(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】2023-06-30
(45)【発行日】2023-07-10
(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 51/14 20060101AFI20230703BHJP
B29C 51/10 20060101ALI20230703BHJP
B29C 51/12 20060101ALI20230703BHJP
【ＦＩ】
B29C51/14
B29C51/10
B29C51/12
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019166149
(22)【出願日】2019-09-12
(65)【公開番号】P2021041639
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-07-22
(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
【審査官】関口 貴夫
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０２２８１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０８－１５６０９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６１０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０５１６８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ５１／００－５１／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上枠と下枠とにより密閉して形成される成形室で、第１シート部材と第２シート部材とにより形成される多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に前記成形基材に接着する熱成形装置において、熱成形工程を制御する制御プログラムを記憶した制御手段を備えること、
前記成形室の内部において、前記下枠の側から前記上枠の側に向かって、前記成形基材、前記第１シート部材、前記第２シート部材の順に配置され、前記成形室は第２シート部材によって、前記上枠側の第１空間と、前記下枠側の第２空間に分割されていること、
前記第１空間には、少なくとも前記第２シート部材を加熱するヒータと、前記第１空間を減圧する第１減圧手段と、前記第１空間を加圧する加圧手段と、を備えること、
前記第２空間には、前記第２シート部材の表面に対して垂直方向に、前記成形基材が配置される初期位置から前記第２シート部材が配置される第２シート保持位置までの間を動作可能であって、前記成形基材を前記下枠の側から保持する下基材と、前記第１シート部材の外周部を保持することで、前記第１シート部材を前記第２シート部材に対して平行に保持し、前記第１シート部材が配置される第１シート保持位置から前記第２シート保持位置までの間を動作可能な保持部材と、前記第２空間を減圧する第２減圧手段と、を備えること、
を特徴とする熱成形装置。
【請求項2】
請求項１に記載の熱成形装置において、前記制御プログラムは、
前記第１減圧手段により前記第１空間を減圧し、前記第２シート部材を前記ヒータに密着させることで、前記ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させ、
前記第１空間を減圧した状態を維持し、前記第２減圧手段により前記第２空間を減圧した状態で、前記下基材を前記初期位置から前記第１シート保持位置まで動作させ、前記成形基材を前記第１シート部材の表面に押し付けることで、第１シート部材を、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に前記成形基材に接着し、
前記第２空間を減圧した状態を維持し、前記下基材をさらに前記第２シート保持位置まで動作させるとともに、前記保持部材を前記第２シート保持位置まで動作させ、前記加圧手段により前記第１空間を加圧しながら、前記成形基材と、前記成形基材に接着された前記第１シート部材とを、前記ヒータに加熱されて軟化した前記第２シート部材の表面に押し付けることで、前記第２シート部材を、前記第１シート部材に積層させ、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に接着すること、
を特徴とする熱成形装置。
【請求項3】
請求項１に記載の熱成形装置において、前記制御プログラムは、
前記第１減圧手段により前記第１空間を減圧し、前記第２シート部材を前記ヒータに密着させることで、前記ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させ、
前記第１空間を減圧した状態を維持し、前記第２減圧手段により前記第２空間を減圧した状態で、前記保持部材を前記第２シート保持位置まで動作させ、前記第１シート部材と前記第２シート部材とを積層することで前記多層シート部材を形成し、
前記第２空間を減圧した状態を維持し、前記下基材を前記初期位置から前記第２シート保持位置まで動作させ、前記加圧手段により前記第１空間を加圧しながら、前記成形基材を前記多層シート部材の表面に押し付けることで、前記多層シート部材を、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に前記成形基材に接着すること、
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つに記載の熱成形装置において、前記保持部材は、前記成形基材を前記第１シート部材に投影した場合の前記成形基材の外形の近傍で、前記第１シート部材の外周を保持していること、
を特徴とする熱成形装置。
【請求項5】
請求項１に記載の熱成形装置を用いて、前記第１シート部材と前記第２シート部材とにより形成される前記多層シート部材を、前記成形基材の形状に沿って賦形すると同時に前記成形基材に接着する熱成形方法において、前記第１減圧手段により前記第１空間を減圧し、前記第２シート部材を前記ヒータに密着させることで、前記ヒータにより前記第２シート部材を加熱し、軟化させる第１工程と、
前記第１空間を減圧した状態を維持し、前記第２減圧手段により前記第２空間を減圧した状態で、前記下基材を前記初期位置から前記第１シート保持位置まで動作させ、前記成形基材を前記第１シート部材の表面に押し付けることで、第１シート部材を、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に前記成形基材に接着する第２工程と、
前記第２空間を減圧した状態を維持し、前記下基材をさらに前記第２シート保持位置まで動作させるとともに、前記保持部材を前記第２シート保持位置まで動作させ、前記加圧手段により前記第１空間を加圧しながら、前記成形基材と、前記成形基材に接着された前記第１シート部材とを、前記ヒータに加熱されて軟化した前記第２シート部材の表面に押し付けることで、前記第２シート部材を、前記第１シート部材に積層させ、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に接着する第３工程と、
を有することを特徴とする熱成形方法。
【請求項6】
請求項１に記載の熱成形装置を用いて、前記第１シート部材と前記第２シート部材とにより形成される前記多層シート部材を、前記成形基材の形状に沿って賦形すると同時に前記成形基材に接着する熱成形方法において、前記第１減圧手段により前記第１空間を減圧し、前記第２シート部材を前記ヒータに密着させることで、前記ヒータにより前記第２シート部材を加熱し、軟化させる第１工程と、
前記第１空間を減圧した状態を維持し、前記第２減圧手段により前記第２空間を減圧した状態で、前記保持部材を前記第２シート保持位置まで動作させ、前記第１シート部材と前記第２シート部材とを積層することで前記多層シート部材を形成する第２工程と、
前記第２空間を減圧した状態を維持し、前記下基材を前記初期位置から前記第２シート保持位置まで動作させ、前記加圧手段により前記第１空間を加圧しながら、前記成形基材を前記多層シート部材の表面に押し付けることで、前記多層シート部材を、前記成形基材の形状にならって賦形すると同時に前記成形基材に接着する第３工程と、
を有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】
本発明は、上枠と下枠とにより形成される成形室で、多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に成形基材に接着する熱成形装置および熱成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
スマートフォンのケースや、自動車の加飾パーツ等の成形基材の表面にコーティングや加飾を行う場合、加熱されたコーティング部材や加飾シート等のシート部材を、熱成形することで、成形基材の表面に接着することが行われている。
【0003】
当該シート部材には、複数の機能性フィルムを積層した多層シート部材が用いられることが多い。例えば、コーティング部材であれば、スマートフォンのケースが傷付くことを防止するためのハードコート層と、成形基材とシート部材を接着するための接着層を有し、加飾シートであれば、加飾フィルムの層と、接着層を有することが考えられる。そして、熱成形を行う際には、予め多層に形成されたシート部材を用いることが一般的である。そして、予め多層に形成されたシート部材を用い、特許文献１に開示されるような熱成形装置により、成形基材にシート部材を接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第４４９１０４９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、上記従来技術には次のような問題があった。
現在は、多層シート部材を生産可能な技術を有するメーカーのみが多層シート部材を生産しているため、既存の多層シート部材の中から選定を行い、用いることがほとんどであり、機能性フィルムの組み合わせの自由度に限界がある。そのため、既存の多層シート部材に、希望する機能性フィルムの組み合わせのものが存在しない場合、当該希望する機能性フィルムを一枚づつ成形基材に接着し、積層していく必要があった。そのため、熱成形を行う回数が、機能性フィルムの枚数分となり、生産効率が悪いものであった。
現在は、多層シート部材を生産可能な技術を有するメーカーのみが多層シート部材を生産しているため、既存の多層シート部材の中から選定を行い、用いることがほとんどであり、機能性フィルムの組み合わせの自由度に限界がある。そのため、既存の多層シート部材に、希望する機能性フィルムの組み合わせのものが存在しない場合、当該希望する機能性フィルムを一枚づつ成形基材に接着し、積層していく必要があった。そのため、熱成形を行う回数が、機能性フィルムの枚数分となり、生産効率が悪いものであった。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能な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、本発明の熱成形装置および熱成形方法は、次のような構成を有している。
（１）上枠と下枠とにより密閉して形成される成形室で、第１シート部材と第２シート部材とにより形成される多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に成形基材に接着する熱成形装置において、熱成形工程を制御する制御プログラムを記憶した制御手段を備えること、成形室の内部において、下枠の側から上枠の側に向かって、成形基材、第１シート部材、第２シート部材の順に配置され、成形室は第２シート部材によって、上枠側の第１空間と、下枠側の第２空間に分割されていること、第１空間には、少なくとも第２シート部材を加熱するヒータと、第１空間を減圧する第１減圧手段と、第１空間を加圧する加圧手段と、を備えること、第２空間には、第２シート部材の表面に対して垂直方向に、成形基材が配置される初期位置から第２シート部材が配置される第２シート保持位置までの間を動作可能であって、成形基材を下枠の側から保持する下基材と、第１シート部材の外周部を保持することで、第１シート部材を第２シート部材に対して平行に保持し、第１シート部材が配置される第１シート保持位置から第２シート保持位置までの間を動作可能な保持部材と、第２空間を減圧する第２減圧手段と、を備えること、を特徴とする。
（１）上枠と下枠とにより密閉して形成される成形室で、第１シート部材と第２シート部材とにより形成される多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に成形基材に接着する熱成形装置において、熱成形工程を制御する制御プログラムを記憶した制御手段を備えること、成形室の内部において、下枠の側から上枠の側に向かって、成形基材、第１シート部材、第２シート部材の順に配置され、成形室は第２シート部材によって、上枠側の第１空間と、下枠側の第２空間に分割されていること、第１空間には、少なくとも第２シート部材を加熱するヒータと、第１空間を減圧する第１減圧手段と、第１空間を加圧する加圧手段と、を備えること、第２空間には、第２シート部材の表面に対して垂直方向に、成形基材が配置される初期位置から第２シート部材が配置される第２シート保持位置までの間を動作可能であって、成形基材を下枠の側から保持する下基材と、第１シート部材の外周部を保持することで、第１シート部材を第２シート部材に対して平行に保持し、第１シート部材が配置される第１シート保持位置から第２シート保持位置までの間を動作可能な保持部材と、第２空間を減圧する第２減圧手段と、を備えること、を特徴とする。
【0008】
（２）（１）に記載の熱成形装置において、制御プログラムは、第１減圧手段により第１空間を減圧し、第２シート部材をヒータに密着させることで、ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させ、第１空間を減圧した状態を維持し、第２減圧手段により第２空間を減圧した状態で、下基材を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材を第１シート部材の表面に押し付けることで、第１シート部材を、成形基材の形状にならって賦形すると同時に成形基材に接着し、第２空間を減圧した状態を維持し、下基材をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材を第２シート保持位置まで動作させ、加圧手段により第１空間を加圧しながら、成形基材と、成形基材に接着された第１シート部材とを、ヒータに加熱されて軟化した第２シート部材の表面に押し付けることで、第２シート部材を、第１シート部材に積層させ、成形基材の形状にならって賦形すると同時に接着すること、を特徴とする。
【0009】
（３）（１）に記載の熱成形装置において、制御プログラムは、第１減圧手段により第１空間を減圧し、第２シート部材をヒータに密着させることで、ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させ、第１空間を減圧した状態を維持し、第２減圧手段により第２空間を減圧した状態で、保持部材を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材と第２シート部材とを積層することで多層シート部材を形成し、第２空間を減圧した状態を維持し、下基材を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、加圧手段により第１空間を加圧しながら、成形基材を多層シート部材の表面に押し付けることで、多層シート部材を、成形基材の形状にならって賦形すると同時に成形基材に接着すること、を特徴とする。
【0010】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の熱成形装置において、保持部材は、成形基材を第１シート部材に投影した場合の成形基材の外形の近傍で、第１シート部材の外周を保持していること、を特徴とする。
【0011】
（５）（１）に記載の熱成形装置を用いて、第１シート部材と第２シート部材とにより形成される多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に成形基材に接着する熱成形方法において、第１減圧手段により第１空間を減圧し、第２シート部材をヒータに密着させることで、ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間を減圧した状態を維持し、第２減圧手段により第２空間を減圧した状態で、下基材を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材を第１シート部材の表面に押し付けることで、第１シート部材を、成形基材の形状にならって賦形すると同時に成形基材に接着する第２工程と、第２空間を減圧した状態を維持し、下基材をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材を第２シート保持位置まで動作させ、加圧手段により第１空間を加圧しながら、成形基材と、成形基材に接着された第１シート部材とを、ヒータに加熱されて軟化した第２シート部材の表面に押し付けることで、第２シート部材を、第１シート部材に積層させ、成形基材の形状にならって賦形すると同時に接着する第３工程と、を有することを特徴とする。
【0012】
（６）（１）に記載の熱成形装置を用いて、第１シート部材と第２シート部材とにより形成される多層シート部材を、成形基材の形状に沿って賦形すると同時に成形基材に接着する熱成形方法において、第１減圧手段により第１空間を減圧し、第２シート部材をヒータに密着させることで、ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間を減圧した状態を維持し、第２減圧手段により第２空間を減圧した状態で、保持部材を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材と第２シート部材とを積層することで多層シート部材を形成する第２工程と、第２空間を減圧した状態を維持し、下基材を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、加圧手段により第１空間を加圧しながら、成形基材を多層シート部材の表面に押し付けることで、多層シート部材を、成形基材の形状にならって賦形すると同時に成形基材に接着する第３工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の熱成形装置および熱成形方法は、上記構成を有することにより次のような作用・効果を有する。
（１），（２）に記載の熱成形装置および（５）に記載の熱成形方法によれば、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
（１），（２）に記載の熱成形装置および（５）に記載の熱成形方法によれば、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0014】
下基材を初期位置から第１シート保持位置まで動作させれば、下基材に保持された成形基材が第１シート部材に押し付けられ、第１シート部材は、成形基材の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材に接着される。そして、下基材を第１シート保持位置から第２シート保持位置までさらに動作させるとともに、保持部材を第２シート保持位置まで動作させれば、成形基材と、成形基材に接着された第１シート部材とが、第２シート部材に押し付けられ、第２シート部材は、第１シート部材に積層され、成形基材の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材に接着される。このように、成形基材上に接着される第１シート部材と第２シート部材とにより多層シート部材が形成されることとなる。
【0015】
例えば、第１シート部材にハードコート層を形成するフィルム、第２シート部材に接着層を形成するフィルムなどを選定することが可能であり、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材を、成形基材の表面に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。さらに、熱成形を行うとともに、機能性フィルムの自由な組み合わせで多層シート部材を形成可能であるため、従来の熱成形装置のように、機能性フィルムを一枚づつ成形基材に接着し、積層していく必要がなく、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0016】
また、例えば、第２シート部材が、ポリカーボネート等の、加熱によりガスが発生するフィルムである場合、第１シート部材と第２シート部材の間に、ガスが残留し、気泡が発生するおそれがあるが、第２空間は、第２減圧手段により真空状態とすることができるため、ガスが残留せず、第１シート部材と第２シート部材の接着が確実に行われる。
【0017】
（１），（３）に記載の熱成形装置および（６）に記載の熱成形方法によれば、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0018】
保持部材を第２シート保持位置まで動作させれば、保持部材に保持された第１シート部材が、第２シート保持位置まで移動され、ヒータに加熱されて軟化した第２シート部材が、第１シート部材と接着されることで、多層シート部材が形成される。
さらに、下基材を初期位置から第２シート保持位置まで動作させれば、下基材に保持された成形基材が多層シート部材に押し付けられ、多層シート部材は、成形基材の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材に接着される。
例えば、第１シート部材にハードコート層、第２シート部材に接着層などを選定することが可能であり、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材を、成形基材の上に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。さらに、熱成形を行うとともに、多層シート部材を形成可能であるため、生産効率の向上を図ることが可能である。
さらに、下基材を初期位置から第２シート保持位置まで動作させれば、下基材に保持された成形基材が多層シート部材に押し付けられ、多層シート部材は、成形基材の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材に接着される。
例えば、第１シート部材にハードコート層、第２シート部材に接着層などを選定することが可能であり、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材を、成形基材の上に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。さらに、熱成形を行うとともに、多層シート部材を形成可能であるため、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0019】
また、第２空間は、第２減圧手段により真空状態とすることができるため、多層シート部材を形成するに際し、第１シート部材と第２シート部材の間にガスが残留しない。
【0020】
（４）に記載の熱成形装置によれば、保持部材は、成形基材を第１シート部材に投影した場合の成形基材の外形の近傍で、第１シート部材の外周を保持しているため、第２シート部材の大きさが、成形基材とほぼ同じ大きさとなり、第２シート部材の節約となり、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１の実施形態に係る熱成形装置による第１工程を示す図である。
【図2】第１の実施形態に係る熱成形装置による第２工程を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係る熱成形装置による第３工程を示す図である。
【図4】熱成形装置の下枠の平面図である。
【図5】成形基材に第１シート部材と第２シート部材とが積層された状態を説明する図である。
【図6】第１シート部材の保持状態を説明する図である
【図7】（Ａ）および（Ｂ）は、第１シート部材の保持状態の変形例を示す図である。
【図8】第１の実施形態に係る熱成形装置の構成を示すブロック図である。
【図9】第１の実施形態に係る制御プログラムのフローチャートである。
【図10】第２の実施形態に係る熱成形装置の構成を示すブロック図である。
【図11】第２の実施形態に係る制御プログラムのフローチャートである。
【図12】第２の実施形態に係る熱成形装置による第２工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
＜第１の実施形態＞
本発明の熱成形装置および熱成形方法の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の熱成形装置および熱成形方法の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0023】
第１の実施形態に係る熱成形装置１は、昇降手段（図示せず）によって図１中の上下に移動可能な上枠１１と、固定側である下枠１２とからなっている。上枠１１と、下枠１２とが、後述する保持治具２２を介して当接することで、密閉された成形室２３が形成され、成形室２３内において、下基材１４に保持された成形基材Ｕ１に対して、多層シート部材Ｓ１（図５参照）の被覆が行われる。
【0024】
多層シート部材Ｓ１は、第１シート部材Ｓ１１および第２シート部材Ｓ１２からなる。
図１に示すように、下枠１２の側から上枠１１の側に向かって、成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に配置され、図２に示すように、成形基材Ｕ１が第１シート部材Ｓ１１が配置される第１シート保持位置まで動作されることで、成形基材Ｕ１の表面に第１シート部材Ｓ１１を接着し、さらに図３に示すように、第１シート部材Ｓ１１が接着された成形基材Ｕ１が、第２シート部材Ｓ１２が配置される第２シート保持位置まで動作されることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１が接着された成形基材Ｕ１に接着する。
このように、熱成形装置１では、成形基材Ｕ１の表面に、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２が順に積層されることで、多層シート部材Ｓ１が形成される。
図１に示すように、下枠１２の側から上枠１１の側に向かって、成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に配置され、図２に示すように、成形基材Ｕ１が第１シート部材Ｓ１１が配置される第１シート保持位置まで動作されることで、成形基材Ｕ１の表面に第１シート部材Ｓ１１を接着し、さらに図３に示すように、第１シート部材Ｓ１１が接着された成形基材Ｕ１が、第２シート部材Ｓ１２が配置される第２シート保持位置まで動作されることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１が接着された成形基材Ｕ１に接着する。
このように、熱成形装置１では、成形基材Ｕ１の表面に、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２が順に積層されることで、多層シート部材Ｓ１が形成される。
【0025】
成形基材Ｕ１の表面に多層シート部材Ｓ１を被覆することにより形成されたものが熱成形品であり、熱成形品としては、例えばスマートフォンのケースや、自動車のインパネ等に用いられる加飾パーツが一例として挙げられる。
【0026】
成形基材Ｕ１は、例えば、有頂筒状の形状を有する。ただし、形状はこれに限定されるものでなく、図１に示すように、第１シート部材Ｓ１１が熱成形装置１に設置されたときに、成形基材Ｕ１が第１シート部材Ｓ１１に接触しないような高さ寸法の設定が必要な他には、特に制限はない。また、成形基材Ｕ１の材料には、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が適用される。ただし、これらに限定されるものでなく、熱硬化樹脂、鉄、石など接着層が適応可能な素材を採用することも可能である。
【0027】
第１シート部材Ｓ１１は、例えば、多層シート部材Ｓ１を成形基材Ｕ１に接着するための接着層を構成するシートであり、光学粘着シート（ＯＣＡ）が用いられる。そして、第２シート部材Ｓ１２は、例えば、ハードコート層を構成するシートであり、ポリカーボネートが用いられる。なお、ＪＩＳ（日本工業規格）における包装用語では、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されている。しかし、本実施形態において、第１シート部材Ｓ１１および第２シート部材Ｓ１２は特に厚みが規定されるものではなく、ＪＩＳにおいてはフィルムと規定されるものであっても良い。
【0028】
第２シート部材Ｓ１２は、保持治具２２により四方の外周部を挟持固定されている。そして、第２シート部材Ｓ１２は、成形室２３を、上枠１１側の第１空間２３１と、下枠１２側の第２空間２３２に分割しており、それぞれの空間は気密に保たれている。
【0029】
第１空間２３１には、加熱面１３ａにより第２シート部材Ｓ１２を加熱するヒータ１３が上下動可能に配設されている。図１に示すのがヒータ１３の下限位置であって、図２および図３に示すのがヒータ１３の上限位置である。
熱成形装置１の使用中は、ヒータ１３は常時動作状態にあり、第２シート部材Ｓ１２を加熱する時には、ヒータ１３は、初期位置である上限位置から、下限位置に位置される。そして、加熱が完了した後、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の賦形および接着を行う時には、図中上方へ移動され、再度上限位置に位置される。
熱成形装置１の使用中は、ヒータ１３は常時動作状態にあり、第２シート部材Ｓ１２を加熱する時には、ヒータ１３は、初期位置である上限位置から、下限位置に位置される。そして、加熱が完了した後、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の賦形および接着を行う時には、図中上方へ移動され、再度上限位置に位置される。
【0030】
さらに、第１空間２３１には、上枠１１に設けられた、複数の通気孔（不図示）を介して、加圧手段としてのコンプレッサ２７および第１減圧手段としての真空ポンプ２８が接続されている。コンプレッサ２７は、通気孔を介して、第１空間２３１に圧縮空気を供給することができ、第１空間２３１を加圧した状態にすることができる。そして、真空ポンプ２８は、通気孔を介して、第１空間２３１を真空吸引し、中真空状態（１００Ｐａ以下）まで減圧することができる。なお、熱成形装置１の使用中は、真空ポンプ２８は常時動作状態にあり、真空ポンプ２８と第１空間２３１との間に配設されるバルブ３３を開閉することにより、第１空間２３１の真空吸引の実施と停止の切換えを行う。
【0031】
第２空間２３２には、成形基材Ｕ１を保持する下基材１４と、第１シート部材Ｓ１１を保持する保持部材１６と、が配設されている。
【0032】
下基材１４は、成形基材Ｕ１を図１中の下向から保持しているため、成形基材Ｕ１の図中上方の表面に、第１シート部材Ｓ１１および第２シート部材Ｓ１２が接着可能となっている。また、下基材１４は、テーブル１５の中央部に固定されている。
【0033】
テーブル１５は、板状に形成されており、上面は、後述する保持部材１６の被押圧面１６ｂを押圧する押圧面１５ａとなっている。さらに、後述するシャフト１７が挿通される挿通孔１５ｂが、テーブル１５の上下に貫通されている。
【0034】
また、テーブル１５は昇降装置２１により、上下動可能となっており、テーブル１５の動作に合わせて下基材１４も上下動可能である。テーブル１５および下基材１４の上下動は、図１に示す初期位置から、図２に示す第１シート保持位置を経由し、図３に示す第２シート保持位置までの間で行われる。
【0035】
保持部材１６は、平板状で、楕円状の外形をなし、第１シート部材Ｓ１１の賦形時に成形基材Ｕ１が通過する貫通孔１６ａを有している。そして、保持部材１６の図１中の上面は、第１シート部材Ｓ１１を保持する保持面１６ｃとなっている。本実施形態における第１シート部材Ｓ１１はＯＣＡであり、粘着性を有するため、第１シート部材Ｓ１１は、保持面１６ｃに貼り付けられることで、第１シート部材Ｓ１１自身の粘着力によって保持されている（図６参照）。
【0036】
第２シート部材Ｓ１２が保持される位置は、図４に示すように、成形基材Ｕ１の外形近傍である。これにより、第２シート部材Ｓ１２の大きさを成形基材Ｕ１に近い大きさとすることができ、第２シート部材Ｓ１２の節約となるため、コストを抑えることができる。
【0037】
なお、第１シート部材Ｓ１１の粘着力が弱い場合には、図２示す第１シート部材Ｓ１１の接着時に、成形基材Ｕ１に第１シート部材Ｓ１１が上方に引っ張られ、保持部材１６から剥がれてしまうおそれがある。そのようなおそれがある場合には、例えば図７（Ａ）に示すように、下方保持部材２４Ａと上方保持部材２４Ｂとにより第１シート部材Ｓ１１を挟持し、ボルト３０およびナット３１により固定するものとしても良い。その他にも、例えば図７（Ｂ）に示すように、下方保持部材２５Ａと上方保持部材２５Ｂとにより第１シート部材Ｓ１１を挟持し、クリップ２６を用いて固定するものとしても良い。
【0038】
また、保持部材１６の下面は、テーブル１５の押圧面１５ａに当接する被押圧面１６ｂとなっている。テーブル１５が、第１シート保持位置から、さらに上方に動作すると、テーブル１５の押圧面１５ａが、被押圧面１６ｂに当接し、保持部材１６が上方に押し上げられる。これにより、保持部材１６は、テーブル１５の動作に追従するようにして、第２シート保持位置に向かって、上方に動作される。
【0039】
さらにまた、図１乃至４に示すように、保持部材１６の被押圧面１６ｂには、４本のシャフト１７が接続されている。シャフト１７は、テーブル１５の挿通孔１５ｂに、挿通される。シャフト１７の外径は、挿通孔１５ｂの内径よりも細く、シャフト１７は、挿通孔１５ｂ内で上下に移動可能である。
【0040】
４本のシャフト１７は、テーブル１５の下面側の端部において、２本ずつブロック体１８により接続されている。そして、シャフト１７の同軸上であって、ブロック体１８の上面と、テーブル１５の下面の間には、スプリング１９が取り付けられており、スプリング１９は、ブロック体１８を下方に付勢している。そして、この付勢力により、保持部材１６がテーブル１５に近づく方向に付勢されている。
【0041】
ブロック体１８は、下面が下枠１２の底面に設けられた位置決めブロック２０に当接することで、保持部材１６の下限位置を定めている。
テーブル１５が図１に示す下限位置にあるとき、スプリング１９は、圧縮された状態にあり、ブロック体１８を位置決めブロック２０に押し付けている。この状態から、テーブル１５が昇降装置２１により上方に動作されると、テーブル１５の押圧面１５ａが、保持部材１６の被押圧面１６ｂに当接するまでは、スプリング１９の付勢力によって、ブロック体１８が位置決めブロック２０に当接した状態、即ち、保持部材１６は下限位置の状態が維持されるため、成形基材Ｕ１に、第１シート部材Ｓ１１を接着することができる。
テーブル１５が図１に示す下限位置にあるとき、スプリング１９は、圧縮された状態にあり、ブロック体１８を位置決めブロック２０に押し付けている。この状態から、テーブル１５が昇降装置２１により上方に動作されると、テーブル１５の押圧面１５ａが、保持部材１６の被押圧面１６ｂに当接するまでは、スプリング１９の付勢力によって、ブロック体１８が位置決めブロック２０に当接した状態、即ち、保持部材１６は下限位置の状態が維持されるため、成形基材Ｕ１に、第１シート部材Ｓ１１を接着することができる。
【0042】
さらに、第２空間２３２には、下枠１２に設けられた複数の通気孔（不図示）を介して、第２減圧手段としての真空ポンプ２９が接続されている。真空ポンプ２９は、通気孔を介して、第２空間２３２を真空吸引し、中真空状態（１００Ｐａ以下）まで減圧することができる。なお、熱成形装置１の使用中は、真空ポンプ２９は常時動作状態にあり、真空ポンプ２９と第２空間２３２との間に配設されるバルブ３４を開閉することにより、第２空間２３２の真空吸引の実施と停止の切換えを行う。
【0043】
さらに、熱成形装置１は、図８に示すように、ヒータ１３と、昇降装置２１と、コンプレッサ２７と、バルブ３３，３４と、に接続された制御手段３２を備えている。
【0044】
制御手段３２は、ＣＰＵ３２１と、ＲＯＭ３２２と、を備えている。ＲＯＭ３２２は、制御プログラム３２２ａを記憶しており、ＣＰＵ３２１は、制御プログラム３２２ａに従って、ヒータ１３の上下動の制御と、昇降装置２１によるテーブル１５の上下動の制御と、コンプレッサ２７および真空ポンプ２８，２９による第１空間２３１および第２空間２３２の圧力の制御と、を行う。
【0045】
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。
まず、上枠１１を上昇させ、下枠１２から離間させた状態で、作業者は、成形基材Ｕ１を下基材１４に配置し、第１シート部材Ｓ１１を保持部材１６に配置し、第２シート部材Ｓ１２を保持治具２２に配置する。ここで、第１シート部材Ｓ１１は、予め保持部材１６の大きさに合わせて切り取られたものを配置する。また、第２シート部材Ｓ１２も、予め保持治具２２に配置可能な大きさに合わせて切り取られたものを配置する。
まず、上枠１１を上昇させ、下枠１２から離間させた状態で、作業者は、成形基材Ｕ１を下基材１４に配置し、第１シート部材Ｓ１１を保持部材１６に配置し、第２シート部材Ｓ１２を保持治具２２に配置する。ここで、第１シート部材Ｓ１１は、予め保持部材１６の大きさに合わせて切り取られたものを配置する。また、第２シート部材Ｓ１２も、予め保持治具２２に配置可能な大きさに合わせて切り取られたものを配置する。
【0046】
成形基材Ｕ１と第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の配置が完了した後、上枠１１を下降させ、上枠１１と下枠１２を保持治具２２を介して当接させることで、密閉された成形室２３を形成し、熱成形装置１を動作させる。
【0047】
熱成形装置１が動作されると、制御手段３２のＣＰＵ３２１は制御プログラム３２２ａを実行する。
【0048】
制御プログラム３２２ａは、まず第１工程として、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、前記ヒータにより第２シート部材を加熱し、軟化させる。
【0049】
詳しく説明すると、制御プログラム３２２ａは、まず、ヒータ１３を下限位置まで下降させる（ステップ４１）。そして、バルブ３３を開弁することで、真空ポンプ２８と第１空間２３１を連通させ、真空ポンプ２８による第１空間２３１の真空吸引を行う（ステップ４２）。第１空間２３１が真空吸引されることで、第１空間２３１は、減圧されて中真空状態となる。すると、図１に示すように、第２シート部材Ｓ１２が第１空間２３１側に吸引され、ヒータ１３の加熱面１３ａに密着されるため、第２シート部材Ｓ１２の、ヒータ１３による加熱が確実に行われる。
【0050】
次に、制御プログラム３２２ａは、第２工程として、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１の表面に押し付けることで、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する。
【0051】
詳しく説明すると、制御プログラム３２２ａは、第１空間２３１を中真空状態に維持したまま、バルブ３４を開弁することで、真空ポンプ２９と第２空間２３２を連通させ、真空ポンプ２９による第２空間２３２の真空吸引を行う（ステップ４３）。第２空間２３２の真空吸引を行うことで、第２空間２３２を減圧し、中真空状態とする。このとき、第２空間２３２内の圧力は、第１空間２３１内の圧力と同等の圧力まで減圧される。第１空間２３１内と、第２空間２３２内の圧力が同等にされることで、加熱されて軟化した第１シート部材Ｓ１１が、成形室２３内でドローダウンしてしまうことを抑えることができる。
【0052】
第１空間２３１と、第２空間２３２が同等の圧力となった後、ヒータ１３は、図２に示すように、上方へ移動される（ステップ４４）。そして、昇降装置２１を動作させ（ステップ４５）、テーブル１５を上方に移動させることで、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させる。下基材１４が第１シート保持位置まで動作すると、図２に示すように、成形基材Ｕ１が第１シート部材Ｓ１１に押し付けられ、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着することができる。
【0053】
さらに、制御プログラム３２２ａは、第３工程として、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とを、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１に積層させ、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に接着する。
【0054】
詳しく説明すると、制御プログラム３２２ａは、昇降装置２１の動作により下基材１４が、初期位置から第１シート保持位置までの所定の距離を移動したと判断すると（ステップ４６：ＹＥＳ）、コンプレッサ２７を動作させる（ステップ４７）。なお、下基材１４が所定の距離を移動していない場合は（ステップ４６：ＮＯ）、下基材１４が第１シート保持位置まで到達しておらず、成形基材Ｕ１に第１シート部材Ｓ１１の接着が完了していない状態であるため、制御プログラム３２２ａは、そのまま昇降装置２１を動作させ続ける。
【0055】
コンプレッサ２７が動作されることで、第１空間２３１が加圧される。そして、昇降装置２１はステップ４５から動作され続けているため、テーブル１５が、さらに上方に動作され、下基材１４が、第１シート保持位置から第２シート保持位置まで動作される。このとき、テーブル１５の動作に伴い、テーブル１５の押圧面１５ａが、保持部材１６の被押圧面１６ｂに当接すると、保持部材１６は、テーブル１５に押し上げられて、上方へ動作される。そのため、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とが、共に第２シート保持位置へ移動される。これにより、第１シート部材Ｓ１１が接着された成形基材Ｕ１が、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けられ、第２シート部材Ｓ１２が、第１シート部材Ｓ１１に積層され、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形されると同時に接着される。なお、コンプレッサ２７による第１空間２３１の加圧は、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とが、共に第２シート保持位置に達した時点から開始されるものとしても良い。
【0056】
第１空間２３１を加圧状態とし、第２空間２３２を中真空状態とすることで、第２シート部材Ｓ１２は、成形基材Ｕ１に確実に密着されるため、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２との間の接着面に気泡が残留するおそれが低減される。
【0057】
また、第２シート部材Ｓ１２にポリカーボネートを用いると、第１工程で加熱された時にガスが発生し、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２との間の接着面に気泡が残留するおそれがあるが、第２空間２３２が中真空状態としていることで、発生したガスも真空ポンプ２９に吸引され、気泡が残留するおそれが低減される。
【0058】
そして、制御プログラム３２２ａは、昇降装置２１の動作により下基材１４が、第１シート保持位置から第２シート保持位置までの所定の距離を移動したと判断し（ステップ４８：ＹＥＳ）、第３工程まで完了されると、昇降装置２１を停止させ（ステップ４９）、テーブル１５の上方への移動を停止させる。なお、下基材１４が所定の距離を移動していない場合は（ステップ４８：ＮＯ）、下基材１４が第２シート保持位置まで到達しておらず、成形基材Ｕ１に第２シート部材Ｓ１２の接着が完了していない状態であるため、制御プログラム３２２ａは、そのまま昇降装置２１を動作させ続ける。
【0059】
第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の接着が完了した熱成形品は、熱成形装置１から取り出され、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の、それぞれのシート部材の、成形基材Ｕ１と接着されていない部分がトリミングされる。
【0060】
以上のように、熱成形を行うとともに、多層シート部材Ｓ１を形成可能であるため、生産効率の向上を図ることが可能である。
また、本実施例においては、第１シート部材Ｓ１１としてＯＣＡ、第２シート部材Ｓ１２としてポリカーボネートを例に挙げているが、これに限定されるものでなく、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材を、成形基材Ｕ１の表面に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。
また、本実施例においては、第１シート部材Ｓ１１としてＯＣＡ、第２シート部材Ｓ１２としてポリカーボネートを例に挙げているが、これに限定されるものでなく、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材を、成形基材Ｕ１の表面に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。
【0061】
以上説明したように、第１の実施形態の熱成形装置１および熱成形方法によれば、
（１）上枠１１と下枠１２とにより密閉して形成される成形室２３で、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形装置１において、熱成形工程を制御する制御プログラム３２２ａを記憶した制御手段３２を備えること、成形室２３の内部において、下枠１２の側から上枠１１の側に向かって、成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に配置され、成形室２３は第２シート部材Ｓ１２によって、上枠１１側の第１空間２３１と、下枠１２側の第２空間２３２に分割されていること、第１空間２３１には、少なくとも第２シート部材Ｓ１２を加熱するヒータ１３と、第１空間２３１を減圧する真空ポンプ２８と、第１空間２３１を加圧するコンプレッサ２７と、を備えること、第２空間２３２には、第２シート部材Ｓ１２の表面に対して垂直方向に、成形基材Ｕ１が配置される初期位置から第２シート部材Ｓ１２が配置される第２シート保持位置までの間を動作可能であって、成形基材Ｕ１を下枠１２の側から保持する下基材１４と、第１シート部材Ｓ１１の外周部を保持することで、第１シート部材Ｓ１１を第２シート部材Ｓ１２に対して平行に保持し、第１シート部材Ｓ１１が配置される第１シート保持位置から第２シート保持位置までの間を動作可能な保持部材１６と、第２空間２３２を減圧する真空ポンプ２９と、を備えること、を特徴とし、（２）（１）に記載の熱成形装置１において、制御プログラム３２２ａは、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させ、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１の表面に押し付けることで、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着し、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とを、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１に積層させ、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に接着すること、または、（５）（１）に記載の熱成形装置１を用いて、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形方法において、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１の表面に押し付けることで、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する第２工程と、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とを、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１に積層させ、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に接着する第３工程と、を有することを特徴とするので、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
（１）上枠１１と下枠１２とにより密閉して形成される成形室２３で、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形装置１において、熱成形工程を制御する制御プログラム３２２ａを記憶した制御手段３２を備えること、成形室２３の内部において、下枠１２の側から上枠１１の側に向かって、成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に配置され、成形室２３は第２シート部材Ｓ１２によって、上枠１１側の第１空間２３１と、下枠１２側の第２空間２３２に分割されていること、第１空間２３１には、少なくとも第２シート部材Ｓ１２を加熱するヒータ１３と、第１空間２３１を減圧する真空ポンプ２８と、第１空間２３１を加圧するコンプレッサ２７と、を備えること、第２空間２３２には、第２シート部材Ｓ１２の表面に対して垂直方向に、成形基材Ｕ１が配置される初期位置から第２シート部材Ｓ１２が配置される第２シート保持位置までの間を動作可能であって、成形基材Ｕ１を下枠１２の側から保持する下基材１４と、第１シート部材Ｓ１１の外周部を保持することで、第１シート部材Ｓ１１を第２シート部材Ｓ１２に対して平行に保持し、第１シート部材Ｓ１１が配置される第１シート保持位置から第２シート保持位置までの間を動作可能な保持部材１６と、第２空間２３２を減圧する真空ポンプ２９と、を備えること、を特徴とし、（２）（１）に記載の熱成形装置１において、制御プログラム３２２ａは、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させ、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１の表面に押し付けることで、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着し、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とを、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１に積層させ、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に接着すること、または、（５）（１）に記載の熱成形装置１を用いて、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形方法において、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させ、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１の表面に押し付けることで、第１シート部材Ｓ１１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する第２工程と、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４をさらに第２シート保持位置まで動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とを、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２の表面に押し付けることで、第２シート部材Ｓ１２を、第１シート部材Ｓ１１に積層させ、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に接着する第３工程と、を有することを特徴とするので、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0062】
下基材１４を初期位置から第１シート保持位置まで動作させれば、下基材１４に保持された成形基材Ｕ１が第１シート部材Ｓ１１に押し付けられ、第１シート部材Ｓ１１は、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材Ｕ１に接着される。そして、下基材１４を第１シート保持位置から第２シート保持位置までさらに動作させるとともに、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させれば、成形基材Ｕ１と、成形基材Ｕ１に接着された第１シート部材Ｓ１１とが、第２シート部材Ｓ１２に押し付けられ、第２シート部材Ｓ１２は、第１シート部材Ｓ１１に積層され、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材Ｕ１に接着される。このように、成形基材Ｕ１上に接着される第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより多層シート部材Ｓ１が形成されることとなる。
【0063】
例えば、第１シート部材Ｓ１１にハードコート層を形成するフィルム、第２シート部材Ｓ１２に接着層を形成するフィルムなどを選定することが可能であり、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の表面に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。さらに、熱成形を行うとともに、多層シート部材Ｓ１を形成可能であるため、従来の熱成形装置のように、機能性フィルムを一枚づつ成形基材に接着し、積層していく必要がなく、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0064】
また、例えば、第２シート部材Ｓ１２が、ポリカーボネート等の、加熱によりガスが発生するフィルムである場合、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の間に、ガスが残留し、気泡が発生するおそれがあるが、第２空間２３２は、真空ポンプ２９により真空状態とすることができるため、ガスが残留せず、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の接着が確実に行われる。
【0065】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の熱成形装置１において、保持部材１６は、成形基材Ｕ１を第１シート部材Ｓ１１に投影した場合の成形基材Ｕ１の外形の近傍で、第１シート部材Ｓ１１の外周を保持していること、を特徴とするので、第２シート部材Ｓ１２の大きさが、成形基材Ｕ１とほぼ同じ大きさとなり、第２シート部材Ｓ１２の節約となり、コストを抑えることができる。
【0066】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の熱成形装置および熱成形方法の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態に係る熱成形装置１は、成形基材Ｕ１に対し、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に接着することで、成形基材Ｕ１の表面に多層シート部材Ｓ１を形成していたが、第２の実施形態に係る熱成形装置１は、図１２に示すように、まず、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを接着して多層シート部材Ｓ１を形成し、その後に、成形基材Ｕ１に多層シート部材Ｓ１を接着する。
次に、本発明の熱成形装置および熱成形方法の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態に係る熱成形装置１は、成形基材Ｕ１に対し、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の順に接着することで、成形基材Ｕ１の表面に多層シート部材Ｓ１を形成していたが、第２の実施形態に係る熱成形装置１は、図１２に示すように、まず、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを接着して多層シート部材Ｓ１を形成し、その後に、成形基材Ｕ１に多層シート部材Ｓ１を接着する。
【0067】
第２の実施形態における熱成形装置１の構成について説明すると、第２の実施形態における熱成形装置１は、保持部材１６を上下動させる昇降装置６２（図１０参照）を有し、保持部材１６は、テーブル１５とは独立して、第１シート保持位置から、第２シート保持位置との間を上下動可能である。なお、保持部材１６は、独立して上下動可能であるため、スプリング１９は用いられない。
【0068】
そして、昇降装置６２は、図１０に示すように制御手段３２に接続されており、制御手段３２のＣＰＵ３２１は、ＲＯＭ３２２に記憶された制御プログラム３２２ｂに従って、ヒータ１３の上下動の制御と、昇降装置２１によるテーブル１５の上下動の制御と、昇降装置６２による保持部材１６の上下動の制御と、コンプレッサ２７および真空ポンプ２８，２９による第１空間２３１および第２空間２３２の圧力の制御を行う。
その他の構成は、第１の実施形態に係る熱成形装置１と同様である。
その他の構成は、第１の実施形態に係る熱成形装置１と同様である。
【0069】
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。
成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の配置方法は、第１の実施形態と同様である。
成形基材Ｕ１、第１シート部材Ｓ１１、第２シート部材Ｓ１２の配置方法は、第１の実施形態と同様である。
【0070】
成形基材Ｕ１と第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の配置が完了した後、上枠１１を下降させ、上枠１１と下枠１２を保持治具２２を介して当接させることで、密閉された成形室２３を形成し、作業者は熱成形装置１を動作させる。
【0071】
熱成形装置１が動作されると、制御手段３２のＣＰＵ３２１は制御プログラム３２２ｂを実行する。
【0072】
制御プログラム３２２ｂは、まず第１工程として、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３の加熱面１３ａに密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させる。この第１工程（図１１のステップ５１～５２）は、第１の実施形態に係る制御プログラム３２２ａの実行の際に行われる第１工程（図９のステップ４１～４２）と同様である。
【0073】
次に、制御プログラム３２２ｂは、第２工程として、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを積層することで多層シート部材Ｓ１を形成する。
【0074】
詳しく説明すると、制御プログラム３２２ｂは、第１空間２３１の中真空状態を維持したまま、バルブ３４を開弁することで、真空ポンプ２９による第２空間２３２の真空吸引を行う（ステップ５３）。真空ポンプ２９が動作されることで、第２空間２３２は、減圧されて中真空状態となる。このとき、第２空間２３２内の圧力は、第１空間２３１内の圧力と同等の圧力まで減圧される。これは、第１の実施形態と同様に、加熱されて軟化した第１シート部材Ｓ１１のドローダウンを防ぐ目的である。
【0075】
第１空間２３１と、第２空間２３２が同等の圧力となった後、ヒータ１３は、図１２に示す位置に上昇される（ステップ５４）。そして、昇降装置６２を動作させることで（ステップ５５）、保持部材１６を、図１２に示すように、第２シート保持位置まで動作させる。保持部材１６が第２シート保持位置まで動作されることで、第１シート部材Ｓ１１が、第２シート部材Ｓ１２と密着し、お互いに接着される。第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とが接着されることで、多層シート部材Ｓ１が形成される。
【0076】
第２シート部材Ｓ１２にポリカーボネートを用いると、加熱時にガスが発生し、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２との間の接着面に気泡が残留するおそれがあるが、第２空間２３２が中真空状態としていることで、発生したガスも真空ポンプ２９に吸引され、気泡が残留するおそれが低減される。
【0077】
さらに、制御プログラム３２２ｂは、第３工程として、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１を多層シート部材Ｓ１の表面に押し付けることで、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する。
【0078】
詳しく説明すると、制御プログラム３２２ｂは、昇降装置６２の動作により保持部材１６が第２シート保持位置までの所定の距離を移動したと判断すると（ステップ５６：ＹＥＳ）、昇降装置６２を停止させ（ステップ５７）、保持部材１６を第２シート保持位置に位置させた状態を維持する。なお、保持部材１６が所定の距離を移動していない場合は（ステップ５６：ＮＯ）、保持部材１６が第２シート保持位置まで到達しておらず、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の接着が完了していない状態であるため、制御プログラム３２２ｂは、そのまま昇降装置６２を動作させ続ける。
【0079】
昇降装置６２が停止されると、制御プログラム３２２ｂは、昇降装置２１を動作させ（ステップ５８）、テーブル１５を上方に移動させることで、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させる。次にコンプレッサ２７を動作させ（ステップ５９）、第１空間２３１を加圧する。下基材１４が第２シート保持位置まで動作すると、図３に示すように、成形基材Ｕ１が多層シート部材Ｓ１に押し付けられ、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着することができる。なお、コンプレッサ２７による第１空間２３１の加圧は、下基材１４が、第２シート保持位置に達した時点から開始されるものとしても良い。
【0080】
この際、第１空間２３１を加圧状態とし、第２空間２３２を中真空状態とすることで、多層シート部材Ｓ１は、成形基材Ｕ１に確実に密着されるため、多層シート部材Ｓ１と成形基材Ｕ１との間の接着面に気泡が残留するおそれが低減される。
【0081】
そして、制御プログラム３２２ｂは、昇降装置２１の動作により下基材１４が、初期位置から第２シート保持位置までの所定の距離を移動したと判断し（ステップ６０：ＹＥＳ）、第３工程まで完了されると、昇降装置２１を停止させ（ステップ６１）、テーブル１５の上方への移動を停止させる。なお、下基材１４が所定の距離を移動していない場合は（ステップ６０：ＮＯ）、下基材１４が第２シート保持位置まで到達しておらず、成形基材Ｕ１と多層シート部材Ｓ１の接着が完了していない状態であるため、制御プログラム３２２ｂは、そのまま昇降装置２１を動作させ続ける。
【0082】
多層シート部材Ｓ１の接着が完了した熱成形品は、熱成形装置１から取り出され、多層シート部材Ｓ１の、成形基材Ｕ１と接着されていない部分がトリミングされる。
【0083】
以上説明したように、第２の実施形態の熱成形装置１および熱成形方法によれば、
（３）（１）に記載の熱成形装置１において、制御プログラム３２２ｂは、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させ、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを積層することで多層シート部材Ｓ１を形成し、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１を多層シート部材Ｓ１の表面に押し付けることで、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着すること、または、（６）（１）に記載の熱成形装置１を用いて、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形方法において、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを積層することで多層シート部材Ｓ１を形成する第２工程と、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１を多層シート部材Ｓ１の表面に押し付けることで、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する第３工程と、を有することを特徴とするので、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
（３）（１）に記載の熱成形装置１において、制御プログラム３２２ｂは、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させ、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを積層することで多層シート部材Ｓ１を形成し、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１を多層シート部材Ｓ１の表面に押し付けることで、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着すること、または、（６）（１）に記載の熱成形装置１を用いて、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とにより形成される多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する熱成形方法において、真空ポンプ２８により第１空間２３１を減圧し、第２シート部材Ｓ１２をヒータ１３に密着させることで、ヒータ１３により第２シート部材Ｓ１２を加熱し、軟化させる第１工程と、第１空間２３１を減圧した状態を維持し、真空ポンプ２９により第２空間２３２を減圧した状態で、保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させ、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２とを積層することで多層シート部材Ｓ１を形成する第２工程と、第２空間２３２を減圧した状態を維持し、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させ、コンプレッサ２７により第１空間２３１を加圧しながら、成形基材Ｕ１を多層シート部材Ｓ１の表面に押し付けることで、多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の形状にならって賦形すると同時に成形基材Ｕ１に接着する第３工程と、を有することを特徴とするので、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能であるとともに、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0084】
保持部材１６を第２シート保持位置まで動作させれば、保持部材１６に保持された第１シート部材Ｓ１１が、第２シート保持位置まで移動され、ヒータ１３に加熱されて軟化した第２シート部材Ｓ１２が、第１シート部材Ｓ１１と接着されることで、多層シート部材Ｓ１が形成される。
【0085】
さらに、下基材１４を初期位置から第２シート保持位置まで動作させれば、下基材１４に保持された成形基材Ｕ１が多層シート部材Ｓ１に押し付けられ、多層シート部材Ｓ１は、成形基材Ｕ１の形状に沿って賦形されるとともに、成形基材Ｕ１に接着される。
【0086】
例えば、第１シート部材Ｓ１１にハードコート層を形成するフィルム、第２シート部材Ｓ１２に接着層を形成するフィルム等を選定することが可能であり、様々な機能性フィルムの組み合わせの多層シート部材Ｓ１を、成形基材Ｕ１の表面に形成することが可能である。よって、機能性フィルムの自由な組み合わせを実現可能である。さらに、熱成形を行うとともに、多層シート部材Ｓ１を形成可能であるため、生産効率の向上を図ることが可能である。
【0087】
また、第２空間２３２は、真空ポンプ２９により真空状態とすることができるため、多層シート部材Ｓ１を形成するに際し、第１シート部材Ｓ１１と第２シート部材Ｓ１２の間にガスが残留しない。
【0088】
なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、第２シート部材Ｓ１２の、保持治具２２への配置は、作業者が行うこととしているが、搬送装置により自動的に配置されるものとしても良い。また、第２シート部材Ｓ１２は、予め切り取られたものを配置することとしているが、ロールから繰り出し装置により、成形室２３内に搬送されるものとしても良い。
例えば、第２シート部材Ｓ１２の、保持治具２２への配置は、作業者が行うこととしているが、搬送装置により自動的に配置されるものとしても良い。また、第２シート部材Ｓ１２は、予め切り取られたものを配置することとしているが、ロールから繰り出し装置により、成形室２３内に搬送されるものとしても良い。
【符号の説明】
【0089】
１ 熱成形装置
１１ 上枠
１２ 下枠
１３ ヒータ
１４ 下基材
１６ 保持部材
２３ 成形室
２７ コンプレッサ
２８ 真空ポンプ
２９ 真空ポンプ
２３１ 第１空間
２３２ 第２空間
Ｓ１ 多層シート部材
Ｓ１１ 第１シート部材
Ｓ１２ 第２シート部材
Ｕ１ 成形基材
１１ 上枠
１２ 下枠
１３ ヒータ
１４ 下基材
１６ 保持部材
２３ 成形室
２７ コンプレッサ
２８ 真空ポンプ
２９ 真空ポンプ
２３１ 第１空間
２３２ 第２空間
Ｓ１ 多層シート部材
Ｓ１１ 第１シート部材
Ｓ１２ 第２シート部材
Ｕ１ 成形基材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】