(57)【要約】【課題】被加工物に熱と圧力を加えて板状に成型する熱ロールプレス装置、及びこの熱ロールプレス装置で用いられる熱ロールであって、薄型の成形製品を高精度で成形することが可能な熱ロール及び熱ロールプレス装置を提供することである。【解決手段】熱ロールプレス装置の一対の熱ロールの少なくとも一方が、ロールの円周面を覆う円筒形状の金属プレートと、金属プレートと円周面との間に封入された非圧縮性の熱媒層と、を備えた構成として、上記問題を解決した。また、金属プレートの端部がロールと全周溶接されている構成として、上記問題を解決した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールの円周面を覆う円筒形状の金属プレートと、
前記金属プレートと前記円周面との間に封入された非圧縮性の熱媒層と、
を備えて構成されることを特徴とする、熱ロール。
【請求項２】
前記金属プレートの端部が前記ロールと全周溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱ロール。
【請求項３】
前記金属プレートの円筒外周面は鏡面仕上げされていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の熱ロール。
【請求項４】
前記熱媒が熱媒油であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱ロール。
【請求項５】
一対の熱ロールを有し、被加工物を前記一対の熱ロールの間で熱圧締するよう構成された熱ロールプレス装置において、
前記一対の熱ロールの少なくとも一方が、
前記熱ロールの円周面を覆う円筒形状の金属プレートと、
前記金属プレートと前記円周面との間に封入された非圧縮性の熱媒層と、
を備えて構成されることを特徴とする、熱ロールプレス装置。
【請求項６】
前記金属プレートの端部が前記ロールと全周溶接されていることを特徴とする、請求項５に記載の熱ロールプレス装置。
【請求項７】
前記金属プレートの円筒外周面は鏡面仕上げされていることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の熱ロールプレス装置。
【請求項８】
前記熱媒が熱媒油であることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれかに記載の熱ロールプレス装置。
【請求項９】
前記一対の熱ロールは、装置のフレームに回転可能に支持される固定熱ロールと、前記固定熱ロールを押圧する方向に駆動する可動熱ロールとを有し、
前記可動熱ロールが、
前記可動熱ロールの円周面を覆い、その端部が前記可動熱ロールと全周溶接されている円筒形状の金属プレートと、
前記金属プレートと前記円周面との間に隙間なく封入された非圧縮性の熱媒と、
を有することを特徴とする、請求項５から請求項８のいずれかに記載の熱ロールプレス装置。
【請求項１０】
前記一対の熱ロールは、装置のフレームに回転可能に支持される固定熱ロールと、前記固定熱ロールを押圧する方向に駆動する可動熱ロールとを有し、
前記固定熱ロールが、
前記固定熱ロールの円周面を覆い、その端部が前記固定熱ロールと全周溶接されている円筒形状の金属プレートと、
前記金属プレートと前記円周面との間に隙間なく封入された非圧縮性の熱媒と、
を有することを特徴とする、請求項５から請求項８のいずれかに記載の熱ロールプレス装置。
【請求項１１】
前記一対の熱ロールは、装置のフレームに回転可能に支持される固定熱ロールと、前記固定熱ロールを押圧する方向に駆動する可動熱ロールとを有し、
前記固定熱ロールと前記可動熱ロールの双方が、
前記熱ロールの円周面を覆い、その端部が前記熱ロールと全周溶接されている円筒形状の金属プレートと、
前記金属プレートと前記円周面との間に隙間なく封入された非圧縮性の熱媒と、
をそれぞれ有することを特徴とする、請求項５から請求項８のいずれかに記載の熱ロールプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂等の被加工物に熱と圧力を加えて板状に成型する熱ロールプレス装置、及びこの熱ロールプレス装置で用いられる熱ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえばプラスティック製のＩＣカード（インテグレーテド・サーキット・カード）やフレキシブル基板、フィルムなどを成形製造するために、熱ロールプレス装置が利用されている。熱ロールプレス装置は、例えば特開２０００−２７８４８号公報に開示されているもののように、主として互いに対向する２つの金属製の熱ロールの間に被加工物である樹脂材料を挟み込むものである。ロールはあらかじめ加熱されており、この加熱された熱ロールを回転して樹脂材料をプレスしながら送り出すことにより、連続的に成形が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような熱ロールプレス装置を用いる場合、加熱によって熱ロールに熱ひずみが発生し、熱ロールの真円度および真直度が低下する。さらに、熱ロールを回転可能に支持する軸受け部のギャップ精度が熱によって変化するため、熱ロールの回転軸に傾きが発生し得る。この結果、従来の熱ロールプレス装置では、例えば厚さ１００μｍ以下のフレキシブル基板などの薄型の成形製品の厚み精度を高く保つことが容易ではなかった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記の問題に鑑み、薄型の成形製品を高精度で成形することが可能な熱ロール及び熱ロールプレス装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本発明の熱ロールプレス装置においては、一対の熱ロールの少なくとも一方が、ロールの円周面を覆う円筒形状の金属プレートと、金属プレートと円周面との間に封入された非圧縮性の熱媒層と、を備えて構成される。
【０００６】
上記の如き発明によれば、ロールの円周面と金属プレートとの間には封入熱媒層が形成されているため、熱ロールの円周面に多少のひずみが生じたり、熱ロールの軸に微小な傾きが生じた場合であっても、そのゆがみや傾きは非圧縮性流体である熱媒がクッションとなることにより吸収される。
【０００７】
熱媒は均等に金属プレートを押圧するため、金属プレートの被加工物と当接する部分は他方の熱ロールに習って押し付けられる。この結果、円筒形状の金属プレートの真円度が高く保たれると共に、その中心軸は他方の熱ロールの中心軸に平行となる。以上の構成によって、薄型の成形製品を成形する場合であっても、厚み精度が高く保たれる製品の成形が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の可動熱ロール１００および固定熱ロール２００の側断面図である。又、図２は、図１の線分Ａ−Ａ’における可動熱ロール１００および固定熱ロール２００の断面図である。図１に示すように、可動熱ロール１００（固定熱ロール２００）は、胴部１０１（２０１）とその両側の軸部１０１ａ（２０１ａ），１０１ｂ（２０１ｂ）により一体に構成されている。可動熱ロール１００（固定熱ロール２００）はほぼ中実であり、その胴部１０１（２０１）の外周に沿って、ロール軸方向に延びる複数の直線流路１１１（２１１）が形成されている。
【０００９】
直線流路１１１（２１１）は、胴部１０１（２０１）を貫通する貫通孔の両端を盲キャップまたは溶接にて閉塞することによって形成される、両端閉の孔である。また、隣接する直線流路１１１（２１１）は、Ｕ字孔１１２（１１３）によって連結されている。かくして、図３に模式的に示すように、蛇腹状に（ジグザグに）胴部１０１の外周面を一周する流路１１０が形成される。なお、図３には可動熱ロール１００の流路１１０のみが示されているが、固定熱ロール２００についても同様に蛇腹状に胴部２０１の外周面を一周する流路２１０が形成されている。
【００１０】
図１に示すように、軸部１０１ａには、熱媒体（オイル等）を流路１１０に供給するための供給路１２０が設けられている。また、軸部１０１ｂには、熱媒体を排出するための排出路１３０が設けられている。供給路１２０と排出路１３０は、可動熱ローラ１００の径方向中心部を軸方向に延び、夫々連結路１２２，１３２を介して直線流路１１１の末端（図２に１１３，１１４で示す）に連結されている。
【００１１】
同様に、図１に示すように、軸部２０１ａには、熱媒体（オイル等）を流路２１０に供給するための供給路２２０、熱媒体を排出するための排出路２３０が設けられている。供給路２２０と排出路２３０は、固定熱ローラ２００の径方向中心部を軸方向に延び、夫々連結路２２２，２３２を介して直線流路２１１の末端に連結されている。
【００１２】
上記説明した可動熱ロール１００および固定熱ロール２００に形成された流路１１０および２１０には、所定温度に加熱された熱媒油がロール表面全面に渡って蛇行循環されるよう構成されている。この熱媒油の蛇行循環により、ロール外表面の温度は略均一に加熱される。なお、この流路１１０および２１０に熱媒油を供給する方法については後述する。
【００１３】
次に、実施形態の熱ロール１００および２００を用いた熱ロールプレス装置３００について説明する。図４は、熱ロールプレス装置３００の正面図である。図５及び図６は、熱ロールプレス装置３００を矢印Ｂ及びＣ方向から見た左側面図と右側面図である。熱ロールプレス装置３００は、前述の可動熱ロール１００と固定熱ロール２００を上下並べており、この２本の熱ロール１００，２００の間で被加工物（図示せず）を加熱・加圧するものである。
【００１４】
熱ロールプレス装置３００は、ベース３０１と、ベース３０１上に立設された左右一対の支柱３０２，３０２（図５と図６）を備えて構成されている。ベース３０１上には、水冷機能（後述）を有する左右一対の支持板３０５，３０５が設けられている。支持板３０５，３０５には、固定熱ロール２００を回転可能に支持する左右一対の軸受部３１０，３１０が取り付けられている。
【００１５】
なお、図４に示すように、固定熱ロール２００の軸部２０１ａおよび２０１ｂには、それぞれロータリージョイント２５０ａおよび２５０ｂが取り付けられている。また、ロータリージョイント２５０ａの熱媒体供給口２５１ａ及びロータリージョイント２５０ｂの熱媒体排出口２５１ｂは、フレキシブルホースＨ２（図５），Ｈ１（図６）により図示しない熱媒体加熱循環装置と連結されている。
【００１６】
図示しない熱媒体加熱循環装置はフレキシブルホースＨ２に高温の熱媒油を送る。熱媒油は熱媒体供給口２５１ａからロータリージョイント２５０ａに入り、ロータリージョイント２５０ａ内に形成された図示しない熱媒通路を通って固定熱ロール２００の供給路２２０に送られる。次いで熱媒油は、流路２１０を通って固定熱ロール２００の胴部２０１を加熱したのち、排出路２３０からロータリージョイント２５０ｂに送られる。次いで、ロータリージョイント２５０ｂに入った熱媒油は、ロータリージョイント２５０ｂ内に形成された図示しない熱媒通路を通って、ロータリージョイント２５０ｂの熱媒体排出口２５１ｂから排出される。熱媒体排出口２５１ｂから排出された熱媒油はフレキシブルホースＨ１を通って図示しない熱媒体加熱循環装置に戻される。
【００１７】
同様に、図４に示すように、可動熱ロール１００の軸部１０１ａおよび１０１ｂには、それぞれロータリージョイント１５０ａおよび１５０ｂが取り付けられている。また、ロータリージョイント１５０ａの熱媒体供給口１５１ａ及びロータリージョイント１５０ｂの熱媒体排出口１５１ｂは、フレキシブルホースＨ２（図５），Ｈ１（図６）により図示しない熱媒体加熱循環装置と連結されている。
【００１８】
図示しない熱媒体加熱循環装置はフレキシブルホースＨ２に高温の熱媒油を送る。熱媒油は熱媒体供給口１５１ａからロータリージョイント１５０ａに入り、ロータリージョイント１５０ａ内に形成された図示しない熱媒通路を通って固定熱ロール１００の供給路１２０に送られる。次いで熱媒油は、流路１１０を通って固定熱ロール１００の胴部１０１を加熱したのち、排出路１３０からロータリージョイント１５０ｂに送られる。次いで、ロータリージョイント１５０ｂに入った熱媒油は、ロータリージョイント１５０ｂ内に形成された図示しない熱媒通路を通って、ロータリージョイント１５０ｂの熱媒体排出口１５１ｂから排出される。熱媒体排出口１５１ｂから排出された熱媒油はフレキシブルホースＨ１を通って図示しない熱媒体加熱循環装置に戻される。
【００１９】
以上のように、本実施形態によれば、高温の熱媒油が、固定熱ロール２００の胴部２０１の外周部に形成された流路２１０を含む熱媒油循環流路を循環して固定熱ロール２００を加熱することが可能である。同様に、高温の熱媒油が、可動熱ロール１００の胴部１０１の外周部に形成された流路１１０を含む熱媒油循環流路を循環して可動熱ロール１００を加熱することが可能である。
【００２０】
また、可動熱ロール１００及び固定熱ロール２００には図示しない温度センサが取り付けられており、温度センサからの出力を用いてフィードバック制御を行なうことにより、可動熱ロール１００及び固定熱ロール２００の表面温度を制御することができる。
【００２１】
熱ロールプレス装置３００は、可動熱ロール１００を昇降駆動することにより、一対の熱ロール１００，２００のギャップを可変するよう構成されている。そのため、図５と図６に夫々示すように、左右の支柱３０２，３０３には、上下に延びる案内レール３５５，３５５が夫々取り付けられている。案内レール３５５，３５５には、キャリッジ３５２を介して可動フレーム３５０，３５０がスライド可能に取り付けられている。そして、この可動フレーム３５０，３５０の前面に、可動熱ロール１００を支持する軸受３２０，３２０が固定されている。
【００２２】
左右の可動フレーム３５０，３５０は、左右方向に延びるクロスバー３５１により連結されている。支柱３０２，３０２の上端には、前方に突出するブラケット３６１，３６１が取り付けられており、このブラケット３６１，３６１には、可動フレーム３５０，３５０を昇降駆動するための昇降シリンダ３６０，３６０が支持されている。昇降シリンダ３６０，３６０のプランジャーの下端はクロスバー３５１の上面に固定されている。
【００２３】
このように構成されているため、左右の昇降シリンダ３６０，３６０を駆動すると、左右の可動フレーム３５０，３５０が同時に昇降し、これにより可動熱ロール１００が昇降する。
【００２４】
図５に示すように、可動熱ロール１００と固定熱ロール２００との間隔を調整するため、上側の軸受部３２０と下側の軸受部３１０の間には、間隔調整機構３８０が設けられている。この間隔調整機構３８０は、下側の軸受部３１０の軸受メタル３１２の上面に沿って摺動するコッター３８２と、上側の軸受部３２０の軸受メタル３２２の下面に取り付けられ且つコッター３８２に当接する当接部３８４とを有している。
【００２５】
コッター３８２には、前方より後方が高くなるようテーパが設けられているため、コッター３８２を前後方向に摺動させると、当接部３８４がコッター３８２に当接する高さが変化する。これにより、軸受部３２０の鉛直方向位置が変化し、従って軸受部３２０と軸受部３１０の間隔が変化する。なお、コッター３８２を移動させるためのダイヤル３８５は、軸受部３１０の前側に取り付けられている。また、図６では隠れているが、間隔調整機構３８０は、右側の軸受部３２０と軸受部３１０の間にも設けられている。
【００２６】
このように構成されているため、昇降シリンダ３６０，３６０を駆動して昇降フレーム３５０，３５０を上昇させ、ダイヤル３８５を回転操作した後、再び昇降シリンダ３６０，３６０を駆動して可動フレーム３５０，３５０を下降させると、当接部３８４，３８４とコッター３８２，３８２が当接し、上下の熱ロール１００，２００の間隔が所望の間隔になる。
【００２７】
なお、上下の熱ロール１００，２００の間隔を表示するため、上側の軸受部３２０にはダイヤルゲージ３８６が設けられている。ダイヤルゲージ３８６の針の先端は、軸受部３１０に固定された被接触部材の頂面に当接しており、軸受部３１０，３２０の間隔に応じて変化するものである。
【００２８】
図４に示すように、右側の軸受部３１０，３２０の側面には、固定熱ロール２００および可動熱ロール１００を回転させるためのモータユニット３３０，３４０が取り付けられている。モータユニット３３０にはサーボモータ３３１が設けられており、サーボモータ３３１の主軸に取り付けられたピニオン（図示せず）に、固定熱ロール２００の軸部２１１ｂに取り付けられた中間ギア（図示せず）が係合している。同様に、モータユニット３４０では、サーボモータ３４１が図示しないピニオン・中間ギアを介して可動熱ロール１００を駆動するよう構成されている。かくして、上下の熱ロール１００，２００は夫々サーボ駆動される。
【００２９】
本実施形態においては、可動熱ロール１００の胴部１０１の円周面１０１ｃの径は、胴部１０１の両端の径よりもやや小さくなっている。円周面１０１ｃはその全周にわたって金属プレート１４１に覆われている。金属プレート１４１と胴部１０１の両端とは全周溶接されており、円周面１０１ｃと金属プレート１４１との間の空間１４２は完全に外部から密封される。この空間１４２には熱媒油が隙間なく封入されている。
【００３０】
また、金属プレート１４１の表面は鏡面仕上げされており、その表面粗さは数μｍ以内となっている。従って、金属プレート１４１と固定熱ロール２００の真円度が高く保たれ、かつ中心軸は固定熱ロール２００の中心軸との平行度が高く保たれていれば、本実施形態の熱ロールプレス装置によって成形される製品の厚み精度は１０μｍ以内に保たれる。
【００３１】
上記のように円周面１０１ｃと金属プレート１４１との間の空間１４２には封入熱媒層が形成されているため、可動熱ロール１００の胴部１０１の円周面１０１ｃに多少のひずみが生じたり、可動熱ロール１００の軸に微小な傾きが生じた場合であっても、そのゆがみや傾きは非圧縮性流体である熱媒油がクッションとなることにより吸収される。熱媒油は均等に金属プレート１４１を押圧するため、金属プレート１４１の被加工物と当接する部分は固定熱ロール２００に習って押し付けられる。この結果、円筒形状の金属プレート１４１の真円度が高く保たれると共に、その中心軸は固定熱ロール２００の中心軸に平行となる。
【００３２】
従って、本実施形態によれば、厚み精度が１０μｍ以内に保たれる製品の成形が可能となる。
【００３３】
なお、上記説明した本実施形態においては、金属プレートと熱媒油によるクッションが可動熱ロール１００のみに使用される構成となっているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。すなわち、金属プレートと熱媒油によるクッションが固定熱ロール２００のみに使用される、或いは可動熱ロール１００と固定熱ロール２００の双方に使用される構成としてもよい。
【００３４】
また、上記説明した本実施形態においては、金属プレートが熱ロールの胴部の端部と全周溶接されることによって、熱ロールの胴部の円周面と金属プレート１４１との間の空間が完全に外部から密封される構成となっているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。すなわち、適切なパッキンを介して金属プレートが熱ロールの胴部にボルト止めされる構成としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の熱ロールプレス装置および熱ロールによれば、被加工物の厚み方向の精度低下などの不具合が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱ロールの側面図である。
【図２】図１の熱ロールのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１の可動熱ロールの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の熱ロールプレス装置の正面図である。
【図５】図４の熱ロールプレス装置の左側面図である。
【図６】図４の熱ロールプレス装置の右側面図である。
【符号の説明】
１００　　　　　　　可動熱ロール
１１０　　　　　　　流路
１４１　　　　　　　金属プレート
１４２　　　　　　　空間
１５０ａ，１５０ｂ　ロータリージョイント
２００　　　　　　　固定熱ロール
２１０　　　　　　　流路
２５０ａ，２５０ｂ　ロータリージョイント
３００　　　　　　　熱ロールプレス装置
【図１】
2004132427.tif 000003
【図２】
2004132427.tif 000004
【図３】
2004132427.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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