WO2015072051A1 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

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WO2015072051A1
WO2015072051A1 PCT/JP2014/004302 JP2014004302W WO2015072051A1 WO 2015072051 A1 WO2015072051 A1 WO 2015072051A1 JP 2014004302 W JP2014004302 W JP 2014004302W WO 2015072051 A1 WO2015072051 A1 WO 2015072051A1
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WO
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noble metal
metal tip
laser
base material
spark plug
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Application number
PCT/JP2014/004302
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English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　友聡
龍一 大野
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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Publication date
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Priority to EP14862725.0A priority patent/EP3070795B1/en
Priority to KR1020167012652A priority patent/KR20160070827A/ko
Priority to CN201480062358.5A priority patent/CN105723580B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a spark plug.
  • Some spark plugs have a center electrode and a ground electrode in which an electrode base material and a noble metal tip are laser welded.
  • a so-called “welding sag” that spreads the surface of the molten part reaches the tip of the noble metal tip, or metal spatter melted during laser irradiation adheres to the electrode base material or noble metal tip.
  • Such welding sag or spatter may cause a reduction in the ignitability of the spark plug.
  • blowholes are generated in the melted part during laser irradiation, the bonding strength of the melted part may be reduced, and the noble metal tip may be peeled off from the electrode base material.
  • Patent Document 1 describes a technique for suppressing spatter, blowholes, and the like by changing a rectangular laser intensity waveform used for laser welding.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms. *
  • a columnar noble metal tip comprising a center electrode and a ground electrode, wherein at least one of the center electrode and the ground electrode is welded to the electrode base material and the electrode base material A method for manufacturing a spark plug is provided.
  • a pulsed laser by irradiating a pulsed laser, a plurality of unit melted portions are formed around the boundary between the electrode base material and the noble metal tip, one unit for each laser irradiation, A laser welding step of welding the electrode base material and the noble metal tip; in the laser welding step, an irradiation axis of the laser is shifted from a central axis of the noble metal tip in a radial direction of the noble metal tip;
  • ⁇ A / 4 is satisfied.
  • an elliptical unit melting portion having a major axis along the circumferential direction of the noble metal tip can be formed by shifting the laser irradiation axis in the radial direction from the central axis of the noble metal tip. . Therefore, it is possible to suppress welding sag, spatter, and blowhole (hereinafter referred to as welding sag) toward the tip of the noble metal tip. Further, by setting the amount X of shifting the laser irradiation axis in the radial direction from the central axis of the noble metal tip within a range satisfying A / 20 ⁇
  • a center electrode and a ground electrode are provided, and at least one of the center electrode and the ground electrode is an electrode base material and a columnar noble metal welded to the electrode base material A method of manufacturing a spark plug having a tip is provided.
  • an elliptical unit melting part having a major axis along the circumferential direction of the noble metal tip can be formed, so that welding sag and the like can be suppressed.
  • the relative rotation speed R of the electrode base material and the noble metal tip with respect to the laser irradiation axis and the laser pulse width M to 5 ⁇ 0.36 ⁇ R ⁇ M ⁇ 30, welding sag, etc. Can be effectively suppressed.
  • a columnar noble metal comprising a center electrode and a ground electrode, wherein at least one of the center electrode and the ground electrode is welded to the electrode base material and the electrode base material.
  • a plurality of unit melted portions are formed around the boundary between the electrode base material and the noble metal tip, one unit for each laser irradiation, A laser welding step of welding the electrode base material and the noble metal tip; in the laser welding step, using a laser irradiation apparatus having an optical system in which a laser spot has an elliptical shape, along the circumferential direction of the noble metal tip
  • the unit melting portion having an elliptical shape having a major axis is formed.
  • the laser spot has an optical system having an elliptical shape
  • the laser spot when the laser is irradiated to the boundary portion between the electrode base material and the noble metal tip, the laser spot has a major axis along the circumferential direction of the noble metal tip.
  • An elliptical melting part can be formed. Therefore, it is possible to easily suppress welding sag and the like.
  • the unit molten portion has a maximum width in the circumferential direction of the noble metal tip as D and a maximum width in a direction parallel to the central axis of the noble metal tip as d, 1.05 It may be characterized by having an elliptical shape that satisfies ⁇ D / d ⁇ 1.50.
  • the shape of the melted portion can be made a shape suitable for suppressing welding sag and the like.
  • the melting portion formed over the entire circumference of the noble metal tip is cut along the circumferential direction of the noble metal tip.
  • S2 / S1 ⁇ 100 ⁇ 70 may be satisfied, where S1 is an area of the cross section and S2 is an area of the melted portion in the cross section.
  • the noble metal tip can be prevented from peeling from the electrode base material.
  • the laser spot in the laser welding step, has an energy per unit area of 30 J / mm 2 or more around the boundary portion between the electrode base material and the noble metal tip. May be irradiated. According to the manufacturing method of this embodiment, even if welding sag or the like is likely to occur because the energy per unit area of the laser spot is relatively high, such as 30 J / mm 2 or more, in the circumferential direction of the noble metal tip. Since the elliptical unit melt portion having a major axis along the long axis is formed, welding sag can be effectively suppressed.
  • the present invention can also be realized in various forms other than the spark plug manufacturing method described above.
  • it can be realized in the form of a spark plug, a spark plug center electrode or ground electrode, a spark plug center electrode or ground electrode manufacturing method, and the like.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the tip of a center electrode 20.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the tip of a center electrode 20.
  • FIG. It is a flowchart which shows the laser welding method of an electrode base material and a noble metal tip. It is a figure which shows the mode of the laser welding process in this embodiment. It is a figure which shows the fusion
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the spark plug 100.
  • the spark plug 100 has an elongated shape along the axis O.
  • the right side of the axis O indicated by a one-dot broken line shows an external front view
  • the left side of the axis O shows a cross-sectional view of the spark plug 100 cut along a cross section passing through the central axis of the spark plug 100.
  • the upper side in FIG. 1 that is parallel to the axis O is called the front end side
  • the lower side in FIG. 1 is called the rear end side.
  • FIG. 1 corresponds to the xyz axis in the other figures.
  • the rear end side of the spark plug 100 is the ⁇ z direction
  • the front end side of the spark plug 100 is the + z direction.
  • the simple “z direction” refers to a direction parallel to the z axis (a direction along the z axis). The same applies to the x-axis and the y-axis. *
  • the spark plug 100 includes an insulator 10, a center electrode 20, a ground electrode 30, a terminal fitting 40, and a metal shell 50.
  • the rod-shaped center electrode 20 protruding from the tip of the insulator 10 is electrically connected to a terminal fitting 40 provided at the rear end of the insulator 10 through the inside of the insulator 10.
  • the outer periphery of the center electrode 20 is held by the insulator 10, and the outer periphery of the insulator 10 is held by the metallic shell 50 at a position away from the terminal fitting 40.
  • the ground electrode 30 electrically connected to the metal shell 50 forms a spark gap, which is a gap for generating a spark, between the tip of the center electrode 20. *
  • the insulator 10 is an insulator formed by firing alumina or the like.
  • the insulator 10 is a cylindrical member having a shaft hole 12 that accommodates the center electrode 20 and the terminal fitting 40 formed at the center.
  • a central body 19 having a large outer diameter is formed at the axial center of the insulator 10.
  • a rear end side body portion 18 that insulates between the terminal metal fitting 40 and the metal shell 50 is formed on the rear end side of the central body portion 19.
  • a front end side body portion 17 having an outer diameter smaller than that of the rear end side body portion 18 is formed on the front end side of the central body portion 19, and a front end side body portion 17 is further on the front end side than the front end side body portion 17.
  • a leg length portion 13 is formed which has a smaller outer diameter and decreases toward the distal end side. *
  • the metal shell 50 is a cylindrical metal fitting that surrounds and holds a portion extending from a part of the rear end body portion 18 of the insulator 10 to the leg long portion 13.
  • the metal shell 50 is made of low carbon steel, and is subjected to a plating process such as nickel plating or zinc plating.
  • the metal shell 50 includes a tool engaging portion 51, a mounting screw portion 52, and a seal portion 54.
  • the tool engaging portion 51 is fitted with a tool for attaching the spark plug 100 to the engine head.
  • the attachment screw portion 52 has a thread that is screwed into the attachment screw hole of the engine head.
  • the seal portion 54 is formed in a hook shape at the base of the mounting screw portion 52, and an annular gasket 5 formed by bending a plate is inserted between the seal portion 54 and the engine head.
  • a thin caulking portion 53 is provided on the rear end side of the metal fitting 50 from the tool engaging portion 51.
  • a thin compression deformation portion 58 is provided between the seal portion 54 and the tool engagement portion 51 as in the caulking portion 53.
  • annular ring members 6 and 7 are interposed between the annular ring members 6 and 7. Further, talc (talc) 9 powder is filled between the ring members 6 and 7.
  • the compression deformable portion 58 is compressed and deformed by pressing the caulking portion 53 inward so as to be bent inward, and the compression deformation of the compression deformable portion 58 causes the ring members 6, 7 and The insulator 10 is pressed toward the front end side in the metal shell 50 through the talc 9. By this pressing, the talc 9 is compressed in the direction of the axis O, and the airtightness in the metal shell 50 is enhanced.
  • an insulator step portion located at the base end of the leg long portion 13 of the insulator 10 through an annular plate packing 8 on the metal inner step portion 56 formed at the position of the mounting screw portion 52. 15 is pressed.
  • the plate packing 8 is a member that maintains the airtightness between the metal shell 50 and the insulator 10 and prevents combustion gas from flowing out.
  • the ground electrode 30 is made of a metal having high corrosion resistance, and a nickel alloy is used as an example.
  • the proximal end of the ground electrode 30 is welded to the distal end surface 57 of the metal shell 50.
  • the tip side of the ground electrode 30 is bent in a direction intersecting the axis O.
  • a columnar noble metal tip 34 is welded to the electrode base material 31 at a portion of the ground electrode 30 facing the tip of the center electrode 20.
  • the center electrode 20 is a rod-like member in which a core material 22 having better thermal conductivity than the electrode base material 21 is embedded in the electrode base material 21.
  • the electrode base material 21 is made of a nickel alloy containing nickel as a main component
  • the core member 22 is made of copper or an alloy containing copper as a main component.
  • a cylindrical noble metal tip 24 is welded to the electrode base material 21 at the tip of the center electrode 20.
  • the noble metal tips 24 and 34 are made of, for example, platinum (Pt), iridium (Ir), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), or an alloy thereof. Note that the axis O shown in FIG. 1 is also the central axis O of the noble metal tips 24 and 34. *
  • FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the tip of the center electrode 20.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the tip of the center electrode 20.
  • the center electrode 20 includes a melting portion 25 formed by melting the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 in the vicinity of the boundary portion 26 (FIG. 3) between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24.
  • the melting part 25 is composed of a plurality of unit melting parts 25n1 to 25n12 (FIG. 2).
  • the unit melting portions 25n1 to 25n12 are formed over the entire circumference in the circumferential direction of the noble metal tip 24.
  • the circumferential direction of the noble metal tip 24 can be called the circumferential direction of the electrode base material 21 or the circumferential direction near the boundary portion 26.
  • each unit melting portion 25n1 to 25n12 overlaps with an adjacent unit melting portion. Note that the number of unit melted portions may be changed as appropriate. *
  • the unit melting part 25n12 is a unit melting part formed last among the plurality of unit melting parts 25n1 to 25n12.
  • the unit melting portion 25n12 has an elliptical shape having a major axis along the circumferential direction of the noble metal tip 24 and a minor axis along the z direction that is parallel to the axis O.
  • Each of the unit melting portions 25n1 to 25n12 is sequentially formed under the same conditions as will be described later. Therefore, for example, the unit melting part 25n11 has an elliptical shape similar to the unit melting part 25n12, although the unit melting part 25n12 formed subsequent to the unit melting part 25n11 overlaps and it is difficult to confirm the entire shape.
  • the shape of the unit melted portions 25n1 to 25n12 satisfy the following formula (1). 1.05 ⁇ D / d ⁇ 1.50 (1)
  • D is the maximum width (major axis) in the circumferential direction of the noble metal tip 24
  • d is the maximum width (minor axis) in the direction parallel to the central axis O of the noble metal tip 24.
  • the maximum width in the circumferential direction of the noble metal tip 24 of the unit melting portions 25n1 to 25n12 is described with reference to FIG. 2.
  • melting part 25 satisfy
  • S1 is the area of the cross section obtained by cutting the center in the direction parallel to the central axis O (z axis) of the melted portion 25 along the circumferential direction (xy plane in FIG. 2) of the noble metal tip 24, S2 is the area of the melted portion 25 in the cross section.
  • the direction parallel to the central axis O (z-axis) of the melted portion 25 may not be a direction completely parallel to the central axis O, and may be, for example, a substantially parallel direction including a deviation of several degrees. Good.
  • the center electrode 20 is formed by laser welding an electrode base material 21 and a noble metal tip 24. A laser welding method for the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 will be described later. *
  • the ground electrode 30 is joined to the metal shell 50.
  • the center electrode 20 and the insulator 10 are assembled.
  • attached to the metal shell 50 is implemented.
  • an assembly in which the insulator (insulator) 10 and the center electrode 20 are assembled inside the metal shell 50 is configured.
  • a caulking process of the metal shell 50 is performed.
  • the insulator 10 is fixed to the metal shell 50 by this caulking process.
  • the noble metal tip 34 is laser welded to the electrode base material 31 of the ground electrode 30.
  • the gasket 5 is mounted between the seal portion 54 and the mounting screw portion 52 of the metal shell 50, and the spark plug 100 is completed.
  • the said manufacturing method is an example, A spark plug can be manufactured by the various methods different from this. For example, the order of the steps described above can be arbitrarily changed. *
  • FIG. 4 is a flowchart showing a laser welding method of the electrode base material and the noble metal tip. This method is applied to both the center electrode 20 and the ground electrode 30, but here, laser welding at the center electrode 20 will be described as an example. The same applies to the following embodiments. *
  • the noble metal tip 24 is disposed at a predetermined position (the tip in this embodiment) of the electrode base material 21 (step S101).
  • the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 may be resistance-welded for temporary fixing, or the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 may be fixed with a jig. *
  • a laser is irradiated around the boundary portion 26 between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 (step S102).
  • the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 are rotated about the central axis O, and a unit melted portion that is formed once for each laser irradiation is formed by using the pulse oscillation laser device. Sequentially formed around the vicinity. By doing so, the melting part 25 composed of the plurality of unit melting parts 25n1 to 25n12 is formed over the entire circumference (around the boundary part 26) of the noble metal tip 24.
  • laser irradiation is performed by shifting the laser irradiation axis LS from the central axis O of the noble metal tip 24 in the radial direction of the noble metal tip 24.
  • the energy per unit area of the laser spot calculated by dividing the energy per pulse by the laser spot area is 30 J / mm 2 or more.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state of the laser welding process in the present embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram of the laser welding process viewed from the ⁇ x direction
  • FIG. 5B is a diagram of the laser welding process viewed from the + z direction.
  • the laser LB is irradiated near the boundary portion 26 between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24.
  • the laser irradiation axis LS is parallel to the xy plane.
  • the laser irradiation axis LS is shifted from the central axis O of the noble metal tip 24 in the radial direction of the noble metal tip 24 (x direction in FIG. 5B).
  • the laser LB is irradiated near the boundary portion 26 so that the laser irradiation axis LS and the center axis O of the noble metal tip do not intersect.
  • the laser irradiation axis LS is shifted from the central axis O of the noble metal tip 24 so that the position of the laser irradiation axis LS and the central axis O of the noble metal tip 24 is a twisted position. 24 are displaced in the radial direction.
  • the position where the laser LB is irradiated is set, and the laser LB is irradiated in the vicinity of the boundary portion 26, whereby the unit melting portions 25n1 to 25n12 are arranged in the circumferential direction of the noble metal tip 24 as shown in FIG. It becomes an elliptical shape having a major axis along.
  • the laser irradiation position is set so that the diameter A of the noble metal tip 24 and the deviation X of the laser irradiation axis LS from the central axis O satisfy the following expression (3).
  • the elliptical unit melted portions 25n1 to 25n12 having a long diameter along the circumferential direction of the noble metal tip 24 are formed by shifting the laser irradiation axis LS from the central axis O of the noble metal tip 24 in the radial direction. Can do. Therefore, the maximum width D in the circumferential direction is the same as that of the unit melted portion of the present embodiment, and compared with the case where a circular unit melted portion is formed, according to the manufacturing method of the present embodiment, The maximum width d in the z direction can be shortened. Therefore, it is possible to suppress welding sag toward the tip of the noble metal tip 24 and adhesion of spatter near the tip of the noble metal tip 24. Therefore, even when the thickness of the noble metal tip 24 is relatively small, welding sag toward the tip of the noble metal tip 24 and adhesion of spatter can be effectively suppressed. Can be secured. *
  • blowholes are likely to occur in the overlapping portions of the unit melting portions.
  • the maximum width d in the z direction is the same as that of the unit melting portion of the present embodiment, and the number of shots can be reduced according to the manufacturing method of the present embodiment as compared with the case of forming a circular unit melting portion.
  • the melting part 25 can be formed. Therefore, the area of the overlapping portion of the unit melted portions in the melted portion 25 can be reduced as compared with the case where the circular unit melted portion is formed. Therefore, it is possible to suppress blowholes that are likely to occur in the overlapping portions of the unit melting portions.
  • the position where the laser is irradiated so that the deviation amount of the laser irradiation axis LS satisfies the above formula (3), it is possible to effectively suppress welding sag, spatter, and blowhole.
  • the higher the energy per unit area of the laser spot the more likely it is that welding sag, spatter, and blowholes will occur.
  • the manufacturing method of the present embodiment even if the energy per unit area of the laser spot is 30 J / mm 2 or more, which is about 2 to 3 times higher than that of the conventional laser welding, And spatter and blow holes can be suppressed. Therefore, even when the high melting point noble metal tip 24 is laser-welded with high energy, it is possible to effectively suppress welding sag, spatter, and blowhole.
  • Example 1 of the first embodiment In this example, in the laser welding method described above (FIG. 4, steps S101 to S102), in step S102, the diameter A and the shift amount X of the noble metal tip 24 are set as follows. 100 spark plugs were produced for each of the same diameter A and deviation X in different conditions 1 and 2 shown. *
  • FIG. 6 is a view showing a melting portion of a spark plug in which welding sag, spatter, and blowhole are generated.
  • FIG. 6A shows a state in which welding sag occurs in the melted portion.
  • the distance L from the tip z1 of the melted part located in the most + z direction to the tip z2 of the melted part located in the most -z direction is measured, and when L ⁇ 0.1 mm, Therefore, it was determined that the welding state was NG. *
  • FIG. 6B shows a spark plug in which spatter SP is generated.
  • spatter SP having a diameter of 0.1 mm or more was generated, it was determined that the welding state was NG due to spatter.
  • FIG. 6C shows a spark plug in which a blow hole BH is generated.
  • the center electrode 20 of the spark plug was irradiated with X-rays to confirm the presence or absence of the blow hole BH.
  • the size of the blow hole BH was measured by cutting a portion where the blow hole BH was confirmed and observing it with a metal microscope. When the size of the measured blowhole BH was 0.1 mm or more, it was determined that the welded state was NG due to the blowhole. *
  • FIG. 7 is a diagram showing the evaluation result of the welding state when the deviation amount X of the laser irradiation axis LS is changed under the conditions 1 and 2.
  • FIG. 7 shows the deviation amount X, the number of spark plugs determined to be NG due to the occurrence of welding sag and spatter, and the number of spark plugs determined to be NG due to the occurrence of blowholes. ing. Further, in FIG. 7, the range in which the number of spark plugs in which the welding state is determined to be NG due to welding sag, spatter, and blow holes is 0 is indicated by hatching. *
  • Condition 1 when the absolute value of the deviation amount X is in the range of 0.15 ⁇
  • Example 2 Evaluation of shape of unit melted portion of the first embodiment: Next, experimental results on the reason why it is preferable that the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 are welded so as to satisfy the formula (1). Based on *
  • D is the maximum width in the circumferential direction of the noble metal tip 24 of the unit melting portions 25n1 to 25n12
  • d is the maximum width in the direction parallel to the central axis O of the noble metal tip 24 (z direction).
  • 100 spark plugs having different values were produced.
  • the laser welding conditions the conditions 1 and 2 in Example 1 described above were used.
  • the number of spark plugs in which the welding state was determined to be NG due to the occurrence of welding sag, spatter, or blowhole was counted. Since the criterion for determining that the welding state is NG is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted. *
  • FIG. 8 is a diagram showing the evaluation results of the welding state when the unit melted part is formed by changing the value of D / d under conditions 1 and 2.
  • the value of D / d the number of spark plugs determined to be NG due to the occurrence of welding sag and spatter, the number of spark plugs determined to be NG due to the occurrence of blowholes, It is shown. Further, in FIG. 8, the range where the number of spark plugs determined to be NG by welding sag, spatter, and blow hole is 0 is indicated by hatching. *
  • Example 3 of the first embodiment evaluation of peeling resistance of the noble metal tip: Next, an experiment was conducted on the reason why the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 are preferably welded so as to satisfy the formula (2). It demonstrates based on a result. *
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a manner of calculating the melted portion ratio.
  • FIG. 9A is a diagram showing a cutting position of the melted portion 25
  • FIG. 9B is a diagram showing a cross section of the melted portion cut.
  • the melting portion ratio is obtained by cutting the center P of the melting portion 25 in the direction parallel to the central axis O (z axis) along the circumferential direction (xy plane) of the noble metal tip 24.
  • the area of the cross section was determined as S1
  • the area of the melted portion 25 in the cross section was determined as S2 by calculating (S2 / S1) ⁇ 100.
  • the spark having the center electrode 20 in which the unit melting part has an elliptical shape and the melting part ratio is 50%, 60%, 70%, 80%, 90%.
  • a plug was produced. *
  • a cooling test was performed.
  • the tip of the center electrode 20 was heated with a burner for 2 minutes to raise the temperature of the center electrode 20 to 1000 ° C. Thereafter, the burner was turned off, the center electrode 20 was gradually cooled for 1 minute, and the center electrode 20 was heated again with the burner for 2 minutes to raise the temperature of 20 to 1000 ° C. This cycle was repeated 1000 times.
  • the melted part 25 was cut along a zy plane passing through the central axis O, and the length of the oxide scale generated in the vicinity of the melted part 25 was measured. And the progress rate of the oxide scale was calculated
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating the progress rate of the oxide scale.
  • FIG. 10 shows a cross section (half cross section) of the center electrode 20 of the spark plug subjected to the cooling test, cut along a zy plane passing through the central axis O.
  • the progress rate of the oxide scale is the sum B of the lengths B1 and B2 of the oxide scale OS in the y direction in the half section and the sum C of the weld lengths C1 and C2 in the y direction between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 , And the ratio of the oxide scale length B to the weld length C was calculated. And when the progress rate of the oxide scale OS was less than 50%, it was judged that the peel resistance was good. *
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the melted portion ratio and the progress rate of the oxide scale.
  • the progress rate of the oxide scale became less than 50%. That is, when the melted portion ratio satisfies (S2 / S1) ⁇ 100 ⁇ 70 (formula (2)), the peel resistance of the noble metal tip 24 becomes good. From the above results, it was shown that the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 are preferably welded so as to satisfy the formula (2). *
  • Second Embodiment B1. Configuration of Spark Plug: Since the configuration of the spark plug 100 in the present embodiment is the same as the configuration of the spark plug 100 of the first embodiment (FIGS. 1 to 3), description thereof is omitted. *
  • the manufacturing method of the spark plug 100 in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except for the laser welding method of the electrode base material and the noble metal tip, and the description thereof is omitted. *
  • FIG. 12 is a flowchart showing a laser welding method of the electrode base material and the noble metal tip in the second embodiment. Also in the second embodiment, the noble metal tip 24 is disposed at a predetermined position of the electrode base material 21 as in the first embodiment (step S201). *
  • a laser is irradiated around the boundary portion 26 between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 (step S202).
  • the rotation speed R (rps) per unit time for rotating the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 relative to the laser irradiation axis LS and the pulse width M (msec) of the laser are: It adjusts so that the following formula
  • the laser is irradiated in parallel with the xy plane toward the central axis O of the noble metal tip 24. *
  • the manufacturing method of the present embodiment as in the first embodiment, even when the energy per unit area of the laser spot is 30 J / mm 2 or higher, which is higher than the conventional one, welding sag, spatter, Blow holes can be suppressed.
  • Example 1 of the second embodiment In this example, in the above laser irradiation step (step S202), the rotation speed R (rps) for rotating the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 around the central axis O is used. ) And the pulse width M (msec) of the laser were varied within the following conditions, and 100 spark plugs were produced for each different condition. With respect to the produced spark plugs, the number of spark plugs in which the weld state was determined to be NG due to the occurrence of welding sag, spatter, and blow holes was counted. Since the criterion for determining that the welding state is NG is the same as in Example 1 of the first embodiment described above, description thereof is omitted. *
  • FIG. 13 is a diagram showing the evaluation results of the welding state when the rotation speed R (rps) and the pulse width M are changed.
  • FIG. 13 shows the number of revolutions R and the pulse width M (msec), the number of spark plugs determined to be NG due to welding sag and spatter, and the spark determined to be NG due to the occurrence of blowholes.
  • a value (0.36 ⁇ R ⁇ M) obtained by multiplying the number of plugs, rotation speed R (rps), pulse width M (msec), and 0.36, laser power, and energy per unit area of the laser spot And are shown.
  • Manufacturing method of spark plug The manufacturing method of the spark plug 100 in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except for the laser welding method of the electrode base material and the noble metal tip, and the description thereof is omitted. *
  • FIG. 14 is a flowchart showing a laser welding method of the electrode base material and the noble metal tip in the third embodiment. Also in the third embodiment, the noble metal tip 24 is arranged at a predetermined position of the electrode base material 21 as in the first and second embodiments described above (step S301). *
  • a laser is irradiated around the boundary portion 26 between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 (step S302).
  • the laser is irradiated near the boundary portion 26 between the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 using a laser irradiation apparatus having an optical system in which the laser spot has an elliptical shape.
  • laser irradiation is performed using a laser irradiation apparatus including a lens capable of forming an elliptical beam.
  • the laser is irradiated in parallel with the xy plane toward the central axis O of the noble metal tip 24.
  • the laser is adjusted and irradiated so that the major axis of the laser spot is located in the circumferential direction of the noble metal tip 24 and the minor axis of the laser spot is located in a direction parallel to the central axis O (z axis) of the noble metal tip 24.
  • the laser irradiation apparatus having an optical system in which the laser spot has an elliptical shape is, for example, a laser irradiation apparatus including a unit that deforms a round laser beam into an ellipse, or a cross section of the emitted beam is elliptical.
  • Various apparatuses such as an irradiation apparatus using a semiconductor laser can be used.
  • a method of deforming a round laser beam into an ellipse for example, a laser irradiation apparatus having a lens that forms a round laser beam is used, and the laser irradiation axis (incident axis) LS is shifted from the center axis of the lens.
  • the section of the emitted beam may be elliptical by entering the lens and further shifting the focus.
  • the elliptical unit melted portions 25n1 to 25n12 having a long diameter along the circumferential direction of the noble metal tip 24 can be formed, and thus, similar to the first and second embodiments described above.
  • the energy per unit area of the laser spot is 30 J / mm 2 or more, which is about 2 to 3 times or more than the conventional one. Even if it is relatively high, welding sag, spatter, and blow holes can be suppressed.
  • the laser irradiation axis LS is shifted with respect to the central axis O of the noble metal tip as in the first embodiment, or the rotation speed R of the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 and the laser light are changed as in the second embodiment.
  • the pulse width M Without adjusting the pulse width M, an elliptical unit melting portion can be formed. Therefore, welding sag, spatter, and blow holes can be suppressed by the same operation as general laser welding.
  • laser welding is performed by irradiating the vicinity of the boundary portion 26 with a laser while rotating the electrode base material 21 and the noble metal tip 24.
  • a laser is irradiated around the boundary portion 26 without rotating the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 while rotating the laser irradiation device in the circumferential direction of the noble metal tip 24. It may be done.
  • Laser welding is performed by rotating the laser irradiation device in the circumferential direction of the noble metal tip 24 and rotating the electrode base material 21 and the noble metal tip 24 to irradiate a laser around the boundary portion 26. Also good. *
  • the shape of the unit melting portions 25n1 to 25n12 is an elliptical shape.
  • the shape of the unit melted portions 25n1 to 25n12 may not be a complete elliptical shape.
  • the shape of the unit melted portions 25n1 to 25n12 may be any shape in which the major axis and the minor axis satisfy the above formula (1) and the welding state is not determined to be NG due to welding sag. If the unit melting portions 25n1 to 25n12 have such a shape, the same effects as those of the various embodiments described above can be obtained. *
  • the laser welding method of the electrode base material 21 of the center electrode 20 and the noble metal tip 24 is shown.
  • This laser welding method may be applied to the electrode base material 31 and the noble metal tip 34 of the ground electrode 30.
  • the noble metal tip 34 may be laser welded to the electrode base material 31 through an intermediate tip interposed between the electrode base material 31 and the noble metal tip 34.
  • the intermediate tip for example, the noble metal tip 34 is laser welded to the intermediate tip in advance, and the intermediate tip is resistance welded or laser welded to the electrode base material 31 of the ground electrode 30.
  • the intermediate chip can be regarded as a part of the ground electrode.
  • the intermediate chip may be formed of the same material as the ground electrode. *
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof.
  • the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each form described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

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Abstract

溶接ダレやスパッタ、ブローホールの抑制されたスパークプラグを製造する。中心電極および接地電極を備え、中心電極および接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法。パルス発振レーザを照射することにより、電極母材と貴金属チップとの境界部の周囲に１回のレーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、電極母材と貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え、レーザ溶接工程では、レーザの照射軸を貴金属チップの中心軸から貴金属チップの径方向にずらし、貴金属チップの直径をＡ、レーザの照射軸をずらす量をＸとしたとき、Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４を満たすことを特徴とする。

Description

スパークプラグの製造方法
本発明は、スパークプラグの製造方法に関する。
スパークプラグの中心電極や接地電極には、電極母材と貴金属チップとがレーザ溶接されているものがある。電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接では、溶融部の表面が広がるいわゆる「溶接ダレ」が貴金属チップの先端に及んだり、レーザ照射時に溶融した金属のスパッタが電極母材や貴金属チップに付着したりすることがある。このような溶接ダレやスパッタは、スパークプラグの着火性の低下を招くおそれがある。また、レーザ照射時に、溶融部にブローホールが生じると、溶融部の接合強度が低下して、電極母材から貴金属チップが剥離するおそれがある。特許文献１には、レーザ溶接に用いられる矩形状のレーザ強度波形を変更することによって、スパッタやブローホール等を抑制する技術が記載されている。
国際公開第２００８／１２３３４３号公報
近年、スパークプラグが使用される環境の高温化や、着火性の向上が要求されていることから、より高融点の貴金属チップが用いられつつある。電極母材と高融点の貴金属チップとを溶接するために、高いエネルギーのレーザが用いられる場合には、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生しやすい。そのため、溶接ダレやスパッタ、ブローホールをさらに抑制する技術が望まれている。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。　
（１）本発明の一形態によれば、中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法が提供される。この製造方法は；パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え；前記レーザ溶接工程では、前記レーザの照射軸を前記貴金属チップの中心軸から前記貴金属チップの径方向にずらし；前記貴金属チップの直径をＡ、前記レーザの照射軸をずらす量をＸとしたとき；Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４；を満たすことを特徴とする。この形態の製造方法によれば、レーザの照射軸を貴金属チップの中心軸から径方向にずらすことにより、貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部を形成することができる。そのため、貴金属チップの先端に向けての溶接ダレやスパッタ、ブローホール（以下、溶接ダレ等）を抑制することができる。また、レーザの照射軸を貴金属チップの中心軸から径方向にずらす量Ｘを、Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４を満たす範囲とすることで、溶接ダレ等を効果的に抑制することができる。　
（２）本発明の他の形態によれば、中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法が提供される。この製造方法は；パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え；前記レーザ溶接工程では、前記電極母材と前記貴金属チップとを前記レーザの照射軸に対して相対的に回転させる、単位時間あたりの回転数をＲ（ｒｐｓ）、前記レーザのパルス幅をＭ（ｍｓｅｃ）としたとき；５≦０．３６×Ｒ×Ｍ≦３０；を満たすことを特徴とする。このようにすることによっても、貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部を形成することができるので、溶接ダレ等を抑制することができる。また、レーザの照射軸に対する電極母材と貴金属チップとの相対的な回転数Ｒと、レーザのパルス幅Ｍとを、５≦０．３６×Ｒ×Ｍ≦３０とすることで、溶接ダレ等を効果的に抑制することができる。　
（３）本発明の他の形態によれば、中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法が提供される。この製造方法は；パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え；前記レーザ溶接工程では、レーザスポットが楕円形状となる光学系を有するレーザ照射装置を用いて、前記貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の前記単位溶融部を形成することを特徴とする。この形態の製造方法によれば、レーザスポットが楕円形状となる光学系を有するので、レーザを電極母材と貴金属チップとの境界部に照射すれば、貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の溶融部を形成することができる。よって、溶接ダレ等を簡易に抑制することができる。　
（４）上記形態の製造方法において；前記単位溶融部は、前記貴金属チップの周方向の最大幅をＤ、前記貴金属チップの中心軸と平行な方向の最大幅をｄとしたとき；１．０５≦Ｄ／ｄ≦１．５０；を満たす楕円形状を有することを特徴としてもよい。この形態の製造方法によれば、溶融部の形状を溶接ダレ等を抑制するために適した形状にすることができる。　
（５）上記形態の製造方法において；前記単位溶融部を境界部の周囲に複数形成することにより、前記貴金属チップの全周にわたって形成された溶融部を、前記貴金属チップの周方向に沿って切断した断面の面積をＳ１、前記断面における前記溶融部の面積をＳ２としたときに；（Ｓ２／Ｓ１）×１００≧７０；を満たすことを特徴としてもよい。この形態の製造方法によれば、電極母材から貴金属チップが剥離することを抑制することができる。　
（６）上記形態の製造方法において；前記レーザ溶接工程では、前記電極母材と前記貴金属チップとの前記境界部の周囲に、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが３０Ｊ／ｍｍ2以上で前記レーザが照射されることを特徴としてもよい。この形態の製造方法によれば、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが３０Ｊ／ｍｍ2以上のように比較的高いために溶接ダレ等が発生しやすい場合であっても、貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部が形成されるので、溶接ダレ等を効果的に抑制することができる。　
本発明は、上述したスパークプラグの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグや、スパークプラグ用の中心電極や接地電極、スパークプラグ用の中心電極や接地電極の製造方法等の形態で実現することができる。
スパークプラグ１００の部分断面図である。 中心電極２０の先端付近を拡大して示す図である。 中心電極２０の先端付近を拡大して示す断面図である。 電極母材と貴金属チップのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。 本実施形態におけるレーザ溶接工程の様子を示す図である。 溶接ダレ、スパッタ、ブローホールが発生したスパークプラグの溶融部を示す図である。 条件１および条件２においてレーザ照射軸ＬＳのずれ量Ｘを変化させた場合の溶接状態の評価結果を示す図である。 条件１および条件２においてＤ／ｄの値を変化させて単位溶融部を形成した場合における溶接状態の評価結果を示す図である。 溶融部比率を算出する様子を示す図である。 酸化スケールの進展割合を算出する方法について説明するための図である。 溶融部比率と酸化スケールの進展割合との関係を示す図である。 第２実施形態における電極母材と貴金属チップのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。 回転数Ｒとパルス幅Ｍとを変化させた場合の溶接状態の評価結果を示す図である。 第３実施形態における電極母材と貴金属チップのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。
Ａ．第１実施形態：Ａ１．スパークプラグの構成：　図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。スパークプラグ１００は、図１に示すように、軸線Ｏに沿った細長形状を有している。図１において、一点破線で示す軸線Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏの左側は、スパークプラグ１００の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００を切断した断面図を示している。以下の説明では、軸線Ｏに平行であって図１の上方側を先端側と呼び、図１の下方側を後端側と呼ぶ。図１のｘｙｚ軸は、他の図のｘｙｚ軸と対応している。図１において、スパークプラグ１００の後端側が－ｚ方向であり、スパークプラグ１００の先端側が＋ｚ方向である。単に「ｚ方向」というときは、ｚ軸に平行な方向（ｚ軸に沿った方向）をいう。このことは、ｘ軸およびｙ軸についても同様である。　
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備える。絶縁碍子１０の先端から突出する棒状の中心電極２０は、絶縁碍子１０の内部を通じて、絶縁碍子１０の後端に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。中心電極２０の外周は、絶縁碍子１０によって保持され、絶縁碍子１０の外周は、端子金具４０から離れた位置で主体金具５０によって保持されている。主体金具５０に電気的に接続された接地電極３０は、火花を発生させる隙間である火花ギャップを中心電極２０の先端との間に形成する。　
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成して形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子金具４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁碍子１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも後端側には、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７のさらに先端側には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって先端側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。　
主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にわたる部位を包囲して保持する筒状の金具である。本実施形態では、主体金具５０は、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２と、シール部５４とを備える。工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成され、シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。　
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、この圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、タルク９が軸線Ｏ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。　
主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の位置に形成された金具内段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の脚長部１３の基端に位置する碍子段部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出が防止される。　
接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。接地電極３０の先端側は、軸線Ｏと交差する方向に屈曲されている。接地電極３０の中心電極２０の先端と対向する部分においては、円柱状の貴金属チップ３４が電極母材３１に溶接されている。　
中心電極２０は、電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２２が埋設された棒状の部材である。電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成り、芯材２２は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０の先端においては、円柱状の貴金属チップ２４が電極母材２１に溶接されている。　
貴金属チップ２４、３４は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）あるいはこれらの合金によって形成されている。なお、図１に示す軸線Ｏは、貴金属チップ２４、３４の中心軸Ｏでもある。　
図２は、中心電極２０の先端付近を拡大して示す図である。図３は、中心電極２０の先端付近を拡大して示す断面図である。中心電極２０は、電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６（図３）付近において、電極母材２１と貴金属チップ２４とが溶融して形成された溶融部２５を備える。溶融部２５は、複数の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２（図２）から構成されている。単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２は、貴金属チップ２４の周方向に全周にわたって形成されている。貴金属チップ２４の周方向とは、電極母材２１の周方向といいかえることもできるし、境界部２６付近の周方向といいかえることもできる。図２に示すように、それぞれの単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２は、隣り合う単位溶融部と重なり合っている。なお、単位溶融部の数は、適宜変更されてもよい。　
単位溶融部２５ｎ１２は、複数の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２のうち、最後に形成された単位溶融部である。単位溶融部２５ｎ１２は、貴金属チップ２４の周方向に沿って長径を有し、軸線Ｏと平行な方向であるｚ方向に沿って短径を有する楕円形状を有する。それぞれの単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２は、後述するように同じ条件で順次形成される。そのため、例えば、単位溶融部２５ｎ１１は、単位溶融部２５ｎ１１に続いて形成された単位溶融部２５ｎ１２が重なって全体の形状を確認し難いものの、単位溶融部２５ｎ１２と同じく楕円形状を有している。　
本実施形態では、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の形状は、以下の式（１）を満たすことが好ましい。

　１．０５≦Ｄ／ｄ≦１．５０・・・式（１）

　ただし、Ｄは、貴金属チップ２４の周方向の最大幅（長径）、

　ｄは、貴金属チップ２４の中心軸Ｏと平行な方向の最大幅（短径）。

　なお、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の貴金属チップ２４の周方向の最大幅とは、図２を用いて説明すると、ｘ方向から中心電極２０を見た場合における、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２のｙ方向の最大長さである。　
また、本実施形態では溶融部２５は、以下の式（２）を満たすことが好ましい。

　（Ｓ２／Ｓ１）×１００≧７０・・・式（２）

　ただし、Ｓ１は溶融部２５の中心軸Ｏ（ｚ軸）と平行な方向における中心を、貴金属チップ２４の周方向（図２においてｘｙ平面）に沿って切断した断面の面積、

　Ｓ２は断面における溶融部２５の面積。

　なお、溶融部２５の中心軸Ｏ（ｚ軸）と平行な方向とは、中心軸Ｏと完全に平行な方向でなくともよく、例えば、数°のずれを含む概ね平行な方向であってもよい。
式（１）および式（２）を満たすことが好ましい理由については、実験結果とともに後述する。　
Ａ２．スパークプラグの製造方法：　本実施形態の製造方法では、まず、主体金具５０と、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０とが準備される。中心電極２０は、電極母材２１と貴金属チップ２４とがレーザ溶接されて形成されている。電極母材２１と貴金属チップ２４のレーザ溶接方法については、後述する。　
続いて、主体金具５０に接地電極３０が接合される。これとは別に、中心電極２０と絶縁碍子１０とが組み付けられる。そして、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０が主体金具５０に組み付けられる組み付け工程が実施される。この組み付け工程によって、主体金具５０の内側に絶縁碍子（絶縁体）１０と中心電極２０とが組み付けられた組立体が構成される。　
組み付け工程の後には、主体金具５０の加締工程が実施される。この加締工程により、絶縁碍子１０が主体金具５０に固定される。その後、接地電極３０の電極母材３１に貴金属チップ３４がレーザ溶接される。そして、最後に、主体金具５０のシール部５４と取付ネジ部５２との間にガスケット５が装着されて、スパークプラグ１００が完成する。なお、上記製造方法は一例であり、これとは異なる種々の方法でスパークプラグを製造可能である。例えば、上述した工程の順序は、任意に変更可能である。　
Ａ３．電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法：　図４は、電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。この方法は、中心電極２０と接地電極３０との両方に適用されるが、ここでは中心電極２０におけるレーザ溶接を例に挙げて説明する。このことは、以下の実施形態においても同様である。　
まず、電極母材２１の所定の位置（本実施形態では先端）に貴金属チップ２４が配置される（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、電極母材２１と貴金属チップ２４とを仮固定のために抵抗溶接してもよいし、電極母材２１と貴金属チップ２４とを治具により固定してもよい。　
次に、電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６付近の周囲にレーザが照射される（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、電極母材２１と貴金属チップ２４とを中心軸Ｏを中心として回転させ、パルス発振レーザ装置を用いて、１回のレーザ照射につき１つ形成される単位溶融部を、境界部２６付近の周囲に順次形成する。こうすることにより、複数の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２から構成される溶融部２５が、貴金属チップ２４の全周（境界部２６付近の周囲）にわたって形成される。本実施形態では、貴金属チップ２４の中心軸Ｏから、貴金属チップ２４の径方向にレーザ照射軸ＬＳをずらして、レーザが照射される。　
なお、本実施形態において、１パルスあたりのエネルギーを、レーザスポット面積で除算して算出される、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーは、３０Ｊ／ｍｍ2以上である。　
図５は、本実施形態におけるレーザ溶接工程の様子を示す図である。図５（ａ）は、レーザ溶接工程を－ｘ方向からみた図であり、図５（ｂ）は、レーザ溶接工程を＋ｚ方向からみた図である。図５（ａ）に示すように、レーザＬＢは電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６付近に照射されている。レーザ照射軸ＬＳは、ｘｙ平面と並行である。また、図５（ｂ）に示すように、レーザ照射軸ＬＳは、貴金属チップ２４の中心軸Ｏから、貴金属チップ２４の径方向（図５（ｂ）においてｘ方向）にずれている。すなわち、レーザＬＢは、レーザ照射軸ＬＳと貴金属チップの中心軸Ｏとが交わらないように、境界部２６付近に照射されている。いいかえると、レーザ溶接工程では、レーザの照射軸ＬＳと貴金属チップ２４の中心軸Ｏとの位置がねじれの位置になるように、レーザの照射軸ＬＳが、貴金属チップ２４の中心軸Ｏから貴金属チップ２４の径方向にずらされている。このようにレーザＬＢを照射する位置が設定されて、レーザＬＢが境界部２６付近に照射されることにより、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２は、図２に示したように、貴金属チップ２４の周方向に沿って長径を有する楕円形状となる。本実施形態では、貴金属チップ２４の直径Ａと、レーザ照射軸ＬＳの中心軸Ｏからのずれ量Ｘとが、以下の式（３）を満たすように、レーザを照射する位置を設定する。　
Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４・・・式（３）
本実施形態では、レーザ照射軸ＬＳを貴金属チップ２４の中心軸Ｏから径方向にずらすことにより、貴金属チップ２４の周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２を形成することができる。そのため、本実施形態の単位溶融部と周方向の最大幅Ｄが同じであって、円形状の単位溶融部を形成する場合と比べると、本実施形態の製造方法によれば、溶融部２５のｚ方向の最大幅ｄを短くすることができる。よって、貴金属チップ２４の先端へ向けての溶接ダレや、貴金属チップ２４の先端付近にスパッタが付着することを抑制することができる。そのため、貴金属チップ２４の厚みが比較的小さい場合であっても、貴金属チップ２４の先端へ向けての溶接ダレや、スパッタの付着を効果的に抑制することができるので、スパークプラグの着火性を確保することができる。　
また、一般的に、単位溶融部の重なり合う部分では、ブローホールが発生しやすい。しかし、本実施形態の単位溶融部とｚ方向の最大幅ｄが同じであって、円形状の単位溶融部を形成する場合と比べると、本実施形態の製造方法によれば、少ないショット数で溶融部２５を形成することができる。そのため、円形状の単位溶融部を形成する場合と比べて、溶融部２５における単位溶融部の重なり合う部分の面積を、小さくすることができる。よって、単位溶融部の重なり合う部分に生じやすいブローホールを抑制することができる。　
また、レーザ照射軸ＬＳのずれ量が上述の式（３）を満たすようにレーザを照射する位置を設定することで、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを効果的に抑制することができる。さらに、一般的にレーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが高いほど、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生しやすい傾向がある。しかし、本実施形態の製造方法によれば、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが、３０Ｊ／ｍｍ2以上であり、従来の約２～３倍以上と比較的高い場合であっても、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを抑制することができる。そのため高融点の貴金属チップ２４を高いエネルギーでレーザ溶接する場合であっても、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを効果的に抑制することができる。　
以下、式（３）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われる根拠について、実験結果に基づいて説明する。　
Ａ４．第１実施形態の実施例１：　本実施例では、上述のレーザ溶接方法（図４、ステップＳ１０１～ステップＳ１０２）のうち、ステップＳ１０２において、貴金属チップ２４の直径Ａとずれ量Ｘとを以下に示すそれぞれの条件１、２内で異ならせて、同じ直径Ａおよびずれ量Ｘごとに、１００本のスパークプラグを作製した。　
＜レーザ溶接条件１＞

・貴金属チップ

　直径Ａ：０．６ｍｍ

　材質：Ｉｒ合金

・レーザ

　レーザパワー：２００Ｗ

　パルス幅：６ｍｓｅｃ

　ショット数：１２ショット

　電極母材と貴金属チップの回転速度：２ｒｐｓ

　レーザスポット径：１５０μｍ

　レーザスポットの単位面積あたりのエネルギー：６８Ｊ／ｍｍ2（（２００Ｗ×６ｍｓｅｃ）／（（１５０μｍ／２０００）2×π）により算出。）　
＜レーザ溶接条件２＞

・貴金属チップ

　直径Ａ：０．８ｍｍ

　材質：Ｐｔ合金

・レーザ

　レーザパワー：１５０Ｗ

　パルス幅：４ｍｓｅｃ

　ショット数：１６ショット

　電極母材と貴金属チップの回転速度：２ｒｐｓ

　レーザスポット径：１５０μｍ

　レーザスポットの単位面積あたりのエネルギー：３４Ｊ／ｍｍ2（（１５０Ｗ×４ｍｓｅｃ）／（（１５０μｍ／２０００）2×π）により算出。）
次に、作製したスパークプラグの溶融部において、溶接ダレやスパッタ、ブローホールの発生の有無を確認した。そして、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生したことにより溶接状態が不良（ＮＧ）であると判断されたスパークプラグの本数を計数した。　
図６は、溶接ダレ、スパッタ、ブローホールが発生したスパークプラグの溶融部を示す図である。図６（ａ）には、溶融部において溶接ダレが発生した様子が示されている。本実施例では、最も＋ｚ方向に位置する溶融部の先端ｚ１から、最も－ｚ方向に位置する溶融部の先端ｚ２までの距離Ｌを測定し、Ｌ≧０．１ｍｍである場合に、溶接ダレにより溶接状態がＮＧであると判断した。　
図６（ｂ）には、スパッタＳＰが発生したスパークプラグが示されている。本実施例では、直径０．１ｍｍ以上のスパッタＳＰが発生している場合に、スパッタにより溶接状態がＮＧであると判断した。　
図６（ｃ）には、ブローホールＢＨが発生したスパークプラグが示されている。本実施形態では、スパークプラグの中心電極２０にＸ線を照射して、ブローホールＢＨの有無を確認した。ブローホールＢＨの大きさは、ブローホールＢＨが確認された箇所を切断して金属顕微鏡により観察することによって測定した。測定されたブローホールＢＨの大きさが０．１ｍｍ以上である場合に、ブローホールにより溶接状態がＮＧであると判断した。　
図７は、条件１および条件２において、レーザ照射軸ＬＳのずれ量Ｘを変化させた場合の溶接状態の評価結果を示す図である。図７には、ずれ量Ｘと、溶接ダレおよびスパッタが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数と、ブローホールが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数とが示されている。また、図７には、溶接ダレおよびスパッタ、ブローホールにより溶接状態がＮＧであると判断されたスパークプラグの数が０である範囲を斜線で示している。　
条件１では、ずれ量Ｘの絶対値が、０．１５≦｜Ｘ｜≦０．０３の範囲内ある場合に、電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接状態が良好（ＯＫ）であった。また、条件２では、ずれ量Ｘの絶対値が、０．２０≦｜Ｘ｜≦０．０４の範囲内にある場合に、溶接状態が良好であった。溶接状態が良好である場合のずれ量Ｘと、条件２における貴金属チップ２４の直径Ａとの関係について調査すると、溶接状態は、Ｘの絶対値が、Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４の範囲内にある場合に良好であることがわかった。　
以上の結果をまとめると、ずれ量Ｘの絶対値｜Ｘ｜と貴金属チップ２４の直径Ａとの関係が、Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４（式（３））を満たす場合に、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが抑制された溶融部２５が形成され、電極母材２１と貴金属チップ２４とが良好に溶接されることが示された。　
Ａ５．第１実施形態の実施例２（単位溶融部の形状評価）：　次に、式（１）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われることが好ましい根拠について、実験結果に基づいて説明する。　
本実施例では、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の貴金属チップ２４の周方向の最大幅をＤ、貴金属チップ２４の中心軸Ｏと平行な方向（ｚ方向）の最大幅をｄとし、Ｄ／ｄの値を変化させたスパークプラグを１００本ずつ作製した。レーザ溶接条件は、上述の実施例１における条件１および条件２を用いた。次に、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生したことにより、溶接状態がＮＧと判断されたスパークプラグの本数を計数した。溶接状態がＮＧと判断される基準は、上述の実施例１と同様であるため、説明を省略する。　
図８は、条件１および条件２において、Ｄ／ｄの値を変化させて単位溶融部を形成した場合における溶接状態の評価結果を示す図である。図８には、Ｄ／ｄの値と、溶接ダレおよびスパッタが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数と、ブローホールが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数と、が示されている。また、図８には、溶接ダレおよびスパッタ、ブローホールにより溶接状態がＮＧであると判断されたスパークプラグの数が０である範囲を、斜線で示している。　
図８に示すように、条件１および条件２において、Ｄ／ｄの値が１．０５≦Ｄ／ｄ≦１．５０（式（１））の範囲内にある場合に、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生せず、溶接状態が良好であった。以上の結果より、式（１）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われることが好ましいことが示された。　
Ａ６．第１実施形態の実施例３（貴金属チップの耐剥離性評価）：　次に、式（２）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われることが好ましい根拠について、実験結果に基づいて説明する。　
本実施例では、楕円形状の単位溶融部から形成された溶融部について、溶融部比率（Ｓ２／Ｓ１）を変化させたスパークプラグを複数作製した。溶融部比率と貴金属チップ２４の電極母材２１からの耐剥離性を評価した。　
図９は、溶融部比率を算出する様子を示す図である。図９（ａ）は溶融部２５の切断位置を示す図であり、図９（ｂ）は切断された溶融部の断面を示す図である。溶融部比率は、図９（ａ）に示すように、中心軸Ｏ（ｚ軸）と平行な方向における溶融部２５の中心Ｐを、貴金属チップ２４の周方向（ｘｙ平面）に沿って切断した断面の面積をＳ１、断面における溶融部２５の面積をＳ２として（Ｓ２／Ｓ１）×１００を計算することにより求めた。具体的には、レーザ溶接条件を適宜変更させて、単位溶融部が楕円形状を有し、溶融部比率が５０％、６０％、７０％、８０％、９０％である中心電極２０を有するスパークプラグを作製した。　
次に、溶融部比率と貴金属チップ２４の耐剥離性との関係を評価するために、冷熱試験を行った。冷熱試験では、まず中心電極２０先端をバーナーで２分間熱し、中心電極２０の温度を１０００℃まで上昇させた。その後バーナーを切り、中心電極２０を１分間徐冷し、再び中心電極２０をバーナーで２分間熱して２０の温度を１０００℃まで上昇させた。このサイクルを１０００回繰り返した。次に、溶融部２５を中心軸Ｏを通るｚｙ平面で切断し、溶融部２５付近に発生した酸化スケールの長さを測定した。そして、測定された酸化スケールの長さから、酸化スケールの進展割合を求めた。　
図１０は、酸化スケールの進展割合を算出する方法について説明するための図である。図１０には、冷熱試験を行ったスパークプラグの中心電極２０について、中心軸Ｏを通るｚｙ平面で切断した断面（半断面）図が示されている。酸化スケールの進展割合は、半断面におけるｙ方向の酸化スケールＯＳの長さＢ１、Ｂ２の合計Ｂと、電極母材２１と貴金属チップ２４とのｙ方向の溶接長さＣ１、Ｃ２の合計Ｃと、をそれぞれ求め、溶接長さＣに対する酸化スケールの長さＢの割合を求めることにより算出した。そして、酸化スケールＯＳの進展割合が５０％未満である場合に、耐剥離性が良好であると判断した。　
図１１は、溶融部比率と酸化スケールの進展割合との関係を示す図である。図１１に示すように、溶融部比率が７０％を超えると、酸化スケールの進展割合が５０％未満となった。すなわち、溶融部比率が（Ｓ２／Ｓ１）×１００≧７０（式（２））を満たす場合に、貴金属チップ２４の耐剥離性が良好となった。以上の結果より、式（２）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われることが好ましいことが示された。　
Ｂ．第２実施形態：Ｂ１．スパークプラグの構成：　本実施形態におけるスパークプラグ１００の構成は、第１実施形態のスパークプラグ１００の構成（図１～図３）と同様であるため説明を省略する。　
Ｂ２．スパークプラグの製造方法：　本実施形態におけるスパークプラグ１００の製造方法は、電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法を除き、上述の第１実施形態と同様であるため説明を省略する。　
Ｂ３．電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法：　図１２は、第２実施形態における電極母材と貴金属チップのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。第２実施形態でも、上述の第１実施形態と同様に、電極母材２１の所定の位置に貴金属チップ２４が配置される（ステップＳ２０１）。　
次に、電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６付近の周囲にレーザが照射される（ステップＳ２０２）。本実施形態では、電極母材２１および貴金属チップ２４とをレーザ照射軸ＬＳに対して相対的に回転させる単位時間あたりの回転数Ｒ（ｒｐｓ）と、レーザのパルス幅Ｍ（ｍｓｅｃ）とが、以下の式（４）を満たすように調整される。なお、レーザは、貴金属チップ２４の中心軸Ｏに向けてｘｙ平面と平行に照射される。　
５≦０．３６×Ｒ×Ｍ≦３０・・・式（４）
このように、回転数Ｒとレーザのパルス幅Ｍとが式（４）を満たすように調整することによっても、貴金属チップ２４の周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２を形成することができるので、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。　
また、本実施形態の製造方法によれば、第１実施形態と同様に、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが、３０Ｊ／ｍｍ2以上と従来より高い場合であっても、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを抑制することができる。　
以下、式（４）を満たすように電極母材２１と貴金属チップ２４との溶接が行われる根拠について、実験結果に基づいて説明する。　
Ｂ４．第２実施形態の実施例１：　本実施例では、上述のレーザ照射工程（ステップＳ２０２）において、電極母材２１と貴金属チップ２４とを、中心軸Ｏを中心にして回転させる回転数Ｒ（ｒｐｓ）と、レーザのパルス幅Ｍ（ｍｓｅｃ）と、を以下に示す条件内で異ならせて、異なる条件ごとに１００本のスパークプラグを作製した。作製したスパークプラグについて、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが発生したことにより、溶接状態がＮＧと判断されたスパークプラグの本数を計数した。溶接状態がＮＧと判断される基準は、上述の第１実施形態の実施例１と同様であるため、説明を省略する。　
＜レーザ溶接条件＞・　貴金属チップ

　直径Ａ：０．６ｍｍ

　材質：Ｉｒ合金

・　レーザ

　パルス幅：Ｍ（ｍｓｅｃ）

　回転速度：Ｒ（ｒｐｓ）

　ショット数：１２ショット

　レーザスポット径：直径１５０μｍ
図１３は、回転数Ｒ（ｒｐｓ）とパルス幅Ｍとを変化させた場合の溶接状態の評価結果を示す図である。図１３には、回転数Ｒとパルス幅Ｍ（ｍｓｅｃ）と、溶接ダレやスパッタが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数と、ブローホールが発生したことによってＮＧと判断されたスパークプラグの本数と、回転数Ｒ（ｒｐｓ）とパルス幅Ｍ（ｍｓｅｃ）と０．３６とを乗算した値（０．３６×Ｒ×Ｍ）と、レーザパワーと、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーと、が示されている。なお、「０．３６×Ｒ×Ｍ」は、「Ｒ×３６０°×（Ｍ／１０００（ｓｅｃ））」を意味しており、レーザ照射中の回転角度に相当する。また、図１３には、溶接ダレおよびスパッタ、ブローホールによりＮＧと判断されたスパークプラグが存在しない範囲を斜線で示している。　
図１３に示す結果より、回転数Ｒおよびパルス幅Ｍが、５≦０．３６×Ｒ×Ｍ≦３０（式（４））の関係を満たす場合（回転角度が５°以上３０°以下である場合）に、溶接ダレやスパッタ、ブローホールが抑制された溶融部２５が形成され、電極母材２１と貴金属チップ２４とが良好に溶接されることが示された。　
Ｃ．第３実施形態：Ｃ１．スパークプラグの構成：　本実施形態におけるスパークプラグ１００の構成は第１実施形態のスパークプラグ１００の構成（図１～図３）と同様であるため説明を省略する。　
Ｃ２．スパークプラグの製造方法：　本実施形態におけるスパークプラグ１００の製造方法は、電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法を除き、上述の第１実施形態と同様であるため説明を省略する。　
Ｃ３．電極母材と貴金属チップとのレーザ溶接方法：　図１４は、第３実施形態における電極母材と貴金属チップのレーザ溶接方法を示すフローチャートである。第３実施形態でも、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様に、電極母材２１の所定の位置に貴金属チップ２４が配置される（ステップＳ３０１）。　
次に、電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６付近の周囲にレーザが照射される（ステップＳ３０２）。本実施形態では、レーザスポットが楕円形状となる光学系を有するレーザ照射装置を用いて、電極母材２１と貴金属チップ２４との境界部２６付近にレーザが照射される。具体的には、楕円のビームを形成可能なレンズを備えるレーザ照射装置を用いて、レーザが照射される。なお、レーザは、貴金属チップ２４の中心軸Ｏに向けてｘｙ平面と平行に照射される。レーザは、貴金属チップ２４の周方向にレーザスポットの長径が位置し、貴金属チップ２４の中心軸Ｏ（ｚ軸）と平行な方向にレーザスポットの短径が位置するように調整されて、照射される。　
なお、レーザスポットが楕円形状となる光学系を有するレーザ照射装置は、例えば、丸型のレーザビームを楕円に変形させるユニットを備えるレーザ照射装置や、出射されるビームの断面が楕円形状である、半導体レーザを用いる照射装置など種々の装置を用いることができる。また、丸型のレーザビームを楕円に変形させる方法として、例えば、丸型のレーザビームを形成するレンズを有するレーザ照射装置を用い、レーザの照射軸（入射軸）ＬＳをレンズの中心軸からずらしてレンズに入射し、さらにフォーカスをずらすことによって、出射されるビームの断面を楕円形状としてもよい。　
このようにすることによっても、貴金属チップ２４の周方向に沿って長径を有する楕円形状の単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２を形成することができるので、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏する。　
また、本実施形態の製造方法によれば、第１実施形態および第２実施形態と同様に、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが、３０Ｊ／ｍｍ2以上と従来の約２～３倍以上と比較的高い場合であっても、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを抑制することができる。　
さらに、第１実施形態のようにレーザ照射軸ＬＳを貴金属チップの中心軸Ｏに対してずらしたり、第２実施形態のように電極母材２１と貴金属チップ２４との回転数Ｒやレーザ光のパルス幅Ｍを調整したりすることなく、楕円形状の単位溶融部を形成することができる。そのため、一般的なレーザ溶接と同様の操作で、溶接ダレやスパッタ、ブローホールを抑制することができる。　
Ｄ．変形例：　上述の種々の実施形態では、レーザ溶接は、電極母材２１と貴金属チップ２４とを回転させつつ、境界部２６付近にレーザを照射して行われている。これに対し、レーザ溶接は、レーザ照射装置を貴金属チップ２４の周方向に回転させつつ、電極母材２１と貴金属チップ２４とを回転させずに、境界部２６付近の周囲にレーザを照射して行われてもよい。また、レーザ溶接は、レーザ照射装置を貴金属チップ２４の周方向に回転させるとともに、電極母材２１と貴金属チップ２４とを回転させて、境界部２６付近の周囲にレーザを照射して行われてもよい。　
上述の種々の実施形態では、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の形状は楕円形状である。これに対し、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の形状は、完全な楕円形状でなくともよい。例えば、単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２の形状が、長径と短径とが上述の式（１）を満たし、溶接ダレにより溶接状態がＮＧと判断されない形状であればよい。単位溶融部２５ｎ１～２５ｎ１２がこのような形状であれば、上述の種々の実施形態と同様の効果を奏する。　
上述の種々の実施形態では、中心電極２０の電極母材２１と貴金属チップ２４のレーザ溶接方法を示している。このレーザ溶接方法は、接地電極３０の電極母材３１と貴金属チップ３４とに適用されてもよい。貴金属チップ３４は、電極母材３１と貴金属チップ３４との間に介在する中間チップを介して電極母材３１にレーザ溶接されてもよい。中間チップを用いる場合には、例えば、貴金属チップ３４が中間チップに予めレーザ溶接され、その中間チップが接地電極３０の電極母材３１に抵抗溶接またはレーザ溶接される。この場合、中間チップを接地電極の一部として捉えることが可能である。中間チップは、例えば、接地電極と同様の材料により形成されてもよい。　
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
５…ガスケット

　　６、７…リング部材

　　８…板パッキン

　　９…タルク

　　１０…絶縁碍子

　　１２…軸孔

　　１３…脚長部

　　１５…碍子段部

　　１７…先端側胴部

　　１８…後端側胴部

　　１９…中央胴部

　　２０…中心電極

　　２１…電極母材

　　２２…芯材

　　２４…貴金属チップ

　　２５…溶融部

　　２５ｎ１～２５ｎ１２…単位溶融部

　　２６…境界部

　　３０…接地電極

　　３１…電極母材

　　３４…貴金属チップ

　　４０…端子金具

　　５０…主体金具

　　５１…工具係合部

　　５２…取付ネジ部

　　５３…加締部

　　５４…シール部

　　５６…金具内段部

　　５７…先端面

　　５８…圧縮変形部

　　１００…スパークプラグ

　　Ｏ…中心軸（軸線）

　　Ｐ…溶融部中心

　　ＬＢ…レーザ

　　ＬＳ…レーザ照射軸

　　ＢＨ…ブローホール

　　ＳＰ…スパッタ

　　ＯＳ…酸化スケール

Claims (6)

  1. 中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法であって、

    　パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え、

    　前記レーザ溶接工程では、前記レーザの照射軸を前記貴金属チップの中心軸から前記貴金属チップの径方向にずらし、

    　前記貴金属チップの直径を直径Ａ、前記レーザの照射軸をずらす量をＸとしたとき、

    Ａ／２０≦｜Ｘ｜≦Ａ／４

    　を満たすことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
  2. 中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法であって、

    　パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え、

    　前記レーザ溶接工程では、前記電極母材と前記貴金属チップとを前記レーザの照射軸に対して相対的に回転させる、単位時間あたりの回転数をＲ（ｒｐｓ）、前記レーザのパルス幅をＭ（ｍｓｅｃ）としたとき、

    　５≦０．３６×Ｒ×Ｍ≦３０

    　を満たすことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
  3. 中心電極および接地電極を備え、前記中心電極および前記接地電極の少なくともいずれか一方は、電極母材と該電極母材に溶接された柱状の貴金属チップとを有するスパークプラグの製造方法であって、

    　パルス発振レーザを照射することにより、前記電極母材と前記貴金属チップとの境界部の周囲に１回の前記レーザの照射につき１つ形成される単位溶融部を複数形成し、前記電極母材と前記貴金属チップとを溶接するレーザ溶接工程を備え、

    　前記レーザ溶接工程では、レーザスポットが楕円形状となる光学系を有するレーザ照射装置を用いて、前記貴金属チップの周方向に沿って長径を有する楕円形状の前記単位溶融部を形成することを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、

    　前記単位溶融部は、前記貴金属チップの周方向の最大幅をＤ、前記貴金属チップの中心軸と平行な方向の最大幅をｄとしたとき、

    　１．０５≦Ｄ／ｄ≦１．５０

    　を満たす楕円形状を有することを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、

    　前記単位溶融部を前記境界部の周囲に複数形成することにより、前記貴金属チップの全周にわたって形成された溶融部を、前記貴金属チップの周方向に沿って切断した断面の面積をＳ１、前記断面における前記溶融部の面積をＳ２としたときに、

    　（Ｓ２／Ｓ１）×１００≧７０

    　を満たすことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、

    　前記レーザ溶接工程では、前記電極母材と前記貴金属チップとの前記境界部の周囲に、レーザスポットの単位面積あたりのエネルギーが３０Ｊ／ｍｍ2以上で前記レーザが照射されることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
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