JP2011126237A - 樹脂部材のレーザー溶着方法及び溶着樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 部分的に隙間があっても、安定した溶着強度で、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い成形品を、効率よく得ることができるレーザー溶着方法及び該方法により得られる樹脂成形品の提供。
【解決手段】 レーザー光の照射によりレーザー光を透過する透過性樹脂部材（Ａ）とレーザー光を透過しない非透過性樹脂部材（Ｂ）とを溶着させるレーザー溶着方法において、透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法及び該方法により得られる樹脂成形品による。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂部材のレーザー溶着方法及び溶着樹脂成形品に関し、さらに詳しくは、溶着すべき樹脂部材間に部分的に隙間があっても、安定した溶着強度を有し、かつ溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い溶着成形品を、効率よく得ることができる樹脂部材のレーザー溶着方法及び該方法により得られる溶着樹脂成形品に関するものである。

従来から、大きなレーザー光透過率を有する透過性材料と小さなレーザー光透過率を有する吸収性材料とを重ね合わせ、透過性材料の外側から両材料の接触面にレーザー光を照射して、両材料を溶着するプラスチック溶着方法は一般に知られている。
レーザー溶着は沈み込みの少ない溶着工法であるため、安定した溶着状態を得るためには、透過性材料と吸収性材料との接触面を充分に密接させ、この状態で溶着する必要がある。そこで従来は、透過性材料と吸収性材料とを接触させた状態で、接触面に外部から大きな力を加え、この加圧力で接触面の密接性を向上させる方法を採っている。

前記従来のプラスチック溶着方法においては、外部からの圧力のみにより接触面の密接性を確保する方法を採っているため、加圧手段が複雑、大型化してコストが嵩むとともに、取扱いも容易でなく、また大きな外力を加えても、接触面の密接性を常に確保できるとは限らず、接触面に隙間があると溶着強度が低下してしまい、安定した溶着強度が得られないという問題がある。すなわち、隙間部分には空気が介在することになり、熱伝導率が悪くなるため、樹脂の分解等が発生し、発泡による溶着強度の低下が生じてしまう。

かかる問題点を解決する手段として、すなわち接触面に隙間があっても溶着強度の低下を抑える手段として、接触面を予備加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）

特許文献１に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、溶着用レーザー光によって透過性樹脂材と吸収性樹脂材とが溶着される前に、吸収性樹脂材に当接する透過性樹脂材の表面、および、透過性樹脂材に当接する吸収性樹脂材の表面が、予め加熱され、軟化せしめられている。それにより、同文献に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、透過性樹脂材の表面と吸収性樹脂材の表面との密接性が悪い場合、つまり、透過性樹脂材の表面および吸収性樹脂材の表面に凹凸が存在する場合であっても、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との溶着強度が向上せしめられている。
具体的には、同文献には、吸収性樹脂材に当接する透過性樹脂材の表面、および、透過性樹脂材に当接する吸収性樹脂材の表面を予備加熱するための方式として、電磁誘導加熱方式、ヒーター加熱方式、熱風加熱方式、赤外線ランプ加熱方式およびレーザー加熱方式が記載されている。

また、特許文献２に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、溶着用レーザー光によって透過性樹脂材と非透過性樹脂材とが溶着される前に、非透過性樹脂材に当接する透過性樹脂材の表面、および、透過性樹脂材に当接する非透過性樹脂材の表面が、予め加熱され、軟化せしめられている。それにより、特許文献２に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、透過性樹脂材の表面と非透過性樹脂材の表面との密接性が悪い場合、つまり、透過性樹脂材の表面および非透過性樹脂材の表面に凹凸が存在する場合であっても、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との溶着強度が向上せしめられている。
具体的には、特許文献２には、非透過性樹脂材に当接する透過性樹脂材の表面、および、透過性樹脂材に当接する非透過性樹脂材の表面を予備加熱するための手段として、予備加熱用レーザー光、加熱部材および温風が記載されている。

さらに、特許文献３に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、溶着用レーザー光によってレーザー光の透過率の大きい第１樹脂部材とレーザー光の透過率の小さい第２樹脂部材とが溶着される前に、第１樹脂部材と第２樹脂部材との当接面が、予め加熱され、軟化せしめられている。それにより、特許文献３に記載された樹脂材のレーザー溶着方法では、レーザー光の透過率の大きい第１樹脂部材の表面とレーザー光の透過率の小さい第２樹脂部材の表面との密接性が悪い場合、つまり、レーザー光の透過率の大きい第１樹脂部材の表面およびレーザー光の透過率の小さい第２樹脂部材の表面に凹凸が存在する場合であっても、レーザー光の透過率の大きい第１樹脂部材とレーザー光の透過率の小さい第２樹脂部材との溶着強度が向上せしめられている。
具体的には、特許文献３には、溶着用レーザー光によってレーザー光の透過率の大きい第１樹脂部材とレーザー光の透過率の小さい第２樹脂部材との当接面を予備加熱するための手段として、溶着用レーザー光のスポット径よりも大きいスポット径の予備加熱用レーザー光が記載されている。

これらの予備加熱する方法では、基本的に隙間の有無にかかわらず当接面全体を加熱するため、外観がくすんだり、耐熱性不足やひずみの緩和によって製品に変形が生じるなどの問題があった。同様に、隙間部分の安定した接着強度を得るためにレーザー出力を高くすると、レーザー光透過性樹脂部材の表面に焼けや溶融等の不具合が生じたり、溶融・膨張せしめられた樹脂部材がはみ出すなど、製品の美観を損ね、品質低下を招くおそれがあった。

したがって、樹脂部材のレーザー溶着方法として、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がなく、製品の美観を損ねずに、溶着すべき樹脂部材間に部分的に隙間があっても、十分な溶着強度を得るのに過不足のないレーザー光を照射し、品質の高い成形品を得ることができる簡便な方法が望まれていた。

特開２００４−７４７３４号公報 特開２００４−１８８８０２号公報 特開２００７−１８２００３号公報

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、溶着すべき樹脂部材間に部分的に隙間があっても、安定した溶着強度を有し、かつ溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い溶着成形品を、効率よく得ることができる樹脂部材のレーザー溶着方法及び該方法により得られる溶着樹脂成形品を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、レーザー光の照射によりレーザー光を透過する透過性樹脂部材とレーザー光を透過しない非透過性樹脂部材とを溶着させる際に、両部材の当接面に生じる隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保ったところ、上記課題を解決することができることを見出した。それらの知見に、さらに検討を重ね、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、レーザー光の照射によりレーザー光を透過する透過性樹脂部材（Ａ）とレーザー光を透過しない非透過性樹脂部材（Ｂ）とを溶着させるレーザー溶着方法において、
透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記レーザー光のスポット径は、透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）が広いほど大きくなるように変化させることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、前記レーザー光のスポット径は、下記の関係を満たすことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。
Ａ_ｄ≧０．０１２ｄ＋１．８ 式（１）
（式中、Ａ_ｄは透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間距離がｄである場合における当接面におけるレーザー光のスポット径［ｍｍ］、ｄは透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間距離［ｍｍ］である。）

また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、前記当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギーは、レーザー光の照射出力（Ｗ）及び／又はレーザー光のスキャン速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を変化させることにより略同一に保つことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、前記レーザー光のスポット径は、該レーザー光の発生源と該当接面との距離を調整することにより変化させることを特徴とするレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第６の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、前記レーザー光のスポット径は、該レーザー光の焦点距離を調整することにより変化させることを特徴とするレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第７の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、前記レーザー光のスポット径は、該レーザー光の光軸と該当接面との照射角を調整することにより変化させることを特徴とするレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明において、前記レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出しておくことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、前記隙間の大きさ（距離）の検出は、光学的手法、電気的手法又は熱的手法のいずれかによることを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第１０の発明によれば、第８の発明において、前記隙間の大きさ（距離）の検出は、当接面に、透過性樹脂部材（Ａ）および非透過性樹脂部材（Ｂ）の溶融温度以下に該部材を加熱するレーザー光を照射して、その際の当接面の温度をモニターすることにより行うことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第１１の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明において、前記レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出した後、それぞれ同じ製造ラインで製造された別の透過性樹脂部材（Ａ’）と非透過性樹脂部材（Ｂ’）との当接面に、該検出結果に応じて決定されたスポット径のレーザー光を照射して、該当接面を溶着することを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法が提供される。

また、本発明の第１２の発明によれば、第１〜１１のいずれかの発明の樹脂部材のレーザー溶着方法によって得られる溶着樹脂成形品が提供される。

本発明の樹脂部材のレーザー溶着方法及び樹脂成形品によれば、第１の発明においては、当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、レーザー光のスポット径を変化させて照射を行うことにより、加熱溶融される樹脂量（体積）を増大させ、隙間を埋めることによって、当該部位の溶着強度を向上させることができるため、部分的に隙間があっても、製品の美観を損ねずに、安定した溶着強度の溶着樹脂成形品が得られるという効果がある。

また、第２又は３の発明においては、当接面において、隙間がある部分では隙間がない部分よりも、隙間の距離に応じて、特定の割合でレーザー光のスポット径を大きくすることにより、加熱溶融される樹脂量（体積）を増大させ、確実に隙間を埋めることができる。これにより、当該部位の溶着強度を向上させることができるため、部分的に隙間があっても、安定した溶着強度の溶着樹脂成形品が得られるという効果がある。

また、第４の発明においては、当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギーは、該レーザー光の照射出力（Ｗ）及び／又は該レーザー光のスキャン速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を変化させることにより略同一に保つものであるため、簡便に、調整された過不足のないレーザー光照射を行うことができ、隙間部における溶着不足によるリークの発生が無く、溶着部のはみ出し等のない品質の高い溶着樹脂成型品を得ることができるという効果がある。

また、第５〜７の発明においては、レーザー光のスポット径を、簡便に調整するものであるため、効率よく溶着を行うことができるという効果がある。

また、第８〜１０の発明においては、レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を、詳細に検出しておくものであるため、調整された過不足のないレーザー光照射を行うことができ、隙間部における溶着不足によるリークの発生が無く、溶着部のはみ出し等のない品質の高い溶着樹脂成型品を得ることができるという効果がある。

また、第１１の発明においては、レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出し、これに応じて決定されたスポット径のレーザー光を、それぞれ同じ製造ラインで製造された別の透過性樹脂部材（Ａ’）と非透過性樹脂部材（Ｂ’）との当接面に照射して、該当接面を溶着するものであるため、１つの部材のレーザー照射毎に隙間距離の検出を行う必要がなく、効率よく低コストで同じ成型品を繰り返し生産することができるという効果がある。

また、第１２の発明においては、第１〜１１の方法によって得られる溶着樹脂成形品であるため、品質の高い成形品であるという効果がある。

図１は、本発明において、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の発生源と当接面との距離を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。 図２は、本発明において、当接面におけるレーザー光のスポット径を、焦点距離を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。 図３は、本発明において、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の光軸と当接面との照射角を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。 図４は、本発明において、溶着されるべき部材の一例を示した概略図である。 図５は、図４の部材について、熱的手段で隙間を検出した一例を示したグラフである。 図６は、図４の部材について、熱的手段で隙間を検出し、この結果を用いてスポット径を大きくした一例を示したグラフである。 図７は、本発明において、隙間検出用及び溶着用レーザー配置の一例を示した概略図である。 図８は、実施例において用いた樹脂部材の一例を示す概略図である。 図９は、実施例において用いた溶着強度測定方法の一例を示す概略図であり、図８のＸ−Ｙ断面図を示す。

１ レーザー光発生源
２ レーザー光
３ 透過性樹脂部材（Ａ）
４ 非透過性樹脂部材（Ｂ）
５ 当接面
６、７、８ 当接面におけるレーザー光照射部

以下、本発明の樹脂部材のレーザー溶着方法について、各項目ごとに詳細に説明する。
本発明の樹脂部材のレーザー溶着方法は、レーザー光の照射によりレーザー光を透過する透過性樹脂部材（Ａ）とレーザー光を透過しない非透過性樹脂部材（Ｂ）とを溶着させるレーザー溶着方法において、
透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことを特徴とする。

［各部材の光学特性］
本発明においては、レーザー光を透過する透過性樹脂部材と該レーザー光を透過しない非透過性樹脂部材とを溶着する際に、レーザー光を透過する透過性樹脂部材側からレーザー光を照射することで、該レーザー光に対して高い透過率を有する透過性樹脂部材をレーザー光が通過する。透過したレーザー光は、該レーザー光を透過しない非透過性樹脂部材の表面に到達し、エネルギーとして蓄積される。この蓄積されたエネルギー分布は、レーザー光があらかじめ持っていたエネルギー分布に対して透過性樹脂部材の透過の際の散乱によって、不均一なエネルギー分布となる。そして、前記部材の当接面においては、不均一なエネルギー分布を持った加熱、溶融が行われるため、透過性樹脂部材及び非透過性樹脂部材が互いに絡み合った状態の接合部が生じ、得られる接合体の接合部が強固になる。

この際、当接された透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との間に隙間がある場合には、溶着不良となり易い。樹脂材間に隙間がある場合、レーザー光の吸収により非透過性樹脂部材の表面で生じた熱は、対向する透過性樹脂部材の表面に伝達し難くなる。このため、隙間のない場合と比較して、非透過性樹脂部材の表面温度は高くなる。つまり、樹脂材間に隙間がある場合には、溶着強度が劣るばかりでなく、レーザー光非透過性樹脂部材の表面の温度が高くなりすぎ、焼けやガス発生等の不具合が生じ美観を損ねるという問題が生じていた。
本発明においては、透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことにより、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形等の悪影響を与えることなく、隙間部周囲の樹脂を溶融させ、安定した溶着強度で、品質の高い溶着成形品を得ることができる。

透過性樹脂部材のレーザー光透過率は、３０％以上であることが好ましい。透過性樹脂部材のレーザー光に対する透過率が３０％未満では、レーザー光を受けた部分において該レーザー光の拡散等が生じ、かつ非透過性樹脂部材に入射するレーザー光のエネルギーが少なくなって当接面での溶着が不充分になり、所望の溶着強度が得られにくくなる。透過性樹脂部材のレーザー光に対する好ましい透過率は４０％以上であり、さらに５０％以上であることが好ましい。

一方、非透過性樹脂部材はレーザー光を全く透過しないものである必要はなく、透過性樹脂部材のレーザー光透過率よりも小さいことが重要であり、非透過性樹脂部材のレーザー光に対する透過率は３０％未満であることが好ましい。この透過率が３０％以上であると、入射されたレーザー光が透過することによって、非透過性樹脂部材に吸収されるレーザー光のエネルギーが減少し、当接面での溶着が不充分になると共に、レーザー光のエネルギーの損失が生じやすい。非透過性部材のレーザー光に対する好ましい透過率は２０％以下であり、さらに１０％以下であることが好ましい。
非透過性樹脂部材には、レーザー光に対して３０％未満の透過率を得るために、レーザー光吸収材料を含有させることが好ましい。このレーザー光吸収材料としては、例えばカーボンブラックや複合酸化物系顔料等の無機系着色材、フタロシアニン系顔料、ポリメチン系顔料等の有機系着色材を用いることができ、これらは単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができるが、これらの中では効果及び経済性の観点から、カーボンブラックが好適である。

なお、透過性樹脂部材及び非透過性樹脂部材のレーザー光に対する透過率（％）は、パワーエネルギーアナライザー（コヒレント・ジャパン社製、ＦｉｅｌｄＭａｓｔｅｒ（商標登録）ＧＳ ＬＭ−４５）を用いて、ＡＳＴＭ１号ダンベルの形状に成形したものについて測定した値である。

［レーザー光照射方法］
本発明の方法においては、レーザー光の照射は、透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことが必要である。
前記当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じてスポット径を変化させずに、隙間が有る部分も無い部分も、同じスポット径でレーザーが通過した場合、隙間のある部分に溶着不足が生じたり、断熱効果により発熱し、発泡、焼け等が発生し、溶着強度が極めて低くなる。また、前記当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じてスポット径を変化させるが、隙間が有る部分も無い部分も、レーザー光の出力を一定にした場合、隙間のある部分はレーザー光照射エネルギーが増減することになる。このようにレーザー光照射エネルギーを略同一に保たない場合、照射エネルギーに過不足が生じ、やはり溶着強度が低下する不具合が生じる。本発明においては、上記問題を改善する為に、レーザー光発生源と溶着させるべき樹脂部材（「ワーク」ともいう）との距離を変える等の方法で、レーザー光をデフォーカスにし、広範囲の樹脂を適度に溶融させ隙間を埋めることができるため、外観に問題なく溶着強度を向上させることができると考えられる。

隙間の有無の判断は、特に限定されるものではなく、目視、光学的方法、電気的方法、熱的方法等で行うことができる。例えば、部材にヒケ、ソリなどが生じている場合、隙間が無い部分の当接面に照射するレーザー光のスポット径よりも、スポット径を大きく変化させたレーザー光を、上記部材のヒケ、ソリなどの影響で隙間が生じている部分の当接面に照射する。上記のように、部材にヒケ、ソリなどが生じている場合の隙間部分のスポット径は、１〜１０ｍｍ程度とすることが好ましく、より好ましくは１．２〜７ｍｍ程度、さらに好ましくは１．５〜４ｍｍ程度とすることができる。
これにより、ヒケ、ソリなどに起因した隙間を有する部材であっても、隙間がある部分において、加熱溶融される樹脂量（体積）を増大させ、隙間を埋めることによって、当該部位の溶着強度を向上させることができるため、安定した溶着強度の成形品が得られる。

また、当接面におけるレーザー光のスポット径は、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）が広いほど大きくなるように変化させることが好ましい。

好ましくは、当接面におけるレーザー光のスポット径は、下記式（１）の関係を満たす。

Ａ_ｄ≧０．０１２ｄ＋Ａ_０ 式（１）
（式中、Ａ_ｄは透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間の距離がｄである場合における当接面におけるレーザー光のスポット径［ｍｍ］、ｄは透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間距離［μｍ］、Ａ_０は透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間の距離が０である場合の当接面におけるレーザー光のスポット径［ｍｍ］を表す。）

ここで、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間の距離が０である場合の当接面におけるレーザー光のスポット径Ａ_０［ｍｍ］は、装置の仕様、部材の材質、要求される溶着幅、温度、外観等によって適宜調整して決定することができる。
例えば、正常部分のスポット径が１．８ｍｍ、ｄが５０［μｍ］、当接面におけるスポット径Ａ_ｄは２．４［ｍｍ］以上とすることが好ましい。２．４［ｍｍ］より小さいと、安定した溶着強度が得られないおそれがある。
上記式（１）に従い、当接面の隙間の距離に応じて、スポット径を変化させることにより、溶着部分の状態に応じた過不足のない、より調整されたレーザー光照射を行うことができ、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い成形品を得ることができる。

なお、レーザー光の照射は、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保って行うことが必要である。
ここで、「略同一」とは、隙間が存在する部分の当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を、隙間が存在しない正常部分の当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）との比較で一定に保つようにすることであり、これにより安定した溶着強度を保つことができる。言い換えれば、溶着ラインの始点から終点まで、どの箇所でも、当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を一定に保つようにすることである。より具体的には、隙間部分のレーザー光照射エネルギーが、その前後における当接面の密接性が保たれている正常部分のレーザー光照射エネルギーを基準として、好ましくは±３０％程度、より好ましくは±２０％程度、さらに好ましくは±１０％程度の範囲にあることをいう。
したがって、レーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）が略同一と言えない場合は、部分的に隙間が生じている等の溶着部分の状態に応じた過不足のないレーザー光照射を行うことができず、溶着部のはみ出し、成形品のくすみや変形又は焼けのおそれがあり、品質の高い成形品を得ることができない。
なお、上記の当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）は、光パワーメーターを用いて、照射エネルギーについて測定し、スポット径で除して求めた値である。

レーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面に照射された単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保ってレーザー光の照射を行う方法としては、特に限定されるものではないが、レーザー光の照射出力（Ｗ）及び／又はレーザー光のスキャン速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を変化させることが好ましい。スキャン速度を変化させることにより、照射時間が調整される。
例えば、スキャン速度は変化させずに、スポット径を大きくする箇所ではレーザー光の照射出力が大きくなるように調整したり、又は、レーザー光の出力は変化させずに、スポット径を大きくする箇所ではスキャン速度を遅くして、照射時間を長くしたりすることができる。具体的には、照射時間は、通常の溶着工程では、ワークを固定してレーザーを移動させながら、又は、レーザーを固定してワークを移動させながら線状に溶着を施すが、相対的な移動速度を変えると、照射時間を調整することができる。また、レーザー光の照射出力とスキャン速度の両方を変化させることもできる。
これにより、別途、特定の工程や装置を用いることなく、簡便に、調整された過不足のないレーザー光照射を行うことができ、隙間部における溶着不足によるリークの発生が無く、溶着部のはみ出し等のない品質の高い成形品を得ることができる。

当接面におけるレーザー光のスポット径を変化させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下のように変化させることが簡便であり好ましい。
１．レーザー光の発生源と当接面との距離を調整することにより変化させる。
２．レーザー光の焦点距離を調整することにより変化させる。
３．レーザー光の光軸と当接面との照射角を調整することにより変化させる。

図１は、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の発生源と当接面との距離を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。図１では、レーザー光発生源１とワーク当接面２との距離を変えることにより、スポット径を変化させている。図１（ａ）は、当接面におけるレーザー光照射部６のスポット径は、１．８［ｍｍ］程度に小さくなるように、レーザー光発生源１とワーク当接面５との距離を調整されており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）がほぼ０である場合に採用される。図１（ｂ）では、図１（ａ）の場合と比較して、レーザー光発生源１と当接面５との距離を短くすることにより、当接面におけるレーザー光照射部７のスポット径が大きくなるように変化させており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に隙間が生じている場合に採用される。同様に、図１（ｃ）では、図１（ａ）の場合と比較して、レーザー光発生源１と当接面５との距離を長くすることにより、当接面におけるレーザー光照射部７のスポット径が大きくなるように変化させており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に隙間が生じている場合に採用される。
このように、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の発生源と当接面との距離を調整することにより変化させる方法は、特に限定されないが、例えば、六軸ロボット装置を用いて高さ調整することができる。

図２は、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の焦点距離を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。図２では、レーザー光２の焦点距離を変えることにより、スポット径を変化させている。図２（ａ）は、当接面におけるレーザー光照射部６においてレーザー光２の焦点が結ぶように、レーザー光２の焦点距離を調整されており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）がほぼ０である場合に採用される。図２（ｂ）では、図２（ａ）の場合と比較して、レーザー光２の焦点距離を長くすることにより、当接面におけるレーザー光照射部７のスポット径が大きくなるように変化させており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に隙間が生じている場合に採用される。同様に、図２（ｃ）では、図２（ａ）の場合と比較して、レーザー光２の焦点距離を短くすることにより、当接面におけるレーザー光照射部７のスポット径が大きくなるように変化させており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に隙間が生じている場合に採用される。
このような、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の焦点距離を変えることにより変化させる方法は、特に限定されないが、例えば、レンズの曲率や屈折率を調節する方法が挙げられる。

図３は、当接面におけるレーザー光のスポット径を、レーザー光の光軸と該当接面との照射角を調整することにより変化させる方法の一例を示す概略図である。図３では、レーザー光２の照射角を変えることにより、スポット径を変化させている。図３（ａ）は、レーザー光２の光軸と当接面５とがほぼ直角となるように、レーザー光２の照射角を調整されており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）がほぼ０である場合に採用される。図３（ｂ）では、図３（ａ）の場合と比較して、レーザー光２の照射角は、大きく又は小さくすることにより、当接面におけるレーザー光照射部７のスポット径が大きくなるように変化させており、透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に隙間が生じている場合に採用される。
このような、当接面におけるレーザー光の照射角を変えることにより変化させる方法は、特に限定されないが、例えば、六軸ロボット装置を用いて、角度調整することができる。

（レーザー光）
本発明において、レーザー溶着に用いられるレーザー光としては、ガラス：ネオジム３＋レーザー、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、Ｈ_２レーザー、Ｎ_２レーザー、半導体レーザー等のレーザー光を挙げることができる。より好ましいレーザーとしては、半導体レーザーである。
レーザー光の波長は、接合される樹脂部材の種類、近赤外吸収剤の種類により異なるため一概に決定できないが、４００ｎｍ以上であることが好ましい。波長が４００ｎｍより短いと、樹脂部材が著しく劣化しやすくなる。レーザー光のより好ましい波長は４００〜１３００ｎｍである。
また、レーザー光の出力は、スキャン速度と透過性樹脂部材の吸収能力により調整することができる。レーザー光の出力が低いと樹脂部材の当接部接合面を互いに溶融させることが困難となり、出力が高いと樹脂部材が蒸発したり、変質し強度が低下する等の問題が生じるようになる。

［隙間距離の測定］
本発明において、レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を温度計測等で検出した後、該当接面に、該検出結果に応じて決定されたスポット径のレーザー光を照射して、該当接面を溶着することが好ましい。これにより、調整された過不足のないレーザー光照射を行うことができ、隙間部における溶着不足によるリークの発生が無く、溶着部のはみ出し等のない品質の高い成形品を得ることができる。
本発明によれば、隙間の距離が０〜５００μｍ程度の隙間でも、溶着可能であり、好ましくは０〜１００μｍ程度、より好ましくは０〜５０μｍ程度の隙間が溶着可能である。
隙間は部材のヒケ、ソリに起因するものの他、接合面の一方又は両方が、シボ加工等意匠に起因するものであっても構わない。

前記隙間距離の測定の方法としては、特に限定するものではなく、公知の種々の方法が使用できるが、光学的手法、電気的手法又は熱的手法のいずれかによることが好ましい。光学的手法は、赤外線レーザーやその他のレーザーを用いるもの、電気的手法は、電磁気を用いるもの、熱的手法は、温度の測定を用いるものがそれぞれ挙げられる。

本発明においては、当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）の検出は、該当接面に、透過性樹脂部材及び非透過性樹脂部材の溶融温度以下に該部材を加熱するレーザー光を照射して、その際の該当接面の温度をモニターすることにより行うことが好ましい。具体的には、溶着予定ラインを、透過性樹脂部材及び非透過性樹脂部材の溶融温度以下に該部材を加熱する出力又は波長等のレーザー光で１回又は２回以上スキャンする。この際、隙間部は熱伝導の関係で樹脂温度が上昇するので、温度をモニターすることにより、隙間部を検出することができる。
例えば、図４は、一対のフランジを有する直方体状の容器をフランジ部分が重なり合うように重ねたものを上から見た図であり、フランジ同士が溶着されるべき部位である。ａ−ｂ間フランジ裏面にリブが設けられており、部材のヒケにより、当接部ａ−ｂに隙間が生じている。Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａのライン上１周が溶着予定線である場合、ａ−ｂ間に隙間があると、その隙間部分で温度が上昇する（図５参照）。そのため、温度が上昇した部分で、溶着に用いるレーザー光のスポット径を、温度の上昇が見られない部分、つまり、隙間が生じていない部分よりも大きくすればよい。
なお、前述のように、隙間が検出できたならば、図６に示したように、レーザーが当該部分を通過する少し前から少し過ぎた時点までスポット径を大きくすることが好ましい。これにより、確実に隙間部分の溶着を行うことができる。

さらに、本発明においては、レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出した後、それぞれ同じ製造ラインで製造された別の透過性樹脂部材（Ａ’）と非透過性樹脂部材（Ｂ’）との当接面に、該検出結果に応じて決定されたスポット径のレーザー光を照射して、当接面を溶着することが好ましい。これにより、同じ製品を繰り返し生産する場合、当然樹脂部材は同じものを使うこととなるが、その樹脂部材は通常、一定位置に、同程度のヒケやソリが生じることが多いから、上述のように最初の１スキャンで隙間部を検出した後、当該部位通過時のスポット径が大きくなるようシーケンスを組んでおけば、重ねて検出作業をしなくてよいためである。

また、図７に示したように、前述のような隙間検出用レーザーと溶着用レーザーとを組み合わせ、隙間検出とスポット径調整を同期させることもできる。この方法により、レーザーのスキャンを複数回行う必要がないため、効率的に確実に溶着することができる。

本発明において、隙間検出用レーザーに用いられるレーザー光としては、部材に悪影響を与えずに隙間の検出ができるものであれば、特に限定されないが、前述の溶着用レーザーと同様のものを用いることができる。
上記の隙間検出用レーザー光を用いる際には、透過性樹脂部材及び非透過性樹脂部材の溶融温度以下に該部材を加熱するレーザー光とすることが必要である。例えば、溶着用レーザー光と比較して、出力を小さくする、又は、レーザー光の波長を長くすることにより上記部材の溶融温度以下に加熱することができる。好ましくは、隙間検出用レーザー光の波長を８００〜９４０ｎｍ程度に長くすることによる。例えば、隙間検出用レーザー光の波長が９４０ｎｍの場合、部材に悪影響を与えずに、隙間の検出を行うことができる。

［樹脂部材に用いる樹脂］
本発明においては、透過性樹脂部材（Ａ）及び非透過性樹脂部材（Ｂ）を形成するための樹脂は、好ましくは同一樹脂であるが、溶着可能であれば異なる樹脂であってもよく、加熱溶融によって固体状態より体積の膨張しやすい熱可塑性樹脂が好ましい。
詳しくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ（メタ）アクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等が挙げられる。

透過性樹脂部材（Ａ）を形成するための樹脂（「透過性樹脂」ともいう。）としては、上記樹脂が用いられ、非透過性樹脂部材（Ｂ）を形成するための樹脂（「非透過性樹脂」ともいう。）としては、好ましくは透過性樹脂部材と同一樹脂であるが、溶着可能であれば透過性樹脂と異なる樹脂であってもよい。例えば、透過側ポリカーボネートとして、非透過側ポリフェニレンスルフィドとすると、ポリカーボネートの融点はポリフェニレンスルフィドの融点より低いので、ポリフェニレンスルフィドが溶融すればポリカーボネートも溶融する。また、ポリカーボネートの透過率は高いので効率も良い。
また、非透過性樹脂としては、上記樹脂そのものでも使用できるが、好ましくはレーザー光を吸収し、発熱を促進するために、上記樹脂にカーボンブラック等の無機又は有機添加剤等が添加されたものが用いられる。これらの添加量は、樹脂１００重量部に対して０．０５〜４０重量部、好ましくは０．１〜３０重量部である。あるいは、強化材を加えたり、厚みを増してレーザー光を吸収するようにしてもよい。

上記透過性樹脂には、必要に応じて、さらに各種の樹脂添加剤、充填剤、補強材、樹脂改質剤等が入っていてもよい。具体的には、ガラス繊維，カーボン繊維等の補強繊維や着色材を添加することができる。これらの添加量は、透過性樹脂１００重量部に対して０〜７０重量部、好ましくは０〜３０重量部である。
同様に、上記非透過性樹脂には、前述したカーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材の他に、必要に応じて、さらに各種の樹脂添加剤、充填剤、補強材、難燃剤、樹脂改質剤等が入っていてもよい。具体的には、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維を添加したものを用いてもよい。これらの添加量は、非透過性樹脂１００重量部に対して０〜２００重量部である。

［成形体］
本発明の樹脂部材のレーザー溶着方法は、部分的に隙間があっても、安定した溶着強度で、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い成形品を、効率よく得ることができる樹脂部材のレーザー溶着方法であるため、例えば、両樹脂部材の当接面にヒケやソリ等からなる隙間が生じた場合であっても、効率良くかつ高歩留まりで樹脂成形品を提供することが可能である。また、高度に精製しない部材であっても、同様に、効率良くかつ高歩留まりで樹脂成形品を提供することが可能である。
具体的には、本発明により、軽量化が望まれる自動車部品、ヘッドランプ等において、複雑な形状であっても美観を損ねずに効率的に樹脂成形品を製造できる。
したがって、本発明は、製造効率、製造コストを大幅に削減することができるものであり、その工業的価値は大きい。

以下に実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り、これによって限定されるものではない。
なお、実施例に於ける各種物性の測定は、下記要領に従った。

［測定方法］
（１）隙間距離測定方法
装置名：浜松ホトニクス社製の温度計測装置を用いて、当接部における隙間を測定した。
（２）溶着部の外観
目視にて、溶着部の発泡、焼けの有無を確認した。
（３）溶着強度
実製品を用いて溶着ラインと直交する方向に引張試験を行い、破壊強度を測定し、溶着強度とした。破壊強度は、装置名：島津社製の引張装置を用いて、引張速度：５ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った時の値である。破壊強度は１０ＭＰａ以上が実用レベルである。

［実施例及び比較例］
（実施例１）
非透過性樹脂部材：ポリプロピレン樹脂４０重量％、スチレン系エラストマー３０重量％及びタルク３０重量％からなる樹脂組成物を用いて、上部に幅５ｍｍのフランジを有する縦１２０×横１００×高７０×厚み２ｍｍの上部開口の直方体状の容器を作成した。このフランジに、レーザー光吸収剤（富士フイルム製９００ＮＰ）を塗布した。また、このフランジには、横辺一部に幅３ｍｍの裏リブが設けられており、リブ部には目視でヒケが観察された。
図８（ａ）は、本実施例において用いた樹脂部材を示す概略図であり、溶着すべき樹脂部材を、レーザー光照射方向から見た図である。フランジのリブ部の一部にヒケが観察された。図８（ｂ）は、リブ断面を示す概略図であり、断面の幅を測定したところ、３ｍｍであった。
透過性樹脂部材：ポリメチルメタクリレートを用いて、上部に幅５ｍｍのフランジを有する縦１２０×横１００×高７０×厚さ２ｍｍの上部開口の直方体状の容器を作成した。
溶着：透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材とを、フランジ同士が非透過性樹脂部材のヒケ部分と透過性樹脂部材の正常部分とが対向するよう重ね合わせ、ヒケ部分（隙間部位）が含まれるよう、四辺をレーザー溶着した。図９に、重ね合わせた部材の概略図を示す。
レーザー光としては、装置名：浜松ホトニクス社製レーザー装置を用いて、９４０ｎｍの波長のものを使用した。
溶着条件は、正常部位のスポット径１．８ｍｍφ、出力３０Ｗ、スキャン速度は３ｍ／分、ヒケ部分に相当する隙間部位（隙間：１００μm）はレーザー発生源と部材との距離を狭めることでデフォーカスさせスポット径を３．６ｍｍφとした。出力を１２０Ｗに高め照射エネルギーを正常部位のそれと略同一にした。スキャン速度は３ｍ／分であった。
溶着強度測定：図９は、本実施例において、溶着強度測定に用いた試験片を説明する概略図である。ヒケ部分を含む一辺、溶着方向に１０ｍｍ×垂直方向に４０ｍｍ切り出し、溶着ラインと直交する方向に引張試験を行ったところ、破壊強度は１３ＭＰａであった。
評価結果を表１に示す。

（比較例１）
正常部位と隙間部位とで溶着条件を変えることなく、スポット径も変えずに、溶着：出力３０Ｗ、スポット径１．８ｍｍφで溶着した以外は、実施例１と同様にして溶着を行った。つまり、部材は、実施例１のものと同じ製造ラインにて製造されたものを使用し、レーザー光、隙間部位、スキャン速度等の溶着条件を実施例１と同様にして溶着を行った。
溶着強度測定：ヒケ部分を含む一辺、溶着方向に１０ｍｍ×垂直方向に４０ｍｍ切り出し、溶着ラインと直交する方向に引張試験を行ったところ、破壊強度は３ＭＰａであった。隙間部分には発泡、焼けが生じ、外観が悪化した。
評価結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、非透過性樹脂部材の横辺の正常部をフランジ幅方向５ｍｍ×長さ３ｍｍにわたり深さ５０μｍの切削加工を施した。切削加工部分を隙間部分に見立てた。
溶着：透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材とを、フランジ同士が非透過性樹脂部材の切削加工部分と透過性樹脂部材の正常部分とが対向するよう重ね合わせ、隙間部位が含まれるよう、四辺をレーザー溶着した。
レーザー光としては、装置名：浜松ホトニクス社製レーザー装置を用いて、９４０ｎｍの波長のものを使用した。
溶着条件は、正常部位のスポット径１．８ｍｍφ、出力３０Ｗ、スキャン速度は３ｍ／分、隙間部位（隙間：５０μm）はレーザー発生源と部材との距離を狭めることでデフォーカスさせスポット径を２．７ｍｍφとした。出力を７０Ｗに高め照射エネルギーを正常部位のそれと略同一にした。スキャン速度は３ｍ／分であった。
隙間部分を含む一辺、溶着方向に１０ｍｍ×垂直方向に４０ｍｍ切り出し、溶着ラインと直交する方向に引張試験を行ったところ、破壊強度は１５ＭＰａであった。
評価結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１において、溶着条件として、正常部位のスポット径１．９８ｍｍφ、出力３６Ｗ、隙間部位のスポット径３．９６ｍｍφ、出力１４５Ｗとした以外は実施例１と同様に評価した。評価結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例２において、溶着条件として、正常部位のスポット径１．９８ｍｍφ、出力３６Ｗ、隙間部位のスポット径２．９７ｍｍφ、出力８５Ｗとした以外は実施例２と同様に評価した。評価結果を表１に示す。

（実施例５）
実施例１において、溶着条件として、正常部位のスポット径１．８ｍｍφ、出力３６Ｗ、隙間部位のスポット径３．９６ｍｍφ、出力１４５Ｗとした、ここで隙間部位のスポット径は屈折率の小さいレンズを用い焦点距離を伸ばすことでデフォーカスさせた以外は実施例１と同様に評価した。評価結果を表１に示す。

（実施例６）
実施例１と同様の材料、装置を用いて予め隙間距離を温度計測で測定し、シーケンスとし隙間がある部分をデフォーカスでスポット径を変化させ、出力もスポット径に併せ、実施例１の隙間がある部分の照射エネルギーと略同等とした。すなわち、隙間距離の検出を溶着試験開始前の１スキャンのみ行い、同一の溶着条件で溶着部品を１５０個連続生産した。製品の溶着強度は１０ＭＰａ以上を保ち、安定した生産が行えた。

（比較例２）
実施例１において、隙間部分の出力を３０Ｗとした以外は実施例１と同様に評価した。評価結果を表１に示す。

［評価］
表１から明らかなように、本発明の製造方法の特定事項である「透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させる」との要件を満たさない方法による比較例１は、溶着部外観に発泡、焼けが発生し、溶着強度も弱いものとなり、「当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つ」との要件を満たさない方法による比較例２は、溶着強度が弱いものとなったのに比べて、本発明の製造方法による実施例１〜６では、溶着部外観の問題は無く、溶着強度も十分強いものとなることが明らかになった。
したがって、本発明の製造方法は、部分的に隙間があっても、十分な溶着強度で、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い成形品を得ることができるという点で優れた結果が得られており、大きな技術的意義を持つことが明らかである。

本発明の方法によれば、部分的に隙間があっても、安定した溶着強度で、溶着部のはみ出しや成形品のくすみや変形がない、品質の高い成形品を、効率よく得ることができる。したがって、例えば、軽量化が望まれる自動車部品、ヘッドランプ等において、複雑な形状であっても美観を損ねずに効率的に樹脂成形品を製造でき、製造効率、製造コストを大幅に削減することができる。したがって、本発明の樹脂部材のレーザー溶着方法及び樹脂成形品は、産業上大いに有用である。

Claims (12)

1. レーザー光の照射によりレーザー光を透過する透過性樹脂部材（Ａ）とレーザー光を透過しない非透過性樹脂部材（Ｂ）とを溶着させるレーザー溶着方法において、
   透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさに応じて、当接面に照射するレーザー光のスポット径を変化させ、かつ、当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ^２）を略同一に保つことを特徴とする樹脂部材のレーザー溶着方法。
2. 前記レーザー光のスポット径は、透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）が広いほど大きくなるように変化させることを特徴とする請求項１に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
3. 前記レーザー光のスポット径は、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
   Ａ_ｄ≧０．０１２ｄ＋Ａ_０ 式（１）
   （式中、Ａ_ｄは透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との隙間の距離がｄである場合における当接面におけるレーザー光のスポット径［ｍｍ］、ｄは透過性樹脂部材と非透過性樹脂部材との隙間距離［μｍ］、Ａ_０は透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との隙間の距離が０である場合の当接面におけるレーザー光のスポット径［ｍｍ］を表す。）
4. 前記当接面における単位面積当たりのレーザー光照射エネルギーは、レーザー光の照射出力（Ｗ）及び／又はレーザー光のスキャン速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を変化させることにより略同一に保つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
5. 前記レーザー光のスポット径は、レーザー光の発生源と当接面との距離を調整することにより変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー溶着方法。
6. 前記レーザー光のスポット径は、レーザー光の焦点距離を調整することにより変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー溶着方法。
7. 前記レーザー光のスポット径は、レーザー光の光軸と当接面との照射角を調整することにより変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー溶着方法。
8. 前記レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出しておくことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
9. 前記隙間の大きさ（距離）の検出は、光学的手法、電気的手法又は熱的手法のいずれかによることを特徴とする請求項８に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
10. 前記隙間の大きさ（距離）の検出は、当接面に、透過性樹脂部材（Ａ）および非透過性樹脂部材（Ｂ）の溶融温度以下に該部材を加熱するレーザー光を照射して、その際の当接面の温度をモニターすることにより行うことを特徴とする請求項８に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
11. 前記レーザー光の照射による溶着に先立ち、あらかじめ透過性樹脂部材（Ａ）と非透過性樹脂部材（Ｂ）との当接面に生じる両部材の隙間の大きさ（距離）を検出した後、それぞれ同じ製造ラインで製造された別の透過性樹脂部材（Ａ’）と非透過性樹脂部材（Ｂ’）との当接面に、該検出結果に応じて決定されたスポット径のレーザー光を照射して、該当接面を溶着することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の樹脂部材のレーザー溶着方法によって得られる溶着樹脂成形品。
    

Images