(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形型のキャビティに充填した樹脂が射出成形中にキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する方法であり、
前記キャビティを複数個に分割した微小空間毎に、前記キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、前記キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながら前記キャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化を、コンピュータを利用して数値計算する工程と、
キャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、
前記工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から、剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを次式：
Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃ；ここで、
Ａ，Ｂ，Ｃは、予め実験結果によって決定されている定数であり、
Ａ＞０であり、
Ｂ＞０であり、
Ｐは、流動停止時圧力であり、
ＡＰは、圧力積分値である、
に従って算出する工程と、
前記キャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを、剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間を特定する工程、
を備えていることを特徴とする、射出成形中に樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する方法。
【請求項２】
射出成形品の意匠面を成形するキャビティ面と、射出成形品の非意匠面を成形するキャビティ面と、その非意匠面を成形するキャビティ面に開口している加圧流体注入用流路を備えている射出成形型であり、
その開口の位置が下記のプロセス、すなわち、
前記射出成形型のキャビティを複数個に分割した微小空間毎に、前記キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、前記キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながら前記キャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化を、コンピュータを利用して数値計算する工程と、
意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、
前記工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から、剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを次式：
Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃ；ここで、
Ａ，Ｂ，Ｃは、予め実験結果によって決定されている定数であり、
Ａ＞０であり、
Ｂ＞０であり、
Ｐは、流動停止時圧力であり、
ＡＰは、圧力積分値である、
に従って算出する工程と、
意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを、剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間を特定する工程、
非意匠面を成形するキャビティ面のうち、特定された微小空間が存在する範囲内に、加圧流体注入用流路の開口を設定する工程を経て決定されていることを特徴とする射出成形型。
【請求項３】
意匠面と非意匠面を有する射出成形品を射出成形する方法であり、
実際に射出成形するに先立って、下記の分析、すなわち、
射出成形型のキャビティを複数個に分割した微小空間毎に、前記キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、前記キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながら前記キャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化を、コンピュータを利用して数値計算する工程と、
意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、
前記工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から、剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを次式：
Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃ；ここで、
Ａ，Ｂ，Ｃは、予め実験結果によって決定されている定数であり、
Ａ＞０であり、
Ｂ＞０であり、
Ｐは、流動停止時圧力であり、
ＡＰは、圧力積分値である、
に従って算出する工程と、
意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間を特定する工程を実施しておき、
実際の射出成形時には、溶融樹脂の充填工程に続けて、特定された微小空間が存在する範囲に向いあう非意匠面に向けて加圧流体を注入する工程を実施することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形品を射出成形する射出成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形技術は、射出成形型を閉じることで確保されるキャビティに溶融樹脂を充填する工程と、キャビティに充填した溶融樹脂を冷却して固化する工程と、射出成形型を開けて射出成形型から射出成形品を取り出す工程を備えている。射出成形品はキャビティ形状に成形されて固化している。
樹脂は収縮しながら固化する。キャビティに充填した溶融樹脂がキャビティ内で収縮することに対して対策を施さないと、樹脂が収縮する結果、樹脂がキャビティ面から剥離してしまう。キャビティ面から剥離した状態で樹脂が固化すると、射出成形品の形状はキャビティ形状からずれてしまい、正確な形状に成形することができない。そこで、キャビティに溶融樹脂を充填し終えた後も、キャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続ける技術が開発されている。通常は保圧工程といわれる。保圧工程を実施すると、キャビティ内で樹脂が収縮することを補償するように樹脂がキャビティに追加充填される。
しかしながら、保圧工程では樹脂が冷却して流動しづらくなっており、樹脂が収縮することを補償するように追加充填するためには、キャビティに追加充填する樹脂に強大な圧力を加える必要がある。このために、射出成形型は強大な圧力に耐えられるように製作する必要があり、射出成形型がひどく大型化しやすい。
【０００３】
この問題に対処するために、特許文献１の技術が提案されている。多くの射出成形品には、意図した形状に仕上げる必要がある面（意匠面）と、その裏面であって表面の仕上がりが悪いことが許容される面（非意匠面）がある。特許文献１の技術では、射出成形品の非意匠面を成形するキャビティ面に開口する加圧流体注入用流路を有する射出成形型を用いる。
特許文献１の技術では、キャビティに充填した溶融樹脂がキャビティ内で収縮することによって、樹脂が意匠面を成形するキャビティ面から剥離する前に、非意匠面と非意匠面を成形するキャビティ面の間に加圧流体を注入して樹脂の非意匠面とキャビティ面を剥離させる。射出成形品の非意匠面とキャビティ面の間に加圧流体を注入すると、射出成形品の非意匠面がキャビティ面から剥離し、樹脂の収縮によって生じる「ひけ」を非意匠面側に集中させることができる。射出成形品の意匠面については、意匠面を成形するキャビティ面に密着した状態を維持することができる。特許文献１の技術によると、保圧工程でキャビティに追加充填する樹脂に掛ける圧力を顕著に低減することができる。射出成形型が大型化するのを抑制することができる。なお、特許文献１の技術は、本出願の出願時点ではまだ公開されていないことに留意されたい。
【０００４】
【特許文献１】特願２００４−３７３７５１号の明細書と図面
【０００５】
特許文献１の技術では、キャビティに充填した溶融樹脂が収縮しながら固化する際に、樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所に向けて加圧流体を集中的に注入するのが効果的である。しかしながら、収縮する樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を特定するのはなかなか困難であり、実行してみると、非意匠面側から加圧流体を注入しない箇所で、樹脂が意匠面を成形するキャビティ面から剥離してしまうことが起こる。
これを避けるためには、非意匠面の様々な箇所に向けて加圧流体を注入すればよいが、そうすると、射出成形型に加圧流体注入用流路を何本も形成しなければならず、射出成形型が複雑なものとなってしまう。収縮する樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する技術が必要とされている。
【０００６】
上記は、収縮する樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する必要があることを示す一つの例示であり、収縮する樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する必要はそれに限られない。樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を特定できれば、ゲートの位置を修正したり、板厚を修正したり、射出成形型の温度を修正したりして、剥離しやすい箇所で樹脂が剥離しないように改善することが可能となる。
【０００７】
射出成形中の樹脂の挙動を数値計算するプログラムが市販されている。このプログラムでは、キャビティを複数個の微小空間毎に分割し、微小空間毎に、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の計時的変化を、数値計算して求める。
この数値計算プログラムを利用することによって、射出成形中に生じる樹脂の挙動をシミュレーションすることができ、良好に射出成形するための射出成形条件の算出過程等が大幅に簡単化された。
【０００８】
しかしながら、この数値計算手法でも、収縮する樹脂がキャビティ面から剥離するか否かを計算することは難しい。樹脂がキャビティ面から剥離するか否かは、樹脂が収縮することによってキャビティ面から剥がれようとする力と、樹脂にかかっている圧力によって樹脂をキャビティ面に密着させておく力と、樹脂とキャビティ面の密着力等が複雑に絡み合って決まる。力の微妙なバランスに拠って、樹脂がキャビティ面から剥離するか否かがきめられる。数値計算手法を用いても、収縮する樹脂がキャビティ面から剥離する箇所を予測することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するために創案された。
本発明では、キャビティに充填した樹脂がキャビティ面から剥離しやすいか否かを示す評価値を算出する方法を提供する。本発明では、その評価値を利用して樹脂がキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測する方法を提供する。本発明では、樹脂が意匠面を成形するキャビティ面から剥離しやすい箇所の裏面に向けて選択的に加圧流体を注入することによって、樹脂が意匠面を成形するキャビティ面から剥離しない状態で射出成形する方法を提供する。あるいは、そのために用いる射出成形型を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（請求項１に記載の発明）
この方法は、射出成形型のキャビティに充填した樹脂が射出成形中にキャビティ面から剥離しやすい箇所を予測するための方法である。この方法は、従来から既知の数値計算工程を備えている。この数値計算工程では、キャビティを複数個に分割した微小空間毎に、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化をコンピュータを利用して数値計算する。
この方法は、その数値計算結果に基づいて、キャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、前記工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを算出する工程と、キャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間を特定する工程を備えている。
【００１１】
本発明者らの研究によって、射出成形中に樹脂がキャビティ面から剥離するか否かには溶融樹脂の流動が停止した時に溶融樹脂に作用していた圧力が大きな影響を与えることがわかってきた。また、流動が停止した時から樹脂が固化した時までに溶融樹脂に作用した圧力の積分値が大きな影響を与えることがわかってきた。両者ともに大きい箇所では、樹脂がキャビティ面から剥離する可能性は低いのに対し、両者ともに小さい箇所では、樹脂がキャビティ面から剥離する可能性が高いことがわかってきた。
本発明の評価方法を用いれば、樹脂がキャビティ面から剥離いやすい箇所を容易に特定することができる。すなわち、「ひけ」が発生し易い箇所を、容易に特定することができる。本発明の評価方法によれば、射出成形型を実際に製造する前に、「ひけ」が発生するか否かを予測することができ、「ひけ」は発生する場合には、「ひけ」の発生を防止する対策を事前に講じることができる。あるいは、特許文献１の技術に対しては、加圧流体を注入することが有効な範囲が事前に判明する。良好な射出成形型を製作するまでの過程が大幅に簡単化される。
【００１２】
上記の評価値Ｍは、次式によって算出する。
Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃ
上記において、Ａ，Ｂ，Ｃは、予め実験結果によって決定されている定数であり、Ａ＞０であり、Ｂ＞０であり、Ｐは、流動停止時圧力であり、ＡＰは、圧力積分値である。
【００１３】
上記式で算出される評価値Ｍは、樹脂が射出成形中にキャビティ面から剥離しやすい程度によく相関していることが確認されている。Ｍが大きい箇所では、樹脂がキャビティ面から剥離する可能性が低いのに対し、Ｍが小さい箇所では、樹脂がキャビティ面から剥離する可能性が高いことが確認されている。
【００１４】
（請求項２に記載の発明）
本発明によると、特許文献１に記載されている射出成形技術に適した射出成形型を簡単に製作することができる。
本発明によって得られる射出成形型は、射出成形品の意匠面を成形するキャビティ面と、射出成形品の非意匠面を成形するキャビティ面と、その非意匠面を成形するキャビティ面に開口している加圧流体注入用流路を備えている。本発明によって得られる射出成形型は、その開口の位置が下記のプロセスによって決定されている。
そのプロセスは、射出成形型のキャビティを複数個に分割した微小空間毎に、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化をコンピュータを利用して数値計算する工程と、意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、前記工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを算出する工程と、意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間微小空間を特定する工程と、非意匠面を成形するキャビティ面のうち、特定された微小空間が存在する範囲内に加圧流体注入用流路の開口を設定する工程を備えている。評価値Ｍは、前述の式：Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃによって算出する。
こうして得られる射出成形型は、意匠面を成形するキャビティ面から樹脂が剥離しやすい範囲に加圧流体注入用流路が開口しており、特許文献１に記載されている射出成形方法に適している。意匠面を成形するキャビティ面から樹脂が剥離するよりも前に、その裏面側をキャビティ面から剥離することができ、成形品の意匠面の形状が意図したものからズレることを効果的に抑制する。
【００１５】
（請求項３に記載の発明）
本発明によると、特許文献１に記載されている射出成形方法を確実に実施することができる。本発明の方法は、意匠面と非意匠面を有する成形品を射出成形する方法であり、実際に射出成形するに先立って、下記の分析段階を実施する。分析段階では、射出成形型のキャビティを複数個に分割した微小空間毎に、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の経時的変化をコンピュータを利用して数値計算する工程と、意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に、溶融樹脂の流動が停止した時の圧力と、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値を算出する工程と、その工程で算出された流動停止時圧力と圧力積分値の両者から剥離しやすさの程度を示す評価値Ｍを算出する工程と、意匠面を成形するキャビティ面に接する微小空間毎に算出された評価値Ｍを剥離しやすさの限界を示す基準値と比較し、その基準値を超えて剥離しやすい評価値Ｍを示している微小空間を特定する工程を実施する。評価値Ｍは、前述の式：Ｍ＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃによって算出する。
実際の射出成形時には、溶融樹脂の充填工程に続けて、特定した微小空間が存在する範囲に向いあう非意匠面に向けて加圧流体を注入する工程を実施する。
本発明の射出成形方法によると、意匠面を成形するキャビティ面から樹脂が剥離するよりも前に、その裏面側をキャビティ面から剥離することができ、成形品の意匠面の形状が意図したものからズレることを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャビティに充填した樹脂に「ひけ」が発生し易い箇所を予測することが可能となる。「ひけ」が発生し易い箇所の裏面に加圧流体を導入して意匠面に「ひけ」が発生することを防止する技術を採用する場合には、加圧流体を導入するための開口位置を決定するまでの過程が簡単化される。また、「ひけ」が発生しない射出成形条件を選定するまでの過程が簡単化される。いずれにしても、射出成形品を意図した形状に仕上げるまでの過程が簡単化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
（第１形態）  射出成形型のキャビティに充填した樹脂が射出成形中にキャビティ面から剥離しやすいか剥離しづらいかを示すレベルを面張りレベルという。面張りレベルが高ければ、樹脂がキャビティ面から剥離しづらい。計算された面張りレベルが低い箇所が意匠面で検出された場合には、意匠面では低い面張りレベルが計算されなくなるまで、キャビティの形状を変更する。
（第２形態）  面張りレベルが低い箇所が計算された場合には、保圧工程における圧力を高める。
【実施例】
【００１８】
本発明の射出成形技術に係る一実施例を図面を参照しながら説明する。本実施例では、自動車のバンパーを射出成形する。
図１は、本実施例で射出成形された射出成形品１０の斜視図を示す。図２は、射出成形品１０を成形する射出成形型２の断面図と、加圧エアー注入装置５０のブロック構成図を示す。図３は、本実施例の射出成形方法の工程図を示す。図４は、射出成形過程をシミュレーションする数値計算（ＣＡＥ）プログラムが実行する処理のフローチャートを示す。図５には、成形型２のキャビティに樹脂を充填し始めてから、キャビティに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、樹脂に生じると圧力と温度の経時的変化の一例を示す。これは、ＣＡＥプログラムで計算された結果を示している。図６、図７には、図５とは相違する微小空間（メッシュ）における樹脂の圧力と時間の経時的変化を示す。
【００１９】
射出成形品１０は、図１に示すように、意匠面（表面）１１と、非意匠面（裏面）１２を持っている。意匠面１１は、意図した表面形状に仕上げる必要がある面である。非意匠面１２は、表面形状が重視されない面である。なお、図１に示す薄墨部１０ａ，１０ｂは、後述するように、樹脂の面張りレベルＭ（ｘ）が低い箇所である。樹脂の面張りレベルＭ（ｘ）は、キャビティに充填した樹脂が射出成形中にキャビティ面から剥離しやすい程度を示す評価値であり、評価値が高いほど剥離しづらく、評価値が低いほど剥離しやすい。
【００２０】
射出成形装置は、図２に示す射出成形型２と、加圧エアー注入装置５０と、射出成形の各工程を制御する制御装置（特に図示していない。）と、後述するＣＡＥシステムを備えている。ＣＡＥシステムは、キャビティに樹脂を充填し始めてから、保圧工程と冷却工程を経て射出成形品が形成されるまでの間の樹脂の挙動をシミュレーションし、樹脂に生じる圧力と温度の計時的変化を数値計算するコンピュータシステムであり、市販されているプログラムを利用している。図２は、図１に示した射出成形品１０のII−II線に対応する位置での射出成形型２の断面図を示している。
射出成形型２は、第１型２０と第２型３０を有している。図２では、第１型２０と第２型３０が組み合わされることによって、成形型２が閉じた状態を示している。成形型２が閉じた状態では、第１型２０の第１キャビティ面２１と、第２型３０の第２キャビティ面３１によって、キャビティ２ａが形成される。成形型２を開くときには、第１型２０と第２型３０を分離する。キャビティ２ａの形状は、射出成形品１０（図１参照）の形状に対応している。すなわち、第１型２０の第１キャビティ面２１は、射出成形品１０の意匠面１１を成形する。第２型３０の第２キャビティ面３１は、射出成形品１０の非意匠面１２と端面を成形する。
成形型２の第１型２０と第２型３０は、それぞれ型の支持部材（図示省略）に取り付けられている。第２型３０の支持部材は、射出成形装置の制御装置により、第１型２０に対して接近する方向あるいは離間する方向にスライド移動可能に構成されている。これにより、成形型２が開閉される。
【００２１】
第１型２０には、成形型２の外部と第１キャビティ面２１を連通するゲート２２が設けられている。ゲート２２には、成形型２の外部に配置された射出ノズル（図示省略）から溶融樹脂が射出される。
第２型３０には、流路３２と流路３３が形成されている。流路３２は、その一端が第２キャビティ面３１に開口するとともに、他端が外部に開口している。流路３３も流路３２と同様に、その一端が第２キャビティ面３１に開口するとともに、他端が外部に開口している。流路３２の第２キャビティ面３１における開口部には、ベント部材３２ａが挿入されている。流路３３の第２キャビティ面３１における開口部にも、ベント部材３３ａが挿入されている。ベント部材３２ａ、３３ａは、キャビティ２ａに溶融樹脂が充填された際に、溶融樹脂が流路３２，３３に入り込まないように構成されている。なお、流路３２，３３の配設位置は、予めＣＡＥシステムを利用して決定している。その詳細については後述する。
【００２２】
図２に示すように、流路３２，３３には、加圧エアー注入装置５０が接続されている。加圧エアー注入装置５０には、フィルタ５１、レギュレータ５２、バルブ５３が設けられている。フィルタ５１、レギュレータ５２、バルブ５３は、流体配管５４の一端５４ａの側から、フィルタ５１、レギュレータ５２、バルブ５３の順に流体配管５４に介装されている。バルブ５３の出口側に接続された流体配管５４は二又に分岐されている。そして、一方が流路３２に接続され、他方が流路３３に接続される。
なお、流体配管５４の一端５４ａには、高圧な工場エアーが供給されている。
加圧エアー注入装置５０のバルブ５３が開かれると、フィルタ５１により異物が除去され、レギュレータ５２により圧力が所定値（例えば、０．５ＭＰａ）に調圧された加圧エアーが流路３２，３３に供給される。
【００２３】
このように構成された射出成形装置を用いて射出成形品１０を成形する各工程を、図３を参照して簡単に説明する。各工程は、射出成形装置の制御装置によって制御され、実行される。
射出成形品１０を成形するときには、まず成形型２を閉じる工程を実行する。この型閉じ工程を開始する時刻を時刻ｓ０とする。射出成形装置の制御装置は、第２型３０（併せて、図２参照）が取り付けられている支持部材を第１型２０方向に移動し、第２型３０と第１型２０を組み合わせ、成形型２を閉じる。これによって、キャビティ２ａが形成される。
【００２４】
図３に示す時刻ｓ１で型閉じ工程が終了すると、続いて溶融樹脂の充填工程が実行される。充填工程では、射出ノズルから射出された溶融樹脂がゲート２２（併せて図２参照）を通過してキャビティ２ａに充填されてゆく。そして、溶融樹脂が流路３２，３３に設けられているベント部材３２ａ，３３ａを通過した直後のタイミング（図３に示す時刻ｓ２）で、加圧エアー注入装置５０のバルブ５３が開かれる。これにより、流路３２，３３に加圧エアーが供給される。流路３２，３３に供給された加圧エアーは、キャビティ２ａに注入される。流路３２，３３は第２キャビティ面３１側に設けられているので、キャビティ２ａに充填された樹脂は第２キャビティ面３１から剥離し、第１キャビティ面２１に密着する。特に、流路３２，３３の第２キャビティ面３１に開口している付近では、樹脂が第１キャビティ面２１に密着する効果が高い。この際、キャビティ２ａに充填された樹脂は、温度が低下して収縮しはじめている。
【００２５】
図３に示す時刻ｓ３で、充填工程が終了したら、保圧工程及び冷却工程が開始される。保圧工程では、ゲート２２（併せて図２参照）からキャビティ２ａに加えられる圧力がほぼ一定に維持され、キャビティ２ａで収縮した分の溶融樹脂が補充（追加充填）される。冷却工程では、第１型２０と第２型３０を通過している冷却配管（図示省略）を通過している冷却水によって、溶融樹脂が冷却されて固化する。そして、射出成形装置の制御手段は、図３に示す時刻ｓ４で保圧工程を終了する。また、時刻ｓ５で、冷却工程を終了するとともに、加圧エアー注入装置５０のバルブ５３を閉じて空気注入工程を終了する。次に、時刻ｓ５で、型開き工程に移行することによって、成形型２が開かれる。時刻ｓ６で、製品取出工程を実行して射出成形品１０を射出成形型２から取り出す。
【００２６】
次に、射出成形型２の第２型３０の流路３２，３３の配設位置について、図４〜図７を参照して詳細に説明する。
成形型２のキャビティ２ａの形状はＣＡＤを用いて設計されており、形状を記述するデータが既知である。そのデータを利用して、実際に成形型２を製造する前に、ＣＡＥシステムを用いて、キャビティ２ａに充填する樹脂の挙動をシミュレーションすることができる。成形型２のゲート２２から注入される溶融樹脂は、キャビティ２ａ内を流動しながらキャビティ２ａを充填してゆく。この際、キャビティ２ａ内の場所によって、溶融樹脂の流動と固化の状況が相違する。そこで、ＣＡＥシステムでは、キャビティ２ａ内の空間を格子状に多数の微小空間（メッシュ）に分割する。メッシュ内では、樹脂の流動速度と圧力と温度が一定であるとできる程度に細かなメッシュに分割する。ＣＡＥプログラムを利用すると、メッシュ毎に、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、保圧工程と冷却工程を経て、溶融樹脂が固化して射出成形品に成形されるまでの間に、各メッシュ内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度の計時的変化を数値計算することができる。ＣＡＥシステムによって実行される数値計算の手法は、既知の手法であり、詳細な説明は省略する。
【００２７】
ＣＡＥシステムは、ＣＰＵ等の制御手段、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶手段、液晶表示器等の表示手段、キーボード等の入力手段を備えている。
本実施例のＣＡＥシステムに、成形型２のキャビティ２ａの形状が入力されると、ＣＡＥシステムは、図４のフローチャートに示す処理を実行する。このプログラムは、ＣＡＥシステムの記憶手段に記憶されており、制御手段により適宜読み出されて実行される。
ステップＡ１０で、ＣＡＥシステムに、メッシュデータや、成形条件（溶融樹脂の射出速度、成形型２や樹脂の温度等）や、材料データ（樹脂固有のｐｖｔ特性、樹脂固有の粘度特性等）が入力される。メッシュデータには、キャビティ２ａを細かな多数の微小空間（メッシュ）に分割するためのデータが入力される。ステップＡ１０で必要なデータが入力されると、ＣＡＥプログラムは、ステップＡ１１で、メッシュ毎に、各メッシュ内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度を数値計算する。ＣＡＥプログラムは、キャビティに溶融樹脂を充填し始めてから、保圧工程と冷却工程を経て、溶融樹脂が固化して射出成形品に成形されるまでの間、各微小空間内に存在する樹脂に生じる流動速度と圧力と温度を数値計算する。これによって、各微小空間毎に、流動速度と圧力と温度の経時的変化を示すデータが計算される。
【００２８】
各メッシュにおける樹脂の流動速度と圧力と温度は、射出成形工程の進行に伴って変化する。図５の上段には、キャビティ２ａ内の所定のメッシュ（ｘ１番目のメッシュ）の樹脂の圧力Ｐ（Ｐａ）の時間ｓ（ｍｉｎ）に対する変化の様子を示す。また、図５の下段には、当該メッシュの樹脂の温度Ｔ（℃）と時間ｓ（ｍｉｎ）に対する変化の様子を示す。これらの経時的変化は、メッシュによって相違し、例えば、ゲート２２（併せて図２参照）直下に位置するメッシュでは、充填工程終了時の圧力Ｐ（Ｐａ）は、図５に示すメッシュよりも高くなる。なお、図５は、温度Ｔ１（℃）で流動が停止する樹脂を用い、温度Ｔ２（℃）で固化する樹脂を利用している場合を示している。
当該メッシュの樹脂の圧力Ｐ（Ｐａ）は、時刻ｓ３で充填工程が終了し、保圧・冷却工程に進行して少し時間が経過した時にピーク値を向かえる。そして、工程が進行するにつれて樹脂は収縮しながら固化し、圧力Ｐ（Ｐａ）はピーク値から低下し続ける。そして、時刻ｓＹで樹脂の温度がＴ１（℃）となって樹脂の流動が停止する。樹脂の流動が停止する時の樹脂の圧力はｐ１（Ｐａ）となっている。そして、時刻ｓ５で樹脂の温度がＴ２（℃）となって樹脂が固化する。樹脂が固化する時の樹脂の圧力はｐ２（Ｐａ）となっている。
【００２９】
ＣＡＥプログラムが、各メッシュ毎に、図５に例示したような、樹脂の流動速度と圧力と温度の経時的変化を計算すると、ＣＡＥシステムの制御手段は、図４のステップＡ１２に処理を進める。
ステップＡ１２で、ＣＡＥシステムの制御手段は、メッシュの順番を示す変数ｘに１を代入してステップＡ１４に進む。なお、変数ｘに対応する樹脂の位置は、ＣＡＥシステムの記憶手段に記憶されている。
ステップＡ１４では、ステップＡ１２で指定されたメッシュの面張りレベルＭ（ｘ）を式１：Ｍ（ｘ）＝Ａ＊Ｐ＋Ｂ＊ＡＰ＋Ｃに従って算出する。式１において、Ａ，Ｂ，Ｃは、予め実験結果によって決定されている定数であり、Ａ＞０であり、Ｂ＞０である。
Ｐは、ステップＡ１２で指定されたメッシュに存在する樹脂が流動を停止した時の圧力であり、図５に例示した場合には、ｐ１（Ｐａ）である。
ＡＰは、ステップＡ１２で指定されたメッシュに存在する溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値である。図５に例示した場合には、時刻ｓＹで樹脂の流動が停止しており、時刻ｓ５で樹脂が固化している。従って図５のハッチに示す面積が、溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値である。
【００３０】
ここで、上記した式１について説明する。樹脂の流動が停止したメッシュでは、そのメッシュに周囲から樹脂が供給されなくなる。発明者らは、この時点で当該メッシュにかかっていた圧力が、当該メッシュの面張りレベルに重要な影響を与えることを見出した。また、当該メッシュについての樹脂の流動停止時から固化時までの圧力の積分値が、樹脂が固化するまでに受けた密度向上度合いに重要な影響を与えることを見出した。そして、密度向上度合いが面張りレベルを向上させることも確認した。
以上のことから、樹脂の流動が停止した時の圧力と、樹脂の流動停止時から固化時までの圧力の積分値が、面張りレベルに大きく影響することが確認された。
そこで、Ｍ（ｘ）を目的変数とする回帰式を、上記した式１のように、樹脂の流動停止時の圧力と、樹脂の流動停止時から固化時までの圧力の積分値を説明変数として表す。そして、定数Ａ，Ｂ，Ｃについては、実験データに基づいて予め決定しておく。
【００３１】
図４のステップＡ１４では、定数Ａ，Ｂ，Ｃが予め求められている式１に、ステップＡ１２で指定されたメッシュに存在する溶融樹脂の流動が停止した時の圧力（図５のｐ１）と、ステップＡ１２で指定されたメッシュに存在する溶融樹脂の流動が停止した時から樹脂が固化した時までの圧力の積分値（図５のハッチに示す面積）を代入し、ステップＡ１２で指定されたメッシュの面張りレベルＭ（ｘ）を算出する。
【００３２】
図４のステップＡ１６では、ＣＡＥシステムの制御手段が、算出した面張りレベルＭ（ｘ）が、樹脂のキャビティ面からの剥離しやすさの限界を示す基準値未満であるか否かを判別する。算出したＭ（ｘ）が基準値未満である場合には（ステップＡ１６のＹｅｓ）、ステップＡ１８に進む。算出したＭ（ｘ）が基準値以上である場合には（ステップＡ１６のＮｏ）、ステップＡ２０に進む。
ステップＡ１８では、制御手段は、算出したＭ（ｘ）の値を変数ｘの位置に対応させて記憶手段（特に図示していない。）に記憶する。そして、ステップＡ２０に進む。
ステップＡ２０で、制御手段は、変数ｘに１を加算しステップＡ２２に進む。
ステップＡ２２で、制御手段は、ステップＡ２０で１を加算したｘがメッシュの総数ｎを超えているか否かを判別する。メッシュの総数ｎを超えている場合（ステップＡ２２のＹｅｓ）には、終了する。メッシュの総数をｎを超えていない場合（ステップＡ２２のＮｏ）には、ステップＡ１４に戻る。
【００３３】
これにより、ＣＡＥシステムの記憶手段には、面張りレベルＭ（ｘ）が基準値に達しないメッシュの変数ｘ（メッシュの順番）と、当該メッシュの面張りレベルＭ（ｘ）が順次記憶される。図６、図７は、図５に計時的変化を示したメッシュとは相違するメッシュの、圧力Ｐ（Ｐａ）と時間ｓ（ｍｉｎ）の計時的変化例を示す。図６のメッシュでは、「樹脂の流動停止時の圧力」は、図５のメッシュと同じｐ１（Ｐａ）であるが、「樹脂の流動停止時から固化時までの圧力の積分値」は、図５のメッシュよりも小さい。また、図７のメッシュでは、「樹脂の流動停止時から固化時までの圧力の積分値」は、図５のメッシュと同じであるが、「樹脂の流動停止時の圧力」は、図５のメッシュよりも小さい。したがって、図６に示したメッシュ及び図７に示したメッシュともに、図５に示したメッシュよりも面張りレベルＭ（ｘ）は小さくなる。
【００３４】
図４に示すステップＡ１８で、ＣＡＥシステムの記憶手段に記憶されされたメッシュは面張りレベルＭ（ｘ）が小さく、キャビティ面に当接する表面に「ひけ」が発生し易い。前述したように、各メッシュの変数ｘに対応する射出成形品１０の位置は、予めＣＡＥシステムの記憶手段に記憶されている。したがって、ＣＡＥシステムの制御手段は、該当するメッシュの面張りレベルＭ（ｘ）と、該当するメッシュの変数ｘに対応する射出成形品１０の位置を記憶手段から読み出す。そして、図１に示すように、表示手段に、該当するメッシュに対応する箇所が判別可能な状態で（色分け等により）射出成形品１０を表示することができる。ここでは、３次元的に配置されているメッシュ群のうち、意匠面を成形するキャビティ面に接するメッシュについてのみ、面張りレベルＭ（ｘ）が基準値に満たないメッシュを検索し、検索されたメッシュに接するキャビティ面に薄墨部１０ａ，１０ｂが施されている。
【００３５】
図１に示す薄墨部１０ａ，１０ｂは、射出成形品１０の意匠面１１に存在する。前述したように、射出成形品１０の意匠面１１は意図した形状に仕上げる必要がある面である。したがって、何らかの対策を講じる必要がある。
本実施例では、これらの箇所の裏面１２に、空気注入工程（併せて、図３参照）で加圧エアーが注入されるように、流路３２，３３（併せて、図２参照）を配設する。これにより面張りレベルが小さく、意匠面１１に「ひけ」が発生し易い箇所の樹脂の裏面１２に効果的に加圧エアーを注入することができる。これにより、当該箇所の樹脂を第２キャビティ面３１から剥離し、樹脂の収縮による「ひけ」を裏面側に集中させることができる。それとともに、当該箇所の意匠面（表面）１１を第１キャビティ面２１に密着した状態を維持することができる。意匠面１１が第１キャビティ面２１に密着した状態を維持すると、当該箇所の意匠面１１を意図した形状に仕上げることができる。したがって、射出成形品１０を容易に意図した形状に仕上げることができる。
【００３６】
本実施例では、加圧流体を注入する工程で、加圧流体として加圧エアーを注入する場合について説明したが、加圧流体は、空気以外の気体や液体等でもよい。
本実施例では、樹脂の面張りレベルＭ（ｘ）を評価して、Ｍ（ｘ）が基準値に達していないメッシュを検出し、当該メッシュが意匠面１１側にあれば、意匠面１１に「ひけ」が発生することを防止している。具体的には、本実施例では、「ひけ」が発生し易い箇所の裏面１２に加圧エアーを注入する流路３２，３３を第２型３０に配設して対策している。しかしながら、別の対策を講じるようにしてもよい。例えば、意匠面１１に「ひけ」が発生し易い箇所に、より樹脂が供給され易いように、キャビティ２ａの形状を変更して成形型を製造するようにしてもよい。また、保圧工程を長く設定するようにしてもよい。あるいは、保圧工程で掛ける圧力を増大することも可能である。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例で射出成形された射出成形品１０の斜視図を示す。
【図２】射出成形品１０を成形する射出成形型２の断面図と、加圧エアー注入装置５０のブロック構成図を示す。
【図３】本実施例の射出成形方法の工程図を示す。
【図４】射出成形の過程をシミュレーションする数値計算（ＣＡＥ）プログラムが実行する処理のフローチャートを示す。
【図５】キャビティ２ａに樹脂を充填し始めてから、キャビティ２ａに追加充填する溶融樹脂に圧力を加え続けながらキャビティに充填した溶融樹脂が冷却して成形されるまでの間に、樹脂に生じる圧力と温度の経時的変化の一例を示す。
【図６】図５のメッシュ（微小空間）とは相違するメッシュにおける、樹脂の圧力の経時的変化を示す。
【図７】図５のメッシュ（微小空間）とは相違するメッシュにおける、樹脂の圧力の経時的変化を示す。
【符号の説明】
【００３９】
２    成形型
２ａ  キャビティ
１０  射出成形品
１１  意匠面
１２  非意匠面
２０  第１型
２１  第１キャビティ面
２２  ゲート
３０  第２型
３１  第２キャビティ面
３２，３３  流路
３２ａ，３３ａ  ベント部材
５０  加圧エアー注入装置
５１  フィルタ
５２  レギュレータ
５３  バルブ
５４  流体配管
５４ａ  流体配管の一端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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