JP6211074B2 - プレス装置、真空枠及びプレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層品のラミネート加工に用いられるプレス装置、真空枠及びプレス成形方法に関する。

太陽電池パネル等の積層品のラミネート加工を行うための、ダイヤフラム（弾性膜）を使用したホットプレス装置（以下「ラミネート装置」という。）が知られている。特許文献１に開示されているような従来のダイヤフラム式のラミネート装置では、熱盤とダイヤフラムとの間に真空チャンバーが形成される。真空チャンバー内を真空引きすることにより、熱盤上に配置された被加工物が熱盤とダイヤフラムとの間で加圧され、ラミネート加工が行われる。

特開２０１２−１９６８３５号公報

上記の従来のラミネート装置は、熱盤の平らな上面とダイヤフラムとの間で被加工物をプレスするため、少なくとも片面が平らな被加工物でなければ均等な圧力でプレスすることができず、適切にラミネート加工を行うことができなかった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、両面が非平坦面である被加工物のラミネート加工が可能なラミネート装置を提供することである。

本発明の一実施形態によれば、
上部空間と主チャンバーとを上下に仕切る弾性膜である上部ダイヤフラムと、
前記上部ダイヤフラムと対向して配置され、前記主チャンバーと下部空間とを上下に仕切る弾性膜である下部ダイヤフラムと、
前記主チャンバー内と、前記上部空間及び前記下部空間との気圧差を制御する気圧制御装置と、
前記主チャンバー内に配置される被加工物を加熱する加熱装置と、
を備え、
前記気圧制御装置が、
前記主チャンバー内の気圧を前記上部空間及び前記下部空間の気圧よりも低くして、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間で加熱された前記被加工物をプレスするプレス処理と、
前記主チャンバー内の気圧を前記下部空間の気圧より大きくして、前記被加工物を非真空下で加熱するキュア処理と、
を行うように構成されたプレス装置が提供される。

本発明の一実施形態によれば、
弾性膜である上部ダイヤフラムによって下面が塞がれた上部チャンバーと、弾性膜である下部ダイヤフラムによって上面が塞がれた下部チャンバーとで上下に挟み込まれて気密な主チャンバーを形成し、前記主チャンバーの気圧を前記上部チャンバー及び前記下部チャンバーの気圧よりも低くすることによって、前記主チャンバー内に配置された被加工物が前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間でプレスされるように構成された環状の真空枠であって、
前記主チャンバーにエアを給排する通気孔を有し、該通気孔が、
前記真空枠の延長方向に延びる環状部と、
前記環状部から延びて前記真空枠の外周面に開口する第１部と、
前記環状部から延びて前記真空枠の内周面に開口する第２部と、
を有する真空枠が提供される。

本発明の一実施形態によれば、
上下に対向して配置された一対の弾性膜である上部ダイヤフラム及び下部ダイヤフラムによって上部空間及び下部空間とそれぞれ気密に仕切られた主チャンバー内に被加工物を配置し、
前記被加工物を加熱しながら、前記主チャンバー内の気圧を前記上部空間及び前記下部空間の気圧よりも低くして、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間で加熱された前記被加工物をプレスするプレス処理を行い、
前記主チャンバー内の気圧を前記下部空間の気圧より大きくして、前記被加工物を非真空下で加熱するキュア処理を行うプレス成形方法が提供される。

本発明の一実施形態の構成によれば、両面が非平坦面である被加工物のラミネート加工が可能になる。

図１は本発明の第１の実施形態に係るラミネート装置の正面透視図である。 図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。 図３は真空枠の構成を説明する図である。 図４は本発明の第１実施形態に係るラミネート加工の手順を説明する図である。 図５は本発明の第２実施形態に係るラミネート装置の正面透視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るラミネート装置１の正面透視図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。ラミネート装置１は、本体１ａ、制御部２、気圧制御装置３及び油圧制御装置４を備えている。本体１ａ、気圧制御装置３及び油圧制御装置４は、それぞれ制御部２に接続されており、制御部２の制御下で動作する。

本体１ａは、外部チャンバー１０と、外部チャンバー１０内に配置された上部熱盤２０、下部熱盤４０及び油圧シリンダ５０を備えている。外部チャンバー１０は外部チャンバー給排気管路３ａを介して気圧制御装置３に接続されていて、外部チャンバー１０の内圧は気圧制御装置３によって真空（例えば約０．１ｋＰａ）から大気圧以上（例えば数気圧）の範囲で制御される。

油圧シリンダ５０（駆動装置）は、油圧制御装置４に接続されていて、油圧制御装置４による作動油の給排に応じて作動する。また、油圧シリンダ５０のシリンダチューブ５１は外部チャンバー１０のフレームに固定されている。

上部熱盤２０は、下面を水平にして、外部チャンバー１０のフレームに固定されている。また、下部熱盤４０は、その上面が上部熱盤２０の下面と対向するように配置されている。下部熱盤４０は下面において油圧シリンダ５０のラム５２に固定されていて、油圧シリンダ５０への作動油の給排に応じて、ラム５２と共に上下動する。

また、上部熱盤２０と下部熱盤４０には、それぞれ電熱ヒータ（不図示）と温度センサ（不図示）が設けられていて、上部熱盤２０と下部熱盤４０の温度は制御部２によって制御される。また、上部熱盤２０の下面と下部熱盤４０の上面には、例えば、熱エネルギーを使用して、被加工物Ｗに含まれる樹脂が強い吸収を有する遠赤外線を高効率で発生する遠赤外線放射材料の層（例えば膜や板）が設けられていて、被加工物Ｗを効率的に加熱できるようになっている。すなわち、上部熱盤２０及び下部熱盤４０は、被加工物Ｗを加熱する加熱装置として機能する。

上部熱盤２０の下面には、上部チャンバーユニット２０Ｕが取り付けられている。上部チャンバーユニット２０Ｕは、上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕ、上部ダイヤフラム２２Ｕ及び上部ダイヤフラム保護板２３Ｕを備えている。

上部ダイヤフラム２２Ｕは、例えばシリコーンゴム等のエントロピー弾性を有するエラストマーから形成された伸縮性の高いシート材（弾性膜）である。

上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕは、中心軸を鉛直方向に向けて配置された略円筒状の部材であり、その上端が上部熱盤２０の下面に気密に密着した状態で接合されている。この接合には、溶接、接着、シール材を介した圧接などの様々な方法を使用することができる。なお、上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕは、上部熱盤２０に近づくほど肉厚が厚くなるように、内周面が円錐台側面状のテーパ面となっている。上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕの中空部は、その下端において、上部ダイヤフラム２２Ｕによって気密に塞がれている。これにより、上部熱盤２０、上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕ及び上部ダイヤフラム２２Ｕによって気密に囲まれた上部チャンバー２４Ｕが形成されている。また、本実施形態の上部熱盤２０には、その下面と側面とを連絡する（すなわち、上部チャンバー２４Ｕと外部チャンバー１０とを連絡する）通気孔２０ａが設けられているため、上部チャンバー２４Ｕと外部チャンバー１０の内圧は略同じ大きさとなる。

上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕの中空部（上部チャンバー２４Ｕ）は、上部ダイヤフラム固定枠２１Ｕの下面と（すなわち上部ダイヤフラム２２Ｕと）平行に配置された平板である上部ダイヤフラム保護板２３Ｕによって仕切られている。上部ダイヤフラム保護板２３Ｕには、その両側の空間に気圧差が生じないようにするため、例えばパンチングプレートや多孔質板等の通気性を有する板材が使用される。

下部熱盤４０の上面には、上部チャンバーユニット２０Ｕと同様に構成された下部チャンバーユニット４０Ｌが、上部チャンバーユニット２０Ｕとは上下逆向きに取り付けられている。すなわち、下部チャンバーユニット４０Ｌは、下端が下部熱盤４０の上面に気密に密着した状態で接合された下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌと、下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌの中空部を気密に塞ぐように下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌの上端に取り付けられた下部ダイヤフラム４２Ｌと、下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌの内周面に中空部を上下に仕切るように取り付けられた下部ダイヤフラム成形板４３Ｌとを備えている。下部ダイヤフラム成形板４３Ｌは、上部ダイヤフラム保護板２３Ｕと同様の通気性を有する板材である。また、下部チャンバーユニット４０Ｌ内には、下部熱盤４０、下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌ及び下部ダイヤフラム４２Ｌにより気密に囲まれた下部チャンバー４４Ｌが形成されている。

また、下部熱盤４０には、その上面と側面とを連絡する通気孔４０ａが設けられている。通気孔４０ａの一端には３ポート電磁弁４７の１ポートが接続されている。３ポート電磁弁４７の別の１ポートは下部チャンバー給排気管路３ｃを介して気圧制御装置３に接続され、残りの１ポートは外部チャンバー１０内に開放されている。３ポート電磁弁４７は、制御部２によって制御され、下部チャンバー４４Ｌと外部チャンバー１０とを接続する状態（開放状態）と、下部チャンバー４４Ｌと気圧制御装置３とを接続する状態（圧力制御状態）とを切り替える。

また、下部チャンバーユニット４０Ｌの上面には、下部ダイヤフラム固定枠４１Ｌと略同じ外径を有する円環状の真空枠６０が気密に取り付けられている。下部熱盤４０を上昇させて、上部チャンバーユニット２０Ｕの下面に真空枠６０の上面を密着させると、上部ダイヤフラム２２Ｕ、下部ダイヤフラム４２Ｌ及び真空枠６０によって気密に囲まれた主チャンバー２６（図４（ｂ））が形成される。上部チャンバー２４Ｕ及び下部チャンバー４４Ｌの内圧と主チャンバー２６の内圧との間に気圧差が生じると、上部ダイヤフラム２２Ｕ及び下部ダイヤフラム４２Ｌは、それぞれが面するチャンバーのうち、気圧が低いチャンバー側に膨張する。

図３（ａ）は、真空枠６０の一部を拡大した平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図３（ｂ）に示されるように、真空枠６０の上下面の内周側には、下部ダイヤフラム４２Ｌ及び上部ダイヤフラム２２Ｕが主チャンバー２６側に膨張した際に、真空枠６０の角に沿って小さな曲率半径で折り曲げられて劣化や損傷が生じないように、テーパ面（又は曲面）６０ａが形成されている。

真空枠６０は、それぞれ円環状の上部材６２、下部材６４及びＯリング６６を備えている。上部材６２と下部材６４は上下に重ね合わされ、その接合部がＯリング６６によって気密に封止されている。真空枠６０内には、延長方向に全周に亘って延びる環状の中空部６０ｂ（環状部）が形成されている。また、中空部６０ｂよりも内周側において、上部材６２と下部材６４とは近接して対向し、両者の間に、中空部６０ｂと主チャンバー２６とを連絡する通気スリット６０ｃが形成されている。通気スリット６０ｃは、真空枠６０の全周に亘って広がり、真空枠６０の内周面に開口するスリット状の通気路である。

また、真空枠６０の外周側には、中空部６０ｂと外部チャンバー１０とを連絡する通気孔６０ｄが形成されている。通気孔６０ｄは、一端側（真空枠６０の外周面側）において拡径されてテーパねじ６０ｅが形成されている。テーパねじ６０ｅには気圧制御装置３からの主チャンバー給排気管路３ｂ（図１）が接続され、気圧制御装置３によって真空枠６０を介して主チャンバー２６内にエア（空気又は乾燥窒素等の不活性ガス）を給排可能になっている。

通気スリット６０ｃは、通気スリット６０ｃを介して主チャンバー２６にエアを給排する際の圧力損失が全周で略均一になるように、断面寸法が全周に亘って一定に形成されている。また、主チャンバー２６内へのエアの給排は、断面積が大きく圧力損失が小さい中空部６０ｂと、断面積が小さく圧力損失が大きい通気スリット６０ｃとを介して行われる。そのため、主チャンバー２６へのエアの給排は、通気スリット６０ｃの全周から略均一且つ緩やかに行われる。

次に、本発明の第１実施形態に係るラミネート装置１による被加工物Ｗのラミネート加工の手順について、図４を参照しながら説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、油圧シリンダ５０（図１）を駆動して下部熱盤４０を降下させ、上部チャンバーユニット２０Ｕと真空枠６０とが離れた状態にする。このとき、気圧制御装置３に設けられた、真空枠６０の通気孔６０ｄ（図３）に接続される主チャンバー給排気管路３ｂの電磁弁３７（図１）は閉じられていて、真空枠６０に対する給排気は停止されている。また、３ポート電磁弁４７は、下部チャンバー４４Ｌを外部チャンバー１０（図１）に接続する（開放状態）。そして、下部ダイヤフラム４２Ｌの上に被加工物Ｗを載せた後、気圧制御装置３により外部チャンバー１０を真空引きする。このとき、通気孔２０ａ及び４０ａによりそれぞれ外部チャンバー１０と連通した上部チャンバー２４Ｕ及び下部チャンバー４４Ｌも真空引きされる。

次に、図４（ｂ）に示されるように、油圧シリンダ５０（図１）を駆動して下部熱盤４０を上昇させて、上部チャンバーユニット２０Ｕと真空枠６０とを密着させ、主チャンバー２６を形成する。このとき、外部チャンバー１０（図１）、上部チャンバー２４Ｕ、主チャンバー２６及び下部チャンバー４４Ｌは、いずれも真空となっている。

次に、気圧制御装置３により、外部チャンバー１０内にエアを導入して、外部チャンバー１０内の気圧を大気圧（約１００ｋＰａ）にまで徐々に昇圧させる。このとき、外部チャンバー１０と連通した上部チャンバー２４Ｕ及び下部チャンバー４４Ｌの気圧も大気圧まで上昇するが、密閉された主チャンバー２６内は真空状態に維持される。そのため、上部チャンバー２４Ｕ及び下部チャンバー４４Ｌと主チャンバー２６との気圧差により、上部ダイヤフラム２２Ｕ及び下部ダイヤフラム４２Ｌが主チャンバー２６側へ膨張する。その結果、図４（ｃ）に示されるように、被加工物Ｗが、上部ダイヤフラム２２Ｕと下部ダイヤフラム４２Ｌとで挟まれて、上部チャンバー２４Ｕ及び下部チャンバー４４Ｌと主チャンバー２６との気圧差によりプレスされる。そして、この状態を所定時間維持すると、上部熱盤２０及び下部熱盤４０からの輻射熱により被加工物Ｗが加工温度（熱硬化性樹脂を使用する場合は樹脂の硬化温度、熱可塑性樹脂を使用する場合には樹脂のガラス転移点以上の温度）に加熱され、被加工物Ｗに含まれる樹脂（例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂）が軟化して（熱硬化性樹脂の場合には、更に硬化して）、被加工物Ｗを構成する各部材が一体に接合される。

また、プレス処理中に被加工物Ｗからガスが発生する場合には、気圧制御装置３により、真空枠６０に接続された主チャンバー給排気管路３ｂを介して、プレス処理中に主チャンバー２６を真空引きすることもできる。これにより、プレス処理中に被加工物Ｗから発生するガスを主チャンバー２６から強制的に排出することができ、ガスの発生による被加工物Ｗの接合不良やダイヤフラムの劣化等を防止することができる。

被加工物Ｗの接合（プレス工程）が完了すると、次に、キュア工程が行われる。キュア工程は、接合後の被加工物Ｗを樹脂の硬化温度（熱可塑性樹脂の場合にはガラス転移点以上の温度）に保温することで、被加工物Ｗを安定化させる処理である。本実施形態では、キュア工程は、非真空下（すなわち、空気中又は不活性ガス中）で行われる。なお、ここでは、０．１気圧以上を非真空という。図４（ｄ）に示されるように、本実施形態のキュア工程では、気圧制御装置３（図１）によって、大気圧よりも高い圧力Ｐ１の圧縮エアが主チャンバー２６内に導入される。また、このとき、３ポート電磁弁４７が、下部チャンバー４４Ｌと気圧制御装置３とを接続する状態（圧力制御状態）に切り替えられ、下部チャンバー４４Ｌには、気圧制御装置３によって、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２のエアが主チャンバー２６内に導入される。

このとき、上部チャンバー２４Ｕの内圧と主チャンバー２６の内圧との差が大きいため、上部ダイヤフラム２２Ｕは上部チャンバー２４Ｕ側に大きく膨張して、上部ダイヤフラム保護板２３Ｕに密着して平らになる。上部ダイヤフラム保護板２３Ｕは、上部ダイヤフラム２２Ｕが高温に加熱された上部熱盤２０に接触して劣化又は熱損傷するのを防止する。また、上部ダイヤフラム保護板２３Ｕは上部熱盤２０の下面と平行に近接して配置されているため、上部ダイヤフラム２２Ｕは上部ダイヤフラム保護板２３Ｕに密着したときに、上部熱盤２０からの輻射熱によって均一且つ効率的に適温に加熱される。プレス成形前に上部ダイヤフラム保護板２３Ｕを上部ダイヤフラム保護板２３Ｕに密着させた状態に保持して、上部ダイヤフラム保護板２３Ｕを予熱することもできる。また、下部ダイヤフラム成形板４３Ｌも、上述した上部ダイヤフラム保護板２３Ｕと同じ作用効果を有する。

一方、下部ダイヤフラム４２Ｌは、下部チャンバー４４Ｌの内圧Ｐ２と主チャンバー２６の内圧Ｐ１との差が比較的に小さいため、下部ダイヤフラム成形板４３Ｌには接触せず、内圧差に応じて下部チャンバー４４Ｌ側に膨張する。本実施形態では、下部ダイヤフラム４２Ｌの上に被加工物Ｗを載せた状態で、下部ダイヤフラム４２Ｌが被加工物Ｗの下面に沿って湾曲するような内圧差を予め計算により又は実験的に求めて、求められた内圧差が下部ダイヤフラム４２Ｌに加わるよう、気圧制御装置３が下部チャンバー４４Ｌの内圧Ｐ２を制御する。これにより、被加工物Ｗは、その下面の略全体が、同じ曲率に膨張した下部ダイヤフラム４２Ｌによって、略均一な圧力で支持されるため、被加工物Ｗに加わる歪みの少ない状態でキュア処理が行われる。その結果、残留応力が少なく、信頼性の高い製品（被加工物Ｗ）が得られる。

また、図４（ｅ）に示されるように、被加工物Ｗが平坦な底面を有する場合には、下部チャンバー４４Ｌが外部チャンバー１０に開放されるように３ポート電磁弁４７を切り替え（開放状態）、下部チャンバー４４Ｌと主チャンバー２６との内圧差を大きくする。その結果、下部ダイヤフラム４２Ｌは、下部チャンバー４４Ｌ側に大きく膨張して、下部ダイヤフラム成形板４３Ｌに密着して平らになる。これにより、被加工物Ｗは、平坦な下部ダイヤフラム４２Ｌによって均一な圧力で支持されるため、歪みの少ない状態でキュア処理が行われて、その結果、残留応力が少なく、信頼性の高い製品（被加工物Ｗ）が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るラミネート装置１００について説明する。図５は、ラミネート装置１００の正面透視図である。なお、以下の説明においては、上記の第１実施形態と同一又は類似の構成要素に対して同一又は類似の符号を用い、重複する事項について説明を省略する。

上述した第１実施形態は単段のラミネート装置に本発明を適用した例であるが、第２実施形態は、上部熱盤１２０と下部熱盤１４０との間に一つ以上の中間熱盤１３０を設けた多段ラミネート装置への本発明を適用した例である。本実施形態のラミネート装置１００は１つの中間熱盤１３０を備えているが、上部熱盤１２０と下部熱盤１４０との間に２つ以上の中間熱盤１３０が上下に並べて配置された構成とすることもできる。

中間熱盤１３０の上面及び下面には、下部チャンバーユニット１３０Ｌ及び上部チャンバーユニット１３０Ｕがそれぞれ取り付けられている。上部チャンバーユニット１３０Ｕは上部熱盤１２０の下面に取り付けられた上部チャンバーユニット１２０Ｕ（第１実施形態における上部チャンバーユニット２０Ｕに相当）と同じものであり、下部チャンバーユニット１３０Ｌは下部熱盤１４０の上面に取り付けられた下部チャンバーユニット１４０Ｌ（第１実施形態における下部チャンバーユニット４０Ｌに相当）と同じものである。

上述した第１実施形態では、ラミネート装置１の本体１ａ全体を外部チャンバー１０内に収容し、外部チャンバー１０を介して各チャンバー（上部チャンバー２４Ｕ、下部チャンバー４４Ｌ）の内圧を制御する構成が採用されているが、第２実施形態では、外部チャンバー１０を設けず、各チャンバーユニット（上部チャンバーユニット１２０Ｕ、１３０Ｕ、下部チャンバーユニット１３０Ｌ、１４０Ｌ）を気圧制御装置１０３に直接接続して、気圧制御装置１０３によって各チャンバーユニットの内圧を個別に制御する構成が採用されている。この構成では、容積の大きな外部チャンバー１０全体を真空引きする必要が無いため、真空引きの所要時間が大幅に削減され、全工程時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、真空枠６０Ａ、６０Ｂが上部チャンバーユニット２０Ｕ、３０Ｕに取り付けられているため、被加工物Ｗを載せる下部チャンバーユニット１３０Ｌ、１４０Ｌの上面が完全に平坦になり、ラミネート装置１００への被加工物Ｗの搬入／搬出を容易に行うことができる。

ラミネート装置１００の上部熱盤１２０及び中間熱盤１３０には、左右側面からそれぞれ突出する一対の受け板１２０ｂ及び１３０ｂが取り付けられている。また、ラミネート装置１００のフレーム１１０には、幅方向（図５における左右方向）に対向して配置された二対の熱盤支持機構１１２（手前側の一対のみが図示されている）が取り付けられている。熱盤支持機構１１２は、ラミネート装置１００に加工前の被加工物Ｗを搬入し、又は、ラミネート装置１００から加工後の被加工物（製品）Ｗを搬出する際に、上下のチャンバーユニットの間隔をあけるために、搬送する被加工物Ｗの直上の熱盤を所定の高さに保持する機構である。

熱盤支持機構１１２は、幅方向に往復移動可能な可動ピン１１２ａを備えている。熱盤支持機構１１２は制御部１０２に接続されていて、制御部１０２によって可動ピン１１２ａの駆動が制御される。熱盤支持機構１１２は、可動ピン１１２ａが退避（本体１００ａの幅方向外側に移動）した状態では、上部熱盤１２０及び中間熱盤１３０の上下動を妨げず、可動ピン１１２ａが突出（本体１００ａの幅方向内側に移動）した状態にすると、上部熱盤１２０の受け板１２０ｂ又は中間熱盤１３０の受け板１３０ｂと当接するように配置されている。

次に、ラミネート装置１００に被加工物Ｗを搬出／搬入する際のラミネート装置１００の動作を説明する。ラミネート加工（プレス加工）中は、各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａは退避し、下部熱盤１４０の上に中間熱盤１３０が載置され、中間熱盤１３０の上に上部熱盤１２０が載置された状態となる。この状態で油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を上下に移動させると、下部熱盤１４０の上に積み重ねられた中間熱盤１３０及び上部熱盤１２０が下部熱盤１４０と共に上下動する。

上部熱盤１２０と中間熱盤１３０との間に被加工物Ｗを搬出／搬入する際には、上部熱盤１２０の受け板１２０ｂの位置が各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａよりも少し高くなるまで油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を上昇させる。次に、各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａを上部熱盤１２０側に突出させる。その状態で、油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を降下させると、上部熱盤１２０の受け板１２０ｂの下面が各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａと当接し、上部熱盤１２０は二対の可動ピン１１２ａの上に載置される。更に下部熱盤１４０を降下させると、中間熱盤１３０は下部熱盤１４０と共に降下するが、上部熱盤１２０は二対の可動ピン１１２ａによって支持されて、それ以上降下しないため、中間熱盤１３０が上部熱盤１２０から離れる。そして、上部熱盤１２０と中間熱盤１３０との間隔が被加工物Ｗの搬出／搬入に十分な大きさに達すると、油圧シリンダ１５０の駆動を停止する。

続いて、中間熱盤１３０と下部熱盤１４０との間に被加工物Ｗを搬出／搬入する場合には、上部熱盤１２０が中間熱盤１３０の上に載置され、受け板１２０ｂが各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａから少し浮き上がるようになるまで、油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を上昇させる。次に、各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａを退避させてから、中間熱盤１３０の受け板１３０ｂの位置が各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａよりも少し高くなるまで油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を上昇させる。次に、各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａを中間熱盤１３０側に突出させてから、油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を降下させると、中間熱盤１３０の受け板１３０ｂの下面が各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａと当接して、中間熱盤１３０は二対の可動ピン１１２ａの上に載置される。更に下部熱盤１４０を降下させると、中間熱盤１３０は二対の可動ピン１１２ａによって支持されて、それ以上降下しないため、下部熱盤１４０が中間熱盤１３０から離れる。そして、中間熱盤１３０と下部熱盤１４０との間隔が被加工物Ｗの搬出／搬入に十分な大きさに達すると、油圧シリンダ１５０の駆動を停止する。そして、被加工物Ｗの搬出／搬入が終わると、中間熱盤１３０が下部熱盤１４０の上に載置され、中間熱盤１３０の受け板１３０ｂが各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａから少し浮き上がるようになるまで、油圧シリンダ１５０を駆動して下部熱盤１４０を上昇させてから、各熱盤支持機構１１２の可動ピン１１２ａを退避させる。

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。

上記の各実施形態では、熱盤の加熱に電熱ヒータが使用されているが、他の加熱手段を使用して熱盤を加熱する構成としてもよい。例えば、国際公開第２００６／１０３８６８号に開示されているような、熱盤に設けられた流路にシリコーンオイル等の熱媒を流すことにより熱盤を均一に加熱する構成を採用することもできる。

また、上記の各実施形態では、円筒状に形成された上部（下部）ダイヤフラム固定枠及び真空枠が使われているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、他の形状（例えば多角筒状）の上部（下部）ダイヤフラム固定枠や真空枠を使用することもできる。

また、上記の各実施形態では、平板状の下部ダイヤフラム成形板が使用されているが、被加工物Ｗの下面と同じ形状を有する下部ダイヤフラム成形板を用いることもできる。この場合、キュア処理時には、主チャンバーの内圧を下部チャンバーの内圧よりも十分に高くして、下部ダイヤフラムを下部ダイヤフラム成形板に密着させることで、下部ダイヤフラムを被加工物Ｗの下面と同じ形状に成形することができる。これにより、被加工物Ｗは下部ダイヤフラムによって均一な圧力で支持されるため、残留応力が少なく、信頼性の高い製品（被加工物Ｗ）を得ることができる。

１、１００…ラミネート装置
２、１０２…制御部
３、１０３…気圧制御装置
４、１０４…油圧制御装置
２０、１２０…上部熱盤
３０、１３０…中間熱盤
４０、１４０…下部熱盤
５０…油圧シリンダ
Ｗ…被加工物（積層体）

Claims (35)

1. 上部空間と主チャンバーとを上下に仕切る弾性膜である上部ダイヤフラムと、
   前記上部ダイヤフラムと対向して配置され、前記主チャンバーと下部空間とを上下に仕切る弾性膜である下部ダイヤフラムと、
   前記主チャンバー内と、前記上部空間及び前記下部空間との気圧差を制御する気圧制御装置と、
   前記主チャンバー内に配置される被加工物を加熱する加熱装置と、
   を備え、
   前記気圧制御装置が、
   前記主チャンバー内の気圧を前記上部空間及び前記下部空間の気圧よりも低くして、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間で加熱された前記被加工物をプレスするプレス処理と、
   前記主チャンバー内の気圧を前記下部空間の気圧より大きくして、前記被加工物を非真空下で加熱するキュア処理と、
   を行うように構成されたプレス装置。
2. 前記気圧制御装置が、前記被加工物の下面が湾曲した凸面である場合に、前記キュア処理において、前記下部ダイヤフラムが前記被加工物の下面に沿って湾曲した状態で前記被加工物を支持するように、前記主チャンバー内と前記下部空間との気圧差を制御するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
3. 前記下部空間内に前記下部ダイヤフラムと対向する平坦な上面を有するダイヤフラム成形板を備え、
   前記気圧制御装置が、前記被加工物の下面が平坦面である場合に、前記キュア処理において、前記下部ダイヤフラムが前記ダイヤフラム成形板に密着して平坦に成形された状態で前記被加工物を支持するように、前記主チャンバー内と前記下部空間との気圧差を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
4. 前記ダイヤフラム成形板には通気孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプレス装置。
5. 前記上部ダイヤフラムを下面に備え、前記上部空間を気密に囲う上部チャンバーユニットと、
   前記下部ダイヤフラムを上面に備え、前記下部空間を気密に囲う下部チャンバーユニットと、
   前記上部チャンバーユニットと前記下部チャンバーユニットの間に配置され、上下に貫通する中空部を有する真空枠と、
   前記上部チャンバーユニット及び前記下部チャンバーユニットの少なくとも一方を上下に駆動する駆動装置と、
   を備え、
   前記駆動装置の駆動により前記上部チャンバーユニットと前記下部チャンバーユニットとで前記真空枠を挟み込むことによって前記主チャンバーが形成される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプレス装置。
6. 前記加熱装置が、
   前記上部チャンバーユニットが下面に固定された上部熱盤と、
   前記上部熱盤を加熱する上部熱盤加熱手段と、
   前記下部チャンバーユニットが上面に固定された下部熱盤と、
   前記下部熱盤を加熱する下部熱盤加熱手段と、
   を備え、
   前記上部熱盤の下面及び前記下部熱盤の上面に遠赤外線放射材料の層が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のプレス装置。
7. 前記上部チャンバーユニット及び前記下部チャンバーユニットが、それぞれ上下に貫通する中空部を有するダイヤフラム固定枠を備え、
   前記ダイヤフラム固定枠の各々は、上下方向における一端面が前記上部熱盤の下面又は前記下部熱盤の上面に密着固定され、上下方向における他端面に形成された前記中空部の開口が前記上部ダイヤフラム又は前記下部ダイヤフラムによって気密に塞がれている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のプレス装置。
8. 前記上部熱盤には、前記上部空間にエアを給排する第１通気孔が形成されていて、
   前記下部熱盤には、前記下部空間にエアを給排する第２通気孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のプレス装置。
9. 前記第１通気孔が前記上部熱盤の下面と側面とを連絡し、
   前記第２通気孔が前記下部熱盤の上面と側面とを連絡する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のプレス装置。
10. 前記上部熱盤、前記上部チャンバーユニット、前記真空枠、前記下部チャンバーユニット及び前記下部熱盤を収容し、前記気圧制御装置に接続された外部チャンバーを備え、
    前記第１通気孔及び前記第２通気孔が前記外部チャンバーに開放されていて、
    前記外部チャンバーの気圧を制御することによって、前記上部空間及び前記下部空間の気圧が制御されるように構成されている、
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプレス装置。
11. 前記上部熱盤、前記上部チャンバーユニット、前記真空枠、前記下部チャンバーユニット及び前記下部熱盤を収容し、前記気圧制御装置に接続された外部チャンバーと、
    ３ポート切換弁と、を備え、
    前記３ポート切換弁の第１ポートが前記第２通気孔に接続されていて、
    前記３ポート切換弁の第２ポートが前記外部チャンバーに開放されていて、
    前記３ポート切換弁の第３ポートが前記気圧制御装置に接続されていて、
    前記第１ポートと前記第２ポートとが接続されるように前記３ポート切換弁が切り換えられたときに、前記外部チャンバーの気圧を制御することによって、前記下部空間の気圧が制御され、
    前記第１ポートと前記第３ポートとが接続されるように前記３ポート切換弁が切り換えられたときに、前記下部空間の気圧が前記気圧制御装置によって直接制御される、
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプレス装置。
12. 前記第１通気孔及び前記第２通気孔の少なくとも一方が前記気圧制御装置に接続されている、
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプレス装置。
13. 前記加熱装置が、
    前記上部チャンバーユニットが下面に固定されるとともに、前記下部チャンバーユニットが上面に固定され、前記上部熱盤と前記下部熱盤との間に配置された一つ以上の中間熱盤と、
    前記一つ以上の中間熱盤をそれぞれ加熱する一つ以上の中間熱盤加熱手段と、
    を備え、
    前記中間熱盤の上面及び下面に遠赤外線放射材料の層が設けられている、
    ことを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載のプレス装置。
14. 前記中間熱盤には、
    前記上部チャンバーにエアを給排する第３通気孔と、
    前記下部チャンバーにエアを給排する第４通気孔と、が形成されている、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のプレス装置。
15. 前記第３通気孔が前記中間熱盤の下面と側面とを連絡し、
    前記第４通気孔が前記中間熱盤の上面と側面とを連絡する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のプレス装置。
16. 前記上部ダイヤフラムと前記上部熱盤又は前記中間熱盤との間に配置され、前記上部ダイヤフラムと前記上部熱盤又は前記中間熱盤との接触を防止するダイヤフラム保護板を備えた、
    ことを特徴とする請求項６から請求項１５のいずれか一項に記載のプレス装置。
17. 前記ダイヤフラム保護板には通気孔が形成されている、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のプレス装置。
18. 前記駆動装置が油圧シリンダであり、該油圧シリンダのラムに前記下部熱盤が固定されている、
    ことを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか一項に記載のプレス装置。
19. 前記真空枠には、前記気圧制御装置に接続された、前記主チャンバーにエアを給排する第５通気孔が形成されている、
    ことを特徴とする請求項５から請求項１８のいずれか一項に記載のプレス装置。
20. 前記第５通気孔が、
    前記真空枠の延長方向に延びる環状部と、
    前記環状部から延びて前記真空枠の外周面に開口する第１部と、
    前記環状部から延びて前記真空枠の内周面に開口する第２部と、
    を有することを特徴とする請求項１９に記載のプレス装置。
21. 前記第２部が、前記真空枠の延長方向に広がるスリット状に形成されている、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のプレス装置。
22. 前記第１部を気体が通過する際の圧力損失よりも、前記第２部を気体が通過する際の圧力損失の方が大きくなるように構成されている、
    ことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載のプレス装置。
23. 前記気圧制御装置が、前記プレス処理において、前記主チャンバー内の気圧を真空にし、前記上部空間及び前記下部空間の気圧を大気圧にする、
    ことを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載のプレス装置。
24. 前記気圧制御装置が、前記プレス処理前又は前記キュア処理において、前記上部ダイヤフラムが膨張して前記ダイヤフラム保護板に密着するように、前記上部空間と前記主チャンバー内との気圧差を制御する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載のプレス装置。
25. 前記被加工物が積層体であり、前記被加工物を加熱下でプレスして前記被加工物の構成部材を一体に接合するラミネート加工を行うことが可能に構成された、
    ことを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれか一項に記載のプレス装置。
26. 環状の真空枠であって、
    前記真空枠は、
    該真空枠の上方に配置されて弾性膜である上部ダイヤフラムによって下面が塞がれた上部チャンバーと、前記真空枠の下方に配置されて弾性膜である下部ダイヤフラムによって上面が塞がれた下部チャンバーとで上下に挟み込まれたときに、前記真空枠と前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとで囲まれた気密な主チャンバーを形成し、前記主チャンバーの気圧を前記上部チャンバー及び前記下部チャンバーの気圧よりも低くしたときに、前記主チャンバー内に配置された被加工物が前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間でプレスされるように構成されていて、
    前記主チャンバーにエアを給排する通気孔を有し、
    前記通気孔が、
    前記真空枠の延長方向に延びる環状部と、
    前記環状部から延びて前記真空枠の外周面に開口する第１部と、
    前記環状部から延びて前記真空枠の内周面に開口する第２部と、を有する、
    真空枠。
27. 前記第２部が、前記真空枠の延長方向に広がるスリット状に形成されている、
    ことを特徴とする請求項２６に記載の真空枠。
28. 前記第１部を気体が通過するための圧力損失よりも、前記第２部を気体が通過するための圧力損失の方が大きくなるように構成された、
    ことを特徴とする請求項２６又は請求項２７に記載の真空枠。
29. 上下に対向して配置された一対の弾性膜である上部ダイヤフラム及び下部ダイヤフラムによって上部空間及び下部空間とそれぞれ気密に仕切られた主チャンバー内に被加工物を配置し、
    前記被加工物を加熱しながら、前記主チャンバー内の気圧を前記上部空間及び前記下部空間の気圧よりも低くして、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとの間で加熱された前記被加工物をプレスするプレス処理を行い、
    前記主チャンバー内の気圧を前記下部空間の気圧より大きくして、前記被加工物を非真空下で加熱するキュア処理を行うプレス成形方法。
30. 前記キュア処理において、前記被加工物の下面が湾曲した凸面である場合に、前記下部ダイヤフラムが前記被加工物の下面に沿って湾曲した状態で前記被加工物を支持するように、前記主チャンバー内と前記下部空間との気圧差を制御する、
    ことを特徴とする請求項２９に記載のプレス成形方法。
31. 平坦な上面を有するダイヤフラム成形板を、前記下部ダイヤフラムと対向して前記下部空間内に配置し、
    前記被加工物の下面が平坦面である場合に、前記キュア処理において、前記下部ダイヤフラムが前記ダイヤフラム成形板の上面と密着して平坦に成形された状態で前記被加工物を支持するように、前記主チャンバーと前記下部空間との気圧差を制御する、
    ことを特徴とする請求項３０に記載のプレス成形方法。
32. 前記上部ダイヤフラムと対向して前記上部空間側に熱盤を配置し、
    前記上部ダイヤフラムと前記熱盤との間に、前記上部ダイヤフラムと前記熱盤との接触を防止するダイヤフラム保護板を配置し、
    前記プレス処理前又は前記キュア処理において、前記上部ダイヤフラムが前記上部空間側に膨張して前記ダイヤフラム保護板と密着するよう、前記主チャンバーと前記上部空間との気圧差を制御する、
    ことを特徴とする請求項２９から請求項３１のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
33. 前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムの間に、上下に貫通する中空部を有する真空枠を配置し、
    前記下部ダイヤフラム上に前記被加工物を載せてから、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムの少なくとも一方を上下に移動させて、前記上部ダイヤフラムと前記下部ダイヤフラムとで前記真空枠を気密に挟み込むことによって前記主チャンバーを形成する、
    ことを特徴とする請求項２９から請求項３２のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
34. 前記プレス処理において、前記主チャンバー内の気圧を真空にし、前記上部空間及び前記下部空間の気圧を大気圧にする、
    ことを特徴とする請求項２９から請求項３３のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
35. 前記被加工物が積層体であり、前記被加工物を加熱下でプレスして前記被加工物の構成部材を一体に接合するラミネート加工を行う、
    ことを特徴とする請求項２９から請求項３４のいずれか一項に記載のプレス成形方法。

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