(57)【要約】【課題】構造が複雑にならず、長期滞留による不良樹脂を発生させず、全長が長くならないインライン型プランジャ式射出装置とそのインライン型プランジャ式射出装置を使用する射出成形方法を提供する。【解決手段】加熱シリンダと、加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状のスクリュと、加熱シリンダの内周面とスクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、加熱シリンダの射出ノズル側の内面とスクリュの端面との間に形成される第２樹脂流路と、スクリュの中空部に、スクリュと同軸に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるプランジャと、第１樹脂流路及び第２樹脂流路間に配置される逆止リングと、プランジャの射出ノズル側に配置され、プランジャの射出充填完了位置において、前記スクリュ端面から所定量突出した位置となるシール機構と、を備える、射出成形機の射出装置によって達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれか一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に材料供給部を有する加熱シリンダと、
前記加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状のスクリュと、
前記加熱シリンダの内周面と前記スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
前記加熱シリンダの前記射出ノズル側の内面と前記スクリュの端面との間に形成される第２樹脂流路と、
前記スクリュの中空部に、前記スクリュと同軸に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるプランジャと、
前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間に配置される逆止リングと、
前記プランジャの前記射出ノズル側に配置され、前記スクリュの中空部の内周面及び前記プランジャの外周面間をシールすると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記スクリュ端面から所定量突出した位置となるシール機構と、
を備える、射出成形機の射出装置。
【請求項２】
前記逆止リングが、前記スクリュを可塑化時の回転方向に回転させることにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間を開放する、又は、可塑化時の回転方向と逆方向に回転させることにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間をシールすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の射出装置。
【請求項３】
前記スクリュの回転により、前記加熱シリンダの前記材料供給部から供給された樹脂材料を前記第１樹脂流路において可塑化させると共に、可塑化させた溶融樹脂を、前記第２樹脂流路を経由して前記スクリュの前記射出ノズル側に流動させ、その樹脂圧力により前記プランジャを前記材料供給部側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させる可塑化計量工程と、
前記可塑化計量工程完了後、前記プランジャを前記射出ノズル側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させた溶融樹脂を前記射出ノズルから射出すると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記シール機構が前記スクリュ端面から所定量突出した位置となる射出充填工程と、
を有することを特徴とする、請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の射出成形機の射出装置を使用する射出成形方法。
【請求項４】
前記可塑化計量工程の開始時、前記スクリュを可塑化時の回転方向に回転させて、前記逆止リングにより前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間を開放する可塑化計量準備工程、又は、前記可塑化計量工程完了後、前記スクリュを可塑化時の回転方向と逆方向に回転させて、前記逆止リングにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間をシールする射出準備工程、を更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の射出成形機の射出装置を使用する請求項３に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂の射出成形機に用いる射出装置及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な射出成形機の射出装置は、その外周面に電気ヒータ等の加熱手段を配置させ、一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に材料供給ホッパ等の材料供給部を備える加熱シリンダと、その加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるスクリュとで構成される。また、スクリュの外周面には、加熱シリンダの内周面とスクリュの外周面との間に形成される樹脂流路において、スクリュを回転させることにより、材料供給部から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を射出ノズル側に流動させるフライトが連続して形成される。フライトの形状やサイズは、材料供給部側から射出ノズル側へ、樹脂材料の供給（流動）、圧縮、計量を行えるようそれぞれの仕様に設計されている。説明を簡単にするために、加熱シリンダの射出ノズル側を射出装置の”前方”、材料供給部側を”後方”とし、スクリュや樹脂材料等のそれぞれの方向への移動を”前進”及び”後退”とする。
【０００３】
更に、スクリュの前方端部にはスクリュヘッドが配置され、スクリュヘッドとスクリュとの間には、逆止リング（チェックリングとも呼称される）が、スクリュの長手軸方向に所定量移動可能に配置される。材料供給部から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料は、スクリュが回転され、フライトにより前方に流動される間に、加熱シリンダの外周面に配置された加熱手段の熱エネルギに加えて、フライトの回転力によるせん断熱の熱エネルギにより溶融状態となる（可塑化工程）。そして、溶融状態となった樹脂（溶融樹脂）は、その流動による樹脂圧力により、逆止リングを前方に移動させ、樹脂流路を開放状態にさせると共に、スクリュヘッドの溝部を経由して射出ノズル及びスクリュヘッド間に到達する。この時、射出ノズルは、射出ノズルもしくは、射出ノズルがドッキングしている固定金型の樹脂流入口に配置されている樹脂遮断開放切換弁等により閉じられた状態であるため、射出ノズル及びスクリュヘッド間に到達した溶融樹脂の樹脂圧力はスクリュヘッドにも作用し、スクリュ全体を後退させる。この後退に連動して形成される、加熱シリンダ内の射出ノズル及びスクリュヘッド間の空間に同溶融樹脂が連続して貯留される。この空間が拡張され、所定量の溶融樹脂が貯留されるまで、スクリュの回転とスクリュ全体の後退とが継続され、逆止リングの開放状態が維持される（計量工程）。この溶融樹脂が貯留される空間を貯留部と呼称する。
【０００４】
射出ノズル及びスクリュヘッド間の貯留部に所定量の溶融樹脂が貯留された後、スクリュの回転を停止させ、スクリュを所定速度及び所定力で前進させると、この溶融樹脂は、後方の樹脂流路へ逆流する溶融樹脂の樹脂圧力により逆止リングを後方へ移動させ、加熱シリンダの内周面とスクリュの外周面との間に形成される樹脂流路及びスクリュヘッド間をシールして、後方の樹脂流路への溶融樹脂の逆流を防止すると共に、射出ノズルを介して、射出ノズルをドッキングさせた固定金型及び可動金型内に形成される金型キャビティに射出充填される（射出充填工程）。
【０００５】
このような射出装置はインラインスクリュ式射出装置と呼称される。インラインスクリュ式射出装置は、先に説明したように、計量工程の開始時から完了時まで、スクリュ前方に貯留される溶融樹脂量の増大に連動してスクリュが後退する一方、材料供給部の位置は変わらないため、樹脂を可塑化（溶融）させる樹脂流路の距離（可塑化流動長）が、計量工程の開始時から完了時まで、スクリュの後退量に比例して短くなる。そのため、計量工程が完了に近づくにつれて、可塑化流動長の短縮化が顕著となり、射出装置の可塑化能力の低下や、樹脂材料の可塑化状態のばらつき等を生じるという問題が指摘されている。
【０００６】
このようなインラインスクリュ式射出装置の問題を解決するために、特許文献１や特許文献２のような射出成形機の射出装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１には、加熱シリンダ内にスクリュを内包してなるスクリュタイプの可塑化装置（射出装置）を備えた射出成形装置において、スクリュを中空状に形成するとともに、スクリュの内部に該スクリュに対して軸方向に移動可能なプランジャを挿入し、スクリュとプランジャの相対移動によって形成される空間を、溶融・可塑化された樹脂を蓄えるためのチャンバ部とした射出成形装置が開示されている。
【０００８】
すなわち、特許文献１の射出成形装置の可塑化装置（射出装置）は、スクリュを可塑化工程専用とし、スクリュ内に、スクリュと同軸に配置させたプランジャに計量工程及び射出充填工程を行わせることにより、可塑化流動長を計量工程の開始時から完了時まで一定にするものである。ここで、このスクリュは、加熱シリンダ内周面及びスクリュ外周面間に形成される樹脂流路と、貯留部との間に連絡樹脂流路を形成し、また、同連絡樹脂流路をシールするために、僅かに後退及び前進するように構成されているが、計量工程の開始時から完了時までの間は、同連絡樹脂流路を形成・維持するために後退位置にあり、このスクリュの後退及び前進により、可塑化流動長が変化することはない。
【０００９】
特許文献２には、先端に射出ノズルを有する加熱シリンダ内に、中空円筒状のスクリュが、回転可能に且つ該加熱シリンダに対して相対移動可能に配置されると共に、該スクリュの中空部内に、プランジャが、該スクリュに対して、その軸方向に相対移動可能に挿通され、且つ該スクリュの先端より突出可能に設けられて成り、該加熱シリンダ内に供給された樹脂材料を、該スクリュの回転作動によって前方に送りながら可塑化、溶融して、該加熱シリンダ内の前部に貯留する一方、その貯留された溶融樹脂材料を、前記プランジャの該スクリュに対する相対移動によって、前記射出ノズルから射出するようにした射出装置にして、
前記加熱シリンダ内の前部に、該加熱シリンダの前記スクリュ配置部位における内径よりも小さな内径とされた貯留チャンバ（貯留部）を、前記プランジャの先端部が、前記スクリュに対する相対移動によって、該貯留チャンバの内周面との間に隙間を形成しつつ突入し得る大きさをもって設け、該プランジャ先端部の該貯留チャンバ内への突入状態下において、前記スクリュの回転動作によって前記加熱シリンダの前方に送られた溶融樹脂材料が、該プランジャ先端部の外周面と該貯留チャンバの内周面との間の前記第一の隙間を通じて、該貯留チャンバ内に導入されて、貯留されるように構成した射出装置が開示されている。
【００１０】
特許文献２の射出装置は、スクリュを可塑化工程専用とし、スクリュ内に、スクリュと同軸に配置させたプランジャに計量工程及び射出充填工程を行わせる点と、樹脂流路及び貯留部間の連絡樹脂流路の形成・シールのために、スクリュを僅かに後退及び前進するように構成されている点と、において、特許文献１の射出装置と同じである。しかしながら、貯留部となる空間が、スクリュの内部ではなく、加熱シリンダ内のスクリュより前方に予め形成されており、スクリュ前端部から突出させて、その貯留部となる空間まで前進させたプランジャを、樹脂圧力によりスクリュ前端部まで後退させて、溶融樹脂を貯留させる点が特許文献１の射出装置と相違する。すなわち、特許文献１の射出装置のように、スクリュ内に溶融樹脂を貯留させることはない。この相違点により、計量開始時に最初に可塑化させた溶融樹脂を貯留部の前方（射出ノズル側）から貯留させ、計量完了時に最後に可塑化させた溶融樹脂を貯留部の後方（プランジャ側）に貯留させる、所謂、先入れ先出しを行うことができるとしている。
【００１１】
一方、特許文献１の射出成形装置の可塑化装置（射出装置）においては、貯留部がスクリュの中空部前方（スクリュ内部）に形成されるため、計量開始時に最初に可塑化された溶融樹脂が、貯留部の後方（プランジャ側）から貯留され、計量完了時に最後に可塑化された溶融樹脂が、貯留部の前方（射出ノズル側）に貯留されてしまい、先入れ先出しが行われている状態ではない。このように、貯留部に貯留された溶融樹脂の先入れ先出しができない場合、射出充填後に、溶融樹脂が加熱シリンダ内のプランジャ前方（先端面）に滞留する、その結果、その成形サイクルの計量工程の開始から可塑化されて、その成形サイクルにおいて最も熱履歴の長いその滞留樹脂が射出されない場合がある。このような滞留樹脂は、次の成形サイクルの計量工程の間、あるいは、複数回の成形サイクルの間も射出されず、連続して加熱されるため、劣化したり、炭化したりして、射出充填には適さない不良樹脂となる。そして、繰り返される成形サイクルの射出充填工程において、このようにして生じた不良樹脂が、不規則なタイミングで貯留部内の溶融樹脂に混入して射出されるため、樹脂成形品の外観不良や強度不足等の製品欠陥が生じるとされている。
【００１２】
ここで、特許文献１や特許文献２のように、スクリュ内に、スクリュと同軸にプランジャを配置させ、スクリュを可塑化工程専用とし、プランジャに計量工程及び射出充填工程を行わせる射出装置を、本明細書においてはインライン型プランジャ式射出装置と呼称するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−０８４２２１号公報
【特許文献２】特開２００１−０３０３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１及び特許文献２のインライン型プランジャ式射出装置においては、計量工程時、樹脂流路及び貯留部間に連絡樹脂流路を形成させ、射出充填時、同連絡樹脂流路をシールして、貯留部の溶融樹脂の樹脂流路への逆流を防止するために、スクリュが軸方向に移動可能に構成されている。その移動量は、計量工程及び射出充填工程を行うプランジャの移動量と比較して僅かではあるが、プランジャをその軸方向に移動させる機構とは別に、その長手軸中心に回転するスクリュを、更にその軸方向に移動させる機構が必要となり、射出装置の構成が複雑になるという問題がある。
【００１５】
また、特許文献１のインライン型プランジャ式射出装置においては、加熱シリンダ内のプランジャ前方（先端面）に長期滞留する不良樹脂が貯留部内の溶融樹脂に混入して、樹脂成形品の外観不良や強度不足等の製品欠陥が生じるという問題がある。
【００１６】
更に、特許文献２のインライン型プランジャ式射出装置においては、貯留部の溶融樹脂の先入れ先出しにより、長期滞留による不良樹脂の発生は防止できるものの、貯留部となる空間が、スクリュの内部ではなく、加熱シリンダ内のスクリュより前方に予め形成されているため、加熱シリンダの全長及びプランジャの全長が長くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、構造が複雑にならず、長期滞留による不良樹脂を発生させず、全長が長くならないインライン型プランジャ式射出装置とそのインライン型プランジャ式射出装置を使用する射出成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
発明の上記目的は、いずれか一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に材料供給部を有する加熱シリンダと、
前記加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状のスクリュと、
前記加熱シリンダの内周面と前記スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
前記加熱シリンダの前記射出ノズル側の内面と前記スクリュの端面との間に形成される第２樹脂流路と、
前記スクリュの中空部に、前記スクリュと同軸に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるプランジャと、
前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間に配置される逆止リングと、
前記プランジャの前記射出ノズル側に配置され、前記スクリュの中空部の内周面及び前記プランジャの外周面間をシールすると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記スクリュ端面から所定量突出した位置となるシール機構と、
を備える、射出成形機の射出装置によって達成される。
【００１９】
すなわち、インライン型プランジャ式射出装置において、計量工程時、溶融樹脂の貯留部となるスクリュの中空部と、加熱シリンダの内周面及びスクリュの外周面間に形成される第１樹脂流路との間に、予め第２樹脂流路（連絡樹脂流路）が形成されており、且つ、第１樹脂流路及び第２樹脂流路間に、射出充填工程時における溶融樹脂の第１樹脂流路への逆流を防止する逆止リングを備えるため、特許文献１や特許文献２のインライン型プランジャ式射出装置のように、スクリュをその軸方向に移動させる必要がない。その結果、射出装置を簡素化できる。
【００２０】
また、プランジャの射出充填完了位置において、プランジャの射出ノズル側に配置されたシール機構が、スクリュ端面から所定量突出した位置となるため、この射出充填工程において、スクリュの中空部の溶融樹脂は完全に同中空部から排出され、このスクリュの中空部に、溶融樹脂が滞留することはない。更に、この所定量突出した位置にあるシール機構及び逆止リング間に滞留する第２樹脂流路の溶融樹脂は、次の成形サイクルの計量工程の開始時、第１樹脂流路から、開放状態の逆止リングを介して第２樹脂流路に流動される新たに可塑化された溶融樹脂に押し出されて、貯留部となるスクリュの中空部に確実に貯留され、射出されるので、この第２樹脂流路に溶融樹脂が複数回の成形サイクルに亘って長期滞留し、不良樹脂が発生することもない。
【００２１】
加えて、溶融樹脂を、第２樹脂流路を介して、スクリュの中空部前方に流動させるため、溶融樹脂はスクリュの中空部前方に貯留され、スクリュ前方に予めそのための空間を配置させる必要がなく、射出装置の全長が長くならない。
【００２２】
この射出成形機の射出装置は、前記逆止リングが、前記スクリュを可塑化時の回転方向に回転させることにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間を開放する、又は、可塑化時の回転方向と逆方向に回転させることにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間をシールする構成であっても良い。
【００２３】
また、この射出成形機の射出装置を使用して、前記スクリュの回転により、前記加熱シリンダの前記材料供給部から供給された樹脂材料を前記第１樹脂流路において可塑化させると共に、可塑化させた溶融樹脂を、前記第２樹脂流路を経由して前記スクリュの前記射出ノズル側に流動させ、その樹脂圧力により前記プランジャを前記材料供給部側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させる可塑化計量工程と、
前記可塑化計量工程完了後、前記プランジャを前記射出ノズル側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させた溶融樹脂を前記射出ノズルから射出すると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記シール機構が前記スクリュ端面から所定量突出した位置となる射出充填工程と、
を有することを特徴とする射出成形方法を行うことが好ましい。
【００２４】
更に、この射出成形機の射出装置を使用する射出成形方法は、前記可塑化計量工程の開始時、前記スクリュを可塑化時の回転方向に回転させて、前記逆止リングにより前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間を開放する可塑化計量準備工程、又は、前記可塑化計量工程完了後、前記スクリュを可塑化時の回転方向と逆方向に回転させて、前記逆止リングにより、前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間をシールする射出準備工程、を更に備えていても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る射出成形機の射出装置は、いずれか一方の端部に射出ノズルを、他方の端部に材料供給部を有する加熱シリンダと、
前記加熱シリンダ内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状のスクリュと、
前記加熱シリンダの内周面と前記スクリュの外周面との間に形成される第１樹脂流路と、
前記加熱シリンダの前記射出ノズル側の内面と前記スクリュの端面との間に形成される第２樹脂流路と、
前記スクリュの中空部に、前記スクリュと同軸に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるプランジャと、
前記第１樹脂流路及び前記第２樹脂流路間に配置される逆止リングと、
前記プランジャの前記射出ノズル側に配置され、前記スクリュの中空部の内周面及び前記プランジャの外周面間をシールすると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記スクリュ端面から所定量突出する位置となるシール機構と、
を備えるため、構造が複雑にならず、長期滞留による不良樹脂を発生させず、全長が長くならないインライン型プランジャ式射出装置とすることができる。
【００２６】
また、本発明に係る射出成形方法は、前記スクリュの回転により、前記加熱シリンダの前記材料供給部から供給された樹脂材料を前記第１樹脂流路において可塑化させると共に、可塑化させた溶融樹脂を、前記第２樹脂流路を経由して前記スクリュの前記射出ノズル側に流動させ、その樹脂圧力により前記プランジャを前記材料供給部側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させる可塑化計量工程と、
前記可塑化計量工程完了後、前記プランジャを前記射出ノズル側に移動させて、前記スクリュの中空部の前記射出ノズル側に貯留させた溶融樹脂を前記射出ノズルから射出すると共に、前記プランジャの射出充填完了位置において、前記シール機構が前記スクリュ端面から所定量突出した位置となる射出充填工程と、
を有するため、本発明に係る射出成形機の射出装置の使用が好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出充填工程完了後を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の可塑化計量工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出準備工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出充填工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１乃至図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出充填工程完了後を示す概略断面図である。図２は本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の可塑化計量工程を示す概略断面図である。図３は本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出準備工程を示す概略断面図である。図４は本発明の実施例１に係り、射出成形機の射出装置の射出充填工程を示す概略断面図である。尚、本実施例１は、本発明を、記載された実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲内の色々な形で実施できることは言うまでもない。
【００３０】
最初に、図１を参照しながら、本発明に係る射出成形機の射出装置１の基本構成について説明する。ここで、図１乃至図４は、説明する各工程の理解を容易にするために、射出装置１以外の射出成形機や、その固定盤や固定金型及び可動金型等の構成は図示していない。また、同様の理由で、断面であっても、後述する加熱手段５ａ、フライト６ａ、回転駆動伝達機構６ｃ及び逆止リング８等には断面であることを表すハッチングを割愛した。
【００３１】
図示しない射出成形機の型締装置の固定盤の背面側に、固定盤を介して、固定盤の正面側（可動盤と対向する面）に取り付けられた固定金型にドッキング可能に配置された射出装置１は、後述する射出充填工程が完了した状態である。射出装置１は、図示しない固定盤側（図面左側）の端部に射出ノズル３を、その他方（図面右側）の端部に材料供給部４を有する加熱シリンダ５と、加熱シリンダ５内に、その長手軸中心に回転可能に配置される中空円筒状のスクリュ６と、加熱シリンダ５の内周面とスクリュ６の外周面との間に形成される第１樹脂流路１０と、加熱シリンダ５の射出ノズル３側の内面とスクリュ６の端面との間に形成される第２樹脂流路１１と、スクリュ６の中空部にスクリュ６と同軸に、且つ、該軸方向に移動可能に配置されるプランジャ７と、第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間に配置される逆止リング８と、プランジャ７の射出ノズル３側に配置され、スクリュ６の中空部内周面及びプランジャ７の外周面間をシールすると共に、プランジャ７の射出充填完了位置において、スクリュ６端面から所定量α（アルファ）突出した位置となるシール機構９と、を備える。ここで、説明を簡単にするために、加熱シリンダ５の射出ノズル３側（図面左側）を射出装置１の”前方”、材料供給部４側（図面右側）を”後方”とし、プランジャ７や樹脂材料等のそれぞれの方向への移動を”前進”及び”後退”とすることは先に説明したとおりである。
【００３２】
次に、個々の基本構成の詳細について説明する。加熱シリンダ５の外周面には、電気ヒータ等の加熱手段５ａが、加熱シリンダ５に巻き付けられるように配置されている。また、加熱シリンダ５の後方外周面上方の材料供給部４は、上方が大きく開放可能な材料供給ホッパであることが一般的であり、同ホッパに配置されたレベルセンサ等によって同ホッパ内の樹脂材料量をモニタしながら、外部からバッチで樹脂材料が供給されることが多い。しかしながら、使用する樹脂材料の種類等、必要に応じて、材料供給装置がその上流に取り付けられたり、材料供給パイプ等の材料供給手段が直接、連結されたりする場合もある。
【００３３】
そして、スクリュ６の外周面には、第１樹脂流路１０において、スクリュ６を回転させることにより、材料供給部４から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を前方に流動させるフライト６ａが連続して形成される。フライト６ａの形状やサイズは、材料供給部４から供給させた樹脂材料が、逆止リング８に到達するまでの第１樹脂流路１０において、計量に適した可塑化状態（溶融状態）となるような仕様に設計されている。また、電動モータ等のスクリュ回転駆動手段６ｂにより、スクリュ６の、加熱シリンダ５の後方から突出させた後方外周面に配置されたリングギア等の回転駆動伝達機構６ｃを介して、加熱シリンダ５内のスクリュ６を任意の速度、任意の回転力で回転させることができる。
【００３４】
一方、スクリュ６の中空部に配置されたプランジャ７は、油圧シリンダや、電動モータ及びボールねじ等を組み合わせたプランジャ駆動手段７ａにより、スクリュ６の長手軸方向に、任意の速度、任意の移動力で移動させることができる。本実施例においては、プランジャ駆動手段７ａは、電動モータ７ｂ及びボールねじ７ｃを組み合わせた構成を前提にしている。ここで、後述する可塑化計量工程において、可塑化された溶融樹脂の樹脂圧力により、プランジャ７が後退し、同溶融樹脂が貯留されるスクリュ６の中空部前方の空間を貯留部２０とする。
【００３５】
また、第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間、具体的には、スクリュ６の前方外周面に配置された逆止リング８は、先に説明したような、一般的な射出成形機の射出装置のスクリュ前方に配置され、可塑化計量工程においては、溶融樹脂の樹脂圧力により樹脂流路及びスクリュのスクリュヘッド間を開放し、後述する射出充填工程においては、可塑化計量工程時とは逆向きに作用する溶融樹脂の樹脂圧力により樹脂流路及びスクリュのスクリュヘッド間をシールする一般的な構成であっても良い。しかしながら、このような一般的な構成の逆止リングの場合、それぞれの工程における樹脂流路の開放及びシール動作が、作用する溶融樹脂の樹脂圧力を利用するため、これら樹脂の流動状態が不安定な場合、動作タイミングがばらつくことがある。ここで、それぞれの工程における逆止リングの開放及びシール動作を、スクリュの回転動作を利用して、機械的に且つ強制的に行うことができる構成が開示されており（例えば、本出願人が出願人である、特開平７−２１４６１９や特開２００８−２５４３５９等）、より確実な逆止リングの動作のために、このような構成が採用されることが本発明にとってより好ましい。そのため、本実施例においては、逆止リング８が、可塑化計量工程におけるスクリュ６の回転により、機械的に且つ強制的に、第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間を開放し、可塑化計量工程後、可塑化時の回転方向と逆方向にスクリュを回転させることにより、第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間をシールするものとする。また、第２樹脂流路１１は、図を簡単にするために、第１樹脂流路１０と直交するように図示しているが、射出ノズル３への樹脂流動をスムーズにするために、射出ノズル３へ滑らかに傾斜するように構成されても良い。
【００３６】
スクリュ６の中空部に配置されたプランジャ７は、可塑化計量工程においては、溶融樹脂の樹脂圧力によりスクリュ６の中空部内を後退し、射出充填工程においては、プランジャ駆動手段７ａによりスクリュ６の中空部前方（貯留部２０）に貯留された溶融樹脂を射出ノズル３から射出するために前進する。そのため、スクリュ６の中空部内におけるプランジャ７の長手軸方向の移動（摺動）と、これら工程において、貯留部２０以外の、スクリュ６の中空部後方への溶融樹脂の侵入防止と、の両方を可能にするために、スクリュ６の中空部内周面及びプランジャ７の外周面間をシールするシール機構９を備える。図を簡単にするために、スクリュ６の中空部内周面及びシール機構９の外周面間には隙間があるように描いてあるが、実際の隙間は微少であり、これら工程において、貯留部２０以外の、スクリュ６の中空部後方へ、溶融樹脂が侵入することはない。
【００３７】
引き続き、図１乃至図４を参照しながら、本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置を使用する射出成形方法を説明する。図１は、先に説明したように、射出充填工程が完了した状態である。射出ノズル３は開放状態であり、逆止リング８は第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間をシールした状態である。逆止リング８のシール状態（シール動作）を、図中で、該当する構成を黒塗りすることで示す。第１樹脂流路１０には、図示はしていないが、前の成形サイクルの可塑化計量工程完了時点での樹脂材料（前方は溶融状態、後方は未溶融状態）が滞留している。また、第２樹脂流路１１から射出ノズル３までの空間には、射出されなかった溶融樹脂が滞留している。また、シール機構８は、この射出充填完了位置において、スクリュ６端面から所定量αだけ突出した位置にあり、スクリュ６の中空部前方（貯留部２０）の溶融樹脂を完全に射出（排出）している。図中の矢印は、樹脂材料、各構成の移動や、それらに作用する力や圧力の方向を示す。
【００３８】
図２に示すように、射出充填工程が完了した後、スクリュ回転駆動手段６ｂ及び回転駆動伝達機構６ｃによりスクリュ６を回転させると、逆止リング８が強制的に開放状態となる（可塑化計量準備工程）。スクリュ回転駆動手段６ｂ及び回転駆動伝達機構６ｃの作動を、図中で、該当する構成を黒塗りすることで示し、逆止リング８の開放状態（開放動作）を、該当する構成を白抜きすることで示す。スクリュ６が回転され、樹脂供給部４から供給された樹脂材料は、フライト６ａにより第１樹脂流路１０において前方に流動され、スクリュ６の前方外周面に配置された逆止リング８まで到達する間に、加熱手段５ａ及びフライト６ａの回転力によるせん断熱の熱エネルギにより溶融状態となる。また、前の成形サイクルにおいて第１樹脂流路１０に滞留していた樹脂材料の未溶融状態部分も同様に溶融状態となり、逆止リング８を介して第２樹脂流路１１に流動される。前の成形サイクルにおいて第２樹脂流路１１に滞留していた溶融樹脂は、開放状態の逆止リング８を介して第２樹脂流路１１に流動される新たに可塑化された溶融樹脂により押し出され、プランジャ７の前方に流動される。従って。この第２樹脂流路１１に溶融樹脂が複数の成形サイクルに亘って滞留することはなく、成形サイクル毎に射出されるため、長期滞留による不良樹脂が発生することはない。
【００３９】
この時、射出ノズル３は、射出ノズル３もしくは、射出ノズル３がドッキングしている図示しない固定金型の樹脂流入口に配置されている樹脂遮断開放切換弁等により閉じられた状態である。これを図中で、該当する構成に×印を付すことで示す。射出ノズル３及び逆止リング８がシールされているため、第２樹脂流路１１からプランジャ７の前方に流動された溶融樹脂の樹脂圧力はプランジャ７にも作用する。これにより、プランジャ７全体が後方向きの力を受け後退を始める。この後退に連動して形成される、加熱シリンダ５内の射出ノズル３及びプランジャ７先端間の空間、すなわち、貯留部２０に溶融樹脂が連続して貯留される。この貯留部２０が拡張され、所定量の溶融樹脂が貯留されるまで、スクリュ６の回転とプランジャ７の後退とが継続され、逆止リング８の開放状態が維持される（可塑化計量工程）。先に説明したように、このプランジャ７の後退動作時、シール機構９により、貯留部２０以外の、スクリュ６の中空部後方へ、溶融樹脂が侵入することはない。また、このプランジャ７の後退動作時、この後退動作に所定の抵抗力（背圧）を作用させるために、プランジャ駆動手段７ａによりプランジャ７への前方向きの力を作用させても良い。スクリュ６の回転力及び回転速度と合わせて、このように後退動作への抵抗力を制御することで、貯留部２０の溶融樹脂の樹脂圧力を制御することも可能である。貯留部２０に所定量の溶融樹脂が貯留されたことが、プランジャ７の図示しない位置検出機能等により確認されれば、スクリュ回転駆動手段６ｂ及び回転駆動伝達機構６ｃによるスクリュ６の回転動作を停止させ、可塑化計量工程の完了となる。
【００４０】
次に、図３に示すように、可塑化計量工程が完了した後、スクリュ回転駆動手段６ｂ及び回転駆動伝達機構６ｃにより、スクリュ６を可塑化時の回転方向と逆方向に所定角度回転させ、逆止リング８により、第１樹脂流路１０及び第２樹脂流路１１間を強制的にシールする（射出準備工程）。スクリュ６の逆回転動作は、逆止リング８にシール動作を行わせるだけで良いため、その逆回転量（回転角度）は少なく、このスクリュ６の逆回転による第１樹脂流路１０における樹脂材料の後方への逆流は問題にはならない。同シール動作後、スクリュ６の逆回転動作は停止される。また、可塑化計量工程の完了時から射出準備工程の完了時の間も、プランジャ駆動手段７ａによりプランジャ７への前方向きの力を作用させて、貯留部２０の溶融樹脂の樹脂圧力が制御されることが好ましい。
【００４１】
射出準備工程において、逆止リング８がシール状態に移行した後、図４に示すように、プランジャ駆動手段７ａにより、プランジャ７を任意の速度、任意の移動力で前進させる（射出充填工程）。プランジャ駆動手段７ａ（電動モータ７ｂ及びボールねじ７ｃ）の作動を、図中で、該当する構成を黒塗りすることで示す。この時、射出ノズル３は、適切なタイミングで開放されている。また、逆止リング８は射出準備工程からシール状態が維持されているため、まず、前の成形サイクルで、第２樹脂流路１１から射出ノズル３までの空間に滞留していた溶融樹脂が射出ノズル３から射出され、連続して貯留部２０の溶融樹脂も射出される。このまま、プランジャ７を射出充填完了位置まで前進させ、プランジャ７のシール機構９が、スクリュ６の端面から所定量α突出した位置となって射出充填工程が完了し、図１に示す状態となる。プランジャ７の射出充填完了位置において、シール機構９が、スクリュ６の端面から所定量α突出した位置となることにより、スクリュ６の中空部前方（貯留部２０）の溶融樹脂を完全に射出（排出）できることは、先に説明したとおりである。
【００４２】
このように図１から図４までの工程が、本発明の実施例１に係る射出成形機の射出装置１の可塑化計量準備工程、可塑化計量工程、射出準備工程及び射出充填工程である。一方、射出装置１における射出充填工程の完了後、図示しない射出成形機においては、型締装置の型締動作により、固定金型及び可動金型間に形成された金型キャビティに射出充填された溶融樹脂が冷却固化するまで型締状態が維持される。そして、その冷却固化時間経過後、型締装置により固定金型から可動金型が型開きされ、冷却固化させた樹脂成形品が製品取出手段等により、金型キャビティから金型外へ搬送される。引き続き、型締装置により可動金型が固定金型へ型閉じされ、再び、固定金型及び可動金型間に金型キャビティが形成されて、次の射出充填工程の準備が完了する。この間、射出装置１においては、射出充填工程完了後、次の射出充填工程のタイミングに合わせて、先に説明した可塑化計量準備工程、可塑化計量工程及び射出準備工程を完了させれば良い。
【００４３】
ここで、一般的なインラインスクリュ式射出装置のスクリュは、計量工程の開始時から完了時まで、その長手軸方向に後退する一方、材料供給部の位置は変わらないため、可塑化流動長が、スクリュの後退量に比例して短くなり、可塑化能力の低下や樹脂材料の可塑化状態のばらつき等の問題を生じると説明したが、スクリュの後退に起因する問題はそれだけでない。もう１つの問題は、射出充填工程中における、材料供給部からスクリュ外周部の樹脂流路に供給される樹脂材料の、材料供給部直下近傍部分のかさ密度が、可塑化工程（計量工程）中において供給される樹脂材料の同部分のかさ密度に対して低下し、そのかさ密度自体も不均等になる点である。
【００４４】
具体的には、可塑化工程（計量工程）中において、重力により材料供給部直下のスクリュ外周部の樹脂流路上に落下した樹脂材料は、スクリュ（フライト）の回転により強制的にスクリュ外周全週に形成された樹脂流路をスクリュ前方に流動される。また、この時、スクリュは回転しながら、先にスクリュ前方の貯留部に貯留された溶融樹脂の樹脂圧力によりゆっくりと後退している。このような樹脂材料の供給状態により、材料供給部直下近傍部分のスクリュ外周部の樹脂流路中の樹脂材料のかさ密度は、可塑化工程（計量工程）中ほぼ一定で、不均等になることはない。
【００４５】
しかしながら、射出充填工程中においては、スクリュは回転せず、所定速度で前進している。そのため、重力により材料供給部直下のスクリュ外周部の樹脂流路上に落下した樹脂材料は、そのままスクリュ下方に落下するものの、スクリュ（フライト）の回転により強制的にスクリュ外周全周に形成された樹脂流路（特に側方）をスクリュ前方に流動されることはない。また、この時のスクリュの前進速度も可塑化工程（計量工程）時のスクリュの後退速度よりも早く、場合によっては多段射出速度設定等により一定ではない。このような樹脂材料の供給状態により、材料供給部直下近傍部分の樹脂材料のかさ密度は、可塑化工程（計量工程）に対して低下し、そのかさ密度自体も、材料供給部直下近傍部分のスクリュ外周の樹脂流路において不均等になる。
【００４６】
その結果、継続する成形サイクルにおいて、スクリュの樹脂流路中に、供給された樹脂材料のかさ密度が低く、不均等な部位が射出充填工程の度に生じ、その部位が材料供給部直下からスクリュ前方に流動される間、他のかさ密度が高く、一定な部位と同様の熱エネルギを受け可塑化されるため、溶融樹脂の可塑化状態も不均等になる。一方、本発明に係るインライン型プランジャ式射出装置は、可塑化計量工程及び射出充填工程において、そのスクリュがその長手軸方向に移動せず、回転するだけなので、このようにスクリュ外周の樹脂流路中に、樹脂材料のかさ密度が低く不均等な部位が生じることはなく、一定の可塑化流動長の確保による可塑化能力及び樹脂材料の可塑化状態の安定化に加えて、材料供給部直下の樹脂流路中の樹脂材料のかさ密度を高く一定にさせる樹脂材料供給による、高品質な可塑化が可能となる。
【００４７】
更に、スクリュの中空部に、その長手軸と同軸にプランジャが配置される構成から、スクリュ外径が、一般的なインラインスクリュ式射出装置のスクリュ外径より大きくならざるを得ず、同様に、加熱シリンダの外径も大きくならざるを得ない。しかしながら、スクリュ外径が大きくなれば、スクリュ全長を短くしても同じ可塑化流動長を確保することができる。また、スクリュ内部及び加熱シリンダ内部は中空のため、外径が大きくなってもそれらの重量が比例して大きくなることはない。以上を鑑みると、スクリュ全長を短くできるということは、加熱シリンダ及びプランジャの全長も短くすることができ、射出装置の全長を短くすることができる。これにより、片持ち回転支持となるスクリュの支持構造の負荷を低減できるだけでなく、射出装置を構成する加熱シリンダ、スクリュ、プランジャ等の各部位の加工・製作・組立・メンテナンスにも、非常に大きなメリットがあることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１            射出装置
３            射出ノズル
４            材料供給部
５            加熱シリンダ
６            スクリュ
７            プランジャ
８            逆止リング
９            シール機構
１０            第１樹脂流路
１１            第２樹脂流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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