(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して前記成形材料を計量するスクリュとを有する射出装置を備えた射出成形機であって、
前記シリンダの軸方向に設けられ、前記シリンダを部分毎に所定の設定温度に加熱する複数のヒータと、
前記設定温度を個別に制御する制御器と、
を有し、
前記制御器は、前記設定温度のうちの計量完了時に前記スクリュの前方に溶融樹脂が蓄積される箇所に相当する部分の設定温度が設定されると、当該部分以外の部分の設定温度を成形条件に基づいて演算により求めることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
請求項１記載の射出成形機であって、
前記シリンダは、前記樹脂を射出する側のノズル部と、前記樹脂が供給される側の冷却シリンダ部と、該ノズル部と該冷却シリンダ部との間に延在するシリンダ本体部とを有し、
前記計量完了時に前記スクリュの前方に溶融樹脂が蓄積される箇所に相当する部分の設定温度は、前記シリンダ本体部の前記ノズル部に最も近い部分の設定温度であり、当該部分以外の部分の設定温度は、前記ノズル部に２番目に近い部分から前記冷却シリンダ部に最も近い部分の設定温度であることを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の射出成形機であって、
前記成形条件は、成形サイクル時間、前記計量部材の計量ストローク、前記樹脂の種類のうちの少なくとも一つに関する情報を含むことを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の射出成形機であって、
前記シリンダの一端側を冷却する冷却部を含み、前記制御器は該冷却部の設定温度を自動的に設定することを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の射出成形機であって、
前記制御器は、前記演算により求めた設定温度を、前記設定された設定温度と当該部分の実績温度との差に基づいて補正することを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形機に係り、特に加熱シリンダに設けられたヒータにより成形材料としての樹脂を加熱しながら溶融し射出する射出装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な射出成形機の射出装置において、スクリュ式射出装置が用いられることが多い。スクリュ式射出装置では、加熱シリンダの一端側から樹脂を供給し、加熱シリンダ内で樹脂を加熱しながらスクリュの回転によるせん断により樹脂を溶融する。溶融した樹脂は加熱シリンダ内で計量され、加熱シリンダの先端のノズルから射出される。【０００３】
加熱シリンダの先端のノズル側は、樹脂の溶融温度に維持する必要がある。一方、樹脂の供給側では、樹脂が軟化・溶融してしまわないように冷却する必要がある。したがって、樹脂の供給側には冷却器が設けられ、加熱シリンダのノズルとは反対側の端部を冷却する。このように、加熱シリンダのノズル側は樹脂の溶融温度以上の高温に維持され、樹脂供給側は樹脂が軟化・溶融しないような低温に維持される。【０００４】
一般的に、加熱シリンダは冷却器とノズルとの間の領域がその長手方向に複数のゾーンに分割され、各ゾーンに独立してヒータが設けられる。各ゾーンのヒータによる加熱を制御することで、加熱シリンダ内で樹脂が移動しながら適切に加熱され溶融される。すなわち、ノズル側の高温から徐々に供給側の低温になるように温度制御が行われる（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
ノズル側である加熱シリンダ先端の温度は樹脂材料の種類によって決められ、一般的に樹脂材料メーカで指定された温度、例えば２７０℃程度の高温に設定される。また、樹脂供給側の冷却器では、例えば７０℃程度の低温に設定される。したがって、加熱シリンダの長手方向軸に沿って７０℃に近い低温から２７０℃程度の高温へ上昇する温度勾配が設定される。【０００６】
このように、ノズル側のゾーンの温度は指定された温度（例えば２７０℃）に設定され、冷却器での温度は冷却温度（例えば７０℃）に設定されるが、その中間のゾーンにおける温度は成形機の操作者が任意に設定するようになっている。したがって、上述の温度勾配は、操作者が経験に基づいて任意に設定した各ゾーンの設定温度に依存することとなる。
【特許文献１】特開平９−２６２８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、射出成形機により非常に小さな成形品を成形する場合について考える。ある大きさの成形品を成形する場合、加熱シリンダに供給された樹脂は加熱シリンダ内をある時間（以下、滞留時間と称する）をかけて移動する。樹脂は移動する最中に加熱シリンダにより加熱され、且つスクリュによるせん断力を受けて溶融される。すなわち、加熱シリンダに供給された樹脂は、上述のある滞留時間だけ加熱シリンダ内にあり、加熱シリンダにより加熱されることとなる。上述の滞留時間は、成形品の体積（すなわち、射出時のスクリュのストローク）と、成形サイクル時間とに依存する。【０００８】
成形品の体積が大きくなると、１成形サイクルにおいて射出される樹脂の量が増大し、加熱シリンダ内での樹脂の移動速度が速くなる。したがって、加熱シリンダ中での樹脂の滞留時間は短くなる。熱の供給量が少ないと、計量時間がばらついたり、スクリュ外周部にかじりが発生することがある。この場合、加熱シリンダにより樹脂を十分に加熱するためには、冷却器を過ぎた位置付近のゾーンの温度設定値を高くして、供給された樹脂をすぐに高温で加熱する必要がある。加熱シリンダでの温度分布は、冷却器を出た位置から急激に上昇して加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値に近づき、そのまま加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値に維持される、という温度プロファイルに設定される。この場合は加熱シリンダ先端部から冷却シリンダ近傍の後端部にかけてほぼ均等な温度を示すフラットな温度プロファイルとなる。【０００９】
また、１成形サイクルの時間が短くなると、単位時間当たりに射出される樹脂の量が増大し、加熱シリンダ内での樹脂の移動速度が速くなる。したがって、加熱シリンダ中での樹脂の滞留時間は短くなり、成形品の体積が大きくなった場合と同様に、冷却器を過ぎた位置付近のゾーンの温度設定値を高くして、供給された樹脂をすぐに高温で加熱する必要がある。すなわち、加熱シリンダでの温度分布は、冷却器を出た位置から急激に上昇して加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値に近づきそのまま加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値に維持されるという温度プロファイルに設定される。この場合も、フラットに近い温度プロファイルとなる。【００１０】
ここで、成形品の体積が非常に小さくなった場合、あるいは成形サイクル時間が長くなった場合について考える。この場合、樹脂の射出量は上述の場合と反対に減少し、加熱シリンダ内における樹脂の滞留時間は長くなる。これにより、樹脂が加熱シリンダにより加熱される時間が長くなる。したがって、供給された樹脂をすぐに高温で加熱する必要は無く、冷却器を出た位置から徐々に上昇して加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値に近づき加熱シリンダ先端のゾーンの温度設定値になった後にすぐに射出されるといった温度プロファイルに設定することが好ましい。溶融樹脂が長時間高温に維持されると、熱による樹脂の変質が促進されるという問題が発生するおそれがあるためである。【００１１】
例えば、加熱シリンダ内で高温の溶融樹脂が長時間滞留すると、いわゆる樹脂焼けが発生し、樹脂が分解してしまうといった問題が発生することがある。また、成形品が例えば光学部品である場合、長時間の加熱により樹脂が変質し、成形品の透明性が損なわれてしまい、光学部品としての機能が損なわれるといった問題も発生するおそれがある。さらに、成形品の体積が非常に小さい場合、若しくは、成形サイクルが長い場合に、温度プロファイルがフラットに近い状態となると、計量がばらつくといった問題が発生するおそれもある。したがって、非常に小さな成形品や、長時間の成形サイクルを必要とする成形品に対しては、加熱シリンダの温度プロファイルをスクリュが進退する軸方向にかけて傾きのある（通常の場合とは異なる）設定とする必要がある。【００１２】
ところが、経験の浅い操作者は、上述のような問題を認識していない場合が多く、温度プロファイルを意識せずに温度を設定してしまい、結果として上述のような問題を引き起こしてしまうことがある。【００１３】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、加熱シリンダの温度プロファイルを成形品や成形サイクル時間に基づいて適切に調整することのできる射出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して前記成形材料を計量するスクリュとを有する射出装置を備えた射出成形機であって、前記シリンダの軸方向に設けられ、前記シリンダを部分毎に所定の設定温度に加熱する複数のヒータと、前記設定温度を個別に制御する制御器と、を有し、前記制御器は、前記設定温度のうちの計量完了時に前記スクリュの前方に溶融樹脂が蓄積される箇所に相当する部分の設定温度が設定されると、当該部分以外の部分の設定温度を成形条件に基づいて演算により求めることを特徴とする射出成形機が提供される。
【００１５】
本発明による射出成形機において、前記シリンダは、前記樹脂を射出する側のノズル部と、前記樹脂が供給される側の冷却シリンダ部と、該ノズル部と該冷却シリンダ部との間に延在するシリンダ本体部とを有し、前記計量完了時に前記スクリュの前方に溶融樹脂が蓄積される箇所に相当する部分の設定温度は、前記シリンダ本体部の前記ノズル部に最も近い部分の設定温度であり、当該部分以外の部分の設定温度は、前記ノズル部に２番目に近い部分から前記冷却シリンダ部に最も近い部分の設定温度であることが好ましい。
【００１６】
また、上述の発明において、該成形条件は、成形サイクル時間、該計量部材の計量ストローク、該樹脂の種類のうち少なくとも一つに関する情報を含むことが好ましい。さらに、本発明による射出成形機は、該シリンダの一端側を冷却する冷却部を含み、該制御器は該冷却部の設定温度を自動的に設定することとしてもよい。また、該制御器は、前記演算により求めた設定温度を、前記設定された設定温度と当該部分の実績温度との差に基づいて補正することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上述の発明によれば、樹脂などの成形材料を加熱するシリンダの温度プロファイルを成形品の大きさや成形サイクル時間に基づいて適切に調整することができる。これにより、シリンダでの成形材料の加熱の程度を調整することができ、成形材料の加熱による変質を防止することができ、また、かじりを防止できる。さらに、スクリュ前方で溶融された樹脂の温度を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例による射出装置が設けられた電動射出成形機の全体構成図である。
【図２】図１に示す加熱シリンダの断面図である。
【図３】加熱シリンダの温度プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  射出装置
１１  加熱シリンダ
１１Ａ  ノズル部
１１Ｂ  加熱シリンダ本体部
１１Ｃ  冷却シリンダ部
１２  ホッパ
１３  スクリュ
１３ａ  フライト
２０  型締装置
４０  シリンダ温度制御器
４１−１，４１−２，４１−３，４１−４，４１−５  ヒータ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明が適用された射出成形機の一例として、電動射出成形機について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例による射出装置が設けられた電動射出成形機の全体構成図である。【００２１】
まず電動射出成形機全体について簡単に説明する。図１に示す電動射出成形機１は、射出装置1０及び型締装置２０から構成される。【００２２】
射出装置１０は、加熱シリンダ１１を備え、加熱シリンダ１１にはホッパ１２が設けられる。加熱シリンダ１１内にはスクリュ１３が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュ１３の後端は支持部材１４によって回転自在に支持される。支持部材１４にはサーボモータ等の計量モータ１５が駆動部として取り付けられる。計量モータ１５の回転は出力軸に取り付けられたタイミングベルトを介して被駆動部のスクリュ１３に伝達される。【００２３】
射出装置１０はスクリュ１３に平行なねじ軸１７を有する。ねじ軸１７の後端は、タイミングベルトを介して、射出モータ１９の出力軸に連結されている。したがって、射出モータ１９によってねじ軸１７を回転させることができる。ねじ軸１７の前端は支持部材１４に固定されたナットに係合している。射出モータ１９を駆動し、タイミングベルトを介してねじ軸１７を回転させると、支持部材１４は前後進可能となり、その結果、被駆動部のスクリュ１３を前後移動させることができる。【００２４】
型締装置２０は、可動金型２１Aが取り付けられる可動プラテン２２と、固定金型２１Bが取り付けられる固定プラテン２４とを有する。可動金型２１Aと固定金型２１Bとで、金型装置２３が構成される。可動プラテン２２と固定プラテン２４とは、タイバー２５によって連結される。可動プラテン２２はタイバー２５に沿って摺動可能である。また、型締装置２０は、一端が可動プラテン２２と連結し、他端がトグルサポート２６と連結するトグル機構２７を有する。トグルサポート２６の中央部において、ボールねじ軸２９が回転自在に支持される。ボールねじ軸２９には、トグル機構２７に設けられたクロスヘッド３０に形成されたナット３１が係合している。また、ボールねじ軸２９の後端にはプーリー３２が設けられ、サーボモータ等の型締モータ２８の出力軸３３とプーリー３２との間には、タイミングベルト３４が設けられている。【００２５】
型締装置２０において、駆動部である型締モータ２８を駆動すると、型締モータ２８の回転がタイミングベルト３４を介してボールねじ軸２９に伝達される。そして、ボールねじ軸２９及びナット３１によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構２７が作動する。トグル機構２７の作動により、可動プラテン２２はタイバー２５に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。型締モータ２８の出力軸３３の後端には、位置検出器３５が接続されている。位置検出器３５は、型締モータ２８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸２９の回転に伴って移動するクロスヘッド３０又はトグル機構２７によってクロスヘッド３０に連結された可動プラテン２２の位置を検出する。【００２６】
以上の構成に加えて、本実施例による射出成形機にはシリンダ温度制御器４０が設けられている。シリンダ温度制御器４０は、後述する複数のヒータ４１−１〜４１−４（図２参照）の温度を制御して加熱シリンダ１１の温度プロファイルを自動的に設定する。【００２７】
次に、加熱シリンダ１１について、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は加熱シリンダ１１の断面図である。加熱シリンダ１１は、先端側のノズル部１１Ａと、加熱シリンダ本体部１１Ｂと、加熱シリンダ１１Ｂの後端部で樹脂の供給側に取り付けられた冷却シリンダ部１１Ｃとを有する。【００２８】
加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部と冷却シリンダ部１１Ｃとを貫通して材料供給孔１１ａが形成され、ホッパ１２に供給された樹脂がこの材料供給孔１１ａを通じて加熱シリンダ本体部１１Ｂの内部に供給される。加熱シリンダ本体部１１の内部にはスクリュ１３が回転及び往復運動可能に配置されており、供給された樹脂は、加熱シリンダ本体部１１Ｂの内壁とスクリュ１３に形成されたフライト１３ａとの間の空間に充填される。加熱シリンダ本体部１１Ｂ内に供給された成形材料としての樹脂はスクリュ１３の回転に伴うフライト１３ａの移動により加熱シリンダ本体部１１Ｂの前方、すなわち図２において左方に移動される。【００２９】
加熱シリンダ本体部１１Ｂには、複数のヒータ４１−１，４１−２，４１−３，４１−４が設けられており、加熱シリンダ１１を所定の温度に加熱する。加熱シリンダ本体部１１Ｂ内をスクリュ１３により前方に移動する樹脂は、ヒータ４１−１〜４１−４からの熱により加熱される。また、スクリュ１３の回転による樹脂の移動に伴って樹脂にせん断力が作用して発熱し、樹脂は加熱シリンダ１１の前方に行くにつれて溶融状態となる。加熱シリンダ本体部１１Ｂの先端部において、樹脂は完全に溶融した状態となる。そして、スクリュ１３はスクリュ１３の前方に溶融樹脂が蓄積されるにつれ、後方へ移動（後退）する。スクリュ１３が所定距離後退すると、すなわち、スクリュ１３の前方に所定の量の樹脂が蓄積されると、スクリュ１３の回転は停止される。そして、スクリュ１３の回転を停止した状態で、スクリュ１３を前方に移動することにより、溶融した樹脂は先端のノズル部１１Ａから金型に射出される。【００３０】
加熱シリンダ本体部１１Ｂにおいて、ホッパ１２から樹脂が供給される部分では、樹脂が溶融あるいは軟化することのないように、加熱シリンダ本体部１１Ｂの温度を所定の温度に維持しておく必要がある。例えばこの所定の温度は７０℃程度である。加熱シリンダ本体部１１Ｂはヒータ４１−１〜４１−４により加熱されているので、ホッパ１２から樹脂が供給される部分では逆に冷却して、例えば７０℃以下に維持する必要がある。そこで、加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部に冷却シリンダ１１Ｃが設けられ、ホッパ１２は冷却シリンダ１１Ｃを介して加熱シリンダ本体部１１Ｂに取り付けられている。冷却シリンダ１１Ｃ内には冷媒又は冷却水を流す通路が形成され、ここに冷媒又は冷却水を流すことで、加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部を冷却して、例えば７０℃以下に維持する。【００３１】
加熱シリンダ本体部１１Ｂ内で回転及び進退するスクリュ１３のフライト１３ａは、軸方向に沿って後方（樹脂供給側）から前方（ノズル側）にかけて、供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２，計量部Ｐ３として区別される。供給部Ｐ１はフィードゾーンとも称され、樹脂が供給される部分である。圧縮部Ｐ２はコンプレッションゾーンとも称され、供給された樹脂を圧縮しながら溶融する部分である。計量部Ｐ３はメータリングゾーンとも称され、溶融した樹脂を一定量づつ計量する部分である。【００３２】
スクリュ１３の回転に伴って冷却シリンダ１１Ｃが設けられた後端分から加熱シリンダ本体部１１Ｂの先端方向に移動してきた樹脂は、供給部Ｐ１で加熱シリンダ本体部１１Ｂからの熱を受けて加熱され、圧縮部Ｐ２で加熱シリンダ本体部１１Ｂからの熱とせん断による熱により軟化・溶融され、計量部Ｐ３で完全に溶融した状態で計量され、ノズル部１１Ａから射出される。【００３３】
一方、加熱シリンダ本体部１１Ｂは４つのゾーンに分割され、各々のゾーンに対応する加熱シリンダ本体部１１Ｂの外周にヒータ４１−１〜４１−４が設けられる。ヒータ４１−１が設けられたゾーンをＺ１とし、ヒータ４１−２が設けられたゾーンをＺ２とし、ヒータ４１−３が設けられたゾーンをＺ３とし、ヒータ４１−４が設けられたゾーンをＺ４とする。ヒータ４１−１〜４１−４の各々は、シリンダ温度制御器４０に接続され、シリンダ温度制御器４０から電流が供給されることで発熱し、加熱シリンダ本体部１１Ｂをゾーン毎に加熱することができる。シリンダ温度制御器４０は、ヒータ４１−１〜４１−４の各々に供給する電流を調節することで、加熱シリンダの温度分布、すなわち温度プロファイルを適切に変更して設定することができる。なお、分割するゾーンの数、すなわち別個に設けられるヒータの数は、図示されたように４個に限ることはない。ゾーンの数が多ければ細かく温度設定することができ、温度プロファイルをより詳細に設定することができる。【００３４】
また、加熱シリンダ本体部１１Ｂの先端側に取り付けられたノズル部１１Ａにもヒータ４１−５が設けられ、射出する樹脂の温度が維持されるようにノズル部１１Ａを加熱できるように構成されている。ヒータ４１−５にもシリンダ温度制御器４０から電流が供給され、ノズル部１１Ａを独立に温度制御することができる。【００３５】
また、加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部に設けられた冷却シリンダ部１１Ｃに供給する冷却水の水量も、シリンダ温度制御器４０により制御され、加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部の温度を制御することができる。【００３６】
ここで、加熱シリンダ１１の温度プロファイルについて図３を参照しながら説明する。図３は加熱シリンダ１１の温度分布を示すグラフである。【００３７】
上述のように、加熱シリンダ１１はゾーンＺ０〜Ｚ５に分割され、ゾーンＺ０に冷却シリンダ部１１Ｃが設けられている。ゾーンＺ１にはヒータ４１−１が、ゾーンＺ２にはヒータ４１−２が、ゾーンＺ３にはヒータ４１−３が、ゾーンＺ４にはヒータ４１−４が、夫々設けられている。【００３８】
加熱シリンダ本体部１１Ｂのノズル部１１Ａに最も近いゾーンＺ４での温度は、樹脂の種類や成形品の形状や外観に基づいて予め設定される温度であり、例えば、樹脂材料製造業者が推奨する温度に設定される。ここで、ゾーンＺ４の温度を２７０℃に設定すると仮定する。この設定温度２７０℃は、操作者が射出成形機（シリンダ温度制御器４０）に設定温度を入力することで設定される。一方、冷却シリンダ部１１Ｃが設けられた加熱シリンダ本体部１１Ｂの後端部のゾーンＺ５の温度は、樹脂を軟化・溶融させないような温度、例えば７０℃に設定される。この冷却シリンダ部１１Ｃでの設定温度も操作者が入力する。【００３９】
以上のように、ノズル側のゾーンＺ４と供給側の温度が操作者により設定される。従来は、これらの間のゾーンＺ３，Ｚ２，Ｚ１の温度も操作者が設定しており、それにより加熱シリンダ１１の温度プロファイルが設定されていた。したがって、温度プロファイルは操作者の温度設定に依存することとなり、操作者が始めて使用する樹脂や初めての成形条件であった場合に、不適切な温度プロファイルを設定してしまうおそれがあった。特に、溶融樹脂が蓄積される計量工程完了時のスクリュ前方に相当するゾーンＺ４の樹脂温度は、フィードゾーンＰ１，コンプレッションゾーンＰ２において、剪断により樹脂が発熱や、ヒータ４１−１〜４１−３から供給される熱の影響を受ける。一方、ゾーンＺ４の樹脂温度が不安定であると、金型内に充填されるスクリュ１３の前方の溶融樹脂の温度が不安定となり、射出圧が変動するなどして成形が安定しなくなる。このため、ゾーンＺ４の樹脂温度を安定させるべく、成形条件に対応してゾーンＺ１〜Ｚ３の温度を適切に設定する必要がある。【００４０】
そこで、本実施例では、１）成形サイクル時間、２）スクリュの計量ストローク、３）樹脂情報などの条件に基づいて、ゾーンＺ３，Ｚ２，Ｚ１の温度をシリンダ温度制御器４０が自動的に設定する。【００４１】
１）成形サイクル時間に基づく温度設定
成形品の大きさ（肉厚、重量）や金型温度、経験値より、操作者が想定成形サイクル時間を入力すると、成形機（シリンダ温度制御器４０）が自動的にゾーンＺ３，Ｚ２，Ｚ３の温度を以下の如く演算する。なお、以下においてＺ１〜Ｚ４はゾーンＺ１〜Ｚ４の設定温度を表すものとする。【００４２】
ａ）サイクル１０秒未満  ：Ｚ３＝Ｚ４，Ｚ２＝Ｚ４−５，Ｚ１＝Ｚ４−２０
ｂ）１０秒〜３０秒未満  ：Ｚ３＝Ｚ４−５，Ｚ２＝Ｚ４−１０，Ｚ１＝Ｚ４−３０
ｃ）３０秒〜６０秒未満  ：Ｚ３＝Ｚ４−５，Ｚ２＝Ｚ４−１５，Ｚ１＝Ｚ４−４０
ｄ）６０秒〜１８０秒未満：Ｚ３＝Ｚ４−１０，Ｚ２＝Ｚ４−２０，Ｚ１＝Ｚ４−５０
ｅ）１８０秒以上        ：Ｚ３＝Ｚ４−１０，Ｚ２＝Ｚ４−２５，Ｚ１＝Ｚ４−６０
以上のような演算により求められる各ゾーンの設定温度は、ゾーンＺ４の設定温度Ｚ４を２７０℃とした場合、以下のようになる。【００４３】
サイクル時間 Ｚ４（℃） Ｚ３（℃） Ｚ２（℃） Ｚ１（℃）
ａ）          ２７０        ２７０        ２６５        ２５０
ｂ）          ２７０        ２６５        ２６０        ２４０
ｃ）          ２７０        ２６５        ２５５        ２３０
ｄ）          ２７０        ２６０        ２５０        ２２０
ｅ）          ２７０        ２６０        ２４５        ２１０
図３は以上のａ）〜ｅ）のように各ゾーンの温度設定した場合の加熱シリンダ１１の温度プロファイルを示している。成形サイクル時間が長いほどゾーンＺ４からゾーンＺ１までの間での温度プロファイルの勾配は急に設定されていることがわかる。すなわち、成形サイクル時間が長いと、それだけ樹脂が加熱シリンダ１１に長く滞留して加熱されている時間が長くなり、樹脂が過度に加熱されるおそれがある。これを避けるため、加熱シリンダ本体部１１Ｂのノズル部１１Ａ側では所望の２７０℃となるように設定するが、成形サイクル時間が長くなるほど、ノズル部１１Ａ側から遠ざかるに連れて温度をより低く設定する。これにより、溶融樹脂が溶融温度以上に加熱されている時間が短くなり、成形サイクル時間が長い場合でも、樹脂の焼け等の問題が生じない。温度プロファイルはシリンダ温度制御器４０により自動的に設定されるため、操作者は成形サイクル時間を考慮して各ゾーンの設定温度を決定して入力するといった煩雑な操作を行う必要が無く、設定間違いによる不具合の発生も防止することができる。【００４４】
２）スクリュの計量ストロークに基づく温度設定
成形サイクル時間に加えて計量ストロークも指標とすることができる。計量ストロークは成形品の大きさ（肉厚、重量等）を温度プロファイルに反映する指標となる。例えば、計量ストロークＬをスクリュの径φＤで除した値を指標とする。スクリュ１３の径φDが２５ｍｍであり、計量ストロークＬが３７．５ｍｍであるとき、Ｌ／Ｄ＝３７．５÷２５＝１．５となる。このＬ／Ｄを以下のように指標とする。【００４５】
ｉ）Ｌ／Ｄ＝０．５未満：  １）における温度設定から２ランク下げる。【００４６】
ｉｉ）０．５〜１未満    ：  １）における温度設定から１ランク下げる。【００４７】
ｉｉｉ）１〜２．５未満    ：  １）における温度設定と同じ。【００４８】
ｉｖ）Ｌ／Ｄ＝２．５以上：  １）における温度設定から１ランク上げる。【００４９】
ここで、「１）における温度設定から２ランク下げる」ということは、上述の１）サイクル指標に基づく温度設定で得られる温度プロファイルを例えばａ）からｃ）にすることを意味する。すなわち、成形サイクル時間が長くても、計量ストロークが大きい場合はサイクル毎に射出する樹脂の量が多く、それに応じて加熱シリンダ本体部１１Ｂでの樹脂の滞留時間が短くなる。したがって、計量ストロークが大きい場合は、加熱シリンダ本体部１１Ｂ全体で樹脂を加熱するように加熱シリンダ本体部１１Ｂの全体にわたって高温とし温度勾配の小さな温度プロファイルとする。【００５０】
３）樹脂情報に基づく温度設定
射出成形に用いられる樹脂は熱可塑性樹脂が多く、結晶性樹脂と非晶性樹脂とに分けられる。一般的に、結晶性樹脂は非晶性樹脂に比べて溶融するために必要な熱量は多い。したがって、結晶性樹脂に対しては、高温で加熱する時間を非晶性樹脂よりも長くする必要があり、高温状態が長く続いて温度勾配の小さい温度プロファイルにすればよい。【００５１】
そこで、本実施例では、射出成形機が樹脂情報に関するテーブルを保持しており、樹脂情報が入力されると、その樹脂が結晶性樹脂であるか非晶性樹脂であるかを判別して、その判別結果をシリンダ温度制御器４０における温度設定に反映する。テーブルから判別することなく、結晶性樹脂であるか非晶性樹脂であるかを操作者が成形機に直接入力してもよい。【００５２】
例えば、樹脂情報を温度設定に反映させる例として、使用する樹脂が結晶性樹脂である場合は、１）の設定方法で求めた温度設定より１ランク上げた温度設定を用い（例えばｂ）であったらａ）とする）、非晶性樹脂である場合には、１）の設定方法で求めた温度設定のままとする。この場合、１）の設定方法で求めた温度設定がａ）であったときは、そのままａ）の温度設定を採用する。【００５３】
また、成形機が保持する樹脂情報として、樹脂の種類毎に且つゾーン毎に最大温度を決めておくこととしてもよい。例えば、樹脂の粘性を極端に下げたいようなときには、ゾーンＺ４の温度を、通常では設定しないような高い温度に設定することがあり得る。この場合には、上述の１）の設定方法で演算するとゾーンＺ１の設定温度も非常に高くなり、樹脂供給部で樹脂が既に軟化・溶融してしまうおそれがある。【００５４】
例えば、成形品が光ディスクである場合、成形材料としてポリカーボネート樹脂を用い、溶融樹脂の温度（すなわちＺ４の温度）を３８０℃近辺に設定し、成形サイクル時間は１０秒以下であるような場合がある。この場合、上述の１）の設定方法による演算によれば、ゾーンＺ１の温度は３６０℃となってしまう。ゾーンＺ１の温度が３６０℃に設定されると、樹脂供給部においてポリカーボネート樹脂が溶融してしまう。【００５５】
このような不具合を避けるために、各ゾーンＺ１〜Ｚ３の設定温度に上限値を設けておき、必要以上に高い温度設定が自動的になされないようにしておくこともできる。【００５６】
以上のように、本実施例では、成形サイクル時間、計量ストローク、樹脂情報のうち少なくとも一つの情報に基づいてゾーンＺ３，Ｚ２，Ｚ１の設定温度を演算に基づいて設定する。冷却シリンダ部１１Ｃの設定温度に関しては、操作者が設定することとしたが、冷却シリンダ部１１Ｃの設定温度も自動的に射出成形機側（例えば、シリンダ温度制御器４０）により設定することもできる。設定の例としては、冷却シリンダ部１１Ｃに近接したゾーンＺ１の設定温度に基づいて冷却シリンダ部１１Ｃの設定温度を設定することが考えられる。【００５７】
Ｚ１の温度が２００℃未満：  ４０℃
２００〜２５０℃未満    ：  ５０℃
２５０〜２７０℃未満    ：  ６０℃
２７０〜２９０℃未満    ：  ７０℃
２９０〜３１０℃未満    ：  ８０℃
Ｚ１の温度が３１０℃以上：  ９０℃
冷却シリンダ部１１Ｃの設定温度は上述の方法に限らず、任意の方法によって求めることができる。そのような関係を表す演算式で求めてもよいし、そのような関係で作られたテーブルを保持しておき、テーブルから設定温度を直接求めてもよい。冷却シリンダ部１１ＣのゾーンＺ０の温度設定は、冷却シリンダ部１１Ｃに供給する冷却水の水量を調節することで制御することができる。【００５８】
また、算出した設定温度により実際に成形を開始した場合に、ゾーンＺ４の温度の実績値が設定温度より高くなってしまう場合がある。これは樹脂のせん断による発熱量が大きい場合に起こり得る。このような場合、ゾーンＺ４の設定温度と実績温度との差に基づいて、ゾーンＺ３，Ｚ２の設定温度を補正することとしてもよい。例えば、ゾーンＺ４の設定温度が２７０℃であり、実績温度が２７５℃となったような場合、ゾーンＺ３の設定温度を下げることでゾーンＺ４の実績温度を下げることができ、結果としてゾーンＺ４の設定温度と実績温度との差を減少させ無くすことができる。【００５９】
本発明による射出成形機を用いることにより特に効果が期待できる一例として、プラスチックレンズの成形が挙げられる。近年、カメラが非常に小型化され、カメラ用のレンズとして非常に小さなプラスチックレンズが用いられるようになっている。【００６０】
プラスチックレンズの材料としては、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、等がある。プラスチックレンズは光学部品であり、高い透明性が要求されるが、これらの樹脂は長時間高温に維持されると変質して透明性が損なわれることがある。プラスチックレンズは肉厚が非常に薄く外形も小さいため、一個当たりの体積は非常に小さい。また、プラスチックレンズの成形サイクル時間は４０秒〜６０秒程度であり、成形サイクル時間が短いわけではない。【００６１】
これまでプラスチックレンズより大きな成形品を扱ってきた成形機の操作者が、このような小さなプラスチックレンズを成形する場合、操作者はプラスチックレンズ成形の特異性を認識できず、従来の設定方法で温度設定を行ってしまい、結果として樹脂が加熱シリンダ内で長時間滞留して加熱されるような温度プロファイルに設定してしまう。この場合、樹脂が変質してプラスチックレンズの品質が落ちるだけでなく、加熱シリンダ内で樹脂が焼きついてしまい、加熱シリンダを分解清掃あるいは交換しなければならないといった不具合が発生する。【００６２】
しかし、本発明による射出成形機を用いれば、成形品の大きさ、成形サイクル時間、樹脂の種類といった要素を考慮して、射出成形機が自動的に温度プロファイルを決定し設定してくれるので、操作者が不慣れであっても常に適切な温度プロファイルを設定することができ、誤った温度プロファイルを設定してしまうことにより問題が発生することを防止することができる。【００６３】
なお、上述の実施例では、加熱シリンダ本体部１１Ｂのノズル部１１Ａに近いゾーンＺ４から冷却シリンダ部１１Ｃに近いゾーンＺ１までの温度設定について説明したが、ノズル部１１Ａのゾーン５の温度設定も同様に温度プロファイルに対応して自動的に成形機が設定することができる。さらに、温度プロファイルに対応した調整を行うことなく、ゾーンＺ４の温度と同じ温度を設定してもよい。さらに、オペレータがノズルの先端から糸引きの発生の有無等の成形状況を見つつ、個別に設定温度を入力してもよい。【００６４】
また、ゾーンＺ１〜Ｚ５の加熱用のヒータ４１−１〜４１−５として、可撓性のバンドにコイルを埋設し、コイルの抵抗により加熱するバンドヒータを用いてもよいし、誘導加熱装置を用いてもよい。【００６５】
本発明は上述の具体的に開示された実施例に限られず、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変形例、改良例がなされるであろう。【００６６】
本出願は２００６年３月１３日出願の優先権主張日本特許出願第２００６−０６８１０６号に基づいており、その全内容はここに援用される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、樹脂を加熱しながら溶融し射出する射出装置を備えた射出成形機に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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