JP7171332B2 - 接合用発熱回路、接合体、接合用発熱回路の製造方法及び接合方法 - Google Patents

接合用発熱回路、接合体、接合用発熱回路の製造方法及び接合方法 Download PDF

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Description

本発明は、接合用発熱回路、接合体、接合用発熱回路の製造方法及び接合方法に関するものである。
従来、接合用発熱回路として、一対の接合部材の間に配置される抵抗発熱体が知られている（例えば、特許文献１参照）。接合部材は、繊維強化熱可塑性樹脂部材であり、抵抗発熱体は、一対の接合部材の間において通電させられることにより、一対の接合部材を融着させている。
特開２０１５－１６８１３７号公報
ところで、抵抗発熱体等の接合用発熱回路は、融着部を均一に昇温させる必要があることから、密に配置する必要がある。しかしながら、接合用発熱回路を密に配置すると、樹脂が融けた後、接合用発熱回路は、硬化前の融けた樹脂内に留まることができずに動いてしまい、隣の接合用発熱回路と接触することで、ショートしてしまう可能性がある。また、融着完了後、接合用発熱回路は、融着面に残置することから、融着強度が低下する可能性がある。
そこで、本発明は、部材間の接合を好適に行うことができる接合用発熱回路、接合体、接合用発熱回路の製造方法及び接合方法を提供することを課題とする。
本発明の接合用発熱回路は、部材同士の間に配置される接合用発熱回路において、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、硬化前の流動性を有する部材に対して、突起部が抵抗となり、接合用発熱回路が流動し難くなるため、回路同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。また、突起部が硬化前の部材に食い込むため、部材同士の接合強度の向上を図ることができる。なお、対向方向に沿う突起部の突出方向は、例えば、部材が溶融する融着面に対して垂直となる方向であるが、必ずしも垂直である必要はなく、融着面に対して垂直となる方向の成分を含む方向であればよい。また、複数の突起部の突出方向における長さは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。
また、前記突起部の突出方向における長さは、前記部材が溶融する融着層の層厚に対して、前記層厚の半分以上の長さとなっていることが、好ましい。
この構成によれば、部材が溶融する場合、突起部を融着層に対して適切に食い込ませることができるため、抵抗融着回路の流動を適切に抑制し、また、部材同士を適切に融着させることができる。
また、前記突起部は、前記電熱線に比して、熱伝導性が高い材料となっていることが、好ましい。
この構成によれば、突起部と接する部材を好適に溶融させることができる。
また、隣接する前記突起部同士の間隔は、前記突起部の突出方向における長さよりも長いことが、好ましい。
この構成によれば、突起部が傾倒しても、隣接する突起部に接触することを抑制することができるため、突起部同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。
また、前記電熱線及び前記突起部を被覆するフィルムを、さらに備え、前記フィルムは、前記部材と同じ材料となっていることが、好ましい。
この構成によれば、電熱線及び突起部がフィルムに保護された状態で、部材同士の間に配置することができる。また、フィルムが部材と同じ材料であることから、接合する部材とフィルムとを好適に一体化することができる。なお、フィルムは、例えば、熱可塑性樹脂が適用される。
本発明の他の接合用発熱回路は、部材同士の間に配置される接合用発熱回路において、長尺方向に延在するシート状の電熱帯を備え、前記電熱帯は、前記長尺方向を軸方向として捻って形成されることを特徴とする。
この構成によれば、電熱帯を捻ることにより、電熱帯を３次元形状とすることができる。３次元形状となる電熱帯は、硬化前の流動性を有する部材に対して流動し難くなるため、回路同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。また、３次元形状となる電熱帯は、溶融した部材に食い込むため、部材同士の接合強度の向上を図ることができる。
本発明の接合体は、上記の接合用発熱回路と、前記接合用発熱回路を挟んで両側に設けられる部材と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、一対の部材を接合用発熱回路を用いて接合することで、部材間が好適に接合された接合体とすることができる。
本発明の接合用発熱回路の製造方法は、部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、導電性インクを吐出ヘッドから造形台へ向かって吐出して、造形台上に、前記電熱線と複数の前記突起部とを造形する造形工程を備えることを特徴とする。
この構成によれば、吐出ヘッドから吐出した導電性インクにより、電熱線と複数の突起部とを造形することで、接合用発熱回路を容易に形成することができる。
本発明の他の接合用発熱回路の製造方法は、基材を用いて、部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、前記基材上の複数の前記突起部を形成する位置に、レジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記レジストを塗布した前記基材をエッチングするエッチング工程と、エッチング後の前記基材に塗布された前記レジストを除去して、前記接合用発熱回路を形成するレジスト除去工程と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、電熱線と複数の突起部との形状を精度良く形成することができる。
本発明の他の接合用発熱回路の製造方法は、基材を用いて、部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、前記基材を挟持するパンチローラにより、前記基材に、前記電熱線を切り出すための切込み部と、前記突起部を形成する位置における切込みを非形成とした非切込み部と、を形成し、前記基材から前記電熱線を離形するときに、前記非切込み部を引き裂くことで、前記突起部が対向方向となるように前記電熱線から前記突起部を突出させる打ち抜き工程を備えることを特徴とする。
この構成によれば、基材から電熱線を離形することで、複数の突起部を対向方向に突出させることができるため、接合用発熱回路を容易に形成することができる。
本発明の接合方法は、部材同士の間に、接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を、前記部材上に複数配置し、前記電熱線同士を通電部材により接続して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、部材上に、接合用発熱回路を形成した後、部材同士を接合することができる。なお、接合用発熱回路は、複数の電熱線が直列または並列の回路となるように、通電部材により接続される。
また、本発明の他の接合方法は、部材同士の間に、接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を加熱しながら、前記電熱線が所定の回路パターンとなるように、前記電熱線を前記部材上に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、電熱線及び突起部を加熱しながら部材上に電熱線を配置することで、突起部を部材に好適に食い込ませることができる。このため、部材上に形成された接合用発熱回路は、部材同士を好適に接合することができる。
また、本発明の他の接合方法は、部材同士の間に、接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、電熱線が所定の回路パターンとなるように、前記電熱線を前記部材上に配置する電熱線配置工程と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出させる複数の突起部を加熱しながら、複数の前記突起部を前記電熱線に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、突起部を加熱しながら部材上に接合用発熱回路を形成することで、突起部を部材に好適に食い込ませることができる。このため、部材上に形成された接合用発熱回路は、部材同士を好適に接合することができる。
また、本発明の他の接合方法は、部材同士の間に、接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、前記部材上に導電性材料を付着させて、前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を、前記部材上に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備え、前記回路形成工程では、前記導電性材料の前記対向方向における厚さが薄い第１部位と、前記第１部位に比して厚さが厚い第２部位とを形成し、前記第２部位を前記突起部として形成することを特徴とする。
この構成によれば、導電性材料の厚さを厚くすることで、複数の突起部を形成することができる。また、導電性材料を付着させて電熱線に複数の突起部を形成することで、部材上に形成された接合用発熱回路は、部材同士を好適に接合することができる。
図１は、実施形態１に係る接合体を模式的に表した断面図である。 図２は、実施形態１に係る抵抗融着回路の模式図である。 図３は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法に関する一例の説明図である。 図４は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法に関する一例の説明図である。 図５は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法に関する一例の説明図である。 図６は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法により形成される抵抗融着回路を模式的に表した平面図である。 図７は、実施形態２に係る抵抗融着回路の模式図である。 図８は、実施形態３に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。 図９は、実施形態４に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。 図１０は、実施形態５に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。 図１１は、実施形態６に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。 図１２は、実施形態７に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態１］
実施形態１に係る接合用発熱回路は、被接合部材１１同士を融着するために用いられる発熱体であり、いわゆる抵抗融着回路１０である。先ず、図１を参照して、抵抗融着回路１０を用いて形成される接合体１について説明する。
図１は、実施形態１に係る接合体を模式的に表した断面図である。図１に示すように、接合体１は、抵抗融着回路１０と、抵抗融着回路１０を挟んで両側に設けられる２つの被接合部材１１とを含んで構成されている。ここで、抵抗融着回路１０及び被接合部材１１の厚さ方向をＺ方向とし、厚さ方向に直交する所定の方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
抵抗融着回路１０は、被接合部材１１の融着面１２に沿って広がる薄膜の回路となっている。被接合部材１１は、例えば、炭素繊維１４に熱可塑性樹脂１５を含浸させた複合材、いわゆる、ＣＦＲＴＰ（Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics）である。なお、実施形態１では、ＣＦＲＴＰに適用して説明するが、加熱されることにより溶融する樹脂を含む部材であれば、いずれの部材であってもよく、特に限定されない。また、実施形態１では、加熱されることにより溶融する樹脂を含む被接合部材１１に適用して説明するが、熱硬化性の樹脂を含む被接合部材に適用してもよく、被接合部材として、例えば、炭素繊維等の強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材に適用してもよい。この場合、接合用発熱回路は、被接合部材同士を熱硬化させるために用いられる発熱回路となっている。つまり、接合用発熱回路は、半硬化状態となる被接合部材（複合材）を加熱して熱硬化させることで、被接合部材１１同士を接合してもよい。なお、熱硬化性の樹脂を含む被接合部材としては、上記の複合材の他、部材同士の間に配置される熱硬化性樹脂からなる接着剤シートであってもよい。
このような接合体１を形成する場合、先ず、２つの被接合部材１１の融着面１２の間に、抵抗融着回路１０を配置することで、被接合部材１１と抵抗融着回路１０とをＺ方向に重ね合わせる。この後、抵抗融着回路１０に通電を行うことで、抵抗融着回路１０を発熱させる。抵抗融着回路１０が発熱すると、被接合部材１１の融着面１２が溶融することで、被接合部材１１が抵抗融着回路１０と共に一体となる。そして、冷却することにより、被接合部材１１同士が接合して、接合体１が形成される。
次に、図２を参照して、抵抗融着回路１０について説明する。図２は、実施形態１に係る抵抗融着回路の模式図である。抵抗融着回路１０は、電熱線２１と、電熱線から突出する複数の突起部２２と、を備える。
電熱線２１は、通電することにより発熱する金属線であり、ＸＹ面内において所定の配線パターンとなっている。図２において、電熱線２１は、例えば、Ｙ方向に往復しながら、Ｘ方向に向かって蛇行する配線パターンとなっており、ＸＹ面内において、略方形状に形成されている。なお、配線パターンは特に限定されない。また、電熱線２１は、その線径が、被接合部材１１の溶融条件等に応じて適切となる径となっており、同様に、隣接する電熱線２１同士の間隔は、被接合部材１１の溶融条件等に応じて適切となる間隔となっている。
複数の突起部２２は、被接合部材１１同士が対向する対向方向に沿って、すなわち、Ｚ方向に沿って、電熱線２１から突出して形成されている。なお、Ｚ方向に沿う突起部２２の突出方向は、例えば、被接合部材１１が溶融する融着面１２に対して垂直となる方向であるが、必ずしも垂直である必要はなく、融着面１２に対して垂直となる方向の成分を含む方向であればよい。また、突起部２２は、その形状が突出方向の先端へ向かって先細りする楔形状であってもよいし、突出方向の先端へ向かって広がる抜け止めが形成された逆三角形状であってもよく、特に限定されない。
突起部２２の突出方向における長さは、被接合部材１１が溶融する融着層の層厚に対して、層厚の半分以上の長さとなっている。ここで、融着層とは、抵抗融着回路１０によって被接合部材１１が溶融するＺ方向の厚みを有する層であり、例えば、融着面１２から炭素繊維に至るまでの層である。また、突起部２２の突出方向における長さは、電熱線２１上において隣接する突起部２２同士の間隔に比して短いものとなっている。換言すれば、電熱線２１上において隣接する突起部２２同士の間隔は、突起部２２の突出方向における長さよりも長くなっている。また、複数の突起部２２の突出方向における長さは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。
また、突起部２２は、電熱線２１と同じ材料を用いて構成してもよいし、異なる材料を用いて構成してもよい。異なる材料を用いる場合、突起部２２は、電熱線２１に比して、熱伝導性が高い材料を用いている。このため、抵抗融着回路１０への通電時において、電熱線２１の発熱を突起部２２へ効率よく伝熱することが可能となる。
また、抵抗融着回路１０は、電熱線２１及び突起部２２を被覆する保護フィルム２３（図３参照）を、さらに備えてもよい。この場合、保護フィルム２３は、被接合部材１１に含まれる樹脂と同じ材料とすることで、抵抗融着回路１０への通電時において、保護フィルム２３を付けたまま、使用することが可能となる。なお、保護フィルム２３は、被接合部材１１に含まれる樹脂と異なる材料であってもよい。この場合、抵抗融着回路１０への通電時において、保護フィルム２３を付けたまま、使用してもよいし、保護フィルム２３を引き剥がしてもよい。例えば、被接合部材１１に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂であって、つまり、被接合部材１１が熱可塑複合材であって、保護フィルム２３として熱硬化性樹脂からなるフィルム状の接着剤を用いる場合、保護フィルム２３を付けたまま使用することで、被接合部材１１と保護フィルム２３とを一体としてもよい。
次に、図３から図６を参照して、抵抗融着回路１０の製造方法に関する処理の一例について説明する。図３から図５は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法に関する一例の説明図である。図６は、実施形態１に係る抵抗融着回路の製造方法により形成される抵抗融着回路を模式的に表した平面図である。
図３では、インクジェットヘッド４２から導電性インクを吐出して３次元造形を行うことが可能な造形装置４０を用いて、抵抗融着回路１０を形成している。造形装置４０は、造形台４１と、インクジェットヘッド４２と、インクジェットヘッド４２の走査方向における移動を案内するガイドバー４３と、を備えている。
造形台４１は、インクジェットヘッド４２と対向する上面が平坦面となっており、インクジェットヘッド４２から吐出されたインク液滴が付着する。抵抗融着回路１０は、造形台４１上に造形される。
インクジェットヘッド４２は、ガイドバー４３により走査方向に案内されながら、導電性インク及び熱可塑性樹脂を含む樹脂用インクを吐出する。インクジェットヘッド４２は、導電性インク及び樹脂用インクを吐出して、単位層を造形すると共に、単位層をＺ方向に積層して、抵抗融着回路１０を形成する。
図３において、抵抗融着回路１０は、上記の造形装置４０を用いて造形される。ここで、図３では、一例として、保護フィルム２３付きの抵抗融着回路１０を造形する場合について説明する。具体的に、造形装置４０は、保護フィルム２３付きの抵抗融着回路１０をＺ方向において単位層ごとに分割したデータである単位層データを用いている。造形装置４０は、この単位層データに基づいて、造形台４１上に、インクジェットヘッド４２から導電性インク及び樹脂用インクを吐出して、単位層を下層から順に複数積層することで、電熱線２１、複数の突起部２２及び保護フィルム２３からなる抵抗融着回路１０を造形する造形工程を実行する。なお、図３に示す造形工程では、電熱線２１と複数の突起部２２とを、導電性インクを用いて造形したが、造形台４１上に予め用意された電熱線２１を配置し、この電熱線２１上に導電性インクを吐出して、複数の突起部２２を形成してもよい。このとき、形成される複数の突起部２２は、電熱線２１の物理特性とは異なる物質としてもよい。具体的に、突起部２２の物理特性としては、電熱線２１に比して熱伝導率が高いもの、電熱線２１に比して硬度が高いもの、電熱線２１に比して電気伝導率が高いもの等がある。
次に、図４では、エッチングを行って、抵抗融着回路１０を形成している。ここで、図４では、一例として、保護フィルム２３を省いた抵抗融着回路１０を形成する場合について説明する。先ず、抵抗融着回路１０となる前の状態である基材４５に対して、複数の突起部２２が形成される位置に、レジスト４６を塗布する（ステップＳ１１：レジスト塗布工程）。この後、レジスト４６を塗布した基材４５に対してエッチング処理を行う（ステップＳ１２：エッチング工程）。エッチング工程では、エッチング液を用いたウェットエッチングを行ってもよいし、エッチング用ガスを用いたドライエッチングを行ってもよく、特に限定されない。そして、エッチング後の基材４５に塗布されたレジスト４６を除去することで（ステップＳ１３：レジスト除去工程）、抵抗融着回路１０を形成する。
次に、図５及び図６では、一対のパンチローラ５１を用いて、抵抗融着回路１０を形成している。一対のパンチローラ５１は、抵抗融着回路１０となる前の状態である基材４８に対して、抵抗融着回路１０を形成するための溝をパンチングする打ち抜き工程を実行する。一対のパンチローラ５１により溝がパンチングされた基材４８は、一例として、図６に示すものとなり、抵抗融着回路１０を構成する部位と、抵抗融着回路１０を挟んで両側に設けられ、抵抗融着回路１０から引き剥がされる一対の部位４８ａ，４８ｂとに分けられる。このとき、基材４８には、電熱線２１を切り出すための切込み部が形成される一方で、突起部２２を形成する位置において切込み部が形成されない（非切込み部）ものとなっている。
一対のパンチローラ５１によりパンチングされた基材４８は、搬送方向の下流側に設けられる一対のガイドローラ５２により、部位４８ａが、基材４８の表面側（図６の上側）に向かって案内され、部位４８ｂが、基材４８の裏面側（図６の下側）に向かって案内される。ガイドローラ５２を通過した部位４８ａは、搬送方向の下流側に設けられる搬送ローラ５３によって搬送されることで、基材４８から引き剥がされる。同様に、ガイドローラ５２を通過した部位４８ｂは、搬送方向の下流側に設けられる搬送ローラ５４によって搬送されることで、基材４８から引き剥がされる。そして、基材４８から一対の部位４８ａ，４８ｂが引き剥がされることで、抵抗融着回路１０が形成される。このとき、基材４８から電熱線２１を離形するときに、非切込み部を引き裂くことで、突起部２２を突出させる。
以上のように、実施形態１によれば、被接合部材１１の接合時において、溶融した被接合部材１１に対して、突起部２２が抵抗となり、抵抗融着回路１０が流動し難くなるため、回路同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。また、突起部２２が溶融した被接合部材１１に食い込むため、被接合部材１１同士の融着強度（接合強度）の向上を図ることができる。
また、実施形態１によれば、突起部２２の長さを、融着層の層厚の半分以上の長さとすることで、突起部２２を融着層に対して適切に食い込ませることができるため、抵抗融着回路１０の流動を適切に抑制し、また、被接合部材１１同士を適切に融着させることができる。
また、実施形態１によれば、突起部２２を電熱線２１に比して熱伝導性の高い材料とすることで、突起部２２と接する被接合部材１１を好適に溶融させることができる。
また、実施形態１によれば、隣接する突起部２２同士の間隔を、突起部２２の突出方向における長さよりも長くすることで、突起部２２が傾倒しても、隣接する突起部２２に接触することを抑制することができるため、突起部２２同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。
また、実施形態１によれば、保護フィルム２３により、電熱線２１及び突起部２２を保護した状態で取り扱うことができるため、突起部２２への損傷を軽減することができる。
また、実施形態１によれば、インクジェットヘッド４２から吐出した導電性インクにより、電熱線２１と複数の突起部２２とを造形することで、抵抗融着回路１０を容易に形成することができる。
また、実施形態１によれば、エッチングにより抵抗融着回路１０を形成することで、電熱線２１と複数の突起部２２との形状を精度良く形成することができる。
また、実施形態１によれば、パンチローラ５１により基材４８に溝（切込み部）を形成して、基材４８から電熱線２１を離形することで、複数の突起部２２を突出させることができるため、抵抗融着回路１０を容易に形成することができる。
［実施形態２］
次に、図７を参照して、実施形態２に係る抵抗融着回路６０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図７は、実施形態２に係る抵抗融着回路の模式図である。
実施形態２の抵抗融着回路６０は、電熱帯６１と、通電部材６２とを備えている。電熱帯６１は、長尺方向に延在するシート状に形成され、長尺方向を軸方向として捻ることで、３次元形状に形成されている。通電部材６２は、電熱帯６１の端部同士を接続して、複数の電熱帯６１が、直列または並列の回路となるようにしている。なお、図７では、複数の電熱帯６１が直列の回路となるように、通電部材６２により接続されている。
図７に示す抵抗融着回路６０を製造する場合、一例として、シート状の電熱帯６１を、長尺方向を軸方向として捻りながら、電熱帯６１を裁断し、裁断したらせん状の電熱帯６１を複数並べて、通電部材６２により接続することで、抵抗融着回路６０とする。
以上のように、実施形態２によれば、電熱帯６１を捻ることにより、電熱帯６１を３次元形状とすることができる。３次元形状となる電熱帯６１は、溶融した被接合部材１１に対して流動し難くなるため、回路同士の接触によるショートの発生を抑制することができる。また、３次元形状となる電熱帯６１は、溶融した被接合部材１１に食い込むため、被接合部材１１同士の融着強度の向上を図ることができる。
［実施形態３］
次に、図８を参照して、実施形態３に係る抵抗融着回路を用いた接合方法について説明する。なお、実施形態３では、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図８は、実施形態３に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
実施形態３に係る接合方法は、被接合部材１１の接合時において、抵抗融着回路１０を形成している。なお、実施形態３の接合方法に用いられる抵抗融着回路１０は、突起部２２が形成された電熱線２１と、通電部材６５とが別体の状態で用意されている。なお、電熱線２１及び突起部２２は、実施形態１と同様の構成となっているため、説明を省略する。
図８に示すように、先ず、一方の被接合部材１１（の融着面１２）上に、電熱線２１を複数配置する。このとき、電熱線２１の突起部２２の突出方向が、Ｚ方向となるように、電熱線２１を配置する（ステップＳ２１）。この後、電熱線２１同士を通電部材６５により接続して、抵抗融着回路１０を形成する（ステップＳ２２：回路形成工程）。次に、形成された抵抗融着回路１０上に、他方の被接合部材１１を配置することで、抵抗融着回路１０を被接合部材１１同士の間に位置させる（ステップＳ２３：配置工程）。そして、抵抗融着回路１０に通電を行って、被接合部材１１を溶融させる（ステップＳ２３：溶融工程）ことで、抵抗融着回路１０と共に被接合部材１１を接合する。
以上のように、実施形態３によれば、被接合部材１１上に、抵抗融着回路１０を形成した後、被接合部材１１同士を接合することができる。
［実施形態４］
次に、図９を参照して、実施形態４に係る抵抗融着回路を用いた接合方法について説明する。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図９は、実施形態４に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
実施形態４に係る接合方法は、実施形態３と同様に、被接合部材１１の接合時において、抵抗融着回路１０を形成している。実施形態４の接合方法では、突起部２２が形成された電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置することで、抵抗融着回路１０を形成している。なお、電熱線２１及び突起部２２は、実施形態１と同様の構成となっているため、説明を省略する。
図９に示すように、実施形態４の接合方法では、電熱線２１を繰り出す繰出し部７０と、繰出し部７０から繰り出された電熱線２１を、一方の被接合部材１１（の融着面１２）上に押し付ける押付ローラ７１とが用いられる。
繰出し部７０には、ヒータ７２が設けられており、繰り出される電熱線２１及び突起部２２をヒータ７２により加熱している。押付ローラ７１は、一方の被接合部材１１（の融着面１２）に転接しており、押付ローラ７１と被接合部材１１との間に、繰出し部７０から繰り出された電熱線２１及び突起部２２を引き込んでいる。そして、押付ローラ７１は、引き込んだ電熱線２１及び突起部２２を被接合部材１１に押圧する。このとき、押付ローラ７１の外周面は、突起部２２の突起形状に影響を与えないような材料が用いられる。
実施形態４の接合方法において、上記の繰出し部７０から、突起部２２が形成された電熱線２１が加熱されて繰り出されると、繰り出された電熱線２１は、押付ローラ７１と被接合部材１１との間へ向かって進む。そして、加熱された電熱線２１及び突起部２２は、押付ローラ７１により被接合部材１１に押し付けられることで、突起部２２が被接合部材１１に食い込む。そして、繰出し部７０は、電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置することで、抵抗融着回路１０を形成する（回路形成工程）。次に、形成された抵抗融着回路１０上に、他方の被接合部材１１を配置することで、抵抗融着回路１０を被接合部材１１同士の間に位置させる（配置工程）。そして、抵抗融着回路１０に通電を行って、被接合部材１１を溶融させる（溶融工程）ことで、抵抗融着回路１０と共に被接合部材１１を接合する。
以上のように、実施形態４によれば、電熱線２１及び突起部２２を加熱しながら被接合部材１１上に電熱線２１を配置することで、突起部２２を被接合部材１１に好適に食い込ませることができる。このため、被接合部材１１上に形成された抵抗融着回路１０は、被接合部材１１同士を好適に接合することができる。
［実施形態５］
次に、図１０を参照して、実施形態５に係る抵抗融着回路を用いた接合方法について説明する。なお、実施形態５でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から４と異なる部分について説明し、実施形態１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１０は、実施形態５に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
実施形態５に係る接合方法は、実施形態３及び４と同様に、被接合部材１１の接合時において、抵抗融着回路１０を形成している。実施形態５の接合方法では、電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置し、配置した電熱線２１上に突起部２２を配置することで、抵抗融着回路１０を形成している。なお、電熱線２１及び突起部２２は、実施形態１と同様の構成となっているため、説明を省略する。
図１０に示すように、実施形態５の接合方法では、電熱線２１を繰り出す繰出し部８０と、突起部２２を射出する射出部８１と、繰出し部８０から繰り出された電熱線２１を、一方の被接合部材１１（の融着面１２）上に押し付ける押付ローラ８２とが用いられる。
繰出し部８０は、押付ローラ８２と被接合部材１１との間へ向けて、電熱線２１を繰り出している。射出部８１は、突起部２２を、回転する押付ローラ８２へ向けて連続的に射出している。このため、射出部８１から射出された突起部２２は、押付ローラ８２の外周面において、周方向に沿って所定の間隔を空けて並べられる。押付ローラ８２には、ヒータ８３が設けられており、外周面に並んだ突起部２２をヒータ８３により加熱している。押付ローラ８２は、一方の被接合部材１１（の融着面１２）に転接しており、被接合部材１１上において、押付ローラ８２と被接合部材１１との間に入り込んだ電熱線２１に、加熱した突起部２２を配置している。このとき、押付ローラ８２の外周面は、突起部２２の突起形状に影響を与えないような材料が用いられる。
実施形態５の接合方法において、上記の繰出し部８０から、電熱線２１が繰り出されると、繰り出された電熱線２１は、押付ローラ８２と被接合部材１１との間へ向かって進む。一方で、射出部８１から突起部２２が射出されると、射出された突起部２２は、押付ローラ８２の外周面に突き刺さる。そして、電熱線２１は、押付ローラ８２により被接合部材１１に押し付けられると共に、ヒータ８３により加熱された突起部２２は、押付ローラ８２により電熱線２１上に配置されると共に、被接合部材１１に食い込む。そして、繰出し部８０は、電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置する（電熱線配置工程）。また、射出部８１及び押付ローラ８２は、電熱線２１に突起部２２を配置することで、抵抗融着回路１０を形成する（回路形成工程）。次に、形成された抵抗融着回路１０上に、他方の被接合部材１１を配置することで、抵抗融着回路１０を被接合部材１１同士の間に位置させる（配置工程）。そして、抵抗融着回路１０に通電を行って、被接合部材１１を溶融させる（溶融工程）ことで、抵抗融着回路１０と共に被接合部材１１を接合する。
以上のように、実施形態５によれば、突起部２２を加熱しながら被接合部材１１上に抵抗融着回路１０を形成することで、突起部２２を被接合部材１１に好適に食い込ませることができる。このため、被接合部材１１上に形成された抵抗融着回路１０は、被接合部材１１同士を好適に接合することができる。
［実施形態６］
次に、図１１を参照して、実施形態６に係る抵抗融着回路を用いた接合方法について説明する。なお、実施形態６でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から５と異なる部分について説明し、実施形態１から５と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１１は、実施形態６に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
実施形態６に係る接合方法は、実施形態３から５と同様に、被接合部材１１の接合時において、抵抗融着回路１０を形成している。実施形態６の接合方法では、電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置し、配置した電熱線２１上に突起部２２を配置することで、抵抗融着回路１０を形成している。なお、電熱線２１及び突起部２２は、実施形態１と同様の構成となっているため、説明を省略する。
図１１に示すように、実施形態６の接合方法では、電熱線２１を繰り出す繰出し部９０と、突起部２２を射出する射出部９１と、繰出し部９０から繰り出された電熱線２１を、一方の被接合部材１１（の融着面１２）上に押し付ける押付ローラ９２とが用いられる。
繰出し部９０は、押付ローラ９２と被接合部材１１との間へ向けて、電熱線２１を繰り出している。射出部９１は、被接合部材１１上に配置された電熱線２１へ向けて突起部２２を射出している。射出部９１には、ヒータ９３が設けられており、射出される突起部２２をヒータ９３により加熱している。このため、射出部９１から射出される加熱された突起部２２は、電熱線２１上に配置されると共に、被接合部材１１に刺し込まれる。押付ローラ９２は、一方の被接合部材１１（の融着面１２）に転接しており、押付ローラ８２と被接合部材１１との間に入り込んだ電熱線２１を、被接合部材１１上に押し付けている。
実施形態６の接合方法において、上記の繰出し部９０から、電熱線２１が繰り出されると、繰り出された電熱線２１は、押付ローラ９２と被接合部材１１との間へ向かって進む。そして、電熱線２１は、押付ローラ９２により被接合部材１１に押し付けられることで、被接合部材１１上に配置される。そして、繰出し部９０は、電熱線２１を繰り出しながら、所定の回路パターンに沿って電熱線２１を配置する（電熱線配置工程）。続いて、被接合部材１１上の電熱線に対して、射出部９１から突起部２２が射出されると、射出された突起部２２は、電熱線２１上に配置されると共に、被接合部材１１に食い込むことで、抵抗融着回路１０を形成する（回路形成工程）。次に、形成された抵抗融着回路１０上に、他方の被接合部材１１を配置することで、抵抗融着回路１０を被接合部材１１同士の間に位置させる（配置工程）。そして、抵抗融着回路１０に通電を行って、被接合部材１１を溶融させる（溶融工程）ことで、抵抗融着回路１０と共に被接合部材１１を接合する。
以上のように、実施形態６においても、突起部２２を加熱しながら被接合部材１１上に抵抗融着回路１０を形成することで、突起部２２を被接合部材１１に好適に食い込ませることができる。このため、被接合部材１１上に形成された抵抗融着回路１０は、被接合部材１１同士を好適に接合することができる。
［実施形態７］
次に、図１２を参照して、実施形態７に係る抵抗融着回路を用いた接合方法について説明する。なお、実施形態７でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から６と異なる部分について説明し、実施形態１から６と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１２は、実施形態７に係る抵抗融着回路を用いた接合方法に関する説明図である。
実施形態７に係る接合方法は、実施形態３から６と同様に、被接合部材１１の接合時において、抵抗融着回路１０を形成している。実施形態７の接合方法では、導電性塗料（導電性材料）を用いて、所定の回路パターンとなる電熱線１０１を描くと共に、導電性塗料を用いて、描いた電熱線１０１上に突起部１０２を描くことで、抵抗融着回路１００を形成している。
電熱線１０１は、例えば、導電性塗料を噴霧するめっきスプレー１０５を用いて形成されており、めっきスプレー１０５から噴射される導電性塗料により、所定の厚さで被接合部材１１に所定の回路パターンが描かれることで形成される。突起部１０２は、電熱線１０１と同様に、導電性塗料を噴霧するめっきスプレー１０６を用いて形成されており、めっきスプレー１０６から噴射される導電性塗料により、被接合部材１１の電熱線１０１上に重ねて描かれることで形成される。このため、導電性塗料は、Ｚ方向（対向方向）における厚さが薄い第１部位と、第１部位に比して厚さが厚い第２部位とが形成され、第２部位が突起部２２として形成される。
実施形態７の接合方法において、めっきスプレー１０５を用いて、被接合部材１１上に導電性塗料を噴射して、第１部位の厚さ及び回路パターンとなる電熱線１０１を形成する。この後、めっきスプレー１０６を用いて、被接合部材１１に形成された電熱線１０１に導電性塗料を噴射して、電熱線１０１よりも厚さが厚い第２部位を突起部１０２として形成して、抵抗融着回路１００を形成する（回路形成工程）。次に、形成された抵抗融着回路１００上に、他方の被接合部材１１を配置することで、抵抗融着回路１００を被接合部材１１同士の間に位置させる（配置工程）。そして、抵抗融着回路１００に通電を行って、被接合部材１１を溶融させる（溶融工程）ことで、抵抗融着回路１００と共に被接合部材１１を接合する。
以上のように、実施形態７においても、導電性材料の厚さを厚くすることで、複数の突起部１０２を形成することができる。また、導電性材料を付着させて電熱線１０１に複数の突起部１０２を形成することで、被接合部材１１上に形成された抵抗融着回路１００は、被接合部材１１同士を好適に接合することができる。
なお、実施形態７では、２つのめっきスプレー１０５，１０６を用いて、電熱線１０１及び突起部１０２をそれぞれ形成したが、１つのスプレーを用いて、電熱線１０１及び突起部１０２を形成してもよい。すなわち、１つのスプレーを用いて、被接合部材１１上に付着する導電性塗料の厚さを変えながら、第１部位と第２部位とを形成することで、複数の突起部１０２が形成された電熱線１０１を形成してもよい。
１ 接合体
１０ 抵抗融着回路
１１ 被接合部材
１２ 融着面
１４ 炭素繊維
１５ 熱可塑性樹脂
２１ 電熱線
２２ 突起部
２３ 保護フィルム
４０ 造形装置
４１ 造形台
４２ インクジェットヘッド
４３ ガイドバー
４５ 基材
４６ レジスト
４８ 基材
５１ パンチローラ
５２ ガイドローラ
５３，５４ 搬送ローラ
６０ 抵抗融着回路（実施形態２）
６１ 電熱帯
６５ 通電部材
７０ 繰出し部
７１ 押付ローラ
７２ ヒータ
８０ 繰出し部
８１ 射出部
８２ 押付ローラ
８３ ヒータ
９０ 繰出し部
９１ 射出部
９２ 押付ローラ
９３ ヒータ
１００ 抵抗融着回路
１０１ 電熱線
１０２ 突起部
１０５ めっきスプレー
１０６ めっきスプレー

Claims (11)

  1. 部材同士の間に配置される接合用発熱回路において、
    電熱線と、
    前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を備え、
    前記突起部は、前記電熱線に比して、熱伝導性が高い材料となっていることを特徴とする接合用発熱回路。
  2. 部材同士の間に配置される接合用発熱回路において、
    電熱線と、
    前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を備え、
    隣接する前記突起部同士の間隔は、前記突起部の突出方向における長さよりも長いことを特徴とする接合用発熱回路。
  3. 前記電熱線及び前記突起部を被覆するフィルムを、さらに備え、
    前記フィルムは、前記部材と同じ材料となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合用発熱回路。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の接合用発熱回路と、
    前記接合用発熱回路を挟んで両側に設けられる部材と、を備えることを特徴とする接合体。
  5. 部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、
    前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、
    導電性インクを吐出ヘッドから造形台へ向かって吐出して、造形台上に、前記電熱線と複数の前記突起部とを造形する造形工程を備えることを特徴とする接合用発熱回路の製造方法。
  6. 基材を用いて、部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、
    前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、
    前記基材上の複数の前記突起部を形成する位置に、レジストを塗布するレジスト塗布工程と、
    前記レジストを塗布した前記基材をエッチングするエッチング工程と、
    エッチング後の前記基材に塗布された前記レジストを除去して、前記接合用発熱回路を形成するレジスト除去工程と、を備えることを特徴とする接合用発熱回路の製造方法。
  7. 基材を用いて、部材同士の間に配置される接合用発熱回路を製造する接合用発熱回路の製造方法において、
    前記接合用発熱回路は、電熱線と、前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出する複数の突起部と、を有し、
    前記基材を挟持するパンチローラにより、前記基材に、前記電熱線を切り出すための切込み部と、前記突起部を形成する位置における切込みを非形成とした非切込み部と、を形成し、前記基材から前記電熱線を離形するときに、前記非切込み部を引き裂くことで、前記突起部が対向方向となるように前記電熱線から前記突起部を突出させる打ち抜き工程を備えることを特徴とする接合用発熱回路の製造方法。
  8. 部材同士の間に、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、
    前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を、前記部材上に複数配置し、前記電熱線同士を通電部材により接続して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、
    形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、
    前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする接合方法。
  9. 部材同士の間に、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、
    前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を加熱しながら、前記電熱線が所定の回路パターンとなるように、前記電熱線を前記部材上に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、
    形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、
    前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする接合方法。
  10. 部材同士の間に、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、
    電熱線が所定の回路パターンとなるように、前記電熱線を前記部材上に配置する電熱線配置工程と、
    前記部材同士が対向する対向方向に沿って前記電熱線から突出させる複数の突起部を加熱しながら、複数の前記突起部を前記電熱線に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、
    形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、
    前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備えることを特徴とする接合方法。
  11. 部材同士の間に、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合用発熱回路を配置して、前記部材同士を接合する接合方法において、
    前記部材上に導電性材料を付着させて、前記部材同士が対向する対向方向に沿って突出する複数の突起部が形成された電熱線を、前記部材上に配置して、前記接合用発熱回路を形成する回路形成工程と、
    形成された前記接合用発熱回路上に前記部材を配置することで、前記接合用発熱回路を前記部材同士の間に位置させる配置工程と、
    前記接合用発熱回路に通電を行って、前記部材を接合する接合工程と、を備え、
    前記回路形成工程では、前記導電性材料の前記対向方向における厚さが薄い第１部位と、前記第１部位に比して厚さが厚い第２部位とを形成し、前記第２部位を前記突起部として形成することを特徴とする接合方法。
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