(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022069770
(43)【公開日】2022-05-12
(54)【発明の名称】加熱装置及び熱成形装置
(51)【国際特許分類】
B29C 51/46 20060101AFI20220502BHJP
B29C 51/42 20060101ALI20220502BHJP
【ＦＩ】
B29C51/46
B29C51/42
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020178608
(22)【出願日】2020-10-26
(71)【出願人】
【識別番号】304050369
【氏名又は名称】株式会社浅野研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】宇佐美 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】寺本 一典
【テーマコード（参考）】
4F208
【Ｆターム（参考）】
4F208AR06
4F208AR12
4F208MB01
4F208MH06
4F208MH10
4F208MK08
4F208MK13
(57)【要約】
【課題】
シートの上面側と下面側とを、安定して目標時間内に目標温度に達するよう加熱することができる加熱装置、及び、この加熱装置を備える熱成形装置を提供すること。
【解決手段】
加熱装置３０は、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度に
基づいて、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度を制御するヒータ制御部５２を備える。ヒータ制御部５２は、上面９１ｂおよび下面９１ｃのそれぞれの温度が目標時間Ｔｔ１１内に目標温度Ｃｔ１１，ＣＴ１２に達するための、温度の上昇率である基準昇温率ＴＲ１１，ＴＲ１２を算出し、上面９１ｂおよび下面９１ｃの温度のそれぞれが、基準昇温率ＴＲ１１，ＴＲ１２に沿って上昇するように、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０のそれぞれの制御を行うこと。
【選択図】図５
シートの上面側と下面側とを、安定して目標時間内に目標温度に達するよう加熱することができる加熱装置、及び、この加熱装置を備える熱成形装置を提供すること。
【解決手段】
加熱装置３０は、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度に
基づいて、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度を制御するヒータ制御部５２を備える。ヒータ制御部５２は、上面９１ｂおよび下面９１ｃのそれぞれの温度が目標時間Ｔｔ１１内に目標温度Ｃｔ１１，ＣＴ１２に達するための、温度の上昇率である基準昇温率ＴＲ１１，ＴＲ１２を算出し、上面９１ｂおよび下面９１ｃの温度のそれぞれが、基準昇温率ＴＲ１１，ＴＲ１２に沿って上昇するように、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０のそれぞれの制御を行うこと。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シートを加熱する加熱装置において、
前記シートの上面を加熱する上側ヒータと、
前記シートの下面を加熱する下側ヒータと、
前記シートの前記上面の温度を計測する上側温度センサと、
前記シートの前記下面の温度を計測する下側温度センサと、
前記上側温度センサ及び前記下側温度センサの計測温度に基づいて、前記上側ヒータ及び前記下側ヒータの温度を制御するヒータ制御部、を備え、
前記ヒータ制御部は、
前記上面の温度が、目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記上面の温度である第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率である第１基準昇温率と、
前記下面の温度が、前記目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記下面の温度である第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率である第２基準昇温率と、を算出し、
前記上面の温度が、前記第１基準昇温率に沿って上昇するように、前記上側温度センサの計測温度に基づいた前記上側ヒータの温度の制御と、
前記下面の温度が、前記第２基準昇温率に沿って上昇するように、前記下側温度センサの計測温度に基づいた前記下側ヒータの温度の制御と、を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
前記シートの上面を加熱する上側ヒータと、
前記シートの下面を加熱する下側ヒータと、
前記シートの前記上面の温度を計測する上側温度センサと、
前記シートの前記下面の温度を計測する下側温度センサと、
前記上側温度センサ及び前記下側温度センサの計測温度に基づいて、前記上側ヒータ及び前記下側ヒータの温度を制御するヒータ制御部、を備え、
前記ヒータ制御部は、
前記上面の温度が、目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記上面の温度である第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率である第１基準昇温率と、
前記下面の温度が、前記目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記下面の温度である第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率である第２基準昇温率と、を算出し、
前記上面の温度が、前記第１基準昇温率に沿って上昇するように、前記上側温度センサの計測温度に基づいた前記上側ヒータの温度の制御と、
前記下面の温度が、前記第２基準昇温率に沿って上昇するように、前記下側温度センサの計測温度に基づいた前記下側ヒータの温度の制御と、を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
【請求項2】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記上側ヒータと前記下側ヒータとは、前記シートの加熱を開始するときの、前記上側ヒータと前記シートの前記上面との間の距離Ｄ１と、前記下側ヒータと前記シートの前記下面との間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられていること、
を特徴とする加熱装置。
前記上側ヒータと前記下側ヒータとは、前記シートの加熱を開始するときの、前記上側ヒータと前記シートの前記上面との間の距離Ｄ１と、前記下側ヒータと前記シートの前記下面との間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられていること、
を特徴とする加熱装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の加熱装置において、
前記第１基準昇温率は、摂氏０℃から前記第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率であること、
前記第２基準昇温率は、摂氏０℃から前記第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率であること、
を特徴とする加熱装置。
前記第１基準昇温率は、摂氏０℃から前記第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率であること、
前記第２基準昇温率は、摂氏０℃から前記第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率であること、
を特徴とする加熱装置。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の加熱装置において、
前記目標時間の間において、所定の単位時間ごとに、前記上側温度センサにより前記上面の温度を計測し、
該計測の時点において前記第１基準昇温率に基づいて達しているべき前記上面の温度と、前記上側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記上側ヒータの温度の制御を行うこと、
前記単位時間ごとに、前記下側温度センサにより前記下面の温度を計測し、
該計測の時点において前記第２基準昇温率に基づいて達しているべき前記下面の温度と、前記下側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記下側ヒータの温度の制御を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
前記目標時間の間において、所定の単位時間ごとに、前記上側温度センサにより前記上面の温度を計測し、
該計測の時点において前記第１基準昇温率に基づいて達しているべき前記上面の温度と、前記上側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記上側ヒータの温度の制御を行うこと、
前記単位時間ごとに、前記下側温度センサにより前記下面の温度を計測し、
該計測の時点において前記第２基準昇温率に基づいて達しているべき前記下面の温度と、前記下側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記下側ヒータの温度の制御を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の加熱装置において、
前記ヒータ制御部は、
前記ヒータ制御部から前記上側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に前記上面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、前記上面の温度が前記第１基準昇温率に沿って上昇するよう前記上側ヒータを制御するための第１指令昇温率を算出し、
前記第１指令昇温率に基づいて、前記上側ヒータの温度の制御を行うこと、
前記ヒータ制御部から前記下側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に前記下面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、前記下面の温度が前記第２基準昇温率に沿って上昇するよう前記下側ヒータを制御するための第２指令昇温率を算出し、
前記第２指令昇温率に基づいて、前記下側ヒータの温度の制御を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
前記ヒータ制御部は、
前記ヒータ制御部から前記上側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に前記上面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、前記上面の温度が前記第１基準昇温率に沿って上昇するよう前記上側ヒータを制御するための第１指令昇温率を算出し、
前記第１指令昇温率に基づいて、前記上側ヒータの温度の制御を行うこと、
前記ヒータ制御部から前記下側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に前記下面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、前記下面の温度が前記第２基準昇温率に沿って上昇するよう前記下側ヒータを制御するための第２指令昇温率を算出し、
前記第２指令昇温率に基づいて、前記下側ヒータの温度の制御を行うこと、
を特徴とする加熱装置。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の加熱装置において、
前記ヒータ制御部は、
前記上面の温度が前記第１目標温度よりも低い所定の第１閾値に達したときに、前記上側ヒータの温度を、前記上面の温度が前記第１目標温度に維持されるよう制御すること、
前記下面の温度が前記第２目標温度よりも低い所定の第２閾値に達したときに、前記下側ヒータの温度を、前記下面の温度が前記第２目標温度に維持されるよう制御すること、
を特徴とする加熱装置。
前記ヒータ制御部は、
前記上面の温度が前記第１目標温度よりも低い所定の第１閾値に達したときに、前記上側ヒータの温度を、前記上面の温度が前記第１目標温度に維持されるよう制御すること、
前記下面の温度が前記第２目標温度よりも低い所定の第２閾値に達したときに、前記下側ヒータの温度を、前記下面の温度が前記第２目標温度に維持されるよう制御すること、
を特徴とする加熱装置。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の加熱装置において、
前記第１目標温度と、前記第２目標温度とは、同一の温度であること、
を特徴とする熱成形装置。
前記第１目標温度と、前記第２目標温度とは、同一の温度であること、
を特徴とする熱成形装置。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の加熱装置と、
前記加熱装置による加熱を行った前記シートを成形する成形装置と、を備えること、
を特徴とする熱成形装置。
前記加熱装置による加熱を行った前記シートを成形する成形装置と、を備えること、
を特徴とする熱成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱装置及び加熱装置を備える熱成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、シートを加熱する加熱装置が開示されている。さらには、加熱装置と、加熱装置による加熱を行ったシートを成形する成形装置と、を備える熱成形装置が開示されている。加熱装置は、シートの表面を加熱するヒーターと、シートの表面温度を計測する温度計測部と、ヒーターの温度を制御するヒータ制御部とを備える。ヒータ制御部は、計測される表面温度に応じて、ヒーターの温度を初期温度から順次低くなるよう制御する第一の温度制御手段と、第一の温度制御手段による制御で表面温度が目標温度となったときに、表面温度と目標温度との比較結果に応じて表面温度が目標温度に近づくようにヒーターの温度を制御するフィードバック制御を開始する、第二の温度制御手段と、を有する。第一の温度制御手段は、表面温度が目標温度よりも低い所定の温度を示す温度情報に達した場合にヒーターの温度を低下させる制御を、温度情報をより高い温度に変更して繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６４７２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、シートの上面を加熱する上側ヒータ（シートの上面よりも上側に配置された上側ヒータ）と、シートの下面を加熱する下側ヒータ（シートの下面よりも下側に配置された下側ヒータ）とによって、シートを加熱する場合、シートの上面側と下面側とを、安定して目標時間内に目標温度に達するよう加熱することが難しかった。
【0005】
例えば、加熱対象のシートが上面側の層と下面側の層とで材質が異なるような複数の層からなるシートである場合、上面と下面とで、目標温度が異なる場合がある。このような場合に、加熱装置によって複数のシートを順に加熱した場合、複数のシート間において、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）及び下面の温度変動（温度変化の推移）が大きく異なる場合があり、加熱終了時のシート間において、シートの厚み方向の温度分布が大きく異なることがあった。そうすると、順次加熱した複数のシート間において、シートの厚み方向の軟化または溶融の程度が大きく異なることがあった。このため、その後、成形装置によってシートを成形したときに、シート間におけるシートの変形具合（伸び具合）の違いが大きくなり、成形品の品質が安定しないことがあった。
【0006】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、シートの上面側と下面側とを、安定して目標時間内に目標温度に達するよう加熱することができる加熱装置、及び、この加熱装置を備える熱成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の加熱装置は、次のような構成を有している。
【0008】
（１）シートを加熱する加熱装置において、前記シートの上面を加熱する上側ヒータと、前記シートの下面を加熱する下側ヒータと、前記シートの前記上面の温度を計測する上側温度センサと、前記シートの前記下面の温度を計測する下側温度センサと、前記上側温度センサ及び前記下側温度センサの計測温度に基づいて、前記上側ヒータ及び前記下側ヒータの温度を制御するヒータ制御部、を備え、前記ヒータ制御部は、前記上面の温度が、目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記上面の温度である第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率である第１基準昇温率と、前記下面の温度が、目標時間の内に、前記シートの成形に必要な前記下面の温度である第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率である第２基準昇温率と、を算出し、前記上面の温度が、前記第１基準昇温率に沿って上昇するように、前記上側温度センサの計測温度に基づいた前記上側ヒータの温度の制御と、前記下面の温度が、前記第２基準昇温率に沿って上昇するように、前記下側温度センサの計測温度に基づいた前記下側ヒータの温度の制御と、を行うこと、を特徴とする。
【0009】
（１）に記載の加熱装置によれば、上側ヒータの温度と下側ヒータの温度は、それぞれ第１基準昇温率、第２基準昇温率に基づき、独立して制御されるため、加熱対象のシートが上面側の層と下面側の層とで材質が異なるような複数の層からなるシートを加熱する場合であっても、目標時間内に、上面と下面とでそれそれ異なる目標温度（第１目標温度，第２目標温度）まで、安定して加熱することができる。このため、その後、成形装置によってシートを成形したときに、シート間におけるシートの変形具合（伸び具合）の違いが小さくなり、成形品の品質が安定する。
【0010】
（２）（１）に記載の加熱装置において、前記上側ヒータと前記下側ヒータとは、前記シートの加熱を開始するときの、前記上側ヒータと前記シートの前記上面との間の距離Ｄ１と、前記下側ヒータと前記シートの前記下面との間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられていること、を特徴とする。
【0011】
シートの上面を加熱する上側ヒータ（シートの上面よりも上側に配置された上側ヒータ）と、シートの下面を加熱する下側ヒータ（シートの下面よりも下側に配置された下側ヒータ）とによって、シート（例えば、熱可塑性樹脂からなるシート、あるいは、熱可塑性樹脂を含むシート）を加熱する場合、加熱によってシートが軟化または溶融することでシートが下方に垂れるように変形することがある。この場合、加熱時間の経過に伴ってシートの軟化または溶融が進行するにしたがって、シートの上面が上側ヒータから遠ざかってゆき、反対に、シートの下面が下側ヒータに近づいてゆく。
【0012】
このことを考慮して、上述の加熱装置では、上側ヒータと下側ヒータとが、シートが加熱装置によって加熱される位置に配置されたとき（すなわち、シートの加熱を開始するとき）の、上側ヒータとシートの上面との間の距離Ｄ１と、下側ヒータとシートの下面との間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられている。このようにすることで、加熱によってシートが下方に垂れるように変形する場合でも、当該シートが下側ヒータに接触することを防止することができると共に、上側ヒータと下側ヒータとによって当該シートを適切に加熱することができる。
【0013】
（３）（１）または（２）に記載の加熱装置において、前記第１基準昇温率は、摂氏０℃から前記第１目標温度に達するための、前記上面の温度の上昇率であること、前記第２基準昇温率は、摂氏０℃から前記第２目標温度に達するための、前記下面の温度の上昇率であること、を特徴とする。
【0014】
加熱前のシート（上面および下面）は、室温となっていることが想定される。目標時間内に、室温から目標温度（第１目標温度，第２目標温度）まで達するように加熱を行うとした場合、季節や環境によって、シート（上面および下面）の加熱具合が変動し、成形品の品質が安定しないおそれがある。そこで、第１基準昇温率を、摂氏０℃から前記第１目標温度に達するための上面の温度の上昇率とするとともに、第２基準昇温率を、摂氏０℃から第２目標温度に達するための下面の温度の上昇率とすることで、シート（上面および下面）の加熱具合が季節や環境に左右されなくなる。よって、成形品の品質が安定する。
【0015】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の加熱装置において、前記目標時間の間において、所定の単位時間ごとに、前記上側温度センサにより前記上面の温度を計測し、該計測の時点において前記第１基準昇温率に基づいて達しているべき前記上面の温度と、前記上側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記上側ヒータの温度の制御を行うこと、前記単位時間ごとに、前記下側温度センサにより前記下面の温度を計測し、該計測の時点において前記第２基準昇温率に基づいて達しているべき前記下面の温度と、前記下側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記下側ヒータの温度の制御を行うこと、を特徴とする。
【0016】
（４）に記載の加熱装置によれば、目標時間の間において、所定の単位時間ごとに、上側温度センサにより上面の温度を計測し、該計測の時点において第１基準昇温率に基づいて達しているべき上面の温度と、上側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、上側ヒータの温度の制御を行うとともに、前記単位時間ごとに、前記下側温度センサにより前記下面の温度を計測し、該計測の時点において前記第２基準昇温率に基づいて達しているべき前記下面の温度と、前記下側温度センサの計測温度とのずれ量に基づき、前記下側ヒータの温度の制御を行うため、加熱が行われている間、上記ずれ量を解消し、上面の温度が第１基準昇温率に沿って昇温するように制御することができるとともに、下面の温度が第２基準昇温率に沿って昇温するように制御することができる。よって、シート（上面および下面）を、安定して目標時間内に目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に達するよう加熱することができる。
【0017】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の加熱装置において、ヒータ制御部は、ヒータ制御部から上側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に上面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、上面の温度が第１基準昇温率に沿って上昇するよう上側ヒータを制御するための第１指令昇温率を算出し、第１指令昇温率に基づいて、上側ヒータの温度の制御を行うこと、ヒータ制御部から下側ヒータに温度制御の指令が出された時点から、実際に下面の温度が変動するまでの反応時間を考慮し、下面の温度が第２基準昇温率に沿って上昇するよう下側ヒータを制御するための第２指令昇温率を算出し、第２指令昇温率に基づいて、下側ヒータの温度の制御を行うこと、を特徴とする。
【0018】
上側ヒータおよび下側ヒータの温度変化が行われてから、実際にシート（上面および下面）の温度が変化するまでには、反応時間が存在する。そのため、目標時間の時点で目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に達するように上側ヒータおよび下側ヒータに指令を出したとしても、上記反応時間のために、シート（上面および下面）の温度は、目標時間から数秒遅れて目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に達することになる。そうすると、サイクルタイムに遅れが生じ、生産効率に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、反応時間を考慮した第１指令昇温率に基づいて上側ヒータの温度を制御し、第２指令昇温率に基づいて下側ヒータの温度を制御することで、安定して目標時間内に目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に達するよう加熱することができ、サイクルタイムの遅れが解消される。
【0019】
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の加熱装置において、前記ヒータ制御部は、前記上面の温度が前記第１目標温度よりも低い所定の第１閾値に達したときに、前記上側ヒータの温度を、前記上面の温度が前記第１目標温度に維持されるよう制御すること、前記下面の温度が前記第２目標温度よりも低い所定の第２閾値に達したときに、前記下側ヒータの温度を、前記下面の温度が前記第２目標温度に維持されるよう制御すること、を特徴とする。
【0020】
目標時間が経過するまで、シート（上面および下面）が第１基準昇温率，第２基準昇温率に沿って上昇するように、上側ヒータ，下側ヒータの温度の制御を行うと、シート上面温度，シート下面温度が、オーバーシュートするおそれがある。そこで、加熱装置を上記（６）のようにすれば、シート上面温度，シート下面温度は、オーバーシュートを起こさず、滑らかに第１目標温度，第２目標温度に到達することができる。
【0021】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の加熱装置において、前記第１目標温度と、前記第２目標温度とは、同一の温度であること、を特徴とする。
【0022】
例えば、加熱対象のシートが単一層からなるシートである場合、上面下面ともに同一の目標時間内に、同一の目標温度に達するよう加熱することが求められる。しかし、従来は、上側ヒータ及び下側ヒータによってシートの加熱を開始してから、シートの上面の温度及び下面の温度が目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に到達するまでの期間における、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）と下面の温度変動（温度変化の推移）とが大きく異なることがあった。
【0023】
このように、シートの上面の温度変動と下面の温度変動との違いが大きくなることで、加熱終了時のシートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間において、厚み方向の温度分布の違いが大きくなることがあった。すなわち、シートの上面から厚み方向中央までの温度分布と、シートの下面から厚み方向中央までの温度分布とが、大きく異なってしまうことがあった。さらには、加熱装置によって複数のシートを順に加熱した場合に、複数のシート間において、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）及び下面の温度変動（温度変化の推移）が大きく異なる場合があり、加熱終了時のシート間において、シートの厚み方向の温度分布が大きく異なることがあった。
【0024】
このため、例えば、加熱装置によって熱可塑性のシートを加熱した場合には、加熱終了時のシートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で軟化または溶融の程度の違いが大きくなることがあった。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向の軟化または溶融の程度が大きく異なることがあった。このため、その後、成形装置によってシートを成形したときに、シート間におけるシートの変形具合（伸び具合）の違いが大きくなり、成形品の品質が安定しないことがあった。
【0025】
また、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維シートを加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させて炭素繊維複合シートを形成した場合は、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で、樹脂の硬化の程度の違いが大きくなることがあった。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向における樹脂の硬化の程度が大きく異なることがあった。このため、炭素繊維複合シートの品質が安定しないことがあった。
【0026】
そこで、（７）に記載の加熱装置のように、第１目標温度と、第２目標温度とを、同一の温度とすれば、第１基準昇温率、第２基準昇温率が同一となり、シート（上面および下面）を、安定して目標時間内に目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に達するよう加熱することができる。よって、シートの加熱を開始してからシートの上面温度及び下面温度が目標温度（第１目標温度，第２目標温度）に到達するまでの期間における、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）と下面の温度変動（温度変化の推移）との違いを小さくすることができる。換言すれば、シートの上面温度及び下面温度が目標温度に到達するまでの加熱期間中、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）と下面の温度変動（温度変化の推移）とを略同一にすることができる。
【0027】
これにより、加熱終了時のシートの上側半分と下側半分との間において、厚み方向の温度分布の違いが小さくなる。すなわち、シートの上面から厚み方向中央までの温度分布と、シートの下面から厚み方向中央までの温度分布との違いを小さくすることができる。さらには、加熱装置によって複数のシートを順に加熱した場合に、複数のシート間において、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）及び下面の温度変動（温度変化の推移）の違いが小さくなり、複数のシート間において、シートの厚み方向の温度分布の違いも小さくなる。
【0028】
このため、例えば、上述の加熱装置によって熱可塑性のシートを加熱した場合には、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で軟化または溶融の程度の違いを小さくすることができる。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向の軟化または溶融の程度の違いを小さくすることができる。このため、その後、成形装置によってシートを成形したときに、シート間におけるシートの変形具合（伸び具合）の違いが小さくなり、成形品の品質が安定する。
【0029】
また、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維シートを加熱することで、熱硬化性樹脂を硬化させて炭素繊維複合シートを形成した場合は、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で、樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向における樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。このため、形成される炭素繊維複合シートの品質が安定する。
【0030】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の熱成形装置は、次のような構成を有している。
【0031】
（８）（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の加熱装置と、前記加熱装置による加熱を行った前記シートを成形する成形装置と、を備えること、を特徴とする。
【0032】
（８）に記載の熱成形装置によれば、前述の加熱装置を備えているため、シートの上面側と下面側とを、安定して目標時間内に目標温度に達するよう加熱することができる。さらに、上述の熱成形装置は、前述の加熱装置による加熱を行ったシートを成形する成形装置を備えている。前述の加熱装置によって順次加熱を行った複数のシートを、成形装置によって順次成形することで、品質が安定した成形品（成形されたシート）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施形態にかかる熱成形装置の概略構成図である。
【図2】ヒータの平面図である。
【図3】ヒータを構成するヒータ要素の平面図である。
【図4】ヒータによるシートの加熱を説明する図である。
【図5】第１，第２基準昇温率および第１，第２指令昇温率を説明するグラフである。
【図6】第１，第２基準昇温率を摂氏０℃からの昇温率とすることの理由を説明するためのグラフである。
【図7】未成形シートの加熱開始から加熱完了までの上側ヒータおよび下側ヒータの制御フローを示す図である。
【図8】未成形シートの加熱開始から加熱終了までの、上側ヒータ温度と下側ヒータ温度とシート上面温度とシート下面温度の温度変動（温度変化の推移）を示すグラフである。
【図9】本実施形態の変形例における、シート上面温度とシート下面温度の温度変動（温度変化の推移）を示すグラフである。
【図10】本実施形態の変形例における、未成形シートの加熱開始から加熱完了までの上側ヒータおよび下側ヒータの制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
＜実施形態＞
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態にかかる加熱装置３０及び熱成形装置１の概略構成図である。熱成形装置１は、加熱装置３０と、成形装置４０とを備えている。さらに、熱成形装置１は、シート供給装置８１と、シート保持装置８３と、搬送制御部５１と、成形装置制御部５３とを備えている。なお、搬送制御部５１及び成形装置制御部５３は、図示しないＣＰＵ等を含む回路部を有している。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態にかかる加熱装置３０及び熱成形装置１の概略構成図である。熱成形装置１は、加熱装置３０と、成形装置４０とを備えている。さらに、熱成形装置１は、シート供給装置８１と、シート保持装置８３と、搬送制御部５１と、成形装置制御部５３とを備えている。なお、搬送制御部５１及び成形装置制御部５３は、図示しないＣＰＵ等を含む回路部を有している。
【0035】
シート供給装置８１及びシート保持装置８３は、搬送制御部５１の制御によって作動する。具体的には、シート供給装置８１は、搬送制御部５１の制御により、シート載置台８５に載置されている複数のシート９０（未成形シート９１）から、１枚のシート９０を取り出し、シート保持装置８３に供給する。また、シート保持装置８３は、シート供給装置８１によって供給されたシート９０を保持しつつ、搬送制御部５１の制御によって加熱装置３０へ搬送する。
【0036】
シート９０は、単一層からなる熱可塑性のシートであり、具体的には、熱可塑性樹脂からなるシートである。なお、本実施形態では、シート９０として、カット状（枚葉型）のシートを使用する場合を例示して説明するが、これに限定されず、例えば、ロール状に巻き取られた長尺のシートを引き出して使用するようにしても良い。
【0037】
加熱装置３０は、未成形シート９１の上面９１ｂを加熱する上側ヒータ１０と、未成形シート９１の下面９１ｃを加熱する下側ヒータ２０と、未成形シート９１の上面９１ｂの温度を計測する上側温度センサ１３と、未成形シート９１の下面９１ｃの温度を計測する下側温度センサ２３と、ヒータ制御部５２とを備える（図１参照）。なお、ヒータ制御部５２は、図示しないＣＰＵ等を含む回路部を有しており、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の、それぞれの温度を制御するための制御プログラムが記憶されている。
【0038】
この加熱装置３０（上側ヒータ１０と下側ヒータ２０）は、ヒータ制御部５２の制御によって作動し、未成形シート９１（成形装置４０によって成形される前のシート９０）を加熱して軟化または溶融させる。上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とは、未成形シート９１が加熱装置３０によって加熱される位置（図４に示す位置）に配置されたときに、上側ヒータ１０が未成形シート９１の上面９１ｂの上方に位置し、下側ヒータ２０が未成形シート９１の下面９１ｃの下方に位置するように設けられている。
【0039】
ここで、上側ヒータ１０について説明する。図２は、上側ヒータ１０の平面図であり、熱を放射する放熱部１０ｂ側から上側ヒータ１０を平面視した図である。図３は、上側ヒータ１０を構成するヒータ要素１１の平面図である。上側ヒータ１０は、Ｘ方向（図２において横方向）とＹ方向（図２において縦方向）に隣接して配列された複数のヒータ要素１１を有する。図２に示す例では、上側ヒータ１０は、Ｘ方向に６個のヒータ要素１１が隣接して配置されたヒータ要素１１の列が、Ｙ方向に５列隣接して並ぶ態様で、合計３０個のヒータ要素１１を有する。これらのヒータ要素１１によって、放熱部１０ｂが構成されている。
【0040】
ヒータ要素１１は、定格電圧での昇温速度が６０［℃／秒］以上である急速応答可能な高速追従型ヒーターである。このヒータ要素１１は、図３に示すように、略八角形状の絶縁板１５と、絶縁板１５の表面に配置された蛇行形状のヒーターエレメント１６とを有する。ヒーターエレメント１６は、一方向に間隔を空けて並ぶ複数の発熱板１７と、隣り合う発熱板１７の端部を互い違いに連結する複数の連結板１８とを備えている。各ヒータ要素１１が発する熱量は、ヒータ制御部５２が、各ヒータ要素１１に供給する電力量によって制御する。従って、上側ヒータ１０の温度は、ヒータ制御部５２が、ヒータ要素１１に供給する電力量によって制御する。なお、下側ヒータ２０も、上述した上側ヒータ１０と同様の構成を有する（図２及び図３参照）。
【0041】
上側温度センサ１３は、放射温度計であり、上側ヒータ１０の内部に配置されている。具体的には、上側温度センサ１３は、平面視で、上側ヒータ１０の中央領域に位置する４つのヒータ要素１１に囲まれるようにして、上側ヒータ１０の中央領域に設けられている（図２参照）。この上側温度センサ１３は、未成形シート９１の上面９１ｂの温度を計測して、シート上面温度Ｃ３として出力する。この出力により、ヒータ制御部５２は、未成形シート９１の上面９１ｂの温度（シート上面温度Ｃ３）を検知する。
【0042】
また、下側温度センサ２３は、放射温度計であり、下側ヒータ２０の内部に配置されている。具体的には、下側温度センサ２３は、平面視で、下側ヒータ２０の中央領域に位置する４つのヒータ要素１１に囲まれるようにして、下側ヒータ２０の中央領域に設けられている（図２参照）。この下側温度センサ２３は、未成形シート９１の下面９１ｃの温度を計測して、シート下面温度Ｃ４として出力する。この出力により、ヒータ制御部５２は、未成形シート９１の下面９１ｃの温度（シート下面温度Ｃ４）を検知する。
【0043】
また、上側ヒータ１０に含まれる複数のヒータ要素１１のうち、平面視で上側ヒータ１０の略中央に位置する１つのヒータ要素１１Ｂには、熱電対温度計１４が取り付けられている。この熱電対温度計１４は、ヒータ要素１１Ｂの温度を検出して、上側ヒータ１０の温度（上側ヒータ温度Ｃ１）として出力する。この出力により、ヒータ制御部５２は、上側ヒータ１０の温度（上側ヒータ温度Ｃ１）を検知する。
【0044】
また、下側ヒータ２０に含まれる複数のヒータ要素１１のうち、平面視で下側ヒータ２０の略中央に位置する１つのヒータ要素１１Ｂには、熱電対温度計２４が取り付けられている。この熱電対温度計２４は、ヒータ要素１１Ｂの温度を検出して、下側ヒータ２０の温度（下側ヒータ温度Ｃ２）として出力する。この出力により、ヒータ制御部５２は、下側ヒータ２０の温度（下側ヒータ温度Ｃ２）を検知する。
【0045】
ところで、熱可塑性のシート９０を加熱すると、加熱によってシート９０が軟化または溶融することでシート９０が下方に垂れるように変形する。より具体的には、加熱時間の経過に伴ってシート９０の軟化または溶融が進行するにしたがって、シート９０の上面９０ｂが上側ヒータ１０から遠ざかってゆき、反対に、シート９０の下面９０ｃが下側ヒータ２０に近づいてゆく。
【0046】
このことを考慮して、本実施形態の加熱装置３０では、図４に示すように、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とが、未成形シート９１が加熱装置３０によって加熱される位置（図４に示す位置、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０との間の位置）に配置されたとき（すなわち、未成形シート９１の加熱を開始するとき）に、上側ヒータ１０（未成形シート９１の上面９１ｂと対向する放熱部１０ｂ）と未成形シート９１の上面９１ｂとの間の距離Ｄ１と、下側ヒータ２０（未成形シート９１の下面９１ｃと対向する放熱部２０ｂ）と未成形シート９１の下面９１ｃとの間の距離Ｄ２が、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられている。詳細には、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とは、シート９０の加熱を開始するときに、距離Ｄ１と距離Ｄ２とがＤ１＜Ｄ２の関係を満たすように位置し、且つ、シート９０の加熱期間中、互いの位置を変えることなくシート９０を加熱する。このようにすることで、加熱によって下方に垂れるように変形するシート９０が下側ヒータ２０に接触することを防止することができると共に、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とによってシート９０をより適切に加熱することができる。なお、図４は、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とによって未成形シート９１の加熱を開始するときの、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０と未成形シート９１との位置関係を示す図である。
【0047】
成形装置４０は、成形装置制御部５３の制御によって作動し、加熱装置３０によって加熱されて軟化した未成形シート９１を成形する。この成形装置４０は、成形品Ｍの形状に応じたキャビティ（不図示）が形成された上型４１と、クランプ４２と、上型４１を保持する上テーブル（不図示）と、クランプ４２を保持する下テーブル（不図示）と、上テーブルと下テーブルを昇降可能に保持する成形用テーブル駆動機構（不図示）と、上型４１のキャビティ内に差圧を発生させる差圧供給機構（不図示）とを備えている。
【0048】
この成形装置４０では、成形装置制御部５３の制御により、以下のようにして未成形シート９１を成形して、成形済シート９２（成形品Ｍを含むシート９０）を作製する。具体的には、加熱装置３０による加熱によって軟化した未成形シート９１が、上型４１とクランプ４２との間に搬入されると、離間位置に配置されていた上型４１とクランプ４２とが、成形用テーブル駆動機構の駆動によって近接位置に移動する。なお、離間位置は、上型４１とクランプ４２との距離が最も離れた位置である。また、近接位置は、上型４１とクランプ４２とが最も近接する位置であり、上型４１とクランプ４２とによって未成形シート９１の成形が行われる位置である。
【0049】
上型４１とクランプ４２とが近接位置に配置されると、差圧供給機構によって上型４１のキャビティ内に差圧を発生させて、この差圧によってシート９０を上型４１に密接させる。これにより、未成形シート９１が、上型４１のキャビティに応じた形状に変化して、成形済シート９２（成形品Ｍを含むシート９０）になる。その後、成形用テーブル駆動機構の駆動によって、上型４１とクランプ４２とを離間位置に移動させて、成形済シート９２が取り出される。
【0050】
次に、本実施形態の加熱装置３０のヒータ温度制御について、詳細に説明する。本実施形態の熱成形装置１を構成する加熱装置３０では、目標時間Ｔｔ１１内に、未成形シート９１（上面９１ｂおよび下面９１ｃ）を目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）まで加熱するための昇温率（後述する第１基準昇温率ＴＲ１１，第２基準昇温率ＴＲ１２，第１指令昇温率ＴＲ２１，第２指令昇温率ＴＲ２２）に基づき、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とがそれぞれ独立して制御される。
【0051】
具体的には、昇温率に基づき、未成形シート９１の加熱開始から加熱完了までにおける所定の時間毎（例えば１秒毎）の、上側ヒータ１０を制御するためのシート温度指令値と、下側ヒータ２０を制御するためのシート温度の指令値と、のそれぞれを算出し、このシート温度の指令値に基づいて、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０のそれぞれのヒータ要素１１に供給する電力量を調節する。この電力量の調節により、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度を変化させ、未成形シート９１を加熱する。したがって、ヒータ制御部５２は、予め、ヒータ制御部５２に記憶されている制御プログラムに従って、昇温率の算出を行う。
【0052】
ヒータ制御部５２は、まず、第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２を算出する。第１基準昇温率ＴＲ１１とは、未成形シート９１の上面９１ｂの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、摂氏０℃から第１目標温度Ｃｔ１１に達するための、例えば１秒毎の上面９１ｂの温度の上昇率であり、第１目標温度Ｃｔ１１を目標時間Ｔｔ１１で割ることで求まる（Ｃｔ１１／Ｔｔ１１）。
【0053】
第２基準昇温率ＴＲ１２とは、未成形シート９１の下面９１ｃの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、摂氏０℃から第２目標温度Ｃｔ１２に達するための、例えば１秒毎の下面９１ｃの温度の上昇率であり、第２目標温度Ｃｔ１２を目標時間Ｔｔ１１で割ることで求まる（Ｃｔ１２／Ｔｔ１１）。
【0054】
ここで、第１基準昇温率ＴＲ１１、第２基準昇温率ＴＲ１２ともに摂氏０℃からの昇温率としているのには、以下のような理由がある。
【0055】
未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度は、加熱前には室温となっていることが想定される。例えば、室温を温度Ｃｓ１１（図６参照）とすれば、０秒時点から目標時間Ｔｔ１１までの間に、温度Ｃｓ１１から目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）に達するため昇温率は、図６に示す昇温率ＴＲ４１のような傾きとなる。しかし、室温は、季節や環境により変動するため、例えば、室温が、温度Ｃｓ１１とは異なる温度Ｃｓ１２であった場合には、０秒時点から目標時間Ｔｔ１１までの間に、温度Ｃｓ１１から目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）に達するため昇温率は、図６に示す昇温率ＴＲ４２のような傾きとなる。
【0056】
このように、季節や環境により、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）に達するための昇温率が変動すると、未成形シート９１の加熱具合が変動し、成形品Ｍの品質が一定とならないおそれがある。そこで、昇温率が季節や環境に左右されないよう、第１基準昇温率ＴＲ１１および、第２基準昇温率ＴＲ１２を、摂氏０℃からの昇温率としているのである。
【0057】
例えば、加熱前の未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が温度Ｃｓ１１であれば、図６に示すように、時点Ｔｓ１１から加熱が開始され、目標時間Ｔｔ１１までの間に、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）に達する。一方で、加熱前の未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が温度Ｃｓ１２であれば、図６に示すように、時点Ｔｓ１２から加熱が開始され、目標時間Ｃｔ１１までの間に、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２）に達する。加熱前の未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が温度Ｃｓ１１であっても、温度Ｃｓ１２であっても、第１基準昇温率ＴＲ１１または第２基準昇温率ＴＲ１２に基づいて昇温されるため、未成形シート９１の加熱具合が、季節や環境に左右されずに一定となり、成形品Ｍの品質が安定する。
【0058】
加熱装置３０のヒータ温度制御についての説明に戻ると、ヒータ制御部５２は、未成形シート９１の上面９１ｂの温度が第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇するように上側ヒータ１０の温度を制御し、未成形シート９１の下面９１ｃの温度が第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように下側ヒータ２０の温度を制御する。しかし、ここで留意しなければならないのは、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度変化が行われてから、実際に未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が変化するまでの反応時間である。
【0059】
例えば、目標時間Ｔｔ１１を６０秒とし、第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２を１３０℃とすれば、第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２は、２．１７℃／秒となる。これは、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０に対するシート温度の指令値を、１０秒時点では摂氏２１．７℃、２０秒時点では摂氏４３．４℃というように、摂氏０℃から１秒毎に２．１７℃づつ上昇させていくことで、未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が６０秒で摂氏１３０℃に達するということを意味する。
【0060】
しかし、実際には、例えば、６０秒時点で摂氏１３０℃というシート温度の指令値を出したとしても、その瞬間に未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が摂氏１３０℃に達するわけではない。つまり、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の出力変更から実際に上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度が上昇し、その熱が未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）に伝わって摂氏１３０℃となるまでの反応時間がある。
【0061】
よって、この反応時間を考慮せずに、第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２に基づいてシート温度指令値を算出すると、未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度は、目標時間Ｔｔ１１内に、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達することが出来ない。つまり、図５に示すように、未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するまでに、反応時間Ｔｄ（図５参照）分だけ余分に時間がかかるため、実際には、破線で示す昇温率ＴＲ３１に沿って、未成形シート９１が加熱されることとなってしまう。目標時間Ｔｔ１１内に、未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の温度が、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達することが出来ないこととなると、サイクルタイムの遅れが発生し、生産効率に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0062】
そこで、ヒータ制御部５２は、ヒータ制御部５２に記憶されている制御プログラムに従って、上記の反応時間Ｔｄを考慮した第１指令昇温率ＴＲ２１および第２指令昇温率ＴＲ２２を算出する。
【0063】
第１指令昇温率ＴＲ２１とは、未成形シート９１の上面９１ｂの温度が、目標時間Ｔｔ１１から反応時間Ｔｄを減じた第１指令目標時間Ｔｔ２１の内に、摂氏０度から第１目標温度Ｃｔ１１に達するための、上面９１ｂの温度の上昇率である（ＴＲ２１＝Ｃｔ１１／（Ｔｔ１１－Ｔｄ））。
【0064】
反応時間Ｔｄを考慮した第１指令昇温率ＴＲ２１により、シート温度の指令値を求め、当該指令値により、ヒータ要素１１に供給する電力量を調節し、上側ヒータ１０の温度を変化させれば、実際の未成形シート９１の上面９１ｂの温度は、第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇していくため、目標時間Ｔｔ１１内に、第１目標温度Ｃｔ１１に達することが出来る。よって、サイクルタイムの遅れが解消される。
【0065】
第２指令昇温率ＴＲ２２とは、未成形シート９１の下面９１ｃの温度が、目標時間Ｔｔ１１から反応時間Ｔｄを減じた第２指令目標時間Ｔｔ２２の内に、摂氏０度から第２目標温度Ｃｔ１２に達するための、下面９１ｃの温度の上昇率である（ＴＲ２２＝Ｃｔ１２／（Ｔｔ１１－Ｔｄ））。
【0066】
反応時間Ｔｄを考慮した第２指令昇温率ＴＲ２２により、シート温度の指令値を求め、当該指令値により、ヒータ要素１１に供給する電力量を調節し、下側ヒータ２０の温度を変化させれば、実際の未成形シート９１の下面９１ｃの温度は、第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇していくため、目標時間Ｔｔ１１内に、第２目標温度Ｃｔ１２に達することが出来る。よって、サイクルタイムの遅れが解消される。
【0067】
なお、反応時間Ｔｄは、作業者が反応時間Ｔｄを複数回測定し、その平均値をヒータ制御部５２に手動で入力することとしても良いし、ヒータ制御部５２が、自動で反応時間Ｔｄを複数回測定し、その平均値を用いて第１指令昇温率ＴＲ２１および第２指令昇温率ＴＲ２２の算出を行うこととしても良い。
【0068】
次に、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０による未成形シート９１の加熱工程について、図７および図８を用いて説明する。図７は、未成形シート９１の加熱開始から加熱完了までの上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の制御フローを示す図である。図８は、未成形シート９１の加熱開始から加熱終了までの、上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２とシート上面温度Ｃ３とシート下面温度Ｃ４の温度変動（温度変化の推移）を示している。なお、図８では、上側ヒータ温度Ｃ１を一点鎖線で示し、下側ヒータ温度Ｃ２を破線で示し、シート上面温度Ｃ３を太い実線で示し、シート下面温度Ｃ４を細い実線で示している。なお、本実施形態では、第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度Ｃｔ１２は、ともに摂氏１３０度に設定され、目標時間Ｔｔ１１は６０秒に設定さている。従って、本実施形態では、６０秒間で、ヒータ制御部５２によって制御される上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の加熱によって、未成形シート９１の上面９１ｂの温度が摂氏１３０℃にまで昇温すると共に、未成形シート９１の下面９１ｃの温度も摂氏１３０℃にまで昇温して、未成形シート９１が軟化する。
【0069】
上側ヒータ１０および下側ヒータ２０による未成形シート９１の加熱工程は、例えば、作業者が加熱装置３０の動作開始ボタン等を操作することで、開始される。
【0070】
上側ヒータ１０と下側ヒータ２０の制御は、ヒータ制御部５２によって、それぞれ独立して行われる。つまり、上側ヒータ１０の制御は、第１指令昇温率ＴＲ２１に基づいたシート温度の指令値により行われ、下側ヒータ２０の制御は、第２指令昇温率ＴＲ２２に基づいたシート温度の指令値により行われる。例えば、目標時間Ｔｔ１１を６０秒とし、第１目標温度Ｃｔ１１および第２目標温度を摂氏１３０℃とし、反応時間Ｔｄを３秒とすれば、第１指令昇温率ＴＲ２１および第２指令昇温率ＴＲ２２は、２．２８℃／秒となる。よって、シート温度の指令値は、０秒時点で摂氏０℃であり、１秒毎に２．２８℃上昇されていく。
【0071】
このシート温度の指令値は、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の制御が開始される０秒時点から１秒毎に２．２８℃上昇されていくが、シート温度の指令値が、上側温度センサ１３が計測するシート上面温度Ｃ３に達するまでは、上側ヒータ１０のヒータ要素１１に供給する電力量の制御は行われず、待機状態となる（図７中Ｓ１１：ＮＯ）。同様に、シート温度の指令値が、下側温度センサ２３が計測するシート下面温度Ｃ４に達するまでは、下側ヒータ２０のヒータ要素１１に供給する電力量の制御は行われず、待機状態となる（図７中Ｓ１１：ＮＯ）。
【0072】
そして、１秒毎に上昇していくシート温度の指令値が、上側温度センサ１３（または下側温度センサ２３）が計測するシート上面温度Ｃ３（またはシート下面温度Ｃ４）に達すると（図７中Ｓ１１：ＹＥＳ）、シート温度の指令値に基いて、上側ヒータ１０のヒータ要素１１に供給する電力量の制御が開始される（図７中Ｓ１２）。同様に、１秒毎に上昇していくシート温度の指令値が、下側温度センサ２３が計測するシート下面温度Ｃ４に達すると（図７中Ｓ１１：ＹＥＳ）、シート温度の指令値に基づいて、下側ヒータ２０のヒータ要素１１に供給する電力量の制御が開始される（図７中Ｓ１２）。
【0073】
つまり、図８に示すように、シートの温度（すなわちシート上面温度Ｃ３およびシート下面温度Ｃ４）が、室温（例えば、摂氏約２０℃）となっていれば、シート温度の指令値が、室温に到達して初めて上側ヒータ１０および下側ヒータ２０のヒータ要素１１に供給する電力量の制御が行われるのである。図８中の時点Ｔｓ１３から、ヒータの温度（すなわち上側ヒータ温度Ｃ１および下側ヒータ温度Ｃ２）が上昇しているのは、そのためである。常に摂氏０℃からシート温度の指令値を制御することで、季節や環境による昇温率の変動を防ぐことができる。これにより、未成形シート９１の加熱具合が季節や環境によって変動することを防ぎ、成形品Ｍの品質を安定させることが出来る。
【0074】
ヒータ要素１１に供給する電力量の制御が開始された後も、引き続き、シート温度の指令値が第１指令昇温率ＴＲ２１，第２指令昇温率ＴＲ２２に基づいて１秒毎に上昇されていく。そして、その上昇される指令値により、ヒータ要素１１に供給する電力量が上昇されていき、未成形シート９１（上面９１ｂ，下面９１ｃ）の加熱が、目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に到達するように進められる。
【0075】
この加熱が進められている間、ヒータ制御部５２は、上側温度センサ１３の計測温度（すなわちシート上面温度Ｃ３）に基づき、未成形シート９１（上面９１ｂ）の温度が、第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇しているか否かモニタリングを行うとともに、下側温度センサ２３の計測温度（すなわちシート下面温度Ｃ４）に基づき、未成形シート９１（下面９１ｃ）の温度が、第２基準昇温率Ｒ１２に沿って上昇しているか否かモニタリングを行う（図７中Ｓ１３）。
【0076】
つまり、所定の単位時間毎（例えば、シート温度の指令値の上昇に合わせて１秒毎）に、上側温度センサ１３および下側温度センサ２３によってシートの温度（シート上面温度Ｃ３およびシート下面温度Ｃ４）を計測し、該計測の時点において、第１基準昇温率ＴＲ１１に基づいて達しているべき上面９１ｂの温度と、上側温度センサ１３の計測温度（すなわちシート上面温度Ｃ３）とがずれていないか観察を行うとともに、第２基準昇温率ＴＲ１２に基づいて達しているべき下面９１ｃの温度と、下側温度センサ２３の計測温度（すなわちシート下面温度Ｃ４）とがずれていないか観察を行う。そして、シート上面温度Ｃ３にずれがあると判断されれば、上側ヒータ１０のヒータ要素１１に供給する電力量を調整し、そのずれ量を解消するよう、上側ヒータ１０の温度の制御を行い、シート下面温度Ｃ４にずれがあると判断されれば、下側ヒータ２０のヒータ要素１１に供給する電力量を調整し、そのずれ量を解消するよう、下側ヒータ２０の温度の制御を行う。例えば、図８には、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度（すなわち、上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２）が、時点Ｔｓ１３で急激に上昇された後、目標時間Ｔｔ１１まで、微少な上昇と下降を繰り返していることが示されている。この上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２の微少な上昇と下降は、モニタリングによって、ヒータ要素１１に供給する電力量が調整され、上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度の制御が行われていることを示している。
【0077】
このモニタリングは、目標時間Ｔｔ１１が経過するまで（例えば、６０秒が経過するまで）継続される（図７中Ｓ１４：ＮＯ）。そして、目標時間Ｔｔ１１が経過すると（図７中Ｓ１４；ＹＥＳ）、加熱の制御は終了する。
【0078】
さらに、本実施形態では、ヒータ制御部５２は、図８に示すように、目標時間Ｔｔ１１経過後、制御プログラムに従って、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度（シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４）が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に維持されるように、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度（すなわち、上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２）を制御する。
【0079】
このようにすることで、加熱終了時のシート９０の上側半分と下側半分とにおいて、厚み方向の温度分布の違いをより一層小さくすることができる。すなわち、シート９０の上面９０ｂから厚み方向中央部９０ｄまでの温度分布と、シート９０の下面９０ｃから厚み方向中央部９０ｄまでの温度分布との違いを、より一層小さくすることができる。さらには、加熱装置３０によって複数のシートを順に加熱した場合に、複数のシート９０間において、シート９０の上面９０ｂの温度変動（温度変化の推移）及び下面９０ｃの温度変動（温度変化の推移）の違いがより一層小さくなり、複数のシート９０間において、シート９０の厚み方向の温度分布の違いもより一層小さくなる。
【0080】
これにより、加熱終了時（成形前）のシート９０（未成形シート９１）の上側半分と下側半分とにおいて、軟化の程度（軟化具合）の違いをより一層小さくすることができる（換言すれば、軟化具合を略同等にできる）。さらには、加熱装置３０によって順次加熱した複数のシート９０間において、シート９０の厚み方向の軟化具合の違いもより一層小さくなる。このため、その後、成形装置４０によってシート９０を成形したときに、シート９０間におけるシート９０の変形具合（伸び具合）の違いがより一層小さくなり、成形品Ｍの品質がより一層安定する（シート９０の成形不良もより一層低減することもできる）。
【0081】
＜変形例＞
次に上記実施形態の変形例について説明する。上記実施形態においては、目標時間Ｔｔ１１経過後、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度（シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４）が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に維持されるように、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度（すなわち、上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２）を制御しているが、目標時間Ｔｔ１１が経過するまで、シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４が第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度の制御を行うと、図９に示すように、シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４が、第１目標温度Ｃｔ１１及び第２目標温度Ｃｔ１２を超えてしまい、オーバーシュートするおそれがある（図９に示す破線部）。
次に上記実施形態の変形例について説明する。上記実施形態においては、目標時間Ｔｔ１１経過後、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度（シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４）が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に維持されるように、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度（すなわち、上側ヒータ温度Ｃ１と下側ヒータ温度Ｃ２）を制御しているが、目標時間Ｔｔ１１が経過するまで、シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４が第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度の制御を行うと、図９に示すように、シート上面温度Ｃ３及びシート下面温度Ｃ４が、第１目標温度Ｃｔ１１及び第２目標温度Ｃｔ１２を超えてしまい、オーバーシュートするおそれがある（図９に示す破線部）。
【0082】
そこで、このオーバーシュートを防ぐために、本変形例においては、ヒータ制御部５２は、上面９１ｂの温度（シート上面温度Ｃ３）が、第１目標温度Ｃｔ１１よりも低い所定の第１閾値Ｃｔ２１に達したときに、シート上面温度Ｃ３が第１目標温度Ｃｔ１１に維持されるように、上側ヒータ１０の温度（すなわち、上側ヒータ温度Ｃ１）を制御するとともに、下面９１ｃの温度（シート下面温度Ｃ４）が、第２目標温度Ｃｔ１２よりも低い所定の第２閾値Ｃｔ２２に達したときに、下面９１ｃの温度（シート下面温度Ｃ４）が第２目標温度Ｃｔ１２に維持されるように、下側ヒータ２０の温度（すなわち、下側ヒータ温度Ｃ２）を制御することとしている。
【0083】
【0084】
モニタリング（図１０中Ｓ１３）は、上側温度センサ１３及の計測温度（シート上面温度Ｃ３）が第１閾値Ｃｔ２１に到達するまで、および、下側温度センサ２３の計測温度（シート下面温度Ｃ４）が、第２閾値Ｃｔ２２に到達するまで継続される（図１０中Ｓ１５：ＮＯ）。
【0085】
そして、上側温度センサ１３の計測温度（シート上面温度Ｃ３）が、第１閾値Ｃｔ２１に到達すると（図１０中Ｓ１５：ＹＥＳ）、加熱の制御は終了し、上側温度センサ１３の計測温度（シート上面温度Ｃ３）を、第１目標温度Ｃｔ１１に維持する制御に切り替える（図１０中Ｓ１６）。同様に、下側温度センサ２３の計測温度（シート下面温度Ｃ４）が、第２閾値Ｃｔ２２に到達すると（図１０中Ｓ１５：ＹＥＳ）、加熱の制御は終了し、下側温度センサ２３の計測温度（シート下面温度Ｃ４）を、第２目標温度Ｃｔ１２に維持する制御に切り替える（図１０中Ｓ１６）。
【0086】
このように制御を行うことで、図９に示すように、シート上面温度Ｃ３およびシート下面温度Ｃ４は、オーバーシュートを起こさず、それぞれ滑らかに第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２に到達するため、オーバーシュートの発生を抑えることが可能である。なお、第１閾値Ｃｔ２１は、例えば第１目標温度Ｃｔ１１から前記第１目標温度Ｃｔ１１の１０％を減じた値であり、第２閾値Ｃｔ２２は、例えば第２目標温度Ｃｔ１２から第２目標温度Ｃｔ１２の１０％を減じた値である。ただし、閾値Ｃｔ２１，Ｃｔ２２はこれに限定されるものではなく、複数回試験を行うなどして、可能な限りオーバーシュートを抑えることが可能な閾値に調整される。
【0087】
なお、以上説明した本実施形態およびその変形例は、ともにシート９０が単一層からなる熱可塑性のシートとし、第１目標温度Ｃｔ１１と第２目標温度Ｃｔ１２とを同一の温度として説明しているが、シート９０を、上面側の層と下面側の層とで材質が異なるような複数の層からなる熱可塑性のシートとしても良い。
【0088】
この場合は、第１目標温度Ｃｔ１１と第２目標温度Ｃｔ１２とが異なる温度となる場合があり、それぞれの目標温度に基づき、第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２、第１指令昇温率ＴＲ２１および第２指令昇温率ＴＲ２２が算出される。また、シート９０の、上面側の層と下面側の層とで材質が異なれば、上面側と下面側とで反応時間Ｔｄも異なってくる場合がある。
【0089】
それぞれの目標温度に基づいて計算される昇温率（第１基準昇温率ＴＲ１１および第２基準昇温率ＴＲ１２、第１指令昇温率ＴＲ２１および第２指令昇温率ＴＲ２２）に基づき、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０は独立して制御されるため、シート９０が複数の層からなるシートであったとしても、上面９１ｂは、安定して目標時間Ｔｔ１１内に第１目標温度Ｃｔ１１に達することができ、下面９１ｃは、安定して目標時間Ｔｔ１１内に第２目標温度Ｃｔ１２に達することができる。つまり、上側ヒータ１０は、上面９１ｂの温度が第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇するように上側ヒータ１０の温度が制御され、下側ヒータ２０は、下面９１ｃの温度が第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように下側ヒータ２０の温度の制御が制御されるため、上面９１ｂ，下面９１ｃともに、安定して目標時間Ｔｔ１１内に第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２に達することができる。
【0090】
以上説明したように、本実施形態に係る加熱装置３０によれば、
（１）シート９０（未成形シート９１）を加熱する加熱装置３０において、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂを加熱する上側ヒータ１０と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃを加熱する下側ヒータ２０と、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度を計測する上側温度センサ１３と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃの温度を計測する下側温度センサ２３と、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度に基づいて、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度を制御するヒータ制御部５２、を備え、ヒータ制御部５２は、上面９１ｂの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、シート９０（未成形シート９１）の成形に必要な上面９１ｂの温度である第１目標温度Ｃｔ１１に達するための、上面９１ｂの温度の上昇率である第１基準昇温率ＴＲ１１と、下面９１ｃの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、シート９０（未成形シート９１）の成形に必要な下面９１ｃの温度である第２目標温度Ｃｔ１２に達するための、下面９１ｃの温度の上昇率である第２基準昇温率ＴＲ１２と、を算出し、上面９１ｂの温度が、第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇するように、上側温度センサ１３の計測温度に基づいた上側ヒータ１０の温度の制御と、下面９１ｃの温度が、第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように、下側温度センサ２３の計測温度に基づいた下側ヒータ２０の温度の制御と、を行うこと、を特徴とする。
（１）シート９０（未成形シート９１）を加熱する加熱装置３０において、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂを加熱する上側ヒータ１０と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃを加熱する下側ヒータ２０と、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度を計測する上側温度センサ１３と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃの温度を計測する下側温度センサ２３と、上側温度センサ１３及び下側温度センサ２３の計測温度に基づいて、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０の温度を制御するヒータ制御部５２、を備え、ヒータ制御部５２は、上面９１ｂの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、シート９０（未成形シート９１）の成形に必要な上面９１ｂの温度である第１目標温度Ｃｔ１１に達するための、上面９１ｂの温度の上昇率である第１基準昇温率ＴＲ１１と、下面９１ｃの温度が、目標時間Ｔｔ１１の内に、シート９０（未成形シート９１）の成形に必要な下面９１ｃの温度である第２目標温度Ｃｔ１２に達するための、下面９１ｃの温度の上昇率である第２基準昇温率ＴＲ１２と、を算出し、上面９１ｂの温度が、第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇するように、上側温度センサ１３の計測温度に基づいた上側ヒータ１０の温度の制御と、下面９１ｃの温度が、第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように、下側温度センサ２３の計測温度に基づいた下側ヒータ２０の温度の制御と、を行うこと、を特徴とする。
【0091】
（１）に記載の加熱装置３０によれば、上側ヒータ１０の温度（上側ヒータ温度Ｃ１）と下側ヒータ（下側ヒータ温度Ｃ２）の温度は、それぞれ第１基準昇温率ＴＲ１１、第２基準昇温率ＴＲ１２に基づき、独立して制御されるため、加熱対象のシート９０（未成形シート９１）が上面９１ｂ側の層と下面９１ｃ側の層とで材質が異なるような複数の層からなるシート９０（未成形シート９１）を加熱する場合、目標時間Ｔｔ１１内に、上面９１ｂと下面９１ｃとでそれそれ異なる目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）まで、安定して加熱することができる。このため、その後、成形装置４０によってシート９０を成形したときに、シート９０（成形済シート９２）間におけるシート９０（成形済シート９２）の変形具合（伸び具合）の違いが小さくなり、成形品Ｍの品質が安定する。
【0092】
（２）（１）に記載の加熱装置３０において、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とは、シート９０（未成形シート９１）の加熱を開始するときの、上側ヒータ１０とシート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂとの間の距離Ｄ１と、下側ヒータ２０とシート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃとの間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられていること、を特徴とする。
【0093】
シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂを加熱する上側ヒータ１０（シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂよりも上側に配置された上側ヒータ１０）と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃを加熱する下側ヒータ２０（シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃよりも下側に配置された下側ヒータ２０）とによって、シート９０（未成形シート９１）（例えば、熱可塑性樹脂からなるシート、あるいは、熱可塑性樹脂を含むシート）を加熱する場合、加熱によってシートが軟化または溶融することでシート９０（未成形シート９１）が下方に垂れるように変形することがある。この場合、加熱時間の経過に伴ってシート９０（未成形シート９１）の軟化または溶融が進行するにしたがって、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂが上側ヒータ１０から遠ざかってゆき、反対に、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃが下側ヒータ２０に近づいてゆく。
【0094】
このことを考慮して、上述の加熱装置３０では、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とが、シート９０（未成形シート９１）が加熱装置３０によって加熱される位置に配置されたとき（すなわち、シート９０（未成形シート９１）の加熱を開始するとき）の、上側ヒータ１０とシート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂとの間の距離Ｄ１と、下側ヒータ２０とシート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃとの間の距離Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けられている。このようにすることで、加熱によってシート９０（未成形シート９１）が下方に垂れるように変形する場合でも、当該シート９０（未成形シート９１）が下側ヒータ２０に接触することを防止することができると共に、上側ヒータ１０と下側ヒータ２０とによって当該シート９０（未成形シート９１）を適切に加熱することができる。
【0095】
（３）（１）または（２）に記載の加熱装置３０において、第１基準昇温率ＴＲ１１は、摂氏０℃から第１目標温度Ｃｔ１１に達するための、上面９１ｂの温度の上昇率であること、第２基準昇温率ＴＲ１２は、摂氏０℃から第２目標温度Ｃｔ１２に達するための、下面９１ｃの温度の上昇率であること、を特徴とする。
【0096】
加熱前のシート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）は、室温となっていることが想定される。目標時間Ｔｔ１１内に、室温から目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）まで達するように加熱を行うとした場合、季節や環境によって、シート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）の加熱具合が変動し、成形品Ｍの品質が安定しないおそれがある。そこで、第１基準昇温率ＴＲ１１を、摂氏０℃から第１目標温度Ｃｔ１１に達するための上面９１ｂの温度の上昇率とするとともに、第２基準昇温率ＴＲ１２を、摂氏０℃から第２目標温度Ｃｔ１２に達するための下面９１ｃの温度の上昇率とすることで、シート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）の加熱具合が季節や環境に左右されなくなる。よって、成形品Ｍの品質が安定する。
【0097】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の加熱装置３０において、目標時間Ｔｔ１１の間において、所定の単位時間ごと（例えば１秒ごと）に、上側温度センサ１３により上面９１ｂの温度を計測し、該計測の時点において第１基準昇温率ＴＲ１１に基づいて達しているべき上面９１ｂの温度と、上側温度センサ１３の計測温度とのずれ量に基づき、上側ヒータ１０の温度の制御を行うこと、単位時間ごとに、下側温度センサ２３により下面９１ｃの温度を計測し、該計測の時点において第２基準昇温率ＴＲ１２に基づいて達しているべき下面９１ｃの温度と、下側温度センサ２３の計測温度とのずれ量に基づき、下側ヒータ２０の温度の制御を行うこと、を特徴とする。
【0098】
（４）に記載の加熱装置３０によれば、目標時間Ｔｔ１１の間において、所定の単位時間ごとに、上側温度センサ１３により上面９１ｂの温度を計測し、該計測の時点において第１基準昇温率ＴＲ１１に基づいて達しているべき上面９１ｂの温度と、上側温度センサ１３の計測温度とのずれ量に基づき、上側ヒータ１０の温度の制御を行うとともに、単位時間ごとに、下側温度センサ２３により下面９１ｃの温度を計測し、該計測の時点において第２基準昇温率ＴＲ１２に基づいて達しているべき下面９１ｃの温度と、下側温度センサ２３の計測温度とのずれ量に基づき、下側ヒータ２０の温度の制御を行うため、加熱が行われている間、上記ずれ量を解消し、上面９１ｂの温度が第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って昇温するように制御することができるとともに、下面９１ｃの温度が第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って昇温するように制御することができる。よって、シート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）を、安定して目標時間Ｔｔ１１内に目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するよう加熱することができる。
【0099】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の加熱装置３０において、ヒータ制御部５２は、ヒータ制御部５２から上側ヒータ１０に温度制御の指令が出された時点から、実際に上面９１ｂの温度が変動するまでの反応時間Ｔｄを考慮し、上面９１ｂの温度が第１基準昇温率ＴＲ１１に沿って上昇するよう上側ヒータ１０を制御するための第１指令昇温率ＴＲ２１を算出し、第１指令昇温率ＴＲ２１に基づいて、上側ヒータ１０の温度の制御を行うこと、ヒータ制御部５２から下側ヒータ２０に温度制御の指令が出された時点から、実際に下面９１ｃの温度が変動するまでの反応時間Ｔｄを考慮し、下面９１ｃの温度が第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するよう下側ヒータ２０を制御するための第２指令昇温率ＴＲ２２を算出し、第２指令昇温率ＴＲ２２に基づいて、下側ヒータ２０の温度の制御を行うこと、を特徴とする。
【0100】
上側ヒータ１０および下側ヒータ２０の温度変化が行われてから、実際にシート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）の温度が変化するまでには、反応時間Ｔｄが存在する。そのため、目標時間Ｔｔ１１の時点で目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するように上側ヒータ１０および下側ヒータ２０に指令を出したとしても、上記反応時間Ｔｄのために、シート９０（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）の温度は、目標時間Ｔｔ１１から数秒遅れて目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達することになる。そうすると、サイクルタイムに遅れが生じ、生産効率に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、反応時間Ｔｄを考慮した第１指令昇温率ＴＲ２１に基づいて上側ヒータ１０の温度を制御し、第２指令昇温率ＴＲ２２に基づいて下側ヒータ２０の温度を制御することで、安定して目標時間Ｔｔ１１内に目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するよう加熱することができ、サイクルタイムの遅れが解消される。
【0101】
（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の加熱装置３０において、ヒータ制御部５２は、上面９１ｂの温度が第１目標温度Ｃｔ１１よりも低い所定の第１閾値Ｃｔ２１に達したときに、上側ヒータ１０の温度を、上面９１ｂの温度が第１目標温度Ｃｔ１１に維持されるよう制御すること、下面９１ｃの温度が第２目標温度Ｃｔ１２よりも低い所定の第２閾値Ｃｔ２２に達したときに、下側ヒータ２０の温度を、下面９１ｃの温度が第２目標温度Ｃｔ１２に維持されるよう制御すること、を特徴とする。
【0102】
目標時間Ｔｔ１１が経過するまで、シート（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）が第１基準昇温率ＴＲ１１，第２基準昇温率ＴＲ１２に沿って上昇するように、上側ヒータ１０，下側ヒータ２０の温度の制御を行うと、シート上面温度Ｃ３，シート下面温度Ｃ４が、オーバーシュートするおそれがある。そこで、加熱装置３０を上記（６）のようにすれば、シート上面温度Ｃ３，シート下面温度Ｃ４は、オーバーシュートを起こさず、滑らかに第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２に到達することができる。
【0103】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の加熱装置３０において、第１目標温度Ｃｔ１１と、第２目標温度Ｃｔ１２とは、同一の温度であること、を特徴とする。
【0104】
例えば、加熱対象のシート９０（未成形シート９１）が単一層からなるシートである場合、上面９１ｂ、下面９１ｃともに同一の目標時間Ｔｔ１１内に、同一の目標温度に達するよう加熱することが求められる。しかし、従来は、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０によってシート９０（未成形シート９１）の加熱を開始してから、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度及び下面９１ｃの温度が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に到達するまでの期間における、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度変動（温度変化の推移）と下面９１ｃの温度変動（温度変化の推移）とが大きく異なることがあった。
【0105】
このように、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度変動と下面９１ｃの温度変動との違いが大きくなることで、加熱終了時のシート９０（未成形シート９１）の上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間において、厚み方向の温度分布の違いが大きくなることがあった。すなわち、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂから厚み方向中央までの温度分布と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃから厚み方向中央までの温度分布とが、大きく異なってしまうことがあった。さらには、加熱装置３０によって複数のシート９０（未成形シート９１）を順に加熱した場合に、複数のシート９０（未成形シート９１）間において、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度変動（温度変化の推移）及び下面９１ｃの温度変動（温度変化の推移）が大きく異なる場合があり、加熱終了時のシート９０（未成形シート９１）間において、シート９０（未成形シート９１）の厚み方向の温度分布が大きく異なることがあった。
【0106】
このため、例えば、加熱装置３０によって、単一層からなる熱可塑性のシート９０（未成形シート９１）を加熱した場合には、加熱終了時のシート９０（未成形シート９１）の上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で軟化または溶融の程度の違いが大きくなることがあった。さらには、順次加熱した複数のシート９０（未成形シート９１）間においても、シート９０（未成形シート９１）の厚み方向の軟化または溶融の程度が大きく異なることがあった。このため、その後、成形装置４０によってシート９０を成形したときに、シート９０（成形済シート９２）間におけるシート９０（成形済シート９２）の変形具合（伸び具合）の違いが大きくなり、成形品Ｍの品質が安定しないことがあった。
【0107】
また、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維シートを加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させて炭素繊維複合シートを形成した場合は、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で、樹脂の硬化の程度の違いが大きくなることがあった。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向における樹脂の硬化の程度が大きく異なることがあった。このため、炭素繊維複合シートの品質が安定しないことがあった。
【0108】
そこで、（７）に記載の加熱装置３０のように、第１目標温度Ｃｔ１１と、第２目標温度Ｃｔ１２とを、同一の温度とすれば、第１基準昇温率ＴＲ１１、第２基準昇温率ＴＲ１２が同一となり、シート（未成形シート９１の上面９１ｂおよび下面９１ｃ）を、安定して目標時間Ｔｔ１１内に目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するよう加熱することができる。よって、シート９０（未成形シート９１）の加熱を開始してからシート９０（未成形シート９１）の上面温度（シート上面温度Ｃ３）及び下面温度（シート下面温度Ｃ４）が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に到達するまでの期間における、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度変動（温度変化の推移）と下面９１ｃの温度変動（温度変化の推移）との違いを小さくすることができる。換言すれば、シート９０（未成形シート９１）の上面温度Ｃ３及び下面温度Ｃ４が目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に到達するまでの加熱期間中、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂの温度変動（温度変化の推移）と下面９１ｃの温度変動（温度変化の推移）とを略同一にすることができる。
【0109】
これにより、加熱終了時のシート９０（未成形シート９１）の上側半分と下側半分との間において、厚み方向の温度分布の違いが小さくなる。すなわち、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂから厚み方向中央までの温度分布と、シート９０（未成形シート９１）の下面９１ｃから厚み方向中央までの温度分布との違いを小さくすることができる。さらには、加熱装置３０によって複数のシート９０（未成形シート９１）を順に加熱した場合に、複数のシート９０（未成形シート９１）間において、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）及び下面の温度変動（温度変化の推移）の違いが小さくなり、複数のシート９０（未成形シート９１）間において、シート９０（未成形シート９１）の厚み方向の温度分布の違いも小さくなる。
【0110】
このため、例えば、上述の加熱装置３０によって、単一層からなる熱可塑性のシート９０（未成形シート９１）を加熱した場合には、シート９０（未成形シート９１）の上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で軟化または溶融の程度の違いを小さくすることができる。さらには、順次加熱した複数のシート９０（未成形シート９１）間においても、シート９０（未成形シート９１）の厚み方向の軟化または溶融の程度の違いを小さくすることができる。このため、その後、成形装置によってシート９０を成形したときに、シート９０（成形済シート９２）間におけるシート９０（成形済シート９２）の変形具合（伸び具合）の違いが小さくなり、成形品Ｍの品質が安定する。
【0111】
また、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維シートを加熱することで、熱硬化性樹脂を硬化させて炭素繊維複合シートを形成した場合は、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で、樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向における樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。このため、形成される炭素繊維複合シートの品質が安定する。
【0112】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の熱成形装置１は、次のような構成を有している。
【0113】
（８）（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の加熱装置３０と、加熱装置３０による加熱を行ったシート９０（未成形シート９１）を成形する成形装置４０と、を備えること、を特徴とする。
【0114】
（８）に記載の熱成形装置１によれば、前述の加熱装置３０を備えているため、シート９０（未成形シート９１）の上面９１ｂ側と下面９１ｃ側とを、安定して目標時間Ｔｔ１１内に目標温度（第１目標温度Ｃｔ１１，第２目標温度Ｃｔ１２）に達するよう加熱することができる。さらに、上述の熱成形装置１は、前述の加熱装置３０による加熱を行ったシート９０（未成形シート９１）を成形する成形装置４０を備えている。前述の加熱装置３０によって順次加熱を行った複数のシート９０（未成形シート９１）を、成形装置４０によって順次成形することで、品質が安定した成形品Ｍ（成形済シート９２）を得ることができる。
【0115】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【0116】
例えば、本実施形態では、加熱装置３０（上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０）の位置を固定し、位置が固定された加熱装置３０にシート９０を供給するようにした。しかしながら、これとは反対に、シート９０の位置を固定し、加熱装置３０（上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０）を、シート９０を加熱する位置まで移動させるようにしても良い。成形装置４０についても同様である。
【0117】
また、本実施形態では、図４に示すように、上側ヒータ１０及び下側ヒータ２０を、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように設けた。しかしながら、本発明は、Ｄ１＝Ｄ２とする場合、Ｄ１＞Ｄ２とする場合にも適用することができる。
【0118】
また、本実施形態では、加熱装置３０によって熱可塑性樹脂からなるシート９０を加熱して軟化または溶融させる例を示したが、本発明の加熱装置は、このようなシートを加熱するものに限定されない。例えば、本発明の加熱装置は、液状の熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維シートを加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させて炭素繊維複合シートを形成する場合にも適用することができる。
【0119】
この場合でも、シートの加熱を開始してからシート上面温度Ｃ３が第１目標温度Ｃｔ１１に到達するまでの期間およびシート下面温度Ｃ４が第２目標温度Ｃｔ１２に到達するまでの期間における、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）と下面の温度変動（温度変化の推移）との違いを小さくすることができる。さらには、複数のシートを順に加熱した場合に、複数のシート間において、シートの上面の温度変動（温度変化の推移）及び下面の温度変動（温度変化の推移）の違いが小さくなり、複数のシート間において、シートの厚み方向の温度分布の違いも小さくなる。これにより、シートの上側部分（上側半分）と下側部分（下側半分）との間で、熱硬化性樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。さらには、順次加熱した複数のシート間においても、シートの厚み方向における樹脂の硬化の程度の違いを小さくすることができる。これにより、形成される炭素繊維複合シートの品質を安定させることができる。
【符号の説明】
【0120】
１ 熱成形装置
１０ 上側ヒータ
１１ ヒータ要素
１３ 上側温度センサ
２０ 下側ヒータ
２３ 下側温度センサ
３０ 加熱装置
４０ 成形装置
５２ ヒータ制御部
９０ シート
９０ｂ，９１ｂ 上面
９０ｃ，９１ｃ 下面
９１ 未成形シート
９２ 成形済シート
Ｄ１ 上側ヒータとシートの上面との間の距離
Ｄ２ 下側ヒータとシートの下面との間の距離
Ｃｔ１１ 第１目標温度
Ｃｔ１２ 第２目標温度
Ｔｔ１１ 目標時間
ＴＲ１１ 第１基準昇温率
ＴＲ１２ 第２基準昇温率
１０ 上側ヒータ
１１ ヒータ要素
１３ 上側温度センサ
２０ 下側ヒータ
２３ 下側温度センサ
３０ 加熱装置
４０ 成形装置
５２ ヒータ制御部
９０ シート
９０ｂ，９１ｂ 上面
９０ｃ，９１ｃ 下面
９１ 未成形シート
９２ 成形済シート
Ｄ１ 上側ヒータとシートの上面との間の距離
Ｄ２ 下側ヒータとシートの下面との間の距離
Ｃｔ１１ 第１目標温度
Ｃｔ１２ 第２目標温度
Ｔｔ１１ 目標時間
ＴＲ１１ 第１基準昇温率
ＴＲ１２ 第２基準昇温率
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】