TWI529051B - A light irradiation forming apparatus and a light irradiation forming method - Google Patents

Description

光照射成形裝置及光照射成形方法

本發明，係關於將熱可塑性樹脂充填至形成著具有光透射性質之一對橡膠模部的腔室內，並照射光來使成形品成形之光照射成形裝置及光照射成形方法。

利用熱可塑性樹脂得到特定形狀之成形品的方法，一般而言，有射出成形、吹塑成形、擠壓成形、模壓成形等各種成形方法。

相對於此，例如，專利文獻1所示，對成形模之腔室內充填熔融狀態之熱可塑性樹脂時，介由成形模對熱可塑性樹脂照射包含0.78～2μm之波長範圍的電磁波，藉由與構成成形模之橡膠、及熱可塑性樹脂的物性差異，相較於橡膠製之成形模，積極地對熱可塑性樹脂進行加熱。

此外，例如，專利文獻2所示，對充填於橡膠模之腔室內的粒子狀態熱可塑性樹脂照射包含0.78～2μm之波長範圍的電磁波，對該熱可塑性樹脂進行加熱並熔融後，於腔室產生殘餘空間時，追加充填熔融狀態之熱可塑性樹脂。

[專利文獻1]日本特開2007-216447號公報

[專利文獻2]日本特開2009-241455號公報

然而，專利文獻1時，為了將預先熔融之熱可塑性樹脂充填至成形模之腔室內，需要以將顆粒等之粒子狀或固態狀之熱可塑性樹脂預先熔融為目的之裝置。此外，專利文獻2，追加充填熔融狀態之熱可塑性樹脂時，也需要相同之裝置。此外，專利文獻1、2，在執行熔融狀態之熱可塑性樹脂的充填時，必須確保多餘之熱可塑性樹脂，在減少熱可塑性樹脂之使用量上，並不夠務實。

本發明，有鑑於傳統之上述問題，而提供一種光照射成形裝置及光照射成形方法，即使在執行大型‧複雜形狀之成形品的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂的成形時，也可以高尺寸精度、低樹脂劣化來進行成形，無需預先熔融熱可塑性樹脂並注入腔室之裝置，並以較少熱可塑性樹脂使用量即可進行成形品之成形。

第1發明之光照射成形裝置(第1項)的特徵，係由具有光透射性質之橡膠材料所構成，具備：於互相相對之相對面彼此之間形成腔室的一對橡膠模部；及從該一對橡膠模部之表面，對配置於上述腔室之粒子狀或固態狀熱可塑性樹脂照射光的光照射手段，其構成為，使該光照射手段所照射之以從上述熱可塑性樹脂開始熔融之部位或已熔融之部位到達上述熱可塑性樹脂未熔融之部位的方式，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段依序相對移動，而使上述熱可塑性樹脂之必須熔融的各部位依序熔融。

第2發明之光照射成形方法(第7項)的特徵，係利用：由具有光透射性質之橡膠材料所構成，於互相相對之相對面彼此之間形成腔室之一對橡膠模部；及從該一對橡膠模部之表面，對配置於上述腔室之粒子狀或固態狀熱可塑性樹脂照射光之光照射手段，使該光照射手段所照射之光，以從上述熱可塑性樹脂開始熔融之部位或已熔融之部位到達上述熱可塑性樹脂未熔融部位之方式，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段依序相對移動，而使上述熱可塑性樹脂之必要熔融的各部位依序熔融。

以第1發明之光照射成形裝置實施熱可塑性樹脂之成形品的成形時，將粒子狀或固態狀之熱可塑性樹脂配置於一對橡膠模部之間的腔室，以光照射手段，由一對橡膠模部表面對熱可塑性樹脂之特定照射開始部位開始進行光之照射。此時，大部分的光透射橡膠模部而為熱可塑性樹脂所吸收，熱可塑性樹脂被加熱熔融。

而且，以光照射手段所照射之光，從熱可塑性樹脂開始熔融部位或已熔融部位到達熱可塑性樹脂未熔融部位的方式，使一對橡膠模部及光照射手段依序相對移動。藉此，針對熱可塑性樹脂之各部位，只需對各部位進行局部熔融之必要加熱即可，可以使光照射手段之光照射強度集中於局部。

所以，即使於腔室實施大型或複雜形狀之成形品的成形時，也可對應各部位之形狀，只要利用光照射手段以熔融各部位之熱可塑性樹脂為目的之必要時間來進行加熱，即可在樹脂不劣化之情形下，安定地熔融熱可塑性樹脂之各部位來實施成形品之成形。此外，執行熔融溫度較高之熱可塑性樹脂的成形時，可以容易確保熔融必要之加熱量。

是以，本發明時，係藉由採用使一對橡膠模部及光照射手段相對地依序移動的構成，即使在實施大型‧複雜形狀之成形品的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂的成形時，可以高尺寸精度而安定地成形。此外，也可以防止光照射手段之加熱容量的大容量化，光照射手段，可以採用加熱容量較小者。

此外，本發明時，因為預先將粒子狀或固態狀之熱可塑性樹脂配置於腔室，無需預先熔融熱可塑性樹脂並注入腔室之裝置，以較少之熱可塑性樹脂使用量就可實施成形品之成形。

因此，依據第1發明之光照射成形裝置，即使在實施大型‧複雜形狀之成形品的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂的成形時，也可以高尺寸精度而樹脂劣化較少地來實施成形，不需要預先熔融熱可塑性樹脂並注入腔室之裝置，只要較少之熱可塑性樹脂使用量即可實施成形品之成形。

此外，一對之橡膠模部及光照射手段，可以為固定其中任一方而使另一方移動，也可以為使雙方分別朝互相不同方向移動。此外，使用固態狀之熱可塑性樹脂時，也可將該固態狀之熱可塑性樹脂配置於腔室之一部分，其他部分則配置粒子狀之熱可塑性樹脂。

而且，依據第2發明之光照射成形方法，與上述光照射成形裝置之發明相同，即使在實施大型‧複雜形狀之成形品的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂的成形時，也可以高尺寸精度而樹脂劣化較少地來實施成形，不需要預先熔融熱可塑性樹脂並注入腔室之裝置，只要較少之熱可塑性樹脂使用量即可實施成形品之成形。

針對上述本發明之光照射成形裝置及光照射成形方法的良好實施方式進行說明。

本發明時，上述熱可塑性樹脂，係使用粒子狀或固態狀者。此處，粒子狀係指球狀、圓筒狀、及其他看起來像粉碎品之不定形狀等之狀態。固態狀係指板狀、棒狀、線狀等之狀態。

可以依據目的成形品之形狀，來適度選擇粒子狀、固態狀之熱可塑性樹脂。此外，粒子狀或固態狀之熱可塑性樹脂，可以混合使用2種以上之形態者。而且，成形品之各部位，也可組合使用粒子狀之熱可塑性樹脂及固態狀之熱可塑性樹脂。

上述熱可塑性樹脂為粒子狀時，可以使用之熱可塑性樹脂的粒徑，係由成形之成形品的厚度，亦即，腔室的寬度來決定，然而，熱可塑性樹脂之粒徑可以在1～3000μm之範圍內。熱可塑性樹脂之粒徑，以50～3000μm之範圍內為佳，最好為200～2500μm之範圍內。

此外，熱可塑性樹脂之平均粒徑在上述範圍內，且含有1～100μm範圍內之熱可塑性樹脂的小形粒子的話，有時對將熱可塑性樹脂之粒子充填至腔室時較為有利。粒子之容積比重，以0.4以上為佳，0.45以上更佳，最好為0.5以上。

而且，上述光照射手段，以發生含有0.78～2μm之波長範圍的光為佳。此時，容易使腔室內之熱可塑性樹脂比橡膠模部吸收更多的光，而對熱可塑性樹脂比對橡膠模部更積極地進行加熱並熔融。

並且，介由上述橡膠模部對上述熱可塑性樹脂照射之光(電磁波)，不只是波長為0.78～2μm之帶域的光，也可含有其以外之帶域的光。此時，介由橡膠模部對熱可塑性樹脂照射之光，以含有之波長為0.78～2μm之帶域的光多於其以外之帶域的光為佳。

此外，使用於上述成形品之成形的熱可塑性樹脂(以下，也簡稱為熱可塑性樹脂)，可以使用吸收光(電磁波)並促進加熱者。

該熱可塑性樹脂，只要含有具熱可塑性之聚合體的話，並無特別限制，可以使用ABS樹脂(丙烯‧丁二烯‧苯乙烯樹脂)、ASA樹脂(丙烯酸酯‧苯乙烯‧丙烯樹脂)、AES樹脂(丙烯‧三元乙丙橡膠‧苯乙烯樹脂)等之橡膠強化苯乙烯系樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯‧丙烯共聚物、苯乙烯‧順丁烯二酸酐共聚物、(偏)丙烯酸酯‧苯乙烯共聚物等之苯乙烯系樹脂、聚乙烯、聚丙烯等之烯烴系樹脂、環狀烯烴樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、氯乙烯系樹脂、聚芳香酯樹脂、聚縮醛樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫樹脂、氟樹脂、醯亞胺系樹脂、酮系樹脂、碸系樹脂、胺甲酸乙酯系樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯縮丁醛、苯氧基樹脂、感光性樹脂、液晶聚合物、生物可降解塑膠等。此處，可以單獨使用1種或2種以上組合使用。

上述熱可塑性樹脂當中，適合作為光照射成形用之熱可塑性樹脂，例如，橡膠強化苯乙烯系樹脂、烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、及聚碳酸酯樹脂之混合、橡膠強化苯乙烯系樹脂及聚碳酸酯樹脂之混合、橡膠強化苯乙烯系樹脂及聚酯系樹脂之混合等。

而且，上述熱可塑性樹脂，以非晶性熱可塑性樹脂為佳。

熱可塑性樹脂之冷卻速度，因為一對橡膠模部為橡膠製，相較於金屬模具時，較慢。所以，冷卻中，有時熱可塑性樹脂之結晶性增高，因此，可能導致成形品之尺寸精度降低、或成形品之耐衝擊性降低。相對於此，藉由熱可塑性樹脂採用非晶性熱可塑性樹脂，有時可以防止上述成形品之尺寸精度降低及耐衝擊性降低等。

上述熱可塑性樹脂，也可對應其目的及用途，更含有纖維狀、粒子狀、板狀等之充填劑、金屬顏料等之裝飾劑、紫外線吸收劑、氧化防止劑、老化防止劑、帶電防止劑、難燃劑、耐候劑、可塑劑、滑劑、抗菌劑、親水性賦予劑、淡色系著色劑等之添加劑。

此外，上述一對之橡膠模部，以由透明或半透明之矽橡膠所構成者為佳。

此時，橡膠模部之製作較為容易，而且，上述含有0.78～2μm之波長範圍的光，幾乎不會對橡膠模部進行加熱，而可選擇性地對熱可塑性樹脂進行加熱。

此外，矽橡膠之硬度，以依JIS-A規格測定之25～80為佳。

第1發明時，上述光照射成形裝置，如後面所述，以特定檢測手段檢測熱可塑性樹脂或橡膠模之狀態，並可以控制手段使上述一對橡膠模及上述光照射手段相對移動。此外，也可預先決定熱可塑性樹脂之熔融條件，再依該熔融條件以控制手段執行一對橡膠模及光照射手段的相對移動。

此外，第2發明時，控制手段除了執行上述相對移動以外，也可以目視確認熱可塑性樹脂或橡膠模之狀態，並使一對橡膠模及光照射手段相對移動。

而且，上述光照射成形裝置的構成上，具備：使上述熱可塑性樹脂之各部位熔融並檢測上述一對橡膠模部之變形量的變形量檢測手段，以上述變形量檢測手段檢測上述光照射手段之光所照射到之上述一對橡膠模部的部位變形，在檢測到該一對橡膠模部之部位變形時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對移動(第2項)。

此時，在熱可塑性樹脂已熔融時，利用一對橡膠模部變形之性質，以變形量檢測手段檢測該一對橡膠模部之變形。藉此，在檢測到熱可塑性樹脂之各部位已熔融時，可以適度對應熱可塑性樹脂之熔融來使一對橡膠模部及光照射手段相對移動。

此外，變形量檢測手段，例如，可以使用雷射、超音波等之距離感測器、應變規、壓力感測器等。

而且，上述光照射成形裝置的構成上，具備：檢測上述熱可塑性樹脂之各部位已熔融時之該熱可塑性樹脂之色彩變化的色彩變化檢測手段，以上述色彩變化檢測手段檢測上述光照射手段之光所照射到之上述熱可塑性樹脂之部位的色彩，當檢測到該熱可塑性樹脂之部位的色彩變化時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對移動(第3項)。

此時，利用熱可塑性樹脂已熔融時其色彩產生變化之性質，以色彩變化檢測手段利用色彩變化來檢測該熱可塑性樹脂之熔融。藉此，可以檢測熱可塑性樹脂之各部位的熔融，而對應熱可塑性樹脂之熔融而適度地使一對橡膠模部及光照射手段相對移動。

此外，色彩變化檢測手段，例如，可以使用分光光度計、光電色彩計等。此外，有時也可以於檢測部位使用示溫漆來提高檢測精度。

而且，上述光照射成形裝置的構成上，具備：檢測上述熱可塑性樹脂之各部位熔融時該熱可塑性樹脂之溫度、或該熱可塑性樹脂熔融部位附近位置之上述橡膠模部之溫度的溫度檢測手段，上述溫度檢測手段檢測上述光照射手段之光照射到之上述熱可塑性樹脂之部位或上述橡膠模部之部位的溫度，檢測到該熱可塑性樹脂之部位或該橡膠模部之部位的溫度上昇至特定溫度以上時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對移動(第4項)。

此時，在熱可塑性樹脂熔融時，利用熱可塑性樹脂或其附近位置之橡膠模部的溫度上昇，以溫度檢測手段檢測熱可塑性樹脂之部位或橡膠模部之部位的溫度上昇來檢測該熱可塑性樹脂的熔融。藉此，可以檢測熱可塑性樹脂之各部位已熔融，而對應熱可塑性樹脂之熔融適度地使一對橡膠模部及光照射手段相對移動。

此外，溫度檢測手段，例如，可以使用氣壓溫度計、蒸氣壓溫度計、水銀溫度計、水晶溫度計、雙金屬、熱電對、熱阻體、紅外熱成像等。

此外，上述光照射成形裝置的構成上，具備：進行上述腔室內之真空吸引的真空手段，以該真空手段使上述腔室內之壓力低於上述一對橡膠模部外部之壓力，於該一對橡膠模部之間發生吸引力，而從上述熱可塑性樹脂已熔融之部位依序使上述一對橡膠模部一邊變形一邊互相接近，而使上述熱可塑性樹脂之成形品成形於容積縮小之上述腔室(第5項)。

此時，於一對之橡膠模部之間，預先形成容積大於成形之成形品的腔室，粒子狀或固態狀之熱可塑性樹脂熔融時，使腔室之容積縮小而得到成形品。此外，此時，藉由利用真空手段所發生之吸引力(鎖模力)使一對之橡膠模部互相接近，很容易使已熔融之熱可塑性樹脂擴散至腔室全體。

此外，其構成上，於上述一對之橡膠模部之其中任一方的橡膠模部之上述腔室全周，形成框狀或環狀之被嵌入凹部，並於上述一對之橡膠模部之其中另一方的橡膠模部，形成嵌入上述被嵌入凹部之框狀或環狀的嵌入凸部，藉由使上述嵌入凸部嵌入上述被嵌入凹部，上述腔室之全周被封閉，上述熱可塑性樹脂從已熔融部位，上述嵌入凸部依序相對地朝上述被嵌入凹部滑動，而使上述一對橡膠模部一邊變形一邊互相接近(第6項)。

此時，因為一對之橡膠模部互相接近，容易防止熱可塑性樹脂從形成於相對面之間隙漏出。

[實施例]

以下，參照圖示，針對本發明之光照射成形裝置及光照射成形方法的實施例，進行說明。

(實施例1)

本例之光照射成形裝置1，如第1圖、第2圖、第4圖所示，係由具有透射光X之性質的橡膠材料所構成，於互相相對之相對面彼此之間，具備：形成腔室20之一對橡膠模部2A、2B；及從一對橡膠模部2A、2B表面朝配置於腔室20之粒子狀熱可塑性樹脂6A照射光X之光照射手段4。光照射成形裝置1的構成上，係使光照射手段4所照射之光X，依序從熱可塑性樹脂6A之已熔融部位到達熱可塑性樹脂6A之未熔融部位的方式，使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4相對地依序移動，而依序使熱可塑性樹脂6A之各部位熔融。本例之各圖中，粒子狀之熱可塑性樹脂係以6A來表示，已熔融之熱可塑性樹脂係以6B來表示。

以下，針對本例之光照射成形裝置1及光照射成形方法，參照第1圖～第7圖進行詳細說明。

本例之一對橡膠模部2A、2B，係由橡膠材料之透明或半透明的矽橡膠所構成。該一對橡膠模部2A、2B，可以將成形之成形品7的母模(手作之實物等)配置於液狀之矽橡膠內，使該矽橡膠硬化，從硬化後之矽橡膠取出母模來製作。此外，一對之橡膠模部2A、2B，因為係橡膠製，以執行取出成形後之成形品7時之開模為目的之分割面(分模面)205(參照第1圖、第2圖)的形成很簡單，也可任意形成。

本例時，熱可塑性樹脂6A，係使用非晶性熱可塑性樹脂及橡膠變質熱可塑性樹脂之ABS樹脂粒子。熱可塑性樹脂6A，體積平均粒徑為1～3000μm、50～2500μm較佳、最好為100～1500μm者。本例時，係使用700μm者。此外，本例之粒子狀熱可塑性樹脂6A，係容積比重為0.5～0.6程度之熱可塑性樹脂6A的微細顆粒。

如第4圖所示，本例之光照射手段4的構成上，係發生包含0.78～2μm之波長範圍的光X。光照射手段4的構成上，係使用發出包含0.78～2μm之波長範圍(大致相當於近紅外線之波長範圍)之光X的鹵素燈。該鹵素燈，係使用在0.78～2μm之波長範圍內(本例約0.9μm)具有光強度之峰值者。鹵素燈，係利用光源41及集中並反射光源41所發出之光X的反射器42來構成。

本例之光照射成形裝置1，係以光照射手段4，以大於由矽橡膠所構成之一對橡膠模部2A、2B的方式，對配置於腔室20內之熱可塑性樹脂6A選擇性地進行加熱，而可以安定之尺寸精度來實施成形品7之成形。

第7圖，係針對透明之矽橡膠及半透明之矽橡膠，橫軸為波長(nm)、縱軸為光X之透射率(%)時之各矽橡膠之光X的透射率圖表。由該圖得知，各矽橡膠可透射200～2200(nm)之間之波長的光X。所以，以該波長之帶域的近紅外線照射矽橡膠製之橡膠模部2A、2B表面的話，該近紅外線的大部分透射橡膠模部2A、2B而為腔室20內之熱可塑性樹脂6A所吸收。

如第1圖所示，本例之光照射成形裝置1，除了一對之橡膠模部2A、2B及光照射手段4以外，尚具備實施腔室20內之真空吸引的真空手段51。真空手段51，係連結於一對橡膠模部2A、2B之泵，其構成上，係對配置著熱可塑性樹脂6A之腔室20內進行真空吸引，使該腔室20內成為真空狀態。如第4圖、第5圖所示，光照射成形裝置1的構成上，係以使腔室20內之壓力低於一對橡膠模部2A、2B之外部壓力，於一對橡膠模部2A、2B之間發生吸引力(鎖模力)F，來使一對橡膠模部2A、2B從熱可塑性樹脂6A已熔融之部位依序一邊變形一邊互相接近，而使熱可塑性樹脂之成形品7(參照第6圖)成形於容積縮小之腔室20。

如第6圖所示，本例之光照射成形裝置1時，成形之成形品7，相對於本體部71，形成有大致垂直或傾斜豎起之立壁部72。本例之立壁部72，係相對於本體部71從外緣部全周豎起者。其以外，成形品7，也可以從本體部71之適當部分以大致垂直或傾斜地豎起立壁部72者。而且，切斷後述之成形於吸引口27之成形部分73，即可得到成形品7。

如第1圖、第2圖所示，一對橡膠模部2A、2B之其中一方的一方側橡膠模部2A，設有：用以進行成形品7背面702之成形的腔室形成凸部21；及於腔室形成凸部21全周形成環狀嵌入凹部22而突出之環狀外周凸部23。於一對橡膠模部2A、2B之另一方的另一方側橡膠模部2B，設有：將腔室形成凸部21配置於內側並用以進行成形品7之設計面701成形的腔室形成凹部25；及從腔室形成凹部25之全周緣部突出並嵌入環狀外周凸部23之內周面231而配置於環狀嵌入凹部22內之環狀內周凸部26。

本例之橡膠模部2A、2B的被嵌入凹部22、23，係以一方側橡膠模部2A之環狀嵌入凹部22及環狀外周凸部23來形成，本例之橡膠模部2A、2B的嵌入凸部26，係以另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26來形成。

另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26的外周面263，在一對橡膠模部2A、2B互相接近前之原位置，係嵌入於環狀外周凸部23之內周面231。一對橡膠模部2A、2B，在互相接近之前後，係以環狀內周凸部26之外周面263及環狀外周凸部23之內周面231，來封閉形成於一對橡膠模部2A、2B之間的腔室20及分割面205全周。

以另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26的外周面263嵌入一方側橡膠模部2A之環狀外周凸部23的內周面231，可以容易防止因為一對橡膠模部2A、2B互相接近而已熔融之熱可塑性樹脂6B從形成於分割面205之間隙29的漏出。

如第4圖所示，本例之光照射成形裝置1，具備：用以檢測熱可塑性樹脂6A之各部位熔融時之一對橡膠模部2A、2B的變形量之變形量檢測手段52。

本例之一對橡膠模部2A、2B的構成上，係嵌入凸部26相對於被嵌入凹部22、23，從熱可塑性樹脂6A已熔融之部位依序滑動，而一邊變形一邊互相接近。此外，本例之一對橡膠模部2A、2B的構成上，係固定形成於背板3及背板3之間的真空吸引路徑31之一方側橡膠模部2A的位置，熱可塑性樹脂6A熔融時，另一方側橡膠模部2B相對於一方側橡膠模部2A接近。

而且，一對橡膠模部2A、2B所產生之變形，可以從與光照射手段4之特定位置或一對橡膠模部2A、2B相對之特定固定位置，以至一對橡膠模部2A、2B當中之光X所照射之側的橡膠模部2B表面之距離變化來進行檢測。此外，一對橡膠模部2A、2B所產生之變形，也可以利用一對橡膠模部2A、2B之相對方向D(參照第1圖、第2圖)的厚度縮小量來掌握。

如第4圖所示，本例之變形量檢測手段52，係設於與一對橡膠模部2A、2B相對移動之光照射手段(鹵素燈)4。並且，本例之變形量檢測手段52，係對被測定對象(橡膠模部2B之表面206)照射雷射、超音波等光線，以非接觸方式來檢測與被測定對象(橡膠模部2B之表面206)之間的距離之距離感測器。

此外，省略了圖示，然而，一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4，可以利用移動手段互相相對地移動，而光照射成形裝置1，具備：控制移動手段之控制手段。控制手段的構成上，在光照射手段4之光X照射部位的熱可塑性樹脂6A熔融而以變形量檢測手段52檢測到一對橡膠模部2A、2B之一部位互相接近時，驅動移動手段，來變更光照射手段4之光X的照射部位。

如第4圖所示，進行光照射成形時，熱可塑性樹脂6A熔融而另一方側橡膠模部2B朝一方側橡膠模部2A接近時，擴大了設於光照射手段4之變形量檢測手段52及另一方側橡膠模部2B表面之間的距離。而且，以光照射手段4對熱可塑性樹脂6A之各部位照射光X時，變形量檢測手段52檢測該熱可塑性樹脂6A之各部位熔融所發生之上述距離的擴大變化時，檢測到該距離之擴大變化時，控制手段，使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4相對移動。

此外，變形量檢測手段52每次檢測到一對橡膠模部2A、2B之部位變形時，控制手段，以光照射手段4所照射之光X照射其他未熔融熱可塑性樹脂6A之部位的方式，控制一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4之相對移動。

是以，在本例，熱可塑性樹脂6A已熔融時，利用一對橡膠模部2A、2B之變形性質，以變形量檢測手段52檢測該一對橡膠模部2A、2B之變形，可以檢測到熱可塑性樹脂6A之各部位已熔融。所以，可以對應熱可塑性樹脂6A之熔融，而適度地執行一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4的相對移動。

一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4的相對移動，可以對應成形之成形品7的形狀(腔室20之形狀)，以各種方法來實施。

例如，一對之橡膠模部2A、2B，可以於正交於一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4之相對方向D的第1橫方向移動，而光照射手段4，則可以於相對方向D及正交於第1橫方向之第2橫方向移動。此外，一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4，可以相對於熱可塑性樹脂6A，以U迴轉來照射光X之方式進行相對移動。而且，一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4，可以相對於熱可塑性樹脂6A，以蛇行來照射光X之方式進行相對移動，並且，可以劃圓來照射光X之方式進行相對移動。

此外，也可以只使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4之其中任一方移動，而使光X以直線狀照射於熱可塑性樹脂6A。

如第1圖、第2圖所示，本例之腔室20，在使一對橡膠模部2A、2B互相接近前之原位置，係連續形成於腔室形成凸部21之前端面211及腔室形成凹部25之底面251之間、腔室形成凸部21之外周面212及環狀內周凸部26之內周面262之間、以及環狀嵌入凹部22之底面221及環狀內周凸部26之前端面261之間。

如第4圖、第5圖所示，一對橡膠模部2A、2B的構成上，在配置於腔室20內之熱可塑性樹脂6A熔融時，係接近至一方側橡膠模部2A之環狀嵌入凹部22的底面221抵接於另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26的前端面261。一對橡膠模部2A、2B互相接近而於腔室20內進行成形品7之成形時，由形成於腔室形成凸部21及腔室形成凹部25之間的本體空間201、及形成於環狀嵌入凹部22之底面221及環狀內周凸部26之前端面261之間的多餘空間203，對形成於腔室形成凸部21外周面212及環狀內周凸部26內周面262之間的立壁空間202供應熱可塑性樹脂6B。此外，第4圖、第5圖中，粒子狀之熱可塑性樹脂係以6A來表示，已熔融之熱可塑性樹脂係以6B來表示。

如第1圖、第2圖所示，於一方側橡膠模部2A，貫通形成著在腔室形成凸部21之前端面211形成開口的吸引口27、及在環狀嵌入凹部22之底面221形成開口的吸引閘28。本例之吸引口27，兼具將粒子狀熱可塑性樹脂6A投入腔室20內之投入口的機能。而且，吸引口27，在配置於本體空間201之粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融時，也可供於該本體空間201成為多餘之熔融狀態熱可塑性樹脂6B的溢出。

本例所成形之成形品7，如上面所述，立壁部72係於本體部71之全周呈大致垂直或傾斜狀豎起者。其次，如第3圖所示，吸引閘28，在環狀嵌入凹部22底面221之環狀形狀的四邊，於腔室形成凹部25底面251的相對位置、及，環狀內周凸部26的相對位置之複數部位形成有開口。此外，該圖中，係一方側橡膠模部2A之吸引口27及複數吸引閘28的形成狀態。

如第1圖、第2圖所示，吸引閘28，係以流路剖面積小於吸引口27之方式來形成，以真空手段51吸引腔室20內之氣體(空氣)時，以不會吸引腔室20內之粒子狀熱可塑性樹脂6A的方式，而以較小流路剖面積來形成。

在一方側橡膠模部2A，於與另一方側橡膠模部2B相對之側，重疊配置著背板3。而且，一方側橡膠模部2A及背板3之間，形成有供真空手段51進行真空吸引之真空吸引路徑31。真空吸引路徑31，連通於吸引口27及複數吸引閘28。

此外，如第4圖、第5圖所示，本例之光照射手段4，在另一方側橡膠模部2B，係以與腔室形成凹部25之底面251及平行之外側面206相對而配設，並沿著另一方側橡膠模部2B之外側面206使光照射手段4相對移動。光照射成形裝置1，係以對另一方側橡膠模部2B之外側面206照射的光X，從腔室形成凹部25之側使預先配置於腔室20內之粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融。並且，防止吸引閘28被阻塞，至腔室20之全體為已熔融之熱可塑性樹脂6B所充填為止，以真空手段51持續進行真空吸引。

第4圖、第5圖中，係相對於將設有吸引口27之一方側橡膠模部2A配置於下側之一對橡膠模部2A、2B，並從另一方側橡膠模部2B之上方以光照射手段4來照射光X之狀態。相對於此，一對橡膠模部2A、2B，也可以為使一方側橡膠模部2A及另一方側橡膠模部2B於水平方向組合之狀態配置，並從水平方向照射光X。並且，也可以為相對於將另一方側橡膠模部2B配置於下側之一對橡膠模部2A、2B，並從一方側橡膠模部2A之上方以光照射手段4來照射光X。

其次，針對利用上述光照射成形裝置1之光照射成形方法及本例之作用效果進行說明。

首先，樹脂配置製程，如第1圖、第2圖所示，將粒子狀熱可塑性樹脂6A配置於形成在一對橡膠模部2A、2B之間的腔室20內。此時，熱可塑性樹脂6A，可以從形成於一方側橡膠模部2A之吸引口(投入口)27投入互相組合之狀態之一對橡膠模部2A、2B之間的腔室20內。此外，熱可塑性樹脂6A，也可以配置於開模狀態之另一方側橡膠模部2B的腔室形成凹部25。此時，使配置著熱可塑性樹脂6A之狀態的一對橡膠模部2A、2B互相組合。

尤其是，使用固態狀之熱可塑性樹脂時，可以對腔室形成凹部25或腔室形成凸部21配置熱可塑性樹脂後，組合一對橡膠模部2A、2B。而且，熱可塑性樹脂，也可以組合使用粒子狀物及固態狀物。

此外，如第1圖、第2圖所示，在一對橡膠模部2A、2B之組合狀態下，以一方側橡膠模部2A之環狀外周凸部23內周面231、及另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26外周面263，封閉形成於一對橡膠模部2A、2B之間之分割面205全周。

其次，樹脂成形製程，如第1圖所示，以真空手段51從真空吸引路徑31介由吸引口27及複數吸引閘28開始進行腔室20內之真空吸引。此時，在腔室20，空氣被從形成於粒子狀熱可塑性樹脂6A之間的間隙被吸引，使其互相接近之吸引力F作用於一對橡膠模部2A、2B，而對粒子狀熱可塑性樹脂6A之粒子彼此之間施加壓力。

本例時，如第4圖所示，光照射手段4係與另一方側橡膠模部2B之外側面206的端部位置相對。而且，在持續以真空手段51進行真空吸引之狀態下，以光照射手段4對另一方側橡膠模部2B外側面206之端部位置照射含有0.78～2μm之波長範圍的光X。此時，光X之大部分透射另一方側橡膠模部2B而為腔室20端部位置之熱可塑性樹脂6A所吸收。並且，配置在接近光照射手段4側之另一方側橡膠模部2B之腔室形成凹部25底面251附近位置的熱可塑性樹脂6A，被積極加熱，配置於腔室20端部位置之粒子狀熱可塑性樹脂6A，在腔室20之本體空間201，從位於另一方側橡膠模部2B之腔室形成凹部25底面251附近位置的粒子先熔融。

此時，本體空間201端部位置之粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融，作用於粒子狀熱可塑性樹脂6A之粒子彼此之間的壓力被釋放，在作用於一對橡膠模部2A、2B之吸引力F下，本體空間201之端部位置的容積減少。藉此，相對於本體空間201之端部位置的容積減少，一對橡膠模部2A、2B逐漸互相接近。

此外，在腔室20端部位置之粒子狀熱可塑性樹脂6A開始熔融後，真空手段51仍持續執行腔室20內之真空吸引。

如第5圖所示，腔室20之端部位置的粒子狀熱可塑性樹脂6A，在腔室20之本體空間201，從位於腔室形成凹部25底面251附近位置的粒子先熔融，其次，位於腔室形成凸部21前端面211附近位置的粒子再依序熔融。而且，配置於腔室20端部位置之立壁空間202及多餘空間203的粒子狀熱可塑性樹脂6A，在配置於本體空間201之粒子狀熱可塑性樹脂6A大致全體熔融為止，未熔融而維持粒子狀態。藉此，從形成在配置於吸引口27及複數吸引閘28之粒子狀熱可塑性樹脂6A之間的間隙，持續進行腔室20之本體空間201的真空吸引。

並且，腔室20內之熱可塑性樹脂6A，從光X照射側依序熔融，而可適度地持續進行腔室20內之真空吸引，進而可以使所成形之成形品7不會發生孔隙(氣泡)。

位於本體空間201端部位置之粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融，一對橡膠模部2A、2B逐漸互相接近時，配置在連接本體空間201端部位置之立壁空間202及多餘空間203的粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融。

腔室20端部位置之粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融，一對橡膠模部2A、2B之端部位置逐漸接近時，變形量檢測手段52檢測一對橡膠模部2A、2B之變形。而且，光照射成形裝置1之控制手段，控制移動手段，使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4之相對位置，變更至充填著未熔融之粒子狀熱可塑性樹脂6A之腔室20的其他部位。

是以，一邊以變形量檢測手段52進行檢測，一邊使光照射手段4依序面對腔室20之各部位，可以使腔室20全體之未熔融粒子狀熱可塑性樹脂6A熔融。此外，一對橡膠模部2A、2B，在配置於腔室20內之熱可塑性樹脂6A全體己熔融時，接近至一方側橡膠模部2A之環狀嵌入凹部22底面221抵接於另一方側橡膠模部2B之環狀內周凸部26前端面261的狀態。

是以，在樹脂成形製程，至已熔融之熱可塑性樹脂6B充填至腔室20全體為止，真空手段51持續進行真空吸引，可以使已熔融之熱可塑性樹脂6B擴散至容積減少之腔室20全體。

其次，在樹脂冷卻製程，維持已熔融之熱可塑性樹脂6B充填於一對橡膠模部2A、2B之腔室20的狀態。此時，已熔融之熱可塑性樹脂6B被冷卻並固化，於本體空間201，進行本體部71之成形，且於立壁空間202，進行立壁部72之成形，而可實施熱可塑性樹脂之成形品7的成形。

其後，在成形品取出製程，可以進行一對橡膠模部2A、2B之脫模，並取出已成形之成形品7。

本例時，相較於橡膠模部2A、2B，可以選擇性地對熱可塑性樹脂6A進行加熱熔融，抑制橡膠模部2A、2B之溫度上昇，並有效地對熱可塑性樹脂6A進行加熱。所以，熱可塑性樹脂之成形品7的成形時，可以有效地防止橡膠模部2A、2B之熱劣化。

而且，因為係縮小腔室20容積來執行成形品7之成形，無需另外對腔室20內充填熔融狀態之熱可塑性樹脂6B。並且，無需預先熔融熱可塑性樹脂6A並注入腔室20之樹脂注入噴嘴等裝置。此外，可以使配置於腔室20內之熱可塑性樹脂6A幾乎全部使用於成形品7之成形。

利用本例之光照射成形裝置1實施熱可塑性樹脂之成形品7的成形時，係以使光照射手段4所照射之光X從熱可塑性樹脂6A已熔融之部位到達熱可塑性樹脂6A之未熔融部位的方式，來使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4相對依序移動。藉此，只要針對熱可塑性樹脂6A之各部位，進行使該各部位局部熔融之必要加熱即可，可以使光照射手段4之光X的照射強度集中於局部。

所以，於腔室20實施大型或複雜形狀之成形品7的成形時，也可對應各部位之形狀，只要以各部位之熱可塑性樹脂6A熔融的必要時間利用光照射手段4進行加熱，就可安定地熔融熱可塑性樹脂6A之各部位來實施成形品7之成形。此外，實施熔融溫度較高之熱可塑性樹脂6A的成形時，容易確保熔融之必要加熱量。

熱可塑性樹脂6A熔融之條件，因為光照射手段4之光X的照射強度、用以成形成形品7之腔室20的形狀、依據熱可塑性樹脂6A之組成的熔融溫度、粒子狀之熱可塑性樹脂(微細顆粒)6A的粒徑、充填率(容積比重)等而不同。本例之光照射成形裝置1的構成上，係採用以光照射手段4對熱可塑性樹脂6A之局部照射光X，並依序變更光X之照射位置，例如，可以將熔融溫度較高之超耐熱性樹脂(PEEK、聚醚醚酮)當作粒子狀熱可塑性樹脂6A，來進行成形品7之成形。

此外，以光照射手段4對熱可塑性樹脂6A進行加熱時，一對橡膠模部2A、2B不會被加熱至其耐熱溫度以上。

是以，本例時，藉由採用使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4依序相對移動的構成，即使在大型．複雜形狀之成形品7的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂6A 的成形時，也可以高尺寸精度、少樹脂劣化地進行成形。而且，也可防止光照射手段4之加熱容量的大容量化，光照射手段4只要採用加熱容量較小者即可。

此外，本例時，因為預先將粒子狀熱可塑性樹脂6A配置於腔室20，無需將預先熔融之熱可塑性樹脂6A注入腔室20之裝置，以較少之熱可塑性樹脂6A使用量就可實施成形品7之成形。而且，本例時，配置於腔室20內之熱可塑性樹脂6A幾乎全部使用於成形品7之成形。

因此，依據本例之光照射成形裝置1及光照射成形方法，即使在大型．複雜形狀之成形品7的成形、熔融溫度較高之熱可塑性樹脂6A的成形時，可以高尺寸精度、少樹脂劣化地進行成形，無需將預先熔融之熱可塑性樹脂6A注入腔室20之裝置，以較少之熱可塑性樹脂6A使用量即可實施成形品7之成形。

(實施例2)

本例，係以檢測熱可塑性樹脂6A部分熔融，而使用上述變形量檢測手段52以外之手段的實例。

光照射成形裝置1，可以具備：檢測熱可塑性樹脂6A之各部位已熔融時之熱可塑性樹脂6A的色彩變化之色彩變化檢測手段，來取代變形量檢測手段52。而且，光照射成形裝置1的構成上，在以色彩變化檢測手段檢測光照射手段4之光X所照射之熱可塑性樹脂6A之部位的色彩，來檢測熱可塑性樹脂6A之部位的色彩變化時，使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4相對移動。

色彩變化檢測手段，可以使用色彩計、分光測色計等。而且，利用熱可塑性樹脂6A已熔融時可以從橡膠模2表面觀察到色彩變化(熱可塑性樹脂6A熔融的話，看起來較黑)的性質，可以利用色彩變化檢測手段檢測色彩之變化來檢測該熱可塑性樹脂6A的熔融。藉此，可以檢測到熱可塑性樹脂6A之各部位已熔融。並且，光照射成形裝置1之控制手段，係以從熱可塑性樹脂6A已熔融之部位朝未熔融之部位的方式，使光照射手段4相對一對橡膠模部2A、2B依序相對移動。

此外，光照射成形裝置1的構成上，可以具備：檢測熱可塑性樹脂6A之各部位熔融時之熱可塑性樹脂6B的溫度之溫度檢測手段，來取代變形量檢測手段52。而且，光照射成形裝置1的構成上，在以溫度檢測手段檢測光照射手段4之光X所照射的熱可塑性樹脂6B之部位的溫度，熱可塑性樹脂6B之部位的溫度上昇至特定溫度以上時，使一對橡膠模部2A、2B及光照射手段4相對移動。

溫度檢測手段，可以使用熱電對，可以該熱電對來檢測熱可塑性樹脂6B之熔融部位附近位置之橡膠模部2A、2B的溫度。此時，熱電對，係埋設於橡膠模部2A、2B之複數部位。而且，以溫度檢測手段檢測橡膠模部2A、2B之部位的溫度上昇來檢測熱可塑性樹脂6A之熔融。藉此，也可進行熱可塑性樹脂6A之各部位已熔融的檢測。並且，光照射成形裝置1之控制手段，可以使光照射手段4從熱可塑性樹脂6A已熔融之部位朝未熔融之部位，相對於一對橡膠模部2A、2B依序相對移動。

此外，溫度檢測手段，除了熱電對以外，有時也可以使用以非接觸方式檢測溫度之熱寫(檢測紅外線放射量之溫度計等)。

本例時，其他構成與上述實施例1相同，可以得到與上述實施例1相同之作用效果。

1‧‧‧光照射成形裝置

2A、2B‧‧‧橡膠模部

4‧‧‧光照射手段

6A‧‧‧粒子狀熱可塑性樹脂

6B‧‧‧已熔融之熱可塑性樹脂

7‧‧‧成形品

20‧‧‧腔室

51‧‧‧真空手段

52‧‧‧變形量檢測手段

X‧‧‧光

第1圖係實施例1之將熱可塑性樹脂配置於在原位置之一對橡膠模部之間之腔室的狀態，從正面觀察時之剖面說明圖。

第2圖係實施例1之將熱可塑性樹脂配置於在原位置之一對橡膠模部之間之腔室的狀態，從側面觀察時之剖面說明圖。

第3圖係實施例1之其中一方之橡膠模部的吸引口及複數吸引閘之形成狀態，從上方觀察時之剖面說明圖。

第4圖係實施例1之受到光照射而熱可塑性樹脂熔融並部分依序接近一對橡膠模部之狀態，從正面觀察時之剖面說明圖。

第5圖係實施例1之受到光照射而熱可塑性樹脂熔融並最接近一對橡膠模部之狀態，從正面觀察時之剖面說明圖。

第6圖係實施例1之成形品，從正面觀察時之剖面說明圖。

第7圖係實施例1之矽橡膠的光透射率圖表。

X．．．光

1．．．光照射成形裝置

2A、2B．．．橡膠模部

3．．．背板

4．．．光照射手段

6A．．．熱可塑性樹脂

6B．．．熱可塑性樹脂

20．．．腔室

21．．．腔室形成凸部

22．．．環狀嵌入凹部

23．．．環狀外周凸部

25．．．腔室形成凹部

26．．．環狀內周凸部

28．．．吸引閘

31．．．真空吸引路徑

41．．．光源

42．．．反射器

51．．．真空手段

52．．．變形量檢測手段

206．．．表面

Claims (6)

1. 一種光照射成形裝置，其特徵為，具備：一對之橡膠模部，係由具有光透射性質之橡膠材料所構成，於互相相對之相對面彼此之間，形成腔室；及光照射手段，係從該一對橡膠模部之表面，對配置於上述腔室之粒子狀或固態狀的熱可塑性樹脂照射光；且構成為使該光照射手段所照射之光以從上述熱可塑性樹脂開始熔融之部位或已熔融之部位到達上述熱可塑性樹脂未熔融之部位的方式，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段依序相對移動，而使上述熱可塑性樹脂之必須熔融的各部位依序熔融。
2. 如申請專利範圍第1項記載之光照射成形裝置，其中該光照射成形裝置，具備變形量檢測手段，以上述變形量檢測手段檢測上述熱可塑性樹脂之各部位熔融及上述一對橡膠模部的變形量，構成為以上述變形量檢測手段檢測上述光照射手段之光所照射之上述一對橡膠模部的部位變形，檢測到該一對橡膠模部之部位變形時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對地移動。
3. 申請專利範圍第1項記載之光照射成形裝置，其中該光照射成形裝置，具備色彩變化檢測手段，上述色彩變化檢測手段，係檢測上述熱可塑性樹脂之各部位已熔 融時之該熱可塑性樹脂的色彩變化，構成為以上述色彩變化檢測手段檢測上述光照射手段之光所照射之上述熱可塑性樹脂之部位色彩，檢測到該熱可塑性樹脂之部位色彩變化時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對地移動。
4. 如申請專利範圍第1項記載之光照射成形裝置，其中該光照射成形裝置，具備溫度檢測手段，上述溫度檢測手段，係檢測上述熱可塑性樹脂之各部位熔融時之該熱可塑性樹脂的溫度、或位於該熱可塑性樹脂之熔融部位附近之上述橡膠模部的溫度，構成為以上述溫度檢測手段檢測上述光照射手段之光所照射之上述熱可塑性樹脂之部位或上述橡膠模部之部位的溫度，該熱可塑性樹脂之部位或該橡膠模部之部位的溫度上昇至熱可塑性樹脂的熔融溫度以上時，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段相對地移動。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所記載之光照射成形裝置，其中構成為於上述一對橡膠模部之其中任一方之橡膠模部的上述腔室全周，形成框狀或環狀之被嵌入凹部，於上述一對橡膠模部之其中另一方之橡膠模部，形成嵌入於上述被嵌入凹部之框狀或環狀的嵌入凸部，藉由上述嵌入凸部嵌入於上述被嵌入凹部，上述腔室之全周被封閉， 上述嵌入凸部，相對於上述被嵌入凹部，從上述熱可塑性樹脂已熔融之部位依序相對滑動，使上述一對橡膠模部一邊變形一邊互相接近。
6. 一種光照射成形方法，其特徵為，利用：一對之橡膠模部，係由具有光透射性質之橡膠材料所構成，於互相相對之相對面彼此之間，形成腔室；及光照射手段，係從該一對橡膠模部之表面，對配置於上述腔室之粒子狀或固態狀的熱可塑性樹脂照射光；且使該光照射手段所照射之光，以從上述熱可塑性樹脂開始熔融之部位或已熔融之部位到達上述熱可塑性樹脂未熔融之部位的方式，使上述一對橡膠模部及上述光照射手段依序相對移動，而使上述熱可塑性樹脂之必須熔融的各部位依序熔融。