JP2015057310A - 金型セット、熱成形装置、熱成形方法、及び熱成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】所定形状を有する基材にシート材を熱成形して被覆させるに際して、シート材におけるクラックや位置ずれの発生を抑制する。【解決手段】本発明は、内部に形成される収容空間内で、基材３に対してシート材２を被覆させるために用いられる金型セット５に関する。金型セット５は、第一本体部５１と載置部５６とを含む第一型部材５０と、第二本体部６１と加熱手段６６と基材３の外面形状を模した形状の凹部６４とを含む第二型部材６０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、所定形状を有する基材に対してシート材を熱成形して被覆させるために用いられる金型セットに関する。また、本発明は、そのような金型セットを用いた熱成形装置及び熱成形方法に関する。また、本発明は、そのような金型セットを用いて製造される熱成形品に関する。

上記のような金型セットを含む熱成形装置として、特開２０１１−１３６４７１号公報（特許文献１）に記載された装置が知られている。この装置は、底板部〔底部２２〕とこの底板部から立設された周壁部〔周壁部２１〕とを含む第一型部材〔下枠２〕と、第一型部材に対して相対移動して周壁部の上端部に密接可能な平板状の本体部と加熱手段〔ヒーター３１〕とを含む第二型部材〔熱板３〕とを備えている。第一型部材の底板部には第一通気路〔通気孔２ｂ〕が開口しており、第二型部材における第一型部材と対向する側の面には第二通気路〔通気孔３ｂ〕が開口している。そして、これらの両通気路を介して、調圧機構〔真空ポンプ５１，コンプレッサ７１〕により、第一型部材と第二型部材との内部に形成される空間〔収容空間Ｒ〕の圧力が調整可能に構成されている。このような装置を用いて、第一型部材と第二型部材とからなる金型セットの内部で、基材に対してシート材が被覆される。

特許文献１の装置では、具体的には以下のようにして、基材にシート材を被覆している。まず、第一型部材の周壁部の上端部にシート材を設けた状態で、第二型部材を第一型部材に密接させる（第１工程）。次に、調圧機構により、シート材と第二型部材との間を減圧し、加熱状態にある第二型部材にシート材を吸着させてシート材を加熱する（第２工程）。これと並行して、調圧機構により、シート材と第一型部材との間を減圧する（第３工程）。そして、第３工程の減圧動作を維持した状態でシート材の吸着動作を停止し、シート材と第二型部材との間を加圧して、シート材を基材に被覆させる（第４工程）。これにより、シート材の基材への押付け力を増大させることができ、基材形状によらずに高品質な成形が可能となっている。また、加熱されたシート材の水平姿勢の維持を図るために上下チャンバー内の真空圧調整を行う場合（特許文献１の段落０００５及び図４を参照）と比較して、基材形状に対するシート材の位置合わせを好適に行うことが可能であると謳われている。

しかし、特許文献１の装置では、加熱されたシート材は、第４工程において、平面状の姿勢を初期状態として基材に被覆される。このため、基材の外形が所定形状（例えば単なる薄板以外の形状）を有する場合には、部位に応じたシート材の伸び量のばらつきが大きくなってしまう。例えば基材が、底板部に平行な平板部と、その平板部の周囲に形成される側壁部とを有するトレイ状である場合には、シート材における平板部を被覆する部分の伸び量に比べて、側壁部を被覆する部分の伸び量が大きくなる。その結果、成形品の外周側部分において、シート材にクラックが生じたり、基材に対するシート材の位置ずれが生じたりすることがあった。

特開２０１１−１３６４７１号公報

そこで、所定形状を有する基材にシート材を熱成形して被覆させるに際して、シート材におけるクラックや位置ずれの発生を抑制することが望まれる。

本発明に係る、型締めされたときに内部に形成される収容空間内で、所定形状を有する基材に対してシート材を熱成形して被覆させるために用いられる金型セットの特徴構成は、
第一本体部と、前記基材を載置するための載置部とを含む第一型部材と、
前記第一本体部に対して相対移動して前記第一本体部に密接可能な第二本体部と、前記第二本体部に対して熱伝達可能に設けられた加熱手段と、前記第二本体部における前記第一本体部と対向する側の面に形成された、前記基材の外面形状を模した形状の凹部とを含む第二型部材と、
を備える点にある。

この特徴構成によれば、第二型部材の第二本体部は所定形状の凹部を有するので、シート材を加熱した状態で当該シート材を凹部の表面に吸着させることで、加熱状態のシート材を、基材への被覆前に、基材の外面形状に類似する形状に賦形することができる。これにより、基材形状によらずに、最終的に得られる成形品において、部位に応じたシート材の伸び量のばらつきを小さく抑えることができる。よって、成形品の外周側部分におけるクラックの発生や基材に対するシート材の位置ずれ等の発生を、有効に抑制することができる。

以下、本発明に係る金型セットの好適な態様について説明する。

１つの態様として、前記第一型部材は、前記第一本体部における前記第二本体部と対向する側の面に形成された凹部をさらに含み、型締め方向に見て、前記第一型部材の凹部の外縁が前記第二型部材の凹部の外縁を包含するように、前記第一型部材の凹部と前記第二型部材の凹部との位置関係が設定されていると好適である。

この構成によれば、基材の外面形状に類似する形状に予め賦形された状態のシート材は、賦形部分の周囲に、型締め方向に見て第一型部材の凹部と重なる位置に、未だなお平面状を維持している平面状包囲部分を有する。この平面状包囲部分は、金型セット内でシート材（ここでは特に賦形部分）を移動させて基材に被覆させる際に、第一型部材の凹部の外縁を起点として当該凹部の底部側に向かって変位しながら伸びる。つまり、平面状包囲部分は、シート材における屈曲しながら伸延する屈伸部として機能する。これにより、予め賦形された状態のシート材の賦形部分を、その形状を保持したまま基材に被覆させやすい。結果的に、成形品の外周側部分におけるクラックの発生や基材に対するシート材の位置ずれ等の発生を、より有効に抑制することができる。

１つの態様として、前記第一型部材の凹部の外縁と前記第二型部材の凹部の外縁との間の、前記第二本体部における前記第一本体部と対向する側の面に沿った離間長さが、前記第一型部材の凹部の深さの０．６倍〜２．５倍に設定されていると好適である。

第一型部材の凹部の外縁と第二型部材の凹部の外縁との間の、第二本体部における第一本体部と対向する側の面に沿った離間長さは、上記の平面状包囲部分を型締め方向に見た場合の幅に相当する。平面状包囲部分の幅が第一型部材の凹部の深さに対して過小な場合には、当該平面状包囲部分は、屈曲しながら伸延する屈伸部としての機能を十分に発揮できない可能性がある。一方、平面状包囲部分の幅が第一型部材の凹部の深さに対して過大な場合には、基材に対する１回の被覆のために必要となるシート材のサイズが大きくなり、経済的ではない。そこで、これらの点を考慮して平面状包囲部分の幅を第一型部材の凹部の深さの０．６倍〜２．５倍に設定することで、過度な歩留まりの上昇を抑制しながら、クラックの発生や位置ずれ等の発生を有効に抑制することができる。

１つの態様として、前記第二型部材は、当該第二型部材の凹部の表面にそれぞれ開口するとともに調圧機構に接続される複数の通気路をさらに含み、複数の前記通気路の経路長は、型締め方向に見た場合の開口位置が前記凹部の最深部から外縁側となるに従って長くなるように設定されていると好適である。

この構成によれば、複数の通気路は、型締め方向に見た場合の開口位置が凹部の外縁部から最深部となるに従って、経路長が短くなるように設定される。このため、調圧機構がガス吸引を行う際には、加熱状態にあるシート材は、最深部から徐々に外縁部に向かって凹部形状に追従する。よって、シート材の賦形時における全体的な位置ずれを有効に抑制することができる。また、第二型部材とシート材との間を加圧する際にも、調圧機構から供給される圧縮ガスは、最深部で先行し、外縁部でやや遅れて噴出する。よって、基材に対して、最上部から徐々に外縁部に向かってシート材を被覆させることができる。つまり、予め賦形されたシート材の基材への被覆時における全体的な位置ずれをも有効に抑制することができる。従って、基材に対するシート材の高精度な位置合わせが可能となる。

１つの態様として、複数の前記通気路のそれぞれが、前記第二型部材の凹部の表面に対して略直交する方向に開口すると好適である。

この構成によれば、全ての通気路の凹部の表面への開口面積を、実質的に等しくすることができる。これにより、第二型部材（凹部）へのシート材の吸着や、第二型部材（凹部）からのシート材の吐出を、シート材の全体に亘って略均一化することができる。よって、例えば通気路の開口部の跡がシート材に残るのを抑制することができ、成形品の外観を良好に維持することができる。

１つの態様として、前記第二型部材の凹部が、その最深部に、前記載置部側に向かって局所的に突出する突出部を有すると好適である。

この構成によれば、調圧機構がガス吸引を行う際に、加熱状態にあるシート材を、最深部から徐々に外縁部に向かって凹部形状に追従させることが容易となる。また、第二型部材とシート材との間を加圧する際に、基材に対して、最上部から徐々に外縁部に向かってシート材を被覆することが容易となる。よって、シート材の賦形時や、当該賦形されたシート材の基材への被覆時における位置ずれを、さらに有効に抑制することができる。従って、基材に対するシート材の位置精度をさらに高めることができる。

１つの態様として、前記シート材は、図柄層を有する加飾シートであり、前記第二型部材が、当該第二型部材の凹部における前記基材の変曲部に対応する位置に設けられた断熱部材をさらに含むと好適である。

シート材が、図柄層を有する加飾シートである場合には、部位に応じたシート材の伸び量のばらつきに起因して、基材に対するシート材の位置ずれの問題に加えて、意匠性が低下するという課題がある。例えば基材の変曲部付近では、シート材の伸び量が大きくなりやすく、図柄が歪んだりコントラストが大きくなったりする場合がある。この点、上記のように、凹部における基材の変曲部に対応する位置に断熱部材を設けることで、当該位置におけるシート材の伸びを抑制できる。よって、シート材の伸び量を調整することができ、加飾された成形品の意匠性を向上させることができる。

１つの態様として、前記第一型部材が、前記載置部を取り囲むように前記第一本体部上に設けられた枠状の中間壁部をさらに含み、前記第二本体部が、前記中間壁部を介して前記第一本体部に密接可能とされていると好適である。

この構成によれば、第一型部材が中間壁部を含まずに構成される場合に比べて、第二型部材の凹部の深さが浅くなる。よって、第二型部材における凹部以外の部分にシート材を添わせたとき、シート材と凹部の表面との離間距離が短くなるので、短時間でシート材を加熱することができる。その結果、シート材の加熱からシート材の賦形、さらには基材に対するシート材の被覆までの全体のサイクルタイムを短縮することができる。

本発明に係る熱成形装置の特徴構成は、
上述した金型セットと、
前記シート材をロール巻きされた状態で保持するシート保持部と、
前記シート材の端部を把持して当該シート材を引き出すシート引出部と、
前記第一型部材を、型締め方向に見て前記第二型部材と重なる重複位置と前記第二型部材とは重ならない非重複位置との間でスライド移動させるスライド機構と、
前記収容空間よりもシート送り方向の上流側で前記シート材を切断するシート切断部と、
を備える点にある。

この特徴構成によれば、所定形状を有する基材にシート材を熱成形して被覆させる場合において、クラックの発生や基材に対するシート材の位置ずれを抑制しつつ、ロールｔｏシートの連続処理により効率的に成形品を得ることができる。

以下、本発明に係る熱成形装置の好適な態様について説明する。

１つの態様として、前記第一型部材に対して接触及び離間可能な状態で設けられた冷却機構をさらに備えると好適である。

この構成によれば、第一型部材と冷却機構とが離間した状態で、例えば基材に対するシート材の被覆時に、基材とシート材とを適切に粘着させることができる。一方、基材にシート材を粘着させた後は、第一型部材と冷却機構とを接触させることで、基材とシート材とを効率的に冷却して接着させることができる。よって、成形品が得られるまでのサイクルタイムを短縮することができる。

本発明に係る、型締めされたときに内部に収容空間を形成する一対の第一型部材及び第二型部材を備える金型セットを用いて、前記収容空間内で所定形状を有する基材に対してシート材を熱成形して被覆させる熱成形方法の特徴構成は、
前記第一型部材は、前記基材を載置するための載置部を含み、
前記第二型部材は、加熱可能に構成されているとともに前記基材の外面形状を模した形状の凹部を含み、
前記第二型部材における前記凹部以外の部分に接するように配置された前記シート材を加熱する加熱工程と、
前記シート材と前記第二型部材との間を減圧し、加熱状態の前記シート材を前記凹部に吸着させて当該凹部に沿うように賦形する賦形工程と、
前記シート材と前記第一型部材との間を減圧し、前記シート材と前記第二型部材との間を加圧して、前記基材に前記シート材を被覆させる被覆工程と、
を備える点にある。

この特徴構成によれば、第二型部材は所定形状の凹部を有するので、賦形工程においてシート材を凹部に沿うように吸着させることで、加熱工程により加熱された状態のシート材を、基材への被覆前に、基材の外面形状に類似する形状に賦形することができる。その後、被覆工程を実行することで、基材形状によらずに、最終的に得られる成形品において、部位に応じたシート材の伸び量のばらつきを小さく抑えることができる。よって、成形品の外周側部分におけるクラックの発生や基材に対するシート材の位置ずれ等の発生を、有効に抑制することができる。

また、上記の特徴構成によれば、被覆工程において、シート材と第一型部材との間を減圧し、シート材と第二型部材との間を加圧することで、シート材の基材への押付け力を増大させることができる。よって、基材形状によらずに、基材とシート材との間にエアーが残留することが抑制され、高品質な成形を実現することができる。

以下、本発明に係る熱成形方法の好適な態様について説明する。

１つの態様として、前記金型セットと、前記第一型部材に対して接触及び離間可能な状態で設けられた冷却機構と、を備える熱成形装置を用いるとともに、前記冷却機構を前記第一型部材に接触させて前記基材を冷却する冷却工程をさらに備え、前記冷却工程を、前記賦形工程の開始時以後であってかつ前記被覆工程の開始時前に開始すると好適である。

この構成によれば、第一型部材と冷却機構とが離間した状態で、例えば被覆工程において、基材とシート材とを適切に粘着させることができる。一方、基材にシート材を粘着させた後は、冷却工程において第一型部材と冷却機構とを接触させることで、基材とシート材とを効率的に冷却して接着させることができる。よって、成形品が得られるまでのサイクルタイムを短縮することができる。また、この構成によれば、冷却工程の開始時期が、賦形工程の開始時以後であってかつ被覆工程の開始時前であるので、基材に対するシート材の接着が完了するまでの時間を短縮することができる。よって、成形品が得られるまでのサイクルタイムを有効に短縮することができる。

なお、本発明は、上述した金型セットを用いて製造された熱成形品も、権利の対象とすることができる。

第一の実施形態に係る金型セットを含む熱転写装置の側面図 熱転写装置の平面図 第一型部材及び第二型部材をパーティング面側から見た図 シート引出工程を示す模式図 型締工程及び加熱工程を示す模式図 賦形工程を示す模式図 被覆工程の一曲面を示す模式図 被覆工程中のシート材の状態を示す斜視図 被覆工程の一曲面を示す模式図 被覆工程の一曲面を示す模式図 シート切断工程を示す模式図 第二の実施形態に係る金型セットを含む熱転写装置の側面図 第一型部材及び第二型部材をパーティング面側から見た図 シート引出工程を示す模式図 加熱工程を示す模式図 賦形工程を示す模式図 型締工程を示す模式図 冷却工程を示す模式図 被覆工程の一曲面を示す模式図 被覆工程の一曲面を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 従来技術の金型セットを示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図 金型セットの別態様を示す模式図

１．第一の実施形態
本発明に係る金型セット並びにこれを用いた熱成形装置及び熱成形方法の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、金型セット５を用いて、収容空間Ｒ（図５を参照）内で所定形状を有する基材３に対してシート材２を熱転写して被覆させる熱転写装置１（熱転写方法）を例として説明する。この熱転写装置１は、ロール状に保持されたシート材２の端部を引き出し、金型セット５に配置された基材３に対してシート材２を供給して、金型セット５内に形成される収容空間Ｒで基材３への模様の転写を連続的に行う装置である。熱転写装置１は、ロールｔｏシートの連続処理を行う装置として構成されている。金型セット５は、第一型部材５０と第二型部材６０とを備え、型締めされたときに内部に形成される収容空間Ｒ内で、所定形状を有する基材３に対してシート材２を熱転写して被覆させるために用いられる。

なお、本実施形態では、引き出されるシート材２が順次送られる方向を「シート送り方向Ｆ」と定義する。このシート送り方向Ｆは、シート材２の長手方向に平行である。また、本実施形態では、「上流」及び「下流」の用語は、シート送り方向Ｆを基準として定義する。すなわち、シート送り方向Ｆに沿って、相対的にシート保持部１０側（図１における左上側）を「上流側」と表し、その反対側（図１における右側）を「下流側」と表す。

図１に示すように、熱転写装置１は、金型セット５と、シート保持部１０と、シート引出部２０と、スライド機構３０と、シート切断部４０とを備えている。また、熱転写装置１は、金型セット５に接続された調圧機構７０を備えている。

シート保持部１０は、シート材２をロール巻きされた状態で保持している。シート保持部１０は、基台上に固定された保持台１１と、シート材２の幅方向（シート送り方向Ｆに直交する方向）の両側で対向するように保持台１１に立設された一対の保持板１２と、一対の保持板１２の間に架け渡された支軸１３とを有する。シート材２は、支軸１３にロール巻きされた状態で保持されている。シート材２は、シート送り方向Ｆの下流側の端部が、シート引出部２０を構成する可動狭持部２２によって挟持されて引き出される（図４を参照）。シート材２は、ガイドローラ１４によって案内されて金型セット５（第一型部材５０と第二型部材６０との間）に供給される。

シート材２は、基体シート２Ａと、この基体シート２Ａに形成された転写層２Ｂとを有する。基体シート２Ａは、長尺状のシート体であり、このシート体上に断続的に形成される複数の転写層２Ｂを支持している。基体シート２Ａは、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、及びアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂等の合成樹脂を用いて構成することができる。これらの樹脂の共重合体や混合物を用いて構成しても良い。また、基体シート２Ａは、単層シートとして構成しても良いし、複数の単層シートを積層してなる積層シートとして構成しても良い。

本実施形態では、シート材２として、図柄層を有する加飾シートを用いる。つまり、転写層２Ｂは図柄層を含んでいる。この図柄層は、例えば着色インキや金属薄膜等を含み、文字や図柄、金属光沢等を表現する。また、転写層２Ｂは、基材３と図柄層との接着性を向上させるための接着層や、表面強度を向上させて耐擦傷性を付与するためのハードコート層、層間密着性を向上させるためのアンカー層等をさらに有しても良い。さらに、基体シート２Ａと転写層２Ｂとの間に、基体シート２Ａからの転写層２Ｂの剥離性を向上させるための離型層が備えられても良い。これらの各層は、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、及びオフセット印刷法等の印刷法や、グラビアコート法、ロールコート法、及びコンマコート法等のコート法等により形成することができる。

シート引出部２０は、ロール巻きされた状態のシート材２の端部を把持して、当該シート材２を引き出す。シート引出部２０は、シート送り方向Ｆの所定位置に固定された固定挟持部２１と、シート送り方向Ｆに沿って移動可能に構成された可動狭持部２２とを有する。固定挟持部２１は、金型セット５よりもシート送り方向Ｆの上流側に配置されている。可動狭持部２２は、固定挟持部２１よりもシート送り方向Ｆの下流側を、金型セット５の全長以上に亘ってシート送り方向Ｆにスライド移動するように構成されている。固定挟持部２１及び可動狭持部２２は、それぞれ上側挟持部と下側挟持部とを有する棒状のクランプとして構成されている。シート引出部２０は、可動狭持部２２がシート材２の端部を挟持し、かつ、固定挟持部２１が開放された状態で、可動狭持部２２が下流側に向かってスライドすることで、ロール状に保持されたシート材２を引き出す。

金型セット５は、型締めされたときに内部に基材３を収容するための収容空間Ｒ（図５を参照）を形成する第一型部材５０と第二型部材６０とを備えている。なお、収容空間Ｒは、例えば射出成型に用いられる金型セットが型締めされたときに内部に形成されるキャビティ等とは異なり、基材３の周囲に広い余裕スペースを有する大収容空間である。金型セット５は、固定挟持部２１よりもシート送り方向Ｆの下流側に配置されている。第一型部材５０と第二型部材６０とは、互いに近接して型締めされ、また、互いに離間して型開きされるように、型締め方向Ｃ（本例では上下方向）に相対移動可能に構成されている。第二型部材６０は、型締め方向Ｃに見てシート材２と重なる位置に設けられている。

スライド機構３０は、第一型部材５０をシート材２の幅方向に沿ってスライド移動させる。本実施形態では、スライド機構３０は、幅方向に沿って互いに平行となるように基台上に配置された複数のガイドレール３１と、このガイドレール３１上をスライド可能な架台３２とを有する。架台３２に、第一型部材５０が固定されている。これにより、第一型部材５０は、ガイドレール３１に沿って、型締め方向Ｃに見て第二型部材６０と重なる重複位置と、型締め方向Ｃに見て第二型部材６０とは重ならない非重複位置との間でスライド可能となっている。第一型部材５０の非重複位置で、当該第一型部材５０に基材３を新たに載置したり、転写後の基材３を取り出したりすることができる。また、その後、重複位置に第一型部材５０をスライド移動させることで、第一型部材５０と第二型部材６０とを上下に対向させることができる。なお、図２は、第二型部材６０を取り除いた状態での熱転写装置１の平面図を示している。

シート切断部４０は、収容空間Ｒよりもシート送り方向Ｆの上流側でシート材２を切断する。本実施形態では、シート切断部４０は、シート送り方向Ｆにおける固定挟持部２１と金型セット５との間に設けられている。シート切断部４０は、固定挟持部２１と金型セット５との間に保持されたシート材２を、幅方向に切断する。シート切断部４０は、シート材２の幅方向の全域に亘ってスライド可能なカッター４１（例えば、ロータリーカッターやヒートカッター等）により構成されている。なお、収容空間Ｒよりも上流側において第一型部材５０及び第二型部材６０のいずれかに内在されたカッター等により、シート切断部４０が構成されても良い。

図１、図３及び図４等に示すように、第一型部材５０は、第一本体部５１と、基材３を載置するための載置部５６とを含む。第一本体部５１は、金属材料を用いて構成されている。図３に示すように、第一本体部５１は、型締め方向Ｃに見て略矩形状に形成されている。なお、図３は、第一型部材５０及び第二型部材６０のそれぞれを、パーティング面側から見た図である。図３では、本来は互いに対向する２つの面（第一型部材５０の上面及び第二型部材６０の下面）を、上下に並べて同一平面状に表示している。第一本体部５１は、第二本体部６１に対して型締め方向Ｃ（上下方向）に相対移動して外縁部が第二本体部６１に密接可能に構成されている（図５を参照）。

第一本体部５１の中央部には、載置部５６が固定されている。載置部５６は、基材３の形状に対応する外面形状を有している。本実施形態では、一例として、例えば多機能携帯電話（スマートフォン）の筐体として用いられる合成樹脂製の半ケースを基材３としている。本実施形態では、基材３は、平板状に形成された略矩形状の平板部３Ａと、この平板部３Ａの四方を取り囲むように一体的に形成された側壁部３Ｂとを有する（図４及び図８を参照）。載置部５６は、基材３の平板部３Ａの下面及び各側壁部３Ｂの内面を支持するように構成されている。

本実施形態では、第一型部材５０は、第一本体部５１における第二型部材６０と対向する側の面（本例では上面）に形成された第一凹部５４をさらに含む。第一本体部５１は、載置部５６の周囲を取り囲むように形成された周壁部５２を有しており、この周壁部５２の内面（本例では傾斜面５３として形成されている）と、底部の表面とにより、第一凹部５４が画定されている。図３に示すように、第一凹部５４は、型締め方向Ｃに見て略矩形状（丸みを帯びた角を有する矩形状）に形成されている。第一凹部５４は、型締め方向Ｃに見て、載置部５６と同心状に（中心部が揃った状態で）配置されている。第一凹部５４の大きさは、載置部５６の大きさに比べて１．５倍〜３倍程度に設定されている。また、第一凹部５４の深さは、載置部５６及び基材３を合わせた全体の高さよりも僅かに大きく設定されている。

第一型部材５０は、第一本体部５１の表面に開口する少なくとも１つの第一通気路５８をさらに含む。本実施形態では、複数の第一通気路５８が、第一本体部５１における第一凹部５４の表面にそれぞれ開口するように形成されている。第一通気路５８は、載置部５６の外側であって載置部５６の近傍（基材３の端部付近）に開口するように形成されている。第一通気路５８は、配管等を介して調圧機構７０に接続されている。

図１、図３及び図４等に示すように、第二型部材６０は、第二本体部６１と、この第二本体部６１に対して熱伝達可能に設けられた加熱手段６６と、第二本体部６１における第一本体部５１と対向する側の面（本例では下面）に形成された第二凹部６４とを含む。第二本体部６１は、金属材料を用いて構成されている。第二本体部６１は、型締め方向Ｃに見て略矩形状に形成されている（図３を参照）。第二本体部６１は、第一本体部５１に対して型締め方向Ｃ（上下方向）に相対移動して外縁部が第一本体部５１（本例では周壁部５２の上端部）に密接可能に構成されている。本実施形態では、第一本体部５１と第二本体部６１とは、直接的に密接可能とされている。

加熱手段６６は、第二本体部６１を加熱する。加熱手段６６は、例えば抵抗熱ヒータ、赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータ、誘導加熱装置、及びマイクロ波加熱装置等により構成することができる。本実施形態では、加熱手段６６は第二本体部６１の上面に固定されることで、第二本体部６１に対して熱伝達可能となっている。ただし、このような構成に限定される訳ではなく、例えば加熱手段６６が第二本体部６１の内部に埋め込まれることで、第二本体部６１に対して熱伝達可能とされても良い。

第二凹部６４は、基材３の外面形状を模した形状を有するように形成されている。ここで、「基材３の外面形状を模した形状」とは、基材３の外面形状に沿う形状、又は基材３の外面形状を概略的に表した形状を意味する。これは、基材３の外面形状に完全に沿うことを要求する概念ではなく、基材３の外面形状に概ね対応していれば足りる概念である。図４に示すように、本実施形態では、基材３の平板部３Ａ及び側壁部３Ｂに沿うように、第二凹部６４も、水平面に沿う平面部分とその四方の側面部分とを有するように形成されている。

図３に示すように、第二凹部６４は、型締め方向Ｃに見て略矩形状（丸みを帯びた角を有する矩形状）に形成されている。第二凹部６４は、型締め方向Ｃに見て、載置部５６及び第一凹部５４と同心状に配置されている。第二凹部６４の大きさは、載置部５６の大きさよりも大きく、かつ、第一凹部５４の大きさよりも小さく設定されている。つまり、型締め方向Ｃに見て、第一凹部５４の外縁５４Ｅが第二凹部６４の外縁６４Ｅを包含するように、第一凹部５４と第二凹部６４との位置関係が設定されている。さらに、型締め方向Ｃに見て、第二凹部６４の外縁６４Ｅが載置部５６の外縁を包含し、かつ、第一凹部５４の外縁５４Ｅが第二凹部６４の外縁６４Ｅを包含するように、載置部５６と第一凹部５４と第二凹部６４との位置関係が設定されている。

このような構成では、第二本体部６１は、当該第二本体部６１の下面における第二凹部６４の外縁６４Ｅと第一凹部５４の外縁５４Ｅに対応する位置との間に、第二凹部６４を包囲するように形成される枠状包囲面６１Ａを有する。なお、図３では、この枠状包囲面６１Ａに色を付して表示している。枠状包囲面６１Ａは、型締め方向Ｃに見て、所定幅を有する帯状に形成されている。図示の例では、長手方向に沿う辺と短手方向に沿う辺とで枠状包囲面６１Ａの幅が異なるように設定されているが、等しく設定されていても良い。

枠状包囲面６１Ａの幅は、第一凹部５４の外縁５４Ｅと第二凹部６４の外縁６４Ｅとの間の、第二本体部６１の下面に沿った離間長さに相当し、第一凹部５４と第二凹部６４との大きさの差に応じた値となる。枠状包囲面６１Ａの幅は、金型セット５の全体の大きさから見て有意に識別可能な値となるように設定されることが好ましい。枠状包囲面６１Ａの幅は、例えば第一凹部５４の深さの０．６倍〜２．５倍の大きさとなるように設定することができる。この場合、第一凹部５４における第二凹部６４の外縁６４Ｅに対応する位置（図４における点Ｐ）と第一凹部５４の外縁５４Ｅとを結ぶ仮想平面と、第一凹部５４の外縁５４Ｅを通る鉛直面とのなす角θは、およそ３０°〜７０°となる。さらに、枠状包囲面６１Ａの幅は、例えば第一凹部５４の深さの０．８倍〜２倍に設定することができ、この場合、上記なす角θは、およそ４０°〜６０°となる。また、枠状包囲面６１Ａの幅は、例えば基材３の長手方向の長さに対して１０％〜３０％程度の大きさとなるように設定することができる。枠状包囲面６１Ａの幅は、第一凹部５４の深さや基材３のサイズにもよるが、例えば１２ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設定することができる。

第二型部材６０は、第二本体部６１の表面に開口する少なくとも１つの第二通気路６８をさらに含む。本実施形態では、複数の第二通気路６８が、少なくとも第二本体部６１における第二凹部６４の表面にそれぞれ開口するように形成されている。また、本実施形態では、複数の第二通気路６８のうちの一部は、第二本体部６１の下面における第二凹部６４の周囲の領域（上述した枠状包囲面６１Ａ）にそれぞれ開口するように形成されている。第二通気路６８は、配管等を介して調圧機構７０に接続されている。

調圧機構７０は、第一通気路５８及び第二通気路６８にそれぞれ接続され、第一型部材５０と第二型部材６０との間に形成される収容空間Ｒ（図５を参照）の内部の圧力を調整する。調圧機構７０は、収容空間Ｒの内部を減圧することもできるし、加圧することもできるように構成されている。このため、調圧機構７０は、真空タンク７１に接続された真空ポンプ７２と、圧力タンク７３に接続されたコンプレッサ７４とを含む。調圧機構７０と第一通気路５８及び第二通気路６８との間の配管の所定位置には複数のバルブが設けられている。制御ユニット（図示せず）からの指令に応じて各バルブが開閉することで、所望のタイミングで収容空間Ｒの内部が減圧及び／又は加圧される。

次に、金型セット５を含む熱転写装置１を用いて行われる熱転写方法について説明する。本実施形態に係る熱転写方法は、載置工程、シート引出工程、型締工程、加熱工程、賦形工程、被覆工程、シート切断工程、及び取出工程を備えている。載置工程及びシート引出工程、型締工程、加熱工程、賦形工程、被覆工程、取出工程は、記載の順に実行される。なお、載置工程とシート引出工程とは順不同で実行されて良い。また、シート切断工程は、型締工程以後であればいずれのタイミングで実行されても良い。以下、順を追って説明する。

載置工程は、第一型部材５０の載置部５６に基材３を載置する工程である。載置工程では、架台３２に固定された第一型部材５０がガイドレール３１に沿って側方に引き出され、非重複位置においてその載置部５６に基材３が載置される。その後、第一型部材５０はガイドレール３１に沿って第二型部材６０の下方に戻される。これにより、第二型部材６０と基材３が載置された状態の第一型部材５０とが、所定間隔を隔てて上下に対向した状態となる。

シート引出工程は、ロール巻きされた状態のシート材２を引き出す工程である。シート引出工程では、可動狭持部２２が第一型部材５０及び第二型部材６０よりも上流側までスライド移動して、固定挟持部２１によって挟持された状態でその下流側にはみ出たシート材２の端部を挟持する。その後、固定挟持部２１による挟持状態が解除され、図４に示すように可動狭持部２２が第一型部材５０及び第二型部材６０よりも下流側までスライド移動することで、シート材２が引き出される。これにより、所定間隔を隔てて上下に対向した第一型部材５０と第二型部材６０との間に、シート材２が配置される。なお、基材３とシート材２の転写層２Ｂとの位置合わせは、第一型部材５０又は第二型部材６０に光センサ（図示せず）を設けておき、この光センサによる検出結果に基づいて行う。光センサは、金型セット５から独立して設けられても良い。

型締工程は、第一型部材５０と第二型部材６０との型締めを行う工程である。図５に示すように、型締工程では、第一型部材５０と第二型部材６０とが互いに近接するように相対移動して、型締めされる。この型締めにより、第一型部材５０と第二型部材６０との間に、収容空間Ｒが形成される。このとき、シート材２は、第一型部材５０の周壁部５２の上端部と第二型部材６０の下面の周縁部との間に挟持された状態となる。なお、この状態では、シート材２は平面状の形態を維持している。このため、シート材２は、第二型部材６０（第二本体部６１）の下面における第二凹部６４以外の平面部分に接するように配置された状態となる。また、第一型部材５０と第二型部材６０との間の収容空間Ｒは、シート材２よりも第一型部材５０側に画定される第一空間Ｒ１と、シート材２よりも第二型部材６０側に画定される第二空間Ｒ２とに区画される。

加熱工程は、第二本体部６１の下面における第二凹部６４以外の平面部分に接するように配置されたシート材２を加熱する工程である。加熱工程では、加熱手段６６（図１を参照）の熱が第二本体部６１に伝達され、さらに加熱状態にある第二本体部６１の熱が、接触部位を介して直接的にシート材２に伝達される。また、加熱状態にある第二本体部６１の熱は、第二空間Ｒ２に存在する空気を介して、輻射熱として間接的にシート材２に伝達される。加熱工程は、所定時間継続して実行され、その結果、シート材２は部位によらずに全体が概ね均一に加熱される。

賦形工程は、シート材２と第二型部材６０との間（第二空間Ｒ２）を減圧し、加熱状態のシート材２を、第二凹部６４に吸着させて当該第二凹部６４に沿うように賦形する工程である。賦形工程では、第二通気路６８と真空タンク７１（図１を参照）との間の配管に設けられたバルブが開状態とされ、図６に示すように、第二通気路６８を介して第二空間Ｒ２内の空気が真空吸引される。これにより、収容空間Ｒにおける第二空間Ｒ２が高度に減圧され、シート材２を挟んで第一空間Ｒ１と第二空間Ｒ２との間に圧力差が生じる。その結果、加熱により軟化したシート材２が、第二凹部６４の表面に沿って吸着される。なお、このとき、シート材２と第二型部材６０とが密着するため、収容空間Ｒは実質的に第一空間Ｒ１のみとなる。

このとき、図６に示すように、加熱状態のシート材２は、第二凹部６４の外縁６４Ｅを起点として屈曲しつつ、第二凹部６４に沿うように（すなわち、基材３の外面形状に類似する形状となるように）賦形される。つまり、賦形工程を実行することにより、基材３の外面形状に類似する形状を有する凸状の賦形部分２Ｄ（図８も参照）が、被覆工程の実行前にシート材２に形成される。なお、賦形部分２Ｄの周囲の部分（型締め方向Ｃに見て第一凹部５４と重なる位置にある部分）は、未だなお平面状を維持する。この部分を、ここでは“平面状包囲部分２Ｅ”と称する。この平面状包囲部分２Ｅは、賦形工程の完了時においては、第二本体部６１の下面における枠状包囲面６１Ａ（図３を参照）に接する部分である。

ところで、シート材２は、第二凹部６４に沿うように賦形される際に若干の伸びを伴う。この伸びの影響で、転写層２Ｂを構成する図柄層もある程度は伸びることになる。但し、シート材２は、収容空間Ｒ内で部位によらずに略均一な伸び率で伸びながら賦形される。このため、賦形部分２Ｄの内側に形成された転写層２Ｂの文字や図柄も、均一性を維持する。

被覆工程は、シート材２と第一型部材５０との間（第一空間Ｒ１）を減圧し、シート材２と第二型部材６０との間（第二空間Ｒ２）を加圧して、基材３にシート材２を被覆させる工程である。被覆工程では、まず、第二通気路６８と真空タンク７１との間の配管に設けられたバルブが閉状態とされるとともに、第二通気路６８を介して第二空間Ｒ２が大気開放される。これと並行して、第一通気路５８と真空タンク７１との間の配管に設けられたバルブが開状態とされ、図７に示すように、第一通気路５８を介して第一空間Ｒ１内の空気が真空吸引される。これにより、収容空間Ｒにおける第一空間Ｒ１が高度に減圧され、シート材２を挟んで第一空間Ｒ１と第二空間Ｒ２との間に、賦形工程における圧力差とは反対方向の圧力差が生じる。その結果、それまで第二凹部６４の表面に沿っていたシート材２が、第一型部材５０側（基材３側）に向かって移動し始める。

このとき、収容空間Ｒ内において、シート材２は第一凹部５４の外縁５４Ｅを起点として屈曲しつつ賦形部分２Ｄの周囲の部分（平面状包囲部分２Ｅ）が伸びて、賦形部分２Ｄはその形状を保持したままで基材３側に向かって移動する。また、賦形部分２Ｄは、基材３に対して平行姿勢を保持したままで基材３側に向かって移動する。つまり、平面状包囲部分２Ｅがシート材２における屈曲しながら伸延する屈伸部として機能することで、賦形部分２Ｄは、その形状を保持したまま基材３に向かって平行移動する（図８及び図９も参照）。

図９に示すように、基材３の平板部３Ａに対しては賦形部分２Ｄにおける平面状の頂上部分が先に密着するのに対して、基材３の側壁部３Ｂと賦形部分２Ｄの側壁部分との間には僅かに隙間が残る。そこで、被覆工程では、第一空間Ｒ１の減圧動作と並行して（或いは、減圧動作を停止しても良い）、第二空間Ｒ２の加圧動作を行う。つまり、第二通気路６８と圧力タンク７３との間の配管に設けられたバルブが開状態とされ、図１０に示すように、第二通気路６８を介して第二空間Ｒ２内に圧縮空気が導入される。なお、この圧縮空気は、加熱された加熱圧縮空気であっても良い。これにより、収容空間Ｒにおける第二空間Ｒ２が高度に加圧され、第一凹部５４及び基材３の表面に沿ってシート材２が押し付けられて密着する。なお、このとき、収容空間Ｒは実質的に第二空間Ｒ２のみとなる。このようにして、基材３の表面にシート材２が被覆される。

圧空により基材３の表面に完全に沿うようにシート材２を被覆させる段階では、平面状包囲部分２Ｅ以外に、それ以前の段階で未だ基材３に密接していない賦形部分２Ｄの側壁部分も、ある程度は伸びる。しかし、本実施形態では、賦形工程において予め賦形部分２Ｄが形成され、この賦形部分２Ｄは、平面状の頂上部分も含めて、略均一な伸び率で既に伸びている。このため、圧空による被覆段階で賦形部分２Ｄの側壁部分にさらなる伸びが生じるとは言っても、その伸び量は僅かである。最終的には、賦形部分２Ｄの部位毎の伸び率に大きなばらつきは生じない。しかも、賦形部分２Ｄは基材３の外面形状に類似する形状に賦形されているので、基材３の外面形状によらずに、賦形部分２Ｄの部位毎の伸び率のばらつきを小さく抑えることができる。その結果、成形品の外周側部分におけるクラックの発生や基材３に対するシート材２の位置ずれ等の発生を、有効に抑制することができる。また、図柄層の部位毎の伸び率のばらつきも抑制されるので、加飾された成形品の意匠性を高く維持することができる。

また、被覆工程において第二空間Ｒ２の加圧も利用することで、シート材２の基材３への押付け力を増大させることができる。よって、基材３の外面形状によらずに、基材３とシート材２との間にエアーが残留することが抑制され、高品質な転写を実現することができる。

また、本実施形態では、金型セット５内に基材３を収容する収容空間Ｒが、第一型部材５０の第一凹部５４と第二型部材６０の第二凹部６４との両方によって画定されている。このため、例えば第一型部材５０の第一本体部５１が凹部を有さない平板状に形成され、収容空間Ｒが第二型部材６０の第二凹部６４のみによって画定される場合に比べて、一定の大きさの収容空間Ｒを確保するための第二凹部６４の深さを浅くすることができる。よって、加熱工程において、第二空間Ｒ２に存在する空気を介して輻射熱によりシート材２を加熱する際に、シート材２を十分かつ略均一に加熱できるまでの所要時間を比較的短く抑えることができる。その結果、サイクルタイムの長期化を抑えつつ、上述したような各種の効果を得ることができる。

シート切断工程は、シート材２を切断する工程である。図１１に示すように、シート切断工程では、固定挟持部２１もシート材２を挟持し、固定挟持部２１及び金型セット５の双方によってシート材２が挟持される。その後、固定挟持部２１と金型セット５との間で、カッター４１によってシート材２が幅方向に切断される。こうして、長尺状のシート材２からその下流側端部の一部が切り離される。

取出工程は、シート材２が接着された基材３を取り出す工程である。取出工程では、まず、第一型部材５０と第二型部材６０とが互いに離間するように相対移動して、型開きされる。その後、架台３２に固定された第一型部材５０がガイドレール３１に沿って側方に引き出される。そして、非重複位置において、シート材２が接着された状態の基材３が、載置部５６から取り出される。なお、その後、載置部５６に、新たな基材３が載置される。つまり、取出工程において第一型部材５０を非重複位置に引き出す動作は、上述した載置工程における同様の動作と共通化される。

以後、上記の各工程を繰り返すことで、加飾成形品としてのシート材２付きの基材３を、連続的に（断続的に）製造することができる。特に本実施形態では、特徴的な賦形工程を備えることで、加飾成形品の外周側部分におけるクラックの発生や基材３に対するシート材２の位置ずれ等の発生を有効に抑制しながら、意匠性に優れた加飾成形品を効率良く製造することができる。加飾成形品においては、その後、基体シート２Ａの剥離や不要部分のトリミング等が行われて良い。

２．第二の実施形態
本発明に係る金型セット並びにこれを用いた熱成形装置及び熱成形方法の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態でも、金型セット５を用いて、収容空間Ｒ（図１７を参照）内で所定形状を有する基材３に対してシート材２を熱転写して被覆させる熱転写装置１（熱転写方法）を例として説明する。本実施形態では、第一型部材５０及び第二型部材６０の具体的構成が、上記第一の実施形態とは一部異なっている。また、本実施形態では、熱転写装置１が冷却機構８０をさらに備えている点で、上記第一の実施形態とは異なっている。さらに、これらの相違点に基づき、金型セット５を含む熱転写装置１を用いて行われる熱転写方法の具体的手順が、上記第一の実施形態とは一部異なっている。そこで以下では、主に上記第一の実施形態との相違点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、上記第一の実施形態と同様とする。

図１２〜図１４に示すように、第一型部材５０は、第一本体部５１と載置部５６とを含む。載置部５６は、第一本体部５１の中央部に固定されている。本実施形態では、第一型部材５０は、クランプ５９をさらに含んでいる。一方、本実施形態に係る第一本体部５１は、その中央部に、上記第一の実施形態の第一型部材５０が有するような第一凹部５４（図１等を参照）を含んでいない。型締め方向Ｃに見て矩形状に形成される第一本体部５１は、本実施形態では、その外周側領域に、クランプ５９を収容するためのクランプ収納部５１Ａを有する。クランプ収納部５１Ａは、第一本体部５１における第二本体部６１に対向する側の面（上面）の四辺のそれぞれを各辺に沿って切り欠いて形成されている。すなわち、クランプ収納部５１Ａは、切欠状凹部として形成されている。クランプ５９及びクランプ収納部５１Ａは、型締め方向Ｃに見て矩形枠状に形成されている。

クランプ５９は、複数の付勢部材５９Ａを介して第一本体部５１に固定されている。付勢部材５９Ａとしては、コイルばねや板バネ等の弾性部材を用いることができる。或いは、アキュムレータ等の流体圧システムを利用しても良い。本実施形態では、付勢部材５９Ａとしてコイルばねを用いている。付勢部材５９Ａによって第二本体部６１側に向かって付勢されたクランプ５９は、外力が作用していない状態で、その上端部が基材３の上端部よりも第二本体部６１側に位置する。また、付勢部材５９Ａによる付勢力よりも十分に大きな外力が作用した状態で、クランプ５９は、クランプ収納部５１Ａに収納されて第一本体部５１と面一状態となる（図１７を参照）。

図１２〜図１４に示すように、第二型部材６０は、第二本体部６１と第二凹部６４と加熱手段（図示せず）とを含む。本実施形態では、加熱手段は第二本体部６１の内部に埋め込まれている。これにより、加熱手段は第二本体部６１に対して熱伝達可能となっている。本実施形態では、第一本体部５１が直方体状に形成されていることに対応して、第二凹部６４の深さが、上記第一の実施形態における第二凹部６４の深さよりも浅く設定されている。

第二型部材６０は、第二本体部６１の表面に開口する複数の第二通気路６８をさらに含む。本実施形態では、第二通気路６８は、第二本体部６１の下面における第二凹部６４の周囲の領域には開口していない。つまり、全ての第二通気路６８が、第二凹部６４の表面にそれぞれ開口するように形成されている。それぞれの第二通気路６８は、第二本体部６１の内部に形成された共通の緩衝空間６９に連通している。緩衝空間６９は、型締め方向Ｃに対して直交する平面に沿うように形成されている。第二通気路６８は、緩衝空間６９及び配管等を介して、調圧機構７０に接続されている。本実施形態では、第二通気路６８が本発明における「通気路」に相当する。

複数の第二通気路６８の経路長は、型締め方向Ｃに見た場合の開口位置が第二凹部６４の最深部から外縁６４Ｅ側となるに従って長くなるように設定されている。ここで、第二凹部６４の「最深部」とは、第二型部材６０の第一型部材５０とのパーティング面からの第二凹部６４の深さが最も大きくなる部分である。なお、第二凹部６４は、基材３の外面形状を模した形状に形成されているため、その最深部は、基材３の外面形状における最上部に対応する部分であるとも言える。そのような部分が所定範囲を占める領域として存在する場合には、例えばその全体を最深部と定義することができる。本実施形態のように一定深さを有し型締め方向Ｃに見て略矩形状に形成された第二凹部６４では、その中央領域が最深部となる。

また、各第二通気路６８の「経路長」は、予め定められた基準箇所から第二凹部６４の表面までの長さとして定義することができる。本実施形態では、各第二通気路６８のそれぞれに共通の緩衝空間６９が、基準箇所として定められている。すなわち、各第二通気路６８の「経路長」は、それぞれに共通の緩衝空間６９と第二凹部６４の表面との間の、通気路の延在方向に沿った長さとして定義されている。本実施形態では、各第二通気路６８は、緩衝空間６９から型締め方向Ｃに沿って直線状に延びる部分を少なくとも有する。複数の第二通気路６８のうちの一部は、型締め方向Ｃに沿う部分のみを有しており、そのまま第二凹部６４の中央領域（最深部）に開口している。複数の第二通気路６８のうちの他の一部は、型締め方向Ｃに沿う部分と、当該部分に対して交差する方向に延びる部分とを有する屈曲形状に形成されている。これらは、第二凹部６４における傾斜面部分に開口している。いずれにしても、複数の第二通気路６８のそれぞれは、第二凹部６４の表面に対して略直交する方向に開口している。なお、「略直交する」とは、直交している状態、又は実質的に直交しているとみなすことができる状態（例えば、第二凹部６４の表面に対する開口方向のなす角が８５°〜９０°の状態）である。

冷却機構８０は、金型セット５及びその内部の収容空間Ｒに載置される基材３を冷却する。本実施形態では、冷却機構８０は、冷却液の流通路（図示せず）が内部に形成された板状部材を含む。冷却液の流通路は冷却液循環路の一部を構成し、この冷却液循環路には圧送ポンプや熱交換器等が介在されている。すなわち、本実施形態に係る冷却機構８０は、冷却液循環式の冷却機構として構成されている。冷却機構８０は、第一型部材５０に対して接触及び離間可能な状態で設けられている。冷却機構８０は、第一型部材５０に対して型締め方向Ｃに沿って相対移動可能に構成されている。より具体的には、冷却機構８０は、スライド機構３０を構成する架台３２の上に固定されており、第一型部材５０が、冷却機構８０に対して型締め方向Ｃに沿って移動可能に構成されている。なお、冷却機構８０は、ペルティエ素子等の放電素子を含む、電熱冷却方式の冷却機構であっても良い。

本実施形態に係る熱転写方法は、上記第一の実施形態と同様に、載置工程、シート引出工程、型締工程、加熱工程、賦形工程、被覆工程、シート切断工程、及び取出工程を備えている。これらは、本実施形態では、載置工程及びシート引出工程、加熱工程、賦形工程、型締工程、被覆工程、取出工程の順に実行される。また、本実施形態に係る熱転写方法は、上記の各工程に加えて、冷却工程をさらに備えている。冷却工程は、賦形工程の開始時以後であってかつ被覆工程の開始時前に開始される。本実施形態では、冷却工程は、型締工程の開始時以後であってかつ被覆工程の開始時前に開始される。以下、順を追って説明する。

本実施形態では、シート引出工程により所定間隔を隔てて上下に対向した第一型部材５０と第二型部材６０との間にシート材２が配置された状態（図１４を参照）で、型締工程よりも前に加熱工程が実行される。加熱工程では、図１５に示すように、まず、第二本体部６１の下面における第二凹部６４以外の平面部分とシート材２とが接するように、シート材２に対して第二型部材６０を型締め方向Ｃに相対移動させる。このとき、クランプ５９の上面とシート材２とが接するように、クランプ５９に対してシート材２及び第二型部材６０を型締め方向Ｃに相対移動させる。加熱工程は、シート材２がクランプ５９と第二本体部６１との間に挟持された状態で実行される。なお、付勢部材５９Ａ付きのクランプ５９は、型締め前にシート材２と第二本体部６１とを密接させるための“密接手段”として機能する。

加熱工程では、第二本体部６１の内部に埋め込まれた加熱手段（図示せず）の熱が第二本体部６１に伝達され、さらに加熱状態にある第二本体部６１の熱が、接触部位を介して直接的にシート材２に伝達される。また、加熱状態にある第二本体部６１の熱は、第二凹部６４に存在する空気を介して、輻射熱として間接的にシート材２に伝達される。これにより、シート材２は部位によらずに全体が概ね均一に加熱される。

次に、図１６に示すように、第二通気路６８を介してシート材２と第二型部材６０との間（第二凹部６４）に存在する空気を真空吸引することにより、賦形工程が実行される。賦形工程では、加熱工程により軟化したシート材２が、第二凹部６４の表面に沿って吸着される。加熱状態のシート材２は、第二凹部６４の外縁６４Ｅを起点として屈曲しつつ、第二凹部６４に沿うように（すなわち、基材３の外面形状に類似する形状となるように）賦形される。つまり、賦形工程を実行することにより、基材３の外面形状に類似する形状を有する凸状の賦形部分がシート材２に形成される。このとき、シート材２は、部位によらずに略均一な伸び率で伸びながら賦形される。このため、賦形部分の内側に形成された転写層２Ｂの文字や図柄も、均一性を維持する。

上述したように、複数の第二通気路６８の経路長は、型締め方向Ｃに見た場合の開口位置が第二凹部６４の最深部から外縁６４Ｅ側となるに従って長くなるように設定されている。このため、真空吸引の効果は、第二通気路６８の経路長が最短となる第二凹部６４の最深部に対応する位置で最も早く、第二通気路６８の経路長が長くなる（外縁６４Ｅ側となる）に従ってより遅く現れる。その結果、加熱状態にあるシート材２は、第二凹部６４の最深部から徐々に外縁６４Ｅに向かって、第二凹部６４の表面形状に追従する。よって、賦形工程において、シート材２の全体的な位置ずれを有効に抑制することができる。

本実施形態では、加熱工程及び賦形工程の実行後に、型締工程が実行される。型締工程では、付勢部材５９Ａの付勢力に抗して、第一型部材５０と第二型部材６０とが互いに近接するように相対移動して、型締めされる。この型締めにより、図１７に示すように、クランプ５９がクランプ収納部５１Ａに完全に収納されるとともに、第一型部材５０と第二型部材６０との間に収容空間Ｒが形成される。このとき、シート材２は、第二凹部６４に沿うように既に賦形された状態で、それ以外の未だなお平面状を維持する部分が、第一本体部５１及びクランプ５９と第二本体部６１との間に挟持される。

冷却工程は、冷却機構８０を第一型部材５０に接触させて基材３を冷却する工程である。冷却工程では、それ以前の各工程では第一型部材５０から離間した状態に保持されていた冷却機構８０を、図１８に示すように第一型部材５０に接触させる。本実施形態では、型締めによって一体化された第一型部材５０及び第二型部材６０の全体が型締め方向Ｃに沿って冷却機構８０側に移動することで、冷却機構８０と第一型部材５０とが接触する。冷却工程では、基材３の熱が載置台５６を介して第一本体部５１に伝達され、さらに第一本体部５１の熱が、冷却機構８０によって奪われる。その結果、基材３が冷却される。冷却工程は、その後の被覆工程中も継続的に実行される（図１９及び図２０を参照）。

冷却工程の開始後に、被覆工程が実行される。被覆工程では、まず、シート材２と第二型部材６０との間の真空吸引を停止する。その後、本実施形態では、シート材２と第二型部材６０との間の圧空供給を開始するとともに、シート材２と第一型部材５０との間の真空吸引を開始する。これにより、それまで第二凹部６４の表面に沿っていたシート材２が、図１９に示すように第一型部材５０側（基材３側）に向かって移動し始める。最終的には、図２０に示すように、第一本体部５１及び基材３の表面に沿ってシート材２が押し付けられて密着する。このようにして、基材３の表面にシート材２が被覆される。

被覆工程においても、賦形工程の場合と同様に、圧空供給の効果は、第二通気路６８の経路長が最短となる第二凹部６４の最深部に対応する位置で最も早く、第二通気路６８の経路長が長くなる（外縁６４Ｅ側となる）に従ってより遅く現れる。その結果、予め賦形されたシート材２は、実質的にはその賦形形状を保持したまま、基材３の最上部から徐々に外周側部分に向かって、基材３の表面形状に追従する。よって、被覆工程においても、シート材２の全体的な位置ずれを有効に抑制することができる。

本実施形態でも、賦形工程において、シート材２が基材３の外面形状に類似する形状に予め賦形されるので、その後の被覆工程において、成形品の外周側部分でのクラックの発生や基材３に対するシート材２の位置ずれ等の発生を有効に抑制することができる。また、転写層２Ｂにおける図柄層の部位毎の伸び率のばらつきも抑制されるので、加飾された成形品の意匠性を高く維持することができる。

また、本実施形態では、第二凹部６４における傾斜面部分に開口する複数の第二通気路６８のそれぞれは、第二凹部６４の表面に対して略直交する方向に開口している。このため、全ての第二通気路６８の第二凹部６４の表面への開口面積を、実質的に等しくすることができる。これにより、賦形工程における第二型部材６０（第二凹部６４）へのシート材２の吸着や、被覆工程における第二型部材６０（第二凹部６４）からのシート材２の吐出を、シート材２の全体に亘って略均一化することができる。よって、例えば第二通気路６８の開口部の跡がシート材２に残るのを抑制することができ、成形品の外観を良好に維持することができる。

さらに本実施形態では、冷却工程の開始後、必要以上に長いインターバルを空けることなく、早期に被覆工程が開始される。よって、シート材２との粘着前に基材３が過度に冷却されることもなく、基材３とシート材２とを適切に接着させることができる。また、基材３に対するシート材２の接着が完了するまでの時間を短縮することができ、成形品が得られるまでのサイクルタイムを有効に短縮することができる。なお、本実施形態では、上述したように、被覆工程においてシート材２が高い位置精度で基材３に対して被覆される。基材３とシート材２との接着完了までの時間が短縮されることで、被覆完了から接着完了までの間での位置ずれの発生も抑制される。結果的に、最終的な成形品においても、基材３に対するシート材２の位置精度を高く維持することができ、良好な外観を備えた成形品を得ることができる。

３．その他の実施形態
最後に、本発明に係る金型セット及び熱成形装置等の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。なお、同様に、上記第一の実施形態で開示された個々の構成と、上記第二の実施形態で開示された個々の構成とを、矛盾が生じない範囲内で適宜組み合わせることも可能である。

（１）上記第一の実施形態では、型締め方向Ｃに見て、第一凹部５４と第二凹部６４とが同心状に配置されるとともに、第一凹部５４の外縁５４Ｅが第二凹部６４の外縁６４Ｅを包含する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、型締め方向Ｃに見て、第一凹部５４の中心部と第二凹部６４の中心部とが異なる位置となりつつ第一凹部５４の外縁５４Ｅが第二凹部６４の外縁６４Ｅを包含するように、両者が配置されても良い。また、図２１に示すように、型締め方向Ｃに見て、第一凹部５４と第二凹部６４とが同心状となりつつ第一凹部５４の外縁５４Ｅと第二凹部６４の外縁６４Ｅとが一致するように、両者が配置されても良い。

（２）上記の各実施形態では、基材３が多機能携帯電話（スマートフォン）の筐体である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、従来型携帯電話、携帯音楽プレイヤー、ナビゲーション装置、携帯ゲーム機、及びタブレット等の筐体を基材３としても良い。この場合、基材３の外面形状が異なれば、それに応じて第二型部材６０の第二凹部６４の形状も決定される。例えば一例として図２２に示すように、基材３の外面が段付き形状となっている場合には、第二凹部６４も、それに応じた段付き凹部として形成されると好適である。

（３）上記の各実施形態では、第二凹部６４が基材３の外面形状に沿う形状を有するように形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。第二凹部６４は、基材３の外面形状に完全に沿っている必要はなく、基材３の外面形状に概ね対応する形状を有するように形成されていれば良い。例えば一例として図２３に示すように、扁平な断面Ｕ字状の基材３に対して第二凹部６４が断面長円状に形成される等、第二凹部６４の形状は、基材３の外面形状を概略的に表すものであっても良い。

（４）上記第一の実施形態では、周壁部５２の内面（傾斜面５３）が、鉛直面に対して一律の傾斜角度を有している構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば図２４に示すように、傾斜面５３が、複数段階に傾斜するように形成されても良い。例えば傾斜面５３が、第一凹部５４の外縁５４Ｅから鉛直面に対して第１の傾斜角度で傾斜する第一傾斜面５３Ａと、鉛直面に対して上記第１の傾斜角度よりも小さい第２の傾斜角度で傾斜する第二傾斜面５３Ｂとを有しても良い。なお、上記第２の傾斜角度が上記第１の傾斜角度よりも大きく設定されても良い。

（５）上記の各実施形態では、第二凹部６４の最深部である、基材３の平板部３Ａに対応する部分が、基材３の平板部３Ａに平行な平面状に形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば図２５に示すように、第二凹部６４が、その最深部に、第一型部材５０側（載置部５６側）に向かって局所的に突出する突出部６４Ｐを有しても良い。このような突出部６４Ｐを備えることで、賦形工程において、加熱状態にあるシート材２を、最深部から徐々に第二凹部６４の外縁６４Ｅに向かって凹部形状に追従させることが容易となる。また、被覆工程において、基材３に対して、最上部から徐々に外周側部分に向かってシート材２を被覆することが容易となる。よって、基材３に対するシート材２の位置精度をさらに高めることができる。

（６）上記の各実施形態で説明した金型セット５において、図２６に示すように、第二型部材６０が、第二凹部６４における基材３の変曲部に対応する位置に設けられた断熱部材６５をさらに含んでも良い。図示の例では、断熱部材６５は、第二本体部６１に埋め込まれている。このような断熱部材６５を備えることで、当該断熱部材６５の設置位置におけるシート材２の伸びを抑制できる。よって、シート材２の伸び量を調整することができ、図柄の歪みやコントラスト差の増大を抑制することができる。その結果、加飾された成形品の意匠性をさらに向上させることができる。なお、断熱部材６５は、第二凹部６４の表面に貼り付けられていても良い。また、断熱部材６５は、第二凹部６４における基材３の変曲部に非対応の位置に設けられても良い。

（７）上記第二の実施形態で説明した金型セット５において、図２７に示すように、第一型部材５０が、第一本体部５１上に配置され、載置部５６の周囲を取り囲むように形成された矩形枠状の中間壁部５５をさらに含んでも良い。この場合、第一本体部５１と第二本体部６１とは、中間壁部５５を介して間接的に密接可能となる。このような中間壁部５５を備えることで、中間壁部５５を備えない場合に比べて、第二凹部６４の深さを浅くすることができる。よって、加熱工程において、第二凹部６４に存在する空気を介して輻射熱によりシート材２を加熱する際に、短時間でシート材２を十分かつ略均一に加熱することができる。その結果、シート材２の加熱からシート材２の賦形、さらには基材３に対するシート材２の被覆までの全体のサイクルタイムを短縮することができる。

（８）上記の各実施形態では、シート材２が、基体シート２Ａとその基体シート２Ａから剥離される図柄層を含む転写層２Ｂとを有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、シート材２は、図柄層を含まずにハードコート層のみを含む転写層２Ｂを有するシートであっても良い。また、例えば、シート材２は、基体シート２Ａと転写層２Ｂとが剥離しない一体型シートであっても良い。

（９）上記の各実施形態では、本発明に係る金型セットを、ロールｔｏシートの連続処理を行う熱転写装置１に適用した例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えばロールｔｏロールの連続処理による熱転写や、シートｔｏシートの貼り合わせ成形等にも、同様に、本発明に係る金型セットを適用することができる。

（１０）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

さらに、本発明は、概念的には、（i）基材３への被覆前に、シート材２を基材３の外面形状に類似する形状に予め賦形すること、及び（ii）シート材２を、基材３に対して高い位置精度で被覆させること、の少なくとも１つによって特徴付けられる。これらの発明概念を具現化した金型セット及び熱成形装置の他の実施形態も、本明細書において開示される。なお、以下に開示される構成は、図２８に示される、平板状の第二本体部６１を含む第二型部材６０を備えた従来から公知の金型セットの基本構成をベースとしている。図２８では、上記の各実施形態で既に説明した部材と同一の部材には、同一の符号を付している。

（Ａ）１つの態様として、例えば図２９に示すように、１つ以上の第二通気路６８が、第二本体部６１における基材３の最上部に対応する位置のみに開口するように構成されても良い。この場合、被覆工程の初期段階では、第二通気路６８を介して真空吸引してシート材２を部分的に第二本体部６１に吸着させつつ、第一通気路５８を介してシート材２と第一型部材５０との間を真空吸引する（図２９の上側）。この段階を経ることで、シート材２は、大まかではあるが、基材３の外面形状に類似する形状に予め賦形される。その後、第二通気路６８を介して圧空供給を行い、シート材２を基材３に完全に被覆させる（図２９の下側）。

（Ｂ）１つの態様として、例えば図３０に示すように、載置部５６が、第一本体部５１に対して型締め方向Ｃに相対移動可能に構成されても良い。すなわち、載置部５６が、上記の各実施形態と同様の基準位置と、この基準位置よりも第二型部材６０側に突出した突出位置との間で移動可能に構成されても良い。この場合、被覆工程の初期段階では、載置部５６を突出位置まで突出させた状態で第一通気路５８を介してシート材２と第一型部材５０との間を真空吸引する（図３０の上側）。この段階を経ることで、基材３に対するシート材２の最初の接触が第二本体部６１により近い位置で行われるので、位置精度を高めることができる。その後、載置部５６を基準位置に戻して、シート材２を基材３に完全に被覆させる（図３０の下側）。このとき、載置部５６を突出位置から基準位置に戻す際にシート材２に余裕代が生じるので、成形品の外周側部分におけるクラックの発生を有効に抑制することができる。

（Ｃ）１つの態様として、例えば図３１に示すように、第一型部材５０及び第二型部材６０が、それぞれ分割構造を有するように構成されても良い。例えば、第一型部材５０が、第一本体部５１と、この第一本体部５１の周囲を取り囲みつつ型締め方向Ｃに相対移動可能な第一周壁５７とを含み、第二型部材６０が、第二本体部６１と、この第二本体部６１の周囲を取り囲みつつ型締め方向Ｃに相対移動可能な第二周壁６７とを含むように構成する。第一周壁５７と第二周壁６７とは、型締め方向Ｃに見て重なる部分を有するように配置される。この場合、被覆工程において、第一周壁５７と第二周壁６７とを同期して基材３側に移動させることで、２つの周壁５７，６７によって挟持されたシート材２を基材３に被覆させる（図３１の下側）。シート材２を挟持してその位置をコントロールしながら基材３に被覆するので、位置精度を高めることができる。その後、第一通気路５８を介してシート材２と第一型部材５０との間を真空吸引しつつ、第二通気路６８を介してシート材２と第二型部材６０との間に圧空供給して、シート材２を基材３に完全に被覆させる。

本発明は、例えば所定形状を有する基材を加飾するために用いられる金型セットに利用することができる。

１ ：熱転写装置（熱成形装置）
２ ：シート材
２Ｄ ：賦形部分
２Ｅ ：平面状包囲部分
３ ：基材
５ ：金型セット
１０ ：シート保持部
２０ ：シート引出部
３０ ：スライド機構
４０ ：シート切断部
５０ ：第一型部材
５１ ：第一本体部
５４ ：第一凹部（第一型部材の凹部）
５４Ｅ ：第一凹部の外縁
５５ ：中間壁部
５６ ：載置部
５７ ：第一周壁
６０ ：第二型部材
６１ ：第二本体部
６１Ａ ：枠状包囲面
６４ ：第二凹部（第二型部材の凹部）
６４Ｅ ：第二凹部の外縁
６４Ｐ ：突出部
６６ ：加熱手段
６５ ：断熱部材
６７ ：第二周壁
６８ ：第二通気路（通気路）
８０ ：冷却機構
Ｒ ：収容空間
Ｒ１ ：第一空間
Ｒ２ ：第二空間
Ｆ ：シート送り方向
Ｃ ：型締め方向

Claims (13)

1. 型締めされたときに内部に形成される収容空間内で、所定形状を有する基材に対してシート材を熱成形して被覆させるために用いられる金型セットであって、
   第一本体部と、前記基材を載置するための載置部とを含む第一型部材と、
   前記第一本体部に対して相対移動して前記第一本体部に密接可能な第二本体部と、前記第二本体部に対して熱伝達可能に設けられた加熱手段と、前記第二本体部における前記第一本体部と対向する側の面に形成された、前記基材の外面形状を模した形状の凹部とを含む第二型部材と、
   を備える金型セット。
2. 前記第一型部材は、前記第一本体部における前記第二本体部と対向する側の面に形成された凹部をさらに含み、
   型締め方向に見て、前記第一型部材の凹部の外縁が前記第二型部材の凹部の外縁を包含するように、前記第一型部材の凹部と前記第二型部材の凹部との位置関係が設定されている請求項１に記載の金型セット。
3. 前記第一型部材の凹部の外縁と前記第二型部材の凹部の外縁との間の、前記第二本体部における前記第一本体部と対向する側の面に沿った離間長さが、前記第一型部材の凹部の深さの０．６倍〜２．５倍に設定されている請求項２に記載の金型セット。
4. 前記第二型部材は、当該第二型部材の凹部の表面にそれぞれ開口するとともに調圧機構に接続される複数の通気路をさらに含み、
   複数の前記通気路の経路長は、型締め方向に見た場合の開口位置が前記凹部の最深部から外縁側となるに従って長くなるように設定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の金型セット。
5. 複数の前記通気路のそれぞれが、前記第二型部材の凹部の表面に対して略直交する方向に開口する請求項４に記載の金型セット。
6. 前記第二型部材の凹部が、その最深部に、前記載置部側に向かって局所的に突出する突出部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の金型セット。
7. 前記シート材は、図柄層を有する加飾シートであり、
   前記第二型部材が、当該第二型部材の凹部における前記基材の変曲部に対応する位置に設けられた断熱部材をさらに含む請求項１から６のいずれか一項に記載の金型セット。
8. 前記第一型部材が、前記載置部を取り囲むように前記第一本体部上に設けられた枠状の中間壁部をさらに含み、
   前記第二本体部が、前記中間壁部を介して前記第一本体部に密接可能とされている請求項１から７のいずれか一項に記載の金型セット。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の金型セットと、
   前記シート材をロール巻きされた状態で保持するシート保持部と、
   前記シート材の端部を把持して当該シート材を引き出すシート引出部と、
   前記第一型部材を、型締め方向に見て前記第二型部材と重なる重複位置と前記第二型部材とは重ならない非重複位置との間でスライド移動させるスライド機構と、
   前記収容空間よりもシート送り方向の上流側で前記シート材を切断するシート切断部と、
   を備える熱成形装置。
10. 前記第一型部材に対して接触及び離間可能な状態で設けられた冷却機構をさらに備える請求項９に記載の熱成形装置。
11. 型締めされたときに内部に収容空間を形成する一対の第一型部材及び第二型部材を備える金型セットを用いて、前記収容空間内で所定形状を有する基材に対してシート材を熱成形して被覆させる熱成形方法であって、
    前記第一型部材は、前記基材を載置するための載置部を含み、
    前記第二型部材は、加熱可能に構成されているとともに前記基材の外面形状を模した形状の凹部を含み、
    前記第二型部材における前記凹部以外の部分に接するように配置された前記シート材を加熱する加熱工程と、
    前記シート材と前記第二型部材との間を減圧し、加熱状態の前記シート材を前記凹部に吸着させて当該凹部に沿うように賦形する賦形工程と、
    前記シート材と前記第一型部材との間を減圧し、前記シート材と前記第二型部材との間を加圧して、前記基材に前記シート材を被覆させる被覆工程と、
    を備える熱成形方法。
12. 前記金型セットと、前記第一型部材に対して接触及び離間可能な状態で設けられた冷却機構と、を備える熱成形装置を用いるとともに、
    前記冷却機構を前記第一型部材に接触させて前記基材を冷却する冷却工程をさらに備え、
    前記冷却工程を、前記賦形工程の開始時以後であってかつ前記被覆工程の開始時前に開始する請求項１１に記載の熱成形方法。
13. 請求項１から８のいずれか一項に記載の金型セットを用いて製造された熱成形品。

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