熱圧着装置及び熱圧着方法
【課題】合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させる技術を提供する。
【解決手段】熱圧着装置１０は、金属シート５３上にて合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせて形成した圧着対象物２０を、上チェスブロック３２と下チェスブロック５２と、の間に挟持して加熱、加圧して溶着する装置である。下チェスブロック５２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された金属シート５３と、金属シート３３より下型ダイセット５０側に配置され金属シート５３より低弾性率の材料で形成された弾性材５４と、弾性材５４より下型ダイセット５０側に配置された押圧プレート５５と、押圧プレート５５に下型ダイセット５０からの加圧力を伝達する複数の弾性支持体５６と、を備えている。
【解決手段】熱圧着装置１０は、金属シート５３上にて合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせて形成した圧着対象物２０を、上チェスブロック３２と下チェスブロック５２と、の間に挟持して加熱、加圧して溶着する装置である。下チェスブロック５２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された金属シート５３と、金属シート３３より下型ダイセット５０側に配置され金属シート５３より低弾性率の材料で形成された弾性材５４と、弾性材５４より下型ダイセット５０側に配置された押圧プレート５５と、押圧プレート５５に下型ダイセット５０からの加圧力を伝達する複数の弾性支持体５６と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂プレートの表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂プレートの表面に合成樹脂フィルムを貼着する方法としては、従来、接着方式や熱圧着方式が知られている。接着方式は接着剤や溶剤を用いて合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを張り合わせるものであり、熱圧着方式は合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた状態で金型の間に挟み、熱と圧力とを加えることによって両者を熱溶着させるものである。
【０００３】
接着方式は合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性は良好であるが、表面に溝部や凹部などを有する合成樹脂プレートに合成樹脂フィルムを貼り付ける場合、接着剤や溶剤によって溝部や凹部などが閉塞されたり、変形したりすることがある。このため、表面に溝部や凹部などを有する合成樹脂プレートに合成樹脂フィルムを貼り付ける技術分野においては、熱圧着方式が多用されている。
【０００４】
一方、薄型の非接触ＩＣカードの製造工程中のプレス作業において、過大圧力の印加による電子部品の破損などを防止することにより、歩留まり率を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱圧着方式において、表面に溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの当該表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する場合、合成樹脂プレートの反りや変形などの原因により、合成樹脂フィルムと重ね合わせた状態にある合成樹脂プレートに対し、圧力が均等かつ充分に加わらず、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとが完全に密着しないことがある。特に、合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルムの周縁における密着不良が問題となっている。
【０００７】
また、熱圧着過程において、合成樹脂プレート自体の変形に起因して、受熱状態や受圧状態にバラつきが生じ、合成樹脂プレートに形成されている溝部の一部が変形し、溝部本来の機能が失われることがある。
【０００８】
表面に溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの当該表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する場合における前記変形は、特許文献１記載の技術を採用することにより、ある程度の変形には対応可能であるが、前述した溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの場合、射出成形によって形成された合成樹脂プレートの変形量が助長され、対応が困難となっていた。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱圧着装置は、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着装置において、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に、前記圧着対象物に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材と、前記第１シート材より金型側に配置され前記第１シート材より低弾性率の材料で形成された第２シート材と、前記第２シート材より前記金型側に配置された押圧部材と、前記押圧部材に金型の加圧力を伝達する複数の弾性支持体と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすれば、加圧時、押圧部材を介し、金型の加圧力を第１シート材及び第２シート材に伝えることが可能となり、第１シート材が、合成樹脂プレートの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、前記押圧部材も同方向に倣うこととなり、その間の第２シート材が互いの変形量の差を吸収する。また、弾性支持体は、押圧部材の変形量に応じて、型締め方向に受圧する。このようにして、金型の加圧力が万遍なく圧着対象物に加わる結果、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００１２】
前記第１シート材、前記第２シート材、前記押圧部材及び複数の前記弾性支持体が、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に対して着脱可能であることが望ましい。
【００１３】
このような構成とすれば、圧着対象物のサイズや形状などが変更された場合に、前述した第１シート材、第２シート材などを交換することによって対応可能となるため、汎用性が高まる。
【００１４】
ここで、前記押圧部材を、前記加圧力方向と平行な境界面で区画され、それぞれ複数の前記弾性支持体で支持された複数のプレート片で形成することが望ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、加圧時、押圧部材を構成する複数のプレート片がそれぞれ独立した状態で金型の加圧力を第１シート材及び第２シート材に伝えることが可能となる。つまり、第１シート材が、合成樹脂プレートの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、押圧部材を構成する複数のプレート片が、加圧力方向と平行な方向に独立して変位した状態で、金型の加圧力を圧着対象物の部位に応じて伝達することができるので、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００１６】
また、複数の前記弾性支持体のうちの少なくとも一つが個別に前記上金型若しくは前記下金型に対して着脱可能であることが望ましい。
【００１７】
このような構成とすれば、前記上金型若しくは前記下金型が、圧着対象物において必要とする位置に必要な加圧を行うことができる状態となるので、合成樹脂プレートの反りなどへの追従性が向上し、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性向上に有効である。
【００１８】
さらに、前記弾性支持体の金型側に当該弾性支持体の押圧力方向の長さの調整手段を設けることが望ましい。
【００１９】
このような構成とすれば、金型から伝わる押圧プレートに対する押圧力を弾性支持体ごとに調整（設定）することが可能となるため、合成樹脂プレートの反りなどへの追従性がさらに向上し、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性向上に有効である。
【００２０】
一方、前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムを囲む領域を真空化する減圧手段を設けることもできる。
【００２１】
このような構成とすれば、前記圧着対象物（合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルム）を熱圧着する工程において、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの間に残存する気体を排除することができるので、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性をさらに向上させることができる。
【００２２】
次に、本発明の熱圧着方法は、前述した熱圧着装置を用いて、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着方法であって、熱圧着後、前記上金型と前記下金型との間から脱型した成型体を、当該成型体より熱伝導率の高い材料で形成された冷却部材で挟持する冷却工程を設けたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成とすれば、熱圧着工程を終えて金型から脱型した後の高温の成型体（熱圧着が完了した圧着対象物）が不均一に冷却されることに起因して、反ったり、変形したりすることを防止することができる。
【００２４】
また、前記上金型と前記下金型との間に挟持する前の前記合成樹脂プレートを当該合成樹脂プレートの軟化温度未満の温度まで加熱する予熱工程を設けることが望ましい。
【００２５】
このような構成とすれば、熱圧着工程における急速な加熱に起因する前記合成樹脂プレートの反りや変形を防止することができ、熱圧着時間の短縮化を図ることもできる。
【００２６】
一方、前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムとを囲む領域を真空雰囲気とし、その後、前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを熱圧着することもできる。
【００２７】
このような構成とすれば、熱圧着工程が開始される前に、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの間に残存する気体を排除することができるので、成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性をさらに向上させることができる。
【００２８】
前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを重ね合わせたとき、前記合成樹脂フィルムの周縁部を前記合成樹脂プレートの周縁部より内側に配置することが望ましい。
【００２９】
このような構成とすれば、前記熱圧着工程において、合成樹脂プレートの周縁部が面方向に拡がり、その厚みが減少することに起因して生じる合成樹脂フィルムの密着不良を防止することができるため、特に合成樹脂プレート周縁部における密着性の向上に有効である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態である熱圧着装置を示す一部切欠正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線における一部省略断面図である。
【図４】下チェスブロックの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示す熱圧着装置を用いた熱圧着工程を示す図である。
【図６】図１に示す熱圧着装置上下が型締め状態にあるときの断面図である。
【図７】（ａ）は加圧前の樹脂プレート及び樹脂プレートの状態を示す一部省略断面図であり、（ｂ）は加圧後の合成樹脂プレート及び合成樹脂プレートの状態を示す一部省略断面図である。
【図８】図５に示す熱圧着工程の後に使用する冷却装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態の熱圧着装置１０においては、上金型としての上型ダイセット３０の下面に上モールドベース３１を介して上チェスブロック３２が取り付けられ、下金型としての下型ダイセット５０の上面に下モールドベース５１を介して下チェスブロック５２が取り付けられている。熱圧着装置１０は、下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴い、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせた圧着対象物２０を、上チェスブロック３２と、下チェスブロック５２と、の間に挟持して加熱、加圧して溶着する装置である。上型ダイセット３０は上プラテン１１の下面に取り付けられ、下型ダイセット５０は下プラテン１２の上面に取り付けられている。
【００３３】
図２，図３に示すように、上チェスブロック３２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材（金属シート３３）と、金属シート３３より上型ダイセット３０側に配置され金属シート３３より低弾性率の材料で形成された第２シート材（弾性材３４）と、弾性材３４より上型ダイセット３０側寄りで上モールドベース３１に密着した状態で配置された上スライドブロック３５と、を備え、金属シート３３下面の左右側縁に沿って、一対の帯板状の上サイドカバー３６が取り付けられている。上モールドベース３１、上スライドブロック３５、弾性材３４及び金属シート３３の正面、背面には、それぞれ上フロントプレート３７、上バックプレート３８が付設されている。
【００３４】
ここで、上モールドベース３１と上バックプレート３８は、図示しない連結手段により上型ダイセット３０に固定される固定部としている。上フロントプレート３７、上スライドブロック３５、弾性材３４、金属シート３３、上サイドカバー３６からなる上チェスブロック３２は、上モールドベース３１と上スライドブロック３５を摺動自在に係合させることにより、図２中に記載された矢線Ｘ方向にスライドさせて容易に脱着可能となっている。そして、図２に示す上チェスブロック３２を成形時の位置にセットし、上フロントプレート３７と上モールドベース３１とを図示しない連結手段で固定することによって、上チェスブロック３２が成形時の位置に固定される。
【００３５】
図１に示すように、上型ダイセット３０、上モールドベース３１及び上チェスブロック３２の周囲を包囲する筒状の真空枠３９が上プラテン１１の下面に垂下状に固定され、真空枠３９の下端部外周には、真空枠３９に対して摺動昇降可能な短筒状の可動枠３９ａが取り付けられている。可動枠３９ａの内周面と摺動する真空枠３９の外周面にＯリング３９ｂが取り付けられ、可動枠３９ａの下縁にＯリング３９ｃが取り付けられ、図示しない駆動機構によって、可動枠３９ａは上下動可能に構成されている。
【００３６】
また、後述する熱圧着工程において、真空枠３９及び可動枠３９ａの内部（金属シート５３上にセットされた圧着対象物２０を囲む領域）の空気を吸引して真空化するため、可動枠３９ａには複数の真空ポート３９ｄが開設されている。従って、下プラテン１２が上昇したとき、真空枠３９及び可動枠３９ａは上型ダイセット３０、上モールドベース３１及び上チェスブロック３２の周囲を気密状に包囲した状態となる。なお、図２、図３及び図６においては、説明の便宜上、図１に示す真空枠１９，３９及び可動枠３９ａを省略して図示している。
【００３７】
図２〜図４に示すように、下チェスブロック５２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材（金属シート５３）と、金属シート３３より下型ダイセット５０側に配置され金属シート５３より低弾性率の材料で形成された第２シート材（弾性材５４）と、弾性材５４より下型ダイセット５０側に配置された押圧部材（押圧プレート５５）と、押圧プレート５５に下型ダイセット５０からの加圧力を伝達する複数の弾性支持体５６と、を備えている。金属シート５３上面のコーナ部寄りの部分には複数の位置決めピン５３ｐが立設され、金属シート５３の左右側縁に沿って、一対の帯板状の下サイドカバー５７が取り付けられている。
【００３８】
押圧プレート５５は、上型ダイセット３０からの加圧力方向と平行な境界面５５ｂで区画された複数のプレート片５５ａで形成され、それぞれのプレート片５５ａが複数の弾性支持体５６によって支持されている。押圧プレート５５の下側に配置された下スライドブロック５８には前記加圧力方向と平行をなす複数の貫通孔５８ａが貫設され、略円筒状をなす複数の弾性支持体５６がそれぞれ貫通孔５８ａ内に摺動可能に挿通されている。
【００３９】
下スライドブロック５８の下面には、押圧プレート５５側に凹んだ凹状部５８ｂ（図４参照）が形成され、この凹状部５８ｂ内に支持プレート５９が密着状態で嵌め込まれ、図示しない連結手段により下スライドブロック５８に固定されている。支持プレート５９は、押圧プレート５５と同様、前記加圧力方向と平行な境界面５９ｂで区画された複数のプレート片５９ｃで形成され、それぞれのプレート片５９ｃの上面に、下スライドブロック５８に貫設された複数の貫通孔５８ａと同じ位相で複数の調整ポスト５９ａが突設されている。複数の調整ポスト５９ａはいずれも略四角柱状をなしているが、この形状に限定するものではない。
【００４０】
図２，図３に示すように、下スライドブロック５８及び支持プレート５９を下モールドベース５１上に取り付けたとき、複数の調整ポスト５９ａは、それぞれ、下スライドブロック５８下面の貫通孔５８ａの開口端からその中へ進入した状態となる。これにより、貫通孔５８ａ内に挿通された弾性支持体５６の下端部は、調整ポスト５９ａの突出長さ分だけ押し上げられ、各弾性支持体５６の上端部は、下スライドブロック５８の上面５８ｃから突出した状態で押圧プレート５５の下面５５ｃに当接する。この結果、下スライドブロック５８の上面５８ｃと、押圧プレート５５の下面５５ｃと、の間には僅かな隙間Ｓが形成される。
【００４１】
また、図２に示すように、金属シート材５３、弾性材５４、押圧プレート５５、下スライドブロック５８、支持プレート５９及び下モールドベース５１の正面、背面には、それぞれ下フロントプレート６０、下バックプレート６１が付設されている。上金型と同様に、下モールドベース５１と下バックプレート６１は、下型ダイセット５０に図示しない連結手段により固定される固定部としている。下サイドカバー５７から支持プレート５９まで積層された構成部品、及び下フロントプレート６０は、下モールドベース５１と下スライドブロック５８を摺動自在に係合させることにより、図２に記載の矢線Ｘ方向にスライドさせて容易に脱着可能となっている。そして、図２に示す下チェスブロック５２を成形時の位置にセットし、下フロントプレート６０と下モールドベース５１とを、図示しない連結手段で固定することによって、下チェスブロック５２が成形時の位置に固定される。
【００４２】
さらに、図１に示すように、下型ダイセット５０、下モールドベース５１及び下チェスブロック５２の周囲を包囲する筒状の真空枠１９が下プラテン１２の上面に起立状に固定されている。上プラテン１１下面に固定された真空枠３９の可動枠３９ａの下縁部３９ｅにあるＯリング３９ｃと、下プラテン１２上面に固定された真空枠１９の上縁部１９ａと、は対向配置されており、後述する下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴って、真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触（密着）、離隔する。
【００４３】
次に、図１，図２及び図５〜図８に基づいて、熱圧着装置１０を用いた熱圧着方法について説明する。図１，図２に示す熱圧着装置１０は、下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴い下チェスブロック５２が上チェスブロック３２に接近、離隔する機能を有し、下プラテン１２が上昇したとき、下チェスブロック５２の金属シート５３と、上チェスブロック３２の金属シート３３と、の間に圧着対象物２０（金属シート５３上にて合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせることによって形成されたもの）を挟持し、加熱、加圧して溶着する。
【００４４】
図５に示すように、所定の射出成型装置７０を用いた射出成型工程によって形成された合成樹脂プレートＰを予熱装置７１上に載置して所定温度（例えば、室温より高く、合成樹脂のガラス転移温度や軟化温度より低い温度）まで予熱する（予熱工程）。この後、図示しない別工程にて形成された合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２と、予熱が完了した合成樹脂プレートＰと、を、図１，図２に示すように開状態（下降位置）にある下チェスブロック５２（図１参照）の金属シート５３上において交互に重ね合わせ、合成樹脂プレートＰの上下面を樹脂フィルムＦ１，Ｆ２で挟んだ構造を有する圧着対象物２０を形成する。
【００４５】
このとき、圧着対象物２０の所定箇所に開設された複数の位置決め孔（図示せず）に、金属シート５３に突設された複数の位置決めピン５３ｐを挿通させることによって圧着対象物２０を正しい位置にセットする。この段階において、上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２は所定温度（合成樹脂プレートＰ及び樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の軟化温度程度）に昇温した状態となっている。
【００４６】
前述したように、予熱装置７１を用いた予熱工程を設けることにより、後述する熱圧着工程における急速加熱に起因する合成樹脂プレートＰの反りや変形を防止するとともに、熱圧着時間の短縮化を図ることができる。なお、予熱装置７１による予熱工程を省略して、室温状態の合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを金属シート５３上で重ね合わせて圧着対象物２０を形成して熱圧着作業を開始することも可能である。
【００４７】
金属シート５３上にて圧着対象物２０が形成された後、下プラテン１２の上昇動作に伴って下チェスブロック５２が上昇すると、図１に示す真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触（密着）して真空枠１９，３９同士が接合され、圧着対象物２０を囲む領域が気密化されるとともに、可動枠３９ａの真空ポート３９ｄからの吸気が開始され、圧着対象物２０を囲む領域が真空化される。
【００４８】
真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触した後、下チェスブロック５２はさらに上昇し、下チェスブロック５２の金属シート５３上の圧着対象物２０の上面が、上チェスブロック３２の金属シート３３下面に接触し、図６に示すように、金属シート３３，５３の間に圧着対象物２０が挟持された状態となる。
【００４９】
この後、合成樹脂プレートＰ及び樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の軟化温度程度まで昇温した状態にある上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２から金属シート３３，５３を介して圧着対象物２０が加圧、加熱される。なお、可動枠３９ａの真空ポート３９ｄからの吸気は、圧着対象物２０を囲む領域が所定の真空度に達した時点で自動停止され、真空度が悪化すると自動再開されるので、圧着対象物２０を囲む領域を所定の真空度に保つことができる。
【００５０】
このような加圧、加熱状態を所定時間保持すると、圧着対象物２０を構成する合成樹脂プレートＰと樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とが互いに熱溶着して一体化された成型体１００が形成される（熱圧着工程）。
【００５１】
前述した熱圧着工程において、上型ダイセット３０及び下型ダイセット５０によって発生する加圧力は、下チェスブロック５２に設けられた押圧部材（押圧プレート５５）を介して、第１シート材（金属シート５３）及び第２シート材（弾性材５４）に伝えられる。このとき、第１シート材（金属シート５３）が、合成樹脂プレートＰの反りや表面の凹凸に沿って比較的なだらかに倣うような状態に変形すると共に、押圧部材（押圧プレート５５）も同方向に倣うこととなり、その間にある第２シート材（弾性材５４）が互いの変形量の差を吸収する。また、押圧部材（押圧プレート５５）の下面に接している複数の弾性支持体５６は、押圧部材（押圧プレート５５）を介して、型締め方向に一定の加圧力を伝達する。
【００５２】
これにより、上型ダイセット３０及び下型ダイセット５０の加圧力が万遍なく圧着対象物２０に加わるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。第１シート材としては、アルミニウムあるいはステンレスなどの金属シート５３が好適であるが、比較的硬度の高い合成樹脂材料で形成した第１シート材を使用することもできる。また、第２シート材としては、シリコンやウレタンなどの弾性材５４が好適であるが、第１シート材より低弾性率の材料で形成されたものであれば、これらに限定するものではない。
【００５３】
また、図４に示すように、押圧部材（押圧プレート５５）は、前記加圧力方向と平行な境界面５５ｂで区画され、それぞれ複数の弾性支持体５６で支持された複数のプレート片５５ａで形成されているため、加圧時、複数のプレート片５５ａがそれぞれ独立した状態で金型の加圧力を第１シート材（金属シート材５３）及び第２シート材（弾性材５４）に伝えることができる。つまり、金属シート材５３が、合成樹脂プレートＰの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、押圧プレート５５を構成する複数のプレート片５５ａが、加圧力方向と平行な方向に独立して変位した状態で、金型の加圧力を圧着対象物２０の部位に応じて伝達することができるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００５４】
また、それぞれの弾性支持体５６が、下型ダイセット５０に取り付けられた下チェスブロック５２を構成する下スライドブロック５８の貫通孔５８ａに着脱可能に取り付けられていることにより、下金型は、圧着対象物２０において必要とする位置に必要な加圧を行うことができる状態となるので、合成樹脂プレートＰの反りなどへの追従性が向上し、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性向上に有効である。
【００５５】
さらに、図１，図３，図４に示すように、弾性支持体５６の金型側（下型ダイセット５０側）に、当該弾性支持体５６の押圧力方向の長さの調整手段として、複数の調整ポスト５９ｃを有する支持プレート５９を配置している。このような構成とすれば、個々の調整ポスト５９ｃの突出長さを変更することにより、下型ダイセット５０から押圧プレート５５に伝わる押圧力を弾性支持体５６ごとに調整（設定）することが可能となるため、合成樹脂プレートＰの反りなどへの追従性がさらに向上し、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性向上に有効である。
【００５６】
つまり、弾性支持体５６の長さや調整ポスト５９ａの突出長さは、合成樹脂プレートＰの変形度合いや変形状況に応じて変更することができる。また、弾性支持体５６の材料は合成樹脂材、金属材などの弾性変形可能なものが好適であり、必要に応じて、弾性支持体５６の材料を変更することにより弾性係数を変えることもできる。本実施形態の弾性支持体５６は円筒形状であるが、円柱形状あるいはその他の形状とすることもできる。
【００５７】
一方、図１に示すように、上金型側に取り付けられた上チェスブロック３２と、下金型側に取り付けられた下チェスブロック５２と、の間に挟持された圧着対象物２０を囲む領域を真空化する減圧手段として、真空枠１９，３９及び真空ポート３９ｄ付きの可動枠３９ａなどを設けている。
【００５８】
従って、圧着対象物２０の熱圧着工程において、真空ポート３９ｄを通して吸気することにより、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との間に残存する気体を排除することができるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性をさらに向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、金属シート５３上で合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせて圧着対象物２０を形成したとき、図７（ａ）に示すように、合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の周縁部Ｆ１ｅ，Ｆ２ｅを合成樹脂プレートＰの周縁部Ｐｅより内側に配置している。
【００６０】
これにより、圧着対象物２０の熱圧着工程中、図７（ｂ）に示すように、圧着対象物２０の周縁部において合成樹脂プレートＰが面方向に拡がり、その厚みが減少することに起因する密着不良を防止することができるため、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００６１】
前述した熱圧着工程において、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とが熱溶着して成型体１００が形成されると、真空ポート３９ｄを経由して大気が導入され、真空枠１９，３９内の真空状態が解除された後、下プラテン１２が下降し、下チェスブロック５２が上チェスブロック３２から離隔し、成型体１００が脱型可能となる。脱型後の成型体１００は、室温雰囲気で放冷しても良いが、図８に示すように、冷却機能を有する上金型７２と下金型７３との間に挟持して冷却することが望ましい（冷却工程）。
【００６２】
図８に示すように、上金型７２及び下金型７３は成型体１００（合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２）よりも熱伝導率の高い材料で形成され、それぞれの内部に、温調機７４において所定温度に調整された冷却媒体を通す冷却管７５，７６が配管されている。
【００６３】
このような冷却工程を設ければ、熱圧着工程を経て金型から脱型した後、高温状態にある成型体１００が不均一に冷却されることによって、反ったり、変形したりすることを防止することができる。
【００６４】
なお、圧着対象物２０を構成する合成樹脂プレートＰ及び合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の材質については限定しないが、例えば、合成樹脂プレートＰの素材として、ポリエチレン、ポリスチレンなどの一般合成樹脂材料あるいはポリカーボネイト、ポリエーテルアミドなどのエンジニアリングプラスチックス系合成樹脂などを使用することができ、合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２としては、前述した材料あるいはＰＴＦＥ、ＰＶＤＦなどのフッ素系合成樹脂材料を使用することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、成型体１００（圧着対象物２０）は、合成樹脂プレートＰの上下面に合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２を熱圧着して形成されているが、これに限定しないので、合成樹脂プレートＰの片面（上面若しくは下面）に合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２のいずれか一方のみを熱圧着することもできる。
【００６６】
本実施形態では、押圧プレート５５、弾性支持体５６、貫通孔５８ａを有する下スライドブロック５８及び調整ポスト５９ａ付きの支持プレート５９を下チェスブロック５２のみに設けているが、これらの部材を、上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２の両方に設けた構造あるいは上チェスブロック３２のみに設けた構造とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る熱圧着装置及び熱圧着方法は、電気・電子機器製造業あるいは分析機材製造業の分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 熱圧着装置
１１ 上プラテン
１２ 下プラテン
１９，３９ 真空枠
１９ａ 上縁部
２０ 圧着対象物
３０ 上型ダイセット
３１ 上モールドベース
３２ 上チェスブロック
３３，５３ 金属シート
３４，５４ 弾性材
３５ 上スライドブロック
３６，５７ サイドカバー
３７ 上フロントプレート
３８ 上バックプレート
３９ａ 可動枠
３９ｂ，３９ｃ Ｏリング
３９ｄ 真空ポート
３９ｅ 下縁部
５０ 下型ダイセット
５１ 下モールドベース
５２ 下チェスブロック
５３ｐ 位置決めピン
５５ 押圧プレート
５５ａ，５９ｃ プレート片
５５ｂ，５９ｂ 境界面
５６ 弾性支持体
５８ 下スライドブロック
５８ａ 貫通孔
５８ｂ 凹状部
５９ 支持プレート
５９ａ 調整ポスト
６０ 上フロントプレート
６１ 下バックプレート
７０ 射出成型装置
７１ 予熱装置
７２ 上金型
７３ 下金型
７４ 温調機
７５，７６ 冷却管
１００ 成型体
Ｆ１，Ｆ２ 合成樹脂フィルム
Ｐ 合成樹脂プレート
Ｆ１ｅ，Ｆ２ｅ，Ｐｅ 周縁部
Ｓ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂プレートの表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂プレートの表面に合成樹脂フィルムを貼着する方法としては、従来、接着方式や熱圧着方式が知られている。接着方式は接着剤や溶剤を用いて合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを張り合わせるものであり、熱圧着方式は合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた状態で金型の間に挟み、熱と圧力とを加えることによって両者を熱溶着させるものである。
【０００３】
接着方式は合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性は良好であるが、表面に溝部や凹部などを有する合成樹脂プレートに合成樹脂フィルムを貼り付ける場合、接着剤や溶剤によって溝部や凹部などが閉塞されたり、変形したりすることがある。このため、表面に溝部や凹部などを有する合成樹脂プレートに合成樹脂フィルムを貼り付ける技術分野においては、熱圧着方式が多用されている。
【０００４】
一方、薄型の非接触ＩＣカードの製造工程中のプレス作業において、過大圧力の印加による電子部品の破損などを防止することにより、歩留まり率を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱圧着方式において、表面に溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの当該表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する場合、合成樹脂プレートの反りや変形などの原因により、合成樹脂フィルムと重ね合わせた状態にある合成樹脂プレートに対し、圧力が均等かつ充分に加わらず、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとが完全に密着しないことがある。特に、合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルムの周縁における密着不良が問題となっている。
【０００７】
また、熱圧着過程において、合成樹脂プレート自体の変形に起因して、受熱状態や受圧状態にバラつきが生じ、合成樹脂プレートに形成されている溝部の一部が変形し、溝部本来の機能が失われることがある。
【０００８】
表面に溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの当該表面に合成樹脂フィルムを熱圧着する場合における前記変形は、特許文献１記載の技術を採用することにより、ある程度の変形には対応可能であるが、前述した溝部、凹部あるいは孔部を有する合成樹脂プレートの場合、射出成形によって形成された合成樹脂プレートの変形量が助長され、対応が困難となっていた。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱圧着装置は、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着装置において、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に、前記圧着対象物に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材と、前記第１シート材より金型側に配置され前記第１シート材より低弾性率の材料で形成された第２シート材と、前記第２シート材より前記金型側に配置された押圧部材と、前記押圧部材に金型の加圧力を伝達する複数の弾性支持体と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすれば、加圧時、押圧部材を介し、金型の加圧力を第１シート材及び第２シート材に伝えることが可能となり、第１シート材が、合成樹脂プレートの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、前記押圧部材も同方向に倣うこととなり、その間の第２シート材が互いの変形量の差を吸収する。また、弾性支持体は、押圧部材の変形量に応じて、型締め方向に受圧する。このようにして、金型の加圧力が万遍なく圧着対象物に加わる結果、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００１２】
前記第１シート材、前記第２シート材、前記押圧部材及び複数の前記弾性支持体が、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に対して着脱可能であることが望ましい。
【００１３】
このような構成とすれば、圧着対象物のサイズや形状などが変更された場合に、前述した第１シート材、第２シート材などを交換することによって対応可能となるため、汎用性が高まる。
【００１４】
ここで、前記押圧部材を、前記加圧力方向と平行な境界面で区画され、それぞれ複数の前記弾性支持体で支持された複数のプレート片で形成することが望ましい。
【００１５】
このような構成とすれば、加圧時、押圧部材を構成する複数のプレート片がそれぞれ独立した状態で金型の加圧力を第１シート材及び第２シート材に伝えることが可能となる。つまり、第１シート材が、合成樹脂プレートの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、押圧部材を構成する複数のプレート片が、加圧力方向と平行な方向に独立して変位した状態で、金型の加圧力を圧着対象物の部位に応じて伝達することができるので、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００１６】
また、複数の前記弾性支持体のうちの少なくとも一つが個別に前記上金型若しくは前記下金型に対して着脱可能であることが望ましい。
【００１７】
このような構成とすれば、前記上金型若しくは前記下金型が、圧着対象物において必要とする位置に必要な加圧を行うことができる状態となるので、合成樹脂プレートの反りなどへの追従性が向上し、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性向上に有効である。
【００１８】
さらに、前記弾性支持体の金型側に当該弾性支持体の押圧力方向の長さの調整手段を設けることが望ましい。
【００１９】
このような構成とすれば、金型から伝わる押圧プレートに対する押圧力を弾性支持体ごとに調整（設定）することが可能となるため、合成樹脂プレートの反りなどへの追従性がさらに向上し、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性向上に有効である。
【００２０】
一方、前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムを囲む領域を真空化する減圧手段を設けることもできる。
【００２１】
このような構成とすれば、前記圧着対象物（合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルム）を熱圧着する工程において、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの間に残存する気体を排除することができるので、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性をさらに向上させることができる。
【００２２】
次に、本発明の熱圧着方法は、前述した熱圧着装置を用いて、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着方法であって、熱圧着後、前記上金型と前記下金型との間から脱型した成型体を、当該成型体より熱伝導率の高い材料で形成された冷却部材で挟持する冷却工程を設けたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成とすれば、熱圧着工程を終えて金型から脱型した後の高温の成型体（熱圧着が完了した圧着対象物）が不均一に冷却されることに起因して、反ったり、変形したりすることを防止することができる。
【００２４】
また、前記上金型と前記下金型との間に挟持する前の前記合成樹脂プレートを当該合成樹脂プレートの軟化温度未満の温度まで加熱する予熱工程を設けることが望ましい。
【００２５】
このような構成とすれば、熱圧着工程における急速な加熱に起因する前記合成樹脂プレートの反りや変形を防止することができ、熱圧着時間の短縮化を図ることもできる。
【００２６】
一方、前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムとを囲む領域を真空雰囲気とし、その後、前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを熱圧着することもできる。
【００２７】
このような構成とすれば、熱圧着工程が開始される前に、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの間に残存する気体を排除することができるので、成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとの密着性をさらに向上させることができる。
【００２８】
前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを重ね合わせたとき、前記合成樹脂フィルムの周縁部を前記合成樹脂プレートの周縁部より内側に配置することが望ましい。
【００２９】
このような構成とすれば、前記熱圧着工程において、合成樹脂プレートの周縁部が面方向に拡がり、その厚みが減少することに起因して生じる合成樹脂フィルムの密着不良を防止することができるため、特に合成樹脂プレート周縁部における密着性の向上に有効である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを隙間なく良好な状態で密着させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態である熱圧着装置を示す一部切欠正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線における一部省略断面図である。
【図４】下チェスブロックの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示す熱圧着装置を用いた熱圧着工程を示す図である。
【図６】図１に示す熱圧着装置上下が型締め状態にあるときの断面図である。
【図７】（ａ）は加圧前の樹脂プレート及び樹脂プレートの状態を示す一部省略断面図であり、（ｂ）は加圧後の合成樹脂プレート及び合成樹脂プレートの状態を示す一部省略断面図である。
【図８】図５に示す熱圧着工程の後に使用する冷却装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態の熱圧着装置１０においては、上金型としての上型ダイセット３０の下面に上モールドベース３１を介して上チェスブロック３２が取り付けられ、下金型としての下型ダイセット５０の上面に下モールドベース５１を介して下チェスブロック５２が取り付けられている。熱圧着装置１０は、下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴い、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせた圧着対象物２０を、上チェスブロック３２と、下チェスブロック５２と、の間に挟持して加熱、加圧して溶着する装置である。上型ダイセット３０は上プラテン１１の下面に取り付けられ、下型ダイセット５０は下プラテン１２の上面に取り付けられている。
【００３３】
図２，図３に示すように、上チェスブロック３２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材（金属シート３３）と、金属シート３３より上型ダイセット３０側に配置され金属シート３３より低弾性率の材料で形成された第２シート材（弾性材３４）と、弾性材３４より上型ダイセット３０側寄りで上モールドベース３１に密着した状態で配置された上スライドブロック３５と、を備え、金属シート３３下面の左右側縁に沿って、一対の帯板状の上サイドカバー３６が取り付けられている。上モールドベース３１、上スライドブロック３５、弾性材３４及び金属シート３３の正面、背面には、それぞれ上フロントプレート３７、上バックプレート３８が付設されている。
【００３４】
ここで、上モールドベース３１と上バックプレート３８は、図示しない連結手段により上型ダイセット３０に固定される固定部としている。上フロントプレート３７、上スライドブロック３５、弾性材３４、金属シート３３、上サイドカバー３６からなる上チェスブロック３２は、上モールドベース３１と上スライドブロック３５を摺動自在に係合させることにより、図２中に記載された矢線Ｘ方向にスライドさせて容易に脱着可能となっている。そして、図２に示す上チェスブロック３２を成形時の位置にセットし、上フロントプレート３７と上モールドベース３１とを図示しない連結手段で固定することによって、上チェスブロック３２が成形時の位置に固定される。
【００３５】
図１に示すように、上型ダイセット３０、上モールドベース３１及び上チェスブロック３２の周囲を包囲する筒状の真空枠３９が上プラテン１１の下面に垂下状に固定され、真空枠３９の下端部外周には、真空枠３９に対して摺動昇降可能な短筒状の可動枠３９ａが取り付けられている。可動枠３９ａの内周面と摺動する真空枠３９の外周面にＯリング３９ｂが取り付けられ、可動枠３９ａの下縁にＯリング３９ｃが取り付けられ、図示しない駆動機構によって、可動枠３９ａは上下動可能に構成されている。
【００３６】
また、後述する熱圧着工程において、真空枠３９及び可動枠３９ａの内部（金属シート５３上にセットされた圧着対象物２０を囲む領域）の空気を吸引して真空化するため、可動枠３９ａには複数の真空ポート３９ｄが開設されている。従って、下プラテン１２が上昇したとき、真空枠３９及び可動枠３９ａは上型ダイセット３０、上モールドベース３１及び上チェスブロック３２の周囲を気密状に包囲した状態となる。なお、図２、図３及び図６においては、説明の便宜上、図１に示す真空枠１９，３９及び可動枠３９ａを省略して図示している。
【００３７】
図２〜図４に示すように、下チェスブロック５２は、圧着対象物２０に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物２０より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材（金属シート５３）と、金属シート３３より下型ダイセット５０側に配置され金属シート５３より低弾性率の材料で形成された第２シート材（弾性材５４）と、弾性材５４より下型ダイセット５０側に配置された押圧部材（押圧プレート５５）と、押圧プレート５５に下型ダイセット５０からの加圧力を伝達する複数の弾性支持体５６と、を備えている。金属シート５３上面のコーナ部寄りの部分には複数の位置決めピン５３ｐが立設され、金属シート５３の左右側縁に沿って、一対の帯板状の下サイドカバー５７が取り付けられている。
【００３８】
押圧プレート５５は、上型ダイセット３０からの加圧力方向と平行な境界面５５ｂで区画された複数のプレート片５５ａで形成され、それぞれのプレート片５５ａが複数の弾性支持体５６によって支持されている。押圧プレート５５の下側に配置された下スライドブロック５８には前記加圧力方向と平行をなす複数の貫通孔５８ａが貫設され、略円筒状をなす複数の弾性支持体５６がそれぞれ貫通孔５８ａ内に摺動可能に挿通されている。
【００３９】
下スライドブロック５８の下面には、押圧プレート５５側に凹んだ凹状部５８ｂ（図４参照）が形成され、この凹状部５８ｂ内に支持プレート５９が密着状態で嵌め込まれ、図示しない連結手段により下スライドブロック５８に固定されている。支持プレート５９は、押圧プレート５５と同様、前記加圧力方向と平行な境界面５９ｂで区画された複数のプレート片５９ｃで形成され、それぞれのプレート片５９ｃの上面に、下スライドブロック５８に貫設された複数の貫通孔５８ａと同じ位相で複数の調整ポスト５９ａが突設されている。複数の調整ポスト５９ａはいずれも略四角柱状をなしているが、この形状に限定するものではない。
【００４０】
図２，図３に示すように、下スライドブロック５８及び支持プレート５９を下モールドベース５１上に取り付けたとき、複数の調整ポスト５９ａは、それぞれ、下スライドブロック５８下面の貫通孔５８ａの開口端からその中へ進入した状態となる。これにより、貫通孔５８ａ内に挿通された弾性支持体５６の下端部は、調整ポスト５９ａの突出長さ分だけ押し上げられ、各弾性支持体５６の上端部は、下スライドブロック５８の上面５８ｃから突出した状態で押圧プレート５５の下面５５ｃに当接する。この結果、下スライドブロック５８の上面５８ｃと、押圧プレート５５の下面５５ｃと、の間には僅かな隙間Ｓが形成される。
【００４１】
また、図２に示すように、金属シート材５３、弾性材５４、押圧プレート５５、下スライドブロック５８、支持プレート５９及び下モールドベース５１の正面、背面には、それぞれ下フロントプレート６０、下バックプレート６１が付設されている。上金型と同様に、下モールドベース５１と下バックプレート６１は、下型ダイセット５０に図示しない連結手段により固定される固定部としている。下サイドカバー５７から支持プレート５９まで積層された構成部品、及び下フロントプレート６０は、下モールドベース５１と下スライドブロック５８を摺動自在に係合させることにより、図２に記載の矢線Ｘ方向にスライドさせて容易に脱着可能となっている。そして、図２に示す下チェスブロック５２を成形時の位置にセットし、下フロントプレート６０と下モールドベース５１とを、図示しない連結手段で固定することによって、下チェスブロック５２が成形時の位置に固定される。
【００４２】
さらに、図１に示すように、下型ダイセット５０、下モールドベース５１及び下チェスブロック５２の周囲を包囲する筒状の真空枠１９が下プラテン１２の上面に起立状に固定されている。上プラテン１１下面に固定された真空枠３９の可動枠３９ａの下縁部３９ｅにあるＯリング３９ｃと、下プラテン１２上面に固定された真空枠１９の上縁部１９ａと、は対向配置されており、後述する下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴って、真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触（密着）、離隔する。
【００４３】
次に、図１，図２及び図５〜図８に基づいて、熱圧着装置１０を用いた熱圧着方法について説明する。図１，図２に示す熱圧着装置１０は、下プラテン１２の上昇動作、下降動作に伴い下チェスブロック５２が上チェスブロック３２に接近、離隔する機能を有し、下プラテン１２が上昇したとき、下チェスブロック５２の金属シート５３と、上チェスブロック３２の金属シート３３と、の間に圧着対象物２０（金属シート５３上にて合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせることによって形成されたもの）を挟持し、加熱、加圧して溶着する。
【００４４】
図５に示すように、所定の射出成型装置７０を用いた射出成型工程によって形成された合成樹脂プレートＰを予熱装置７１上に載置して所定温度（例えば、室温より高く、合成樹脂のガラス転移温度や軟化温度より低い温度）まで予熱する（予熱工程）。この後、図示しない別工程にて形成された合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２と、予熱が完了した合成樹脂プレートＰと、を、図１，図２に示すように開状態（下降位置）にある下チェスブロック５２（図１参照）の金属シート５３上において交互に重ね合わせ、合成樹脂プレートＰの上下面を樹脂フィルムＦ１，Ｆ２で挟んだ構造を有する圧着対象物２０を形成する。
【００４５】
このとき、圧着対象物２０の所定箇所に開設された複数の位置決め孔（図示せず）に、金属シート５３に突設された複数の位置決めピン５３ｐを挿通させることによって圧着対象物２０を正しい位置にセットする。この段階において、上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２は所定温度（合成樹脂プレートＰ及び樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の軟化温度程度）に昇温した状態となっている。
【００４６】
前述したように、予熱装置７１を用いた予熱工程を設けることにより、後述する熱圧着工程における急速加熱に起因する合成樹脂プレートＰの反りや変形を防止するとともに、熱圧着時間の短縮化を図ることができる。なお、予熱装置７１による予熱工程を省略して、室温状態の合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを金属シート５３上で重ね合わせて圧着対象物２０を形成して熱圧着作業を開始することも可能である。
【００４７】
金属シート５３上にて圧着対象物２０が形成された後、下プラテン１２の上昇動作に伴って下チェスブロック５２が上昇すると、図１に示す真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触（密着）して真空枠１９，３９同士が接合され、圧着対象物２０を囲む領域が気密化されるとともに、可動枠３９ａの真空ポート３９ｄからの吸気が開始され、圧着対象物２０を囲む領域が真空化される。
【００４８】
真空枠１９の上縁部１９ａが可動枠３９の下縁部３９ｅのＯリング３９ｃに接触した後、下チェスブロック５２はさらに上昇し、下チェスブロック５２の金属シート５３上の圧着対象物２０の上面が、上チェスブロック３２の金属シート３３下面に接触し、図６に示すように、金属シート３３，５３の間に圧着対象物２０が挟持された状態となる。
【００４９】
この後、合成樹脂プレートＰ及び樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の軟化温度程度まで昇温した状態にある上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２から金属シート３３，５３を介して圧着対象物２０が加圧、加熱される。なお、可動枠３９ａの真空ポート３９ｄからの吸気は、圧着対象物２０を囲む領域が所定の真空度に達した時点で自動停止され、真空度が悪化すると自動再開されるので、圧着対象物２０を囲む領域を所定の真空度に保つことができる。
【００５０】
このような加圧、加熱状態を所定時間保持すると、圧着対象物２０を構成する合成樹脂プレートＰと樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とが互いに熱溶着して一体化された成型体１００が形成される（熱圧着工程）。
【００５１】
前述した熱圧着工程において、上型ダイセット３０及び下型ダイセット５０によって発生する加圧力は、下チェスブロック５２に設けられた押圧部材（押圧プレート５５）を介して、第１シート材（金属シート５３）及び第２シート材（弾性材５４）に伝えられる。このとき、第１シート材（金属シート５３）が、合成樹脂プレートＰの反りや表面の凹凸に沿って比較的なだらかに倣うような状態に変形すると共に、押圧部材（押圧プレート５５）も同方向に倣うこととなり、その間にある第２シート材（弾性材５４）が互いの変形量の差を吸収する。また、押圧部材（押圧プレート５５）の下面に接している複数の弾性支持体５６は、押圧部材（押圧プレート５５）を介して、型締め方向に一定の加圧力を伝達する。
【００５２】
これにより、上型ダイセット３０及び下型ダイセット５０の加圧力が万遍なく圧着対象物２０に加わるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。第１シート材としては、アルミニウムあるいはステンレスなどの金属シート５３が好適であるが、比較的硬度の高い合成樹脂材料で形成した第１シート材を使用することもできる。また、第２シート材としては、シリコンやウレタンなどの弾性材５４が好適であるが、第１シート材より低弾性率の材料で形成されたものであれば、これらに限定するものではない。
【００５３】
また、図４に示すように、押圧部材（押圧プレート５５）は、前記加圧力方向と平行な境界面５５ｂで区画され、それぞれ複数の弾性支持体５６で支持された複数のプレート片５５ａで形成されているため、加圧時、複数のプレート片５５ａがそれぞれ独立した状態で金型の加圧力を第１シート材（金属シート材５３）及び第２シート材（弾性材５４）に伝えることができる。つまり、金属シート材５３が、合成樹脂プレートＰの反りや表面の凹凸に沿って倣うような状態に変形すると共に、押圧プレート５５を構成する複数のプレート片５５ａが、加圧力方向と平行な方向に独立して変位した状態で、金型の加圧力を圧着対象物２０の部位に応じて伝達することができるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００５４】
また、それぞれの弾性支持体５６が、下型ダイセット５０に取り付けられた下チェスブロック５２を構成する下スライドブロック５８の貫通孔５８ａに着脱可能に取り付けられていることにより、下金型は、圧着対象物２０において必要とする位置に必要な加圧を行うことができる状態となるので、合成樹脂プレートＰの反りなどへの追従性が向上し、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性向上に有効である。
【００５５】
さらに、図１，図３，図４に示すように、弾性支持体５６の金型側（下型ダイセット５０側）に、当該弾性支持体５６の押圧力方向の長さの調整手段として、複数の調整ポスト５９ｃを有する支持プレート５９を配置している。このような構成とすれば、個々の調整ポスト５９ｃの突出長さを変更することにより、下型ダイセット５０から押圧プレート５５に伝わる押圧力を弾性支持体５６ごとに調整（設定）することが可能となるため、合成樹脂プレートＰの反りなどへの追従性がさらに向上し、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性向上に有効である。
【００５６】
つまり、弾性支持体５６の長さや調整ポスト５９ａの突出長さは、合成樹脂プレートＰの変形度合いや変形状況に応じて変更することができる。また、弾性支持体５６の材料は合成樹脂材、金属材などの弾性変形可能なものが好適であり、必要に応じて、弾性支持体５６の材料を変更することにより弾性係数を変えることもできる。本実施形態の弾性支持体５６は円筒形状であるが、円柱形状あるいはその他の形状とすることもできる。
【００５７】
一方、図１に示すように、上金型側に取り付けられた上チェスブロック３２と、下金型側に取り付けられた下チェスブロック５２と、の間に挟持された圧着対象物２０を囲む領域を真空化する減圧手段として、真空枠１９，３９及び真空ポート３９ｄ付きの可動枠３９ａなどを設けている。
【００５８】
従って、圧着対象物２０の熱圧着工程において、真空ポート３９ｄを通して吸気することにより、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との間に残存する気体を排除することができるので、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２との密着性をさらに向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、金属シート５３上で合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを重ね合わせて圧着対象物２０を形成したとき、図７（ａ）に示すように、合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の周縁部Ｆ１ｅ，Ｆ２ｅを合成樹脂プレートＰの周縁部Ｐｅより内側に配置している。
【００６０】
これにより、圧着対象物２０の熱圧着工程中、図７（ｂ）に示すように、圧着対象物２０の周縁部において合成樹脂プレートＰが面方向に拡がり、その厚みが減少することに起因する密着不良を防止することができるため、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とを隙間なく良好な状態で密着させることができる。
【００６１】
前述した熱圧着工程において、合成樹脂プレートＰと合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２とが熱溶着して成型体１００が形成されると、真空ポート３９ｄを経由して大気が導入され、真空枠１９，３９内の真空状態が解除された後、下プラテン１２が下降し、下チェスブロック５２が上チェスブロック３２から離隔し、成型体１００が脱型可能となる。脱型後の成型体１００は、室温雰囲気で放冷しても良いが、図８に示すように、冷却機能を有する上金型７２と下金型７３との間に挟持して冷却することが望ましい（冷却工程）。
【００６２】
図８に示すように、上金型７２及び下金型７３は成型体１００（合成樹脂プレート及び合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２）よりも熱伝導率の高い材料で形成され、それぞれの内部に、温調機７４において所定温度に調整された冷却媒体を通す冷却管７５，７６が配管されている。
【００６３】
このような冷却工程を設ければ、熱圧着工程を経て金型から脱型した後、高温状態にある成型体１００が不均一に冷却されることによって、反ったり、変形したりすることを防止することができる。
【００６４】
なお、圧着対象物２０を構成する合成樹脂プレートＰ及び合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２の材質については限定しないが、例えば、合成樹脂プレートＰの素材として、ポリエチレン、ポリスチレンなどの一般合成樹脂材料あるいはポリカーボネイト、ポリエーテルアミドなどのエンジニアリングプラスチックス系合成樹脂などを使用することができ、合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２としては、前述した材料あるいはＰＴＦＥ、ＰＶＤＦなどのフッ素系合成樹脂材料を使用することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、成型体１００（圧着対象物２０）は、合成樹脂プレートＰの上下面に合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２を熱圧着して形成されているが、これに限定しないので、合成樹脂プレートＰの片面（上面若しくは下面）に合成樹脂フィルムＦ１，Ｆ２のいずれか一方のみを熱圧着することもできる。
【００６６】
本実施形態では、押圧プレート５５、弾性支持体５６、貫通孔５８ａを有する下スライドブロック５８及び調整ポスト５９ａ付きの支持プレート５９を下チェスブロック５２のみに設けているが、これらの部材を、上チェスブロック３２及び下チェスブロック５２の両方に設けた構造あるいは上チェスブロック３２のみに設けた構造とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る熱圧着装置及び熱圧着方法は、電気・電子機器製造業あるいは分析機材製造業の分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 熱圧着装置
１１ 上プラテン
１２ 下プラテン
１９，３９ 真空枠
１９ａ 上縁部
２０ 圧着対象物
３０ 上型ダイセット
３１ 上モールドベース
３２ 上チェスブロック
３３，５３ 金属シート
３４，５４ 弾性材
３５ 上スライドブロック
３６，５７ サイドカバー
３７ 上フロントプレート
３８ 上バックプレート
３９ａ 可動枠
３９ｂ，３９ｃ Ｏリング
３９ｄ 真空ポート
３９ｅ 下縁部
５０ 下型ダイセット
５１ 下モールドベース
５２ 下チェスブロック
５３ｐ 位置決めピン
５５ 押圧プレート
５５ａ，５９ｃ プレート片
５５ｂ，５９ｂ 境界面
５６ 弾性支持体
５８ 下スライドブロック
５８ａ 貫通孔
５８ｂ 凹状部
５９ 支持プレート
５９ａ 調整ポスト
６０ 上フロントプレート
６１ 下バックプレート
７０ 射出成型装置
７１ 予熱装置
７２ 上金型
７３ 下金型
７４ 温調機
７５，７６ 冷却管
１００ 成型体
Ｆ１，Ｆ２ 合成樹脂フィルム
Ｐ 合成樹脂プレート
Ｆ１ｅ，Ｆ２ｅ，Ｐｅ 周縁部
Ｓ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着装置において、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に、前記圧着対象物に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材と、前記第１シート材より金型側に配置され前記第１シート材より低弾性率の材料で形成された第２シート材と、前記第２シート材より前記金型側に配置された押圧部材と、前記押圧部材に金型の加圧力を伝達する複数の弾性支持体と、を備えたことを特徴とする熱圧着装置。
【請求項２】
前記第１シート材、前記第２シート材、前記押圧部材及び複数の前記弾性支持体が、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に対して着脱可能である請求項１記載の熱圧着装置。
【請求項３】
前記押圧部材を、前記加圧力方向と平行な境界面で区画され、それぞれ複数の前記弾性支持体で支持された複数のプレート片で形成した請求項１または２記載の熱圧着装置。
【請求項４】
複数の前記弾性支持体のうちの少なくとも一つが個別に前記上金型若しくは前記下金型に対して着脱可能である請求項１〜３のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項５】
前記弾性支持体の金型側に当該弾性支持体の押圧力方向の長さの調整手段を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項６】
前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムを囲む領域を真空化する減圧手段を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の熱圧着装置を用いて、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着方法であって、熱圧着後、前記上金型と前記下金型との間から脱型した前記圧着対象物を、当該圧着対象物より熱伝導率の高い材料で形成された冷却部材で挟持する冷却工程を設けたことを特徴とする熱圧着方法。
【請求項８】
前記上金型と前記下金型との間に挟持する前の前記合成樹脂プレートを当該合成樹脂プレートの軟化温度未満の温度まで加熱する予熱工程を設けた請求項７記載の熱圧着方法。
【請求項９】
前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムとを囲む領域を真空雰囲気とし、その後、前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを熱圧着する請求項７または８記載の熱圧着方法。
【請求項１０】
前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを重ね合わせたとき、前記合成樹脂フィルムの周縁部を前記合成樹脂プレートの周縁部より内側に配置する請求項７〜９のいずれかに記載の熱圧着方法。
【請求項１】
合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着装置において、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に、前記圧着対象物に接触して加熱、加圧するため当該熱圧着対象物より高剛性の弾性材料で形成された第１シート材と、前記第１シート材より金型側に配置され前記第１シート材より低弾性率の材料で形成された第２シート材と、前記第２シート材より前記金型側に配置された押圧部材と、前記押圧部材に金型の加圧力を伝達する複数の弾性支持体と、を備えたことを特徴とする熱圧着装置。
【請求項２】
前記第１シート材、前記第２シート材、前記押圧部材及び複数の前記弾性支持体が、前記上金型若しくは前記下金型の少なくとも一方に対して着脱可能である請求項１記載の熱圧着装置。
【請求項３】
前記押圧部材を、前記加圧力方向と平行な境界面で区画され、それぞれ複数の前記弾性支持体で支持された複数のプレート片で形成した請求項１または２記載の熱圧着装置。
【請求項４】
複数の前記弾性支持体のうちの少なくとも一つが個別に前記上金型若しくは前記下金型に対して着脱可能である請求項１〜３のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項５】
前記弾性支持体の金型側に当該弾性支持体の押圧力方向の長さの調整手段を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項６】
前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムを囲む領域を真空化する減圧手段を設けた請求項１〜５のいずれかに記載の熱圧着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の熱圧着装置を用いて、合成樹脂プレートと合成樹脂フィルムとを重ね合わせた圧着対象物を上金型と下金型との間に挟持して加熱、加圧して溶着する熱圧着方法であって、熱圧着後、前記上金型と前記下金型との間から脱型した前記圧着対象物を、当該圧着対象物より熱伝導率の高い材料で形成された冷却部材で挟持する冷却工程を設けたことを特徴とする熱圧着方法。
【請求項８】
前記上金型と前記下金型との間に挟持する前の前記合成樹脂プレートを当該合成樹脂プレートの軟化温度未満の温度まで加熱する予熱工程を設けた請求項７記載の熱圧着方法。
【請求項９】
前記上金型と前記下金型との間に配置された前記合成樹脂プレート及び前記合成樹脂フィルムとを囲む領域を真空雰囲気とし、その後、前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを熱圧着する請求項７または８記載の熱圧着方法。
【請求項１０】
前記合成樹脂プレートと前記合成樹脂フィルムとを重ね合わせたとき、前記合成樹脂フィルムの周縁部を前記合成樹脂プレートの周縁部より内側に配置する請求項７〜９のいずれかに記載の熱圧着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４５６４６（Ｐ２０１２−２４５６４６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７２９１（Ｐ２０１１−１１７２９１）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（５９２０２８８４６）第一精工株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（５９２０２８８４６）第一精工株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
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