(57)【要約】【課題】基材が受ける接触面圧の分布を均一にすることができる熱プレス成形装置および粘性体カートリッジを提供すること。【解決手段】基材ｍのプレスに伴い、枠体３４が底板３３側にスライド移動する。そして、この枠体３４の移動に伴い、粘性体が転写手段３５によって圧縮され、粘性体の内部に均等圧力が発生するので、粘性体によって転写手段３５の各部を基材ｍに均等の力で押し付けることができる。従って、基材ｍに必要以上の温度や面圧を付加することなく、基材ｍが転写手段３５から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。【選択図】図２
2010137497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルスタ、および前記ボルスタの上方に設けられ、前記ボルスタに対して近接離間するスライドを有するプレス装置と、
前記ボルスタに設けられて基材が載置される下側金型部、および前記スライドに設けられた上側金型部を有する金型装置とを備え、
前記下側金型部および前記上側金型部の少なくとも一方は、
前記ボルスタまたは前記スライドに対して固定された底板と、
枠状に形成され、開口部内に前記底板が設置されるとともに、上下方向にスライド移動可能に設けられた枠体と、
前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に所定の形状パターンを有し、前記基材に前記形状パターンを熱転写する転写手段と、
前記底板、前記枠体、および前記転写手段に囲まれた収容空間内に設けられた粘性体とを備える
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱プレス成形装置において、
前記収容空間内に収容された粘性体カートリッジを備え、
前記粘性体カートリッジは、
２枚の薄板と、
前記薄板間に設けられた弾性枠材と、
前記薄板および前記弾性枠材に囲まれた空間内に設けられた前記粘性体とを備える
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱プレス成形装置において、
前記収容空間内に設けられた前記粘性体の外縁は、前記基材の外縁より小さい
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の熱プレス成形装置において、
前記収容空間内に設けられた前記粘性体の外縁は、前記基材の外縁より大きく、
前記基材の外側には、前記基材の厚みと等しい厚みを有するスペーサが配置され、
前記スペーサの内縁は、前記基材の外縁と僅かな隙間を介して配置され、前記スペーサの外縁は、前記粘性体の外縁の外側に配置されている
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱プレス成形装置において、
前記転写手段は、前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に前記形状パターンを有するスタンパから構成されている
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱プレス成形装置において、
前記転写手段は、
前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞する天板と、
前記天板上に設けられ、表面に前記形状パターンを有するスタンパとから構成されている
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項７】
ボルスタ、および前記ボルスタの上方に設けられ、前記ボルスタに対して近接離間するスライドを有するプレス装置と、
前記ボルスタに設けられて基材が載置される下側金型部、および前記スライドに設けられた上側金型部を有する金型装置とを備え、
前記下側金型部および前記上側金型部の少なくとも一方は、
前記ボルスタまたは前記スライドに対して固定された底板と、
枠状に形成され、開口部内に前記底板が設置されるとともに、上下方向にスライド移動可能に設けられた枠体と、
前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に所定の形状パターンを有し、前記基材に前記形状パターンを熱転写するスタンパと、
前記底板、前記枠体、および前記スタンパに囲まれた収容空間内に設けられた弾性体とを備える
ことを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項８】
基材に所定の形状パターンを熱転写する熱プレス成形装置の転写手段の背面側に設けられ、
２枚の薄板と、
前記薄板間に設けられた弾性枠材と、
前記薄板および前記弾性枠材に囲まれた空間内に設けられた粘性体とを備える
ことを特徴とする粘性体カートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載の粘性体カートリッジにおいて、
前記弾性枠材は、
前記粘性体を密封し、前記粘性体より厚みのある第１弾性枠材と、
前記第１弾性枠材の外側に設けられ、前記第１弾性枠材より大きい硬度を有し、かつ前記粘性体と同じ厚さの第２弾性枠材とを備える
ことを特徴とする粘性体カートリッジ。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の粘性体カートリッジにおいて、
前記粘性体は、ゲル状またはグリース状のシリコーンから形成されている
ことを特徴とする粘性体カートリッジ。
【請求項１１】
請求項８または請求項９に記載の粘性体カートリッジにおいて、
前記粘性体は、融点が前記基材の軟化温度より低温の低融点金属から形成されている
ことを特徴とする粘性体カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱プレス成形装置および粘性体カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ用の導光板等の基材に、数μｍ〜数十μｍの高さの微細な形状パターン（凹凸パターン）を熱転写する熱プレス成形装置（以下、成形装置と記載）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の成形装置は、上側金型部および下側金型部を有する金型装置を備えている。各金型部は、温調プレートと、各温調プレートの対向面側に設けられ、表面に微細な形状パターンを有する転写手段とを備えている。下側金型部の転写手段上には基材が設置されている。このような特許文献１の成形装置は、温調プレートによって転写手段を基材の軟化温度以上まで加熱した後に、転写手段を基材にプレスすることで、転写手段の形状パターンを基材に熱転写する。そして、温調プレートにより、転写手段を介して基材を軟化温度以下にまで冷却することで、形状パターンを基材に固定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような成形装置では、基材の平面度に０．１ｍｍ程度のばらつきがあるうえ、金型装置の寸法や転写手段の平面度にも０．０１〜０．０５ｍｍ程度のばらつきがある。また、温調プレートには、加熱冷却される際の熱歪みにより、反りが発生してしまう。
【０００５】
そのため、このような成形装置では、プレス成形時に基材が転写手段から受ける接触面圧の分布にむらが生じ、接触面圧の低い部分に形状パターンが熱転写されないことがあるという問題がある。また、基材が１ｍｍ以下と非常に薄い場合には、接触面圧の分布にむらが生じると、基材の厚み方向の圧縮変形量および面方向の延び変形量に部分的に差が生じ、基材に反りやうねりが生じることがあるという問題もある。
【０００６】
これらの問題に対し、例えば、熱転写に必要な加圧力以上の加圧力を基材に付加する、転写手段に対する加熱温度を上げて熱転写に必要な面圧を下げる、転写手段の基材へのプレス時間を長くし、基材の軟化層を大きくすることにより熱転写に必要な面圧を下げる等の対策が考えられる。
しかしながら、これらの対策は、設備コスト、ランニングコスト、生産時間の面で望ましくないばかりでなく、必要以上の温度や面圧を基材に付加するため、プレス時に基材側面の膨らみが大きくなり、当該膨らんだ側面の後加工が必要になる。また、基材が薄い場合、反りやうねりを増加させることになる。
【０００７】
本発明の目的は、基材が受ける接触面圧の分布を均一にすることができる熱プレス成形装置および粘性体カートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る熱プレス成形装置は、ボルスタ、および前記ボルスタの上方に設けられ、前記ボルスタに対して近接離間するスライドを有するプレス装置と、前記ボルスタに設けられて基材が載置される下側金型部、および前記スライドに設けられた上側金型部を有する金型装置とを備え、前記下側金型部および前記上側金型部の少なくとも一方は、前記ボルスタまたは前記スライドに対して固定された底板と、枠状に形成され、開口部内に前記底板が設置されるとともに、上下方向にスライド移動可能に設けられた枠体と、前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に所定の形状パターンを有し、前記基材に前記形状パターンを熱転写する転写手段と、前記底板、前記枠体、および前記転写手段に囲まれた収容空間内に設けられた粘性体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る熱プレス成形装置は、請求項１に記載の熱プレス成形装置において、前記収容空間内に収容された粘性体カートリッジを備え、前記粘性体カートリッジは、２枚の薄板と、前記薄板間に設けられた弾性枠材と、前記薄板および前記弾性枠材に囲まれた空間内に設けられた前記粘性体とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る熱プレス成形装置は、請求項１または請求項２に記載の熱プレス成形装置において、前記収容空間内に設けられた前記粘性体の外縁は、前記基材の外縁より小さいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る熱プレス成形装置は、請求項１または請求項２に記載の熱プレス成形装置において、前記収容空間内に設けられた前記粘性体の外縁は、前記基材の外縁より大きく、前記基材の外側には、前記基材の厚みと等しい厚みを有するスペーサが配置され、前記スペーサの内縁は、前記基材の外縁と僅かな隙間を介して配置され、前記スペーサの外縁は、前記粘性体の外縁の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る熱プレス成形装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱プレス成形装置において、前記転写手段は、前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に前記形状パターンを有するスタンパから構成されていることを特徴とする熱プレス成形装置。
【００１３】
本発明の請求項６に係る熱プレス成形装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱プレス成形装置において、前記転写手段は、前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞する天板と、前記天板上に設けられ、表面に前記形状パターンを有するスタンパとから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７に係る熱プレス成形装置は、  ボルスタ、および前記ボルスタの上方に設けられ、前記ボルスタに対して近接離間するスライドを有するプレス装置と、前記ボルスタに設けられて基材が載置される下側金型部、および前記スライドに設けられた上側金型部を有する金型装置とを備え、前記下側金型部および前記上側金型部の少なくとも一方は、前記ボルスタまたは前記スライドに対して固定された底板と、枠状に形成され、開口部内に前記底板が設置されるとともに、上下方向にスライド移動可能に設けられた枠体と、前記枠体に対して固定されて前記開口部を閉塞するとともに、表面に所定の形状パターンを有し、前記基材に前記形状パターンを熱転写するスタンパと、前記底板、前記枠体、および前記スタンパに囲まれた収容空間内に設けられた弾性体とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項８に係る粘性体カートリッジは、基材に所定の形状パターンを熱転写する熱プレス成形装置の転写手段の背面側に設けられ、２枚の薄板と、前記薄板間に設けられた弾性枠材と、前記薄板および前記弾性枠材に囲まれた空間内に設けられた粘性体とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項９に係る粘性体カートリッジは、請求項８に記載の粘性体カートリッジにおいて、前記弾性枠材は、前記粘性体を密封し、前記粘性体より厚みのある第１弾性枠材と、前記第１弾性枠材の外側に設けられ、前記第１弾性枠材より大きい硬度を有し、かつ前記粘性体と同じ厚さの第２弾性枠材とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１０に係る粘性体カートリッジは、請求項８または請求項９に記載の粘性体カートリッジにおいて、前記粘性体は、ゲル状またはグリース状のシリコーンから形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る粘性体カートリッジは、請求項８または請求項９に記載の粘性体カートリッジにおいて、前記粘性体は、融点が前記基材の軟化温度より低温の低融点金属から形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、基材のプレスに伴い、枠体が底板側にスライド移動する。そして、この枠体の移動に伴い、粘性体が転写手段によって圧縮され、粘性体の内部に均等圧力が発生するので、粘性体によって転写手段の各部を基材に均等の力で押し付けることができる。従って、基材に必要以上の温度や面圧を付加することなく、基材が転写手段から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。
【００２０】
ここで、枠体内に形成される収容空間内に直接粘性体を設けた場合、粘性体を交換する際に、枠体の内壁や転写手段の裏面等に付着する粘性体を拭き取る作業が必要であるため、交換に手間がかかるという問題がある。
しかしながら、請求項２の発明によれば、粘性体が粘性体カートリッジ内に収容されているので、粘性体カートリッジを交換することで粘性体を交換することができ、粘性体の交換を容易にすることができる。
【００２１】
ここで、粘性体の外縁が平面視で基材の外縁より大きい場合、転写手段において、粘性体の基材の外縁から飛び出た部分に対応する部分をスペーサによって押さえなければ、当該部分が粘性体によって押し上げられてしまい塑性変形してしまうおそれがある。そのため、スペーサが必要となるので、部品点数が増加してしまうという問題がある。
しかしながら、請求項３の発明によれば、粘性体の外縁が基材の外縁より小さいので、粘性体が基材の外縁から飛び出ることがない。そのため、スペーサを不要にすることができ、部品点数を低減することができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、粘性体の外縁が平面視で基材の外縁より大きいので、粘性体は、転写手段の各部を基材の全面に均等の力で押し付けることができる。そのため、基材の全面に転写手段の形状パターンを良好に転写することができる。
また、粘性体の外縁が基材の外縁より大きいが、転写手段の基材の外縁から飛び出た部分をスペーサによって押さえることができるので、当該部分が転写手段によって押し上げられて塑性変形してしまうことを防止することができる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、転写手段がスタンパから構成されているので、転写手段がスタンパと天板とから構成される場合に比べ、部品点数を低減することができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、スタンパと粘性体との間に天板が配置されているので、スタンパの基材やスペーサに押さえられていない部分にかかる粘性体からの圧力を天板によって抑えることができる。そのため、当該部分が塑性変形してしまうことを確実に防止することができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、基材のプレスに伴い、枠体が底板側にスライド移動する。そして、この枠体の移動に伴い、弾性体が転写手段によって圧縮され、弾性体の内部に均等圧力が発生するので、弾性体によってスタンパの各部を基材に均等の力で押し付けることができる。従って、基材に必要以上の温度や面圧を付加することなく、基材がスタンパから受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。
また、弾性体は、例えばゴム部材や樹脂部材から形成され、固体であるので、交換を容易にすることができる。
加えて、スタンパの背面側に天板が設けられていないので、部品点数を低減することができる。
【００２６】
請求項８の発明によれば、粘性体カートリッジは、転写手段の背面側に設けられ、内部に粘性体を収容する。従って、熱プレス成形装置が基材をプレスする際には、この粘性体が圧縮され、粘性体の内部に均等圧力が発生することとなる。そのため、粘性体カートリッジは、この粘性体によって、転写手段の各部を基材に均等の力で押し付けることができ、基材に必要以上の温度や面圧を付加することなく、基材が転写手段から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。
また、粘性体カートリッジは、内部に粘性体を収容するので、当該粘性体カートリッジを交換するだけで、容易に粘性体を交換することができる。
【００２７】
請求項９の発明によれば、粘性体を密封する第１弾性枠材の外側に、第１弾性枠材より薄く、粘性体と同じ厚さの第２弾性枠材が設けられているので、粘性体カートリッジが圧縮された際に、第１弾性枠材が潰れて第２弾性枠材が２枚の薄板と密着することにより、粘性体を十分に密封することができる。
また、第２弾性枠材は、第１弾性枠材より大きな硬度を有し、粘性体と同じ厚さを有しているため、第２弾性枠材はほとんど潰れないことがない。従って、粘性体カートリッジが圧縮された際に、第２弾性枠材によって、第１弾性枠材が外側へ拡がることを規制することができる。よって、第１弾性枠材が潰れて薄板の外側に拡がってしまい、当該薄板の外側に拡がった部分が、当該粘性体カートリッジの背面に設けられる底板と、枠体の開口部内壁との間に挟みこまれ、破損してしまうことを防止することができる。
【００２８】
請求項１０の発明によれば、粘性体が、ゲル状またはグリース状のシリコーンから形成されているので、粘性体カートリッジが圧縮された際に、粘性体の内部に確実に均等圧力を発生させることができる。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、粘性体は、融点が基材の軟化温度より低温の低融点金属から形成されているので、転写する際に底板などによって暖められた際に柔らかくなる。そのため、転写する際において粘性体カートリッジが圧縮された際には、粘性体の内部に確実に均等圧力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
〔１．熱プレス成形装置の全体構成〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る熱プレス成形装置１を示す断面図である。なお、図１は、後述する図６のI−I線断面図となっている。
熱プレス成形装置１は、図１に示すように、プレス装置２と、金型装置３とを備えている。
【００３１】
〔２．プレス装置の構成〕
プレス装置２は、床に対して固定されたボルスタ２１と、このボルスタ２１の上方に配置されたスライド２２と、サーボモータを有し、スライド２２をボルスタ２１に対して近接離間させる駆動手段２３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、プレス装置２全体を制御する制御手段２４とを備えている。
【００３２】
〔３−１．金型装置の全体構成〕
金型装置３は、ボルスタ２１に設けられ、基材ｍが載置される下側金型部３Ａと、スライド２２に設けられた上側金型部３Ｂとを備えている。基材ｍとしては、液晶ディスプレイに用いられる導光板の基材であるアクリル板を使用する。各金型部３Ａ，３Ｂの基本構成は略等しいので、以下、下側金型部３Ａを例に各金型部３Ａ，３Ｂの構成について説明する。
【００３３】
〔３−２．金型部の全体構成〕
図２は、下側金型部３Ａの一部を拡大して示す断面図である。
各金型部３Ａ，３Ｂ（下側金型部３Ａ）は、図２に示すように、ベースプレート３１と、冷却プレート３２と、温調プレート３３と、枠体３４と、スタンパ３５と、スペーサ３６と、粘性体カートリッジ４とを備えている。
【００３４】
〔３−３．ベースプレートの構成〕
ベースプレート３１は、矩形板状に形成され、ボルスタ２１およびスライド２２上に固定されている。このベースプレート３１内には、真空吸着用穴３１１（図４参照）と、熱電対挿入穴３１２（図４参照）とが形成されている。このうち、熱電対挿入穴３１２は、後述する冷却プレート３２および温調プレート３３内にまで延設され、温調プレート３３の上面で開口している。この熱電対挿入穴３１２内には、制御手段２４に接続される図示しない熱電対が挿入される。熱伝対は、先端がスタンパ３５と粘性体カートリッジ４との間に設置され、スタンパ３５の温度を測定して制御手段２４に出力する。
【００３５】
〔３−４．冷却プレートの構成〕
冷却プレート３２は、矩形板状に形成され、ベースプレート３１と温調プレート３３との間に固定されている。この冷却プレート３２内には、複数の水孔３２１が形成されている。これらの水孔３２１に冷却水が流通することにより、冷却プレート３２は、温度が一定に保たれ、後述する温調プレート３３の熱がボルスタ２１およびスライド２２に伝達されることを防止する。なお、水孔３２１は、図示しない外部機器に接続されており、この外部機器との間で冷却水が循環するようになっている。後述する温調プレートの水孔３３１および枠体３４の水孔３４２も同様の構成となっている。
【００３６】
〔３−５．温調プレートの構成〕
温調プレート３３は、矩形板状に形成され、冷却プレート３２上に設けられている。このような温調プレート３３には段差部３３０が設けられ、温調プレート３３は、先端部の方が基端部より僅かに小さい断面視凸状に形成されている。
【００３７】
図３は、水孔３３１に係る構成を説明するための下側金型部３Ａの拡大断面図である。具体的には、図３は、後述する図６のIII−III線断面図の一部である。
温調プレート３３内には、図２および図３に示すように、複数の水孔３３１が形成されている。水孔３３１の両端の開口部分は止め栓３３３で封止されている。温調プレート３３の両端付付近には、それぞれベースプレート３１側の面から矩形（図３）に掘り込んだマニホールド部３３４が形成されている。このマニホールド部３３４により、前記複数の水孔３３１は連結されている。
【００３８】
温調プレート３３のベースプレート３１側の面には、マニホールド部３３４の開口を塞ぐような形で、直方体のマニホールドブロック３８２が固着されている。なお、マニホールドブロック３８２と温調プレート３３との間には、水漏れ防止用のＯリングＡ４が介装される。
マニホールドブロック３８２は、冷却プレート３２と同じ厚さを有し、冷却プレート３２と共にベースプレート３１と温調プレート３３との間に介在している。このようなマニホールドブロック３８２には、矩形（図３）に掘り込まれてマニホールド部３３４と連結するマニホールド連結部３８３と、このマニホールド連結部３８３に連結し、当該マニホールドブロック３８２を上下方向に貫通する貫通孔３８４が形成されている。
【００３９】
この貫通孔３８４の位置に合わせて、ベースプレート３１のマニホールドブロック３８２側の面には、矩形に掘り込んだ掘込部３１３が形成されている。また、ベースプレート３１には、この掘込部３１３から当該ベースプレート３１の側面までを水平方向に貫通する貫通孔３１４（図３）が形成されている。
掘込部３１３には、断熱シート３１５を介して配管ブロック３１６が埋め込まれる形で配設されている。配管ブロック３１６には、互いに直交し、かつ連通する２つの孔３１７，３１８が掘り込まれている。
【００４０】
マニホールドブロック３８２の貫通孔３８４と、配管ブロック３１６の孔３１７とには、パイプ３８５の両端がそれぞれが嵌め込まれている。パイプ３８５と、マニホールドブロック３８２および配管ブロック３１６との間には、それぞれ水漏れ防止用のＯリングＡ５，Ａ６が介装されている。
また、ベースプレート３１の貫通孔３１４内には、該ベースプレート３１の端面から配管３１９が挿入される。この配管３１９の一端側は、配管ブロック３１６の孔３１８に嵌め込まれる。なお、配管３１９と配管ブロック３１６との間には、水漏れ防止用のＯリングＡ７が介挿される。
【００４１】
配管３１９の他端側は、制御手段２４下にある図示しない温調装置につながっており、この温調装置と温調プレート３３の水孔３３１との間で水蒸気および冷却水が循環するように構成されている。これにより、温調プレート３３は、この温調装置に水蒸気および冷却水が供給されることにより、所望の温度に加熱冷却され、粘性体カートリッジ４を介してスタンパ３５を加熱冷却する。なお、水孔３３１に流通させる熱媒としては、水蒸気の代わりに例えば高温油を用いてもよい。
【００４２】
また、温調プレート３３は、冷却プレート３２に対して複数のストリッパーボルト３３２（図１）により、上下方向に僅かに移動可能に設けられている。これにより、本実施形態では、温調プレート３３の熱膨張および熱収縮による上下方向の寸法変化によって、当該温調プレート３３を冷却プレート３２に対して固定するためのボルトが変形したり緩んでしまうことを抑制することができる。本実施形態では、この温調プレート３３が、後述する粘性体４３の背面側に設けられる底板となる。
【００４３】
〔３−６−１．枠体の開口部の構成〕
枠体３４は、矩形枠状に形成され、開口部３４０内に、前記各プレート３２，３３および粘性体カートリッジ４が設けられる。この開口部３４０の内縁は、枠体３４上にスタンパ３５を介して設けられる基材ｍの外縁よりも大きくなっている。これにより、本実施形態では、詳しくは後述するが、開口部３４０内に設けられる粘性体カートリッジ４（粘性体４３）の平面視内側に基材ｍが設けられることとなり、基材ｍ全面に均一な成形圧力をかけることができる。
【００４４】
〔３−６−２．枠体と各プレートとの隙間の構成〕
また、開口部３４０には、温調プレート３３の段差部３３０に対応した形状の段差部３４１が設けられており、開口部３４０は、表面側に配置された表面側開口部３４０Ａと、表面側開口部３４０Ａよりも開口面積が大きい奥側の奥側開口部３４０Ｂとを備えている。このような開口部３４０の内縁と温調プレート３３の外縁との間には隙間Ｓ１が設けられている。
【００４５】
具体的に、この隙間Ｓ１は、表面側開口部３４０Ａの内縁と温調プレート３３の外縁との間に設けられた隙間Ｓ１１と、奥側開口部３４０Ｂの内縁と温調プレート３３の外縁との間に設けられた隙間Ｓ１２とからなるが、これらの隙間Ｓ１１，Ｓ１２はそれぞれ異なる寸法に設定されている。
【００４６】
表面側開口部３４０Ａの内縁と温調プレート３３の外縁との隙間Ｓ１１は、例えば０．５ｍｍに設定され、温調プレート３３の熱膨張および熱収縮に伴う寸法変化によって、温調プレート３３の外縁が表面側開口部３４０Ａの内縁に押し付けられないような寸法、かつ粘性体カートリッジ４を封止するのに十分小さな寸法に設定される。
また、奥側開口部３４０Ｂの内縁と温調プレート３３の外縁との隙間Ｓ１２は、前記隙間Ｓ１１に比べて大きな寸例、例えば１〜２ｍｍに設定される。すなわち、該隙間Ｓ１２は、該隙間Ｓ１２に係る金型の加工公差が厳しくなく、金型の加工が容易となる寸法に設定される。
【００４７】
これらの隙間Ｓ１は、図示しない真空ポンプが真空吸着用穴３１１（図４参照）からこの隙間Ｓ１の空気を吸引してスタンパ３５を枠体３４に対して固定することにも利用される。
枠体３４内には、複数の水孔３４２が形成されている。これらの水孔３４２に冷却水が流通することにより、枠体３４の温度は４０度程度に保たれる。
【００４８】
〔３−６−３．枠体とベースプレートとの連結構成〕
また、枠体３４は、ストリッパーボルト３４３（図１）およびスプリング３４４によってベースプレート３１に連結されており、上下にスライド移動可能に設けられるとともに、スプリング３４４によって上方に付勢されている。
このような上下の枠体３４は、それぞれ、スライド２２が下降して基材ｍが各金型部３Ａ，３Ｂによってプレスされる際には、スプリング３４４の付勢力に抗してベースプレート３１側にスライド移動する。そして、枠体３４は、この状態からスライド２２が上昇すると、この上昇に伴って、スプリング３４４の付勢力によってベースプレート３１から離隔する側にスライド移動する。
枠体３４とベースプレート３１との間、および枠体３４とスタンパ３５との間には、枠状のパッキンＡ１，Ａ２が介装され、隙間Ｓ１が密封される。
【００４９】
〔３−６−４．密閉空間を形成するための構成〕
図４は、熱プレス成形装置１の図１および図３とは異なる断面を示す断面図である。具体的には、図４は、後述する図６のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
上側金型部３Ｂの枠体３４には、図４に示すように、真空フレーム３４５がストリッパーボルト３４５０およびスプリング３４５１によって当該上側金型部３Ｂの枠体３４に上下にスライド移動可能に連結されている。真空フレーム３４５の下面には、パッキンＡ３が設けられている。上側金型部３Ｂの枠体３４には、平面視で温調プレート３３を挟んで対向するように、一対の位置決めピン３４６（図４では１つのみ図示）が設けられている。
【００５０】
一方、下側金型部３Ａの枠体３４には、真空吸引穴３４７と大気開放穴３４８（図６参照）とが形成されている。真空吸引穴３４７は、図示しないバルブを介して真空ポンプに接続されている。大気開放穴３４８は、図示しないバルブを介して熱プレス成形装置１外へ連通している。各バルブは、制御手段２４の制御下にある。これにより、制御手段２４は、スライド２２を下降させ、真空フレーム３４５の内側に密閉空間を形成した際に、大気開放穴３４８側のバルブを閉じ、真空吸引穴３４７側のバルブを開けることにより、密閉空間内の空気を真空吸引穴３４７を介して真空ポンプにより吸い出して、密閉空間を真空にすることができる。また、制御手段２４は、真空吸引穴３４７側のバルブを閉じ、大気開放穴３４８側のバルブを開けることにより、大気開放穴３４８を開放して密閉空間の真空状態を解除することができる。
【００５１】
また、下側金型部３Ａの枠体３４には、各位置決めピン３４６に対応する位置にそれぞれ位置決め穴３４９が形成されている。本実施形態では、これら各位置決め穴３４９に各位置決めピン３４６が挿入されることにより、金型部３Ａ，３Ｂの相対位置を位置決めすることができ、ひいては各金型部３Ａ，３Ｂに取り付けられるスタンパ３５の相対位置を精度よく位置決めすることができる。
【００５２】
下側金型部３Ａの枠体３４には、さらに圧力センサー取付穴３７０が形成されている。圧力センサー取付穴３７０には、制御手段２４に接続される図示しない圧力センサーが取り付けられる。圧力センサーは、真空フレーム３４５の内側に密閉空間が形成された際に、密閉空間内の圧力を測定し、制御手段２４に出力する。
【００５３】
〔３−６−５．スタンパを押さえるための構成〕
図５は、固定スライダ３７２を示す断面図、図６は、下側金型部３Ａの平面図である。
このような各金型部３Ａ，３Ｂの枠体３４には、図５および図６に示すように、複数の収納溝３７１と、各収納溝３７１内に収納された固定スライダ３７２と、複数の逃げ溝３７３（図６）とが設けられている。
固定スライダ３７２は、対向する２つの固定スライダ３７２Ａ，３７２Ｂから構成されている。
【００５４】
このような固定スライダ３７２（３７２Ａ，３７２Ｂ）は、固定ブロック３７４と、スライダ本体３７５とを備えている。
固定ブロック３７４は、スライダ本体３７５にボルト３７６で固定されている。この固定ブロック３７４は、スペーサ３６を介してスタンパ３５の端縁部を押さえ、スタンパ３５を枠体３４の所定の位置に位置決め固定する。このように、本実施形態では、温度が一定に保たれた枠体３４に設けられた固定ブロック３７４によりスタンパ３５を位置決め固定するので、各金型部３Ａ，３Ｂに取り付けられるスタンパ３５の相対位置をより精度よく位置決めすることができる。
【００５５】
スライダ本体３７５には、スタンパ３５の対応する辺に対して直交する方向に延びるトラック孔３７７が形成されている。スライダ本体３７５は、このトラック孔３７７を挿通し、枠体３４に螺合するストリッパボルト３７８により、スタンパ３５の対応する辺に向かってスライド移動可能に設けられている。
【００５６】
このようなスライダ本体３７５と枠体３４との間にはスプリング３７９が介装されており、このスプリング３７９により、固定スライダ３７２は、スタンパ３５の対応する辺に向かって付勢されている。固定スライダ３７２Ａのスプリング３７９の方が、固定スライダ３７２Ｂのスプリング３７９よりも弾性の強いものが用いられている。これにより、スタンパ３５を固定ブロック３７４によって固定した際に、弾性力の弱いスプリング３７９を有する固定スライダ３７２Ｂ側が外側に付勢されることとなるので、弾性力の強いスプリング３７９を有する固定スライダ３７２Ａの固定ブロック３７４を、スタンパ３５の取り付け位置基準とすることができる。
また、冷却水によって温度が一定に保たれている枠体３４に、固定スライダ３７２がスタンパ３５の対応する辺に向かってスライド移動可能に設けられているので、熱転写時に水平方向に熱膨張および熱収縮するスタンパ３５の寸法変化を固定スライダ３７２によって吸収することができる。
【００５７】
また、スライダ本体３７５の先端には、キー溝３８０が設けられており、このキー溝３８０に所望の厚さのキー３８１を挿入することで、スタンパ３５の対応する辺に向かったスライダ本体３７５の位置、ひていは固定ブロック３７４の位置を微調整することができるようになっている。
逃げ溝３７３は、ボルスタ２１およびスライド２２が近接した際に、対向する金型部３Ａ，３Ｂに設けられた固定スライダ３７２の固定ブロック３７４を収納する。
【００５８】
〔３−７．スタンパの構成〕
スタンパ３５は、矩形板状に形成され、図５に示すように、枠体３４の開口部３４０の周縁部に外縁部が固定される。具体的には、前述したように、スタンパ３５は、隙間Ｓ１を利用した真空吸着と、固定スライダ３７２による押さえとにより、枠体３４に対して固定される。このスタンパ３５により、開口部３４０が閉塞され、スタンパ３５、温調プレート３３、および枠体３４により囲まれた収容空間Ｖ１が形成される。この収容空間Ｖ１には、後述する粘性体カートリッジ４が収容される。
【００５９】
スタンパ３５の表面には、微細な凹凸パターンからなる所定の形状パターンが形成されている。そして、スタンパ３５は、温調プレート３３により基材の軟化温度以上に加熱された後に、基材ｍに押し付けられることにより、基材ｍに所定の形状パターンを熱転写する。このようなスタンパ３５は、基材ｍをプレスする際に、後述するスペーサ３６との隙間Ｓ２部分が粘性体カートリッジ４によって押し上げられた際に塑性変形しない程度の十分な強度（厚み）を有している。枠体３４に対して固定されて開口部３４０を閉塞するとともに、基材ｍに形状パターンを熱転写する転写手段は、本実施形態では、このスタンパ３５から構成されている。
【００６０】
〔３−８．スペーサの構成〕
スペーサ３６は、外縁がスタンパ３５の外縁と等しい矩形枠状に形成されている。このスペーサ３６は、スタンパ３５上に載置され、固定スライダ３７２によって押さえられることにより、枠体３４に対して固定される。このようなスペーサ３６の内側には、わずかな隙間Ｓ２を介して基材ｍが設置される。すなわち、スペーサ３６の内縁は、基材ｍの外縁と僅かな隙間Ｓ２を介して配置され、外縁は、枠体３４の開口部３４０の外側に配置されることとなる。
【００６１】
このようなスペーサ３６の板厚は、基材ｍの板厚と略同様の厚さとなっている。また、基材ｍは、アクリル板であり、熱可塑性の板であるので、通常１０パーセント程度の板圧ばらつきがあるが、スペーサ３６の板厚は、この基材ｍの板厚ばらつきの最大厚さ＋０．１ｍｍ以内であることが好ましい。スペーサ３６の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や、スタンパ３５と同じ材質を採用することができる。
【００６２】
ここで、スライド２２が下降して各金型部３Ａ，３Ｂにより基材ｍが加圧されると、枠体３４がベースプレート３１側にスライド移動し、後述する粘性体カートリッジ４が、基材ｍおよびスペーサ３６を介してスタンパ３５により圧縮されることとなる。この際、その反力により、粘性体カートリッジ４内の粘性体４３に内圧が発生し、この内圧により、基材ｍ外側部分のスタンパ３５が押し上げらることとなる。しかしながら、本実施形態では、基材ｍ外側部分のスタンパ３５をスペーサ３６により押さえることができるので、スタンパ３５が粘性体４３によって押し上げられて塑性変形することを抑制することができ、スタンパ３５の耐久性を向上させることができる。
【００６３】
また、基材ｍおよびスペーサ３６の隙間Ｓ２部分のスタンパ３５は、粘性体カートリッジ４の粘性体４３内に発生する内圧により外側に押し上げられて弾性変形するが、本実施形態のスタンパ３５は、前述したように、塑性変形しない程度の十分な強度を有している。そのため、スタンパ３５の強度が低い場合には、スタンパ３５の背面に天板を設け、スタンパ３５の隙間Ｓ２部分が粘性体４３から受ける圧力を低減させる必要があるが、本実施形態では、スタンパ３５が十分な強度を有しているので、スタンパ３５の下面に天板を設けることを不要にでき、部品点数を低減することができる。
【００６４】
ここで、隙間Ｓ２を小さく設定した場合、この基材ｍの弾性変形を抑えることができる。しかしながら、隙間Ｓ２を小さく設定した場合、基材ｍとスペーサ３６との板厚差により、基材ｍの外縁近傍と基材ｍの中央部とで、スタンパ３５により加えられる面圧のばらつきが大きくなってしまう。一方、隙間Ｓ２を大きく設定した場合、隙間Ｓ２部分のスタンパ３５が押し上げられて弾性変形することにより、基材ｍとスペーサ３６との板厚差を吸収することができ、基材ｍの外縁近傍と、基材ｍ中央部の面圧のばらつきを抑えることができる。しかしながら、スタンパ３５の弾性変形量が増大してしまうので、隙間Ｓ２部分のスタンパ３５の耐久性が低下してしまう。
【００６５】
従って、このような利点および欠点を考慮したうえで、隙間Ｓ２の寸法を調整する。そして、このような隙間Ｓ２の寸法調整に加え、スペーサ３６および基材ｍの板厚を調整することで、基材ｍに加わる面圧のばらつきを制御する。本実施形態では、このような制御に加え、後述する粘性カートリッジ４により、基材ｍに加わる面圧のばらつきを低減させる。
【００６６】
〔３−９．基材の構成〕
基材ｍは、前述したように、液晶ディスプレイに用いられる導光板の基材であるアクリル板（ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）板）であり、矩形板状に形成され、スペーサ３６の内側に配置されている。
【００６７】
〔３−１０．粘性体カートリッジの構成〕
粘性体カートリッジ４は、図５に示すように、スタンパ３５、温調プレート３３、および枠体３４により囲まれた収容空間Ｖ１内に収納されている。
【００６８】
図７は、粘性体カートリッジ４を示す断面図、図８は、粘性体カートリッジ４を示す平面図である。
粘性体カートリッジ４は、図７および図８に示すように、平面視矩形状に形成されている。この粘性体カートリッジ４は、一対の薄板（シム）４１と、弾性枠材４２と、粘性体４３とを備えている。
【００６９】
薄板４１は、板厚の０．３ｍｍのＳＵＳ（ステンレス鋼）から形成されている。このように、本実施形態では、薄板４１が金属製となっているので、温調プレート３３からの熱をスタンパ３５に良好に伝達させることができる。なお、薄板４１は、ＳＵＳの他、黄銅や、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等の金属から形成されることが好ましい。また、薄板４１の板厚は、０．１〜０．５ｍｍの間にあることが好ましい。
【００７０】
弾性枠材４２は、第１弾性枠材４２１と、第２弾性枠材４２２とを備えている。
第１弾性枠材４２１は、薄板４１間に設けられており、薄板４１と収容空間Ｖ２を形成する。この収容空間Ｖ２内に後述する粘性体４３が収容（充填）される。このような第１弾性枠材４２１は、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍに形成されており、３０％程度潰れた際に粘性体４３の厚さと等しくなるように設計されている。第１弾性枠材４２１は、高温下で繰り返し負荷を受けても永久変形が生じにくい硬度ショアＡ８０のＰＭＦ（フッ素ゴム）材から形成されている。
なお、上側の薄板４１と粘性体４３との間の空気は、スタンパ３５吸着のために真空吸着穴３１１から空気を吸引した時に隙間Ｓ１中の空気と一緒に吸引される。
【００７１】
第２弾性枠材４２２は、薄板４１間において、第１弾性枠材４２１の外側に設けられている。この第２弾性枠材４２２は、幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍと、第１弾性枠材４２１よりは薄く、粘性体４３と同じ厚さに形成されている。また、第２弾性枠材４２２は、高温下で繰り返し負荷を受けると永久変化が生じることがあるが硬度が高いＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）から形成されている。
【００７２】
粘性体４３は、熱伝導率が２Ｗ／ｍｋ以上の高熱伝導のゲル状のシリコーン（シリコーンゴム）から形成されている。粘性体とは、ねばる性質を有し、外力によって内部の一部部分に流れが生じた際に、その速度を一様にしようとする力（摩擦力）が生ずる性質を有する物体のことを意味する。この粘性体４３は、厚さ２ｍｍに形成されている。なお、粘性体４３は、グリース状のシリコーンから形成されていてもよい。
【００７３】
このような粘性体４３は、前述したように、粘性体カートリッジ４内に収容されている。従って、枠体３４内に形成される収容空間Ｖ１に直接粘性体４３を設けた場合には、粘性体４３を交換する際に、温調プレート３３や枠体３４、およびスタンパ３５に付着する粘性体４３を拭き取る作業が必要であるが、本実施形態では、粘性体４３が粘性体カートリッジ４内に収容されているので、粘性体カートリッジ４を交換することで粘性体４３を交換することができる。そのため、前記のような作業を不要にすることができ、粘性体４３の交換を容易にできる。
また、粘性体４３は、熱伝導率が２Ｗ／ｍｋ以上の高熱伝導のシリコーンゴムから形成されているので、温調プレート３３の熱を良好にスタンパ３５に伝達することができる。
【００７４】
図９は、圧縮された粘性体カートリッジ４を示す断面図である。
このような粘性体カートリッジ４は、基材ｍをプレスする際に加圧されると、図９に示すように、薄板４１が互いに近接するとともに厚みのある第１弾性枠材４２１が潰れ、これら薄板４１および第１弾性枠材４２１により粘性体４３が密閉され、圧縮される。これにより、本実施形態では、粘性体４３の内部に均等に圧力が発生するので、粘性体カートリッジ４が、当該粘性体カートリッジ４上に設けられるスタンパ３５の各部を基材ｍに均等の力で押し付けることができ、基材ｍがスタンパ３５から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。
【００７５】
このように、本実施形態では、基材ｍへのプレス時間を長くするなど、通常のプレス工程を変化させることなく、粘性体カートリッジ４をスタンパ３５背面に設けることで、基材ｍがスタンパ３５から受ける接触面圧の分布を均一にするので、設備コスト、ランニングコスト、生産時間などを良好に維持することができる。また、基材ｍに反りやうねりなどを生じさせることなく、基材ｍを良好にプレスすることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、開口部３４０の内縁が基材ｍの外縁よりも大きくなっており、開口部３４０内に設けられる粘性体カートリッジ４の粘性体４３の外縁が、基材の外縁より大きくなっているので、粘性体４３の平面視内側に基材ｍが設けられることとなる。従って、粘性体４３によって、スタンパ３５を基材ｍの全面に均等の力で押し付けることができ、基材ｍの全面にスタンパ３５の形状パターンを良好に転写することができる。
【００７７】
ここで、第２弾性枠材４２２は、粘性体４３と同じ厚さに形成されているので、粘性体カートリッジ４が加圧された際に潰れることがない。従って、第１弾性枠材４２１が粘性体カートリッジ４の縁部に沿って設けられている場合には、粘性体カートリッジ４が加圧された際に、第１弾性枠材４２１が３０％ほど潰れて水平方向に拡がって薄板４１の外縁から飛び出てしまい、この飛び出た部分が温調プレート３３と枠体３４との隙間Ｓ１１に噛み込まれて破損してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、潰れることがない第２弾性枠材４２２が粘性体カートリッジ４の縁部に沿って設けられているので、粘性体カートリッジ４が加圧された際に、第２弾性枠材４２２によって第１弾性枠材４２１が外側へ拡がることを規制することができる。このため、第１弾性枠材４２１が前記隙間Ｓ１１に挟みこまれ、破損してしまうことを防止することができ、粘性体カートリッジ４の耐久性を良好にできる。
【００７８】
〔４．熱プレス成形装置の成形モーション〕
以下、熱プレス成形装置１の成形モーションについて説明する。
図１０は、熱プレス成形装置１の成形モーションを説明するための図である。具体的に、図１０（Ａ）は、（成形モーションの１サイクルにおける）スライド２２の上下位置の変化を示す図、図１０（Ｂ）は、プレス加圧力の変化を示す図、図１０（Ｃ）はスタンパ３５の温度変化を示す図、図１０（Ｄ）は真空フレーム３４５内の密閉空間の圧力変化を示す図である。
【００７９】
時刻ｔ１において、基材ｍは、下側金型部３Ａのスタンパ３５上にセットされており、スライド２２は上限位置Ｂ１にいる。
【００８０】
時刻ｔ１から時刻ｔ２において、制御手段２４は、スライド２２を、真空フレーム３４５の下面が下側金型部３Ａの枠体３４に当接する位置Ｂ２まで下降させ、真空フレーム２４５の内側に、基材ｍ等を内包する密閉空間を形成する。
【００８１】
時刻ｔ２から、制御手段２４は、この密閉空間内の真空引きを開始するとともに、温調プレート３３へ高温の蒸気を供給し始める。
【００８２】
時刻ｔ３になり、密閉空間内の圧力が熱転写に適した真空度Ｐ２に達すると、制御手段２４は、スライド２２の制御を位置制御から加圧力制御に切り替える。そして、制御手段２４は、基材ｍへの加圧力がＬ１となる位置Ｂ３までスライド２２を下降させ、時刻ｔ４まで、上下のスタンパ３５を予備加圧力Ｌ１で基材ｍの両面に押し付ける。なお、真空度Ｐ２は、−９０ＫＰａ以下に設定され、予備加圧力Ｌ１は、基材ｍにかかる面圧が１ＭＰａとなるように設定されている。
【００８３】
このように、密閉空間内の圧力が真空度Ｐ２に達する時刻ｔ３までは、スタンパ３５を基材ｍに押し付けないことにより、基材ｍとスタンパ３５との間に空気が残留することを防止することができる。そして、これにより、残留空気によって形状パターンの一部が未転写となる等の転写不具合の発生を防ぐことができる。
また、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、予備加圧力Ｌ１でスタンパ３５を基材ｍの両面に押し付けることにより、温調プレート３３、粘性体カートリッジ４、およびスタンパ３５を密着させ、温調プレート３３からスタンパ３５へ熱を効果的に伝達させてスタンパ３５を良好に加熱することができる。
【００８４】
時刻ｔ４になり、スタンパ３５の温度が転写可能温度Ｈ２に達すると、制御手段２４は、基材ｍへの加圧力が転写可能加圧力Ｌ２となる位置Ｂ４までスライド２２を下降させる。そして、基材ｍへの加圧力が転写可能加圧力Ｌ２に達する時刻ｔ５から時刻ｔ６まで、制御手段２４は、温調プレート３３によって基材ｍを加熱しながら、転写可能加圧力Ｌ２でスタンパ３５を基材ｍに加圧し続ける。
【００８５】
この基材ｍをプレスする際に、本実施形態では、上下の枠体３４が、それぞれスプリング３４４の付勢力に抗してベースプレート３１側にスライド移動する。そして、この枠体３４の移動に伴い、粘性体カートリッジ４が基材ｍおよびスペーサ３６を介してスタンパ３５によって圧縮され、粘性体カートリッジ４内の粘性体４３に均等圧力が発生するので、粘性体カートリッジ４上に設けられるスタンパ３５の各部を基材ｍに均等の力で押し付けることができ、基材ｍがスタンパ３５から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。従って、スタンパ３５の形状パターンを良好に基材ｍに転写することができる。
【００８６】
なお、転写可能温度Ｈ２は、基材ｍがアクリル板である本実施形態では、１２０〜１５０℃に設定され、転写可能加圧力Ｌ２は、基材ｍにかかる面圧が４〜６ＭＰａとなるように設定される。また、基材ｍを加熱しながら加圧し続ける時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間Ｔは、基材ｍの材質やスタンパ３５の形状パターンに応じて、転写不具合が発生しないような最適な値に設定される。
【００８７】
時刻ｔ６になると、制御手段２４は、温調プレート３３への蒸気の供給を停止し、温調プレート３３へ冷却水を供給して、粘性体カートリッジ４、スタンパ３５、および基材ｍを冷却する。そして、基材ｍを冷却することにより、形状パターンを基材ｍに固定させる。
【００８８】
時刻ｔ７になり、スタンパ３５の温度が離型可能温度Ｈ１になると、制御手段２４は、真空フレーム２４５の内側の密閉空間を大気開放する。これにより、密閉空間内の圧力は、時刻ｔ８にて大気圧Ｐ１に戻る。なお、基材ｍがアクリル板である本実施形態では、離型可能温度Ｈ１は、５０〜８０℃に設定されている。
【００８９】
時刻ｔ８になると、制御手段２４は、スライド２２の制御を再び加圧力制御から位置制御に切り替え、スライド２２を上限位置Ｂ１まで上昇させる。これにより、基材ｍの取出しが可能となる。
【００９０】
〔５−１．実施例１：接触面圧分布の比較〕
温調プレート上に直接スタンパが配置された従来の熱プレス成形装置と、本実施形態の熱プレス成形装置１とにおいて、それぞれ基材に６ＭＰａの面圧が加わるように加圧し、スタンパの代わりとして用いる後述の鏡面プレートから基材が受ける接触面圧の分布を測定した。基材は、寸法３４０×２１７×０．７ｍｍのアクリル板（ＰＭＭＡ板）を使用した。本実施形態の成形装置１では、スペーサとして板厚０．７ｍｍの剛体スペーサを使用した。そして、各成形装置において、スタンパの代わりに板圧２ｍｍの鏡面プレートを使用するとともに、この鏡面プレートと基材との間に感圧紙を介装し、各成形装置それぞれにおいて室温２５℃で５秒間基材をプレスした際の接触面圧の分布を測定した。
【００９１】
図１１は、従来の成形装置における接触面圧分布を示す図、図１２は、本実施形態の成形装置１における接触面圧分布を示す図である。各図１１，１２において、色の濃い部分は圧力が高く、色の薄い部分は圧力が低いことを示している。
図１１に示すように、従来の成型装置では、基材部分３５０の接触面圧に大きなむらが生じることが分かる。
図１２に示すように、本実施形態の成型装置１における接触面圧分布においては、基材部分３５０の周囲にスペーサ部分３６０による面圧分布が現れる。図１２から、本実施形態の成型装置１では、基材部分３５０の外縁部の約５ｍｍの幅の面圧が若干増加するものの、基材部分３５０においては均一な接触面圧を得られることが分かる。
【００９２】
〔５−２．実施例２：板厚分布の比較〕
従来の熱プレス成形装置と、本実施形態の熱プレス成形装置１とにおいて、それぞれ基材をプレス成形し、プレス成形前後の基材の板厚分布を測定した。基材は、実施例１と同様、寸法３４０×２１７×０．７ｍｍのアクリル板を使用した。
【００９３】
図１３は、従来の成形装置におけるプレス成形前の基材の板厚分布を示す図、図１４は、従来の成形装置におけるプレス成形後の基材の板厚分布を示す図である。各図１３，１４において、横軸は、基材の長辺（３４０ｍｍ）方向の位置を示し、グラフの系列は、短辺（２１７ｍｍ）方向の位置を示している。例えば■のグラフは、基材の長辺から短辺方行に１０mm内側に入った位置の板厚を長辺方向に沿って各点で測定した結果を示している。
【００９４】
図１３および図１４に示すように、従来の成形装置では、プレス成形前の板厚ばらつきは、最大で０．０２ｍｍであるのに対し、プレス成形後の板厚ばらつきは、最大で０．０９３ｍｍと大きくなっていることが分かる。
また、プレス成形前の板厚ばらつきの状態と、プレス成形後の板厚ばらつきの状態とが大きく異なることが分かる。これは、実施例１で前述したように、従来の成形装置では、基材がスタンパから受ける接触面圧にむらが生じるため、基材の各部の厚み方向の変形量にばらつきが生じるのだと考えられる。
【００９５】
図１５は、本実施形態の成形装置１におけるプレス成形前の基材の板厚分布を示す図、図１６は、本実施形態の成形装置１におけるプレス成形後の基材の板厚分布を示す図である。
図１５および図１６に示すように、本実施形態の成形装置１では、プレス成形前の板厚ばらつきは、最大で０．０１５ｍｍであるのに対し、プレス成形後の板厚ばらつきは、最大で０．０５２ｍｍに留まっていることが分かる。
【００９６】
また、図１６のプレス成形後の板厚分布においては、◆のグラフに示されるように、基材の長辺から５ｍｍ短辺方向に入った部分は、局部的に板厚が減少していることが分かる。これは、実施例１で前述したように、本実施形態の成形装置１では、基材部分３５０の外縁部の約５ｍｍの幅の面圧が若干増加するからであると考えられる。
そして、図１６のプレス成形後の板厚分布において、外周の５ｍｍ幅の部分を除く箇所での板厚ばらつきは、最大で０．０１６ｍｍとプレス成形前の板厚ばらつきと同様であり、板厚ばらつきの傾向もプレス成形前の板厚ばらつきと同様であることが分かる。従って、本実施形態の成形装置１では、基材の板厚にばらつきがあっても、基材に均一な接触面圧を与えることができることが分かる。
【００９７】
〔６．第２実施形態〕
図１７は、本実施形態に係る熱プレス成形装置１Ａを示す断面図、図１８は、下側金型部３Ａの平面図である。なお、図１７および図１８では、分かりやすくするため、熱プレス成形装置１Ａを簡略化して描いた。以降、前記第１実施形態と同一機能部位には同一符号を付し、それらの説明を省略、若しくは簡略化する。
【００９８】
前記第１実施形態では、枠体３４の開口部３４０の内縁は、基材ｍの外縁より大きかったが、本実施形態では、図１７および図１８に示すように、枠体３４の開口部３４０の内縁は、基材ｍの外縁より小さくなっている点が特徴である。これにより、本実施形態では、粘性体４３の外縁が基材の外縁より小さくなるので、粘性体４３が基材ｍの外縁から飛び出ることがない。そのため、基材ｍの外縁から飛び出た部分の粘性体４３によって押圧されるスタンパ３５の所定の部分をスペーサ３６によって押さえる必要がないので、スペーサ３６を不要にすることができ、部品点数を低減することができる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様となっている。
【００９９】
〔７．第３実施形態〕
図１９は、本実施形態に係る熱プレス成形装置１Ｂを示す断面図である。
前記第１実施形態では、粘性体カートリッジ４内に収容された粘性体４３は、ゲル状のシリコーンから形成されていたが、本実施形態では、粘性体カートリッジ４Ａ内に収容された粘性体４３Ａは、軟化温度がアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂より低温である低融点金属から形成されている点が第１の特徴である。ここで、一般に、Ｐｂ（鉛）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｎ（スズ）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｉｎ（インジウム）等の種類の異なる金属を組み合わせて合金化することで、融点の低い合金を形成することができることが知られている。本実施形態の粘性体４３Ａは、このような性質を利用した融点が低い公知の低融点金属から形成されることにより、軟化温度がアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂より低温になっている。
【０１００】
このような本実施形態でも、粘性体４３Ａは、軟化温度が熱可塑性樹脂より低温である低融点金属から形成されているので、基材ｍをプレスする際には、温調プレート３３からの熱により粘性体４３Ａが暖められ、柔らかくなる。そのため、基材ｍをプレスする際において粘性体カートリッジ４Ａが加圧された際には、粘性体４３Ａは、確実に内部に均等圧力を発生させることができ、スタンパ３５の各部を基材ｍに確実に均等の力で押し付けることができる。従って、基材ｍがスタンパ３５から受ける接触面圧の分布を確実に均一にすることができる。
【０１０１】
また、前記第１実施形態では、スタンパ３５の背面側に直接粘性体カートリッジ４が設けられていたが、本実施形態では、スタンパ３５と粘性体カートリッジ４との間に天板３８が設けられている点が第２の特徴である。これにより、本実施形態では、スタンパ３５のスペーサ３６との隙間Ｓ２部分にかかる粘性体カートリッジ４からの面圧を低減することができるので、スタンパ３５が十分な強度を有していなくても、スペーサ３６との隙間Ｓ２部分が粘性体カートリッジ４からの面圧により塑性変形してしまうことを防止することができる。本実施形態では、この天板３８およびスタンパ３５から転写手段が構成されている。
【０１０２】
〔８．第４実施形態〕
図２０は、本実施形態に係る熱プレス成形装置１Ｃを示す断面図、図２１は、下側金型部３Ａの平面図である。
前記第１実施形態では、スタンパ３５の背面側に粘性体カートリッジ４が設けられていたが、本実施形態では、図２０および図２１に示すように、スタンパ３５の背面側にゴム部材５が設けられている点が特徴である。
【０１０３】
ゴム部材５は、具合的には、温調プレート３３、枠体３４、およびスタンパ３５により囲まれた収容空間Ｖ１内に収容されている。ゴム部材５は、板厚が２〜５ｍｍ程度に設定され、シリコーンゴムから形成されている。シリコーンゴムは、一般的に熱伝導が低いため、本実施形態では、ベースシリコーンにアルミナやセラミック等の添加剤を混入させることで熱伝導率が高められている。なお、一般的に、添加剤の混入量が多くなるとシリコーンゴムの熱伝導率は向上するが、硬度は低下し、シリコーンゴムの状態がゲル状あるいは粘土状になる。
【０１０４】
このように、スタンパ３５の背面側にゴム部材５が設けられた本実施形態でも、基材ｍをプレスする際にゴム部材５の内部に均等圧力が発生するので、この均等圧力によりスタンパ３５の各部を基材ｍに均等の力で押し付けることができる。従って、本実施形態でも、基材ｍがスタンパ３５から受ける接触面圧の分布を均一にすることができる。
本実施形態では、このゴム部材５が弾性体となる。なお、弾性体とは、外力によって形や体積が変化させられた際に、外力を取り去ると再び元の状態に回復する性質を有する物体のことを意味する。
【０１０５】
〔９．第５実施形態〕
図２２は、本実施形態に係る熱プレス成形装置１Ｄを示す断面図である。
前記第４実施形態では、ゴム部材５と温調プレート３３とが別体に設けられていたが、本実施形態では、図２２に示すように、ゴム部材５Ａ内部に、蒸気や冷却水等の熱媒が流通する水孔３３１が形成され、ゴム部材５と温調プレート３３とが一体に形成されている点が第１の特徴である。本実施形態では、これにより、部品点数を低減できる。
【０１０６】
また、前記第４実施形態では、ゴム部材５の背面側に、内部に冷却水等の熱媒が流通する冷却プレート３２が設けられていたが、本実施形態では、ゴム部材５Ａの背面側に、耐熱エポキシ樹脂等の断熱性の高い材料から形成される断熱プレート３２Ａが設けられている点が第２の特徴である。本実施形態では、このように、ゴム部材５Ａから、ベースプレート３１の背面側に設けられるボルスタ２１およびスライド２２への熱伝導を断熱する部材として、構成の複雑な冷却プレート３２の代わりに構成の簡素な断熱プレート３２Ａを用いたので、製造コストを低減することができる。なお、本実施形態では、この断熱プレート３２Ａがゴム部材５の背面側に設けられる底板となる。
【０１０７】
〔１０．実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記第４実施形態では、ゴム部材５は、単一のゴム材料から形成されていた。この場合、ゴム部材５を硬度が低いゴム材料から形成した場合には、加圧時に柔らかくなってしまい、温調プレート３３と枠体３４の内壁との僅かな隙間Ｓ１にゴム部材が入り込んでしまうおそれがある。これを防止するため、ゴム部材を、硬度が異なるゴム材料を組み合わせて形成してもよい。
【０１０８】
図２３は、変形例のゴム部材５Ａを示す平面図である。
すなわち、図２３に示すように、ゴム部材５Ａの矩形枠状の外周領域５１を、例えばショア硬度Ａ７０以上の硬度の高いシリコーンゴムで構成し、この硬度の高いシリコーンゴムで囲まれた内側の矩形の内側領域５２を、硬度の低い高熱伝導シリコーンゴムで構成してもよい。このようにゴム部材５Ａの外周領域５１を硬度の高いシリコーンゴムで構成することにより、加圧時にゴム部材５Ａの外縁部が柔らかくなり、当該外縁部が温調プレート３３と枠体３４の内壁との隙間Ｓ１に入り込んでしまうことを防ぐことができる。
【０１０９】
なお、当該変形例では、ゴム部材５Ａの外周領域５１を構成するゴム部材は、熱伝導率の低いシリコーンゴムが使用されている。これにより、当該変形例では、温調プレート３３から枠体３４への熱伝導を抑えることができ、枠体３４の熱膨張および熱収縮を抑制することができる。
また、ゴム部材５Ａの外周領域５１を硬度の高いシリコーンゴムで構成する代わりに、ゴム部材の外側にＯリングを設けることで、ゴム部材が温調プレート３３と枠体３４の内壁との隙間Ｓ１に入り込んでしまうことを防止してもよい。
【０１１０】
前記第１〜第３実施形態では、粘性体４３は、粘性体カートリッジ４内に収容され、枠体３４、温調プレート３３、およびスタンパ３５により囲まれた収容空間Ｖ１内に設けられていたが、粘性体４３は、収容空間Ｖ１内において、例えば枠体３４の内壁に沿って設けられたパッキン内にそのまま設けられていてもよい。
【０１１１】
前記各実施形態では、上下の金型部３Ａ，３Ｂそれぞれが、断熱プレート３２Ａあるいは温調プレート３３、枠体３４、スタンパ３５、および粘性体カートリッジ４あるいはゴム部材５，５Ａを備えていたが、どちらか一方の金型部３Ａ，３Ｂのみが、各部材３３，３３Ａ，３４，３５，４，５，５Ａを備えていてもよい。
【０１１２】
前記各実施形態では、基材ｍとして、液晶ディスプレイの導光板の基材を例示したが、基材としては、液晶ディスプレイの拡散板の基材や、レンズおよび光ディスク基板等の光学部品の基材を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、熱プレス成形装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱プレス成形装置を示す断面図。
【図２】下側金型部の一部を拡大してを示す断面図。
【図３】水孔に係る構成を説明するための下側金型部の断面図。
【図４】熱プレス成形装置の図１および図３とは異なる断面を示す断面図。
【図５】固定スライダを示す断面図。
【図６】下側金型部の平面図。
【図７】粘性体カートリッジを示す断面図。
【図８】粘性体カートリッジを示す平面図。
【図９】圧縮された粘性体カートリッジを示す断面図。
【図１０】熱プレス成形装置の成形モーションを説明するための図。
【図１１】従来の成形装置における接触面圧分布を示す図。
【図１２】前記実施形態の成形装置における接触面圧分布を示す図。
【図１３】従来の成形装置におけるプレス成形前の基材の板厚分布を示す図。
【図１４】従来の成形装置におけるプレス成形後の基材の板厚分布を示す図。
【図１５】前記実施形態の成形装置におけるプレス成形前の基材の板厚分布を示す図。
【図１６】前記施形態の成形装置におけるプレス成形後の基材の板厚分布を示す図。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る熱プレス成形装置を示す断面図。
【図１８】下側金型部の平面図。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る熱プレス成形装置を示す断面図。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る熱プレス成形装置を示す断面図。
【図２１】下側金型部の平面図。
【図２２】本発明の第５実施形態に係る熱プレス成形装置を示す断面図。
【図２３】変形例のゴム部材を示す平面図。
【符号の説明】
【０１１５】
１，１Ａ〜１Ｄ…熱プレス成形装置、２…プレス装置、３…金型装置、３Ａ…下側金型部、３Ｂ…上側金型部、４…粘性体カートリッジ、５…ゴム部材（弾性体）、２１…ボルスタ、２２…スライド、３２Ａ…断熱プレート（底板）、３３…温調プレート（底板）、３４…枠体、３５…スタンパ（転写手段）、３６…スペーサ、３８…天板（転写手段）、４１…薄板、４２…弾性枠材、４３，４３Ａ…粘性体、３４０…開口部、４２１…第１弾性枠材、４２２…第２弾性枠材、Ｖ１…収容空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１１】
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【図１２】
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