(57)【要約】【課題】      保圧工程中の樹脂供給の影響を考慮して、精度良く成形品の変形形状を予測すること。【解決手段】  射出成形品の形状予測方法は、樹脂流動解析に基づいて算出される樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた樹脂の収縮ひずみと、を読み込み、金型及び射出成形品の構造解析により、樹脂の収縮開始から型開きまでにおける金型内での射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算し（Ｓ７）、ステップＳ７よる変形量、温度及び応力を読み込み、金型による拘束条件が無い射出成形品の構造解析により、射出成形品の型開きから樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、射出成形品の変形を微小時間毎に解析する（Ｓ８）。【選択図】  図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形品のモデル形状データ、射出成形条件及び金型に充填する樹脂の物性に関するデータを、メモリから読み込み、当該金型に充填される樹脂の流動解析に基づいて、当該射出成形品の形状を予測する射出成形品の形状予測方法であって、
前記樹脂流動解析に基づいて算出される前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、当該樹脂流動解析によって得られる前記樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた当該樹脂の収縮ひずみと、を読み込み、前記金型及び前記射出成形品の構造解析により、当該樹脂の収縮開始から型開きまでにおける当該金型内での当該射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算する第1熱粘弾性解析工程と、
前記第1熱粘弾性解析工程による前記変形量、温度及び応力を読み込み、前記金型による拘束条件が無い前記射出成形品の構造解析により、前記射出成形品の型開きから前記樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析する第２熱粘弾性解析工程と
を備えることを特徴とする射出成形品の形状予測方法。
【請求項２】
前記第1熱粘弾性解析工程により演算された前記応力から、前記射出成形品に作用する静水圧を算出する静水圧工程と、
前記静水圧工程により算出された静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力とを比較し、前記静水圧工程により算出された前記静水圧が収束しているか判定する判定工程と、
前記判定工程の判定により、前記静水圧が収束していないと判定された場合、前記静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力との差を略ゼロとするように、前記樹脂の収縮ひずみの増分を計算するひずみ増分再計算工程と
を更に備え、
前記第1熱粘弾性解析工程は、前記ひずみ増分再計算工程により再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分を更に読込み、前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、前記微小時間毎の比容積から求められた前記樹脂の収縮ひずみ及び前記再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分と、に基づいて、前記金型内での前記射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算することを特徴とする請求項１に記載の射出成形品の形状予測方法。
【請求項３】
前記判定工程の判定により、前記静水圧が収束したと判定された場合、前記第２熱粘弾性解析工程は、前記第1熱粘弾性解析工程による前記変形量、温度と、前記収束したと判定された静水圧を読み込み、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析することを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形品の形状予測方法。
【請求項４】
収縮前の射出成形品の形状と、前記第２熱粘弾性解析工程の解析結果に基づく当該射出成形品の形状と、を表示手段に可視化表示させる表示制御工程を更に備えることを特徴とする請求項１または３に記載の射出成形品の形状予測方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の射出成形品の形状予測方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項７】
射出成形品のモデル形状データ、射出成形条件及び金型に充填する樹脂の物性に関するデータを、メモリから読み込み、当該金型に充填される樹脂の流動解析に基づいて、当該射出成形品の形状を予測する射出成形品の形状予測方法を実行する情報処理装置であって、
前記樹脂流動解析に基づいて算出される前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、当該樹脂流動解析によって得られる前記樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた当該樹脂の収縮ひずみと、を読み込み、前記金型及び前記射出成形品の構造解析により、当該樹脂の収縮開始から型開きまでにおける当該金型内での当該射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算する第1熱粘弾性解析手段と、
前記第1熱粘弾性解析手段による前記変形量、温度及び応力を読み込み、前記金型による拘束条件が無い前記射出成形品の構造解析により、前記射出成形品の型開きから前記樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析する第２熱粘弾性解析手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
前記第1熱粘弾性解析手段により演算された前記応力から、前記射出成形品に作用する静水圧を算出する静水圧手段と、
前記静水圧手段により算出された静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力とを比較し、前記静水圧工程により算出された前記静水圧が収束しているか判定する判定手段と、
前記判定手段の判定により、前記静水圧が収束していないと判定された場合、前記静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力との差を略ゼロとするように、前記樹脂の収縮ひずみの増分を計算するひずみ増分再計算手段と
を更に備え、
前記第1熱粘弾性解析手段は、前記ひずみ増分再計算工程により再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分を更に読込み、前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、前記微小時間毎の比容積から求められた前記樹脂の収縮ひずみ及び前記再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分と、に基づいて、前記金型内での前記射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算することを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記判定手段の判定により、前記静水圧が収束したと判定された場合、前記第２熱粘弾性解析手段は、前記第1熱粘弾性解析工程による前記変形量、温度と、前記収束したと判定された静水圧を読み込み、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析することを特徴とする請求項７または８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
収縮前の射出成形品の形状と、前記第２熱粘弾性解析手段の解析結果に基づく当該射出成形品の形状と、を表示手段に可視化表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項７または９に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至４のいずれかに記載の射出成形品の形状予測方法に基づき、当該射出成形品を設計する設計工程と、
前記設計工程により設計された前記射出成形品を生産する生産工程と
を有することを特徴とする射出成形品の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形品の形状予測技術に関し、特に、かかる射出成形プロセスにおける形状予測シミュレーションをコンピュータに実行させるための射出成形品の形状予測方法、プログラム、記憶媒体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形品は成形プロセス中の熱履歴、圧力履歴により各部で収縮量が異なることが知られており、その結果、出来上がった成形品も金型形状と異なった形状となる。
【０００３】
この場合、予め成形時の変形形状がわかれば、設計形状と、成形品の形状との差異が少ない成形品形状が得られるよう金型形状を修正することが可能となる。そのための手段として、特許文献１では射出成形品の成形形状を予測する成形プロセスをシミュレーションする方法が提案されている。その中ではプラスチェックレンズを例に従来用いられた射出成形品の変形形状の予測法の課題に着目し、変形形状を高精度に予測するための方法が開示されている。その方法として流動解析によって得られた樹脂温度、圧力を初期条件として樹脂の粘弾性特性を考慮した構造解析を行い、構造解析の結果により求められる応力から静水圧を求め、状態方程式によって比容積を算出し、収縮ひずみを算出し、変形形状を算出する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２及び特許文献３では前述の変形形状の予測方法に加え、解析のモデルとして、金型も含めた熱伝導解析、構造解析を行うことで、金型拘束の影響を考慮した成形品の形状精度を算出する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２９３７４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１１１９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１６０７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、高精度に成形品形状を予測する方法として提案された樹脂流動解析によって得られた温度及び圧力を初期条件とし、樹脂の溶融状態から粘弾性解析を行なう成形品形状の予測法がある。その予測方法を用いた場合、高温状態から粘弾性解析を開始すると、成形条件として与えた保圧値、保圧期間は初期条件として与えた圧力しか考慮されず、粘弾性解析を開始した時点以降の圧力に関する条件は無意味となっていた。実際の成形プロセスでは粘弾性解析の開始時刻以降も保圧時に成形機からスプルランナ部を通じ、樹脂が成形品内に供給される。
【０００６】
一方、従来の形状予測法を用いたシミュレーション上では保圧時の樹脂供給が考慮されず、実際の成形プロセスとシミュレーションにおける圧力条件とに差異が発生してしまう。そのため、実際の成形品の圧力履歴に比べ、粘弾性解析で得られる静水圧の低下が早いという現象等が発生する。成形品部とゲート部で固化する時間がほとんど変わらない場合や、成形品内部にゲート部より早く固化する薄肉部分がある一般の成形品の場合には、収縮開始点以降の保圧の影響を考慮できないという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記従来技術における課題を鑑みてなされたものであり、保圧工程中の樹脂供給の影響を考慮して、精度良く成形品の変形形状を予測することを可能にする射出成形品の形状予測方法、プログラム等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】
【０００８】
上記目的を達成するべく、本発明にかかる本発明に係る射出成形品の形状予測方法は、主として以下の構成を備えることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、射出成形品のモデル形状データ、射出成形条件及び金型に充填する樹脂の物性に関するデータを、メモリから読み込み、当該金型に充填される樹脂の流動解析に基づいて、当該射出成形品の形状を予測する射出成形品の形状予測方法は、
前記樹脂流動解析に基づいて算出される前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、当該樹脂流動解析によって得られる前記樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた当該樹脂の収縮ひずみと、を読み込み、前記金型及び前記射出成形品の構造解析により、当該樹脂の収縮開始から型開きまでにおける当該金型内での当該射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算する第1熱粘弾性解析工程と、
前記第1熱粘弾性解析工程による前記変形量、温度及び応力を読み込み、前記金型による拘束条件が無い前記射出成形品の構造解析により、前記射出成形品の型開きから前記樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析する第２熱粘弾性解析工程と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、上記の射出成形品の形状予測方法において、前記第1熱粘弾性解析工程により演算された前記応力から、前記射出成形品に作用する静水圧を算出する静水圧工程と、
前記静水圧工程により算出された静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力とを比較し、前記静水圧工程により算出された前記静水圧が収束しているか判定する判定工程と、
前記判定工程の判定により、前記静水圧が収束していないと判定された場合、前記静水圧と、前記樹脂流動解析による圧力との差を略ゼロとするように、前記樹脂の収縮ひずみの増分を計算するひずみ増分再計算工程と
を更に備え、
前記第1熱粘弾性解析工程は、前記ひずみ増分再計算工程により再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分を更に読込み、前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、前記微小時間毎の比容積から求められた前記樹脂の収縮ひずみ及び前記再計算された前記樹脂の収縮ひずみの増分と、に基づいて、前記金型内での前記射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、上記の射出成形品の形状予測方法において、前記判定工程の判定により、前記静水圧が収束したと判定された場合、前記第２熱粘弾性解析工程は、前記第1熱粘弾性解析工程による前記変形量、温度と、前記収束したと判定された静水圧を読み込み、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析することを特徴とする。
【００１２】
また、射出成形品のモデル形状データ、射出成形条件及び金型に充填する樹脂の物性に関するデータを、メモリから読み込み、当該金型に充填される樹脂の流動解析に基づいて、当該射出成形品の形状を予測する射出成形品の形状予測方法を実行する情報処理装置は、
前記樹脂流動解析に基づいて算出される前記樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、当該樹脂流動解析によって得られる前記樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた当該樹脂の収縮ひずみと、を読み込み、前記金型及び前記射出成形品の構造解析により、当該樹脂の収縮開始から型開きまでにおける当該金型内での当該射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算する第1熱粘弾性解析手段と、
前記第1熱粘弾性解析手段による前記変形量、温度及び応力を読み込み、前記金型による拘束条件が無い前記射出成形品の構造解析により、前記射出成形品の型開きから前記樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、前記射出成形品の変形を微小時間毎に解析する第２熱粘弾性解析手段と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、保圧工程中の樹脂供給の影響を考慮して、精度良く成形品の変形形状を予測することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
（ハードウエア構成）
図１Ａは、本発明の実施形態にかかる射出成形品の形状予測法を実行する情報処理装置１００のハードウエア構成を示すブロック図である。情報処理装置１００は、成形品の形状予測法に係る演算処理を実行するＣＰＵ１６、各プログラムモジュールを格納するプログラムファイル１４、各プログラムモジュールが参照する数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３等）を格納するデータファイル１３、ＣＰＵ１６のワークエリアとして機能するメモリ１５、そして演算結果が出力される出力ファイル１７を有する。また、射出成形品の形状予測方法の計算結果を表示することが可能な表示装置１８は、ＣＰＵ１６の制御の下に、かかる計算結果を可視化表示する。
【００１６】
プログラムファイル１４には、図１Ｂに示すように本発明の実施形態に係る成形品の形状予測法を実行するためのプログラムモジュールが格納されている。プログラムモジュールは、樹脂流動解析部４、粘弾性解析の初期条件算出部５、ひずみ増分算出部６、型内での熱粘弾性解析部７、型開き以降の熱粘弾性解析部８、静水圧算出部９、収束判定部１０、ひずみ増分再計算部１１からなる。ＣＰＵ１６は、これらプログラムモジュールと、数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３）とを、メモリ１５にロードし、各プログラムモジュールを実行する。ＣＰＵ１６の制御の下、演算結果は一時的にメモリ１５に格納され、出力ファイル１７への出力命令がプログラムモジュールに記述されている場合、メモリ１５から出力ファイル1７へ演算結果が出力される。
【００１７】
情報処理装置１００は、射出成形品のモデル形状データ１、射出成形条件２及び金型に充填する樹脂の物性に関するデータ３を、メモリ１５から読み込み、金型に充填される樹脂の流動解析に基づいて、射出成形品の形状を予測する射出成形品の形状予測方法を実行する。そして、情報処理装置１００は、樹脂流動解析に基づいて算出される樹脂の収縮開始時の温度及び圧力と、樹脂流動解析によって得られる樹脂の収縮開始時点以降における微小時間毎の比容積から求められた樹脂の収縮ひずみと、を読み込む。そして、情報処理装置１００の第1熱粘弾性解析ユニットは、金型及び射出成形品の構造解析を行い、樹脂の収縮開始から型開きまでにおける金型内での射出成形品の変形量、温度、及び応力を微小時間毎に演算する。また、情報処理装置１００の第２熱粘弾性解析ユニットは、第1熱粘弾性解析ユニットによる変形量、温度及び応力を読み込む。そして、金型による拘束条件が無い射出成形品の構造解析を行ない、射出成形品の型開きから樹脂の温度が外気温度に達するまで、射出成形品の変形を微小時間毎に解析する。ここで、ＣＰＵ１６と、型内での熱粘弾性解析部とは第1熱粘弾性解析ユニットとして機能し、ＣＰＵ１６と、型開き以降の熱粘弾性解析部とは第２熱粘弾性解析ユニットとして機能する。
【００１８】
（ソフトウエアモジュールの関係）
図１Ｃは、情報処理装置１００が実行するプログラムモジュールの処理の流れと数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３）の関係を示すフローチャートである。
【００１９】
モデル形状１は、シミュレーション対象のモデル形状データを格納するファイルであり、成形部品および金型モデル、双方の形状データが含まれる。成形条件２は、成形する際に用いる成形条件に関する圧力や温度等に関するデータを格納するファイルである。また、物性３は、シミュレーションに用いる樹脂および金型の物性に関するデータを格納するファイルである。例えば、樹脂物性としては熱伝導率、比熱、密度、粘性、ＰＶＴ曲線、緩和弾性率等が含まれ、金型物性としては、熱伝導率、比熱、密度、弾性率、ポアソン比等が含まれる。
【００２０】
樹脂流動解析部４は、モデル形状１から成形品のモデル形状データ、成形条件２からその成形条件、および物性３からは樹脂物性に関する数値データを読み込み、樹脂の充填開始から離型までの樹脂の挙動をシミュレーションするプログラムモジュールである。ステップＳ４において、樹脂流動解析部４は、樹脂の運動方程式、連続の式、エネルギ方程式を解き、成形プロセス中の時間履歴（微小時間）ごとに樹脂の温度、圧力、比容積を算出する。その際、樹脂流動解析部４は、樹脂の速度、せん断応力なども同時に算出する。この算出結果（樹脂の温度、圧力、比容積、樹脂の速度、せん断応力等に関する時間履歴）は、メモリ１５に出力され、他のプログラムモジュールが参照することが可能な状態で格納される。また、この算出結果は、粘弾性解析の初期条件算出部５及びひずみ増分算出部６の入力として用いることが可能である。
【００２１】
ステップＳ５において、粘弾性解析のための初期条件を算出し、ステップＳ６において、ひずみ増分が算出される。ここで、粘弾性解析の初期条件算出部５は、樹脂流動解析部４の算出結果に基づき初期温度として樹脂流動解析の収縮開始時点の樹脂温度と、初期等方成分応力として樹脂流動解析の収縮開始時点の樹脂圧力と、を抽出し、初期せん断応力として樹脂流動解析の収縮開始時点のせん断応力を抽出する処理を行なうプログラムモジュールである。また、ひずみ増分算出部６は、樹脂流動解析部４の算出結果に基づき収縮開始時点以降について樹脂流動解析によって得られた時間履歴ごとの比容積から収縮ひずみ増分を算出するプログラムモジュールである。粘弾性解析の初期条件算出部５及びひずみ増分算出部６の算出結果（例えば、収縮開始時点のせん断応力、収縮ひずみ増分）は、メモリ１５に出力され、他のプログラムモジュールが参照することが可能な状態で格納される。また、この算出結果は、型内での熱粘弾性解析部７の入力として用いられる。
【００２２】
ステップＳ５及びステップＳ６の演算結果に基づいて、ステップＳ７（第1熱粘弾性解析工程）において金型内（以下、単に「型内」ともいう。）に対して熱粘弾性解析を行なう。具体的には、熱粘弾性解析部７は、成形品、金型モデルに関するモデル形状に関するデータと、樹脂、金型の物性に関するデータをモデル形状１、物性３から読み込む。更に、熱粘弾性解析部７は、粘弾性解析の初期条件算出部５によって抽出された条件（初期条件）と、ひずみ増分算出部６によって算出された収縮ひずみ増分の入力に基づいて、樹脂の収縮開始時点から型開きまでの構造解析（金型内での射出成形品の変形量、温度、応力を微小時間毎に予測演算）する。構造解析を行なう場合、金型物性としては、弾性率およびポアソン比、樹脂の物性としては緩和弾性率が用いられる。熱粘弾性解析部７は、型内に対して熱粘弾性解析を行なう場合、構造解析と同時に樹脂および金型の物性として熱伝導率、比熱、密度を用い熱伝導解析も連成して行なう。熱粘弾性解析部７による構造解析及び熱粘弾性解析の結果（例えば、離型前の射出成形品の変形量、温度、応力等）は、メモリ１５に出力され、他のプログラムモジュールが参照することが可能な状態で格納される。また、この算出結果は、型開き以降の熱粘弾性解析部８の入力として用いられる。
【００２３】
ステップＳ１０ｂにおいて、ＣＰＵ１６は、金型から成形品を分離する（型開きする）離型時間に達しか判定し、離型時間に達していない場合は（Ｓ１０ｂ−Ｎｏ）、ステップＳ７の型内での熱粘弾性解析が継続して行われる。ステップＳ１０ｂの判定で、離型時間に達したとＣＰＵ１６が判定した場合（Ｓ１０ｂ−Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８に進められる。
【００２４】
ステップＳ７の構造解析及び熱粘弾性解析の計算結果に基づいて、ステップＳ８（第２熱粘弾性解析工程）において、型開き以降の熱粘弾性解析を行なう。型開き以降の熱粘弾性解析部８による処理は、型内での熱粘弾性解析部７による構造解析に対して引き続き構造解析がなされる。具体的には、熱粘弾性解析部８は、金型から成形部品の離型を考慮するため、解析対象を成形品部のみとする。そして、熱粘弾性解析部７によって得られた離型前の温度、応力を初期条件とする。更に、物性３に含まれる拘束条件を、金型による拘束条件を無くした自由収縮可能な変位境界条件とする。また、熱境界条件として成形品表面に対して、外気との接触熱伝達率及び外気温度を入力する。これらの条件を用いて、成形部品の離型開始から樹脂温度が外気温度に達するまで、樹脂の物性として緩和弾性率を考慮した構造解析を行なう。この構造解析により、型開きから樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、射出成形品の変形が微小時間毎に演算される。型開き以降の熱粘弾性解析部８による構造解析の結果は、メモリ１５に出力され、他のプログラムモジュールが参照することが可能な状態で格納される。また、この算出結果は、出力ファイル１７への出力命令がプログラムモジュールに記述されている場合、メモリ１５から出力ファイル1７へ計算結果が出力される（Ｓ１２）。
【００２５】
更に、ＣＰＵ１６は、射出成形品の形状予測方法の計算結果を表示装置１８に表示させて処理を終了する（Ｓ１３）。
【００２６】
（解析例）
次に具体的な解析例を用いて、各プログラムモジュールの具体的な処理の内容を説明する。
【００２７】
（樹脂流動解析部４の処理）
まず、樹脂流動解析部４の処理を図２乃至６の参照により説明する。図２は樹脂流動解析に用いる射出成形品のモデル形状を示している。図３は、樹脂流動解析に用いる成形条件２の具体例（樹脂名、設定樹脂温度、充填時間、保圧値、保圧時間等）を例示する図である。また、図４は、樹脂流動解析に用いる樹脂物性（せん断速度、温度依存粘性データ（図４（ａ））、圧力、比容積、温度（ＰＶＴ）の関係データ（図４（ｂ））、熱伝導率と温度の関係（図４（ｃ））、比熱と温度の関係（図４（ｄ））、密度と温度の関係（図４（ｅ）））の例を示す図である。
【００２８】
樹脂流動解析部４は、図２に示すモデル形状に対して、成形条件（図３）、樹脂物性（図４）を用いて、流動解析を行なうことで時間履歴ごとに樹脂の圧力、温度、比容積、樹脂の速度、せん断応力等を算出する。
【００２９】
図２中のＰ１、Ｐ２、Ｐ３はモデル形状中の圧力履歴出力位置を示しており、樹脂流動解析によって得られたＰ１、Ｐ２、Ｐ３各位置における圧力履歴（圧力と時間の関係）は、図５に示すようになる。また、図２におけるＰ２、Ｐ３の位置の保圧状態から離型までの比容積の履歴（比容積と温度の関係）は、図６に示すように求められる。Ｐ２、Ｐ３の位置は樹脂流入口Ｐ１（ゲート）からの距離が異なるため、図５に示すように圧力差が発生している。そのため、図６に示すようにＰ２、Ｐ３における比容積の履歴にも差が発生していることが樹脂流動解析部４の処理により算出される。
【００３０】
（初期条件算出部の処理）
次に、粘弾性解析の初期条件算出部５の処理を説明する。粘弾性解析の初期条件算出部５は、樹脂流動解析部４の樹脂流動解析によって計算された成形品各部の温度履歴、圧力履歴、せん断応力履歴等から収縮開始時点の樹脂温度、初期等方成分応力として樹脂圧力、せん断応力を抽出する。そして、粘弾性解析の初期条件算出部５が抽出した樹脂温度、せん断応力は、型内での熱粘弾性解析部７の初期温度、初期せん断応力として用いられる。また抽出された収縮開始時点の樹脂圧力は、型内での熱粘弾性解析部７の初期垂直応力成分として用いられる。その際各垂直応力成分は座標軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）ともに同じ値とする。
【００３１】
（ひずみ増分算出部の処理）
次に、ひずみ増分算出部６の処理を説明する。ひずみ増分算出部６は、樹脂流動解析部４による流動解析で得られた時間に関する比容積の履歴をもとに、収縮開始時以降から金型の離型までの時刻歴に関し、ひずみ増分を算出する。その算出方法について比容積の履歴を拡大した図７を用いて説明する。図７において、位置Ｐ３における比容積の履歴は、時刻ｔ１で比容積がＶ１であったものが、時刻ｔ２で比容積Ｖ２になっていることを示している。時刻ｔ１と時刻ｔ２の差を微小時間△ｔ（=ｔ２-ｔ１）とすると、収縮時のひずみは（数１）式にて算出される。
【００３２】
【数１】
2007045118.tif 000003
【００３３】
ｔ１：収縮前の時刻
ｔ２：収縮後の時刻
微小時間△ｔ=ｔ２-ｔ１
収縮ひずみ△ε
収縮前の比容積Ｖ１
収縮後の比容積Ｖ２
図７において、微小時間（△ｔ）は大きく図示されているが、実際の解析ではこの微小時間（△ｔ）の刻み幅は、形状予測法を情報処理装置１００が実行する際のシミュレーション解析の時間刻み幅となる。シミュレーション解析の時間刻み幅は、シミュレーションに要する時間と精度の関係により設定することが可能である。
【００３４】
（型内での熱粘弾性解析部の処理）
次に、型内での熱粘弾性解析部７の処理を図８、図９Ａ、Ｂの参照により説明する。型内での熱粘弾性解析部７は、図８に示す成形品および金型形状モデルに対して、成形品の物性としては図９Ａに示す樹脂の緩和弾性率、図９Ｂに示す緩和弾性率の温度シフトファクターを成形品部の物性として用い構造解析を行なう。図８（ａ）は、ＸＹ平面内における成形品および金型形状モデルを示し、図８（ｂ）は、ＹＺ平面における成形品および金型形状モデルを示す（Ａ、Ａ'断面により金型が分離する）。図８（ａ）、（ｂ）において、中央部Ｐは成形品を示しており、その周りＭが金型を示している。図９Ａにおいて、緩和弾性率は時間の関数として示してあるが、温度が変化する場合にも緩和弾性率は変化するため、図９Ｂにその変化量を温度シフト関数として示す。金型部の物性としては弾性率、ポアソン比が用いられる。型内での熱粘弾性解析部７は、その際の初期条件として、粘弾性解析の初期条件算出部５により算出された初期条件を用い、ひずみ増分算出部６によって算出された微小時間毎のひずみ増分を入力として収縮開始時点から離型時までの計算を繰り返す。型内での熱粘弾性解析部７は、熱粘弾性解析の際、金型と樹脂の間では接触を考慮した構造解析および熱伝導解析を連成して行ない、例えば、離型前の射出成形品の変形量、温度、応力等を解析する。
【００３５】
（型開き以降の熱粘弾性解析部の処理）
次に、型開き以降の熱粘弾性解析部８の処理について説明する。型開き以降の熱粘弾性解析部８の処理は、型内での熱粘弾性解析部７の処理に引き続く解析を行なう。具体的には、型開きから樹脂の温度が外気温度に達するまでについて、射出成形品の変形を微小時間毎に演算する。演算においては、解析対象から金型部を除き、成形品に対し自由収縮可能な変位境界条件と、熱境界条件として成形品表面に外気との接触熱伝達率および外気温度に基づいて、樹脂の物性として緩和弾性率を考慮した熱粘弾性解析を行なう。金型の離型時に成形品の内圧が残っている場合には、解析の最初の時点で、成形品は大きな変形を示す。そして成形品の変形により圧力が解放された後に成形品の圧力は略ゼロに収束する。それ以降、成形品部の温度変化に応じて成形品が収縮し、成形品の温度が外気温に等しくなった時点で、成形品は、ほとんど変形しなくなる。型開き以降の熱粘弾性解析部８はこの時点で計算を終了する。
【００３６】
図１０は、型開き以降の熱粘弾性解析部８の計算によって得られた成形品の最終形状を例示した図であり、メッシュで示す部分（１００１）は、金型キャビティの寸法に従った収縮前の成形品の形状であり、黒で塗りつぶした部分（１００２）は成形品が室温、大気圧になった時点での成形品形状を示している（変形倍率は１０倍）。
【００３７】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、保圧工程中の樹脂供給の影響を考慮して、精度良く成形品の変形形状を予測することが可能になる。
【００３８】
特に、本実施形態によれば、保圧値、保圧時間などの保圧条件の影響が大きい射出成形品における形状予測精度を向上させることが可能になる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態における、成形品の形状予測法の処理を図１１の参照により説明する。図１１は、第２実施形態にかかるプログラムモジュールの処理の流れと数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３）の関係を示すフローチャートである。同図において、参照番号１から３、Ｓ４〜Ｓ８までおよびＳ１２は、第１実施形態で説明した図１Ｃと同様の処理となるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４０】
ステップＳ９は、静水圧の算出を行なう処理工程であり、静水圧算出部９（図１Ｂを参照）は、以下に示す（数２）式により、ステップＳ７の構造解析及び熱粘弾性解析の結果の計算結果に基づいて算出された応力から、射出成形品に作用する静水圧を算出する。
【００４１】
【数２】
2007045118.tif 000004
【００４２】
ステップＳ１０において、ステップＳ９により求められた静水圧の計算結果が収束したか判定する。収束判定部１０は、収束判定を行なうプログラムモジュールであり、メモリ１５に格納されている樹脂流動解析の計算結果の樹脂圧力を読み出して、樹脂圧力と静水圧とを比較し、両者が一致するか、または一定の誤差範囲に入っているか判定する。収束判定部９が算出した静水圧が、樹脂流動解析の計算結果に対して一致するか、または、一定の誤差範囲に入っている場合（Ｓ１０ａ−Ｙｅｓ）、収束判定部１０は、静水圧の計算は収束したものと判定し、ステップＳ１０ｂに進む。一方、ステップＳ１０ａの判定において、静水圧の計算結果は収束していないと、収束判定部１０が判定した場合（Ｓ１０ａ−Ｎｏ）、ステップＳ１１に進む。
【００４３】
ステップＳ１０ｂにおいて、ＣＰＵ１６は、金型から成形品を分離する離型時間に達しか判定し、離型時間に達していない場合は（Ｓ１０ｂ−Ｎｏ）、ステップＳ７の型内での熱粘弾性解析が継続して行われる。
【００４４】
ステップＳ１０ｂの判定で、離型時間に達したとＣＰＵ１６が判定した場合（Ｓ１０ｂ−Ｙｅｓ）、ステップＳ８に進み、型開き以降の熱粘弾性解析部８は、構造解析及び熱粘弾性解析の結果の計算結果に基づいて、型開き以降の熱粘弾性解析を行なう。
【００４５】
型開き以降の熱粘弾性解析部８による構造解析の結果は、メモリ１５に出力され、他のプログラムモジュールが参照することが可能な状態で格納される。また、この算出結果は、出力ファイル１７への出力命令がプログラムモジュールに記述されている場合、メモリ１５から出力ファイル1７へ計算結果が出力される（Ｓ１２）。
【００４６】
一方、ステップＳ１０ａの収束判定処理において、静水圧が収束していないと、収束判定部１０により判定された場合（Ｓ１０ａ−Ｎｏ）、ステップＳ１１において、ひずみ増分の再計算を行なう。ここで、ひずみ増分再計算部１１（図１Ｂを参照）は、静水圧算出部９によって算出された静水圧と樹脂流動解析結果の圧力との差がゼロ（実質的にゼロ）になるように、微小時間の経過を単位として、ひずみ増分（樹脂の収縮ひずみの増分）の再計算を行なう。
【００４７】
静水圧と樹脂流動解析結果の圧力との差がゼロになるようにひずみ増分を再計算する方法について、図１２を参照して説明する。図１２は、樹脂の物性である圧力（Ｐ）、比容積（Ｖ）、温度（Ｔ）の関係を示す図（以下、「ＰＶＴ曲線」という。）である。ひずみ増分再計算部１１は、物性３の参照からＰＶＴ曲線を求める。そして、ひずみ増分再計算部１１は、このＰＶＴ曲線上に、樹脂流動解析により得られた圧力、温度、比容積の履歴と、熱粘弾性解析の結果により得られた応力を元に計算された静水圧、温度、比容積の履歴と、を重ね合わせる。
【００４８】
最初の時点での、圧力、比容積、温度をそれぞれ、Ｐ１、Ｖ１、ｔ１とし、微小時間（△ｔ=ｔ２-ｔ１）経過した後の樹脂流動解析の結果による圧力、比容積、温度をＰ２、Ｖ２、ｔ２とすると、ひずみ増分算出部６で計算されるひずみ増分は（数１）式で計算される。
【００４９】
次に、ひずみ増分算出部６で計算されたひずみ増分を入力として、型内での熱粘弾性解析部７は、金型と樹脂の間では接触を考慮した構造解析により応力を計算する。計算された応力を用いて、収束判定部９は、微小時間後（△ｔ）における静水圧Ｐｖｅを計算し、微小時間後（△ｔ）における静水圧（Ｐｖｅ）、温度（Ｔ２）を元にＰＶＴ曲線より算出した比容積Ｖｖｅを算出する。そして、収束判定部９は、微小時間経過後の樹脂流動解析による比容積（Ｖ2）と、ＰＶＴ曲線より算出した比容積Ｖｖｅとの差を用い、静水圧Ｐｖｅと、樹脂流動解析とで得られた微小時間後の圧力が一致するためのひずみ増分を（数３）式によって算出する。
【００５０】
【数３】
2007045118.tif 000005
【００５１】
修正分ひずみ△εe
静水圧をもとに算出された比容積Ｖｖｅ
流動解析により算出された収縮後の比容積Ｖ2
そして、（数４）式に示すように、算出されたひずみ増分を元のひずみ増分に加え、再度、型内での熱粘弾性解析部７から計算を繰り返す。
【００５２】
【数４】
2007045118.tif 000006
【００５３】
ステップＳ７、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１の繰り返し計算は、静水圧Ｐｖｅが微小時間経過後の樹脂流動解析の圧力Ｐ２に等しくなるまで繰り返し収束計算を行なう。以上のように計算を行なうことで、静水圧は常に樹脂流動解析にて得られる圧力履歴と一致するようになる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、保圧工程中の樹脂供給の影響、静水圧の収束、ひずみ増分の再計算を考慮して、精度良く成形品の変形形状を予測することが可能になる。
【００５５】
特に、本実施形態によれば、保圧値、保圧時間などの保圧条件の影響が大きい射出成形品における形状予測精度を向上させることが可能になる。
【００５６】
[射出成形品の生産方法に関する実施形態]
図１３は、射出成形品の設計、生産、製品への組み込みに関する処理の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ１３０１は、射出成形品の設計工程を示し、この設計工程では、第１、第２実施形態における射出成形品の形状予測方法が適用される。
【００５７】
ステップＳ１３０２は、射出成形品の生産工程を示し、先のステップＳ１３０１において算出された形状予測結果に基づき決定された条件（成形品形状、成形条件、金型形状）により、射出成形品を生産する。ここで生産される射出成形品は、保圧工程中の樹脂供給の影響等が考慮されたものであり、従前の方法により生産される成形品に比べて、高精度の成形品を生産することが可能である。
【００５８】
ステップＳ１３０３は、ステップＳ１３０２で生産された射出成形品を、例えば、プリンタやファクシミリ等の画像形成装置、デジタルカメラ等の撮像装置等に組み込む工程である。ここで、上述の製品群は、ステップＳ１３０１において適用される射出成形品に形状予測方法の適用範囲を限定するものではなく、例示的な記載であることはいうまでもない。
【００５９】
本実施形態により、保圧工程中の樹脂供給の影響を考慮して、精度に優れた射出成形品に基づいた製品の提供が可能になる。
【００６０】
[他の実施形態]
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６２】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６３】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００６４】
尚、本発明は、図１Ｃ及び図１１で説明した処理を実現するソフトウェアのプログラムモジュールを、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【００６５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００６６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【００６７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００６８】
その他、プログラムの供給方法としては、ホストコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００６９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００７０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００７１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１Ａ】本発明の実施形態にかかる成形品の形状予測法を実行する情報処理装置１００のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態にかかるプログラムモジュールの構成を示す図である。
【図１Ｃ】情報処理装置が実行するプログラムモジュールの処理の流れと数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３）の関係を示すフローチャートである。
【図２】樹脂流動解析に用いる射出成形品のモデル形状を例示する図である。
【図３】樹脂流動解析に用いる成形条件２の具体例（樹脂名、設定樹脂温度、充填時間、保圧値、保圧時間等）を例示する図である。
【図４】樹脂流動解析に用いる樹脂物性（せん断速度、温度依存粘性データ、圧力、比容積、温度（ＰＶＴ）の関係データ、熱伝導率と温度の関係、比熱と温度の関係、密度と温度の関係を例示する図である。
【図５】図２の解析モデルに対して行った樹脂流動解析による圧力履歴（圧力と時間の関係）を示す図である。
【図６】図２の解析モデルに対して行った樹脂流動解析による比容積の履歴（比容積と温度の関係）を示す図である。
【図７】ひずみ増分算出部の処理を説明する図である。
【図８】型内での熱粘弾性解析部の処理を説明する図である。
【図９Ａ】型内での熱粘弾性解析部の処理を説明する図である。
【図９Ｂ】型内での熱粘弾性解析部の処理を説明する図である。
【図１０】型開き以降の熱粘弾性解析部の計算によって得られた成形品の最終形状を例示した図である。
【図１１】第２実施形態にかかるプログラムモジュールの処理の流れと数値データ（モデル形状１、成形条件２、物性３）の関係を示すフローチャートである。
【図１２】静水圧と、樹脂流動解析結果の圧力との差がゼロになるようにひずみ増分を再計算する方法を説明する図である。
【図１３】射出成形品の設計、生産、製品への組み込みに関する処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１Ａ】
2007045118.tif 000007
【図１Ｂ】
2007045118.tif 000008
【図１Ｃ】
2007045118.tif 000009
【図２】
2007045118.tif 000010
【図３】
2007045118.tif 000011
【図４】
2007045118.tif 000012
【図５】
2007045118.tif 000013
【図６】
2007045118.tif 000014
【図７】
2007045118.tif 000015
【図８】
2007045118.tif 000016
【図９Ａ】
2007045118.tif 000017
【図９Ｂ】
2007045118.tif 000018
【図１０】
2007045118.tif 000019
【図１１】
2007045118.tif 000020
【図１２】
2007045118.tif 000021
【図１３】
2007045118.tif 000022