特許 7253434 溶着装置、該溶着装置の導波部、および該溶着装置を用いた溶着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-29

(45)【発行日】2023-04-06

(54)【発明の名称】溶着装置、該溶着装置の導波部、および該溶着装置を用いた溶着方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/16 20060101AFI20230330BHJP

【ＦＩ】

B29C65/16

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019082590

(22)【出願日】2019-04-24

(65)【公開番号】P2020179540

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】501410126

【氏名又は名称】ブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 貴志

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０８５７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６０１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１２２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１３５９０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６３／００－６３／４８，６５／００－６５／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の樹脂部品と第２の樹脂部品とを溶着する、一括照射方式のレーザ溶着装置であって、
波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の光を発生する１つ又は複数のレーザ光源と、
光ガイド部が設けられた導波部と
を備え、
導波部は、レーザ光源からの光が入射する入口部と、光が反射する反射部と、光が出射する出口部とを備え、
光ガイド部は、入口部と、反射部と、出口部とによって画定されており、
光ガイド部は、レーザ光源からの光を第１の樹脂部品および第２の樹脂部品に導くように構成されており、
第１の樹脂部品は、レーザ光源からの光に対して透過性であり、第２の樹脂部品は、光に対して吸収性であり、
反射部は、反射膜として、レーザ光源からの光に対する反射率が９５％以上１００％未満である銀蒸着膜を備えることを特徴とするレーザ溶着装置。

【請求項2】

前記反射率が、９９％以上１００％未満であることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ溶着装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載したレーザ溶着装置を用いた溶着方法であって、
第１の樹脂部品を第２の樹脂部品に配置する工程と、
導波部の出口部の位置が溶着部分の位置に一致するように導波部を第１の樹脂部品に配置する工程と、
導波部の光ガイド部および第１の樹脂部品を通して溶着部分に光を照射する工程と
を有することを特徴とする、溶着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶着装置、該溶着装置の導波部、および該溶着装置を用いた溶着方法に関する。より詳細には、光を高効率で樹脂材に供給する溶着装置、該溶着装置の導波部、および該溶着装置を用いた溶着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶着装置は、レーザなどの光を透過する樹脂材を通してその光を吸収する樹脂材に光を照射することで樹脂材同士を溶着する。このような溶着装置の中でも、１つ又は複数の光源（光ファイバ束）を用いて同時に一括で光を樹脂材に照射して溶着する溶着装置が知られている（特許文献１）。一括で光を照射する方式（一括照射方式ともいう）では、光をスキャンする方式（スキャン方式）を使用することなく、溶着箇所の形状に従って作製された導波部によって溶着箇所に光が導かれ、加工物（ワーク）は、溶着領域において溶着される。ここで、樹脂を溶着するための光の波長は、一般的に８００ｎｍから１１００ｎｍである。

【0003】

一括照射方式では、導波部には溶着のための光を加工物に導くため光ガイド部が設けられており、該光ガイド部は、導波部の入口部、反射部（反射面）、および出口部によって画定されており、その形状は、加工物の溶着領域の形状に合わせて作製される。したがって、導波部は、様々な形状の加工物に対応することが容易である。一般的に、導波部は、アルミ合金（例えばＡ５０５２）や鉄系材料で構成されている。

【0004】

溶着効率を改善するためには、導波部の反射面の光に対する反射率を向上させる必要がある。そのため、導波部の反射面を鏡面研磨したり、金めっきで処理したりすることで、反射面の平滑性を高め、光の反射率を向上させている。

【0005】

しかしながら、アルミ合金を鏡面研磨した場合のその反射面の反射率は、大きくとも８４％であり、その表面に金めっきをした場合でもその反射面の反射率は、大きくとも９４％である。

【0006】

また、鏡面研磨やめっき工程には工程バラツキ（例えば、めっき膜の膜厚分布）があるので、導波部の反射面の反射率の値がばらついてしまう場合がある。低い反射率や反射率のバラツキは、光のエネルギーロスを増加させてしまい、加工物の品質低下をもたらしてしまう。

【0007】

特に、一括照射方式の場合、導波部の反射面を利用して、１つの光源が放出する光を、他の光源、例えば隣接する他の光源からの光と重ねることによって、これらの光は、ライン状（または溶着部分に合わせた形状）の光に変換される。この際、反射面の反射率が低いと、光のエネルギーの一部は熱に変換され、導波部内においてエネルギーロスが発生してしまう。

【0008】

また、鏡面研磨や金めっき処理の費用は一般に高価であるため、鏡面研磨や金めっき処理をした溶着装置の価格競争力が低下するという問題も存在する。

【0009】

一方、特許文献２は、導波部が形状を加工しやすい透明熱可塑性プラスチック等の材料からなることを開示している。しかしながら、プラスチック等の材料はめっきをすることが困難であり、導波部における光の反射率を向上させることは困難である。

【0010】

特許文献３は、導波部（波導管２０）を開示しているものの、導波部の反射面の反射率については何ら開示も示唆もしていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２００４－１９５５５２号公報

【文献】特開２００３－５３０２４０号公報

【文献】特許第５３７２３４０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

そこで、本発明は、一括照射方式の溶着装置の導波部の反射面の反射率を向上させ、反射率のバラツキを抑え、溶着効率を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
本願発明の第１の観点は、第１の樹脂部品と第２の樹脂部品とを溶着する溶着装置であって、
波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の光を発生する１つ又は複数の光源と、
光ガイド部が設けられた導波部と
を備え、
導波部は、光源からの光が入射する入口部と、光が反射する反射部と、光が出射する出口部とを備え、
光ガイド部は、入口部と、反射部と、出口部とによって画定されており、
光ガイド部は、光源からの光を第１の樹脂部品および第２の樹脂部品に導くように構成されており、
第１の樹脂部品は、光源からの光に対して透過性であり、第２の樹脂部品は、光に対して吸収性であり、
反射部は、光源からの光に対する反射率が９５％以上１００％未満である反射膜を備えることを特徴とする。

【0014】

本願発明の第２の観点は、第１の観点の溶着装置であって、反射膜の反射率が、９９％以上１００％未満であることを特徴とする。

【0015】

本願発明の第３の観点は、第１または第２の観点の溶着装置であって、反射膜が、蒸着された金属を備えることを特徴とする。

【0016】

本願発明の第４の観点は、第３の観点の溶着装置であって、金属が、金、銀、または銅を備えることを特徴とする。

【0017】

本願発明の第５の観点は、第１の樹脂部品と第２の樹脂部品とを溶着する溶着装置に使用される導波部であって、
第１の樹脂部品は、１つ又は複数の光源からの光に対して透過性であり、第２の樹脂部品は、光に対して吸収性であり、
光源からの光の波長は、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であり、
導波部には、光ガイド部が設けられており、
導波部は、光源からの光が入射する入口部と、光が反射する反射部と、光が出射する出口部とを備え、
光ガイド部は、入口部と、反射部と、出口部とによって画定されており、
光ガイド部は、光源からの光を第１の樹脂部品および第２の樹脂部品に導くように構成されており、
反射部は、光源からの光に対する反射率が９５％以上１００％未満である反射膜を備えることを特徴とする。

【0018】

本願発明の第６の観点は、第１から第４の観点のいずれか１つの観点に記載した溶着装置を用いた溶着方法であって、
第１の樹脂部品を第２の樹脂部品に配置する工程と、
導波部の出口部の位置が溶着部分の位置に一致するように導波部を第１の樹脂部品に配置する工程と、
導波部の光ガイド部および第１の樹脂部品を通して溶着部分に光を照射する工程と
を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、溶着装置に使用される導波部の反射面の反射率を向上させ、また反射率の値のバラツキを改善することができる。したがって、溶着工程にかかる時間を短縮することができ、溶着効率が改善され、電力消費を少なくすることができる。
また、導波部の製造を容易にし、その製造費用を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶着装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る溶着装置の正面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る溶着装置の側面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る導波部の反射面付近の断面拡大図である。

【図5】図２の光ガイド部内での光の軌跡のシミュレーション結果を示す図である。

【図6】図１の溶着装置に加工物を追加した図である。

【図7】図６の溶着装置および加工物のＡ－Ａ’断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る導波部の反射部の断面拡大図である。

【図9(a)】基準反射率を測定する場合の模式図である。

【図9(b)】導波部の反射率を測定する場合の模式図である。

【図10】溶着装置を用いた溶着方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに限定されるものではない。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

【0022】

図１は、本発明の実施形態に係る溶着装置の斜視図である。溶着装置１は、光を発生する１つ又は複数の光源２と、光源２からの光を導く導波部１０とを有する。導波部１０を形成する材料は、例えば、アルミニウム合金である。導波部１０は、光源からの光が入射する入口部１０ａと、光が反射する反射部１０ｂ（図４参照）と、光が出射する出口部１０ｃとを備える。光源２は、例えば、１又は２以上のレーザ源と、レーザ源からの光を分配する光ファイバとを備える。

【0023】

図２は、溶着装置の正面図である。導波部１０には、光源２からの光を導く光ガイド部１２が設けられている。光ガイド部１２は、入口部１０ａと、反射部１０ｂと、出口部１０ｃとによって画定されている。光源２からの光が光ガイド部１２の中を通過し導かれるように、導波部１０は構成されている。光ガイド部１２の長手方向に垂直な断面形状は、入口部から出口部に向かうにつれて先細となるテーパ状である。光源からの光を方向付けるためである。

【0024】

また、図２に示すように、光源２の断面の直径Ｄ_Ｒは、導波部１０の長手方向からの、導波部１０の入口部の幅Ｗ_ｉｎと略等しい。光源２からの光の漏れを抑制し、効率よく出口部から光を出射させるためである。

【0025】

光源２が発生する光の波長λは、約８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、好ましくは９３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが望ましい。ここで、図２に示すように、光ガイド部１２では、その高さと入口部１０ａの幅（または出口部１０ｃの幅）とのアスペクト比が十分に大きい。したがって、出口部１０ｃから出射される光の広がりは小さく、平行ビームに近いものとなる。そして、出射される光の形状が出口部１０ｃの形状とほぼ一致するように、導波部１０は構成されている。

【0026】

図１から図３では、簡単のために、１０個の光源を１列に配置している。しかしながら、光源の数および列数は、照射領域すなわち溶着領域の形状、面積に依存して変えることができる。照射領域における光強度を均一にするためである。例えば、照射領域が光源の直径よりも大きい場合には、光源の列数を２列以上としてもよい。

【0027】

図４は、図１の溶着装置１のＡ－Ａ断面図を示す。３１は光源２からの光の光軸であり、光軸３１は、導波部１０の光ガイド部１２の中心を通る中心線である。図２について説明したようにここで、光源２の直径Ｄ_Ｒは、入口部１０ａの幅Ｗ_ｉｎと略等しい。出口部１０ｃの幅Ｗ_ｏｕｔは、加工物の溶着箇所の形状・大きさに依存する。より詳細には、出口部１０ｃから出射した光が溶着箇所に照射されるように、出口部１０ｃの幅Ｗ_ｏｕｔは設定される。

【0028】

図５（ａ）－図５（ｃ）は、図２に示した光ガイド部内において、光源からの光の軌跡をシミュレーションした結果を示す。このシミュレーションでは、光ガイド部の反射面の反射率を１００％としている。光が反射面で反射していることを分かりやすくするために、図５（ａ）では、図５（ｂ）、図５（ｃ）よりも入射光の数を減らしていること、図５（ｂ）では、図５（ｃ）よりも入射光の数を減らしていることに留意されたい。図５（ａ）から理解されるように、光は光ガイド部の反射面において複数回反射される場合がある。したがって、出射する光の強度を大きくするためには、すなわち溶着効率を改善するためには、反射面の反射率が１００％に近いことがより望ましい。

【0029】

図６は、成形加工された樹脂である加工物５０の上に配置された溶着装置１の斜視図である。導波部１０の出口部１０ｃの形状が加工物５０の溶着部分と一致するように、溶着装置１は加工物５０に配置される。

【0030】

図７は、図６のＡ－Ａ’断面図である。図７において、光源２は、光３０、例えばレーザ光を放射している。光源２からの光３０は、導波部１０の光ガイド部１２を通じて、導波部１０の下側に配置された加工物５０を照射している。光３０の少なくとも一部は、導波部１０の反射部１０ｂによって少なくとも１回反射された後に、加工物５０に到達する。光３０の他の部分は、導波部１０の反射部１０ｂによって反射されることなく、加工物５０に到達する。

【0031】

加工物５０は、光源２からの光３０に対して透過性である第１の樹脂部品５１と、光３０に対して吸収性である第２の樹脂部品５２とを有する。この構造により、第１の樹脂部品５１と第２の樹脂部品５２との溶着部分５３で効率的に発熱させることができる。溶着装置１は、１つ又は複数の光源２からの光３０を光ガイド部１２および第１の樹脂部品５１を介して同時に溶着部分に照射することで、溶着する。

【0032】

第１の樹脂部品５１は、導波部１０の出口部１０ｃに対向して配置される上面５１ａと、上面５１ａとは反対側の下面５１ｂと、下面５１ｂから第２の樹脂部品５２に向かって突出している突出部５１ｃとを有する。突出部５１ｃの先端は、第２の樹脂部品５２の上面５２ａと接触しており、その接触部分が溶着装置１によって溶着される溶着部分５３である。

【0033】

第２の樹脂部品５２の上面５２ａのうち、第１の樹脂部品５１と第２の樹脂部品５２とが接触していない部分は、溶着されない非溶着部分５４である。

【0034】

図７に示すように、導波部１０の出口部１０ｃは、第１の樹脂部品５１の上面５１ａに対向して接触するように、配置されている。出口部１０ｃの形状は、溶着部分５３の形状とほぼ一致している。したがって、出口部１０ｃから加工物５０に照射された光３０の形状は、第１の樹脂部品５１と第２の樹脂部品５２とが接触している溶着部分５３の形状とほぼ一致している。

【0035】

光源からの光を加工物５０に照射する際には、加工物５０は、照射された光に透過性である第１の樹脂部品５１が光源２側に位置するように、配置される。つまり、光源２、導波部１０、第１の樹脂部品５１、第２の樹脂部品５２の順に配置されている。また、光を加工物５０に照射する際に、導波部１０は、導波部１０の出口部１０ｃが溶着部分５３とほぼ完全に重なるように、つまり、これらの位置が一致するように、第１の樹脂部品５１に配置される。これにより、光３０の照射領域が溶着部分５３に重ね合わされ、溶着部分５３に均一に光を照射することができ、溶着装置１は、樹脂部品５１、５２を溶着部分５３において溶着することができる。

【0036】

溶着をさらに説明すると、光源からの光３０が樹脂部品５１、５２との接合部または接触部である溶着部分５３で吸収されることで、溶着部分５３で発熱する。溶着部分５３に沿って両方の樹脂部品５１，５２が溶融すると、光３０の放射は停止され、樹脂部品５１、５２が溶着部分で互いに付着され、次に凝固して溶着が形成される。その後、溶着部分５３で溶融した樹脂は冷却される。このようにして２つの樹脂部品５１、５２が互いに溶着される。溶着部分は、当該技術分野では、溶接部位、溶接領域、溶接範囲、溶接界面と呼ばれることもある。

【0037】

第１の樹脂部品５１の上面５１ａ（つまり、入射表面）と光軸３１との角度は、８０°から１１０°の間であることが好ましく、理想的には９０°であることが好ましい。これは、大気の屈折率と第１の樹脂部品の屈折率との違いによりそれらの界面（入射表面）において、光３０が大きく屈折してしまうことを防ぐためである。しかしながら、樹脂部品の形状によっては、光の屈折を前提に導波部１０および光ガイド部１２を設計する場合がある。このような場合には、入射表面と光軸３１との角度は、８０°以下でもよく、例えば２０°から８０°としてもよい。

【0038】

光源２からの光３０は、ある程度の広がり、例えば円形の広がりを有している。これは、隣接する光源からの光を重ね合わせることで、溶着部分においてほぼ均一な照射強度を得るためである。

【0039】

図８は、導波部１０の反射部１０ｂの一部分の断面拡大図を示す。反射部１０ｂは、反射膜２０を備える。反射膜２０は、光３０を反射するための膜であり、光３０に対する反射率が高い金属膜である。反射膜２０は、例えば、液晶の反射シートとして用いられる市販の高反射シートであって、反射シートは、蒸着された銀を備える。めっきと比較して、蒸着は、膜質・膜厚の面内分布がより均一であり、光の反射率の面内バラツキが少ないという利点を有する。

【0040】

この反射膜では、光源からの光３０（波長８００ｎｍから１１００ｎｍ）における反射率が９５％以上、好ましくは９８％以上、特に好ましくは９９％以上１００％未満である。ここで、１００％未満とした理由は、反射率が１００％（つまりエネルギロスが全く無い）であることは現実的に起こりえないためであり、例えば、反射率は９９％以下でもよい。反射膜が銀の場合、波長が８００ｎｍから１１００ｎｍの光に対する反射率は、９９％程度と非常に高い。

【0041】

反射部１０ｂはさらに、例えば、接着膜２１を備え、接着膜２１によって導波部１０に固定される。接着膜２１は、導波部１０の少なくとも一部に設けられていてもよい。要は、平坦で温度や湿度の変化による反射膜の自然剥離もなく、反射膜を導波部に貼り付ける作業性も高くすることができる程度に、接着膜２１が設けられていればよい。この接着方法では、めっき処理をする必要がない。したがって、導波部には、加工物の形状に合わせて加工や変形ができる金属合金や熱可塑性プラスチック等の材料を使用することができる。

【0042】

反射部１０ｂはさらに、反射膜２０の上に透明膜２２を備えてもよい。透明膜は、反射膜（金属膜）を酸化等の劣化から防ぐものであり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜である。上述のように、光３０に対する反射膜２０の反射率は、高い。一方、透明膜２２については、光３０に対してその透過率が高い、つまり透明膜２２は透過性である。反射膜２０の反射面は、第１の樹脂部品５１を第２の樹脂部品５２に溶着する溶着部分５３に光３０を反射させ、導くように構成されている。

【0043】

本発明における反射率測定では、図９（ａ）に示すように、光源２とパワーセンサ６１との間に物体を設置することなく（つまり、光源２とパワーメータとの間に何も存在しない状態で）光をパワーメータで測定した場合の基準電力値Ｐ_ＲＥＦを基準反射率１００％（Ｒ_ＲＥＦ＝１００％）と規定している。ここで、パワーセンサ６１は、パワーメータ６２に通信可能に接続されており、測定した結果をパワーメータ６２に送信するように構成されている。パワーメータ６２は、受信した測定結果をディスプレイに表示するように構成されている。

【0044】

反射部１０ｂの測定反射率Ｒ_ＭＥＡＳは、以下のように求められる。（１）まず、図９（ｂ）に示すように、導波部１０を光源２とパワーメータとの間に配置した状態で、導波部１０の光ガイド部１２を通して得られた光３０の電力値Ｐ_ＭＥＡＳを測定する。（２）次に、その測定された電力値（測定電力値ともいう）Ｐ_ＭＥＡＳを基準電力値Ｐ_ＲＥＦで割ったものに１００を乗算する。
Ｒ_ＭＥＡＳ＝Ｐ_ＭＥＡＳ／Ｐ_ＲＥＦ × １００

【0045】

レーザ等の光による溶着が一括照射方式で行われる場合、反射膜２０を利用して１つの光源２から照射される光を、他の光源２（隣接する光源や、照射範囲以内に位置する光源など）からの光とミックスさせることで、ミックスされた光３０は、任意の幅、任意の形状の光３２に変換される。その際、反射膜２０では、光のエネルギーの一部が熱に変換される。この現象は、導波部内でのエネルギーロスと呼ばれる。

【0046】

特に、樹脂部品の溶着に望ましい波長λ＝８００ｎｍから１１００ｎｍにおける反射膜２０の反射率が９９％以上である場合、導波部（治具とも呼ばれる）内での光のエネルギーロスは、ほぼゼロとなる。したがって、この場合には、一括照射方式の弱点、すなわち導波部内における光のエネルギーロスを補うことができる。

【0047】

次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施形態に係る溶着方法を説明する。

【0048】

まず、第１の樹脂部品５１が第２の樹脂部品５２に接触するように、第１の樹脂部品を配置する（Ｓ１０１）。より具体的には、第１の樹脂部品５１の突出部５１ｃの先端を第２の樹脂部品５２の上面５２ａに接触させる。

【0049】

次に、溶着装置１の導波部１０を第１の樹脂部品５１側に配置する（Ｓ１０２）。より詳細には、導波部１０を、第１の樹脂部品５１の上面５１ａに接触するように配置する。ここで、導波部１０の出口部１０ｃの位置が溶着部分５３の位置と一致するように、導波部１０を配置する。光３０を効率的に溶着部分５３に照射するためである。

【0050】

次に、導波部１０の光ガイド部１２および第１の樹脂部品５１を通して光源２からの光３０を溶着部分５３に照射する（Ｓ１０３）。この際、光３０の光軸３１と第１の樹脂部品５１の下面５１ｂとの角度が８０°から１１０°に、より好ましくは略垂直になるように、光３０を照射する。溶着効率を高めるためである。ここで、光３０に対する導波部１０の反射部１０ｂの反射率が９５％以上と高く、反射率のバラツキも小さい。したがって本実施形態に係る溶着方法は、光３０の照射時間（溶着工程にかかる時間）を短縮することができ、溶着効率が改善され、さらに電力消費を少なくすることができる。

【0051】

図７から理解されるように、第１の樹脂部品５１の突出部５１ｃは、第１の樹脂部品５１の下面５１ｂ（第２の樹脂部品５２側に位置する第１の樹脂部品５１の面）において、他の箇所よりも第２の樹脂部品５２に向かって突出するように、つまり下方に延出するように、構成されている。このため、第２の樹脂部品５２に反りがあったとしても反りの影響を受けることなく、第１の樹脂部品５１を第２の樹脂部品５２に溶着することができる。

【0052】

溶着部分５３に沿って樹脂部品５１，５２が溶融すると、光３０の照射を停止する（Ｓ１０４）。これにより、樹脂部品５１、５２が溶着部分５３において互いに付着され、次に凝固して溶着が形成される。その後、溶着部分５３において溶融された樹脂を冷却する（Ｓ１０５）。

【0053】

以上の工程によって、第１の樹脂部品５１を、第２の樹脂部品５２に対して溶着することができる。

【0054】

以上のように、本発明により、溶着装置に使用される導波部の反射部（反射面）の反射率のバラツキを改善することができる。つまり、導波部の品質向上を図ることができ、ひいては該導波部を用いて溶着された樹脂部品の品質向上を図ることができる。

【0055】

さらに、反射部の反射率が向上するため、高効率で光のエネルギーを製品に供給することができる。供給されるエネルギーが増加するため、溶着工程にかかる時間を短縮することができる。

【0056】

また、導波部の反射面の鏡面研磨や金めっき処理が不要となるため、導波部の製造コストを低減することができる。さらにまた、めっき処理をする場合には導波部の部品を金属で製造しなければならないが、本発明では、導波部の部品を金属で製造するという制限がなくなるので、樹脂製の部品を使用することもできる。今後、３Ｄプリンタが進化し普及した場合でも、本発明によれば、更に製品の納期を短縮し、また製造コストを削減することができる。

【0057】

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

【0058】

本発明では、光源からの光は、必ずしもレーザ光には限定されず、波長が約８００ｎｍから１１００ｎｍまでの範囲内であるインコヒーレントな光、例えばフラッシュランプのパルス光でもよい。光３０は、完全な平行ビームでなくてもよく、また、或る程度の広がりを有していてもよい。要は、照射領域、つまり溶着部分５３において均一な強度（均一な拡散特性）が得られるように、隣接する光源からの光同士が重なり合うことができればよい。

【0059】

本発明では、光源２の断面形状は、楕円形や、多角形でもよい。つまり、光源２からの光の形状は、必ずしも円形に限定されず、均一な照射強度が得られるような形状であればよい。

【0060】

本発明では、光源２の断面の直径Ｄ_Ｒは、必ずしも入口部１０ａの幅Ｗ_ｉｎと等しくなくてもよく、導波部１０の入口部の幅Ｗ_ｉｎよりも小さくてもよい。すなわち、これらのサイズは、光３０の漏れを抑制し、効率よく光を出射させることが出来る程度であればよい。隣り合う光源からの光を重ねることで、照射領域における光強度を均一にするため、すなわち均一な光拡散特性を得るためである。

【0061】

本発明では、反射部１０ｂの反射面は平面に限定されるものではなく、曲面であってもよい。要は、反射部１０ｂは、光３０を加工物５０にガイドすることができるように構成されていればよい。

【0062】

本発明では、光源２は、１又は２以上の光源と、光源からの光を分配する複数の光導体、導波管、または光ファイバ等の光デバイスとを備えてもよい。また、光源と光デバイスとの間にセンサを設けることで、フィードバック制御システムが光源からの光強度を制御するように、光源が構成されていてもよい。例えば、図１０の工程Ｓ１０３において、特許文献３に記載されているようなフィードバック制御システムを用いて光３０の強度を制御してもよい。溶着部分５３における光３０の照射強度を一定にし、また光強度のばらつきを抑制するためである。

【0063】

本発明では、光３０を照射する際に、出口部１０ｃが第１の樹脂部品５１の上面５１ａから一定間隔だけ離間していてもよい。

【0064】

本発明では、出口部１０ｃの形状は、樹脂部品を溶着できる程度であれば、溶着部分５３の形状と一致していなくてもよい。

【0065】

本発明では、導波部１０を形成する材料は、アルミニウム合金に限定されるものではなく、その他の金属合金や熱可塑性プラスチック等の材料でもよい。要するに、加工物の形状に合わせて加工や変形ができる材料であって、反射シートが取り付けられる材料であればよい。

【0066】

本発明では、反射膜２０に使用される金属は、銀に限定されるものではなく、例えば、金、銅でもよい。要するに、波長が８００ｎｍから１１００ｎｍの範囲において、光の反射率が９５％以上の材料であればよい。

【0067】

本発明では、より好ましい光の波長９３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下を使用する場合には、この波長における反射率が９５％以上、好ましくは９７％以上、特に好ましくは９９％以上１００％未満の材料でもよい。

【0068】

本発明では、溶着の際に、導波部１０によって、第２の樹脂部品５２に向かって第１の樹脂部品５１を加圧してもよい。溶着効率を高めるためである。この際、第１の樹脂部品５１が非溶着部分５４において第２の樹脂部品５２に接触しないように、加圧する。不必要な部分まで溶着してしまうことを避けるためである。

【符号の説明】

【0069】

１ レーザ溶着装置
２ 光源
１０ 導波部
１０ａ 入口部
１０ｂ 反射部
１０ｃ 出口部
１２ 光ガイド部
２０ 反射膜
２１ 接着膜
２２ 透明膜
３０ 光
３１ 光軸
５０ 加工物
５１ 第１の樹脂部品
５１ａ 上面
５１ｂ 下面
５１ｃ 突出部
５２ 第２の樹脂部品
５３ 溶着部分
５４ 非溶着部分
光源の直径 Ｄ_Ｒ
入口部の幅 Ｗ_ｉｎ
出口部の幅 Ｗ_ｏｕｔ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9(a)】

【図9(b)】

【図10】