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(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】P2024092979
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】樹脂部品の製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 65/16 20060101AFI20240701BHJP
B23K 26/324 20140101ALI20240701BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
B29C65/16
B23K26/324
B23K26/21 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】31
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023212372
(22)【出願日】2023-12-15
(31)【優先権主張番号】P 2022208375
(32)【優先日】2022-12-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】爲本 広昭
(72)【発明者】
【氏名】田岡 亮太
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼尾 亮太
【テーマコード（参考）】
4E168
4F211
【Ｆターム（参考）】
4E168BA13
4E168BA52
4E168BA54
4E168BA56
4E168BA90
4E168DA03
4E168DA04
4E168DA13
4E168DA32
4E168DA40
4E168EA09
4E168FB05
4F211AA03
4F211AA16
4F211AG01
4F211AG03
4F211AR07
4F211AR12
4F211AR20
4F211TA01
4F211TC08
4F211TD01
4F211TH16
4F211TH21
4F211TH24
4F211TJ21
4F211TN27
(57)【要約】
【課題】添添加剤を用いたり、特殊な処理を行ったりすることなく、効率よく様々な樹脂を接合可能な樹脂部品の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂部品の製造方法は、第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、を含み、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する。
【選択図】図１Ｃ
【解決手段】樹脂部品の製造方法は、第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、を含み、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する。
【選択図】図１Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、
を含み、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
樹脂部品の製造方法。
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、
を含み、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
樹脂部品の製造方法。
【請求項2】
前記第１樹脂および前記第２樹脂のいずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含む、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項3】
前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項4】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
前記第１接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項5】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部にも、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項6】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
請求項５に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項５に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項7】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項8】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程において、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１接合部との距離は、５０μｍ以上１０００μｍ以下である、
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項9】
前記第１接合部の厚さは、１０μｍ以上１５００μｍ以下である、
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項10】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材が押圧されていない領域の、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の間に空隙を設け、前記空隙を介して、かつ、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を介さずに前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項７に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項11】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第１の固定工程と、
前記第１の固定工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部の第１領域にレーザ光を照射し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第２の固定工程と、をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を押圧することなく、前記第１接合部の第２領域に前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第１の固定工程と、
前記第１の固定工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部の第１領域にレーザ光を照射し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第２の固定工程と、をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を押圧することなく、前記第１接合部の第２領域に前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項12】
前記第１の固定工程により、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
請求項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項13】
前記第１領域と、前記第２領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
請求項１２に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項14】
前記第２の固定工程における前記レーザ光の照射は、前記レーザ光を走査しながら照射領域を変えて複数回行われる、
請求項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項15】
前記第１接合部および前記第２接合部のうち、少なくとも一方が粗面化されている、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項16】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材は、１つの樹脂部材の異なる部位である、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項17】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、筒状部を含む、
請求項１６に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１６に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項18】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、複数の筒状部を含む、
請求項１７に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１７に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項19】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部と、前記第２接合部とを、距離をあけて配置した状態で、前記第１接合部に前記レーザ光を照射した後、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させる、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項20】
前記レーザ光の、前記第１接合部の表面におけるビーム径が、２００μｍ以上５００μｍ以下である、
請求項１９に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１９に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項21】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させた後、前記第１接合部および前記第２接合部の界面に前記レーザ光を照射する、
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項22】
前記レーザ光の、前記第１接合部および前記第２接合部の界面におけるビーム径が２００μｍ以上５００μｍ以下である、
請求項２１に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項２１に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項23】
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第１レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第１レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項24】
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．８５ｋＷ／ｃｍ２以上である第２レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．８５ｋＷ／ｃｍ２以上である第２レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項25】
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第３レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第４レーザ光と、
を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第３レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第４レーザ光と、
を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項26】
前記第３レーザ光の照射および前記第４レーザ光の照射を同時に行う、
請求項２５に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項２５に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項27】
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第６レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第６レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項28】
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６４ｋＷ／ｃｍ２以上である第７レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６４ｋＷ／ｃｍ２以上である第７レーザ光を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項29】
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第８レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６９ｋＷ／ｃｍ２以上である第９レーザ光と、
を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第８レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６９ｋＷ／ｃｍ２以上である第９レーザ光と、
を含む、
請求項２に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項30】
前記第８レーザ光と、前記第９レーザ光の照射を同時に行う、
請求項２９に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項２９に記載の樹脂部品の製造方法。
【請求項31】
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、ピーク波長が４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下である第５レーザ光をさらに照射する、
請求項２３～３０のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
請求項２３～３０のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂部品は、さまざまな用途で用いられる。このような樹脂部品の製造の際には、樹脂どうしを接合すること等が求められる。
【0003】
ここで、樹脂どうしを接合する方法として、レーザ光を用いた接合方法が挙げられる。しかしながら、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系ポリマーや、フッ素を含むフッ素系ポリマー等、樹脂の種類によっては、レーザ光による接合が難しい。例えば、オレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーは、主に－Ｃ－Ｃ－結合、－Ｃ－Ｈ結合、－Ｃ－Ｆ結合で構成され、発色団を有さない。さらに、これらの結合は強固なσ（シグマ）結合であり、他の樹脂等と新たな結合を形成し難い。また、σ結合は、エネルギー照射によって（σ，σ＊）遷移が生じるが、遷移のためには通常、深紫外または真空紫外領域の光（例えば波長３００ｎｍ以下の光）の照射が必要である。
【0004】
加えて、（σ，σ＊）遷移では、結合に直接関与している電子が、結合性σ軌道から反結合性σ＊軌道に遷移する。そのため、遷移状態において結合解離が生じやすい。また、
（σ，σ＊）遷移状態のポテンシャルエネルギー曲面と解離型のポテンシャルエネルギー曲面とが極めて近いか、交差していること等からも、結合解離が生じやすい。
（σ，σ＊）遷移状態のポテンシャルエネルギー曲面と解離型のポテンシャルエネルギー曲面とが極めて近いか、交差していること等からも、結合解離が生じやすい。
【0005】
さらに、樹脂に短波長域のレーザ光を照射すると、樹脂の状態が不安定になりやすい。例えば上記樹脂に波長３００ｎｍ以下のレーザ光を照射すると、ランダムな結合開裂が誘起され、レーザ光の照射領域にダメージが発生することがある。その結果、レーザ光による接合領域で、樹脂部品の強度が低下したり、変色が発生したりする可能性がある。また、波長３００ｎｍ以下のような短波長で発振するレーザ光はエキシマレーザやＮｄ３＋：ＹＡＧレーザの第三高調波光である。これらのレーザ光はパルス発振レーザ光であり高価で装置も大型になりやすい。さらに、波長３００ｎｍ以下のパルス発振レーザ光は樹脂へのダメージになりやすい。
【0006】
特許文献１には、フッ素系ポリマーを含む樹脂部材と、金属を含む金属部材とを接合するため、樹脂部材の表面にナトリウムを含む混合溶液を塗布し、その塗布面にレーザ光を照射することが記載されている。当該方法では、ナトリウムによって樹脂部材を改質した後、当該樹脂部材および金属部材の当接部にさらにレーザ光を照射して、これらを接合している。
【0007】
また、特許文献２には、樹脂部材どうしを接合するために、樹脂を光酸化処理（例えばＵＶオゾン処理やエキシマ処理）することが記載されている。当該方法では、光酸化処理した樹脂を重ね合わせて、紫外レーザ光や超短パルスのレーザ光をさらに照射することで、これらを接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１９－１２３１５３号公報
【特許文献2】特開２０１３－１１９１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献１に記載の接合方法や、特許文献２に記載の接合方法では、レーザ光照射の前に、樹脂部材をナトリウムや、オゾン等によって処理する必要がある。そのため、前処理のための装置が必要であり、コストや手間もかかる。さらに、食品包装用途や精密機械のための樹脂部品では、添加剤の溶出等が厳しく制限される。したがって、特許文献１のように添加剤を使用して接合した樹脂部品は、その用途が限定される。
【0010】
本発明は、添加剤を用いたり、特殊な処理を行ったりすることなく、効率よく様々な樹脂を接合可能な樹脂部品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、以下の樹脂部品の製造方法を提供する。
第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、を含み、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、樹脂部品の製造方法。
第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、を含み、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、樹脂部品の製造方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明の樹脂部品の製造方法では、添加剤を用いたり、特殊な処理を行ったりすることなく、簡便な方法で効率よく各種樹脂どうしを接合することが可能である。したがって、種々の樹脂部材を接合して、所望の樹脂部品を製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明は、第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して樹脂部品を製造する方法に関し、樹脂部品を接合する際には、第１接合部酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する。
【0015】
前述のように、従来、樹脂の種類によっては、樹脂部材どうしをレーザ光の照射のみによって接合することが難しく、レーザ光を照射する前に、添加剤を塗布したり、オゾン処理したりすることが行われてきた。
【0016】
しかしながら、本発明者らの鋭意検討によれば、酸素存在下で樹脂部材（第１接合部）にピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光を集光照射すると、添加剤の塗布や、オゾン処理等を行わなくても、樹脂どうしの接合が可能になること、さらに樹脂部材を多光子励起させると、樹脂どうしの接合をさらに容易に行うことができることが明らかとなった。本明細書における「多光子励起」とは、一つの分子や一つのモノマーユニットに複数の光子を略同時に吸収させ、入射波長より短い波長と同等の励起効果を誘起するこという。本発明の方法では、通常二光子励起が生じる。例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等は波長２５０ｎｍ以上に電子遷移に基づく光吸収帯は持たない。また、フッ素樹脂も、波長３００ｎｍ以上に電子遷移に基づく光吸収帯は持たない。しかしながら、本発明によれば、これらの樹脂を含む樹脂部材も接合可能である。つまり、樹脂がピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光を吸収しており、これらの樹脂において、多光子励起（二光子励起）が生じているといえる。
【0017】
上記多光子励起が生じると、樹脂部材どうしの接合が可能になる理由は、以下のように考えられる。所定の出力密度でピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光を集光照射すると、樹脂部材が多光子励起される。このとき、雰囲気中に酸素が存在すると、多光子励起された樹脂部材と、当該酸素とが反応する。そして、当該結合によって、樹脂部材が通常吸収を有さない波長（例えば波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下）にも新たな吸収帯が生じる。したがって、樹脂部材がさらにレーザ光を吸収しやすくなる。その結果、樹脂部材が昇温して溶融したり、化学結合の部分的な開裂を起こしたりすることで、他の樹脂と絡み合ったり、新たな結合を形成したりする。これにより、樹脂部材どうしが接合される。
【0018】
以下、樹脂部品の製造方法の具体的な３つの実施形態について、それぞれ説明する。ただし、本発明の樹脂部品の製造方法は、これらの実施形態に限定されない。
【0019】
（１）第１の実施形態
本実施形態の部品の製造方法を、図１Ａ～図１Ｃを用いて説明する。まず、図１Ａに示すように、第１樹脂を含む第１樹脂部材１１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材１２を準備する（準備工程）。次いで、図１Ｂに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を互いに対向するように配置し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を治具１１０等により、互いに押し付けるように押圧し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を固定する（固定工程）。さらに、図１Ｃに示すように、上記固定工程によって押圧された領域（図１Ｂにおいて、１３で示される領域）から離れた位置にある第１接合部１１ａに、酸素存在下、ピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光１００を照射し、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａを接合する（接合工程）。なお、本実施形態の樹脂部品の製造方法は、必要に応じて他の工程を含むことができる。
本実施形態の部品の製造方法を、図１Ａ～図１Ｃを用いて説明する。まず、図１Ａに示すように、第１樹脂を含む第１樹脂部材１１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材１２を準備する（準備工程）。次いで、図１Ｂに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を互いに対向するように配置し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を治具１１０等により、互いに押し付けるように押圧し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を固定する（固定工程）。さらに、図１Ｃに示すように、上記固定工程によって押圧された領域（図１Ｂにおいて、１３で示される領域）から離れた位置にある第１接合部１１ａに、酸素存在下、ピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光１００を照射し、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａを接合する（接合工程）。なお、本実施形態の樹脂部品の製造方法は、必要に応じて他の工程を含むことができる。
【0020】
ここで、本明細書における第１樹脂部材１１の第１接合部１１ａとは、第１樹脂部材１１のうち、第２樹脂部材１２と接合するための領域をいう。同様に、第２樹脂部材１２の第２接合部１２ａとは、第２樹脂部材のうち、第１樹脂部材と接合するための領域をいう。また、本明細書において、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２は、それぞれが独立した１つの樹脂部材であってもよく、それぞれが１つの樹脂部材のうちの異なる部位であってもよい。
【0021】
例えば、熱圧着によって樹脂部材どうしを接合する場合、樹脂部材どうしを互いに押し付けた状態で接合する領域に圧力を加えるため、接合した領域の厚みが薄くなって樹脂部材どうしが固定される。その結果、得られる樹脂部品、特に接合部の強度が低くなることがある。また、樹脂部材どうしをレーザ光照射によって接合する場合において、樹脂部材どうしを互いに押し付けた状態でレーザ光を照射することができる。この場合においても、樹脂部材どうしを押し付けた状態でレーザ光を照射すると、接合した領域の厚みが薄いまま固定され、得られる樹脂部品、特に接合部の強度が低くなることがある。これに対し、本実施形態では、図１Ｂに示すように、固定工程で押圧される領域（以下、「被押圧領域」とも称する）１３と、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａの位置が離れている。したがって、第１接合部１１ａにレーザ光１００を照射し、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａを接合しても、第１接合部１１ａや第２接合部１２ａの厚みが薄くなり難く、強度の高い樹脂部品が得られる。
以下、本実施形態の各工程について説明する。
以下、本実施形態の各工程について説明する。
【0022】
・準備工程
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材１１と、第２樹脂を含む第２樹脂部材１２とを準備する。本実施形態で使用する第１樹脂部材および第２樹脂部材の種類は特に制限されず、公知の樹脂を用いることができる。また、第１樹脂および第２樹脂は、同一種類の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよい。ただし、上記のように、オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーは、一般的なレーザ光照射によって、接合し難い。そこで、第１樹脂および第２樹脂のうち、いずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含むことが好ましく、第１樹脂および第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または第１樹脂および第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含むことがより好ましい。
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材１１と、第２樹脂を含む第２樹脂部材１２とを準備する。本実施形態で使用する第１樹脂部材および第２樹脂部材の種類は特に制限されず、公知の樹脂を用いることができる。また、第１樹脂および第２樹脂は、同一種類の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよい。ただし、上記のように、オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーは、一般的なレーザ光照射によって、接合し難い。そこで、第１樹脂および第２樹脂のうち、いずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含むことが好ましく、第１樹脂および第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または第１樹脂および第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含むことがより好ましい。
【0023】
本明細書でいう「オレフィン系ポリマー」とは、オレフィン由来の構成単位の量が、当該オレフィン系ポリマーの構成単位の総モル数に対して５０モル％以上であるポリマーをいい、好ましくは、７０モル％以上であるポリマーをいう。また、オレフィンとは、脂肪族不飽和炭化水素を表し、オレフィンの例には、エチレン、および炭素数が３以上２４以下のα－オレフィン等が含まれる。
【0024】
オレフィン系ポリマーの具体例には、ポリエチレン（超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等を含む）、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のオレフィン単独重合体；エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・ヘキセン共重合体、エチレン・オクテン共重合体等のエチレン系共重合体；プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・ブテン共重合体等のプロピレン系共重合体；等が含まれる。ただし、オレフィン系ポリマーはこれらに限定されず、例えば３種以上のオレフィンの共重合体とすることができる。さらに、エチレンやα－オレフィン以外の単量体由来の構成単位を一部に含むことができる。上記の中でも、加工性や、樹脂部品の汎用性等の観点で、ポリエチレンまたはポリプロピレンが特に好ましい。
【0025】
なお、第１樹脂および第２樹脂の両方がオレフィン系ポリマーを含む場合、第１樹脂が含むオレフィン系ポリマーの種類と、第２樹脂が含むオレフィン系ポリマーの種類とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。種類が異なっていたとしても、オレフィン系ポリマーどうしであれば親和性が高く、後述の接合工程によって接合しやすい。
【0026】
一方、本明細書における「フッ素系ポリマー」とは、フッ素を分子中に含有するポリマーをいう。フッ素系ポリマーの例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン－四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）等が含まれる。これらの中でも、汎用性や加工性等の観点で、ポリテトラフルオロエチレンが特に好ましい。なお、第１樹脂および第２樹脂の両方がフッ素系ポリマーを含む場合、第１樹脂が含むフッ素系ポリマーの種類と、第２樹脂が含むフッ素系ポリマーの種類とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。種類が異なっていたとしても、フッ素系ポリマーどうしであると親和性が高く、後述の接合工程によって接合しやすい。
【0027】
なお、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２は、第１樹脂や第２樹脂の他に、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲において、着色料や各種添加剤等をさらに含むことができる。
【0028】
また、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の形状は特に制限されず、所望の樹脂部品の種類等に応じて適宜選択される。例えば板状やフィルム状等であってもよく、各種立体形状を有していてもよい。第１樹脂部材１１の第１接合部１１ａおよび第２樹脂部材１２の第２接合部１２ａの形状も特に制限されず、所望の樹脂部品の形状や構造に合わせて適宜選択される。ただし、上述のように、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａのうちいずれか一方、もしくは両方が薄い場合に樹脂部品の接合部の強度が低くなりやすい。そこで、第１接合部１１ａおよび／または第２接合部１２ａの厚さが１０μｍ以上１５００μｍ以下である場合に、本実施形態は特に有効である。特に、第１接合部１１ａおよび／または第２接合部１２ａの厚さが好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下である場合に、本実施形態はより有用である。
【0029】
第１樹脂部材１１は、その全体が第１接合部１１ａと同じ厚さであってもよく、部分的に異なる厚さであってもよい。同様に、第２樹脂部材１２は、その全体が第２接合部１２ａと同じ厚さであってもよく、部分的に異なる厚さであってもよい。第１接合部１１ａと第２接合部１２ａは、同じ厚さであってもよく、異なる厚さであってもよい。
【0030】
第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のレーザ光１００に対する透光性は、後述の接合工程におけるレーザ光１００の照射方法に応じて適宜選択される。例えば、後述の接合工程において、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２を介してレーザ光１００を照射する場合には、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２が、レーザ光に対して透光性を有することが好ましい。この場合、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のレーザ光１００に対する透光率は、例えば、４０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。一方、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２を介さずにレーザ光１００を照射する場合には、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２は、レーザ光１００に対して透光性を有していなくてよい。
【0031】
・固定工程
固定工程では、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を対向するように配置し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を互いに押し付けるように押圧することで、第１樹脂部材１１および前記第２樹脂部材１２を固定する。
固定工程では、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を対向するように配置し、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を互いに押し付けるように押圧することで、第１樹脂部材１１および前記第２樹脂部材１２を固定する。
【0032】
第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を押圧し、固定する方法は特に制限されず、図１Ｂに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を治具１１０によって挟み込む方法を用いることができる。また、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のいずれか一方を固定し、他方の部材を一方の部材に向けて押圧する方法等であってもよい。第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を押圧する治具１１０の種類や形状は特に制限されない。
【0033】
なお、本実施形態によって押圧される被押圧領域１３の位置は特に制限されない。例えば、第１樹脂部材１１（または第２樹脂部材１２）を平面視し、第１接合部１１ａ（または第２接合部１２ａ）を挟んだ２つの領域の両方に被押圧領域１３を設けることができる。ただし、図１Ｂに示すように、第１接合部１１ａを間に挟んだ２つの領域の一方のみに被押圧領域１３を設けることが好ましい。第１接合部１１ａを間に挟んだ２つの領域の一方のみに被押圧領域１３を設けると、後述の接合工程において、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２を介さずにレーザ光１００を照射することが可能となる。
【0034】
また、被押圧領域１３の形状は特に制限されず、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の位置がずれないように、これらを固定可能であればよい。第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の形状や、第１樹脂や第２樹脂の種類に合わせて適宜選択される。被押圧領域１３の形状は、例えば図１Ｂに示すように、矩形状であってもよく、格子状等であってもよい。
【0035】
なお、被押圧領域１３の面積は第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２の形状に応じて適宜選択される。被押圧領域１３の面積は、例えば、第１樹脂部材１１または第２樹脂部材１２の平面視における面積の１０％以上８０％以下である。被押圧領域１３の面積がこのような値であると、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２に加わる圧力が局所的になりにくいため第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２に押圧跡が残り難く、さらに第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２を固定しやすい。
【0036】
本実施形態において、被押圧領域１３の第１接合部１１ａ側の端部から、第１接合部１１ａまでの距離、５０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上８００μｍ以下がより好ましい。上記距離が５０μｍ以上であると、後述の接合工程においてレーザ光１００を照射する際、被押圧領域１３と第１接合部１１ａとの距離を十分にとることができるため第１接合部１１ａの厚みが薄くなり難い。一方、上記距離が１０００μｍ以下であると、後述の接合工程を行う際に、被押圧領域１３と第１接合部１１ａとの距離が離れすぎないため、正確な位置にレーザ光１００を照射可能である。その結果、より高品質な樹脂部品が得られやすくなる。なお、被押圧領域１３の第２接合部１２ａ側の端部から、第２接合部１２ａまでの距離も同様である。
【0037】
また、本工程において、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を押圧し、固定する力は、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２の種類や形状に応じて適宜選択される。例えば、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を押圧し、固定する力は、１Ｎ以上１００Ｎ以下が好ましい。このような値とすることで、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を固定しつつ、押圧力が大きすぎることで被押圧領域１３以外の領域、例えば、第１接合部１１ａまでも薄くなってしまうことを低減できる。
【0038】
・接合工程
接合工程では、上記固定工程による押圧を維持した状態で、第１樹脂部材１１の被押圧領域１３から離れた位置にある第１接合部１１ａに、レーザ光１００を照射する。レーザ光１００のピーク波長は３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下とし、かつその照射は、酸素存在下で行う。本明細書における「酸素存在下」とは、レーザ光の焦点位置近傍に酸素が存在することをいい、例えば、レーザ光の焦点位置近傍が大気雰囲気である場合やオゾン雰囲気である場合を意味する。
接合工程では、上記固定工程による押圧を維持した状態で、第１樹脂部材１１の被押圧領域１３から離れた位置にある第１接合部１１ａに、レーザ光１００を照射する。レーザ光１００のピーク波長は３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下とし、かつその照射は、酸素存在下で行う。本明細書における「酸素存在下」とは、レーザ光の焦点位置近傍に酸素が存在することをいい、例えば、レーザ光の焦点位置近傍が大気雰囲気である場合やオゾン雰囲気である場合を意味する。
【0039】
本実施形態において、レーザ光１００をいずれの方向から照射するかは、特に制限されず、例えば後述の図２Ｂに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を重ねた状態で、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のうち、いずれか一方の側から第１樹脂部材１１または第２樹脂部材１２を介してレーザ光１００を照射することができる。ただし、図１Ｃに示すように、第１樹脂部材１１および前記第２樹脂部材１２の被押圧領域１３以外の領域の間に空隙を設け、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を介さずに、空隙を介して第１接合部１１ａにレーザ光１００を照射することが好ましい。換言すると、レーザ光１００が、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の内部を通過せずに、第１接合部１１ａに照射されることが好ましい。第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２を介さずにレーザ光１００を照射すると、接合領域以外の第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２にレーザ光が吸収されることによるレーザ光１００のエネルギーのロスが少なくなる。その結果、効率よく、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を接合できる。さらに、当該方法では、第１接合部１１ａの周囲に空気が存在することで、酸素が多い状態で、レーザ光１００の照射を行うため、第１樹脂と、周囲にある酸素とが効率よく反応する。したがって、第１接合部１１ａのレーザ光の吸収効率が高まりやすく、ひいては第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の接合強度が高まりやすい。さらに、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２が、レーザ光１００に対する透光性を有さない場合にも、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を接合できる。
【0040】
なお、本工程では、少なくとも第１樹脂部材１１の第１接合部１１ａにレーザ光１００を照射すればよい。これに加えて、第２樹脂部材１２の第２接合部１２ａにも、レーザ光１００を照射することができる。第２接合部１２ａに照射するレーザ光１００は、第１接合部１１ａに照射するレーザ光１００と同一であってもよく、異なっていてもよい。また、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａに同時にレーザ光１００を照射してもよく、順にレーザ光１００を照射してもよい。
【0041】
また、レーザ光１００の走査方向は、第１接合部１１ａや第２接合部ａの形状、さらには所望の樹脂部品の構造等に応じて適宜選択される。本実施形態では、図１Ｃの紙面手前から紙面後方に向かうように略直線状にレーザ光１００を走査しているが、当該走査方向に限定されない。
【0042】
第１接合部１１ａや第２接合部１２ａに照射するレーザ光１００のビーム径は特に制限されないが、第１接合部１１ａや第２接合部１２ａの表面において、２００μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以上４００μｍ以下がより好ましい。レーザ光１００のビーム径が当該範囲であると、レーザ光１００の出力密度を高くしやすくでき、第１樹脂や第２樹脂を多光子励起させやすくなる。
【0043】
また、レーザ光１００の出力密度は、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２の種類、レーザ光１００のピーク波長等に応じて適宜選択され、第１樹脂や第２樹脂を多光子励起させるように調整することが好ましい。
具体的には、以下の３つの態様が挙げられる。
（ｉ）ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であるレーザ光を照射し、ピーク波長３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光は照射しない態様
（ii）ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射し、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であるレーザ光は照射しない態様
（iii）ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満のレーザ光と、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光とを組み合わせる態様
具体的には、以下の３つの態様が挙げられる。
（ｉ）ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であるレーザ光を照射し、ピーク波長３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光は照射しない態様
（ii）ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射し、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であるレーザ光は照射しない態様
（iii）ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満のレーザ光と、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のレーザ光とを組み合わせる態様
【0044】
例えば、第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、かつ（ｉ）の態様とする場合、第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上のレーザ光（以下、「第１レーザ光」とも称する）を少なくとも照射することが好ましい。なお、第１接合部１１ａ表面における出力密度は、レーザ光照射装置の設定出力の値を、レーザ光が集光した領域の面積で割ることにより特定できる。レーザ光が集光した領域の面積は、レーザ光のビーム径から算出できる。また、本明細書における出力密度の算出の際には、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材１２によるレーザ光の吸収等は、勘案しない。当該第１レーザ光によれば、第１樹脂部材１１中のオレフィン系ポリマーの多光子励起を行うことが可能である。
【0045】
このとき、第１レーザ光と共に、ピーク波長４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下のレーザ光（以下「第５レーザ光」とも称する）を同じ領域に照射することができる。一般的に、オレフィン系ポリマーは、波長４２０ｎｍ超に吸収を有さない傾向があるが、多光子励起されたオレフィン系ポリマーが酸素と反応することによって、波長４２０ｎｍ超の光も吸収しやすくなる。一方で、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であるレーザ光を単独で照射する場合、レーザ光の出力密度は、０．７ｋＷ／ｃｍ２以上がより好ましい。
【0046】
また、第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、かつ（ii）の態様とする場合、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．８５ｋＷ／ｃｍ２以上のレーザ光（以下、「第２レーザ光」とも称する）を照射することが好ましい。当該第２レーザ光によれば、第１樹脂部材１１中のオレフィン系ポリマーの多光子励起を行うことが可能である。また、この場合においても、第２レーザ光と共に、ピーク波長が４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下の第５レーザ光を同じ領域に照射することができる。一方、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を単独で照射する場合、レーザ光の出力密度は、１．１３ｋＷ／ｃｍ２以上がより好ましい。
【0047】
さらに、第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、かつ（iii）の態様とする場合、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上であるレーザ光（以下、「第３レーザ光」とも称する）と、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上であるレーザ光（以下、「第４レーザ光」とも称する）と、を同じ領域に照射することが好ましい。なお、第３レーザ光および第４レーザ光の照射タイミングおよび照射時間は同一であってもよく、異なっていてもよい。ただし、第３レーザ光および第４レーザ光を同時に同じ領域に照射することが好ましく、少なくとも一定時間、第３レーザ光および第４レーザ光の両方を同じ領域に照射することが好ましい。また、この場合においても、第３レーザ光および第４レーザ光と共に、ピーク波長４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下の第５レーザ光を同じ領域に照射することができる。
【0048】
一方、第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、かつ（ｉ）の態様とする場合、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上のレーザ光（以下、「第６レーザ光」とも称する）を少なくとも照射することが好ましい。当該第６レーザ光によれば、第３樹脂部材中のフッ素系ポリマーの多光子励起を行うことが可能である。なお、このとき、第６レーザ光と共に、ピーク波長４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下のレーザ光（上記第５レーザ光）を同じ領域に照射することができる。一般的に、フッ素系ポリマーは、波長４２０ｎｍ超に吸収を有さない傾向があるが、上述の多光子励起されたフッ素系ポリマーが酸素と反応することにより、波長４２０ｎｍ超の光も吸収しやすくなる。一方で、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下であるレーザ光を単独で照射する場合、レーザ光の出力密度は、０．９ｋＷ／ｃｍ２以上がより好ましい。
【0049】
また、第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、かつ（ii）の態様とする場合、ピーク波長３９０ｎｍ以上が４２０ｎｍ以下であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が１．６４ｋＷ／ｃｍ２以上のレーザ光（以下、「第７レーザ光」とも称する）を照射することが好ましい。当該第７レーザ光によれば、第１樹脂部材１１中のフッ素系ポリマーの多光子励起を行うことが可能である。また、この場合においても、第７レーザ光と共に、ピーク波長が４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下の第５レーザ光を同じ領域に照射することができる。一方、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を単独で照射する場合、レーザ光の出力密度は、２．２ｋＷ／ｃｍ２以上がより好ましい。
【0050】
さらに、第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、かつ（iii）の態様とする場合、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上であるレーザ光（以下、「第８レーザ光」とも称する）と、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ第１接合部１１ａ表面における出力密度が１．６９ｋＷ／ｃｍ２以上であるレーザ光（以下、「第９レーザ光」とも称する）と、を同じ領域に照射することが好ましい。なお、第８レーザ光および第９レーザ光の照射タイミングおよび照射時間は同一であってもよく、異なっていてもよい。ただし、第８レーザ光および第９レーザ光を同時に同じ領域に照射することが好ましく、少なくとも一定時間、第８レーザ光および第９レーザ光の両方を同じ領域に照射することが好ましい。またこの場合においても、第８レーザ光および第９レーザ光と共に、ピーク波長４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下の第５レーザ光を同じ領域に照射することができる。
【0051】
ここで、上記第１レーザ光から第９レーザ光のいずれも、連続発振のレーザ光であってもよく、パルス発振のレーザ光であってもよい。所望の領域に連続的にレーザ光を照射可能であるとの観点では、連続発振のレーザ光がより好ましい。また、連続発振のレーザ光を用いることで、パルス発振のレーザ光を用いる場合と比較して、樹脂部材へのダメージを低減しやすい。
【0052】
また、２つ以上のピーク波長のレーザ光を照射する場合には、それぞれ同軸方向から照射してもよく、異なる方向から照射してもよい。また、上記レーザ光の照射は、公知のレーザ光源を備えたレーザ光照射系を含むレーザ光照射装置によって行うことができる。
【0053】
上記レーザ光の照射時間は、レーザ光の発振方法等に応じて適宜選択され、例えば、１秒以上３秒以下が好ましい。１秒以上であると、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を強固に接合できる。一方、３秒以下であると、効率よく樹脂部品を製造しつつ、レーザ光による樹脂へのダメージを低減できる。
【0054】
レーザ光を出射するレーザ光源と、照射対象物である第１樹脂部材１１および第２樹脂部材とは、相対的に位置を移動させながらレーザ光を照射する。レーザ光の光軸は、第１樹脂部材１１や第２樹脂部材の表面（第１接合部１１ａや第２接合部２１ａ）に対して、垂直な角度または傾斜した角度で照射することができる。相対的に両者を移動させる場合の移動速度は、例えば、０．０５ｍｍ／ｓ以上１５０ｍｍ／ｓ以下とすることができる。
【0055】
ここで、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の間に空隙を設けてレーザ光１００の照射を行う場合、第１接合部１１ａ（必要に応じてさらに第２接合部１２ａ）にレーザ光１００を照射した後、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａを重ね合わせる。レーザ光１００を照射してから、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａの接触までの時間は、３秒以下が好ましく、１秒以下がさらに好ましい。上記時間が３秒以下であると、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を強固に接合可能となる。このとき、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａのいずれか一方の厚みが薄い場合には、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａを過度に押圧しないことが好ましい。一方で、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａの厚みが厚い場合には、これらを押圧し、接合強度を高めることができる。
【0056】
また、上記第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２が接合された接合領域には、第１樹脂部材１１がレーザ光１００によって改質された改質領域（図示せず）が形成される。改質領域の幅（レーザ光を照射した方向から観察したときの、改質領域の短手方向の長さ）は通常、３００μｍ以下となる。当該改質領域の幅は、第１樹脂部材１１側または第２樹脂部材１２側から、接合領域を観察したり、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を剥離して、剥離面を観察することによって確認できる。
【0057】
また、第１樹脂部材１１がオレフィン系ポリマーである場合には、当該改質領域をラマン分光法で分析すると、３１００ｃｍ－１以上３８００ｃｍ－１以下の間に、ピークが観察される。当該ピークは、オレフィン系ポリマーが酸素と反応することによって生じた結合に由来すると考えられる。また、１５００ｃｍ－１以上２５００ｃｍ－１以下にもピークが観測されるが、これらは－Ｃ－Ｃ－三重結合や二重結合に起因するものと考えられ、光吸収の結果生じた結合開裂を示していると考えられる。
【0058】
また、第１樹脂部材１１がフッ素系ポリマーである場合にも、第１樹脂部材１１に上記と同様のレーザ光１００によって改質された改質領域（図示せず）が形成される。なお、当該改質領域をラマン分光法で分析すると、１５００ｃｍ－１以上４０００ｃｍ－１以下に、ラマン散乱信号が観察される。当該ラマン散乱信号は、フッ素系ポリマーが酸素と反応することによって生じたＯＨ結合に由来すると考えられる。
【0059】
なお、図１Ｃに示す例では、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の両方を、被押圧領域１３以外の領域において互いに離れる方向に湾曲させることで、被押圧領域１３以外の領域の間に空隙を設けている。ただし、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２とは、いずれか一方のみ湾曲させることで、被押圧領域１３以外の領域に空隙を設けてもよい。
【0060】
このように第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を湾曲させる方法としては、例えば、図１Ｄに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の被押圧領域１３（下部）を治具１１０により押圧しながら、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の上部をそれぞれ把持する把持部材１７等によって、治具１１０による押圧方向と反対方向に引き離す方法が挙げられる。把持部材１７としては、図１Ｄに示すように、可動式の２つの部材で挟むチャック機能を備えた把持部材が挙げられる。また、把持部材１７の別の例としては、第１樹脂部材１１又は第２樹脂部材１２の上部を巻き付けることが可能な機能を備えたロール状の把持部材が挙げられる。あるいは、第１樹脂部材１１又は第２樹脂部材１２に貫通孔部、有底凹部、又は、鉤状部等を備える場合、それらの部分を係止可能なピンを備えた把持部材が挙げられる。これにより、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のいずれか一方又は両方を、互いに離れる方向に湾曲させた状態を維持することができる。第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を把持する領域は、第１接合部１１ａが空気と接することが可能な状態となるように第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を湾曲させることが可能な位置であればよい。また把持せず、単に押圧してこれらを湾曲させてもよい。
【0061】
また、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を湾曲させる方法としては、図１Ｅに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の被押圧領域１３（下部）を治具１１０により押圧しながら、第１樹脂部材１１と第２樹脂部材１２の上部に、スペーサ１８を配置する方法が挙げられる。スペーサ１８が、レーザ光１００に対する透光性を備えない場合は、スペーサ１８をレーザ光１００が照射されない位置に配置する。スペーサ１８が、レーザ光１００に対する透光性を備える場合は、スペーサ１８をレーザ光１００が照射される位置にスペーサを配置してもよく、あるいは、レーザ光１００が照射されない位置にスペーサを配置してもよい。スペーサ１８の形状は、例えば、球状、立方体状、直方体状、円柱状、半円柱状、多角形状、円筒状、多角等状およびこれらを組み合わせた形状等とすることができる。スペーサ１８がレーザ光１００に対する透光性を備える場合は、スペーサ１８として光を集光又は分光する機能を備えた形状のものとすることができる。例えば、凸レンズ状、凹レンズ状等のレンズ状とすることで、スペーサによりレーザ光１００を集光することができる。また、三角柱状等のプリズム形状とすることで、レーザ光１００を分光させることができる。ここで、図１Ｅに示すスペーサは、断面形状が円形であり、レーザ光１００が照射される第１接合部および第２接合部から離れた位置に配置されている。これにより第1樹脂部材１１および第２樹脂部材が隣接する領域のうち、任意の位置を安定して開口することができる。また、スペーサ１８の断面形状が、三角形等である場合、レーザ光が接合される第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａに直接又はその近傍にスペーサ１８を配置することができる。このようなスペーサ１８の、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａに近い位置に配置される角部に温調機能(ヒータ)を備えることで、レーザ光１００を照射する前に第１樹脂部材１１の第１接合部１１ａおよび第２樹脂部材１２の第２接合部１２ａを加熱することができる。これにより、第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａから離れた位置にある第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２が加熱されることを低減することができる。また、加熱により第１接合部１１ａおよび第２接合部１２ａがレーザ光による昇温の補助を担うことでガラス転移点に到達し易くなるため、接合する工程にかかる時間を短縮することができる。加熱温度は、例えば３０℃以上１５０℃以下である。
【0062】
さらに、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を湾曲させる方法として、図１Ｆに示すように、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の被押圧領域１３（下部）を治具１１０により押圧した状態で、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の上方から気体１９を吹き付ける方法が挙げられる。図１Ｇに、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の境界を第２樹脂部材１２側から観察したときの模式図を示す。例えば、図１Ｇに示すように、レーザを図１Ｇの矢印で示す走査方向に移動させながらレーザ光１００を第１接合部１１ａに照射する場合、先に気体１９を吹き付けて第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の一方もしくは両方を湾曲させた後に、レーザ光１００を照射することができる。あるいは、レーザ光１００の照射位置に、レーザ光１００と同時に気体１９を吹き付けてもよい。気体としては、例えば、空気、窒素、酸素等が挙げられる。気体１９を吹き付ける場合は、コンプレッサを用いて吹き出し口を備えたノズル（図示せず）から気体１９を送風することができる。吹き出し口の形状は、円形、楕円形等とすることができる。吹き付ける気体１９の風速は、６．２ｍ／ｓ以上１７．２ｍ／ｓ以下とすることができ、好ましくは１０．０ｍ／ｓ以上１３．０ｍ／ｓ以下である。気体１９の温度は、例えば、室温（２０℃前後）以上、第１樹脂部材１１又は第２樹脂部材１２のガラス転移点以下とすることができる。例えば、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２がポリカーボネートの場合は、ガラス転移点１５０℃以下とすることができる。
【0063】
上記のように第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のいずれか一方または両方を湾曲させる方法は、組み合わせて用いることができる。例えば、最初にこれらを湾曲させる際のみ把持部材１７を用い、その後、湾曲状態を維持するために気体１９を吹き付けた後に、把持部材１７を外すことができる。
【0064】
上記のように第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２のいずれか一方または両方を湾曲させる場合、レーザ光１００を照射した後に、湾曲形状を維持する力の付与を解除することができる。具体的には、把持部材を外したり、スペーサを外したり、気体の吹き付けを停止したりすることで、湾曲形状を維持する力を解除することができる。ただし、力を解除した後、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２を湾曲状態のまま維持してもよく、あるいは、湾曲状態から図１Ｂに示すような平らな状態に戻してもよい。湾曲状態から元の平らな状態に戻す場合は、元に戻すような方向に押圧してもよく、あるいは、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２が持つ復元力を利用して戻してもよい。このように湾曲させた後に元の形状に戻るには、第１樹脂部材１１または第２樹脂部材１２の反力を２０ｍＮ以上８０ｍＮ以下とすることが好ましい。ただし、湾曲させた後に元の形状に戻す必要がない場合は、これに限らない。
【0065】
（２）第２の実施形態
本実施形態の部品の製造方法を、図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。本実施形態ではまず、図２Ａに示すように、第１樹脂を含む第１樹脂部材２１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材２２を準備する（準備工程）。次いで、図２Ｂに示すように、第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａおよび第２樹脂部材２２の第２接合部２２ａが対向するように重ねる。そして、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を互いに押し付けるように押圧することで第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定する（第１の固定工程）。本実施形態において、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、後述する第１の固定工程における被押圧領域２３から離隔した領域である。また、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、後述する接合工程においてレーザ光を樹脂に照射することで昇温した樹脂が溶融し、接合に寄与する可能性のある領域である。つまり、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、レーザ光が照射される領域（後述する第１領域２１１と第２領域２１２）と、その周辺であってレーザ光が照射されない領域を含む。ただし、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、その領域のすべてが第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が接合される領域でなくてよく、少なくとも第２領域２１２が、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が接合される領域であればよい。
本実施形態の部品の製造方法を、図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。本実施形態ではまず、図２Ａに示すように、第１樹脂を含む第１樹脂部材２１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材２２を準備する（準備工程）。次いで、図２Ｂに示すように、第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａおよび第２樹脂部材２２の第２接合部２２ａが対向するように重ねる。そして、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を互いに押し付けるように押圧することで第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定する（第１の固定工程）。本実施形態において、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、後述する第１の固定工程における被押圧領域２３から離隔した領域である。また、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、後述する接合工程においてレーザ光を樹脂に照射することで昇温した樹脂が溶融し、接合に寄与する可能性のある領域である。つまり、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、レーザ光が照射される領域（後述する第１領域２１１と第２領域２１２）と、その周辺であってレーザ光が照射されない領域を含む。ただし、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａは、その領域のすべてが第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が接合される領域でなくてよく、少なくとも第２領域２１２が、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が接合される領域であればよい。
【0066】
さらに、図２Ｃに示すように、上記第１の固定工程によって押圧された領域（以下、「被押圧領域」とも称する）２３から離れた位置にある第１接合部２１ａの第１領域２１１にレーザ光２００を照射する（第２の固定工程）。続いて、図２Ｄに示すように、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の押圧を解除し、第１接合部２１ａの第２領域２１２に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光２０１を照射し、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａを接合する（接合工程）。なお、本実施形態の樹脂部品の製造方法は、必要に応じて他の工程を含むことができる。
【0067】
上述のように、樹脂部材どうしを押し付けた状態で、その押し付けた領域にレーザ光を照射すると、接合部の厚みが薄くなりやすい。これに対し、本実施形態では、第２の固定工程において、第１接合部２１ａの第１領域２１１にレーザ光２００を照射し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を補助的な接合を行う。その後、接合工程において、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａを押圧することなく、第１接合部２１ａの第２領域２１２にレーザ光２０１を照射し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を接合する。したがって、接合工程においてレーザ光を照射する際、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２の厚みが薄くなり難く、接合部の強度が高い樹脂部品が得られやすい。
【0068】
なお、本実施形態では、第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａのうち、第２の固定工程でレーザ光２００を照射し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を接合する領域を第１領域２１１と称し、接合工程で、レーザ光２０１を照射し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を接合するための領域を第２領域２１２と称する。これらの位置関係や、形状については、後述する。
以下工程について説明する。
以下工程について説明する。
【0069】
・準備工程
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材２１と、第２樹脂を含む第２樹脂部材２２とを準備する。第１樹脂および第２樹脂の種類は特に制限されず、公知の樹脂を用いることができる。ただし、上記のように、オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーは、一般的なレーザ光照射によって、接合し難い。そこで、第１樹脂および第２樹脂のうち、いずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含むことが好ましく、第１樹脂および第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または第１樹脂および第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含むことがより好ましい。オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーについては、上述の第１の実施形態と同様である。
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材２１と、第２樹脂を含む第２樹脂部材２２とを準備する。第１樹脂および第２樹脂の種類は特に制限されず、公知の樹脂を用いることができる。ただし、上記のように、オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーは、一般的なレーザ光照射によって、接合し難い。そこで、第１樹脂および第２樹脂のうち、いずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含むことが好ましく、第１樹脂および第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または第１樹脂および第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含むことがより好ましい。オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーについては、上述の第１の実施形態と同様である。
【0070】
なお、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２は、第１樹脂や第２樹脂の他に、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲において、着色料や添加剤等をさらに含むことができる。
【0071】
また、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の形状は特に制限されない。第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２は、例えば平板状やフィルム状であってもよく、立体的な形状を有していてもよい。また、第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａおよび第２樹脂部材２２の第２接合部２２ａの形状も特に制限されず、所望の樹脂部品の形状や構造に合わせて適宜選択される。ただし、上述のように、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａのうちいずれか一方、もしくは両方が薄い場合に、樹脂部品の接合部の強度が低くなりやすい。そこで、第１接合部２１ａおよび／または第２接合部２２ａの厚さが１０μｍ以下、好ましくは１５００μｍ以下である場合に、本実施形態は特に有用である。
【0072】
また、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２のレーザ光２００、２０１に対する透光性は、後述の接合工程におけるレーザ光３００の照射の方法に応じて適宜選択され、少なくとも一方が、レーザ光２００、２０１の波長に対して透光性を有することが好ましい。本実施形態では、後述の第２の固定工程および接合工程で、第１樹脂部材２１側からレーザ光２００、２０１を照射する。したがって、第１樹脂部材２１が少なくとも、レーザ光２００、２０１に対して透光性を有することが好ましい。
【0073】
また、本実施形態では、第１樹脂部材２１の第２樹脂部材２２と対向する面、または第２樹脂部材２２の第１樹脂部材２１と対向する面粗面化されていてよい。例えば、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２として、予め粗面化されたものを準備することができる。また、平滑な樹脂部材を準備し、これを適宜粗面化してもよい。
【0074】
本実施形態では、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を重ねた状態で、後述の第２の固定工程や接合工程にて、第１接合部２１ａにレーザ光２００、２０１を照射する。そのため、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２が粗面化されていると、レーザ光２００、２０１の照射時に、これらの界面に酸素が取り込まれやすくなる。なお、粗面化の方法は特に制限されず、例えばやすりや薬品等で処理してもよく、エンボス加工や、レーザ光の照射等であってもよい。また、粗面化の度合いは、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の界面に酸素を取り込み可能であれば、特に制限されない。
【0075】
・第１の固定工程
第１の固定工程では、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を対向するように配置し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を互いに押し付けるように押圧することで、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定する。第１の固定工程において、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧し、固定する力は、１Ｎ以上１００Ｎ以下が好ましい。このような値とすることで、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定しつつ、押圧力が大きすぎることで後述する第２の固定工程において、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が薄くなってしまうことを低減できる。
第１の固定工程では、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を対向するように配置し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を互いに押し付けるように押圧することで、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定する。第１の固定工程において、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧し、固定する力は、１Ｎ以上１００Ｎ以下が好ましい。このような値とすることで、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定しつつ、押圧力が大きすぎることで後述する第２の固定工程において、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が薄くなってしまうことを低減できる。
【0076】
第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧し、固定する方法は特に制限されず、図２Ｂに示すように、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の上に、押圧部材２１０等を載せる方法とすることができる。また、治具等で第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を挟み込む方法であってもよい。
【0077】
第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が押圧部材２１０又は治具等によって押圧される領域（被押圧領域２３）は、第１接合部２１ａの位置に応じて適宜選択される。例えば、図２Ａに示すように、第１接合部２１ａが、第１樹脂部材２１の中央に位置する場合には、第１接合部２１ａを挟んだ両側に、それぞれ被押圧領域２３を設けてもよく、いずれか一方側のみ被押圧領域２３を設けてもよい。さらに、第１接合部２１ａを囲むように被押圧領域２３を設けてもよい。なお、本実施形態では、図２Ｂに示すように、第１接合部２１ａを挟んだ両側に、それぞれ被押圧領域２３を設けている。
【0078】
図３Ａおよび図３Ｂ、ならびに図４Ａおよび図４Ｂは、第１接合部２１ａ（第１領域２１１および第２領域２１２）の変形例を示す図である。図３Ａや図４Ａに示すように、第１接合部２１ａが、第１樹脂部材２１の端部側に位置させることができる。その場合には、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材の中央側に被押圧領域（図示せず）を設けることができる。
【0079】
本工程における被押圧領域２３の形状は特に制限されず、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の位置がずれないように、これらを固定可能であればよい。第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の形状や、第１樹脂や第２樹脂の種類に合わせて適宜選択される。例えば図２Ｂに示すように、矩形状であってもよく、格子状等であってもよい。
【0080】
また、被押圧領域２３の面積は第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２の形状に応じて適宜選択される。例えば、被押圧領域２３の面積が広いほうが、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２に跡が残り難く、さらに第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２を固定しやすいという観点で好ましい。被押圧領域２３の面積は、例えば、第１樹脂部材２１または第２樹脂部材２２の平面視における面積の１０％以上８０％以下である。
【0081】
本実施形態において、被押圧領域２３の第１接合部２１ａ側の端部から、第１接合部２１ａの第１領域２１１までの距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下がより好ましい。上記距離が５０μｍ以上であると、後述の第２の固定工程にてレーザ光２００を照射する際、被押圧領域２３と第１接合部２１ａとの距離を十分にとることができるため第１領域２１１の厚みが薄くなり難い。一方、上記距離が２０００μｍ以下であると、後述の第２の固定工程を行う際に、被押圧領域２３と第１接合部２１ａとの距離が離れすぎないため第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２がずれ難く、正確な位置にレーザ光２００を照射可能である。その結果、より高品質な樹脂部品が得られやすくなる。
【0082】
本工程において、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧し、固定する力は、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２の種類や形状に応じて適宜選択される。
【0083】
・第２の固定工程
第２の固定工程では、上記第１の固定工程による押圧を維持した状態で、第１樹脂部材２１の被押圧領域２３から離れた位置にある第１接合部２１ａの第１領域２１１に、レーザ光２００を照射する。レーザ光２００のピーク波長は３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下が好ましく、かつその照射は、酸素存在下で行うことが好ましい。
第２の固定工程では、上記第１の固定工程による押圧を維持した状態で、第１樹脂部材２１の被押圧領域２３から離れた位置にある第１接合部２１ａの第１領域２１１に、レーザ光２００を照射する。レーザ光２００のピーク波長は３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下が好ましく、かつその照射は、酸素存在下で行うことが好ましい。
【0084】
本実施形態では、第２の固定工程における第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の接合は補助的な接合である。したがって、本工程では、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２が動かない程度に、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を接合すればよい。また、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を強固に接合してもよい。
【0085】
ここで、第１接合部２１ａ内での第１領域２１１の位置は、第２領域２１２（所望の接合位置）の形状や位置に合わせて適宜選択される。例えば図２Ｃおよび図２Ｄ、ならびに図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第２領域２１２と一定の距離をあけて第１領域２１１を配置することができる。第２の固定工程における、レーザ光の照射は、第１の固定工程による押圧を維持した状態で行われる。従って、第２の固定工程において、第１領域２１１の厚みが薄くなってしまう可能性がある。しかしながら、第１領域２１１および第２領域２１２が一部重ならない領域を設けることで、後述する接合工程において、高い強度求める所望の接合位置は、樹脂部品の強度を高くできる。
【0086】
第１領域２１１を、第２領域２１２と一定の距離をあけて配置する場合、第１領域２１１の形状は特に制限されず、実線状、点状、破線状等が挙げられる。ただし、第１領域２１１は、好ましくは点状または破線状である。すなわち、レーザ光２００を走査しながら照射領域を変えて複数回行うことが好ましい。第１領域２１１が点状または破線状であると、後述の接合工程において、複数の第１領域２１１の隙間から、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の界面に酸素を取り込みやすくなる。その結果、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２がより強固に接合されやすくなる。
【0087】
ここで、図３Ａおよび図３Ｂで示す例について説明する。第１樹脂部材２１と第２樹脂部材２２とは、第１接合部２１ａと第２接合部２２ａとが対向するように重ねて配置されている。このとき、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２は、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａで囲まれた矩形の中央領域の一部又は全部を押圧部材（不図示）で押圧することで固定されている。そして、図３Ａは、このような状態で破線状に第１領域２１１にレーザ光２００を照射する工程を行った後の第１樹脂部材２１と第２樹脂部材２２を示している。図３Ｂは、この工程の後に、第１接合部２１ａの第２領域２１２にレーザ光２０１を照射する工程を行った後の状態を示している。第２領域２１２を形成する際は、押圧部材で押圧せずに行うことができる。第２領域２１２は、中央領域を連続して囲んでおり、第１領域２１１は、第２領域２１２の外側に破線状に配置されている。
【0088】
第２領域２１２が連続して配置されることで、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２によって密閉された部分を形成することができる。このような接合は、第２領域２１２を形成する前において、第１領域２１１を破線状、つまり、連続しない複数の領域として形成してあることで、第２領域２１２の接合工程において、複数の第１領域２１１の隙間から第２領域２１２に酸素を取り込みやすくなることで形成することができる。つまり、部分的に接合させる工程を先に行うことで、押圧部材での押圧がなくても第１樹脂部材２１と第２樹脂部材２２とを固定された状態としている。そして、その後に、部分的に接合された領域よりも内側において、連続して接合させる工程を行うことで、強固に接合することができる。このように接合された樹脂部品は、連続して接合された第２領域２１２のみの接合に加え、部分的ではあるが第１領域２１１でも接合されていることで、第２領域のみの接合よりも接合強度が強い。このような樹脂部材の第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２によって密閉された部分には、例えば、種々の物体を密封して封止することができる。例えば、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２の間に物体を配置し、その物体の周りに第１接合部２１ａと第２接合部２２ａとを配置することで、その物体を密閉して封止することができる。また、封止する物体が液体の場合、第１領域２１１および第２領域２１２へのレーザ光の照射を部分的に行うことで、液体を入れるために接合されていない領域を設け、その後、接合されていない領域から液体を入れた後、接合されていない領域にレーザを照射し、液体を封止することができる。
【0089】
また、第１領域２１１を、第２領域２１２と一定の距離をあけて配置する場合、第１領域２１１と第２領域２１２との距離を、５０μｍ以上２０００μｍ以下とすることが好ましく、１００μｍ以上１０００μｍ以下とすることがより好ましい。第１領域２１１と第２領域２１２との距離が、５０μｍ以上であると、後述の接合工程においてレーザ光２０１を照射する際、第１領域２１１との距離を十分にとることができるため第２領域２１２の厚みが薄くなり難い。一方、第１領域２１１と第２領域２１２との距離が、２０００μｍ以下であると、第１領域２１１と第２領域２１２とが離れすぎないため後述の接合工程において、第１樹脂部材２１や第２樹脂部材２２がずれ難く、正確な位置にレーザ光２０１を照射しやすくなる。
【0090】
また、図４Ａおよび図４Ｂは、破線状に配置された第１領域２１１に、第２領域２１２が重なる場合を示す図である。図４Ａは、図３Ａと同じ状態である。そして、図４Ｂに示すように、破線状に配置された第１領域２１１と重なるように配置された第２領域２１２にレーザ光２０１を照射している点において、図３Ｂと異なる。つまり、第１領域２１１と第２領域２１２とは、一部が重なり、一部が重ならない。第１領域２１１および第２領域２１２が一部重ならない領域においては、接合工程において、接合部の厚みが薄くなることを低減できる。さらに、第１領域２１１が点状または破線状であると、接合工程において、複数の第１領域２１１の隙間から、第２領域２１２に酸素を取り込みやすくなる。加えて、第１領域２１１と第２領域２１２とを同一直線状に位置させることができるので、第１接合部２１ａの幅を低減でき、微細な溶着が可能となる。図４Ｂに示す樹脂部品は、図３Ｂに示す樹脂部品と同様に、種々の物体を密封して封止することができる。
【0091】
本工程ではレーザ光２００の焦点位置は、第１接合部２１ａの第１領域２１１表面、すなわち第１樹脂部材２１の第２樹脂部材２２側の表面とすることが好ましい。本実施形態では、少なくとも第１接合部２１ａの第１領域２１１にレーザ光の照射を行えばよく、必要に応じて、第２接合部２２ａの第１領域２１１に対応する領域にもさらに、レーザ光２００を照射してもよい。この場合、第２接合部２２ａに照射するレーザ光２００は、第１接合部２１ａに照射するレーザ光２００と同一であってもよく、異なっていてもよい。また、第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａに同時に同じ領域にレーザ光２００を照射してもよく、同じ領域に順にレーザ光２００を照射してもよい。
【0092】
また本実施形態では、レーザ光２００を第１樹脂部材２１側から照射している。第２樹脂部材２２がレーザ光２００に対して透光性を有する場合には、第２樹脂部材２２側からレーザ光２００を照射することができる。
【0093】
また、第１接合部２１ａの第１領域２１１や第２接合部２２ａに照射するレーザ光２００のビーム径や波長、出力密度は特に制限されない。例えば、上述の第１の実施形態の接合工程で照射するレーザ光２００のビーム径や波長、出力密度と同様とすることができる。
【0094】
・接合工程
接合工程では、上記第１の固定工程による押圧を解除し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧しない状態で、第１接合部２１ａの第２領域２１２にレーザ光２０１を照射する。
接合工程では、上記第１の固定工程による押圧を解除し、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を押圧しない状態で、第１接合部２１ａの第２領域２１２にレーザ光２０１を照射する。
【0095】
本工程におけるレーザ光２０１の焦点位置は、第１樹脂部材２１の第２領域２１２の第２樹脂部材２２側表面とすることが好ましい。本実施形態では、少なくとも第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａの第２領域２１２にレーザ光２０１の照射を行えばよい。また、第１樹脂部材２１の第１接合部２１ａの第２領域２１２だけでなく、第２樹脂部材２２の対応する領域にも、レーザ光２０１を照射することができる。この場合、第２樹脂部材２２に照射するレーザ光２０１は、第１接合部２１ａの第２領域２１２に照射するレーザ光２０１と同一であってもよく、異なっていてもよい。また、これらに同時にレーザ光２０１を照射してもよく、順にレーザ光２０１を照射してもよい。
【0096】
ここで、第１接合部２１ａや第２接合部２２ａに照射するレーザ光２０１のビーム径や波長、出力密度は特に制限されない。例えば、上述の第１の実施形態の接合工程で照射するレーザ光１００のビーム径や波長、出力密度と同様とすることができる。
【0097】
【0098】
本実施形態では、図５Ａに示すように、第１樹脂を含む第１樹脂部材３１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材３２を含む１つの樹脂部材３０を準備する（準備工程）。本実施形態では、１つの樹脂部材３０の異なる部位を第１樹脂部材３１および第２樹脂部材３２と称する。
【0099】
そして、図５Ｂに示すように、上記樹脂部材３０を所望の形状に配置し（当該実施形態では、３つの円柱状の型３１０に巻き付け）、第１樹脂部材３１の第１接合部３１ａに酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光１００を照射し、当該樹脂部材３０内の第１接合部３１ａおよび第２接合部３２ａを接合する（接合工程）。
【0100】
本実施形態では、１つの樹脂部材３０で接合を行うため、例えば平面状の樹脂部材３０から立体的な構造の樹脂部品を製造することができる。以下、複数の筒状部３３を有する樹脂部品を製造する場合を例に説明するが、本実施形態で製造する樹脂部品の構造は、当該構造に限定されない。
以下工程について説明する。
以下工程について説明する。
【0101】
・準備工程
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材３１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材３２を含む１つの樹脂部材３０を準備する。当該樹脂部材３０は、例えば複数の樹脂部材を貼り合わせたものであってもよく、一体に形成された樹脂部材であってもよい。本実施形態では、１つの樹脂部材３０の特定の部位を第１樹脂部材３１や第２樹脂部材３２とする。第１樹脂部材３１と第２樹脂部材３２との間に明確な境界があってもよく、明確な境界が無くてもよい。
本実施形態の準備工程では、第１樹脂を含む第１樹脂部材３１、および第２樹脂を含む第２樹脂部材３２を含む１つの樹脂部材３０を準備する。当該樹脂部材３０は、例えば複数の樹脂部材を貼り合わせたものであってもよく、一体に形成された樹脂部材であってもよい。本実施形態では、１つの樹脂部材３０の特定の部位を第１樹脂部材３１や第２樹脂部材３２とする。第１樹脂部材３１と第２樹脂部材３２との間に明確な境界があってもよく、明確な境界が無くてもよい。
【0102】
また、本実施形態では、図５Ａに示すように、本実施形態では、１つの樹脂部材３０内に第１樹脂部材３１、および第２樹脂部材３２がそれぞれ２つずつ含まれる。第１樹脂部材および第２樹脂部材３２が１つずつであってもよく、３つ以上ずつあってもよい。また、第１樹脂部材３１および第２樹脂部材３２の数は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0103】
さらに、本実施形態では、樹脂部材３０をシート状としている。樹脂部材３０は当該形状に限定されない。当該樹脂部材３０は、第１樹脂部材３１および第２樹脂部材３２を接合することが可能な程度の可撓性を有することが好ましい。
【0104】
当該樹脂部材３０の種類は特に制限されず、公知の樹脂であってよい。ただし、上記のように、オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーは、一般的なレーザ光照射によって、接合し難い。そこで、当該樹脂部材３０はオレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含むことが好ましい。オレフィン系ポリマーおよびフッ素系ポリマーについては、上述の第１の実施形態と同様である。
【0105】
また、当該樹脂部材３０は、オレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーの他に、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲において、着色料や他の添加剤等をさらに含んでよい。
【0106】
また、当該樹脂部材３０のレーザ３００に対する透光性は、後述の接合工程におけるレーザ光３００の照射の方法に応じて適宜選択される。本実施形態では、後述のように、樹脂部材３０を介してレーザ光３００を照射するため、当該樹脂部材３０がレーザ光３００に対して透光性を有することが好ましい。
【0107】
また、当該樹脂部材３０は、第１接合部３１ａや第２接合部３２ａ、もしくは全体が粗面化処理されていてよい。粗面化処理の方法は、上述の第２の実施形態で説明した方法と同様である。
【0108】
・接合工程
接合工程では、上記樹脂部材３０の第１接合部３１ａに相当する領域に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光３００を照射し、第１接合部３１ａおよび第２接合部３２ａを接合する。
接合工程では、上記樹脂部材３０の第１接合部３１ａに相当する領域に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光３００を照射し、第１接合部３１ａおよび第２接合部３２ａを接合する。
【0109】
本実施形態では、図５Ｂに示すように、３つの円柱状の型３１０に樹脂部材３０を巻き付けることで、第１接合部３１ａおよび第２接合部３２ａを重ね、レーザ光３００の照射を行う。このときの、樹脂部材３０の平面視形状を図６Ａに示す。なお、図６Ａでは、樹脂部材３０の形状を判別しやすくするため、型３１０の記載を省略している。図６Ａに示すように、第１接合部３１ａにレーザ光３００を照射することで、これらが接合され、３つの筒状部３３を有する樹脂部品が得られる。なお、本実施形態では、第１接合部３１ａが複数重なっている箇所に、レーザ光３００を一度に照射している。各第１接合部３１ａに対してそれぞれレーザ光３００の照射を行ってもよい。すなわち、レーザ光３００の焦点位置を変えて、複数回、レーザ光３００の照射を行ってよい。
【0110】
また、図６Ｂに、本実施形態の変形例を示す。図６Ｂの態様では、２つの円柱状の型（図示せず）に樹脂部材３０巻き付け、第１接合部３１ａおよび第２接合部３２ａを重ねている。そして、第１接合部３１ａにレーザ光３００を照射することで、当該態様では、２つの筒状部３３を有する樹脂部品が得られる。
【0111】
レーザ光３００の照射方向および走査方向は特に制限されず、本実施形態では、樹脂部材３０や型を介してレーザ光３００の照射を行っている。レーザ光３００の照射方向および走査方向は、樹脂部材３０のレーザ光透光性や型の種類等に応じて、適宜設定できる。また、レーザ光３００は一方向からだけでなく、複数方向から照射してよい。
【0112】
さらに、レーザ光３００の照射タイミングも制限されず、本実施形態では、樹脂部材３０を型３００に巻き付けてから、レーザ光３００を照射している。また、例えば樹脂部材３０を広げた状態で、第１接合部３１ａにレーザ光３００を照射し、その後、樹脂部材３０を型３００に巻き付けて、第１接合部３１ａと第２接合部３２ａとを接合してよい。
【0113】
なお、本実施形態で樹脂部材３０に照射するレーザ光３００のビーム径や波長、出力密度は特に制限されないが、上述の第１の実施形態の接合工程で照射するレーザ光１００のビーム径や波長、出力密度と同様とすることができる。
【0114】
３．樹脂部品の用途
上述の方法で製造される樹脂部品の用途は特に制限されず、樹脂の種類に応じて適宜選択される。たとえば、オレフィン系ポリマーを含む第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して得られた樹脂部品は、従来、オレフィン系ポリマーが使用されてきたいずれの分野の部品にも適用可能である。その例には、衣類や、各種包装容器、医療用器材、電線ケーブルや光ファイバーの被覆材等が含まれる。上述の樹脂部品の製造方法では、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接合の際に、添加剤等を使用しないことから、樹脂部品を例えば食品用の包装容器等にも使用可能である。
上述の方法で製造される樹脂部品の用途は特に制限されず、樹脂の種類に応じて適宜選択される。たとえば、オレフィン系ポリマーを含む第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して得られた樹脂部品は、従来、オレフィン系ポリマーが使用されてきたいずれの分野の部品にも適用可能である。その例には、衣類や、各種包装容器、医療用器材、電線ケーブルや光ファイバーの被覆材等が含まれる。上述の樹脂部品の製造方法では、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接合の際に、添加剤等を使用しないことから、樹脂部品を例えば食品用の包装容器等にも使用可能である。
【0115】
一方、フッ素系ポリマーを含む第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して得られた樹脂部品は、従来、フッ素系ポリマーが使用されてきたいずれの分野にも適用が可能である。例えば、半導体装置を製造するための各種部品等にも使用できる。半導体の製造プロセスでは、様々な種類の有機溶剤や強酸性水溶液、強アルカリ性水溶液が使用されるが、上述の方法で製造される樹脂部品では、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接合部に、接着層や添加剤等を使用していないため、非常に耐薬品性に優れた部品とすることができる。
【0116】
半導体装置を製造するための各種部品の例には、薬液を収める容器や送液用の配管、配管の継ぎ手、タンクライニング、ウエハーキャリア、バルブ、ポンプ、ダイヤフラム、フィルターハウジング等が含まれる。
【0117】
フッ素系ポリマーを含む第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して得られた樹脂部品の用途の例には、機械的駆動部品や、ベアリングやワッシャー等も含まれる。さらに、フッ素系ポリマーを含む第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合して得られた樹脂部品の用途の例には、高い電気絶縁性や難燃性が求められる電気・電子分野用の部品等も含まれる。その例には、家電製品や、情報通信機器、自動車、航空、宇宙産業ケーブル等に使用されるケーブル等が含まれる。
【実施例0118】
［実施例１］
図２Ａ～図２Ｃに示すように、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定し、樹脂部品を形成した。まず、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２として、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ、反力８０ｍＮのパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）を、それぞれ５枚準備した。第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２における、それぞれの中央の幅１ｍｍ、長さ１５ｍｍの領域を第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａとして設定した。
図２Ａ～図２Ｃに示すように、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２を固定し、樹脂部品を形成した。まず、第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２として、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ、反力８０ｍＮのパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）を、それぞれ５枚準備した。第１樹脂部材２１および第２樹脂部材２２における、それぞれの中央の幅１ｍｍ、長さ１５ｍｍの領域を第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａとして設定した。
【0119】
次に、作業台上で、図２Ｂに示すように第２樹脂部材２２上に第１樹脂部材２１を重ね配置した。さらに、第１樹脂部材２１の縁部上に、第１接合部２１ａと平行となるように押圧部材２１０を配置した。押圧部材２１０は、縦１５ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ２ｍｍ、重さ０．７ｇの直方体状のステンレス鋼を２つ用いた。
【0120】
次に、図２Ｃに示すように、第１接合部２１ａにレーザ光２００（２種類のレーザ光）を略同時に第１接合部２１ａおよび第２接合部２２ａに照射した。一方のレーザ光のレーザ光源としてピーク波長が３７５ｎｍ、出力１０Ｗで出力可能なＹＡＧレーザを用い、他方のレーザ光のレーザ光源として、ピーク波長が４０４ｎｍ、出力３０Ｗで出力可能なＹＡＧレーザと、を用いた。それぞれｆ（照射時間）は０．１ｍｍ／秒であった。上記により樹脂部品を形成した。
【0121】
【0122】
作業台上において、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２をそれぞれ立てた状態で重ね合わせたものを２つの治具１１０で挟んだ。治具１１０は、縦１５ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、重さ９．５ｇの直方体状のステンレス鋼を２つ用いた。
【0123】
次に、吹き出し口が円形のノズルを用いて、温度２０℃の空気を、風速１２．３ｍ／ｓで噴き出すことで、第１樹脂部材１１および第２樹脂部材１２の両方が互いに離れる方向に湾曲させて、第１接合部１１ａが外部に露出するようにした。図１Ｇに示すように、空気は、レーザ光１００を照射する位置からみて走査方向前方に位置する部分に、走査方向前方から斜め下に向かって吹き付けた。レーザ光１００は、実施例１と同じ条件で２種類のレーザ光を照射した。上記により樹脂部品を形成した。
【0124】
［評価］
上記実施例１および実施例２で作製した樹脂部品の接合部分の破断強度や破断応力、破断応力ばらつき、接合部分の厚さを特定した。破断強度の測定は、測定器としてイマダ社製のデジタルフォースゲージ（ＺＴＡ－５００Ｎ)を用いた。また、破断応力のバラツキは、同一条件で作製した５つの樹脂部品の接合部の破断応力から算出した。
上記実施例１および実施例２で作製した樹脂部品の接合部分の破断強度や破断応力、破断応力ばらつき、接合部分の厚さを特定した。破断強度の測定は、測定器としてイマダ社製のデジタルフォースゲージ（ＺＴＡ－５００Ｎ)を用いた。また、破断応力のバラツキは、同一条件で作製した５つの樹脂部品の接合部の破断応力から算出した。
【表1】
【0125】
接合部分の厚さは、第１樹脂部材の第１接合部と第２樹脂部材の第２接合部の厚さとを足した数値であり、それぞれ元の厚さと同じか、それよりもやや厚くなっていた。厚くなった理由は、昇温に伴う熱膨張が生じていると考えられる。また、実施例１の方が、実施例２よりも強度が強かったのは、接合領域の幅が、実施例２の方が小さくなってしまったことに起因すると考えられる。ただし、いずれにおいても、十分に高い接合強度で第１樹脂部材および第２樹脂部材を接合可能であった。
【0126】
（付記）
［項１］
第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、
を含み、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
樹脂部品の製造方法。
［項２］
前記第１樹脂および前記第２樹脂のいずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含む、
項１に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３］
前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含む、
項２に記載の樹脂部品の製造方法。
［項４］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
項１～３のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項５］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部にも、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
項１～４のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項６］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
項５に記載の樹脂部品の製造方法。
［項７］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項８］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程において、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１接合部との距離は、５０μｍ以上１０００μｍ以下である、
項７に記載の樹脂部品の製造方法。
［項９］
前記第１接合部の厚さは、１０μｍ以上１５００μｍ以下である、
項７または項８に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１０］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材が押圧されていない領域の、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の間に空隙を設け、前記空隙を介して、かつ、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を介さずに前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
項７～９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第１の固定工程と、
前記第１の固定工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部の第１領域にレーザ光を照射し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第２の固定工程と、をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を押圧することなく、前記第１接合部の第２領域に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１２］
前記第１の固定工程により、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１３］
前記第１領域と、前記第２領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
項１２に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１４］
前記第２の固定工程における前記レーザ光の照射は、前記レーザ光を走査しながら照射領域を変えて複数回行われる、
項１１～１３のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１５］
前記第１接合部および前記第２接合部のうち、少なくとも一方が粗面化されている、
項１～１４のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１６］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材は、１つの樹脂部材の異なる部位である、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１７］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、筒状部を含む、
項１６に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１８］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、複数の筒状部を含む、
項１７に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１９］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部と、前記第２接合部とを、距離をあけて配置した状態で、前記第１接合部に前記レーザ光を照射した後、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させる、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２０］
前記レーザ光の、前記第１接合部の表面におけるビーム径が、２００μｍ以上５００μｍ以下である、
項１～１９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させた後、前記第１接合部および前記第２接合部の界面に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２２］
前記レーザ光の、前記第１接合部および前記第２接合部の界面におけるビーム径が２００μｍ以上５００μｍ以下である、
項１～１９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２３］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第１レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２４］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．８５ｋＷ／ｃｍ２以上である第２レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２５］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第３レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第４レーザ光と、
を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２６］
前記第３レーザ光の照射および前記第４レーザ光の照射を同時に行う、
項２５に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２７］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第６レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２８］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６４ｋＷ／ｃｍ２以上である第７レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２９］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第８レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６９ｋＷ／ｃｍ２以上である第９レーザ光と、
を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３０］
前記第８レーザ光と、前記第９レーザ光の照射を同時に行う、
項２９に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、ピーク波長が４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下である第５レーザ光をさらに照射する、
項２３～３０のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１］
第１樹脂を含む第１樹脂部材、および第２樹脂を含む第２樹脂部材を準備する工程と、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を、前記第１樹脂部材の第１接合部および前記第２樹脂部材の第２接合部にて、接合する工程と、
を含み、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部に、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
樹脂部品の製造方法。
［項２］
前記第１樹脂および前記第２樹脂のいずれか一方が、オレフィン系ポリマーまたはフッ素系ポリマーを含む、
項１に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３］
前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、オレフィン系ポリマーを含む、または前記第１樹脂および前記第２樹脂の両方が、フッ素系ポリマーを含む、
項２に記載の樹脂部品の製造方法。
［項４］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、
前記第１接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
項１～３のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項５］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部にも、酸素存在下でピーク波長が３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であるレーザ光を照射する、
項１～４のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項６］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第２接合部を多光子励起させるように、前記レーザ光を照射する、
項５に記載の樹脂部品の製造方法。
［項７］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項８］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程において、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１接合部との距離は、５０μｍ以上１０００μｍ以下である、
項７に記載の樹脂部品の製造方法。
［項９］
前記第１接合部の厚さは、１０μｍ以上１５００μｍ以下である、
項７または項８に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１０］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する工程により、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材が押圧されていない領域の、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材の間に空隙を設け、前記空隙を介して、かつ、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を介さずに前記第１接合部に前記レーザ光を照射する、
項７～９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程の前に、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を対向するように配置し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を互いに押し付けるように押圧することで前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第１の固定工程と、
前記第１の固定工程により押圧されている領域から離れた位置にある前記第１接合部の第１領域にレーザ光を照射し、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を固定する第２の固定工程と、をさらに有し、
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を押圧することなく、前記第１接合部の第２領域に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１２］
前記第１の固定工程により、押圧されている前記第１樹脂部材の領域と、前記第１領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
項１１に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１３］
前記第１領域と、前記第２領域との距離は、５０μｍ以上２０００μｍ以下である、
項１２に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１４］
前記第２の固定工程における前記レーザ光の照射は、前記レーザ光を走査しながら照射領域を変えて複数回行われる、
項１１～１３のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１５］
前記第１接合部および前記第２接合部のうち、少なくとも一方が粗面化されている、
項１～１４のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１６］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材は、１つの樹脂部材の異なる部位である、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１７］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、筒状部を含む、
項１６に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１８］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程後の前記樹脂部材が、複数の筒状部を含む、
項１７に記載の樹脂部品の製造方法。
［項１９］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部と、前記第２接合部とを、距離をあけて配置した状態で、前記第１接合部に前記レーザ光を照射した後、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させる、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２０］
前記レーザ光の、前記第１接合部の表面におけるビーム径が、２００μｍ以上５００μｍ以下である、
項１～１９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、前記第１接合部および前記第２接合部を接触させた後、前記第１接合部および前記第２接合部の界面に前記レーザ光を照射する、
項１～６のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２２］
前記レーザ光の、前記第１接合部および前記第２接合部の界面におけるビーム径が２００μｍ以上５００μｍ以下である、
項１～１９のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２３］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第１レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２４］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．８５ｋＷ／ｃｍ２以上である第２レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２５］
前記第１樹脂がオレフィン系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第３レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第４レーザ光と、
を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２６］
前記第３レーザ光の照射および前記第４レーザ光の照射を同時に行う、
項２５に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２７］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第６レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２８］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６４ｋＷ／ｃｍ２以上である第７レーザ光を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項２９］
前記第１樹脂がフッ素系ポリマーを含み、
前記レーザ光は、
ピーク波長が３５０ｎｍ以上３９０ｎｍ未満であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が０．４５ｋＷ／ｃｍ２以上である第８レーザ光と、
ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、かつ前記第１接合部の表面における出力密度が１．６９ｋＷ／ｃｍ２以上である第９レーザ光と、
を含む、
項２～２２のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３０］
前記第８レーザ光と、前記第９レーザ光の照射を同時に行う、
項２９に記載の樹脂部品の製造方法。
［項３１］
前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を接合する工程において、ピーク波長が４２０ｎｍ超４６０ｎｍ以下である第５レーザ光をさらに照射する、
項２３～３０のいずれか一項に記載の樹脂部品の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【0127】
本発明の樹脂部品の製造方法によれば、添加剤を用いたり、特殊な処理を行ったりすることなく、効率よく様々な樹脂を接合可能な樹脂部品を製造できる。したがって、例えば各種電子部品やデバイスの製造に非常に有用な技術である。
【符号の説明】
【0128】
１１、２１、３１ 第１樹脂部材
１１ａ、２１ａ、３１ａ 第１接合部
１２、２２、３２ 第２樹脂部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ 第２接合部
１３、２３ 被押圧領域
３０ 樹脂部材
３３ 筒状部
１００、２００、２０１、３００ レーザ光
１１０ 治具
２１０ 押圧部材
２１１ 第1領域
２１２ 第２領域
３１０ 型
１１ａ、２１ａ、３１ａ 第１接合部
１２、２２、３２ 第２樹脂部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ 第２接合部
１３、２３ 被押圧領域
３０ 樹脂部材
３３ 筒状部
１００、２００、２０１、３００ レーザ光
１１０ 治具
２１０ 押圧部材
２１１ 第1領域
２１２ 第２領域
３１０ 型
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】