JP6548011B2 - 熱成形装置及び熱成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱成形装置及び熱成形方法に関する。

一般に、表皮シート（以下、シートという）を成形基材（以下、基材という）の外表面に接着する装置として、上下チャンバー内輻射加熱による真空プレス積層成形装置、熱板加熱による熱成形装置等が知られている。

例えば、特許文献１には、真空プレス積層成形装置が開示されている。この真空プレス積層成形装置は上下のチャンバーを備えている。下部チャンバー（第四のチャンバー）には、成形基材が収容される。上部チャンバー（第一のチャンバー）側の周縁部には、シートがセット可能とされている。上部チャンバーは、上方にヒーターを備えた熱板を有している。また、上部チャンバー及び下部チャンバーはそれぞれ、真空タンク及び加圧タンクに接続されている。そのため、上下のチャンバーからなるチャンバー内は真空化及び加圧可能とされている。

特許文献１に記載の真空プレス積層成形装置では、中間チャンバー（第三のチャンバー）を減圧し、下部チャンバーを減圧する。これにより、基材とシートとの間の空気がシートにより阻害されることなく充分に排除され、この後に上部チャンバーが加圧される。そのため、上部チャンバーと下部チャンバーとの差圧をもって、合成樹脂シートが真空状態にて基材に密着するようになる。

特許第３１０２９１６号公報

基材の外表面に接着させるシートの接着面には、予め保護フィルムが貼着されている。この保護フィルムによって、接着面に対する異物の付着が防止されている。
しかしながら、例えば特許文献１に記載の真空プレス積層成形装置では、シートを上部チャンバーにセットする前、又は上部チャンバーにセットした後に、保護フィルムを剥がす作業に手間がかかり、かつ保護フィルム剥離後に露出した接着面に異物が付着し易いという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、シートから保護フィルムを効率良く円滑に剥がし、かつ、シートの接着面への異物の付着を防ぐことができる熱成形装置及び熱成形方法を提供する。

請求項１記載の熱成形装置は、基台と、接着面に保護フィルムが貼着され、かつロール状に巻き取られたロールシートを巻き出したシートを加熱する加熱部と、を有し、前記基台に保持された基材に対して、前記加熱部によって加熱されることで軟化したシートを金型賦形する、又は前記基材に接着する熱成形装置であって、前記ロールシートを巻出し可能に支持するシート支持部と、前記加熱部に前記シートを供給するシート搬送部と、前記加熱部に供給された前記シートのシート端を着脱可能に把持するシート把持部と、該シート把持部で把持された前記シートに貼着されている保護フィルムを巻き取ることで前記シートから前記保護フィルムを剥離させるフィルム巻取部と、を備え、前記フィルム巻取部は、前記シート搬送部によるシートの搬送時に、巻き取り方向とは反対方向に反転するように回転自在に設けられていることを特徴とする。
請求項１記載の熱成形装置では、シート支持部、シート搬送部及びシート把持部によってシートが加熱部にセットされた後、フィルム巻取部によって保護フィルムを巻き取ることで、その保護フィルムがシートから剥離され、略自動的に巻き取られる。
このように本熱成形装置では、シートの接着面に保護フィルムが貼着した状態でシートが加熱部にセットされるため、シートの加熱直前まで前記接着面に異物が付着しにくくなり、従来のようにシートから保護フィルムを剥がしてから加熱部にシートをセットする場合に比べて、基材にシートが被覆した成形品の品質を向上させることができる。
また、請求項１記載の熱成形装置によれば、フィルム巻取部の位置が固定されている場合であっても、フィルム巻取部が巻き取り方向とは反対方向に反転することで、フィルム巻取部で巻き取った保護フィルムがシート搬送部によるシート搬送と共に加熱部に沿って巻き出される。そして、シート搬送部によって加熱面にシートが供給された後、フィルム巻取部が巻き取り方向に回転することで、保護フィルムが巻取られる。

請求項２記載の熱成形装置は、前記シート搬送部は、前記シートを前記加熱部の延在方向に沿って、前記シート端のシート巻出し位置とシート供給完了位置との間で往復移動可能に設けられ、前記シート搬送部が前記シート供給完了位置からシート巻出し位置に向けて移動を開始以後に、前記フィルム巻取部で前記保護フィルムの巻き取りが開始されることを特徴とする。
請求項２記載の熱成形装置では、シート搬送部によって、シート巻出し位置からシート供給位置にシート及び保護フィルムを巻き出し可能になる。巻き出されたシートがシート供給位置においてシート把持部に把持され、シート搬送部が前記シート供給位置からシート巻出し位置に向けて移動を開始以後に、フィルム巻取部が巻き取り方向に回転し、保護フィルムがシートから剥離され、円滑にかつ略自動的に巻き取られる。

請求項３記載の熱成形装置は、前記シート搬送部は、前記シートの下方に位置する搬送ローラであって、前記シートに貼着されている前記保護フィルムが前記搬送ローラを巻き回して前記フィルム巻取部で巻き取られていることを特徴とする。
請求項３記載の熱成形装置によれば、搬送ローラを巻き返すことで、保護フィルムに皺ができることなく、フィルム巻取部によって保護フィルムが連続的かつ円滑に巻き取られる。

請求項４記載の熱成形方法は、上記の熱成形装置を用いた熱成形方法であって、前記シート支持部で支持された前記ロールシートを前記シート搬送部によって巻き出し、前記加熱部に前記シートを供給する工程と、前記加熱部に供給された前記シートのシート端を前記シート把持部で着脱可能に把持する工程と、フィルム巻取部を回転させ、該シート把持部で把持された前記シートに貼着されている前記保護フィルムを巻き取ることで前記シートから前記保護フィルムを剥離させる工程と、前記加熱部によって前記シートを加熱する工程と、前記基台及び前記基材を収容した枠体を前記加熱部に対して相対的に近接させるとともに前記シートを介して前記加熱部に接触させる工程と、前記シートと前記枠体とによって囲まれた密閉空間内を減圧すると共に、前記シートを金型賦形する、又は前記基材に接着する工程と、を備えることを特徴とする。
請求項４記載の熱成形方法によれば、シート搬送部によってロールシートを加熱部にセットし、そのシートのシート端をシート把持部に把持させると共に、フィルム巻取部によって保護フィルムをシートから剥離し、略自動的に巻き取ることができる。その後に、枠体を加熱部に対して相対的に近接させ、シートを基材の表面に被覆することができる。
即ち、シートを加熱部にセットして以降、基材の表面にシートを被覆する直前に、シートから保護フィルムを円滑に剥離することによって、基材の表面に被覆するシートの接着面が露出する時間を短くすることができる。

本発明の熱成形装置及び熱成形方法によれば、シートから保護フィルムを効率良く円滑に剥がし、かつ、シートの接着面への異物の付着を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る熱成形装置の構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態の第一変形例に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態の第一変形例に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態の第二変形例に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。 本発明の一実施形態の第二変形例に係る熱成形装置を用いた熱成形方法を説明するための側面図である。

以下、本発明に係る熱成形装置及び熱成形方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

［熱成形装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）に係る熱成形装置１の構成を示す側面図である。図２は、熱成形装置１の構成を示す平面図である。
本実施形態に係る熱成形装置１は、基材１０に対して、熱板（加熱部）３によって加熱されることで軟化したシート４を被覆させる装置である。

基材１０は、シート４を被覆・接着させる対象であり、例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる成形品の本体である。但し、基材１０の材質は前記樹脂に限定されない。

シート４は、不図示の印刷層を有している。印刷層の表面側には、不図示の保護フィルムまたはキャリフィルムが設けられている。印刷層の裏面側には、接着層が形成されている。接着層の接着面４ｐには、保護フィルム５が設けられている。シート４の印刷層及び接着層の材質は、熱板３の加熱によって軟化し、且つ冷却された際に硬化し得るものである。なお、シート４は上記のように剥離可能な保護フィルム５によって保護された接着面４ｐを有していれば、公知の多層シートであってよく、その構成は特に制限されない。
本実施形態のシート４は、ロール状に巻き取られたロールシート（以下、単に「シート」と記載する場合がある）とされている。

図１に示すように、熱成形装置１は、熱板加熱方式のもので、基材１０を保持する基台２２を含む基材供給部４０と、シート４を加熱する加熱面３ａを有する熱板３と、を有する。熱成形装置１は、シート支持部５１と、シート搬送部９６と、シート把持部５８と、フィルム巻取部９２と、をさらに備えている。
なお、図２以降の図面のうち、熱成形装置１の構成を示す平面図では、シート搬送部９６及びフィルム巻取部９２を省略する。

基材供給部４０は、少なくとも基台２２を備え、基台２２への基材１０（図１では不図示）の脱着、及び、熱板３の加熱面３ａに対してシート４を挟んだ下方の基材供給位置Ｐ１に基材１０を配置可能に設けられている。図１に示すように、基材供給部４０は、基材１０を前述のように配置するための構成として、下枠２を備えている。
下枠２は、ステンレス等の金属製の部材であって、基台２２と、周壁部２１と、を備えている。

基台２２は、平面視において熱板３よりも小さい形状に形成され、架台６上に設けられている。架台６は、床上をスライド可能であり、かつ基材供給位置Ｐ１と、図２に示す平面視で基材供給位置Ｐ１から外れた非基材供給位置Ｐ２との間（図２参照）で移動に設けられている。
なお、非基材供給位置Ｐ２は、平面視で基材供給位置Ｐ１に対してずれた位置に外れた任意の位置であって、かつ下枠２内の基台２２に基材１０を脱着できる位置であればよい。つまり、基材供給位置Ｐ１に位置する下枠２と非基材供給位置Ｐ２に位置する下枠２とが部分的に重なっていてもよい。
また、架台６は省略することができ、基台２２が上記のように移動可能とされていれば、基台２２の設置場所及び形態も特に限定されない。
上記の構成によって、図２に示すように、基材供給部４０は可能に設けられている。
周壁部２１は、基台２２の外周側に立設されている。

基台２２及び周壁部２１で囲われた収容空間Ｒには、基材治具６０が収容されている。収容空間Ｒの底部となる基台２２の周壁部２１側には、収容空間Ｒに連通する多数の通気孔２ｂ，…，２ｂが形成されている。各々の通気孔２ｂは、真空ポンプ（図示略）に接続されている。成形時には、前記真空ポンプが作動し、真空吸引することで、収容空間Ｒが減圧される。

基材治具６０は、基台２２上に配設された金属等からなるもので、その上部に樹脂等からなる基材１０を被着し、保持するようになっている。
本実施形態では、基材治具６０は、平面視で基材１０よりも一回り小さい形状に形成されている（図４参照）。従って、基材１０は、その外周部が基材治具６０の側周面より外側に延出し、基材治具６０の側周面上部を被覆した状態で基材治具６０に保持可能とされている。即ち、基材治具６０は、基材治具６０の側周面が基材１０の外周面より内側となるように配置及び形成されている。

さらに、基材治具６０は、不図示の加圧タンク等によって収容空間Ｒ内に圧縮空気が導入されることで、基材１０にシート４を被覆・接着させた状態を保ち、導入された圧縮空気によって押圧され、基台２２側に下降するようになっている。

熱板３は、シート４を加熱することで軟化させるための構成要素であり、加熱面３ａを有する。加熱面３ａは滑らかな平面であり、熱板３はその底面を加熱面３ａとする平板形状を有している。
本実施形態の熱板３は、下側の基材供給位置Ｐ１（図２参照）に対して近接離反する方向に昇降可能に設けられている。また、下方に移動した状態で基材供給部４０の下枠２の枠上縁部２ａに密接して配置可能とされている。
但し、熱板３と基材供給部４０とは、上下方向において相対的に近接離反可能に設けられていればよい。従って、熱板３の位置がほぼ固定され、基材供給位置Ｐ１に配置された基材供給部４０が熱板３に対して近接離反する方向に昇降可能に設けられていてもよい。

熱板３の上面３ｃには、複数のヒーター３１，…，３１が所定の間隔をあけて設けられている。
熱板３の加熱面３ａには、加熱面３ａに開口する複数の通気孔３ｂ，…，３ｂが所定の間隔をあけて形成されている。各々の通気孔３ｂは、加熱面３ａ側を真空吸引する真空ポンプ（図示略）と、コンプレッサによって圧縮空気を貯める加圧ポンプ（図示略）とに接続されている。このように、真空タンクが設けられることで、熱成形装置１における減圧ロスが抑えられる。

シート支持部５１は、シート４を巻出し可能に支持するための構成要素であり、ロールシートの芯材４ｘを支持する。

シート４のシート端４ｅの巻出し位置（シート巻出し位置）Ｐ５から、熱板３の加熱面３ａの延在方向に沿うシート４の巻き出し方向Ｄ１（以下、単に巻き出し方向Ｄ１という場合がある）の前方には、シート支持補助部５２、シート切断部５４、切断シート保持部５６が巻出し位置Ｐ５側から順次設けられている。

シート支持補助部５２はシート搬送部９６によって巻き出されたシート４を補助的に支持する。シート支持補助部５２は、シート４、保護フィルム５及びシート搬送部９６を巻き出し方向Ｄ１に沿って貫通させる。

シート切断部５４は、シート搬送部９６によって保持されたシート４を熱板３の加熱面３ａよりも巻き出し方向Ｄ１の後側で切断するための構成要素である。シート切断部５４としては、例えばロールシートの幅方向に延在するカッターであってもよく、ロールシートの幅方向に平行して走査可能なカッターであってもよい。また、前記カッターはシート４に対して近接離反する方向に昇降可能とされていてもよい。

切断シート保持部５６は、シート切断部５４によって切断されたシート４のシート端４ｆを保持するための構成要素である（図９参照）。切断シート保持部５６は、例えばシート４に対して近接離反する方向に昇降可能な部材で構成されている。

シート搬送部９６は、熱板３の加熱面３ａにシート４を供給するための構成要素である。
本実施形態のシート搬送部９６は、シート４の下方に位置する搬送ローラであって、シート４の巻き出し方向Ｄに沿って、シート４のシート端４ｅの巻出し位置Ｐ５と供給完了位置（シート供給完了位置）Ｐ６（図３参照）との間を往復移動可能に設けられている。

シート把持部５８は、シート搬送部９６が巻出し位置Ｐ５から供給完了位置Ｐ６に移動することで熱板３の加熱面３ａに供給されたシート４のシート端４ｅを着脱可能に把持するための構成要素である（図３参照）。

フィルム巻取部９２は、シート把持部５８で把持されたシート４の接着面４ｐに貼着されている保護フィルム５を巻き取ることでシート４から保護フィルム５を剥離するための構成要素である。

シート４は適宜切断され、巻き出し方向Ｄ１において所定の長さで切り出されるのに対し、保護フィルム５は切断されることなく、フィルム巻取部９２によって連続的に巻き取られる。保護フィルム５の延在方向において、シート搬送部９６とフィルム巻取部９２との間には、フィルム巻取補助部９４が設けられている。保護フィルム５は、シート搬送部９６と、フィルム巻取補助部９４と、フィルム巻取部９２と、に巻き取り後方側から順に掛け回されている。

本実施形態では、フィルム巻取部９２及びフィルム巻取補助部９４の位置は、巻き出し方向Ｄ１において巻出し位置Ｐ５より後側に固定されている。
そこで、フィルム巻取部９２は、シート搬送部９６による巻き出し方向Ｄ１に沿ったシート４の搬送時に、巻き取り方向Ｄ１１とは反対方向Ｄ１２（以下、単に反対方向Ｄ１２という場合がある）に反転自在とされている。
また、本実施形態のフィルム巻取部９２は、シート搬送部９６が供給完了位置Ｐ６に移動することでシート４のシート端４ｅをシート把持部５８に把持させた後に供給完了位置Ｐ６から巻出し位置Ｐ５に向けて移動を開始以後に、巻き取り方向Ｄ１１に回転することで保護フィルム５の巻き取りを開始可能とされている。

［熱成形装置１を用いた熱成形方法］
次に、熱成形装置１を用いた熱成形方法について説明する。
各構成要素が図１及び図２に示す位置に配置された状態を巻出し初期状態とする。
巻出し初期状態では、シート支持部５１及びシート支持補助部５２によって、シート４が支持されている。また、シート４をシート端４ｅが巻出し位置Ｐ５から巻き出し方向Ｄ１の前側にある程度進出するように切り出し、シート搬送部９６を巻出し位置Ｐ５に配置する。また、保護フィルム５はシート４よりも長く巻き出しておき、不図示の先端部は予めフィルム巻取部９２に接続する。巻出し位置Ｐ５よりも巻き出し方向Ｄ１の後側では、シート４の接着面４ｐに保護フィルム５が貼着された状態を保持しておく。

先ず、巻出し初期状態から、シート４をシート搬送部９６によって巻き出し方向Ｄ１に巻き出し、熱板３の加熱面３ａに供給する。
図３及び図４は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図及び平面図であって、シート搬送部９６によってシート４及び保護フィルム５を熱板３の加熱面３ａに供給する様子と、合わせて基台２２に基材１０を設置する様子と、を示している。

図３及び図４に示すように、下枠２の基台２２上に配置された基材治具６０上に基材１０を設置する。これにより、基材１０を基材治具６０上に被着し、保持させる。

基台２２への基材１０の設置と同時に、巻き出し方向Ｄ１に沿って、図３に示すように、シート搬送部９６を供給完了位置Ｐ６に移動させる。シート搬送部９６の移動に伴い、フィルム巻取部９２を反対方向Ｄ１２に反転させる。これにより、シート４及び保護フィルム５が巻出し位置Ｐ５から供給完了位置Ｐ６にわたって巻き出される。

次に、シート搬送部９６が供給完了位置Ｐ６に到着するのと略同時に、熱板３の加熱面３ａに供給されたシート４のシート端４ｅをシート把持部５８で着脱可能に把持する。この際、図３に示すように、保護フィルム５は供給完了位置Ｐ６からシート搬送部９６に掛け回した状態とし、巻出し位置Ｐ５に向けて巻き出し方向Ｄ１とは反対方向に折り返させている。保護フィルム５は、さらにフィルム巻取補助部９４に掛け回され、フィルム巻取部９２からは最大限巻き出している状態である。

次に、フィルム巻取部９２を巻き取り方向Ｄ１１に回転させ、シート把持部５８で把持されたシート４の接着面４ｐに貼着されている保護フィルム５を巻き取る。これによって、シート４から保護フィルム５を剥離する。
図５及び図６は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図及び平面図であって、シート４に貼着されている保護フィルム５を巻き取る様子を示している。

保護フィルム５を巻き取る際には、シート搬送部９６を供給完了位置Ｐ６から巻出し位置Ｐ５に移動させる。シート搬送部９６の移動に伴い、フィルム巻取部９２を巻取り方向Ｄ１１に回転させる。これにより、保護フィルム５が巻き出し方向Ｄ１の前側から後側に向かって巻出し位置Ｐ５から供給完了位置Ｐ６にわたって巻き出される。
この際、図５に示すように、シート搬送部９６の位置に対して、保護フィルム５の折り返し位置が巻き出し方向Ｄ１の前側にずれるように、フィルム巻取部９２の巻取り方向Ｄ１１の回転開始のタイミング及び回転速度を制御することで、保護フィルム５に適度な遊びが生じ、つっぱり等が生じ難くなり、フィルム巻取部９２に保護フィルム５を円滑に巻き取ることができる。
シート搬送部９６が巻出し位置Ｐ５に移動完了すると、シート４が熱板３の加熱面３ａと基材供給位置Ｐ１との間に敷設された状態となる。

次に、熱板３によってシート４を加熱する。
図７及び図８は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図及び平面図であって、巻出し位置Ｐ５から供給完了位置Ｐ６に至るシート４から保護フィルムの剥離を完了し、熱板３によってシート４を加熱する様子を示している。
図７及び図８に示すように、熱板３とシート４との間を減圧し、その加熱面３ａにシート４を吸着させて加熱する。
具体的には、ヒーター３１によって熱板３を加熱すると共に、熱板３に接続されている真空ポンプを作動させ、通気孔３ｂを介してシート４を熱板３の加熱面３ａ側に移動する方向に真空吸引する。これにより、熱板３の加熱面３ａにシート４を吸着させ、吸着したシート４を加熱することができる。

上記の熱板３によってシート４を加熱する工程の完了時までに、基台２２を基材供給位置Ｐ１に配置する。
この際、基材１０を基材治具６０上に被着させた後、架台６を平面視において熱板３に近づく方向（即ち、水平方向であって、矢印Ｄ３方向）に移動させ、熱板３と重なるように配置する。これにより、基台２２及び基材１０は、熱板３の下方の基材供給位置Ｐ１に配置される（図８参照）。

次に、シート４を巻き出し方向Ｄ１において所定の長さ寸法を有するように切断する。
図９及び図１０は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図及び平面図であって、熱板３によって加熱面３ａにシート４が吸着させたまま、シート４を切断する様子を示している。
図９及び図１０に示すように、シート支持補助部５２と切断シート保持部５６とによって、シート４を支持する。続いて、シート４の巻き出し方向Ｄ１において、シート支持補助部５２と切断シート保持部５６との間、即ち熱板３の加熱面３ａよりも巻き出し方向Ｄ１の後側で、シート４をシート切断部５４によって切断する。このようにシート支持補助部５２と切断シート保持部５６との両方でシート４を保持することで、シート４の切断後に、シート端４ｆが切断シート保持部５６に保持され、シート端４ｇがシート支持補助部５２に支持される。従って、切断後のシート４がシート端４ｆ，４ｇから下降して熱成形装置１から脱落する、又は架台６に貼りつく等の事態を回避することができる。また、熱成形完了時には、円滑に効率よく、熱成形装置１を巻出し初期状態にすることができる。

次に、基台２２及び基材１０を収容した下枠（枠体）２を熱板３に対して相対的に近接させるとともにシート４及び熱板３に接触させる。
図１１は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図であって、下枠２を熱板３に対して近接させた状態を示している。
本実施形態の熱成形装置１を用いた熱成形方法では、熱板３を下方に移動させ、加熱面３ａの外周部を、シート４を介して下枠２の枠上縁部２ａに密接させる。この際、シート４は、熱板３の加熱面３ａに沿って上面の全面が略接触した状態に配置される。これにより、図１１に示すように、シート４の外周部は、下枠２と熱板３とによって挟持された状態となる。また、下枠２の開口が塞がれることで密閉空間Ｒが形成され、下枠２の周壁部２１の枠上縁部２ａにシート４が密接する。
但し、下枠２は熱板３に対して相対的に近接可能であればよく、熱板３の位置を固定とし、その熱板３に対して下枠２を含む基材供給部４０を昇降させてもよい。

次に、シート４と下枠２とによって囲まれた密閉空間Ｒ内を減圧するとともに、シート４を基材１０の表面に被覆する。
図１１は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図であって、シート４を介して熱板３を下枠２に密接させた状態を示している。図１１に示すように、熱成形装置１には、熱板３と基材供給部４０の下枠２とで囲まれた密閉空間Ｒが形成されている。この状態から、熱板３の通気孔３ｂを介してシート４が下方に移動する方向に真空吸引する。これにより、シート４の下側の収容空間Ｒの空気は、基台２２に向けて吸引され、密閉空間Ｒが減圧されて高真空度状態になる。

次いで、密閉空間Ｒの減圧動作を維持した状態で、シート４の吸着動作を停止し、熱板３とシート４との間を大気開放する、又は下枠２の基台２２に向けて加圧する。
具体的には、熱板３に吸着されたシート４が所定温度に加熱され、所定時間を経過した後に、熱板３の通気孔３ｂの真空吸引を止めて吸着動作を停止する。これにより、熱板３とシート４との間が大気開放されるので、シート４を挟んで上下の空間に圧力差が生じる。

図１２は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図であって、シート４が基材１０の表面に被覆された状態を示している。
図１２に示すように、加熱によって軟化したシート４は熱板３の加熱面３ａから離れ、シート４下側の下枠２の基台２２（基材１０側）に向かって移動し、基材１０の表面に押し付けられる。これにより、シート４が基材１０を被覆し、基材１０の表面に接着される。
なお、熱板３とシート４との間を大気開放する際、各々に接続されている真空タンクを加圧タンクに切り替えることで、熱板３の通気孔３ｂより圧縮空気を噴出させ、密閉空間Ｒ内を加圧するようにしてもよい。

次いで、熱板３の通気孔３ｂを介して、不図示の加圧タンクから予め設定された圧の圧縮空気を密閉空間Ｒ内に導入する。導入する圧縮空気の圧（即ち、予め設定された圧）は、先に熱板３とシート４との間を大気開放する、又は基台２２向けて加圧した際の圧より充分に大きい圧とする。
このようにして予め設定された圧の圧縮空気を密閉空間Ｒ内に導入すると、圧縮空気は収容空間Ｒの開口側全面に位置するシート４を押圧することにより、シート４を介して基材１０及び基材治具６０を押圧する。
この後、必要に応じてシート４のトリミングを行ってもよい。

次いで、シート４が被覆された基材１０を基材治具６０から取り外す。
図１３及び図１４は、熱成形装置１を用いた熱成形方法を説明するための側面図及び平面図であって、シート４が被覆された基材１０を基材供給位置Ｐ１から非基材供給位置Ｐ２に移動させ、基材治具６０から取り外す様子を示している。
図１３及び図１４に示すように、熱板３を上方に移動させ、かつ、下枠２を熱板３から離れる方向かつ水平方向に移動させる。このようにして、基材供給部４０によって、基材１０及び基台２２を基材供給位置Ｐ１から非基材供給位置Ｐ２に移動させる。そして、シート４を被覆及び接着させた基材１０を基材治具６０から取り外す。
以上の作業によって成形品が完成し、一連の成形動作が完了する。

複数の基材１０，…，１０にシート４を被覆して、連続的な熱成形を行う場合は、図１３及び図１４に示す配置において、シート支持補助部５２によって支持されているシート端４ｇを新たにシート端４ｅと置き換え、上記説明した各工程を順次行えばよい。

［熱成形装置１及び熱成形方法による作用効果］
上記説明したように、本実施形態の熱成形装置１によれば、シート支持部５１、シート支持補助部５２によってロールシートが巻き出し可能に支持され、シート搬送部９６によってシート４及びシート４の接着面４ｐに貼着された保護フィルム５がシート把持部５８に向けて巻き出される。そして、シート把持部５８によってシート４のシート端４ｅが把持され、シート４が熱板３の加熱面３ａにセットされた後、フィルム巻取部９２によって保護フィルム５を巻き取ることで、その保護フィルムがシートから剥離され、略自動的に巻き取られる。従って、シート４の接着面４ｐに保護フィルム５が貼着した状態でシート４が加熱面３ａにセットされるため、シート４の加熱直前まで接着面４ｐに異物が付着しにくくなり、従来のようにシート４から保護フィルム５を剥がしてから加熱面３ａにシート４をセットする場合に比べて、基材１０にシート４が被覆した成形品の品質を向上させることができる。

また、本実施形態の熱成形装置１によれば、フィルム巻取部９２がシート搬送部９６によるシート４の搬送時に、反対方向Ｄ１２に反転するように回転自在に設けられているので、フィルム巻取部９２の位置が固定されている場合であっても、保護フィルム５を熱板３の加熱面３ａに沿って自在に巻き出すことができる。巻き出した後も、フィルム巻取部９２が巻き取り方向Ｄ１１に回転することで、保護フィルム５を円滑に巻き取ることもできる。

また、本実施形態の熱成形装置１によれば、シート搬送部９６がシート４を巻き出し方向Ｄ１に沿って、シート端４ｅの巻出し位置Ｐ５と供給完了位置Ｐ６との間で往復移動可能に設けられているので、シート搬送部９６の巻出し位置Ｐ５と供給完了位置Ｐ６との間での往路移動によって、シート４及び保護フィルム５が巻出し位置Ｐ５と供給完了位置Ｐ６との間に供給される。また、シート搬送部９６の巻出し位置Ｐ５と供給完了位置Ｐ６との間での往路移動によって、シート搬送部９６は初期位置に戻り、新たにシート４及び保護フィルム５を供給する準備を始める。このように、シート搬送部９６の巻出し位置Ｐ５と供給完了位置Ｐ６との間での往復移動によって、シート４を連続的に効率良く供給することができる。
さらに、シート搬送部９６が供給完了位置Ｐ６から巻出し位置Ｐ５に向けて移動を開始以後に、フィルム巻取部９２で保護フィルム５の巻き取りが開始されるので、シート４を熱板３の加熱面３ａにセットした後、シート４の接着面４ｐから保護フィルム５を円滑にかつ略自動的に巻き取ることができる。これにより、シート４の接着面４ｐへの異物の付着をより高い確率で防ぐことができる。

また、本実施形態の熱成形装置１によれば、シート搬送部９６がシート４の下方に位置する搬送ローラであって、保護フィルム５が搬送ローラを巻き回してフィルム巻取部９２で巻き取られているので、保護フィルムを湾曲させて搬送ローラを巻き返すことができ、保護フィルム５に皺が作ることなく、フィルム巻取部９２によって保護フィルム５を連続的かつ円滑に巻き取ることができる。

本実施形態の熱成形装置１を用いた熱成形方法によれば、シート搬送部９６によってロールシートを熱板３の加熱面３ａにセットし、シート４のシート端４ｅをシート把持部５８に把持させると共に、フィルム巻取部９２によって保護フィルム５をシート４から剥離し、略自動的に巻き取ることができる。その後に、下枠２を熱板３に対して相対的に近接させ、シート４を基材１０の表面に被覆することができる。
即ち、シート４を熱板３の加熱面３ａにセットしてから、基材１０の表面にシート４を被覆する直前に、シート４から保護フィルム５を円滑に剥離することによって、基材１０の表面に被覆するシート４の接着面４ｐが露出する時間を短くすることができる。従って、シート４の接着面４ｐへの異物の付着を防ぐことができる。

図１５及び図１６は、上記実施形態の熱成形装置１の第一変形例である熱成形装置１Ｂを用いた熱成形方法について説明するための図である。
図１５及び図１６に示すように、熱成形装置１Ｂは、ヒーター等の輻射板１３１を有する輻射式加熱部（加熱部）１３３を備えた構成となっている。輻射式加熱部１３３は、天板１３６と、天板１３６から下方に且つ天板１３６の板面に垂直に立設された周壁部１３２と、天板１３６の底面（即ち、天板１３６及び周壁部１３２に囲まれた空間の上部）に設けられた輻射板１３１と、を備えている。なお、輻射板１３１は、一枚でもよく、図１５に示すように複数であってもよい。輻射板１３１は、所望のタイミングで高温に加熱されるように構成されている。

熱成形装置１Ｂを用いた熱成形方法では、巻出し初期状態において、輻射式加熱部１３３が下枠２に対して所定の間隔をあけて下枠２の上方に配置されている。その後、図１５に示すように、シート４をシート搬送部９６によって巻き出し方向Ｄ１に巻き出し、輻射式加熱部１３３と下枠２との間に供給する。
次に、シート４を輻射式加熱部１３３及び下枠２よりも巻き出し方向Ｄ１の後側で、シート切断部５４によって切断する。その後、下枠２の周壁部２１の上端を輻射式加熱部１３３の周壁部１３２の下端に対して相対的に近接させるとともにシート４及び周壁部１３２に接触させる。そして、シート４と下枠２とによって囲まれた密閉空間Ｒ内を減圧するとともに、シート４を基材１０の表面に被覆する。この際、輻射式加熱部１３３の輻射板１３１を高温に加熱することで、輻射板１３１からの輻射熱によってシート４が加熱されて軟化する。

上記のように、輻射式加熱部１３３を備えた熱成形装置１Ｂ及び熱成形装置１Ｂを用いた熱成形方法によれば、熱成形装置１及び熱成形装置１を用いた熱成形方法と同様の作用効果が得られる。

図１７及び図１８は、上記実施形態の熱成形装置１の第二変形例である熱成形装置１Ｃを用いた熱成形方法について説明するための図である。
図１７及び図１８に示すように、熱成形装置１Ｃは、熱成形装置１の構成要素に加えて、テンションスイッチ１１１及び押さえ部１２０を備えている。テンションスイッチ１１１は、弛みなく張った状態の保護フィルム５が接触可能な位置において、シート搬送部９６とフィルム巻取部９２との間に設けられ、具体的にはフィルム巻取補助部９４とフィルム巻取部９２との間に設けられている。押さえ部１２０は、巻き出し方向Ｄ１において、シート４の巻出し位置Ｐ５の近傍であって、少なくともシート４の切断位置よりも後方に配置されている。

熱成形装置１Ｃを用いた熱成形方法は、基本的には熱成形装置１を用いた熱成形方法と同様である。
熱成形装置１を用いた熱成形方法で説明したように、シート把持部５８で把持されたシート４の接着面４ｐに貼着されている保護フィルム５を巻き取る際に、シート搬送部９６を供給完了位置Ｐ６から巻出し位置Ｐ５に移動させ、さらにフィルム巻取部９２を巻取り方向Ｄ１１に回転させる。この際、シート搬送部９６の位置に対して、保護フィルム５の折り返し位置が巻き出し方向Ｄ１の前側にずれるため、フィルム巻取部９２の巻取り方向Ｄ１１の回転開始のタイミング及び回転速度を制御することで、保護フィルム５に適度な遊びが生じる。この際、図１７に示すように、フィルム巻取補助部９４とフィルム巻取部９２との間に位置する保護フィルム５にも弛みが生じる。

そして、フィルム巻取部９２における保護フィルム５の巻き取りが完了すると同時に、シート搬送部９６が巻出し位置Ｐ５に移動完了し、図１８に示すように、保護フィルム５の弛みがなくなり、保護フィルム５が張った状態になる。これにより、保護フィルム５がテンションスイッチ１１１に接触して、ＯＮ状態になる。そして、このＯＮ信号が押さえ部１２０に伝達され、押さえ部１２０が巻出し位置Ｐ５に位置するシート４及び保護フィルム５を上下方向から押さえると同時に、フィルム巻取部９２の回転を停止する。このようにして、シート４から保護フィルム５が剥離され、シート４が熱板３の加熱面３ａと基材供給位置Ｐ１との間に敷設された状態となる。

上記のように、テンションスイッチ１１１及び押さえ部１２０を備えた熱成形装置１Ｃ及び熱成形装置１Ｃを用いた熱成形方法によれば、熱成形装置１及び熱成形装置１を用いた熱成形方法と同様の作用効果が得られることに加え、フィルム巻取部９２における保護フィルム５の巻き取りが完了すると同時に、フィルム巻取部９２の回転を所定のタイミングで停止することができる。そのため、保護フィルム５の過巻を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、本発明に係るいずれの実施形態の熱成形装置１においても、下枠２が基材供給位置Ｐ１と非基材供給位置Ｐ２との位置関係として、水平方向（例えば、図６に示す矢印Ｄ３方向）に移動しているが、このような位置関係に限定されない。例えば、非基材供給位置Ｐ２の位置として、下枠２が基材供給位置Ｐ１よりも下方に移動した適宜な位置で、かつ下枠２内の基台２２に基材１０を脱着可能な位置とすることができる。この場合、下枠２が上下方向に基材供給位置Ｐ１と非基材供給位置Ｐ２との間で移動する構成となる。

なお、本発明に係るいずれの実施形態の熱成形装置１及び熱成形方法についても、金型賦形と被覆接着の両工法に適用することができる。

なおまた、熱板３は上記実施形態における説明及び図面で例示した構成に限定されず、例えば、熱成形対象となる基材の収容領域を有する枠材と、平面視で四角形状の加熱面、及び外周縁から枠材側に向けて突出する枠部を有し、該枠部が該枠材の枠縁部に対して当接可能とした熱板と、を備えていてもよい。また、該熱板には、加熱面における枠部とのコーナー部であって、平面視で前記熱板の外周部に開口する真空穴が設けられていてもよい。

なおまた、例えば、シート搬送部９６は搬送ローラでなくてもよく、回転しない棒状部材等で構成されていてもよく、上記説明したようにシート４を搬送可能であれば、これら以外の構成を備えていてもよい。
なおまた、上記実施形態及び該実施形態の第一変形例、第二変形例の構成は適宜組み合わせてもよい。

１…熱成形装置
２…下枠（枠体）
３…熱板（加熱部）
３ａ…加熱面
４…シート
４ｅ…シート端
４ｐ…接着面
５…保護フィルム
１０…基材
１０ａ…底面
２２…基台
４０…基材供給部
５１…シート支持部
５８…シート把持部
９２…フィルム巻取部
９６…シート搬送部
１３３…輻射式加熱部（加熱部）
Ｄ１…巻き出し方向
Ｄ１１…巻き取り方向
Ｄ１２…反対方向
Ｐ５…巻出し位置（シート巻出し位置）
Ｐ６…供給完了位置（シート供給完了位置）
Ｒ…密閉空間

Claims (4)

1. 基台と、接着面に保護フィルムが貼着され、かつロール状に巻き取られたロールシートを巻き出したシートを加熱する加熱部と、を有し、前記基台に保持された基材に対して、前記加熱部によって加熱されることで軟化したシートを金型賦形する、又は前記基材に接着する熱成形装置であって、
   前記ロールシートを巻出し可能に支持するシート支持部と、
   前記加熱部に前記シートを供給するシート搬送部と、
   前記加熱部に供給された前記シートのシート端を着脱可能に把持するシート把持部と、
   該シート把持部で把持された前記シートに貼着されている保護フィルムを巻き取ることで前記シートから前記保護フィルムを剥離させるフィルム巻取部と、
   を備え、
   前記フィルム巻取部は、前記シート搬送部によるシートの搬送時に、巻き取り方向とは反対方向に反転するように回転自在に設けられていることを特徴とする熱成形装置。
2. 前記シート搬送部は、前記シートを前記加熱部の延在方向に沿って、前記シート端のシート巻出し位置とシート供給完了位置との間で往復移動可能に設けられ、
   前記シート搬送部が前記シート供給完了位置からシート巻出し位置に向けて移動を開始以後に、前記フィルム巻取部で前記保護フィルムの巻き取りが開始されることを特徴とする請求項１に記載の熱成形装置。
3. 前記シート搬送部は、前記シートの下方に位置する搬送ローラであって、
   前記シートに貼着されている前記保護フィルムが前記搬送ローラを巻き回して前記フィルム巻取部で巻き取られていることを特徴とする請求項２に記載の熱成形装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱成形装置を用いた熱成形方法であって、
   前記シート支持部で支持された前記ロールシートを前記シート搬送部によって巻き出し、前記加熱部に前記シートを供給する工程と、
   前記加熱部に供給された前記シートのシート端を前記シート把持部で着脱可能に把持する工程と、
   フィルム巻取部を回転させ、該シート把持部で把持された前記シートに貼着されている前記保護フィルムを巻き取ることで前記シートから前記保護フィルムを剥離させる工程と、
   前記加熱部によって前記シートを加熱する工程と、
   前記基台及び前記基材を収容した枠体を前記加熱部に対して相対的に近接させるとともに前記シートを介して前記加熱部に接触させる工程と、
   前記シートと前記枠体とによって囲まれた密閉空間内を減圧すると共に、前記シートを金型賦形する、又は前記基材に接着する工程と、
   を備えることを特徴とする熱成形方法。

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