(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置から照射された赤外線を、赤外線透過材からなる冷却部材を透過させて、スタンパを輻射加熱する加熱工程と、
輻射加熱された前記スタンパの賦形面の構造を熱可塑性樹脂の転写面に転写する転写工程と、
前記賦形面を前記転写面に押圧した状態で、前記スタンパと接触する前記冷却部材が該スタンパを冷却し、前記熱可塑性樹脂を固化又は硬化させる冷却工程と、
前記押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる離型工程と
を有することを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項２】
加熱装置から照射された赤外線が、冷却部材から離れた状態のスタンパを輻射加熱する加熱工程と、
輻射加熱された前記スタンパの賦形面の構造を前記冷却部材から離れた状態で保持された前記スタンパによって、熱可塑性樹脂の転写面に転写する転写工程と、
前記賦形面を前記転写面に押圧した状態で、前記スタンパと接触する前記冷却部材が該スタンパを冷却し、前記熱可塑性樹脂を固化又は硬化させる冷却工程と、
前記押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる離型工程と
を有することを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項３】
前記転写工程において、前記冷却部材が前記スタンパと接触している状態で転写が行われることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項４】
前記転写工程において、前記冷却部材と前記スタンパとの間の隙間に圧力を加えることによって、前記スタンパが、前記冷却部材から離れた状態で保持されることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項５】
前記転写工程において、前記スタンパが輻射加熱されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項６】
前記転写工程において、前記加熱工程において前記スタンパが蓄えた熱のみを利用して、転写が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
【請求項７】
光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、
前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、
赤外線透過材によって形成されるとともに、輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、
前記スタンパ及び／又は前記冷却部材を移動可能に保持し、前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりすることを可能とする第一の金型と、
前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型と
を備え、
前記スタンパが、前記加熱装置から照射され前記冷却部材を透過してきた赤外線によって輻射加熱されることを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形装置。
【請求項８】
光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、
前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、
輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、
前記スタンパ及び／又は前記冷却部材を移動可能に保持するとともに、前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりすることを可能とし、かつ、前記スタンパを断熱性部材を介して保持した第一の金型と、
前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型と
を備え、
前記スタンパが、少なくとも、前記冷却部材と離れた状態で輻射加熱されることを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形装置。
【請求項９】
光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、
前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、
輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、
前記スタンパ及び／又は前記冷却部材を移動可能に保持し、前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりすることを可能とする第一の金型と、
前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型と、
断面形状が多角形のライトパイプと、このライトパイプと連結され、断面形状が多角形のライトボックスと、このライトボックス内に収容される前記光源と
を備え、
前記スタンパが、少なくとも、前記冷却部材と離れた状態で輻射加熱されることを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形装置。
【請求項１０】
前記第一の金型が、前記スタンパ及び／又は前記冷却部材の移動をガイドするガイド手段を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
【請求項１１】
前記冷却部材が強制冷却されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置に関し、特に、生産性及び品質を向上させることができる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ化学チップ、マイクロ流体デバイス、導光板、フレネルレンズ、光ディスクや光学素子などにおいて、プラスチック成形品に微細なパターン（構造）を精度よく転写する技術や、前記転写の生産性を向上させる技術の確立などが要望されており、様々な技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、転写面を具えてかつプラスチック材料からなる基材を用意し、転写面を露出した状態で基材を固定し、少なくとも一部が赤外線透過材料からなるスタンパの賦形面を基材の転写面と密着状態に保持し、スタンパに対して基材を指向する方向に赤外線を照射することを特徴とするプラスチック成形加工方法の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、熱プレス成形によって熱可塑性樹脂板の表面に所望のパターンを転写する熱プレス成形方法の技術が開示されている。
この技術は、プレス機に取り付けられる冷却板と熱可塑性樹脂板との間に、その熱可塑性樹脂板に面する側にパターンを有するスタンパを取り付けた加熱板を配し、プレス動作に先立ち高周波誘導加熱によってスタンパと加熱板とを熱可塑性樹脂板の軟化温度を越える第１所定温度に加熱し、次いでプレス動作によってスタンパを熱可塑性樹脂板の表面に押し付けてパターンをその熱可塑性樹脂板の表面に転写し、スタンパを記熱可塑性樹脂板に押し付けたまま、冷却板によって加熱板とスタンパとを軟化温度未満の第２所定温度に冷却することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５８０４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたプラスチック成形加工方法は、スタンパの温度分布が悪く、成形面全体を成形可能温度まで昇温するためには、長い加熱時間が必要であり、また、長い冷却時間が必要であるため、成形サイクルが長くなり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
また、上述した特許文献２に記載された熱プレス成形方法は、高周波誘導加熱によってスタンパと加熱板とを加熱しているが、高周波誘導加熱では、スタンパの温度分布が悪く、均一な加熱を行うためには、長い加熱時間が必要であり、また、成形（プレス）中の加熱ができないので、加熱板を加熱する必要があり、加熱時間及び冷却時間が長くなり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
さらに、特許文献１、２の技術は、転写後の冷却が不十分であった場合、成形品の外観不良が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、生産性及び品質を向上させることができる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、加熱装置から照射された赤外線が、冷却部材から離れた状態のスタンパを輻射加熱する加熱工程と、輻射加熱された前記スタンパの賦形面の構造を熱可塑性樹脂の転写面に転写する転写工程と、前記賦形面を前記転写面に押圧した状態で、前記スタンパと接触する前記冷却部材が該スタンパを冷却し、前記熱可塑性樹脂を固化又は硬化させる冷却工程と、前記押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる離型工程とを有する方法としてある。
【０００９】
また、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形装置は、光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、前記スタンパ及び／又は前記冷却部材を移動可能に保持し、前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりすることを可能とする構造を有している第一の金型と、前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型とを備え、前記スタンパが、少なくとも、前記冷却部材と離れた状態で輻射加熱される構成としてある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置によれば、加熱工程において、冷却部材から離れた状態のスタンパを輻射加熱するので、スタンパを効果的に加熱でき、加熱時間を短縮することができ、また、冷却部材がスタンパと離れているので、冷却部材の昇温を抑制することができ、スタンパを冷却する冷却工程において、冷却時間を短縮することができる。これにより、生産性を大幅に向上させることができる。
また、昇温を抑制した冷却部材によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は断面図を示しており、（ｂ）は要部の拡大断面を示している。
【図２】図２は、本発明の応用例にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は要部の断面図を示しており、（ｂ）はＡ部の拡大断面を示している。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法を説明する概略断面図を示している。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法を説明する概略断面図を示している。
【図６】図６は、本発明の第四実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する要部の概略拡大断面図を示している。
【図７】図７は、本発明の第四実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
【図８】図８は、本発明の第五実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する要部の概略拡大断面図を示している。
【図９】図９は、本発明の第五実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法の第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は断面図を示しており、（ｂ）は要部の拡大断面を示している。
図１において、第一実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形装置１（適宜、成形装置１と略称する。）は、加熱装置２、スタンパ３、冷却部材４、第一の金型５及び第二の金型６などを備えた構成としてある。この成形装置１は、スタンパ３が、少なくとも、冷却部材４と離れた状態で輻射加熱され、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を熱可塑性樹脂の転写面に転写する。
ここで、上記の「成形装置１は、スタンパ３が、少なくとも、冷却部材４と離れた状態で輻射加熱され、」とは、スタンパ３が、冷却部材４と離れた状態で輻射加熱され、その後、スタンパ３が、冷却部材４と接触した状態でさらに輻射加熱されることもあるからである。
【００１３】
なお、本実施形態では、熱可塑性樹脂が、予め成形された基材７であり、賦形面３１の構造は、基材７の転写面７１に転写される。
ここで、予め成形された基材７とは、ＣＤ用の円板、カラーフィルター用の矩形シート、又は、ロール状に巻き取られたシートなどの円形および矩形のプラスチック基板や、醤油、ソース、ドレッシング用ボトルなどのキャップ口部、コーヒー用ＰＥＴボトル口部などの立体成形物等の、射出成形工程又は圧縮成形工程を終了した基材（各工程を経て、常温となっている基材）をいう。
また、本実施形態における熱可塑性樹脂は、上記の予め成形された基材７に限定されるものではなく、たとえば、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材（図示せず）であってもよい。
ここで、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材とは、射出成形工程又は圧縮成形工程を完全に終了していない基材（たとえば、工程の途中にある溶融又は軟化している基材や、各工程を経たものの、常温まで冷却されておらず、昇温された基材）をいう。
【００１４】
（加熱装置）
加熱装置２は、断面形状が多角形のライトパイプ２１、このライトパイプ２１と連結され、断面形状が多角形のライトボックス２２、このライトボックス２２内に収容される光源２３、及び、ライトパイプ２１の照射口から照射される赤外線を遮るシャッタ２４などを備えている。また、ライトパイプ２１の断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であるとよく、また、ライトボックス２２の断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であるとよい。このようにすると、加熱装置２は、非常に高いレベルで均一化された放射照度分布を実現することができる。
この加熱装置２は、本発明の発明者等が特願２０１１−１５１３９５号において開示した加熱装置とほぼ同様な構成としてあり、光源２３からの光を被照射面（スタンパ３の上面）に均一に照射し、被照射面を均一に加熱することができる。
なお、加熱装置２は、上記の構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、上記の構成と異なる構成を有し、光源を用いて赤外線輻射加熱を行うことの可能な加熱装置、炭酸ガスレーザ、半導体レーザ、及び、これらレーザにスキャナを組み合わせた走査式レーザであってもよい。
【００１５】
（スタンパ）
スタンパ３は、材質が、通常、ＮｉやＳｉである板状部材であり、光源２３から照射された赤外線によって輻射加熱される。本実施形態のスタンパ３は、厚さが、通常、数百μｍであるが、後述するように、これに限定されるものではない。このスタンパ３は、下面に賦形面３１を有しており、賦形面３１に凹部及び凸部が形成されている。
なお、図示してないが、スタンパ３の上面に黒色膜を形成してもよく、このようにすると、赤外線を効率良く吸収する。これにより、スタンパ３の賦形面３１は、赤外線の輻射加熱によって均一かつ迅速に加熱される。また、黒色膜を形成する代わりに、たとえば、スタンパ３が、メッキ皮膜を有する構成としてもよい。黒色膜として、シリコーン系黒色塗料、メッキ被膜としては黒色Ｃｒメッキ、黒色Ｎｉメッキなどが挙げられる。
【００１６】
（冷却部材）
冷却部材４は、通常、赤外線透過材からなる板状部材であり、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を冷却する。赤外線透過部材として、本実施形態では、サファイアを用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＯ、ＺｎＳｅ、石英ガラス、耐熱ガラスなどを用いてもよい。このようにすると、冷却部材４は、加熱装置２から照射された赤外線を透過するので、スタンパ３を効率良く輻射加熱することができ、また、加熱装置２から照射された赤外線を透過し、冷却部材４の昇温が抑制されるので、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を冷却する際、効果的にスタンパ３を冷却することができる。
また、本実施形態のスタンパ３は、上述したように、厚さを数百μｍとしてあるので、冷却部材４は、転写工程において、スタンパ３の変形を防止する補強部材、あるいは、スタンパ３を変形しないように支持する支持部材として機能する。
【００１７】
（第一の金型）
第一の金型５は、基部５１及びホルダー５２などを有しており、スタンパ３を移動可能に保持し、スタンパ３と冷却部材４とを接触させたり離したりすることを可能とする構造を有している。なお、本実施形態では、スタンパ３を移動可能に保持し、冷却部材４を固定する構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、スタンパ３を固定し、冷却部材４を移動可能に保持したり、あるいは、スタンパ３及び冷却部材４を移動可能に保持してもよい。
【００１８】
基部５１は、ほぼ中央に開口部５１１が形成された板状部材としてあり、上面が、ライトパイプ２１の下方端部と連結されており、下面に冷却部材４が固定されている。開口部５１１は、ライトパイプ２１とほぼ対応する位置に形成されており、ライトパイプ２１の断面形状とほぼ同じ形状としてあり、側面が、ライトパイプ２１及びライトボックス２２の内側の面と同様に、銀メッキなどによる鏡面を有している。これにより、開口部５１１は、ライトパイプ２１とほぼ同様に機能し、光源２３からの光を被照射面（スタンパ３の上面）に均一に照射し、被照射面を均一に加熱することができる。
【００１９】
ここで、好ましくは、成形装置１が冷却手段を有し、冷却部材４が強制冷却されるとよい。すなわち、本実施形態では、基部５１は、冷却部材４の周縁部の近傍に、冷媒を流す流路５１２が形成されており、流路５１２に冷媒を流すことによって、冷却部材４を強制冷却する。このようにすると、冷却部材４の昇温が抑制されるので、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を冷却する際、効果的にスタンパ３を冷却することができる。
なお、冷却手段は、上記の構成に限定されるものではなく、様々な構成の冷却手段を用いることができる。
【００２０】
ホルダー５２は、基部５１の下面に取り付けられる板状部材であり、上面に冷却部材４を収容する第一の凹部が形成され、この下方に、スタンパ３を上下方向に移動可能に収容する第二の凹部が形成され、この下方に、スタンパ３の賦形面３１を露出させるための開口部が形成されている。このホルダー５２が基部５１に取り付けられると、冷却部材４が、ライトパイプ２１と対応する位置に固定され、また、スタンパ３は、ライトパイプ２１と対応する位置であって冷却部材４の下方に、上下方向に移動可能に取り付けられる。
また、第二の凹部の側面は、スタンパ３の移動をガイドするガイド面５２２であり、重力によって第二の凹部の段付き面に支持されるスタンパ３と冷却部材４との間には、隙間５２１が形成される。
なお、隙間５２１の厚さ（上下方向の距離）は、通常、０．数ｍｍであるが、これに限定されるものではない。
また、ガイド面５２２は、スタンパ３の移動をガイドするガイド手段として機能するが、ガイド手段は、ガイド面５２２に限定されるものではない。
【００２１】
（第二の金型）
第二の金型６は、板状部材であり、スタンパ３の賦形面３１の構造が転写される基材７を保持する。すなわち、第二の金型６は、上面に、基材７に対応する形状の凹部が形成されており、この凹部に基材７が位置決めされた状態で載置される。
なお、第一の金型５及び第二の金型６は、図示してないが、プレス機（たとえば、低圧プレス機（プレス圧力：１．０ＭＰａ））に取り付けられており、たとえば、第二の金型６が昇降する。
また、スタンパ３や冷却部材４を移動可能に保持する構造は、特に限定されるものではなく、様々な応用例を有している。
次に、上記応用例の一つを、図面を参照して説明する。  
【００２２】
（応用例）
図２は、本発明の応用例にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は要部の断面図を示しており、（ｂ）はＡ部の拡大断面を示している。
図２において、本応用例にかかる成形装置は、成形装置１と比べると、爪５３、ガイドピン５３１及びリテーナ５３２を有している点などが相違する。なお、本応用例の他の構成は、成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図２において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
第一の金型５ａは、基部５１ａ、ホルダー５２ａ及び爪５３などを有しており、基部５１ａは、上述した基部５１と比べると、流路面積の大きな流路５１２を有する点などが相違し、他の構成は、基部５１とほぼ同様としてある。
また、ホルダー５２ａは、冷却部材４の周縁部を収容する凹部の形成された環状部材としてあり、基部５１ａに取り付けられることによって、冷却部材４が基部５１ａの下面に固定される。
また、爪５３は、上方から見るとほぼ矩形状の外形を有し、先端部にスタンパ３ａの縁部を収容する凹部の形成された部材としてある。この爪５３が、ホルダー５２ａの四箇所に取り付けられることによって、スタンパ３は、ライトパイプ２１と対応する位置であって冷却部材４の下方に、上下方向に移動可能に取り付けられる。このようにすると、上述した第一実施形態のホルダー５２がスタンパ３の全周縁部と接触し、熱伝導によってスタンパ３の全周縁部が冷却され、均一な加熱に悪影響を及ぼすのに対して、爪５３は、スタンパ３ａの周縁部の四箇所において接触し、熱伝導によってスタンパ３ａの全周縁部が冷却されないので、均一な加熱に悪影響を及ぼすといった不具合を低減することができる。
【００２４】
ここで、好ましくは、スタンパ３ａが、断熱性部材を介して第一の金型５ａに保持されるとよい。すなわち、本応用例では、断熱性部材としての、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂又はセラミックなどからなる環状のリテーナ５３２が、爪５３の凹部に係合し、リテーナ５３２の上面に、スタンパ３ａが載置されている。このようにすると、スタンパ３ａの周縁部が熱伝導によって冷却されることを抑制でき、均一な加熱に悪影響を及ぼすといった不具合を効果的に低減することができる。なお、均一に加熱されないと、加熱されていない部分を昇温させるために、加熱時間が長くかかるとともに、部分的に加熱されすぎる状態となり、この部分を冷却するために、冷却工程において、冷却時間が長くかかるといった悪循環に陥ることとなる。
【００２５】
また、好ましくは、スタンパ３ａの移動が、ガイド手段としてのガイドピン５３１によってガイドされるとよい。すなわち、第一の金型５ａは、爪５３の先端部に、ガイドピン５３１が立設され、リテーナ５３２及びスタンパ３ａには、ガイドピン５３１が貫通する孔が形成されている。このようにすると、スタンパ３ａは、スムースに上下方向に移動でき、また、ガイドピン５３１に係止されるので、スタンパ３ａが外れるといった不具合を確実に防止することができる。
なお、本応用例では、スタンパ３ａが、リテーナ５３２から離れて上方に移動する構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、スタンパ３ａとリテーナ５３２が接合されており、スタンパ３ａ及びリテーナ５３２が、上下方向に移動する構成としてもよい。このようにすると、スタンパ３ａが大きい場合（たとえば、Ａ４サイズ以上の場合）であっても、リテーナ５３２がスタンパ３ａを補強することができ、スタンパ３ａの耐久性などを向上させることができる。
【００２６】
第二の金型６ａは、上面が平坦としてあり、図示してないが、上面に複数の吸着孔が形成されており、位置決めされた状態で載置された基材７を真空吸着する構成としてある。このようにすると、第二の金型６ａは、上記実施形態の第二の金型６とほぼ同様に、基材７を所定の位置に保持することができる。
【００２７】
次に、上記構成の成形装置１の動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の第一実施形態などについて、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の第一実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
図３において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、基材７に対して成形装置１を用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
なお、本実施形態では、基材７の材質をポリエチレンテレフタレートなどの結晶性の熱可塑性樹脂としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンであってもよい。また、非晶性の熱可塑性樹脂として、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、環状オレフィンコポリマーであってもよい。また、結晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると固化し、非晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると硬化する。
【００２８】
（加熱工程）
まず、成形装置１は、図３（ａ）に示すように、シャッタ２４を開き、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３を輻射加熱する（加熱工程）。すなわち、この加熱工程において、照射された赤外線は、赤外線透過材からなる冷却部材４を透過して、スタンパ３を輻射加熱する。
このように、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３を輻射加熱することによって、スタンパ３から冷却部材４への熱伝導が行われないので、スタンパ３を効果的に加熱でき、また、冷却部材４が赤外線を透過するので、効率良く加熱でき、加熱時間を短縮することができる。さらに、本実施形態では、後述する転写工程においても加熱を行うが、この場合、スタンパ３を予め加熱することとなり、転写工程における加熱時間を短縮することができる。
また、冷却部材４は、赤外線の照射によっては、ほぼ昇温することが無く、また、スタンパ３から離れているので、輻射加熱されたスタンパ３からの熱伝導によっては、昇温しないので、昇温が効果的に抑制される。これにより、後述する冷却工程において、冷却部材４がスタンパ３を冷却する際、冷却時間を短縮することができる。
【００２９】
なお、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３に対し輻射加熱を開始する際、通常、第二の金型６に基材７が保持されているが、このタイミングに限定されるものではない。たとえば、輻射加熱中に、第二の金型６に基材７が保持されてもよく、このようにすると、自動化された連続成形において、成形サイクルタイムを短縮することができる。
【００３０】
（転写工程）
次に、成形装置１は、図３（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する（転写工程）。すなわち、この転写工程において、型締めとして第二の金型６が上昇し、基材７の転写面７１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３が冷却部材４と接触した状態で、転写面７１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
なお、図３（ｂ）において、基材７の溶融又は軟化した部分をピッチの狭いハッチングで示している。
【００３１】
ここで、本実施形態では、スタンパ３は、厚さが数百μｍであり、機械的強度が低いために、冷却部材４がスタンパ３と接触している状態で転写が行われる。これにより、スタンパ３が変形するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
また、本実施形態では、転写工程において、スタンパ３が輻射加熱される。すなわち、成形装置１は、図３（ｂ）に示すように、シャッタ２４が開かれており、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４に接触した状態のスタンパ３を輻射加熱する。これにより、スタンパ３は、転写工程においても輻射加熱されるので、基材７の転写面７１及びその近傍の熱可塑性樹脂を溶融又は軟化させることができ、スタンパ３の賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
なお、転写工程において、輻射加熱を行っているが、これに限定されるものではなく、たとえば、スタンパ３の熱容量を増やすことによって、あるいは、基材７の転写面７１をプリヒートすることなどによって、転写工程において、輻射加熱を行わないようにしてもよい。
【００３２】
（冷却工程）
次に、成形装置１は、図３（ｃ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態で、スタンパ３と接触する冷却部材４が該スタンパ３を冷却し、基材７を固化又は硬化させる（冷却工程）。すなわち、この冷却工程において、シャッタ２４が閉じて、輻射加熱が停止され、スタンパ３は、冷却部材４への熱伝導によって冷却される。
ここで、冷却部材４は、転写工程においては、スタンパ３と接触しており、熱伝導によって昇温するものの、上述したように、加熱工程においては、赤外線の照射によっては、ほぼ昇温することが無く、また、スタンパ３から離れているので、輻射加熱されたスタンパ３からの熱伝導によっては、昇温しないので、昇温が効果的に抑制されている。これにより、冷却部材４がスタンパ３を冷却する際、冷却時間を短縮することができる。
また、昇温を抑制した冷却部材４によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良（たとえば、隆起部など）の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【００３３】
（離型工程）
次に、成形装置１は、図３（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる（離型工程）。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、スタンパ３がホルダー５２に係止されると、転写面７１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材７が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の成形装置１及び熱可塑性樹脂製品の成形方法によれば、加熱工程において、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３を輻射加熱するので、加熱時間を短縮することができ、また、冷却部材４の昇温を抑制することができ、スタンパ３を冷却する冷却工程において、冷却時間を短縮することができ、生産性を大幅に向上させることができる。
また、昇温を抑制した冷却部材４によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【００３５】
［熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその方法の第二実施形態］
図４は、本発明の第二実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法を説明する概略断面図を示している。
図４において、本実施形態の成形装置１ｂは、上述した第一実施形態の成形装置１と比べると、スタンパ３ｂが厚い点、及び、転写工程において、スタンパ３ｂが輻射加熱されず、加熱工程においてスタンパ３ｂが蓄えた熱のみを利用して、転写が行われる点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成などは、成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図４において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３６】
（スタンパ）
スタンパ３ｂは、上述した第一実施形態のスタンパ３と比べると、厚さが、１．数ｍｍ〜数ｍｍとしてある点が相違し、他の構造は、スタンパ３とほぼ同様としてある。このスタンパ３ｂは、スタンパ３より大きな熱容量を有することができ、加熱工程において輻射加熱されると、転写工程において輻射加熱されなくても、スタンパ３ｂの賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写することができる。
【００３７】
次に、上記構成の成形装置１ｂの動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の第二実施形態などについて説明する。
図４において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、基材７に対して成形装置１ｂを用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
【００３８】
（加熱工程）
まず、成形装置１ｂは、図４（ａ）に示すように、シャッタ２４を開き、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３ｂを、転写工程において輻射加熱を行う必要がない温度まで輻射加熱する（加熱工程）。
このようにすると、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３ｂを輻射加熱することによって、第一実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、第一実施形態のスタンパ３が、加熱工程において輻射加熱された後に、転写工程において、冷却部材４と接触した状態、すなわち、冷却部材４に熱を奪われる状態で、輻射加熱されるのに対して、本実施形態では、加熱工程のみにおいて、冷却部材４から離れた状態、すなわち、冷却部材４に熱を奪われない状態で、スタンパ３ｂを輻射加熱しているので、より効率良くスタンパ３ｂを加熱することができる。
【００３９】
（転写工程）
次に、成形装置１ｂは、図４（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３ｂの賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する（転写工程）。すなわち、この転写工程において、シャッタ２４が閉じ、第二の金型６が上昇し、基材７の転写面７１がスタンパ３ｂの賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３ｂが押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３ｂが冷却部材４と接触した状態で、転写面７１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
【００４０】
ここで、本実施形態では、転写工程において、第一実施形態とは異なり、スタンパ３ｂが輻射加熱されていない。すなわち、スタンパ３ｂは、加熱工程において輻射加熱され、この輻射加熱によってスタンパ３ｂが蓄えた熱のみを利用して、賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する。
このようにすると、冷却部材４は、転写工程において、既に輻射加熱されたスタンパ３ｂと接触するものの、第一実施形態とは異なり、輻射加熱が行われている最中のスタンパ３ｂとは接触しないので、冷却部材４の昇温をより抑制することができ、冷却時間をさらに短縮することができる。
また、好ましくは、第二の金型６を上昇させる際、基材７の転写面７１が賦形面３１と接触し、かつ、スタンパ３ｂが冷却部材４と接触しない状態で、上昇を停止してスタンパ３ｂの熱で転写面７１を予備加熱し、その後、さらに上昇して、賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写してもよい。このようにすると、スタンパ３ｂの熱を有効に利用することができる。
【００４１】
（冷却工程）
次に、成形装置１ｂは、図４（ｃ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態で、スタンパ３ｂと接触する冷却部材４が該スタンパ３ｂを冷却し、基材７を固化又は硬化させる（冷却工程）。すなわち、本実施形態では、転写工程において、スタンパ３ｂが冷却部材４と接触すると、冷却が開始される。したがって、本実施形態の転写工程及び冷却工程においては、転写面７１が賦形面３１と接触すると、転写が開始され、スタンパ３ｂが冷却部材４と接触すると、冷却が開始され、転写が終了した後に、冷却が終了する。
ここで、冷却部材４は、転写工程においては、スタンパ３ｂと接触しており、熱伝導によって昇温するものの、上述したように、第一実施形態と比べると、転写工程においては、赤外線の照射が行われないので、赤外線による昇温が無く、昇温が効果的に抑制される。これにより、冷却部材４がスタンパ３ｂを冷却する際、冷却時間を短縮することができる。
また、昇温を抑制した冷却部材４によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良（たとえば、隆起部など）の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【００４２】
（離型工程）
次に、成形装置１ｂは、図４（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる（離型工程）。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３ｂが冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、スタンパ３ｂがホルダー５２に係止されると、転写面７１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材７が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の成形装置１ｂによれば、第一実施形態の成形装置１とほぼ同様の効果を奏するとともに、加熱工程のみにおいて、スタンパ３ｂを輻射加熱しているので、より効率良くスタンパ３ｂを加熱することができ、また、転写工程において、冷却部材４の昇温をより抑制することができるので、加熱時間及び冷却時間をさらに短縮することができる。
【００４４】
［熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法の第三実施形態］
図５は、本発明の第三実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法を説明する概略断面図を示している。
図５において、本実施形態の成形装置１ｃは、上述した第二実施形態の成形装置１ｂと比べると、上方へ移動しないようにスタンパ３ｂを係止する複数の係止ピン５２３を有している点、及び、転写工程において、冷却部材４から離れた状態で保持されたスタンパ３ｂによって、転写が行われる点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、成形装置１ｂとほぼ同様としてある。
したがって、図５において、図４と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
なお、スタンパ３ｂは、上述したように、厚さが、１．数ｍｍ〜数ｍｍとしてあり、機械的強度が高いために、冷却部材４と接触する代わりに、縁部が係止ピン５２３に係止された状態で転写が行われても、スタンパ３ｂが変形するといった不具合を防止でき、転写精度などが低下することはない。
また、本実施形態では、係止ピン５２３及び第二の金型６によって、スタンパ３ｂが、冷却部材４から離れた状態で保持される構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、スタンパ３ｂを固定し、冷却部材４を昇降させる構成としてもよい。
【００４５】
（係止ピン）
係止ピン５２３は、ホルダー５２ｃに往復移動可能に埋設されており、エアシリンダなどによって先端部が隙間５２１ｃに突き出ると、上昇するスタンパ３ｂを係止する。
なお、ホルダー５２ｃは、隙間５２１ｃの厚さ（上下方向の距離）が、数ｍｍとなる形状としてあり、他の構成は、ホルダー５２とほぼ同様としてある。
【００４６】
次に、上記構成の成形装置１ｃの動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の第三実施形態などについて説明する。
図５において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、基材７に対して成形装置１ｃを用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
【００４７】
（加熱工程）
まず、成形装置１ｃは、図５（ａ）に示すように、シャッタ２４を開き、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３ｂを、転写工程において輻射加熱を行う必要がない温度まで輻射加熱する（加熱工程）。このようにすると、第二実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
なお、係止ピン５２３は、端面が隙間５２１ｃの内面と対応する位置にあり、赤外線の均一な照射にほぼ悪影響を与えることはない。
【００４８】
（転写工程）
次に、成形装置１ｃは、図５（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３ｂの賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する（転写工程）。すなわち、この転写工程において、シャッタ２４が閉じ、係止ピン５２３の先端が隙間５２１ｃに突き出て、第二の金型６が上昇し、基材７の転写面７１がスタンパ３ｂの賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３ｂが押し上げられるようにして上方に移動し（通常、この移動は、微小距離である。）、スタンパ３ｂが係止ピン５２３によって係止されると、スタンパ３ｂが冷却部材４から離れた状態で保持され、この状態で、転写面７１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
【００４９】
ここで、本実施形態では、第二実施形態とほぼ同様に、加熱工程においてスタンパ３ｂが蓄えた熱のみを利用して、賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写するので、冷却部材４の昇温をより抑制することができ、冷却時間をさらに短縮することができる。また、第二実施形態と比べると、転写工程において、スタンパ３ｂは、冷却部材４と接触していないので、スタンパ３ｂから冷却部材４への熱量流出が少なく、加熱工程でスタンパ３ｂに蓄熱する熱量が少なく済むので加熱時間が短くなる。
なお、本実施形態では、転写工程において、スタンパ３ｂを輻射加熱していないが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、スタンパ３ｂを輻射加熱してもよい。
【００５０】
（冷却工程）
次に、成形装置１ｃは、図５（ｃ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態で、スタンパ３ｂと接触する冷却部材４が該スタンパ３ｂを冷却し、基材７を固化又は硬化させる（冷却工程）。すなわち、本実施形態では、係止ピン５２３は、端面が隙間５２１ｃの内面と対応する位置に戻り、第二の金型６が上昇し、スタンパ３ｂが押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３ｂが冷却部材４と接触し、スタンパ３ｂが冷却される。
ここで、冷却部材４は、転写工程においては、スタンパ３ｂと接触しないので、昇温が効果的に抑制され、冷却時間を短縮することができる。    
【００５１】
（離型工程）
次に、成形装置１ｃは、図５（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる（離型工程）。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３ｂが冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、スタンパ３ｂがホルダー５２ｃに係止されると、転写面７１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材７が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の成形装置１ｃによれば、第二実施形態の成形装置１ｂとほぼ同様の効果を奏するとともに、転写工程において、冷却部材４が、スタンパ３ｂと接触しないので、冷却部材４の昇温が効果的に抑制され、冷却時間を短縮することができる。また、スタンパ３ｂに蓄熱する熱量が少なく済むため、加熱時間が短くなる。
なお、本実施形態は第一及び第二の実施形態にも応用することができる。
【００５３】
［熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法の第四実施形態］
図６は、本発明の第四実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する要部の概略拡大断面図を示している。
図６において、本実施形態の成形装置１ｄは、上述した第一実施形態の成形装置１と比べると、転写工程において、冷却部材４とスタンパ３ｄとの間の隙間５２１ｄに圧力を加えることによって、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れた状態で保持され、該スタンパ３ｄによって、転写が行われる点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成などは、成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図６において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
（スタンパ）
本実施形態のスタンパ３ｄは、第一実施形態のスタンパ３と比べると、周縁部の下側に、Ｏリング３２を収容するＯリング溝の形成された環状部を有している点などが相違し、スタンパ３ｄの他の構成は、スタンパ３とほぼ同様としてある。
これにより、スタンパ３ｄは、Ｏリング３２によって、第二の金型６が位置する下側の空間と、冷却部材４とスタンパ３ｄとの間の隙間５２１ｄとがシールされ、隙間５２１ｄ内の圧力を上記下側の空間内の圧力より高くすることができる。また、スタンパ３ｄは、シールされた状態で、ガイド面５２２に沿って、上下方向に移動することができる。
なお、上記の環状部は、通常、スタンパ３ｄの板状部（板状部とは、主に、上記周縁部より中央側の部分といった意味である。）と一体的に形成されるが、これに限定されるものではなく、例えば、断熱性に優れた材料からなる環状部材を板状部に接合した構造であってもよい。
【００５５】
（第一の金型）
第一の金型５ｄは、第一実施形態の第一の金型５と比べると、ホルダー５２ｄに圧力制御用流路５２５及びＯリング５２４が設けられている点などが相違し、第一の金型５ｄの他の構成は、第一の金型５とほぼ同様としてある。
ホルダー５２ｄは、隙間５２１ｄ内の圧力を制御するために、圧力制御用流路５２５が形成されており、この圧力制御用流路５２５は、図示してないが、配管及び弁などを介して、工場エアなどの圧力源及び大気圧開放を行うための外気と連通している。また、ホルダー５２ｄは、冷却部材４が載置される面に、Ｏリング５２４を収容するＯリング溝が形成されており、Ｏリング５２４によって、隙間５２１ｄの上部がシールされる。
なお、隙間５２１ｄの厚さ（上下方向の距離）は、通常、数ｍｍとなる形状としてある。
【００５６】
次に、上記構成の成形装置１ｄの動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の第四実施形態などについて説明する。
図７は、本発明の第四実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
図７において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、基材７に対して成形装置１ｄを用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
【００５７】
（加熱工程）
まず、成形装置１ｄは、図６に示す状態、すなわち、隙間５２１ｄ内の圧力が大気開放された状態から、図７（ａ）に示すように、シャッタ２４が開かれ、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３ｄを輻射加熱する（加熱工程）。
このように、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３ｄを輻射加熱することによって、第一実施形態とほぼ同様に、スタンパ３ｄから冷却部材４への熱伝導が行われないので、スタンパ３ｄを効果的に加熱でき、加熱時間を短縮することができる。さらに、本実施形態では、後述する転写工程においても加熱を行うが、この場合、スタンパ３ｄを予め加熱することとなり、転写工程における加熱時間を短縮することができる。
【００５８】
（転写工程）
次に、成形装置１ｄは、図７（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３ｄの賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する（転写工程）。すなわち、この転写工程において、冷却部材４から離れたスタンパ３ｄを輻射加熱している状態で、型締めとして第二の金型６が上昇し、基材７の転写面７１がスタンパ３ｄの賦形面３１と接触する。
この際、成形装置１ｄは、基材７の転写面７１がスタンパ３ｄの賦形面３１と接触すると同時に、又は、接触する直前に、若しくは、接触した直後に、工場エアなどの流体が、圧力制御用流路５２５を通って隙間５２１ｄに供給される。これにより、冷却部材４とスタンパ３ｄとの間の隙間５２１ｄに、大気圧より高い圧力が加えられ、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れた状態で保持され、この状態で、転写面７１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。  
【００５９】
ここで、本実施形態では、スタンパ３ｄは、厚さが数百μｍであり、機械的強度が低いものの、隙間５２１ｄ内の圧力によって、転写面７１が賦形面３１にほぼ均一に押し付けられるので、スタンパ３ｄが変形するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
また、本実施形態では、転写工程においても、スタンパ３ｄが輻射加熱されるが、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れた状態、すなわち、冷却部材４に熱を奪われない状態で、スタンパ３ｄが輻射加熱されるので、より効率良くスタンパ３ｄを加熱することができる。さらに、冷却部材４は、輻射加熱が行われている最中のスタンパ３ｄとは接触しないので、昇温が抑制され、冷却工程において、冷却時間を短縮することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、隙間５２１ｄに大気圧より高い圧力を加えているが、隙間５２１ｄ内の圧力は、第二の金型６が位置する下側の空間の圧力より高く、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れた状態で保持され、隙間５２１ｄ内の圧力によって、転写面７１が賦形面３１にほぼ均一に押し付けられればよい。したがって、隙間５２１ｄに加える圧力は、大気圧より高い圧力に限定されるものではなく、たとえば、第二の金型６が位置する下側の空間が真空引きされている場合には、大気圧、又は、大気圧より低い圧力であってもよい。
また、隙間５２１ｄに大気圧より高い圧力を加えた後、圧力制御用流路５２５に接続された弁（図示せず）を閉じて、隙間５２１ｄを密閉された空間としてもよい。この場合、プレス機の設定された推力に応じて、スタンパ３ｄが上昇し、隙間５２１ｄ内の圧力によって発生する力がプレス機の推力とバランスすると、スタンパ３ｄが停止する。
【００６１】
（冷却工程）
次に、成形装置１ｄは、図７（ｃ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態で、スタンパ３ｄと接触する冷却部材４が該スタンパ３ｄを冷却し、基材７を固化又は硬化させる（冷却工程）。すなわち、本実施形態では、シャッタ２４が閉じられ、隙間５２１ｄ内の圧力が大気開放され、第二の金型６が上昇し、スタンパ３ｄが冷却部材４と接触し、スタンパ３ｄが冷却される。
【００６２】
ここで、冷却部材４は、転写工程においては、スタンパ３ｄと接触しないので、昇温が効果的に抑制され、冷却時間を短縮することができる。
また、昇温を抑制した冷却部材４によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良（たとえば、隆起部など）の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【００６３】
（離型工程）
次に、成形装置１ｄは、図７（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる（離型工程）。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、スタンパ３ｄがホルダー５２ｄに係止されると、転写面７１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材７が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の成形装置１ｄによれば、第一実施形態の成形装置１とほぼ同様の効果を奏するとともに、転写工程において、スタンパ３ｄが冷却部材４から離れた状態となるので、スタンパ３ｄの熱が冷却部材４に奪われることを防ぐことができ、これにより、加熱時間、転写時間及び冷却時間の短縮を図ることができる。
なお、本実施形態は第一及び第二の実施形態にも応用することができる。
【００６５】
［熱可塑性樹脂製品の成形装置及びその成形方法の第五実施形態］
図８は、本発明の第五実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形装置を説明する要部の概略拡大断面図を示している。
図８において、本実施形態の成形装置１ｅは、上述した第一実施形態の成形装置１と比べると、冷却部材４を強制冷却する強制冷却板４１を備えた点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成などは、成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図８において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
（第一の金型）
第一の金型５ｅは、第一実施形態の第一の金型５と比べると、基部５１ｅに凹部が形成され、この凹部に後述する強制冷却板４１が移動可能に設けられている点などが相違し、第一の金型５ｅの他の構成は、第一の金型５とほぼ同様としてある。
【００６７】
（強制冷却板）
強制冷却板４１は、アルミニウムや銅などの熱導電性に優れた材料からなり、かつ、冷却部材４を覆うことが可能な矩形平板状としてあり、基部５１ｅの凹部に、水平方向に移動可能に設けられている。この強制冷却板４１は、ほぼ中央部に、ライトパイプ２１の断面形状とほぼ同じ形状の開口部４１２を有し、開口部４１２の両側（図８においては、開口部４１２の左側及び右側）に、冷媒を流す流路４１１が形成されている。
【００６８】
開口部４１２は、側面を鏡面としてあり、加熱工程及び転写工程において、開口部４１２がライトパイプ２１と対応する位置に移動すると、ライトパイプ２１とほぼ同様に機能するので、光源２３からの光をスタンパ３の上面に均一に照射し、スタンパ３を均一に加熱することができる。
また、開口部４１２の左側の流路４１１が配設された部分は、冷却工程及び離型工程において、冷却部材４を覆う位置に移動すると、冷却部材４の上面全体と接触するので、冷却部材４の温度分布をほぼ均一に保ちつつ、効率良く冷却することができる。
なお、本実施形態では、一つの強制冷却板４１を用いる構成としてあるが、これに限定されるものではない。たとえば、複数の強制冷却板４１を用意し、十分に冷えた強制冷却板４１を順番に用いてもよく、このようにすると、連続的に成形を行う場合であっても、効果的な冷却を確実に行うことができる。
また、強制冷却板４１は、光源２３からの光を遮るので、シャッタ２４としての機能をも有しており、シャッタ２４の代わりに用いてもよい。
【００６９】
次に、上記構成の成形装置１ｅの動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の第四実施形態などについて説明する。
図９は、本発明の第五実施形態にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法を説明する概略断面図を示している。
図９において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形方法は、基材７に対して成形装置１ｅを用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
【００７０】
（加熱工程）
まず、成形装置１ｅは、図８に示す状態、すなわち、シャッタ２４が閉じられ、強制冷却板４１の左側の部分が、冷却部材４を覆う位置にある状態から、図９（ａ）に示すように、開口部４１２がライトパイプ２１と対応する位置に、強制冷却板４１が移動され、シャッタ２４が開かれ、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３を輻射加熱する（加熱工程）。
このように、冷却部材４から離れた状態のスタンパ３を輻射加熱することによって、第一実施形態とほぼ同様に、スタンパ３から冷却部材４への熱伝導が行われないので、スタンパ３を効果的に加熱でき、また、赤外線が開口部４１２を通過し、冷却部材４が赤外線を透過するので、効率良く加熱でき、加熱時間を短縮することができる。さらに、本実施形態では、後述する転写工程においても加熱を行うが、この場合、スタンパ３を予め加熱することとなり、転写工程における加熱時間を短縮することができる。
【００７１】
（転写工程）
次に、成形装置１ｅは、図９（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材７の転写面７１に転写する（転写工程）。すなわち、この転写工程において、型締めとして第二の金型６が上昇し、基材７の転写面７１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３が冷却部材４と接触した状態で、転写面７１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
【００７２】
ここで、本実施形態では、スタンパ３は、厚さが数百μｍであり、機械的強度が低いために、冷却部材４がスタンパ３と接触している状態で転写が行われる。これにより、スタンパ３が変形するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
また、本実施形態では、転写工程において、スタンパ３が輻射加熱される。すなわち、成形装置１は、図９（ｂ）に示すように、シャッタ２４が開かれており、かつ、開口部４１２がライトパイプ２１と対応する位置に、強制冷却板４１が移動されており、加熱装置２から照射された赤外線が、冷却部材４に接触した状態のスタンパ３を輻射加熱する。これにより、スタンパ３は、転写工程においても輻射加熱されるので、基材７の転写面７１及びその近傍の熱可塑性樹脂を溶融又は軟化させることができ、スタンパ３の賦形面３１の構造が基材７の転写面７１に転写される。
【００７３】
（冷却工程）
次に、成形装置１ｅは、図９（ｃ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態で、スタンパ３と接触する冷却部材４が該スタンパ３を冷却し、基材７を固化又は硬化させる（冷却工程）。すなわち、本実施形態では、シャッタ２４が閉じられ、強制冷却板４１の左側の部分が冷却部材４を覆う位置に、強制冷却板４１が移動され、第二の金型６が上昇し、スタンパ３が冷却部材４と接触し、スタンパ３が冷却される。
【００７４】
ここで、冷却部材４は、強制冷却板４１によって、冷却部材４の温度分布をほぼ均一に保ちつつ、効率良く冷却されるので、冷却時間をさらに短縮することができる。
また、昇温を抑制した冷却部材４によって、転写後の冷却を効果的に行うことができるので、成形品の外観不良（たとえば、隆起部など）の発生を防止し、品質を向上させることができる。
【００７５】
（離型工程）
次に、成形装置１ｅは、図９（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面７１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる（離型工程）。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、スタンパ３がホルダー５２に係止されると、転写面７１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材７が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態の成形装置１ｅによれば、第一実施形態の成形装置１とほぼ同様の効果を奏するとともに、強制冷却板４１によって、冷却部材４の温度分布をほぼ均一に保ちつつ、冷却部材４を効率良く冷却することができるので、冷却時間をさらに短縮することができる。さらに、昇温を抑制した冷却部材４によって、成形品の外観不良（たとえば、隆起部など）の発生を防止し、品質を向上させることができる。
また、本実施形態では、冷却部材４が強制冷却板４１によって強制冷却される構成としてあるが、上述した各実施形態においても、冷媒を流す流路５１２の代わりに、強制冷却板４１を用いて強制冷却を行ってもよい。
【００７７】
「実施例」
第一実施形態の実施例として、上述した成形方法により、基材７に凹凸形状を成形した。
基材７は、材質をポリスチレンとし、形状を正方形状（一辺の長さ＝５８ｍｍ、板厚＝３ｍｍ）とした。
また、加熱装置２は、ライトボックス２２の照射口（放射照度測定面）が正方形（一辺の長さが７０ｍｍ）であり、長さが１５０ｍｍの直方体状とした。また、光源２３は、５本の棒状のハロゲンヒータ（１本の出力は、１．５ｋＷ）を長さ方向と平行に配設した。また、ライトボックス２２の内面の全反射率を９５％とした。
また、冷却部材４の材質をサファイアとした。
また、スタンパ３は、材質をＮｉ（ニッケル）とし、賦形面３１として、高さ５０μｍ、幅５０μｍ、長さ２ｍｍの凸パターンを、間隔１００μｍで並設した。
さらに、プレス機として、低圧プレス機（プレス推力：１０ｋＮ）を使用した。
【００７８】
成形装置１は、加熱工程において、１．０秒の輻射加熱を行い、転写工程において、２．５秒の輻射加熱を行い、冷却工程において、５．０秒の冷却を行った。
成形された基材７は、ほぼ自動的に離型でき、離型性が良好であり、凹パターンの転写率は９６％であった。また、サイクルタイムが約８．５秒であった。すなわち、微細なパターンを精度よく転写できるとともに、生産性を大幅に向上させることができた。
【００７９】
「比較例」
比較例は、上述した実施例と比べると、スタンパ３を冷却部材４と接触する状態で固定した点、加熱工程が無く、転写工程において、基材７がスタンパ３と接触している状態で輻射加熱を行った点、及び、転写工程において、５．０秒の輻射加熱を行い、冷却工程において、５．０秒又は６０．０秒の冷却を行った点が相違した。なお、比較例の他の方法は、実施例とほぼ同様とした。
比較例の成形された基材７は、５．０秒の冷却を行ったものについては、離型できるものの中央に隆起部（外観不良）が形成され、実際の製品に適用できるものではなかった。また、６０．０秒の冷却を行ったものについては、外観不良は見られなかったものの、生産性などが要求される実際の製造に適用できるものではなかった。
【００８０】
以上、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置について、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係る熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置は、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、スタンパ及び／又は冷却部材を移動可能に保持する構成は、上述した実施形態などの構成に限定されるものではなく、様々な構成としてもよい。
【００８１】
また、上述した成形装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅは、冷却部材４を用い、かつ、この冷却部材４を、流路５１２や強制冷却板４１を用いて強制冷却しているが、この構成に限定されるものではない。たとえば、図示してないが、冷却部材４と流路５１２を設ける代わりに、あるいは、冷却部材４と強制冷却板４１を設ける代わりに、強制冷却板４１のみを設けてもよく、このようにすると、複数の強制冷却板４１を順番に用いることができ、連続的に成形を行う場合であっても、効果的な冷却を行うことができる。
【符号の説明】
【００８２】
１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  成形装置
２  加熱装置  
３、３ａ、３ｂ、３ｄ  スタンパ  
４  冷却部材  
５、５ａ、５ｄ、５ｅ  第一の金型  
６、６ａ  第二の金型
７  基材
２１  ライトパイプ  
２２  ライトボックス  
２３  光源  
２４  シャッタ  
３１  賦形面
３２  Ｏリング  
４１  強制冷却板
５１、５１ａ、５１ｅ  基部
５２、５２ａ、５２ｃ、５２ｄ  ホルダー  
５３  爪  
７１  転写面
４１１  流路
４１２  開口部
５１１  開口部
５１２、５１２ａ  流路
５２１、５２１ｃ、５２１ｄ  隙間
５２２  ガイド面
５２３  係止ピン
５２４  Ｏリング
５２５  圧力制御用流路
５３１  ガイドピン
５３２  リテーナ
【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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