(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】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(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 51/26 20060101AFI20230711BHJP
B29C 51/10 20060101ALI20230711BHJP
【ＦＩ】
B29C51/26
B29C51/10
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019103801
(22)【出願日】2019-06-03
(65)【公開番号】P2020196204
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2022-04-20
(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】西尾 翼
【審査官】酒井 英夫
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－０７７８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６５２２１（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】
上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、前記シートを保持するためのシート冶具と、前記シート冶具が前記シートを保持した状態で、前記熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置において、前記シート冶具は、前記シートの外周を挟持する挟持部材を備えること、
前記シートが、前記熱成形装置内に搬入されたとき、前記挟持部材は前記下型内に配置されること、
前記挟持部材が前記下型内に配置された状態において、前記上型と前記下型とが当接されると、前記シートの挟持を解除する解除機構を備えること、
前記下型は、前記シートを賦形する賦形型を備えること、
前記賦形は、前記シートを前記上型側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、
前記上型は、前記挟持部材の内周全周に、前記シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向するガイド部を有すること、
を特徴とする熱成形装置。
【請求項2】
上型と下型とを備える熱成形装置により、加熱されたシートの賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具がシートを保持した状態で、前記熱成形装置内に搬入し、前記シートを熱成形した後、前記熱成形装置外へ搬出する熱成形方法において、前記シートは、前記熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されていること、
前記上型と前記下型とが当接したときに、前記シートの挟持が解除され、前記シートを前記上型側から圧縮空気によって加圧した状態で、賦形が行われること、
前記賦形は、挟持部材の内周に設けられたガイド部が、前記シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向した状態で行われること、
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、上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、シートを保持するためのシート冶具と、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置に関するもの、および上型と下型とを備える熱成形装置により、加熱されたシートの賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、シートを熱成形した後、熱成形装置外へ搬出する熱成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、スマートフォンのケースの表面のコーティングを行う場合、加熱されたシート状のコーティング部材を熱成形することで、スマートフォンのケースの表面にコーティング部材を被覆することが行われている。例えば、特許文献１に開示されるような、成形基材（例えばスマートフォンのケース）を保持する基材冶具と、シート（例えばシート状のコーティング部材）を加熱する熱板と、を有し、加熱されたシートを成形基材の表面に被覆することが可能な熱成形装置が用いられる。
【0003】
特許文献１に開示される熱成形装置１００は、図８、図９、図１０に示すように、昇降手段（図示せず）によって図中の上下に移動可能な上型１１０と、固定側である下型１２０とからなっている。
そして、上型１１０と、下型１２０とが、図９に示すように、シートＳ２を介して当接することで、上枠１１１と下枠１２１とにより成形室１０１が形成され、成形室１０１内において、下基材１２２に保持された成形基材Ｕ２に対してシートＳ２の被覆が行われる。
そして、上型１１０と、下型１２０とが、図９に示すように、シートＳ２を介して当接することで、上枠１１１と下枠１２１とにより成形室１０１が形成され、成形室１０１内において、下基材１２２に保持された成形基材Ｕ２に対してシートＳ２の被覆が行われる。
【0004】
成形基材Ｕ２に対してシートＳ２の被覆を行う工程を説明すると、まず、図８に示すように、シート冶具１３０等により外周を挟持されたシートＳ２が、下型１２０内に成形基材Ｕ２（例えばスマートフォンのケース）が保持されている熱成形装置１００に搬送され、下枠１２１の上端面１２１ａに接するようにして配置される。
【0005】
次に、図９に示すように、上枠１１１の下端面１１１ａが、シートＳ２を介して、下枠１２１の上端面１２１ａに当接するように上型１１０全体を下降させる。これにより、シートＳ２は、外周部が、上枠１１１の下端面１１１ａと下枠１２１の上端面１２１ａとによって挟持された状態で固定される。このとき、成形室１０１は、シートＳ２によって上下に区画され、シートＳ２の上側が加圧室１０１Ａ、シートＳ２の下型が減圧室１０１Ｂとなる。
【0006】
そして、減圧室１０１Ｂは真空ポンプ（図示せず）と接続されており、真空ポンプを開放することにより減圧室１０１Ｂを真空吸引して減圧する。一方で、加圧室１０１Ａはコンプレッサ（図示せず）に接続されており、コンプレッサにより加圧室１０１Ａに圧縮空気を供給し、加圧した状態にする。
【0007】
減圧室１０１Ｂを減圧し、加圧室１０１Ａを加圧した状態の中、下基材１２２を上昇させることで成形基材Ｕ２を上昇させる。すると、図１０に示すように、軟化したシートＳ２が成形基材Ｕ２の外表面に引き付けられ、シートＳ２が成形基材Ｕ２の表面全体にわたって隙間なく被覆される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特許第５９５７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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。
従来の熱成形装置１００において、シートＳ２は、その外周部が上枠１１１の下端面１１１ａと下枠１２１の上端面１２１ａとによって挟持され、固定された状態で熱成形が行われる。シートＳ２の外周部が固定された状態で、平面状のシートＳ２が、成形基材Ｕ２の形状に倣って凸状に成形されるため、挟持されている箇所と成形基材Ｕ２とによってシートＳ２が引っ張られ、伸びが生じる。シートＳ２に伸びが生じると、例えば、シートＳ２がハードコートされたものである場合、当該シートＳ２は伸びにくいため割れが生じるおそれがある。
従来の熱成形装置１００において、シートＳ２は、その外周部が上枠１１１の下端面１１１ａと下枠１２１の上端面１２１ａとによって挟持され、固定された状態で熱成形が行われる。シートＳ２の外周部が固定された状態で、平面状のシートＳ２が、成形基材Ｕ２の形状に倣って凸状に成形されるため、挟持されている箇所と成形基材Ｕ２とによってシートＳ２が引っ張られ、伸びが生じる。シートＳ２に伸びが生じると、例えば、シートＳ２がハードコートされたものである場合、当該シートＳ２は伸びにくいため割れが生じるおそれがある。
【0010】
また、シートＳ２が挟持された状態で熱成形が行われると、シートＳ２に生じる伸びが不均一となるおそれがある。シートＳ２がポリカーボネートを材料とする場合、シートＳ２の伸びが不均一となることで位相差が生じ、干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じる。干渉色が生じると、製品外観の不良に繋がるおそれがある。
【0011】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能な、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】
【0012】
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）上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、シートを保持するためのシート冶具と、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置において、シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えること、シートが、熱成形装置内に搬入されたとき、挟持部材は下型内に配置されること、挟持部材が下型内に配置された状態において、上型と下型とが当接されると、シートの挟持を解除する解除機構を備えること、下型は、シートを賦形する賦形型を備えること、賦形は、シートを上型側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、上型は、挟持部材の内周全周に、シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向するガイド部を有すること、を特徴とする。
（１）上型と下型とにより、加熱されたシートの賦形を行う熱成形装置であって、シートを保持するためのシート冶具と、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、搬出する搬送装置と、を有する熱成形装置において、シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えること、シートが、熱成形装置内に搬入されたとき、挟持部材は下型内に配置されること、挟持部材が下型内に配置された状態において、上型と下型とが当接されると、シートの挟持を解除する解除機構を備えること、下型は、シートを賦形する賦形型を備えること、賦形は、シートを上型側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、上型は、挟持部材の内周全周に、シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向するガイド部を有すること、を特徴とする。
【0014】
（３）上型と下型とを備える熱成形装置により、加熱されたシートの賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具がシートを保持した状態で、熱成形装置内に搬入し、シートを熱
成形した後、熱成形装置外へ搬出する熱成形方法において、シートは、熱成形装置内に搬
入されるとき、外周を挟持部材により挟持されていること、前記上型と前記下型とが当接したときに、前記シートの挟持が解除され、シートを上型側から圧縮空気によって加圧した状態で、賦形が行われること、賦形は、挟持部材の内周に設けられたガイド部が、シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向した状態で行われること、を特徴とする。
成形した後、熱成形装置外へ搬出する熱成形方法において、シートは、熱成形装置内に搬
入されるとき、外周を挟持部材により挟持されていること、前記上型と前記下型とが当接したときに、前記シートの挟持が解除され、シートを上型側から圧縮空気によって加圧した状態で、賦形が行われること、賦形は、挟持部材の内周に設けられたガイド部が、シートの加圧される側の面と微少な隙間をもって対向した状態で行われること、を特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
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）に記載の熱成形装置によれば、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能である。
シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えており、搬送装置によって、シートは挟持された状態で、熱成形装置内に搬入される。しかし、挟持部材は下型内に配置されるため、従来の熱成形装置のようにシートの外周部が下枠や上枠により固定されることがない。さらに熱成形装置は、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持を解除する解除機構を備えており、熱成形による賦形は、上型と下型とが当接した状態で行われるため、シートの熱成形は、外周部の挟持が解除された状態で行われることとなる。シートの熱成形が、外周部の挟持が解除された状態で行われることで、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
（１）に記載の熱成形装置によれば、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能である。
シート冶具は、シートの外周を挟持する挟持部材を備えており、搬送装置によって、シートは挟持された状態で、熱成形装置内に搬入される。しかし、挟持部材は下型内に配置されるため、従来の熱成形装置のようにシートの外周部が下枠や上枠により固定されることがない。さらに熱成形装置は、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持を解除する解除機構を備えており、熱成形による賦形は、上型と下型とが当接した状態で行われるため、シートの熱成形は、外周部の挟持が解除された状態で行われることとなる。シートの熱成形が、外周部の挟持が解除された状態で行われることで、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
【0016】
さらに、（１）に記載の熱成形装置によれば、精度良く熱成形を行うことができる。
熱成形を行う際、シートを賦形型（例えばスマートフォンのケース等の成形基材や、金型など）に確実に密着させるために、シートは、賦形型の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本発明においては、挟持部材によるシートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートが圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートと賦形型の間に入り込むなどして、シートがめくれ上がってしまい、賦形型に密着しないおそれがある。シートが賦形型に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
熱成形を行う際、シートを賦形型（例えばスマートフォンのケース等の成形基材や、金型など）に確実に密着させるために、シートは、賦形型の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本発明においては、挟持部材によるシートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートが圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートと賦形型の間に入り込むなどして、シートがめくれ上がってしまい、賦形型に密着しないおそれがある。シートが賦形型に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
【0017】
そこで、本発明のように、上型がガイド部を有し、当該ガイド部がシートの加圧される側の面と微少な隙間を持って対向する構成をとることで、圧縮空気により加圧される際に、シートがめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートの動きをガイド部が規制し、シートがめくれ上がるおそれが軽減される。シートがめくれ上がるおそれが軽減されれば、賦形型にシートが確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。
【0018】
（３）に記載の熱成形方法によれば、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートの伸びを抑制することが可能である。
シートは、熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されている。しかし、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持が解除され、シートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
シートは、熱成形装置内に搬入されるとき、外周を挟持部材により挟持されている。しかし、上型と下型とが当接したときに、シートの挟持が解除され、シートの挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、熱成形時にシートが引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートがハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】上型と下型とが開いた状態の熱成形装置に、シート冶具により保持されたシートを配置した状態を示す図である。
【図2】熱成形装置に軟化したシートを配置した後、上型と下型とがシート冶具を介して当接し、型閉じされた状態を示す図である。
【図3】上型と下型とが型閉じされた後、下基材が上方向に移動し、成形基材に対するシートの被覆が開始された状態を示す図である。
【図4】下基材が上限位置に達し、成形基材に対するシートの被覆がなされた状態を示す図である。
【図5】シート冶具に保持されたシートをヒータにより加熱している状態を示す図である。
【図7】（ａ）は、シートが熱成形装置に配置された状態であって、型閉じ前の、シート冶具のシートを挟持する部分の拡大図である。（ｂ）は、型閉じ時のシート冶具のシートを挟持する部分の拡大図であって、シートの挟持が解除された状態を表す。
【図8】従来技術を説明する図であって、シート冶具により保持されたシートを、熱成形装置に配置した状態を示す図である。
【図9】従来技術を説明する図であって、上型と下型とがシートを介して当接し、型閉じされた状態を示す図である。
【図10】従来技術を説明する図であって、成形基材に対するシートの被覆がなされた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の熱成形装置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。
本実施の形態の熱成形装置１は、ヒータ５０（図５参照）によりガラス転移点まで加熱されて軟化したシートＳ１を、搬送装置５１により熱成形装置１内に搬入し、熱成形装置１内に配置された成形基材Ｕ１の表面に被覆するための装置である。
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型２と、固定側である下型３とからなっている。上型２と、下型３とが、後述するシート冶具４を介して当接することで、成形室１１が形成され（図２参照）、成形室１１内において、下基材３３に保持された成形基材Ｕ１に対してシートＳ１の被覆が行われる。
本実施の形態の熱成形装置１は、ヒータ５０（図５参照）によりガラス転移点まで加熱されて軟化したシートＳ１を、搬送装置５１により熱成形装置１内に搬入し、熱成形装置１内に配置された成形基材Ｕ１の表面に被覆するための装置である。
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型２と、固定側である下型３とからなっている。上型２と、下型３とが、後述するシート冶具４を介して当接することで、成形室１１が形成され（図２参照）、成形室１１内において、下基材３３に保持された成形基材Ｕ１に対してシートＳ１の被覆が行われる。
【0021】
なお、図１は、上型２と下型３とが開いた状態の熱成形装置１に、シート冶具４により保持されたシートＳ１を配置した状態を示し、成形基材Ｕ１にシートＳ１を被覆する前の状態の図を示している。図２は、熱成形装置１に軟化したシートＳ１を配置した後、上型２と下型３とがシート冶具４を介して当接し、型閉じされた状態の図を示している。図３は、上型２と下型３とが型閉じされた後、下基材３３が上方向に移動し、成形基材Ｕ１に対するシートＳ１の被覆が開始された状態の図を示している。図４は、下基材３３が上限位置に達し、成形基材Ｕ１に対するシートＳ１の被覆がなされた状態の図を示している。
【0022】
樹脂製の成形基材Ｕ１の表面にシート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等が一例として挙げられる。
【0023】
成形基材Ｕ１は、有頂筒状の形状を有する。しかし、形状はこれに限定されるものでなく、図１に示すように、シートＳ１が熱成形装置１に設置されたときに、成形基材Ｕ１がシートＳ１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。
【0024】
シートＳ１は、加熱されることで可撓性及び粘着性を発現し、且つ冷却された際に成形基材Ｕ１の表面に被覆され得るものであれば、特に制限されない。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、シートＳ１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。
【0025】
次に上型２について説明する。
上型２は、上部ベース２１と、上枠２２と、調温部２３とからなる。上部ベース２１は矩形平板状であり、上部ベース２１の図１中の下面に、上枠２２が立設されている。
上型２は、上部ベース２１と、上枠２２と、調温部２３とからなる。上部ベース２１は矩形平板状であり、上部ベース２１の図１中の下面に、上枠２２が立設されている。
【0026】
上枠２２は、上部ベース２１に対してボルトにより固定されている。上枠２２の図１中の下端面２２ａには、上型２と下型３とが型閉じされたときに成形室１１を気密に保つためのＯリング２４が取り付けられている。
【0027】
上枠２２に囲まれるようにして、連結ロッド２５により上部ベース２１に固定される調温部２３が配置されている。調温部２３は、調温用ヒータ２６を内蔵しており、熱成形装置１の温度を調整する。
また、調温部２３の下面には、ガイド部２７が配置されており、ガイド部２７は、上型２と下型３とが型閉じされたときに、シートＳ１の図中上側の面と微少な隙間３７（図７（ｂ）参照）を持って対向するようになっている（詳細は後述）。
また、調温部２３の下面には、ガイド部２７が配置されており、ガイド部２７は、上型２と下型３とが型閉じされたときに、シートＳ１の図中上側の面と微少な隙間３７（図７（ｂ）参照）を持って対向するようになっている（詳細は後述）。
【0028】
調温部２３の下面には、複数の通気孔（不図示）が所定の間隔をあけて形成されている。これらの通気孔は、コンプレッサ（不図示）が接続されている。コンプレッサは、通気孔を介して、後述する加圧室１１Ａに圧縮空気を供給することができ、加圧室１１Ａを加圧した状態にすることができる。
【0029】
次に下型３について説明する。
下型３は、下部ベース３１と、成形基材Ｕ１を収容可能な凹部３２ｂを有する下枠３２と、成形基材Ｕ１を図１中の下方向から保持する下基材３３とからなる。
下型３は、下部ベース３１と、成形基材Ｕ１を収容可能な凹部３２ｂを有する下枠３２と、成形基材Ｕ１を図１中の下方向から保持する下基材３３とからなる。
【0030】
下部ベース３１の上面には下枠３２が固定されている。また、下枠３２の図１中の上端面３２ａには、上型２と下型３とが型閉じされたときに成形室１１を気密に保つためのＯリング３４が取り付けられている。下枠３２の凹部３２ｂには、昇降装置３５により上下動する下基材３３が配設されている。下基材３３の上下動は、図１に示す下限位置と、図４に示す上限位置との間で行われる。
【0031】
下枠３２の凹部３２ｂの底面には、下枠３２を貫通する真空通気孔（不図示）が形成されている。この真空通気孔には、真空ポンプ（不図示）が接続されている。真空通気孔の数量に制限はなく、少なくとも１つ形成されていればよい。真空ポンプは、真空通気孔を介して、後述する減圧室１１Ｂを真空吸引し、減圧することができる。また、下枠３２の凹部３２ｂの底面には、シート冶具４を構成するボルト４３を設置するための設置部３６が配置されている。
【0032】
次に、シート冶具４について説明する。
シート冶具４は、ヒータ５０による加熱時、熱成形装置１への搬入時、熱成形装置１からの搬出時にシートＳ１を保持するための冶具である。
シート冶具４は、ヒータ５０による加熱時、熱成形装置１への搬入時、熱成形装置１からの搬出時にシートＳ１を保持するための冶具である。
【0033】
シート冶具４は搬送装置５１に接続されており、搬送装置５１が、シート冶具４の移動を行う。搬送装置５１がシート冶具４の移動を行うことで、ヒータ５０により加熱されて軟化したシートＳ１の熱成形装置１への搬入が行われ、熱成形が完了したシートＳ１の熱成形装置１からの搬出が行われる。
【0034】
シート冶具４は、図５に示すように、保持パネル４１と、挟持部材４２Ａ，４２Ｂとからなる。
保持パネル４１は平板状で、中央部には貫通孔４１ａを有しており、熱成形時には、昇降装置３５により下基材３３が上昇したときに、下基材３３に保持された成形基材Ｕ１が貫通孔４１ａを通過して、シートＳ１を成形する。
保持パネル４１は平板状で、中央部には貫通孔４１ａを有しており、熱成形時には、昇降装置３５により下基材３３が上昇したときに、下基材３３に保持された成形基材Ｕ１が貫通孔４１ａを通過して、シートＳ１を成形する。
【0035】
挟持部材４２Ａ，４２Ｂは、保持パネル４１の上面側に対向するように配置され、ボルト４３と結合されている。図６に示すように、一対の挟持部材４２Ａと、一対の挟持部材４２Ｂとが、シートＳ１の外周を四方から挟持できるように配置されており、挟持部材４２ＡがシートＳ１の短手方向を挟持し、挟持部材４２ＢがシートＳ１の長手方向を挟持するようになっている。なお、挟持部材４２Ａと、挟持部材４２Ｂとは、断面形状は同一である。以下、挟持部材４２Ａと、挟持部材４２Ｂとを総称して挟持部材４２とする。
【0036】
ボルト４３は、上下方向に摺動可能に保持パネル４１を貫通しており、保持パネル４１の下面側においてスプリング４４に挿通されている。
スプリング４４は、ボルト４３と結合するばね受け部４５と、保持パネル４１の下面とにより圧縮されているため、ボルト４３は常時図中下方向に付勢されている。ボルト４３が下方向に付勢されているため、ボルト４３と結合されている挟持部材４２と、保持パネル４１の上面側との間で、シートＳ１を挟持することが可能となる。
スプリング４４は、ボルト４３と結合するばね受け部４５と、保持パネル４１の下面とにより圧縮されているため、ボルト４３は常時図中下方向に付勢されている。ボルト４３が下方向に付勢されているため、ボルト４３と結合されている挟持部材４２と、保持パネル４１の上面側との間で、シートＳ１を挟持することが可能となる。
【0037】
シートＳ１は、挟持部材４２と、保持パネル４１の上面側との間に挟持された状態で、ヒータ５０による加熱が行われ、その後、搬送装置５１により、熱成形装置１に搬入される。図１に示すように、熱成形装置１にシートＳ１を設置した段階では、シートＳ１は、保持パネル４１と挟持部材４２とに挟持されたままの状態である。しかし、上型２と下型３がシート冶具４を介して当接したとき、詳しくは、上枠２２の下端面２２ａと、下枠３２の上端面３２ａとが、シート冶具４（保持パネル４１）を介して当接したとき、シートＳ１の挟持が解除されるようになっている。
【0038】
ここで、シートＳ１の挟持の解除は以下のようにして行われる。
軟化したシートＳ１が熱成形装置１に配置されるとき、図７（ａ）に示すように、設置部３６の上面に、ボルト４３の下端部が接するように配置される。このとき、保持パネル４１の下面と、下枠３２の上端面３２ａとの間には所定の隙間がある。
軟化したシートＳ１が熱成形装置１に配置されるとき、図７（ａ）に示すように、設置部３６の上面に、ボルト４３の下端部が接するように配置される。このとき、保持パネル４１の下面と、下枠３２の上端面３２ａとの間には所定の隙間がある。
【0039】
この状態で、上型２が下方向に稼働されると、上枠２２の下端面２２ａが保持パネル４１の上面を押圧し、押し下げる。ボルト４３は、設置部３６に接しており、下方向への移動が規制されているため、スプリング４４も、ボルト４３に結合しているばね受け部４５により、下方向への規制されている。よって、上枠２２の下端面２２ａに押し下げられる保持パネル４１は、スプリング４４を圧縮しながら下降する。
【0040】
ボルト４３の下方向への移動が規制されていることで、ボルト４３に結合されている挟持部材４２の位置も変動することがないため、保持パネル４１が下降すると、保持パネル４１の上面と、挟持部材４２とが離間し、図７（ｂ）に示すように、シートＳ１の挟持が解除される。
以上のように、上枠２２の下端面２２ａと、下枠３２に設けられた設置部３６と、シート冶具４の保持パネル４１とにより、シートＳ１の挟持を解除する解除機構が構成されており、上型２と下型３とが型閉じされることでシートＳ１の挟持が解除されるため、シートＳ１の挟持が解除された状態で熱成形を行うことが可能となる。
以上のように、上枠２２の下端面２２ａと、下枠３２に設けられた設置部３６と、シート冶具４の保持パネル４１とにより、シートＳ１の挟持を解除する解除機構が構成されており、上型２と下型３とが型閉じされることでシートＳ１の挟持が解除されるため、シートＳ１の挟持が解除された状態で熱成形を行うことが可能となる。
【0041】
ここで、上型２と下型３とが型閉じされることで形成された成形室１１は、シート冶具４とシートＳ１とによって上下に区画され、シート冶具４およびシートＳ１の上側が加圧室１１Ａ、シート冶具４およびシートＳ１の下型が減圧室１１Ｂとなる。
【0042】
前述の通り、調温部２３の下面に設けられた通気孔によって、コンプレッサから圧縮空気を加圧室１１Ａに供給することができ、下枠３２の凹部３２ｂの底面に設けられた真空通気孔によって、真空ポンプで減圧室１１Ｂを真空吸引し、減圧することができる。よって、シートＳ１の成形基材Ｕ１とは反対側が加圧され、シートＳ１の成形基材Ｕ１側が減圧されるため、熱成形時にシートＳ１を成形基材Ｕ１に密着させることができる。
【0043】
また、上型２と下型３とが型閉じされると、図７（ｂ）に示すように、挟持部材４２の内周近傍において、ガイド部２７がシートＳ１の図中上側の面（すなわち、圧縮空気により加圧される側の面）と微少な隙間３７を持って対向する。ここでいう微少な隙間３７とは、シートＳ１が図中上下方向に動こうとしたときに、ガイド部がシートＳ１に干渉することで、その動きを規制できる程度の隙間である。
【0044】
詳しく説明すると、シートＳ１は、成形基材Ｕ１の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本実施形態に係る熱成形装置１は、挟持部材４２によるシートＳ１の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートＳ１が圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートＳ１と成形基材Ｕ１の間に入り込むなどして、シートＳ１がめくれ上がってしまい、成形基材Ｕ１に密着しないおそれがある。シートＳ１が成形基材Ｕ１に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
【0045】
しかし、本実施形態に係る熱成形装置１は、上型２がガイド部２７を有し、当該ガイド部２７がシートＳ１の加圧される側の面と微少な隙間３７を持って対向する構成をとっているため、圧縮空気により加圧される際に、シートＳ１がめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートＳ１とガイド部２７が干渉する。めくれ上がろうとするシートＳ１とガイド部２７が干渉することで、めくれ上がろうとするシートＳ１の動きが規制されるため、シートＳ１がめくれ上がるおそれが軽減される。シートＳ１がめくれ上がるおそれが軽減されれば、成形基材Ｕ１にシートＳ１が確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。
【0046】
なお、ガイド部２７は、シートＳ１が図中上下方向に動こうとしたときに、シートＳ１の動きを規制することができれば良いため、シートＳ１が、図中の左右方向に自由に移動可能なよう軽く触れている程度のものであっても良い。シートＳ１が左右方向に自由に移動可能なようにしておく理由は、シートＳ１の左右方向の移動を規制してしまうと、従来の熱成形装置１００と同様に、シートＳ１の外周を挟持固定することにつながり、熱成形品の製造不良や外観不良を引き起こすおそれがあるためである。
【0047】
熱成形が完了し、上型２と下型３とが離型すると、上枠２２の下端面２２ａが保持パネル４１の上面を押えていた力がなくなり、圧縮されていたスプリング４４の弾性力により、保持パネル４１が元の位置に戻る。すると、再びシートＳ１が挟持部材４２と保持パネル４１とにより挟持される。シートＳ１が再び挟持されるため、搬送装置５１がシート冶具４を移動させれば、シートＳ１を熱成形装置１から搬出することができる。
【0048】
なお、シートＳ１が再び挟持される位置は、熱成形前に挟持されていた箇所よりもシートＳ１の外周側に変動する。これは、シートＳ１が挟持されることなく熱成形されることで、熱成形によってシートＳ１に伸びが生じにくく、成形基材Ｕ１によって、Ｓ１が上側に凸状に押し出された分、図１のシートＳ１の端部Ｓ１ａが、シートＳ１の中央よりに移動するためである。
【0049】
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。本実施形態の熱成形方法は、加熱することにより軟化したシートＳ１を賦形し、成形基材Ｕ１に対して被覆するための方法である。詳しくは、以下のような工程により熱成形が行われる。
【0050】
まず、図５に示すように、ヒータ５０によりシートＳ１をガラス転移点に達するまで加熱し、軟化させる。なお、本実施形態においては、一対のヒータ５０によって、シートＳ１を上下方向から加熱することとしているが、シートＳ１の上方向または下方向のどちらか一方から加熱することとしても良い。
【0051】
次に、軟化したシートＳ１を、シート冶具４に挟持された状態で、搬送装置５１によって熱成形装置１に搬入し、図１に示すように、熱成形装置１に配置する。このとき、シート冶具４のボルト４３の下端部が、設置部３６に接触するように配置される。シートＳ１が熱成形装置１に搬入される際、熱成形装置１は、上型２と下型３とが離型した状態であり、成形基材Ｕ１は下基材３３に保持された状態にある。また、下基材３３は下限位置にあり、成形基材Ｕ１は、熱成形装置１に設置されたシートＳ１に接触しない状態にある。
【0052】
次に、上型２を下方向に稼働し、図２に示すように、上枠２２と下枠３２とをシート冶具４を介して当接させ、上型２と下型３とを型閉じする。型閉じされると、シート冶具４におけるシートＳ１の挟持が解除されるとともに、ガイド部２７が、シートＳ１の図中上面と微少な隙間３７をもって対向する。
さらに、型閉じされると、保持パネル４１の上面と、上枠２２の下端面２２ａとによりＯリング２４が圧縮され、成形室１１のうちの加圧室１１Ａが気密に保たれる。また、保持パネル４１の下面と、下枠３２の上端面３２ａとによりＯリング３４が圧縮され、成形室１１のうちの減圧室１１Ｂが気密に保たれる。
さらに、型閉じされると、保持パネル４１の上面と、上枠２２の下端面２２ａとによりＯリング２４が圧縮され、成形室１１のうちの加圧室１１Ａが気密に保たれる。また、保持パネル４１の下面と、下枠３２の上端面３２ａとによりＯリング３４が圧縮され、成形室１１のうちの減圧室１１Ｂが気密に保たれる。
【0053】
次に、コンプレッサによる加圧室１１Ａの加圧および真空ポンプによる減圧室１１Ｂの減圧を開始するとともに、下基材３３を昇降装置３５により上昇させ、成形基材Ｕ１をシートＳ１に接触させていく。シートＳ１は、軟化することで可撓性を発現しているため、図３に示すように、成形基材Ｕ１の表面形状に沿って賦形されていく。このとき、加圧室１１Ａにおける加圧および減圧室１１Ｂにおける減圧がされているため、成形基材Ｕ１の表面と、シートＳ１とが隙間なく密着されていく。
【0054】
そして、図４に示すように、上昇する下基材３３が上限位置に達することで、成形基材Ｕ１の表面全体に、シートＳ１が被覆される。シートＳ１は軟化することで粘着性を発現しているため、成形基材Ｕ１の表面に接着される。
以上の工程により、成形基材Ｕ１とシートＳ１とによる熱成形品が完成し、一連の熱成形動作が完了する。
以上の工程により、成形基材Ｕ１とシートＳ１とによる熱成形品が完成し、一連の熱成形動作が完了する。
【0055】
以上説明したように、本実施形態の熱成形装置１によれば、
（１）上型２と下型３とにより、加熱されたシートＳ１の賦形を行う熱成形装置１であって、シートＳ１を保持するためのシート冶具４と、シート冶具４がシートＳ１を保持した状態で、熱成形装置１内に搬入し、搬出する搬送装置５１と、を有する熱成形装置１において、シート冶具４は、シートＳ１の外周を挟持する挟持部材４２を備えること、シートＳ１が、熱成形装置１内に搬入されたとき、挟持部材４２は下型３内に配置されること、挟持部材４２が下型３内に配置された状態において、上型２と下型３とが当接されると、シートＳ１の挟持を解除する解除機構（下端面２２ａ，保持パネル４１，設置部３６）を備えること、を特徴とするので、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートＳ１の伸びを抑制することが可能である。
（１）上型２と下型３とにより、加熱されたシートＳ１の賦形を行う熱成形装置１であって、シートＳ１を保持するためのシート冶具４と、シート冶具４がシートＳ１を保持した状態で、熱成形装置１内に搬入し、搬出する搬送装置５１と、を有する熱成形装置１において、シート冶具４は、シートＳ１の外周を挟持する挟持部材４２を備えること、シートＳ１が、熱成形装置１内に搬入されたとき、挟持部材４２は下型３内に配置されること、挟持部材４２が下型３内に配置された状態において、上型２と下型３とが当接されると、シートＳ１の挟持を解除する解除機構（下端面２２ａ，保持パネル４１，設置部３６）を備えること、を特徴とするので、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートＳ１の伸びを抑制することが可能である。
【0056】
シート冶具４は、シートＳ１の外周を挟持する挟持部材４２を備えており、搬送装置５１によって、シートＳ１は挟持された状態で、熱成形装置１内に搬入される。しかし、挟持部材４２は下型３内に配置されるため、従来の熱成形装置１００のようにシートＳ１の外周部が下枠３２や上枠２２により固定されることがない。さらに熱成形装置１は、上型２と下型３とが当接したときに、シートＳ１の挟持を解除する解除機構（下端面２２ａ，保持パネル４１，設置部３６）を備えており、熱成形による賦形は、上型２と下型３とが当接した状態で行われるため、シートＳ１の熱成形は、外周部の挟持が解除された状態で行われることとなる。シートＳ１の熱成形が、外周部の挟持が解除された状態で行われることで、熱成形時にシートＳ１が引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートＳ１がハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートが、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
【0057】
（２）（１）に記載する熱成形装置１において、下型３は、シートＳ１を賦形する賦形型（成形基材Ｕ１）を備えること、賦形は、シートＳ１を上型２側から圧縮空気によって加圧した状態で行われること、上型２は、挟持部材４２の内周全周に、シートＳ１の加圧される側の面と微少な隙間３７をもって対向するガイド部２７を有すること、を特徴とするので、精度良く熱成形を行うことができる。
【0058】
熱成形を行う際、シートＳ１を賦形型（成形基材Ｕ１）に確実に密着させるために、シートＳ１は、賦形型（成形基材Ｕ１）の側とは反対の方向から圧縮空気によって加圧される。しかし、本発明においては、挟持部材４２によるシートＳ１の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、シートＳ１が圧縮空気による加圧を受けると、圧縮空気がシートＳ１と賦形型（成形基材Ｕ１）の間に入り込むなどして、シートＳ１がめくれ上がってしまい、賦形型（成形基材Ｕ１）に密着しないおそれがある。シートＳ１が賦形型（成形基材Ｕ１）に密着しないと、熱成形品の成形不良につながるなど、精度良く熱成形を行うことができない。
【0059】
そこで、本発明のように、上型２がガイド部２７を有し、当該ガイド部２７がシートＳ１の加圧される側の面と微少な隙間３７を持って対向する構成をとることで、圧縮空気により加圧される際に、シートＳ１がめくれ上がろうとしても、めくれ上がろうとするシートＳ１の動きをガイド部２７が規制し、シートＳ１がめくれ上がるおそれが軽減される。シートＳ１がめくれ上がるおそれが軽減されれば、賦形型（成形基材Ｕ１）にシートＳ１が確実に密着し、精度良く熱成形を行うことができる。
【0060】
（３）上型２と下型３とを備える熱成形装置１により、加熱されたシートＳ１の賦形を行う熱成形方法であって、シート冶具４がシートＳ１を保持した状態で、熱成形装置１内に搬入し、シートＳ１を熱成形した後、熱成形装置１外へ搬出する熱成形方法において、シートＳ１は、熱成形装置１内に搬入されるとき、外周を挟持部材４２により挟持されていること、上型２と下型３とが当接したときに、シートＳ１の挟持が解除された状態で賦形（熱成形）が行われること、を特徴とするので、熱成形品の製造不良や外観不良となるような熱成形時のシートＳ１の伸びを抑制すること可能である。
【0061】
シートＳ１は、熱成形装置１内に搬入されるとき、外周を挟持部材４２により挟持されている。しかし、上型２と下型３とが当接したときに、シートＳ１の挟持が解除され、シートＳ１の挟持が解除された状態で熱成形が行われるため、熱成形時にシートＳ１が引っ張られることがなく、伸びが生じるおそれが軽減される。伸びが生じるおそれが軽減されれば、シートＳ１がハードコートされたものである場合であっても、伸びに起因した割れが生じるおそれが軽減される。また、シートＳ１が、ポリカーボネートを材料とする場合でも、熱成形により伸びが生じた部分で干渉色（いわゆる虹ムラ）が生じ、製品外観の不良に繋がるおそれが軽減される。
【0062】
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、本実施の形態では、ヒータ５０によって軟化させたシートＳ１を成形基材Ｕ１に被覆することとしているが、下基材３３を金型として、ヒータ５０の加熱によって軟化したシートＳ１を金型賦形することも可能である。
例えば、本実施の形態では、ヒータ５０によって軟化させたシートＳ１を成形基材Ｕ１に被覆することとしているが、下基材３３を金型として、ヒータ５０の加熱によって軟化したシートＳ１を金型賦形することも可能である。
【符号の説明】
【0063】
１ 熱成形装置
２ 上型
３ 下型
４ シート冶具
２２ａ 下端面（解除機構の一例）
４１ 保持パネル（解除機構の一例）
３６ 設置部（解除機構の一例）
４２ 挟持部材
５１ 搬送装置
Ｓ１ シート
２ 上型
３ 下型
４ シート冶具
２２ａ 下端面（解除機構の一例）
４１ 保持パネル（解除機構の一例）
３６ 設置部（解除機構の一例）
４２ 挟持部材
５１ 搬送装置
Ｓ１ シート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】