JP6201913B2 - 加熱盤、加熱装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加熱体の所望の被加熱領域を精度よく加熱可能な加熱盤、加熱装置及び加熱方法に関する。

従来、樹脂製品の成型に用いる金型等の加熱、シート状の材料のヒートシール等の各種加熱用途において、板状部材に加熱部材を配置した加熱盤、加熱装置が用いられていた。このような加熱盤は、用途によっては加圧可能に構成されている。例えば、特許文献１には、固体高分子型燃料電池の製造に用いる、固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層を接合した膜電極接合体の製造装置として、加圧を行うメインヘッドと、メインヘッドに隣接して配置されたサブヘッドと、を備え、各ヘッドの加圧力、温度を個別に設定可能に構成された製造装置が開示されている。

特開２０１１−７１０４９号公報

しかし、特許文献１に記載のような技術では、メインヘッドとサブヘッドとが隣接して設けられているため、高温側のメインヘッドから低温側のサブヘッドに容易に熱が移動してしまい、メインヘッドとサブヘッドとの間に明確な温度差を保つことができない。これにより、メインヘッドとサブヘッドとの境界近傍に温度分布が生じ、所望の温度で加熱することができない領域が生じるおそれがあった。また、膜材料等の低剛性の被加熱体を加熱した場合に、しわや変形などが生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、被加熱体の所望の被加熱領域を精度よく加熱可能な加熱盤、加熱装置及び加熱方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、加熱盤が、台座と、前記台座に設けられ被加熱体を保持するための保持部材と、被加熱体に接触して加熱する加熱部材と、前記加熱部材を前記保持部材から離間して支持する支持部材と、被加熱体が前記加熱部材に接触する接触部以外の領域を加熱するための補助加熱手段と、を備え、当該補助加熱手段は前記加熱部材と離間するように設けられており、前記加熱部材と前記補助加熱手段とが独立して温度制御が可能に構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、加熱部材は保持部材から離間して支持されているので、加熱部材の熱が保持部材に直接伝達して散逸することを抑制することができる。これにより、加熱部材の温度を精度よく制御した状態で被加熱体の所望の被加熱領域を加熱することができる。また、補助加熱手段により接触部以外の領域を加熱することにより、被加熱体の接触部と接触部以外の領域との間に過大な温度差が生じることを防止することができる。これにより、被加熱体のしわ、そりなどの変形を防ぐことができる。また、補助加熱手段は加熱部材と離間するように設けられているとともに、補助加熱手段を用いない場合に比べて、加熱部材と周囲の部材との温度差を小さくすることができるので、加熱部材の熱が散逸することを抑制することができる。加熱部材と補助加熱手段とが独立して温度制御が可能に構成されているので、それぞれを所望の温度条件に設定して、良好な条件で被加熱体の加熱を行うことができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の加熱盤において、前記補助加熱手段は、前記保持部材がヒータを内蔵して構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明のように、補助加熱手段として、保持部材がヒータを内蔵した構成を用いることもできる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の加熱盤において、前記支持部材は、前記加熱部材を複数箇所で固定するとともに、前記加熱部材の前記保持部材に対する位置を調整可能に構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明によれば、加熱部材は支持部材により保持部材に対する位置を調整可能に構成されているので、被加熱体との位置関係を調整することができる。これにより、被加熱体の所望の被加熱領域を片当たりなどなく正確に加熱することができるので、良好な条件で被加熱体の加熱を行うことができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記加熱部材は、複数に分割されて形成されており、それぞれの位置を調整可能に構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明によれば、加熱部材の被加熱体に対する平行度などの位置精度をより向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の加熱盤において、前記加熱部材は、断面形状が接触部の幅が狭い凸字状に形成されている、という技術的手段を用いる。

加熱部材を請求項５に記載の発明のように構成すると、被加熱体と接触する表面で加熱部材と保持部材との隙間（水平方向の距離）を大きくできる。この隙間量を調節することで加熱部材から保持部材への輻射による熱伝達を適度に調整することができる。これにより、被加熱部材の性状や加熱条件に合わせて隙間を設定することでより高精度な加熱温度の制御が可能となる。

請求項６に記載の発明では、加熱装置において、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の加熱盤を１組備え、当該１組の加熱盤は、それぞれの加熱部材が対向するように配置されており、それぞれの加熱部材が対向した状態を維持しながら少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動する駆動手段を備え、被加熱体を、前記駆動手段により駆動された当該１組の加熱盤のそれぞれの加熱部材により挟み込んで加圧しながら加熱する、という技術的手段を用いる。

請求項６に記載の発明によれば、１組の加熱盤を用意し、加熱盤を駆動手段によりそれぞれの加熱部材が対向するように移動させ、被加熱体を１組の加熱盤により挟み込んで加圧しながら加熱することができる。これにより、被加熱体の所望の被加熱領域であり加熱部材に接触する接触部を良好な条件で加圧しながら加熱することができる。また、挟み込んで加熱するため、加熱部材の熱を効率よく被加熱体に伝えることができる。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の加熱装置において、少なくとも一方の加熱盤が、それぞれの加熱部材の片当たりを防ぐための調芯手段を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明によれば、調芯手段により加熱部材の片当たりを防ぐことができるため、被加熱体の被加熱領域を均一に加熱することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７に記載の加熱装置において、少なくとも一方の加熱盤が、被加熱体を押圧して被加熱体の移動を拘束する拘束手段を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項８に記載の発明によれば、例えばシート状部材を積層した被加熱体など、位置ずれを起こしやすい被加熱体を押圧することにより拘束することができるので、被加熱体の位置ずれがない状態で加熱することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の加熱装置において、前記１組の加熱盤は、付勢部材により付勢されて前記保持部材から突出し被加熱体を前記加熱部材から離間して保持する第２の保持部材をそれぞれ備えており、それぞれの加熱盤が備えた第２の保持部材は、対向して設けられており、加熱盤が駆動手段により駆動され、前記第２の保持部材が被加熱体を挟み込んだ後、前記第２の保持部材はそれぞれが保持部材内部に向かって後退し、それぞれの加熱部材が被加熱体に同時に接触するように構成されている、という技術的手段を用いる。

請求項９に記載の発明によれば、１組の加熱盤がそれぞれ備えた第２の保持部材により被加熱体をそれぞれ加熱部材から離間して保持し、それぞれの加熱部材に同時に接触させることができる。これにより、被加熱体の被加熱領域を必要最小限の加熱により加圧しながら加熱することができるので、被加熱体への熱影響を少なくすることができるとともに加熱条件を精度よく設定することができる。また、被加熱体を第２の保持部材により挟み込んで保持するため、被加熱体の位置ずれを防ぐことができる。

請求項１０に記載の発明では、加熱方法において、請求項９に記載の加熱装置を用いて、被加熱体を一方の加熱盤の第２の保持部材に配置する工程と、前記駆動手段により少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動する工程と、各加熱盤が備えた第２の保持部材により被加熱体を挟み込む工程と、それぞれの加熱部材を被加熱体に同時に接触させ、加圧しながら加熱する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の加熱装置を用いて、被加熱体を一方の加熱盤の第２の保持部材に配置し、駆動手段により少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動し、各加熱盤が備えた第２の保持部材により被加熱体を挟み込み、それぞれの加熱部材を被加熱体に同時に接触させ、加圧しながら加熱することができる。これにより、被加熱体の所望の被加熱領域であり加熱部材に接触する接触部を良好な条件で加圧しながら加熱することができる。また、挟み込んで加熱するため、加熱部材の熱を効率よく被加熱体に伝えることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の加熱方法において、前記補助加熱手段は、前記加熱部材より低温になるように制御される、という技術的手段を用いる。

請求項１１に記載の発明によれば、補助加熱手段を加熱部材より低温になるように制御することにより、加熱部材と補助加熱部材との間に過大な温度差が生じることを防止することができるので、加熱部材からの熱の散逸を防ぐとともに、被加熱体の変形を防ぐことができる。

図１（Ａ）は加熱装置の構成を示す正面図である。図１（Ｂ）は加熱装置により加熱する被加熱体の例を示す説明図である。 加熱盤の構成を示す説明図である。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図である。 図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図３の一部断面拡大図である。図４（Ａ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（Ａ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図２（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 他方の加熱盤の構成を示す説明図である。図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。 加熱方法の工程を示す説明図である。加熱装置の正面図と、正面図のＡ，Ｂ，Ｃ部の拡大図を併せて示す。 加熱方法の工程を示す説明図である。 加熱方法の工程を示す説明図である。 加熱部材を分割した加熱盤の構成を示す平面図である。 調芯手段を備えた加熱盤の構成を示す断面図（図３の断面図に対応する位置）である。 拘束手段を備えた加熱盤の構成を示す断面図（加熱盤２０における図２（Ａ）のＡ−Ａ断面に対応する位置）である。

本発明の加熱盤及び加熱装置について、被加熱体の加熱圧着を行うヒートシーラーとして用いる構成を例に、図を参照して説明する。

図１に示すように、加熱装置１は、それぞれの加熱部材１３、２３（図２、図６）が対向するように上下に配置された１組の加熱盤１０、２０と、加熱盤１０、２０を相対的に移動させる駆動手段３０と、加熱盤１０、２０の温調を行う温調手段（図示せず）や駆動手段３０の制御を行う駆動制御手段などを備えた制御装置４０と、を備えている。被加熱体の例を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）の上図は、被加熱体Ｍを下方から見た平面図であり、下図は側面図である。被加熱体Ｍは２枚のシート状部材Ｍ１、Ｍ２からなり、小さい方のシート状部材Ｍ２の外周部でシート状部材Ｍ１と熱圧着を行う。

駆動手段３０は、駆動盤３１、駆動盤３１に対向して設けられる対向盤３２、駆動盤３１を対向盤３２に対して移動させる、例えば、電動アクチュエータ等の公知の駆動機構３３、ロードセル等の荷重検出手段３４を備えている。駆動手段３０は、それぞれの加熱部材が対向した状態を維持しながら少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動する。本実施形態では、加熱盤１０が駆動盤３１に、加熱盤２０が対向盤３２に取り付けられており、駆動機構３３により加熱盤１０を加熱盤２０に向かって移動させることができる。荷重検出手段３４は、駆動機構３３と駆動盤３１に挟まれて設けられており、加熱盤１０が加熱盤２０を押圧する加圧力を検出することができる。これにより、加圧力を制御して所定の加圧力で被加熱体を加圧することができる。また、駆動手段３０はリニアゲージ、エンコーダ等の位置検出手段を備えることができ、駆動盤３１の位置を制御することができる。

加熱装置１は後述する工程により、被加熱体Ｍを、駆動手段３０により駆動された１組の加熱盤１０、２０により挟み込んで加圧しながら加熱することができる。

図２−５に示すように、加熱盤１０は、外観形状が平板状に形成されており、台座１１と、台座１１の上に設けられ被加熱体Ｍを保持するための保持部材１２と、被加熱体Ｍに接触して加熱する加熱部材１３と、加熱部材１３を保持部材１２から離間して支持する支持部材１４と、被加熱体Ｍが加熱部材１３に接触する接触部１３ｅ以外の領域を加熱することが可能な補助加熱手段である補助加熱部材１５と、を備えている。

本実施形態では、加熱部材１３は矩形の枠状に形成されており、表面側（台座１１の反対側）から見て保持部材１２の内側に、保持部材１２と接触しないように離間して配置されている。また、補助加熱部材１５は、加熱部材１３の内側に、加熱部材１３と接触しないように離間して配置されている。

保持部材１２は、断熱部材１６を介して台座１１に取り付けられている。補助加熱部材１５は、加熱手段であるヒータ（図示せず）と、温度計測手段である熱電対（図示せず）を内蔵したブロック状の部材であり、断熱部材１６を介して台座１１に取り付けられている。

本実施形態では、保持部材１２は、加熱部材１３の外方の領域を加熱するための加熱手段であるヒータ１２ｂと温度計測手段である熱電対１２ｃを内蔵している。これにより、保持部材１２も補助加熱手段として作用させることができる。ここで、加熱部材１３、保持部材１２及び補助加熱部材１５はそれぞれ制御装置４０により独立して温度制御が可能に構成されている。

加熱部材１３は、伝熱部１３ａ、加熱手段であるヒータ１３ｂ、断熱材１３ｃ、支持部材１４への固定部１３ｄを備えている。また、温度計測手段として熱電対１３ｆを備えている。

伝熱部１３ａは、ヒータ１３ｂを覆って接触するように設けられ、被加熱体と接触する接触部１３ｅにおいてヒータ１３ｂの熱を被加熱体Ｍに伝え、所望の被加熱領域を加熱する。加熱装置１をヒートシールに用いる場合には、加圧も行い、所定の幅、長さで熱圧着する。

伝熱部１３ａは断熱材１３ｃを介して固定部１３ｄに取り付けられている。これにより、ヒータ１３ｂの熱は固定部１３ｄ側に散逸することがなく、効率よく接触部１３ｅに伝えられる。

伝熱部１３ａは、加熱用途・目的に応じて各種形状を採用することができる。本実施形態では、伝熱部１３ａは、断面の外形形状が凸字状に形成されており、伝熱部１３ａの接触部１３ｅと保持部材１２の表面１２ａの端部との距離が、伝熱部１３ａの底部と保持部材１２との水平方向の距離より広くなるように離間されている。そして、接触部１３ｅがヒータ１３ｂを内蔵する部分よりも幅が狭くなるように形成されている。また、接触部１３ｅは、保持部材１２の表面よりも外方に突出して設けられており、補助加熱部材１５は伝熱部１３ａの一部を覆うように表面部１５ａが延長されて形成されている。伝熱部１３ａをこのように構成すると、被加熱体Ｍと接触する表面で加熱部材１３と保持部材１２との隙間（水平方向の距離）を大きくできる。この隙間量を調節することで加熱部材１３から保持部材１２への輻射による熱伝達を適度に調整することができる。これにより、被加熱部材Ｍの性状や加熱条件に合わせて隙間を設定することでより高精度な加熱温度の制御が可能となる。

加熱部材１３は、複数の支持部材１４により、保持部材１２と離間するように支持されている。本実施形態では、矩形状の加熱部材１３の各辺の中央と角部の８箇所が支持部材１４により固定されている。

支持部材１４は、台座１１に形成されたねじ部１１ａにねじ込み可能に形成された筒状のアジャスタボルト１４ａと、アジャスタボルト１４ａに挿通され、加熱部材１３をアジャスタボルト１４ａに固定する固定ボルト１４ｂと、を備えている。支持部材１４は、断熱部材１６に形成された孔部を貫通して配置される。

加熱部材１３は、固定ボルト１４ｂを加熱部材１３の固定部１３ｄに締め付けて、アジャスタボルト１４ａの端部を固定ボルト１４ｂと加熱部材１３とにより挟み込むことによりアジャスタボルト１４ａに固定される。

アジャスタボルト１４ａを保持部材１２に対して上下させることにより、加熱部材１３を保持部材１２に対して上下させることができる。これにより、保持部材１２に対する加熱部材１３の位置関係や、加熱部材１３と加熱部材２３との平行度などを調整することができる。また、小面積で加熱部材１３を支持するため、熱の散逸を小さくすることができる。

加熱盤１０には、台座１１上に配置されバネ等の弾性部材等からなる付勢部材１７ａと、この付勢部材１７ａにより付勢されて表面から突出するピン状に形成された突出部材１７ｂと、からなる第２保持部材１７が設けられている。第２保持部材１７は、突出部材１７ｂ上に被加熱体Ｍを載置することにより、被加熱体Ｍを加熱部材１３の接触部１３ｅから離間して保持する。本実施形態では、左右に３箇所ずつ計６箇所に設けられている。

保持部材１２の上面には、被加熱体Ｍの位置決めを行うための位置決め部材である位置決めピン１８が設けられている。位置決めピン１８は、被加熱体Ｍの形状に合わせて配置され、保持部材１２の上面から突出して設けられている。本実施形態では、１２箇所に設けられている。

図６に示すように、加熱盤２０は、位置決め手段２８の形状以外は加熱盤１０と同一構造に形成されている。以下の説明において、台座２１は台座１１に、保持部材２２は保持部材１２に、表面２２ａは表面１２ａに、ヒータ２２ｂはヒータ１２ｂに、熱電対２２ｃは熱電対１２ｃに、加熱部材２３は加熱部材１３に、接触部２３ｅは接触部１３ｅに、熱電対２３ｆは熱電対１３ｆに、支持部材２４は支持部材１４に、補助加熱部材２５は補助加熱部材１５に、断熱部材２６は断熱部材１６に、第２保持部材２７は第２保持部材１７に、突出部材２７ｂは突出部材１７ｂに、それぞれ対応する。位置決め手段２８は位置決めピン１８の形状に対応した凹部として形成されている。

加熱装置１において、加熱盤１０と加熱盤２０とは、加熱部材１３と加熱部材２３とが対向するように配置されている。以下に、２枚のシート状部材Ｍ１、Ｍ２からなる被加熱体Ｍを熱圧着してヒートシールする場合を例に、加熱装置１を用いた被加熱体Ｍの加熱方法を、図７−９を参照して説明する。なお、図７−９においては、駆動機構３３、荷重検出手段３４、制御装置４０は省略している。

まず、制御装置４０により、加熱盤１０の加熱部材１３、保持部材１２、補助加熱部材１５及び加熱盤２０の加熱部材２３、保持部材２２、補助加熱部材２５をそれぞれ所定の設定温度で温調する。ここで、加熱部材１３及び加熱部材２３は、ヒートシールを行うための温度に設定される。また、保持部材１２及び補助加熱部材１５の表面温度は、加熱部材１３の表面温度よりも低くなるように設定、制御され、保持部材２２及び補助加熱部材２５の表面温度は、加熱部材２３の表面温度よりも低くなるように設定、制御される。

次に、図７（Ａ）に示すように、被加熱体Ｍを保持部材１２上に配置する。ここで、被加熱体Ｍは２枚のシート状の部材が重ね合わされた状態で、位置決めピン１８で位置合わせされ、突出部材１７ｂの上に載置される。ここで、被加熱体Ｍはまだ加熱部材１３と接触していない。加熱部材１３は熱圧着を行うシートＭ２の外周部に面するように配置されている。

続いて、駆動手段３０により加熱盤１０を加熱盤２０に向かって移動させる。加熱盤２０は図７（Ｂ）に示すように、最初に突出部材１７ｂ及び突出部材２７ｂにおいて被加熱体Ｍと接触し、被加熱体Ｍは対向する突出部材１７ｂと突出部材２７ｂとにより上下から挟み込まれた状態となる。このとき、被加熱体Ｍは加熱部材２３とは接触していない。

更に加熱盤１０を上方に移動させると、図８（Ａ）に示すように、突出部材１７ｂ及び突出部材２７ｂはそれぞれ付勢部材１７ａ及び加熱盤２０において付勢部材１７ａに相当する付勢部材（図示せず）の付勢力に逆らって、それぞれが保持部材１２、２２内部に向かって後退する。ここで、第２保持部材１７及び第２保持部材２７は、突出部材１７ｂと突出部材２７ｂとが、被加熱体Ｍと加熱部材１３との距離及び被加熱体Ｍと加熱部材２３との距離が等しくなるように後退するように構成されている。

更に加熱盤１０を上方に移動させ、図８（Ｂ）に示すように、加熱部材１３及び加熱部材２３を被加熱体Ｍに同時に接触させ、所定の加圧力を付加しながら加熱し、ヒートシールを行う。このとき、補助加熱部材１５及び補助加熱手段として作用する保持部材１２により加熱部材１３の接触部１３ｅ以外の領域が、加熱部材１３及び加熱部材２３より低い温度条件で加熱され、被加熱体Ｍの接触部と接触部以外の領域との間に過大な温度差が生じない。本実施形態では、被加熱体Ｍは保持部材１２及び補助加熱部材１５には接触していない。これにより、被加熱体Ｍは、加熱部材１３及び加熱部材２３のみで加圧されるため、他の領域に圧力が付加されることがなく、良好なヒートシールを行うことができる。

被加熱体Ｍの加熱が終了すると、加熱盤１０を下方に移動させる。すると、図９（Ａ）に示すように、突出部材１７ｂ及び突出部材２７ｂはそれぞれ付勢部材１７ａ及び加熱盤２０において付勢部材１７ａに相当する付勢部材（図示せず）の付勢力によりそれぞれが保持部材１２、２２の外部に向かって突出し、被加熱体Ｍは加熱部材１３及び加熱部材２３から同時に離れる。

更に、加熱盤１０を下方に移動させると、図９（Ｂ）に示すように、被加熱体Ｍから突出部材２７ｂから離れる状態を経て、図７（Ａ）に示すような状態に戻る。そして、ヒートシールが行われた被加熱体Ｍを取り出す。上記工程を繰り返し、連続して被加熱体Ｍのヒートシールを行うことができる。

上述の加熱装置１を用いた加熱方法によれば、加熱部材１３は支持部材１４により保持部材１２から離間して支持されているので、加熱部材１３の熱が保持部材１２に直接伝達して散逸することを抑制することができる。これにより、加熱部材１３の温度を精度よく制御した状態で被加熱体Ｍの被加熱領域を加熱することができる。

補助加熱部材１５及び補助加熱手段として作用する保持部材１２により加熱部材１３の接触部１３ｅ以外の領域を、加熱部材１３より低温になるように制御して加熱することにより、被加熱体Ｍの接触部と接触部以外の領域との間に過大な温度差が生じることを防止することができる。これにより、被加熱体のしわ、そりなどの変形を防ぐことができる。また、補助加熱部材１５は加熱部材１３と離間するように設けられているとともに、補助加熱部材１５を用いない場合に比べて、加熱部材１３と周囲の部材との温度差を小さくすることができるので、加熱部材１３の熱が散逸することを抑制することができる。加熱部材１３と補助加熱部材１５及び保持部材１２とが独立して温度制御が可能に構成されているので、それぞれを所望の温度条件に設定して、良好な条件で被加熱体Ｍの加熱を行うことができる。

加熱部材１３は支持部材１４により保持部材１２に対する位置を調整可能に構成されているので、被加熱体Ｍとの位置関係を調整することができる。これにより、被加熱体Ｍの所望の被加熱領域を片当たりなどなく正確に加熱することができるので、良好な条件で被加熱体Ｍの加熱を行うことができる。

第２保持部材１７、２７により被加熱体Ｍをそれぞれ加熱部材１３、２３から離間して保持し、それぞれの加熱部材１３、２３に同時に接触させることができる。
これにより、被加熱体Ｍの被加熱領域を必要最小限の加熱により加圧しながら加熱することができるので、被加熱体Ｍへの熱影響を少なくすることができるとともに加熱条件を精度よく設定することができる。挟み込んで加熱するため、加熱部材１３、２３の熱を効率よく被加熱体Ｍに伝えることができる。また、被加熱体Ｍを加熱までの間に第２保持部材１７、２７により挟み込んで保持するため、被加熱体Ｍの位置ずれを防ぐことができる。特に、加熱で形状変化するシート状の部材、低剛性部材等を確実に固定して正確な位置で加熱することができ、好適である。

加熱盤１０を、例えば熱硬化性樹脂の硬化処理などの用途において、被加熱体を載置して加熱する加熱盤として単独で使用することもできる。この場合には、被加熱体を加熱部材１３と離間して保持する必要がないため、第２保持部材１７を備えていない構成とすることができる。

（変更例）
加熱部材１３、２３が被加熱体Ｍに接触して加熱可能であれば、被加熱体Ｍの形状等に合わせて、接触部１３ｅ、２３ｅ、保持部材１２、２２の表面１２ａ、２２ａ及び補助加熱部材１５、２５の表面１５ａ、２５ａの位置関係は任意に設定することができる。例えば、厚さ（高さ）が均一でなく、補助加熱部材１５、２５に対応する位置が厚く形成されている被加熱体Ｍを加熱する場合には、補助加熱部材１５、２５の表面１５ａ、２５ａを接触部１３ｅ、２３ｅより後退させることができる。また、被加熱体Ｍが低剛性部材の場合、加熱部材１３、２３のみで挟み込むと変形するおそれがあるので、接触部１３ｅ、２３ｅ、保持部材１２、２２表面１２ａ、２２ａ及び補助加熱部材１５、２５の表面１５ａ、２５ａを同一平面上となるように配置しても良い。

加熱盤１０と加熱盤２０とで、保持部材１２、２２、加熱部材１３、２３及び補助加熱部材１５、２５の温度条件は、それぞれ独立に設定することができる。例えば、加熱盤２０の加熱部材２３の温度を加熱盤１０の加熱部材１３の温度よりも高く設定したりすることができる。

本実施形態では、被加熱体Ｍの位置決め部材として位置決めピン１８を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、枠状の部材で位置決めを行う構成を採用することができる。保持部材１２、加熱部材１３及び補助加熱部材１５を加熱する加熱手段としてヒータを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、熱媒配管等、公知の加熱手段を採用することができる。付勢部材１７ａとして、バネ等の弾性部材以外にも、電動アクチュエータ、流体を用いた圧力アクチュエータ等を採用することができる。補助加熱部材１５は、保持部材１２と一体的に形成することもできる。

加熱部材１３が、複数に分割されて形成されている構成を採用することができる。図１０に示す例では、加熱部材１３は矩形状の各辺として４つに分割して配置されている。それぞれの加熱部材１３（１３Ａ−１３Ｄ）は、３つの支持部材１４により支持されており、それぞれの位置を調整可能に構成されている。これにより、加熱部材１３の被加熱体Ｍに対する平行度などの位置精度をより向上させることができる。また、ヒータ１３ｂ及び熱電対１３ｆをそれぞれ備えているので、温度条件を個別に設定することができる。

［実施形態の効果］
本発明の加熱装置１、加熱盤１０、２０及び加熱方法によれば、被加熱体Ｍの所望の被加熱領域を精度よく加熱することができる。また、被加熱体Ｍのしわ、そりなどの変形を防ぐことができる。これにより、被加熱体Ｍを良好な条件で加熱することができる。

（その他の実施形態）
加熱盤１０または加熱盤２０の少なくとも一方が、被加熱体Ｍへの加熱部材の片当たりを防ぐための調芯手段を備える構成を採用することができる。図１１に示すように、加熱盤１０において、補助加熱部材１５の下方に形成された空間に、調芯手段である球座５０が配置されている。球座５０は、台座１１上に設置されたベース５１の先端に設けられており、加熱部材１３の支持部材１４は球座５０下方に設けられた取付具５２を介して球座５０に接続されている。これにより、加熱盤２０の加熱部材２３との平行度が良好でなく片当たりが生じる状態でも、球座５０により加熱部材１３の向きが加熱部材２３に沿って変わるので、被加熱体Ｍへの加熱部材の片当たりを防ぐことができる。

例えば、被加熱体Ｍが複数のシート状部材からなり、シート状部材を積層して圧着させる場合等には、下層のシート状部材を加熱盤１０に対して位置決めしても、上層のシート状部材が位置決めされておらず、加熱する前に位置ずれを生じるおそれがある。このような場合、図１２に示すように、加熱盤２０が、上層のシート状部材の移動を拘束する拘束手段である拘束部材を備えた構成を採用することができる。図１２に示すように、拘束部材６０は、被加熱体Ｍを押圧する押えパット６１と、コイルばね６２と、ガイドピン６３を備えている。コイルばね６２は、断熱部材２６と押えパット６１との間に配置され、押えパット６１を外方に付勢する。ガイドピン６３は、押えパット６１の裏面から押えパット６１を支持し、押えパット６１の位置決めを行う。押えパット６１の表面６１ａは加熱部材２３の接触部２３ｅよりも外方に位置している。ガイドピン６３の先端と押えパット６１との間には隙間が設けられている。加熱盤１０が上昇すると、被加熱体Ｍは、まず第２保持部材１７、２７に挟み込まれ、続いて押えパット６１に接触する。更に加熱盤１０が上昇すると、被加熱体Ｍから押えパット６１に力が負荷され、押えパット６１が変位するとともに、コイルばね６２の反力により押えパット６１は被加熱体Ｍを押圧する。そして、上層のシート状部材が押圧されて位置ずれが生じない状態で、加熱部材１３、２３が被加熱体Ｍに接触し加熱する。以上のように、拘束部材６０を備えた構成によれば、例えばシート状部材を積層した被加熱体など、位置ずれを起こしやすい被加熱体を押圧することにより拘束することができるので、被加熱体の位置ずれがない状態で加熱することができる。また、被加熱体Ｍとの接触面積が広いため被加熱体Ｍを保持するために必要な挟持力を分散することができる。これにより、被加熱体Ｍを保持するために被加熱体Ｍに加わる単位面積当たり挟持力が小さくなるため、保持によって被加熱体Ｍが破れたりつぶれたりすることを防ぐことができる。なお、本実施形態では、拘束部材６０は補助加熱部材として作動しない。

１…加熱装置
１０…加熱盤
１１…台座
１２…保持部材
１２ａ…表面
１２ｂ…ヒータ
１２ｃ…熱電対
１３…加熱部材
１３ａ…伝熱部
１３ｂ…ヒータ
１３ｃ…断熱材
１３ｄ…固定部
１３ｅ…接触部
１３ｆ…熱電対
１４…支持部材
１４ａ…アジャスタボルト
１４ｂ…固定ボルト
１５…補助加熱部材
１５ａ…表面
１６…断熱部材
１７…第２保持部材
１７ａ…付勢部材
１７ｂ…突出部材
１８…位置決めピン
２０…加熱盤
２１…台座
２２…保持部材
２２ａ…表面
２２ｂ…ヒータ
２２ｃ…熱電対
２３…加熱部材
２３ｅ…接触部
２３ｆ…熱電対
２４…支持部材
２５…補助加熱部材
２６…断熱部材
２７…保持部材
２７ｂ…突出部材
２８…位置決め手段
３０…駆動手段
３１…駆動盤
３２…対向盤
３３…駆動機構
３４…荷重検出手段
４０…制御装置
５０…球座
５１…ベース
５２…取付具
６０…拘束部材
６１…パット
６２…コイルばね
６３…ガイドピン
Ｍ…被加熱体

Claims (11)

1. 台座と、
   前記台座に設けられ被加熱体を保持するための保持部材と、
   被加熱体に接触して加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材を前記保持部材から離間して支持する支持部材と、
   被加熱体が前記加熱部材に接触する接触部以外の領域を加熱するための補助加熱手段と、を備え、
   当該補助加熱手段は前記加熱部材と離間するように設けられており、
   前記加熱部材と前記補助加熱手段とが独立して温度制御が可能に構成されていることを特徴とする加熱盤。
2. 前記補助加熱手段は、前記保持部材がヒータを内蔵して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱盤。
3. 前記支持部材は、前記加熱部材を複数箇所で固定するとともに、前記加熱部材の前記保持部材に対する位置を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱盤。
4. 前記加熱部材は、複数に分割されて形成されており、それぞれの位置を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の加熱盤。
5. 前記加熱部材は、断面形状が接触部の幅が狭い凸字状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の加熱盤。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の加熱盤を１組備え、
   当該１組の加熱盤は、それぞれの加熱部材が対向するように配置されており、
   それぞれの加熱部材が対向した状態を維持しながら少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動する駆動手段を備え、
   被加熱体を、前記駆動手段により駆動された当該１組の加熱盤のそれぞれの加熱部材により挟み込んで加圧しながら加熱することを特徴とする加熱装置。
7. 少なくとも一方の加熱盤が、それぞれの加熱部材の片当たりを防ぐための調芯手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
8. 少なくとも一方の加熱盤が、被加熱体を押圧して被加熱体の移動を拘束する拘束手段を備えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の加熱装置。
9. 前記１組の加熱盤は、付勢部材により付勢されて前記保持部材から突出し被加熱体を前記加熱部材から離間して保持する第２の保持部材をそれぞれ備えており、
   それぞれの加熱盤が備えた第２の保持部材は、対向して設けられており、
   加熱盤が駆動手段により駆動され、前記第２の保持部材が被加熱体を挟み込んだ後、前記第２の保持部材はそれぞれが保持部材内部に向かって後退し、それぞれの加熱部材が被加熱体に同時に接触するように構成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１つに記載の加熱装置。
10. 請求項９に記載の加熱装置を用いて、
    被加熱体を一方の加熱盤の第２の保持部材に配置する工程と、 前記駆動手段により少なくとも一方の加熱盤を他方の加熱盤に対して相対的に移動するように駆動する工程と、
    各加熱盤が備えた第２の保持部材により被加熱体を挟み込む工程と、
    それぞれの加熱部材を被加熱体に同時に接触させ、加圧しながら加熱する工程と、を備えたことを特徴とする加熱方法。
11. 前記補助加熱手段は、前記加熱部材より低温になるように制御されることを特徴とする請求項１０に記載の加熱方法。

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