ、端押え部３ａと中央押え部３ｂとを繋ぐように架設されている。梁３ｅの幅は、特に限定されるものではないが、溶着時にレーザ光４ｂが梁３ｅの下方まで回り込める程度に設定されている。

また、梁３ｅは、端押え部３ａと中央押え部３ｂのうち蓋２と接する面からできるだけ離れた位置、つまり、図２（ｂ）に示すようにできるだけ高い位置に配置されている。具体的には、梁３ｅは、蓋２上に押え部材３を配置したときに、蓋２から５ｍｍ以上離れるようにしている。この距離は、成形部品となる蓋２やケース１の揮発成分や表面の汚れなど、もしくは溶着時の熱による影響の抑制効果が十分に得られるように設定されるものであり、実験的には５ｍｍ未満であってもその抑制効果を得られたが５ｍｍ以上とするとその抑制効果がより顕著であった。なお、実験ではその距離が２０ｍｍの位置までその抑制効果が得られることを確認している。

次に、図１（ｂ）中に破線部にてレーザ溶着の様子を示し、図１および図２を参照して本実施形態にかかるレーザ溶着方法について説明する。

まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、蓋２をケース１の凹部１ｃに嵌める。そして、図１（ｂ）中の破線で示したように、押え部材３にて蓋２をケース１に押さえつける。このとき、押え部材３における端押え部３ａと中央押え部３ｂの間の隙間（穴部３ｄの残り）にケース１の側壁面１ｂにおける開口端に形成された接合凸部１ｄが位置するように配置する。

続いてレーザ照射装置４を蓋２の上方に配置し、集光レンズ４ａで集光したレーザ光４ｂの焦点が接合凸部１ｄと重なるようにする。これにより、接合凸部１ｄと蓋２との接触部分において溶着が行われる。そして、このようなレーザ溶着が蓋２の外縁全域で行われるように、レーザ照射装置４におけるレーザ光４ｂの照射を接合凸部１ｄに沿って移動させるか、もしくは、レーザ光４ｂの焦点を接合凸部１ｄと一致させながらケース１および蓋２を移動させる。これにより、蓋２の外縁全域がケース１に溶着される。

なお、レーザ溶着を行うに際し、梁３ｅによってレーザ光４ｂが遮られないように、梁３ｅの幅をレーザ光４ｂが梁３ｅの下方まで回り込める程度に設定しているため、梁３ｅの下方に関してもレーザ溶着を行うことが可能である。

このようにしてレーザ溶着を行うと、蓋２の外縁だけでなく内側、つまりレーザ溶着が行われる外側と内側の両方を押え部材３にて押えつけることができるため、レーザ溶着を行ったときに接合凸部１ｄを視点として蓋２が反ったりしない。このため、蓋２の中央位置が膨らんでしまったりすることを防止することができる。

そして、蓋２を押えつけるための押え部材３の隙間（端押え部３ａと中央押え部３ｂの間の隙間）を通じてレーザ溶着を行っており、また、梁３ｅと蓋２との間の距離を空けているため、レーザ溶着時に成形部品となる蓋２やケース１の揮発成分や表面の汚れや溶着時の熱などにより、押え部材３が劣化破損したり、強度が低下してしまうことを抑制できる。

したがって、頻繁に押え部材３を交換して対応する必要を無くすことができ、押え部材３の交換回数の低減を図ることができるレーザ溶着方法とすることが可能となる。このように良好なレーザ溶着が行えるようにすることで、蓋２とケース１を接着剤にて接合する場合と比べて、接着剤を加熱硬化させる際の大電力が必要なくなる分、省エネを図ることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態で用いた梁３ｅを他のものに代えて結合部材３ｃを構成したものである。その他の部分に関しては、第１実施形態と同様である。

図３（ａ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では結合部材３ｃをレーザ光４ｂを透過するポリカーボネート、石英ガラス、サファイア、ダイアモンド等の透明板３ｆで構成している。透明板３ｆは、中央押え部３ｂを含めた端押え部３ａの穴部３ｄすべてを覆えるようなサイズの四角形状とされている。透明板３ｆと中央押え部３ｂおよび端押え部３ａにおける穴部３ｄの外縁部とは、接着剤５によって接着されており、透明板３ｆを介して中央押え部３ｂおよび端押え部３ａが結合されている。

このような透明板３ｆを結合部材３ｃとして用い、透明板３ｆの上方からレーザ光４ｂを照射し、透明板３ｆを透過させながらレーザ光４ｂを接合凸部１ｄに照射することで、上記第１実施形態と同様に、蓋２とケース１とを溶着することができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態で用いた透明板３ｆを加工して結合部材３ｃの形状を変えたものである。その他の部分に関しては、第２実施形態と同様である。

図４（ａ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では結合部材３ｃをレーザ光４ｂを透過するポリカーボネート、石英ガラス、サファイア、ダイアモンド等の透明板３ｆで構成し、かつ、透明板３ｆのうち端押え部３ａと中央押え部３ｂとの間の隙間と対応する場所に切り欠き３ｇを設け、透明板３ｆの一部を支持部として残すことで端押え部３ａと中央押え部３ｂとの間を結合する構成としている。具体的には、支持部は、中央押え部３ｂの各辺および端押え部３ａの穴部３ｄの各辺を一つずつ結ぶように配置されている。

このような切り欠き３ｇを設けて支持部を構成するようにした透明板３ｆを結合部材３ｃとして用い、透明板３ｆの上方からレーザ光４ｂを照射し、透明板３ｆを透過させながらレーザ光４ｂを接合凸部１ｄに照射することで、上記第１実施形態と同様に、蓋２とケース１とを溶着することができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２または第３実施形態に対して、結合部材３ｃと中央押え部３ｂおよび端押え部３ａとの接合構造を変更したものである。その他の部分に関しては、第２、第３実施形態と同様である。

図５は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

第２、第３実施形態では、結合部材３ｃと中央押え部３ｂおよび端押え部３ａとの接合を接着剤５によって行っていたが、本実施形態では、図５に示すように、結合部材３ｃおよび中央押え部３ｂに穴空けし、ボルト６を用いた固定を行っている。このようなボルト固定により、結合部材３ｃと中央押え部３ｂとの接合を行っても良い。

なお、結合部材３ｃと端押え部３ａに関しては、図５では記載していないが、第２、第３実施形態と同様に接着剤等を用いた固定を行うことができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態で示したボルト固定を結合部材３ｃと端押え部３ａとの接合に適用したものである。その他の部分に関しては、第２、第３実施形態と同様である。

図６は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

第４実施形態では、結合部材３ｃと中央押え部３ｂとをボルト６にて固定していたが、図６に示すように、本実施形態では、結合部材３ｃと端押え部３ａとをボルト７にて固定している。このようなボルト固定により、結合部材３ｃと端押え部３ａとの接合を行っても良い。

なお、上記第４実施形態では、結合部材３ｃと中央押え部３ｂとの接合をボルト固定により行い、本実施形態では、結合部材３ｃと端押え部３ａとの接合をボルト固定により行っているが、これら双方の接合を共にボルト固定により行っても良い。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第５実施形態と同様に、結合部材３ｃと端押え部３ａとの接合をボルト固定により行うが、ボルト固定を押え板を介して行うようにし、かつ、端押え部３ａと透明板３ｆとの間に弾性部材を配置したものである。その他の部分に関しては、第５実施形態と同様である。

図７（ａ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図７（ａ）に示すように、透明板３ｆの外縁を覆うように四角枠状の保持板８が備えられている。保持板８の内壁面には、保持板８の内壁面の一回りすべてを囲むように段付き形状とされた段差部８ａが形成されており、この段差部８ａに透明板３ｆが嵌め込めるようになっている。このような保持板８にて透明板３ｆの外縁を押えつつ、保持板８に形成された穴内にボルト７を挿入し、端押え部３ａにボルトを締結することで、透明板３ｆが端押え部３ａに接合されるようにしている。

また、端押え部３ａの穴部３ｄの内壁面にも、この内壁面の一回りすべてを囲むように段付き形状とされた段差部３ｈが形成されており、この段差部３ｈに弾性部材９が配置されている。弾性部材９は、スプリングやゴムなどで構成されている。

このように、保持板８を介して透明板３ｆを押さえつけた状態でボルト固定を行うようにすれば、ボルト７の荷重を押え板で受けることができるため、より高荷重まで耐えることが可能となる。また、透明板３ｆと端押え部３ａとの間に弾性部材９を配置することにより、ボルト固定によって透明板３ｆに掛かるねじれ応力を低減できるため、押え部材３の寿命向上を図ることが可能となる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第６実施形態と同様に、結合部材３ｃと端押え部３ａとの接合をボルト固定により行い、ボルト固定を押え板を介して行うようにし、かつ、端押え部３ａと透明板３ｆとの間に弾性部材を配置したものであるが、第６実施形態に対してボルト固定の方向性を変更したものである。

図８は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図８に示すように、端押え部３ａの穴部３ｄの内壁面には、この内壁面の一回りすべてを囲むように段付き形状とされた段差部３ｈが形成されており、この段差部３ｈに弾性部材９と共に透明板３ｆが嵌め込まれている。弾性部材９は、スプリングやゴムなどで構成されている。

また、透明板３ｆの外縁および端押え部３ａの外縁を覆うように四角枠状の保持板８が備えられている。保持板８の内壁面には、保持板８の内壁面の一回りすべてを囲むように段付き形状とされた段差部８ａが形成されており、この段差部８ａに透明板３ｆおよび端押え部３ａが嵌め込めるようになっている。このような保持板８と端押え部３ａとの間に弾性部材９および透明板３ｆの外縁が挟持された状態で、端押え部３ａの下方（蓋２側）から端押え部３ａに形成された穴内にボルト７を挿入し、保持板８にボルト７を締結することで、透明板３ｆが端押え部３ａに接合されるようにしている。

このように、保持板８を介して透明板３ｆを押さえつけた状態でボルト固定を行うようにすれば、ボルト７の荷重を保持板８で受けることができるため、より高荷重まで耐えることが可能となる。特に、本実施形態のように、ボルト７の挿入方向が押え部材３にて蓋２を押えたときに加えられる反力と同方向とされていることから、より高荷重まで耐えることが可能となる。また、透明板３ｆと端押え部３ａとの間に弾性部材９を配置することにより、ボルト固定によって透明板３ｆに掛かるねじれ応力を低減できるため、押え部材３の寿命向上を図ることが可能となる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して中央押え部３ｂのうち蓋２と接する部分の形状を変更したものである。

図９は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図９に示すように、本実施形態では、中央押え部３ｂの中央部に凹部３ｉを設けることにより中央押え部３ｂの外縁部を突起部３ｊとしている。このようにすれば、より中央押え部３ｂの外縁部において蓋２を押える力を大きくすることが可能となる。

なお、ここでは第２実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものを図９に示したが、勿論、第１、第３実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものであっても良い。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。本実施形態も、第１〜第３実施形態に対して中央押え部３ｂのうち蓋２と接する部分の形状を変更したものである。

図１０は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図１０に示すように、本実施形態では、中央押え部３ｂの中央部を突形状とした突起部３ｋとしている。このようにすれば、より中央押え部３ｂの中央部において蓋２を押える力を大きくすることが可能となる。

なお、ここでも第２実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものを図１０に示したが、勿論、第１、第３実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものであっても良い。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して中央押え部３ｂの側壁面の形状を変更したものである。

図１１は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図１１に示すように、本実施形態では、中央押え部３ｂの側壁面がテーパ形状となるようにしている。つまり、中央押え部３ｂの水平方向（図１１の左右方向）の幅が蓋２に近づくに連れて大きくなるようにしている。このようにすれば、レーザ光４ｂの集光角度に合わせて中央押え部３ｂの側壁面および端押え部３ａの穴部３ｄの内壁面を傾斜させることができ、レーザ光４ｂ以外の不必要な光が蓋２やケース１の溶着位置に入り込まないようにすることができる。

なお、ここでも第２実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものを図１１に示したが、勿論、第１、第３実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものであっても良い。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第１０実施形態に対してレーザ溶着プロセスを変更したものである。

図１２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を模式的に示した上面図および断面図である。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、端押え部３ａの対向する二辺を構成している側壁にガス通路３ｍを設け、レーザ溶着時に例えば図中矢印で示したようにガス通路３ｍを通じてガスを流動させる。このときのガスとしては、冷却ガスと加温ガスのいずれも用いることができる。なお、ガス種は特に限定されないが、アルゴンなどの不活性ガスを用いると、反応物質が形成されることがないため好ましい。

このようにすれば、蓋２と透明板３ｆおよび端押え部３ａと中央押え部３ｂにより構成される空間を通じてガスが流動し、レーザ溶着時に蓋２やケース１の揮発成分や表面の汚れなどが生じてもそれをガスにて除去できる。また、ガスを冷却ガスにすれば、溶着時に発熱してもガスにて冷却できるため、透明板３ｆが劣化破損して強度が低下したりすることを防止できる。

なお、ここでも第２実施形態に対してガス通路３ｍを形成したものを図１２に示したが、勿論、第１〜第１０実施形態に対して中央押え部３ｂの形状を変更したものであっても良い。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態について説明する。本実施形態は、上記各実施形態と異なり、一枚の透明板３ｆにて中央押え部３ｂと端押え部３ａを構成するものである。

図１３（ａ）は、本実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す押え部材３の側面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。

図１３（ａ）に示すように、押え部材３は一枚の透明板３ｆで構成され、透明板３ｆには四角形の枠上の溝３ｎが形成され、この溝３ｎによって中央押え部３ｂと端押え部３ａとが区画されている。溝３ｎの深さは、図１３（ｂ）に示されるように５ｍｍ以上とされており、溝３ｎの幅は、図１３（ａ）の図１３（ａ）の紙面方向すべて均等とされているが、溝３ｎは先細りとされているため、溝３ｎが深くなるほど幅が徐々に小さくなっている。

このような押え部材３を用いて、図１３（ｃ）に示すように、押え部材３のうち溝３ｎが形成された一面を蓋２に向けて押し付け、溝３ｎが形成された一面の反対側の面からレーザ光４ｂを入射することにより、レーザ溶着を行うことができる。このように、一枚の透明板３ｆを用いても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、ケース１や蓋２の形状の一例を示したが、これらの形状は任意である。

上記２〜１２実施形態では、透明板３ｆの板厚について特に説明していないが、透明板３ｆにはワークに相当する蓋２やケース１を押えるための荷重を加えなければならないため、ある程度厚みが必要になる。しかしながら、レーザ光４ｂの屈折の大小を決める要素となるため、期待する屈折量に応じて透明板３ｆの板厚を調整するのが好ましい。すなわち、透明板３ｆが厚くなればなる程、屈折によりレーザ光４ｂが広がってしまうため、透明板３ｆに加える荷重とレーザ光４ｂの広がりとの関係を考慮しながら透明板３ｆの板厚を決定する必要がある。

これに対し、透明板３ｆを複数層で構成すると共に各層の屈折率を変更したり、屈折率が連続的に変化するような透明板３ｆを用いれば、レーザ光４ｂの集光性を改善でき、レーザ光４ｂの広がりを押えることも可能である。また、透明板３ｆのうちレーザ光４ｂを透過させる面をレンズ形状に成形し、レーザ光４ｂの集光性を高めるようにしても良い。

本発明の第１実施形態にかかるレーザ溶着方法による溶着対象となるケース１および蓋２の断面構造を示したものであり、（ａ）は、ケース１および蓋２の全体構成を示した断面図、（ｂ）は、（ａ）における二点鎖線部分の拡大図である。 （ａ）は、上記第１実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第４実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第５実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 （ａ）は、本発明の第６実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第７実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第８実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第９実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 本発明の第１０実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第１１実施形態にかかるレーザ溶着方法を模式的に示した上面図および断面図である。 （ａ）は、本発明の第１２実施形態にかかるレーザ溶着方法を実施する際に用いる押え部材３の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示す押え部材３の側面図、（ｃ）は、（ａ）に示す押え部材３を用いて蓋２を押えている様子を示した断面図である。 （ａ）は、この様子を示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。

符号の説明

１…ケース、１ａ…底面、１ｂ…側壁面、１ｃ…凹部、１ｄ…接合凸部、２…蓋、
３…押え部材、３ａ…端押え部、３ｂ…中央押え部、３ｃ…結合部材、３ｄ…穴部、
３ｅ…梁、３ｆ…透明板、３ｇ…切り欠き、３ｈ…段差部、３ｉ…凹部、
３ｊ…突起部、３ｋ…突起部、３ｍ…ガス通路、３ｎ…溝、４…レーザ照射装置、
４ａ…集光レンズ、４ｂ…レーザ光、５…接着剤、６、７…ボルト、８…押え板、
８ａ…段差部、９…弾性部材。

Claims (14)

1. レーザ照射装置（４）にてレーザ光（４ｂ）を照射することにより、蓋（２）をケース（１）に配置したのち、前記蓋（２）の中央部の周囲に位置する外縁部と前記ケース（１）の外縁部とをレーザ溶着するレーザ溶着方法であって、
   前記蓋（２）の前記外縁部と対応する形状で構成され、前記蓋（２）の前記外縁部を押える端押え部（３ａ）と、該端押え部（３ａ）よりも内側に配置され、前記蓋（２）の前記中央部を押える中央押え部（３ｂ）とを有し、前記端押え部（３ａ）および前記中央押え部（３ｂ）が結合部材（３ｃ）を介して一体とされ、かつ、前記端押え部（３ａ）および前記中央押え部（３ｂ）にて前記蓋を押える際に、前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）の間において前記蓋（２）から５ｍｍ以上の距離の空間を構成する押え部材（３）を用意し、前記レーザ溶着を行う場所と該押え部材（３）における前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）の間に形成される前記空間とを一致させ、該空間を通じて前記レーザ溶着を行うことを特徴とするレーザ溶着方法。
2. 前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）の間が前記結合部材（３ｃ）を構成する梁（３ｅ）で結合されるようにし、前記端押え部（３ａ）および前記中央押え部（３ｂ）にて前記蓋を押える際に、前記梁（３ｅ）が前記蓋（２）から５ｍｍ以上間隔が空く位置に配置されるようにすると共に、前記レーザ溶着の際には、前記梁（３ｅ）を回り込むように前記レーザ光（４ｂ）を照射す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. 前記端押え部（３ａ）に前記中央押え部（３ｂ）よりも一回り大きな穴部（３ｄ）を形成し、該穴部（３ｄ）内に前記中央押え部（３ｂ）を配置すると共に、前記端押え部（３ａ）および前記中央押え部（３ｂ）の一面に前記結合部材（３ｃ）を構成する透明板（３ｆ）を配置し、該透明板（３ｆ）を介して前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）が結合されるようにし、前記レーザ溶着の際には、前記透明板（３ｆ）を透過させて前記レーザ光（４ｂ）を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶着方法。
4. 前記透明板（３ｆ）に対して、前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）との間の隙間と対応する場所に切り欠き（３ｇ）を設け、前記透明板（３ｆ）の一部を支持部として残すことで前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）とを結合する構成とすることを特徴とする請求項３に記載のレーザ溶着方法。
5. 前記透明板（３ｆ）を前記中央押え部（３ｂ）に接着剤（５）またはボルト（６）を用いて固定することを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ溶着方法。
6. 前記透明板（３ｆ）を前記端押え部（３ａ）に接着剤（５）またはボルト（７）を用いて固定することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
7. 前記透明板（３ｆ）の外延部を囲む枠状の保持板（８）を用意し、該保持板（８）にて前記透明板（３ｆ）の外縁を押さえつつ、前記保持板（８）および前記端押え部（３ａ）とを前記ボルト（７）にて固定することを特徴とする請求項６に記載のレーザ溶着方法。
8. 前記透明板（３ｆ）と前記端押え部（３ａ）との間に弾性部材（９）を配置することを特徴とする請求項６または７に記載のレーザ溶着方法。
9. 前記透明板（３ｆ）として、該透明板（３ｆ）の厚み方向においてレーザ光（４ｂ）の屈折率が変わるものを用いることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
10. 前記透明板（３ｆ）をレーザ光（４ｂ）の屈折率が異なる複数層の積層構造により形成することを特徴とする請求項９に記載のレーザ溶着方法。
11. 前記中央押え部（３ｂ）に対して、該中央押え部（３ｂ）における前記蓋（２）を押える側の面のうちの外縁部に突起部（３ｊ）を形成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
12. 前記中央押え部（３ｂ）に対して、該中央押え部（３ｂ）における前記蓋（２）を押える側の面のうちの中央部に突起部（３ｋ）を形成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
13. 前記端押え部（３ａ）のうち前記中央押え部（３ｂ）と対向する内壁面と、前記中央押え部（３ｂ）のうち前記端押え部（３ａ）と対向する側壁面の少なくとも一方を、前記レーザ光（４ｂ）の照射方向に沿って前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）の間の距離を短くするようなテーパ状とすることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
14. 前記レーザ溶着時に、前記端押え部（３ａ）と前記中央押え部（３ｂ）の間の隙間にガスを流動させることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のレーザ溶着方法。
    

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