JP2007090851A - プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス成形において、被加工材の板厚や平面度にバラツキがあった場合でも、該被加工材に対し、略均一に転写成形を施すことができるようにする。
【解決手段】 上ダイセット１９の下面（底面）における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する弾性体２１が取付固定されている。弾性体２１は、上側枠体３００と下側枠体１００との協働による、被加工材３５に対する加圧時に、被加工材３５が有する傾斜を吸収するためのもので、弾性体２１には、例えばウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、又はフッソゴム等の弾性材から成るものが採用される。弾性体２１には、厚みが、例えば板厚３０ｍｍで、ショア硬度が９０のものが用いられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置に関する。

従来、略矩形の熱可塑性樹脂板状体に対し、転写板を用いて加圧及び転写を行う導光板のプレス成形に関して、成形サイクルの短縮化を可能にすると共に、熱可塑性樹脂板状体への均一な加圧及び転写を比較的簡単な構成によって行うことを目的とした導光板のプレス成形方法、及び装置が提案されている。

上記提案に係る装置では、ベッド側の第一の型、及び上可動盤側の第二の型の双方に、平板状の冷却盤と、冷却盤に設けられる、１成形サイクル中に昇温制御される抵抗加熱板と、抵抗加熱板の表面側に設けられるスタンパ、即ち、転写板と、が夫々備えられる。上記各部に加えて、更に、冷却盤から抵抗加熱板を離隔するための油圧シリンダと、スタンパと抵抗加熱板との間、及び抵抗加熱板と冷却盤との間に夫々に介在し、スタンパと抵抗加熱板との間、及び抵抗加熱板と冷却盤との間を夫々電気的に絶縁するための複数の絶縁体も備えられる。スタンパは、抵抗加熱板によって加熱され、前記熱可塑性樹脂板状体に対し直接加圧することで転写成形を行う（例えば特許文献１参照）。

特開2004‐074769号公報

上記提案に係る導光板のプレス成形方法、及び装置では、上述した複数の絶縁体の少なくとも一つを、弾性体にすることで良好な転写が可能になるとされている。確かに上記提案によれば、被加工材である熱可塑性樹脂板状体が持つ凹凸を吸収することが可能であるかも知れない。しかし、上記複数の絶縁体は、通電する抵抗加熱板とスタンパとの間、及び該抵抗加熱板と冷却盤との間の電気的な絶縁を主な目的としているもので、それ故に、弾性体、即ち、上記絶縁体を挿入する箇所が、上記抵抗加熱板の上下面（即ち、表面側と裏面側）に限定される。

ところで、微細なパターンを有するスタンパを用いて熱可塑性樹脂板状体の表面に該微細なパターンを転写する熱プレス成形においては、転写されるパターンの凹凸の高さは数μｍから数10μｍである。これに対して、被加工材である熱可塑性樹脂板状体の板厚は±0.1ｍｍ程度のバラツキを持っており、更に、スタンパが取付けられる金型の厚みや平面度、及びスタンパ自身の板厚や平面度にも0.01〜0.05ｍｍ程度のバラツキがある。

そのため、熱可塑性樹脂板状体の転写成形時に、スタンパと（被加工材である）熱可塑性樹脂板状体との接触面に成形面圧のバラツキが生じて、被加工材（である熱可塑性樹脂板状体の）表面に上記パターンの転写が十分に行われない部分ができるという不具合が生じる。このような事情から、被加工材である熱可塑性樹脂板状体の板厚に傾斜がある場合には、上記提案では、傾斜を吸収するのが難しいと言える。特に、一度に多数個の転写成形を行う所謂多数個取り成形においては、各々の被加工材（熱可塑性樹脂板状体）内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキが大きいために、被加工材表面に対するスタンパの片当りが生じ、それ故に良好な転写成形が行えないという問題があった。

従って本発明の目的は、プレス成形において、被加工材の板厚や平面度にバラツキがあった場合でも、該被加工材に対し、略均一に転写成形を施すことができるようにすることにある。

また、本発明の別の目的は、複数個の被加工材に対し、同時に転写成形を行うプレス成形において、個々の被加工材内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキがある場合でも、それらの被加工材に対し、夫々略均一に転写成形を施すことができるようにすることにある。

本発明の第１の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び／又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を備える。

本発明の第１の観点に係る好適な実施形態では、上記スタンパが、上記上側金型及び／又は上記下側金型に取付けられた温度調整機構に面接触され、上記温度調整機構によって所定温度に加熱された状態で、上記所望の転写用パターンが上記被加工材の表面に加圧転写される。

上記とは別の実施形態では、上記スタンパが、ニッケル、又はＳＵＳによって構成されている。

また、上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、互いに独立した複数個の駆動軸、及び互いに独立した複数個の駆動機構によって上下方向に移動自在に支持されている。

また、上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、上記被加工材への上記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に上記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、上記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御される。

また、上記とは別の実施形態では、上記弾性部材が、ショア硬度が略９０の材料により構成されている。

また、上記とは別の実施形態では、上記弾性部材が、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴムのうちの何れか１つの材料によって構成されている。

また、上記とは別の実施形態では、上記温度調整機構と上記弾性部材との間には、断熱用部材が少なくとも介在している。

また、上記とは別の実施形態では、上記断熱用部材が、エポキシ樹脂にて構成されている。

更に、上記とは別の実施形態では、上記スタンパと上記弾性部材とが、一体的に構成されており、上記スタンパと同一の材料から成る、上記一体的に構成された部材を上記温度調整機構に取付固定するための板状部材に接着されている。

本発明の第２の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び／又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を有する成形ステージを複数個備え、上記各々の成形ステージが、各々が互いに独立した複数個の駆動系によって上下方向に移動自在に支持されている。

本発明の第２の観点に係る好適な実施形態では、上記複数個の駆動系が、夫々上記上型に直結する駆動軸、及びその駆動軸を駆動するための駆動機構を含む。

上記とは別の実施形態では、上記上側金型が、上記各成形ステージにおける上記被加工材への上記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に上記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、上記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御される。

本発明の第３の観点に従うプレス成形装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するもので、上記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、上記上側金型及び／又は上記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、上記上側金型、及び上記下側金型の少なくとも一方に、上記スタンパの持つ転写用パターンを上記被加工材の表面に加圧転写するに際して、上記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、を備え、上記弾性部材の上／下面の大きさ、及び形状が、上記被加工材の上／下面の大きさ、及び形状と略同一である。

本発明によれば、プレス成形において、被加工材の板厚や平面度にバラツキがあった場合でも、該被加工材に対し、略均一に転写成形を施すことができるようにすることができる。

また、本発明によれば、複数個の被加工材に対し、同時に転写成形を行うプレス成形において、個々の被加工材内での板厚や平面度のバラツキに加えて、各被加工材間での板厚のバラツキがある場合でも、それらの被加工材に対し、夫々略均一に転写成形を施すことができるようにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。

このプレス成形装置は、例えば被加工材であるアクリル板に、ニッケル等の金属で構成した、微細なパターンを有するスタンパを用いて熱プレス成形を行うことで、液晶ディスプレイのバックライトの導光板や拡散板、レンズ、光ディスク基板のような微細なパターンを表面に有する光学部品、及び高意匠性のパネル等を作成する。熱プレス成形では、アクリル板に、加熱したスタンパを加圧することによって上記パターンがアクリル板に転写成形されることで、上述した導光板等が作成される。

図１に示すプレス成形装置は、例えば地面等に固定される下側枠体１００と対向関係にあり、且つ垂直（上／下）方向に移動自在に支持される上側枠体３００を駆動するための駆動軸が左右に１個ずつ合計２個（符号３７、及び３９で示す。）設けられる所謂２軸タイプのものである。下側枠体１００、及び上側枠体３００は、何れも全体として略直方体形状を呈する。

下側枠体１００は、ボルスタ１、下ダイセット３、プレート５、断熱板７、温度調整プレート（以下、「温調プレート」と表記する。）９、スタンパ１１、真空チャンバ１３、及び真空パッキン１５を含む。一方、上述した上側枠体３００は、スライド１７、上ダイセット１９、弾性体２１、スペーサ２３、断熱板２５、温調プレート２７、スタンパ２９、真空チャンバ３１、及び真空パッキン３３を含む。プレート５、断熱板７、温調プレート９、スタンパ１１、弾性体２１、スペーサ２３、断熱板２５、温調プレート２７、及びスタンパ２９により、成形ステージを構成する。

下側枠体１００において、ボルスタ１は、略直方体形状を呈しており、ベッド（図示しない）の上部に取付固定されている。ボルスタ１の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する下ダイセット３が取付固定されている。下ダイセット３の上面の周縁部には、真空チャンバ１３が取付固定されている。真空チャンバ１３は、その上方から見た形状がロ字状を呈するように下ダイセット３の上面の周縁部に設けられており、真空チャンバ１３の上端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン１５が、その上方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。

また、下ダイセット３の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈するプレート５が取付固定されている。そして、プレート５の上面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板７が、断熱板７の上面には、略直方体形状を呈する温調プレート９が、温調プレート９の上面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ１１が、夫々積層状に取付固定されている。

プレート５は、剛性のある材料によって構成されている。断熱板７は、温調プレート９の熱が、プレート５側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板７には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート９は、スタンパ１１を加熱／冷却するためのもので、温調プレート９の内部には、温調用の流体（即ち、気体又は液体）を流すための温調流体用孔９ａが設けられている。

既述のように、スタンパ１１には、微細なパターンが形成されており、上側枠体３００の下動（下降動作）によって、スタンパ１１の上面に載置されている被加工材（即ち、アクリル板）３５が上側枠体３００のスタンパ２９と圧接することにより、その上面側から加圧されることで、上記微細なパターンが被加工材３５の底面に転写される。これと同時に、スタンパ２９が有する微細なパターンも被加工材３５の上面（表面）に転写される。なお、上記各パターンの被加工材３５への転写は、後に詳述するように、上側枠体３００の下動により、真空パッキン１５に上側枠体３００の真空パッキン３３が圧接した状態で密着し、真空チャンバ１３、及び上側枠体３００の真空チャンバ３１によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。

被加工材３５は、その板厚が不均一である。即ち、被加工材３５は、図１に示すように、図１の右端側で板厚が最も厚く、図１の左端側で板厚が最も薄くなっており、図１の右端側から図１の左端側に傾斜している。

上側枠体３００において、スライド１７は、上述した左右２個の駆動軸３７、３９を介してスライド１７の上方に位置するスライド駆動機構（図示しない）により、垂直（上／下）方向に移動自在に支持される。スライド１７は、スライド駆動機構（図示しない）により、垂直方向に移動されるに際して、例えば±10μｍ程度の精度で平行制御される。なお、スライド駆動機構（図示しない）には、例えば２台の三相プレス駆動用ＡＣサーボモータ（以下、単に「プレス用ＡＣサーボモータ」と表記する）（ここでは、図示を省略。以下同じ）が内蔵されている。なお、各プレス用ＡＣサーボモータの回転軸と、上記各駆動軸３７、３９とは、例えばボールスクリュー機構（図示しない）等を介して夫々直結された構成となっている。

スライド１７の下面（底面）における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する上ダイセット１９が取付固定されている。上ダイセット１９の下面（底面）の周縁部には、真空チャンバ３１が取付固定されている。真空チャンバ３１は、その下方から見た形状がロ字状を呈するように上ダイセット１９の下面の周縁部に設けられており、真空チャンバ３１の下端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン３３が、その下方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。

また、上ダイセット１９の下面（底面）における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する弾性体２１が取付固定されている。そして、弾性体２１の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスペーサ２３が、スペーサ２３の下面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板２５が、断熱板２５の下面には、略直方体形状を呈する温調プレート２７が、温調プレート２７の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ２９が、夫々積層状に取付固定されている。

弾性体２１は、上側枠体３００と下側枠体１００との協働による、被加工材３５に対する加圧時に、被加工材３５が有する傾斜を吸収するためのもので、弾性体２１には、例えば繰り返し荷重に対して弾性回復が可能なウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、又はフッソゴム等の弾性材から成るものが採用される。弾性体２１には、厚みが、例えば板厚３０ｍｍで、ショア硬度が９０のものが用いられる。

スペーサ２３には、被加工材３５への加圧時に、断熱板２５、及び温調プレート２７が歪まないようにする必要から、剛性のある材料によって構成されたものが用いられる。スペーサ２３には、冷却用の流体（即ち、気体又は水（冷却水））を流すための冷却用流体流路２３ａが設けられている。この冷却用流体流路２３ａに、冷却水等の冷却用の流体を流すことにより、例えば上側枠体３００の下動によって上側枠体３００と下側枠体１００とで被加工材３５を加圧している場合などに、弾性体２１が過熱状態になるのを防止する。

断熱板２５は、温調プレート２７の熱が、スペーサ２３側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板２５には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート２７は、スタンパ２９を加熱／冷却するためのもので、温調プレート２７の内部には、温調用の流体（即ち、気体又は液体）を流すための温調流体用孔２７ａが設けられている。スタンパ２９にもスタンパ１１におけると同様に、微細なパターンが形成されており、温調プレート２７からの加熱と、上側枠体３００の下動（下降動作）によって（下側枠体１００の）スタンパ１１の上面に載置されている被加工材３５がその上面側から加圧される。これにより、上記微細なパターンが被加工材３５の上面に転写されると共に、これと同時に、スタンパ１１が有する微細なパターンも被加工材３５の下面（底面）に転写されることになる。

なお、既に説明したように、上記各パターンの被加工材３５への転写は、上側枠体３００の下動により、真空パッキン３３がと下側枠体１００の真空パッキン１５に圧接した状態で密着し、真空チャンバ３１、及び下側枠体１００の真空チャンバ１３によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。

図２は、図１に記載のプレス成形装置によって、被加工材３５がスタンパ１１、２９の有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図である。

図２に示すように、被加工材３５の上面側と下面側とを、夫々加熱されたスタンパ２９、１１によって加圧転写するには、上述したように、真空パッキン１５、３３同士の密着によって真空パッキン１５、３３、及び真空チャンバ１３、３１により形成される密閉空間を、（真空ポンプ等を用いて）真空状態にしておく必要がある。この密閉空間の形成は、コントロール部（図示しない）から、上記２個のプレス用ＡＣサーボモータ（ここでは、図示省略）に対し、スライド１７を下動させる制御信号が出力されることにより、各駆動軸３７、３９を介してスライド１７が下動することで行われる。

そして、上記密閉空間が真空状態になると、上記コントロール部からの、スライド１７を下動させる制御信号の更なる出力により、上記２個のプレス用ＡＣサーボモータが駆動して、各駆動軸３７、３９を介してスライド１７が下動し、真空パッキン１５、３３が圧接した状態で縮むことになる。これと共に、被加工材３５に上下方向からスタンパ２９、１１を介して圧力が加わるが、このとき、被加工材３５の（図２の）左方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体２１が縮むことによって吸収されるため、被加工材３５（の上／下面）に対して略均一にスタンパ２９、１１が圧接（接触）することになる。

よって、被加工材３５の上／下面に対し、スタンパ２９、１１が夫々持っている微細なパターンが略均一に加圧、転写される。

ところで、上述した構成のプレス成形装置では、コントロール部（図示しない）が、圧力検出用のセンサ（荷重監視装置）（図示しない）等からの出力信号に基づき、常時被加工材３５に加わる圧力をチェックしながら、上記各プレス用ＡＣサーボモータを制御して、予め設定された下死点位置に向かってスライド１７を下動させる。そして、上記圧力検出用センサからの出力信号により、予め設定された圧力に達したと判断した時点で、コントロール部は、上記各プレス用ＡＣサーボモータを制御して、スライド１７の下動を停止させ、その停止させた位置を下死点と見做す。

このように、荷重監視装置により、被加工材３５への加圧力を常時チェックすることが可能であるので、被加工材３５への加圧力が設定した圧力に到達したことが検知された時点で、スライド１７の下動を停止させる制御が実現できる。しかし、上記加圧力が設定圧力に達したことを検知した時点から、実際にスライド１７の下動が停止するまでの間には、タイムラグがある。そのため、スライド１７の下動を停止させた位置では、既に設定された圧力値を超える圧力値（荷重）が出ていることになるので、設定値を超えた圧力が被加工材３９に加わらないようにするには、スライド１７の下動速度を遅くしなければならない。本発明者等が実験を行った結果、スライド１７の下動速度をかなり遅く設定しなければならないということが判明しており、よって、スライド１７の下動速度を遅くする方法では、作業能率が悪化するという問題がある。

また、被加工材３５（であるアクリル板）の板厚は、加熱と冷却が施されるために変化する。即ち、加熱されたスタンパ２９、１１が被加工材３５に押し当てられて被加工材３５を加圧している過程において、被加工材３５が熱膨張により板厚を増してスライド１７を押し上げようとする。これに対して、コントロール部は、スライド１７の停止位置を位置決めされた位置に保持しようとして、上記各プレス用サーボモータへ供給する電流値を増加させる制御を行うため、スライド１７から被加工材３５への加圧力は、設定された圧力値を超えてしまう。次に、スタンパ２９、１１が夫々持つ微細なパターンの、被加工材３５の上／下面への転写が完了した後、該転写を固定化するための冷却過程に移行するが、この冷却の過程において、被加工材３５が収縮により板厚が減る。

よって、スライド１７の停止位置を位置決めされた位置に保持し続ける制御を行うと、それにより、スライド３５からの被加工材３５への加圧力が減少することとなる。

このように、被加工材３５に対して、スライド１７から常時一定の圧力が加えられるようにするためには、一度決定したスライド１７の下死点を被加工材３５の板厚の変化に追従させる制御動作が必要になるが、スライド１７の上／下方向における位置制御の制御動作だけでは、上記追従させる制御動作を実現するのは困難である。

そこで、本発明者等は、図３に示すような構成の制御系を備えるプレス成形装置を提案するに至った。

図３は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図である。

上記制御系は、ＮＣ装置４１内に含まれる移動指令部４３、指令カウンタ４５、比較器４７、偏差カウンタ４９、加圧力制御部５１、及び変位カウンタ５３と、電流リミッタ５７を内蔵するサーボアンプ５５、リニアエンコーダ５９、及びプレス用ＡＣサ−ボモータ（図３では、「モータ」と略記する）６１と、を備える。

ＮＣ装置４１において、移動指令部４３は、オペレータからの例えばＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じた、スライド１７の真空チャンバ３１、１３の（垂直方向における）閉位置データ、下死点の（垂直方向における）位置データ、及び上死点の（垂直方向における）位置データを入力する。そして、入力した上記各位置データに基づいて、スライド１７の真空チャンバ３１、１３の閉位置への移動指令信号、下死点の位置への移動指令信号、及び上死点の位置への移動指令信号を生成し、それら生成した移動指令信号を、指令カウンタ４５へ適宜出力する。

指令カウンタ４５は、移動指令部４３から出力される上記各々の移動指令信号を入力する。そして、入力した移動指令信号に応じた個数の矩形波パルス信号を生成し、その生成した複数個の矩形波パルス信号をパルス列として、即ち、スライド目標位置データとして比較器４７に出力する。例えば、移動指令部４３からスライド１７を真空チャンバ３１、１３の閉位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合には、スライド１７の垂直方向における現在位置（例えば、上死点）から真空チャンバ３１、１３が閉じる位置までのスライド１７の移動距離に見合った個数の矩形波パルス信号が指令カウンタ４５において生成される。移動指令部４３からスライド１７を下死点の位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合や、スライド１７を上死点の位置へ移動すべき旨の指令信号が出力された場合も、指令カウンタ４５において上記と同様の処理が行われる。

加圧力制御部５１は、圧力／モータ電流テーブル６３を内蔵する。圧力／モータ電流テーブル６３は、スライド１７から被加工材３５に加えられる複数の圧力値データ（単位ｔ）と、それらの圧力を生じるのに必要な、それらの圧力値データに対応して設定される複数のモータ電流値データ（電源からプレス用ＡＣサーボモータ６１へ供給される電流値を示す）（単位Ａ）とを持つ。加圧力制御部５１は、例えばＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じてオペレータから加圧力設定値が入力されると、圧力／モータ電流テーブル６３を参照し、該加圧力設定値に対応するモータ電流値データを圧力／モータ電流テーブル６３から読み出す。そして、該読み出したモータ電流値データを、電源からモータ６１へ供給されるモータ電流の上限値データとして、サーボアンプ５５に内蔵される電流リミッタ５７へ出力する。例えば、ＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じてオペレータから４０ｔの加圧力設定値が入力されると、加圧力制御部５１は、圧力／モータ電流テーブル６３から圧力値データ４０（ｔ）に対応するモータ電流値データとして６０（Ａ）を読み出し、該６０（Ａ）を、モータ電流の上限値データとして電流リミッタ５７に出力する。

比較器４７は、指令カウンタ４５から出力される上述したようなスライド目標位置データと、変位カウンタ５３から（複数個の）矩形波パルス信号のパルス列として出力されるスライド現在位置データとを入力し、両者の差分を演算する。そして、その差分を示す矩形波パルス信号のパルス列を、スライド１７の位置偏差データとして偏差カウンタ４９に出力する。比較器４７と共にＮＣ装置４１を構成する偏差カウンタ４９からサーボアンプ５５に出力されるモータ駆動指令信号と、モータ６１によって駆動されるスライド１７の実際の移動速度との間には、時間的な差（タイムラグ）がある。そこで、スライド１７が（垂直方向に）移動しているときには、比較器４７において比較され、その結果として比較器４７から出力される、指令カウンタ４５からのスライド目標位置データと変位カウンタ５３からのスライド現在位置データとの間の偏差が、偏差カウンタ４９によって常時監視される。

偏差カウンタ４９は、スライド１７の（垂直方向における）移動を停止したと見做すための位置偏差の上限値データを予め内蔵する。偏差カウンタ４９は、比較器４７から（矩形波のパルス列として）出力される位置偏差データをカウントして蓄積すると共に、該カウントした位置偏差データに見合った個数の矩形波パルス信号のパルス列を、モータ駆動指令信号として、サーボアンプ５５に出力する。偏差カウンタ４９は、蓄積している位置偏差データと、予め内蔵している位置偏差の上限値データとを適宜比較し、該比較の結果、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたときには、モータ駆動指令信号の、サーボアンプ５５への出力を停止する。これにより、モータ６１の駆動が停止し、スライド１７の下動が停止する。

上記スライド１７の下動を停止させた時点で、偏差カウンタ４９に、スライド１７の更なる下動を示す位置偏差データが残存している場合には、スライド１７の停止位置（であるスタンパ２９と被加工材３５との圧接位置）からの、スライド１７の更なる下動距離を略０にすべく、偏差カウンタ４９は、上記位置偏差データをリセットする。これにより、偏差カウンタ４９に残存しているスライド１７を下動させるべき旨の偏差データが略０になるので、スライド１７を上動させるに際して生じる急加速が抑制でき、該急加速による機械ショックの発生が規制できる。

サーボアンプ５５は、電源からサーボアンプ５５を通じてモータ６１に供給されるモータ６１の駆動電流を所定値以下にするための電流リミッタ６３が内蔵されている。サーボアンプ５５には、例えばＡＣサーボアンプが採用されている。サーボアンプ５５は、偏差カウンタ４９から出力されるモータ駆動指令信号、及び加圧力制御部５１から電流リミッタ５７に出力されるモータ駆動電流の上限値データに基づいて、スライド１７の（垂直方向への）移動に際して位置偏差が生じないように、モータ６１を駆動する。しかし、電源から供給されるモータ駆動電流の値が、電流リミッタ５７に設定されている電流リミット値（本実施形態では、６０Ａ）を超えようとした場合には、上記モータ駆動電流の値は、上記電流リミット値以下に制限される。

なお、モータ６１については、既に説明したが、正／逆回転自在なＡＣサーボモータが採用されている。

本実施形態では、スライド１７の（垂直方向の）移動距離を測定するために、リニアエンコーダ５９が採用されている。リニアエンコーダ５９は、スライド１７の予め設定されている単位移動距離当り１個の矩形波パルス信号を生成し、該生成した矩形波パルス信号を、スライド１７の（垂直方向における）変位パルスとして、変位カウンタ５３に出力する。この変位パルスが、（垂直方向に）移動中のスライド１７の現在位置を示している。

変位カウンタ５３は、リニアエンコーダ５９から（矩形波のパルス列として）出力される変位パルスをカウントして蓄積すると共に、該カウントした変位パルスに見合った個数の矩形波パルス信号のパルス列を、スライド現在位置データとして、比較器４７に出力する。

図４は、図３に記載の制御系によるスライド１７の（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライド１７から被加工材３５に加えられる圧力の変化とを示す説明図である。

図４（ａ）において、縦軸はスライド１７の（垂直方向における）位置を、横軸は時間を、夫々表す。また、曲線６５は、スライド１７の（垂直方向における）目標位置の遷移を示す。一方、図４（ｂ）において、縦軸はスライド１７から被加工材３５への加圧力の大きさを、横軸は時間を、夫々示す。

図４（ａ）において、スライド１７を下動させるためのモータ駆動指令信号がＮＣ装置４１よりサーボアンプ５５に出力されてから、所定時間経過した後のｔ_１で、スライド１７は、曲線６５で示すように、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまで急速に下降動作する。そして、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまでスライド１７が到達するｔ_２で、スライド１７の下降動作は一時的に停止し、その後のｔ_３で予め設定された下死点の位置に向かって再び急速な下降動作を開始する。

次に、スライド１７がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド１７に作用する慣性力によってスライド１７が被加工材３５に激突して被加工材３５等を損傷させる虞のある位置（ｔ_４で示す）にまで到達すると、上記慣性力を弱めるため、スライド１７の下降速度を低下させる制御が行われる。本実施形態では、図３で示した（ＮＣ装置４１の）加圧力制御部５１から、（サーボアンプ５５の）電流リミッタ５７にモータ電流の上限値データとして６０Ａが設定されているので、スライド１７から被加工材３５に加えられる圧力の上限値は４０ｔである。

よって、電源からサーボアンプ５５を通じて６０Ａの電流がモータ駆動電流として供給されている状態で、スライド１７に当接した被加工材３５がスライド１７から４０ｔの圧力が加えられる位置で、スライド１７の下降動作は停止することになる。本実施形態では、図４（ａ）において、一点鎖線６７で示した位置が、スライド１７が下降動作を停止する位置、即ち、被加工材３５がスライド１７によって４０ｔの圧力を加えられているスライド１７の停止位置である。被加工材３５が、スライド１７によって４０ｔの圧力を加えられている時間は、図４（ａ）、及び図４（ｂ）を参照して明らかなように、時間ｔ_５から時間ｔ_８までの間である。

なお、スライド１７が下降動作を停止すると、ＮＣ装置４１は、スライド１７が下死点（の位置）に到達したものと見做す。

ここで、リニアエンコーダ５９からＮＣ装置４１に出力されるスライド１７の現在位置データと、スライド目標位置データとの間の偏差（即ち、位置偏差データ）が、その上限値データを超えたと判断された場合には、図３において説明したように、上記偏差を略０にする処理がＮＣ装置４１において実行される。

スライド１７による被加工材３５に対する加圧が終了すると（ｔ_８）、ＮＣ装置４１からサーボアンプ５５に対するモータ駆動指令信号によってモータ６１が、スライド１７を下降動作させたときとは逆方向に回転することにより、スライド１７は上昇動作を開始し、時間ｔ_９で上死点（の位置）へ復帰する。

図５は、図３に記載した制御系の制御動作を示すフローチャートである。

図５において、まず、ＮＣ装置４１から（スライド１７の）下限位置（下死点の位置）へスライド１７を下降させるべき旨の指令が、サーボアンプ５５へ出力される（ステップＳ７１）。次に、偏差カウンタ４９において、予め内蔵されている位置偏差の上限値データと、比較器４７を通じて与えられる位置偏差データとの比較が行われ、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたかどうかチェックする（ステップＳ７２）。このチェックの結果、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えていれば（ステップＳ７２でYES）、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたと始めて判断されたときからの、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間を計時する（ステップＳ７３）。

次に、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間が、予め設定された加圧時間に達したかどうかチェックする（ステップＳ７４）。このチェックの結果、加圧継続時間が、予め設定された加圧時間に達したと判断すると（ステップＳ７４でYES）、偏差カウンタ４９をクリアすると共に（ステップＳ７５）、ＮＣ装置４１は、スライド１７を上死点（の位置）へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ５５へ出力する（ステップＳ７６）。

以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、被加工材３５、スタンパ１１、２９や（金型）等の厚みのバラツキを吸収して、スタンパ１１、２９の転写面と被加工材であるアクリル板３５の表面／裏面との接触状態を略均一にすることが可能になる。それにより、接触状態を略均一にするために、必要以上にワーク（３５）を加圧したり、ワーク（３５）の表面温度を上昇させようとして必要以上にスタンパ（１１、２９）の加熱温度を上昇させたりしなくて済むので、小さな成形面圧、及び低い加熱温度でのスタンパ１１、２９が持つ微細なパターンの被加工材３５への転写が可能になる。

また、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になることによって、スタンパ１１、２９の加熱時間が短縮され、成形時間が短くなる。また、必要以上に被加工材３５を加熱して被加工材３５全体を軟化させることがなく、小さな成形面圧での転写成形が可能になるので、転写成形時に被加工材３５の側面部における材料の膨らみを小さく抑えることができ、成形品の後加工を短縮、又は省略することが可能になる。

また、小さな成形面圧で転写が可能になるので、プレス成形装置の設備能力を小さくすることが可能になり、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になるので、スタンパ１１、２９を加熱するために必要な熱量を小さくすることができ、ランニングコストの低減を図ることも可能になる。

図６は、本発明の一実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。

本変形例では、下側枠体１１０が、図１で示したプレート５に代えて、肉厚の薄い弾性体８１、及び冷却用の流体を流すための冷却用流体流路８３ａが設けられ、剛性のある材料によって構成されたスペーサ８３を有し、スタンパ１１と温調プレート９との間に、裏板８５、及び弾性体８７を介在させた点で、図１で示した下側枠体１００と異なる。また、上側枠体３１０が、温調プレート２７とスタンパ２９との間に、裏板８９、及び弾性体９１を介在させた点で、図１で示した上側枠体３００と異なる。その他の構成については、図１で示したものと同一であるので、図６において、図１で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

下側枠体１１０において、スペーサ８３の冷却用流体流路８３ａには、常時、冷却用流体として冷却水が流れており、この冷却水によって、弾性体８１が過熱状態になるのを防止する断熱板としての機能を果たす。弾性体８１は、被加工材３６に対するスタンパ２９、１１が持つ微細パターンの転写成形時に、被加工材３６が持つ全体的な平行度のバラツキを吸収するようになっている。一方、弾性体８７には、耐熱性、熱伝導性、及び繰返し荷重に対する弾性回復力を有する材料が用いられている。弾性体８７は、スタンパ１１、及び裏板８５と一体化されて、スタンパ１１と共に熱プレスのスタンパとして機能する。弾性体８７、及びスタンパ１１は、被加工材３６に対するスタンパ２９、１１が持つ微細パターンの転写成形時に、スタンパ２９、１１や、被加工材３６が持つ局部的な板厚のバラツキを吸収する。なお、弾性体８７には、例えばショア硬度が５０〜７０のものが用いられる。

上側枠体３１０において、弾性体２１も弾性体８１と同様に、被加工材３６に対するスタンパ２９、１１が持つ微細パターンの転写成形時に、被加工材３６が持つ全体的な平行度のバラツキを吸収するようになっている。一方、弾性体９１も弾性体８７と同様に、耐熱性、熱伝導性、及び繰返し荷重に対する弾性回復力を有する材料が用いられている。弾性体９１も、スタンパ２９、及び裏板８９と一体化されて、スタンパ２９と共に熱プレスのスタンパとして機能する。弾性体９１、及びスタンパ２９は、被加工材３６に対するスタンパ２９、１１が持つ微細パターンの転写成形時に、スタンパ２９、１１や、被加工材３６が持つ局部的な板厚のバラツキを吸収する。なお、弾性体９１にも、例えばショア硬度が５０〜７０のものが用いられる。

既述のように、スタンパ１１、２９には、ニッケルやＳＵＳ等の材質から成るものが用いられるが、裏板８５、８９についても、スタンパ１１、２９の加熱／冷却時の熱膨張／熱収縮を考慮してスタンパ１１、２９と同一の材料を選択することが望ましい。また、弾性体８７、９１については、特に熱伝導性の良い放熱用のシリコーンゴムによって構成されたものを用いるのが望ましい。更に、スタンパ１１、２９、裏板８５、８９、弾性体８７、９１の厚みについては、各々０.２〜０.５ｍｍ程度が望ましい。

図７は、図６に記載の下側枠体１１０のスタンパ１１、弾性体８７、及び裏板８５の取付構造を示す斜視図である。

図７に示すスタンパ１１、弾性体８７、及び裏板８５の積層構造は、例えばスタンパ１１と裏板８５との間に、特に熱伝導性の良い液相状の接着性のある放熱用のシリコーンゴムを均一な厚みになるよう流し込んで（塗布して）硬化させ、弾性体８７を形成することによって実現される。これとは別に、スタンパ１１の（裏面となる）一方の面に、シート状の弾性体８７を、接着剤や両面テープにより接着してスタンパ１１と弾性体８７とを一体化してから、裏板８５（の上面）に接着することによっても、上記積層構造が実現できる。なお、裏板８５は、例えば真空吸着によって、温調プレート９の上面に固定される。真空吸着以外の方法、例えば接着テープ等を用いて裏板８５を、温調プレート９の上面に固定することも可能である。

本変形例によれば、スタンパ１１と、弾性体８７と、裏板８５とが一体化されているので、温調プレート９に対するスタンパ１１、及び弾性体８７の取付け、取外し、及び取付時の位置決めが容易に行える。

図８は、図７に記載の、下側枠体１１０のスタンパ１１、弾性体８７、及び裏板８５の取付構造の変形例を示す斜視図である。

図８に示す取付構造では、裏板に、符号８６で示すような裏板８５よりも一回り大きなものが用いられており、裏板８６が、ボルトやビス等の締結具８８によって温調プレート９に取付固定される点で、図７に示した取付構造と相違する。その他の構成については、図７で示した取付構造と同様であるので、それらの詳細な説明を省略する。なお、図７、及び図８を、図６に記載の上側枠体３１０のスタンパ２９、弾性体９１、及び裏板８９の取付構造に適用してもよいことは、言うまでもない。

図９は、本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。

図９で示すプレス成形装置は、１台のプレス成形装置で、一度に複数個の被加工材に対して転写成形を施すことを可能ならしめるものである。即ち、図１で示した下ダイセット３と同様の構成の下ダイセット１２１の上面に、図１で示したプレート５、断熱板７、温調プレート９、及びスタンパ１１と同様の構成のプレート、断熱板、温調プレート、及びスタンパが、夫々複数個（図９では、図示と説明の都合上、２個）設けられる。一方、図１で示した上ダイセット１９と同様の構成の上ダイセット１２３の下面に、図１で示した弾性体２１、スペーサ２３、断熱板２５、温調プレート２７、及びスタンパ２９と同様の構成の弾性体、スペーサ、断熱板、温調プレート、及びスタンパが、夫々複数個（図９では、図示と説明の都合上、２個）設けられる。

プレート１２５、断熱板１２７、温調プレート１２９、スタンパ１３１、弾性体１３３、スペーサ１３５、断熱板１３７、温調プレート１３９、及びスタンパ１４１により成形ステージＡを構成する。同様に、プレート１４３、断熱板１４５、温調プレート１４７、スタンパ１４９、弾性体１５１、スペーサ１５３、断熱板１５５、温調プレート１５７、及びスタンパ１５９により成形ステージＢを構成する。

上記以外の各部は、図１で示した各部と同一であるので、図９において、図１で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

複数個（図９では、図示と説明の都合上、２個）の被加工材１６１、１６３のうち、被加工材１６１は、成形ステージＡ側のスタンパ１３１上に、また、被加工材１６３は、成形ステージＢ側のスタンパ１４９上に、夫々載置され、各々の被加工材１６１、１６３は、互いに独立して転写成形が施される。

スライド１７は、図９のプレス成形装置に設けられる複数個（図９では、２個）の成形ステージ（Ａ、Ｂ）毎に各々の成形ステージに対応して設けられる複数個（図９では、２個）のポイントによって支持されている。スライド１７の（垂直方向における）移動は、上記各々のポイントに連繋する互いに独立した複数個（本実施形態では、２個）の駆動系（例えば、既述のＡＣサーボアンプと、プレス用ＡＣサーボモータとを含む）により、実行される。そして、各々の被加工材１６１、１６３に対するスタンパ１３１、１４１、１４９、１５９が持つ微細パターンの転写成形時に、各ポイントに掛かる荷重が略同一になるよう、上記各駆動系がコントロール部により制御され、スライド１７の（垂直方向における）移動が実行される。

図１０は、図９に記載のプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図である。

図２で説明したように、被加工材１６１、１６３の上面側と下面側とを、夫々加熱されたスタンパ１３１、１４１、１４９、１５９によって個別に加圧転写するには、真空パッキン１５、３３同士の密着によって真空パッキン１５、３３、及び真空チャンバ１３、３１により形成される密閉空間を真空状態にしておく必要がある。

上記密閉空間が真空状態になると、上記各ポイントを通じてスライド１７が下動し、真空パッキン１５、３３が圧接した状態で縮むと共に、被加工材１６１、１６３に夫々上下方向からスタンパ１３１、１４１、１４９、１５９を介して圧力が加わる。このとき、被加工材１６１の（図１０の）右方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体１３３が縮むことによって吸収され、一方、被加工材１６３の（図１０の）左方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体１５１が縮むことによって吸収される。そのため、被加工材１６１、１６３（の上／下面）に対して夫々略均一にスタンパ１３１、１４１、１４９、１５９が圧接（接触）することになる。

よって、被加工材１６１、１６３の上／下面に対し、スタンパ１３１、１４１、１４９、１５９が夫々持っている微細なパターンが略均一に加圧、転写される。

以上説明したように、本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置によれば、図９で示した構成のプレス成形装置において、成形ステージＡ、Ｂにより夫々板厚のバラツキの異なる被加工材１６１、１６３に転写成形を施す場合や、被加工材１６１、１６３間に相対的な板厚の違いがある場合に、各成形ステージＡ、Ｂに対応したポイントＡ、Ｂに掛かる荷重が、互いに独立した駆動系によって略同一になるように、スライド１７の（垂直方向における）移動が制御されるため、スライド１７が、相対的な板厚が薄い被加工材１６１が存在する成形ステージＡ側に傾斜した状態で加圧が行われる。しかし、被加工材１６１、１６３が夫々持つ板厚のバラツキ、及びそれに起因するスライド１７の傾斜は、成形ステージＡ側の弾性体１３３、成形ステージＢ側の弾性体１５１によって吸収され、板厚バラツキの異なる被加工材１６１、１６３の転写面に対し、略均一な成形面圧を掛けることができるので、良好な転写成形を行うことが可能になる。

また、必要以上に大きな荷重でワーク（１６１、１６３）を加圧したり、ワーク（１６１、１６３）の表面温度を上昇させようとして必要以上にスタンパ（１３１、１４１、１４９、１５９）の加熱温度を上昇させたりしなくても良好な転写が行えるので、少ないエネルギ消費で済み、ランニングコストを低下させることができると共に、金型等の寿命も伸ばすことができる。更に、設備コストを下げることもできる。

図１１は、図３に記載の制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移
と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図である。

図１１に示す例では、図１１（ｂ）で示すように、スライド１７を介して被加工材３５に加えられる圧力が、例えば２０ｔ、３０ｔ、及び４０ｔの３段階に設定されている。そのため、図１１（ａ）において、符号１７１を付したスライド１７の（垂直方向における）目標位置を示す曲線についても、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまでスライド１７が到達してから、一旦急勾配になった後、図４で示したものよりも更に勾配が緩やかになるように設定される。つまり、スライド１７がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド１７に作用する慣性力によってスライド１７が被加工材３５に激突して被加工材３５等を損傷させる虞のある位置（ｔ´_４で示す）にまで到達した後は、上記慣性力を弱めるために、スライド１７の下降位置が緩やかに移動するようスライド１７の下降速度が制御されると共に、被加工材３５に加えられる圧力を徐々に増加させている。その他の内容については、図４で説明した内容と同一であるので、それらについての詳細な説明を省略する。

なお、図４で示した場合と同様に、スライド１７が下降動作を停止すると、ＮＣ装置４１は、スライド１７が下死点（の位置）に到達したものと見做す。

また、スライド１７の現在位置データと、スライド目標位置データ（即ち、設定された下死点の位置）との間の偏差が、その上限値データを超えたと判断された場合には、上記偏差を略０にする処理がＮＣ装置４１において実行される。

図１２は、図３に記載した制御系の制御動作の変形例を示すフローチャートである。

図１２において、ステップＳ１８１乃至ステップＳ１８３で示す処理動作は、図５のステップＳ７１乃至ステップＳ７３で示した処理動作と同一であるので、それらの詳細な説明を省略する。

ステップＳ７３で、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間の計時を開始してから、加圧値１（本実施形態では、２０ｔ）での加圧時間（本実施形態では、Ｔ_１）がタイムアップしたかどうかチェックする（ステップＳ１８４）。このチェックの結果、加圧時間Ｔ_１がタイムアップしたと判断すると（ステップＳ１８４でYES）、スライド１７による被加工材３５に対する加圧値の設定を、加圧値１から加圧値２に変更する（ステップＳ１８５）。次に、加圧値２での加圧時間（本実施形態では、Ｔ_２）がタイムアップしたかどうかチェックする（ステップＳ１８６）。

このチェックの結果、加圧時間Ｔ_２がタイムアップしたと判断すると（ステップＳ１８６でYES）、スライド１７による被加工材３５に対する加圧値の設定を、加圧値２から加圧値３に変更する（ステップＳ１８７）。次に、加圧値３での加圧時間（本実施形態では、Ｔ_３）がタイムアップしたかどうかチェックする（ステップＳ１８８）。このチェックの結果、加圧時間Ｔ_３がタイムアップしたと判断すると（ステップＳ１８８でYES）、偏差カウンタ４９をクリアすると共に（ステップＳ１８９）、ＮＣ装置４１は、スライド１７を上死点（の位置）へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ５５へ出力する（ステップＳ１９０）。

なお、加圧時間Ｔ_１がタイムアップしていないと判断した場合（ステップＳ１８４でNO）、加圧時間Ｔ_２がタイムアップしていないと判断した場合（ステップＳ１８６でNO）、及び加圧時間Ｔ_３がタイムアップしていないと判断した場合（ステップＳ１８８でNO）には、何れもステップＳ１８１で示した処理動作に移行する。

上述した変形例においても、図３乃至図５で示した本発明の一実施形態におけると略同様の効果を奏し得る。

ところで、一般に、例えば図１で示した被加工材（アクリル板）３５や、図６で示した被加工材（アクリル板）３６のような平面材料を、例えば図１、図６で示したような平面金型を用いて加圧すると、平面材料の外縁部に成形面圧の局部的な増加が発生する。既に説明したように、微細なパターンを有するスタンパ（１１、２９）を所定の温度、及び所定の圧力でアクリル板（３５、３６）のような熱可塑性樹脂板（平面材料）の表面に押付けて、該熱可塑性樹脂板の表面に微細なパターンを転写する熱プレス成形では、該スタンパ（１１、２９）を、温度調整プレート（９、２７）、即ち、温度調整機能を有する平面金型に取付けて該熱可塑性樹脂板にプレスで押付ける。

このとき、熱可塑性樹脂板である平面材料（アクリル板３５、３６）の外縁部における成形面圧が、該平面材料の内側の部位よりも強いため、該熱可塑性樹脂板の中央の部位では、成形面圧が相対的に不足して、スタンパ（１１、２９）の有する微細なパターンの、該熱可塑性樹脂板への転写が不完全になるという不具合が生じる虞がある。一方、該熱可塑性樹脂板の外縁部では、成形面圧が強いため、該熱可塑性樹脂板の側面の膨らみが大きくなる。被加工材が、既述のような導光板の場合、成形品の側面は入光面となるため、該側面がフラットな面でなければならないので、熱プレス成形によって被加工材の側面に膨らみが生じると、該側面をフラットに仕上げる後加工が必要となり、それにより製造工程の増加を招来する。

そのうえ、上述した熱可塑性樹脂板の中央の部位における微細なパターンの不完全転写を無くすには、プレスの加圧力を大きくしなければならないから、加圧能力の大きなプレスが必要になる。

そこで、本発明者等は、被加工材の外縁部に発生する局部的な成形面圧の増加を抑制し、且つ、被加工材及び金型の加工精度のバラツキを吸収して被加工材に加えられる面圧の均一化を図るための手段として、スタンパを取付ける金型内に、被加工材の加圧面と略同形状を呈する弾性体を挿入する構成を想到するに至ったものである。該（被加工材の加圧面と略同形状を呈する）弾性体としては、荷重を繰り返し掛けても弾性回復が可能な、例えばウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、及びフッソゴム等の材料から成るものが採用される。

上記弾性体は、被加工材を加圧する平面金型の直下に配置しても良いし、また、平面金型と弾性体との間に、断熱材やスペーサ等を介在させる構造としても良い。更には、上記弾性体は、上下双方の金型に夫々配置しても良いし、上下一方の金型のみに配置しても差し支えない。

図１３は、本発明の更に他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。

図１３に示す実施形態に係るプレス成形装置は、図１で示した所謂２軸タイプの駆動軸（３７、３９）に変えて、所謂１軸タイプの駆動軸２１１を用いている点、図１で示した厚みのあるプレート５に変えて下冷却プレート２１３を用いている点において、図１で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。また、上記実施形態に係るプレス成形装置は、図１で示した大きさ及び形状の上面、及び下面を持つ弾性体２１に変えて、被加工材２１５の上／下面と略同一大きさ、同一形状の上面、及び下面を持つ上弾性体２１７を用いている点においても、図１で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。なお、下冷却プレート２１３には、冷却用の流体（即ち、気体又は水（冷却水））を流すための冷却用流体流路２１３ａが形成されている。

更に、上記実施形態に係るプレス成形装置は、被加工材２１５の上／下面と略同一大きさ、同一形状の上面、及び下面を持つ下弾性体２１９を、下ダイセット３と下冷却プレート２１３との間に介在させた点においても、図１で示した本発明の一実施形態に係るプレス成形装置と異なる。なお、上記実施形態では、被加工材として、図１で示したような板厚の不均一な被加工材３５ではなく、図１３で示したような板厚が略均一な被加工材２１５が用いられる。

上弾性体２１７、及び下弾性体２１９の上／下面の（縦横の）寸法は、被加工材２１５の上／下面の（縦横の）寸法よりも１０ｍｍ程度大きいのが望ましい。

なお、上記以外の構成において、図１で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

上記実施形態によれば、被加工材２１５の加工時に、被加工材２１５の外縁部における局部的な成形面圧の増加を防止することができると共に、被加工材や、スタンパや、金型の厚みの寸法のバラツキを吸収して、スタンパの転写面と被加工材の表面の成形面圧を均一にすることが可能になり、小さな加圧力、低い加熱温度でのパターンの転写を行うことができる。

また、低い加熱温度でのパターンの転写が可能になることによって、スタンパの加熱時間が短縮され、成形時間が短縮される。また、必要以上に被加工材を加熱して被加工材全体を軟化させないことに加えて、小さな加圧力での転写成形が可能になるため、転写成形時に被加工材の側面部における材料の膨らみを小さく抑えることが可能になり、成形品の後加工を短縮、又は省略することが可能になる。

更には、小さな加圧力での転写が可能になるため、プレスの設備能力を小さくすることが可能になり、低い加熱温度での加熱になるので、スタンパを加熱するのに必要な熱量が小さくなりランニングコストの低減も可能になる。

上記実施形態では、被加工材として、図１３で示したような板厚が略均一な被加工材２１５を例にとったが、図１で示したような板厚の不均一な被加工材（３５）に対しても、上記実施形態の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材２１５におけると同様の効果を奏し得る。

図１４は、図１３で示した実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。

図１４に示す変形例に係るプレス成形装置は、図１３で示した下弾性体２１９に変えて、下冷却プレート２１３の上／下面と同一大きさ、同一形状の上／下面を持つ剛体のスペーサ２２１を用いている点において、図１３で示した上記実施形態に係るプレス成形装置と異なる。上記以外の構成において、図１３で示した物と同一物には、同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

上記変形例においても、図１３で示した実施形態におけると同様の効果を奏し得る。 上記実施形態では、被加工材として、図１３で示したような板厚が略均一な被加工材２１５を例にとったが、図１で示したような板厚の不均一な被加工材（３５）に対しても、上記実施形態の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材２１５におけると同様の効果を奏し得る。また、上記変形例でも、被加工材として、図１４で示したような板厚が略均一な被加工材２１５を例にとったが、図１で示したような板厚の不均一な被加工材（３５）に対しても、上記変形例の適用が可能であり、板厚が略均一な被加工材２１５におけると同様の効果を奏し得る。

図１５、及び図１６は、被加工材である、３５０ｍｍ×２８０ｍｍ×ｔ８ｍｍのアクリルの平板を、図１４に記載の構成の金型を用いて６００ＫＮで加圧したときの、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を黒色の濃淡で示した図である。図１５は、図１４で示した上弾性体（ショア硬さ９０のウレタンシート）２１７の寸法が、被加工材であるアクリル板の加圧面よりも大きい４５０ｍｍ×４２０ｍｍ×厚さ２５ｍｍの場合の、感圧紙上における加圧面圧の分布を示している。また、図１６は、上弾性体（２１７）の寸法が、被加工材であるアクリル板（２１７）と同一の３５０ｍｍ×２８０ｍｍ×厚さ２５ｍｍの場合の、感圧紙上における加圧面圧の分布を示している。

図１５、及び図１６に示す加圧面圧の分布を持つ感圧紙は、何れも被加工材であるアクリル板の上に載せて加圧することによって得られたものである。図１５、及び図１６において、黒色濃度の濃い部位は、強い加圧面圧が掛けられている部位であり、図１５と図１６とを比較対照すれば、図１６の方は、被加工材の上／下面に略均一に加圧面圧が掛けられているのに対し、図１５の方は、被加工材の上／下面に掛けられている加圧面圧に、大きなムラがあることが明らかである。

即ち、図１５に示すように、被加工材であるアクリル板の上／下面の寸法に対して上弾性体（であるウレタンゴム）（２１７）の上／下面の寸法の方が大きい場合、アクリル板の外縁部における加圧面圧が局部的に大きくなり、そのため、アクリル板の表面の加圧面圧が不均一になる。一方、図１６に示すように、被加工材であるアクリル板の上／下面の寸法と、上／下面の寸法が同一の大きさである上弾性体（であるウレタンゴム）（２１７）を使用した場合には、アクリル板の表面の加圧面圧の分布は略一様になる。

以上、本発明の好適な実施形態、及びそれらの変形例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態、及びそれらの変形例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。

本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。 図１に記載したプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図。 本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図。 図３に記載した制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化とを示す説明図。 図３に記載の制御系の制御動作を示すフローチャート。 本発明の一実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。 図６に記載の下側枠体のスタンパ、弾性体、及び裏板の取付構造を示す斜視図。 図７に記載した、下側枠体のスタンパ、弾性体、及び裏板の取付構造の変形例を示す斜視図。 本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。 図９に記載したプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図。 図３に記載した制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図。 図３に記載の制御系の制御動作の変形例を示すフローチャート。 本発明の更に他の実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。 図１３で示した実施形態の変形例に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。 被加工材であるアクリル板を、図１４で示した金型を用いて所定の圧力で加圧したときに、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を示す図。 被加工材であるアクリル板を、図１４で示した金型を用いて所定の圧力で加圧したときに、感圧紙上に生じる加圧面圧の分布を示す図。

符号の説明

１ ボルスタ
３ 下ダイセット
５ プレート
７、２５ 断熱板
９、２７ 温度調整プレート（温調プレート）
１１、２９ スタンパ
１３、３１ 真空チャンバ
１５、３３ 真空パッキン
１７ スライド
１９ 上ダイセット
２１ 弾性体
２３ スペーサ
３５ 被加工材（アクリル板）
３７、３９ 駆動軸
４１ ＮＣ装置
４３ 移動指令部
４５ 指令カウンタ
４７ 比較器
４９ 偏差カウンタ
５１ 加圧力制御部
５３ 変位カウンタ
５５ サーボアンプ
５７ 電流リミッタ
５９ リニアエンコーダ
６１ プレス用ＡＣモータ（モータ）
６３ 圧力／モータ電流テーブル
１００ 下側枠体
３００ 上側枠体

Claims (14)

1. 上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
   前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び／又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
   前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
   を備えるプレス成形装置。
2. 請求項１記載のプレス成形装置において、
   前記スタンパが、前記上側金型及び／又は前記下側金型に取付けられた温度調整機構に面接触され、前記温度調整機構によって所定温度に加熱された状態で、前記所望の転写用パターンが前記被加工材の表面に加圧転写されるプレス成形装置。
3. 請求項１記載のプレス成形装置において、
   前記スタンパが、ニッケル、又はＳＵＳによって構成されているプレス成形装置。
4. 請求項１記載のプレス成形装置において、
   前記上側金型が、互いに独立した複数個の駆動軸、及び互いに独立した複数個の駆動機構によって上下方向に移動自在に支持されているプレス成形装置。
5. 請求項４記載のプレス成形装置において、
   前記上側金型が、前記被加工材への前記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に前記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、前記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御されるプレス成形装置。
6. 請求項１記載のプレス成形装置において、
   前記弾性部材が、ショア硬度が略９０の材料により構成されているプレス成形装置。
7. 請求項６記載のプレス成形装置において、
   前記弾性部材が、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴムのうちの何れか１つの材料によって構成されているプレス成形装置。
8. 請求項２記載のプレス成形装置において、
   前記温度調整機構と前記弾性部材との間には、断熱用部材が少なくとも介在しているプレス成形装置。
9. 請求項８記載のプレス成形装置において、
   前記断熱用部材が、エポキシ樹脂にて構成されているプレス成形装置。
10. 請求項１記載のプレス成形装置において、
    前記スタンパと前記弾性部材とが、一体的に構成されており、前記スタンパと同一の材料から成る、前記一体的に構成された部材を前記温度調整機構に取付固定するための板状部材に接着されているプレス成形装置。
11. 上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
    前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び／又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
    前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
    を有する成形ステージを複数個備え、
    前記各々の成形ステージが、
    各々が互いに独立した複数個の駆動系によって上下方向に移動自在に支持されているプレス成形装置。
12. 請求項１１記載のプレス成形装置において、
    前記複数個の駆動系が、夫々前記上型に直結する駆動軸、及び該駆動軸を駆動するための駆動機構を含むプレス成形装置。
13. 請求項１１又は請求項１２記載のプレス成形装置において、
    前記上側金型が、前記各成形ステージにおける前記被加工材への前記スタンパが持つ転写用パターンの加圧転写時に前記各駆動軸に係る荷重が略等しくなるような状態で、前記各駆動機構を通じて下方向への移動が制御されるプレス成形装置。
14. 上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置において、
    前記被加工材の表面に面接触が可能な状態で、前記上側金型及び／又は前記下側金型に取付けられる、所望の転写用パターンを持つスタンパと、
    前記上側金型、及び前記下側金型の少なくとも一方に、前記スタンパの持つ転写用パターンを前記被加工材の表面に加圧転写するに際して、前記被加工材の厚みのバラツキを吸収するための弾性部材と、
    を備え、
    前記弾性部材の上／下面の大きさ、及び形状が、前記被加工材の上／下面の大きさ、及び形状と略同一であるプレス成形装置。

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