特許 6014834 光透過性樹脂のレーザ溶着方法および光透過性樹脂のレーザ溶着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6014834

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】光透過性樹脂のレーザ溶着方法および光透過性樹脂のレーザ溶着装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/16 20060101AFI20161013BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   B29C65/16

   B23K26/00

【請求項の数】16

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-131669(P2016-131669)

(22)【出願日】2016年7月1日

【審査請求日】2016年7月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000195649

【氏名又は名称】精電舎電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 公彦

(72)【発明者】

【氏名】鬼頭 裕樹

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４８３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４３６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００００８１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５００１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３２２３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６５／１６

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過性の第一の樹脂材と第二の樹脂材とを当接させ、これらの第一および第二の樹脂材をレーザ溶着するレーザ装置であって、
レーザ光照射手段と、
前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなす壁部と、を持つ反射治具と、
前記壁部の上に載置して取り付けられたとき、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔とを持つ反射蓋と、を有し、
レーザ光照射手段で発生させたレーザ光は、前記壁部上に取り付けられた反射蓋のレーザ光通過孔から、前記第二の樹脂材を当接させて凹部溝に載置された第一の樹脂材に向けて照射され、
前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光は、前記凹部溝、壁部および反射蓋の反射面を繰り返し反射する間に、前記第一の樹脂材及び前記第二の樹脂材を加熱して溶着させるように構成したことを特徴とするレーザ溶着装置。

【請求項2】

光透過性の第一の樹脂材と第二の樹脂材とを当接させ、これらの第一および第二の樹脂材をレーザ溶着するレーザ装置であって、
レーザ光照射手段と、
前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなす壁部と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔と、を持つ反射治具と、
前記壁部の上に載置して取り付けられたとき、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面を持つ反射蓋を有し、
レーザ光照射手段で発生させたレーザ光は、前記反射治具のレーザ光通過孔から前記反射蓋の反射面に照射されて、当該反射面で反射し、前記第二の樹脂材を当接させて凹部溝に載置された第一の樹脂材に向けて照射され、
前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光は、前記凹部溝、壁部および反射蓋の反射面を繰り返し反射する間に、前記第一の樹脂材及び前記第二の樹脂材を加熱して溶着させるように構成したことを特徴とするレーザ溶着装置。

【請求項3】

前記反射治具と前記反射蓋の間に挟持され、前記反射治具の凹部溝に載置された第一の樹脂材と第二の樹脂材を前記反射治具の凹部溝に与圧する与圧部材を設けた請求項１または請求項２のいずれかに記載のレーザ溶着装置。

【請求項4】

更に、遠赤外レーザを吸収する材料でできた前記与圧部材と、
前記レーザ光照射手段として、近赤外線レーザ光を出力する第一のレーザ光照射手段と、遠赤外線レーザ光を出力する第二のレーザ光照射手段と、を用い、
第一のレーザ光照射手段は近赤外線レーザ光を出力して、与圧部材、第二の樹脂材、第一の樹脂材を照射し、近赤外線レーザ光を反射治具の凹部溝で反射させて再び、第一の樹脂材、第二の樹脂材、与圧部材を照射し、反射蓋の反射面で反射させることを繰り返し、第一の樹脂材と第二の樹脂材を発熱させ、両者を溶着させる、とともに、第二のレーザ光照射手段は、遠赤外線レーザを出力して、与圧部材を照射し、前記与圧部材を発熱させて前記与圧部材の熱で前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を温めるようにした請求項３に記載のレーザ溶着装置。

【請求項5】

前記反射治具の凹部溝の上方の両側に設けた壁部に、前記前記反射蓋に対して開口する斜面を形成して、レーザ光を当該斜面の反射面と前記反射蓋の反射面により反射させたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載したレーザ溶着装置。

【請求項6】

前記反射蓋の反射面を球面とした請求項１から４のいずれか一に記載したレーザ溶着装置。

【請求項7】

前記反射蓋の反射面を円筒面とした請求項１から４のいずれか一に記載したレーザ溶着装置。

【請求項8】

前記反射蓋の円筒面とした反射面の円筒面の長手方向の両端に反射部を設けたことを特徴とする請求項７に記載したレーザ溶着装置。

【請求項9】

前記反射治具に対して反射蓋を相対的に移動自在にしたことを特徴とする請求項１または４のいずれか一に記載のレーザ溶着装置。

【請求項10】

前記反射治具に対して反射蓋を相対的に往復移動しながら進むようにしたことを特徴とする請求項１または４のいずれか一に記載のレーザ溶着装置。

【請求項11】

前記反射治具または前記反射蓋に温度センサを設け、前記反射治具または前記反射蓋から検出した温度により、レーザ光出力レベルあるいは反射蓋の移動速度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一に記載したレーザ溶着装置。

【請求項12】

更に、前記反射治具および前記反射蓋の少なくとも一方に冷却手段を設け、前記反射治具または前記反射蓋から検出した温度により、前記冷却手段を制御して、前記反射治具および反射蓋の少なくとも一方を冷却するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ溶着装置。

【請求項13】

前記レーザ光照射手段は、レーザ光の光束を絞る光学レンズを有し、当該レンズで一旦絞ったレーザ光の光束を、レーザ光通過孔から第一の樹脂材と第二の樹脂材に向けて再び広がるように照射するようにした請求項１から４のいずれか一に記載したレーザ溶着装置。

【請求項14】

光透過性の第一の樹脂材に第二の樹脂材を当接させ、
前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなすとともに、前記凹部溝から開口する斜面を持つ壁部と、を持つ反射治具に、前記第２の樹脂材と当接させた前記第１の樹脂材を当該凹部溝の反射面と当接するように嵌合し、
前記壁部の上に載置して取り付けられたとき、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔とを持つ反射蓋を、前記壁部の上に載置して取り付け、
前記壁部上に取り付けられた反射蓋のレーザ光通過孔をレーザ光が通る位置にレーザ光照射手段を取り付け、
レーザ光照射手段により前記凹部に向けてレーザ光を照射して、前記第１の樹脂材あるいは前記第１の樹脂材及び第２の樹脂材を通過したレーザ光を前記反射面により反射させ、更に、前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光が、前記凹部溝、壁部および反射蓋の反射面を繰り返し反射する間に、前記第１の樹脂材及び前記第２の樹脂材を加熱して、溶着させることを特徴とするレーザ溶着方法。

【請求項15】

光透過性の第一の樹脂材に第二の樹脂材を当接させ、
前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなす壁部と、を持つ反射治具に、前記第２の樹脂材と当接させた前記第１の樹脂材を当該凹部溝の反射面と当接するように嵌合し、
前記反射治具の凹部溝に載置された第一の樹脂材と第二の樹脂材を前記反射治具の凹部溝に与圧する与圧部材を前記反射治具に取り付け、
前記壁部の上に載置して取り付けられたとき、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔とを持つ反射蓋を、前記壁部の上に載置して取り付け、
前記壁部上に取り付けられた反射蓋のレーザ光通過孔をレーザ光の通る位置にレーザ光照射手段を取り付け、
レーザ光照射手段により前記凹部に向けてレーザ光を照射して、前記第１の樹脂材あるいは前記第１の樹脂材及び第２の樹脂材を通過したレーザ光を前記反射面により反射させ、更に、前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光が、前記凹部溝、壁部および反射蓋の反射面を繰り返し反射する間に、前記第１の樹脂材及び前記第２の樹脂材を加熱して、溶着させることを特徴とするレーザ溶着方法。

【請求項16】

光透過性の第一の樹脂材に第二の樹脂材を当接させ、
前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなす壁部と、を持つ反射治具に、前記第２の樹脂材と当接させた前記第１の樹脂材を当該凹部溝の反射面と当接するように嵌合し、
前記反射治具の凹部溝に載置された第一の樹脂材と第二の樹脂材を前記反射治具の凹部溝に与圧する遠赤外レーザを吸収する材料でできた与圧部材を前記反射治具に取り付け、
前記壁部の上に載置して取り付けられたとき、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔とを持つ反射蓋を、前記壁部の上に載置して取り付け、
前記壁部上に取り付けられた反射蓋のレーザ光通過孔のレーザ光が通る位置に近赤外線レーザ光を出力する第一のレーザ光照射手段と、遠赤外線レーザ光を出力する第二のレーザ光照射手段とを取り付け、
第一のレーザ光照射手段で近赤外線レーザ光を出力して、与圧部材、第二の樹脂材、第一の樹脂材を照射し、近赤外線レーザ光を反射治具の凹部溝で反射させて再び、第一の樹脂材、第二の樹脂材、与圧部材を照射し、反射蓋の反射面で反射させることを繰り返し、第一の樹脂材と第二の樹脂材を発熱させ、両者を溶着させる、とともに、第二のレーザ光照射手段で、遠赤外線レーザを出力して、与圧部材を照射し、前記与圧部材を発熱させて前記与圧部材の熱で前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を温めるようにしたレーザ溶着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二以上の光透過性の樹脂にレーザ光を照射して溶着するレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置に関し、特に光透過性の樹脂である筒状又は管状等の中空をした第一の樹脂材と、当該第一の樹脂材内に挿入された筒状若しくは管状等の中空の樹脂材又は棒状等の中実の第二の樹脂材とを溶着するレーザ溶着方法と、レーザ溶着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光透過性の樹脂である筒状又は管状等の中空の第一の樹脂材と、当該第一の樹脂材内に挿入された筒状若しくは管状等の中空の樹脂材又は棒状等の中実の第二の樹脂材とを溶着するレーザ溶着方法としては、出願人が発明した、凹部溝のある反射治具を用いて溶着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、鼻カニューレやカテーテルなどの医療用樹脂材のレーザ溶着をすることができる他、各種の光透過性の樹脂材を、レーザ光を照射して溶着することができる。
すなわちこのレーザ溶着方法では、図２６Ａ、図２６Ｂのように、第一の樹脂材１に第二の樹脂材２を挿入した状態で、第一の樹脂材１の下半分の外周面を反射治具の凹部溝３ａに嵌め、図２７のように、レーザ光照射手段５から当該凹部溝３ａの上に載置した第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に向けてレーザ光６を照射する。すると、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を通過したレーザ光６が凹部溝３ａの表面で反射して、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の通過と反射を繰り返す。レーザ光６は第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に吸収されて、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は発熱し互いに溶着する。
しかし、上記従来のレーザ溶着装置では、図２７の断面と同じ平面におけるレーザ光の反射についてよく検討されていたが、図２７の断面に対して垂直な、いわゆる第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向のレーザ光の反射については十分には検討されていなかった。すなわち、（Ａ）レーザ光を、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向の一点に集中させるのか、（Ｂ）レーザ光を、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向の一定長さの範囲に集中させるのか、（Ｃ）レーザ光を、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向に移動させるのか、などについて深く検討されていなかった。
そのため、レーザ光源のエネルギーの利用が十分でなく、大出力のレーザ出力装置が必要であった。レーザ光の照射範囲に限定したレーザ溶着はできるが、パイプなどの管状の長尺の光透過性樹脂材を長い範囲を連続的に均一に溶着することが難しかった。反射治具の温度が一定せず、レーザ溶着強度等の溶着品質が均一にならなかった。反射治具が放熱して一定温度に戻るのに時間がかかり、レーザ溶着のサイクル時間が長くて生産性が悪かった。

【0003】

また、他の従来例として図２８、図２９に示したように、第一の樹脂材と第二の樹脂材を、樹脂材に非接触の反射面で取り巻いて、反射面の開口からレーザ光を照射して、第一の樹脂材と第二の樹脂材を溶着する方法も知られている。
ちなみに、図２８では、チューブ部分のチューブ壁の熱吸収特性が互いに異なる少なくとも２つの物質層１００、２００から構築され、これらの層の１つがレーザ放射に対する熱吸収特性に優れた領域を少なくとも部分的に備えている。チューブ部分はミラー３００に非接触で囲まれていて、レーザ照射手段５００からのレーザ光６００がミラー３００で反射してチューブ部分を繰り返し照射すると発熱し、レーザ照射が終わると冷却、固化して溶着される。
また、図２９では、管状部品１１０と吸収プラスチック部品２１０にレーザ光６１０を照射して溶着している。管状部品１１０と吸収プラスチック部品２１０は、円筒ミラー３１０に非接触で囲まれていて、円筒ミラー３１０は分散したレーザ光６１０を反射して、分散したレーザ光を管状部品１１０と吸収プラスチック部品２１０まで再循環させる。円筒ミラー３１０は、図２９に示されるように、レーザ光が再反射を続けて、最終的にレーザ光が溶接される管状部品１１０と吸収プラスチック部品２１０の周囲の全方向から入射するような形状を有している。レーザ光の反射を繰り返すと、管状部品１１０と吸収プラスチック部品２１０は溶着する。しかし、図２８と図２９の断面図の平面に垂直な、いわゆる第一の樹脂材１００（１１０）と第二の樹脂材２００（２１０）の長手方向のレーザ光の反射については上記と同じく深く検討されていなかった。そして、上記の問題は解決されていなかった（例えば、特許文献２、３参照）。

【0004】

更に他の従来例として図３０に示した第一の樹脂材１２０と第二の樹脂材２２０を一対の鏡３２０，３３０で挟み、第一の樹脂材１２０と第二の樹脂材２２０の斜めからレーザ光を照射して、第一の樹脂材１２０と第二の樹脂材２２０を溶着する方法が知られている。
しかし、図３０の断面に垂直な、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の紙面の奥行き方向のレーザ光の反射については上記と同じく深く検討されていなかった。そして、上記の問題は解決されていなかった（例えば、特許文献４参照）。
結局、従来のレーザ溶着装置では、上記に説明したように、一品生産的にレーザ溶着ができるにとどまっていた。すなわち、二以上の光透過性の樹脂を量産的にレーザ溶着するために大出力のレーザ出力手段がないと溶着が上手にできない、長尺の光透過性樹脂材の連続溶着が上手にできない、溶着品質が均一でない、生産性が悪い、という、レーザ溶着装置を量産的に用いるための種々の課題が未解決のままであった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−２０２８７６号公報

【特許文献2】特表２００９−５３２２３６号公報

【特許文献3】特表２０１０−５２７２９６号公報

【特許文献4】特開２０１１−５８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、第一の樹脂材と第二の樹脂材の短手方向（断面方向）と長手方向（軸方向）方向のレーザ光の反射に新技術を用いることで、レーザ光源のエネルギーの利用を向上させ、小出力のレーザ出力手段でレーザ溶着を可能とする課題解決手段の提供を目的にしている。
そして、斯かる課題解決手段に基づいて、従来の付随的な種々の課題を解決することを目的としている。すなわち、長尺の光透過性樹脂材の長手方向の一定範囲長さを均一に溶着することを可能とする、反射治具と反射蓋の温度を安定させて、レーザ溶着強度等の溶着品質を均一にすることを可能とする、反射治具等の冷却を短時間に行い、レーザ溶着のサイクル時間を短くして生産性を上げることを可能とする、等の、量産的に利用可能なレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のレーザ溶着装置は、光透過性の第一の樹脂材と第二の樹脂材とを当接させ、これらの第一および第二の樹脂材をレーザ溶着するレーザ装置であって、レーザ光照射手段と、前記第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持ち、表面がレーザ光を反射する反射面をなし、第二の樹脂材を当接させた状態で第一の樹脂材を載置して受容可能な凹部溝と、当該凹部溝の上方の両側にあって、表面がレーザ光を反射する反射面をなす壁部と、を持つ反射治具と、前記反射治具の凹部溝と壁部に対向する反射面と、前記レーザ光照射手段で発生したレーザ光を通すレーザ光通過孔を持ち、前記壁部の上に載置して取り付けられる反射蓋と、を有し、レーザ光照射手段で発生させたレーザ光は、前記壁部上に取り付けられた反射蓋のレーザ光通過孔から、前記第二の樹脂材を当接させて凹部溝に載置された第一の樹脂材に向けて照射され、前記第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光は、前記凹部溝、壁部および反射蓋の反射面を繰り返し反射する間に、前記第一の樹脂材及び前記第二の樹脂材を加熱して溶着させるように構成している。

【0008】

このように構成したことにより、レーザ光を反射治具の凹部溝および壁部の反射面と、反射蓋の反射面との間で第一の樹脂材及び前記第二の樹脂材に向けて繰り返し反射させて、レーザ光源のエネルギーの利用を向上させて、小出力のレーザ出力手段で所定のレーザ溶着を可能にする課題を解決している。
本発明のレーザ溶着装置は、反射蓋の反射面を球面にして、レーザ光が長手方向においてレーザ光照射の中心付近に集中するように反射させたり、反射蓋の反射面を円筒面と斜面を組み合わせた形にして、レーザ光が長手方向においてレーザ光照射の中心付近の一定長さの範囲に集中するようにしたりしている。また、レーザ光照射手段を反射蓋に載せ、記反射治具に沿って移動可能にしている。

【0009】

このように構成したことにより、レーザ光源のエネルギーを効率よく利用して長尺物の光透過樹脂材を溶着可能にしている。また、光透過樹脂材が固定された反射治具に沿ってレーザ光を移動させて、長尺物の光透過樹脂材を長手方向に長い範囲で均一に溶着可能にする課題を解決している。
本発明のレーザ溶着装置は、温度制御手段と、反射治具または前記反射蓋に温度センサを設け、前記反射治具または前記反射蓋で検出した温度により、レーザ光出力レベルあるいは反射蓋の反射治具に対する移動速度を制御している。

【0010】

このように構成したことにより、反射治具と反射蓋と第一の樹脂材と第二の樹脂材の温度制御をして一定温度範囲内でレーザ溶着を行うようにして、レーザ溶着強度等の溶着品質を均一にすることを可能とする課題を解決している。
本発明のレーザ溶着装置は、反射治具または前記反射蓋に冷却手段を設け、前記反射治具または前記反射蓋から検出した温度により、冷却手段を制御して、前記反射治具または前記反射蓋を冷却するようにしている。

【0011】

このように構成したことにより、反射治具と反射蓋が加熱されてから冷却されるまでの温度サイクルの時間を短縮して、レーザ溶着の生産性を上げることを可能とする課題を解決している。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、レーザ光を反射治具と反射蓋との間で繰り返し反射させて、レーザ光源のエネルギーの利用を向上させたレーザ溶着装置を供給可能とし、長尺物の光透過樹脂材を連続的に均一に溶着できるレーザ溶着装置を供給可能とし、温度制御をして、レーザ溶着の品質の均一性を向上させたレーザ溶着装置を供給可能とし、冷却手段によりレーザ溶着の温度サイクルを短くして、レーザ溶着の生産性を向上させたレーザ溶着装置を供給可能としている。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の要部断面図。

【図2】図１に示す要部断面図に、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示した図。

【図3】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置のレーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示した、溶着される樹脂材の長手方向に沿う要部断面図。

【図4】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の外観斜視図。

【図5】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第一の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図6】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第二の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図7】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第三の変形例を示した外観斜視図。

【図8】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第四の変形例を示した平面図。

【図9A】本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第五の変形例を示した要部断面図。

【図9B】図９Ａの要部断面図に、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた図。

【図10】本発明の実施形態２のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図11】本発明の実施形態３のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図12】本発明の実施形態３のレーザ溶着装置の第一の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図13】本発明の実施形態３のレーザ溶着装置の第二の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図14】本発明の実施形態３のレーザ溶着装置の第三の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図15】本発明の実施形態４のレーザ溶着装置の、レーザ溶着作業をしているときの外観斜視図。

【図16】本発明の実施形態４のレーザ溶着装置のレーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示し、溶着される樹脂材の長手方向に沿う要部断面図。

【図17】本発明の実施形態５のレーザ溶着装置を示し、レーザ溶着作業をしているときの外観斜視図。

【図18】図１７の要部断面図に、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示した図。

【図19】本発明の実施形態５のレーザ溶着装置の動作手順を示したフロー図。

【図20】本発明の実施形態５のレーザ溶着装置の変形例を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図21】本発明の実施形態５のレーザ溶着装置の変形例の動作手順を示したフロー図。

【図22】本発明の実施形態６のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図23】本発明の実施形態７のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図24】本発明の実施形態８のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図25】本発明の実施形態９のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図26A】従来のレーザ溶着装置を示し、第一樹脂材、第二樹脂材および反射治具の位置関係を示した分解斜視図。

【図26B】従来のレーザ溶着装置で、第一樹脂材と第二樹脂材を反射治具に載置示した状態を示した斜視図。

【図27】従来のレーザ溶着装置の、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示した要部断面図。

【図28】従来の他のレーザ溶着装置を示し、同装置の要部断面図。

【図29】従来の更に他のレーザ溶着装置を示し、レーザ光照射時のレーザ光の軌跡を加えた要部断面図。

【図30】従来の、更に又他のレーザ溶着装置を示し、同装置の要部断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図面と共に説明する。図１は、本発明の実施形態１のレーザ溶着装置を示し、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２、反射治具３、反射蓋４、そしてレーザ光照射手段５の位置関係を示した要部断面図である。但し、レーザ光出力のための制御装置、電源装置については図示を省略してある。
図１において、溶着させる管状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は、第一の樹脂材１に第二の樹脂材２が挿入され、互いに当接した状態で、反射治具３の凹部溝３ａに載置されている。反射治具３の樹脂材を受容する凹部溝３ａの断面形状は、第一の樹脂材１の下半分の外周と密着する半円形をしていて、第一の樹脂材１の外周と当接する凹部溝３ａの両側の上方に壁部（Ｗ）がある。図１では、凹部溝３ａの上方に開口する斜面３ｂ、３ｃのある壁部（Ｗ）が、開口に向かって拡開するように形成されている。
反射治具３の材料は、レーザ光を反射する金属材、例えばアルミニウムである。そして、反射治具３の凹部溝３ａと壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃの表面は、鏡面にしてあり、レーザ光を反射する。凹部溝３ａと斜面３ｂ、３ｃの表面を鏡面にする方法としては、アルミニウムブロックの表面を鏡面研磨する方法、表面がアルミ箔で裏面に接着剤を塗布した鏡面テープ（Ｔ）を貼り付ける方法、表面を金属メッキする方法、表面に金属蒸着する方法、表面をコーティングする方法などがある。
図１では、反射治具３の凹部溝３ａと壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃ、反射蓋４の表面に、それぞれレーザ光を反射するアルミニュウムの薄い鏡面テープ（Ｔ1，Ｔ2）を、アルミ箔面を表にして貼り付けた姿を示している。なお、図１では、鏡面テープ（Ｔ1，Ｔ2）の厚さは、発明理解のために現実のものよりも厚く記載している。
図１では、管状の第一の樹脂材１の中心より下半分の外周面が反射治具３の凹部溝３ａに密着している。第一の樹脂材１の上半分の外周面は、空間３ｄを挟んで反射蓋４と対峙している。反射治具３の上には、反射蓋４が、反射面４ａを下にして着脱自在に載置されて取り付けられる。反射面４ａは、反射治具３の壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃの先端をアーチ状に結ぶ球面でできている。反射面４ａの表面は鏡面にしてあり、図１では、反射治具３と同様に、レーザ光を反射するアルミニュウムの薄い鏡面テープ（Ｔ1）がアルミ箔面を表にして貼り付けた姿を図示している。
図１では、反射蓋４の反射面４ａの球面の中心Ｏ_１を、管状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の中心Ｏ_２と一致させている。このことを発明理解のため、管状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の外周面の中心Ｏ_２からの距離をそれぞれ、半径Ｒ_１、Ｒ_２と示し_、球面をした反射面４ａと中心Ｏ_１からの距離を半径Ｒ_３と図示した。
図２では、図１のレーザ光照射手段５からレーザ光が出力されたときのレーザ光６の軌跡を一点鎖線で示している。反射蓋４の中央上部には、レーザ光通過孔４ｂがあいている。レーザ光照射手段５は、レーザ光６がレーザ光通過孔４ｂを通して第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に向けて照射するように、反射蓋４の上に載置されている。
レーザ光通過孔４ｂの直径Ｄは、図１、図２では誇張して大きく描いているが、実際には、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の大きさと材質、レーザ光照射手段５の出力等で定められる。レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６は、反射治具３の凹部溝３ａに載置されている第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に照射される。
図２で、レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６は、例えば、レーザ光６ａとして第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を貫通し、反射治具３の凹部溝３ａで反射してレーザ光６ｂ、６ｃと順次屈折して反射蓋４の反射面４ａに達し、反射蓋４の反射面４ａで反射して再び、反射治具３の凹部溝３ａ、壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃに向かう。

【0015】

なお、反射治具３の凹部溝３ａ、壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃと、反射蓋４の反射面４ａではレーザ光６が反射するが、反射率は１００％でないためレーザ光６の一部が吸収される。図１の反射治具３と反射蓋４は、アルミニュウムのブロックを削り出したものであり、ある程度の熱容量があり、レーザ光６を吸収して発熱し、保温されるとともに、外表面から放熱される。

【0016】

第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は、レーザ光の透過率（あるいは吸収率）に応じた割合のレーザ光を吸収して発熱する。また、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面の表面粗さが粗いとレーザ光が、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面のわずかな隙間で反射して発熱する。そして、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が当接面で溶融し、その後、レーザ光の照射を終了すると、固化して溶着する。

【0017】

特に溶着強度が必要な場合等には、予め、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面を粗面化しておくと良い。粗面化の方法としては、例えば、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面の一方にサンドペーパで細かい凹凸をつけたり、文目つき金属ローレットを押し付けて細かい凹凸をつけたり、第一の樹脂材１か第二の樹脂材２の一方の成形時に成形金型で細かい凹凸をつけたり、サンドブラスト処理して細かい凹凸をつけたりしておけば良い。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面の細かい凹凸のわずかな隙間でレーザ光は確実に反射して発熱し、レーザ光の照射を終了すると、固化して溶着する。
レーザ光の照射が１回であれば、それほどの発熱は期待できないが、本発明では、レーザ光の繰り返し反射により何度もレーザ光が通過する。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は、それぞれレーザ光を吸収して発熱する。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面にごく細かい凹凸があれば、ごく細かい凹凸のある当接面で繰り返し反射して発熱する。
本発明で、予め第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面を粗面化しておくとしても、粗面化は、ごく細かい凹凸を付けるだけで良い。ごく細かい凹凸であれば、発熱により溶融して溶着面が透明になるという利点がある。
図３は、管状をしている第一の樹脂材１の長手方向に沿って切断した本発明の実施形態１の断面図である。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は長手方向の長さがあるため、反射蓋４の長手方向の両端（図４では左右端）には、隔離壁４ｃ、４ｄが設けてある。隔離壁４ｃ、４ｄは反射蓋４の下面から第一の樹脂材１の上半分の外周面に至る空間を占める形をしていて、反射蓋４と第一の樹脂材１の上半分の外周面に向き合っている空間３ｄを長手方向に隔離して、熱とレーザ光６が外部に逃げないようにしている。反射面４ａと連なる隔離壁４ｃ、４ｄの内面は鏡面としている。図３では、反射面４ａと同様に、隔離壁４ｃ、４ｄの内面にアルミニュウムの薄い鏡面テープ（Ｔ1）を、アルミ箔面を表にして貼り付けていることを示した。
図３では、レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６の内、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過したレーザ光６が、反射治具３の凹部溝３ａで反射して、レーザ光透過孔４ｂ直下の外側に向かったときの軌跡を一点鎖線で示した。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過したレーザ光６が、反射治具３の凹部溝３ａで反射して、レーザ光透過孔４ｂ直下の外側に向かったときは、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過した後、反射蓋４の反射面４ａで反射して、レーザ光透過孔４ｂの直下、つまりレーザ光照射範囲の中心に向かう。このように、反射蓋４に球面の反射面４ａを形成しておくと、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が長手方向に長くても、レーザ光６の照射は、レーザ光照射範囲の中心に集まる。従来のレーザ溶着装置にはなかった、本発明特有の効果である。
図４に、本発明の実施形態１のレーザ装置の外観斜視図を示す。図２〜図４に示したレーザ光の軌跡を見れば、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に向けて照射されたレーザ光照射手段５からのレーザ光６は、反射治具３の凹部溝３ａ、壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃと反射蓋４の反射面４ａで反射を繰り返すが、レーザ光６の照射範囲の中心から外側に拡散せず、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向についてもレーザ光６の照射範囲の中心に集まることが理解される。
このように、本発明のレーザ溶着装置は、レーザ光照射手段５から出力されるレーザ光６を繰り返し反射させて、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２にレーザ光を繰り返し照射している。そして、レーザ光源のエネルギーのレーザ溶着のエネルギーとしての利用を向上させ、小出力のレーザ溶着装置で必要なレーザ溶着を実現するという課題を解決している。
なお本発明のレーザ溶着装置としては、光透過性樹脂である第一の樹脂材１と第二の樹脂材２をレーザ溶着するレーザ溶着装置を説明しているが、光透過性樹脂といっても、レーザ光の透過率が高く、ほとんどのレーザ光が透過して、一部のレーザ光が吸収されるものから、ある程度のレーザ光を透過するが、ある程度のレーザ光を吸収するレーザ光透過率が比較的高くないものにも適用することができる。
（実施形態１の第一の変形例）
上記で説明した反射蓋４の反射面４ａの球面の中心Ｏ_１と第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の中心Ｏ_２は、上下方向にずらしてもよい。反射面４ａの球面の中心Ｏ_１を上方に移動すれば、レーザ光の反射光は上方に集まる。このことを利用して、図５に示した実施形態１のレーザ溶着装置の第一の変形例のように、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の断面が上下に長い形状のときには、球面の中心Ｏ_１を上方に移動して、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の上下中央にレーザ光の反射光を集めて、発熱温度を全体的に平均化することができる。
球面の中心Ｏ_１を下方に移動すれば、レーザ光の反射光は第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の下方に集まる。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の断面が上下に短軸の楕円形状のときには、球面の中心Ｏ_１を下方に移動して、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の上下中央にレーザ光の反射光を集めて、発熱温度を全体的に平均化することができる。反射蓋４の反射面４ａの球面の中心Ｏ_１のずらし方は、実際のレーザ溶着結果から経験的に最適となるように設定すれば良い。
（実施形態１の第二の変形例）
図６に、本発明の実施形態１の第二の変形例のレーザ光照射時のレーザ光の軌跡を示した要部断面図を示した。実施形態１の第二の変形例では、反射治具３のアルミニュウム・ブロックを削り出した部分３Ａを、凹部溝３ａの高さ、つまり凹部溝３ａと当接する第一の樹脂材１の下半分の外周面の高さまでとし、それ以上の壁部（Ｗ）の部分３Ｐをプラスチック製として、表面にレーザ光反射用の鏡面テープ（Ｔ2）を貼ったものとしている。また、反射蓋４Ｐもプラスチック製として、表面にレーザ光反射用の鏡面テープ（Ｔ1）を貼ったものとしている。
図１の反射治具３と反射蓋４は、アルミニュウムのブロックを削り出したものであり、ある程度の熱容量があり、レーザ光６を吸収して発熱し、保温されるとともに、外表面から放熱されることは、既に説明したとおりである。第二変形例の反射治具３でも、凹部溝３ａより下の部分３Ａは、レーザ光照射手段５からレーザ光を直接照射されて高温になる。しかし、凹部溝３ａより上の部分３Ｐである壁部（Ｗ）と反射蓋４Ｐは、一度以上反射したレーザ光を受ける。そのため、凹部溝３ａより下の部分３Ａと同様に放熱したのでは、温度差ができる。
そこで、実施形態１の第二の変形例では、反射治具３のアルミニュウム・ブロックを削り出した部分３Ａを、凹部溝３ａの高さ、つまり凹部溝３ａと当接する第一の樹脂材１の半分の外周面の高さまでとし、凹部溝３ａの上にある壁部（Ｗ）の部分３Ｐを合成樹脂（プラスチック）製として、表面にレーザ光反射用の鏡面テープ（Ｔ2）を貼ったものとしている。また、反射蓋４Ｐも合成樹脂製として表面にレーザ光反射用の鏡面テープ（Ｔ1）を貼ったものとしている。
このことにより、プラスチック製部分３Ｐとした壁部（Ｗ）と反射蓋４Ｐでは、アルミニュウム・ブロック部３Ａの凹部溝３ａから伝熱される熱と、反射光として照射されるレーザ光による熱を放熱しにくいように保温し、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を全体的にほぼ同じ温度で囲むようにして、発熱温度を全体的に平均化するようにしている。
（実施形態１の第三の変形例）
図７に、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が長手方向に長い管状をしている場合に用いる本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第三の変形例を示した。図７では、長手方向の長さを長くした反射治具３の凹部溝３ａ上に、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を載置している。そして、反射蓋４の上に、レーザ光照射手段５を載せ、反射蓋４を図７の中央の白抜き矢印（Ｍ）で示す向きに移動できるようにしている。反射蓋４を図７の中央の白抜き矢印（Ｍ）で示す向きに移動すると、反射蓋４の移動に応じて、レーザ光６が第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向の長い範囲を順次移動して照射する。レーザ光６は、反射蓋４下の一定の範囲内で反射を繰り返すので、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２のレーザ光６が照射された範囲で順次発熱し、連続的にレーザ溶着される。
（実施形態１の第四の変形例）
図８に、本発明の実施形態１のレーザ溶着装置の第四の変形例を示した。図８は、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を長手方向に折れ曲がった形でレーザ溶着する場合の平面図であり、長手方向に折れ曲がった形をしている反射治具３と、反射治具３の凹部溝３ａに載置され長手方向に折れ曲がった形の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が示されている。反射治具３と第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の上には、四角形をした反射蓋４があり、反射蓋４にはレーザ光照射手段５が一体に取り付けられていて、白抜き矢印（Ｍ1〜Ｍ2）で示したように、左上（矢印Ｍ1）へ、上（矢印Ｍ2）へ、次に右上（矢印Ｍ3）へ順に移動することが示されている。
反射蓋４を図８の白抜き矢印の方向に移動すると、反射蓋４の移動に応じて、レーザ光６（図８には図示せず）が第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の長手方向の長い範囲を順次移動して照射する。レーザ光６は、反射蓋４下の一定の範囲内で反射を繰り返すので、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２のレーザ照射された範囲が順次発熱し、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が長手方向に折れ曲がった形のまま連続的にレーザ溶着される。
このように、長尺物の光透過樹脂材を連続的に溶着できるレーザ溶着装置を供給可能とする課題を解決している。
（実施形態１の第五の変形例）
図９Ａ、図９Ｂに本発明の実施形態１の第五の変形例を示した。図９Ａ、図９Ｂでは、反射治具３の反射面である凹部溝３ａの形を変えている。図９Ａ、図９Ｂでは、第一の樹脂材１の下方の外周面、すなわち凹部溝３ａの断面円弧状の底部面と壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃが接するようにしている。なお、反射治具３の凹部溝３ａと斜面３ｂ、３ｃの表面は鏡面研磨加工した仕上げ面、つまり、鏡面テープを貼り付けていない鏡面反射面を示している。
先に従来技術として説明した、出願人の発明による特開2013-202876号公報では、第一の樹脂材１の下方の外周面に斜面３ｂ、３ｃが接する反射治具を用いたときは、２つのレーザ光照射手段をそれぞれの斜面に沿って配置することを示したが、本発明では、反射治具３の上に反射蓋４を取り付け、反射蓋４の上に、レーザ光透過孔からレーザ光を出力する１つのレーザ光照射手段５を載せて、レーザ光透過孔からのレーザ光を反射治具３と反射蓋４で反射を繰り返し、レーザ光６が第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に繰り返して貫通して発熱せることにより、１つのレーザ光照射手段５でレーザ溶着を可能にしている。
（実施形態２）
本発明の実施形態２について説明する。本発明の実施形態２は、本発明の実施形態１に、反射治具３と反射蓋４の温度制御手段と冷却手段を追加したレーザ溶着装置である。
なお、本明細書では、実施形態１の各部に相当し同一の機能を果たす部分には、同一の番号を付して、説明を省略している。例えば、管状の第一樹脂材１に相当し第一樹脂材１の機能を果たすものは、平板状をしていても「第一樹脂材１」というように表示した。以下、実施形態２を図面と共に説明する。

【0018】

図１０は、本発明の実施形態２のレーザ溶着装置の概略構成を示したものである。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を反射治具３の凹部溝３ａに載置し、反射治具３の一対の斜面３ｂ、３ｃを第一の樹脂材１の下の外周面に接して開口するように設け、反射治具３の上には、反射蓋４が、反射面４ａを下にして載置されている。反射面４ａは、反射治具３の斜面３ｂ、３ｃの上端縁をアーチ状に結ぶ球面または円筒面等の曲面でできている。
そして、反射蓋４の中央上部にはレーザ光照射手段５が載置されている。反射蓋４のレーザ光照射手段５を載置した所には、レーザ光通過孔４ｂがあいている。レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６は、レーザ光通過孔４ｂから、反射治具３の凹部溝３ａに載置されている第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に照射される。
本発明の実施形態２では、図１０に黒点で示した温度センサ（熱電対）７が反射治具３の内部に、温度センサ（熱電対）８が反射蓋４の内部にそれぞれ埋め込まれている。温度センサ７、８は、温度制御手段９に接続している。温度制御手段９は、レーザ光照射手段５の出力を温度センサ７、８の測定結果温度に基づいてオンオフ制御、あるいはフィードバック制御し、反射治具３と反射蓋４の温度を一定範囲内に保っている。
図１０では、温度センサ７、８は、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の温度を直接測定するものでないため、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の温度変化を予測してレーザ光の出力を制御する。レーザ光透過性の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は、実際に用いる材質と大きさに応じた目標温度設定を行う。なお、熱電対の温度センサ７、８の代わりに、赤外線情報から温度を検出する非接触温度センサで第一の樹脂材1の表面温度を直接測定するようにしてもよい。なお、非接触温度センサを用いたレーザ溶着装置の構成は、実施形態７として図２２を用いて後述する。
本発明の実施形態２のレーザ溶着装置は、反射治具３と反射蓋４の温度を予め定めた一定の温度範囲内に保つ温度制御をして、レーザ溶着の品質の均一性を向上させたレーザ溶着装置を供給可能とする課題を解決している。
また図１０では、反射治具３に冷却用空洞３ｅ、３ｆをあけていて、常温以下の空気などの冷却材を吹き付ける冷却ノズル１０、１１を取り付けている。冷却用空洞３ｅ、３ｆは、反射治具３の外部に連通していて、冷却ノズル１０、１１から吹き付けられた冷却材は、反射治具３の熱を奪って、熱とともに反射治具３の外部に放出される。また、反射蓋４には、反射蓋４の下方の空間３ｄに向けて常温以下の空気などの冷却材を吹き付ける冷却ノズル１２を取り付けている。空間３ｄは、反射蓋４の外部に連通していて、冷却ノズル１２から吹き付けられた冷却材は、空間３ｄの熱を奪って、熱とともに反射蓋４の外部に放出される。
冷却ノズル１０、１１、１２には、冷却手段１３から常温以下の空気などの冷却材が供給される。冷却手段１３は、温度制御手段９に接続している。温度制御手段９は、冷却手段１３を温度センサ（熱電対）７、８の測定結果温度に基づいて、冷却ノズル１０、１１、１２から冷却材の供給温度、供給量などを制御をして、反射治具３と反射蓋４の温度を予め定めた一定温度範囲内に冷却する。
このように、本発明の実施形態２は、本発明の実施形態１に、反射治具３と反射蓋４の温度制御手段９と冷却手段１３を追加したレーザ溶着装置である。反射治具３と反射蓋４の温度を予め定めた一定温度範囲内にする温度制御をして、レーザ溶着の品質の均一性を向上させたレーザ溶着装置を供給可能とする課題を解決している。
そして、更に冷却ノズル１０、１１、１２と冷却手段１３を追加した構成では、レーザ溶着終了後、反射治具３と反射蓋４を冷却手段１３で冷却し、レーザ溶着作業の温度サイクルを短くして、レーザ溶着の生産性を向上する課題を解決している。
なお図１０では、温度センサ７、８をそれぞれ反射治具３と反射蓋４に埋め込んで、両方の温度を検出して温度制御することを説明したが、いずれか一つの温度センサを用いる構成としてもよい。また、冷却ノズル１０、１１、１２についても、いずれか一つの冷却ノズルを用いる構成としてもよい。
（実施形態３）
本発明の実施形態３について説明する。本発明の実施形態３は、レーザ光を透過する平板状の第一の樹脂材と同じく平板状の第二の樹脂材をレーザ溶着するレーザ溶着装置である。以下、図面と共に説明する。なお図面では、第一と第二の樹脂材のように、これまで説明した実施形態と多少形状が変わっていても、同一機能を果たすものについては同一の符号を付して説明を省略する。
図１１は、本発明の実施形態３のレーザ溶着装置の概略構成を示したものである。平板状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を、これらを当接した状態で反射治具３の凹部溝３ａに載置し、反射治具３の一対の壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃを第一の樹脂材１の外周面から上方に拡開して開口するように設け、反射治具３の上には、反射蓋４が、反射面４ａを下にして載置されている。反射面４ａは、反射治具３の壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃの上端縁を結ぶ球面又は円筒面等の曲面でできている。
そして、反射蓋４の中央上部にはレーザ光照射手段５が載置されている。反射蓋４のレーザ光照射手段５を載置した所には、レーザ光通過孔４ｂがあいている。レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６は、反射治具３の凹部溝３ａに載置されている第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に照射される。
ここまでは、本発明の実施形態１の構成と基本的に同じであるが、レーザ溶着する第一の樹脂材と第二の樹脂材が平板状である点に特徴がある。すなわち、反射治具３の凹部溝３ａは、断面長方形状の第一の樹脂材１の底面１ａと側面１ｂに対応した凹溝形状をしている。
第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は、レーザ光の吸収率に応じた割合でレーザ光を吸収して発熱する。また、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面の表面粗さが粗いとレーザ光が、当接面のわずかな隙間で反射して発熱する。そして、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２が当接面で溶融し、その後、レーザ光の照射が終了して固化し、溶着する。
反射治具の凹部溝の形状を平板状の第一の樹脂材の外周の形状と同じにしたことにより、レーザ光を透過する平板状の第一の樹脂材と第二の樹脂材をレーザ溶着することが出来る。
なお、平板状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の当接面に与圧を与えた状態でレーザ光６を照射した方が、両者が確実に溶着する。そのため、平板状の第一の樹脂材１と同じく平板状の第二の樹脂材２の当接面に与圧を与えるようにしている。つまり、反射治具３と反射蓋４の間に、第一の樹脂材1と第二の樹脂材２の両方よりもレーザ光を透過する材質、例えば折り曲げた形のガラス板でできた与圧部材５０を挟み、与圧部材５０で、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を反射治具３の凹部溝３ａに押し付けて、与圧を与えている。
（実施形態３の第一と第二の変形例）
図１２と図１３に、本発明の実施形態３の第一と第二の変形例を示した。図１２では、第一の樹脂材１の底面の両端縁から上方に拡開して開口するように壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃが設けられている。図１３では、第二の樹脂材２の上面の両端縁から上方に拡開して開口するように壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃが設けられている。第一と第二の変形例では、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の材質と大きさ、レーザ光出力手段の出力に応じて、壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃが設けられる位置を図１２か図１３のいずれかを選定して、レーザ溶着強度等のレーザ溶着品質を確保することができる。図１２と図１３では、与圧部材５０の表面に鏡面テープ（Ｔ2）を貼り、反射治具３の壁部（Ｗ）の斜面３ｂ、３ｃの上にある与圧部材５０の表面でレーザ光６を反射させている。
（実施形態３の第三の変形例）
図１４は、本発明の実施形態３の第三の変形例を示した。第一の樹脂材や第二の樹脂材となるバルーンカテーテルやカテーテルチューブは、赤色光及び近赤外線光に対し不透明な、つまり赤色光及び近赤外線光を吸収する熱可塑性ポリマー材料で形成されるが、図１４では、第一の樹脂材と第二の樹脂材に与圧を与える与圧部材５１を、近赤外のレーザ光を透過し遠赤外のレーザ光を吸収する素材、例えばシリコン（シリコンゴムゴム）に添加物を入れて不透明にして遠赤外のレーザ光を吸収するようにしたものを用い、厚さの厚い四辺形平板状の与圧部材５１Ａの周囲をアルミニュウム製の枠５１Ｂで支持する構造にしている。平板状の与圧部材５１Ａと枠５１Ｂを別部品にした方が作りやすく、強度が得られるためである。
図１４では、近赤外線レーザ光を出力する第一のレーザ光照射手段５Ａと、遠赤外線レーザ光を出力する第二のレーザ光照射手段５Ｂを反射蓋４の上に取り付けている。
第一のレーザ光照射手段５Ａは、例えば半導体レーザであり、当該レーザ光の波長は７００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲であり、好ましくは８００ｎｍ〜１０００ｎｍである。第二のレーザ光照射手段５Ｂは、例えばＣＯ２レーザであり遠赤外のレーザ光を照射する。当該レーザ光の波長は例えば１０６４０ｎｍである。
第一のレーザ光照射手段５Ａは近赤外線レーザ光Ｒａを出力して、与圧部材５１Ａ、第二の樹脂材２、第一の樹脂材１を照射し、近赤外線レーザ光Ｒａを反射治具の凹部溝３ａで反射させて再び、第一の樹脂材１、第二の樹脂材２、与圧部材５１Ａを照射し、反射蓋の反射面４ａで反射させることを繰り返し、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を発熱させ、両者を溶着させる。
一方、第二のレーザ光照射手段５Ｂは、遠赤外線レーザを出力して、与圧部材５１を照射し、発熱させている。この与圧部材５１を発熱させると第二の樹脂部材２の上側外周面が与圧部材５１の熱で温められる。そのため、第一と第二の樹脂部材は、それぞれ一定温度範囲に温度上昇した、反射治具３の凹部溝３ａ、壁部（Ｗ）、与圧部材５１に囲まれた状態で、レーザ光が繰り返し照射されて発熱し、溶着する。遠赤外線レーザを出力するレーザ光照射手段５Ｂは、必要に応じて随時用いられる。
（実施形態４）
本発明の実施形態４では、反射蓋１４の反射面となる曲面を円筒面１４ｅと長手方向の一対の斜面１４ｆ、１４ｆで形成した例を示した。図１５のように、反射治具３の上には、反射蓋１４が載置されている。反射蓋１４は、円筒面１４ｅと長手方向の一対の斜面１４ｆ、１４ｆで形成してある。反射蓋１４の上面にはレーザ光通過孔１４ｂがあいている。反射蓋１４の下面の長手方向の両側端には、隔離壁１４ｃ、１４ｄが第一の樹脂材１の上面周囲の隙間を埋めるように設けてある。
レーザ光照射手段５では、内蔵した絞りレンズ(光学レンズ）５ａでレーザ光６の光束を絞り、細いレーザ光６を反射蓋１４の上面にあけたレーザ光通過孔１４ｂから第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に向けて再び広がるように照射している。レーザ光６は、反射蓋１４の上面にあけたレーザ光通過孔１４ｂを通ると、第一の樹脂材１の上面に広がって、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を貫通し、反射治具３の凹部溝３ａの反射面で反射する。凹部溝３ａで反射したレーザ光６は、再び、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を貫通し、反射蓋１４の反射面１４ａで反射し、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を繰り返し照射する。
図１６は、本発明の実施形態４のレーザ溶着装置の第一の樹脂材１の長手方向で切断した断面図である。反射蓋１４の長手方向の両端には、隔離壁１４ｃ、１４ｄが設けてある。隔離壁１４ｃ、１４ｄは反射蓋１４の下面から第一の樹脂材１の上半分の外周面に至る形をしている。隔離壁１４ｃ、１４ｄの上端からは斜め上方に一対の斜面１４ｆ、１４ｆが伸びていて、反射蓋１４の中央部は、長手方向に沿った円筒面１４ｅになっている。
隔離壁１４ｃ、１４ｄ、一対の斜面１４ｆ、１４ｆ、円筒面１４ｅの内面は鏡面にしていて、第一の樹脂材１の上半分の外周面に向き合っている空間３ｄから熱とレーザ光が逃げないようにしている。
なお、図１５では記載を省略したが、図１６では、レーザ光照射手段５と反射蓋のレーザ光通過孔１４ｂの間からレーザ光６が漏れないように反射蓋の上方部分にレーザ光案内部分１４ｇを形成していることを示した。
図１６では、レーザ光照射手段５で発生したレーザ光６の内、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過したレーザ光が、反射治具３の凹部溝３ａの反射面で反射して、レーザ光照射範囲の中心に対して外側に向かったときの軌跡を示した。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過したレーザ光が、反射治具３の凹部溝３ａで反射して、照射範囲の中心に対して外側に向かったときは、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を透過した後、反射蓋１４により照射範囲の中心に向かうことになる。このように、反射蓋１４に隔離壁１４ｃ、１４ｄと、一対の斜面１４ｆ、１４ｆと、円筒面１４ｅを組み合せて形成しておくと、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は長手方向に長くても、レーザ光の照射は反射蓋１４下のレーザ光照射範囲の中心に向かう。
但し、本発明の実施形態１の反射蓋４の反射面４ａを球面とした図３と比べれば、レーザ光６は、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の特定部分に集中せず、長手方向の一定長さの範囲内で反射を繰り返す。その長手方向の一定範囲内では、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の温度が一定温度範囲内に加熱される。そのため、反射蓋１４の反射面を両端の斜面１４ｆ、１４ｆと中央の円筒面を組み合わせて、長手方向に広い範囲で溶着することができる。
（実施形態４の変形例）
図１７に、実施形態４の変形例のレーザ溶着装置を示した。これは、反射蓋１４が反射治具３の上を反射治具３に沿って自走するレーザ溶着装置である。反射蓋１４には、自走式モノレールのように反射治具３の側面を挟む一対の走行輪１９と、駆動モータ１７で駆動される駆動輪１８が取り付けられている。
一対の走行輪１９と駆動モータ１７で駆動される駆動輪１８が、反射治具３の側面を挟んでいるので、駆動モータ１７を一方向に回転すると反射治具３に沿って一方向に進み、反対方向に回転すると逆方向に進む。そのため正転と反転を組み合わせて進むことにより、例えば２ｍｍ前進して１ｍｍ後退し、再び２ｍｍ前進して１ｍｍ後退するような、前進と後退を繰り返して少しずつ進むという進み方もできる。前進と後退を繰り返して少しずつ進む進み方をすれば、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２は長手方向に長い範囲を一定温度に保ちつつ移動させ、長手方向に連続的に均一にレーザ溶着することができる。
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図１８に示す。本発明の実施形態５のレーザ溶着装置は、発明の実施形態４の構成に、更に温度制御と駆動モータ１７の駆動制御を追加して組み合わせたレーザ溶着装置である。図１８では、反射治具３と反射蓋１４の温度検出に接触式温度センサ２７、２８を用いて、反射治具３と反射蓋１４の温度を検出しながら、反射蓋１４を反射治具３の長手方向に移動できるようにしている。
図１８では、反射蓋１４の温度検出に接触式温度センサ２８を用いた図を示したが、反射蓋１４の温度検出には、熱電対を埋め込んだタイプのものとしてもよい。
温度センサ２７、２８で検出した温度データは、温度制御手段２０ａに伝えられる。温度制御手段２０ａは、駆動モータ１７の駆動制御手段２０ｂを制御して駆動モータ１７を動かし、反射蓋１４を反射治具３の側面に沿って長手方向に移動させる。反射蓋１４に取り付けられているレーザ光照射手段５も、反射蓋１４と同時に、反射治具３の側面に沿って長手方向に移動する。
図１９に、本発明の実施形態５のレーザ溶着装置の動作手順をフロー図として示した。図１９の動作手順としては、本発明の実施形態５のレーザ溶着装置が、（１）初期値設定したレーザ光出力レベル、進行速度でレーザ光照射と走行を開始する。（２）第一所定距離（Ｌ_１）まで、初期値設定のレーザ光照射と前進走行を行う。次に、（３）所定距離だけ後退走行する。（４）、（２）のと前進走行と（３）の後退走行を繰り返す。第二所定距離（Ｌ₂）まで進むと、レーザ光出力レベルと進行速度を変更して、レーザ光照射と走行を行う。（５）、（２）のと前進走行と（３）の後退走行の繰り返しと（４）のレーザ光出力レベルと進行速度を変更する動作を繰り返す。第三所定距離（Ｌ_３）まで進むとレーザ光照射と走行を停止する。但し、反射治具と反射蓋の温度が異常温度範囲に入ったら、レーザ光出力レベル、進行速度を変えて、異常温度範囲から正常温度範囲に戻す動作をさせている。
図１９の動作手順を各ステップ順に詳しく説明すると、以下のようになる。すなわち、図１９では、まず操作者がレーザ溶着装置で、レーザ光出力レベル、進行速度の初期値設定をすると（ステップＳＴ１）、レーザ溶着装置は、レーザ光出力と走行を開始する（ステップＳＴ２）。所定時間経過後、第一所定距離（Ｌ_１）移動したか、否かを確認する（ステップＳＴ３）。「Ｎｏ」であれば、レーザ光出力と走行を続け、「Ｙｅｓ」になれば、「所定距離×1/ｎ（ｎは任意の整数）」を後退する（ステップＳＴ４）。そして、反射治具３と反射蓋１４の温度が所定範囲内に入っているか、否かを確認する（ステップＳＴ５）。「Ｎｏ」であれば、反射治具３と反射蓋１４の温度が異常温度の範囲になったか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、「Ｙｅｓ」であれば、第二所定距離（Ｌ_２）移動したか、否かを確認する（ステップＳＴ６）。「Ｎｏ」、つまり第二所定距離（Ｌ_２）を移動していなければ、ステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ４（後退）、ＳＴ５（温度確認）、ＳＴ６（移動距離確認）の手順を繰り返す。ステップＳＴ６で「Ｙｅｓ」、つまり第二所定距離（Ｌ_２）を移動したら、レーザ光出力レベル、進行速度、ｎを変更する（ステップＳＴ７）。そして、レーザ光出力と走行を続け、所定時間経過後、第三所定距離（Ｌ_３）移動したか否かを確認する（ステップＳＴ８）。「Ｎｏ」、つまり第三所定距離（Ｌ_３）を移動していなければ、ステップＳＴ３（移動距離確認）に戻り、ステップＳＴ４（後退）、ＳＴ５（温度確認）、ＳＴ６（移動距離確認）、ＳＴ７（レーザ光出力レベル、進行速度、ｎを変更）の手順を繰り返す。ステップＳＴ８で「Ｙｅｓ」、つまり第三所定距離（Ｌ_３）を移動したら、レーザ光出力と走行を停止する（ステップＳＴ９）。
なお、ステップＳＴ５（温度確認）の判定で「Ｎｏ」、つまり反射治具３や反射蓋４という治具の温度が所定範囲内に入っていないときは、治具の温度が異常温度の範囲になったか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、判定結果が「Ｙｅｓ」、つまり異常温度の範囲であれば、異常温度範囲から正常温度範囲に戻るように、レーザ光出力レベル、進行速度、ｎを変更して（ステップＳＴ７）、レーザ光出力と走行を続ける。ステップＳＴ１０の判定結果が「Ｎｏ」、つまり異常温度の範囲に入っていなければ、レーザ光出力レベル、進行速度、ｎはそのまま、変更しないで、レーザ光出力と走行を続ける。
実施形態５は、温度制御と駆動モータ１７の駆動制御を組み合わせたレーザ溶着装置であり、上記のように、反射治具３と反射蓋１４の温度を測定し、反射治具３と反射蓋１４の温度に応じて、反射蓋１４を反射治具３上で長手方向に移動し、反射治具３と反射蓋１４で囲んだ空間を所定温度で移動させている。このことにより、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を長手方向に連続的に均一に溶着している。
なお、図１９のフロー図は、第一、第二、第三の所定距離（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を適切に入力することで汎用的に利用できる一例を示したもので、必要により任意の他のフロー図を用いてもよいことは、もちろんである。
（実施形態６）
本発明の実施形態６を図２０に示す。本発明の実施形態６のレーザ溶着装置は、本発明の実施形態５の構成に冷却手段２９を追加し、温度制御手段２０ａと駆動モータ１７の駆動制御手段２０ｂと冷却手段２９を組み合わせたレーザ溶着装置である。
反射治具３の下面には、常温以下の温度の空気等の冷却材を吹付けて冷やすための冷却溝３ｇ、３ｈが長手方向に２条、伸びている。反射治具３の下方のアーム部分には、冷却ノズル１０、１１の先端が冷却溝３ｇ、３ｈに向けて取り付けてある。反射蓋１４にも冷却ノズル１２が取り付けてある。冷却ノズル１０、１１、１２は冷却手段２９につながっていて、冷却手段２９が各冷却ノズル１０、１１、１２に、常温以下の温度の空気等の冷却材を送って、反射治具３の冷却溝３ｇ、３ｈと、反射蓋１４の下方の空間に冷却材を供給できるようにしている。その他の構成は、図１８で示した構成と同じである。
図２１に、本発明の実施形態５のレーザ溶着装置の動作手順をフロー図として示した。図２１の動作手順は、（１）初期値設定したレーザ光出力レベル、進行速度でレーザ光照射と走行を開始する。（２）第一所定距離（Ｌ_１）まで、初期値設定のレーザ光照射と走行を行う。次に、（３）所定距離だけ戻る。（４）、（２）と（３）を繰り返し、第二所定距離（Ｌ_２）まで進むと、レーザ光出力レベル、進行速度を変更して、レーザ光照射と走行を行う。（５）、（２）（３）（４）の動作を繰り返し、第三所定距離（Ｌ_３）まで進むとレーザ光照射と走行を停止する。但し、反射治具と反射蓋の温度が異常温度範囲に入ったら、冷却手段２９を動作させて、常温以下の空気等の冷却材を冷却ノズルが吹き出す。そして、レーザ光出力レベル、進行速度を変えて、異常温度範囲から正常温度範囲に戻す動作をさせている。
図２１の動作手順は、既に説明した図１９の動作手順のステップＳＴ１０の反射治具３と反射蓋１４の温度が異常温度の範囲になったか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、判定結果が「Ｙｅｓ」、つまり異常温度の範囲と判定したときに、冷却手段２９を動作させて、常温以下の空気等の冷却材を冷却ノズルが吹き出す動作（ステップＳＴ１１）を追加したものである。
異常温度範囲に達したと判定したときに、反射治具と反射蓋を冷却手段で強制的に冷却し、迅速に正常温度範囲に戻るようにしている。念のため、図２１の動作手順を詳しく説明すると、以下のようになる。
すなわち、図２１では、まず操作者がレーザ溶着装置で、レーザ光出力レベル、進行速度の初期値設定をすると（ステップＳＴ１）、レーザ溶着装置は、レーザ光出力と走行を開始する（ステップＳＴ２）。所定時間経過後、第一所定距離（Ｌ_１）移動したか、否かを確認する（ステップＳＴ３）。「Ｎｏ」であれば、レーザ光出力と走行を続け、「Ｙｅｓ」になれば、「所定距離×1/ｎ」を後退する（ステップＳＴ４）。そして、治具の温度は所定範囲内に入っているか、否かを確認する（ステップＳＴ５）。「Ｎｏ」であれば、治具の温度が異常温度の範囲になったか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、「Ｙｅｓ」であれば、第二所定距離（Ｌ_２）移動したか、否かを確認する（ステップＳＴ６）。「Ｎｏ」、つまり第二所定距離（Ｌ_２）を移動していなければ、ステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ４（後退）、ＳＴ５（温度確認）、ＳＴ６（移動距離確認）の手順を繰り返す。ステップＳＴ６で「Ｙｅｓ」、つまり第二所定距離（Ｌ_２）を移動したら、レーザ光出力レベル、進行速度、ｎを変更する（ステップＳＴ７）。そして、レーザ光出力と走行を続け、所定時間経過後、第三所定距離（Ｌ_３）移動したか否かを確認する（ステップＳＴ８）。「Ｎｏ」、つまり第三所定距離（Ｌ_３）を移動していなければ、ステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ４（後退）、ＳＴ５（温度確認）、ＳＴ６（移動距離確認）、ＳＴ７（レーザ光出力レベル、進行速度、ｎを変更）の手順を繰り返す。ステップＳＴ８で「Ｙｅｓ」、つまり第三所定距離（Ｌ_３）を移動したら、レーザ光出力と走行を停止する（ステップＳＴ９）。
なお、ステップＳＴ５の判定で「Ｎｏ」、つまり治具の温度が所定範囲内に入っていないときは、治具の温度が異常温度の範囲になったか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、判定結果が「Ｙｅｓ」、つまり異常温度の範囲であれば、異常温度範囲から正常温度範囲に戻るように、冷却手段を動作させて、常温以下の空気等の冷却材を冷却ノズルが吹き出す動作をする（ステップＳＴ１１）。そしてステップＳＴ５に戻り、ステップＳＴ５の判定で「Ｙｅｓ」、つまり治具の温度が所定範囲内に入るまで、ステップＳＴ１１の冷却動作を繰り返す。
ステップＳＴ１０の判定結果が「Ｎｏ」、つまり異常温度の範囲でなければ、図１９のフロー図と同じくステップ８に進み、レーザ光出力と走行を続ける。
図２１のフロー図では、レーザ溶着の一つ動作手順を示したが、ステップＳＴ１の「レーザ光出力レベル、進行速度の初期値設定」を、「レーザ反射治具３と反射蓋４の温度に基づいた最適な初期値に自動設定する」としておけば、図２１のフロー図を繰り返すことで、同じレーザ溶着作業を繰り返すことができる。
また、ステップＳＴ９の次に、冷却手段を動作させて、常温以下の空気等の冷却材を冷却ノズルが吹き出す動作をする「冷却手段で冷却する」というステップＳＴ１２を追加すれば、反射治具３と反射蓋４の温度を短時間で常温に戻すことができる。
なお、図２１のフロー図は、第一、第二、第三の所定距離（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を適切に入力することで汎用的に利用できる一例を示したもので、必要により任意の他のフロー図を用いてもよいことは、もちろんである。
（実施形態７）
本発明の実施形態７は、赤外線情報等から温度を検出する非接触温度センサで第一の樹脂材１の表面温度を直接測定するようにした点に特徴がある。図２２に、本発明の実施形態７のレーザ溶着装置の要部断面図を示した。図２２では、反射蓋１４に非接触温度センサ３８を取り付け、非接触温度センサ３８で第一の樹脂材１の表面の赤外線温度情報を非接触で直接読み取るようにしている。
既に図１０で説明した、実施形態２のレーザ溶着装置では、反射治具３と反射蓋４にそれぞれ熱電対７、８を埋め込んで温度を検出していた。これは、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の温度を間接的に測定するものであった。本発明の実施形態７のレーザ溶着装置では、非接触温度センサ３８で第一の樹脂材１の表面の赤外線温度情報を非接触で直接読み取るようにしている。そのため、第一の樹脂材１の表面温度を迅速かつ精度よく制御することができる。

【0019】

本発明の実施形態７のレーザ溶着装置では、元々分離している別部品である反射治具３と反射蓋１４を重ねて使用する構造であるため、両者を分解して、非接触温度センサ３８の表面を清浄にメンテナンスすることが容易である。他の構造は、実施形態１から実施形態７までと同じであるので、説明を省略する。
（実施形態８）
本発明の実施形態８は、反射蓋２４を小型・軽量化した点に特徴がある。図２３に、本発明の実施形態６のレーザ溶着装置の要部断面図を示した。図２３では、反射蓋２４として、薄板状の球面プレートを用いている。実施形態１から実施形態７までは、反射蓋４として、アルミニュウムのブロックを所定形状に削り出したもの、あるいは斜面と円筒面をつないだものを示したが、実施形態８では、アルミニュウムの薄い平板を塑性変形させて球面プレートを作り、下面を鏡面にした反射蓋２４を用いている。第一の樹脂材１と第二の樹脂材２の大きさが小さく、短時間に溶着できる場合は、反射蓋２４の熱容量が小さくて良いからである。
なお、反射蓋２４の材料をアルミニュウムの薄い平板の代わりにプラスチック板として、プラスチック板の表面にレーザ光透過孔のあいた鏡面テープ（Ｔ）を貼った構造にしてもよい。他の構造は、実施形態１から実施形態７までと同じであるので、説明を省略する。
（実施形態９）
本発明の実施形態９では、図２４に示したように、反射蓋４４の材質をレーザ光透過性の樹脂材にして、反射蓋４４の下面には反射面４４ａを形成しているが、レーザ光照射手段５から出力されるレーザ光が通過する範囲には反射面４４ａを形成していないレーザ光透過孔４４Ｈの部分を形成している。これは、反射蓋４４が全体としてレーザ光透過性の樹脂材という通気性の孔のあいていない蓋であっても、光学的にレーザ光が通過する部分があれば、その部分が光学的にレーザ光通過孔として機能する。反射蓋４４に通気性の孔があいていないので、第一の樹脂材１の上方の空間から外側に熱が逃げない利点がある。レーザ光通過孔は、少なくとも光学的にレーザ光を通す孔であればよいことを説明した。

【0020】

本発明の実施形態９は、光学的にレーザ光を通過するレーザ光通過孔４４Ｈのあいた反射蓋４４で、レーザ光６を第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に照射するようにしたレーザ溶着装置である。反射蓋４４に通気性のレーザ光通過孔をあけずにレーザ光を照射して、第一の樹脂材１の上方の空間から外側に熱が逃げない状態で、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を溶着できる。
（実施形態１０）
本発明の実施形態１０は図２５に示したように、レーザ光照射手段５を反射治具３に取り付け、通気性の孔のあいていない反射蓋３４で、レーザ光６を第一の樹脂材１と第二の樹脂材２に照射するようにしたレーザ溶着装置である。いわゆる反射炉型のレーザ溶着装置であり、反射蓋３４にレーザ光通過孔をあけずに、反射治具３に設けたレーザ光通過孔３ｈからレーザ光を照射して、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を溶着できる。

【0021】

なお上記実施形態１から実施形態１０の説明では、第一の樹脂材１と第二の樹脂材２を管状の樹脂材、又は板状の樹脂材とした例を説明したが、その他の中空円筒で長さの短い筒状をした第一の樹脂材１と第二の樹脂材２のレーザ溶着や、筒状あるいは管状をした第一の樹脂材１と中実の棒状の第二の樹脂材２のレーザ溶着や、ブロック状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２のレーザ溶着にも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0022】

本発明は、筒状又は管状等の中空の第一の樹脂材と、当該第一の樹脂材内に挿入された筒状若しくは管状等の中空の樹脂材又は棒状等の中実の第二の樹脂材とを溶着するレーザ溶着に適用することができる他、ブロック状の第一の樹脂材１と第二の樹脂材２のレーザ溶着にも適用することができる。
そして、鼻カニューレやカテーテルなどの医療用樹脂材のレーザ溶着をすることができる他、各種の光透過性の樹脂材を、レーザ光を照射して溶着することができる。

【符号の説明】

【0023】

１ 第一の樹脂材
２ 第一の樹脂材
３ 反射治具
３ａ 凹部溝
３ｂ、３ｃ 壁部の斜面
４ 反射蓋
４ａ 反射蓋の反射面
４ｂ レーザ光照射孔
５ レーザ光照射手段
６ レーザ光
７ 反射治具の温度センサ
８ 反射蓋の温度センサ
９ 温度制御手段
１０，１１ 反射治具の冷却材送出ノズル
１２ 反射蓋の冷却材送出ノズル
１３ 冷却手段
Ｔ 鏡面テープ
Ｗ 壁部

【要約】

【課題】従来のレーザ溶着装置では、大出力のレーザ出力手段でないと溶着が上手にできない。長尺の光透過性樹脂材の連続溶着が上手にできない。溶着品質が均一でない。生産性が悪い、という課題があった。
【解決手段】表面がレーザ光を反射する反射面をそれぞれが有し、第一の樹脂材の外周形状に対応した断面形状を持つ凹部溝と当該凹部溝の両側上方に形成した壁部とを備える反射治具を用い、レーザ光を透過する第一の樹脂材と第二の樹脂材を当該凹部溝に載置し、反射治具の上に、反射治具の凹部溝に対向する反射面を有する反射蓋を載置し、レーザ光照射手段により凹部溝に向けてレーザ光を照射して、第一の樹脂材と第二の樹脂材を通過したレーザ光を反射治具の凹部溝、壁部および反射蓋の各反射面間で繰り返し反射させて、第一の樹脂材及び第二の樹脂材を加熱して、溶着させている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26A】

【図26B】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】