(57)【要約】　　　（修正有）【課題】加熱に続いて冷却する処理を短時間に効率良く行うことができる熱プレス装置を提供することにある。【解決手段】加圧ブロック２ａ、２ｂと接触して熱吸収により加圧ブロックを冷却するための冷却面を有する冷却ブロック１ａ，１ｂと、冷却ブロックと接触して熱放出により自身を冷却するための被冷却面を有する加圧ブロックと、冷却面と被冷却面とが接触して熱伝導を大きくする接触状態と、冷却面と被冷却面とが離脱して熱伝導を小さくする離脱状態とを実現する接触離隔手段とを具備するようにした熱プレス装置。【選択図】　図１
2004136333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ブロックと加圧ブロックと接触離脱手段を具備する熱プレス装置であって、
前記冷却ブロックは前記加圧ブロックと接触して熱吸収により前記加圧ブロックを冷却するための冷却面を有し、
前記加圧ブロックは前記冷却ブロックと接触して熱放出により自身を冷却するための被冷却面を有し、
前記接触離隔手段は前記冷却面と前記被冷却面とが接触して熱伝導を大きくする接触状態と、前記冷却面と前記被冷却面とが離脱して熱伝導を小さくする離脱状態とを実現する、
ことを特徴とする熱プレス装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱プレス装置において、前記加圧ブロックはヒータを取り付けるためのヒータ取付面を有し、そのヒータ取付面は前記被冷却面の反対側の面であることを特徴とする熱プレス装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の熱プレス装置において、前記冷却ブロックの内部には冷却水の流路を有することを特徴とする熱プレス装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の熱プレス装置において、前記離脱状態において前記冷却面と前記被冷却面を境界として形成された断熱層を密閉空間とするためのシール部材を具備することを特徴とする熱プレス装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱プレス装置において、前記断熱層に液体を供給排出するための流路と、その流路を開閉する弁とを具備することを特徴とする熱プレス装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱プレス装置において、前記液体は油であることを特徴とする熱プレス装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の熱プレス装置において、前記冷却ブロックを加圧することにより前記加圧ブロックに加圧力を伝達することを特徴とする熱プレス装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の熱プレス装置において、真空環境下において熱プレスを行なうための真空チャンバーを具備することを特徴とする熱プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱プレス装置の技術分野に属する。特に、１つの装置において加熱と冷却を行うときのタクトタイムを短くすることができる加熱ユニットと熱プレス装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般の熱プレス装置は、上部加熱プレートと下部加熱プレートの間に加工対象物品を挟んで熱プレスを行う構造となっている。この上部加熱プレートと下部加熱プレートとは、強大な圧力下においても所定の面精度と耐久性が得られるようにするため、加圧機構と一体化し頑丈な金属製のブロック形状の構造体となっており熱容量が極めて大きい（図３参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、加熱に続いて冷却する処理を短時間に効率良く行うことができない。したがって、生産性を高めるためには、加熱用の熱プレス装置と冷却用の熱プレス装置の２つを用意しておき、前者で加熱処理した加工対象物品を後者に素早く付け替えて冷却処理することが行なわれている。
【０００４】
しかし、この従来の方法では、熱プレス装置を２つ必要とする上、それらの間で加工対象物品を受け渡すための装置も必要とするため、全体の装置は複雑で大規模なものとなる。また、真空機構を付加するときには、２つの熱プレス装置の各々を真空チャンバー内に設置し所定の真空を維持することが必要であるため、益々全体の装置が複雑で大規模なものとなる。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加熱に続いて冷却する処理を短時間に効率良く行うことができる熱プレス装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、
本発明の請求項１に係る熱プレス装置は、冷却ブロックと加圧ブロックと接触離脱手段を具備する熱プレス装置であって、前記冷却ブロックは前記加圧ブロックと接触して熱吸収により前記加圧ブロックを冷却するための冷却面を有し、前記加圧ブロックは前記冷却ブロックと接触して熱放出により自身を冷却するための被冷却面を有し、前記接触離隔手段は前記冷却面と前記被冷却面とが接触して熱伝導を大きくする接触状態と、前記冷却面と前記被冷却面とが離脱して熱伝導を小さくする離脱状態とを実現するようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、冷却面と被冷却面とが離脱して熱伝導を小さくする離脱状態においては効率良い加熱を行うことができ、冷却面と被冷却面とが接触して熱伝導を大きくする接触状態においては効率よい冷却を行うことができる。したがって、加熱に続いて冷却する処理を短時間に効率良く行うことができる熱プレス装置が提供される。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る熱プレス装置は、請求項１に係る熱プレス装置において、前記加圧ブロックはヒータを取り付けるためのヒータ取付面を有し、そのヒータ取付面は前記被冷却面の反対側の面であるようにしたものである。本発明によれば、加圧ブロックはヒータ取付面においてヒータが取付けられ、その反対側の被冷却面において冷却が行なわれる。
【０００９】
また本発明の請求項３に係る熱プレス装置は、請求項１または２に係る熱プレス装置において、前記冷却ブロックの内部には冷却水の流路を有するようにしたものである。本発明によれば、冷却ブロックは冷却水によって強制冷却が行なわれる。
【００１０】
また本発明の請求項４に係る熱プレス装置は、請求項１〜３のいずれかに係る熱プレス装置において、前記離脱状態において前記冷却面と前記被冷却面を境界として形成された断熱層を密閉空間とするためのシール部材を具備するようにしたものである。本発明によれば、シール部材により断熱層を密閉空間とすることができる。
【００１１】
また本発明の請求項５に係る熱プレス装置は、請求項４に係る熱プレス装置において、前記断熱層に液体を供給排出するための流路と、その流路を開閉する弁とを具備するようにしたものである。本発明によれば、流路により断熱層に液体を供給排出できるとともに弁により流路の開閉を行なうことができる。
【００１２】
また本発明の請求項６に係る熱プレス装置は、請求項５に係る熱プレス装置において、前記液体は油であるようにしたものである。本発明によれば、断熱層に油を供給排出できる。
【００１３】
また本発明の請求項７に係る熱プレス装置は、請求項４〜６に係る熱プレス装置において、前記冷却ブロックを加圧することにより前記加圧ブロックに加圧力を伝達するようにしたものである。本発明によれば、冷却ブロックから加圧ブロックに加圧力が伝達される。
【００１４】
また本発明の請求項８に係る熱プレス装置は、請求項１〜７のいずれかに係るの熱プレス装置において、真空環境下において熱プレスを行なうための真空チャンバーを具備するようにしたものである。本発明によれば、真空環境下において熱プレスと冷却とを連続して行なうことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明の熱プレス装置における構成と動作について、図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の熱プレス装置において冷却面と被冷却面とが離脱する離脱状態を示す断面図であり、図２は本発明の熱プレス装置において冷却面と被冷却面とが接触する接触状態を示す断面図である。
【００１６】
図１、図２において、１ａは上冷却ブロック、１ｂは下冷却ブロック、２ａは上加圧ブロック、２ｂは下加圧ブロック、３ａは上緩衝シート、３ｂは下緩衝シート、４ａは上ヒータ、４ｂは下ヒータ、５ａは上冷却水流路、５ｂは下冷却水流路、６ａは上断熱層、６ｂは下断熱層、７ａは上シール部材、７ｂは下シール部材、８ａは上油流路、８ｂは下油流路である。
【００１７】
上冷却ブロック１ａは上加圧ブロック２ａと接触して熱吸収により上加圧ブロック２ａを冷却するための冷却面を有する。上冷却ブロック１ａには上冷却水流路５ａが設けられている。上冷却水流路５ａに冷却水を流すことにより、上冷却ブロック１ａの全体が冷却される。
【００１８】
上加圧ブロック２ａは上冷却ブロック１ａと接触して熱放出により自身を冷却するための被冷却面を有する。上加圧ブロック２ａは凹部を有し、その凹部において上冷却ブロック１ａを嵌め合わせる構造となっている。その凹部の底が被冷却面となっている。また、上加圧ブロック２ａは上ヒータ４ａを取り付けるためのヒータ取付面を有する。図１、図２に示す一例では、上緩衝シート３ａを介して間接的に上ヒータ４ａが取り付けられている。その取付面と被冷却面とは互いに反対面となっている。すなわち、凹部の底はプレート状となっており、内側が被冷却面であり外側の面がヒータ取付面（加熱側の面）である。
【００１９】
嵌め合せた構造の上冷却ブロック１ａと上加圧ブロック２ａは、２つの状態をとることができる。その１つは、図１に示すように、冷却面と被冷却面とが離脱する離脱状態である。もう１つは、図２に示すように、冷却面と被冷却面とが接触する接触状態である。
【００２０】
図１に示す離脱状態においては、上冷却ブロック１ａの冷却面と上加圧ブロック２ａの被冷却面を上下の境界面とする上断熱層６ａが形成される。また、上冷却ブロック１ａと上加圧ブロック２ａとが嵌め合いとなる部分には上シール部材７ａが設けられている。したがって、上断熱層６ａは、上油流路８ａの部分を除くと密閉空間となっている。
【００２１】
上油流路８ａは、上加圧ブロック２ａに形成されている。上油流路８ａは、上加圧ブロック２ａの外側から断熱層６ａの内側に通じる流路である。この上油流路８ａを通じて上断熱層６ａに油を供給し満たす。上断熱層６ａに満たされたその油は断熱材料として特性を有する。
【００２２】
また、この上加圧ブロック２ａに形成された上油流路８ａまたは上加圧ブロック２ａの外側に延びる上油流路８ａの配管には、流路を開閉する弁が設けられている。この弁を開くことにより、上油流路８ａを通じて油を供給することや排出することができる。一方、この弁を閉じることにより、上断熱層６ａは完全な密閉空間となる。
【００２３】
油は加圧による体積変化がないとみなすことができるから、弁を閉じて密閉空間とすることにより、上冷却ブロック１ａと上加圧ブロック２ａとは一体化する。すなわち、上冷却ブロック１ａに加えられた圧力や変位は上加圧ブロック２ａに伝達され、上加圧ブロック２ａに加えられた圧力や変位は上冷却ブロック１ａに伝達される。
【００２４】
上緩衝シート３ａは、圧力分布を均一にするとともに、上加圧ブロック２ａと上ヒータ４ａとの間における熱流量を調節するための緩衝シートである。上緩衝シート３ａとしては、耐熱性、弾力性（クッション性）を有するとともに、加熱のときの断熱と冷却のときの伝熱とが適度にバランスした熱伝導性を有する材料を選択して使用する。具体的には、ゴムシート、布シート、ガラス繊維布、厚紙、木材薄板、熱硬化性プラスチック板、等の単体材料、またはそれらのいくつかを含む複合材料を使用することができる。このような上緩衝シート３ａを使用することにより圧力分布が均一化するとともに加熱冷却特性に関係する上ヒータ４ａの背面における熱流量を適正化することができる。
【００２５】
上ヒータ４ａは、加熱面が平面状であれば、その方式についての限定は特にない。たとえば、電流を流すことにより発熱するニクロム線等の発熱線を平面状のパターンとなるように配線した電熱ヒータ、発熱体そのものが平面状の面ヒータ、加熱した油を平面状の流路に循環させるオイルヒータ、加熱した蒸気を平面状の設けた配管に送るスチームヒータ、等を適用することができる。
【００２６】
加工対象物品１００は、たとえば、シートとシートの貼り合せ、フィルムにコーティングした転写層の熱転写、箔押、エンボス、等のための材料である。具体的には、たとえば、プラスチックカード、ＩＣカード、ＩＣタグ、製袋（一般、ＢＩＢ）、多層プリント配線基板、等である。本発明においては、加工対象物品は平らな物品であればよく特に限定はない。
【００２７】
以上、本発明の熱プレス装置における上部のユニットの構成について説明した。下部のユニットについては上部のユニットと基本的に同一の構成である。すなわち、上記の説明において、上冷却ブロック１ａを下冷却ブロック１ｂに、上加圧ブロック２ａを下加圧ブロック２ｂに、上緩衝シート３ａを下緩衝シート３ｂに、上ヒータ４ａを下ヒータ４ｂに、上冷却水流路５ａを下冷却水流路５ｂに、上断熱層６ａを下断熱層６ｂに、上シール部材７ａを下シール部材７ｂに、上油流路８ａを下油流路８ｂに読み替えればよい。したがって、下部のユニットについての説明を省略する
【００２８】
図１、図２においては、熱プレス装置のフレーム、加圧機構、真空チャンバ、等が示されていない。ここで、それらの構成と動作について一例を説明するが、本発明は、この一例に限定されない。
上加圧ブロック２ａはサブフレームに固定支持されている。上加圧ブロック２ａをシリンダーと見ることができ、そのとき上冷却ブロック１ａをピストンと見ることができる。上冷却ブロック１ａはサブフレームに固定支持された油圧シリンダのシリンダー軸（ロッド）に連結しており、シリンダー軸の伸縮動作によりサブフレームに対して上下動する。この上下動により上冷却ブロック１ａと上加圧ブロック２ａは離脱状態と接触状態を実現する。上断熱層６ａの内部の油は、ピストンとしての上冷却ブロック１ａの上下動により上油流路８ａにおいて供給排出が行なわれる。
【００２９】
サブフレームは上下動可能に（メイン）フレームに固定されている。サブフレームはフレームに固定支持された油圧シリンダのシリンダー軸（ロッド）に連結しており、シリンダー軸の伸縮動作によりフレームに対して上下動する。この上下動により上加圧ブロック２ａと下加圧ブロック２ｂとの間にある加工対象物品１００等に対して加圧または非加圧を行うことができる。
【００３０】
下加圧ブロック２ｂはフレームに固定支持されている。下加圧ブロック２ｂをシリンダーと見ることができ、そのとき下冷却ブロック１ｂをピストンと見ることができる。下冷却ブロック１ｂはフレームに固定支持された油圧シリンダのシリンダー軸（ロッド）に連結しており、シリンダー軸の伸縮動作によりフレームに対して上下動する。この上下動により下冷却ブロック１ｂと下加圧ブロック２ｂは離脱状態と接触状態を実現する。下断熱層６ｂの内部の油は、ピストンとしての下冷却ブロック１ｂの上下動により下油流路８ｂにおいて供給排出が行なわれる。
【００３１】
真空チャンバ（図示せず）は、たとえば、四方を気密にした枠構造体となっており、上側は上加圧ブロック２ａの下面によって塞がれ、下側は下加圧ブロック２ｂの上面によって塞がれる。真空チャンバは上加圧ブロック２ａの下面の外周部分によって支持され、かつその支持部分において気密状態が得られるように構成する。真空チャンバにおける枠構造体と下加圧ブロック２ｂとは退避時においては間隙を有し開放される。また加圧時においては枠構造体と下加圧ブロック２ｂとは密着して気密状態が得られる。枠構造体と下加圧ブロック２ｂとが密着する部分にはシール部材が設けられ気密状態を確実なものとする。
【００３２】
次に、本発明の熱プレス装置によって熱プレスを行うときの一連の動作について一例を説明する。
まず、弁を開き、オイルポンプを動作させる等により上断熱層６ａと下断熱層６ｂに油を供給し満たした状態、すなわち離脱状態とする。その離脱状態で弁を閉じる。
【００３３】
次に、加工対象物品を載せない状態で油圧シリンダを動作させ加圧時の状態とし上部のユニットと下部のユニットの加熱面を合わせる。そして、所定のプレヒート温度となるように、上ヒータ４ａと下ヒータ４ｂに対し通電を行う。また、上冷却水流路５ａと下冷却水流路５ｂにおける冷却水の流れを停止する。
【００３４】
所定の状態（設定温度、等）が得られたとき、または所定に時間が経過し所定の状態が得られたとみなされた後に、油圧シリンダを動作させ退避時の状態、すなわち、上部のユニットと下部のユニットとの間隙を開けた位置とする。
【００３５】
次に、加工対象物品１００を下の加熱ユニットの面に載せる。
次に、油圧シリンダーを動作させ、上部のユニットと下部のユニットとの間隙を狭めて行く。このとき真空チャンバにおける枠構造体の下側が開放されていたものが、下部のユニットにおける下加圧ブロック２ｂと密着し気密状態となる。そこで、油圧シリンダーを停止させ、真空ポンプ（図示せず）を動作させ、真空チャンバの内部を真空とする。
次に、再び油圧シリンダーを動作させると、上部のユニットと下部のユニットの加熱面が加工対象物品１００に密着し油圧が高まる。所定の圧力となったところで油圧シリンダーの動作を停止する。加工対象物品１００は、所定の圧力で加圧が行なわれる。
【００３６】
次に、プログラム制御された電力を上ヒータ４ａと下ヒータ４ｂに供給する。上ヒータ４ａと下ヒータ４ｂが発熱することにより温度が上昇し、加熱面からの熱伝導により所定の温度で加工対象物品１００の加熱が行なわれる。プログラム制御により所定の時間が経過すると電力の供給を停止する。
【００３７】
次に、上冷却水流路５ａと下冷却水流路５ｂにおける冷却水の流れを、冷却するときの所定の流量とする。また、弁を開き、オイルポンプを動作させる等により上断熱層６ａと下断熱層６ｂから油を排出し冷却面と被冷却面とが接触する接触状態とする。その接触状態で弁と閉じる。
【００３８】
その状態で上部のユニットと下部のユニットは急速冷却される。所定の短い時間が経過すると、加工対象物品１００は冷却している。真空ポンプを停止し弁を開いて真空チャンバの内部に空気を取り入れ、油圧シリンダーを動作させ、上部のユニットと下部のユニットの加熱面の間隙を広げて行き退避位置で油圧シリンダーの動作を停止する。
次に、上下の加熱ユニットの間隙から加工対象物品１００を取り出す。
【００３９】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の請求項１に係る熱プレス装置によれば、加熱に続いて冷却する処理を短時間に効率良く行うことができる熱プレス装置が提供される。
また本発明の請求項２に係る熱プレス装置によれば、加圧ブロックはヒータ取付面においてヒータが取付けられ、その反対側の被冷却面において冷却が行なわれる。
また本発明の請求項３に係る熱プレス装置によれば、冷却ブロックは冷却水によって強制冷却が行なわれる。
また本発明の請求項４に係る熱プレス装置によれば、シール部材により断熱層を密閉空間とすることができる。
また本発明の請求項５に係る熱プレス装置によれば、流路により断熱層に液体を供給排出できるとともに弁により流路の開閉を行なうことができる。
また本発明の請求項６に係る熱プレス装置によれば、断熱層に油を供給排出できる。
また本発明の請求項７に係る熱プレス装置によれば、冷却ブロックから加圧ブロックに加圧力が伝達される。
また本発明の請求項８に係る熱プレス装置によれば、真空環境下において熱プレスと冷却とを連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱プレス装置において冷却面と被冷却面とが離脱する離脱状態を示す断面図である。
【図２】本発明の熱プレス装置において冷却面と被冷却面とが接触する接触状態を示す断面図である。
【図３】従来の熱プレス装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ　上冷却ブロック
１ｂ　下冷却ブロック
２ａ　上加圧ブロック
２ｂ　下加圧ブロック
３ａ　上緩衝シート
３ｂ　下緩衝シート
４ａ　上ヒータ
４ｂ　下ヒータ
５ａ　上冷却水流路
５ｂ　下冷却水流路
６ａ　上断熱層
６ｂ　下断熱層
７ａ　上シール部材
７ｂ　下シール部材
８ａ　上油流路
８ｂ　下油流路
【図１】
2004136333.tif 000003
【図２】
2004136333.tif 000004
【図３】
2004136333.tif 000005