JP6047693B1

JP6047693B1 - レーザ溶着装置およびレーザ溶着方法

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Publication number: JP6047693B1
Application number: JP2016510336A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　公彦; 公彦渡辺; 直和長澤
Original assignee: Seidensha Electronics Co Ltd
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Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-02-23
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Abstract

複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、プラスチックの溶融温度以上に発熱する発熱部、を含む支持部材と、複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、備える。

Description

本開示は、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品をレーザ溶着するレーザ溶着装置およびレーザ溶着方法に関する。

プラスチック部品のレーザ溶着方法としては、レーザ光を透過するレーザ光透過性プラスチック部品を、レーザ光を吸収するレーザ光吸収性プラスチック部品の上に重ね、レーザ光をレーザ光透過性プラスチック部品の上方からレーザ光吸収性プラスチック部品に向けて照射し、レーザ光吸収性プラスチック部品にレーザ光エネルギーを吸収させて発熱させ、レーザ光吸収性プラスチック部品で発生した熱で、レーザ光透過性プラスチック部品とレーザ光吸収性プラスチック部品が接する当接面付近を溶融、固化させて溶着するものが知られている。

図７２に、従来のプラスチック部品のレーザ溶着方法の原理を示す。図７２では、ガラス製の支持台３０１の上にレーザ光吸収性プラスチック板３０２とレーザ光透過性プラスチック板３０３を載置し、レーザ光透過性プラスチック板３０３の上に、ガラス製の加圧手段３０４を載せている。そして、図示しない押圧源、例えば、エアーシリンダー等で加圧手段３０４を押し下げて、レーザ光吸収性プラスチック板３０２とレーザ光透過性プラスチック板３０３の当接面を密着させている。

そして、加圧手段３０４の上方から、レーザ光３０５を上記当接面の全域に照射すると、レーザ光３０５は、加圧手段３０４とレーザ光透過性プラスチック板３０３を透過し、レーザ光吸収性プラスチック板３０２に吸収される。レーザ光吸収性プラスチック板３０２はレーザ光３０５を吸収して発熱する。レーザ光吸収性プラスチック板３０２では、レーザ光３０５が当たるレーザ光透過性プラスチック板３０３との当接面付近が高温になり溶融する。そして、レーザ光透過性プラスチック板３０２の当接面も溶融する。レーザ光３０５の照射を止めると、溶融部分が冷えて固化し、レーザ光透過性プラスチック板３０３とレーザ光吸収性プラスチック板３０２が溶着される（特許文献１、参照）。

図７３は、レーザ光を透過する複数のレーザ光透過性プラスチック板３０３ａ、３０３ｂをレーザ溶着する場合のレーザ溶着方法の原理を示した図である。図７３では、ガラス製の支持台３０１の上に、複数のレーザ光透過性プラスチック板３０３ａ、３０３ｂが重ねて載置してある。複数のレーザ光透過性プラスチック板３０３ａ、３０３ｂは、レーザ光を透過するため発熱しない。そこで、複数のレーザ光透過性プラスチック板３０３ａと３０３ｂのそれぞれの当接面の間にレーザ光３０５を吸収するレーザ光吸収材３０６を塗布している。レーザ光吸収材３０６には、カーボンブラック等の顔料が混入されている。

加圧手段３０４の上方から、レーザ光吸収材３０６を塗布したレーザ光透過性プラスチック板３０３ａ、３０３ｂの当接面の全域にレーザ光３０５を照射すると、レーザ光吸収材３０６がレーザ光３０５を吸収して発熱、溶融する。レーザ光吸収材３０６は、レーザ光透過性プラスチック板３０３ａ、３０３ｂを接着する接着剤の働きをして両者を溶着する（特許文献１、２、参照）。

上記レーザ溶着方法によると、（１）複数のプラスチック部品の当接面で強固に溶着する、（２）仕上がりが美しい、（３）超音波溶着のように部品に振動を与えない、という利点があることから、多方面のプラスチック溶着に使われている（特許文献３、参照）。

しかし、上記のレーザ溶着方法は、一方のレーザ光吸収性プラスチック板３０２あるいはレーザ光吸収材３０６がレーザ光を吸収することを前提としている。レーザ光吸収性プラスチック板３０２やレーザ光吸収材３０６にはカーボンブラックなどの顔料を入れているため色が付いていて不透明であるとか、半透明であっても透明度が低いという問題があった。

特開昭６２−１４２０９２号公報特開平１１−１７０３７１号公報特表平９−５１０９３０号公報

本発明は、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品同士を直接溶着できる新しいレーザ溶着装置とレーザ溶着方法を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明に係るレーザ溶着装置は、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の、レーザ光が照射される溶着部分の大きさを溶着するのに必要であると限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する柱状の発熱部と、を含む支持部材と、前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、前記発熱部を、発生した熱が発熱部からレーザ光が照射されない部分に拡散しないようにする構造とした。

上記した目的を達成するために、本発明に係るレーザ溶着レーザ光を透過する複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するレーザ溶着方法であって、（１）複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の、レーザ光が照射される溶着部分の大きさを溶着するのに必要であると限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する柱状で、発生した熱が発熱部からレーザ光が照射されない部分に拡散しないようにした構造とした発熱部を含む支持部材に、前記複数のプラスチック部品を載置し、（２）前記複数のプラスチック部品を溶着対象範囲の当接面で当接させ、（３）前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面のある部分を前記支持部材の発熱部に対向させて重ね、（４）加圧手段により前記複数のプラスチック部品を前記発熱部との間に挟持して押圧することで、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面同士を密着させると同時に、前記支持部材の発熱部と前記発熱部と接するプラスチック部品の表面を密着させ、（５）レーザ光照射手段によりレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射し、（６）前記レーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させ、（７）前記発熱部を発熱させ、（８）当該発熱部で発生した熱で前記複数のプラスチック部品の前記溶着対象範囲の当接面を溶着する、以上（１）から（８）のステップを含む。

本発明によれば、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品同士を、間にレーザ光吸収材等を介したりすることなく、直接溶着できる。

本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した断面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した斜視図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の溶着動作を時系列的に説明した図本発明と対比するために、大きさを限定しない連続的な大きさのある発熱部にレーザ光を照射したときの状況を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第一変形例の原理を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第一変形例の加熱部近傍を示した部分拡大図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第二変形例の原理を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第三変形例の原理を示した、溶着対象部材の長手方向断面図。図７に示す溶着対象部材が角棒状である場合の横方向断面図。図７に示す溶着対象部材が丸棒状である場合の横方向断面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第四変形例の原理を示した断面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第五変形例の原理を示した断面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第六変形例の原理を示した分解図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第六変形例の原理を示した右側面図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第七変形例の原理を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第七変形例のメモリーの記憶内容の一例を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第七変形例の溶着動作のフロー図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第八変形例の原理を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第八変形例の溶着動作のフロー図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第九変形例の原理を示した図。本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第十変形例の原理を示した図。本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を、一部を省略して示した正面図。本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した左側面図。本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の溶着動作のフロー図。本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の変形例の概要を、一部を省略して示した正面図。本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の他の変形例の概要を示した正面図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の分解斜視図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の溶着後の状態を示す外観斜視図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の溶着後の状態を示す断面図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の平面図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の断面図。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の溶着動作のフロー図。本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の他の支持部材の断面図。本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の更に他の支持部材の断面図。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の平面図。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の断面図。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の底面図。本発明の第六実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第六実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の分解斜視図。本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の溶着後の状態を示す外観斜視図。本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の要部を示した断面図。本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の平面図。本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材の断面図。本発明の第八実施形態に係るレーザ溶着装置の他の支持部材の平面図。本発明の第八実施形態に係るレーザ溶着装置の他の支持部材の断面図。本発明の第九実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の分解斜視図。本発明の第九実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の溶着後の状態を示す外観斜視図。本発明の第九実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図。本発明の第十実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着方法の支持部材に、反射部、熱遮断部、右シャフト、左シャフトを組み込んだ図。本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着方法の支持部材と、反射部と、熱遮断部、右シャフト、左シャフトを分解して示した図。本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材を製作する手順を示した図。本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着方法の溶着動作のフロー図。本発明の第十三実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材に断熱材を取り付ける手順を示した図。本発明の第十四実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材の断面図。本発明の第十四実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材の外観図。本発明の第十五実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材の断面図本発明の第十五実施形態に係るレーザ溶着方法に用いる支持部材の外観図。本発明の第十六実施形態に係るレーザ溶着方法の支持部材の外観の部分拡大図。本発明の第十六実施形態に係るレーザ溶着方法の支持部材の樹脂コーティングの塗り分けパターンを説明する図。本発明の第十六実施形態に係るレーザ溶着方法の支持部材の樹脂コーティングの塗り分けパターンを視覚的に示した図。本発明の第十七実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十七実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第十八実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十八実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図。本発明の第十九実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図。本発明の第十九実施形態に係るレーザ溶着方法の原理の変形例を示した図。本発明の第二十実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図。本発明の第二十一実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図。本発明の第二十二実施形態に係るレーザ溶着方法の概要を示した図。本発明の第二十三実施形態に係るレーザ溶着方法の概要を示した図。本発明の第二十三実施形態に係るレーザ溶着方法の溶着動作のフロー図。本発明の第二十三実施形態に係るレーザ溶着方法の変形例を示した図。本発明の第二十三実施形態に係るレーザ溶着方法の変形例の溶着動作のフロー図。本発明の第二十三実施形態に係るレーザ溶着方法の他の変形例を示した図。従来のプラスチック部品のレーザ溶着方法の原理を示した図。従来のプラスチック部品のレーザ溶着方法の他の原理を示した図。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品のレーザ溶着方法として、第一と第二のプラスチック部品１、２のレーザ溶着方法の原理を説明する。図１は第一実施形態における要部の断面図であり、図２は斜視図である。

図１において、１、２は溶着対象である複数のプラスチック部品である。ここでは、複数のプラスチック部品として、第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２を溶着する方法を説明する。溶着対象を３つのプラスチック部品とした場合については、図６を用いて後述する。

第一と第二のプラスチック部品１、２は、いずれもレーザ光の吸収率が低く、レーザ光を透過する材質、例えばポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂で出来ている。なお、レーザ光を透過する透明な樹脂材料としては、ポリアミド樹脂以外に、例えばポリエステル、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタンなどがある。

図１では、第一のプラスチック部品１は薄い板状をしていて、第二のプラスチック部品２は厚い板状をしている。３は、溶着対象部材である第一と第二のプラスチック部品１、２を支持する支持部材である。支持部材３は、発熱部４を有している。発熱部４は、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、プラスチックの溶融温度以上に発熱する。図１は、断面図であるため、発熱部４の大きさは、長さ（Ｌ_０）として示される。

ここで、「溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさ」とは、溶着対象物の材質、大きさ、レーザ光照射装置の出力、目的とするレーザ溶着の強度等の溶着条件により限定される大きさであり、溶着対象範囲の当接面（図１で太線で示した溶着部分１３）を溶着するのに必要であると限定される大きさという意味であり、連続体としての大きさを有するものを除外している。発熱部４は、レーザ光を受けてプラスチックの溶融温度以上に発熱する。

この「溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさ」は、各パラメータを組み合わせて実際にレーザ溶着した後、溶着強度を測定、評価した実験値、経験値から求められる。

溶着対象物である複数のプラスチック部品の材質、大きさ、溶着する範囲と実現すべき溶着強度が前提条件として与えられるので、発熱部４の大きさは、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲と同じ大きさを基本寸法として、レーザ光を照射して溶着を行い、溶着強度を測定し、強度不足であれば、レーザ光の照射条件を変える、発熱部４の大きさを変える、というようにして、実際にレーザ溶着した後、溶着強度を測定、評価した実験値、経験値から求められる。

複数のプラスチック部品の材質、大きさ、溶着対象範囲等の前提条件が類似していれば、評価済の実験値、経験値から発熱部の大きさを求めるのが容易である。そのため、本発明では、各パラメータを組み合わせて実際にレーザ溶着した後、溶着強度を測定、評価した実験値、経験値をメモリーに記憶しておき、次の溶着制御時にはメモリーから前回の条件を読みだして利用している。このことは、第一実施形態の第七変形例として、図１１、１２を用いて後述する。

本実施形態の第一のプラスチック部品及び第二のプラスチック部品の溶着対象範囲は、円形の当接面である。これに対して発熱部４は、円柱状をなしており、上面をなす一端面が第一のプラスチック部品１と当接している。この発熱部４の一端面の大きさ（面積）は、本実施形態においては、第一のプラスチック部品１及び第二のプラスチック部品２の溶着対象範囲である当接面と同じ大きさ（面積）に形成されている。なお、図１の長さＬ_０は、発熱部４の上面の直径に相当する。

発熱部４は、例えばステンレス鋼などの金属でできていてレーザ光を受けて発熱する。発熱部４の被照射面である上面以外の各表面は、石膏などの断熱材からなる熱遮断部５で囲まれている。なお、発熱部４の上面の高さ位置は熱遮断部５の上面位置よりも高くなるよう僅かに突出していて、第一のプラスチック部品１の表面（図１では第一のプラスチック部品１の下面）に発熱部４の上面のみが確実に当たるようにしている。そのため、図１に示したように、熱遮断部５の上面と第一のプラスチック部品１の表面の間には隙間（ｔ）ができている。このように、支持部材３は、発熱部４が中央に配置され、その周囲を熱遮断部５で囲った略円柱状をなしており、発熱部４は支持部材３の中で溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさに限定されている。

６は、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲の当接面を互いに密着させるための加圧部材である。加圧部材６を第二のプラスチック部品２の上面に当て、図１の白抜き矢印Ａで示す押圧源、例えばエアーシリンダー、クランプ等により加圧部材６を支持部材３側へ加圧すると、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面の内、少なくとも発熱部４に対応する部分（図１では、長さＬ_０の部分）が密着する。また、発熱部４の上面と第一のプラスチック部品１の表面も発熱部４に対応する部分（図１では、長さＬ_０の部分）が密着する。なお、溶着対象部材である第一と第二のプラスチック部品１、２の自重が大きく上記の密着力が得られるときは、加圧部材６による加圧が必要でない場合もある。

図１では、加圧部材６は、中央に孔６ａをあけてレーザ光９を通過可能に環状に形成されている。なお、加圧部材６の材料として透明なシリコンゴムのように、レーザ光を透過する材料を用いれば、中央に孔６ａをあけなくてもよい。７は、レーザ光照射部であり、８の溶着制御部（溶着コントローラ）の制御に従ってレーザ光９を照射する。レーザ光９は、本実施形態では近赤外のレーザ光を用いていて、レーザ光照射部７内の詳細を図示していないレンズで集光され、支持部材３の発熱部４の表面に照射される。当該レーザ光９の波長は７００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲であり、好ましくは８００ｎｍ〜１０００ｎｍである。

このように構成されたレーザ溶着装置によれば、支持部材３の発熱部４の上に、溶着対象である第一と第二のプラスチック部品１、２を載置し、第一と第二のプラスチック部品１、２の上に加圧部材６を乗せる。そして、押圧源から加圧部材６を介して第一と第二のプラスチック部品１、２を支持部材３に向けて押圧することで、溶着対象範囲の当接面を密着させ、発熱部４と発熱部４に接している第一のプラスチック部品１の表面を密着させる。続いて加圧部材６の上から、即ち発熱部４に対して第一と第二のプラスチック部品１、２越しからレーザ光照射部７によりレーザ光９を照射する。レーザ光９は、加圧部材６の孔６ａを通り、第一と第二のプラスチック部品１、２を透過して、ステンレス鋼などの金属でできた発熱部４の表面に照射されて吸収される。

図１に示すように、支持部材３の発熱部４の発熱部分（Ａ）１０で発生した熱は、発熱部４の上面以外の各表面が石膏などの断熱材からなる熱遮断部５で囲まれているため、熱遮断部５の外に出ない。発熱部分（Ａ）１０で発生した熱は、発熱部４の上面が密着している第一のプラスチック部品１の発熱部分（Ｂ）１１に伝わり、更に第二のプラスチック部品２の発熱部分（Ｃ）１２に伝わる。

図２の斜視図を見ると、支持部材３の発熱部４の発熱部分（Ａ）１０で発生した熱が熱の塊となって、発熱部４の上面が密着している第一のプラスチック部品１の発熱部分（Ｂ）１１に伝わり、更に第二のプラスチック部品２の発熱部分（Ｃ）１２に伝わる様子が理解される。

レーザ光照射部７によるレーザ光９の照射を続けると、発熱部４と第一と第二のプラスチック部品１、２のそれぞれの発熱部分（Ａ）１０、発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２は高温になり、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶融温度を超える。そして、発熱部４で発生した熱により、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部は溶融する。レーザ光照射部７のレーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱部分（Ａ）１０の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部の発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２は冷えて固化し、溶着が完了する。

本実施形態では、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、プラスチックの溶融温度以上に発熱する発熱部４を設けている点に特徴がある。

発熱部４の大きさを限定せず、溶着対象範囲の当接面に連続体としての大きさを有するとすれば、レーザ光から吸収した熱が広い範囲に拡散する。例えば図２の斜視図で示したように、第一と第二のプラスチック部品１、２は、四角い板状をしているが、仮に支持部材３のレーザ光が照射されない部分も発熱部４と同じ材質にして、その全面を支えたときは、レーザ光の照射で発生した熱は、レーザ光が照射されない広い範囲に拡散して、第一と第二のプラスチック部品１、２の厚さ方向に十分に伝わらない。第一と第二のプラスチック部品１、２の厚さ方向に熱が伝わらないと、溶融するのに十分な熱が伝わらず溶着ができない。

そこで、本実施形態では、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、プラスチックの溶融温度以上に発熱する発熱部４にレーザ光９を集光して照射し、レーザ光エネルギーを熱に変え、発生した熱が発熱部４からレーザ光９が照射されない部分に拡散しないようにして、プラスチックの溶融温度以上に発熱させ、第一と第二のプラスチック部品１、２の厚さ方向に熱を伝え、レーザ光９を透過する複数のプラスチック部品１、２同士を直接溶着している。

また、本実施形態では、発熱部４の上面以外の各表面を熱遮断部５で囲んでいる点に特徴がある。発熱部４の周囲に熱遮断部５があると、発熱部４で発生した熱が拡散しにくいからである。

図３に、本発明の第一実施形態に係る第一と第二のプラスチック部品１、２がレーザ溶着した後の断面図を示した。図３では、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面の内、レーザ光照射部７によるレーザ光９が照射されて溶着した溶着部分１３を点線で示し、溶着していない範囲を実線で示して区別している。

図３では、発熱部４と当接する第一のプラスチック部品１は薄い板状をしていて、第二のプラスチック部品２は厚い板状をしている。第一のプラスチック部品１の厚さが薄いと、支持部材３の発熱部４の熱が第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面に伝わりやすく、少ないレーザ光９の照射量でレーザ溶着できる利点がある。

なお、レーザ光照射部７は移動可能でもよく、例えば図１で示した左右方向で白抜き矢印Ｂのように移動させたり、図１の奥行方向に移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。

ここで、本発明の第一実施形態のレーザ溶着方法でレーザ溶着するときの溶着動作を時系列的に詳しく説明する。図４Ａの（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の溶着動作、具体的には、各部の加熱状況の遷移を時系列的に示した図である。

図４Ａ（ａ）では、支持部材３の発熱部４の上面に第一のプラスチック部品１、その上に第二のプラスチック部品２を乗せ、加圧部材６を乗せる。そして図示しない押圧源で第一と第二のプラスチック部品１、２を発熱部４側に押圧して、第一と第二のプラスチック部品１、２の相互の当接面をそれぞれ密着させると同時に、第一のプラスチック部品１の表面と発熱部４を密着させる。なお、この時点では、レーザ光は照射していない。

図４Ａ（ｂ）は、レーザ光９の照射を始めたときの発熱状態を示している。発熱部４においてレーザ光９を当てると、レーザ光９の当たった部分から発熱し、発熱部４の表面から内部にかけて小さい領域で発熱部分（Ａ）１０が生じる。

図４Ａ（ｃ）は、レーザ光９の照射を一定時間継続したときの発熱状態を示している。レーザ光９を一定時間継続して当てることで、発熱部４の表面の発熱部分（Ａ）１０の大きさは拡大し、発熱部４の表面が高温になり、発熱部分（Ａ）１０の厚さも増大する。そして、発熱部分（Ａ）１０の熱は、第一のプラスチック部品１に発熱部分（Ｂ）１１として伝わり、更に第二のプラスチック部品２に発熱部分（Ｃ）１２として伝わる。

図４Ａ（ｄ）は、レーザ光９の照射を更に一定時間継続したときの発熱状態を示している。レーザ光９を更に一定時間継続して当てることで、発熱部４の表面の発熱部（Ａ）１０は拡大するが、熱遮断部５に水平方向の拡大を阻まれて、発熱部分（Ａ）１０は厚さ方向のみに増大する。熱遮断部５まで拡大した発熱部分（Ａ）１０の熱は、第一のプラスチック部品１に発熱部分（Ｂ）１１として伝わり、更に第二のプラスチック部品２に発熱部分（Ｃ）１２として伝わる。例えば、図４Ａ（ｄ）では、第一のプラスチック部品１から第２にプラスチック部品１の厚さ方向中央位置までの厚さｈまで熱が伝わっている。そして、発熱部分（Ａ）１０、発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２は高温になり、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶融温度を超える。そして、発熱部４で発生した熱により、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部は溶融する。

図４Ａ（ｅ）は、レーザ光照射部７のレーザ光９の照射を止めた後の状況を示している。レーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱部分（Ａ）１０の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部の発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２は冷えて固化する。図４Ａ（ｅ）では、発熱部分（Ａ）１０と発熱部分（Ｂ）１１は残っているものの、発熱部分（Ｃ）１２が既になくなっている。そして、発熱部分（Ａ）１０と発熱部分（Ｂ）１１もなくなると溶着が完了する。

図４Ｂは、本実施形態を用いない場合の様子を、本実施形態と対比するために示した図である。図４Ｂでは、第一と第二のプラスチック部品１、２を連続的な大きさのある発熱可能部１９を支持部材として用いたときの発熱状況を示している。なお、本実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付している。

図４Ｂの断面図では、本実施形態のように、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさ（図４Ａ（ａ）の長さ（Ｌ_０））の発熱部４を支持部材に設けていない。連続的な大きさのある発熱可能部１９で支持すると、加圧部材６で、第一と第二のプラスチック部品１、２を押圧しても発熱可能部１９が広い面積で力を受けるため、力が分散して密着力が小さくなる。そのため、図４Ｂで、照射したレーザ光９により発熱可能部１９で生じた熱は、第一と第二のプラスチック部品１、２の広い範囲（Ｌ_１）に拡散して、第一と第二のプラスチック部品１、２の厚さ方向に伝わらない。レーザ光９の照射を一定時間継続しても、発熱可能部１９の熱が拡散する範囲（Ｌ_１）が拡大するだけで、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面を溶融する温度まで熱が伝わらず、溶着ができないことが多い。

これに対して、本実施形態によれば、支持部材３の発熱部４の大きさが複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定されていることで、当該発熱部４に集光したレーザ光９のレーザ光エネルギーが熱のかたまりとなって集中し、プラスチックの溶融温度以上に発熱し、密着している第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲における当接面に向けて厚さ方向に伝わり、第一と第二のプラスチック部品１、２を効率よく短時間に、且つより確実に溶着することができる。

図１では、支持部材３を、ステンレス鋼などの金属でできたレーザ光を受けて発熱する発熱部４と、発熱部４の上面以外の各表面に石膏などの断熱材を密着させた熱遮断部５で構成していることを説明したが、レーザ光照射部７によるレーザ光９の照射能力に余裕があるときは、熱遮断部５の厚さは図１で示した厚さより薄くてよい。熱遮断部５の表面から外部に放出される熱量以上に、レーザ光エネルギーを発熱部４に照射すれば溶着できるからである。

図５Ａに、本発明の第一実施形態の原理の第一変形例を示した図を示す。図５Ａでは、支持部材３ａの発熱部４の上下両端面を除いた周囲を、レーザ光を反射する反射部１４で囲み、更に反射部１４を熱遮断部５で囲んでいる。反射部１４には、レーザ光の高反射材として知られている銅やアルミニュウムが用いられる。

図５Ｂに、本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第一変形例の加熱部近傍を拡大して示した。反射部１４は、２つの機能を果たしている。一つ目は、発熱部４の周囲、つまり発熱部４の上面をはみ出した範囲にレーザ光９が照射されたとき、反射部１４の表面で反射する機能である。レーザ光照射部７によるレーザ光９は、基本的に発熱部４の上面に照射されるのであるが、図５Ｂのように、発熱部４の上面をはみ出した範囲にレーザ光９が照射されても、発熱部４の周囲にある反射部１４がレーザ光９を反射する。このことにより、発熱部４の上面だけがレーザ光９を吸収する。

二つ目は、発熱部４の温度を均一化する機能である。発熱部４はレーザ光９を受けて発熱するが、例えば、レーザ光９の照射の中心が発熱部４の上面の中心からずれたときは、発熱部４の発熱が不均一になる。ところが、反射部１４が銅やアルミニュウムなどの熱伝導度の高い材料であるため、発熱部４の熱が周囲の反射部１４に伝導されて、反射部１４の温度は速やかに均一になる。そして、反射部１４は、熱遮断部５に囲まれているため、発熱部４で発生した熱が反射部１４に伝わっても、熱遮断部５から外に出ない。その結果、発熱部４の高温部分の熱が反射部１４を介して低温部分に流れて、発熱部４の温度が均一になる。
なお、銅やアルミニュウムを用いた反射部１４の代わりに、レーザ光の反射はしなくとも熱伝導度が高い他の材料を用い、上記二つ目の役割を主として果たし、発熱部４の熱が伝導される部材、これを伝熱部と称して発熱部４を囲むようにしてもよい。

図５Ａと図５Ｂのように、支持部材３ａの発熱部４を反射部１４と熱遮断部５で囲んだときは、レーザ光照射部７によるレーザ光９の照射能力に余裕があると、熱遮断部５の厚さを更に薄くてもよい。熱遮断部５の表面から外部に出ていく熱量以上に、レーザ光エネルギーが発熱部４に照射すれば、溶着できるからである。場合によっては、発熱部４を反射部１４で囲むだけにしてもよい。用途によっては、発熱部４だけにしてもよい。

なお、レーザ光照射部７は移動可能でもよく、例えば図５Ａで示した左右方向で白抜き矢印Ｂのように移動させたり、図５Ａの奥行方向に移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

なお、上記本発明の第一実施形態の説明を、「レーザ光を透過する複数のプラスチック部品を溶着するレーザ溶着方法」として説明すると、以下のステップを順次行うように構成したレーザ溶着方法として説明される。
（ステップ１）第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部を含む支持部材に、前記複数のプラスチック部品を載置し、
（ステップ２）前記第一と第二のプラスチック部品を当接面で当接させ、
（ステップ３）前記第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面のある部分を前記支持部材の発熱部に対向させて重ね、
（ステップ４）加圧部材により前記第一と第二のプラスチック部品を前記発熱部との間に挟持して押圧することで、前記第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面同士を密着させると同時に、前記支持部材の発熱部と発熱部と接する第一のプラスチック部品の表面を密着させ、
（ステップ５）レーザ光照射手段によりレーザ光を集光して前記第一と第二のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射し、
（ステップ６）レーザ光を前記第一と第二のプラスチック部品に透過させて前記発熱部に吸収させ、
（ステップ７）当該発熱部で発熱させ、
（ステップ８）当該発熱部で発生した熱で前記第一と第二のプラスチック部品の前記溶着対象範囲の当接面を溶着する。

図６は、本発明の第一実施形態の原理の第二変形例を示した図を示す。図６では、第一のプラスチック部品１、第二のプラスチック部品２ａ、第三のプラスチック部品２ｂの３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂをレーザ光で溶着する場合を示している。これらのプラスチック部品１、２ａ、２ｂはいずれもレーザ光を透過する材料からなり、厚さも同じである。本変形例では、上記第一変形例の第一と第二のプラスチック部品１、２を、厚さ方向に重ねた第一から第三のプラスチック部品１、２ａ、２ｂに代えており、その他の構成は上記第一変形例と同じであり同じ構成要素については同じ符号を付している。

このような第二変形例では、レーザ光が３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂを透過して発熱部４を照射すると、発熱部４で熱が発生する。発熱部４で発生した熱は第一のプラスチック部品１から第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２ａが密着している溶着対象範囲の当接面に伝わる。次いで、第二のプラスチック部品２ａと第三のプラスチック部品２ｂが密着している溶着対象範囲の当接面に伝わる。レーザ光９の照射を継続すると、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂのそれぞれの溶着対象範囲の当接面は溶融する。レーザ光９の照射を止め、冷却すると溶融した当接面は互いに一体となって固化する。その結果、第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２ａはそれらの当接面で溶着し、第二のプラスチック部品２ａと第三のプラスチック部品２ｂもそれらの当接面で溶着する。

レーザ光照射部７から照射されるレーザ光のエネルギーが、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂを溶着するに必要な熱エネルギーより十分に大きいときは、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂが溶着対象範囲で溶着する。このように、本変形例においても、複数のプラスチック部品を効率よくレーザ溶着することができる。

また、上記第二変形例の説明を、「レーザ光を透過する複数のプラスチック部品を溶着するレーザ溶着方法」として説明するときには、上記ステップの「第一と第二のプラスチック部品」を「複数のプラスチック部品」と置き換えて説明することができる。

なお、レーザ光照射部７は移動可能でもよく、例えば図６で示した左右方向で白抜き矢印Ｂのように移動させたり、図６の奥行方向に移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

図７と図８Ａ、図８Ｂは、本発明の第一実施形態の原理の第三変形例を示した図を示す。第三変形例では、２つのプラスチック部品の突き合わせ溶着に関する。溶着対象以外の構成要素は上記第一変形例とほぼ同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

図７では、支持部材３ａの発熱部４の上に２つの棒状をしたプラスチック部品１ｃ、２ｃを置いて、それぞれの端面を突き合わせ、密着させた端面同士をレーザ光で溶着する場合を示している。図８Ａは、角棒状のプラスチック部品１ｃ、２ｃをレーザ光で溶着する場合の発熱部近傍をプラスチック部品１ｃ、２ｃの長手方向に直交する方向（横方向）に沿った断面図である。図８Ｂは丸棒状のプラスチック部品１ｄ、２ｄ（２ｄのみを図示）をレーザ光で溶着する場合の発熱部４近傍の横方向断面図である。図８Ｂでは、丸棒状のプラスチック部品１ｄ、２ｄの外周面と発熱部４の表面が一定面積の当接面で密着できるように、発熱部４の表面に凹部としての第一の円弧溝４ａが形成されている。また、加圧部材６の表面に、前記凹部としての第一の円弧溝４ａと対向する位置に、第二の円弧溝が形成され、発熱部４とともに挟持することで丸棒状のプラスチック部品１ｄ、２ｄの位置を規制している。

図７及び図８Ａに示す２つのプラスチック部品１ｃ、２ｃは、それぞれ端面を突き合わせて密着した状態で、支持部材３ａの発熱部４と加圧部材６に挟まれている。この状態で、レーザ光９を２つのプラスチック部品１ｃ、２ｃの当接面に向けて照射すると、レーザ光９が加圧部材６と２つのプラスチック部品１ｃ、２ｃを透過して発熱部４を照射し、発熱部４で熱が発生する。発熱部４で発生した熱は第一のプラスチック部品１ｃと第二のプラスチック部品２ｃの端面同士が密着している溶着対象範囲の当接面に伝わる。レーザ光９の照射を継続すると、２つのプラスチック部品１ｃ、２ｃの端面が当たっている当接面は溶融する。レーザ光９の照射を止め、冷却すると溶融部分が合体して固化し、第一のプラスチック部品１ｃの端面と第二のプラスチック部品２ｃの端面は溶着する。このように、本発明では、端面を突き合わせた複数のプラスチック部品をレーザ溶着することができる。

なお、レーザ光照射部７を図７で示した左右方向で白抜き矢印Ｂのように移動させたり、図７の奥行方向に移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

なお図８Ｂでは、溶着対象が丸棒状の複数のプラスチック部品１ｄ、２ｄ（図８Ｂでは２ｄのみ図示）を突き合わせ溶着する場合に、プラスチック部品１ｄ、２ｄの外周面と発熱部４の表面が溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさである一定面積の当接面で密着するように、発熱部４の表面に凹部としての第一の円弧溝を形成した構成を示している。支持部材の中で限定された範囲にある発熱部４内に断面円弧状の第一の円弧溝４ａを形成し、当該円弧溝４ａをプラスチック部品１ｄ、２ｄの外周面と密着させることで、発熱部４とプラスチック部品１ｄ、２ｄと当接する面積が溶着対象範囲の大きさに対応して拡大する。これにより発熱部４の熱がプラスチック部品１ｄ、２ｄの溶着対象範囲に伝わりやすくなり、プラスチック部品１ｄ、２ｄはより早く温められて効率よく溶着される。これにより、平面では熱が伝わりにくかった丸棒状の突き合わせ当接面にも熱が効率的に伝わる。結果として、強固な溶着ができる。

図９Ａは、本発明の第一実施形態の原理の第四変形例を示した図を示す。図９Ａは、どちらもレーザ光を透過する管状のプラスチック部品１ｅと丸棒状のプラスチック部品２ｅについて、丸棒状のプラスチック部品２ｅの外周に管状のプラスチック部品１ｅを溶着させる形態のレーザ溶着装置を示している。このレーザ用着装置の場合、管状のプラスチック部品１ｅの中空孔に棒状のプラスチック部品２ｅを挿入した状態で溶着させる部分を図９Ａの発熱部４の表面に凹部として形成した第一の円弧溝４ａに載置して、表面に第二の円弧溝６ｂを形成した加圧部材６とで挟持し、加圧部材６の上からレーザ光９を照射する。

管状のプラスチック部品１の外周面は曲面であるが発熱部４の第一の円弧溝４ａと溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさでより広い面積で密着している。そして、レーザ光９を受けて発熱部４で発熱した熱は、発熱部４の第一の円弧溝４ａから管状のプラスチック部品１ｅと丸棒状のプラスチック部品２ｅに伝わる。そして、管状のプラスチック部品１ｅと丸棒状のプラスチック部品２ｅは加熱され、溶融、固化して、溶着する。なお、管状のプラスチック部品１ｅと丸棒状のプラスチック部品２ｅを回転可能に支持してもよい。これにより、レーザ光９の照射中、管状のプラスチック部品１ｅと丸棒状のプラスチック部品２ｅを回転させることで、プラスチック部品１ｅ、２ｅの全周を効率的に溶着することができる。

図９Ｂは、本発明の第一実施形態の原理の第五変形例を示した図を示す。図９Ｂは、図９Ａの発熱部４の第一の円弧溝４ａの周囲に垂直壁を設けた断面Ｕ字状のＵ字溝４ｂである。発熱部４のＵ字溝４ｂの垂直壁は、外周面の一部が露出していた管状のプラスチック部品１の上部の近くに位置している。垂直壁は管状のプラスチック部品１ｅの外周面の上部と密着していないが、レーザ光９を受けて発熱した発熱部４からの熱と発熱部４の外周を囲んでいる反射部１４からの熱が伝わっている。垂直壁に伝わった熱は輻射熱として管状のプラスチック部品１ｅの外周面に伝わる。このことにより、管状のプラスチック部品１ｅと棒状のプラスチック部品２ｅは、発熱部４と垂直壁からの熱によって加熱され溶融し、その後、レーザ光９の照射が止まることにより、固化して溶着する。

このように、発熱部４の上面に凹部として円弧溝やＵ字溝を設けることにより、溶着対象が断面円形状であるプラスチック部品に対して、より多くの熱を与えて、より早く、より強固に溶着することが出来る。

図１０Ａ、Ｂは、本発明の第一実施形態の原理の第六変形例を示した図を示す。図１０Ａ、Ｂは、それぞれ、発熱部４の上面に凹部として矩形溝４ｃを設け、幅の狭い長手板状の第一と第二のプラスチック部品１ｆ、２ｆを重ね合わせて、これらを溶着するレーザ溶着装置の要部の分解断面図と、構成図である。

図１０Ａでは、支持部材３ａと、第一のプラスチック部品１ｆ、第二のプラスチック部品２ｆ、加圧部材６ｃを分離した状態で示している。支持部材３ａは、ステンレス鋼などの発熱部４を有し、発熱部４の上面には、凹部としての矩形溝４ｃを設けている。そして、発熱部４の外周を銅やアルミニュウムなどの反射部１４で囲んでいる。更に、反射部１４の外周を石膏などの熱遮断部５で囲んでいる。支持部材３ａの発熱部４の矩形溝４ｃには、第一のプラスチック部品１ｆと第二のプラスチック部品２ｆが順次、重ねて入れられ、加圧部材６ｃを乗せて、エアーシリンダーなど白抜き矢印で示す押圧源により押して、図１０Ｂのように、発熱部４と第一のプラスチック部品１ｆ、並びに第一のプラスチック部品１ｆと第二のプラスチック部品２ｆを、それぞれ互いに密着させるようにしている。

続いて図１０Ｂに示すように、発熱部４はレーザ光９を受けて発熱し、溶融させるためのエネルギーは発熱部４の発熱部分（Ａ）１０から、第一のプラスチック部品１ｆと第二のプラスチック部品２ｆに伝わる。発熱部４の矩形溝４ｃの周囲の垂直壁は、板状のプラスチック部品１ｆ、２ｆの側面と小さな隙間をあけて位置している。垂直壁は板状のプラスチック部品１ｆ、２ｆの側面と密着していないが、レーザ光９を受けて発熱部４で発熱した熱を輻射熱として伝える。そのため、板状のプラスチック部品１ｅ、２ｅは矩形溝４ｃの垂直壁からの熱によっても加熱され、溶融、固化して、溶着する。

このように、発熱部４にプラスチック部品の形状に合わせた凹部を形成することでプラスチック部品に多方向からより多くの熱を与えて、より早く、より強固な溶着をすることが出来る。

図１１は、本発明の第一実施形態の原理の第七変形例を示した図を示す。第七変形例では、支持部材３ｂに支持された発熱部４の中に、温度センサー１５として熱電対を埋め込み、発熱部４の温度情報を溶着制御部８にフィードバックして温度制御している。

なお、図１１では、溶着制御部８がメモリー８ａと表示部８ｂを持っていることを明示した。溶着制御部８は、レーザ光９を発熱部４に照射する際に、メモリー８ａに予め溶着条件ごとに記憶したパラメータのデータを読み出して、溶着制御に利用している。先の説明で「発熱部４の大きさは、複数のプラスチック部品の溶着対象範囲と同じ大きさを基本寸法として、実際にレーザ溶着した実験値、経験値から求められる。」と述べた。溶着条件と溶着結果はメモリー８ａに蓄積されている。そして、図１２では「発熱部の大きさ」と「溶着範囲の大きさ」をそれぞれのパラメータとして記憶できるようにしている。そして、溶着制御部８は、一つの溶着条件で作業を行い、その溶着強度を従来公知の適宜方法で測定し、当該測定値を目標とした溶着強度の達成率としてメモリー８ａに登録可能である。表示部８ｂはそのためのインターフェイスであり、表示部８ｂに示された一つの溶着条件のパラメータの組み合わせに対して、入力装置８ｃで、溶着強度の達成率をメモリー８ａに登録する。

図１２は、メモリー８ａに予め記憶した溶着条件のパラメータのデータと、登録された溶着強度の達成率データの一例を示している。縦列に第一と第二のプラスチック部品の材質、厚さ、加熱温度範囲、冷却温度範囲、等のパラメータを例示し、横の列に溶着条件Ａ、溶着条件Ｂ、溶着条件Ｃをそれぞれ示している。

図１３は、本発明第一実施形態に係るレーザ溶着方法の第七変形例の溶着動作のフロー図である。図１３で、まず溶着制御部８を作動させ、入力装置８ｃで溶着条件のパラメータを入力し、メモリー８ａから最適な溶着条件を読みだして、溶着動作を開始すると（ステップＳＴ１）、加圧部材６により、第一と第二のプラスチック部品１、２に発熱部４を密着させる（ステップＳＴ２）。そして、単位時間、レーザ光９を照射し（ステップＳＴ３）、温度センサー１５からの温度情報により、発熱部４の温度が予め定めた第一の温度範囲（Ｔ_１）内であるか判断する（ステップＳＴ４）。第一の温度範囲（Ｔ_１）よりも温度が低ければ、レーザ光照射量（強度、時間）を増やし（ステップＳＴ５）、第一の温度範囲（Ｔ_１）よりも温度が高ければ、レーザ光照射量を減らし（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ３に戻る。温度が第一の温度範囲（Ｔ_１）内であれば、その状態のレーザ光照射量でレーザ光照射を継続する（ステップＳＴ７）。発熱部４の温度が第一の温度範囲（Ｔ_１）で予め定めた時間経過するまではステップＳ３に戻る。一方、発熱部４の温度が、第一の温度範囲（Ｔ_１）で予め定めた時間経過したときには、レーザ光照射完了として（ステップＳＴ８）、レーザ光９の照射を止め、第一と第二のプラスチック部品１、２と発熱部４の押圧力をゆるめて、密着を解除する（ステップＳＴ９）。そして、発熱部４の温度が予め定めた第二の温度範囲（Ｔ_２）まで冷えたら（ステップＳＴ１０）、図示しない溶着作業終了ブザーを鳴らして溶着作業を終える（ステップＳＴ１２）。

なお、ステップＳＴ１２で、レーザ溶着完了を報知する方法として、ランプを点滅させる、液晶表示部に文字表示させる、等の他の方法を用いてもよい。また、動作フロー図では示さなかったが、ステップＳＴ７の「レーザ光照射を継続」の次に、「レーザ光照射部７を図１１で示した左右方向で矢印Ｂで示す方向に移動させる」というステップを追加してもよい。レーザ光９の出射位置を移動させると、レーザ光が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲を累積的に拡大して溶着強度が増える。

図１４に、本発明の第一実施形態の原理の第八変形例を示す。また、図１５に、第八変形例のレーザ溶着装置の溶着動作のフロー図を示す。

第八変形例では、支持部材３ｃが下ハウジング１６ａに取り付けられている。下ハウジング１６ａには発熱部４の上面に向けて開口し、当該発熱部４の上面に冷却材１７を送り込む冷却路１８が支持部材３ｃの周りに設けられている。下ハウジング１６ａの冷却路１８は、エアーポンプなどの冷却材供給部１８ａがつながっており、常温以下の冷却空気などの冷却材１７を冷却路１８の開口から発熱部４の上面に吹付けるようにしている。

第八変形例ではこのような構成に基づき、図１５に示した溶着動作のフロー図で示すように、レーザ光照射完了後（ステップＳＴ８）、レーザ光９の照射を止め、第一と第二のプラスチック部品１、２から発熱部４による密着を解除した後（ステップＳＴ９）、発熱部４の温度が高く、予め定めた第二の温度範囲まで冷えていないときには（ステップＳＴ１０）、強制的に冷却材１７を発熱部４の上面に吹付けて冷やしている（ステップＳＴ１１）。

レーザ光９の照射を止めた後、発熱部４の温度を予め定めた第二の温度範囲まで強制的に冷却すると、溶着動作の作業時間が短縮されて生産性が向上する。また、発熱部４の上面に冷却材１７を吹付けることで、実際のレーザ溶着作業で生じるプラスチック粉などの異物を発熱部４の上面から吹き飛ばす効果もある。

図１６に、本発明の第一実施形態の第九変形例を示す。本発明の第一実施形態の第九変形例では、ハーフミラー２０を使ってレーザ光９を屈折させて照射し、発熱部４から反射してくる反射光の温度を反射型温度計２１で検出し、温度情報を溶着制御部８にフィードバックしている。第九変形例では、発熱部４に熱電対を埋め込まなくて済むため、支持部材３ｄを下ハウジング１６ｂに対して上下動自在に設け、支持部材３ｄの底に設けた凹部にバネ２２を入れて、支持部材３ｄの発熱部４の上面が一定圧で、第一のプラスチック部品１の表面に当たるようにしている。温度制御の動作フローは、図１３と同じである。第九変形例では、第一と第二のプラスチック部品１、２と発熱部４を一定の圧力でより安定的に密着させることができる。

図１７に、本発明の第一実施形態の第十変形例を示す。本発明の第一実施形態の第十変形例は、ターンテーブル３５ａを用いて、円盤状の第一のプラスチック部品１ｇと円柱状の第二のプラスチック部品２ｇを溶着している。図１７において、コの字状の断面をした装置フレーム３４の基台には、９０度ごとに回転して位置決め可能な回転駆動部３６があり、回転駆動部３６は回転軸３７を９０度ずつ回転させる。回転軸３７の先端には、ターンテーブル３５ａが取り付けられている。ターンテーブル３５ａには、９０度ごとにプラスチック部品収納孔３５ｂが回転式弾倉の孔のように空いていて、第一と第二のプラスチック部品１ｇ、２ｇを、図１７のようにターンテーブル３５ａの上方から順次入れるようにしている。

ターンテーブル３５ａと装置フレーム３４の間には、下ハウジング１６ｃが取り付けられている。下ハウジング１６ｃには、上下動自在に支持され、バネ２２で上方に付勢された支持部材３ｄで支持された発熱部４があり、ターンテーブル３５ａの回転角度が９０度ごとに位置決めされたときに、発熱部４の上面が第一のプラスチック部品１ｇの下面と当接するようにしている。発熱部４の上方には、装置フレーム３４の支柱部分に加圧部材６が取り付けられていて、第一と第二のプラスチック部品１ｇ、２ｇと発熱部４を押圧して、それぞれを密着させる。加圧部材６の上方には、ハーフミラー２０を介してレーザ光９を発熱部４に照射するレーザ光照射部７と溶着制御部８と反射型温度計２１を配置している。

溶着制御部８により、レーザ光照射部７からレーザ光９を発熱部４に照射すると、発熱部４は発熱し、発生した熱は、発熱部４から第一のプラスチック部品１ｇに伝わり、第一のプラスチック部品１ｇから第二のプラスチック部品２ｇに伝わる。反射型温度計２１は、発熱部４から反射してくる反射光の温度を検出して溶着制御部８に伝え、図１３で説明したのと同じ動作フローを行う。溶着完了が報知されると、ターンテーブル３５ａを回転させ、溶着した第一と第二のプラスチック部品１ｇ、２ｇをターンテーブル３５ａから取り出す。本発明の第一実施形態の第十変形例は、透明な宝飾用小物プラスチック部品を溶着するときなどに利用される。

なお、本発明で、複数のプラスチック部品にレーザ光９を照射して溶着される範囲はレーザ光を集光して照射した範囲なので、集光方法により、スポット状の他に、楕円状、線状などの形で集光して照射することもできる。また、レーザ光を照射する位置を少しずつ移動して溶着範囲を累積的に拡大することができる。第一実施形態では、本発明のレーザ溶着方法の原理を説明したので、本発明のレーザ溶着方法の原理を用いて、溶着範囲を累積的に拡大する方法について、第二実施形態以下で説明する。

（第二実施形態）
第二実施形態では、板状の第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈに対して、レーザ光を照射する位置を少しずつ移動して溶着範囲を累積的に拡大する場合を説明する。図１８は、本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した長手方向断面図であり、図１９は、横方向断面図である。なお、上記第一実施形態及び変形例と同じ構成要素については、同じ符号を付している。

図１８において、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを支持する支持部材３ｂは、下ハウジング１６ｂの中央上部に組み込まれている。支持部材３ｂは、発熱部４、反射部１４、熱遮断部５からなり、発熱部４を反射部１４と熱遮断部５が囲んでいる。発熱部４は上面を上に向けている。発熱部４には、温度センサー１５である熱電対が埋め込まれていて、発熱部４の温度情報を溶着制御部８にフィードバックしている。

そして、第二実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを下ハウジング１６ｂ及び上ハウジング２３に設けられたローラにより挟持して、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを移動可能に支持している。

詳しくは、図１８の発熱部４の左には駆動ローラ２４があり、右にはガイドローラ２５があり、加圧部材６である加圧ローラとの間に第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを挟み、図示しない駆動モータで駆動ローラ２４を回転させ、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを図１８の右から左に移動するようにしている。なお、送り量を一定にするため、駆動ローラ２４は外径が変動しない硬い材料で作り、加圧ローラを弾性材料で作っている。また、図示しない駆動モータは溶着制御部８で溶着動作と連動して制御している。

発熱部４の上方には、上ハウジング２３があり、レーザ光照射部７と溶着制御部８を取り付けている。レーザ光照射部７はレーザ光９を発熱部４に向けて照射する。

図１９は、第二実施形態に係るレーザ溶着装置の溶着されるプラスチック部品の送り方向下流から見た横断面図である。図１９では、図１８で説明したように、支持部材３ｂの発熱部４の周りにガイドローラ２５、加圧部材６である加圧ローラが配置され、発熱部４の上方にレーザ光照射部７と溶着制御部８が取り付けられている。下ハウジング１６ｂは、ほぼＬ字型の断面をしていて、上ハウジング２３を上下にスライドさせる直立したガイド壁２６を持っている。ガイド壁２６の上にはプーリ２７が回転自在に取り付けてあり、プーリ２７にワイヤ２８をかけている。ワイヤ２８の一端を上ハウジング２３に結びつけ、他端をプーリ２７の反対側にあるバランスウェイト２９に結びつけている。上ハウジング２３は、バランスウェイト２９と重量的にほぼバランスが取れていて、バランスウェイト２９の重量を変更しアンバランス量を調整することで、加圧ローラと駆動ローラ２４及びガイドローラ２５のそれぞれの間で、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを所望する圧力で挟むことができる。なお、発熱部４の上面は、第一のプラスチック部品１ｈの表面に当たっているが、周囲の反射部１４、熱遮断部５は、発熱部４の上面より低い位置にあり、第一のプラスチック部品１ｈの表面に接せず、隙間（ｔ）をあけている。そのため、加圧部材による押圧力を発熱部４の上面のみが受け止めるため、発熱部４の上面が当たっている範囲の第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの当接面同士が密着し、第一のプラスチック部品１ｈの表面と発熱部４の上面が密着する。

このように構成された第二実施形態に係るレーザ溶着装置では、下ハウジング１６ｂの駆動ローラ２４とガイドローラ２５の上に、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを乗せ、加圧部材６である加圧ローラで挟んで、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの溶着対象範囲の当接面を密着させ、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを図面右側から左側に、即ちレーザ光出射位置に対して水平方向に並行移動させながら、レーザ光照射部７からレーザ光９を、支持部材３ｂの発熱部４に向けて照射する。

支持部材３ｂの発熱部４で発生した熱は、発熱部４の上面が密着している第一のプラスチック部品１ｈに伝わり、更に第二のプラスチック部品２ｈに伝わる。そして、発熱部４と第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの発熱部分が高温になり、溶融温度を超える。そして、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの当接部は溶融する。レーザ光照射部７のレーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの発熱部分は冷えて固化し、溶着が完了する。溶着の原理は、既に説明した第一実施形態と同じであるが、第二実施形態では、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを溶着しながら、支持部材３ａと加圧部材６で挟持した複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈとレーザ光照射部７のレーザ光出射位置との距離を保ったまま、複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈをレーザ光照射部７のレーザ光出射位置に対して少しずつ搬送方向に移動している。そのため、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを移動させた分だけ溶着範囲と溶着強度を累積的に拡大している。その結果、線状につながった範囲を溶着することができる。

図２０は、第二実施形態の溶着動作のフロー図である。図２０の内、ステップＳＴ１からステップ７までは、先に説明した図１３と同じなので、説明は省略する。図２０では、発熱部４の温度が、予め定めた第一の温度範囲になったときに、レーザ光照射を継続し（ステップＳＴ７）、駆動ローラ２４を回して、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈを単位量（例えば、レーザ光の照射のスポットの径の大きさ）だけ送り（ステップＳＴ１３）、予め定めた長さの溶着が完了したときに（ステップＳＴ１４）、レーザ光照射を停止し、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈと発熱部４の押圧力をゆるめて、密着を解除する（ステップＳＴ９）、発熱部４が冷却して、発熱部４の温度が予め定めた第二の温度範囲まで冷えた時に（ステップＳＴ１０）、ブザーを鳴らして溶着作業を終える（ステップＳＴ１２）。

第二実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一実施形態の効果に加えて、溶着制御部８で、温度コントロールと第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの送り量をコントロールしているので、溶着範囲を累積的に拡大して、線状の長い範囲を安定的に溶着することができる。

図２１は、第二実施形態に係るレーザ溶着装置の変形例である。支持部材３ｄは、発熱部４、反射部１４、熱遮断部５からなり、発熱部４は反射部１４と熱遮断部５に囲まれており、熱遮断部５の底面の凹部に収容されたバネ２２に当接していて、バネ力で発熱部４を上方に付勢されている。図２１のようにすると、バネ２２の付勢力により支持部材３ｄの発熱部４の上面は、第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの下方から上方に向かって加圧力を及ぼすことができる。そのため、支持部材３ｄの発熱部４の上面を第一と第二のプラスチック部品１ｈ、２ｈの下方に当てる加圧力を、バネ力の調整により所望の値で安定的な力とすることができる。

なお、発熱部４が上下動する構造であるため、温度センサーとして反射型温度計２１を用いて発熱部４の温度情報を溶着制御部８にフィードバックしている。

図１９から図２１では、溶着するプラスチック部品と、レーザ光照射部との距離を一定に保ったまま、複数のプラスチック部品をレーザ光照射部のレーザ光出射位置に対して移動させるプラスチック部品移動手段を設けた構成を説明した。

すなわち上記実施形態では、レーザ光照射部７を固定して、複数のプラスチック部品１、２を駆動ローラ２４と加圧ローラで挟んで移動させている例を示したが、複数のプラスチック部品を固定し、代わりにレーザ光照射部７と発熱部４を溶着対象部材（ワーク）の溶着線に沿って移動するようにしても良い。

このような態様のレーザ溶着装置を実施するために、図２２は、第二実施形態に係るレーザ溶着装置の他の変形例を示している。

図２２では、図２１で説明した示した発熱部４を有する支持部材３ｄを組み込んだ下ハウジング１６ｃと、加圧部材６、レーザ光照射部７、溶着制御部８等を組み込んだ上ハウジング２３を一体に、移動案内台６１の上にスライド自在に置いている。移動案内台６１の両端は、それぞれ垂直壁６２、６３が立ち上がっていて、垂直壁６２、６３には、当該垂直壁６２、６３間に延びる送りネジ６４が回転自在に支持されている。下ハウジング１６ｃには、水平方向に貫通する孔が形成され、この孔に送りネジ６４と螺合する雌ネジが切ってあり、送りネジ６４を回転させると下ハウジング１６ｃと上ハウジング２３は、一体になって図の左右方向にワーク溶着線方向に移動する。６５は、回転モータであり、送りネジ６４を回転させる。図２２のレーザ溶着装置では、複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈを垂直壁６２、６３の上に重ね、垂直壁６２、６３の上からクランプ材６２ａ、６３ａを取り付けて移動案内台６１の垂直壁６２、６３に静止状態に固定している。

図２２のレーザ溶着装置では、複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈを加圧部材６である加圧ローラとガイドローラ２５で挟み、支持部材３ｄの発熱部４をバネ２２で複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈに押し付け、複数のプラスチック部品１ｈ、２ｈの溶着対象であるそれぞれの当接面を密着させ、発熱部４と発熱部４が当接している第一のプラスチック部品１ｈの表面を密着させ、レーザ光照射部７からレーザ光９を発熱部４に照射して、これを発熱させ、発熱部４で生じた熱でプラスチック部品１ｈ、２ｈの溶着対象部分を溶着させる。反射型温度計２１で発熱部４の温度情報を得て、回転モータ６５の回転量、つまりレーザ光９の出射位置の送り量を制御して、プラスチック部品１ｈ、２ｈの溶着範囲を累積的に拡大する。

以上、支持部材と加圧部材で挟持した複数のプラスチック部品とレーザ光照射部のレーザ光出射位置との距離を保ったまま、複数のプラスチック部品とレーザ光照射部のレーザ光出射位置を水平方向に並行移動させるプラスチック部品移動手段を設けた例、およびレーザ光照射部の移動手段を設けた例を説明した。

（第三実施形態）
図２３は、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着するプラスチック部品の分解斜視図である。第一のプラスチック部品１ｉは、薄いポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の円形状のシートで、第二のプラスチック部品２ｉは同じくポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の中空円筒である。しわや波打ちが生じて取り扱いが難しい薄い円形の熱可塑性樹脂シートを、熱可塑性樹脂の細い剛性枠に溶着するときなどに利用される。本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一のプラスチック部品１ｉである薄い熱可塑性樹脂製の円形状のシートの外周近傍の表面を、第二のプラスチック部品２ｉである熱可塑性樹脂製の中空円筒の端面に溶着する。

図２４は、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したときのプラスチック部品の外観斜視図である。図２５は、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着したときのプラスチック部品の断面図である。図２５では、レーザ光照射部によるレーザ光が照射されて溶着した溶着部分１３の範囲を点線で示している。

図２６は、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図である。図２６では、装置フレーム３４ａの底部に設けた回転支持部材３５ｃの上で、発熱部４ｄを形成した支持部材３ｅを回転させ、支持部材３ｅに第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉを乗せる。その後、加圧部材６で第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉの溶着対象範囲の当接面と支持部材３ｅの発熱部４ｄと第一のプラスチック部品１ｉを密着させ保持する。このように保持した状態で、装置フレーム３４の上方に取り付けたレーザ光照射部７から、レーザ光９を集光して照射している。

図２７Ａに、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材３ｅの平面図を示した。環状のステンレス鋼板でできた発熱部４ｄの上面以外の表面が、石膏などの断熱材の容器でできた熱遮断部５ａで囲まれている。また、図２７Ｂに、本発明の第三実施形態に係る支持部材３ｅの断面図を示した。支持部材の底部３ｆには、熱遮断部５ａで囲まれた発熱部４を載置する環状凹溝３ｇがある。図２７Ｂでは、発熱部４ｄと熱遮断部５ａの一部分を切り欠いた断面図にして、環状凹溝３ｇを明示している。

熱遮断部５ａで囲まれた発熱部４ｄを環状凹溝３ｇに入れると、その上方に空間ができるようにしてある。この空間は、溶着対象物収納空間３ｈであり、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉを重ねて載置する。底部３ｆにおいて、溶着対象物収納空間３ｈ側とは反対側には、中央部に回転駆動部３６ａの回転軸３７ａに嵌める回転軸取付穴４１があいている。そして、支持部材３ｅの外周には、加圧部材６を取り付ける雄ネジ３ｉが切ってある。

説明を図２６に戻すと、装置フレーム３４ａの底部に設けた回転支持部材３５ｃに、図２７で説明した支持部材３ｅを乗せ、支持部材３ｅの回転軸取付穴４１に、装置フレーム３４ａの底部に設けた電動モータなどの回転駆動部３６ａの回転軸３７ａの先端に嵌めて取り付けるようにしている。支持部材３ｅの発熱部４ｄの上に第一のプラスチック部品１ｉと第二のプラスチック部品２ｉを乗せ、加圧部材６を被せる。そして、加圧部材６の外枠６ｃの雌ネジ６ｄを支持部材の雄ネジ３ｉに螺合させて、締め付け、加圧パッド６ｅで第一のプラスチック部品１ｉと第二のプラスチック部品２ｉを押さえる。これにより、第一のプラスチック部品１ｉと第二のプラスチック部品２ｉの溶着対象範囲の当接面を密着させるようにしている。回転駆動部３６ａで回転軸３７ａを回せば、支持部材３ｅが回転し、第一のプラスチック部品１ｉと第二のプラスチック部品２ｉが溶着対象範囲の当接面を密着させた状態で回転する。

装置フレーム３４ａの上には、装置フレーム３４ａの上面に沿ってスライドするスライド部材３８とステップモータ３９が取り付けられていて、ステップモータ３９の軸に付いている小歯車が揺動回転すると、ラックの切ってあるスライド部材３８が白抜き矢印のようにスライドする。スライド部材３８には、レーザ光照射部７と溶着制御部８が乗せられていて、レーザ光照射部７が照射するレーザ光９の照射する位置がスライド部材３８の動きに応じて、回転駆動部３６ａの回転軸の軸心に対して半径方向に移動する。なお、溶着制御部８は、回転駆動部３６ａの制御線やステップモータ３９の制御線につながっていて、溶着制御部８は、回転駆動部３６ａやステップモータ３９を溶着動作と連動して制御する。

溶着制御部８が、回転駆動部３６ａで支持部材３ｅを回転させながら、レーザ光照射部７でレーザ光９を照射すると、レーザ光９は支持部材３ｅの発熱部４ｄに当たって、レーザ光９の軌跡が円を描く。発熱部４ｄで円を描かれた部分はレーザ光９を吸収して熱が発生し、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉを溶着する。発熱部４ｄに照射されたレーザ光９と、発熱部４ｄで発熱した熱は、熱遮断部５ａで遮られて熱遮断部５ａの外に出て行かず、発熱部４ｄに照射されたレーザ光９のエネルギーが熱に変わる。

溶着制御部８がステップモータ３９を用いて、スライド部材３８を回転駆動部３６の回転軸３７ａの軸心に対して半径方向にスライドさせると、レーザ光９が支持部材３ｅの発熱部４ｄに描く円の大きさが変化し、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉの溶着範囲が累積的に拡大する。

図２８は、第三実施形態に係るレーザ溶着装置の溶着動作のフロー図を示す。図２８の内、ステップＳＴ１からステップＳＴ７までは、先に説明した図１３と同じなので、説明は省略する。

図２８では、発熱部４ｄの温度が、予め定めた第一の温度範囲になったときに、レーザ光照射を継続し（ステップＳＴ７）、回転駆動部３６ａで第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉを単位量回転させ（ステップＳＴ１５）、同一径、つまり同一半径の一周分を回転させて溶着したかを確認する（ステップＳＴ１６）。同一半径の一周分を回転させて溶着したことが確認できれば、スライド部材３８をステップモータ３９で動かし、レーザ光の出射位置を半径方向に単位量移動させる（ステップＳＴ１７）。予定していた範囲についてレーザ光を照射したことを確認し、予定していた範囲のレーザ光照射が完了したときは（ステップＳＴ１８）、レーザ光照射を停止し、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉと発熱部４ｄの押圧力をゆるめて、密着を解除する（ステップＳＴ９）、発熱部４ｄが冷却して、発熱部４ｄの温度が予め定めた第二の温度範囲まで冷えたときに（ステップＳＴ１０）、ブザーを鳴らして溶着作業を終える（ステップＳＴ１２）。

このように、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一のプラスチック部品１ｉである薄いポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の円形状のシートの表面を、第二のプラスチック部品２ｉであるポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の中空円筒の端面に溶着することができる。

（第四実施形態）
図２９に、本発明の第四実施形態に係る、レーザ光を透過する第一と第二のプラスチック部品１、２のレーザ溶着方法の原理を示す。本発明の第四実施形態では、支持部材３ｊに空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｂを形成し、発熱部４で発生した熱が熱遮断部（空間部）５ｂの外に出ないようにしている。

より具体的には、図２９の支持部材３ｊは、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲の当接面の下方を発熱部４としている。そして、発熱部４の周囲を環状に削って空間部を設けることで熱遮断部５ｂを形成している。

支持部材３ｊの上に、第一と第二のプラスチック部品１、２を乗せ、加圧部材６で押圧して、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲の当接面と発熱部４を密着させ、レーザ光照射部７からレーザ光９を、第一と第二のプラスチック部品１、２の上方から支持部材３ｊの発熱部４に照射する。

支持部材３ｊの発熱部４の発熱部分（Ａ）１０で発生した熱は、発熱部４の上面以外の各表面が熱遮断部５で囲まれているため、発熱部４の上面が密着している第一のプラスチック部品１の発熱部分（Ｂ）１１に伝わり、更に第二のプラスチック部品２の発熱部分（Ｃ）１２に伝わる。このことは、既に説明した第一実施形態と同じである。

また、発熱部４と第一と第二のプラスチック部品２の発熱部分（Ａ）１０、発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２が高温になり、第一と第二のプラスチック部品２が溶融温度を超える。そして、発熱部４で発生した熱により、第一と第二のプラスチック部品２の当接部は溶融する。レーザ光照射部７のレーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱部分（Ａ）１０の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品２の当接部の発熱部分（Ｂ）１１、発熱部分（Ｃ）１２は冷えて固化し、溶着が完了する。このことは、既に説明した第一実施形態と同じである。

図３０と図３１に、支持部材３ｊの底部の空間部形状の変形例をそれぞれ示す。図３０の支持部材３ｊでは、環状の熱遮断部５ｃの内側にある発熱部４の底部の形状を逆円錐台の形にしている。この形にすることにより、レーザ光が当たる発熱部４の中央付近に熱を集中させることができる。

図３１の支持部材３ｊでは、環状の熱遮断部５ｄの内側にある発熱部４の底部の形状を半球の形にしている。この形にすることにより、図３０のときと同じく、レーザ光が当たる発熱部４の中央付近に熱を集中させることができる。

（第五実施形態）
図３２は、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の概要を示した図である。本発明の第五実施形態では、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置と同様に、第一のプラスチック部品１ｉである薄いポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の円形状のシートの表面を、第二のプラスチック部品２ｉであるポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の中空円筒の端面に溶着する。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置は、支持部材３ｋに空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｅ、５ｆを形成している。このことは、本発明の第四実施形態と同じである。ちなみに、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の他の構成部分は、本発明の第三実施形態に係る、図２６で示したレーザ溶着装置と同じであるので、重複する部分についての説明を省略する。

本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の動作の説明をする前に、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３３Ｃを用いて、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材３ｋの構造を説明する。

図３３Ａは、支持部材３ｋの平面図、図３３Ｂは、支持部材３ｋの断面図、図３３Ｃは、支持部材３ｋの底面図である。支持部材３ｋの発熱部４の周囲には、支持部材３ｋの材料を削って空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｅ、５ｆを形成している。逆に言えば、内周側で環状をなしている熱遮断部５ｅと、当該熱遮断部５ｅと同心円で外周側で環状をなしている熱遮断部５ｆとで囲まれた環状部分を発熱部４として利用している。

本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置では、図３２のように、支持部材３ｋをレーザ溶着装置に組み込んでいて、溶着制御部８が、回転駆動部３６ａで支持部材３ｋを回転させ、レーザ光照射部７でレーザ光９を集光して照射すると、レーザ光９の軌跡は支持部材３ｋの発熱部４で円を描く。発熱部４で円を描かれた部分はレーザ光９を吸収して熱が発生し、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉの密着した当接面を溶着する。発熱部４に照射されたレーザ光９と、発熱部４で発熱した熱は、熱遮断部５ｅと５ｆで遮られて、これら熱遮断部５ｅと５ｆの外に出て行かず、発熱部４に照射されたレーザ光９のエネルギーは熱に変わる。溶着制御部８が、スライド部材３８をスライドさせるとレーザ光９が支持部材３ｋの発熱部４に描く円の大きさが変化し、第一と第二のプラスチック部品１ｉ、２ｉの密着した当接面の溶着範囲が累積的に拡大する。このように、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一のプラスチック部品１ｉである薄いポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の円形状のシートの表面を、第二のプラスチック部品２ｉであるポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂製の中空円筒の端面に溶着することができる。

（第六実施形態）
図３４は、本発明の第六実施形態に係る、レーザ光を透過する第一と第二のプラスチック部品１、２のレーザ溶着方法の原理を示した図である。本発明の第六実施形態では、支持部材３ｍの発熱部４の周囲を削って溝状の空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｂを形成し、支持部材３ｍの発熱部４の表面（上面）にレーザ光９を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部５４を形成している。そして、レーザ光吸収コーティング部５４に隣接してレーザ光を反射する樹脂コーティングを行い、レーザ光反射コーティング部５５を形成している。

支持部材３ｍの上に、第一と第二のプラスチック部品１、２を乗せ、加圧部材６で押圧して、第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲の当接面同士と、第一のプラスチック部品１の表面と発熱部４をそれぞれ密着させ、第一と第二のプラスチック部品１、２の上方からレーザ光照射部７でレーザ光９を集光して支持部材３ｍの発熱部４を照射する。本発明の第六実施形態では、レーザ光吸収コーティング部５４が、ステンレス鋼そのままの表面のときよりも早くレーザ光９を吸収する。そのため、支持部材３ｍの発熱部４の発熱部分（Ａ）１０では、レーザ光９が照射された近傍でレーザ光エネルギーが集中して発熱する。そして、発生した熱は、レーザ光吸収コーティング部５４の上面が密着している第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２に伝わる。

レーザ光吸収コーティング部５４のある発熱部４と密着している第一と第二のプラスチック部品１、２が高温になり、第一と第二のプラスチック部品１、２が溶融温度を超える。そして、レーザ光吸収コーティング部５４のある発熱部４で発生した熱により、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部は溶融する。レーザ光照射部７のレーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品１、２は冷えて固化し、溶着が完了する。

なお、発熱部４にコーティングする樹脂にテフロン（登録商標）などの離形成のよい材料を用いたときには、溶着が完了した後に、第一と第二のプラスチック部品１、２を発熱部４から剥がしやすいという効果がある。

図３５は、本発明の第六実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図である。図３５では、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面の内、レーザ光照射部７によるレーザ光９が照射されて溶着した溶着部分１３を点線で示し、溶着していない範囲を実線で示して区別している。

なお、レーザ光照射部７を図３４で示した左右方向で白抜き矢印Ｂのように移動させたり、図３４の奥行方向に移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

（第七実施形態）
図３６は、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の分解斜視図、図３７は、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着するプラスチック部品の溶着後の状態を示す外観斜視図である。図３８は、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の要部を示した図である。そして、３ｎは、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材を示した図である。

本発明の第七実施形態では、第一のプラスチック部品１ｊがフランジが形成された段付き円錐台であり、第二のプラスチック部品２ｊがフランジが形成された円錐台であり、どちらもレーザ光を透過する、第一のプラスチック部品１ｊに、第二のプラスチック部品２ｊを被せ重なったフランジ同士を溶着する。また、支持部材３ｎの発熱部４の上面の第一と第二のプラスチック部品１ｊ、２ｊの当接面の内、溶着対象範囲部分に対応する範囲にレーザ光９を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部５４を形成している。ちなみに、レーザ溶着装置の他の構成部分は、本発明の第三実施形態に係る、図２６で示したレーザ溶着装置と同じであるので、重複する部分について説明を省略する。

図３９Ａは、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材３ｎの平面図である。支持部材３ｎの発熱部４の周囲を削って溝状の空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５を形成し、支持部材３ｎの発熱部４の上にレーザ光９を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部５４を形成している。図３９Ｂは、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材３ｎの断面図である。

説明を図３８に戻すと、溶着制御部が、回転駆動部３６で支持部材３ｎを回転させ、レーザ光照射部でレーザ光を集光して照射すると、レーザ光は支持部材３ｎの発熱部４で円を描く。円を描かれた発熱部４では、熱が発生し、第一と第二のプラスチック部品１ｊ、２ｊのフランジの密着した当接面を溶着する。溶着制御部が、スライド手段をスライドさせると、レーザ光の出射位置が回転駆動部３６ａの回転軸３７ａの軸心から変わり、レーザ光が支持部材３ｎの発熱部４に描く円の大きさが変化する。そして、第一と第二のプラスチック部品１ｊ、２ｊのフランジの密着した当接面を溶着範囲が累積的に拡大する。このように、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着装置では、第一のプラスチック部品１ｊである段付き円錐台のフランジを、第二のプラスチック部品２ｊである円錐台のフランジに溶着することができる。

（第八実施形態）
図４０Ａ、図４０Ｂは、本発明の第八実施形態に係るレーザ溶着装置の他の支持部材の図である。本発明の第八実施形態では、支持部材３ｐの発熱部４の周囲を削って溝状の空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｅ、５ｆを形成し、支持部材３ｐの発熱部４の上面にレーザ光を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部５４を形成している。レーザ光吸収材としては、酸化鉄等の無機顔料であるレーザ光吸収性顔料、赤外線吸収色素を含有したインク、黒色の油性塗料などが用いられる。

そして、レーザ光吸収コーティング部５４に隣接してレーザ光を反射する樹脂コーティングを行い、レーザ光反射コーティング部５５を形成している。本来、第一と第二のプラスチック部品の当接面の内、溶着対象範囲部分に対応する範囲外には、レーザ光は照射しないのであるが、第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面に対応する範囲外で、必要のない発熱が生じないようにしている。このことにより、効率の良いレーザ溶着を行うことができるという効果がある。図４０Ａは、支持部材３ｐの平面図であり、図４０Ｂは、支持部材３ｐの断面図である。

（第九実施形態）
図４１は、本発明の第九実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着するプラスチック部品の分解斜視図である。第一のプラスチック部品１ｋは薄い円板であり、第二のプラスチック部品２ｋは環状板である。第一のプラスチック部品１ｋである円板の外周面が第二のプラスチック部品２ｋである環状板の孔の内周面に収まる弱い締り嵌めで、互いに密着するように嵌合してある。本発明の第九実施形態では、円板の外周面と環状板の孔の内周面を、突き合わせ溶着のようにレーザ溶着する。図４２は、本発明の第九実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したときのプラスチック部品の外観斜視図である。図４２では、溶着した部分を点線で示している。例えば、第一のプラスチック部品１ｋの薄い円板が剛性の無い柔軟な材質であるとき、剛性の有る固い材質の外枠を溶着して、取り扱いやすい一つの部品とするときなどに利用できる。

図４３は、本発明の第九実施形態のレーザ装置の概略図である。装置フレーム３４の上に、二つのレーザ光照射部７を乗せ、２ケ所にレーザ光を照射して、図４１で示した第一と第二のプラスチック部品１ｋ、２ｋの密着している嵌合面を同時に溶着する。このように複数のレーザ光照射部７を配置する場所があれば、能率を上げることが出来る。なお、一つのレーザ光照射部７のレーザ光を複数の光ファイバーを介して複数個所を同時にレーザ照射するようにしてもよい。図４３では、二つのレーザ光照射部７を乗せたことと、第一のプラスチック部品１ｋの円板の外周面と第二のプラスチック部品２ｋの環状板の孔の内周面を突き合わせ溶着のようにレーザ溶着すること以外は、図３８で説明した第七実施形態と同じ構成なので、各部の説明と動作説明を省略する。

以上、支持部材と加圧部材で挟持した円形または円環状の複数のプラスチック部品とレーザ光照射部との距離を一定に保ったまま、複数のプラスチック部品をレーザ光照射部のレーザ光出射位置に対して光軸周りに（水平方向に）回転移動させるプラスチック部品移動手段を設けたことを説明した。

（第十実施形態）
図４４は、本発明の第十実施形態に係る、レーザ光を透過する板状の第一と第二のプラスチック部品１、２のレーザ溶着方法の原理を示した図である。図４４では、支持部材３ｒの発熱部４の周囲を削って溝状の空間部を設けることで空気層の断熱効果を利用した熱遮断部５ｂを形成し、支持部材３ｒの発熱部４の上面の第一と第二のプラスチック部品１、２の溶着対象範囲の当接面に対応する範囲にレーザ光９を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部５４を形成している。そして、レーザ光吸収コーティング部５４に隣接してレーザ光を反射する樹脂コーティングを行い、レーザ光反射コーティング部５５を形成している。

発明の第十実施形態では、第一のプラスチック部品１の上に、第二のプラスチック部品２の端部を重ねたときにできる段差部分７８の上に例えばシリコンゴム等の弾性を有する材質からなる加圧部材６を重ねて、矢印Ａで図示する押圧源で、第一と第二のプラスチック部品１、２の段差部分７８とその近傍である当接面が密着するように押圧されている。

支持部材３ｒの上に、第一と第二のプラスチック部品１、２を乗せ、加圧部材６で押圧して、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面を密着させ、第一と第二のプラスチック部品１、２の上方からレーザ光照射部７からレーザ光９を支持部材３ｒの発熱部４のレーザ光吸収コーティング部５４の段差部分７８、つまり第二のプラスチック部品２の端面のある位置を照射する。

本発明の第十実施形態では、レーザ光吸収コーティング部５４が、ステンレス鋼そのままの表面のときよりも早くレーザ光９を吸収する。そのため、支持部材３ｒの発熱部４では、レーザ光９が照射された近傍、つまり段差部分７８である第二のプラスチック部品２の端面のある位置でレーザ光エネルギーが集中して発熱する。そして、発生した熱は、レーザ光吸収コーティング部５４の上面が密着している第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２に伝わる。

レーザ光吸収コーティング部５４のある発熱部４と密着している第一と第二のプラスチック部品１、２が高温になり、第一と第二のプラスチック部品１、２が溶融温度を超える。そして、レーザ光吸収コーティング部５４のある発熱部４で発生した熱により、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接部は溶融する。このとき、段差部分７８である第二のプラスチック部品２の端面のあるところは、加圧部材６で押圧されているので、段差部分７８が第一のプラスチック部品１の中に埋め込まれ、段差部分の段差が滑らかにつながる。このレーザ溶着作業をしながら、第二実施形態で説明したように、板状の第一と第二のプラスチック部品１、２を段差部分７８の辺に沿って平行移動すると、板状の第一と第二のプラスチック部品１、２の段差部分７８が滑らかにつながった形で溶着される。レーザ光照射部７のレーザ光９の照射が止まると、発熱部４の発熱が止まり、第一と第二のプラスチック部品１、２は冷えて固化し、溶着が完了する。

図４５は、本発明の第十実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図である。段差部分７８である第二のプラスチック部品２の端面のあったところは、加圧部材６で押圧されて、段差部分７８が第一のプラスチック部品の中に埋め込まれ、段差部分７８の段差が滑らかにつながった形で溶着されている。図４５では、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面の内、レーザ光照射部７によるレーザ光９が照射されて溶着した溶着部分１３を点線で示し、溶着していない範囲を実線で示して区別している。

（第十一実施形態）
図４６は、本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着装置図の原理を示した図である。本発明の第十一実施形態では、管状をした第一のプラスチック部品１ｍと、同じく管状をした第二のプラスチック部品２ｍを溶着する。

図４６で、支持部材３ｓは、中央に円柱部分があり、円柱の両端面に細い棒状部分を突出させた形をしている。細い棒状部分は、一定長さの平滑な外周を持った部分があり、先端にはネジが切ってある。一定長さの平滑な外周を持った部分は、円柱部分の両端面に接するようにレーザ光を反射する反射材でできた環状板の反射部１４ａを貫通し次いで、石膏などの断熱材でできた中空円筒状の熱遮断部５ｇを貫通し、それらを突き抜けて突出しているネジ部は、それぞれ予め雌ネジを切っておいた右側シャフト７２と左側シャフト７３にネジ止めされている。このことにより、支持部材３ｓとしては、軸方向の中央に発熱部４があり、その隣に反射部１４ａ（両端２箇所）があり、その外に熱遮断部５ｇ（左右２箇所）を配置している。

図４６のように、支持部材３ｓの上に第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍ、そして嵌めると弾性力で第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍの外周を締めつけ、且つレーザ光を透過する弾性ゴムでできた管状の加圧部材６を順次被せる。この管状の加圧部材６は内径が第二のプラスチック部品の外径よりも小さいことから、当該加圧部材の弾性力が矢印Ａで示す押圧源となる。

そして、レーザ光照射部７からレーザ光９を照射すると、レーザ光９は、加圧部材、第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍを透過して、支持部材３ｓの発熱部４に吸収され、発熱部４の熱により第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍを溶着することができる。

なお、レーザ光照射部７は、図４６の左右方向で白抜き矢印Ｂのように支持部材３ｓの軸方向に移動させたり、支持部材３ｓの軸周りに移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

図４７は、本発明の第十一実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着した管状をしたプラスチック部品の断面図である。図４７では、第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍの当接面の内、レーザ光照射部７によるレーザ光９が照射されて溶着した範囲（溶着部分１３）を点線で示し、溶着していない範囲を実線で示して区別している。

図４８Ａは発明理解のため、発熱部４近傍の部品形状を示したもので、発熱部４を有する支持部材３ｓの両端に突出した左右の棒状部分に、それぞれ反射部１４、熱遮断部５が取り付けられ、棒状部分先端のネジ部に右側シャフト７２と左側シャフト７３がネジ止めされた状態を示している。図４８Ｂは、それらの分解図である。発熱部４の外径が、反射部１４と熱遮断部５の外径より大きくなっているため、発熱部４に第一と第二のプラスチック部品を嵌めて、加圧部材６で押圧したときに、発熱部４に支えられている範囲の第一と第二のプラスチック部品の当接面と、発熱部４と発熱部４に当接している第一のプラスチック部品の表面が密着する。そして、レーザ光照射部７からレーザ光９を発熱部４に向かって照射する。レーザ光９は、支持部材３ｓの発熱部４に吸収され、発熱部４の熱により第一と第二のプラスチック部品１、２を溶着することができる。

（第十二実施形態）
図４９は、本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着装置の原理を示した図である。本発明の第十二実施形態では、第十一実施形態と同じく、管状をした第一のプラスチック部品１ｍと、同じく管状をした第二のプラスチック部品２ｍを溶着するのであるが、支持部材３ｔの構造が異なっている。図４９の支持部材３ｔは、図５０で詳述するように、中空孔を有する管状をした支持部材３ｔの管部３ｕの中空孔３ｖに、長さの短い棒状をした中実部３ｗを熱カシメする方法で作っている。中実部３ｗの長さは、管状をした第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍの溶着しようとしている溶着対象範囲の長さと等しい程度、またはそれ以上として、余裕を見るときは溶着範囲の長さの数倍程度にしている。

図４９のように、支持部材３ｔの上に第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍ、そして加圧部材６を順次被せ、第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍの当接面の内、発熱部４に対向する範囲を互いに密着させ、また第一のプラスチック部品１ｍの表面と発熱部４を密着させた状態にして、レーザ光照射部７からレーザ光９を発熱部４に向けて照射する。すると、レーザ光９は、支持部材３ｔの発熱部４に吸収され、発熱部４の熱により第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍを溶着することができる。

なお、レーザ光照射部７は、図４９の左右方向で白抜き矢印Ｂのように支持部材３ｔの軸方向に移動させたり、支持部材３ｓの軸周りに移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

図５０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｔを製作する手順を示した図である。図５０（ａ）は、支持部材の管部３ｕに中実部３ｗを入れる前の互いに分離した状態を示している。図５０（ｂ）は、管部３ｕを加熱して、中空孔３ｖの内径を膨張させて拡大させ、一端より、中実部３ｗを図示しない細い棒などで押し込んで、中空孔３ｖの中に入れた状態を示している。図５０（ｃ）は、中実部３ｗを中空孔３ｖの所定の位置に押し込んで、管部３ｕの加熱を止めた状態を示している。図５０（ｄ）は、管部３ｕが冷却して、中空孔３ｖの内径が収縮して、中実部３ｗの外表面を把持した状態を示している。図５０（ｅ）は、管部３ｕが中実部３ｗを把持したまま、完全に冷却して、管部３ｕの中空孔３ｖの中に中実部３ｗが一体に固定された状態を示している。

上記のように中空孔３ｖの中に中実部３ｗが一体に固定された支持部材３ｔでは、中実部３ｗの入った部分が支持部材３ｔの発熱部４の機能を果たし、発熱部４の両側の中空孔３ｖが、発熱部４の熱を遮断する熱遮断部５ｈとして機能する。

図５１は、本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着装置の溶着動作のフロー図である。図５１の内、ステップＳＴ１からステップ７までは、先に説明した図１３と同じなので、説明は省略する。図５１では、発熱部４の温度が、予め定めた第一の温度範囲になったときに、レーザ光照射を継続し（ステップＳＴ７）、支持部材回転部７５で、支持部材３ｔと第一と第二のプラスチック部品１ｍ、２ｍを単位量（例えば、１／４回転とか、１／３回転）だけ回転させる（ステップＳＴ１９）。そして、同一軸位置（軸線方向の所定位置）で溶着に必要な所定回転数を回転させると、同一軸位置での溶着完了とみなして（ステップＳＴ２０）、レーザ光の出射位置を軸方向に単位量（例えば、レーザ光の照射のスポットの径の大きさだけ）移動させる（ステップＳＴ２１）。そして、予定していた軸方向の移動が終わると、予定していたレーザ光の照射が完了したとして（ステップＳＴ２２）、レーザ光照射を停止し（ステップＳＴ２３）、発熱部４が冷却して、発熱部４の温度が予め定めた第二の温度範囲まで冷えた時に（ステップＳＴ１０）、ブザーを鳴らして溶着作業を終える（ステップＳＴ１２）。

このように、本発明の第十二実施形態に係るレーザ溶着装置では、管状の第一と第二のプラスチック部品を溶着している。

（第十三実施形態）
図５２は、本発明の第十三実施形態に係るレーザ溶着装置の支持部材に断熱材を入れる手順を示した図である。本発明の第十三実施形態では、管状の第一と第二のプラスチック部品を支持する支持部材３ｔの発熱部の両端にガラス繊維などの断熱材８６を詰め込んで使用する。

図５２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第十三実施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｔに断熱材を取り付ける手順を示した図である。図５２（ａ）では、支持部材３ｔの管部３ｕに断熱材８６を入れる前の互いに分離した状態を示している。図５２（ｂ）では、図示しない細い棒などで断熱材８６を中空孔３ｖに押し込んで、発熱部４の近傍に配置する過程の状態を示している。図５２（ｃ）では、断熱材８６を発熱部４の近傍に配置した状態を示している。このように、中空孔３ｖの開口部よりガラス繊維などの断熱材８６を、発熱部４の隣に押し込んで、発熱部４の両端面に配設することで、ガラス繊維等の断熱効果を果たさせ、熱遮断部としての機能を得ることができる。

（第十四実施形態）
本発明の第十四実施形態では、支持部材３ｘの発熱部４の上面の第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面に対応する範囲にレーザ光を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部９６を形成している。

図５３Ａは、本発明の第十四実施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｘの断面図であり、図５３Ｂは、本発明の第十四実施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｘの外観図である。

既に説明した図４９で示した本発明の第十二実施形態の支持部材３ｔの代わりに、上記支持部材３ｘを用い、支持部材３ｘの上に第一と第二のプラスチック部品と加圧部材を順次被せ、レーザ光照射部からレーザ光を照射すると、レーザ光は、支持部材３ｘのレーザ光吸収コーティング部９６から発熱部４に吸収され、発熱部４の熱により第一と第二のプラスチック部品１、２を溶着することができる。

（第十五実施形態）
本発明の第十五実施形態では、図５４のように、支持部材３ｙの発熱部４の上面の第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面に対応する範囲にレーザ光を吸収する樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部９６を形成している。そして、レーザ光吸収コーティング部９６に隣接する左右２箇所にレーザ光を反射する樹脂コーティングを行い、レーザ光反射コーティング部９７を形成している。

図５４Ａは、本発明の第十五実施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｙの断面図であり、図５４Ｂは、本発明の第十五施形態に係るレーザ溶着装置に用いる支持部材３ｙの外観図である。

既に図５３で示した支持部材３ｘの代わりに、図５４で示した支持部材３ｙを用い、支持部材３ｙの上に第一と第二のプラスチック部品と加圧部材を順次被せ、レーザ光照射部からレーザ光を照射すると、レーザ光は、支持部材３ｙのレーザ光吸収コーティング部９６から発熱部４に吸収され、発熱部４の熱により第一と第二のプラスチック部品を溶着することができる。そして、レーザ光反射コーティング部９７を形成したことにより、本来、レーザ光を照射する予定でない発熱部４の隣の部分において、不必要な発熱が起きないようにすることができる。

（第十六実施形態）
本発明の第十六実施形態では、図５５のように、支持部材３ｚの発熱部４の上面の第一と第二のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面に対応する範囲を、軸方向に複数の領域（例えば９６ａ〜９６ｅ）に区分し、その領域ごとにレーザ光の吸収率が異なる樹脂コーティングを行い、レーザ光吸収コーティング部９６を形成している。そして、レーザ光吸収コーティング部９６に図５６に示したように、パターンＡとして、領域９６ａのレーザ光吸収率が低く、領域９６ｂのレーザ光吸収率が中程度で、領域９６ｃのレーザ光吸収率が高く、領域９６ｄのレーザ光吸収率が中程度で、領域９６ｅのレーザ光吸収率が低い、という傾向をもった発熱部や、パターンＢ、パターンＣという傾向をもった発熱部を選択して利用することを可能としている。図５６は、パターンＡ、パターンＢ、パターンＣの領域９６ａ〜９６ｅのそれぞれのレーザ光吸収率の組み合わせを一覧表として示している。そして、図５７で、パターンＡ、パターンＢ、パターンＣの領域９６ａ〜９６ｅのそれぞれのレーザ光吸収率の組み合わせを視覚的に示している。すなわち、パターンＡでは発熱部の中央の吸収率が山形をなすように高く、パターンＢでは発熱部の中央付近の吸収率が平均的に高く、パターンＣでは発熱部の両端の吸収率が高くなっている。

このように、発熱部のレーザ光吸収率に所望の傾向を付けることが出来るので、位置によって溶着の程度の強弱をつけることができる。

（第十七実施形態）
図５８は、本発明の第十七実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図である。図５８では、支持部材３ｙの発熱部中央位置に対して左側に、管状をした第一のプラスチック部品１ｎを被せ、右側に、管状をした第二のプラスチック部品２ｎを被せ、第一と第二のプラスチック部品１ｎ、２ｎのそれぞれの端面を突き合わせて、突き合わせた端面を中心とした近傍をレーザ光を透過する管状の加圧部材６で押さえ、当接面である端面を密着させている。７５は図示しない支持部材３ｙの回転部であり、同回転部７５によりパイプ状をした支持部材３ｙの端部をチャック等で掴んで、支持部材３ｙを、その軸の周りに回転させるようにしている。

溶着制御部８により、支持部材３ｙの回転部７５とレーザ光照射部７を制御して、第一と第二のプラスチック部品１ｎ、２ｎを回転させながら、第一と第二のプラスチック部品１ｎ、２ｎの端面の突き合わせ部分にレーザ光照射部７でレーザ光９を照射すると、支持部材３ｙの発熱部４がレーザ光を吸収して発熱し、第一と第二のプラスチック部品１ｎ、２ｎの密着した端面を溶着する。

なお、レーザ光照射部７は、図５８の左右方向で白抜き矢印Ｂのように支持部材３ｓの軸方向に移動させたり、支持部材３ｙの軸周りに移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

図５９は、本発明の第十七実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着したプラスチック部品の断面図である。左側の第一のプラスチック部品１ｎの端面と右側の第二のプラスチック部品２ｎの端面を突き合わせた当接面が溶着されていることを点線で示している。

（第十八実施形態）
図６０は、本発明の第十八実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した図である。発明の第十八施形態では、管状をした第一のプラスチック部品１ｐの周面上に、管状をした第二のプラスチック部品２ｐの端部を重ねたときにできる段差部分８８とその近傍をレーザ溶着するように構成している。

溶着制御部８により、支持部材３ｙの回転部７５とレーザ光照射部７を制御して、第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐを回転させながら、第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐの端部を重ねたときにできる段差部分８８とその近傍にレーザ光照射部７でレーザ光９を照射すると、支持部材３ｙの発熱部４がレーザ光９を吸収して発熱し、第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐの密着した段差部分８８とその近傍を溶着する。

なお、レーザ光照射部７は、図６０の左右方向で白抜き矢印Ｂのように支持部材３ｙの軸方向に移動させたり、支持部材３ｙの軸周りに移動させたり等、レーザ光９の照射方向に対して直交する方向に移動させてもよい。また、レーザ光９の照射角度を変化させるため、レーザ光９の光軸を振らせてもよい。レーザ光９の出射位置を移動させたり、レーザ光９の照射角度を変化させたりすると、レーザ光９が照射される被照射面の大きさが広がるので、溶着範囲が拡大して溶着強度を増大させることができる。このことは、第一実施形態と同じである。

図６１は、本発明の第十八実施形態に係るレーザ溶着方法で溶着した管状をしたプラスチック部品の断面図である。図６１では、管状をした第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐの当接面の内、レーザ光照射部７によるレーザ光９が照射されて溶着した溶着部分１３を点線で示し、溶着していない範囲を実線で示して区別している。

本発明の第十一実施形態から第十八実施形態では、管状をした第一のプラスチック部品と、同じく管状をした第二のプラスチック部品を溶着する例を説明した。管状をした第一と第二のプラスチック部品を溶着できるということは、例えば医療用のカテーテルチューブ同士のレーザ溶着や、同じく医療用のカテーテルチューブとバルーンカテーテルのレーザ溶着ができるので、医療機器分野に用いられるレーザ光を透過する複数のプラスチック部品同士を直接レーザ溶着するその他の場合にも広く役立つことが期待される。

以上、支持部材と加圧部材で挟持した複数のプラスチック部品とレーザ光照射部のレーザ光出射位置との距離を保ったまま、複数のプラスチック部品を発熱部に向けてのレーザ光照射方向に対して直交する軸の周りに回転させるプラスチック部品移動手段を設けたことを説明した。

（第十九実施形態）
図６２は、本発明の第十九実施形態にかかる、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品のレーザ溶着方法として、第一と第二のプラスチック部品１、２のレーザ溶着方法の原理を示した図を示す。図６２において、１、２は、溶着対象である第一と第二のプラスチック部品である。なお、溶着対象を３つのプラスチック部品とした場合については、図６３を用いて後述する、

発明の第十九実施形態にかかる図６２のレーザ溶着装置では、加圧部材６と、第一と第二のプラスチック部品を透過する第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａと、波長の異なる第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを併用し、加圧部材６の材料として第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａを透過するが、第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを吸収する材料（例えば、シリコンゴムなど）を用いている。

第一のレーザ光照射部７ａは、例えば半導体レーザであり、加圧部材６と第一と第二のプラスチック部品１、２を透過して、支持部材３ａに支持された発熱部４の表面に第一のレーザ光９ａを照射するようにしている。また、当該第一のレーザ光９ａの波長は７００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲であり、好ましくは８００ｎｍ〜１０００ｎｍである。

第二のレーザ光照射部７ｂは、例えばＣＯ２レーザであり、第二のレーザ光９ｂとして、遠赤外のレーザ光を照射する。当該第二のレーザ光９ｂの波長は例えば１０６４０ｎｍである。当該第二のレーザ光照射部７ｂより照射される第二のレーザ光９ｂは、加圧部材６と第一のプラスチック部品１の当接面を照射する。第二のレーザ光９ｂは、加圧部材６と第一のプラスチック部品１の当接面に対して斜めに照射するため、予め楕円状に集光しておいて、加圧部材６と第一のプラスチック部品１の当接面を照射したときに短径側が伸びて円になるようにしている。

第一のレーザ光９ａを照射すると、支持部材３ａの発熱部４で熱が発生する。また、第二のレーザ光９ｂを照射すると、加圧部材６で熱が発生する。第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂを同時に照射すると、第一と第二のプラスチック部品１、２を挟んでいる下面側の支持部材３ａの発熱部４と、上面側の加圧部材６の両方で熱が発生する。第十九実施形態は、これらの第一のレーザ光９ａによって支持部材３ａの発熱部４で発生する熱と、第二のレーザ光に９ｂよって加圧部材６で発生する熱を用いて、第一と第二のプラスチック部品１、２を支持している側と、加圧部材６で押している側の両側の熱で第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面の内、発熱部４とともに密着している範囲を溶着している。特に、第二のレーザ光９ｂによって第二のプラスチック部品２を加熱するので、第二のプラスチック部品２の厚さが厚い場合でも第一と第二のプラスチック部品１、２を迅速に溶着できる効果がある。

図６２は、図５に示した構成に第二のレーザ光照射部７ｂを追加し、斜め左上方から、加圧部材６とその下の第二のプラスチック部品２との当接面を第二のレーザ光９ｂで照射している。この場合、第二のレーザ光９ｂの照射により加圧部材６が発熱する。加圧部材６の表面の熱は周囲に発散し、放熱してしまうが、加圧部材６と第二のプラスチック部品２の間には熱がたまる。第二のレーザ光照射部７ｂがレーザ光照射を継続すると、加圧部材６と第二のプラスチック部品２の間の熱は蓄積され成長して、第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面に達する。そして、発熱部４からの熱と一緒になって第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面が発熱部４により密着している範囲で溶融し、冷却、固化して溶着する。

図６３は、本発明の第十九実施形態にかかるレーザ溶着方法の原理の変形例を示した図である。この変形例では、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂを第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂで溶着する場合を示している。第一のレーザ光９ａが３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂを透過して発熱部４を照射すると、発熱部４で熱が発生する。他方、第二のレーザ光９ｂが、加圧部材６を照射すると、加圧部材６で熱が発生する。発熱部４で発生した熱は第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２ａが密着している溶着対象範囲の当接面に伝わる。また、加圧部材６で発生した熱は第二のプラスチック部品２ａと第三のプラスチック部品２ｂが密着している溶着対象範囲の当接面に伝わる。第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂの照射を継続すると、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂのそれぞれの溶着対象範囲の当接面は溶融する。第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂの照射を止め、冷却すると固化して、第一のプラスチック部品１と第二のプラスチック部品２ａは溶着し、第二のプラスチック部品２ａと第三のプラスチック部品２ｂも溶着する。

第一と第二のレーザ光照射部から照射される第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂのエネルギーが、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂを溶着するに必要な熱エネルギーより十分に大きいときは、３つのプラスチック部品１、２ａ、２ｂが溶着対象範囲で溶着する。このように、本発明では、複数のプラスチック部品をレーザ溶着することができる。

（第二十実施形態）
図６４は、本発明の第二十実施形態にかかるレーザ溶着装置の概要を示した図である。本発明の第二十実施形態にかかるレーザ溶着装置では、第一と第二のプラスチック部品１、２を透過する第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａと、波長の異なる第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを併用し、加圧部材として第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａを透過するが、第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを吸収する材料（例えば、シリコンゴムなど）を用いた加圧板６ｆを第二のプラスチック部品２の上に被せている。

図６４は、図１９に示した構成に第二のレーザ光照射部７ｂを追加し、第二のプラスチック部品２の上に第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａを透過するが、第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを吸収する加圧部材としての加圧板６ｆを被せて、斜め右上方から第二のレーザ光９ｂで照射する構成を示している。

第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂを同時に照射すると、第一と第二のプラスチック部品１、２を挟んでいる下側の支持部材３ｂの発熱部４と、上側の加圧板６ｆの両方で熱が発生する。第二十実施形態は、これらの第一のレーザ光９ａによって支持部材３ｂの発熱部４で発生する熱と、第二のレーザ光９ｂによって加圧板６ｆで発生する熱を用いて、第一と第二のプラスチック部品１、２を支持している側と、加圧板６ｆで押している側の両側の熱で第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面を溶着している。

（第二十一実施形態）
図６５は、本発明の第二十一実施形態にかかるレーザ溶着装置の概要を示した図である。本発明の第二十一実施形態にかかるレーザ溶着装置は、第一と第二のプラスチック部品１、２を透過する第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａと、波長の異なる第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを併用し、加圧部材として第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａを透過するが、第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを吸収する材料（例えば、シリコンゴムなど）を用いた加圧板６ｆを第二のプラスチック部品２の上に被せている。

図６５は、図３２に示した構成に第二のレーザ光照射部７ｂを追加し、第二のプラスチック部品２の上に第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａを透過するが、第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを吸収する加圧部材としての加圧板６ｆを被せて、斜め右上方から第二のレーザ光９ｂで照射する構成を示している。

第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂを同時に照射すると、第一と第二のプラスチック部品１、２を挟んでいる下側の支持部材の発熱部４と、上側の加圧板６ｆの両方で熱が発生する。第二十一実施形態は、これらの第一のレーザ光９ａによって支持部材３ｋの発熱部４で発生する熱と、第二のレーザ光９ｂによって加圧板６ｆで発生する熱を用いて、第一と第二のプラスチック部品１、２を支持している下側と、加圧板６ｆで押している上側の両側の熱で第一と第二のプラスチック部品１、２の当接面を溶着している。

（第二十二実施形態）
図６６は、本発明の第二十二実施形態にかかるレーザ溶着装置の概要を示した図である。本発明の第二十一実施形態にかかるレーザ溶着装置は、第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐを透過する第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａと、波長の異なる第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを併用し、加圧部材６の材料として第二のレーザ光９ｂを吸収するシリコンゴムなどの材料を用いている。

図６６は、図５８に示した構成に第二のレーザ光照射部７ｂを追加し、支持部材３ｙの回転軸に対して第一のレーザ光照射部７ａと異なる位置、例えば第一のレーザ光照射部７ａに対して反対側から第二のレーザ光９ｂで照射する構成を示している。この管状の加圧部材６は内径が第二のプラスチック部品２ｐの外径よりも小さいことから、当該加圧部材６の弾性力が第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐを中心軸側へ押圧する押圧源となる。

第一と第二のレーザ光９ａ、９ｂを同時に照射すると、第一と第二のプラスチック部品１、２を挟んでいる内側の支持部材３ｙの発熱部４と、外側の加圧部材６の両方で熱が発生する。第二十二実施形態は、これらの第一のレーザ光９ａによって支持部材３ｙの発熱部４で発生する熱と、第二のレーザ光９ｂによって加圧部材６で発生する熱を用いて、第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐを支持している内側と、加圧部材６で押している外側の両側の熱で第一と第二のプラスチック部品１ｐ、２ｐの当接面の内、発熱部４により密着している範囲を溶着している。

上記第一実施形態から第二十二実施形態の説明では、主に、第一と第二のプラスチック部品をレーザ溶着する場合を説明したが、支持部材の発熱部の上に、３つ以上のプラスチック部品を重ねて載置し、溶着対象範囲の当接面のある部分と発熱部を重ね、加圧部材で押圧して密着させ、レーザ光を集光して照射して発熱部を発熱させ、その熱で３つ以上のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着しても良い。３つ以上のプラスチック部品を重ねた厚みが、支持部材の発熱部の熱が溶着する範囲としたそれぞれの当接面において溶着に必要な熱量以上に届く範囲であれば溶着できるからである。特に、重ねるプラスチック部品の数が多いとき、あるいは発熱部に重ねるプラスチック部品の厚さが厚いときには、第十九実施形態から第二十二実施形態で説明した、第一のレーザ光（近赤外のレーザ光）９ａと第二のレーザ光（遠赤外のレーザ光）９ｂを同時に照射して、溶着対象範囲の当接面を加熱して溶着するのが好ましい。

（第二十三実施形態）
図６７に、本発明の第二十三実施形態の原理図を示す。図６７は、下ハウジングを支持部材１０３として用いたもので、発熱部４の上面を露出した状態で支持している。支持部材１０３の内部には冷却材１７を通す冷却路１８の一部として空洞１８ｂがあいていて、空洞１８ｂから発熱部４の周囲と支持部材１０３の側面に排熱口１８ｃが開口している。支持部材１０３には冷却材供給部１８ａが取り付けられていて、冷却材供給部１８ａから冷却路１８を通して冷却材１７を空洞１８ｂに送り込む。冷却材１７は発熱部４の底面と側面を通ることで、発熱部４の熱を奪って冷却し、奪った熱を発熱部４の周囲と支持部材１０３の側面の排熱口１８ｃから外部に排出する。他の構成は、図１４と同じなので説明は省略する。

図６８に、図６７で説明した第二十三実施形態のフロー図を示した。図６８では、ステップＳＴ４で発熱部の温度が第一の温度範囲より高いと判定した時、ステップＳＴ６でレーザ光照射量を減らした後、発熱部の温度の高さの程度が、ステップＳＴ６でレーザ光照射量を減らした程度で済む程度（普通）なのか、済まない程度（高過ぎ）かを判定する（ステップＳＴ３０）。発熱部の温度の高さの程度が、レーザ光照射量を減らした程度で済まない程度（高過ぎ）であると、冷却路１８から冷却材１７を空洞１８ｂに送り込み、発熱部４の底面と側面の熱を奪って冷却し、奪った熱を発熱部４の周囲と側面の排熱口１８ｃから外部に排出する（ステップＳＴ３１）。このことにより、発熱部４を冷却して温度が所望の温度範囲内に保たれるようにしている。発熱部４の温度の高さの程度が、レーザ光照射量を減らした程度で済むと判断しときは、冷却材１７を発熱部４に吹付けないでレーザ光を照射する（ステップＳＴ３）。他の部分のフロー図は、図１５と同じなので説明を省略する。

図６９に、本発明の第二十三実施形態の原理の変形例を示す。図６９は、発熱部４の側面の上半分を反射部１４で囲み、その外側を熱遮断部５で囲んでいる。発熱部４の側面の下半分と底面は、支持部材１０３ａ内の空洞１８ｂにさらしている。そして、第一の温度センサー１５ａを発熱部４の上半分の中に、第二の温度センサー１５ｂを発熱部４の下半分の中にそれぞれ設けて、発熱部４の上半分の温度情報と下半分の温度情報を溶着制御部８に送るようにしている。空洞１８ｂに、冷却材供給部１８ａにより、冷却材１７が送り込まれると、冷却材１７は空洞１８ｂにさらされている発熱部４の側面の下半分と底面から熱を奪い、奪った熱を排熱口１８ｃから外部に排出する。そのため、空洞１８ｂにさらされている発熱部４の下半分は、放熱部８０として機能する。

図７０に、図６９で説明した第二十三実施形態の変形例のフロー図を示した。図７０では、ステップＳＴ４で発熱部の温度が第一の温度範囲より高いと判定した時、ステップＳＴ６でレーザ光照射量を減らした後、発熱部４の下半分（つまり、放熱部８０）の温度が予定している温度より高いか低いか判定する（ステップＳＴ３２）。発熱部４の下半分（つまり、放熱部８０）の温度が、予定している温度より高いと、冷却路１８から冷却材１７を空洞１８ｂに送り込み、発熱部４の下半分（つまり、放熱部８０）の底面と側面の熱を奪って冷却し、奪った熱を排熱口１８ｃから外部に排出する（ステップＳＴ３３）。このことにより、発熱部４の温度が所望の温度範囲内に保たれるようにしている。発熱部４の下半分（つまり、放熱部８０）の温度が予定している温度より低いと判断しときは、冷却材１７を発熱部４に吹付けないでレーザ光を照射する（ステップＳＴ３）。他の部分のフロー図は、図１５及び図６８と同じなので説明を省略する。

図７１に、本発明の第二十三実施形態の原理の他の変形例を示す。図７１は、図６９の発熱部の下半分（つまり、放熱部８０）の材料を、上半分のステンレス鋼ではなく、アルミニュウムや銅などの熱伝導率の高い金属にして、放熱効果を高めている。

アルミニュウムや銅などはレーザ光を反射する反射材でもあるため、図７１では、発熱部４である上半分のステンレス鋼の周囲を囲んでいる反射部１４を、発熱部４である上半分のステンレス鋼の底面より下方に延ばした形にしている。また、図７１では、発熱部４である上半分のステンレス鋼の周囲を囲んでいる反射部１４を、さらに囲んでいる熱遮断部５の外に、発熱部４の上面に冷却材１７を吹付ける排熱口１８ｃが形成されている。放熱部８０の底面と側面の熱を奪って外部に排出する排熱口１８ｃの大きさを図６９に比べて小さくしているのは、冷却材１７が発熱部４の上面に向かいやすくしているためである。この変形例のフロー図は、図７０と同じなので図示と説明を省略する。

以上説明したとおり、本発明は、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品同士を直接溶着できる、という新しいレーザ溶着方法とレーザ溶着装置を実現している。

また、上記説明では、第一と第二のプラスチック部品として、板状のプラスチック部品と管状のプラスチック部品、棒状のプラスチック部品等をレーザ溶着する場合を説明した。また、複数のプラスチック部品がブロック状でもフランジ付きでフランジ同士を溶着できるものには本発明が適用できることも説明した。

なお、板状のプラスチック部品のレーザ溶着方法とシート状のプラスチック部品のレーザ溶着方法は共通しているため、シート状のプラスチック部品をレーザ溶着する場合の説明は上記説明では省略した。

（本発明の態様）
本発明の第１の態様に係るレーザ溶着装置は、
複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、
を備える。

本発明の第２の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、更に、前記支持部材は、前記発熱部の周囲が、断熱する熱遮断部、前記レーザ光を反射する反射部、及び前記発熱部の熱が伝導される伝熱部の少なくともいずれか一つにより囲まれている。

本発明の第３の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１または２の態様において、更に、前記支持部材の発熱部とともに前記複数のプラスチック部品を挟み、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲となる当接面同士が密着する方向に加圧する加圧手段を有する。

本発明の第４の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第２の態様において、前記支持部材は前記熱遮断部として空間部を有する。

本発明の第５の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、更に、前記支持部材は、前記発熱部の表面に、前記レーザ光を吸収する樹脂コーティングが施されている。

本発明の第６の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、更に、前記複数のプラスチック部品と前記レーザ光照射手段からレーザ光が照射されるレーザ光出射位置との距離を一定に保ったまま、前記レーザ光照射手段のレーザ光出射位置を前記複数のプラスチック部品に対して移動させるレーザ移動手段を備える。

本発明の第７の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、更に、前記複数のプラスチック部品と前記レーザ光照射手段からレーザ光が照射されるレーザ光出射位置との距離を一定に保ったまま、前記複数のプラスチック部品を前記レーザ光出射位置に対して移動させるプラスチック部品移動手段を備える。

本発明の第８の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第７の態様において、前記プラスチック部品移動手段は、前記複数のプラスチック部品を前記レーザ光照射手段のレーザ光出射位置に対して水平方向に並行移動させる、あるいは水平方向に回転移動させる、あるいは前記発熱部に向けてのレーザ光照射方向に対して直交する軸の周りに回転させる、の少なくとも一つを行う。

本発明の第９の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、更に、前記支持部材の発熱部の温度を測定し、測定した温度情報を前記溶着制御手段に送る温度測定手段を有し、
前記溶着制御手段は、前記温度測定手段からの前記発熱部の温度情報に基づいて、（１）前記発熱部の温度を一定に保つ、（２）レーザ照射を停止する、（３）レーザ溶着完了を報知する、の少なくとも一つの溶着動作を行う。

本発明の第１０の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第９の態様において、前記温度測定手段は、熱電対、または反射型温度計である。

本発明の第１１の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第３の態様において、前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、
さらに、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、
前記加圧手段に近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料を用い、
前記溶着制御手段は、前記第一のレーザ光照射手段と第二のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光と第二のレーザ光を同時に照射して、第一のレーザ光で前記支持部材の発熱部を発熱させ、第二のレーザ光で前記加圧手段を発熱させ、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するように制御する。

本発明の第１２の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１から９のいずれかの態様において、更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面に向けて開口した排熱口を含む冷却路を有するハウジングと、前記冷却路に冷却材を供給し、前記冷却路の排熱口から前記発熱部の上面に向けて冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有する。

本発明の第１３の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１から９のいずれかの態様において、更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面以外の面に沿って形成された冷却路を有するハウジングと、前記冷却路に冷却材を供給し、前記発熱部の上面以外の面に沿って冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有する。

本発明の第１４の態様に係るレーザ溶着装置は、前記第１の態様において、前記発熱部は、前記プラスチック部品と当接する当接面に凹部が設けられ、当該凹部の周囲に垂直壁が設けられている。

本発明の第１５の態様に係るレーザ溶着方法は、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するレーザ溶着方法であって、（１）複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部を含む支持部材に、前記複数のプラスチック部品を載置し、（２）前記複数のプラスチック部品を溶着対象範囲の当接面で当接させ、（３）前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面のある部分を前記支持部材の発熱部に対向させて重ね、（４）加圧手段により前記複数のプラスチック部品を前記発熱部との間に挟持して押圧することで、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面同士を密着させると同時に、前記支持部材の発熱部と前記発熱部と接するプラスチック部品の表面を密着させ、（５）レーザ光照射手段によりレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射し、（６）前記レーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させ、（７）前記発熱部を発熱させ、（８）当該発熱部で発生した熱で前記複数のプラスチック部品の前記溶着対象範囲の当接面を溶着する、以上のステップを含む。

本発明の第１６の態様に係るレーザ溶着方法は、前記第１５の態様において、前記（１）から（７）のステップにより、前記発熱部を発熱させたのち、前記発熱部の温度情報を一または複数の熱電対により検出して、前記温度情報に基づき、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射量を増減するとともに、冷却材送出手段から冷却材を供給して前記発熱部を冷却する（９）のステップを含む。

本発明の第１７の態様に係るレーザ溶着方法は、前記第１５または１６の態様において、前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、さらに、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、前記加圧手段は、近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料からなり、前記（５）のステップは、前記第一のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射するのと同時に、前記第二のレーザ光照射手段により前記第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射し、前記（６）のステップは、前記第一のレーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させるとともに、前記第二のレーザ光を前記加圧手段に吸収させて、前記（７）のステップは、前記発熱部とともに前記加圧手段を発熱させ、前記（８）のステップは、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する。

本発明は、レーザ光を透過する複数のプラスチック部品のレーザ溶着に広く適用することができるほか、例えばカテーテルチューブ同士のレーザ溶着や、カテーテルチューブとバルーンカテーテルのレーザ溶着、その他の小型で精密なプラスチック部品のレーザ溶着に適用することができる。

１第一のプラスチック部品
２第二のプラスチック部品
３支持部材
４発熱部
５熱遮断部
６加圧部材
７レーザ光照射部
８溶着制御部
９レーザ光
１３溶着部分
１４反射部

Claims

複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の、レーザ光が照射される溶着部分の大きさを溶着するのに必要であると限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する柱状の発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、
前記発熱部を、発生した熱が前記発熱部からレーザ光が照射されない部分に拡散しないようにする構造とした、ことを特徴とするレーザ溶着装置。
更に、前記支持部材は、前記発熱部の周囲が、断熱する熱遮断部により囲まれている請求項１に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記支持部材の発熱部とともに前記複数のプラスチック部品を挟み、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲となる当接面同士が密着する方向に加圧する加圧手段を有する請求項１または２に記載のレーザ溶着装置。
前記支持部材は前記熱遮断部として空間部を有する請求項２に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記支持部材は、前記発熱部の表面に、前記レーザ光を吸収する樹脂コーティングが施されている請求項１に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記複数のプラスチック部品と前記レーザ光照射手段からレーザ光が照射されるレーザ光出射位置との距離を一定に保ったまま、前記レーザ光照射手段のレーザ光出射位置を前記複数のプラスチック部品に対して移動させるレーザ移動手段を備える請求項１に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記複数のプラスチック部品と前記レーザ光照射手段からレーザ光が照射されるレーザ光出射位置との距離を一定に保ったまま、前記複数のプラスチック部品を前記レーザ光出射位置に対して移動させるプラスチック部品移動手段を備える請求項１に記載のレーザ溶着装置。
前記プラスチック部品移動手段は、前記複数のプラスチック部品を前記レーザ光照射手段のレーザ光出射位置に対して水平方向に並行移動させる、あるいは水平方向に回転移動させる、あるいは前記発熱部に向けてのレーザ光照射方向に対して直交する軸の周りに回転させる、の少なくとも一つを行う請求項７に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記支持部材の発熱部の温度を測定し、測定した温度情報を前記溶着制御手段に送る温度測定手段を有し、
前記溶着制御手段は、前記温度測定手段からの前記発熱部の温度情報に基づいて、（１）前記発熱部の温度を一定に保つ、（２）レーザ照射を停止する、（３）レーザ溶着完了を報知する、の少なくとも一つの溶着動作を行う請求項１に記載のレーザ溶着装置。
前記温度測定手段は、熱電対、または反射型温度計である請求項９に記載のレーザ溶着装置。
前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、
さらに、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、
前記加圧手段に近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料を用い、
前記溶着制御手段は、前記第一のレーザ光照射手段と第二のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光と第二のレーザ光を同時に照射して、第一のレーザ光で前記支持部材の発熱部を発熱させ、第二のレーザ光で前記加圧手段を発熱させ、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するように制御する請求項３に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面に向けて開口した排熱口を含む冷却路を有するハウジングと、
前記冷却路に冷却材を供給し、前記冷却路の排熱口から前記発熱部の上面に向けて冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有する請求項１から請求項９のいずれか一に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面以外の面に沿って形成された冷却路を有するハウジングと、
前記冷却路に冷却材を供給し、前記発熱部の上面以外の面に沿って冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有する請求項１から請求項９のいずれか一に記載のレーザ溶着装置。
前記発熱部は、前記プラスチック部品と当接する当接面に凹部が設けられ、当該凹部の周囲に垂直壁が設けられている請求項１から請求項１３のいずれか一に記載のレーザ溶着装置。
レーザ光を透過する複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するレーザ溶着方法であって、
（１）複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の、レーザ光が照射される溶着部分の大きさを溶着するのに必要であると限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する柱状で、発生した熱が前記発熱部からレーザ光が照射されない部分に拡散しないようにした構造とした発熱部を含む支持部材に、前記複数のプラスチック部品を載置し、
（２）前記複数のプラスチック部品を溶着対象範囲の当接面で当接させ、
（３）前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面のある部分を前記支持部材の発熱部に対向させて重ね、
（４）加圧手段により前記複数のプラスチック部品を前記発熱部との間に挟持して押圧することで、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面同士を密着させると同時に、前記支持部材の発熱部と前記発熱部と接するプラスチック部品の表面を密着させ、
（５）レーザ光照射手段によりレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射し、
（６）前記レーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させ、
（７）前記発熱部を発熱させ、
（８）当該発熱部で発生した熱で前記複数のプラスチック部品の前記溶着対象範囲の当接面を溶着する、
以上（１）から（８）のステップを含むレーザ溶着方法。
前記（１）から（７）のステップにより、前記発熱部を発熱させたのち、前記発熱部の温度情報を一または複数の熱電対により検出して、前記温度情報に基づき、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射量を増減するとともに、冷却材送出手段から冷却材を供給して前記発熱部を冷却する（９）のステップを含む請求項１５に記載のレーザ溶着方法。
前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、
さらに、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、
前記加圧手段は、近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料からなり、
前記（５）のステップは、前記第一のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射するのと同時に、前記第二のレーザ光照射手段により前記第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射し、
前記（６）のステップは、前記第一のレーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させるとともに、前記第二のレーザ光を前記加圧手段に吸収させて、
前記（７）のステップは、前記発熱部とともに前記加圧手段を発熱させ、
前記（８）のステップは、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する請求項１５又は請求項１６に記載のレーザ溶着方法。
更に、前記支持部材は、前記発熱部の周囲が、前記レーザ光を反射する反射部により囲まれている請求項１に記載のレーザ溶着装置。
更に、前記支持部材は、前記発熱部の周囲が、前記発熱部の熱が伝導される伝熱部により囲まれている請求項１に記載のレーザ溶着装置。
複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、
更に、前記支持部材の発熱部とともに前記複数のプラスチック部品を挟み、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲となる当接面同士が密着する方向に加圧する加圧手段を有し、
前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、
更に、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、
前記加圧手段に近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料を用い、
前記溶着制御手段は、前記第一のレーザ光照射手段と第二のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光と第二のレーザ光を同時に照射して、第一のレーザ光で前記支持部材の発熱部を発熱させ、第二のレーザ光で前記加圧手段を発熱させ、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するように制御することを特徴とするレーザ溶着装置。
複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、
更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面に向けて開口した排熱口を含む冷却路を有するハウジングと、
前記冷却路に冷却材を供給し、前記冷却路の排熱口から前記発熱部の上面に向けて冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有することを特徴とするレーザ溶着装置。
複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、
更に、前記発熱部の上面を露出させた形で前記支持部材を収納し、前記発熱部の上面以外の面に沿って形成された冷却路を有するハウジングと、
前記冷却路に冷却材を供給し、前記発熱部の上面以外の面に沿って冷却材を吹き付ける冷却材送出手段とを有することを特徴とするレーザ溶着装置。
複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質からなり、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部と、を含む支持部材と、
前記複数のプラスチック部品を透過するレーザ光を集光して、前記複数のプラスチック部品越しに前記発熱部へ向けて前記レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光照射手段を用いてレーザ光を前記発熱部に照射させ、前記発熱部を発熱させ、発生した熱で前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する溶着制御手段と、を備え、
前記発熱部は、前記プラスチック部品と当接する当接面に凹部が設けられ、当該凹部の周囲に垂直壁が設けられていることを特徴とするレーザ溶着装置。
レーザ光を透過する複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着するレーザ溶着方法であって、
（１）複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の大きさに対応して限定される大きさがあり、レーザ光を吸収して発熱する材質でできていて、前記プラスチック部品の溶融温度以上に発熱する発熱部を含む支持部材に、前記複数のプラスチック部品を載置し、
（２）前記複数のプラスチック部品を溶着対象範囲の当接面で当接させ、
（３）前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面のある部分を前記支持部材の発熱部に対向させて重ね、
（４）加圧手段により前記複数のプラスチック部品を前記発熱部との間に挟持して押圧することで、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面同士を密着させると同時に、前記支持部材の発熱部と前記発熱部と接するプラスチック部品の表面を密着させ、
（５）レーザ光照射手段によりレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射し、
（６）前記レーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させ、
（７）前記発熱部を発熱させ、
（８）当該発熱部で発生した熱で前記複数のプラスチック部品の前記溶着対象範囲の当接面を溶着する、
（９）前記（１）から（７）のステップにより、前記発熱部を発熱させたのち、前記発熱部の温度情報を一または複数の熱電対により検出して、前記温度情報に基づき、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の照射量を増減するとともに、冷却材送出手段から冷却材を供給して前記発熱部を冷却する、
以上（１）から（９）のステップを含むレーザ溶着方法。
前記レーザ光照射手段は、近赤外光である第一のレーザ光を照射する第一のレーザ光照射手段であり、
さらに、遠赤外光である第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射する第二のレーザ光照射手段を備え、
前記加圧手段は、近赤外光である第一のレーザ光を透過するが、遠赤外光である第二のレーザ光を吸収する材料からなり、
前記（５）のステップは、前記第一のレーザ光照射手段により、前記第一のレーザ光を集光して前記複数のプラスチック部品越しから前記支持部材の発熱部に向けて照射するのと同時に、前記第二のレーザ光照射手段により前記第二のレーザ光を前記加圧手段に向けて照射し、
前記（６）のステップは、前記第一のレーザ光を前記複数のプラスチック部品に透過させ前記発熱部に吸収させるとともに、前記第二のレーザ光を前記加圧手段に吸収させて、
前記（７）のステップは、前記発熱部とともに前記加圧手段を発熱させ、
前記（８）のステップは、前記複数のプラスチック部品を挟んでいる前記支持部材の発熱部と前記加圧手段でそれぞれ発生した熱を用いて、前記複数のプラスチック部品の溶着対象範囲の当接面を溶着する請求項２４に記載のレーザ溶着方法。