JP2010188706A - 射出成形装置、成形品、および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】滞留時間の変動によって溶融樹脂の物性が変化した場合においてもショットごとのキャビティの内圧のばらつきを抑制して、成形品の品質を向上させることが可能な構成の射出成形装置を提供する。
【解決手段】先端部に金型１０内のキャビティ１３に連通するノズル部２２が設けられたシリンダ２１と、加熱シリンダ２１内に収容されたスクリュー３０と、スクリュー３０を加熱シリンダ２１内で進退駆動する射出駆動機構５０とを備え、スクリュー３０を進退移動させることにより、シリンダ２１内に供給され加熱溶融されて滞留する溶融樹脂をノズル部２２からキャビティ１３内に射出して、キャビティ１３内に射出された溶融樹脂に対して保圧力を付与することにより、所要の成形品を成形する射出成形装置１であって、シリンダ２１内における溶融樹脂の滞留時間を計測するとともに、この滞留時間に応じて算出される保圧力をキャビティ１３内の溶融樹脂に付与するようにスクリュー３０の進退移動を制御する制御装置６０を有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形型内のキャビティに溶融樹脂を充填し、成形品を射出成形する射出成形装置、および、この射出成形装置を用いて成形された成形品に関する。さらに、射出成形方法に関する。

射出成形装置は、例えば、ホッパーからシリンダ内に供給された熱可塑性樹脂を、スクリュー回転によるせん断熱とシリンダに巻装されたバンドヒータからの加熱とに基づいて溶融しつつシリンダ内においてスクリュー先端部に送り込んでその量を計量し、スクリューを設定された速度で前進移動させることにより溶融樹脂をシリンダ先端のノズルから成形型内のキャビティに射出する構成である。このとき、溶融樹脂がキャビティ内に充填され、スクリューの前進移動に伴って、スクリューの溶融樹脂から受ける圧力（背圧）が設定値以上になったところで、スクリューを速度制御から圧力制御に切り換えて、キャビティ内の溶融樹脂に所定の圧力を掛けながら樹脂を固化させることで、成形型の転写性を良くし精度の高い成形品を得ることができるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−１５４９９４号公報

上記従来の射出成形装置では、可塑化された樹脂の状態によらず、常に決められた設定動作（計量、型開閉、射出、保圧、冷却…）が連続的に繰り返し実行される。しかしながら、実際の連続成形の場合には、周囲の環境の温度変化やホッパー上の樹脂重量などの変動によって、樹脂を可塑化するのに掛かる計量時間がばらつくため、シリンダ内で溶融樹脂の滞留する時間がショットごとに変動している。この滞留時間が長くなると樹脂の分解、酸化、ゲル化などの劣化が進行して溶融樹脂の粘度が大きく変化してしまい、この溶融樹脂の流動性や、溶融樹脂のキャビティへの充填性も変動することとなる。このため、スクリューによる保圧力を毎ショット同じく付与しても、キャビティの内圧はこの粘度変化によってショットごとに変動するため、結果として所望の品質の成形品を得ることが困難であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、滞留時間の変動によって溶融樹脂の物性が変化した場合においてもショットごとのキャビティの内圧のばらつきを抑制して、成形品の品質を向上させることが可能な構成の射出成形装置、および射出成形方法を提供することを目的とする。また、この射出成形装置により射出成形された成形品を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る射出成形装置は、先端部に成形型内のキャビティに連通するノズルが設けられた加熱シリンダと、加熱シリンダ内に収容されたスクリューと、スクリューを加熱シリンダ内で進退駆動する射出駆動部とを備え、スクリューを進退移動させることにより、加熱シリンダ内に供給され加熱溶融されて滞留する溶融樹脂をノズルからキャビティ内に射出して、キャビティ内に射出された溶融樹脂に対して保圧力を付与することにより、所要の成形品を成形する射出成形装置であって、加熱シリンダ内における溶融樹脂の滞留時間を計測する計測部と、この滞留時間に応じて算出される保圧力をキャビティ内の溶融樹脂に付与するようにスクリューの進退移動を制御する制御部とを有して構成される。

なお、上述の発明において、スクリューを加熱シリンダ内において回転駆動させる計量駆動部を更に備え、加熱シリンダ内でスクリューを回転されながら後退させることによって、加熱シリンダ内の溶融樹脂の計量を行うように構成され、計測部は、加熱シリンダ内における溶融樹脂の計量完了後、加熱シリンダからキャビティに溶融樹脂を射出開始するまでの時間を滞留時間として計測することが好ましい。

また、上述の発明において、制御部は、保圧力をＰｃとし、滞留時間をｔとし、予め定められた基準保圧力をＰｓとし、予め定められた樹脂の基準滞留時間をｔａｖｅとしたときに、式Ｐｃ＝Ｐｓ・（ｔａｖｅ／ｔ）により算出される保圧力をキャビティ内の溶融樹脂に付与するように、スクリューの進退移動を制御することが好ましい。

さらに、上述の発明において、基準滞留時間は、予め複数回成形した際に加熱シリンダ内において溶融樹脂が滞留した各滞留時間の平均値であることが好ましい。

また、本発明に係る成形品は、上記構成の射出成形装置を用いて成形されることを特徴とする。

さらに、本発明に係る射出成形方法は、内部にスクリューを備えた加熱シリンダ内に樹脂を導入し、スクリューを回転させながら樹脂を溶融して溶融樹脂の計量を行う計量工程と、加熱シリンダ内でスクリューを進退移動させてシリンダ内に滞留する溶融樹脂を射出し、成形型内のキャビティに溶融樹脂を充填する射出工程と、スクリューの進退位置を制御することにより、スクリューがキャビティ内に充填された溶融樹脂に保圧力を付与する保圧工程とを有して構成される射出成形方法であって、保圧力は、加熱シリンダ内における溶融樹脂の滞留時間に応じて設定される。

本発明によれば、寸法精度等のばらつきが抑制された一定品質の成形品を得ることが可能となる。

本実施形態の射出成形装置の概略構成図である。 射出成形工程の流れを示す図である。 反応速度式を示すグラフである。 アレニウスの式を示すグラフである。 本実施形態の射出成形装置によるキャビティの内圧変化を示すグラフである。 従来構成の射出成形装置によるキャビティの内圧変化を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に本実施形態の射出成形装置１の概略構成図を示しており、まず、この図を用いて射出成形装置１の全体構成について説明する。

射出成形装置１は、内部にキャビティ１３を有する金型１０と、金型１０内に溶融樹脂を射出する射出機構２０と、射出成形装置１の作動等を統括的に制御する制御装置６０とを主体に構成される。

金型１０は、固定型１１と可動型１２とからなり、固定型１１に対して可動型１２を接近もしく離間する方向に相対移動させることで、金型１０の型閉じおよび型開きを行えるようになっており、固定型１１と可動型１２が閉じ合わされた状態で金型１０内にキャビティ１３が形成される。また、固定型１１には、キャビティ１３と金型１０の外部とを連通する樹脂通路１４が形成されている。

射出機構２０は、先端にノズル部２２が形成されたシリンダ２１と、シリンダ２１内に配設されたスクリュー３０と、スクリュー３０を回転自在に保持する計量駆動機構４０と、スクリュー３０を進退移動自在に保持する射出駆動機構５０とを備え、ノズル部２２の射出口が金型１０の樹脂通路１４に連通するように構成されている。

シリンダ２１の基端側には、材料受け用のホッパー２３が接続されており、このホッパー２３を介してシリンダ２１内に成形材料の樹脂（熱可塑性樹脂のペレット）が供給されるようになっている。また、シリンダ２１の外周部には、シリンダ２１内に供給された樹脂を加熱するバンドヒータ２４が巻装されている。

スクリュー３０は、シリンダ２１内において回転および進退移動自在に設けられている。スクリュー３０が計量駆動機構４０により軸回りに回転駆動されるとともに、バンドヒータ２４によりシリンダ２１内が加熱されると、ホッパー２３からシリンダ２１内に供給された樹脂は、スクリュー３０の回転に伴うせん断熱とバンドヒータ２４からの加熱により溶融・混練されつつ、シリンダ２１内の先端側に送り出される。一方、スクリュー３０が射出駆動機構５０により軸方向に進退移動されると、シリンダ２１の先端側に蓄えられた溶融樹脂がノズル部２２から金型１０のキャビティ１３内に射出される。

計量駆動機構４０は、駆動プーリ４１と、スクリュー３０の後端部に接続された従動プーリ４２と、駆動プーリ４１を回転駆動するサーボモータ４３と、駆動プーリ４１および従動プーリ４２に掛け渡されたタイミングベルト４４とを有して構成される。また、サーボモータ４３には、スクリュー３０の回転位置や回転速度を検出するためのパルスコーダ４５が設けられている。サーボモータ４３の回転は制御装置６０により制御され、制御装置６０から出力される駆動制御値に応じた回転量でスクリュー３０が回転駆動される。

射出駆動機構５０は、駆動プーリ５１と、駆動プーリ５１を回転駆動するサーボモータ５３と、サーボモータ５３による回転運動をスクリュー３０の直線運動に変換するボールネジ機構５６に接続された従動プーリ５２と、駆動プーリ５１および従動プーリ５２に掛け渡されたタイミングベルト５４とを有して構成される。また、サーボモータ５３には、スクリュー３０の進退位置や移動速度を検出するためのパルスコーダ５５が設けられている。サーボモータ５３の回転は制御装置６０により制御され、制御装置６０から出力される駆動制御値に応じた送り量でスクリュー３０が進退移動される。また、射出駆動機構５０は、スクリュー３０に掛かる圧力（溶融樹脂からスクリュー３０に作用する背圧）を射出圧力・保圧力として検出するロードセル５７を有している。

次に、このように構成される射出成形装置１により成形品を射出成形するまでのプロセスについて図２を追加参照して説明する。この射出成形工程は、金型１０を閉じてスクリュー３０の進退移動によりノズル部２２からキャビティ１３内に溶融樹脂を射出充填する射出工程と、スクリュー３０を圧力制御して保持する保圧工程と、キャビティ１３内の溶融樹脂を冷却する冷却工程と、ホッパー２３からシリンダ２１内に供給され次のショットで射出成形に用いられる樹脂を計量する計量工程と、計量時間の変動に伴うサイクルタイム調節のための休止工程と、金型１０を開いて射出成形された成形品を取り出す取出工程とを有している。

上記工程の流れを説明の便宜上、樹脂の経路に基づいてより詳細に説明すると、まず、計量工程では樹脂がシリンダ２１内に供給された後、スクリュー３０の回転およびバンドヒータ２４からの熱によって樹脂が溶融・混練されつつ前方に送られてシリンダ２１内の先端部に蓄えられ、この溶融された樹脂の圧力によって後退移動するスクリュー３０の後退位置に応じて溶融樹脂が計量される。スクリュー３０が所定の計量完了位置に到達したところで溶融樹脂の計量が完了する。

溶融樹脂の計量が完了すると、休止工程の後、金型１０が開かれて前のショット（射出成形）で射出成形された成形品がキャビティ１３内から取り出される（取出工程）。この間は、計量された溶融樹脂はバンドヒータ２４からの加熱を受けつつシリンダ２１内において一時滞留することとなる。

そして、樹脂の溶融状態を保ちつつ、スクリュー３０を速度制御のもとで前進移動させ、固定型１１と可動型１２とを型合わせした状態で形成されるキャビティ１３内にノズル部２２から溶融樹脂を射出充填する（射出工程）。ロードセル５７により検出されるスクリュー３０の受ける背圧が所定圧力に到達（スクリューが保圧開始位置に到達）したところで、スクリュー３０の進退移動が速度制御から圧力制御に切り換えられ、キャビティ１３内の溶融樹脂に対して所定の保圧力を付与するようにスクリュー３０の進退移動が制御される（保圧工程）。

保圧が完了すると、金型１０内において溶融樹脂（成形体、ゲート、ランナー等）を凝固させるための冷却工程が行われ、再び前述した計量工程および休止工程を経て、本ショットにおける成形品を得ることができる。

ところで、計量工程においては、様々な要因として、例えば、ホッパー２３内に投入される樹脂の重量に応じてシリンダ２１内への供給量が変動することにより、また、射出成形装置１周辺の環境温度変化などにより、溶融樹脂の計量時間が各ショットでばらつきを生じ得る。このため、射出成形工程では計量時間のばらつきを吸収するために、前述した休止工程を設けて、これら計量時間および休止時間を合算した時間が常に一定時間に保たれるようなっている。つまり、計量時間が長くなったときは、その分だけ休止時間を短く調節し、反対に計量時間が短くなったときには、その分だけ休止時間を長く調節することで、この休止時間で計量時間のばらつきを吸収して、射出成形工程全体のサイクルタイムを一定に維持している。

しかしながら、計量時間に応じた休止時間を設定したとしても、この計量時間が変動するということは、溶融樹脂の計量が完了してからこの溶融樹脂の射出が開始されるまでの時間（休止時間および取出時間を合算した時間）、すなわち、溶融樹脂がシリンダ２１内で滞留する時間が変動してしまうことを意味している。このとき、シリンダ２１内で滞留する溶融樹脂は、この滞留時間の長短に応じた、分解、酸化、ゲル化などの劣化を起こすという問題がある。ここで、滞留時間、溶融樹脂の粘度、およびキャビティ１３の内圧の関係について説明する。

樹脂の熱分解による劣化は、一次反応であることが知られており、その反応速度式は、
ｌｎ［Ａ］＝−ｋ・ｔ＋ｌｎ［Ａ］_０ …（１）
で表すことができる（図３を参照）。ここで、ｔは樹脂の滞留時間、［Ａ］_０は熱分解前の樹脂の初期濃度、［Ａ］は滞留時間ｔ後の熱分解前の樹脂の濃度、ｋは反応速度定数である。

このとき、反応速度定数ｋは計測対象たる樹脂の温度ごとに異なる定数であり、任意の２つの温度Ｔ１，Ｔ２における濃度の反応速度ｋ１，ｋ２を予め別実験で計測することで、各時間Ｔ１，Ｔ２の逆数に対する反応速度定数ｋ１，ｋ２の対数をプロットして直線関係を得ることにより、次式（２）で表されるアレニウスの式、
ｌｎｋ＝−Ｅ／ＲＴ＋ｌｎＢ …（２）
から、傾き（＝−Ｅ／ＲＴ）および縦軸切片（＝ｌｎＢ）が求められ（図４を参照）、その結果、各温度（計測対象の全温度）に対する反応速度定数ｋが求まる。なお、Ｅは劣化の活性化エネルギ、Ｒは気体定数、Ｔは温度（絶対温度）、Ｂは頻度因子（定数）である。

上記のアレニウスの式（２）から、樹脂の劣化（分子量の低減）によって熱分解前の樹脂の濃度が時間の経過とともに低下するときの、全ての温度Ｔに対する反応速度定数ｋが求められ、反応速度式（１）から滞留時間ｔの経過により劣化した後の樹脂濃度［Ａ］が算出される。この反応速度式（１）からも明らかなように、滞留時間ｔが短い場合は樹脂の濃度［Ａ］は高くなり、反対に滞留時間ｔが長い場合には樹脂の濃度［Ａ］は低くなって、このように滞留時間ｔの変動に伴って射出時の溶融樹脂の濃度［Ａ］も変動することとなる。

一方で、樹脂の粘度は、濃度［Ａ］に比例することが知られており、上記の速度反応式（１）によると、滞留時間ｔの経過に伴って濃度［Ａ］とともに経時的に低下する特質を有することが分かる。

このとき、ショットごとに滞留時間ｔの変動に伴って樹脂の粘度が変化した場合には、射出時における溶融樹脂の流動性も変動してキャビティ１３への充填性もばらつくため、いくら溶融樹脂の充填後に保圧工程で予め設定された一定の圧力（設定保圧力）をキャビティ１３内の樹脂に付与したとしても、キャビティ１３の内圧がショットごとに大きく変動してしまうこととなる。具体的には、滞留時間ｔが短い場合には樹脂の劣化が少なく、樹脂濃度［Ａ］とともに樹脂の粘度も高くなり（樹脂の流動性・充填性が悪くなり）、成形時のキャビティ１３の内圧は低くなる。一方、滞留時間ｔが長い場合には樹脂の劣化が大きく、樹脂濃度［Ａ］とともに樹脂の粘度も低くなり（樹脂の流動性・充填性が良くなり）、成形時のキャビティ１３の内圧は高くなる。このように、キャビティ１３の内圧がばらつくことになれば、射出成形装置１による成形品の品質を一定に保つことが困難になるという問題が生じてくる。

そこで、本実施形態の射出成形装置１では、ショットごとに生じるキャビティ１３の内圧の変動を抑制するために、保圧工程でのスクリュー３０の圧力制御を樹脂の滞留時間ｔに応じた保圧力で制御して、この適正調節された保圧力をキャビティ１３内の樹脂に付与するように構成されている。それでは、その構成について引き続き説明する。

射出成形装置１の制御装置６０は、金型１０や射出機構２０のシーケンス動作等を制御する制御プログラムなどを実行するＣＰＵや、この制御プログラム等を記憶したＲＯＭ、演算データ等の一時記憶に用いられるＲＡＭ等により構成されており、金型１０の開閉制御や射出機構２０の作動を制御する作動制御部６１と、パルスコーダ４５，５５等からの出力値に基づいてスクリュー３０の位置や速度を検出する位置検出部６２と、溶融樹脂の滞留時間を計測するタイマー６３と、溶融樹脂の滞留時間に基づいてキャビティ１３の内圧を一定に維持するためのスクリュー３０の保圧力を演算する演算処理部６４とを有している。

位置検出部６２は、パルスコーダ４５，５５からの出力値に基づいてスクリュー３０の回転位置および進退位置を検出する。また、位置検出部６２は、パルスコーダ５５からの出力値に基づいてスクリュー３０が溶融樹脂の計量完了位置に到達したか否かを検出するとともに、ロードセル５７からの出力値（スクリュー３０に掛かる背圧が所定圧に達したか否か）に基づいて、スクリュー３０が射出工程から保圧工程への切換えがなされる位置（保圧開始位置）に到達したか否かを検出する。

タイマー６３は、位置検出部６２により検出されるスクリュー３０の進退位置に基づいてシリンダ２１内での溶融樹脂の滞留時間ｔを計測する。より詳細にはタイマー６３は、スクリュー３０が溶融樹脂の計量完了位置に到達した時点から溶融樹脂の射出のためにこの計量完了位置から前進移動を開始するまでの時間（スクリュー３０が計量完了位置で待機している時間）を滞留時間ｔとして計測する。

演算処理部６４は、タイマー６３により計測される滞留時間ｔに基づいて保圧工程でスクリュー３０がキャビティ１３内の溶融樹脂に付与する制御保圧力の値を算出する。前述したように、滞留時間ｔ、樹脂粘度、およびキャビティ内圧の相関関係から、キャビティ１３の内圧を一定に保持し得る制御保圧力としては、例えば、溶融樹脂の滞留時間ｔに反比例するように制御される保圧力であればよい。よって、本射出成形装置１で予め複数回の射出成形を行って計測された滞留時間ｔの平均値を平均滞留時間ｔａｖｅとし、キャビティ１３の形状等に基づいて経験的・実験的に予め定められた従来設定の保圧力を設定保圧力Ｐａとすると、制御保圧力Ｐｃは、
Ｐｃ＝Ｐａ・ｔａｖｅ／ｔ …（３）
で表される式（３）により求められる。

これにより、タイマー６３で計測された滞留時間ｔが平均滞留時間ｔａｖｅよりも長い場合には次のショットでの制御保圧力Ｐｃが設定保圧力Ｐａよりも高く設定され、一方、滞留時間ｔが平均滞留時間ｔａｖｅよりも短い場合には次のショットでの制御保圧力Ｐｃが設定保圧力Ｐａよりも低くなるように設定され、この調整された制御保圧力Ｐｃをキャビティ１３内の樹脂に付与すべく作動制御部６１によりスクリュー３０の進退移動が制御される。これにより各ショットで滞留時間ｔの変動によって溶融樹脂の粘度がばらついたとしても、この変動する滞留時間ｔ（粘度）に応じた制御保圧力Ｐｃでスクリュー３０を制御することが可能になるため、溶融樹脂が射出充填されたキャビティ１３内の圧力をこの樹脂粘度によらず一定に保持することが可能になり、本射出成形装置１による成形品の品質を向上させることが実現できる。

なお、この制御保圧力Ｐｃは保圧工程内において常に一定値で制御されるものでもよく、また、保圧時間とともに数段階に設定され圧力が昇降制御されるものであってもよい。なお、保圧力を段階的に昇降制御する場合には、当然ながら制御保圧力Ｐｃが複数設定されることとなる。

次に、以上のように構成される射出成形装置１の作動について説明する。まず、計量工程において、ホッパー２３から供給された樹脂はスクリュー３０が回転することによって、シリンダ２１内でスクリュー３０の回転によるせん断熱とバンドヒータ２４による加熱を受けて徐々に溶融されつつ前方に送られる。そして、溶融樹脂の圧力によってスクリュー３０は次第に後退移動し、スクリュー３０が計量完了位置に到達（所定量の溶融樹脂がシリンダ２１内に蓄えられた）ところで、計量工程が完了する。

このとき、スクリュー３０が計量完了位置に到達するのと同時に、制御装置６０のタイマー６３が溶融樹脂の滞留時間ｔの計測を開始する。そして、休止工程で計量時間のばらつきを吸収すべく時間調節がなされた後、金型１０が開かれて、既に金型１０内で射出成形された成形品がキャビティ１３内から取り出される。

この成形品の取出完了後、再び金型１０が閉じられてスクリュー３０が軸方向に前進移動されることによって、射出工程が開始される。このとき、スクリュー３０の前進移動（スクリュー位置の変動）に伴って、タイマー６３はそれまで行っていた滞留時間ｔの計測を完了して、このショットでの溶融樹脂の滞留時間ｔが決定される。

制御装置６０の演算処理部６４は、タイマー６３から得られた滞留時間ｔ、予めＲＡＭに記憶された平均滞留時間ｔａｖｅおよび設定保圧力Ｐａに基づき、上式（３）を用いて次のショットの保圧工程で設定される制御保圧力Ｐｃを算出する。

続いて射出工程に移行されると、スクリュー３０の前進移動に伴ってシリンダ２１内の溶融樹脂をノズル部２２から金型１０内の樹脂通路１４を介してキャビティ１３内に射出充填する。この間、スクリュー３０は速度制御のもとで前進移動が制御されており、スクリュー３０の背圧が所定圧力となって保圧開始位置に到達した（金型１０のキャビティ１３内に溶融樹脂がほぼ充填された）ことを位置検出部６２で検出したところで、射出工程から保圧工程に切り換えられる。これにより、スクリュー３０が、演算処理部６４で導出された制御保圧力Ｐｃをキャビティ１３内の溶融樹脂に付与するように制御される。

したがって、この保圧工程においては、ロードセル５７より検出される溶融樹脂からのスクリュー３０の背圧が滞留時間ｔに応じて適正調整された制御保圧力Ｐｃに維持されるように、作動制御部６１によりスクリュー３０の進退移動が制御される。このため、滞留時間ｔがショットごとに変動することによって、射出される溶融樹脂の粘度にばらつきが生じるような場合でも、この溶融樹脂が射出充填されたキャビティ１３内に制御保圧力Ｐｃを付与し、キャビティ１３の内圧を各ショットでほぼ一定に維持することが可能になる。

例えば、射出成形工程において、図２に示すように、１ショット目において滞留時間ｔが平均滞留時間ｔａｖｅと等しい（ｔ＝ｔａｖｅ）ときは、次の２ショット目の保圧工程では制御保圧力Ｐｃが設定保圧力Ｐａと同一の圧力（Ｐｃ＝Ｐａ）に設定される。

この２ショット目において滞留時間ｔが平均滞留時間ｔａｖｅよりも長い（ｔ＞ｔａｖｅ）ときは、次の３ショット目の保圧工程では制御保圧力Ｐｃが設定保圧力Ｐａよりも小さい圧力（Ｐｃ＜Ｐａ）に調節される。

一方、３ショット目において滞留時間ｔが平均滞留時間ｔａｖｅよりも短い（ｔ＜ｔａｖｅ）ときには、次の４ショット目の保圧工程では制御保圧力Ｐｃが設定保圧力Ｐａよりも大きい圧力（Ｐｃ＞Ｐａ）に調節される。このように連続成形において、各ショットでの滞留時間ｔを次のショットでの制御保圧力Ｐｃに迅速に反映することができる。

保圧工程が完了すると、冷却工程を経て、再び計量工程および休止工程が行われ、本ショットにおける成形品を得ることができる。なお、実際に、数十ショットの連続成形において金型内のキャビティの内圧を計測した結果を図５および図６に示す。ここで、図５は本実施形態の射出成形装置１によるキャビティ１３の内圧変化を示すグラフであり、図６は従来構成の射出成形装置によるキャビティの内圧変化を示すグラフであり、両グラフとも横軸が時間軸を示し、縦軸にその内圧変化の振幅を示している。従来装置ではショットごとの内圧のばらつきが大きいことが、その振れ幅から分かる。これに対して、本射出成形装置１によれば、内圧のばらつきが従来装置に比べて半分以下に低減されていることが分かる。したがって、連続成形において各ショットで得られる成形品は、このように保圧工程でキャビティ１３の内圧の変動が抑制された条件下で成形されているため、寸法精度のばらつきが良好に抑えられている。

以上、本実施形態に係る射出成形装置１によれば、溶融樹脂の滞留時間の変動によって溶融樹脂の物性（濃度、粘度等）が変化した場合においても、成形品の品質のばらつきを抑制して、射出成形工程での歩留まりを大きく向上させることができる。

また、射出成形装置１では、従来のように金型にキャビティ内の内圧を測定する圧力センサ等を設けて成形条件をフィードバック制御してキャビティの内圧を一定制御する複雑な制御を必要としないため、射出成形装置１全体の製造コストを低減することができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、当然ながら本発明の範囲は前述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態においては、溶融樹脂の滞留時間を、シリンダ内で溶融樹脂の計量が完了したとき（スクリュー３０が計量完了位置に到達したとき）からスクリュー３０が前進移動を始めて射出が開始されるまでの時間としているが、これに限定されるものではなく、シリンダ２１の先端部に蓄えられた溶融樹脂からスクリュー３０に所定の背圧が掛かりスクリュー３０が後退移動を開始したときから射出が開始されるまでの時間としてもよい。これにより、溶融樹脂の滞留時間の変動をより的確に捉えることができる。

また、上述の実施形態では、制御保圧力の算出式の一例として式（３）を挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、当該算出式において、滞留時間ｔの次数を２次、３次…としてもよく、また他の係数を用いて組み立ててもよい。また、算出式を用いずに各滞留時間ｔに対応する制御保圧力Ｐｃの値をデータテーブル化して制御装置６０に記憶させて制御してもよい。

さらに、上述の実施形態では、射出成形工程の一例を示しているが、これに限定されるものではなく、工程を適宜増減して設定してもよい。

なお、本実施形態の射出成形装置１は、高精度の射出成形が要求される精密品を成形する場合に特に有効に用いられるものである。

１ 射出成形装置
１０ 金型（成形型）
１３ キャビティ
２０ 射出機構
２１ シリンダ（加熱シリンダ）
２２ ノズル部（ノズル）
２４ バンドヒータ（加熱シリンダ）
３０ スクリュー
４０ 計量駆動機構（計量駆動部）
５０ 射出駆動機構（射出駆動部）
６０ 制御装置
６１ 作動制御部（制御部）
６２ 位置検出部
６３ タイマー（計測部）
６４ 演算処理部（制御部）

Claims (6)

1. 先端部に成形型内のキャビティに連通するノズルが設けられた加熱シリンダと、
   前記加熱シリンダ内に収容されたスクリューと、
   前記スクリューを前記加熱シリンダ内で進退駆動する射出駆動部とを備え、
   前記スクリューを進退移動させることにより、前記加熱シリンダ内に供給され加熱溶融されて滞留する溶融樹脂を前記ノズルから前記キャビティ内に射出して、前記キャビティ内に射出された溶融樹脂に対して保圧力を付与することにより、所要の成形品を成形する射出成形装置であって、
   前記加熱シリンダ内における溶融樹脂の滞留時間を計測する計測部と、
   前記滞留時間に応じて算出される前記保圧力を前記キャビティ内の溶融樹脂に付与するように前記スクリューの進退移動を制御する制御部とを有して構成されることを特徴とする射出成形装置。
2. 前記スクリューを前記加熱シリンダ内において回転駆動させる計量駆動部を更に備え、
   前記加熱シリンダ内で前記スクリューを回転されながら後退させることによって、前記加熱シリンダ内の溶融樹脂の計量を行うように構成され、
   前記計測部は、前記加熱シリンダ内における溶融樹脂の計量完了後、前記加熱シリンダから前記キャビティに溶融樹脂を射出開始するまでの時間を前記滞留時間として計測することを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記制御部は、前記保圧力をＰｃとし、前記滞留時間をｔとし、予め定められた基準保圧力をＰｓとし、予め定められた樹脂の基準滞留時間をｔａｖｅとしたときに、式Ｐｃ＝Ｐｓ・（ｔａｖｅ／ｔ）により算出される前記保圧力を前記キャビティ内の溶融樹脂に付与するように、前記スクリューの進退移動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形装置。
4. 前記基準滞留時間は、予め複数回成形した際に前記加熱シリンダ内において溶融樹脂が滞留した各滞留時間の平均値であることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形装置を用いて成形されたことを特徴とする成形品。
6. 内部にスクリューを備えた加熱シリンダ内に樹脂を導入し、前記スクリューを回転させながら樹脂を溶融して溶融樹脂の計量を行う計量工程と、
   前記加熱シリンダ内で前記スクリューを進退移動させて前記シリンダ内に滞留する溶融樹脂を射出し、成形型内のキャビティに溶融樹脂を充填する射出工程と、
   前記スクリューの進退位置を制御することにより、前記スクリューが前記キャビティ内に充填された溶融樹脂に保圧力を付与する保圧工程とを有して構成される射出成形方法であって、
   前記保圧力は、前記加熱シリンダ内における溶融樹脂の滞留時間に応じて設定されることを特徴とする射出成形方法。