(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法に用いる、絵付シート加熱用の熱盤を有する加熱装置において、
熱盤が絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤の加熱面からの放熱を安定化させる為に該加熱面に対向して配置された鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を備える、加熱装置。
【請求項２】
絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法を実施する為に、少なくとも、絵付けシートを型開き状態にある両型の間に供給するシート供給手段と、絵付シートを加熱する熱盤を有する加熱手段とを備えた射出成形同時絵付け装置において、
上記加熱手段が、熱盤が絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤加熱面からの放熱を安定化させる為の鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を、該加熱面に対向する位置に備えた加熱手段である、射出成形同時絵付け装置。
【請求項３】
絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法において、
絵付シート加熱用の熱盤が、絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤加熱面からの放熱を安定化させるための鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を、該加熱面に対向させて設けて、熱盤加熱面の温度を安定化しながら行う、射出成形同時絵付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形同時絵付け方法及び装置、並びにそれらに用いる加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、成形品の成形と同時にその外表面に模様等を設ける射出成形同時絵付け方法が各種の態様で行われている。
例えば、特公昭５０−１９１３２号公報では、真空成形用の通気孔を設けた雌型を利用して熱可塑性樹脂よりなる絵付シートをヒータで加熱軟化させて真空成形した後、雌雄両型を型締めし、溶融樹脂を両型で形成されるキャビティに射出して、成形品の外表面に絵付シートを一体化させる方法が開示されている。このように真空成形と射出成形とを組合わせた形態の射出成形同時絵付方法では、複雑な曲面形状に模様付けができる。
また、特開平６−３１５９５０号公報では、ロールから巻きだした連続帯状の絵付シートを、型開状態にある雌雄両型からなる一対の型の間に供給し、次いで、型外の待機位置から熱盤を型間に移動させて、熱盤を両型間に供給された絵付シートに対向させて絵付シートを加熱軟化させ、その後、熱盤を両型の間から外部の待機位置に退避させた後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする射出成形同時絵付け方法及び装置に関する技術を開示している。
そして、成形品の絵付け表面の凹凸が大きい場合には、予め絵付シートを加熱させてそのまま射出成形するか、或いは更に真空成形で型のキャビティ形成面に沿わせる絵付シートの予備成形（なお、この予備成形は射出成形型を兼用せずに別の真空成形型で行う形態もある。）後に、射出成形することが行われる。この為に、絵付シートの加熱用として、熱盤が使用される。絵付シートの加熱には、型外で加熱してから絵付シートを型間に供給する形態と、型間に絵付シートを供給してから、熱盤で加熱する形態がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱盤が絵付シートを加熱する時は、熱盤の加熱面には絵付シートが接触（接触加熱法の場合）又は非接触（非接触加熱法の場合）状態で対向するが、熱盤が絵付シートの加熱を目的としない待機位置にある時は、熱盤の加熱面に対向する物は無い。それは、熱盤は絵付シートを加熱する為のものであり、熱盤が待機位置にある時は、その加熱面の前方に例えば装置部品等と何か有っては、それが加熱されてしまい、具合が悪いからである。
また、絵付シートを加熱軟化させる時は、熱盤加熱面の温度分布を全面均一な温度分布にするにせよ、例えば絞りの深い部分は高めとする温度分布にするにせよ、毎回の成形が安定的に行われるには、その設定した温度分布を常に一定とする必要がある。温度（分布）が変動すると安定的且つ高精度の絵付シートの成形は出来ない。これは、絵付シートを加熱軟化後に予備成形する場合も、加熱軟化後に予備成形せずに射出成形する場合も、同様である。
また、通常の横型の射出成形機に対する射出成形同時絵付け装置では熱盤の加熱面は鉛直面となる為に、加熱面下部で温められた周囲の空気が、対流で加熱面上部の方へ流れる為に、加熱面上部周辺空気は下部よりも温かい。その為、加熱面上部の加熱量は少なめにする補償を行い、熱盤加熱面の温度分布を所望の分布とする工夫も実際には行われている。しかも、この様な補償は、製造に先立つ条件出しで製品毎に設定する必要があった。
【０００４】
しかしながら、実際の作業環境においては、すきま風や、人や物が動く事によって装置周辺には時間的、場所的、方向的、量的にランダムな気流が発生し、場所、方向、気流量、気流速度等のそれぞれが刻々と変化している。従って、熱盤待機時の加熱面周囲の空気も予測・制御不可能に動いており、これが毎回、絵付シートが成形される毎に微妙な成形性の変化を来していた。特に精度が要求される成形品では、それが目立った。また、射出成形同時絵付け方法が普及するにつれて、大サイズの成形品を試みるようになり、その結果、熱盤も大サイズとなるにつれて、その加熱面の端と端との距離が離れるる為に、周囲気流の影響が大きくなった。また、熱盤温度をセンサで検知し、その信号を基に熱盤への入力エネルギーを加減する所謂自動制御（定値帰還制御）のシステムを導入することも考えられる。しかし、この様な自動制御系を導入しても、熱盤の熱容量等の関係から、急激な温度変化に迅速に対応することは難しかった。
【０００５】
そこで、本発明においては、上記問題点を解決し、絵付シートを安定的に精度良く加熱できる加熱装置と、該加熱装置を用いた射出成形同時絵付け装置及び射出成形同時絵付け方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決すべく、先ず本発明の加熱装置は、絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法に用いる、絵付シート加熱用の熱盤を有する加熱装置において、熱盤が絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤の加熱面からの放熱を安定化させる為に該加熱面に対向して配置された鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を備える構成とした。この構成により、放熱安定化板が、加熱装置の熱盤が、絵付シートを加熱しない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、周囲気流の影響を防いで、熱盤加熱面からの放熱を安定化させるので、熱盤加熱面温度が安定化し、絵付シートを安定的に精度良く加熱できる。
【０００７】
また、本発明の射出成形同時絵付け装置は、絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法を実施する為に、少なくとも、絵付けシートを型開き状態にある両型の間に供給するシート供給手段と、絵付シートを加熱する熱盤を有する加熱手段とを備えた射出成形同時絵付け装置において、該加熱手段として、熱盤が絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤加熱面からの放熱を安定化させる為の鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を、該加熱面に対向する位置に備えた構成の装置とした。
【０００８】
また、本発明の射出成形同時絵付け方法は、絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、両型を型締めし、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、成形と同時に絵付シートにより成形品表面を絵付けする際に、絵付シートを熱盤で加熱軟化してから、両型を型締めし樹脂を射出する射出成形同時絵付け方法において、絵付シート加熱用の熱盤が、絵付シートの加熱を目的としない待機位置として絵付シートと対向しない位置にある時に、熱盤加熱面からの放熱を安定化させるための鉄、アルミニウム等の金属からなる放熱安定化板を、該加熱面に対向させて設けて、熱盤加熱面の温度を安定化しながら行う様にした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の加熱装置、射出成形同時絵付け装置、及び射出成形同時絵付け方法の実施の形態を説明する。
【００１０】
先ず、図１は本発明の加熱装置の一形態における熱盤に対する放熱安定化手段を説明する概念図である。図１は、加熱装置を構成する熱盤１０が、待機位置（型外に有る）に位置する状態を示す。また、同図では、両矢印で示す様に、熱盤１０が型外の待機位置と、型開状態にある型Ａ及び型Ｂからなる一対の型の間（図ではまだ加熱位置までには移動していない）とを、鉛直方向に上下に往復動作する様子も示してある。また、同図において熱盤１０の加熱面１１は、平面で該平面が鉛直面を成す。また、同図で例示される、Ａは雄型、Ｂは雌型、Ｓは絵付シート、Ｒは絵付シートのロール、１は搬送チャック、２は受取チャック、３はクランプで、これらについては、後述する射出成形同時絵付け装置及び方法の説明で詳述する。
そして、本発明では、熱盤１０が待機位置にある時に、熱盤の加熱面１１からの放熱を安定化させる為に、放熱安定化手段２０を、同図の如く該加熱面に対向する位置に配置する。放熱安定化手段は、具体的には、例えば平板状の鉄板や、セラミックス板等である。
【００１１】
放熱安定化手段によって、すきま風、或いは人や物等が動く事によって発生する気流の影響で、加熱面からの放熱量が一時的に多くなって熱盤が冷やされ、熱盤の加熱面の温度が不安定になる事が抑制される。仮に、前記気流が、時間的、場所的、方向的、量的、速度的に定常的な気流であれば、加熱面からの放熱量は予測でき、またそれに応じて熱盤の温度調整により、加熱面の温度を一定に安定的に制御可能であろう。しかし、前記気流は時間的、場所的、方向的、量的、速度的にランダムな気流である為に、予測できず、温度調整を工夫しても加熱面の温度を高精度に気流の影響を考慮した上で制御することは不可能である。ところが、本発明では、加熱面に接して流れるその気流自体を抑制して、気流によって発生する悪影響を防ぐものである。
つまり、放熱安定化手段は、熱盤加熱面からの放熱量の安定化を目指すものである。放熱安定化手段は、従属的に結果としてそうなるとしても、またその様な要素があったとしても、熱盤によって周囲の物が加熱されない様に、熱盤加熱面からの熱を遮断する事を目指すものではない。つまり、断熱性能よりも放熱安定化性能を主体的性能基準として、放熱安定化手段は設置される。例えば、断熱性能を目指すならば、耐熱性があり中空気泡を有するセラミックス製板等は好適であり、単なる鉄板等は熱伝導が良い為に、好適ではない。しかし、本発明の放熱安定化手段は、鉄板等の良熱伝導体であっても、必ずしも不適当とはならない。要は、本発明の放熱安定化手段では、熱盤の加熱面からの放熱量を零に或いは可能な限り零にしようとする必要はなく、有る放熱量が有っても、それがコンスタントに一定であれば、加熱面の温度は安定化するからである。
【００１２】
通常の発想であれば、絵付シートを加熱しない待機位置に熱盤が有る時は、熱盤からの放熱ロスは可能な限り少なくした方が良いと考えるのが普通である。従って、待機位置の熱盤に対しては、断熱手段で必要な部分を遮蔽するという発想が普通である。つまり、熱盤が絵付シートを加熱する時は絵付シートに熱を供給して加熱し、熱盤が待機位置に有る時は、周囲への熱の供給量を少なくする。しかし、この様にすると、待機時に周囲気流の影響が無くなるとしても、連続運転に際して加熱位置と待機位置との間を熱盤が往復する動作において、熱盤の加熱面からの放熱量が大きくなったり（加熱時）、小さくなったり（待機時）する。そして、この放熱量の大小の繰り返しに対して、熱盤の加熱面の温度を常に所望の温度に一定に制御しようとする熱盤の温度調節機構は、それに対応しようとして、大小の繰り返し速度に追従できるならば、発熱量の大小を繰り返すことになる。しかし、不完全にしか追従できなければ、温度調整は乱される。また、逆に、待機時の熱盤に対して周囲と全く断熱もせず、且つ本発明の様に放熱安定化手段を設けることもしなければ、熱盤の加熱面からの放熱量は、待機時には大きく加熱時には、小さくなることもあろう。しかし、この様な逆の場合でも、先の温度調整機構の乱れは同様である。この様に、温度調整する対象（熱盤）に常に予測不可能に変化する外乱があれば、温度調整機構も対応には限界がある。
なお、熱盤の温度調整機構としては、各種方法で行うことができるが、単純な場合では電熱ヒータへの給電をバイメタル等でオン／オフ制御する方法があるが、ラフな温度調整で良い用途にしか向かない。一方、給電量をアナログ的にも制御するＰＩＤ制御は高精度に温度調整が可能である。しかし、外乱が大きければ、ＰＩＤ制御による温度調整機構の能力でも限界があり、その高精度の能力を生かしきれない。
つまり、以上のことからも分かる様に、熱盤は加熱位置にある時も、待機位置にある時も同一の放熱量である方が、温度調整精度的に好ましい。この点でも、本発明の放熱安定化手段では、周囲気流の影響を防ぐ他に、待機時の放熱量を調整して、加熱時と待機時との放熱量を近づけることも可能となる。
【００１３】
放熱安定化手段の形状は、熱盤の加熱面の少なくとも前面に対向する形状であることが好ましい。例えば、熱盤の加熱面が四角形であれば、放熱安定化手段の形状は、同一サイズの四角形とする。放熱安定化手段の形状は、更に好ましくは、熱盤の加熱面の全面に対向し、且つ加熱面の全周囲の外側に張り出した形状が良い。例えば、上記同様に熱盤の加熱面が四角形であれば、図２に例示する様に、放熱安定化手段２０の形状は、全周囲で加熱面１１よりも張り出した、加熱面よりも大きめの四角形とする。図１でも、鉛直面の加熱面１１に対して図面左方向に位置する放熱安定化手段２０は、加熱面の上下方向に於いて、加熱面１１の上下長よりも長く、加熱面の上端及び下端から等しい長さ上下に張り出している。この様に、加熱面の端部よりも張り出した張出部を設ける事によって、加熱面の端部からの放熱量をより安定化させる事ができる。それは、加熱面端部での不安定な気流発生を抑制するからである。
なお、張り出す長さは、基本的には四方が同一長とするが、必ずしも同一長の必要はない。装置を設置するその場の環境条件によって適宜決めればよい。
【００１４】
熱盤の加熱面と対向させる、放熱安定化手段の面は、前記加熱面と接触又は非接触のどちらでも良いが、非接触の方が往復移動する熱盤との摺動を考える必要が無い点で好ましい。また、接触させなくても、加熱面と離して（熱盤加熱面のサイズにもよるが）間に例えば５〜３０ｍｍ程度間隙があっても、周囲気流の影響を防ぐにはかなり有効である。間隙内では気流があっても、放熱安定化手段によって、より安定的、且つ少量となるからである。加熱面からの放熱は、この安定化された且つ少量の気流への対流伝熱と、加熱面前方への輻射熱とによる。輻射熱量はシュテファン・ボルツマンの放射法則により加熱面の温度に一義的に依存する（熱盤の輻射率は一定として）。気流への対流伝熱量が安定化すれば、加熱面の温度も安定化し、ひいては、輻射熱量も安定化し、結局、放熱量全体が安定化することになる。そして、放熱安定化手段と加熱面間の間隙量の調整により放熱量を制御する。また、更に放熱安定化手段の加熱面に対向しない側の面等からの放熱量（気流等による対流伝熱、輻射伝熱）の調整によっても制御できる。この場合は、放熱安定化手段の熱伝導性、断熱性、厚み等の選択で制御することができる。なお、放熱安定化手段を加熱面に接触させる場合は、上記間隙量では無く、熱伝導で放熱されるので、放熱安定化手段の加熱面に対向しない側の面等からの放熱量を該手段の熱伝導性、断熱性、輻射率の選択で制御することになる。
なお、加熱面と放熱安定化手段との間の間隙は、加熱面全面で同一とするのが基本であるが、同一としなくても良い。例えば、加熱面が曲面や平面の組み合わせ等と非平面の場合には、加熱面形状に合わせて逆凹凸形状の面を対向させる放熱安定化手段とするのが基本である。しかし、熱盤移動時に衝突するならば、それを避ける形状とすれば良い。
【００１５】
また、放熱安定化手段の形状は、熱盤の加熱面よりも大きいサイズが好ましい形態の一つである。しかし、放熱安定化手段の加熱面に対する面は加熱面と同様な平面以外に、例えば図３に示す様に、加熱面１１の周囲で、加熱面に対して垂直に接近する様に張り出す鍔部２１を持つ断面「コ」の字型の放熱安定化手段２０等としても良い。具体的には図１の様な場合には、図面下方のみを残して３方向に設ける形態である。これによって、放熱安定化手段の面と加熱面との間の間隙を流れようとする気流があっても、加熱面周囲の鍔部によって、気流を抑制することもできる。
【００１６】
なお、熱盤は待機位置と加熱位置とを往復動作するが、これに対して、放熱安定化手段は、位置固定的に備える事が構造的にも平易で好ましい。しかし、放熱安定化手段は、位置固定的でなくても良い。例えば、待機位置に移動した熱盤に対して、前面から接近する様に前進後退する往復動作である。前記した、非平面の加熱面等には効果的である。逆に、例えば図１で、型間から上方に移動した熱盤が、放熱安定化手段の高さにまでなった所で、放熱安定化手段に向かって前方に移動して待機位置を取る様にしても良い。
【００１７】
放熱安定化手段の具体的な材料としては、耐熱性があれば特に限定されず、鉄、アルミニウム等の金属、セラミックス等の無機材料が使用できる。これらは、単独又は複数種類の組み合わせとして使用する。また、鉄板やセラミックス板等の板材として使用する場合、その厚みは放熱性等によって適宜調整するが、例えば１〜２０ｍｍ程度である。また、鉄板でも、一枚ではなく、間に間隙を設けた複数枚の構成のものとしても良い。複数枚構成とすることで、背面の気流の安定化への影響をより軽減することができる。また、良熱伝導体の鉄により、部分的に気流で冷却されても周囲から直ぐに伝導熱で加熱され、影響を軽微とすることができる。放熱安定化手段の熱盤の加熱面と対向する面は、図１等で図示の如く平坦であっても良いが、表面に多数のヒダや突起の様な凹凸を形成することも出来る。この様にすることにより、放熱安定化手段２０と熱盤の加熱面１１との間隙の気流の流体抵抗を増やし、気流による放熱量を低減させるのに有効である。
【００１８】
なお、放熱安定化手段の加熱面に対する面とは反対側の背面側等の対向面以外の部分には、適宜、断熱手段を設けても良い。断熱手段は、内部気泡を有するセラミックス、グラスウール等の板材等の公知のものを使用できる。断熱手段により、放熱安定化手段の背面側の近傍を絵付シートを走行させるような場合、そのロールを配置する装置構造が容易となる。そうでないと、待機位置の熱盤に対向する絵付シートが軟化してしまう。また、軟化させない為には、待機位置の熱盤と距離を離す必要がある。しかし、断熱手段を併用する事で、射出成形同時絵付け装置としてのサイズをコンパクトに設計できる。
なお、放熱安定化手段自体が、断熱性能も有する場合は、付加的な断熱手段なしに、上記の様な構造が取れる。例えば、気泡を有するセラミック等を用いた場合である。
【００１９】
また、図１では、絵付シートの加熱は型内で行い、従って、熱盤の待機位置は型外部の形態を前提としたものであったが、本発明は、絵付シートの加熱を型外部で行う場合にも適用できる。例えば、型外部で加熱して、加熱した絵付シートを、型開き状態にある型間に供給する形態である。
また、熱盤が待機位置に移動する際の移動方向は、図１の様に鉛直方向上方以外に、水平方向等でも良く、或いは、移動の軌跡が途中で折れ曲がる様な移動様式を取るものでも良く、特に限定されない。また、待機位置時の熱盤の加熱面は、図１の様に鉛直面以外に、水平面であっても良い。
【００２０】
そして、本発明の加熱装置は、上述した放熱安定化手段を、熱盤が待機位置にある時に、該熱盤の加熱面に対向して備えた装置であり、特に図示はしないが、熱盤を、両型間と外部の待機位置とを往復動作させる機構、両型間に移動後に更に絵付シートに対して前進後退する機構等を有する。これらの機構としては流体圧シリンダ等の従来公知の機構を用いる。
【００２１】
なお、加熱手段の構成要素である熱盤１０自体は、射出成形同時絵付け装置で用いている従来公知のもので良く、例えば電気ヒータを内蔵した金属製又はセラミックス製のブロック状の熱盤であり、或いは耐熱樹脂製又は金属製のシート状のいわゆる面状発熱体でも構わない。また、熱盤としては、中に電気ヒータ等の熱源を有する発熱体の四方の外周を、鉄や断熱材からなる枠で覆う構成は、好ましい形態の一つである。加熱面の四方に設けられた枠は、熱盤の加熱面の側面から四方への放熱量を安定化させる事が出来るからである。また、枠は断熱体として側面からの無駄な放熱ロスを減少させることもできる。なお、図示はしないが発熱体の裏面側も通常は断熱する。
また、熱盤の表面には、絵付シートを真空圧空成形するための圧空を吹き出す通気孔を設けたものでも良い。また、熱盤はその全体的形状が図１、図４の如き一枚の平板状のものに限定されず、例えば絵付シートの成形形状に合わせて、断面が折れ線形状、湾曲形状等の非平板形状でも良しい、或いは複数の剛直平板からなる部分加熱体が屈曲自在に連結してなる熱盤等でも良い。また、熱盤は、以下の説明では専ら絵付シートから離れた位置から、輻射熱により加熱する非接触式のものを前提に説明するが、絵付シートに接触して加熱する接触加熱式のものでも良い。
【００２２】
以上説明した加熱装置を加熱手段として用いた、本発明の射出成形同時絵付け装置及び絵付け方法を説明する。本発明は、加熱装置が、その熱盤の待機位置に放熱安定化手段を有する点に特徴があり、その他の部分については、従来公知の射出成形同時絵付け装置及び方法において、絵付シートを加熱軟化してから射出成形する態様に於ける各種技術を適用できるものである。
本発明の射出成形同時絵付け装置は、上記加熱装置を加熱手段として備えると共に、シート供給手段を通常は備える。加熱装置と、シート供給手段としてのシート供給装置とは、機械的に分離独立した別個の装置として構成する場合（但し、両者を連携動作させる為の制御信号から見れば分離独立では無い）と、機械的に分離不可能な一体の装置として構成する場合がある。本発明の射出成形同時絵付け装置の構成は、もちろん、これらいずれでも良い。
また、シート供給手段が扱う絵付シートの使用形態は、従来より、元々枚葉のシートを使用する形態、連続帯状のシートを１ショット分に切断してから加熱軟化して使用する形態、連続帯状のシートを加熱軟化してから１ショット分に切断して使用する形態、連続帯状のシートを加熱軟化して使用し、連続帯状のシートとして回収する形態（転写の場合）等があるが、任意である。
【００２３】
次に、本発明の一例として、連続帯状の絵付シートを、型開状態にある一対の型の間に供給した後、１ショット分に切断しながら、加熱軟化させた後、絵付シートを射出成形型で真空成形により予備成形し、その後、射出成形する形態での射出成形同時絵付け方法とその装置について、そのプロセスを、図４〜図７を参照して説明する。
なお、これらの図では、シート供給手段は、シート搬送手段としての搬送チャック１、シート把持手段としての受取チャック２、シート固定手段としてのクランプ３等を備える。
以下、絵付シートの供給から、加熱軟化、予備成形、射出成形の説明する。
【００２４】
先ず、最初は、絵付シート供給前の状態が図４である。熱盤１０は待機位置にあり、その加熱面１１に対向して放熱安定化手段２０としての放熱安定化板が、加熱面に非接触の位置で固定的に設けられている。加熱面１１に対する周囲環境の気流の影響は放熱安定化板により抑制され、加熱面の放熱は安定化されている。一方、ロールＲから巻きだされた連続帯状の絵付シートＳの先端は、搬送チャック１で表裏から把持された状態である。
そして、この状態から絵付シートを型開き状態にある両型間に供給して図５のシート固定状態にする。すなわち、ＡＣサーボモータや流体圧シリンダ等によって上下往復動作する搬送チャック１が、絵付シートＳを把持したまま下方に移動して、型Ｂの型外部下方に位置する受取チャック２が絵付シートの先端を把持できる位置まで、絵付シートを搬送する。エアシリンダ等で駆動される受取チャック２が、絵付シート先端の把持を完了すると、搬送チャック１は絵付シートの把持を解除して、型外部上方に移動して元の位置まで戻り、次のショットの準備として絵付シートを把持する。次いで、型間に常時位置するクランプ３が、型Ｂ側に前進移動（図面左側方向）して、絵付シートを型Ｂのパーティング面に押圧して、固定する。絵付シートの型間への供給が完了する。なお、クランプ３は、例えば型Ｂのキャビティの周囲を囲繞して絵付シートを押圧する様に四角形の枠形状をしている。クランプ３を型Ｂに対して離接する駆動は、空気等による流体圧シリンダ等公知の方法による。
そして、加熱装置の熱盤１０が、型外部の待機位置から型間に移動し、加熱する絵付シートに対向する位置まで移動する。この状態が図５である。
【００２５】
なお、前述した様に射出成形同時絵付け装置には各種形態が有り、絵付シートの位置固定をするクランプ等のシート固定手段をシート供給手段に含めたものと捉えるか否かは任意である。シート供給手段は少なくとも両型間に絵付シートを供給すれば良い。例えば、加熱装置側にシート固定手段を設けることもある。加熱装置の熱盤を絵付シートに接近させる際に、絵付シートをパーティング面等に押圧して固定する形態である。具体的には例えば発熱体の外周の枠を発熱体発熱面よりも突出している枠として、この枠で絵付シートを押圧して、発熱面には非接触で絵付シートを加熱する形態である。
また、型Ｂは通常、図の如くキャビティ面が凹面の為に雌型と、型Ａはキャビティ面が凸面の為に雄型といわれる。しかし、必ずしもキャビティ面は型Ｂが凹で型Ａが凸ではなくても良い。また、一方の型Ｂは、絵付シートを射出成形型で予備成形する形態では、予備成形用の通気孔を有しているが（図示略）、予備成形せずに絵付シートを加熱軟化後そのまま射出成形する形態では、前記通気孔は不要である。また、型の材料は、鉄等の金属、或いはセラミックスからなる公知のものが用いられる。
【００２６】
そして、次は図６の如く、絵付シートＳの加熱軟化と切断である。加熱装置の熱盤１０が前進し（図面左側方向）、クランプ３に当接する位置まで移動する。そして、絵付シートに対して熱盤の加熱面は所定の距離隔てて、絵付シートを輻射加熱する。この際、図６の如く熱盤の上部に設けられた切断手段３０であるニクロム線等の加熱線条に通電してジュール熱で発熱させ、切断手段は熱盤の移動に伴い絵付シートに接触し、絵付シートを加熱熔融して切断する。なお、加熱線条は、熱盤の左右側端面から前方に張り出した支持具で熱盤に固定してある。この結果、連続帯状の絵付シートは、１ショット分の大きさとなる。なお、絵付シートの切断位置は、出来るだけクランプ３に近い箇所で切断することが、絵付シートの無駄を防ぐ意味で好ましい。なお、型Ｂのパーティング面には切断手段が加熱線条の場合など切断作用を邪魔しない様に受け溝４を切断手段３０と対向する面部分に設けてある。図６はまさにこれから絵付シートが切断される直前の状態である。
【００２７】
そして、絵付シートの加熱軟化後、またはそれと同時に、型Ｂに設けた通気孔（図示せず）から吸気して、絵付シートを成形して型Ｂのキャビティ面に密着させる（形状次第でこの絵付シート予備成形は省略する形態もある）。成形後に、熱盤１０は両型間から型外部の待機位置に移動・退避させる。そして、放熱安定化手段によって、再度、放熱安定状態となる。その後、両型Ａ、Ｂを型締めする。図７がこのシート成形、型締後の状態である。なお、図７の如く、型Ａのパーティング面には、クランプ３が型締めを邪魔しない様にクランプを収納できる凹部となる受け溝５を、クランプと対向するパーティング面部分に設けてある。
そして、両型で形成されるキャビティに樹脂を射出し、型開きすれば、成形と同時に絵付シートにより表面が絵付けされた成形品が得られる。なお、樹脂の射出も通常は型Ａ（雄型）側に設けた湯道及び湯口を通して射出するが、勿論それ以外に型Ｂ（雌型）側から射出することもあり得る。
【００２８】
なお、本発明で使用し得る絵付シートとしては、射出成形同時絵付けに於ける従来公知のものが使用でき特に制限されるものではない。また、絵付シートはラミネートシートでも転写シートでも、どちらでも良い。例えば、絵付シートの基材としては成形性の有る樹脂シートが用いられる。該樹脂シートとしては例えば、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ポアミド樹脂、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー等のシートの単層又は２層以上の積層体が用いられる。
また、成形樹脂も射出成形同時絵付けに於ける従来公知のものが使用でき特に制限されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン共重合体）樹脂等があり、硬化性樹脂であれば、不飽和ポリエステル樹脂、硬化性アクリル樹脂、２液硬化型ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等がある。
【００２９】
また、本発明でいう「絵付け」とは、単に絵柄や文字、図形等の目視可能な模様を成形品に付与する以外に、目視不可能な模様、あるいは硬質塗膜、導電性等の機能性層を付与することも包含する。目視可能な模様としては、印刷等により形成したインキ層、真空蒸着等により形成した金属薄膜など公知のものが、また、目視不可能な模様としては、可視光に対しては無色透明で紫外線照射により可視光を発光する蛍光インキで印刷した絵柄等が用いられる。
なお、本発明でいう射出成形とは、通常一般の射出成形で用いる「熱溶融した熱可塑性樹脂」を射出する以外に、「室温で溶融状態にある熱硬化又は２液反応硬化型樹脂の未硬化物」を射出する事も包含する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、装置周囲の環境温度の変化、気流等によって、熱盤の温度が予測不可能に低下する事を抑制できる。したがって、熱盤の温度の制御を安定的に行える。この為、絵付シートの加熱軟化をより安定的に行える。従って、絵付シートが予備成形や射出樹脂圧で成形される際に、絵付シートの場所による伸びが不安になりにくい。そして、絵付シートを安定的に精度良く成形して絵付けができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における放熱安定化手段を説明する概念図。
【図２】本発明における放熱安定化手段と加熱面の大きさ関係の一形態の説明図。
【図３】本発明における放熱安定化手段の形状の一形態を示す断面図。
【図４】本発明の射出成形同時絵付け方法の手順を説明する概念図（その１：熱盤の待機位置、絵付シート供給前）。
【図５】同、概念図（その２：絵付シート供給後）。
【図６】同、概念図（その３：絵付シート加熱中、熱盤加熱位置）。
【図７】同、概念図（その４：絵付シート予備成形、型締後）。
【符号の説明】
１    搬送チャック（シート搬送手段）
２    受取チャック（シート把持手段）
３    クランプ（シート固定手段）
４    受け溝
５    受け溝
１０  熱盤
１１  熱盤の加熱面
２０  放熱安定化板（放熱安定化手段）
３０  切断手段（加熱線条など）
Ａ    型（雄型）
Ｂ    型（雌型）
Ｒ    ロール
Ｓ    絵付シート
【図１】
0004170412.tif 000002
【図２】
0004170412.tif 000003
【図３】
0004170412.tif 000004
【図４】
0004170412.tif 000005
【図５】
0004170412.tif 000006
【図６】
0004170412.tif 000007
【図７】
0004170412.tif 000008