特開 2022-98781 熱成形装置および熱成形方法

(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】P2022098781

(43)【公開日】2022-07-04

(54)【発明の名称】熱成形装置および熱成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/42 20060101AFI20220627BHJP

【ＦＩ】

B29C51/42

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020212373

(22)【出願日】2020-12-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】304050369

【氏名又は名称】株式会社浅野研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺本 一典

(72)【発明者】

【氏名】高井 章伍

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 裕介

(72)【発明者】

【氏名】飯村 公浩

【テーマコード（参考）】

4F208

【Ｆターム（参考）】

4F208AC03

4F208AK07

4F208MA01

4F208MA05

4F208MB01

4F208MC02

4F208MC10

4F208MH07

4F208MH10

(57)【要約】

【課題】熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる熱成形装置および熱成形方法を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、熱可塑性のシートＳＨに接触してシートＳＨを加熱する金属の板状のマスキングプレート２１と、マスキングプレート２１におけるシートＳＨとの接触面とは反対側の面に接触して、マスキングプレート２１を加熱する内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３と、を有し、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３が、マスキングプレート２１の面方向に互いに隙間δを空けて配置されており、マスキングプレート２１の厚みｔを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、隙間δの間隔αを１ｍｍ～１５ｍｍとする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する金属の板状のマスキングプレートと、
前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触して、前記マスキングプレートを加熱するヒータブロックと、を有し、
複数の前記ヒータブロックが、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて配置されており、
前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、
前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとすること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項2】

請求項１の熱成形装置において、
前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～１．５ｍｍとすること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項3】

請求項１または２の熱成形装置において、
前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍の大きさとすること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１つの熱成形装置において、
複数の前記ヒータブロックとして、高温用のヒータブロックと、低温用のヒータブロックを有し、
前記低温用のヒータブロックをエアで冷却するエア冷却回路を有すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１つの熱成形装置において、
前記マスキングプレートを真空吸引により前記ヒータブロックに吸着させる真空吸着回路を有すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１つの熱成形装置において、
前記ヒータブロックは、
前記マスキングプレートに接触する金属の板状の熱板プレートと、
前記熱板プレートを加熱するヒータと、
を備え、
前記隙間は、前記マスキングプレートの面方向に配置される複数の前記熱板プレートの間に形成されるものであること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項7】

金属の板状のマスキングプレートが熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する加熱工程と、
加熱された状態の前記シートが金型により成形される成形工程と、
を有し、
前記加熱工程では、
前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触し、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて複数配置されたヒータブロックが、前記マスキングプレートを加熱し、
複数の前記ヒータブロックのうちの少なくとも１つの前記ヒータブロックが、他の前記ヒータブロックと異なる温度で前記マスキングプレートを加熱すること、
を特徴とする熱成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱成形装置および熱成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ガラスを変形させるときに、複数のヒータとガラスとの間隔を変化させることにより、ガラスに温度差を形成する技術が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、半導体製造装置において、ウエハを均一温度に保持するため、冷却素子であるペルチェ素子を用いてウエハ台である熱板を所定の温度分布に保持する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４４５７４３８号公報

【特許文献2】特表２０１５－５０９２８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

熱可塑性のシートを熱成形する際には、シートにおいて、成形時の延びを抑えるため加熱温度を抑えたい部位と、成形性を良くするために加熱温度を十分に上げたい部位とがあり、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できるようにしたい場合がある。このような熱可塑性のシートの熱成形に関しては、特許文献１，２には何ら開示されていない。

【0006】

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる熱成形装置および熱成形方法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なされた本開示の一形態は、熱成形装置において、熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する金属の板状のマスキングプレートと、前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触して、前記マスキングプレートを加熱するヒータブロックと、を有し、複数の前記ヒータブロックが、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて配置されており、前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとすること、を特徴とする。

【0008】

この態様によれば、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けて、マスキングプレートの面方向の部位ごとに温度差を設けることができる。そのため、熱可塑性のシートを熱成形する際に、加熱工程において、面方向の部位ごと温度差を設けたマスキングプレートをシートに接触させて、シートをその面方向の部位ごとに温度差を設けながら加熱できる。そして、成形工程において、シートを、その面方向の部位ごとに温度差を設けた状態で、成形できる。したがって、熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる。

【0009】

また、マスキングプレートの厚みを小さくして、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保するので、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0010】

上記の態様においては、前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～１．５ｍｍとすること、が好ましい。

【0011】

この態様によれば、マスキングプレートの厚みをさらに小さくするので、ヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートの面方向へ伝わり難い一方で、マスキングプレートの厚み方向にあるシートへ伝わり易くなる。そのため、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0012】

上記の態様においては、前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍の大きさとすること、が好ましい。

【0013】

この態様によれば、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保することにより、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、各々のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、より確実に、マスキングプレートの厚み方向にあるシートへ伝わり易くなる。したがって、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0014】

上記の態様においては、複数の前記ヒータブロックとして、高温用のヒータブロックと、低温用のヒータブロックを有し、前記低温用のヒータブロックをエアで冷却するエア冷却回路を有すること、が好ましい。

【0015】

この態様によれば、低温用のヒータブロックを効率よく冷却することができる。そのため、高温用のヒータブロックと低温用のヒータブロックとの間で、その設定温度に温度差を設け易くなる。したがって、シートの部位ごとにさらに温度差を設けることができる。

【0016】

上記の態様においては、前記マスキングプレートを真空吸引により前記ヒータブロックに吸着させる真空吸着回路を有すること、が好ましい。

【0017】

この態様によれば、マスキングプレートをヒータブロックに密着させることができるので、ヒータブロックからマスキングプレートへ熱が伝わり易くなる。そのため、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0018】

上記の態様においては、前記ヒータブロックは、前記マスキングプレートに接触する金属の板状の熱板プレートと、前記熱板プレートを加熱するヒータと、を備え、前記隙間は、前記マスキングプレートの面方向に配置される複数の前記熱板プレートの間に形成されるものであること、が好ましい。

【0019】

この態様によれば、ヒータをそのままにして、熱板プレートの大きさを調整することにより、コストを抑えつつ容易に隙間の間隔を調整できる。

【0020】

上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、熱成形方法において、金属の板状のマスキングプレートが熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する加熱工程と、加熱された状態の前記シートが金型により成形される成形工程と、を有し、前記加熱工程では、前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触し、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて複数配置されたヒータブロックが、前記マスキングプレートを加熱し、複数の前記ヒータブロックのうちの少なくとも１つの前記ヒータブロックが、他の前記ヒータブロックと異なる温度で前記マスキングプレートを加熱すること、を特徴とする。

【0021】

この態様によれば、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けて、マスキングプレートの面方向の部位ごとに温度差を設けることができる。そのため、熱可塑性のシートを熱成形する際に、加熱工程において、面方向の部位ごと温度差を設けたマスキングプレートをシートに接触させて、シートをその面方向の部位ごとに温度差を設けながら加熱できる。そして、成形工程において、シートを、その面方向の部位ごとに温度差を設けた状態で、成形できる。したがって、熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる。

【発明の効果】

【0022】

本開示の熱成形装置および熱成形方法によれば、熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態の熱成形装置の概略構成を示す図であり、加熱工程を示す図である。

【図2】本実施形態の熱成形装置の概略構成を示す図であり、成形工程を示す図である。

【図3】熱板部の断面図である。

【図4】熱板部の中央部分における下面図である。

【図5】図３の領域Ａの拡大図である。

【図6】マスキングプレートとシートの温度分布を示す図である。

【図7】変形例を示す図である。

【図8】従来技術を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本開示の熱成形装置および熱成形方法の１つの実施形態を実現する熱成形装置１について説明する。

【0025】

＜熱成形装置の全体の概要説明＞
まず、熱成形装置１の全体の概要について説明する。

【0026】

（構成）
熱成形装置１は、図１に示すように、熱板部１１と、金型１２と、テーブル１３と、制御部１４などを有する。

【0027】

熱板部１１は、熱可塑性のシートＳＨに接触して、当該シートＳＨを加熱させる機構である。なお、熱板部１１の詳細は後述する。

【0028】

金型１２は、シートＳＨに対して熱板部１１とは反対側の位置に設けられており、シートＳＨを成形する型である。

【0029】

テーブル１３は、その上面に金型１２が配置されており、金型１２を上下させる台である。

【0030】

制御部１４は、熱成形装置１における各制御を行うものであり、例えば、熱板部１１やテーブル１３を上下させる制御や、熱板部１１によりシートＳＨを加熱する制御を行う。

【0031】

（作用）
このような構成の熱成形装置１において、図１に示すように、加熱工程として、制御部１４により、熱板部１１（詳しくは、後述するマスキングプレート２１）が下降してシートＳＨに接触した状態で、熱板部１１によりシートＳＨが加熱される。そして、その後、図２に示すように、成形工程として、制御部１４により、熱板部１１が上昇して熱板部１１がシートＳＨから離れる一方で、テーブル１３が上昇して金型１２がシートＳＨに接触して、加熱された状態のシートＳＨが金型１２により成形される。

【0032】

＜熱板部の説明＞
次に、熱板部１１の詳細について説明する。

【0033】

図８に示すように、従来の熱板部１１１は、表面板１１４の上に設けられた一枚ものの熱板１１２の上に、複数のヒータ１１３が配置されていた。このような構造の従来の熱板部１１１は、ヒータ１１３により全体に亘って均一に加熱した表面板１１４によって、当該表面板１１４に接触させたシートＳＨを均一に加熱することを目的としたものであった。

【0034】

しかしながら、成形対象のシートＳＨによっては、その部位ごとに、例えば印刷柄があるために成形時の延びを抑えたいので加熱温度を低くして成形したい部位（例えば、図２に示す部位Ｘ１）と、例えば複雑な形状に成形するために成形性を良くしたいので加熱温度を高くして成形したい部位（例えば、図２に示す部位Ｘ２）を設けたい場合がある。

【0035】

しかしながら、図８に示すような従来の熱板部１１１では、各々のヒータ１１３の設定温度に差を設けても、熱板１１２の厚みが大きく、かつ、熱板１１２が一枚ものであるので、各々のヒータ１１３から熱板１１２に伝えられる熱は、図中の矢印で示すように、熱板１１２においてその厚み方向（図８の下方向）だけではなく横方向（図８の左右方向）にも伝わってしまう。また、表面板１１４の厚みも比較的大きい（例えば、１５ｍｍ）ので、熱板１１２から表面板１１４に伝えられる熱は、表面板１１４においてもその厚み方向（図８の下方向）だけではなく横方向（図８の左右方向）にも伝わってしまう。そのため、表面板１１４にてその部位ごとに温度差を設けることが難しいので、表面板１１４に接触するシートＳＨにおいて、その部位ごとに温度差を設けることは難しい。

【0036】

そこで、本実施形態では、熱板部１１の構造を工夫することにより、シートＳＨを熱成形する際に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けながらシートＳＨを熱成形できるようにする。

【0037】

具体的には、熱板部１１は、図３に示すように、マスキングプレート２１と、内側ヒータブロック２２と、外側ヒータブロック２３と、断熱材２４と、上部プレート２５と、マスキングプレート押さえ金具２６と、真空吸着回路２７と、エア冷却回路２８などを備えている。

【0038】

マスキングプレート２１は、熱板部１１の最も下部（すなわち、最もシートＳＨに近い部分）に設けられており、シートＳＨに接触して当該シートＳＨを加熱する金属の板状の部材である。

【0039】

内側ヒータブロック２２は、マスキングプレート２１の上面に接触して、マスキングプレート２１を加熱する加熱部である。ここで、マスキングプレート２１の上面とは、シートＳＨとの接触面（図３の下側の面）とは反対側の面（図３の上側の面）である。このような内側ヒータブロック２２は、図４に示すように、その下側（図３の下側）から見たときに、外側ヒータブロック２３よりも内側に配置され、その外形が楕円状に形成されている。なお、内側ヒータブロック２２は、本開示の「低温用のヒータブロック」の一例である。

【0040】

そして、内側ヒータブロック２２は、図３に示すように、内側熱板プレート３１と、内側ヒータ３２（内側カートリッジヒータ）と、冷却プレート３３を備えている。

【0041】

内側熱板プレート３１は、マスキングプレート２１の上面に接触する金属（例えば、ステンレスやアルミニウム）の板状の部材である。この内側熱板プレート３１は、マスキングプレート２１の面方向（図３の左右方向、および、紙面手前奥行方向）について、後述する外側熱板プレート４１と、互いに隙間δを空けて配置されている。

【0042】

内側ヒータ３２は、内側熱板プレート３１の上面（図３の上側の面）に配置されており、内側熱板プレート３１を加熱する機器である。

【0043】

冷却プレート３３は、内側ヒータ３２の上面（図３の上側の面）に配置されており、エア冷却回路２８により送られるエアで冷却されることにより、内側ヒータブロック２２（内側熱板プレート３１）を冷却する板状の部材である。

【0044】

また、外側ヒータブロック２３は、マスキングプレート２１の上面に接触して、マスキングプレート２１を加熱する加熱部である。このような外側ヒータブロック２３は、図４に示すように、その下側（図３の下側）から見たときに、内側ヒータブロック２２を囲むようにして、内側ヒータブロック２２よりもマスキングプレート２１の面方向の外側に配置されている。なお、外側ヒータブロック２３は、本開示の「高温用のヒータブロック」の一例である。

【0045】

そして、外側ヒータブロック２３は、図３に示すように、外側熱板プレート４１と、外側ヒータ４２（外側カートリッジヒータ）を備えている。

【0046】

外側熱板プレート４１は、マスキングプレート２１の上面に接触する金属（例えば、ステンレスやアルミニウム）の板状の部材である。この外側熱板プレート４１は、マスキングプレート２１の面方向について、内側熱板プレート３１と、互いに隙間δを空けて配置されている。

【0047】

外側ヒータ４２は、外側熱板プレート４１の上面（図３の上側の面）に配置されており、外側熱板プレート４１を加熱する機器である。

【0048】

また、断熱材２４は、内側ヒータブロック２２と上部プレート２５との間、および、外側ヒータブロック２３と上部プレート２５との間を断熱する部材である。マスキングプレート押さえ金具２６は、マスキングプレート２１を保持する金具である。

【0049】

真空吸着回路２７は、マスキングプレート２１を真空吸引により内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３に吸着させるための吸引通路であり、不図示の吸引部に接続している。

【0050】

エア冷却回路２８は、内側ヒータブロック２２の内側熱板プレート３１をエアで冷却するために、エアを流す通路であり、不図示のエア供給部に接続している。そして、例えば、内側ヒータブロック２２を低温用のヒータブロックとし、外側ヒータブロック２３を高温用のヒータブロックとしたときに、エア冷却回路２８は、低温用のヒータブロックである内側ヒータブロック２２を冷却する。

【0051】

本実施形態では、マスキングプレート２１の厚みｔを、小さくしており、例えば、０．２ｍｍ～３．０ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍ～１．５ｍｍとしている。また、マスキングプレート２１の材質を例えばステンレスとしているので、マスキングプレート２１の厚みｔが小さくても、マスキングプレート２１に反りが発生し難い。

【0052】

また、本実施形態では、図３と図４に示すように、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３が、マスキングプレート２１の面方向に互いに隙間δを空けて配置されている。この隙間δは、詳しくは、マスキングプレート２１の面方向に配置される（内側ヒータブロック２２の）内側熱板プレート３１と（外側ヒータブロック２３の）外側熱板プレート４１の間に形成されるものである。

【0053】

そして、隙間δの間隔αを、１ｍｍ～１５ｍｍとしており、例えば、マスキングプレート２１の厚みｔの５倍の大きさとしている。

【0054】

本実施形態では、このような構成の熱板部１１において、内側ヒータ３２の設定温度と外側ヒータ４２の設定温度に温度差を設けることにより、内側熱板プレート３１と外側熱板プレート４１とに温度差を設ける。例えば、内側ヒータ３２の設定温度を外側ヒータ４２の設定温度よりも低くすることにより、内側ヒータブロック２２を低温用のヒータブロックとし、外側ヒータブロック２３を高温用のヒータブロックとする。このとき、エア冷却回路２８により内側ヒータブロック２２の内側熱板プレート３１をエアで冷却することにより、内側ヒータブロック２２を低温用のヒータブロックとする。そして、このようにして内側ヒータ３２の設定温度と外側ヒータ４２の設定温度に温度差を設けることにより、マスキングプレート２１においてその部位ごとに温度差をつけることができる。すなわち、マスキングプレート２１において、その温度に関するゾーン分けを行うことができる。

【0055】

このとき、本実施形態では、図５に示すように、マスキングプレート２１の厚みｔが小さく（例えば、ｔ＝０．２ｍｍ～３．０ｍｍ、より好ましくは、ｔ＝０．２ｍｍ～１．５ｍｍ）、かつ、内側ヒータブロック２２の内側熱板プレート３１と外側ヒータブロック２３の外側熱板プレート４１との間には隙間δ（隙間δの間隔α＝１ｍｍ～１５ｍｍ）が設けられている。

【0056】

これにより、外側熱板プレート４１からマスキングプレート２１に伝わる熱は、マスキングプレート２１の面方向（図中、破線で示す矢印方向）に伝わるよりも、マスキングプレート２１の厚さ方向（図中、太線で示す矢印方向）に伝わり易くなる。そのため、高温側の外側熱板プレート４１からマスキングプレート２１に伝わる熱は、マスキングプレート２１における低温側の内側熱板プレート３１に対応する部分に伝わるよりも、シートＳＨに伝わり易くなる。このようにして、高温側の外側熱板プレート４１からマスキングプレート２１に伝わる熱により、低温側の内側熱板プレート３１からマスキングプレート２１に伝わる熱が影響され難い。したがって、マスキングプレート２１における外側熱板プレート４１に対応する部位を高温にして、マスキングプレート２１における内側熱板プレート３１に対応する部位を低温にすることにより、マスキングプレート２１においてその部位ごとに温度差を設けることができる。ゆえに、マスキングプレート２１に接触するシートＳＨについて、その部位ごとに温度差を設けることができる。

【0057】

本願の出願人は、マスキングプレート２１とシートＳＨの温度分布を測定した。測定条件として、マスキングプレート２１の厚みｔを１．０ｍｍとし、隙間δの間隔αを５ｍｍ（マスキングプレート２１の厚みｔの５倍の大きさ）とし、内側ヒータ３２の設定温度を１２５℃とし、外側ヒータ４２の設定温度を１７０℃とした。

【0058】

すると、図６に示すように、シートＳＨにおいて、内側ヒータブロック２２の内側熱板プレート３１に接触する部位と、外側ヒータブロック２３の外側熱板プレート４１に接触する部位との間で、約４０℃の温度差を設定することができた。このようにして、シートＳＨにおいてその部位ごとに約４０℃の温度差を設けることができれば、シートＳＨとして例えば樹脂製のフィルムを熱成形する際に、例えば、印刷柄がある部位（図２に示す部位Ｘ１）は加熱温度を低くして延びを抑えることが可能となり、一方、成形性を良くしたい部位（図２に示す部位Ｘ２）は加熱温度を高くして延びを大きくして複雑な形状に成形することが可能となる。なお、マスキングプレート２１の厚みｔを１．０ｍｍ以外の０．２ｍｍ～３．０ｍｍとした場合にも同様の結果を得ることができ、特に、マスキングプレート２１の厚みｔを０．２ｍｍ～１．５ｍｍとした場合に、より好ましい結果を得ることができた。

【0059】

なお、図６において、「マスキングプレート（２１）右」とは図４にて「右」と示す位置でのマスキングプレート２１の温度分布であり、「マスキングプレート（２１）左」とは図４にて「左」と示す位置でのマスキングプレート２１の温度分布である。

【0060】

＜本実施形態の作用効果＞
以上のように、本実施形態によれば、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３が、マスキングプレート２１の面方向に互いに隙間δを空けて配置されている。そして、マスキングプレート２１の厚みｔを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、隙間δの間隔αを１ｍｍ～１５ｍｍとしている。

【0061】

これにより、内側ヒータブロック２２の内側ヒータ３２の設定温度と、外側ヒータブロック２３の外側ヒータ４２の設定温度との間に温度差を設けて、マスキングプレート２１の面方向の部位ごとに温度差を設けることができる。そのため、シートＳＨを熱成形する際に、加熱工程において、面方向の部位ごとに温度差を設けたマスキングプレート２１をシートＳＨに接触させて、シートＳＨをその面方向の部位ごとに温度差を設けながら加熱できる。そして、成形工程において、シートＳＨを、その面方向の部位ごとに温度差を設けた状態で、金型１２により成形できる。したがって、シートＳＨを熱成形する際に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けながらシートＳＨを熱成形できる。ゆえに、シートＳＨを熱成形する際に、例えば、印刷柄がある部位（例えば、図２の部位Ｘ１）は延びを抑えながら成形する一方で、成形性を良くしたい部位（例えば、図２の部位Ｘ２）は延びを大きくして成形できる。

【0062】

また、マスキングプレート２１の厚みｔを小さくして、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の隙間δの間隔αを十分に確保するので、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３からマスキングプレート２１へ伝わった熱は、マスキングプレート２１において互いに影響し難くなる。そのため、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の間でその設定温度に温度差を設けることにより、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0063】

また、マスキングプレート２１の厚みｔは、０．２ｍｍ～１．５ｍｍとすること、が好ましい。

【0064】

このようにして、マスキングプレート２１の厚みｔをさらに小さくするので、内側ヒータブロック２２や外側ヒータブロック２３からマスキングプレート２１へ伝わった熱は、マスキングプレート２１の面方向へ伝わり難い一方で、マスキングプレート２１の厚み方向にあるシートＳＨへ伝わり易くなる。そのため、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0065】

また、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の隙間δの間隔αを、マスキングプレート２１の厚みｔの５倍の大きさとする。

【0066】

このようにして、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の隙間δの間隔αを十分に確保することにより、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３からマスキングプレート２１へ伝わった熱は、マスキングプレート２１において互いに影響し難くなる。そのため、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３からマスキングプレート２１へ伝わった熱は、より確実に、マスキングプレート２１の厚み方向にあるシートＳＨへ伝わり易くなる。したがって、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0067】

また、熱成形装置１は、低温用の内側ヒータブロック２２をエアで冷却するエア冷却回路２８を有する。

【0068】

これにより、低温用の内側ヒータブロック２２を効率よく冷却することができる。そのため、高温用の外側ヒータブロック２３と低温用の内側ヒータブロック２２との間で、その設定温度に温度差を設け易くなる。したがって、シートＳＨの部位ごとにさらに温度差を設けることができる。

【0069】

また、熱成形装置１は、マスキングプレート２１を真空吸引により内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３に吸着させる真空吸着回路２７を有する。

【0070】

これにより、マスキングプレート２１を内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３に密着させることができるので、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３からマスキングプレート２１へ熱が伝わり易くなる。そのため、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けることができる。

【0071】

また、隙間δは、マスキングプレート２１の面方向に配置される内側熱板プレート３１と外側熱板プレート４１の間に形成されるものである。

【0072】

これにより、内側ヒータ３２と外側ヒータ４２をそのままにして、内側熱板プレート３１と外側熱板プレート４１の大きさを調整することにより、コストを抑えつつ容易に隙間δの間隔αを調整できる。

【0073】

また、本実施形態の熱成形方法によれば、加熱工程では、マスキングプレート２１の面方向に互いに隙間δを空けて配置された内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３が、マスキングプレート２１を加熱する。そして、内側ヒータブロック２２が、外側ヒータブロック２３と異なる温度で（すなわち、外側ヒータブロック２３よりも低温で）、マスキングプレート２１を加熱する。

【0074】

このようにして、内側ヒータブロック２２と外側ヒータブロック２３の間でその設定温度に温度差を設けて、マスキングプレート２１の面方向の部位ごとに温度差を設けることができる。そのため、熱可塑性のシートＳＨを熱成形する際に、加熱工程において、面方向の部位ごと温度差を設けたマスキングプレート２１をシートＳＨに接触させて、シートＳＨをその面方向の部位ごとに温度差を設けながら加熱できる。そして、成形工程において、シートＳＨを、その面方向の部位ごとに温度差を設けた状態で、成形できる。したがって、熱可塑性のシートＳＨを熱成形する際に、シートＳＨの部位ごとに温度差を設けながらシートＳＨを熱成形できる。

【0075】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

【0076】

例えば、図７に示すように、シートＳＨの長手方向に低温用のヒータブロック５１と高温用のヒータブロック５２とを互いに隙間δを空けて配置することにより、シートＳＨの長手方向の部位ごとに温度差を設けることができる。なお、図７は、熱板部１１における低温用のヒータブロック５１と高温用のヒータブロック５２とマスキングプレート２１を上から見た図である。

【0077】

また、上記の説明では、複数のヒータブロックとして、２個のヒータブロックを例に挙げたが、熱成形装置１は、３個以上のヒータブロックを有していてもよい。そして、このとき、熱成形装置１は、加熱工程において、複数のヒータブロックのうちの少なくとも１つのヒータブロックが、他のヒータブロックと異なる温度でマスキングプレート２１を加熱する。

【0078】

また、例えば、内側ヒータブロック２２の内側ヒータ３２の設定温度と、外側ヒータブロック２３の外側ヒータ４２の設定温度とを、同一温度にすれば、シートＳＨを均一な温度に加熱して、シートＳＨを熱成形することもできる。

【符号の説明】

【0079】

１ 熱成形装置
１１ 熱板部
１２ 金型
１３ テーブル
１４ 制御部
２１ マスキングプレート
２２ 内側ヒータブロック
２３ 外側ヒータブロック
２７ 真空吸着回路
２８ エア冷却回路
３１ 内側熱板プレート
３２ 内側ヒータ
３３ 冷却プレート
４１ 外側熱板プレート
４２ 外側ヒータ
ＳＨ シート
ｔ （マスキングプレートの）厚み
δ 隙間
α 間隔
Ｘ１，Ｘ２ 部位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2021-04-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、熱成形装置において、熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する金属の板状のマスキングプレートと、前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触して、前記マスキングプレートを加熱するヒータブロックと、を有し、複数の前記ヒータブロックが、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて配置されており、前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとし、前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍以上の大きさとして、高温用のヒータブロックから前記マスキングプレートに伝わる熱を、前記マスキングプレートの面方向に伝わるよりも、前記マスキングプレートの厚さ方向に伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部分に伝わるよりも、前記シートに伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける高温用のヒータブロックに対応する部位を高温にして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部位を低温にすることにより、前記マスキングプレートにおいてその部位ごとに温度差を設けること、を特徴とする。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

また、マスキングプレートの厚みを小さくして、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保するので、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。
また、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保することにより、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、各々のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、より確実に、マスキングプレートの厚み方向にあるシートへ伝わり易くなる。したがって、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、熱成形方法において、金属の板状のマスキングプレートが熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する加熱工程と、加熱された状態の前記シートが金型により成形される成形工程と、を有し、前記加熱工程では、前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触し、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて複数配置されたヒータブロックが、前記マスキングプレートを加熱し、複数の前記ヒータブロックのうちの少なくとも１つの前記ヒータブロックが、他の前記ヒータブロックと異なる温度で前記マスキングプレートを加熱し、前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとし、前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍以上の大きさとして、高温用のヒータブロックから前記マスキングプレートに伝わる熱を、前記マスキングプレートの面方向に伝わるよりも、前記マスキングプレートの厚さ方向に伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部分に伝わるよりも、前記シートに伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける高温用のヒータブロックに対応する部位を高温にして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部位を低温にすることにより、前記マスキングプレートにおいてその部位ごとに温度差を設けること、を特徴とする。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

この態様によれば、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けて、マスキングプレートの面方向の部位ごとに温度差を設けることができる。そのため、熱可塑性のシートを熱成形する際に、加熱工程において、面方向の部位ごと温度差を設けたマスキングプレートをシートに接触させて、シートをその面方向の部位ごとに温度差を設けながら加熱できる。そして、成形工程において、シートを、その面方向の部位ごとに温度差を設けた状態で、成形できる。したがって、熱可塑性のシートを熱成形する際に、シートの部位ごとに温度差を設けながらシートを熱成形できる。
また、マスキングプレートの厚みを小さくして、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保するので、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。
また、複数のヒータブロックの間の隙間の間隔を十分に確保することにより、複数のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、マスキングプレートにおいて互いに影響し難くなる。そのため、各々のヒータブロックからマスキングプレートへ伝わった熱は、より確実に、マスキングプレートの厚み方向にあるシートへ伝わり易くなる。したがって、複数のヒータブロックの間でその設定温度に温度差を設けることにより、より確実に、シートの部位ごとに温度差を設けることができる。

【手続補正7】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する金属の板状のマスキングプレートと、
前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触して、前記マスキングプレートを加熱するヒータブロックと、を有し、
複数の前記ヒータブロックが、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて配置されており、
前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、
前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとし、
前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍以上の大きさとして、
高温用のヒータブロックから前記マスキングプレートに伝わる熱を、前記マスキングプレートの面方向に伝わるよりも、前記マスキングプレートの厚さ方向に伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部分に伝わるよりも、前記シートに伝わり易くして、
前記マスキングプレートにおける高温用のヒータブロックに対応する部位を高温にして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部位を低温にすることにより、前記マスキングプレートにおいてその部位ごとに温度差を設けること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項2】

請求項１の熱成形装置において、
前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～１．５ｍｍとすること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項3】

請求項１または２の熱成形装置において、
複数の前記ヒータブロックとして、高温用のヒータブロックと、低温用のヒータブロックを有し、
前記低温用のヒータブロックをエアで冷却するエア冷却回路を有すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１つの熱成形装置において、
前記マスキングプレートを真空吸引により前記ヒータブロックに吸着させる真空吸着回路を有すること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１つの熱成形装置において、
前記ヒータブロックは、
前記マスキングプレートに接触する金属の板状の熱板プレートと、
前記熱板プレートを加熱するヒータと、
を備え、
前記隙間は、前記マスキングプレートの面方向に配置される複数の前記熱板プレートの間に形成されるものであること、
を特徴とする熱成形装置。

【請求項6】

金属の板状のマスキングプレートが熱可塑性のシートに接触して前記シートを加熱する加熱工程と、
加熱された状態の前記シートが金型により成形される成形工程と、
を有し、
前記加熱工程では、
前記マスキングプレートにおける前記シートとの接触面とは反対側の面に接触し、前記マスキングプレートの面方向に互いに隙間を空けて複数配置されたヒータブロックが、前記マスキングプレートを加熱し、
複数の前記ヒータブロックのうちの少なくとも１つの前記ヒータブロックが、他の前記ヒータブロックと異なる温度で前記マスキングプレートを加熱し、
前記マスキングプレートの厚みを０．２ｍｍ～３．０ｍｍとし、
前記隙間の間隔を１ｍｍ～１５ｍｍとし、
前記隙間の間隔を、前記マスキングプレートの厚みの５倍以上の大きさとして、
高温用のヒータブロックから前記マスキングプレートに伝わる熱を、前記マスキングプレートの面方向に伝わるよりも、前記マスキングプレートの厚さ方向に伝わり易くして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部分に伝わるよりも、前記シートに伝わり易くして、
前記マスキングプレートにおける高温用のヒータブロックに対応する部位を高温にして、前記マスキングプレートにおける低温用のヒータブロックに対応する部位を低温にすることにより、前記マスキングプレートにおいてその部位ごとに温度差を設けること、
を特徴とする熱成形方法。