JP2016155148A - 凹凸形成体 - Google Patents

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孝史 湯浦
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Abstract

【課題】凹部の深さ寸法及び凸部の高さ寸法を大きくする。
【解決手段】溝形成体１０では、樹脂板１２に、レーザＬが照射されて、凹部１４及び凸部１６が形成される。ここで、樹脂板１２に凹部１４及び凸部１６が形成される際に、樹脂板１２にレーザＬが複数回照射される。このため、樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止されて樹脂板１２が冷却されるため、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が発火することを抑制でき、凹部１４の深さ寸法Ｅ及び凸部１６の高さ寸法Ｈを大きくできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、凹部の側方に凸部が配置される凹凸形成体に関する。
下記特許文献１に記載の包材では、分子配向熱可塑性樹脂層にレーザが照射されることで、分子配向熱可塑性樹脂層に凹部が形成されると共に凹部の側方において凸部が形成されている。
ここで、この包材では、凹部の深さ寸法及び凸部の高さ寸法を大きくするために、分子配向熱可塑性樹脂層へのレーザの照射量を大きくすると、分子配向熱可塑性樹脂層のレーザ照射部分が急激に温度上昇されて発火する可能性がある。
特開平１０−２８７３６１号公報
本発明は、上記事実を考慮し、凹部の深さ寸法及び凸部の高さ寸法を大きくできる凹凸形成体を得ることが目的である。
請求項１に記載の凹凸形成体は、熱可塑性を有する樹脂体と、前記樹脂体にレーザが照射されると共に前記樹脂体にレーザが照射される際及び前記樹脂体へのレーザの照射が休止される際の少なくとも一方の際に前記樹脂体が冷却されることで前記樹脂体に形成された凹部と、前記樹脂体に前記凹部が形成されることで前記樹脂体に前記凹部の側方において形成された凸部と、を備えている。
請求項２に記載の凹凸形成体は、請求項１に記載の凹凸形成体において、前記樹脂体へのレーザの照射が休止される際に前記樹脂体が放置されて冷却される。
請求項３に記載の凹凸形成体は、請求項１又は請求項２に記載の凹凸形成体において、前記樹脂体に気体が放射されて前記樹脂体が冷却される。
請求項４に記載の凹凸形成体は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の凹凸形成体において、前記樹脂体を支持する支持体が冷却されて前記樹脂体が冷却される。
請求項５に記載の凹凸形成体は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の凹凸形成体において、前記樹脂体が配置される空間が冷却されて前記樹脂体が冷却される。
請求項１に記載の凹凸形成体では、樹脂体が熱可塑性を有しており、樹脂体にレーザが照射されることで、樹脂体に凹部が形成されると共に凹部の側方において凸部が形成されている。
ここで、樹脂体にレーザが照射される際及び樹脂体へのレーザの照射が休止される際の少なくとも一方の際に、樹脂体が冷却される。このため、樹脂体のレーザ照射部分が発火することを抑制でき、凹部の深さ寸法及び凸部の高さ寸法を大きくできる。
請求項２に記載の凹凸形成体では、樹脂体へのレーザの照射が休止される際に、樹脂体が放置されて冷却される。このため、樹脂体のレーザ照射部分が発火することを抑制できる。
請求項３に記載の凹凸形成体では、樹脂体に気体が放射されて、樹脂体が冷却される。このため、樹脂体のレーザ照射部分が発火することを抑制できる。
請求項４に記載の凹凸形成体では、樹脂体を支持する支持体が冷却されて、樹脂体が冷却される。このため、樹脂体が発火することを抑制できる。
請求項５に記載の凹凸形成体では、樹脂体が配置される空間が冷却されて、樹脂体が冷却される。このため、樹脂体のレーザ照射部分が発火することを抑制できる。
本発明の第１実施形態に係る溝形成体を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る溝形成体への溝の形成状況を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る溝形成体への溝の形成状況を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る溝形成体への溝の形成状況を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る溝形成体への溝の形成状況を示す断面図である。
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る溝形成体１０（凹凸形成体）が断面図にて示されている。
本実施形態に係る溝形成体１０は、例えば、車両用部品であるホイールキャップにされて、車両のホイール（図示省略）の車幅方向外側に取付けられる。
図１に示す如く、溝形成体１０は、樹脂体としての板状の樹脂板１２を備えており、樹脂板１２は、例えばＰＰ樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ−ＡＢＳ樹脂又はＰＡ樹脂にされて、熱可塑性を有している。樹脂板１２の肉厚寸法は、例えば１．５ｍｍにされて、大きくされており、樹脂板１２は、割れ、曲げ及び捩れ等に対する強度が高くされると共に、剛性が高くされている。
樹脂板１２の表面（意匠面）には、断面略半楕円状の凹部１４が形成されており、凹部１４は、樹脂板１２の表面に沿って延伸されている。樹脂板１２の表面には、凹部１４の両側方において、断面略半楕円状の凸部１６が形成されており、凸部１６は、凹部１４に沿って延伸されている。このため、樹脂板１２の表面には、凹部１４内及び凸部１６間において、溝１８が形成されており、溝１８の深さ寸法Ｄは、凹部１４の深さ寸法Ｅと凸部１６の高さ寸法Ｈとの合計にされている。なお、例えば、溝１８の深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上（例えば０．１ｍｍ）にされると共に、溝１８の幅寸法Ｗ（凸部１６の頂部間の寸法）は、０．５ｍｍ以上（例えば０．７ｍｍ）にされている。
また、樹脂板１２の表面が塗装される前には、樹脂板１２に表側から被覆部材としての板状のマスク２０が装着されて、樹脂板１２の表面がマスク２０によって部分的に被覆される。マスク２０の端部には、引掛部２０Ａが形成されており、引掛部２０Ａは、樹脂板１２側に突出されている。このため、引掛部２０Ａが弾性変形された状態で樹脂板１２の溝１８に引掛けられることで、樹脂板１２にマスク２０が装着される。これにより、樹脂板１２の表面が塗装される際には、樹脂板１２表面のマスク２０による被覆部分が塗装されることが制限される。
次に、本実施形態の作用を説明する。
以上の構成の溝形成体１０において、樹脂板１２の表面に溝１８（凹部１４及び凸部１６）が形成される際には、図２に示す如く、樹脂板１２が支持体としての治具２２（図４参照）に支持（固定）された状態で、樹脂板１２の溝１８形成位置に表側からレーザＬ（レーザ光）が照射されることで、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が発熱されて溶融及び昇華される。これにより、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が蒸気圧によって樹脂板１２の表側に押圧移動されることで、樹脂板１２の表面に、凹部１４が形成されると共に凹部１４の両側方において凸部１６が形成されて、溝１８が形成される。しかも、樹脂板１２の表面に沿ってレーザＬが走査されることで、樹脂板１２の表面に沿って、凹部１４及び凸部１６が連続形成されて、溝１８が連続形成される。
また、レーザＬは、ＣＯ２レーザにされる。さらに、レーザＬの出力は、例えば１Ｗ以上１０Ｗ以下にされると共に、レーザＬのスポット径は、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下にされており、レーザＬの走査速度は、例えば５ｍ／分以上にされる。このため、樹脂板１２がレーザＬによって融点以上かつ沸点未満の温度に発熱される。
ここで、樹脂板１２の表面に溝１８が形成される際には、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが複数回（例えば３回以上）重ねて照射及び走査される。このため、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが照射及び走査されてから次に樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが照射及び走査されるまでの間には、樹脂板１２の溝１８形成位置へのレーザＬの照射が一時的に休止されることで、樹脂板１２の溝１８形成位置が放置されて冷却される。しかも、樹脂板１２へのレーザＬの複数回合計の照射量は大きくされても、樹脂板１２へのレーザＬの１回毎の照射量は小さくされる。
これにより、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が急激に温度上昇（過剰発熱）されて発火することを抑制でき、溝１８の深さ寸法Ｄ（凹部１４の深さ寸法Ｅ及び凸部１６の高さ寸法Ｈ）を大きくできる。このため、樹脂板１２にマスク２０が装着される際に、マスク２０の引掛部２０Ａの溝１８への引掛量を大きくでき、マスク２０からの塗装のはみ出しを防止できる。
しかも、樹脂板１２に凹部１４が形成されるのみならず凸部１６が形成されて、溝１８の深さ寸法Ｄが大きくされている。このため、樹脂板１２の割れ、曲げ及び捩れ等に対する強度が低下することを抑制できると共に、樹脂板１２の剛性が低下することを抑制できる。
また、樹脂板１２が金型により成形された後に、樹脂板１２に溝１８（凹部１４及び凸部１６）が形成される。このため、樹脂板１２における溝１８の配置及び形状等を変更するために金型を変更する必要をなくすことができ、溝形成体１０の少量毎の多品種の生産を低コストで実現できる。
［第２実施形態］
図３には、本発明の第２実施形態に係る溝形成体３０（凹凸形成体）への溝１８の形成状況が断面図にて示されている。
本実施形態に係る溝形成体３０は、上記第１実施形態と、同様の構成であるが、樹脂板１２への溝１８の形成状況が以下の点で異なる。
本実施形態に係る溝形成体３０において、樹脂板１２の表面に溝１８（凹部１４及び凸部１６）が形成される際には、図３に示す如く、樹脂板１２の溝１８形成位置（樹脂板１２及び治具２２の全体でもよい）に気体としての冷却用ガスＧが放射されて（吹付けられて）、樹脂板１２の溝１８形成位置が冷却される（温度を低下される）。また、冷却用ガスＧの温度は、少なくともレーザＬが照射される前における樹脂板１２の周囲の温度以下にされる。
ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
特に、上述の如く、樹脂板１２の表面に溝１８が形成される際に、樹脂板１２の溝１８形成位置に冷却用ガスＧが放射される。このため、樹脂板１２にレーザＬが照射される際及び樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止される際に、樹脂板１２の溝１８形成位置が冷却用ガスＧによって冷却される。これにより、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が急激に温度上昇（過剰発熱）されて発火することを効果的に抑制でき、溝１８の深さ寸法Ｄ（凹部１４の深さ寸法Ｅ及び凸部１６の高さ寸法Ｈ）を一層大きくできる。
［第３実施形態］
図４には、本発明の第３実施形態に係る溝形成体４０（凹凸形成体）への溝１８の形成状況が断面図にて示されている。
本実施形態に係る溝形成体４０は、上記第１実施形態と、同様の構成であるが、樹脂板１２への溝１８の形成状況が以下の点で異なる。
本実施形態に係る溝形成体４０において、樹脂板１２の表面に溝１８（凹部１４及び凸部１６）が形成される際には、図４に示す如く、治具２２の全体（一部でもよい）が冷却される（温度を低下される）。また、治具２２は、樹脂板１２の裏面及び端面の全体を被覆すると共に、金属製にされて熱伝導性が高くされている。
ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
特に、上述の如く、樹脂板１２の表面に溝１８が形成される際に、治具２２の全体が冷却される。このため、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが照射される際及び樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止される際に、樹脂板１２が冷却される治具２２によって冷却される。これにより、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が急激に温度上昇（過剰発熱）されて発火することを効果的に抑制でき、溝１８の深さ寸法Ｄ（凹部１４の深さ寸法Ｅ及び凸部１６の高さ寸法Ｈ）を一層大きくできる。
［第４実施形態］
図５には、本発明の第４実施形態に係る溝形成体５０（凹凸形成体）への溝１８の形成状況が断面図にて示されている。
本実施形態に係る溝形成体５０は、上記第１実施形態と、同様の構成であるが、樹脂板１２への溝１８の形成状況が以下の点で異なる。
本実施形態に係る溝形成体５０において、樹脂板１２の表面に溝１８（凹部１４及び凸部１６）が形成される際には、図５に示す如く、配置体としての冷却ボックス５２内の空間としての冷却空間５２Ａに樹脂板１２及び治具２２が配置される。また、冷却ボックス５２は、冷却空間５２Ａを密閉する箱状にされると共に、周壁が断熱性を有しており、冷却空間５２Ａは、冷却されて（温度を低下されて）、少なくともレーザＬが樹脂板１２に照射される前において温度が冷却ボックス５２の周囲に比し低くされている。
ここで、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
特に、上述の如く、樹脂板１２の表面に溝１８が形成される際に、樹脂板１２及び治具２２が冷却ボックス５２内の冷却空間５２Ａに配置される。このため、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが照射される際及び樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止される際に、樹脂板１２が冷却される冷却空間５２Ａによって冷却される。これにより、樹脂板１２のレーザＬ照射部分が急激に温度上昇（過剰発熱）されて発火することを効果的に抑制でき、溝１８の深さ寸法Ｄ（凹部１４の深さ寸法Ｅ及び凸部１６の高さ寸法Ｈ）を一層大きくできる。
なお、上記第２実施形態〜第４実施形態では、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが複数回照射及び走査される。しかしながら、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが１回のみ照射量を大きくされて照射及び走査されてもよい。
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが複数回重ねて照射及び走査される。しかしながら、樹脂板１２にレーザＬが照射及び走査される際毎に樹脂板１２のレーザＬが照射及び走査される位置を所定間隔（例えば０．１ｍｍ）ずらしてもよい。
さらに、上記第１実施形態〜第４実施形態では、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが複数回照射及び走査される。しかしながら、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが照射及び走査される途中で樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止されてもよい。この場合、樹脂板１２へのレーザＬの照射が一時的に休止される際に、レーザＬの走査も一時的に休止されてもよく、また、樹脂板１２の溝１８形成位置にレーザＬが１回のみ照射量を大きくされて照射及び走査されてもよい。
また、上記第１実施形態〜第４実施形態において、レーザＬを吸収して発熱する発熱材料（例えばカーボンブラック）を樹脂板１２に混入してもよい。
さらに、上記第１実施形態〜第４実施形態では、レーザＬをＣＯ２レーザにした。しかしながら、レーザＬをＹＧＡレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザ、又は、これらの第２高調波のレーザにしてもよい。
１０ 溝形成体（凹凸形成体）
１２ 樹脂板（樹脂体）
１４ 凹部
１６ 凸部
２２ 治具（支持体）
３０ 溝形成体（凹凸形成体）
４０ 溝形成体（凹凸形成体）
５０ 溝形成体（凹凸形成体）
５２Ａ 冷却空間（空間）
Ｇ 冷却用ガス（気体）
Ｌ レーザ

Claims (5)

  1. 熱可塑性を有する樹脂体と、
    前記樹脂体にレーザが照射されると共に前記樹脂体にレーザが照射される際及び前記樹脂体へのレーザの照射が休止される際の少なくとも一方の際に前記樹脂体が冷却されることで前記樹脂体に形成された凹部と、
    前記樹脂体に前記凹部が形成されることで前記樹脂体に前記凹部の側方において形成された凸部と、
    を備えた凹凸形成体。
  2. 前記樹脂体へのレーザの照射が休止される際に前記樹脂体が放置されて冷却される請求項１記載の凹凸形成体。
  3. 前記樹脂体に気体が放射されて前記樹脂体が冷却される請求項１又は請求項２記載の凹凸形成体。
  4. 前記樹脂体を支持する支持体が冷却されて前記樹脂体が冷却される請求項１〜請求項３の何れか１項記載の凹凸形成体。
  5. 前記樹脂体が配置される空間が冷却されて前記樹脂体が冷却される請求項１〜請求項４の何れか１項記載の凹凸形成体。
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