熱転写成形装置
【課題】真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置に要する設備経費を圧縮し、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる熱転写成形装置を提供する。
【解決手段】被加工材を減圧して搬送する搬送成形ユニット１０と、搬送成形ユニット内の被加工材を補助加熱する補助加熱部３０と、搬送成形ユニットを挟持して補助加熱部よりも高圧力により被加工材を加熱成形する加圧熱成形部４０と、搬送成形ユニット内の被加工材を冷却する加圧冷却部５０と、搬送成形ユニットを挟持して加圧冷却部よりも低圧力により被加工材を補助冷却する補助冷却部６０と、搬送成形ユニットの脱気部を通じて内部を減圧し補助加熱部に向けて搬出する搬出部７０と、補助冷却部から搬送成形ユニットを受け入れてその分離を行う搬入部８０と、接続部１１０を備え搬送成形ユニットを各部の配置順に搬送し所定位置に載置する搬送装置１００を有する。
【解決手段】被加工材を減圧して搬送する搬送成形ユニット１０と、搬送成形ユニット内の被加工材を補助加熱する補助加熱部３０と、搬送成形ユニットを挟持して補助加熱部よりも高圧力により被加工材を加熱成形する加圧熱成形部４０と、搬送成形ユニット内の被加工材を冷却する加圧冷却部５０と、搬送成形ユニットを挟持して加圧冷却部よりも低圧力により被加工材を補助冷却する補助冷却部６０と、搬送成形ユニットの脱気部を通じて内部を減圧し補助加熱部に向けて搬出する搬出部７０と、補助冷却部から搬送成形ユニットを受け入れてその分離を行う搬入部８０と、接続部１１０を備え搬送成形ユニットを各部の配置順に搬送し所定位置に載置する搬送装置１００を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転写成形装置に関し、特に被加工材自体を移動させるのではなく被加工材自体を収容したユニットごと移動することによって成形する熱転写成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂等からなる被加工材に対し型面を転写する熱転写成形の装置では、熱板を有する固定側部材上に被加工材が載置され、固定側部材に対して可動熱板を有する可動側部材が前進され、双方からの押圧により被加工材の加熱加圧が行われる。このような熱転写成形の装置としては、例えば、可動側部材の前進時に真空チャンバを形成し、減圧状態で被加工材を加熱加圧（熱転写プレス）する装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。前記の特許文献１，２等の熱転写プレスの装置においては、成形時真空状態とするため、被加工材に対するスタンパの密着が良好となり、特に精密かつ微細な表面形状の成形に好都合である。
【０００３】
前記の特許文献等の装置の場合、成形時を減圧状態とすることから、被加工材に対する加熱加圧及び冷却加圧は、ともに一対のプレス装置内にて行われている。つまり、加熱加圧には、被加工材に型面を転写するスタンパの背後のプレス盤側に形成された流路内に水蒸気等が送通される。また、冷却加圧時には、同じ流路内に冷水等が送通される。成形のためいったん装置内を減圧状態とした後、被加工材は装置外に取り出されることなく、圧着状態が維持されたまま、プレス盤の側で温度上昇と降下が繰り返される。
【０００４】
被加工材に応じた所定の設定温度条件において加熱加圧並びに冷却加圧を行う必要上、各処理同士の間にプレス盤の温度調整のための準備時間が否応なく生じてしまう。それゆえ、作業の連続化による単位時間当たりの処理能力の向上を勘案すると、その要望に必ずしも応えきれていない。また、従来装置により処理能力を向上させようとする場合、装置や機器の数を増やして対応することになる。このため、設備投資が増す問題がある。
【０００５】
そこで、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置において、装置に要する設備経費を圧縮し、かつ、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる成形装置が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７７８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１５５５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置に要する設備経費を圧縮し、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる熱転写成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、上下一対の補助加熱盤部を備え前記補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び補助加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、前記補助加熱部の前側に配置され、上下一対の加熱盤部を備え前記加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、前記加圧熱成形部の前側に配置され、上下一対の冷却盤部を備え前記冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、前記加圧冷却部の前側に配置され、上下一対の補助冷却盤部を備え前記補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧しながら冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、前記補助加熱部の後ろ側に配置され、被加工材を収容した搬送成形ユニットの前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有することを特徴とする熱転写成形装置に係る。
【０００９】
請求項２の発明は、前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われる請求項１に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１０】
請求項３の発明は、前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備える請求項２に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１１】
請求項４の発明は、前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設される請求項３に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１２】
請求項５の発明は、前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１３】
請求項６の発明は、前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１４】
請求項７の発明は、前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１５】
請求項８の発明は、前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に係る熱転写成形装置によると、被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して加圧及び補助加熱し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して加圧及び冷却し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、前記補助加熱部の後ろ側に配置され、前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有するため、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置に要する設備経費を圧縮し、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる。
【００１７】
請求項２の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１の発明において、前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われるため、被加工材の取り出しと新たな取り付けを搬入部に集約しているため、作業の効率化が図られる。また、作業に要する場所も少なくすることができる。
【００１８】
請求項３の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項２の発明において、前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備えるため、搬送成形ユニットの循環が容易となり、処理の連続化が可能となる。
【００１９】
請求項４の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項３の発明において、前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設されるため、熱転写成形装置の横に張り出して置かれることなく、熱転写成形装置内での敷設場所が節約可能である。
【００２０】
請求項５の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備えるため、搬送成形ユニットの搬送に要する機構を比較的簡単にすることができる。
【００２１】
請求項６の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置するため、移動ビーム部材の１回の前進動作で搬送可能となり、熱転写成形装置内の搬送成形ユニットの搬送効率が高められる。
【００２２】
請求項７の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧されるため、成形や冷却に先立ち常に真空度を高めることができる。そして、常に一定の真空度を確保した上で加圧を伴う成形及び冷却が可能となり、成形不良や被加工材とスタンパとの位置ずれを回避して成形品質を向上させることができる。
【００２３】
請求項８の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし７のいずれかの発明において、前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧されるため、収容空間内に注入された空気が加工を終えた被加工材の上下のそれぞれの間に侵入し、搬送成形ユニットからのスタンパや被加工材の分離、脱型を比較的円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係る熱転写成形装置の概要斜視図である。
【図２】搬送成形ユニットの全体斜視図である。
【図３】搬送成形ユニットの概略断面図である。
【図４】熱転写成形装置の全体側面図である。
【図５】加圧熱成形部の正面図である。
【図６】図５の加圧熱成形部の搬送装置付近の部分拡大図である。
【図７】搬送装置の接続部の部分拡大斜視図である。
【図８】搬送装置の駆動部付近の部分拡大図である。
【図９】熱転写成形装置の第１側面模式図である。
【図１０】熱転写成形装置の第２側面模式図である。
【図１１】圧力及び温度の履歴を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１の概要斜視図に示す熱転写成形装置１は、例えばＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂からなる被加工材Ｗ（図３参照）の表層に対し加熱加圧を行うことにより、その表面にパターン形成をするための装置である。成形後の被加工材Ｗは、例えば液晶ディスプレイ等の各種表示装置に装着されるバックライト用の導光板として用いられる。あるいは、ＬＥＤ照明の拡散用や導光用の板としても用いられる。
【００２６】
本発明の熱転写成形装置１を用いた熱転写成形方法においては、被加工材Ｗがそれ自体単独で順次搬送されて加熱成形、冷却が行われるのではない。被加工材Ｗは、図２、図３に開示する搬送成形ユニット１０内に収容され、搬送成形ユニット１０が順次搬送されることによって当該搬送成形ユニット１０の内部に収容された被加工材Ｗに対して加熱加圧等が行われる。以下、本発明の熱転写成形装置１の構成を説明する。
【００２７】
図１から把握される熱転写成形装置１において、搬送成形ユニット１０の前進順に合わせて搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、そして搬入部８０が同一直線状に配置される。搬送成形ユニット１０の前進方向への搬送は搬送装置１００により行われる。搬送成形ユニット１０は搬出部７０から順送りされて搬入部８０に到達した後、内部の被加工材Ｗが交換されて返送装置９４により搬出部７０まで返送される。図１中、符号７１は搬出部昇降板、７２は搬出部上ステージ、７３は搬出部下ステージ、８１は搬入部昇降板、８２は搬入部上ステージ、８３は搬入部下ステージ、９１は押し出し装置、９５は返送ローラーコンベア、１０１は移動ビーム部材、１１０は接続部である。
【００２８】
搬送成形ユニット１０について、図２及び図３を用い説明する。搬送成形ユニット１０は上側収容部材１３及び下側収容部材１４から形成される。上側収容部材１３の中央部分全体は上側台板部２１であり、その全周囲に上側台枠部２３が設けられる。同様に、下側収容部材１４の中央部分全体は下側台板部２２であり、その全周囲に下側台枠部２４が設けられる。上側台板部２１及び下側台板部２２は、補助加熱部３０以降の補助加熱盤部３１，３２等からの加圧、加熱及び冷却を受ける。そのため、金属板等の熱伝導性に優れた部材から形成される。
【００２９】
被加工材Ｗが搬送成形ユニット１０に収容されるに際し、被加工材Ｗの上表面Ｗａに対して密着する上側スタンパ１１及び同被加工材Ｗの下表面Ｗｂに対して密着する下側スタンパ１２も同時に挟み込まれる。そこで、図３（ａ）のとおり、上側スタンパ１１、被加工材Ｗ、及び下側スタンパ１２とする上下方向順を維持したまま、これらは上側収容部材１３と下側収容部材１４との間の所定位置に収容される。上側スタンパ及び下側スタンパには所定の成形模様が付され、加熱に伴い軟化した被加工材Ｗの表面に両スタンパの模様が転写される。被加工材Ｗの表面を平面（平滑面）に加工する場合、鏡面仕上げのスタンパが用いられる。
【００３０】
上側収容部材１３と下側収容部材１４には、互いの合着時の位置合わせのため、ピンと係合穴等を備えた位置決め部材１６が備えられる。また、合着時の気密性確保等の目的から上側収容部材１３と下側収容部材１４との接合面にガスケット（図示せず）が備えられる。図２中の符号１９は係着ブロックであり、図７にて詳述する。
【００３１】
図３（ｂ）のとおり、上側収容部材１３と下側収容部材１４が合着することにより、上側スタンパ１１、被加工材Ｗ、及び下側スタンパ１２は収容保持される。上側収容部材１３と下側収容部材１４との合着により収容空間１５が生じる。被加工材Ｗは減圧条件において加熱加圧される。減圧状態とすることにより、上側及び下側スタンパ１１，１２と被加工材Ｗとの隙間の空気が除去されて密着精度が高まる。特に微細な模様を均一に形成する際の歩留まり改善に都合よい。
【００３２】
そこで、搬送成形ユニット１０内に形成された収容空間１５内を脱気して、減圧状態（真空状態）を維持するための脱気部が備えられる。この脱気部には公知の逆止弁、チェック弁等が用いられる。図示では上側脱気部１７と下側脱気部１８が備えられる。後述するように、収容空間１５内の脱気（減圧化）は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０における加圧に先立って行われ、また、搬出部７０においても待機中に収容空間１５内の脱気が行われる。列記の各部において、個々の搬送成形ユニット１０の上側脱気部１７、下側脱気部１８は、図６等に示す上側脱気コネクタ部２７、下側脱気コネクタ部２８と接続される。そして、真空ポンプＶの吸引力により収容空間１５内の空気が吸引される。
【００３３】
図１に加え図４を用い補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０、加えて搬出部７０及び搬入部８０等の熱転写成形装置１に含まれる各部の構造を説明する。
【００３４】
補助加熱部３０では、上下一対となる上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２が備えられる。上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側補助加熱盤部３２の下方に油圧プレス装置３６が配置される。すなわち、下側補助加熱盤部３２が可動側であり上側補助加熱盤部３１が固定側である。補助加熱部３０において、搬送成形ユニット１０は上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の加圧及び補助加熱を受ける。
【００３５】
加圧熱成形部４０は補助加熱部３０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。加圧熱成形部４０では、上下一対となる上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２が備えられる。前記の両加熱盤部４１，４２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側加熱盤部４２の下方に油圧プレス装置４６が配置される。すなわち、下側加熱盤部４２が可動側であり上側加熱盤部４１が固定側である。加圧熱成形部４０において、搬送成形ユニット１０は上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２の加圧及び加熱を受ける。
【００３６】
加圧冷却部５０は加圧熱成形部４０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。加圧冷却部５０では、上下一対となる上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２が備えられる。前記の両冷却盤部５１，５２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側冷却盤部５２の下方に油圧プレス装置５６が配置される。すなわち、下側冷却盤部５２が可動側であり上側冷却盤部５１が固定側である。加圧冷却部５０において、搬送成形ユニット１０は上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２の加圧及び冷却を受ける。
【００３７】
補助冷却部６０は加圧冷却部５０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。補助冷却部６０では、上下一対となる上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２が備えられる。前記の両補助冷却盤部６１，６２の間に搬送成形ユニット１０は１個載置され挟持される。下側補助冷却盤部６２の下方に油圧プレス装置６６が配置される。すなわち、下側補助冷却盤部６２が可動側であり上側補助冷却盤部６１が固定側である。補助冷却部６０において、搬送成形ユニット１０は上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２の加圧及び冷却を受ける。
【００３８】
補助加熱部３０及び加圧熱成形部４０には、図示しないものの、それぞれに作動油の供給調整のポンプ、作動油のタンク、作動油の圧力制御用のセンサ、補助加熱盤部や加熱盤部の位置検知調整用のセンサ、補助加熱盤部や加熱盤部の温度センサ、補助加熱盤部や加熱盤部への加熱油または水蒸気等の供給装置等が適式に備えられる。同様に、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０にも、図示しないものの、それぞれに作動油の供給調整のポンプ、作動油のタンク、作動油の圧力制御用のセンサ、冷却盤部や補助冷却盤部の位置検知調整用のセンサ、冷却盤部や補助冷却盤部の温度センサ、冷却盤部や補助冷却盤部への冷水供給装置等が適式に備えられる。
【００３９】
熱転写成形に当たり、スタンパと被加工材との隙間に空気が残留する場合がある。残留した空気は、補助加熱や加熱成形時に熱膨張して被加工材に変形や成形漏れを生じさせてしまい、製品の歩留まりを押し下げてしまう。熱転写成形では微細な加工、成形が要求されるため、わずかな空気の残留も致命的である。このような不具合を改善する目的から、減圧条件下で加熱成形することが主流になりつつある。減圧することで真空度が増し、スタンパと被加工材との隙間に残留している空気の除去効率も向上し、飛躍的に成形精度が高まる。
【００４０】
搬送成形ユニット１０の搬送時にその収容空間１５内の真空度が低下することがある。しかし、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の各部においても逐次減圧が行われるため、加圧に際し常に真空状態を得ることができる。それゆえ、スタンパと被加工材との密着性が高まることから互いの位置ずれが回避され、製品の不具合が解消される。また、スタンパが密着するため被加工材を効率よく冷却することもできる。そのため、熱転写成形装置１においても真空熱転写成形の利点をより生かすため、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の各部に真空ポンプ（図示せず）が接続され、加圧に先行して搬送成形ユニット１０の収容空間１５内の空気吸引による減圧が行われる。
【００４１】
本来的には、熱転写成形装置における加熱成形も冷却もそれぞれ１箇所ずつとすることができる。しかし、加熱成形に１箇所、冷却に１箇所とする従来装置の場合、各部において搬送成形ユニット１０の減圧（脱気）と、加圧加熱または加圧冷却を完結させなければならず、ひとつの部における処理時間は長くなる。そのため、加熱と冷却が同時間とはならない場合、搬送の都合上、いずれか処理時間の長い方に他方も制約される。それゆえ、かえって被加工材の熱転写成形に時間を要することになる。
【００４２】
この点を踏まえ、図示し既述のとおり、実施例の熱転写成形装置１では、加熱成形のために補助加熱部３０及び加圧熱成形部４０が配置され、冷却のために加圧冷却部５０及び補助冷却部６０が配置される。すなわち、加圧熱成形部４０の本格的な加熱成形に先立って補助加熱部３０により予備的な加圧及び加熱を行うことにより、加圧熱成形部４０での成形に要する処理時間の軽減が図られる。同様に、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０と重ねることにより、冷却をより十分とすることができる。そのため、双方を通じて冷却が完了できれば良いこととなり、処理時間の軽減が図られる。
【００４３】
確かに、搬送成形ユニット１０の搬送先は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０と増える。しかし、搬送成形ユニット１０の連続した搬送の利点を最大限活かしているため、ひとつ当たりの処理時間は短くなる。結果として、単位時間当たりの生産効率の向上に寄与できる。
【００４４】
搬送成形ユニット１０を補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の配置順に搬送し、各部にて加熱成形、冷却することにより搬送成形ユニット内の被加工材Ｗの成形を完了することができる。ただし、「搬送成形ユニット１０内への被加工材Ｗの収容、搬送成形ユニット１０の順送りの搬送、成形を終えて完成した被加工材Ｗの取り出し、再度の搬送成形ユニットへの未加工の被加工材の収容、．．．」のように、各工程を連続することにより生産性を向上させようとする場合、被加工材Ｗに対する加熱成形及び冷却以外の直接加工に関与しない工程も無視することができない。そこで、効率よい搬送成形ユニット１０の送り出しのために搬出部７０が備えられ、搬送成形ユニット１０の受け入れのために搬入部８０が備えられる。
【００４５】
搬出部７０は補助加熱部３０の後ろ側（搬送成形ユニット１０の前進方向から見た場合の後方側）に配置される。搬出部７０では、被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０に対してその収容空間内の脱気により減圧される。そして、搬送成形ユニット１０は待機位置に載置され補助加熱部３０に向けて所定間隔により搬出される。搬出部７０では、待機位置側が搬出部上ステージ７２であり、後記する搬入部８０から返送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れるための受け入れ位置側が搬出部下ステージ７３である。両ステージ間の上下移動に搬出部昇降板７１（搬出部エレベータ）が用いられる。搬出部昇降板７１に停止装置７４が備えられ搬送成形ユニット１０の移動は規制される。搬出部昇降板７１には、搬送成形ユニット１０の移動のためのローラーコンベア７６（図９参照）が設けられる。
【００４６】
搬入部８０は補助冷却部６０の前側に配置される。搬入部８０では、補助冷却部６０から搬送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れて当該搬送成形ユニット１０の分離が行われる。搬送成形ユニット１０は、搬入部８０内のユニット分離装置８５を通じて上側収容部材１３が掴まれて下側収容部材１４から分離される。請求項２の発明に規定するように、加熱成形及び冷却を終えて成形が完了した被加工材Ｗは内部から取り出される。そして、新たに未加工（成形前）の被加工材Ｗが上側スタンパ１１、下側スタンパ１２とともに上側収容部材１３及び下側収容部材１４の中に装着され、双方が合着されて再び搬送成形ユニット１０が出来上がる。このように、被加工材の取り出しと新たな取り付けを搬入部８０に集約しているため、作業の効率化が図られる。また、作業に要する場所も少なくすることができる。搬入部８０の前方側に未加工の被加工材を効率よく順次供給するための被加工材供給装置９０が配置される。むろん、未加工の被加工材の供給方法は装置でも人手でも可能である。
【００４７】
搬入部８０では、搬送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れるための受け入れ位置側が搬入部上ステージ８２であり、返送装置９４を通じて搬出部７０へ送り出す送り出し位置側が搬入部下ステージ８３である。両ステージ間の上下移動に搬入部昇降板８１（搬入部エレベータ）が用いられる。搬入部昇降板８１には停止装置８４が備えられ搬送成形ユニット１０の移動は規制される。搬入部８０では、搬入部昇降板８１が搬入部下ステージ８３に位置しているときに同搬入部昇降板上の搬送成形ユニット１０を１個ずつ返送装置９４に向けて押し出す押出装置９１（プッシャー）も備えられる。搬入部昇降板８１には、搬送成形ユニット１０の移動のためのローラーコンベア８６（図９参照）が設けられる。
【００４８】
実施例の熱転写成形装置１において、請求項３の発明に規定するように、返送装置９４は搬入部８０から搬出部７０に向けて成形前の被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０を返送する。返送装置９４を用いることにより、搬送成形ユニット１０の循環が容易となり、処理の連続化が可能となる。そして、この返送装置９４には図１，４，５等に示すように、返送ローラーコンベア９５が含まれている。ローラーコンベアは構造が簡単な複数のローラーからなり、極めて小さな力で搬送成形ユニット１０を移動できる。特に図４から把握され、請求項４の発明に規定するように、返送ローラーコンベア９５は補助加熱部３０の補助加熱盤部３１，３２、加圧熱成形部４０の加熱盤部４１，４２、加圧冷却部５０の冷却盤部５１，５２、及び補助冷却部６０の補助冷却盤部６１，６２の直下に敷設される。
【００４９】
返送装置９４の返送ローラーコンベア９５は補助加熱部３０ないし補助冷却部６０の下側に潜らせた配置であるため、返送装置９４は熱転写成形装置１の横に張り出して置かれることなく、熱転写成形装置１内の敷設場所が節約可能である。そこで、搬送成形ユニット１０の成形に伴う進行方向と真逆の方向の返送が可能となる。
【００５０】
搬送成形ユニット１０を搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０の配置順に搬送するため、実施例の搬送装置１００においては、移動ビーム部材１０１が搬送成形ユニット１０の進行方向の左右にそれぞれ１基ずつ備えられる。請求項６の発明に規定するように、移動ビーム部材１０１は、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０に載置されている各々の搬送成形ユニット１０を一括して保持可能とする長さである（図１等参照）。
【００５１】
そこで、一度の移動ビーム部材１０１の前進により、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０に載置されている各々の搬送成形ユニット１０は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０まで、ひとつ分ずつ順次搬送され、同時に各部の所定位置に載置される。搬送装置１００の２基の移動ビーム部材１０１は、駆動部１２０により前進後退駆動可能である。移動ビーム部材１０１の１回の前進動作で搬送可能となり、熱転写成形装置１内の搬送成形ユニット１０の搬送効率が高められる。
【００５２】
熱転写成形装置１の構成から把握されるように、同装置には搬出部７０と搬入部８０が備えられている。このため、搬出部７０では搬出のための準備や待機が可能となり、また搬入部８０では搬入後の加工済み被加工材Ｗの取り出しや返送のための準備も可能となる。従って、補助加熱部３０への搬入効率並びに補助冷却部６０からの搬出効率が高められる。
【００５３】
また、熱転写成形装置１は返送装置９４を備え、搬入部８０から搬出部７０へ、新たに加工前の被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０を返送可能としている。このため、熱転写成形装置１において、被加工材Ｗを封入した搬送成形ユニット１０を補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の間で逐一進退させる必要はない。搬送成形ユニット１０は常に一方通行の搬送となり、成形加工の生産性が飛躍的に向上する。
【００５４】
熱転写成形装置１の補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０では、各部の加圧力の違いにより油圧プレス装置の出力や大きさに違いがあるものの、概ね同様の構造である。そこで、図５の正面図及び図６の部分拡大図に示した加圧熱成形部４０を代表例として、さらに細部を説明する。
【００５５】
図５の加圧熱成形部４０の正面図では、搬送成形ユニット１０の直上に固定盤４３とこれに接続された上側加熱盤部４１が備えられる。固定盤４３は上台座部４７ａに接続される。搬送成形ユニット１０の直下に可動盤４４とこれに接続された下側加熱盤部４２が備えられる。可動盤４４の下方に油圧プレス装置４６が配置される。油圧プレス装置４６により昇降可能な油圧ピストン４５は可動盤４４に接続される。油圧プレス装置４６は下台座部４７ｂに収容される。台座部４７は台脚部４９により支えられる。図示では台脚部４９と図示しない接地面は接地部４９ｂを介して固定される。
【００５６】
上側加熱盤部４１をはじめ上台座部４７ａは油圧プレス装置４６の油圧ピストン４５による強い押圧を受ける。そこで、上台座部４７ａと下台座部４７ｂは支柱部４８により互いに固定される。可動盤４４の左右には支持柱部４４ａが備えられる。特に図５からよくわかるように、この返送装置９４（返送ローラーコンベア９５）は、下台座部４７ｂの直下でありその台脚部４９に囲まれた内側に配置される。従って、返送装置９４は加圧熱成形部４０の加熱盤部４１，４２の直下の敷設となり、設置場所の有効活用となる。
【００５７】
搬送成形ユニット１０を搬送する搬送装置１００は、請求項５の発明に規定するように、搬送ローラーコンベア１０５、移動ビーム部材１０１、駆動部１２０、搬送成形ユニット１０と接続する接続部１１０等を備えて構成される。そのため、搬送成形ユニット１０の搬送に要する機構を比較的簡単にすることができる。図６の主要部拡大図から把握されるように、搬送成形ユニット１０は搬送ローラーコンベア１０５上に載置され、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０の配置順に搬送される。
【００５８】
搬送成形ユニット１０を搬送するに際し、接続部１１０が搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９（図７参照）に接続される。接続部１１０は移動ビーム部材１０１の長尺棒の上部に所定間隔で設置される。移動ビーム部材１０１はその長さ方向の移動を容易とするべくリニアガイド１０２と接続される。リニアガイドとしては、例えばＬＭガイド（登録商標）等がある。そこで、搬送装置１００の可動により、接続部１１０と接続した搬送成形ユニット１０は、補助加熱盤部３１，３２同士の間、加熱盤部４１，４２同士の間、冷却盤部５１，５２同士の間、及び補助冷却盤部６１，６２同士の間の所定位置に載置される。
【００５９】
リニアガイド１０２を通じて長さ方向に移動可能な移動ビーム部材１０１は、ボールねじ１２６に伝達される回転により位置移動可能となる。図示では、モーター１２１のモータープーリー１２７と、ボールねじ１２６のプーリー１２２の間に伝達ベルト１２３が架設される。モーター１２１、ボールねじ１２６、及び各種プーリーの組み合わせにより駆動部１２０は構成される。移動ビーム部材１０１を含め駆動部１２０はビーム部材支持柱１０３に接続される。
【００６０】
図７の部分拡大斜視図を用い、搬送装置１００に備えられる接続部１１０について動作も含めて説明する。接続部１１０の本体部１１１は移動ビーム部材１０１に固定される。本体部１１１に対して進退する進退板１１３が備えられ、進退板１１３の先端に接続ピン１１２が設けられる。進退板１１３の前進に伴い接続ピン１１２も進む。進退板１１３は例えばエアシリンダにより進退動作が可能である。進退板１１３には進退ピン１１４が備えられており、本体部１１１内を挿通する。図示の搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９はブロック凹部１９ｃを有する爪状であるため、接続ピン１１２は係着ブロック１９側に受け入れられる。
【００６１】
搬送成形ユニット１０を現在の載置位置から次の載置位置に搬送する場合、接続部１１０の進退板１１３が本体部１１１から前進することにより、接続ピン１１２が係着ブロック１９と接続する。図示では省略しているものの、搬送成形ユニット１０の反対側も同様である。接続部１１０は搬送装置１００の移動ビーム部材１０１に設置されているため、移動ビーム部材１０１の移動は接続部１１０（接続ピン１１２）を介して搬送成形ユニット１０にも伝えられる。そこで、搬送成形ユニット１０は、移動ビーム部材１０１の前進方向にそのまま引きずられて搬送される。そして、所定の載置位置に到達した時点で進退板１１３が本体部１１１側へ後退して接続ピン１１２と係着ブロック１９との接続は解除される。成形や冷却を終えた後、接続部１１０の接続ピン１１２が係着ブロック１９に再度接続される。
【００６２】
図示のように搬送成形ユニット１０の補助加熱部３０等の各盤部における規定位置に載置されているとき、搬送成形ユニット１０の下側脱気部１８の直下に下側脱気コネクタ部２８が位置合わせされる。図示を省略するものの、上側脱気部１７の直上にも上側脱気コネクタ部２７が位置合わせされる。その後、油圧プレス装置の油圧ピストンの上昇に伴い、下側脱気部１８に下側脱気コネクタ部２８が接続され、上側脱気部１７に上側脱気コネクタ部２７が接続される。これらの接続位置については図６が参照される。下側脱気コネクタ部２８等は図示しない真空ポンプに接続される。
【００６３】
図８の部分拡大斜視図を用い、駆動部１２０における駆動の様子を含めて説明する。移動ビーム部材１０１の下部にビーム側固定部１２５が備えられる。ビーム側固定部１２５内に駆動部１２０のボールねじ１２６が螺合して挿通される。ボールねじ１２６はプーリー１２２と接続され、かつ、ボールねじ支持部１２４に回転可能に支持される。モーター１２１の回転はベルト１２３及びプーリー１２２を通じてボールねじ１２６に伝達され、ボールねじ１２６自体も回転する。そこで、ボールねじ１２６に螺合しているビーム側固定部１２５はボールねじの長さ方向に前後移動でき、移動ビーム部材１０１も前進後退移動可能となる。
【００６４】
図７及び８からわかるように、搬送ローラーコンベア１０５は、搬送成形ユニット１０の下側収容部材１４（下側台枠部２４）のみが接する短い長さのローラーから構成される。つまり、搬送成形ユニット１０の内側に加熱盤部等が密着する必要からローラーが邪魔にならなくするためである。符号１０６はローラー枠、１０７はローラー台部であり、ビーム部材支持柱１０３に固定される（図６参照）。
【００６５】
図９及び図１０の概略模式図を用い、搬送成形ユニット１０が搬出部７０から搬入部８０まで搬送され、再び搬出部７０に戻る過程を説明する。図９は、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１が搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の位置している時点である。図示のとおり、各部に搬送成形ユニット１０が載置されている。搬出部７０では搬送成形ユニット１０の送り出し時点であるため、当然ながら、搬送成形ユニット１０の待機位置となる搬出部上ステージ７２に搬出部昇降板７１は位置している。搬送時では各部において搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９に対して接続部１１０の接続ピン１１２が接続され、各部における載置、加圧の際には、接続ピン１１２と係着ブロック１９との接続が解除される（図７等参照）。
【００６６】
この場合、請求項７の発明に規定するように、当該時点における補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０のいずれにおいても搬送成形ユニット１０の脱気部（上側脱気部１７と下側脱気部１８）を通じて収容空間１５内が減圧される。上側脱気部１７と上側脱気コネクタ部２７、下側脱気部１８と下側脱気コネクタ部２８との接続態様については前出の図６、図７が参照される。
【００６７】
上側脱気部１７や下側脱気部１８の脱気部には、減圧状態を維持するために公知の逆止弁が備えられる。しかし、気密性等の精度上、持続時間が十分ではない場合がある。従って、搬送時に搬送成形ユニット１０の収容空間内の真空度が低下したとしても、加圧を伴う４箇所の各部において逐次脱気して減圧状態とすることにより、成形や冷却に先立ち常に真空度を高めることができる。そして、常に一定の真空度を確保した上で加圧を伴う成形及び冷却が可能となり、成形不良や被加工材とスタンパとの位置ずれを回避して成形品質を向上することができる。
【００６８】
補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０では、脱気の後、各部の油圧プレス装置３６，４６，５６，６６を通じて下側補助加熱盤部３２、下側加熱盤部４２、下側冷却盤部５２、下側補助冷却盤部６２は上昇する。そして、各部の搬送成形ユニット１０（４基）は、一度に載置されている各部において補助加熱、加熱成形、冷却、補助冷却される。
【００６９】
次に、図１０のとおり、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１の可動に伴い、補助加熱部３０の搬送成形ユニット１０は加圧熱成形部４０へ、加圧熱成形部４０の搬送成形ユニット１０は加圧冷却部５０へ、加圧冷却部５０の搬送成形ユニット１０は補助冷却部６０へ、補助冷却部６０の搬送成形ユニット１０は搬入部８０へ搬送される。搬送成形ユニット１０と接続部１１０との接続及びその解除は前記と同様であるため、省略する。
【００７０】
搬入部８０では、受け入れ位置側（搬入部上ステージ８２）に搬入部昇降板８１が待機しており、新たに搬送されてくる搬送成形ユニット１０は受け入れられる。新たに搬送、載置された各部においても前記と同様の加圧を伴った補助加熱、加熱成形、冷却、補助冷却が実行される。
【００７１】
その後、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１は前掲の図９に示した位置に後退する。そして、移動ビーム部材１０１は接続部１１０を通じて新たに４基の搬送成形ユニット１０を一括して保持し、図１０の位置に前進する。この動作が繰り返され、当初、搬出部７０に載置された搬送成形ユニット１０は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０へ一定の時間ごとに順送りされ、最後は搬入部８０に到達する。移動ビーム部材１０１の前進後退については、図８参照のとおりボールねじ１２６の正回転と逆回転により制御される。むろん、モーターによるボールねじの回転以外にも、ソレノイドや圧縮空気を用いた駆動手段を用いることもできる。
【００７２】
これまでの説明にあるように、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１は、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０の中のひとつの部に相当する距離の前進と後退を繰り返す。この動作により、絶えず搬送成形ユニット１０は前進方向に搬送される。こうして、移動ビーム部材１０１の１回の前進ごとに常に搬送成形ユニットが搬送され、熱転写成形装置１内での搬送成形ユニットの搬送効率は高まる。
【００７３】
搬送途中の搬送成形ユニット１０では、真空ポンプによる脱気のため程度の差はあるものの被加工材Ｗ等を収容する収容空間１５内の減圧状態は維持されている（高真空状態である）。そのため、単に脱気部の気密を解除して収容空間１５内を大気圧に戻したとしても、大気圧との差から、搬入部８０において搬送成形ユニット１０の上側収容部材１３及び下側収容部材１４を分離することは必ずしも容易ではない。成形を終えた被加工材Ｗの取り出しと新たな加工前の被加工材Ｗの装着の効率向上のため、上側収容部材１３及び下側収容部材１４の分離を促すことが必要となる。加えて、被加工材Ｗは加熱と加圧を伴いスタンパと強固に密着している。このため、被加工材Ｗとスタンパとの分離を促す必要もある。
【００７４】
そこで、請求項８の発明に規定するように、当該熱転写成形装置１の搬入部８０では、補助冷却部６０において補助冷却を終えた搬送成形ユニット１０に対し、搬送成形ユニット１０の脱気部（上側脱気部１７と下側脱気部１８）を通じて給気（圧縮空気注入）され、その収容空間１５内が加圧される。すると、収容空間１５内が大気圧よりも陽圧となるため、収容空間１５内に注入された空気は、上側台板部２１、上側スタンパ１１、加工を終えた被加工材Ｗ、下側スタンパ１２、下側台板部２２のそれぞれの間に侵入する。この結果、搬送成形ユニット１０からのスタンパや被加工材の分離、脱型を比較的円滑に行うことができる。このことから、搬入部８０のユニット分離装置８５や被加工材供給装置９０（図４参照）による作業性が向上する。
【００７５】
図１１のグラフにおいて、上段は時間経過とともに被加工材Ｗに加わる圧力変化のグラフであり、下段は被加工材Ｗの温度の経時変化のグラフである。縦の最左列から搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、搬入部８０の順であり、搬送成形ユニット１０の搬送順である。そして、最右列は搬入部８０から返送装置９４により搬出部７０まで返送されている段階である。
【００７６】
これまでに述べた搬送装置１００の移動ビーム部材１０１の構成からわかるように、常時一定の前進後退の移動である。すなわち、搬送成形ユニット１０が搬出部７０から搬入部８０までの各部を搬送するに際し、いずれも一定の時間となる。本実施例の熱転写成形装置１では、各部における移動を含めた処理時間を４０秒としている。従って、４０秒ごとに新たな搬送成形ユニット１０が搬入部８０に搬送されてくることになり、４０秒ごとに１枚の加工を終えた被加工材Ｗが出来上がる。以下、図１１のグラフにおける各部の状態を順に述べる。
【００７７】
搬出部７０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０内に加工前の被加工材Ｗが収容されているため、当初被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のままである（ゲージ圧で０ＭＰａ）。その後、搬送成形ユニット１０が待機位置の搬出部上ステージ７２に載置中、脱気部（上側脱気部１７、下側脱気部１８）から収容空間１５内の空気が脱気され減圧状態となる。このため、搬出部７０の最終段階では見かけ上被加工材Ｗに加わる圧力が上昇する（ゲージ圧で０．１ＭＰａ）。温度については、室温で一定である。以降の圧力表記は「ゲージ圧」を意味する。
【００７８】
補助加熱部３０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び補助加熱される。そこで、被加工材Ｗに加わる圧力上昇が見られる（１ＭＰａ）。同時に、被加工材Ｗは両補助加熱盤部からの熱伝達により最高１２０℃まで昇温する。グラフの圧力と温度の低下部分は、加圧及び補助加熱を終えて搬送される段階である。
【００７９】
加圧熱成形部４０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び加熱される。この場合、補助加熱部３０における加圧よりも高圧力により加圧される。グラフの被加工材Ｗに加わる圧力によると、５ＭＰａへの上昇である。そして、この実施例では、被加工材Ｗは両加熱盤部からの熱伝達により最高１４０℃まで昇温する。この場合、補助加熱部３０により既に被加工材Ｗは十分に加熱されていることから、加圧熱成形部４０の加熱盤部の加熱温度設定を補助加熱部３０と同等の設定としても良い。これは、処理時間、被加工材の材質、厚さ、加工精度等に応じて最適に設定、選択される。グラフの圧力の低下部分は、加圧及び加熱成形を終えて搬送される段階である。なお、十分な昇温であるため、搬送時の温度低下はわずかである。
【００８０】
加圧冷却部５０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び冷却される。加圧冷却部５０において、被加工材Ｗに加わる最大加圧は加圧熱成形部４０における圧力同様としており、冷却の進行により被加工材Ｗに対する加圧は減少するように設定される。冷却盤部からの熱伝達により、被加工材Ｗの温度は１４０℃から４０℃まで低下する。すなわち、加圧冷却部５０において被加工材Ｗは急冷される。通常、加圧冷却部５０を経由することにより、被加工材Ｗの熱転写成形の概ね完了する。グラフの圧力の低下部分は、加圧及び冷却を終えて搬送される段階である。
【００８１】
補助冷却部６０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び補助冷却される。補助冷却部６０において被加工材Ｗに加わる圧力は加圧冷却部５０における高加圧力（５ＭＰａ）よりも低圧力の加圧（１ＭＰａ）である。補助冷却部６０において、被加工材Ｗに対する低圧力による加圧と補助冷却が加わることにより、追加の冷却時間の確保が可能となる。従って、仮に加圧冷却部５０を通過した時点での温度低下が少ない場合、補助冷却部６０でも冷却されるため、被加工材Ｗに対する冷却を十分とすることができる。図示の温度履歴より、被加工材Ｗは既に４０℃であることから、補助冷却部６０の補助冷却ではその後の室温までの徐冷である。
【００８２】
搬入部８０では、搬送成形ユニット１０内の加工を終えた被加工材Ｗが取り出される。このため、被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のみとなる（０ＭＰａ）。そして、被加工材Ｗの温度は、ほぼ室温に近づく。こうして、搬出部７０から搬入部８０までの一連の搬送により被加工材Ｗの熱転写成形は完了する。
【００８３】
返送装置９４に対応するグラフ部分では、搬入部８０にて新たに未加工（成形前）の被加工材Ｗが装着されて再び搬送成形ユニット１０が組み立てられる。それゆえ、返送装置９４により返送中の被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のみとなる（０ＭＰａ）。また、被加工材Ｗの温度も室温である。
【００８４】
一連の装置並びに工程の説明から理解されるように、被加工材に対する真空熱転写成形の連続化が可能である。それゆえ、単位時間当たりの生産性を高めることができる。また、被加工材を単独ではなく、搬送成形ユニットとして減圧状態を維持した状態のまま搬送することができる。このため、従前の装置のように加熱成形部や冷却部自体を減圧チャンバで囲む必要もなくなり、装置自体も簡素化することができる。加えて、補助加熱部の補助加熱盤部、加圧熱成形部の加熱盤部、加圧冷却部の冷却盤部、補助冷却部の補助冷却盤部の温度を予め一定に維持することができることから、温度の昇降調節も不要となり、時間短縮に貢献する。さらに、補助加熱部と補助冷却部も備えていることから、事前の加熱と事後の冷却により、いっそうの加熱及び冷却効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 熱転写成形装置
１０ 搬送成形ユニット
１１ 上側スタンパ
１２ 下側スタンパ
１３ 上側収容部材
１４ 下側収容部材
１５ 収容空間
１７ 上側脱気部（脱気部）
１８ 下側脱気部（脱気部）
１９ 係着ブロック
２１ 上側台板部
２２ 下側台板部
２７ 上側脱気コネクタ部
２８ 下側脱気コネクタ部
３０ 補助加熱部
３１ 上側補助加熱盤部
３２ 下側補助加熱盤部
３６ 油圧プレス装置
４０ 加圧熱成形部
４１ 上側加熱盤部
４２ 下側加熱盤部
４６ 油圧プレス装置
５０ 加圧冷却部
５１ 上側冷却盤部
５２ 下側冷却盤部
５６ 油圧プレス装置
６０ 補助冷却部
６１ 上側補助冷却盤部
６２ 下側補助冷却盤部
６６ 油圧プレス装置
７０ 搬出部
７１ 搬出部昇降板
７２ 搬出部上ステージ
７３ 搬出部下ステージ
８０ 搬入部
８１ 搬入部昇降板
８２ 搬入部上ステージ
８３ 搬入部下ステージ
８５ ユニット分離装置
９４ 返送装置
９５ 返送ローラーコンベア
１００ 搬送装置
１０１ 移動ビーム部材
１０２ リニアガイド
１０５ 搬送ローラーコンベア
１１０ 接続部
１１２ 接続ピン
１２０ 駆動部
１２１ モーター
１２３ ベルト
１２４ ボールねじ支持部
１２５ ビーム側固定部
１２６ ボールねじ
Ｖ 真空ポンプ
Ｗ 被加工材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転写成形装置に関し、特に被加工材自体を移動させるのではなく被加工材自体を収容したユニットごと移動することによって成形する熱転写成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂等からなる被加工材に対し型面を転写する熱転写成形の装置では、熱板を有する固定側部材上に被加工材が載置され、固定側部材に対して可動熱板を有する可動側部材が前進され、双方からの押圧により被加工材の加熱加圧が行われる。このような熱転写成形の装置としては、例えば、可動側部材の前進時に真空チャンバを形成し、減圧状態で被加工材を加熱加圧（熱転写プレス）する装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。前記の特許文献１，２等の熱転写プレスの装置においては、成形時真空状態とするため、被加工材に対するスタンパの密着が良好となり、特に精密かつ微細な表面形状の成形に好都合である。
【０００３】
前記の特許文献等の装置の場合、成形時を減圧状態とすることから、被加工材に対する加熱加圧及び冷却加圧は、ともに一対のプレス装置内にて行われている。つまり、加熱加圧には、被加工材に型面を転写するスタンパの背後のプレス盤側に形成された流路内に水蒸気等が送通される。また、冷却加圧時には、同じ流路内に冷水等が送通される。成形のためいったん装置内を減圧状態とした後、被加工材は装置外に取り出されることなく、圧着状態が維持されたまま、プレス盤の側で温度上昇と降下が繰り返される。
【０００４】
被加工材に応じた所定の設定温度条件において加熱加圧並びに冷却加圧を行う必要上、各処理同士の間にプレス盤の温度調整のための準備時間が否応なく生じてしまう。それゆえ、作業の連続化による単位時間当たりの処理能力の向上を勘案すると、その要望に必ずしも応えきれていない。また、従来装置により処理能力を向上させようとする場合、装置や機器の数を増やして対応することになる。このため、設備投資が増す問題がある。
【０００５】
そこで、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置において、装置に要する設備経費を圧縮し、かつ、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる成形装置が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７７８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１５５５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置に要する設備経費を圧縮し、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる熱転写成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、上下一対の補助加熱盤部を備え前記補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び補助加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、前記補助加熱部の前側に配置され、上下一対の加熱盤部を備え前記加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、前記加圧熱成形部の前側に配置され、上下一対の冷却盤部を備え前記冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、前記加圧冷却部の前側に配置され、上下一対の補助冷却盤部を備え前記補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧しながら冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、前記補助加熱部の後ろ側に配置され、被加工材を収容した搬送成形ユニットの前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有することを特徴とする熱転写成形装置に係る。
【０００９】
請求項２の発明は、前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われる請求項１に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１０】
請求項３の発明は、前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備える請求項２に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１１】
請求項４の発明は、前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設される請求項３に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１２】
請求項５の発明は、前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１３】
請求項６の発明は、前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１４】
請求項７の発明は、前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【００１５】
請求項８の発明は、前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱転写成形装置に係る。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に係る熱転写成形装置によると、被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して加圧及び補助加熱し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して加圧及び冷却し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧し前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、前記補助加熱部の後ろ側に配置され、前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有するため、真空（減圧）条件の下で熱転写成形を行う成形装置に要する設備経費を圧縮し、連続的な生産を可能とすることにより時間当たりの生産性の向上も実現できる。
【００１７】
請求項２の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１の発明において、前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われるため、被加工材の取り出しと新たな取り付けを搬入部に集約しているため、作業の効率化が図られる。また、作業に要する場所も少なくすることができる。
【００１８】
請求項３の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項２の発明において、前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備えるため、搬送成形ユニットの循環が容易となり、処理の連続化が可能となる。
【００１９】
請求項４の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項３の発明において、前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設されるため、熱転写成形装置の横に張り出して置かれることなく、熱転写成形装置内での敷設場所が節約可能である。
【００２０】
請求項５の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備えるため、搬送成形ユニットの搬送に要する機構を比較的簡単にすることができる。
【００２１】
請求項６の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置するため、移動ビーム部材の１回の前進動作で搬送可能となり、熱転写成形装置内の搬送成形ユニットの搬送効率が高められる。
【００２２】
請求項７の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし６のいずれかの発明において、前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧されるため、成形や冷却に先立ち常に真空度を高めることができる。そして、常に一定の真空度を確保した上で加圧を伴う成形及び冷却が可能となり、成形不良や被加工材とスタンパとの位置ずれを回避して成形品質を向上させることができる。
【００２３】
請求項８の発明に係る熱転写成形装置によると、請求項１ないし７のいずれかの発明において、前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧されるため、収容空間内に注入された空気が加工を終えた被加工材の上下のそれぞれの間に侵入し、搬送成形ユニットからのスタンパや被加工材の分離、脱型を比較的円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係る熱転写成形装置の概要斜視図である。
【図２】搬送成形ユニットの全体斜視図である。
【図３】搬送成形ユニットの概略断面図である。
【図４】熱転写成形装置の全体側面図である。
【図５】加圧熱成形部の正面図である。
【図６】図５の加圧熱成形部の搬送装置付近の部分拡大図である。
【図７】搬送装置の接続部の部分拡大斜視図である。
【図８】搬送装置の駆動部付近の部分拡大図である。
【図９】熱転写成形装置の第１側面模式図である。
【図１０】熱転写成形装置の第２側面模式図である。
【図１１】圧力及び温度の履歴を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１の概要斜視図に示す熱転写成形装置１は、例えばＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂からなる被加工材Ｗ（図３参照）の表層に対し加熱加圧を行うことにより、その表面にパターン形成をするための装置である。成形後の被加工材Ｗは、例えば液晶ディスプレイ等の各種表示装置に装着されるバックライト用の導光板として用いられる。あるいは、ＬＥＤ照明の拡散用や導光用の板としても用いられる。
【００２６】
本発明の熱転写成形装置１を用いた熱転写成形方法においては、被加工材Ｗがそれ自体単独で順次搬送されて加熱成形、冷却が行われるのではない。被加工材Ｗは、図２、図３に開示する搬送成形ユニット１０内に収容され、搬送成形ユニット１０が順次搬送されることによって当該搬送成形ユニット１０の内部に収容された被加工材Ｗに対して加熱加圧等が行われる。以下、本発明の熱転写成形装置１の構成を説明する。
【００２７】
図１から把握される熱転写成形装置１において、搬送成形ユニット１０の前進順に合わせて搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、そして搬入部８０が同一直線状に配置される。搬送成形ユニット１０の前進方向への搬送は搬送装置１００により行われる。搬送成形ユニット１０は搬出部７０から順送りされて搬入部８０に到達した後、内部の被加工材Ｗが交換されて返送装置９４により搬出部７０まで返送される。図１中、符号７１は搬出部昇降板、７２は搬出部上ステージ、７３は搬出部下ステージ、８１は搬入部昇降板、８２は搬入部上ステージ、８３は搬入部下ステージ、９１は押し出し装置、９５は返送ローラーコンベア、１０１は移動ビーム部材、１１０は接続部である。
【００２８】
搬送成形ユニット１０について、図２及び図３を用い説明する。搬送成形ユニット１０は上側収容部材１３及び下側収容部材１４から形成される。上側収容部材１３の中央部分全体は上側台板部２１であり、その全周囲に上側台枠部２３が設けられる。同様に、下側収容部材１４の中央部分全体は下側台板部２２であり、その全周囲に下側台枠部２４が設けられる。上側台板部２１及び下側台板部２２は、補助加熱部３０以降の補助加熱盤部３１，３２等からの加圧、加熱及び冷却を受ける。そのため、金属板等の熱伝導性に優れた部材から形成される。
【００２９】
被加工材Ｗが搬送成形ユニット１０に収容されるに際し、被加工材Ｗの上表面Ｗａに対して密着する上側スタンパ１１及び同被加工材Ｗの下表面Ｗｂに対して密着する下側スタンパ１２も同時に挟み込まれる。そこで、図３（ａ）のとおり、上側スタンパ１１、被加工材Ｗ、及び下側スタンパ１２とする上下方向順を維持したまま、これらは上側収容部材１３と下側収容部材１４との間の所定位置に収容される。上側スタンパ及び下側スタンパには所定の成形模様が付され、加熱に伴い軟化した被加工材Ｗの表面に両スタンパの模様が転写される。被加工材Ｗの表面を平面（平滑面）に加工する場合、鏡面仕上げのスタンパが用いられる。
【００３０】
上側収容部材１３と下側収容部材１４には、互いの合着時の位置合わせのため、ピンと係合穴等を備えた位置決め部材１６が備えられる。また、合着時の気密性確保等の目的から上側収容部材１３と下側収容部材１４との接合面にガスケット（図示せず）が備えられる。図２中の符号１９は係着ブロックであり、図７にて詳述する。
【００３１】
図３（ｂ）のとおり、上側収容部材１３と下側収容部材１４が合着することにより、上側スタンパ１１、被加工材Ｗ、及び下側スタンパ１２は収容保持される。上側収容部材１３と下側収容部材１４との合着により収容空間１５が生じる。被加工材Ｗは減圧条件において加熱加圧される。減圧状態とすることにより、上側及び下側スタンパ１１，１２と被加工材Ｗとの隙間の空気が除去されて密着精度が高まる。特に微細な模様を均一に形成する際の歩留まり改善に都合よい。
【００３２】
そこで、搬送成形ユニット１０内に形成された収容空間１５内を脱気して、減圧状態（真空状態）を維持するための脱気部が備えられる。この脱気部には公知の逆止弁、チェック弁等が用いられる。図示では上側脱気部１７と下側脱気部１８が備えられる。後述するように、収容空間１５内の脱気（減圧化）は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０における加圧に先立って行われ、また、搬出部７０においても待機中に収容空間１５内の脱気が行われる。列記の各部において、個々の搬送成形ユニット１０の上側脱気部１７、下側脱気部１８は、図６等に示す上側脱気コネクタ部２７、下側脱気コネクタ部２８と接続される。そして、真空ポンプＶの吸引力により収容空間１５内の空気が吸引される。
【００３３】
図１に加え図４を用い補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０、加えて搬出部７０及び搬入部８０等の熱転写成形装置１に含まれる各部の構造を説明する。
【００３４】
補助加熱部３０では、上下一対となる上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２が備えられる。上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側補助加熱盤部３２の下方に油圧プレス装置３６が配置される。すなわち、下側補助加熱盤部３２が可動側であり上側補助加熱盤部３１が固定側である。補助加熱部３０において、搬送成形ユニット１０は上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の加圧及び補助加熱を受ける。
【００３５】
加圧熱成形部４０は補助加熱部３０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。加圧熱成形部４０では、上下一対となる上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２が備えられる。前記の両加熱盤部４１，４２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側加熱盤部４２の下方に油圧プレス装置４６が配置される。すなわち、下側加熱盤部４２が可動側であり上側加熱盤部４１が固定側である。加圧熱成形部４０において、搬送成形ユニット１０は上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２の加圧及び加熱を受ける。
【００３６】
加圧冷却部５０は加圧熱成形部４０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。加圧冷却部５０では、上下一対となる上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２が備えられる。前記の両冷却盤部５１，５２の間に搬送成形ユニット１０は１基載置され挟持される。下側冷却盤部５２の下方に油圧プレス装置５６が配置される。すなわち、下側冷却盤部５２が可動側であり上側冷却盤部５１が固定側である。加圧冷却部５０において、搬送成形ユニット１０は上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２の加圧及び冷却を受ける。
【００３７】
補助冷却部６０は加圧冷却部５０の前側（搬送成形ユニット１０の進路順の前方側）に配置される。補助冷却部６０では、上下一対となる上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２が備えられる。前記の両補助冷却盤部６１，６２の間に搬送成形ユニット１０は１個載置され挟持される。下側補助冷却盤部６２の下方に油圧プレス装置６６が配置される。すなわち、下側補助冷却盤部６２が可動側であり上側補助冷却盤部６１が固定側である。補助冷却部６０において、搬送成形ユニット１０は上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２の加圧及び冷却を受ける。
【００３８】
補助加熱部３０及び加圧熱成形部４０には、図示しないものの、それぞれに作動油の供給調整のポンプ、作動油のタンク、作動油の圧力制御用のセンサ、補助加熱盤部や加熱盤部の位置検知調整用のセンサ、補助加熱盤部や加熱盤部の温度センサ、補助加熱盤部や加熱盤部への加熱油または水蒸気等の供給装置等が適式に備えられる。同様に、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０にも、図示しないものの、それぞれに作動油の供給調整のポンプ、作動油のタンク、作動油の圧力制御用のセンサ、冷却盤部や補助冷却盤部の位置検知調整用のセンサ、冷却盤部や補助冷却盤部の温度センサ、冷却盤部や補助冷却盤部への冷水供給装置等が適式に備えられる。
【００３９】
熱転写成形に当たり、スタンパと被加工材との隙間に空気が残留する場合がある。残留した空気は、補助加熱や加熱成形時に熱膨張して被加工材に変形や成形漏れを生じさせてしまい、製品の歩留まりを押し下げてしまう。熱転写成形では微細な加工、成形が要求されるため、わずかな空気の残留も致命的である。このような不具合を改善する目的から、減圧条件下で加熱成形することが主流になりつつある。減圧することで真空度が増し、スタンパと被加工材との隙間に残留している空気の除去効率も向上し、飛躍的に成形精度が高まる。
【００４０】
搬送成形ユニット１０の搬送時にその収容空間１５内の真空度が低下することがある。しかし、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の各部においても逐次減圧が行われるため、加圧に際し常に真空状態を得ることができる。それゆえ、スタンパと被加工材との密着性が高まることから互いの位置ずれが回避され、製品の不具合が解消される。また、スタンパが密着するため被加工材を効率よく冷却することもできる。そのため、熱転写成形装置１においても真空熱転写成形の利点をより生かすため、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の各部に真空ポンプ（図示せず）が接続され、加圧に先行して搬送成形ユニット１０の収容空間１５内の空気吸引による減圧が行われる。
【００４１】
本来的には、熱転写成形装置における加熱成形も冷却もそれぞれ１箇所ずつとすることができる。しかし、加熱成形に１箇所、冷却に１箇所とする従来装置の場合、各部において搬送成形ユニット１０の減圧（脱気）と、加圧加熱または加圧冷却を完結させなければならず、ひとつの部における処理時間は長くなる。そのため、加熱と冷却が同時間とはならない場合、搬送の都合上、いずれか処理時間の長い方に他方も制約される。それゆえ、かえって被加工材の熱転写成形に時間を要することになる。
【００４２】
この点を踏まえ、図示し既述のとおり、実施例の熱転写成形装置１では、加熱成形のために補助加熱部３０及び加圧熱成形部４０が配置され、冷却のために加圧冷却部５０及び補助冷却部６０が配置される。すなわち、加圧熱成形部４０の本格的な加熱成形に先立って補助加熱部３０により予備的な加圧及び加熱を行うことにより、加圧熱成形部４０での成形に要する処理時間の軽減が図られる。同様に、加圧冷却部５０及び補助冷却部６０と重ねることにより、冷却をより十分とすることができる。そのため、双方を通じて冷却が完了できれば良いこととなり、処理時間の軽減が図られる。
【００４３】
確かに、搬送成形ユニット１０の搬送先は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０と増える。しかし、搬送成形ユニット１０の連続した搬送の利点を最大限活かしているため、ひとつ当たりの処理時間は短くなる。結果として、単位時間当たりの生産効率の向上に寄与できる。
【００４４】
搬送成形ユニット１０を補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の配置順に搬送し、各部にて加熱成形、冷却することにより搬送成形ユニット内の被加工材Ｗの成形を完了することができる。ただし、「搬送成形ユニット１０内への被加工材Ｗの収容、搬送成形ユニット１０の順送りの搬送、成形を終えて完成した被加工材Ｗの取り出し、再度の搬送成形ユニットへの未加工の被加工材の収容、．．．」のように、各工程を連続することにより生産性を向上させようとする場合、被加工材Ｗに対する加熱成形及び冷却以外の直接加工に関与しない工程も無視することができない。そこで、効率よい搬送成形ユニット１０の送り出しのために搬出部７０が備えられ、搬送成形ユニット１０の受け入れのために搬入部８０が備えられる。
【００４５】
搬出部７０は補助加熱部３０の後ろ側（搬送成形ユニット１０の前進方向から見た場合の後方側）に配置される。搬出部７０では、被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０に対してその収容空間内の脱気により減圧される。そして、搬送成形ユニット１０は待機位置に載置され補助加熱部３０に向けて所定間隔により搬出される。搬出部７０では、待機位置側が搬出部上ステージ７２であり、後記する搬入部８０から返送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れるための受け入れ位置側が搬出部下ステージ７３である。両ステージ間の上下移動に搬出部昇降板７１（搬出部エレベータ）が用いられる。搬出部昇降板７１に停止装置７４が備えられ搬送成形ユニット１０の移動は規制される。搬出部昇降板７１には、搬送成形ユニット１０の移動のためのローラーコンベア７６（図９参照）が設けられる。
【００４６】
搬入部８０は補助冷却部６０の前側に配置される。搬入部８０では、補助冷却部６０から搬送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れて当該搬送成形ユニット１０の分離が行われる。搬送成形ユニット１０は、搬入部８０内のユニット分離装置８５を通じて上側収容部材１３が掴まれて下側収容部材１４から分離される。請求項２の発明に規定するように、加熱成形及び冷却を終えて成形が完了した被加工材Ｗは内部から取り出される。そして、新たに未加工（成形前）の被加工材Ｗが上側スタンパ１１、下側スタンパ１２とともに上側収容部材１３及び下側収容部材１４の中に装着され、双方が合着されて再び搬送成形ユニット１０が出来上がる。このように、被加工材の取り出しと新たな取り付けを搬入部８０に集約しているため、作業の効率化が図られる。また、作業に要する場所も少なくすることができる。搬入部８０の前方側に未加工の被加工材を効率よく順次供給するための被加工材供給装置９０が配置される。むろん、未加工の被加工材の供給方法は装置でも人手でも可能である。
【００４７】
搬入部８０では、搬送されてくる搬送成形ユニット１０を受け入れるための受け入れ位置側が搬入部上ステージ８２であり、返送装置９４を通じて搬出部７０へ送り出す送り出し位置側が搬入部下ステージ８３である。両ステージ間の上下移動に搬入部昇降板８１（搬入部エレベータ）が用いられる。搬入部昇降板８１には停止装置８４が備えられ搬送成形ユニット１０の移動は規制される。搬入部８０では、搬入部昇降板８１が搬入部下ステージ８３に位置しているときに同搬入部昇降板上の搬送成形ユニット１０を１個ずつ返送装置９４に向けて押し出す押出装置９１（プッシャー）も備えられる。搬入部昇降板８１には、搬送成形ユニット１０の移動のためのローラーコンベア８６（図９参照）が設けられる。
【００４８】
実施例の熱転写成形装置１において、請求項３の発明に規定するように、返送装置９４は搬入部８０から搬出部７０に向けて成形前の被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０を返送する。返送装置９４を用いることにより、搬送成形ユニット１０の循環が容易となり、処理の連続化が可能となる。そして、この返送装置９４には図１，４，５等に示すように、返送ローラーコンベア９５が含まれている。ローラーコンベアは構造が簡単な複数のローラーからなり、極めて小さな力で搬送成形ユニット１０を移動できる。特に図４から把握され、請求項４の発明に規定するように、返送ローラーコンベア９５は補助加熱部３０の補助加熱盤部３１，３２、加圧熱成形部４０の加熱盤部４１，４２、加圧冷却部５０の冷却盤部５１，５２、及び補助冷却部６０の補助冷却盤部６１，６２の直下に敷設される。
【００４９】
返送装置９４の返送ローラーコンベア９５は補助加熱部３０ないし補助冷却部６０の下側に潜らせた配置であるため、返送装置９４は熱転写成形装置１の横に張り出して置かれることなく、熱転写成形装置１内の敷設場所が節約可能である。そこで、搬送成形ユニット１０の成形に伴う進行方向と真逆の方向の返送が可能となる。
【００５０】
搬送成形ユニット１０を搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０の配置順に搬送するため、実施例の搬送装置１００においては、移動ビーム部材１０１が搬送成形ユニット１０の進行方向の左右にそれぞれ１基ずつ備えられる。請求項６の発明に規定するように、移動ビーム部材１０１は、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０に載置されている各々の搬送成形ユニット１０を一括して保持可能とする長さである（図１等参照）。
【００５１】
そこで、一度の移動ビーム部材１０１の前進により、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０に載置されている各々の搬送成形ユニット１０は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０まで、ひとつ分ずつ順次搬送され、同時に各部の所定位置に載置される。搬送装置１００の２基の移動ビーム部材１０１は、駆動部１２０により前進後退駆動可能である。移動ビーム部材１０１の１回の前進動作で搬送可能となり、熱転写成形装置１内の搬送成形ユニット１０の搬送効率が高められる。
【００５２】
熱転写成形装置１の構成から把握されるように、同装置には搬出部７０と搬入部８０が備えられている。このため、搬出部７０では搬出のための準備や待機が可能となり、また搬入部８０では搬入後の加工済み被加工材Ｗの取り出しや返送のための準備も可能となる。従って、補助加熱部３０への搬入効率並びに補助冷却部６０からの搬出効率が高められる。
【００５３】
また、熱転写成形装置１は返送装置９４を備え、搬入部８０から搬出部７０へ、新たに加工前の被加工材Ｗを収容した搬送成形ユニット１０を返送可能としている。このため、熱転写成形装置１において、被加工材Ｗを封入した搬送成形ユニット１０を補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の間で逐一進退させる必要はない。搬送成形ユニット１０は常に一方通行の搬送となり、成形加工の生産性が飛躍的に向上する。
【００５４】
熱転写成形装置１の補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０では、各部の加圧力の違いにより油圧プレス装置の出力や大きさに違いがあるものの、概ね同様の構造である。そこで、図５の正面図及び図６の部分拡大図に示した加圧熱成形部４０を代表例として、さらに細部を説明する。
【００５５】
図５の加圧熱成形部４０の正面図では、搬送成形ユニット１０の直上に固定盤４３とこれに接続された上側加熱盤部４１が備えられる。固定盤４３は上台座部４７ａに接続される。搬送成形ユニット１０の直下に可動盤４４とこれに接続された下側加熱盤部４２が備えられる。可動盤４４の下方に油圧プレス装置４６が配置される。油圧プレス装置４６により昇降可能な油圧ピストン４５は可動盤４４に接続される。油圧プレス装置４６は下台座部４７ｂに収容される。台座部４７は台脚部４９により支えられる。図示では台脚部４９と図示しない接地面は接地部４９ｂを介して固定される。
【００５６】
上側加熱盤部４１をはじめ上台座部４７ａは油圧プレス装置４６の油圧ピストン４５による強い押圧を受ける。そこで、上台座部４７ａと下台座部４７ｂは支柱部４８により互いに固定される。可動盤４４の左右には支持柱部４４ａが備えられる。特に図５からよくわかるように、この返送装置９４（返送ローラーコンベア９５）は、下台座部４７ｂの直下でありその台脚部４９に囲まれた内側に配置される。従って、返送装置９４は加圧熱成形部４０の加熱盤部４１，４２の直下の敷設となり、設置場所の有効活用となる。
【００５７】
搬送成形ユニット１０を搬送する搬送装置１００は、請求項５の発明に規定するように、搬送ローラーコンベア１０５、移動ビーム部材１０１、駆動部１２０、搬送成形ユニット１０と接続する接続部１１０等を備えて構成される。そのため、搬送成形ユニット１０の搬送に要する機構を比較的簡単にすることができる。図６の主要部拡大図から把握されるように、搬送成形ユニット１０は搬送ローラーコンベア１０５上に載置され、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０の配置順に搬送される。
【００５８】
搬送成形ユニット１０を搬送するに際し、接続部１１０が搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９（図７参照）に接続される。接続部１１０は移動ビーム部材１０１の長尺棒の上部に所定間隔で設置される。移動ビーム部材１０１はその長さ方向の移動を容易とするべくリニアガイド１０２と接続される。リニアガイドとしては、例えばＬＭガイド（登録商標）等がある。そこで、搬送装置１００の可動により、接続部１１０と接続した搬送成形ユニット１０は、補助加熱盤部３１，３２同士の間、加熱盤部４１，４２同士の間、冷却盤部５１，５２同士の間、及び補助冷却盤部６１，６２同士の間の所定位置に載置される。
【００５９】
リニアガイド１０２を通じて長さ方向に移動可能な移動ビーム部材１０１は、ボールねじ１２６に伝達される回転により位置移動可能となる。図示では、モーター１２１のモータープーリー１２７と、ボールねじ１２６のプーリー１２２の間に伝達ベルト１２３が架設される。モーター１２１、ボールねじ１２６、及び各種プーリーの組み合わせにより駆動部１２０は構成される。移動ビーム部材１０１を含め駆動部１２０はビーム部材支持柱１０３に接続される。
【００６０】
図７の部分拡大斜視図を用い、搬送装置１００に備えられる接続部１１０について動作も含めて説明する。接続部１１０の本体部１１１は移動ビーム部材１０１に固定される。本体部１１１に対して進退する進退板１１３が備えられ、進退板１１３の先端に接続ピン１１２が設けられる。進退板１１３の前進に伴い接続ピン１１２も進む。進退板１１３は例えばエアシリンダにより進退動作が可能である。進退板１１３には進退ピン１１４が備えられており、本体部１１１内を挿通する。図示の搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９はブロック凹部１９ｃを有する爪状であるため、接続ピン１１２は係着ブロック１９側に受け入れられる。
【００６１】
搬送成形ユニット１０を現在の載置位置から次の載置位置に搬送する場合、接続部１１０の進退板１１３が本体部１１１から前進することにより、接続ピン１１２が係着ブロック１９と接続する。図示では省略しているものの、搬送成形ユニット１０の反対側も同様である。接続部１１０は搬送装置１００の移動ビーム部材１０１に設置されているため、移動ビーム部材１０１の移動は接続部１１０（接続ピン１１２）を介して搬送成形ユニット１０にも伝えられる。そこで、搬送成形ユニット１０は、移動ビーム部材１０１の前進方向にそのまま引きずられて搬送される。そして、所定の載置位置に到達した時点で進退板１１３が本体部１１１側へ後退して接続ピン１１２と係着ブロック１９との接続は解除される。成形や冷却を終えた後、接続部１１０の接続ピン１１２が係着ブロック１９に再度接続される。
【００６２】
図示のように搬送成形ユニット１０の補助加熱部３０等の各盤部における規定位置に載置されているとき、搬送成形ユニット１０の下側脱気部１８の直下に下側脱気コネクタ部２８が位置合わせされる。図示を省略するものの、上側脱気部１７の直上にも上側脱気コネクタ部２７が位置合わせされる。その後、油圧プレス装置の油圧ピストンの上昇に伴い、下側脱気部１８に下側脱気コネクタ部２８が接続され、上側脱気部１７に上側脱気コネクタ部２７が接続される。これらの接続位置については図６が参照される。下側脱気コネクタ部２８等は図示しない真空ポンプに接続される。
【００６３】
図８の部分拡大斜視図を用い、駆動部１２０における駆動の様子を含めて説明する。移動ビーム部材１０１の下部にビーム側固定部１２５が備えられる。ビーム側固定部１２５内に駆動部１２０のボールねじ１２６が螺合して挿通される。ボールねじ１２６はプーリー１２２と接続され、かつ、ボールねじ支持部１２４に回転可能に支持される。モーター１２１の回転はベルト１２３及びプーリー１２２を通じてボールねじ１２６に伝達され、ボールねじ１２６自体も回転する。そこで、ボールねじ１２６に螺合しているビーム側固定部１２５はボールねじの長さ方向に前後移動でき、移動ビーム部材１０１も前進後退移動可能となる。
【００６４】
図７及び８からわかるように、搬送ローラーコンベア１０５は、搬送成形ユニット１０の下側収容部材１４（下側台枠部２４）のみが接する短い長さのローラーから構成される。つまり、搬送成形ユニット１０の内側に加熱盤部等が密着する必要からローラーが邪魔にならなくするためである。符号１０６はローラー枠、１０７はローラー台部であり、ビーム部材支持柱１０３に固定される（図６参照）。
【００６５】
図９及び図１０の概略模式図を用い、搬送成形ユニット１０が搬出部７０から搬入部８０まで搬送され、再び搬出部７０に戻る過程を説明する。図９は、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１が搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０の位置している時点である。図示のとおり、各部に搬送成形ユニット１０が載置されている。搬出部７０では搬送成形ユニット１０の送り出し時点であるため、当然ながら、搬送成形ユニット１０の待機位置となる搬出部上ステージ７２に搬出部昇降板７１は位置している。搬送時では各部において搬送成形ユニット１０の係着ブロック１９に対して接続部１１０の接続ピン１１２が接続され、各部における載置、加圧の際には、接続ピン１１２と係着ブロック１９との接続が解除される（図７等参照）。
【００６６】
この場合、請求項７の発明に規定するように、当該時点における補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０のいずれにおいても搬送成形ユニット１０の脱気部（上側脱気部１７と下側脱気部１８）を通じて収容空間１５内が減圧される。上側脱気部１７と上側脱気コネクタ部２７、下側脱気部１８と下側脱気コネクタ部２８との接続態様については前出の図６、図７が参照される。
【００６７】
上側脱気部１７や下側脱気部１８の脱気部には、減圧状態を維持するために公知の逆止弁が備えられる。しかし、気密性等の精度上、持続時間が十分ではない場合がある。従って、搬送時に搬送成形ユニット１０の収容空間内の真空度が低下したとしても、加圧を伴う４箇所の各部において逐次脱気して減圧状態とすることにより、成形や冷却に先立ち常に真空度を高めることができる。そして、常に一定の真空度を確保した上で加圧を伴う成形及び冷却が可能となり、成形不良や被加工材とスタンパとの位置ずれを回避して成形品質を向上することができる。
【００６８】
補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、及び補助冷却部６０では、脱気の後、各部の油圧プレス装置３６，４６，５６，６６を通じて下側補助加熱盤部３２、下側加熱盤部４２、下側冷却盤部５２、下側補助冷却盤部６２は上昇する。そして、各部の搬送成形ユニット１０（４基）は、一度に載置されている各部において補助加熱、加熱成形、冷却、補助冷却される。
【００６９】
次に、図１０のとおり、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１の可動に伴い、補助加熱部３０の搬送成形ユニット１０は加圧熱成形部４０へ、加圧熱成形部４０の搬送成形ユニット１０は加圧冷却部５０へ、加圧冷却部５０の搬送成形ユニット１０は補助冷却部６０へ、補助冷却部６０の搬送成形ユニット１０は搬入部８０へ搬送される。搬送成形ユニット１０と接続部１１０との接続及びその解除は前記と同様であるため、省略する。
【００７０】
搬入部８０では、受け入れ位置側（搬入部上ステージ８２）に搬入部昇降板８１が待機しており、新たに搬送されてくる搬送成形ユニット１０は受け入れられる。新たに搬送、載置された各部においても前記と同様の加圧を伴った補助加熱、加熱成形、冷却、補助冷却が実行される。
【００７１】
その後、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１は前掲の図９に示した位置に後退する。そして、移動ビーム部材１０１は接続部１１０を通じて新たに４基の搬送成形ユニット１０を一括して保持し、図１０の位置に前進する。この動作が繰り返され、当初、搬出部７０に載置された搬送成形ユニット１０は、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０へ一定の時間ごとに順送りされ、最後は搬入部８０に到達する。移動ビーム部材１０１の前進後退については、図８参照のとおりボールねじ１２６の正回転と逆回転により制御される。むろん、モーターによるボールねじの回転以外にも、ソレノイドや圧縮空気を用いた駆動手段を用いることもできる。
【００７２】
これまでの説明にあるように、搬送装置１００の移動ビーム部材１０１は、搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、及び搬入部８０の中のひとつの部に相当する距離の前進と後退を繰り返す。この動作により、絶えず搬送成形ユニット１０は前進方向に搬送される。こうして、移動ビーム部材１０１の１回の前進ごとに常に搬送成形ユニットが搬送され、熱転写成形装置１内での搬送成形ユニットの搬送効率は高まる。
【００７３】
搬送途中の搬送成形ユニット１０では、真空ポンプによる脱気のため程度の差はあるものの被加工材Ｗ等を収容する収容空間１５内の減圧状態は維持されている（高真空状態である）。そのため、単に脱気部の気密を解除して収容空間１５内を大気圧に戻したとしても、大気圧との差から、搬入部８０において搬送成形ユニット１０の上側収容部材１３及び下側収容部材１４を分離することは必ずしも容易ではない。成形を終えた被加工材Ｗの取り出しと新たな加工前の被加工材Ｗの装着の効率向上のため、上側収容部材１３及び下側収容部材１４の分離を促すことが必要となる。加えて、被加工材Ｗは加熱と加圧を伴いスタンパと強固に密着している。このため、被加工材Ｗとスタンパとの分離を促す必要もある。
【００７４】
そこで、請求項８の発明に規定するように、当該熱転写成形装置１の搬入部８０では、補助冷却部６０において補助冷却を終えた搬送成形ユニット１０に対し、搬送成形ユニット１０の脱気部（上側脱気部１７と下側脱気部１８）を通じて給気（圧縮空気注入）され、その収容空間１５内が加圧される。すると、収容空間１５内が大気圧よりも陽圧となるため、収容空間１５内に注入された空気は、上側台板部２１、上側スタンパ１１、加工を終えた被加工材Ｗ、下側スタンパ１２、下側台板部２２のそれぞれの間に侵入する。この結果、搬送成形ユニット１０からのスタンパや被加工材の分離、脱型を比較的円滑に行うことができる。このことから、搬入部８０のユニット分離装置８５や被加工材供給装置９０（図４参照）による作業性が向上する。
【００７５】
図１１のグラフにおいて、上段は時間経過とともに被加工材Ｗに加わる圧力変化のグラフであり、下段は被加工材Ｗの温度の経時変化のグラフである。縦の最左列から搬出部７０、補助加熱部３０、加圧熱成形部４０、加圧冷却部５０、補助冷却部６０、搬入部８０の順であり、搬送成形ユニット１０の搬送順である。そして、最右列は搬入部８０から返送装置９４により搬出部７０まで返送されている段階である。
【００７６】
これまでに述べた搬送装置１００の移動ビーム部材１０１の構成からわかるように、常時一定の前進後退の移動である。すなわち、搬送成形ユニット１０が搬出部７０から搬入部８０までの各部を搬送するに際し、いずれも一定の時間となる。本実施例の熱転写成形装置１では、各部における移動を含めた処理時間を４０秒としている。従って、４０秒ごとに新たな搬送成形ユニット１０が搬入部８０に搬送されてくることになり、４０秒ごとに１枚の加工を終えた被加工材Ｗが出来上がる。以下、図１１のグラフにおける各部の状態を順に述べる。
【００７７】
搬出部７０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０内に加工前の被加工材Ｗが収容されているため、当初被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のままである（ゲージ圧で０ＭＰａ）。その後、搬送成形ユニット１０が待機位置の搬出部上ステージ７２に載置中、脱気部（上側脱気部１７、下側脱気部１８）から収容空間１５内の空気が脱気され減圧状態となる。このため、搬出部７０の最終段階では見かけ上被加工材Ｗに加わる圧力が上昇する（ゲージ圧で０．１ＭＰａ）。温度については、室温で一定である。以降の圧力表記は「ゲージ圧」を意味する。
【００７８】
補助加熱部３０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側補助加熱盤部３１及び下側補助加熱盤部３２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び補助加熱される。そこで、被加工材Ｗに加わる圧力上昇が見られる（１ＭＰａ）。同時に、被加工材Ｗは両補助加熱盤部からの熱伝達により最高１２０℃まで昇温する。グラフの圧力と温度の低下部分は、加圧及び補助加熱を終えて搬送される段階である。
【００７９】
加圧熱成形部４０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側加熱盤部４１及び下側加熱盤部４２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び加熱される。この場合、補助加熱部３０における加圧よりも高圧力により加圧される。グラフの被加工材Ｗに加わる圧力によると、５ＭＰａへの上昇である。そして、この実施例では、被加工材Ｗは両加熱盤部からの熱伝達により最高１４０℃まで昇温する。この場合、補助加熱部３０により既に被加工材Ｗは十分に加熱されていることから、加圧熱成形部４０の加熱盤部の加熱温度設定を補助加熱部３０と同等の設定としても良い。これは、処理時間、被加工材の材質、厚さ、加工精度等に応じて最適に設定、選択される。グラフの圧力の低下部分は、加圧及び加熱成形を終えて搬送される段階である。なお、十分な昇温であるため、搬送時の温度低下はわずかである。
【００８０】
加圧冷却部５０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側冷却盤部５１及び下側冷却盤部５２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び冷却される。加圧冷却部５０において、被加工材Ｗに加わる最大加圧は加圧熱成形部４０における圧力同様としており、冷却の進行により被加工材Ｗに対する加圧は減少するように設定される。冷却盤部からの熱伝達により、被加工材Ｗの温度は１４０℃から４０℃まで低下する。すなわち、加圧冷却部５０において被加工材Ｗは急冷される。通常、加圧冷却部５０を経由することにより、被加工材Ｗの熱転写成形の概ね完了する。グラフの圧力の低下部分は、加圧及び冷却を終えて搬送される段階である。
【００８１】
補助冷却部６０における圧力、温度の関係では、搬送成形ユニット１０は上側補助冷却盤部６１及び下側補助冷却盤部６２の間に載置、挟持され、双方により加圧及び補助冷却される。補助冷却部６０において被加工材Ｗに加わる圧力は加圧冷却部５０における高加圧力（５ＭＰａ）よりも低圧力の加圧（１ＭＰａ）である。補助冷却部６０において、被加工材Ｗに対する低圧力による加圧と補助冷却が加わることにより、追加の冷却時間の確保が可能となる。従って、仮に加圧冷却部５０を通過した時点での温度低下が少ない場合、補助冷却部６０でも冷却されるため、被加工材Ｗに対する冷却を十分とすることができる。図示の温度履歴より、被加工材Ｗは既に４０℃であることから、補助冷却部６０の補助冷却ではその後の室温までの徐冷である。
【００８２】
搬入部８０では、搬送成形ユニット１０内の加工を終えた被加工材Ｗが取り出される。このため、被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のみとなる（０ＭＰａ）。そして、被加工材Ｗの温度は、ほぼ室温に近づく。こうして、搬出部７０から搬入部８０までの一連の搬送により被加工材Ｗの熱転写成形は完了する。
【００８３】
返送装置９４に対応するグラフ部分では、搬入部８０にて新たに未加工（成形前）の被加工材Ｗが装着されて再び搬送成形ユニット１０が組み立てられる。それゆえ、返送装置９４により返送中の被加工材Ｗに加わる圧力は大気圧のみとなる（０ＭＰａ）。また、被加工材Ｗの温度も室温である。
【００８４】
一連の装置並びに工程の説明から理解されるように、被加工材に対する真空熱転写成形の連続化が可能である。それゆえ、単位時間当たりの生産性を高めることができる。また、被加工材を単独ではなく、搬送成形ユニットとして減圧状態を維持した状態のまま搬送することができる。このため、従前の装置のように加熱成形部や冷却部自体を減圧チャンバで囲む必要もなくなり、装置自体も簡素化することができる。加えて、補助加熱部の補助加熱盤部、加圧熱成形部の加熱盤部、加圧冷却部の冷却盤部、補助冷却部の補助冷却盤部の温度を予め一定に維持することができることから、温度の昇降調節も不要となり、時間短縮に貢献する。さらに、補助加熱部と補助冷却部も備えていることから、事前の加熱と事後の冷却により、いっそうの加熱及び冷却効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 熱転写成形装置
１０ 搬送成形ユニット
１１ 上側スタンパ
１２ 下側スタンパ
１３ 上側収容部材
１４ 下側収容部材
１５ 収容空間
１７ 上側脱気部（脱気部）
１８ 下側脱気部（脱気部）
１９ 係着ブロック
２１ 上側台板部
２２ 下側台板部
２７ 上側脱気コネクタ部
２８ 下側脱気コネクタ部
３０ 補助加熱部
３１ 上側補助加熱盤部
３２ 下側補助加熱盤部
３６ 油圧プレス装置
４０ 加圧熱成形部
４１ 上側加熱盤部
４２ 下側加熱盤部
４６ 油圧プレス装置
５０ 加圧冷却部
５１ 上側冷却盤部
５２ 下側冷却盤部
５６ 油圧プレス装置
６０ 補助冷却部
６１ 上側補助冷却盤部
６２ 下側補助冷却盤部
６６ 油圧プレス装置
７０ 搬出部
７１ 搬出部昇降板
７２ 搬出部上ステージ
７３ 搬出部下ステージ
８０ 搬入部
８１ 搬入部昇降板
８２ 搬入部上ステージ
８３ 搬入部下ステージ
８５ ユニット分離装置
９４ 返送装置
９５ 返送ローラーコンベア
１００ 搬送装置
１０１ 移動ビーム部材
１０２ リニアガイド
１０５ 搬送ローラーコンベア
１１０ 接続部
１１２ 接続ピン
１２０ 駆動部
１２１ モーター
１２３ ベルト
１２４ ボールねじ支持部
１２５ ビーム側固定部
１２６ ボールねじ
Ｖ 真空ポンプ
Ｗ 被加工材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、
上下一対の補助加熱盤部を備え前記補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び補助加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、
前記補助加熱部の前側に配置され、上下一対の加熱盤部を備え前記加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、
前記加圧熱成形部の前側に配置され、上下一対の冷却盤部を備え前記冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、
前記加圧冷却部の前側に配置され、上下一対の補助冷却盤部を備え前記補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧しながら冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、
前記補助加熱部の後ろ側に配置され、被加工材を収容した搬送成形ユニットの前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、
前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、
前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有する
ことを特徴とする熱転写成形装置。
【請求項２】
前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われる請求項１に記載の熱転写成形装置。
【請求項３】
前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備える請求項２に記載の熱転写成形装置。
【請求項４】
前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設される請求項３に記載の熱転写成形装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項６】
前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、
前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項７】
前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項８】
前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項１】
被加工材と、前記被加工材の上下表面に密着する上側スタンパ及び下側スタンパと、前記上側スタンパ、前記被加工材及び前記下側スタンパとする順に収容する上側収容部材及び下側収容部材と、前記上側収容部材と前記下側収容部材との合着により形成された収容空間内を減圧する脱気部を備え、減圧状態を維持しながら搬送可能とする搬送成形ユニットと、
上下一対の補助加熱盤部を備え前記補助加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び補助加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助加熱する補助加熱部と、
前記補助加熱部の前側に配置され、上下一対の加熱盤部を備え前記加熱盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記補助加熱部よりも高圧力により加圧及び加熱して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を加熱成形する加圧熱成形部と、
前記加圧熱成形部の前側に配置され、上下一対の冷却盤部を備え前記冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して加圧及び冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を冷却する加圧冷却部と、
前記加圧冷却部の前側に配置され、上下一対の補助冷却盤部を備え前記補助冷却盤部同士の間に前記搬送成形ユニットを挟持するとともに前記搬送成形ユニットに対して前記加圧冷却部よりも低圧力により加圧しながら冷却して、前記搬送成形ユニット内の前記被加工材を補助冷却する補助冷却部と、
前記補助加熱部の後ろ側に配置され、被加工材を収容した搬送成形ユニットの前記脱気部を通じて前記収容空間内の減圧を行うとともに待機位置に載置し前記補助加熱部に向けて前記搬送成形ユニットを搬出する搬出部と、
前記補助冷却部の前側に配置され、前記補助冷却部から搬入される前記搬送成形ユニットを受け入れて当該搬送成形ユニットの分離を行う搬入部と、
前記搬送成形ユニットと接続する接続部を備え、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部とする配置順に搬送するとともに、前記接続部と接続した前記搬送成形ユニットを前記補助加熱盤部同士の間、前記加熱盤部同士の間、前記冷却盤部同士の間、及び前記補助冷却盤部同士の間の所定位置に載置する搬送装置とを有する
ことを特徴とする熱転写成形装置。
【請求項２】
前記搬入部において、前記搬送成形ユニットから成形を終えた被加工材の取り出しと、成形前の被加工材の前記搬送成形ユニット内への装着が行われる請求項１に記載の熱転写成形装置。
【請求項３】
前記搬入部から前記搬出部に向けて成形前の被加工材を収容した前記搬送成形ユニットを返送する返送装置を備える請求項２に記載の熱転写成形装置。
【請求項４】
前記返送装置に返送ローラーコンベアが含まれており、前記返送ローラーコンベアは前記補助加熱部の前記補助加熱盤部、前記加圧熱成形部の前記加熱盤部、前記加圧冷却部の前記冷却盤部、及び前記補助冷却部の前記補助冷却盤部の直下に敷設される請求項３に記載の熱転写成形装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、搬送ローラーコンベアと、前記接続部を複数備えた移動ビーム部材、前記移動ビーム部材を前進後退駆動する駆動部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項６】
前記移動ビーム部材は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して保持可能とする長さを有し、
前記搬送装置は、前記搬出部、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部に載置されている各搬送成形ユニットを一括して前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、前記補助冷却部、及び前記搬入部に搬送し載置する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項７】
前記搬送成形ユニットは、前記補助加熱部、前記加圧熱成形部、前記加圧冷却部、及び前記補助冷却部のいずれにおいても前記脱気部を通じて減圧される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【請求項８】
前記搬送成形ユニットは前記補助冷却部において補助冷却を終えた後、前記脱気部を通じ給気されて前記収容空間内が加圧される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱転写成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８２０８５（Ｐ２０１３−８２０８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２０２３（Ｐ２０１１−２２２０２３）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（５９２１９９４１２）安田工機株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（５９２１９９４１２）安田工機株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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