特許 7267590 シート成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-24

(45)【発行日】2023-05-02

(54)【発明の名称】シート成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/12 20060101AFI20230425BHJP

   B29C 51/10 20060101ALI20230425BHJP

   B29C 51/42 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

B29C51/12

B29C51/10

B29C51/42

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019093071

(22)【出願日】2019-05-16

(65)【公開番号】P2020185751

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-04-04

(73)【特許権者】

【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】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】西尾 翼

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２１２０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０２１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３０５０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０１６６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ５１／００ － ５１／４６

Ｂ２９Ｃ ３３／００ － ３３／７６

Ｂ２９Ｃ ４８／００ － ４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方が開口した内部空間に、シートの被覆対象である基材を載置する基台を、該内部空間の開口部より低い位置に設けた金型と、
前記シートを加熱する加熱部を有すると共に、前記内部空間と近接または離間する方向に移動可能に構成された熱板と、を備え、
前記金型にセットした前記シートを、前記熱板により加熱して押し付けることで、前記シートを、前記基台上の前記基材の外表面に被覆して成形するシート成形装置において、
前記シートを、前記熱板側と前記基台側との双方から選択的に吸引可能に構成された吸引部と、
前記シートを、少なくとも前記熱板側から加圧可能に構成された加圧部と、
前記シートに対し、前記吸引部による吸引と、前記加圧部による加圧との制御を行う制御部と、を有し、
前記熱板の前記加熱部には、前記シートに転写するシボの転写型であるパターンが形成されていること、
前記パターンは、転写するシボの単体部位に対応した型要素であるパターン要素を有し、転写する前記シボに対し、基準となる形状で前記パターン要素を設けた第１パターン部と、
前記第１パターン部に設けた前記パターン要素に対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成された前記パターン要素を設けた第２パターン部と、に区画して形成されていること、
を特徴とするシート成形装置。

【請求項2】

請求項１に記載するシート成形装置において、
前記制御部は、前記シートにシボを転写するときに、前記熱板の前記加熱部に対し、シボの転写に要するシボ転写温度に前記シートを加熱する制御を行うと共に、前記シボ転写温度の状態にある前記シートを、前記吸引部により前記熱板側から吸引し、
シボの転写後、前記熱板の前記加熱部に対し、前記シボ転写温度から、前記シートの成形に要するシート成形温度に調整して前記シートを前記基材に被覆するとき、前記シート成形温度の状態にある前記シートを、前記吸引部により前記基台側から吸引すると同時に、この前記シートを、前記加圧部により前記熱板側から加圧する制御を行うように構成されていること、
を特徴とするシート成形装置。

【請求項3】

架台上にセットされたシートと近接または離間する方向に移動可能に構成され、前記シートを加熱する加熱部を有する熱板を備え、前記熱板により前記シートを加熱して押し付けることで、前記架台上の前記シートを成形するシート成形装置において、
前記シートを、前記熱板側から吸引可能に構成された吸引部と、
前記吸引部を制御する制御部と、を有し、
前記熱板の前記加熱部には、前記シートに転写するシボの転写型であるパターンが形成されていること、
前記パターンは、転写するシボの単体部位に対応した型要素であるパターン要素を有し、 転写する前記シボに対し、基準となる形状で前記パターン要素を設けた第１パターン部と、
前記第１パターン部に設けた前記パターン要素に対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成された前記パターン要素を設けた第２パターン部と、に区画して形成されていること、
を特徴とするシート成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱板によりシートを加熱して成形するシート成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂製品の中には、シボを施したシートが、基材の外表面に貼り合せて被覆されているものがある。この種のシボ付き樹脂製品は、例えば、自動車用内装品等として、広く流通している。従来、シボ付き樹脂製品の製造工程では、成形前に予め、平坦な表面をなすシボ転写前のシートに、転写によりシボを付す前工程が行われている。その後工程として、表面上にシボを一様に付したシボ転写後のシート（シボ付きシート）が、シート成形装置に供給される。シート成形装置では、シボ付きシートが、金型上方にある熱板により、加熱されながら、密閉の下で、金型内にセットした基材に押し付けられることで、基材に密着した状態に被覆して成形される。そのシート成形装置の一例が、特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１の装置は、前述した後工程の実施にあたり、使用される、熱板加熱による熱成形装置である。この熱成形装置は、シートとの接触面となる熱板の加熱面に対し、その面粗度を１０μｍ以下に粗くした微細な凹凸を設けている。この凹凸により形成されるエアの流通部が、熱板の加熱面に付着したシートに確保されている。このエアの流通部は、加熱によるシートの軟化に伴い、エア溜まりの発生を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６５１２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、以下の問題があった。市場では近年、シボ付き樹脂製品のニーズは、多品種少量生産の傾向にある。その一方で、従来のシート成形装置を用いたシボ付き樹脂製品の成形では、供給されるシボ付きシートは、シートメーカーによる量産体制の下で製造された既製品である。そのため、シートメーカーが、顧客の多様なニーズに応えようと、顧客の仕様に合ったシボ付きシートを、その都度、個別に作製しようとすると、量産体制から多品種少量生産への対応に困難を伴い、コスト高を招く場合がある。

【0006】

加えて、シボ付きシートの既製品を従来のシート成形装置に供給して、シボ付き樹脂製品が成形されると、以下の問題がある。シボ付き樹脂製品が、三次元曲面形状である場合、被覆されているシボ付きシートのうち、特に曲率半径が小さい湾曲部や、Ｒ状コーナー部等の部分が、他の部分よりも、外側に引き伸ばされる。その結果、このような部分では、シボが拡がって薄くなってしまう。そのため、成形前、たとえシボが一様にシボ付きシートに付されていても、成形後には、製品全体でシボが不均一な態様となってしまう。これは、製品の品質管理上、問題になる。

【0007】

特許文献１の装置は、加熱面に微細な凹凸を設けた熱板を備えている。このような微細な凹凸を、シートに転写するシボの型として利用することも考えられる。シボの型では一般的に、シボの転写面が、数十～数百μｍといったある程度の高低差を有した状態で、配置位置に規則性を持って刻み込まれていることが必要である。しかしながら、特許文献１に記載された凹凸は、必要とされる数十～数百μｍ程の高低差に足りていない。そのため、特許文献１に記載された凹凸では、意匠性を有したシボがシートに明瞭に転写できない。従って、特許文献１に記載された凹凸は、配置位置に規則性を持たず、シボの型に必要な寸法形状を満たさない程に浅いため、シボの転写型として機能しない。

【0008】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、シボ付きのシートが基材の外表面に被覆してなる製品を製造するにあたり、製造に係る工数を低減することができるシート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】

【0009】

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様であるシート成形装置は、上方が開口した内部空間に、シートの被覆対象である基材を載置する基台を、該内部空間の開口部より低い位置に設けた金型と、前記シートを加熱する加熱部を有すると共に、前記内部空間と近接または離間する方向に移動可能に構成された熱板と、を備え、前記金型にセットした前記シートを、前記熱板により加熱して押し付けることで、前記シートを、前記基台上の前記基材の外表面に被覆して成形するシート成形装置において、前記シートを、前記熱板側と前記基台側との双方から選択的に吸引可能に構成された吸引部と、前記シートを、少なくとも前記熱板側から加圧可能に構成された加圧部と、前記シートに対し、前記吸引部による吸引と、前記加圧部による加圧との制御を行う制御部と、を有し、前記熱板の前記加熱部には、前記シートに転写するシボの転写型であるパターンが形成されていること、を特徴とする。

【0010】

この態様によれば、シボを付したシートを基材の外表面に被覆した製品の製造にあたり、シートへのシボの転写と、シートと基材との熱成形とが、一つの装置で同時に行うことができる。そのため、シートへのシボを転写する前工程と、シボ付きシートの基材に熱成形する後工程とを、それぞれ別々の装置で個々に行っていた従来の製造工程に比べ、使用する加工装置の数と作業の工数とが削減できる。それ故に、製品の製造コストを抑制することができる。また、多様化した意匠のシボを付したシートに対し、オーダーメードにより市場から多品種少量生産で求められる場合がある。この場合であっても、本発明に係るシート成形装置は、多品種少量生産による製品の製造を容易に行うことができる。特に、オリジナルデザインや、商品化されていないデザイン等、多様なニーズに対応した意匠のシボを付したシートが、市場から求められることもある。本発明に係るシート成形装置は、このようなシートで被覆された製品を、市場の要求に柔軟に対応して、安価に製造することができるようになる。

【0011】

なお、本発明に係るシート成形装置において、「パターン」とは、シートの表面に、意匠上、特徴のある図柄や模様、文字、立体的造形等によるシボを表現するため、このようなシボをシートの表面に転写させるための転写型を意味している。このシボの転写型は、本来、シートを加熱するその熱源を設けた熱板の加熱部に、加工機によって、例えば、数十から数百μｍ程度の高低差を設けた凹凸を、配置位置に規則性を持って刻み込まれている。本発明に係るシート成形装置では、このような凹凸を熱板の加熱部に刻み込むことにより、シボを構成する単体要素の形状に応じた型が、単数または、複数の集合体として形成されたものを、「パターン」と定義している。

【0012】

上記の態様においては、前記パターンは、転写するシボの単体部位に対応した型要素であるパターン要素を有し、転写する前記シボに対し、基準となる形状で前記パターン要素を設けた第１パターン部と、前記第１パターン部に設けた前記パターン要素に対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成された前記パターン要素を設けた第２パターン部と、に区画して形成されていること、が好ましい。

【0013】

この態様によれば、シボを付したシートを基材の外表面に被覆した製品が、たとえ三次元曲面を呈した立体形状をなしていても、基材の外表面の形状によらず、製品全体の中で写し出されるシボは、濃淡や大きさに差異のない、均一で一様な様相で転写される。

【0014】

上記の態様においては、前記制御部は、前記シートにシボを転写するときに、前記熱板の前記加熱部に対し、シボの転写に要するシボ転写温度に前記シートを加熱する制御を行うと共に、前記シボ転写温度の状態にある前記シートを、前記吸引部により前記熱板側から吸引し、シボの転写後、前記熱板の前記加熱部に対し、前記シボ転写温度から、前記シートの成形に要するシート成形温度に調整して前記シートを前記基材に被覆するとき、前記シート成形温度の状態にある前記シートを、前記吸引部により前記基台側から吸引すると同時に、この前記シートを、前記加圧部により前記熱板側から加圧する制御を行うように構成されていること、が好ましい。

【0015】

この態様によれば、シボが高い精度で転写されたシートを、基材の外表面に沿い、皺や捩れを抑えた状態で張設することができる。

【0016】

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様であるシート成形装置は、架台上にセットされたシートと近接または離間する方向に移動可能に構成され、前記シートを加熱する加熱部を有する熱板を備え、前記熱板により前記シートを加熱して押し付けることで、前記架台上の前記シートを成形するシート成形装置において、前記シートを、前記熱板側から吸引可能に構成された吸引部と、前記吸引部を制御する制御部と、を有し、前記熱板の前記加熱部には、前記シートに転写するシボの転写型であるパターンが形成されていること、前記パターンは、転写するシボの単体部位に対応した型要素であるパターン要素を有し、転写する前記シボに対し、基準となる形状で前記パターン要素を設けた第１パターン部と、前記第１パターン部に設けた前記パターン要素に対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成された前記パターン要素を設けた第２パターン部と、に区画して形成されていること、を特徴とする。

【0017】

この態様によれば、本発明に係るシート成形装置を用いてシートを成形するにあたり、オリジナルデザインや、商品化されていないデザイン等、所望とする意匠のシボを付したシートを、市場の要求に柔軟に対応して、安価に提供することができるようになる。特に、多様化した意匠のシボを付したシートに対し、オーダーメードにより市場から多品種少量生産で求められる場合がある。この場合であっても、本発明に係るシート成形装置は、多品種少量生産によるシートの製造を容易に行うことができる。また、本発明に係るシート成形装置で成形したシボ付きシートが、三次元曲面を呈した立体形状の製品の外表面に被覆される場合がある。このような場合に、製品全体の中で写し出されるシボは、濃淡や大きさに差異のない、均一で一様な様相を呈するようになる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係るシート成形装置によれば、シボ付きのシートが基材の外表面に被覆してなる製品を製造するにあたり、製造に係る工数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態１に係るシート成形装置の構成を示す概略図であり、製品の製造工程のうち、このシート成形装置にシートと基材を金型にセットした状態を示す第１工程図である。

【図2】図１に示す第１工程図に続き、熱板を下降させてシートの加熱と同時に、シボを転写している状態を示す第２工程図である。

【図3】図２に示す第２工程図に続き、加熱により軟化したシートを基材に被覆している状態を示す第３工程図である。

【図4】図３に示す第３工程図に続き、熱板の上昇後、成形後のシートが基材に被覆した製品を、金型から取り出す状態を示す第３工程図である。

【図5】平坦状のシートにシボが一様に転写された様子を模式的に示す斜視図である。

【図6】実施形態１に係るシート成形装置に装着されている熱板のパターン全体を、模式的に示す平面図である。

【図7】図６に示す加熱面部に形成されたパターンのパターン要素を拡大して示した平面図である。

【図8】図１中、Ｘ部の拡大図である。

【図9】実施形態１に係るシート成形装置に構成された電磁弁の構造を示す模式図である。

【図10】実施形態２に係るシート成形装置の構成を示す概略図であり、シボの転写工程のうち、このシート成形装置にシートを架台にセットした状態を示す第１工程図である。

【図11】図１０に示す第１工程図に続き、熱板を下降させてシートの加熱と同時に、シボを転写している状態を示す第２工程図である。

【図12】図１１に示す第３工程図に続き、熱板の上昇後、シボ転写後のシートを、架台から取り出す状態を示す第３工程図である。

【図13】従来技術に係るシート成形装置により、シボ付きのシートを成形して基材に被覆した製品の一例を、一部に断面図を用いて示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に係るシート成形装置を具体化した実施形態１，２について、図面に基づいて詳細に説明する。

【0021】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るシート成形装置の構成を示す概略図である。また、この図１は、製品の製造工程のうち、このシート成形装置にシートと基材を金型にセットした状態を示す第１工程図でもある。なお、図１以降の各図では、説明の便宜上、装置構成を簡略化して模式的に表した概略図としている。図１３は、従来技術に係るシート成形装置により、シボ付きのシートを成形して基材に被覆した製品の一例を、一部に断面図を用いて示した説明図である。

【0022】

本実施形態１に係るシート成形装置１は、図１３に示すように、三次元曲面を呈した製品２Ｘ等に挙げられるような製品２を製造するのに用いられる。製品２は、シボ５を付した転写後のシート４（成形後シート４Ｂ）を、基材３の外表面３ａに沿う形状に成形して、基材３の外表面３ａに貼り合せて被覆してなる。シート４は、例えば、ポリ塩化ビニル（PVC：polyvinyl chloride）等、一般的な熱可塑性の樹脂製シートである。シート成形装置１は、本実施形態１では、主として、厚さ２００～５００μｍ程度のシート４を、熱成形の対象としている。勿論、シート４の厚みが、２００～５００μｍの範囲外であっても良い。

【0023】

なお、JIS(日本工業規格)の包装用語による規格は、厚さ２５０μｍ以上の薄板状のプラスチック材をシートとし、厚さ２５０μｍ未満の膜状のプラスチック材をフィルムとして、規定している。しかしながら、本実施形態１，２では、シート成形装置１で熱成形するプラスチック材をその厚みで区別せず、フィルムの範疇にある厚さのプラスチック材であっても、シートと総称している。

【0024】

次に、シート成形装置１の構成について、説明する。シート成形装置１は、金型１０にセットされるシボ転写前の成形前シート４Ａ（シート４）を、密閉状態の下で、熱板２０により加熱しながら押し付けることで、基台１３上の基材３の外表面３ａに被覆して成形する装置である。図１に示すように、シート成形装置１は、金型１０と、熱板２０と、電気制御盤３０（制御部）と、温度制御ユニット３１（制御部）と、吸引部４０と、加圧部５０と、電磁弁６４等を備えている。

【0025】

はじめに、金型１０について、説明する。金型１０は、金属製の部材からなる。金型１０は、後述する熱板２０の下側で、リニア方向のスライド機構を具備した架台上に載置されている。これにより、金型１０は、シート４の供給位置と、熱板２０による成形位置（図１に示す位置）との間を移動可能に設けられている。

【0026】

金型１０は、シート４の熱成形を担う役割を有する。金型１０は、上方が開口した内部空間１１Ｓを有した有底筒体状に形成されている。金型１０の内部空間１１Ｓには、基台１３が、開口部１１より低い位置に設けられている。基台１３は、シート４の被覆対象である基材３を載置して保持する。金型１０の開口部１１側で、内部空間１１Ｓの外周に位置する外周縁面１２には、シール部材１５が設けられている。成形前シート４Ａ（シート４）は成形時に、本実施形態１では、図１に示すように、金型１０の外周縁面１２に載置される。外周縁面１２に載置したシート４は、基台１３に保持した基材３上方に配置されてセットされる。金型１０の内部空間１１Ｓには、エアの流路である金型側流路６１と連通するエア流通孔１４が設けられている。

【0027】

次に、熱板２０について、説明する。熱板２０は、金型１０の内部空間１１Ｓの開口部１１と近接または離間する方向に移動可能に設けられている。熱板２０は、加熱によるシート４の軟化と、シート４にシボ５を転写する役割を担う。熱板２０は、例えば、炭素鋼材、アルミニウム材等の金属材からなる。熱板２０は、シボ転写前の状態にある平坦状の成形前シート４Ａ（シート４）を加熱する加熱面部２１を有する。

【0028】

熱板２０は、加熱面部２１とは反対側に、加熱面部２１の熱源とするヒータ２３を有している。ヒータ２３により加熱面部２１から加熱できる温度は、一般的な熱可塑性シートの軟化温度範囲として、８０～２５０℃である。金型１０の外周縁面１２に載置したシート４は、熱板２０の加熱面部２１下方に配置されて加熱される。ヒータ２３は、温度制御ユニット３１を介して、電気制御盤３０と電気的に接続されている。

【0029】

電気制御盤３０は、例えば、熱板２０の昇降動作、金型１０のスライド動作、真空ポンプ４１やコンプレッサ５１の運転、電磁弁６４の作動等を制御する。熱板２０の加熱面部２１の温度は、温度制御ユニット３１により、任意の設定温度に調整可能になっている。

【0030】

図６は、実施形態１に係るシート成形装置に装着されている熱板のパターン全体を、模式的に示す平面図である。図７は、図６に示す加熱面部に形成されたパターンのパターン要素を拡大して示す平面図である。

【0031】

また、熱板２０は、成形前シート４Ａに対し、加熱によりパターン２５に基づくシボ５を転写する。これと同時に、この熱板２０は、基材３の外表面３ａへの被覆に必要な加熱を行う機能を有する。すなわち、熱板２０の加熱面部２１には、図６に示すように、パターン２５が施されている。パターン２５は、平坦なシボ転写前のシート４（成形前シート４Ａ）に転写するシボ５の転写型である。製品２において、基材３に被覆した成形後シート４Ｂに写るシボ５が均一となるよう、パターン２５は、基材３の外表面３ａの形状に対応して調整された形態で形成されている。

【0032】

ここで、パターン２５の態様について、図５及び図１３を用いて、詳しく説明する。図５は、平坦状のシートにシボが一様に転写された様子を模式的に示す斜視図である。熱成形品の中には、図１３に示すように、製品２Ｘのような三次元曲面形状の製品２もある。従来、このような曲面状製品を製造するにあたり、従来技術に係るシート成形装置では、図５に示すように、前もってシボ５を一様に転写されたシート４が、金型や熱板のある成形部に供給されて、熱成形されていた。

【0033】

シボ５は元々、一様の大きさや深さ、配置間隔でシート４に写されている。他方、図１３に示すように、製品２Ｘでの基材３の外表面３ａには、その一部をなす湾曲部位やコーナー部位が存在する。製品２Ｘでは、基材３の外表面３ａを密着して被覆するシート４のうち、このような湾曲部位等に貼付されている部分は、外表面３ａの形状に沿って外側に引き伸ばされる。そのため、外表面３ａにある湾曲部位やコーナー部位に写し出されるシボ５は、その他の部分に比べ、シート４の部分的な伸長に伴って変形している。具体的には、製品２Ｘに写し出されるシボは、個々の単体要素の集合体である。製品２Ｘの湾曲部位等で写し出されるシボの単体要素は、大きさの変化（拡張したシボ）や深さに変化（薄くなったシボ）、配置間隔に変化（隣接するシボの単体要素同士がより近接）を生じたシボ変形部５Ｘ（図６中、ドット表示の粗い部分）となる。それ故に、製品２Ｘ全体でシボ５が不均一な態様となる。従って、製品２Ｘは、品質管理上、問題になる。

【0034】

実施形態１に係るシート成形装置１では、熱板２０の加熱面部２１に、パターン２５が設けられている。パターン２５は、シボ変形部５Ｘの発生を回避する目的で形成されている。パターン２５は、基材３の外表面３ａのうち、その一部をなす湾曲部位、またはコーナー部位の形状に応じて、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成されている。具体的には、パターン２５は、加熱面部２１内で、例えば、本実施形態１では、第１パターン部２５Ａと第２パターン部２５Ｂとに区画して形成されている。

【0035】

図６及び図７に示すように、パターン２５は、転写するシボ５の単体部位に対応した型要素であるパターン要素２５Ｓを有している。第１パターン部２５Ａと第２パターン部２５Ｂでは、図７に示すように、パターン要素凸部２５Ｓａと、パターン要素凹部２５Ｓｂとからなる。パターン要素凸部２５Ｓａは、シボ５を転写した後のシート４で、その表面にシボ５の凹部を形成する機能を有する。パターン要素凹部２５Ｓｂは、シボ５を転写した後のシート４で、その表面にシボ５の凸部を形成する機能を有する。パターン要素凸部２５Ｓａとパターン要素凹部２５Ｓｂとの高低差は、シート４に写すシボ５の使用によっても異なるが、概ね０．１ｍｍである。パターン要素凸部２５Ｓａ及びパターン要素凹部２５Ｓｂでは、その表面粗さは、０．５μｍ以下となっている。

【0036】

第１パターン部２５Ａは、図５に示す一様のシボ５と同等、またはそれに近い状態で転写を行うシボ５向けの転写型である。換言すれば、第１パターン部２５Ａは、基材３の外表面３ａへの被覆で、転写されるシボ５にほとんど、あるいは全く変化を生じない部分に用いる基準の転写型となっている。第１パターン部２５Ａでは、転写するシボ５に対し、基準となる形状でパターン要素２５Ｓ群を形成してなる。

【0037】

第２パターン部２５Ｂは、被覆するシート４全体のうち、シボ変形部５Ｘの範囲に相当するシボ５の転写を担うパターン要素２５Ｓ群である。第２パターン部２５Ｂの形成にあたり、製品２Ｘ全体で生じるシボ変形部５Ｘの範囲は、前もって特定されている。この前提条件の下で、第２パターン部２５Ｂは、第１パターン部２５Ａに設けたパターン要素２５Ｓに対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けた形状でパターン要素を形成してなる。具体的には、第２パターン部２５Ｂに設けたパターン要素２５Ｓは、第１パターン部２５Ａに比べ、大きさを少し縮小した処理や、深さを少し深くした処理、隣接するパターン要素２５Ｓ同士の配置間隔を少し狭めた処理等を、適宜調整して形成されたシボ５向けの転写型である。

【0038】

このようなパターン２５は、コンピュータ数値制御により、予め設定入力した加工位置の座標に基づいて、パターン要素を刻む加工機で、形成されることが好ましい。その加工機の一例として、ＣＮＣ（CNC：Computerized Numerical Control）マシニングセンタ、ＣＮＣレーザ彫刻加工機等の加工機が挙げられる。その理由について、立体形状の製品２Ｘを挙げて説明する。

【0039】

製品２Ｘで生じたシボ変形部５Ｘの領域を知得するにあたり、例えば、コンピュータ数値制御を装備した三次元測定機等の計測機器により、製品２Ｘのシボ変形部５Ｘの領域を計測する場合が考えられる。この場合、シボ変形部５Ｘの領域を示す各々のポイントに関し、その座標値が測定を通じて取得できる。

【0040】

前述した加工機により、第２パターン部２５Ｂのような、基準の転写型に調整を加えるパターン部の領域が加工される。このとき、計測機器から取得したこのような座標の実測値を、加工機によりこのパターン部の領域の加工位置の座標値として、フィードバックすることが可能になる。また、本実施形態１において、基準となる第１パターン部２５Ａの転写型に対し、第２パターン部２５Ｂで形成するパターン要素２５Ｓの形状について、調整を加えたい場合もある。それ故に、このようなパターン要素２５Ｓの形状を調整するときに、第２パターン部２５Ｂの範囲や、パターン要素２５Ｓの大きさや深さ等が、設定入力した加工位置の座標値を基に、微調整し易くなるからである。これにより、生じ得るシボ変形部５Ｘの範囲に的確に適合した第２パターン部２５Ｂが、精度を高くして形成することができる。ひいては、製品は、高い品質を持って仕上げられる。

【0041】

次に、吸引部４０及び加圧部５０について、図１と図９を用いて説明する。図９は、実施形態１に係るシート成形装置に構成された電磁弁の構造を示す模式図である。

【0042】

前述したように、金型１０の内部空間１１Ｓには、金型側流路６１と連通するエア流通孔１４が設けられている。シート成形装置１による製品２の成形後には、シート４の一部がトリミングされる。エア流通孔１４は、シート４のうち、トリミング後に廃棄される部位にあることが好ましい。具体的には、成形後シート４Ｂのうち、内部空間１１Ｓに配置されている部分に対し、金型１０の外周縁面１２と熱板２０の当接面２２との挟持部分の近傍部位は、熱成形の完了後にカットされる。エア流通孔１４は、製品２の意正面を妨げないこのような近傍部位にあると良い。後述する製品２の第２工程で、シート４の吸引時に、エア流通孔１４による痕跡を、吸着したシート４に残さないためである。

【0043】

金型側流路６１は、加圧部５０に接続されて連通している。加圧部５０は、コンプレッサ５１と加圧用タンク５２とからなる。加圧用タンク５２は、コンプレッサ５１によって圧縮された空気を貯留する。

【0044】

また、熱板２０には、図１に示すように、エアの流路である熱板側流路６２と連通する微細なエア流通孔２４が設けられている。熱板側流路６２は、吸引部４０に接続されて連通している。吸引部４０は、真空ポンプ４１と真空用タンク４２とからなる。真空用タンク４２は、真空ポンプ４１によって減圧された状態を維持できる。真空用タンク４２は、減圧ロスを小さくするのに有効となる。

【0045】

金型側流路６１は、接続流路６３と並列に接続されて連通している。また、熱板側流路６２も、接続流路６３と並列に接続されて連通している。接続流路６３には、電磁弁６４が配管されている。電磁弁６４は、電気制御盤３０により電気的に制御される。電磁弁６４は、図９に示すように、流通するエアの流路を、５通りの流体制御を可能とするバルブである。具体的には、真空ポンプ４１が、熱板側流路６２に連通してエアを吸引する第１の流体制御である。真空ポンプ４１と金型側流路６１との連通によりエアの吸引と、コンプレッサ５１と熱板側流路６２との連通によりエアの加圧との双方を同時に行う第２の流体制御である。真空ポンプ４１及びコンプレッサ５１が、金型側流路６１と熱板側流路６２との連通を遮断する第３の流体制御である。コンプレッサ５１が、金型側流路６１に連通してエアを加圧する第４の流体制御である。すなわち、吸引部４０は、シート４を、熱板２０側と基台１３側との双方から選択的に吸引可能に構成されている。加圧部５０は、シート４を、少なくとも熱板２０側から加圧可能に構成されている。電気制御盤３０と共に電磁弁６４が、吸引部４０による吸引と、加圧部５０による加圧との制御を行う。

【0046】

次に、シート成形装置１を用いた製品２の製造工程について、図１～図４を用いて説明する。図２は、図１に示す第１工程図に続き、熱板を下降させてシートの加熱と同時に、シボを転写している状態を示す第２工程図である。図３は、図２に示す第２工程図に続き、加熱により軟化したシートを基材に被覆している状態を示す第３工程図である。図４は、図３に示す第３工程図に続き、熱板の上昇後、成形後のシートが基材に被覆した製品を、金型から取り出す状態を示す第４工程図である。

【0047】

図１に示すように、製品２の第１工程では、金型１０は、成形位置から離れた待避位置に配置されている。金型１０の待避位置では、基材３は、その外表面３ａを上向きとする姿勢で、金型１０の内部空間１１Ｓの基台１３上にセットされる。その後、シート成形装置１に搬入された成形前シート４Ａが、大気圧の下、金型１０の外周縁面１２にセットされる。これにより、金型１０の内部空間１１Ｓの開口部１１は、成形前シート４Ａによって塞がれる。基材３と成形前シート４Ａが金型１０にセットされたら、金型１０を、成形位置までスライドさせる。このとき、熱板２０は、金型１０と離間した待避位置にある。成形位置に到達した金型１０と熱板２０との隙間は、例えば、距離５ｍｍ程度になっている。金型１０が成形位置に到達後、熱板２０を、金型１０に向けて下降させる。

【0048】

次に、図２に示すように、製品２の第２工程では、下降した熱板２０の当接面２２と、金型１０の外周縁面１２とが、シール部材１５と密着した状態で、外周縁面１２にセットした成形前シート４Ａを挟持する。これにより、金型１０の内部空間１１Ｓは、その外部との間で気密となる。次に、熱板２０のヒータ２３を作動させ、加熱面部２１を、一例とするシボ転写温度１８０℃まで昇温させる。これと同時に、真空ポンプ４１を作動させ、電磁弁６４では第１の流体制御とし、金型１０の外周縁面１２にセットされたシート４を吸引する。これにより、成形前シート４Ａ（シート４）は、加熱により軟化した状態で、加熱面部２１のパターン２５に吸着される。所定の時間、この吸着状態を維持することで、シボ５が、パターン２５に基づいてシート４に転写される。

【0049】

次に、図３に示すように、製品２の第３工程では、シボ５の転写が完了した時点で、温度制御ユニット３１により、加熱面部２１を、シボ転写温度１８０℃から、一例とするシート成形温度１６０℃に降温させる。また、真空ポンプ４１の作動を一旦停止し、シート４の吸引を止める。電磁弁６４を第３の流体制御に切替える。これにより、内部空間１１Ｓに対し、シート４を挟む上下の領域に圧力差が生じる。すると、シボ５の転写後のシート４は、熱板２０の加熱面部２１と剥離して解放される。

【0050】

次いで、電磁弁６４を第２の流体制御に切替える。真空ポンプ４１を作動させ、金型１０側からシート４を吸引する。この吸引と同時に、コンプレッサ５１も作動させ、熱板２０からこのシート４を加圧する。これにより、シボ５を転写した軟化状態のシート４は、金型１０側からのエアの吸引と、熱板２０側からのエアの加圧との差圧により、基台１３上の基材３の外表面３ａに沿って覆い被さる。また、このシート４は、基材３の外表面３ａに押し付けられる。このシート４はその後、融着した基材３の外表面３ａに密着して貼り合わされる。そして、このシート４は、金型１０の内部空間１１Ｓの内壁に沿って熱変形した成形後シート４Ｂとなる。

【0051】

図８は、図１中、Ｘ部の拡大図である。ここで、熱板２０の加熱面部２１のパターン２５には、図８に示すように、表面処理層２８が積層されていても良い。表面処理層２８は、接触したシート４に対する離型性、及びシート４への加熱温度に対する耐熱性を具備した材料からなる。加熱面部２１への表面処理層２８は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、その他のフッ素系樹脂等による被覆処理層である。このような表面処理層２８により、製品２の第３工程で、加熱面部２１のパターン２５に吸着されていた軟化状態のシート４が、シボ５の転写完了後、加熱面部２１からより剥離し易くなるからである。なお、表面処理層２８に代えて、化学的に安定で耐熱性を有した離型剤等が、加熱面部２１に塗布されていても良い。

【0052】

次に、図４に示すように、製品２の第４工程では、基材３の外表面３ａに対し、シート４の貼付後、真空ポンプ４１とコンプレッサ５１の双方の作動を停止する。また、電磁弁６４を第３の流体制御に切替える。これにより、内部空間１１Ｓを大気圧下に戻す。次に、熱板２０を上昇させて熱板２０の待避位置に移動させる。これにより、熱板２０と金型１０とが離間する。また、金型１０を、成形位置から待避位置までスライドさせる。次に、金型１０の待避位置で、製品２を金型１０から取り出す。これで、製品２の製造工程に係る一連の工程は完了する。かくして、基材３の外表面３ａにシート４を被覆した製品２が、シート成形装置１によって製造される。

【0053】

次に、本実施形態１に係るシート成形装置１の作用・効果について説明する。本実施形態１に係るシート成形装置１では、前述したように、熱板２０の加熱面部２１に、シボ転写前のシート４に転写するシボ５の転写型であるパターン２５が形成されている。熱板２０は、シート４に対し、パターン２５に基づくシボ５を転写すると共に、基材３の外表面３ａへの被覆に必要な加熱を行うこと、を特徴とする。

【0054】

この特徴により、製品２Ｘのほか、製品２等の製造にあたり、シート４へのシボ５の転写と、シート４と基材３との熱成形とが、一つの装置で同時に行うことができる。そのため、シートへのシボを転写する前工程と、シボ付きシートの基材に熱成形する後工程とを、それぞれ別々の装置で個々に行っていた従来の製造工程に比べ、使用する加工装置の数と作業の工数とが削減できる。それ故に、製品２等の製造コストを低減することできる。

【0055】

従って、本実施形態１のシート成形装置１によれば、シボ５付きのシート４が基材３の外表面３ａに被覆してなる製品２等を製造するにあたり、製造に係る工数を低減することができる、という優れた効果を奏する。

【0056】

また、多様化した意匠のシボ５を付したシート４に対し、オーダーメードにより市場から多品種少量生産で求められる場合がある。この場合であっても、シート成形装置１は、多品種少量生産による製品２等の製造を容易に行うことができる。特に、オリジナルデザインや、商品化されていないデザイン等、多様なニーズに対応した意匠のシボ５を付したシート４が、市場から求められることもある。シート成形装置１は、このようなシート４で被覆された製品２を、市場の要求に柔軟に対応して、安価に製造することができるようになる。

【0057】

また、本実施形態１に係るシート成形装置１では、前述したように、パターン２５は、転写するシボ５の単体部位に対応した型要素であるパターン要素２５Ｓを有し、転写するシボ５に対し、基準となる形状でパターン要素２５Ｓを設けた第１パターン部２５Ａと、第１パターン部２５Ａに設けたパターン要素２５Ｓに対し、刻まれた深さ、刻まれた大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けて形成されたパターン要素２５Ｓを設けた第２パターン部２５Ｂと、に区画して形成されていること、を特徴とする。

【0058】

この特徴により、図１３に例示した製品２Ｘ等の製品２が、たとえ三次元曲面を呈した立体形状をなしていても、製品２等の基材３の外表面３ａの形状によらず、製品２等全体の中で写し出されるシボ５は、濃淡や大きさに差異のない、均一で一様な様相を呈する。

【0059】

また、本実施形態１に係るシート成形装置１では、電気制御盤３０は、製品２の第２工程で、シート４にシボ５を転写するときに、熱板２０の加熱面部２１に対し、シボ転写温度（例えば、１８０℃）にシート４を加熱する制御を行う。同時に、電気制御盤３０は、このシボ転写温度の状態にあるシート４を、吸引部４０により熱板２０側から吸引する。シボ５の転写後、製品２の第３工程では、電気制御盤３０は、熱板２０の加熱面部２１に対し、シボ転写温度からシート成形温度（例えば、１６０℃）に調整する制御を行って、シート４を基材３に被覆する。このとき、電気制御盤３０は、シート成形温度に状態にあるシート４を、吸引部４０により基台１３側から吸引すると同時に、加圧部５０により熱板２０側から加圧する制御を行うように構成されていること、を特徴とする。この特徴により、シボ５が高い精度で転写されたシート４を、基材３の外表面３ａに沿い、皺や捩れを抑えた状態で張設することができる。

【0060】

また、本実施形態１に係るシート成形装置１では、熱板２０のパターン２５には、接触したシート４に対する離型性、及びシート４への加熱温度に対する耐熱性を具備した表面処理層が形成されていること、を特徴とする。この特徴により、シート４にシボ５の転写後、加熱面部２１のパターン２５に吸着されていた軟化状態のシート４が、熱板２０からより剥離し易くなる。

【0061】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るシート成形装置１０１について、図１０～図１２を用いて説明する。図１０は、実施形態２に係るシート成形装置の構成を示す概略図である。またこの図１０は、シボの転写工程で、このシート成形装置にシートを架台にセットした状態を示す第１工程図でもある。

【0062】

前述した実施形態１に係るシート成形装置１は、熱板２０により、軟化した転写前のシート４に、シボ５を、加熱面部２１に形成されたパターン２５に基づいて転写した。また、シボ５を転写したシート４を、金型１０内に配置した基材３の外表面３ａに被覆する成形を行った。しかしながら、本実施形態２に係るシート成形装置１０１は、加熱面部２１に形成されたパターン２５に基づき、シボ５の転写だけをシボ転写前のシート４に行うのに用いる。実施形態２は、金型１０の有無の点等で、実施形態１と異なるが、それ以外の部分は、実施形態１と同様である。従って、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、その他について説明を簡略または省略する。

【0063】

図１０～図１２に示すように、本実施形態２に係るシート成形装置１０１は、シボ転写前のシート４にシボ５を転写したシボ５付きのシート４を製造するのに用いられる。シボ５付きのシート４は、図１３に示すように、製品２等の表面に被覆される。シート成形装置１０１は、熱板２０（実施形態１の熱板２０に相当）によりシート４を加熱して押し付けることで、架台１１０上にセットされたシート４を成形する装置である。

【0064】

シート成形装置１０１は、熱板２０のほか、吸引部４０と、吸引部４０を制御する電磁弁１６４（制御部）等を備える。吸引部４０は、真空ポンプ４１と真空用タンク４２とからなる。電磁弁１６４は、流通するエアの流路を、２通りの流体制御を可能とするバルブである。具体的には、真空ポンプ４１が、熱板側流路６２に連通してエアを吸引する第１の流体制御である。真空ポンプ４１と熱板側流路６２との連通を遮断する第２の流体制御である。

【0065】

このシート成形装置１０１には、前述した実施形態１に係るシート成形装置１と同様、熱板２０の加熱面部２１に、シボ５の転写型であるパターン２５が形成されている。前述したように、パターン２５は、転写するシボ５の単体部位に対応した型要素であるパターン要素２５Ｓを有する。パターン２５は、第１パターン部２５Ａと第２パターン部２５Ｂとに区画して形成されている。第１パターン部２５Ａでは、転写するシボ５に対し、基準となる形状でパターン要素２５Ｓ群を形成してなる。第２パターン部２５Ｂは、第１パターン部２５Ａに設けたパターン要素２５Ｓに対し、刻まれた深さ、大きさ、または、刻まれた配置間隔のうち、少なくとも１つ以上に変化を付けた形状でパターン要素を形成してなること、を特徴とする。

【0066】

この特徴により、シート成形装置１０１を用いてシート４を成形するにあたり、オリジナルデザインや、商品化されていないデザイン等、多様なニーズに対応した意匠のシボ５を付したシート４を、市場の要求に柔軟に対応して、安価に提供することができるようになる。特に、多様化した意匠のシボ５を付したシート４に対し、オーダーメードにより市場から多品種少量生産で求められる場合がある。このような場合であっても、シート成形装置１０１は、多品種少量生産によるシート４の製造を容易に行うことができる。また、シート成形装置１０１で成形したシボ５を付したシート４が、三次元曲面を呈した立体形状の製品２の外表面に被覆される場合がある。このような場合に、製品２全体の中で写し出されるシボ５は、濃淡や大きさに差異のない、均一で一様な様相を呈するようになる。

【0067】

以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態１，２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。

【0068】

例えば、実施形態１では、成形前シート４Ａに対し、熱板２０により、加熱面部２１に形成したパターン２５に基づくシボ５を転写すると共に、基材３の外表面３ａへの被覆に必要な加熱を行って製品を製造するシート成形装置１を挙げた。また、実施形態２では、成形前シート４Ａに対し、熱板２０により、加熱面部２１に形成したパターン２５に基づくシボ５を転写してシボ付きのシート４を製造するシート成形装置１０１を挙げた。

【0069】

しかしながら、製品の製造にあたり、被覆成形に限らず、シート成形装置１０１により製造されたシボ付きのシート４を用いて、例えば、金型形状に成形する真空成形や圧空形成等によって、製品が製造されても良い。すなわち、シボ付きのシート４を用いた製品の成形方法では、熱成形全般の工法が適用対象となる。

【0070】

また、実施形態１の熱板２０では、第１パターン部２５Ａを基準の転写型とした上で、第１パターン部２５Ａに対し、パターン要素２５Ｓの形状に調整を図った第２パターン部２５Ｂを１つ、パターン２５内に組み込んだ。しかしながら、基準の転写型となるパターン部に対し、パターン要素の形状に調整を図る別のパターン部は、数量、基準の転写型となるパターン部と位置関係などについて、本実施形態１に限定されるものでない。パターン要素の形状に調整を加えるパターン部は、成形する製品の基材の外表面の形状に応じて、その都度、適宜変更されるものであれば良い。

【0071】

また、第２パターン部２５Ｂを構成するにあたり、第１パターン部２５Ａのパターン要素２５Ｓとの対比で、パターン要素２５Ｓの態様は、以下の６通りの場合である。すなわち、第１の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた深さに変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。第２の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた大きさに変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。第３の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた配置間隔に変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。第４の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた深さと大きさの双方に変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。第５の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた大きさと配置間隔の双方に変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。第６の態様として、第２パターン部２５Ｂが、刻まれた深さ、大きさ、及び配置間隔の全てに変化を付けたパターン要素２５Ｓで形成される場合。このような６通りの態様の下で、パターン要素の形状に調整を加えるパターン部が、成形する製品の基材の外表面の形状に応じて、その都度、適宜変更されるものであれば良い。

【0072】

また、実施形態１では、製品２の第２工程では、金型１０の内部空間１１Ｓを大気圧の下、真空ポンプ４１を作動させて、シート４を、熱板２０の加熱面部２１のパターン２５に吸着した。しかしながら、真空ポンプ４１でシート４を、加熱面部２１のパターン２５に吸着すると同時に、コンプレッサ５１により金型側流路６１及びエア流通孔１４を通じて、シート４を、基台１３側から加圧しても良い。

【0073】

また、実施形態１では、吸引部４０と加圧部５０とを、接続流路６３で接続し、接続流路６３に電磁弁６４を設けた。そして、電磁弁６４により、金型１０側の吸引と熱板２０側の吸引とを選択的に制御した。しかしながら、吸引部は、シートを、熱板側と基台側との双方から選択的に吸引可能に構成されている。加圧部は、シートを、少なくとも熱板側から加圧可能に構成されている。そして、制御部が、シートに対し、吸引部による吸引と、加圧部による加圧との制御を行うものであれば、吸引部と加圧部との配管系統は、実施形態１に限定されるものではなく、何でも良い。

【0074】

また、本実施形態１の熱板２０に形成したパターン２５では、そのパターン要素２５Ｓを、説明上の都合上、図７で「Ａ」と図示した。しかしながら、パターン要素は、あくまでも本実施形態１での例示に過ぎず、何ら限定されるものではない。

【0075】

実施形態１では、シート成形装置１を用いた製品２の製造工程において、第１工程～第４工程に記載された成形要領・成形手順等の工程内容は、あくまでも一例として記載したものに過ぎず、実施形態に限定されることなく適宜変更可能である。例えば、実施形態１に係る製品２の第２工程では、熱板２０の加熱面部２１を昇温して、成形前シート４Ａ（シート４）を、一例とするシボ転写温度１８０℃まで加熱すると同時に、金型１０の外周縁面１２にセットされたこのシート４を吸引した。しかしながら、製品２の第２工程では、一例とするシボ成形温度１６０℃に加熱された成形前シート４Ａ（シート４）を、金型１０の外周縁面１２にセットされた状態で吸引すると同時に、熱板２０の加熱面部２１を昇温して、このシート４を、一例とするシボ転写温度１８０℃まで加熱しても良い。

【符号の説明】

【0076】

１，１０１ シート成形装置
２，２Ｘ 製品
３ 基材
３ａ 基材の外表面
４ シート
４Ａ 成形前シート（シート）
４Ｂ 成形後シート（シート）
５ シボ
１０ 金型
１１ 開口部
１１Ｓ 内部空間
１３ 基台
２０ 熱板
２１ 加熱面部
２５ パターン
２５Ａ 第１パターン部
２５Ｂ 第２パターン部
２５Ｓ パターン要素
３０ 電気制御盤（制御部）
３１ 温度制御ユニット
４０ 吸引部
５０ 加圧部
６４ 電磁弁
１１０ 架台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】