特開 2016-155319 レーザ樹脂溶着方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-155319(P2016-155319A)

(43)【公開日】2016年9月1日

(54)【発明の名称】レーザ樹脂溶着方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/16 20060101AFI20160805BHJP

   B23K 26/324 20140101ALI20160805BHJP

   B23K 26/57 20140101ALI20160805BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20160805BHJP

【ＦＩ】

   B29C65/16

   B23K26/324

   B23K26/57

   B23K26/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-35111(P2015-35111)

(22)【出願日】2015年2月25日

(71)【出願人】

【識別番号】592112259

【氏名又は名称】アイテック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125369

【氏名又は名称】学校法人東海大学

(74)【代理人】

【識別番号】100086564

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 聖孝

(74)【代理人】

【識別番号】100108051

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 生央

(74)【代理人】

【識別番号】100199152

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 一男

(72)【発明者】

【氏名】越路 勇治

(72)【発明者】

【氏名】鄭 和翊

【テーマコード（参考）】

4E168

4F211

【Ｆターム（参考）】

4E168AE05

4E168BA90

4E168CA05

4E168CA11

4E168CB11

4E168CB22

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA04

4E168DA24

4E168DA26

4E168DA28

4F211AJ06

4F211AP05

4F211AQ01

4F211AR06

4F211TA01

4F211TC02

4F211TN27

4F211TQ09

(57)【要約】

【課題】非接触・非破壊式で樹脂溶着の加工状況ないし加工品質をモニタできるようにすること。
【解決手段】このレーザ樹脂溶着装置は、波長０．４〜１．１μｍのレーザビームＬＢを発振出力するレーザ発振部１０と、レーザビームＬＢを加工ステージ１２上のワーク（被加工物）Ｗに集光照射するためのレーザ光学系１４と、装置内の各部を制御する制御部１６と、樹脂溶着の加工状況ないし加工品質を非接触・非破壊式でモニタするためのモニタ部１８とを備えている。モニタ部１８の放射温度計２６は、レーザビームＬＢの照射中にワークＷの被溶着部Ｗ_TSから放射される波長１．８〜２．５μｍの近赤外線ＮＲをレーザ光学系１４の集光レンズ２２の光軸上で受光して、その近赤外線ＮＲの光強度から被溶着部Ｗ_TSの温度を計測する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

０．４〜１．１μｍの範囲内の波長を有するレーザビームを透過させる第１の樹脂と前記レーザビームを吸収する第２の樹脂とを重ね合わせる第１の工程と、
前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接触界面に設定された被溶着部に前記第１の樹脂側から集光レンズを介して前記レーザビームを集光照射する第２の工程と、
前記被溶着部より放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を前記集光レンズの光軸上で受光して、前記近赤外線の光強度から前記被溶着部の温度を測定する第３の工程と
を有するレーザ樹脂溶着方法。

【請求項2】

前記第３の工程における前記近赤外線の測定波長は１．８〜２．３μｍの範囲内である、請求項１に記載のレーザ樹脂溶着方法。

【請求項3】

前記集光レンズのガラス材料はＢＫ７である、請求項１または請求項２に記載のレーザ樹脂溶着方法。

【請求項4】

前記被溶着部の測定温度が所定の基準温度に一致または近似するように、前記レーザビームの出力をオン・オフ制御方式で制御する第４の工程を更に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ樹脂溶着方法。

【請求項5】

０．４〜１．１μｍの範囲内の波長を有するレーザビームを透過させる第１の樹脂と前記レーザビームを吸収する第２の樹脂とを重ね合わせて溶着するためのレーザ樹脂溶着装置であって、
前記レーザビームを発振出力するレーザ発振部と、
前記第１の樹脂と対向して前記レーザビームの光路上に配置され、前記レーザ発振部からの前記レーザビームを前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接触界面に設定された被溶着部に集光させる集光レンズと、
前記集光レンズの光軸上に配置され、前記被溶着部より放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を受光して、前記近赤外線の光強度から前記被溶着部の温度を測定する放射温度計と
を有するレーザ樹脂溶着装置。

【請求項6】

前記放射温度計により求められる測定温度が所定の基準温度に一致または近似するように、前記レーザビームの出力をオン・オフ制御方式で制御する制御部を更に有する、請求項５に記載のレーザ樹脂溶着装置。

【請求項7】

前記放射温度計の受光部は、前記集光レンズの中心軸線上に位置する、請求項５または請求項６に記載のレーザ樹脂溶着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光透過性の樹脂と光吸収性の樹脂とをレーザによって溶着するレーザ樹脂溶着方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光透過性の樹脂と光吸収性の樹脂とを接着剤を用いずに接合する方法として、溶着の熱源にレーザを用いるレーザ樹脂溶着法が注目を集めている。

【0003】

レーザ樹脂溶着法においては、光透過性樹脂と光吸収性樹脂とが重ね合わされ、光透過性樹脂側から両樹脂の接触界面付近にレーザビームが集光照射される。そうすると、光透過性樹脂を透過したレーザビームは光吸収性樹脂で吸収され、光吸収性樹脂が発熱して溶融し、その熱が光透過性樹脂に伝わって、光透過性樹脂も溶融する。こうして、両樹脂の接触界面付近に溶融池が形成され、レーザビームの照射が止むと溶融池が凝固して、両樹脂が溶着される。

【0004】

一般に、光吸収性の樹脂は、着色した樹脂である。着色材料には、顔料系吸収色素と染料系吸収色素の２種類がある。たとえば、黒色の顔料系吸収色素にはカーボンブラックが用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−２４６６９２号公報

【特許文献2】特開２００５−２８１５２２号公報

【特許文献3】特開２０１４−１７７０５１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

レーザ樹脂溶着法は、接着剤を不要とし、さらには振動溶着法や超音波溶着法と比べても、バリや騒音・粉塵が発生しないことや、局所的な急熱急冷により周辺部への熱影響が少ないこと等の優位性を有している。

【0007】

しかしながら、従来のレーザ樹脂溶着方法においては、製品の外観が綺麗である反面、溶着部が製品の内部（樹脂境界面）に隠れるため、破壊検査を用いて樹脂溶着加工の品質管理を行っている。非接触・非破壊式で樹脂溶着の加工状況ないし加工品質をモニタする技術が確立されていない。

【0008】

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、非接触・非破壊式で樹脂溶着の加工状況ないし加工品質をモニタできるようにしたレーザ樹脂溶着法およびレーザ樹脂溶着装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のレーザ樹脂溶着方法は、０．４〜１．１μｍの範囲内の波長を有するレーザビームを透過させる第１の樹脂と前記レーザビームを吸収する第２の樹脂とを重ね合わせる第１の工程と、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接触界面に設定された被溶着部に前記第１の樹脂側から集光レンズを介して前記レーザビームを集光照射する第２の工程と、前記被溶着部より放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を前記集光レンズの光軸上で受光して、前記近赤外線の光強度から前記被溶着部の温度を測定する第３の工程とを有する。

【0010】

本発明のレーザ樹脂溶着装置は、０．４〜１．１μｍの範囲内の波長を有するレーザビームを透過させる第１の樹脂と前記レーザビームを吸収する第２の樹脂とを重ね合わせて溶着するためのレーザ樹脂溶着装置であって、前記レーザビームを発振出力するレーザ発振部と、前記第１の樹脂と対向して前記レーザビームの光路上に配置され、前記レーザ発振部からの前記レーザビームを前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接触界面に設定された被溶着部に集光させる集光レンズと、前記集光レンズの光軸上に配置され、前記被溶着部より放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を受光して、前記近赤外線の光強度から前記被溶着部の温度を測定する放射温度計とを有する。

【0011】

本発明のレーザ樹脂溶着方法または装置においては、ワーク（重ね合わせられた第１および第２の樹脂）の被溶着部にレーザビームが集光照射されると、ワーク内部の被溶着部からその発熱温度に応じた光強度を有する赤外線が四方に放射される。この赤外線の中には、１．８〜２．５μｍの範囲内の測定波長を有する近赤外線も含まれている。このワーク内部の被溶着部から放射された測定波長の近赤外線の一部は、光透過性樹脂を透過し、集光レンズを通って放射温度計の受光部に入射する。放射温度計は、測定波長の近赤外線の光強度から被溶着部の温度を測定する。現場関係者は、放射温度計より得られた被溶着部の測定温度から、被溶着部の溶け込み具合（加工状況）を推定または評価し、ひいては溶融池が凝固した後の溶着強度（加工品質）を推定または評価することができる。

【0012】

本発明の好適な一態様においては、集光レンズのガラス材料にＢＫ７が用いられる。また、被溶着部の測定温度が所定の基準温度に一致または近似するように、レーザビームの出力がオン・オフ制御方式で制御される。また、放射温度計は、その受光部が集光レンズの中心軸線上に位置するように、集光レンズの光軸上に配置される。

【発明の効果】

【0013】

本発明のレーザ樹脂溶着方法またはレーザ樹脂溶着装置によれば、上記のような構成および作用により、接触・非破壊式で樹脂溶着の加工状況ないし加工品質をモニタすることが可能であり、レーザ樹脂溶着加工の品質および信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態におけるレーザ樹脂溶着装置の全体の構成を示す図である。

【図2】代表的な樹脂における吸収係数の波長依存性を示す図である。

【図3】赤外線の波長をパラメータとしたときの低温度領域における発熱体の温度と該発熱体から放射される赤外線の光強度との相関関係（特性曲線）を示す図である。

【図4】赤外線の波長をパラメータとしたときの高温度領域における発熱体の温度と該発熱体から放射される赤外線の光強度との相関関係（特性曲線）を示す図である。

【図5】ＢＫ７および合成石英における透過率の波長依存性を示す図である。

【図6】実施形態における一変形例の要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

［実施形態における装置構成］

【0016】

図１に、本発明の一実施形態におけるレーザ樹脂溶着装置の全体の構成を示す。

【0017】

図１に示すように、このレーザ樹脂溶着装置は、樹脂溶着に適した波長のレーザビームＬＢを発振出力するレーザ発振部１０と、このレーザ発振部１０より発振出力されたレーザビームＬＢを加工ステージ１２上のワーク（被加工物）Ｗに照射するためのレーザ光学系１４と、装置内の各部を制御する制御部１６と、樹脂溶着の加工状況ないし加工品質を非接触・非破壊式でモニタするためのモニタ部１８とを備えている。

【0018】

レーザ発振部１０は、０．４〜１．１μｍ（４００〜１１００ｎｍ）の範囲内の波長を有するレーザビームＬＢを生成するレーザ発振素子または発振器と、このレーザ発振素子または発振器に励起用の電力を供給するレーザ電源回路とを有している。該レーザ発振素子または発振器としては、たとえば、発振波長４００ｎｍの青色発光ダイオード、発振波長９００〜９８０ｎｍの半導体レーザ、発振波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ、発振波長１０３０〜１０７０ｎｍのファイバレーザ等を用いることができる。

【0019】

レーザ光学系１４は、レーザ発振部１０からのレーザビームＬＢを加工ステージ１２上のワークＷに向けて所定の角度で折り返すためのベントミラー２０と、このベントミラー２０とワークＷとの間のレーザ光路上に配置される集光レンズ２２とを有する。ベントミラー２０は、たとえばダイクロイックミラーであり、０．４〜１．１μｍの範囲内の波長に対して高い反射性を示す膜と１．８〜２．５μｍの範囲内の波長に対して高い透過性を示す膜とをコーティングしている。

【0020】

別の実施例として、ダイクロイックミラーに代えて、同様の機能を有する波長選択フィルタをベントミラー２０に用いることも可能である。また、ベントミラー２０として、０．４〜１．１μｍの範囲内の波長に対してのみ高い反射性を示す膜と、その範囲外の波長をすべて透過させる膜とをコーティングしているミラーを使用し、このミラーと後述するモニタ部１８（放射温度計２６)との間に１．８〜２．５μｍの範囲内の波長のみを選択的に透過させる光学フィルタを配置する構成も可能である。

【0021】

集光レンズ２２は、加工ステージ１２と平行に向かい合い、上方のベントミラー２０でステージ１２側（垂直下方）に折り返したレーザビームＬＢをワークＷの被溶着部Ｗ_TSに集光させるように適度の高さ位置に配置される。

【0022】

この実施形態では、ベントミラー２０および集光レンズ２２の基材またはガラス材料にＢＫ７を用いる。ＢＫ７は、ガラス材料として、安価なだけでなく、後述するように１．８〜２．５μｍの波長領域に対する透過率が合成石英よりも安定している。

【0023】

制御部１６は、好ましくはマイクロコンピュータを含んで構成され、この実施形態におけるレーザ樹脂溶着方法を実施するのに必要な制御プログラム、条件設定値、換算表またはテーブル等を内部または外部のメモリ（図示せず）に格納している。

【0024】

ワークＷは、レーザビームＬＢの波長（０．４〜１．１μｍの範囲内）に対して透過性の光透過性樹脂ＴＰと吸収性の光吸収性樹脂ＡＰとからなり、板状の重ね継手を形成する。図示のように、ワークＷは、光吸収性樹脂ＡＰの上に光透過性樹脂ＴＰを重ね合わせて（光透過性樹脂ＴＰを集光レンズ２２側に向けて）ステージ１２上に配置される。ワークＷの被溶着部Ｗ_TSは、板面方向では任意の位置に設定され、板厚方向では両樹脂ＴＰ，ＡＰの接触界面およびその近傍に設定される。好ましくは、レーザビームＬＢの照射中に板厚方向の加圧力を両樹脂ＴＰ，ＡＰに加える加圧装置（図示せず）が用いられる。

【0025】

一般に、光透過性樹脂ＴＰは無着色であり、光吸収性樹脂ＡＰは着色している。しかし、着色材料やフィラーに応じて、光吸収性樹脂ＡＰが着色している場合や、光吸収性樹脂ＴＰが着色していない場合もある。

【0026】

モニタ部１８は、レーザ樹脂溶着の加工状況ないし品質を非接触・非破壊式でモニタリングするためのツールとして放射温度計２６を有している。この放射温度計２６は、レーザビームＬＢの照射中にワークＷの被溶着部Ｗ_TSから放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線ＮＩＲを受光して、その近赤外線ＮＩＲの光強度から被溶着部Ｗ_TSの温度を計測するように構成されている。

【0027】

より詳細には、放射温度計２６は、１．８〜２．５μｍの範囲内の波長に感度を有する光電変換素子または近赤外線センサ（フォトダイオード）と、この光電変換素子の出力信号に基づいて測定対象つまり被溶着部Ｗ_TSの温度を求める演算回路あるいはテーブル等を有しており、ワークＷからの近赤外線ＮＩＲを精度よく安定に受光できるように集光レンズ２２の光軸上に配置される。

【0028】

図１の構成例において、放射温度計２６は、その受光部２６ａが集光レンズ２２の中心軸線上に位置するように、集光レンズ２２の真上に配置される。受光部２６ａの内側または手前には、ワークＷから集光レンズ２２およびベントミラー２０を通ってくる放射光（特に１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線ＮＩＲを光電変換素子に集光入射させるための集光（入射）レンズ２８が配置される。好ましくは、この集光（入射）レンズ２８のガラス材料にもＢＫ７が用いられる。

［実施形態における作用］

【0029】

上記構成のレーザ樹脂溶着装置において、ステージ１２上のワークＷに対してレーザ樹脂溶着の加工を実施する場合は、水平方向（ＸＹ方向）においてワークＷの被溶着部Ｗ_TSを集光レンズ２２の光軸上に位置決めし、鉛直方向（Ｚ方向）において集光レンズ２２の焦点がワークＷの被溶着部Ｗ_TS付近に位置するように焦点合わせ（高さ調整）を行ってから、制御部１６の制御の下でレーザ発振部１０がレーザ発振動作を行う。

【0030】

レーザ発振部１０より所望のレーザ出力で発振出力されたレーザビームＬＢは、レーザ光学系１４のベントミラー２０および集光レンズ２２を通って、ステージ１２上のワークＷに入射する。ワークＷの中で、レーザビームＬＢは、上層の光透過性樹脂ＴＰを透過し、下層の光吸収性樹脂ＡＰに入射して吸収される。光吸収性樹脂ＡＰは、レーザビームＬＢを吸収することにより、発熱して溶融する。そして、光吸収性樹脂ＡＰの発した熱が光透過性樹脂ＴＰに伝わり、光透過性樹脂ＴＰも溶融する。こうして、両樹脂ＴＰ，ＡＰの接触境界面付近つまり被溶着部Ｗ_TSに溶融池が形成される。一定時間の経過後にレーザビームＬＢの発振出力または照射が止むと、この溶融池は凝固する。こうして、ワークＷにおいて両樹脂ＴＰ，ＡＰが被溶着部Ｗ_TSにて溶着される。

【0031】

上記のようにワークＷの被溶着部Ｗ_TSにレーザビームＬＢが集光照射されている時は、被溶着部Ｗ_TSからその発熱温度に応じた光強度を有する赤外線が四方に放射される。この赤外線のスペクトルはおおよそ１〜１０μｍの広い範囲にわたっており、１．８〜２．５μｍの範囲内の測定波長を有する近赤外線ＮＩＲもその中に含まれている。そして、ワークＷ内部の被溶着部Ｗ_TSから垂直上方に放射される測定波長（１．８〜２．５μｍ）の近赤外線ＮＩＲは、光透過性樹脂ＴＰを透過し、集光レンズ２２、ベントミラー２０および集光レンズ２８を通って放射温度計２６の受光部２６ａに入射する。

【0032】

放射温度計２６は、測定波長の近赤外線ＮＩＲを受光すると、光電変換素子より得られる光電変換信号に基づいて近赤外線ＮＩＲの光強度を表す光強度測定値を演算により求める。さらに、近赤外線ＮＩＲの光強度測定値から、近赤外線ＮＩＲの放出源であるワークＷの被溶着部Ｗ_TSの温度をテーブルまたは所定の換算（演算）処理により求める。放射温度計２６より得られた被溶着部Ｗ_TSの温度測定値は、制御部１６に取り込まれ、当該レーザ樹脂溶着の加工状況ないし加工品質を表すモニタ値として表示部２４に表示される。

【0033】

現場作業員等の関係者は、モニタ情報として提供されるワーク測定温度から、被溶着部Ｗ_TSの溶け込み具合（加工状況）を推定または評価し、ひいては溶融池が凝固した後の溶着強度（加工品質）を推定または評価することができる。制御部１６は、被溶着部Ｗ_TSの測定温度の表示に加えて、その測定温度を所定の監視値またはウィンドウと比較して当該樹脂溶着加工の良否判定を行い、その良否判定の結果を表示部２４上で表示することもできる。

【0034】

さらに、制御部１６は、レーザ樹脂溶着の加工中に、放射温度計２６より得られる温度測定値が予め設定した基準値に一致または近似するように、レーザ発振部１０を通じてレーザビームＬＢのレーザ出力をオン・オフ制御方式で制御することもできる。一般に、この種の温度制御にはＰＩＤ（比例積分微分）制御方式が用いられている。しかしながら、ＰＩＤ制御方式は、ワークＷの種類や特性（特に熱容量やレーザ光吸収特性）に応じて制御量ないし操作量を調整する必要がある。その点、オン・オフ制御方式は、ワークＷの種類や特性が変わっても特に調整の必要はない。この実施形態においては、レーザ樹脂溶着加工の品質および信頼性を向上させることができる。

【0035】

上記のように、この実施形態においては、レーザ樹脂溶着の加工状況ないし品質を非接触・非破壊式でモニタリングするために、集光レンズ２２の光軸上に放射温度計２６を設け、ワークＷの被溶着部Ｗ_TSから放射される１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を有する近赤外線ＮＩＲの光強度を測定し、その光強度測定値から被溶着部Ｗ_TSの温度を表す温度測定値をモニタ値として求めるようにしている。

【0036】

ここで、この実施形態において測定波長を１．８〜２．５μｍの範囲に限定するのは、次のような理由に基づいている。

【0037】

第１に、上記のように、レーザビーム照射中は、ワークＷ内部の被溶着部Ｗ_TSよりスペクトルが約１〜１０μｍの広い範囲に分布する赤外線が放射される。しかし、被溶着部Ｗ_TSより放射される赤外線の光強度はレーザビームＬＢに比べて相当低いうえ、大部分のスペクトルが光透過性樹脂ＴＰに吸収されて測定不能なレベルまで減衰してしまう。ところが、図２に示すように、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）など多くの樹脂が１．８〜２．５μｍ（１８００〜２５００ｎｍ）の範囲内の波長に対しては低い吸収係数を示す。図２では省略しているが、２．５μｍ（２５００ｎｍ）以上の波長に対しては、一般的に樹脂等の有機物は高い吸収性を示す。なお、図２のスペクトルは、１３００ｎｍにて正規化している。

【0038】

したがって、測定対象の赤外線を１．８〜２．５μｍの範囲内の波長に限定することで、ワークＷ内部の被溶着部Ｗ_TSから光透過性樹脂ＴＰの外に放出される赤外線の光強度を高感度で測定し、ひいてはワークＷの被溶着部Ｗ_TSの温度を高精度に測定することができる。

【0039】

第２に、放射温度計は、受光した赤外線の光強度を一定の相関関係に基づいてその放射源の温度に換算するようにしている。ところが、この種のレーザ樹脂溶着加工においては、ワークＷの被溶着部Ｗ_TSが不定のプロファイルで溶けるため、特定方向（垂直上方）に放射される赤外線の光強度または光量がばらつきやすい。

【0040】

一方で、図３に示すように、発熱体の温度と該発熱体から放射される赤外線の光強度との相関関係は赤外線の波長によって異なり、一般的なレーザ樹脂溶着の加工温度である３００℃以下の比較的低い温度領域では１μｍ、２μｍ、３μｍ、６μｍと波長が長いほど、光強度の変化に対する温度の変化（特性曲線の傾き）は大きい。なお、図３において、横軸は発熱体の温度を示し、縦軸は該発熱体から放射される赤外線の光強度を示す。

【0041】

つまり、ワークＷの被溶着部Ｗ_TSから放射される赤外線の光強度のばらつきの影響（相関関係から導出される温度測定値の誤差）は、波長が短いほど小さく、波長が長いほど大きい。もっとも、測定用の赤外線波長を１μｍまたはその近くに選ぶと、加工用のレーザビームＬＢの波長と抵触（干渉）するおそれがあるだけでなく、光強度（光量）の絶対量が著しく低くなる。このことから、この実施形態では、測定波長を１．８〜２．５μｍの範囲内に設定する。

【0042】

なお、図４に示すように、高温の領域、特に約６５０℃以上では、赤外線の光強度と温度の相関関係は波長によってさほど違わなくなる。図４においても、横軸は発熱体の温度を示し、縦軸は該発熱体から放射される赤外線の光強度を示す。

【0043】

この実施形態では、上記のようにワークＷより放出された測定波長の近赤外線ＮＩＲが放射温度計２６まで伝播する途中に通過する集光レンズ２２、ベントミラー２０および集光レンズ２８のガラス材料にＢＫ７を用いていることも重要である。すなわち、図５に示すように、１．８〜２．５μｍの波長領域では、合成石英の透過率は２．２μｍ近辺で急峻に落ち込むのに対して、ＢＫ７の透過率は単調に減少するだけであり、測定波長の近赤外線ＮＩＲを透過させるガラス材料としてＢＫ７のほうが合成石英よりも安定している。もちろん、コスト的にもＢＫ７は合成石英より有利である。

【0044】

もっとも、１．８〜２．５μｍの波長領域では波長が長くなるほど上記のようにＢＫ７の透過率が単調に減少する。したがって、測定波長の上限を下げるのも好ましく、たとえば１．８〜２．３μｍの範囲内としてもよい。

［他の実施形態または変形例］

【0045】

上記実施形態では、レーザビームＬＢが集光レンズ２２の光軸上を通り、ワークＷの被溶着部Ｗ_TSは集光レンズ２２の光軸上に設定された。しかし、レーザ光学系１４にガルバノ・スキャナや３次元スキャナを搭載する構成も可能である。集光レンズ２２はｆθレンズであってもよい。

【0046】

また、モニタ部１８において、放射温度計２６は、集光レンズ２８の光軸上で測定波長の近赤外線ＮＩＲを受光すればよく、必ずしも空間的に集光レンズ２２と同軸である必要はない。たとえば、図６に示すように、集光レンズ２２の真上に折り返しミラー３０を配置して、折り返しミラー３０で水平方向に折り返された測定波長の近赤外線ＮＩＲを受光するように放射温度計２６を横向きに配置してもよい。

【0047】

ベントミラー２０に関する別の実施例として、ダイクロイックミラーに代えて、同様の機能を有する波長選択フィルタを用いることも可能である。また、ベントミラー２０として、０．４〜１．１μｍの範囲内の波長に対してのみ高い反射性を示す膜と、その範囲外の波長をすべて透過させる膜とをコーティングしているミラーを用いてもよい。この場合、ベントミラー２０とモニタ部１８の放射温度計２６との間の光路上に、あるいは放射温度計２６の中に、１．８〜２．５μｍの範囲内の波長を選択的に透過させる光学フィルタを設けてよい。

【0048】

上記実施例では、上記のように測定波長の近赤外線ＮＩＲを通す光学部品２０，２２，２８のガラス材料にＢＫ７を用いたが、それらの一部または全部に合成石英を用いることも可能であり、さらには製造コストの増大を招くが、無水合成石英を用いてもよい。

【0049】

本発明におけるレーザ樹脂溶着の形態は、スボット溶着に限定されず、シーム溶着等も可能である。

【符号の説明】

【0050】

１０ レーザ発振部
１４ レーザ光学系
１６ 制御部
１８ モニタ部
２０ ベントミラー（ダイクロイックミラー）
２２ 集光レンズ
２６ 放射温度計
２８ 集光（入射）レンズ
Ｗ ワーク（被加工物）
ＴＰ 光透過性樹脂
ＡＰ 光吸収性樹脂

【図1】

【図5】

【図6】

【図2】

【図3】

【図4】