(57)【要約】【課題】    射出成形型に作用する型内圧のピーク値を低減することができ、射出成形型に必要とされる耐圧圧力を低減することができる技術を提供する。【解決手段】  成形型２に型締め力を加えて成形型２を閉じる工程と、成形型２に型締め力を加えた状態で成形型内のキャビティ２ａに溶融樹脂を充填する充填工程と、キャビティ２ａに充填した溶融樹脂を冷却する冷却工程と、成形型２ａを開けて成形型２から射出成形品４０を取りだす工程を備え、充填工程で成形型２に加える型締め力は、溶融樹脂の充填圧力に抗して成形型２を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも低く設定されている。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形型に型締め力を加えて射出成形型を閉じる工程と、
射出成形型に型締め力を加えた状態で射出成形型内のキャビティに溶融樹脂を充填する充填工程と、
キャビティに充填した溶融樹脂を冷却する冷却工程と、
射出成形型を開けて射出成形型から射出成形品を取りだす工程を備えており、
前記充填工程で射出成形型に加える型締め力が、溶融樹脂の充填圧力に抗して射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも低く設定されていることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記充填工程で射出成形型に加える型締め力は、溶融樹脂の充填圧力によって、射出成形品にバリを生じさせない間隔だけ射出成形型が開く力に設定されていることを特徴とする請求項１の射出成形方法。
【請求項３】
前記充填工程で射出成形型に加える型締め力は、前記充填工程で射出成形型が０．１〜０．１５ｍｍだけ開く力に設定されていることを特徴とする請求項１の射出成形方法。
【請求項４】
前記充填工程に続けて、射出成形型に型締め力を加えた状態で、キャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続けて溶融樹脂をキャビティに追加充填する保圧工程を実施することを特徴とする請求項１〜３の射出成形方法。
【請求項５】
前記射出成形型は、射出成形品の意匠面を成形する型と、射出成形品の裏面を成形する型を備えており、
裏面を成形する型とキャビティに充填した樹脂の間に、加圧流体を注入する注入工程を実施することを特徴とする請求項１〜３の射出成形方法。
【請求項６】
前記射出成形型は、射出成形品の意匠面を成形する型と、射出成形品の裏面を成形する型を備えており、
前記充填工程に続けて、射出成形型に型締め力を加えた状態で、キャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続けて溶融樹脂をキャビティに追加充填する保圧工程と、裏面を成形する型とキャビティに充填した樹脂の間に加圧流体を注入する注入工程の両者を同時に実施することを特徴とする請求項１〜３の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形品を成形するための射出成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形方法は、射出成形型に型締め力を加えて射出成形型を閉じる工程と、射出成形型に型締め力を加えた状態で射出成形型内の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だす工程を備えている。
キャビティに溶融樹脂を充填する工程では、溶融樹脂に圧力を加えることによって、キャビティに溶融樹脂を充填する。溶融樹脂の充填圧力は、射出成形型を開ける力となる。溶融樹脂の充填圧力によって射出成形型が開いてしまうことを防止するために、射出成形型に型締め力を加えた状態で射出成形型内のキャビティに溶融樹脂を充填する。
射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力は、溶融樹脂の充填圧力に起因して生じる型の内圧によって決定される。型の内圧（キャビティを画定するキャビティ面に作用する圧力）は、位置によって変化する。型の内圧のうちの型が開けられる向きの分圧をキャビティ面を型締め方向に投影した面積に亘って積分することによって、溶融樹脂の充填圧力に抗して射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力を計算することができる。
従来の技術では、溶融樹脂の充填圧力に抗して射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも大きな型締め力を射出成形型に加えた状態で、充填工程を実施する。
なお、薄肉製品を射出成形する場合、間隔が狭いキャビティに溶融樹脂を充填しなければならない。間隔が狭いキャビティに溶融樹脂を充填するためには、高い充填圧力が必要とされる。充填圧力が高いために、それに抗して射出成形型を閉じておくのに必要な型締め力も大きくなる。薄肉製品を射出成形する場合には、高い充填圧力に耐えられる高強度の射出成形型と、それを閉じておく大型の型締め機構が必要とされる。
【０００３】
キャビティに溶融樹脂を充填すると、今度は溶融樹脂を冷却して凝固させる。溶融樹脂は凝固する際に収縮する。収縮に対して対策しないと、凝固した射出成形品はキャビティ形状に一致しない。キャビティ形状よりも収縮した「ひけ」が生じてしまう。そこで、キャビティに溶融樹脂を充填した後も、キャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続ける保圧工程が必要とされる。保圧工程を実施すると、キャビティ内で溶融樹脂が収縮する分を補充するように溶融樹脂が追加充填され、射出成形品に「ひけ」が生じるのを防止できる。
射出成形型には、保圧工程で加える圧力に耐えられる強度と、保圧工程で射出成形型を閉じておく型締め力が必要とされる。
【０００４】
図９は、射出成形型に加えておくことが必要な型締め力と、キャビティ面に作用する圧力（型内圧）の変化する様子を示す。型内圧は、充填工程終了時にピークとなり、保圧工程中は一定のレベルに管理される。
図９の型内圧は、溶融樹脂を充填するゲートに向かいあう位置のキャビティ面に作用する圧力を示す。充填工程終了時にピーク値となるが、型内圧が高い範囲はゲートに向かいあう位置の近傍に限られる。射出成形型を閉じておく型締め力までピークとなるわけでない。保圧工程では、充填工程終了時のピーク圧力よりも低い圧力が作用するが、キャビティ面の広い範囲に圧力が加えられる。したがって、保圧工程が開始されてからしばらくの間は、射出成形型を閉じておくのに必要な型締め力は増大する。
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、溶融樹脂を充填する工程が終了した後に必要とされていた保圧工程を省略している。この技術では、溶融樹脂の充填工程が終了すると、保圧工程を実施する代わりに、射出成形品の裏面を成形するキャビティ面に開口する流路から射出成形品の裏面とキャビティ面の間に加圧流体を注入して射出成形品を表面（意匠面）側キャビティ面に向けて加圧する。射出成形品の裏面がキャビティ面から剥離した状態を作り出すと、溶融樹脂が収縮しても射出成形品の意匠面はキャビティ面に密着した状態を維持する。射出成形品の意匠面がキャビティ面に密着した状態で冷却されると、射出成形品の意匠面を意図した形状に仕上げることができる。この技術によると、射出成形品の意匠面を意図した形状に仕上げることが可能となる。しかしながら、この技術では、射出成形品の裏面とキャビティ面の間に注入する流体に高い圧力をかける必要があり、キャビティ面に加わる圧力を低減したり、射出成形型を閉じておくのに必要な型締め力を低減することはできない。
特許文献２には、射出成形品の意匠面を意図した形状に仕上げることができる射出成形技術であり、キャビティ面に加わる圧力を低減し、射出成形型を閉じておくのに必要な型締め力を低減することができる射出成形技術が開示されている。特許文献２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。
この技術では、溶融樹脂を充填する工程が終了した後に、保圧工程と、射出成形品の裏面とキャビティ面の間に加圧流体を注入する工程を同時に実施する。保圧工程と加圧流体注入工程を同時に実施すると、射出成形品の意匠面を意図した形状に仕上げるために必要な保圧力（キャビティに追加補充する溶融樹脂に加える圧力）と、射出成形品の裏面とキャビティ面の間に注入する流体にかける圧力を低減することができる。特許文献２の技術によると、キャビティ面に加わる圧力を低減することができ（溶融樹脂に加える保圧力と流体に加える圧力の両者がキャビティ面に作用するが、それでも低減することができる）、射出成形型を閉じておくのに必要な型締め力を低減することができる。
図１０は、特許文献２の技術によるときの射出成形型に加えておくことが必要な型締め力と、キャビティ面に作用する圧力の変化の様子を示す。保圧工程でキャビティに追加補充する溶融樹脂に加えておく圧力を低減することができ、保圧工程中に必要な型締め力を低減することができる。
【特許文献１】特開平１０−５８４９３号公報
【特許文献２】特願２００４−３７３７５１号の明細書と図面
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の技術によって、保圧工程でキャビティに追加補充する溶融樹脂に加えておく圧力を低減することができ、保圧工程で必要な型締め力を低減することができる。必要な型締め力の最大値については、図１０に示したように、従来の技術で必要とされていた最大値よりも低減することに成功している。
しかしながら、特許文献２の技術によっても、キャビティ面に作用する圧力のピーク値を低減することができない。キャビティ面に作用する圧力のピーク値は、充填工程終了時の値となる。特許文献２の技術では、保圧工程で必要な型内圧を低減することはできても、充填工程終了時に作用する型内圧のピーク値を低減することはできない。
射出成形型は、型内圧のピーク値に耐え得る強度を持たせる必要があり、ピーク値を低減することができないと、射出成形型に必要とされる耐圧圧力を低減することができず、射出成形型の小型化が図れない。
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、射出成形型に作用する型内圧のピーク値を低減することができ、射出成形型に必要とされる耐圧圧力を低減することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１に記載の発明）
本発明の射出成形方法は、射出成形型に型締め力を加えて射出成形型を閉じる工程と、射出成形型に型締め力を加えた状態で射出成形型内の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だす工程を備えている。充填工程で射出成形型に加える型締め力が、溶融樹脂の充填圧力に抗して射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも低く設定されている。
射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力は、計算によって求めてもよい。型内圧のうちの型が開けられる向きの分圧をキャビティ面を型締め方向に投影した面積に亘って積分することによって、射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力を計算することができる。あるいは、実験して求めてもよい。
【０００８】
本発明の射出成形方法では、充填工程で射出成形型に加える型締め力が、充填圧力に抗して射出成形型を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも低い。このために、充填工程では、溶融樹脂の充填圧力によって射出成形型が若干開く。
前記したように間隔が狭いキャビティに溶融樹脂を充填するためには高い充填圧力が必要とされる。逆にいうと、キャビティの間隔が広ければキャビティに充填するためには必要な充填圧力は低下する。本発明では、この現象を利用して充填圧力を低下させる。充填工程で射出成形型が若干開けば、キャビティの間隔が広げられる。この結果、キャビティに充填するために必要な充填圧力を低下させることができる。
本発明の射出成形方法によると、充填圧力を低下させることができる。従って、キャビティ面に作用する型内圧を低下させることができ、充填工程終了時に発生する型内圧のピーク値を低下させることができる。これにより、射出成形型に必要とされる耐圧圧力を低減することができ、射出成形型に必要な強度を低減することができる。そして、射出成形型を小型化することができ、射出成形型の生産コストを低減することができる。ひいては、射出成形品の生産コストを低減することができる。
【０００９】
（請求項２に記載の発明）
充填工程で射出成形型に加える型締め力は、溶融樹脂の充填圧力によって、射出成形品にバリを生じさせない間隔だけ射出成形型が開く力に設定しておくことが好ましい。
バリを生じさせない間隔は、充填圧力や樹脂の特性や射出成形型の温度等によって変動する。実験によって、求めておくことができる。
本発明の射出成形方法によれば、射出成形品にバリが発生しない範囲で、キャビティの間隔を広げて必要な充填圧力を低下させることができる。これにより、品質のよい射出成形品を簡易な射出成形型で成形することができる。
【００１０】
（請求項３に記載の発明）
充填工程で射出成形型に加える型締め力は、充填工程で射出成形型が０．１〜０．１５ｍｍだけ開く力に設定しておくことが好ましい。
一般的に、射出成形型が０．１５ｍｍよりも開くと、射出成形品にバリが発生しやすい。射出成形型が開いても、その間隔が０．１５ｍｍ以下であれば、その間隔に溶融樹脂が入り込まない。射出成形品にバリが発生し難いことが確認されている。この場合、工程が進んで型内圧が減少することにより型開き量は０となり、充填時に射出成形型が開いても、射出成形品の厚みに影響しないことが確認されている。
一般的に、射出成形型が０．１ｍｍ以上開くと、キャビティの間隔が広がってキャビティに充填するために必要な充填圧力が低下する現象が顕著となる。
したがって、充填工程で射出成形型に加える型締め力は、充填工程で射出成形型が０．１〜０．１５ｍｍだけ開く力に設定しておくことが好ましい。
【００１１】
（請求項４に記載の発明）
充填工程に続けて、射出成形型に型締め力を加えた状態で、キャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続けて溶融樹脂をキャビティに追加充填する保圧工程を実施することが好ましい。
本発明の射出成形方法を用いれば、キャビティ内で溶融樹脂が収縮した分を補充することができる。これにより、射出成形品にヒケやボイドが発生することを防止することができる。
【００１２】
（請求項５に記載の発明）
射出成形型が、射出成形品の意匠面を成形する型と、射出成形品の裏面を成形する型を備えている場合、裏面を成形する型とキャビティに充填した樹脂の間に、加圧流体を注入する注入工程を実施することが好ましい。
本発明の射出成形方法によれば、溶融樹脂が収縮しても射出成形品の表面（意匠面）はキャビティ面に密着し続ける。これにより、射出成形品の意匠面を意図した形状に仕上げることができる。
【００１３】
（請求項６に記載の発明）
射出成形型が、射出成形品の意匠面を成形する型と、射出成形品の裏面を成形する型を備えている場合、充填工程に続けて、射出成形型に型締め力を加えた状態でキャビティに充填する溶融樹脂に圧力を加え続けて溶融樹脂をキャビティに追加充填する保圧工程と、裏面を成形する型とキャビティに充填した樹脂の間に加圧流体を注入する注入工程の両者を同時に実施することが好ましい。
加圧流体を注入する工程を実施することで、保圧工程で必要とされる保圧力を低下させることができる。保圧工程を実施することで、射出成形品の裏面に向けて注入する流体の圧力を低下させることができる。溶融樹脂を充填する段階では、キャビティの間隔を広げることによって、充填圧力を低下させることができる。これらが総合的に組み合わされ、キャビティ面に加わる圧力（型内圧）のピーク値を低下させることができ、射出成形型に加える型締め力の最大値を低下させることができる。
射出成形型に必要な強度を低減することができ、射出成形型を小型化できる。また、型締め力を低減することができ、型締め機構を小型化できる。射出成形装置を小型化できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶融樹脂の充填圧力を低下させることができ、キャビティ面に加わる圧力（型内圧）のピーク値を低下させることができる。射出成形型に必要な強度を低減することができ、射出成形型を小型化できる。これにより、射出成形型の生産コストが低下する。また、射出成形型の交換作業等が容易化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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）
射出成形品型は、充填工程で、０．１〜０．１５ｍｍだけ開き、保圧工程終了時には完全に閉じるように条件設定されている。
【実施例】
【００１６】
本発明の射出成形方法に係る一実施例を、図１〜図８を参照しながら説明する。本実施例では、本発明の射出成形方法によって、自動車のバンパーを射出成形する。
図１は、本実施例で用いる射出成形装置１の、成形型２を閉じる前の状態を示す。図２は、射出成形装置１の成形型２を閉じ、溶融樹脂を射出する射出シリンダ３０を固定型１２の溶融樹脂射出用のゲート１２ａに当接させた状態を示す。図３は、成形型２を閉じることで確保されたキャビティ２ａに射出シリンダ３０から溶融樹脂を射出している状態を示す。図４は、成形型２を開き、射出成形品４０を取り出した状態を示す。図５は、キャビティ２ａに充填された樹脂の裏面側に、加圧空気を注入する装置５０を説明する図である。図６は、本実施例の射出成形方法の工程図を示す。図７は、型締め力と、実際の型内圧の関連を説明する図である。図８は、射出成形品４０の厚み（型締め方向の寸法）が大きいほど、溶融樹脂を射出する圧力は小さくてよいことを実験して確認した結果を示す。
【００１７】
射出成形装置１は、図１に示すように、基台３と、基台３に配設された固定側装置１０と、可動側装置２０と、溶融樹脂を射出する射出シリンダ３０が設けられた射出装置（図示していない。）を備えている。
固定側装置１０には、固定側プラテン１１が設けられている。固定側プラテン１１は、水平に配置した基台３に対して垂直に固定されている。固定側プラテン１１は、射出シリンダ側（図１に示す右側）に凹部１１ａを有している。凹部１１ａの窪みの中心には、射出シリンダ３０のノズルヘッド３１が当接する部分に溶融樹脂の供給口１１ｂが設けられている。凹部１１ａの反対側（図１に示す左側）には、固定型１２が取り付けられている。固定型１２には、射出シリンダ３０から溶融樹脂が供給されるゲート１２ａが設けられている。固定型１２は、ゲート１２ａの一方側の開口部が、前述した固定側プラテン１１の溶融樹脂供給口１１ｂと連通するように取り付けられている。
また、固定側プラテン１１には、厚み方向（図１に示す左右方向）に貫通する穴１３ｂ〜１６ｂが設けられている。各穴には、ピストン軸４３〜４６が挿通されている。なお、ピストン軸４３〜４６の径は、穴１３ｂ〜１６ｂの径よりも小さい。したがって、ピストン軸４３〜４６は、固定側プラテン１１に対して、図１に示す左右方向に移動可能な構成となっている。固定側プラテン１１の各穴１３ｂ〜１６ｂの射出シリンダ３０側には、型締めシリンダ１３〜１６が取り付けられている。ピストン軸４３〜４６の一端は型締めシリンダ１３〜１６のシリンダ内１３ａ〜１６ａに収容されている。
【００１８】
可動側装置２０には、可動側プラテン２１が設けられている。可動側プラテン２１は、水平に配置した基台３に対して垂直に配置されている。なお、可動側プラテン２１は、基台３に対して図１に示す左右方向にスライド移動可能に配置されている。可動側プラテン２１には、型閉じシリンダ１７のピストン軸１７ａが接続されている。可動側プラテン２１の固定側プラテン１１側（図１に示す右側）には、可動型２２が取り付けられている。また、可動側プラテン２１には、厚み方向（図１に示す左右方向）に貫通する穴２３ｂ〜２６ｂが設けられている。各穴の内周面にはネジ山が設けられている。各穴には、型締めシリンダ１３〜１６のピストン軸４３〜４６端部に設けられたネジ山が螺合される。また、ピストン軸４３〜４６は、其々がハーフナット２３ｃ〜２６ｃで可動側プラテン２１に固定される。
【００１９】
射出シリンダ３０は、図示省略してある射出装置に、図１に示す左右方向にスライド移動可能に支持されている。射出シリンダ３０には、固定側プラテン１１の凹部１１ａに当接するノズルヘッド部３１が設けられている。射出シリンダ３０の中空部３２には、中空部３２内をスライド移動可能なスクリュー３３が設けられている。中空部３２の内部には、溶融樹脂が蓄えられる。そして、中空部３２のスクリュー３３が図１に示す左方向にスライド移動することにより、溶融樹脂はノズルヘッド３１、凹部１１ａに設けられた溶融樹脂供給口１１ｂを介して、固定型１２のゲート１２ａに射出可能な構成となっている。
【００２０】
また、図１では省略してあるが、可動型２２には、図５に示すように、流路２７と流路２８が形成されている。流路２７，２８は、その一端が第２キャビティ面２２ｂに開口するとともに、他端が外部に開口している。流路２７，２８の開口部には、其々ベント部材２７ａ，２８ａが挿入されている。ベント部材２７ａ，２８ａ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２７，２８に入り込まないように構成されている。
【００２１】
また、流路２７，２８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２７に接続され、他方が流路２８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）に調圧されたエアーが流路２７，２８に供給される。
【００２２】
このように構成された射出成形装置１を用いて射出成形品４０を成形する各工程について、図６を参照して説明する。
射出成形品４０を成形するときには、まず成形型２を型閉じする工程を実行する（併せて図２参照）。射出成形装置１の制御装置（特に図示していない。）により型閉じシリンダ１７が駆動され、ピストン軸１７ａが図２に示す右方向に駆動される。これにより、ピストン軸１７ａに固定されている可動側プラテン２１が、図２に示す右方向にスライド移動する。可動側プラテン２１に取り付けられた可動型２２が固定型１２方向に移動し、可動型２２と固定型１２が組み合わされる。すなわち、成形型２が閉じた状態となる。成形型２が閉じた状態では、固定型１２の第１キャビティ面１２ｂと、可動型２２の第２キャビティ面２２ｂによって、キャビティ２ａが形成される。キャビティ２ａの形状は、射出成形品４０（併せて、図４参照）のそれに対応している。固定型１２の第１キャビティ面１２ｂは、射出成形品４０の意匠面を成形する。可動型２２の第２キャビティ面２２ｂは、射出成形品４０の裏面と端面を成形する。なお、射出成形品４０の意匠面は意図した表面形状に仕上げる必要がある面である。裏面は表面形状が重視されない面である。この型閉じ工程を開始する時刻を、図６に示す時刻ｔ０とする。
【００２３】
図６に示す時刻ｔ１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（併せて、図３参照。）。充填工程では、溶融樹脂を射出することによりキャビティ２ａの内圧が高まるので、型締めシリンダ１３、１４、１５、１６を用いて成形型２を型締めしながら溶融樹脂をキャビティ２ａに射出する。充填工程での型締め力に関しては、詳細を後述する。充填工程が実行されると、射出シリンダ３０から射出された溶融樹脂がゲート１２ａ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２７，２８に設けられているベント部材２７ａ，２８ａを通過した直後のタイミング（図６に示す時刻ｔ２）で、加圧エア注入装置５０（併せて図５参照）のバルブ５３が開かれる。これにより、流路２７，２８に加圧エアーが供給される空気注入工程が開始される。流路２７，２８に供給されたエアーは、キャビティ２ａに注入される。流路２７，２８は第２キャビティ面２２ｂ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２２ｂから剥離し、第１キャビティ面１２ｂに密着する。この際、充填された樹脂と第２キャビティ面２２ｂとの間には隙間ができている。同時に、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る。
【００２４】
図６に示す時刻ｔ３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１２ａ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される。保圧工程では、溶融樹脂を補充することによりキャビティ２ａの内圧が高まるので、型締めシリンダ１３、１４、１５、１６を用いて成形型２を型締めしながら溶融樹脂を補充する。保圧工程での型締め力に関しては、詳細を後述する。冷却工程では、固定型１２と可動型２２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、キャビティ２ａ内の溶融樹脂が冷却されて凝固する。
そして、図６に示す時刻ｔ４で保圧工程を終了する。また、時刻ｔ５で、冷却工程を終了するとともに、加圧エア注入装置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ｔ５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。図６に示す時刻ｔ６で、製品取出工程を実行して射出成形品４０を成形型２から取り出す（併せて、図４参照）。
【００２５】
ここで、前述したように、時刻ｔ１で充填工程を開始するときから、時刻ｔ４で保圧工程を終了するまでの期間は、溶融樹脂の射出（充填工程）や補充（保圧工程）に伴い、キャビティ２ａ内に相応の内圧（型内圧）が発生する。したがって、成形型２を相応の圧力をもって型締めしておく必要がある。図７に、この期間の型締め力（算出値）と、射出シリンダ３０のスクリュー３３の速度と、実際の型内圧（キャビティ２ａ内の圧力）の一例を示す。
図７の最上段のグラフに点線で、成形型２を完全に閉じている状態を維持するのに必要な必要型締め力を示す。必要型締め力は、射出成形品４０の形状、溶融樹脂の種類、キャビティ２ａに溶融樹脂を射出するゲート１２ａの位置等に基づいて予め算出される。本実施例では、必要型締め力は、時刻ｔ１から時刻ｔ３（充填工程の終了時）までの間では時間に比例して増加し、時刻ｔ３でｆ２（Ｎ）と算出されている。そして、保圧工程が開始されるとｆ１（Ｎ）まで減少し、時刻ｓ１（保圧工程の途中）までは、ｆ１（Ｎ）を維持するように算出されている。そして、時刻ｓ１から時刻ｔ４（保圧工程の終了時）までの間、時間に比例して減少し、時刻ｔ４で０（Ｎ）となるように算出されている。
【００２６】
本実施例では、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の充填工程において、実際の型締め力（図７の最上段のグラフに実線で示した圧力）は、上記した必要型締め圧（図７の最上段のグラフに点線で示した圧力）よりも、低い値に設定する。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ３（充填工程）では時間に比例して増加し、時刻ｔ３では、ｆ１（Ｎ）に設定される。そして、時刻ｔ３から時刻ｓ１（保圧工程の途中）までは、ｆ１（Ｎ）を維持するように設定される。そして、時刻ｓ１から時刻ｔ４（保圧工程の終了時）までの間、時間に比例して減少し、時刻ｔ４で０（Ｎ）となるように設定される。この型締め力が出るように型締めシリンダ１３〜１６を制御して型締めを実施すると、充填工程では、成形型２が０．１〜０．１５ｍｍ程度故意に開かれた状態となるる。この寸法であれば、成形型２が開かれた状態であっても、溶融樹脂が開かれた型の間隔に入り込むことにより射出成形品４０にバリが発生する虞が少ない。
【００２７】
そして、射出シリンダ３０は、充填工程では、射出シリンダ３０のスクリュー３３が図７に示すように段階的に速度制御される。スクリュー３３の速度は、時刻ｔ１で充填工程が開始されてから、時間に比例して増加され、途中ピーク値に達してから段階的に減少されている。なお、保圧工程では、スクリュー３３は圧力制御されるので、小さい速度に維持されている。そして、時刻ｔ４で保圧工程が終了した時に０となっている。
【００２８】
これにより、実際の型内圧（キャビティ２ａ内のゲート１２直下の圧力）は、時刻ｔ１から時刻ｔ３（充填工程）では時間に比例して増加し、充填工程終了時の時刻ｔ３で、ピークのｐ１（ＭＰａ）となり、保圧工程に入って少し減少してｐ２（ＭＰａ）で安定し、時刻ｓ１で型締め力が減少するとともに減少し、時刻ｔ４で０（ＭＰａ）となる。
型締めシリンダ１３〜１６を制御して型締めを実施する際に、必要型締め力（図７の最上段のグラフで点線で示す圧力）が出るように制御すると、充填工程時の型内圧のピーク値（図７の最下段のグラフで点線で示す圧力）が大きくなる。本発明の射出成形方法では、充填工程では、成形型２を故意に０．１〜０．１５ｍｍ程度開いた状態で維持している。これは、充填工程時には、射出成形品４０でいえば厚みに相当するキャビティ２ａの間隔が０．１〜０．１５ｍｍ広い状態を維持していると言える。図８には、射出成形品の厚みが厚い程（キャビティ２ａの間隔が広い程）、キャビティ２ａ内の溶融樹脂の通路が広くなり、溶融樹脂は低めの充填圧力でも充填され易いという実験結果が示されている。したがって、本実施例によれば、射出成形品４０にバリを発生させることなく、溶融樹脂の充填圧力を低減化することができる。これにより、成形型２の内圧を低減化することができる。
また、保圧工程時の型内圧ｐ２（ＭＰａ）を型締め方向に積分した値は、保圧工程時の型締め力ｆ１（Ｎ）よりも小さくなるように、型締め力ｆ１（Ｎ）が設定されるのが好ましい。これにより、保圧工程中、型内圧がｐ２（ＭＰａ）で安定した状態の時には、型は完全に閉じ、充填工程時に成形型２が若干開いていても射出成形品４０の完成品の厚みには影響しない。
【００２９】
本実施例の射出成形方法によれば、充填工程で成形型２に加える型締め力が、充填圧力に抗して成形型２を完全に閉じている状態に維持するために必要な型締め力よりも低い。このために、充填工程では、溶融樹脂の充填圧力によって成形型２が若干開く。前記したように間隔が狭いキャビティ２ａに溶融樹脂を充填するためには高い充填圧力が必要とされる。逆にいうと、キャビティ２ａの間隔が広ければキャビティ２ａに充填するために必要な充填圧力は低下する。充填工程で成形型２が若干開けば、キャビティ２ａの間隔が広げられる。この結果、キャビティ２ａに充填するために必要な充填圧力を低下させることができる。従って、キャビティ面１２ｂ，２２ｂに作用する型内圧を低下させることができ、充填工程終了時に発生する型内圧のピーク値を低下させることができる。これにより成形型２に必要とされる耐圧圧力を低減することができ、成形型２に必要な強度を低減することができる。そして、成形型２を小型化することができ、成形型２の生産コストを低減することができる。ひいては、射出成形品４０の生産コストを低減することができる。
【００３０】
本実施例の射出成形方法では、充填工程で成形型２に加える型締め力は、溶融樹脂の充填圧力によって成形型２が０．１〜０．１５ｍｍだけ開く力に設定されている。一般的に、成形型２が０．１５ｍｍよりも開くと、射出成形品４０にバリが発生しやすい。成形型２が開いても、その間隔が０．１５ｍｍ以下であれば、その間隔に溶融樹脂が入り込まない。射出成形品４０にバリが発生し難いことが確認されている。この場合、工程が進んで型内圧が減少することにより型開き量は０となり、充填時に成形型２が開いても、射出成形品４０の厚みに影響しないことが確認されている。一般的に、成形型２が０．１ｍｍ以上開くと、キャビティ２ａの間隔が広がってキャビティ２ａに充填するために必要な充填圧力が低下する現象が顕著となる。したがって、射出成形品４０にバリが発生しない範囲で、キャビティ２ａの間隔を広げて必要な充填圧力を低下させることができ、品質のよい射出成形品４０を簡易な成形型２で成形することができる。
【００３１】
また、本実施例の射出成形方法では、保圧工程を実施するので、キャビティ２ａ内で溶融樹脂が収縮した分を補充することができる。これにより、射出成形品４０にヒケやボイドが発生することを防止することができる。
また、本実施例の射出成形方法では、加圧流体を注入する工程を実施するので、溶融樹脂が収縮しても射出成形品４０の表面（意匠面）は第１キャビティ面１２ｂに密着し続ける。これにより射出成形品４０の意匠面を意図した形状に仕上げることができる。
また、加圧流体を注入する工程を実施することで、保圧工程で必要とされる保圧力を低下させることができる。保圧工程を実施することで、キャビティ２ａに充填した樹脂に向けて注入する流体の圧力を低下させることができる。溶融樹脂を充填する段階では、キャビティ２ａの間隔を広げることによって、充填圧力を低下させることができる。これらが総合的に組み合わされ、キャビティ面１２ｂ，２２ｂに加わる圧力（型内圧）のピーク値を低下させることができ、成形型２に加わる型締め力の最大値を低下させることができる。そして、成形型２に必要な強度を低減することができ、成形型２を小型化できる。また、型締め力を低減することができ、ピストン軸４３，４４，４５，４６や型締めシリンダ１３〜１６等で構成される型締め機構を小型化できる。そして、射出成形装置１を小型化できる。
【００３２】
本実施例では、加圧流体が加圧空気の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。
また、本実施例では、充填工程で、故意に０．１〜０．１５ｍｍ型が開くように型締め力が設定される場合について説明した。しかしながら、型締め力は、少なくともキャビティ２ａが確保されていれば（少なくともキャビティに溶融樹脂を充填することができれば）、型が完全に閉じている状態を維持するための必要型締め力よりも低く設定されていればよい。これは、射出成形品によっては、バリが発生することが許容される製品もあることによる。
また、本実施例では、保圧工程時に型内圧がｐ２（ＭＰａ）で安定した状態の時に成形型２が完全に閉じる場合について説明したが、成形型２は、保圧工程時に型内圧の低下に伴って閉じ、保圧工程終了時までに完全に閉じていればよい。
【００３３】
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。
例えば、溶融樹脂の充填圧力が高いとともに型締め力が大きく、保圧工程での型内圧や型締め力が低くなくてもよい場合には、保圧工程と空気注入工程の両方を実施することは必ずしも必要ではない。
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】
【００３４】
【図１】本実施例で用いる射出成形装置１について、成形型２を閉じる前の状態を示す。
【図２】射出成形装置１の成形型２を閉じ、溶融樹脂を射出する射出シリンダ３０を固定型１２の溶融樹脂射出用のゲート１２ａに当接させた状態と示す。
【図３】キャビティ２ａに射出シリンダ３０から溶融樹脂を射出している状態を示す。
【図４】成形型２を開き、射出成形品４０を取り出した状態を示す。
【図５】キャビティ２ａに充填された溶融樹脂の、成形品裏面側に加圧空気を注入する装置５０を説明する図である。
【図６】本実施例の射出成形方法の工程図を示す。
【図７】型締め力と、型内圧の関連を説明する図である。
【図８】射出成形品４０の厚みが大きいほど、溶融樹脂を射出する圧力は小さくてよいことを実験した結果を示す。
【図９】従来技術を示す図である。
【図１０】空気注入工程を実施する従来技術を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  射出成形装置
２  射出成形型
２ａ  キャビティ
３  基台
１０  固定側装置
１１  固定側プラテン
１１ａ  凹部
１２  固定型
１２ａ  ゲート
１２ｂ  第１キャビティ面
１３，１４，１５，１６  型締めシリンダ
１３ａ，１５ａ  シリンダ内
１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ  貫通孔
１７  型閉じシリンダ
１７ａ  ピストン軸
２０  可動側装置
２１  可動側プラテン
２２  可動型
２２ｂ  第２キャビティ面
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ  孔
２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ  ハーフナット
２７，２８  流路
２７ａ，２８ａ  ベント部材
３０  射出シリンダ
３１  ノズルヘッド部
３２  中空部
３３  スクリュー
４０  射出成形品
４３，４４，４５，４６  ピストン軸
５０  加圧エア注入装置
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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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