(57)【要約】【課題】高い寸法精度の部分と複雑な形状部分とが一体に形成された樹脂接合品を提供する。【解決手段】第１樹脂製部材２を粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に配置する。第１樹脂製部材２の接合面３上に樹脂粉末層１０を形成する粉末層形成工程と、樹脂粉末層１０にレーザー光１２を照射し、レーザー光１２が照射された部分の樹脂粉末層１０を焼き固めて固化層１３を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行う。これにより、複数の固化層１３が積層一体化してなる３次元造形物としての第２樹脂製部材４を形成すると共に、第２樹脂製部材４を第１樹脂製部材２の前記接合面３に接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を接合し、前記第１樹脂製部材と前記第２樹脂製部材を前記接合面で一体化する樹脂接合品の製造方法において、
前記第１樹脂製部材を粉末焼結積層装置の造形テーブル上に配置し、
前記第１樹脂製部材の前記接合面上に樹脂粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の樹脂粉末層を焼き固めて固化層を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、
複数の固化層が積層一体化してなる３次元造形物としての前記第２樹脂製部材を形成すると共に、前記第２樹脂製部材を前記第１樹脂製部材の前記接合面に接合する、
ことを特徴とする樹脂接合品の製造方法。
【請求項２】
第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を接合し、前記第１樹脂製部材と前記第２樹脂製部材を前記接合面で一体化する樹脂接合品の製造方法において、
前記第１樹脂製部材を粉末焼結積層装置の造形テーブル上に複数配置し、
前記複数の第１樹脂製部材の前記接合面上に樹脂粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の樹脂粉末層を焼き固めて固化層を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、
複数の固化層が積層一体化してなる３次元造形物としての前記第２樹脂製部材を形成すると共に、前記第２樹脂製部材を前記複数の第１樹脂製部材の前記接合面に接合し、前記複数の第１樹脂製部材を前記第２樹脂製部材で一体に接続する、
ことを特徴とする樹脂接合品の製造方法。
【請求項３】
前記第１樹脂製部材は、前記接合面が前記造形テーブルの上面と平行になるように造形用治具で支持され、前記接合面上に均一厚さの前記樹脂粉末層が形成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂接合品の製造方法。
【請求項４】
前記第１樹脂製部材は、射出成形又は切削加工で形成された、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂接合品の製造方法。
【請求項５】
前記３次元造形物である前記第２樹脂製部材を前記第１樹脂製部材の接合面に接合した後、アニール処理を施す、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂接合品の製造方法。
【請求項６】
第１樹脂製部材の接合面に、３次元造形物である第２樹脂製部材が粉末焼結積層法によって接合されてなる、ことを特徴とする樹脂接合品。
【請求項７】
複数の第１樹脂製部材の接合面に、３次元造形物としての第２樹脂製部材が粉末焼結積層法によって掛け渡されるように接合され、前記複数の第１樹脂製部材が前記第２樹脂製部材で一体に接続されてなる、ことを特徴とする樹脂接合品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高い寸法精度の部分と複雑な形状部分とが一体に形成された樹脂接合品及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、粉末焼結積層法を使用して３次元造形物を形成する装置（粉末焼結積層装置）が広く普及している。この粉末焼結積層装置は、粉末材料タンクに収容してある粉末材料をブレードで造形テーブル上に運び、ブレードで造形テーブル上に所定の厚さの粉末層を形成した後、レーザー光照射手段から造形テーブル上の粉末層の所定箇所にレーザー光を照射し、レーザー光が照射された部分の粉末層を焼き固める（固化させる）という工程を繰り返し行うことにより、複数の固化層が積層一体化した３次元造形物を造形テーブル上に形成するようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような粉末焼結積層法を使用して形成された３次元造形物は、レーザー光照射手段の操作に３次元ＣＡＤソフトが使用されて、従来の射出成形や切削加工では作ることができなかった複雑な形状部分が容易に成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、粉末焼結積層法を使用して形成された３次元造形物は、形状の自由度が大きいものの、形状精度や表面粗さが射出成形品や切削加工品よりも劣り、高い寸法精度が求められる係合箇所等への適用が困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、高い寸法精度の部分と複雑な形状部分とが一体に形成された樹脂接合品及びそ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】
【０００７】
本発明は、第１樹脂製部材２の接合面３に第２樹脂製部材４を接合し、前記第１樹脂製部材２と前記第２樹脂製部材４を前記接合面３で一体化する樹脂接合品１の製造方法に関するものである。この発明において、前記第１樹脂製部材２を粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に配置し、前記第１樹脂製部材２の前記接合面３上に樹脂粉末層１０を形成する粉末層形成工程と、前記樹脂粉末層１０にレーザー光１２を照射し、レーザー光１２が照射された部分の樹脂粉末層１０を焼き固めて固化層１３を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行うことにより、複数の固化層１３が積層一体化してなる３次元造形物としての前記第２樹脂製部材４を形成すると共に、前記第２樹脂製部材４を前記第１樹脂製部材２の前記接合面３に接合する。
【０００８】
また、本発明は、第１樹脂製部材２の接合面３に、３次元造形物である第２樹脂製部材４が粉末焼結積層法によって接合された樹脂接合品１に関するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い寸法精度の部分（第１樹脂製部材）と複雑な形状部分（第２樹脂製部材）とが一体に形成された樹脂接合品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂接合品及びその製造方法を説明するための図であり、図１（ａ）が樹脂接合品を示す外観斜視図、図１（ｂ）〜（ｈ）が樹脂接合品の製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る樹脂接合品及びその製造方法を説明するための図であり、図２（ａ）が樹脂接合品を示す外観斜視図、図２（ｂ）〜（ｈ）が樹脂接合品の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る樹脂接合品及びその製造方法を説明するための図であり、図３（ａ−１）が複数の第１樹脂製部材の外観斜視図、図３（ａ−２）が複数の樹脂接合品の外観斜視図、図３（ｂ−１）が複数の第１樹脂製部材の正面図、図３（ｂ−２）が複数の樹脂接合品の正面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る樹脂接合品及びその製造方法を説明するための図であり、図４（ａ）が第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を形成する前の状態を示す断面図、図４（ｂ）が第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を形成した後の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の変形例に係る樹脂接合品及びその製造方法を説明するための図であり、図５（ａ）が第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を形成する前の状態を示す断面図（図４（ａ）と同一の断面図）、図５（ｂ）が第１樹脂製部材の接合面に第２樹脂製部材を形成した後の状態を示す断面図（図４（ｂ）に対応する断面図）である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る第１樹脂製部材を示す図であり、金属製土台部材の上部に一体的に設けられた第１樹脂製部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法を説明するための図である。図１（ａ）に示す樹脂接合品１は、射出成形された第１樹脂製部材２の接合面３に第２樹脂製部材４が接合されている。第１樹脂製部材２は、予め射出成形によって高精度に形成された円柱状の部材である。また、第２樹脂製部材４は、第１樹脂製部材２よりも小径で且つ円柱状の部材であり、図１（ｂ）〜（ｈ）の各工程を経て第１樹脂製部材２に接合・一体化される。なお、第１樹脂製部材２は、例えば、結晶性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）が使用される。また、第１樹脂製部材２は、第２樹脂製部材４と接合可能な非晶性樹脂を使用してもよい。
【００１２】
先ず、図１（ｂ）に示すように、射出成形された第１樹脂製部材２は、粉末樹脂材料７（例えば、結晶性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン））を使用して３次元造形物を形成する粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に、接合面３を上にした状態で配置される。
【００１３】
次に、図１（ｃ）に示すように、粉末焼結積層装置５は、造形テーブル６上の第１樹脂製部材２が粉末樹脂材料７で覆われるまで粉末樹脂材料７を造形テーブル６上に供給し、第１樹脂製部材２の接合面３上の粉末樹脂材料７を水平方向（図１（ｃ）のＸ軸に沿った方向）に移動するブレード８（又はローラ）によって均し、第１樹脂製部材２の接合面３上に所望厚さの樹脂粉末層１０を形成する（粉末層形成工程）。
【００１４】
次に、図１（ｃ）に示すように、第１樹脂製部材２の接合面３上の樹脂粉末層１０には、レーザー光照射手段１１からレーザー光１２が照射される。そして、第１樹脂製部材２の接合面３と樹脂粉末層１０との境界部分は、レーザー光１２で溶かされて一体化させられる。また、図１（ｄ）に示すように、第１樹脂製部材２の接合面３上の樹脂粉末層１０は、レーザー光１２で焼き固められて、固化層１３になる（固化層形成工程）。なお、レーザー光照射手段１１は、３次元ＣＡＤデータ等の入力データに基づいて作動制御され、造形テーブル６に対して移動できるようになっている。また、造形テーブル６は、図１（ｃ）のＹ軸方向に沿って昇降できるように構成されており、第１樹脂製部材２の接合面３上に形成される樹脂粉末層１０の厚さ分だけ順次降下するようになっている。
【００１５】
次に、図１（ｅ）〜（ｈ）に示すように、第１樹脂製部材２の接合面３上に樹脂粉末層１０を形成する粉末層形成工程と、樹脂粉末層１０にレーザー光１２を照射し、レーザー光１２が照射された部分の樹脂粉末層１０を焼き固めて固化層１３を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行う。これによって、複数の固化層１３を積層一体化してなる３次元造形物としての第２樹脂製部材４が形成されると共に、この第２樹脂製部材４が第１樹脂製部材２の接合面３に接合され、第１樹脂製部材２と第２樹脂製部材４が一体化される。
【００１６】
以上のような本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法によれば、高い寸法精度の部分（射出成形された第１樹脂製部材２）と複雑な形状部分（３次元造形物としての第２樹脂製部材４）とが一体に形成された樹脂接合品１を提供できる。
【００１７】
また、以上のような本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、別々に形成した第１成形品（第１樹脂製部材）と第２成形品（第２樹脂製部材）を別工程で接合（例えば、熱板溶着、超音波溶着）して一体化する場合と比較して、樹脂接合品１の製造コストを低減することができる。すなわち、形状精度や表面粗さが求められる部分を第１成形品（射出成形品又は切削加工品）とし、粉末焼結積層法で形成された複雑形状の３次元造形物を第２成形品として別々に形成した後、第１成形品と第２成形品とを別工程で接合して樹脂接合品を製造する他の第１の（本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法とは別の第１の）製造方法は、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法と比較した場合、工程数が増加し、生産効率が悪くなり、製品コストが嵩むという問題を生じる。
【００１８】
また、全体を粉末焼結積層法を使用して形成した後、高い寸法精度が求められている部分を切削加工等の後加工を施して高精度に仕上げる他の第２の（本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法とは別の第２の）製造方法は、加工のための治具へのチャッキングが困難であり、後加工ができないという問題を生じる場合がある。しかしながら、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法によれば、高い寸法精度の第１樹脂製部材２の接合面３に３次元造形物としての第２樹脂製部材４を粉末焼結積層法で形成するようになっているため、前述した他の第２の製造方法のような問題を生じない。
【００１９】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法を説明するための図である。図２（ａ）に示す樹脂接合品１は、射出成形された一対の第１樹脂製部材２，２の接合面３，３に、アーチ状の第２樹脂製部材４の一端又は他端が接合されることにより、一対の第１樹脂製部材２，２が第２樹脂製部材４で接続されている（一体化されている）。第１樹脂製部材２は、上記第１実施形態の第１樹脂製部材２と同様に、予め射出成形によって高精度に形成された円柱状の部材である。また、第２樹脂製部材４は、図２（ｂ）〜（ｈ）の各工程を経てアーチ状に形成され、一端が一対の第１樹脂製部材２，２の一方に接合・一体化され、他端が一対の第１樹脂製部材２，２の他方に接合・一体化されている。
【００２０】
先ず、図２（ｂ）に示すように、一対の射出成形された第１樹脂製部材２，２は、粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に、接合面３を上にした状態で配置される。なお、粉末焼結積層装置５は、第１実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法で使用された粉末焼結積層装置５と同一の構成のものが使用されるが、３次元ＣＡＤデータ等の入力データが樹脂接合品の形状に合致したものが使用される。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、粉末焼結積層装置５は、造形テーブル６上の一対の第１樹脂製部材２，２が粉末樹脂材料７で覆われるまで粉末樹脂材料７を造形テーブル６上に供給し、一対の第１樹脂製部材２，２の接合面３，３上の粉末樹脂材料７を水平方向（図のＸ軸に沿った方向）に移動するブレード８（又はローラ）によって均し、一対の第１樹脂製部材２，２の接合面３，３上に所望厚さの樹脂粉末層１０を形成する（粉末層形成工程）。
【００２２】
次に、図２（ｃ）に示すように、一対の第１樹脂製部材２，２の接合面３，３上の樹脂粉末層１０，１０には、レーザー光照射手段１１からレーザー光１２が照射される。そして、一対の第１樹脂製部材２，２のそれぞれの接合面３，３と樹脂粉末層１０，１０との境界部分は、レーザー光１２で溶かされて一体化させられる。また、図２（ｄ）に示すように、一対の第１樹脂製部材２，２の接合面３，３上の樹脂粉末層１０，１０は、レーザー光１２で焼き固められて、固化層１３，１３が形成される（固化層形成工程）。なお、レーザー光照射手段１０は、３次元ＣＡＤデータ等の入力データに基づいて作動制御され、レーザー光を照射する箇所に応じて移動できるようになっている。
【００２３】
次に、図２（ｅ）〜（ｈ）に示すように、固化層１３の上に樹脂粉末層１０を形成する粉末層形成工程と、樹脂粉末層１０にレーザー光１２を照射し、レーザー光１２が照射された部分の樹脂粉末層１０を焼き固めて固化層１３を形成する固化層形成工程と、を繰り返し行う。これによって、複数の固化層１３を積層一体化してなる３次元造形物としての第２樹脂製部材４がアーチ状に形成されると共に、この第２樹脂製部材４の一端が一対の第１樹脂製部材２，２の一方の接合面３に接合され、第２樹脂製部材４の他端が一対の第１樹脂製部材２，２の他方の接合面３に接合される。
【００２４】
以上のような本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法によれば、高い寸法精度の複数の部分（第１樹脂製部材２）を複雑な形状部分（第２樹脂製部材４）で一体に接続してなる樹脂接合品１を提供できる。
【００２５】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、複数の同一形状（円柱状）の第１樹脂製部材２を造形テーブル６上に間隔をあけて配置し（図３（ａ−１）及び（ｂ−１）参照）、第１実施形態において説明した粉末層形成工程と固化層形成工程とを交互に繰り返し行うことにより、各第１樹脂製部材２の接合面３にそれぞれ異なる形状（又は同一形状）の３次元造形物としての第２樹脂製部材４を接合・一体化することができる（図３（ａ−２）及び（ｂ−２）参照）。なお、第２樹脂製部材４は、レーザー光照射手段１１の作動制御用入力データ（３次元ＣＡＤデータ等）を適宜変更することにより、射出成形や切削加工が困難な形状（所望の複雑な形状）に形作られる。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、同一の形状で且つ高精度に形作られた複数の第１樹脂製部材２のそれぞれに、異なる形状（又は同一形状）の第２樹脂製部材４を接合でき、複数種の樹脂接合品１を同一の工程で製造できる。
【００２７】
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法を説明するための図である。この図４に示すように、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、粉末焼結積層装置５を使用して３次元造形物としての第２樹脂製部材４を第１樹脂製部材２の接合面３に形成するため、各第１樹脂製部材２の接合面３を同一水平面に維持する造形用治具１４が使用される。造形用治具１４は、粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に設置され、各第１樹脂製部材２を収容し、各第１樹脂製部材２の接合面３を同一水平面に揃えることができる形状の凹部１５が形成されている（図４（ａ）参照）。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法によれば、先ず、各第１樹脂製部材２は、粉末焼結積層装置５の造形テーブル６上に設置された造形用治具１４の対応する凹部１５にそれぞれ収容され、接合面３が同一水平面に揃えられる。次に、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、第１実施形態において説明した粉末層形成工程と固化層形成工程とを交互に繰り返し行うことにより、各第１樹脂製部材２の接合面３にそれぞれ異なる形状（又は同一形状）の３次元造形物としての第２樹脂製部材４を接合・一体化する。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、大きさや形状の異なる複数の第１樹脂製部材２の接合面３を同一水平面に造形用治具１４で揃えることにより、大きさや形状の異なる複数の第１樹脂製部材２の接合面３にそれぞれ異なる形状（又は同一形状）の３次元造形物としての第２樹脂製部材４を接合でき、複数種の樹脂接合品１を同一の工程で製造できる。
【００３０】
なお、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、第２樹脂製部材４の接合部１７側の面積が第１樹脂製部材２の接合面３の面積よりも小さい場合（図４に示す場合）に限定されず、図５に示すように、第２樹脂製部材４の接合部１７側の面積が第１樹脂製部材２の接合面３の面積よりも大きい場合にも適用できる。すなわち、本実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法は、図５に示すように、第１樹脂製部材２の接合面３に、第１樹脂製部材２の接合面３からはみ出すような大きさの第２樹脂製部材４を造形することができる。
【００３１】
［その他の実施形態］
上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１の製造方法によって製造された樹脂接合品１は、樹脂材料が冷却される過程で生じた内部歪みを取り除くために、アニール処理が適宜施される。
【００３２】
また、上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１及びその製造方法は、高精度に射出成形された第１樹脂製部材２を例示したが、これに限られず、切削加工、研削加工、押出加工等で高精度に成形された第１樹脂製部材２を使用してもよい。
【００３３】
また、上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１及びその製造方法において、第１樹脂製部材２は、図６に示すように、金属製土台部材１６の上部に一体的に設けられ、その上面（表面）が接合面３になるように形成されたものでもよい。なお、この場合、第１樹脂製部材２は、金属製土台部材１６を介して造形テーブル６上に置かれることになる。
【００３４】
また、上記第２実施形態に係る樹脂接合品１及びその製造方法は、一対の第１樹脂製部材２を第２樹脂製部材４で接続する態様を例示したが、これに限られず、３個以上の第１樹脂製部材２を第２樹脂製部材４で接続するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１は、接合面３を平坦な水平面で表しているが、これに限られず、樹脂粉末層１０を形成することができる限り、接合面３を傾斜面，ステップ状面，凹凸面等にしてもよい。
【００３６】
また、本発明に係る樹脂接合品１は、上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１に限定されず、第１樹脂製部材２を円柱状のもの以外の三角柱、四角柱、六角柱等の様々な形状のものにしてもよい。また、本発明に係る樹脂接合品１は、上記第１乃至第４実施形態に係る樹脂接合品１に限定されず、第２樹脂製部材４を射出成形や切削加工で加工できないような複雑な形状（例えば、鷲等の鳥を３次元的に表した形状）にすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１……樹脂接合品、２……第１樹脂製部材、３……接合面、４……第２樹脂製部材、５……粉末焼結積層装置、６……造形テーブル、１０……樹脂粉末層、１２……レーザー光、１３……固化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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