(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記スタンプ部材は、前記基材の一般面よりも突出した複数の突出部に形成された複数の前記被転写面にそれぞれ対向する複数の加圧体をもつ請求項1記載のホットスタンプ装置。
前記スタンプ部材は、前記基材に設けられ周縁部から中央部に向けて窪む凹状湾曲部に形成された複数の前記被転写面をそれぞれ押圧する複数の前記加圧体を有する請求項2記載のホットスタンプ装置。
【背景技術】
【0002】
自動車のラジエータグリルに、ミリ波透過カバー、エンブレムなどの加飾部材を取り付けることが多い。これらの加飾部材は、緩やかな凹面をもつ透明基材の表面に加飾層を形成し、その上にベース部材を射出成形することにより形成される。加飾層を立体的に視認させるために、透明基材の内面に部分的に凸部を形成し、この凸部表面の被転写面に加飾層を形成することが行われている。被転写面に加飾層を形成するために、従来、加圧体を固定したスタンプ部材を有するホットスタンプ装置を用い、スタンプ部材を透明基材に向けて移動させ、加圧体で被転写面に対して転写シートを押圧する熱転写方法が行われている(特許文献1)。
【0003】
しかし、加圧体はスタンプ部材と一体品であるため、被転写面間に高低差がある場合、被転写面間で加圧体から受ける力にバラツキが生じる。このため、加飾層を被転写面に良好に転写できない。また、加圧体に局所的に損傷を受けやすい部分が生じて、加圧体全体の寿命を短くしている。
【0004】
そこで、特許文献2に開示されているように、加圧体を複数個に分割するとともに、複数個に分割された加圧体に、それぞれスプリングを設けて上下方向に移動可能とすることが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献2に開示されたホットスタンプ装置では、分割された加圧体は、上下方向にのみ移動可能である。このため、被転写面が加圧体の移動方向に対して傾斜している場合に、被転写面内で加圧体から被転写面が受ける力にバラツキが生じてしまう。特に、複数の被転写面にバラツキがある場合には、各被転写面を押圧する加圧体に応力が集中する部位があり、転写不良が生じたり、また加圧体に損傷が生じやすく寿命が短くなったりするという問題が生じやすい。
【0007】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、加飾層を被転写面に良好に転写でき、且つ、加圧体の寿命の長いホットスタンプ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明のホットスタンプ装置は、加飾層を有する転写シートを、基材に形成された被転写面を加熱しながら押圧することで前記加飾層を前記被転写面に転写するホットスタンプ装置であって、前記ホットスタンプ装置は、前記加飾層を前記被転写面に向けた状態で前記転写シートを前記被転写面に対して加熱しながら押圧する加圧体と、加圧体を支持する支持部とを有するスタンプ部材を備え、前記加圧体と前記支持部との間には、前記支持部に対して前記加圧体を揺動自在に弾性的に支持する弾性部材が介在していることを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、加圧体と支持部との間には、支持部に対して加圧体を揺動自在に弾性的に支持する弾性部材が介在している。加圧体は、被転写面の形状に柔軟に追従して支持部に対して揺動可能に支持部に弾性的に支持される。それゆえ、加圧体の転写シートを押圧したとき、加圧体から被転写面が受ける力を被転写面の面方向で均一にすることができる。このため、被転写面全体に転写シートの加飾層を確実に転写することができる。また、加圧体が被転写面から受ける抗力によって加圧体に生じる応力の局所的な集中を防止できる。ゆえに、加圧体の寿命が長くなり、支持部と加圧体とからなるスタンプ部材を長期間使用することができる。
【0010】
(2)前記スタンプ部材は、前記基材の一般面よりも突出した複数の突出部に形成された複数の前記被転写面にそれぞれ対向する複数の加圧体をもつことが好ましい。複数の加圧体は、複数の被転写面のそれぞれの形状に追従して支持部に対して揺動可能に支持部に弾性的に支持されている。このため、それぞれの加圧体が、転写シートを各被転写面に対して押圧する押圧力を、加圧体間で均一にすることができる。各加圧体から各被転写面が垂直方向に受ける力が被転写面間で均一になり、各被転写面に加飾層を確実に転写することができる。このため、各加圧体に加わる応力を加圧体間で均一にすることができる。
【0011】
(3)前記スタンプ部材は、前記基材に設けられ周縁部から中央部に向けて窪む凹状湾曲部に形成された複数の前記被転写面をそれぞれ押圧する複数の前記加圧体を有することが好ましい。凹状湾曲部に形成された被転写面は、スタンプ部材の移動方向に対して傾斜しており、この傾斜角度は凹状湾曲部の各部位によって異なる。特に、凹状湾曲部が周縁部から中央部にかけて円弧状に湾曲する形状である場合には、凹状湾曲部に形成された被転写面は周縁部に向かうに連れてスタンプ部材の移動方向に対する傾斜角度が徐々に大きくなる。このため、加圧体から被転写面が受ける力にバラツキが生じやすい。
【0012】
本発明では、加圧体は、弾性部材によって、支持部に対して揺動自在に弾性的に支持されている。このため、加圧体は、被転写面の傾斜方向に追従して揺動することで、被転写面全体を均一な力で押圧することができる。
【0013】
(4)前記加圧体は、複数の弾性部材を介在させて前記支持部に支持されていることが好ましい。この場合、凹状湾曲部の周縁部に設けられた被転写面に沿って加圧体が追従しやすくなり、複数の弾性部材により更に均一に転写シートを被転写面に対して押圧させることができる。特に、凹状湾曲部の周縁部に設けられた被転写面が広い面積をもつ場合及び被転写面内で高低差がある場合には、加圧体を複数の弾性部材を介在させて支持部に支持させることで、被転写面が加圧体から垂直方向に受ける力を被転写面内で更に均一にすることができる。
【0014】
(5)前記弾性部材はコイルスプリングであることが好ましい。簡素な構成で、加圧体を支持部に対して揺動可能に弾性的に支持することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明は上記構成を具備しているため、加飾層を被転写面に良好に転写でき、且つ、加加圧体の寿命の長いホットスタンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】第1の実施形態のホットスタンプ装置の断面図である。
【
図2】第1の実施形態の、加圧体の押圧面を示すための説明図である。
【
図3】第1の実施形態のスタンプ部材の裏面図である。
【
図4】第1の実施形態の転写シートの断面説明図である。
【
図5】第1の実施形態の透明基材と転写シートとの間の密閉空間を減圧する方法を示すための、ホットスタンプ装置の断面図である。
【
図6】第1の実施形態の加圧体により転写シートを透明基材に押圧したときのホットスタンプ装置の断面図である。
【
図7】第1の実施形態の加圧体と高さの異なる被転写面との断面図である。
【
図8】従来例の加圧体と高さの異なる被転写面の断面図である。
【
図9】第1の実施形態の加圧体と、傾斜した被転写面の断面図であって、
図9(a)は加圧体が被転写面から離れている場合を示し、
図9(b)は加圧体が転写シートを被転写面に押しつけている場合を示す。
【
図10】従来例の加圧体と、傾斜した被転写面の断面図である。
【
図11】第1の実施形態の、透明基材と転写シートとの間の空間の減圧状態を解除したときの、ホットスタンプ装置の断面図である。
【
図12】第1の実施形態の、加圧体を転写シートから離したときの、ホットスタンプ装置の断面図である。
【
図13】第1の実施形態の、転写シートの支持フィルムを加飾層から取り去るときの、透明基材の断面図である。
【
図14】第1の実施形態の、ミリ波透過カバーの断面図である。
【
図15】第2の実施形態の、スタンプ部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るホットスタンプ装置について図面を用いて詳細に説明する。
図1に示すように、ホットスタンプ装置6は、加飾層22を有する転写シート2を、透明基材1に形成された被転写面11を加熱しながら押圧することで加飾層22を被転写面11に転写する装置である。透明基材1は、本発明の基材に相当する。
【0018】
本実施形態において、透明基材1は、車両用のミリ波透過カバーに用いられる。透明基材1は、無色透明であり、ポリカーボネート樹脂からなる。透明基材1は、前面1aと後面1bとをもつ薄板形状であって、前方側に円弧状に凸状に緩やかに湾曲している。透明基材1の前面1aは周縁部から中央部に向けて円弧状に凸状に緩やかに湾曲している。透明基材1の後面1bは、周縁部から中央部に向けて緩やかに円弧状に凹状に湾曲する凹状湾曲部13をもつ。凹状湾曲部13は、一般面12と、一般面12よりも突出した複数の突出部にそれぞれ設けられた複数の被転写面11とをもつ。一般面12は、文字などの標章を形取って形成されている。被転写面11の一般面12からの突出量は2.0mmである。
【0019】
ホットスタンプ装置6は、スタンプ部材63と、固定治具61と、クランプ62とを備えている。
【0020】
スタンプ部材63は、複数の加圧体7と、複数の加圧体7をそれぞれ支持する複数の支持部65と、各加圧体7と各支持部65との間に介設された複数のコイルスプリング8とを有する。コイルスプリング8は、本発明の弾性部材に相当する。スタンプ部材63の下面は、複数の加圧体7をそれぞれ収容する複数の支持部65をもつ。支持部65は、スタンプ部材63の下面側に凹状に窪み、加圧体7を収容可能なスペースをもつ収容部である。
【0021】
図2に示すように、支持部65の上面と、加圧体7の上面との間は、弾性部材としてのコイルスプリング8が介設されている。コイルスプリング8の一端は、支持部65の上面に係止され、コイルスプリング8の他端は加圧体7の上面に係止されて、加圧体7を支持部65の上面に対して揺動可能に且つ上下方向に弾性的に移動可能に保持している。
【0022】
加圧体7の側面には周方向に複数箇所の突起部79が設けられている。各突起部79は支持部65の側面に形成されたガイド溝69と係合して加圧体7を支持部65に対して移動可能に保持している。支持部65の内周面と加圧体7の外周面との間には、加圧体7を揺動可能にするために数mm程度の隙間90が形成されている。ガイド溝69の上端はスタンプ部材63に対して加圧体7の最も上側の位置を規定しており、ガイド溝69の下端はスタンプ部材63に対して加圧体7の最も下側の位置を規定している。
【0023】
図1,
図2に示すように、スタンプ部材63は、複数の加圧体7をもつ。各加圧体7の下面は、透明基材1の凹状湾曲部13に対応して凸状に湾曲する凸状湾曲部75をもつ。凸状湾曲部75は、ゴム弾性体77により被覆されている。ゴム弾性体77は、厚み1.0〜2.5mmのシリコンゴムからなる。加圧体7は、ゴム弾性体77の表面で転写シート2を被転写面11に押圧する。ゴム弾性体77の表面は、転写シート2を被転写面11に押圧する押圧面70である。
【0024】
図2に示すように、加圧体7の押圧面70は、凸状湾曲部75から略中央に向けて緩やかに突出する形状をもち、押圧面70の凸状湾曲部75から最も突出した部分に頂部78をもつ。本実施形態において、凸状湾曲部75からの頂部78の突出量Tは0.2〜0.4mmである。頂部78の接線と被転写面11の接線とのなす角度βは0.5°〜5°である。本実施形態においては1°としている。
【0025】
ここで、加圧体7の中でも比較的狭い面積の押圧面70をもつものは、1つのコイルスプリング8により支持部65に支持されており、比較的広い面積の押圧面70をもつものは、複数のコイルスプリング8により支持部65に支持されている。広い面積の押圧面70をもつ加圧体7は、複数のコイルスプリング8で支持することで、広い面積の押圧面70の押圧力のバランスを図ることができる。
【0026】
また、
図1,
図3に示すように、スタンプ部材63の周縁部近傍63aに配置された加圧体7の押圧面70の大きさが、スタンプ部材63の中央部近傍63bに配置された加圧体7の押圧面70の大きさと同じ場合、スタンプ部材63の周縁部近傍63aに配置された加圧体7は、スタンプ部材63の中央部近傍63bに配置された加圧体7に比べて、多くのコイルスプリング8により支持されている。ここで、本実施形態においては、スタンプ部材63の周縁部近傍63aに配置された加圧体7は、第1の加圧体71と称し、スタンプ部材63の中央部近傍63bに配置された加圧体7は第2の加圧体72と称することもある。
【0027】
スタンプ部材63の周縁部近傍63aに配置された第1の加圧体71は、スタンプ部材63の中央部近傍63bに配置された第2の加圧体72よりも、被転写面11を押圧したときに被転写面11から受ける力のバラツキが同一押圧面内及び各加圧体の押圧面間で生じやすい。このため、第1の加圧体71をより多くのコイルスプリング8で支持することで、第1の加圧体71が被転写面11から受ける力(垂直抗力)のバラツキを複数のコイルスプリングで吸収し、1つの加圧体の押圧面内及び各加圧体の押圧面間での加圧体7に生じる応力差を均一化することができる。
【0028】
図3に示すように、加圧体7が複数のコイルスプリング8で支持されている場合、加圧体7の中央部を支持するコイルスプリング8は比較的大きな主となる第1コイルスプリング81であり、加圧体7の周縁部を支持するコイルスプリング8は第1コイルスプリング81に比べて小さな補助的な第2コイルスプリング82である。スタンプ部材63を移動方向に見たときの平面矢視で、第1コイルスプリング81は、加圧体7の押圧面70の凸状湾曲部75から最も突出している頂部73と同じ位置に配設されている。押圧面70の中で頂部78は被転写面11から受ける力が最も大きいことから、平面矢視で頂部73と同じ位置に第1コイルスプリング81を配設して、加圧体7を安定に保持するためである。
【0029】
図1に示すように、スタンプ部材63の内部には、図略の加熱装置が設けられている。加熱装置によりスタンプ部材63を加熱することで各加圧体7が加熱される。
【0030】
固定治具61の上部は、透明基材1を配置するワーク部61aと、ワーク部61aに形成された真空引き用穴61bとを有する。ワーク部61aは、透明基材1の前面側形状に相応した形状をしている。真空引き用穴61bは、ワーク部61aの比較的周縁近傍に開口しており、上下左右対称の位置関係で複数個設置されている。これらの真空引き用穴61bによる吸引により透明基材1は固定される。クランプ62は、固定治具61の上部のワーク部61aの外周縁を囲む枠状体である。
【0031】
ホットスタンプ装置6を用いて透明基材1の被転写面11に転写シート2の加飾層22を転写する方法について説明する。
図4に示すように、転写シート2は、支持フィルム20と、支持フィルム20の上に形成された離型層23と、離型層23の上に形成された加飾層22と、加飾層22の上に形成された接着層21とを有する。
【0032】
支持フィルム20は、PET(ポリエチレンテレフタレート)からなり、厚みは25μmである。離型層23は、離型材からなる。離型材の具体的成分は、アクリル系樹脂からなる。加飾層22は、インクジェット印刷により青色、黒色などの暗色で形成されている。接着層21は、熱可塑性接着剤からなる。接着層21、加飾層22、及び離型層23の厚みは、順に、1μm、1μm、1μmである。
【0033】
図1に示すように、固定治具61のワーク部61aに、透明基材1を配置する。透明基材1は、ポリカーボネート、及びアクリル系樹脂の群から選ばれる1種以上を用いる。第1の実施形態では、透明基材1はアクリル系樹脂を用いている。透明基材1の上に、転写シート2を配置する。転写シート2は、接着層21が透明基材1の側に向き、支持フィルム20がスタンプ部材63の側に向くように配置する。転写シート2を引き延ばした状態で、固定治具61のワーク部61aとクランプ62とで挟持する。このとき、透明基材1の後面1b側は、転写シート2との間に密閉空間10が形成される。
【0034】
図5に示すように、透明基材1の後面1b側と転写シート2との間の密閉空間10を、真空引き用穴61bを通じて減圧させる。密閉空間10内の空気は、透明基材1の周辺を迂回して、透明基材1の前面1a側とワーク部61aとの間の隙間を経て、真空引き用穴61bから吸引される。すると、転写シート2が密閉空間10に引き込まれ、透明基材1の後面1bに追従する。転写シート2が加圧体7により透明基材1の後面1bに加熱しながら押し付けられると、転写シート2の接着層21が被転写面11に接着し、転写シート2が被転写面11に固定される。透明基材1の後面1bの一般面12は、転写シート2が追従していても、加圧体7に非接触である。一般面12は、加熱されず、転写シート2は一般面12に接着固定されない。
【0035】
次に、
図6に示すように、スタンプ部材63を下降させ、加圧体7により転写シート2を透明基材1の後面1bに押し付ける。このとき、スタンプ部材63に内蔵された加熱手段によりスタンプ部材63を加熱することで、加圧体7の押圧面70が130〜180℃に加熱されている。ゴム弾性体77の被転写面11に当たってからの押し込み量は、例えば、1mm程度とする。加圧体7の押圧面70の熱により、転写シート2の接着層21が軟化ないし溶融して、被転写面11に加飾層22及び離型層23が転写される。
【0036】
ここで、
図7に示すように、製造時に生じる寸法誤差などにより、透明基材1の複数の被転写面11に高低差が生じる場合がある。本実施形態の加圧体7は、スタンプ部材63の支持部65に対してコイルスプリング8により揺動可能に弾性的に支持されている。このため、複数の加圧体7が同じ高さに位置している場合、複数の加圧体7の押圧面60は、高低差のある複数の被転写面11に追従して、ほぼ同じ押圧力で転写シート2を被転写面11に押しつける。このため、高低差のある複数の被転写面11に対して転写シート2の加飾層22を良好に転写することができる。また、いずれの加圧体7の押圧面70も被転写面11からほぼ同じ抗力を受けるため、一方の加圧体7に応力集中が生じることもない。
【0037】
一方、
図8に示すように、加圧体79がスタンプ部材63に一体に固定されている場合には、同じ高さに位置する加圧体79により高低差のある複数の被転写面11に転写シート2を押しつけたときには、高い方の被転写面11は加圧体79から過剰な押圧力を受ける。過剰な押圧力で押された被転写面11は加圧体79に大きな抗力を与え、加圧体79に過大な応力を生じさせる。一方、低い方の被転写面11は加圧体7から受ける押圧力は弱くなり、転写不良が生じてしまう。
【0038】
また、
図9(a)に示すように、製造時に生じる寸法誤差などにより、透明基材1の被転写面11が、加圧体7の押圧面70に対して傾斜する場合が生じる。この場合、
図9(b)に示すように、スタンプ部材7を移動方向Yに移動させて加圧体7を被転写面11に押圧させると、加圧体7は、被転写面11の形状に追従して被転写面11を法線の方向に押圧するように揺動する。このため、被転写面11は加圧体7により被転写面11の面方向で均一な押圧力で押圧される。ゆえに、良好に加飾層を転写することができる。また、加圧体7の押圧面70も被転写面11から局所的に大きな抗力を受けず、加圧体7に応力集中が生じることはない。
【0039】
一方、
図10に示すように、加圧体79がスタンプ部材63に一体に固定されている場合には、加圧体79は、被転写面11の中の高い部分に転写シート2を強い押圧力で押しつける。このため、加圧体79の押圧面70における、被転写面11の中の高い部分を押した部分は、局所的に応力が集中して損傷しやすい。一方、被転写面11の中の低い部分は加圧体79による押圧力は弱く、転写不良が発生しやすい。
【0040】
このように本実施形態によれば、加圧体7で転写シート2を透明基材1の被転写面11に加熱しながら押圧することで加飾層22を被転写面11に転写する。
【0041】
その後、
図11に示すように、真空引き用穴61bを通じての空気の吸引を停止させる。透明基材1と転写シート2との間の密閉空間10は開放されて、密閉空間10を大気圧に戻す。
【0042】
次に、
図12に示すように、スタンプ部材63を上昇させる。次に、
図13に示すように、透明基材1及び転写シート2が十分に冷却した後に、クランプ62を外して転写シート2の支持フィルム20を加飾層22から取り去る。接着層21、加飾層22及び離型層23は、転写層2として被転写面11に固定されて残り、一般面12には残らず、支持フィルム20とともに取り除かれる。
【0043】
次に、
図14に示すように、転写層2を形成した後には、透明基材1の後面1b全体に、スパッタリング法によりインジウムからなる金属層3を形成する。透明基材1に押さえ塗装をし、AES材料によりベース部5をインサート成形する。以上により、ミリ波透過カバー9が形成される。なお、ミリ波透過カバー9の全体厚みは、ミリ波の透過性を考慮して、ミリ波の波長λとの関係で所定厚みをもつようにする。
【0044】
本実施形態においては、加圧体7と支持部65との間には、支持部65に対して加圧体7を揺動自在に弾性的に支持するコイルスプリング8が介在している。加圧体7は、被転写面11の形状に柔軟に追従して支持部65に対して揺動可能に支持部65に弾性的に支持される。それゆえ、加圧体7により被転写面11が受ける力を、加圧体7の押圧面70の面方向で均一にすることができる。被転写面11全体に転写シート2の加飾層22を確実に転写することができる。また、加圧体7が被転写面11から受ける抗力によって加圧体7に働く応力の局所的な集中を防止できる。ゆえに、加圧体7の寿命が長くなり、加圧体7をもつスタンプ部材63を長期間使用することができる。
【0045】
複数の加圧体7は、複数の被転写面11のそれぞれの形状に追従して支持部65に対して揺動可能に支持部65に弾性的に支持されている。このため、被転写面11に高低差があっても、それぞれの加圧体7から被転写面11が垂直方向に受ける力F2を、複数の被転写面11間で均一にすることができる。各被転写面11に加飾層22を確実に転写することができる。また、各加圧体7が被転写面11から受ける抗力により加圧体7に働く応力を加圧体7間で均一にすることができる。このため、加圧体7の局所的な応力集中を防止でき、加圧体7の寿命を大幅に延ばすことができる。
【0046】
(第2の実施形態)
第2の実施形態のホットスタンプ装置は、
図15に示すように、スタンプ部材63の支持部65と加圧体7との間に介在させる弾性部材がゴム材85である点で、第1の実施形態のホットスタンプ装置と相違する。ゴム材85は、スタンプ部材63の凹状の支持部65の上面と加圧体7の上面との間の隙間全体を埋めている。ゴム材85は、支持部65の上面と加圧体7の上面に接着している。ゴム材85の厚みは、10mmの程度である。
【0047】
ゴム材85によっても、加圧体7は、支持部65に対して揺動自在に弾性的に支持される。このため、加圧体7が転写シートを被転写面に対して押圧する押圧力は、加圧体7の転写シートを押圧する押圧面の面方向で均一にすることができる。加圧体7に生じる応力の局所的な集中を防止できる。ゆえに、加圧体7の寿命が長くなる。また、被転写面全体に転写シートの加飾層を確実に転写することができる。
【0048】
上記実施形態においては、基材が、凹状湾曲部13をもつ透明基材1であり、加圧体7が凹状湾曲部13に沿った凸状湾曲部75にゴム弾性体77を設けているが、透明基材1が平坦面をもつ場合には、加圧体7は平坦面に沿った平坦部にゴム弾性体77を設けているとよい。被転写面11が平坦面であっても加圧体7の押圧面70に対して被転写面11が傾斜している場合にも、加圧体7は被転写面11の形状に追従して揺動するため、被転写面11に均一な押圧力で転写シートを押圧することができ、転写シートの加飾層を被転写面11に良好に転写することができる。また、加圧体7に応力集中も生じないため、加圧体7の損傷も生じにくく、スタンプ部材を長期間使用することができる。
【0049】
上記実施形態においては、スタンプ部材63が、透明基材1の複数の被転写面11にそれぞれ押圧する複数の加圧体7を有しているが、透明基材1に1つの被転写面11に1つの加圧体7を押圧する場合にも、この加圧体7をコイルスプリング8を介在させて支持部65に支持することで、加圧体7を揺動可能に弾性的に支持部65に支持させて、被転写面11の全体に均一な力を加えることができる。
【0050】
上記実施形態においては、加圧体7の押圧面70を形成しているのは、ゴム弾性体77であるが、ゴム弾性体77に代えて、板バネなどの弾性体であってもよい。
【0051】
上記実施形態は、本発明のホットスタンプ装置を用いてミリ波透過カバーを製造したが、これに限らない。本発明のホットスタンプ装置は、例えば、エンブレム、フロントグリル、パネル、ガーニッシュなどの車両部品、電化製品を製造するために用いることができる。