JP7446810B2

JP7446810B2 - 複合成形体の製造方法

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Publication number: JP7446810B2
Application number: JP2019232790A
Authority: JP
Inventors: 雅彦板倉; 潔清水; 孝之宇野; 法寿和田
Original assignee: Daicel Miraizu Ltd
Current assignee: Daicel Miraizu Ltd
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2024-03-11
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: JP2020124910A; JP2024061740A

Description

本発明は、金属成形体と非金属成形体（セラミックス成形体は除く）からなる複合成形体の製造方法に関する。

金属成形体と樹脂などの非金属成形体からなる複合成形体の製造方法が知られている。
特許文献１は、連続波レーザー装置を使用して、２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで金属成形体の表面を粗面化する工程を含む複合成形体の製造方法の発明が記載されている。
この発明は、従来は溶接や切断に使用されていた連続波レーザー装置を粗面化処理に使用したものである。

特許文献２は、金属材料の表面をレーザスキャニング加工することで、前記金属材料の表面に異種材料を接合するための接合部を形成する工程と、前記異種材料に設けられた熱可塑性の突起部を加熱し、且つ、該突起部を前記接合部に加圧することで、前記金属材料の表面に前記異種材料を溶着により接合する工程を含む金属表面と異種材料との接合方法の発明です。
レーザスキャニング加工については、実施例において「継続波／Ｑｓｗｉｃｈ付きＮｄ」と記載されていることから、パルス波レーザー装置を使用したものである。
接合工程では、超音波溶着、振動溶着、誘導加熱による溶着（誘導溶着）、高周波による溶着（高周波溶着）、レーザ溶着、熱溶着、スピン溶着等、公知の各種溶着方法を適用することができることが記載されており（段落番号００４０）、実施例では超音波溶着を使用している。

特許５７０１４１４号公報特開２０１５－１１６６８４号公報

本発明は、金属成形体と樹脂などの非金属成形体からなる複合成形体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、第１金属成形体と第１非金属成形体（セラミックス成形体は除く）からなる複合成形体の製造方法であって、
前記第１金属成形体の平板部の表面を粗面化して凹凸を形成させる第１工程と、前記第１金属成形体の平板部と前記第１非金属成形体の平板部を接合させる第２工程を有しており、
前記第１工程により形成された凹凸が、前記第１金属成形体の非粗面化面（未処理面）を基準面として、前記基準面から突き出された凸部と前記基準面から凹まされた凹部からなるものであり、
前記第２工程が、
前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸を含む部分を電磁誘導加熱した後、前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸面を含む部分と前記第１非金属成形体の平板部を接触させることで、溶融された前記第１金属成形体の凸部を前記第１非金属成形体中に入り込ませ、溶融された前記第１金属成形体の凹部内に前記第１非金属成形体を入り込ませて前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体を接合させる第２ａ工程であるか、または
前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸面と前記第１非金属成形体の平板部を接触させた状態で電磁誘導加熱することで、前記第１金属成形体の凸部を溶融された前記第１非金属成形体中に入り込ませ、前記第１金属成形体の凹部内に溶融された前記第１非金属成形体を入り込ませて前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体を接合させる第２ｂ工程である、複合成形体の製造方法を提供する。

また本発明は、第２金属成形体と第２非金属成形体（セラミックス成形体は除く）からなる複合成形体の製造方法であって、
前記第２金属成形体の表面を粗面化して凹凸を形成させる第１工程と、前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２工程を有しており、
前記第２金属成形体が、筒状部を有している成形体または棒状部を有している成形体で、前記第２非金属成形体が、筒状部を有している成形体または棒状部を有している成形体であり、
前記複合成形体が、前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体が、いずれか一方の筒状部内に他方の筒状部または棒状部が挿入された状態で接合されているものであり、
前記第１工程により形成された凹凸が、前記第２金属成形体の非粗面化面（未処理面）を基準面として、前記基準面から突き出された凸部と前記基準面から凹まされた凹部からなるものであり、
前記第２工程が、
前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸を含む部分を電磁誘導加熱した後、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸面を含む部分と前記第２非金属成形体の棒状部または筒状部を接触または近接させることで、溶融された前記第２金属成形体の凸部を前記第２非金属成形体中に入り込ませ、溶融された前記第２金属成形体の凹部内に前記第２非金属成形体を入り込ませて前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２ａ工程であるか、または
前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸面と前記第２非金属成形体の棒状部または筒状部の面を接触または近接させた状態で電磁誘導加熱することで、前記第２金属成形体の凸部を溶融された前記第２非金属成形体中に入り込ませ、前記第２金属成形体の凹部内に溶融された前記第２非金属成形体を入り込ませて前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２ｂ工程であり、
前記第２工程が第２ａ工程であるとき、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の凹凸が形成された面の外径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部の内径がｄ２であるとき、または前記第２金属成形体の筒状部の凹凸が形成された内側面の内径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部または棒状部の外径がｄ２であるとき、（ｄ２－ｄ１）／２から求められるクリアランスＣ１が－１０～１００μmの範囲であり、
前記第２工程が第２ｂ工程であるとき、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の凹凸が形成された面の外径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部の内径がｄ２であるとき、または前記第２金属成形体の筒状部の凹凸が形成された内側面の内径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部または棒状部の外径がｄ２であるとき、（ｄ２－ｄ１）／２から求められるクリアランスＣ２が０～１００μmの範囲である、複合成形体の製造方法を提供する。

本発明の複合成形体の製造方法によれば、寸法精度の良い複合成形体を得ることができる。

本発明の製造方法で得られる複合成形体の側面図。本発明の製造方法の第１工程後における金属成形体の粗面化構造（凹凸）を示す厚さ方向断面図。本発明の製造方法で得られる複合成形体の厚さ方向断面図。本発明の製造方法で得られる複合成形体（注射器）の軸方向の部分断面図。本発明の製造方法で得られる複合成形体（眼鏡フレーム）の部分平面図。（ａ）、（ｂ）は本発明の製造方法の第２ａ工程の一態様を説明するための図であり、（ａ）が先の工程で（ｂ）は（ａ）の後の工程を示す。（ａ）、（ｂ）は本発明の製造方法の第２ｂ工程の別態様を説明するための図であり、（ａ）が先の工程で（ｂ）は（ａ）の後の工程を示す。

本発明の複合成形体の製造方法は、第１金属成形体と第１非金属成形体のそれぞれの平板部同士において接合する製造方法（第１実施形態の複合成形体の製造方法）と、第２金属成形体の筒状部または棒状部と第２非金属成形体の棒状部または筒状部において接合する製造方法（第２実施形態の複合成形体の製造方法）を含んでいる。
第１金属成形体と第２金属成形体は、形状が異なるほかは同じものを使用することができ、第１非金属成形体と第２非金属成形体は、形状が異なるほかは同じものを使用することができる。

＜第１の実施形態の製造方法＞
本発明の第１の実施形態の複合成形体の製造方法により得られる複合成形体１は、図１に示すとおり、第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０が接合されたものである。
本発明の複合成形体の製造方法は、第１金属成形体１０の表面を粗面化して凹凸を形成させる第１工程と、第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０を接合させる第２工程を有している。

（第１工程）
本発明の第１工程で使用する第１金属成形体の金属としては、鉄、各種ステンレス、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅、黄銅、クロムめっき鋼、マグネシウムおよびそれらを含む合金（前記各種ステンレスは除く）、タングステンカーバイド、クロミウムカーバイドなどのサーメットから選ばれるものを挙げることができ、これらの金属に対して、アルマイト処理、めっき処理などの表面処理を施したものを使用することができる。
第１金属成形体の形状や大きさは、複合成形体の用途に応じて選択することができるものであり、前記形状は、例えば、平面、平面同士の角部、曲面およびこれらが組み合わされたものでもよい。
また第１金属成形体の形状や大きさは、組み合わせ対象となる第１非金属成形体の形状や大きさと関連して選択することができる。
第１金属成形体は平板部を有しているものであればよく、第１金属成形体の全体が平板形状のものでもよいし、第１金属成形体の一部が平板形状のものでもよい。
金属成形体と組み合わせる第１非金属成形体は平板部を有しているものであればよく、第１非金属成形体の全体が平板形状のものでもよいし、第１非金属成形体の一部が平板形状のものでもよい。
第１金属成形体と第１非金属成形体の平板部の厚さは、本発明の好ましい一態様は５ｍｍ以下である。
また第１金属成形体の平板部は曲面状（凸曲面または凹曲面）のものもでもよく、対応する形状の非金属成形体の平板部（凹曲面または凸曲面）において接合されるようにすることもできる。

第１工程において第１金属成形体１０の表面を粗面化して凹凸（凹凸面１２）を形成させるときは、図１および図２に示すとおり、第１金属成形体１０の非粗面化面（未処理面）１１を基準面として、基準面１１から突き出された凸部１３と基準面１１から凹まされた凹部１４からなる凹凸（凹凸面１２）が形成されるように粗面化する。
なお、図２に示す基準面１１は粗面化された部分であるが、図１に示す基準面（未処理面）１１を凹凸面１２まで延長した面として示している。
第１工程において第１金属成形体１０の表面を粗面化して凹凸を形成させる方法としては、連続波レーザー光の連続照射、パルス波レーザー光の照射、各種ブラスト加工、エッチングなどの方法を適用することができる。

第１工程において第１金属成形体１０の表面を連続波レーザー光の連続照射により粗面化して凹凸を形成させるときは、連続波レーザーを使用して、エネルギー密度が１ＭＷ／ｃｍ²以上、照射速度が２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上で連続照射することが本発明の好ましい一態様である。
第１工程における上記の連続波レーザー光の連続照射方法は公知であり、特許第５７７４２４６号公報、特許第５７０１４１４号公報、特許第５８６０１９０号公報、特許第５８９００５４号公報、特許第５９５９６８９号、特開２０１６－４３４１３号公報、特許第６４２２７０１号公報、特許第６３５３３２０号公報に記載されたレーザー光の連続照射方法と同様にして実施することができる。

第１工程において第１金属成形体１０の表面をパルス波レーザー光の照射により粗面化して凹凸を形成させるときは、通常のパルス波レーザー光を照射する方法のほか、特許第５８４８１０４号公報、特許第５７８８８３６号公報、特許第５７９８５３４号公報、特許第５７９８５３５号公報、特開２０１６－２０３６４３号公報、特許第５８８９７７５号公報、特許第５９３２７００号、特許第６０５５５２９号公報に記載のパルス波レーザー光の照射方法と同様にして実施することができる。

第１工程により形成された凹凸の凸部１３は、第１金属成形体１０の基準面（未処理面）１１からの最大平均高さ（図２のＨmax）が３０μm～３００μmの範囲で、凹凸の凹部１４は、第１金属成形体１０の基準面（未処理面）１１からの最大平均深さ（図２のＤmax）が３０μm～３００μmの範囲のものであることが本発明の好ましい一態様である。
なお、第１工程で連続波レーザー光を連続照射して粗面化するときは、第１金属成形体１０の表面は溶融して凹凸が形成されるが、パルス波レーザー光を照射したとき、エッチングやブラスト加工を実施したときのように金属が失われることが非常に少ないため、第１金属成形体１０の表面の金属量の変化は殆どなく、基準面１１を基準とする凸部１３の体積と凹部１４の容積はほぼ同じとなる。

第１工程において第１金属成形体１０の表面を連続波レーザー光の連続照射により粗面化して凹凸を形成させるときは、下記の（ａ）～（ｄ）の要件を満たすようにレーザー光を連続照射して凹凸を形成することができる。
（ａ）出力が４～５００Ｗ
（ｂ）スポット径が１０～８０μm
（ｃ）エネルギー密度が１～１００ＭＷ/cm²
（ｄ）繰り返し回数が１～１０回

要件（ａ）
レーザーの出力は、本発明の好ましい一態様は５０～２５０Ｗであり、本発明の別の好ましい一態様は１００～２５０Ｗであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は１５０～２２０Ｗである。

要件（ｂ）
レーザー光のスポット径は、本発明の好ましい一態様は２０～５０μmであり、本発明の別の好ましい一態様は２０～３５μmである。

要件（ｃ）
レーザー光照射時のエネルギー密度は、本発明の好ましい一態様は１０～８０ＭＷ/cm²であり、本発明の別の好ましい一態様は２０～５０ＭＷ/cm²である。
レーザー光照射時のエネルギー密度は、レーザー光の出力（Ｗ）と、レーザー光（スポット面積（ｃｍ²）（π・〔スポット径／２〕²）から次式：レーザー光の出力／スポット面積により求められる。
要件（ｃ）は要件（ａ）と要件（ｂ）から算出されるものであり、第１金属成形体の粗面化状態を制御する上で要件（ｃ）が重要になるため、要件（ａ）の数値範囲と要件（ｂ）の数値範囲から計算される要件（ｃ）の数値が上記範囲から外れる部分があるときは、上記要件（ｃ）の数値範囲が優先するものである。

要件（ｄ）
レーザー光照射時の繰り返し回数は１回～１０回、本発明の好ましい一態様は１回～８回、本発明の別の好ましい一態様は２回～８回である。レーザー光照射時の繰り返し回数は、レーザー光を線状に照射するとき、１本のライン（溝）を形成するために照射する合計回数である。
１本のラインに繰り返し照射するときは、双方向照射と一方向照射を選択することができる。
双方向放射は、１本のライン（溝）を形成するとき、ライン（溝）の第１端部から第２端部に連続波レーザーを照射した後、第２端部から第１端部に連続波レーザーを照射して、その後は、第１端部から第２端部、第２端部から第１端部というように繰り返し連続波レーザーを照射する方法である。
一方向照射は、第１端部から第２端部への一方向の連続波レーザー照射を繰り返す方法である。

要件（ａ）～（ｄ）を除いたレーザー光の照射条件は、以下のとおりであり、上記した公知技術と同様である。
連続波レーザーの照射速度は、本発明の好ましい一態様は２，０００～２０，０００mm／secであり、本発明の別の好ましい一態様は５，０００～２０，０００mm／secであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は８，０００～２０，０００mm／secである。
連続波レーザー光を直線状に照射するとき、隣接する照射ライン（隣接する照射により形成された溝）同士の間隔（ライン間隔）は、本発明の好ましい一態様は０．０１～０．６ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は０．０３～０．４ｍｍであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は０．０３～０．１５ｍｍである。
波長は、本発明の好ましい一態様は３００～１２００nmであり、本発明の別の好ましい一態様は５００～１２００ｎｍである。
焦点はずし距離は、本発明の好ましい一態様は－５～＋５ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は－１～＋１ｍｍであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は－０．５～＋０．１ｍｍがさらに好ましい。焦点はずし距離は、設定値を一定にしてレーザー照射しても良いし、焦点はずし距離を変化させながらレーザー照射しても良い。例えば、レーザー照射時に、焦点はずし距離を徐々に小さくしたり、周期的に大きくしたり小さくしたりしてもよい。

要件（ａ）～（ｄ）を満たすように連続波レーザー光を連続照射して形成された凹凸は、最大高低差の平均（平均最大高低差）が３０～２００μmの範囲であり、かつ前記平均最大高低差を算出する根拠となったそれぞれの最大高低差の範囲が、前記平均最大高低差を基準としたとき±４０％の範囲内にあるものである。
（平均最大高低差の測定方法）
前記第１金属成形体の粗面化された凹凸面のうちの２０ｍｍ×２０ｍｍの面積領域（２０ｍｍ×２０ｍｍ未満の場合は全面積領域）について、長さ５００μm範囲を最大で１０箇所ランダムに選択し、前記最大で１０箇所の長さ５００μmの範囲内の凹凸の最大高低差（図２の最も高い凸部１３の高さである最大高さＨmaxと最も深い凹部１４の深さである最大深さＤmaxの合計）をＳＥＭの断面写真から計測し、前記最大高低差の平均値を求める。

粗面化された面積が２０ｍｍ×２０ｍｍ未満の場合には、粗面化された全面積について測定する。
また粗面化された面積が２０ｍｍ×２０ｍｍ未満で、かつ非常に狭く１０箇所の測定が困難である場合には、１～９箇所の範囲で測定する。
さらに粗面化された面積が非常に大きな場合であっても、粗面化条件が同一であれば凹凸部の構造には差がないと考えられるため、任意の１箇所の２０ｍｍ×２０ｍｍの面積領域（測定面積領域）について測定すればよいが、必要に応じて２～５箇所の２０ｍｍ×２０ｍｍの面積領域（測定面積領域）を任意に選択して測定することもできる。

第１金属成形体の凹凸の平均最大高低差は、本発明の好ましい一態様は３０μm～２００μmの範囲であり、本発明の別の好ましい一態様は４０μm～１５０μm、本発明のさらに別の好ましい一態様は６０μm～１２５μm、本発明のさらに別の好ましい一態様は７０μm～１００μmの範囲である。
平均最大高低差を算出する根拠となった最大高低差の範囲が、前記平均最大高低差を基準としたとき±４０％の範囲内（例えば、平均最大高低差が１００μmのとき、±４０％の範囲内の最大高低差の範囲は６０μm～１４０μmである）にあるものであり、本発明の好ましい一態様は±３５％の範囲内にあるものである。

また第１工程において第１金属成形体の表面を連続波レーザー光の連続照射により粗面化して凹凸を形成させるときは、レーザー光を照射するとき、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射することができる。
第１工程における上記の連続波レーザー光の連続照射は公知であり、特開２０１８－１４４１０４号公報に記載されたレーザー光の連続照射方法と同様にして実施することができる。
第１工程が特開２０１８－１４４１０４号公報に記載されたレーザー光の連続照射方法と同様にレーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程であるときは、
レーザーの駆動電流を直接変換する直接変調方式の変調装置をレーザー電源に接続したファイバーレーザー装置を使用し、レーザー光の出力のＯＮ時間とＯＦＦ時間から下記式により求められるデューティ比を調整して、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程、
ガルバノミラーとガルバノコントローラーの組み合わせを使用し、レーザー発振器から連続的に発振させたレーザー光をガルバノコントローラーによりパルス化することで、レーザー光の出力のＯＮ時間とＯＦＦ時間から下記式により求められるデューティ比を調整して、ガルバノミラーを介してレーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程、および
機械的にチョッピングしてパルス化する方法により下記式により求められるデューティ比を調整して、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程から選ばれるいずれか一つの工程を実施することができる。
デューティ比（％）＝ＯＮ時間／（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）×１００

（第２工程）
第２工程において、第１金属成形体の平板部と第１非金属成形体の平板部を接合させるときは、次の第２ａ工程と第２ｂ工程の二つの方法を適用することができる。

第２ａ工程は、第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸を含む部分を電磁誘導加熱して高温状態にした後、金属成形体１０の平板部の粗面化された凹凸面を含む部分と第１非金属成形体２０の平板部（図１の面２１）を接触させることで、図３に示すとおり、第１金属成形体の凸部１３を第１非金属成形体２０中に入り込ませ、第１金属成形体の凹部１４内に第１非金属成形体２０を入り込ませて第１金属成形体１０と第１非金属成形体０２０を接合させる工程である。
第２ｂ工程は、第１金属成形体１０の平板部の粗面化された凹凸面と第１非金属成形体２０の平板部（図１の面２１）を接触させた状態で電磁誘導加熱することで、図３に示すとおり、第１金属成形体の凸部１３を溶融された第１非金属成形体１４中に入り込ませ、第１金属成形体の凹部１４内に溶融された第１非金属成形体２０を入り込ませて第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０を接合させる工程である。
第２工程（第２ａ工程と第２ｂ工程）では、図１に示す第１金属成形体１０の平板部の粗面化された凹凸面１２と第１非金属成形体２０の平板部（図１の面２１）を接触させるとき、密着状態で接触させることが好ましく、密着状態で接触されるように圧力を加えることができる。
第２工程（第２ａ工程と第２ｂ工程）において電磁誘導加熱を適用することよって、第１金属成形体１０の平板部の粗面化された凹凸の凹部内に第１非金属成形体２０が入り込み易くなるため、非金属成形材料が凹部１４の入口付近のみを塞ぎ、凹部１４内に密閉空間が残留し難くなるので好ましい。
さらに第２工程（第２ａ工程と第２ｂ工程）において電磁誘導加熱を適用することよって、第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０の接合部の周囲にバリが発生し難くなるので好ましい。

第１実施形態の製造方法により得られた複合成形体１は、本発明の好ましい一態様は第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０が下記式（I）の関係を満たしている。
（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．８～１．０５（I）
（式（I）中、
ｔ１は、前記第１金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
ｔ２は、前記第１非金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
Ｔは、前記複合成形体の前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体の接合部分の厚みを示す。）

式（I）は、第２工程において、第１金属成形体１０の粗面化された面の凹凸部の凸部１３が溶融状態の第１非金属成形体２０中に入り込み、凹凸部の凹部１４に溶融状態の非金属成形体２０が隙間なく入り込むため、ｔ１、ｔ２およびＴが、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝１．０またはそれに近似した関係になることを示している。
式（I）は、本発明の別の好ましい一態様は（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．８５～１．００の関係を満たしていることである。
上記のとおり、第１工程の処理による第１金属成形体１０の処理面における金属損失が非常に少なく、上記した式（I）の関係を満たすことができるため、第１の実施形態の製造方法は、特に薄肉の複合成形体を製造する方法として適している。
第１金属成形体と第１非金属成形体の接合部分の厚さの下限値は、本発明の好ましい一態様は０．５ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は１．０ｍｍである。

本発明の第１の実施形態の製造方法により得られた複合成形体１は、図１～図３に示すとおり、第１金属成形体１０の粗面化された凹凸面１２（凸部１３と凹部１４からなる凹凸面１２）と第１非金属成形体２０の面２１を接触させた状態（好ましくは密着させた状態）で電磁誘導加熱して、第１金属成形体１０の凸部１３を溶融された第１非金属成形体２０中に入り込ませ、第１金属成形体１０の凹部１４内に溶融された第１非金属成形体２０を入り込ませることで第１金属成形体１０と第１非金属成形体２０が接合されている。

本発明の第１の実施形態の製造方法は、眼鏡フレームの製造方法として適している。
眼鏡フレームは、２枚のレンズを支持する金属製のリムと、２つの金属製のリムを接続する金属製のブリッジ、２枚のレンズを支持する金属製のリムから丁番を介して伸ばされた２本の金属製のテンプル、金属製のテンプルの先端部に被せられた先セル（合成樹脂製またはゴム製）などを有しているものである。
本発明の第１の実施形態の製造方法は、眼鏡フレームの一部に対して非金属成形体（セラミックスを除く）を接合させる方法として適用することができる。

本発明の第１の実施形態の製造方法を眼鏡フレームの製造方法として適用するときの好適な例は、第１金属成形体がテンプル６０であり、第１非金属成形体が先セル部分（人が耳に掛ける部分）６２となる。但し、この場合の先セル部分６２は、テンプル６０に被せる先セルではなく、テンプル６０に対して直に接合するものである。
この実施形態では、一対のテンプル６０の先セル部分６２と接合させる部分に対して、第１工程の連続波レーザー光の連続照射をして粗面化処理により凹凸面６１を形成した後、一対のテンプルの凹凸面６１と一対の先セル部分（第１非金属成形体）６２を接触させた状態（好ましくは密着させた状態）で第２工程の処理をして、眼鏡フレームを製造する。
本発明の第１の実施形態の製造方法を適用して眼鏡フレームを製造したとき、テンプル６０の厚さｔ１と先セル部分６２の厚さｔ２の接合部分の合計厚みＴが上記した式（I）の関係を満たしているため、一対のテンプル６０同士と一対の先セル部分６２同士の対向する間隔と向きが同じであり、人が使用しているときの違和感がない。
また従来の眼鏡フレームでは、先セル部分を耳に引っ掛けて使用することになるため、先セルは金属そのままではなく、上記のとおり、軟らかい合成樹脂やゴムからなる先セルが被せられている。
しかし、長期間継続使用する過程において、先セルが破損したり、ずれたりするという問題があるが、本願発明の第１の実施形態の製造方法で得られた眼鏡フレームであれば、そのような問題が生じることはない。
また眼鏡フレームは、リム、テンプルなどが合成樹脂からなるものであるとき、２枚のレンズを支持する合成樹脂製のリムの一部に対して、補強用や装飾用の目的で本発明を適用して金属部材を接合させることができる。

また本発明の第１の実施形態の製造方法は、例えば自動車のマニュアルトランスミッション（ＭＴ）の部品として使用されている金属製のシフトフォークの一部を合成樹脂にするための接合方法として使用することができる。例えば、金属製のシフトフォークが別の金属部材と接触する部分に合成樹脂を接合する方法として使用することができる。

＜第２の実施形態の製造方法＞
次に、第２金属成形体が筒状部または棒状部を有し、第２非金属成形体が棒状部または筒状部を有しているものであるとき、一方の筒状部内に他方の筒状部または棒状部を挿入した状態で接合する第２の実施形態の製造方法を説明する。
使用できる金属の種類は、第１の実施形態の製造方法の第１金属成形体と同じである。
第２金属成形体は、筒状部また棒状部を有しているものであればよく、第２金属成形体の全体が筒状部または棒状部であるもののほか、一部が筒状部または棒状部であるものでもよい。
第２金属成形体と組み合わせる第２非金属成形体は、筒状部また棒状部を有しているものであればよく、第２非金属成形体の全体が筒状部または棒状部であるもののほか、一部が筒状部または棒状部であるものでもよい。
筒状部を有する成形体は、前記筒状部を有していれば他の部分の形状は制限されるものではなく、パイプのほか、パイプの一端側開口部が閉塞されたもの、パイプの一端側開口部が閉塞されたものが、前記閉塞面において他の成形体と一体になっているものなどである。
棒状部を有する成形体は、筒状体の両端が閉塞された中空構造のものも含まれる。
第２金属成形体は、厚さが５ｍｍ以下の筒状部を有する成形体を使用することができる。筒状部を有する成形体の筒状部は、両端が開口したもののほか、一端側開口部が閉塞されたものも含む。第２金属成形体の外径は、第２工程の電磁誘導加熱が実施できる範囲で、用途に応じて選択することができる。
第２金属成形体として棒状体を使用するときは、幅方向の断面形状における最大長さが５ｍｍ以下のもの（例えば、断面が円形のときは直径が５ｍｍ以下のもの）を使用することができる。
第２金属成形体が筒状部または棒状部を有するものであるときの筒状部の幅（または直径）方向の断面形状と、金属成形体が棒状体であるときの幅（または直径）方向の断面形状は、いずれも特に制限されるものではなく、円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形などの多角形のほか、星形などの特定形状、不定形のものでもよい。

図６により第１工程と第２ａ工程を組み合わせた製造方法を説明し、図７により第１工程と第２ｂ工程を組み合わせた製造方法を説明する。
但し、図６および図７は、金属棒１０Ａ（第２金属成形体）の第１端部１０ａを含む部分に対して第１工程の粗面化処理（第１実施形態の製造方法と同じ粗面化処理）をして凹凸面１２を形成させたものを使用している。
このとき、凹凸面１２の凸部分は、粗面化処理をしていない面を基準（基準面）とすると外側方向に突き出されており、金属棒１０Ａの幅方向の断面形状が円形であるときは、凹凸面１２の直径（ｄ１）と基準面の直径（ｄ０）は、ｄ１＞ｄ０の関係になる。
金属棒１０Ａは、内部が空洞のものでもよい。また金属棒１０Ａに代えて、金属筒を使用することもできる。

図６により第２ａ工程を説明する。
図６（ａ）は、作業台９０の上に金属棒１０Ａの接合相手となるボス（第２非金属成形体）２０Ａが置かれ、その上方に金属棒１０Ａが配置されている状態が示されている。ボス２０Ａは、熱可塑性樹脂からなるものである。
ボス２０Ａは、円形の台座部２１、台座部２１から突き出された環状傾斜壁部２２を有しており、環状傾斜壁部２２の中心部には金属棒１０Ａの挿入孔２３が形成されている。挿入孔２３の内径は均一であるが、一部に内径が異なる部分を有しているものでもよい。
金属棒１０Ａは、第２端部１０側が治具１００で固定され、反対側の第１端部１０ａがボス２０Ａの環状傾斜壁部２２の環状端面２２ａ側に近接して位置している。治具１００は、図６（ａ）に示す状態から上下動が可能なものである。
環状傾斜壁部２２の挿入孔２３の内径と金属棒１０Ａの第１端部１０ａ側の凹凸面１２部分の内径は、予め調整されている。
金属棒１０Ａの第１端部１０ａを含む部分の周囲には、誘導加熱をするための電磁誘導加熱装置７０が配置されている。なお、電磁誘導加熱装置７０は簡略化して図示している。

図６（ａ）に示す状態で電磁誘導加熱装置７０により誘導加熱を実施することで、金属棒１０Ａの粗面化処理部分（凹凸面１２）を加熱する。
このときの加熱は、例えば金属棒（または金属筒でもよい）１０Ａの凹凸面１２を含む部分の表面温度がボス２０Ａを構成する熱可塑性樹脂の融点よりも５０℃以上高くなる程度に加熱することができる。
次に、図６（ｂ）に示すとおり、金属棒１０Ａを第１端部１０ａ側からボス２０Ａの挿入孔２３内に挿入することで、高温状態の粗面化処理部分（凹凸面１２）がボス２０Ａの環状傾斜壁部２２で包囲された状態にすることができる。
その後、高温状態の粗面化処理部分（凹凸面１２）により環状傾斜壁部２２を構成する熱可塑性樹脂が溶融状態になるため、図２、図３に示すとおり、金属棒１０Ａの凹凸面１２の凸部１３がボス２０内に入り込み、金属棒１０Ａの凹凸面１２の凹部１４内にボス２０Ａを構成する熱可塑性樹脂が入り込む。
このようにして金属棒１０Ａとボス２０Ａが接合された複合成形体を得ることができる。
図６（ｂ）の挿入工程では、金属棒１０Ａの第１端部１０ｂ側の凹凸面１２部分の外径（ｄ１）とボス２０Ａの挿入孔２３の内径（ｄ２）のクリアランスＣ１は、（ｄ２－ｄ１）／２で表すことができる。
このとき、金属棒１０Ａの凹凸面１２部分の外径（凸部の外径）（ｄ１）と金属棒１０Ａの粗面化処理をしていない面（基準面）の外径（ｄ０）は、ｄ１＞ｄ０の関係になっており、本発明の好ましい一態様は（ｄ１－ｄ０）／２＝０．０１～０．３０ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は（ｄ１－ｄ０）／２＝０．０３～０．２０ｍｍである。
クリアランスＣ１は、本発明の好ましい一態様は－０．１～０．０１ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は－０．１～０．００ｍｍであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は－０．０５～０．００ｍｍである。
クリアランスＣ１が＋であるときは、金属棒１０Ａをボス２０Ａの挿入孔２３内に挿入したとき、金属棒１０Ａと挿入孔２３が接触せず、僅かな間隔をおいて近接している状態であり、クリアランスＣ１が－であるときは、金属棒１０Ａをボス２０Ａの挿入孔２３内に挿入したとき、金属棒１０Ａと挿入孔２３が接触している状態である。
クリアランスＣ１が「０．００」であるときは、実質的にｄ１＝ｄ２であることを示している。
なお、クリアランスＣ１は、金属棒１０Ａとボス２０Ａが接触し易くなり、接合され易くなるための要件であるから、金属棒１０Ａとボス２０Ａの挿入孔２３の少なくとも一部がクリアランスＣ１の範囲を満たしていればよい。

図６に示す第２ａ実施形態を実施するときは、金属棒１０Ａの第１端部１０ａ側の凹凸面１２が予め加熱された状態（ボス２０Ａを構成する熱可塑性樹脂の融点よりも十分高い温度に加熱された状態）であるため、ｄ１＞ｄ２であっても金属棒１０Ａの挿入孔２３への挿入が容易になる。
このため、金属棒１０Ａの寸法とボス２０Ａの寸法精度は余り高くする必要がなく、加工作業が容易になるという利点があるが、金属棒１０Ａを加熱した状態でボス２０Ａと接触させることになるため、それぞれの位置決めが難しくなるということもある。
図６に示す第２ａ工程では、金属成形体と樹脂成形体を入れ替え、金属製のボスと樹脂棒を使用して、同様に実施することもできる。
金属成形体を図６（ｂ）に示すボス２０Ａと同形状にするときは、挿入孔２３内を粗面化処理することになるため、粗面化処理が容易にできるように挿入孔２３の開口部が拡径された形状のものにすることもできる。

図７により第２ｂ工程を説明する。
金属棒（第２金属成形体）１０Ａ、ボス（第１非金属成形体）２０Ａ、電磁誘導加熱装置７０、治具１００は、図６で示す実施形態で使用したものと同じものであり、金属棒に代えて金属筒を使用することもできる。
図７（ａ）では、作業台９０の上に金属棒１０Ａの接合相手となるボス（熱可塑性樹脂成形体）２０Ａが置かれ、ボス２０の挿入孔２３内に金属棒１０Ａの第１端部１０ａ側の粗面化処理部分（凹凸面１２）が挿入された状態が示されている。
図７（ａ）では、さらに金属棒１０Ａの第１端部１０ａ側とボス２０Ａを包囲する位置に電磁誘導加熱装置７０が配置されている。

図７（ａ）に示す状態で電磁誘導加熱装置７０により誘導加熱を実施することで、金属棒１０Ａの第１端部１０ａ側の粗面化処理部分（凹凸面１２）とボス２０Ａの両方を加熱する。
このときの加熱は、例えば金属棒１０Ａの凹凸面１２を含む部分の表面温度がボス２０Ａを構成する熱可塑性樹脂の融点よりも５０℃以上高くなる程度に加熱することができる。
この誘導加熱により図２、図３に示すとおり、金属棒１０Ａの凹凸面１２の凸部１３がボス２０Ａ内に入り込み、金属棒１０Ａの凹部１４内にボス２０Ａを構成する熱可塑性樹脂が入り込む。
このようにして金属棒１０Ａとボス２０Ａが接合された複合成形体を得ることができる。
図７（ａ）において金属棒１０Ａをボス２０Ａに挿入する挿入工程では、金属棒１０Ａの第１端部１０ｂ側の凹凸面１２部分の外径（ｄ１）とボス２０Ａの挿入孔２３の内径（ｄ２）のクリアランスＣ２は、（ｄ２－ｄ１）／２で表すことができる。
このとき、金属棒１０Ａの凹凸面１２部分の外径（凸部の外径）（ｄ１）と金属棒１０Ａの粗面化処理をしていない面（基準面）の外径（ｄ０）は、ｄ１＞ｄ０の関係になっており、本発明の好ましい一態様は（ｄ１－ｄ０）／２＝０．０１～０．３０ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は（ｄ１－ｄ０）／２＝０．０３～０．０２ｍｍである。
前記クリアランスＣ２は、本発明の好ましい一態様は－０．０１～０．４０ｍｍであり、本発明の別の好ましい一態様は０．００～０．２０ｍｍであり、本発明のさらに別の好ましい一態様は０．００～０．１０ｍｍである。
クリアランスＣ１が＋であるときは、金属棒１０Ａをボス２０Ａの挿入孔２３内に挿入したとき、金属棒１０Ａと挿入孔２３が接触せず、僅かな間隔をおいて近接している状態であり、クリアランスＣ１が－であるときは、金属棒１０Ａをボス２０Ａの挿入孔２３内に挿入したとき、金属棒１０Ａと挿入孔２３が接触している状態である。
クリアランスＣ１が「０．００」であるときは、実質的にｄ１＝ｄ２であることを示している。
なお、クリアランスＣ２は、金属棒１０Ａとボス２０Ａが接触し易くなり、接合され易くなるための要件であるから、金属棒１０Ａとボス２０Ａの挿入孔２３の少なくとも一部がクリアランスＣ２の範囲を満たしていればよい。

図７に示す第２ｂ実施形態を実施するときは、金属棒１０Ａをボス２０Ａの挿入孔２３に差し込んだ状態で誘導加熱するため、金属棒１０Ａとボス２０Ａの位置決めが不要になるが、金属棒１０Ａの寸法とボス２０Ａの加工精度を高めることが必要になる。
図７に示す第２ｂ工程では、第２金属成形体と樹脂成形体を（第２非金属成形体）入れ替え、金属製のボスと樹脂棒を使用して、同様に実施することもできる。
第２金属成形体を図７（ｂ）に示すボス２０Ａと同形状にするときは、挿入孔２３内を粗面化処理することになるため、粗面化処理が容易にできるように挿入孔２３の開口部が拡径された形状のものにすることもできる。

本発明の製造方法により得られた複合成形体の他の実施形態は、金属の筒状部と樹脂の筒状部が接合されたものも含まれ、さらに別実施形態としては、樹脂パイプ内に金属パイプが挿入された状態で接合された複合成形体、金属パイプ内に樹脂パイプが挿入された状態で接合された複合成形体も含まれる。

本発明の第２実施形態の製造方法は、図４に示すような注射器５０の製造方法として適している。
本発明の第２実施形態の製造方法を注射器の製造方法として適用するときは、第２金属成形体が注射針であり、第２非金属成形体が熱可塑性樹脂からなる注射器本体（注射器から注射針を除いた残部）である。
この実施形態では、注射針５２の注射器本体５１と接合させる部分に対して、第１工程の連続波レーザー光の連続照射をして粗面化処理により凹凸（凹凸面５２ａ）を形成する。
その後、注射針５２の凹凸面５２ａを注射針本体５１の筒状の注射針取り付け部５１ａの内側に差し込んで、注射針５２の凹凸面５２ａと筒状の注射針取り付け部５１ａを接触させた状態（好ましくは密着させた状態）で第２工程の処理をして、注射器５０を製造する。
本発明の第２実施形態の製造方法を適用して注射器５０を製造したとき、注射針５２の厚みｔ１と注射器本体５１の厚みｔ２の接合部分の合計厚みＴが上記した式（I）の関係を満たしているため、注射針５２の軸中心と注射器本体５１の軸中心がずれることがなく、さらに注射器本体５１から注射針５２が外れることもないため、注射器５０としての信頼性を高めることができる。

本発明の第２工程（第１実施形態と第２実施形態）で使用する第１非金属成形体または第２非金属成形体は、セラミックスを除いたものであり、熱可塑性樹脂、ゴム（硬化ゴム）、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、第２工程ではプレポリマーを使用する）から選ばれるものが好ましい。
第１非金属成形体または第２非金属成形体の形状や大きさは、複合成形体の用途に応じて組み合わせ対象となる金属成形体の形状や大きさと関連して選択することができるものである。
第１金属成形体または第２金属成形体として厚さが５ｍｍ以下の平板部を有する成形体を使用するときは、第１非金属成形体または第２非金属成形体も厚さが５ｍｍ以下の平板部を有する成形体を使用することができる。
第１金属成形体または第２金属成形体として厚さが５ｍｍ以下の筒状部または幅方向の断面形状の最大長さが５ｍｍ以下の棒状部を有する成形体を使用するときは、第１非金属成形体または第２非金属成形体も厚さが５ｍｍ以下の筒状部を有する成形体を使用することができる。

熱可塑性樹脂は、用途に応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択することができる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂（ＰＡ６、ＰＡ６６等の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等のスチレン単位を含む共重合体、ポリエチレン、エチレン単位を含む共重合体、ポリプロピレン、プロピレン単位を含む共重合体、その他のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂などを挙げることができる。

ゴムは、熱、放射線などにより硬化することができるものである。
ゴムとしては、エチレン‐プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン‐プロピレン‐ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン‐オクテンコポリマー(EOM)、エチレン‐ブテンコポリマー(EBM)、エチレン‐オクテンターポリマー(EODM)、エチレン‐ブテンターポリマー(EBDM)などのエチレン‐α‐オレフィンゴム；
エチレン/アクリル酸ゴム(EAM)、ポリクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム(NBR)、水添NBR (HNBR)、スチレン‐ブタジエンゴム(SBR)、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(ACSM)、エピクロルヒドリン(ECO)、ポリブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(合成ポリイソプレンを含む) (NR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、ブロム化ポリメチルスチレン‐ブテンコポリマー、スチレン‐ブタジエン‐スチレンおよびスチレン‐エチレン‐ブタジエン‐スチレンブロックコポリマー、アクリルゴム(ACM)、エチレン‐酢酸ビニルエラストマー(EVM)、およびシリコーンゴムなどを使用することができる。

ゴムには、必要によりゴムの種類に応じた硬化剤を含有させるが、その他、公知の各種ゴム用添加剤を配合することができる。ゴム用添加剤としては、硬化促進剤、老化防止剤、シランカップリング剤、補強剤、難燃剤、オゾン劣化防止剤、充填剤、プロセスオイル、可塑剤、粘着付与剤、加工助剤などを使用することができる。

熱可塑性エラストマーは、用途に応じて公知の熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどを挙げることができる。

熱硬化性樹脂は、用途に応じて公知の熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レソルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルウレタンなどを挙げることができる。

これらの非金属成形体に使用する非金属材料には、公知の繊維状充填材を配合することができる。
公知の繊維状充填材としては、炭素繊維、無機繊維、金属繊維、有機繊維等を挙げることができる。
炭素繊維は周知のものであり、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
無機繊維としては、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等を挙げることができる。
金属繊維としては、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる繊維を挙げることができる。
有機繊維としては、ポリアミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維）、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維（全芳香族ポリエステル繊維を含む）、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの合成繊維や天然繊維（セルロース系繊維など）や再生セルロース（レーヨン）繊維などを用いることができる。

これらの繊維状充填材は、繊維径が３～６０μmの範囲のものを使用することができるが、これらの中でも、例えば金属成形体１０の接合面１２が粗面化されて形成される開放孔３０などの開口径より小さな繊維径のものを使用することが好ましい。繊維径は、より望ましくは５～３０μm、さらに望ましくは７～２０μmである。

第２工程（第１実施形態と第２実施形態）では、高周波出力５００～５０００Ｗ、周波数３００～１５００ｋＨｚで電磁誘導加熱を実施することが好ましい。
高周波出力は、１０００～４０００Ｗがより好ましく、１２００～３０００Ｗがさらに好ましい。
周波数は、３００～１２００ｋＨｚがより好ましく、４００～１０００ｋＨｚがさらに好ましい。
発振時間は、１～１０ｓｅｃが好ましい。なお、発振時間とは、磁界を与えている時間であり、加熱時間と一致している。
圧力は、０．０５～０．５ＭＰａが好ましく、０．１～０．３ＭＰａがより好ましい。なお、圧力とは、接合させようとする金属成形体と非金属成形体に加えられる圧力である。
荷重は、３０～２８０Ｎが好ましく、５０～１７０Ｎがより好ましい。なお、荷重とは、金属成形体と非金属成形体に圧力を加えたときに接合面に発生する力である。
保持時間は、１～３０ｓｅｃが好ましく、３～２０ｓｅｃがより好ましい。なお、保持時間とは、加熱終了後に金属成形体と非金属成形体に圧力を加えた状態で保持する時間であり、冷却時間である。
第２工程（第１実施形態と第２実施形態）では、金属成形体の金属の種類、非金属成形体の種類、出力（Ｗまたは装置の最大出力に対する％）、発振時間、圧力、荷重を調整することが好ましい。

各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせなどは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲で、適宜構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。本発明は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

（最大平均高さと最大平均深さ）
第１金属成形体または第２金属成形体の粗面化された凹凸面のうちの２０ｍｍ×２０ｍｍの面積領域（２０ｍｍ×２０ｍｍ未満の場合は全面積領域）について、長さ５００μm範囲を最大で１０箇所ランダムに選択し、前記最大で１０箇所の長さ５００μmの範囲内の凹凸の最大高さ（図２のＨmax）と最大深さ（図２のＤmax）をＳＥＭの断面写真から計測し、最大高さと最大深さの平均値を求めた。

第１金属成形体の厚み（ｔ１）と第１非金属成形体（樹脂成形体）の厚み（ｔ２）は、デジタルマイクロメータ（(株)ミツトヨ製）により測定した。

（引張試験）
図１に示す複合成形体１を用い、引張試験を行ってせん断接合強度（Ｓ１）を評価した。
引張試験は、ISO19095に準拠し、金属板（第１金属成形体）１０側の端部を固定した状態で、金属板１０と樹脂板（第１非金属成形体）２０が破断するまで図１における金属板１０と樹脂板２０の長さ方向に引っ張った場合の接合面が破壊されるまでの最大荷重を測定した。結果を表３、表４に示す。
＜引張試験条件＞
試験機：島津製作所製AUTOGRAPH AG-X plus （５０kN）
引張速度：１０mm/min
つかみ具（チャック）間距離：５０mm

製造例１～３（本発明の第１実施形態の製造方法の第１工程に相当する製造例）
下記レーザー装置を使用して、各例の金属板（第１金属成形体）の粗面化領域に対して表１に示す条件で連続波レーザー光を連続照射して粗面化して凹凸を形成した。
金属板の表面には、図２に示すような複雑な構造の凹凸が形成されていた。
（レーザー装置）
発振器：IPG-Ybファイバー；YLR－300－AC，ｆｂ径：13μm，1069nm
ガルバノミラー：OPTICEL D30L－CL＋SQUIREEL16（ARGES社製）
集光系１：fc=80mm／ｆθ＝163mm
測定器：キーエンスワンショット３Ｄ形状測定器VR-3200

製造例４～６（本発明の第１実施形態の製造方法の第１工程に相当する製造例）
各例２枚ずつのアルミニウム板（A5025）（第１金属成形体）（縦１００ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）に対して、製造例１～３と同じレーザー装置を使用して、粗面化領域（２５ｍｍ×１２．５ｍｍ）に対して表２に示す条件でレーザー光を連続照射して粗面化して凹凸を形成した。
アルミニウム板の表面には、図２に示すような複雑な構造の凹凸が形成されていた。

製造例７（比較製造例）
製造例１の連続波レーザー光の連続照射に代えて、下記の装置を使用してパルス波レーザー光を照射して第１金属成形体（Ａ５０５２）を粗面化した。
（パルス波レーザー装置）
発振器：IPG-Yｂファイバー：YLP-1-50-30-30-RA
出力：１００％
周波数：３０kHz
ガルバノミラー：LXD30＋SCANLAB社のHurrySCAN10
ビームエクスパンダ２倍／ｆθ＝100mm

照射方法と照射条件は、次のとおりである。
パルス波レーザー光を直線状に１５０μm照射して溝を形成したのち、０．０２８mmの間隔（隣接する溝の中心間距離）で反対方向に同様にして照射し、これを５回繰り返す照射を１回として、さらに同様の照射を５回繰り返して、最大深さ３４０μmの四角穴を形成した。さらに同様の照射を繰り返して、隣接する四角穴同士の間隔が１５０μmである複数の四角穴を形成した。
最大平均高さは１０μm、最大平均深さは３４０μmであった。
このようにパルス波レーザー光を照射した場合は、連続波レーザー光を連続照射した製造例１～６と比べると、凹部深さと比べると凸部高さが非常に小さくなっており、凹凸ではなく、実質的には多数の穴が形成された状態であった。これはパルス波レーザー光の照射により金属成形体（Ａ５０５２）表面のアルミニウムが揮発して失われたため、凸部が形成されず、主として穴が形成されたためである。

（照射条件）
照射速度：２５０mm/sec
エネルギー密度：１２５８ＭＷ／ｃｍ²
出力：３０Ｗ
スポット径：４５μm
繰り返し回数（１本の溝を形成するために繰り返して照射回数）：５回
波長：１０６９ｎｍ
パルス幅：５０ｎｓｅｃ
周波数：３０ｋＨｚ

実施例１～４、比較例１～７
表３、表４に示す第１工程と、電磁誘導加熱装置（精電舎電子工業（株）製）を使用した第２工程により図１に示す複合成形体を製造した。
金属板１０は、表３、４に示す厚み（ｔ１）で、幅１０ｍｍ、長さ４５ｍｍであり、非金属板（樹脂板）２０は、表３、４に示す厚み（ｔ２）を除いて金属板１０と同形状で同寸法のものである（ＬＧＦはガラス長繊維の略）。
金属板１０と樹脂板２０は、互いに接触させた状態で、表３、４に示す圧力（荷重）を表３、表４に示す保持時間の間加えた状態で電磁誘導加熱を実施した。出力はダイヤル１～４の４段階で調整できるようになっており、ダイヤル４が最大出力である。
（電磁誘導加熱装置）
型式：ＵＨ－２．５Ｋ
出力（Ｗ）：２５００（最大値）
発振周波数（ｋＨｚ）：９００（最大値）
発振器構成：真空管

実施例１、２は、金属板と樹脂板が接合しており、接合部分のバリも殆どなかった（評価〇）。
比較例１は、金属板と樹脂板が接合しなかった。
比較例２は、金属板と樹脂板が接合していたが、接合部分には実施例１、２と比べると大量のバリが発生した（評価×）。
比較例３は、樹脂板が溶解した。
引張試験の結果、実施例１は樹脂板が破壊され、実施例２は樹脂板側のチャック部で破壊され、比較例２は接合面で破壊された。

比較例４は、パルス波レーザー光を照射する工程（製造例７）を適用することで実質的に凸部が形成されず凹部のみが形成されたため、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝１．００となったが、樹脂板の樹脂が凹部内に侵入せず、荷重を加えたときにかなりの量が接合面から外にはみ出したため、接合できなかった。
比較例５は、パルス波レーザー光を照射する工程（製造例７）を適用することで主として凹部が形成されたため（凸部高さが凹部深さに比べて非常に小さいため）、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．９５であったが、樹脂板の樹脂の凹部への侵入が充分にされず、バリの発生量も多かったため（評価×）、接合強度も小さくなった。
比較例６は、比較例４、５と比べると凸部の高さが高くなっていたため、比較例６と比べると接合強度が大きかったが、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．７８であることから複合体の接合部分の厚みにむらがあり、バリの発生量もかなり多かった（評価×）。

実施例３は、金属板と樹脂板が接合しており、接合部分のバリも少なかったが、接合部分の樹脂板にボイドが発生した（評価〇）。
実施例４は、金属板と樹脂板が接合しており、接合部分のバリも少なかった（評価〇）。
比較例７は、樹脂板が溶解した（評価×）。
引張試験の結果は、実施例３、４は、接合面で破壊された。

製造例８～１１（本発明の第２実施形態の製造方法の第１工程に相当する製造例）
下記レーザー装置を使用して、各例の金属棒（第２金属成形体）の粗面化領域に対して表５に示す条件で連続波レーザー光を連続照射して粗面化して凹凸を形成した。レーザー装置は、次のものを使用した。金属棒の表面には、図２に示すような複雑な構造の凹凸が形成されていた。
（レーザー装置）
発振器 YLR－1000－SM，fb径：14μ＼ochm，1069nm
光学系 ARGES社Rino（fc=110mm／ｆθ＝163mm)

実施例５～８（本発明の第２実施形態の製造方法の第２ａ工程（図６）を含む実施例）
図６（ａ）、（ｂ）に示す工程を実施して、金属棒（第２金属成形体）とボス（第２非金属成形体）が接合された複合成形体を得た。
第２ａ工程における実施例１と同じ電磁誘導加熱装置による誘導加熱条件は、表６に示すとおりであった。

引張試験は、ボス２０Ａ側の端部を固定した状態で、金属棒１０Ａとボス２０Ａが破断するまで、金属棒１０Ａの長さ方向に引っ張った場合の接合面が破壊されるまでの最大荷重を測定した。結果を表６、表７に示す。
＜引張試験条件＞
試験機：島津製作所製AUTOGRAPH AG-X plus （５０kN）
引張速度：１０mm/min
つかみ具（チャック）間距離：５０mm

実施例９、１０（本発明の第２実施形態の製造方法の第２ｂ工程（図７）を含む実施例）、比較例８
図７（ａ）、（ｂ）に示す工程を実施して、金属棒（第２金属成形体）とボス（第２非金属成形体）が接合された複合成形体を得た。
第２ｂ工程における実施例１と同じ電磁誘導加熱装置による誘導加熱条件は、表７に示すとおりであった。
引張試験は、実施例５～８と同様に実施した。

本発明の複合成形体の製造方法は、軽量化などの目的で金属製品の代替品として使用できる複合成形体を製造することができ、特に注射器、眼鏡フレームなどの薄肉部分同士を接合する製造方法として利用することができる。

１複合成形体
１０第１金属成形体
１１基準面（未処理面）
１３凸部
１４凹部
２０第１非金属成形体

Claims

第１金属成形体と第１非金属成形体（セラミックス成形体は除く）からなる複合成形体の製造方法であって、
前記第１非金属成形体が、熱可塑性樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、第２工程ではプレポリマーを使用する）から選ばれるものであり、
前記第１金属成形体の平板部の表面を粗面化して凹凸を形成させる第１工程と、前記第１金属成形体の平板部と前記第１非金属成形体の平板部を接合させる第２工程を有しており、
前記第１工程により形成された凹凸が、前記第１金属成形体の非粗面化面（未処理面）を基準面として、前記基準面から突き出された凸部と前記基準面から凹まされた凹部からなるものであり、
前記第２工程が、
前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸を含む部分を電磁誘導加熱した後、前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸面を含む部分と前記第１非金属成形体の平板部を接触させることで、溶融された前記第１金属成形体の凸部を前記第１非金属成形体中に入り込ませ、溶融された前記第１金属成形体の凹部内に前記第１非金属成形体を入り込ませて前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体を接合させる第２ａ工程であるか、または
前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸面と前記第１非金属成形体の平板部を接触させた状態で電磁誘導加熱することで、前記第１金属成形体の凸部を溶融された前記第１非金属成形体中に入り込ませ、前記第１金属成形体の凹部内に溶融された前記第１非金属成形体を入り込ませて前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体を接合させる第２ｂ工程であって、
前記第２工程において高周波出力５００～５０００Ｗ、周波数３００～１５００ｋＨｚで電磁誘導加熱を実施する、
複合成形体の製造方法。
前記複合成形体が下記式（I）の関係を満たしているものである、請求項１記載の複合成形体の製造方法。
（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．８～１．０５（I）
（式（I）中、
ｔ１は、前記第１金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
ｔ２は、前記第１非金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
Ｔは、前記複合成形体の前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体の接合部分の厚みを示しており、
式（I）は、ｔ１、ｔ２およびＴが、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝１．０またはそれに近似した関係になることを示している。）
前記第１金属成形体の平板部の粗面化された凹凸の凸部が、前記基準面からの最大平均高さが３０μm～３００μmの範囲で、前記凹凸の凹部が、前記基準面からの最大平均深さが３０μm～３００μmの範囲のものであり、
前記複合成形体が下記式（I）の関係を満たしているものである、請求項１記載の複合成形体の製造方法。
（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝０．８５～１．００（I）
（式（I）中、
ｔ１は、前記第１金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
ｔ２は、前記第１非金属成形体の接合対象となる部分の初期厚みを示し、
Ｔは、前記複合成形体の前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体の接合部分の厚みを示しており、
式（I）は、ｔ１、ｔ２およびＴが、（Ｔ－ｔ１）／ｔ２）＝１．０またはそれに近似した関係になることを示している。）
前記第１金属成形体と前記第１非金属成形体が、いずれも厚さが５ｍｍ以下の平板部を有する成形体であり、
前記複合成形体が、前記第１金属成形体の厚さ５ｍｍ以下の平板部の凹凸が形成された面と前記第１非金属成形体の厚さ５ｍｍ以下の平板部が接触された状態で接合されているものである、請求項１または２記載の複合成形体の製造方法。
第２金属成形体と第２非金属成形体（セラミックス成形体は除く）からなる複合成形体の製造方法であって、
前記第２非金属成形体が、熱可塑性樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂（但し、第２工程ではプレポリマーを使用する）から選ばれるものであり、
前記第２金属成形体の表面を粗面化して凹凸を形成させる第１工程と、前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２工程を有しており、
前記第２金属成形体が、筒状部を有している成形体または棒状部を有している成形体で、前記第２非金属成形体が、筒状部を有している成形体または棒状部を有している成形体であり、
前記複合成形体が、前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体が、いずれか一方の筒状部内に他方の筒状部または棒状部が挿入された状態で接合されているものであり、
前記第１工程により形成された凹凸が、前記第２金属成形体の非粗面化面（未処理面）を基準面として、前記基準面から突き出された凸部と前記基準面から凹まされた凹部からなるものであり、
前記第２工程が、
前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸を含む部分を電磁誘導加熱した後、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸面を含む部分と前記第２非金属成形体の棒状部または筒状部を接触または近接させることで、溶融された前記第２金属成形体の凸部を前記第２非金属成形体中に入り込ませ、溶融された前記第２金属成形体の凹部内に前記第２非金属成形体を入り込ませて前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２ａ工程であるか、または
前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の粗面化された凹凸面と前記第２非金属成形体の棒状部または筒状部の面を接触または近接させた状態で電磁誘導加熱することで、前記第２金属成形体の凸部を溶融された前記第２非金属成形体中に入り込ませ、前記第２金属成形体の凹部内に溶融された前記第２非金属成形体を入り込ませて前記第２金属成形体と前記第２非金属成形体を接合させる第２ｂ工程であり、
前記第２工程が第２ａ工程であるとき、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の凹凸が形成された面の外径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部の内径がｄ２であるとき、または前記第２金属成形体の筒状部の凹凸が形成された内側面の内径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部または棒状部の外径がｄ２であるとき、（ｄ２－ｄ１）／２から求められるクリアランスＣ１が－１０～１００μmの範囲であり、
前記第２工程が第２ｂ工程であるとき、前記第２金属成形体の筒状部または棒状部の凹凸が形成された面の外径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部の内径がｄ２であるとき、または前記第２金属成形体の筒状部の凹凸が形成された内側面の内径がｄ１であり、前記第２非金属成形体の筒状部または棒状部の外径がｄ２であるとき、（ｄ２－ｄ１）／２から求められるクリアランスＣ２が０～１００μmの範囲であって、
前記第２工程において高周波出力５００～５０００Ｗ、周波数３００～１５００ｋＨｚで電磁誘導加熱を実施する、
複合成形体の製造方法。
前記第２金属成形体が、厚さが５ｍｍ以下の筒状部を有している成形体、または幅方向の断面形状の最大長さが５ｍｍ以下の棒状部を有している成形体であり、
前記第２非金属成形体が、厚さが５ｍｍ以下の筒状部を有している成形体、または幅方向の断面形状の最大長さが５ｍｍ以下の棒状部を有している成形体である、請求項５記載の複合成形体の製造方法。
請求項１～４のいずれか１項記載の第１金属成形体または請求項５若しくは６記載の第２金属成形体の表面を粗面化して凹凸を形成させる工程が、連続波レーザーを使用してエネルギー密度が１ＭＷ／ｃｍ²以上、照射速度が２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上で連続照射する工程である、請求項１～６のいずれか１項記載の複合成形体の製造方法。
請求項１～４のいずれか１項記載の第１金属成形体または請求項５若しくは６記載の第２金属成形体の表面を粗面化して凹凸を形成させる工程が、連続波レーザーを使用してエネルギー密度が１ＭＷ／ｃｍ²以上、照射速度が２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上で連続照射するとき、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程であり、
前記工程が、
レーザーの駆動電流を直接変換する直接変調方式の変調装置をレーザー電源に接続したファイバーレーザー装置を使用し、レーザー光の出力のＯＮ時間とＯＦＦ時間から下記式により求められるデューティ比を調整して、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程、
ガルバノミラーとガルバノコントローラーの組み合わせを使用し、レーザー発振器から連続的に発振させたレーザー光をガルバノコントローラーによりパルス化することで、レーザー光の出力のＯＮ時間とＯＦＦ時間から下記式により求められるデューティ比を調整して、ガルバノミラーを介してレーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程、および
機械的にチョッピングしてパルス化する方法により下記式により求められるデューティ比を調整して、レーザー光の照射部分と非照射部分が交互に生じるように照射する工程から選ばれるいずれか一つの工程である、請求項１～７のいずれか１項記載の複合成形体の製造方法。
デューティ比（％）＝ＯＮ時間／（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）×１００
前記第１工程の粗面化して凹凸を形成させる工程が、請求項１～４のいずれか１項記載の第１金属成形体または請求項５若しくは６記載の第２金属成形体の表面に対してレーザー光を照射するとき、下記の（ａ）～（ｄ）の要件を満たすようにレーザー光を連続照射して凹凸を形成する工程であり、
前記凹凸が、最大高低差の平均が３０～２００μmの範囲であり、かつ平均最大高低差を算出する根拠となったそれぞれの最大高低差の範囲が、平均最大高低差を基準としたとき±４０％の範囲内にあるものである、請求項８記載の複合成形体の製造方法。
（ａ）出力が４～５００Ｗ
（ｂ）スポット径が１０～８０μm
（ｃ）エネルギー密度が１～１００ＭＷ/cm²
（ｄ）繰り返し回数が１～１０回
（平均最大高低差の測定方法）
前記第１金属成形体または前記第２金属成形体の粗面化された凹凸面のうちの２０ｍｍ×２０ｍｍの面積領域（２０ｍｍ×２０ｍｍ未満の場合は全面積領域）について、長さ５００μm範囲を最大で１０箇所ランダムに選択し、前記最大で１０箇所の長さ５００μmの範囲内の凹凸の最も高い凸部の高さと最も深い凹部の深さの差である最大高低差をＳＥＭの断面写真から計測し、前記最大高低差の平均値を求める。
請求項１～４のいずれか１項記載の複合成形体の製造方法であって、
前記第１金属成形体が眼鏡フレームのテンプル(60)であり、前記第１非金属成形体が、熱可塑性樹脂からなる、眼鏡フレームのテンプル(60)の両側先端部に取り付ける耳に掛ける部分(62)を含んでいるものであり、前記眼鏡フレームのテンプル(60)の両側先端部の内
側面に形成された凹凸面(61)と熱可塑性樹脂からなる耳に掛ける部分(62)が接触された状態で接合されているものである、複合成形体の製造方法。
請求項５または６記載の複合成形体の製造方法であって、
前記第２金属成形体が注射針(52)であり、前記第２非金属成形体が熱可塑性樹脂からなる注射器本体（注射器から注射針を除いた残部）(51)であり、前記注射器本体(51)の筒状の注射針取り付け部(51a)の内側に前記注射針(52)の凹凸面(52a)が挿入された状態で接合されているものである、複合成形体の製造方法。