JP2005144775A - 可塑化筒を複数備える射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で構造が単純で。射出成形サイクルが短く、制御が容易な可塑化筒を複数備える射出成形機を提供すること。
【解決手段】 樹脂材料を可塑化する複数の小型の可塑化筒２と、該複数の小型の可塑化筒２から可塑化した樹脂材料の供給を受けて樹脂材料を射出する射出筒３とを備え、前記複数の小型の可塑化筒２は前記射出筒３に個々に着脱可能に配設されると共に、前記複数の小型の可塑化筒３を選択的にあるいは同時的に作動させる制御手段４を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂材料を可塑化する可塑化筒を複数備える射出成形機に関し、さらに詳しくは、複数の小型の可塑化筒を同時的に又は選択的に作動させて樹脂材料を可塑化し、１基の射出筒に供給し、この１基の射出筒から可塑化した樹脂材料を吐出して樹脂成形品を得る可塑化筒を複数備える射出成形機に関する。

可塑化した樹脂材料を吐出して樹脂成形品を得る射出成形機のうち、プリプラ式の射出成形機は、樹脂材料を可塑化する可塑化筒と、可塑化筒で可塑化した樹脂材料を吐出する射出筒とを別個に備える。このプリプラ式の射出成形機は、一般に、射出筒が可塑化した樹脂材料を吐出している間は、可塑化筒の可塑化動作は停止している。このため、可塑化筒を連続的に作動させて、射出成形サイクルのハイサイクル化を図る構成が提案されている。

例えば、可塑化筒と射出筒との間に、バネにより内部圧力を一定に維持するバッファ装置を配設し、可塑化筒で可塑化した樹脂材料をバッファ装置に一時的に貯留できる構成（特許文献１参照）が提案されている。一般に射出筒は間歇駆動となるため、可塑化筒を連続駆動させると、可塑化筒と射出筒との間で可塑化した樹脂材料の圧力の脈動が生じる。しかしこの構成によれば、可塑化した樹脂材料の圧力脈動をバッファ装置が吸収することから、可塑化筒を連続駆動させることができ、射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。

また、射出成形サイクルのハイサイクル化を目的とするものではないが、同様の構成として、可塑化筒と射出筒との間に樹脂溜まりを配設し、可塑化筒で可塑化した樹脂材料を樹脂溜まりに貯留し、貯留した樹脂材料をプランジャーで押し出して射出筒に供給する構成も提案されている（特許文献２参照）。この構成によれば、樹脂材料の吐出量に応じて可塑化筒を連続的に動作させることができる。

このほか、可塑化筒と射出成形用金型の間に、複数のプランジャーユニットを備え、射出成形用金型とプランジャーユニット又は金型との間の樹脂通路を切り替えることができる構成も提案されている（特許文献３参照）。この構成によれば、樹脂通路を切り替えることにより、１のプランジャーユニットが樹脂材料を金型に吐出している間に、他のプランジャーユニットに可塑化した樹脂材料を供給するという動作を交互に繰り返すことができる。このため、可塑化筒を連続的に動作させて射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。

しかしながら、これら各特許文献に記載の構成によれば、可塑化筒と射出筒との間にバッファ装置、樹脂溜まり、プランジャーユニット、あるいは樹脂通路の切り替え装置などを配設する必要があり、バレルの構造が複雑化し設備の大型化や、制御の複雑化を招く。このように、射出成形サイクルのハイサイクル化を図るために可塑化筒を連続的に作動させる構成とすると、射出成形機全体の構造が複雑化し、設備コストも掛かるなど、多品種少量生産を考えた場合、必ずしも現実的とはいえない。

特開２０００−２３８０９４号公報 特開平５−３８７３８号公報 特開２００２−１３７２７０号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、少容量の可塑化筒を複数組み合わせることで、射出成形サイクルが短くできる、あるいは小型で構造が単純又は制御が容易となる可塑化筒を複数備える射出成形機を提供することである。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、樹脂材料を可塑化する複数の小型の可塑化筒と、該複数の小型の可塑化筒から可塑化した樹脂材料の供給を受けて樹脂材料を吐出する射出筒とを備え、前記複数の小型の可塑化筒は前記射出筒に個々に着脱可能に配設されると共に、前記複数の小型の可塑化筒を選択的にあるいは同時的に作動させる制御手段を備えることを要旨とするものである。

ここで請求項２に記載のように、前記可塑化筒は、スクリューフライトが形成されるスクリューの回転により樹脂材料を可塑化するスクリュー式であって、前記スクリューはスクリューの外周面にスクリューフライトが形成される部位の長さＬをスクリューのメータリング部の外径Ｄで除した比Ｌ／Ｄが１０以下であると共に、スクリュースレッドの長さが、Ｌ／Ｄが２０〜２４でスクリューフライトのピッチとメータリング部の外径が等しく形成されるスクリューのスクリュースレッドの長さの６０〜２００％の長さとなるようにフライトピッチが設計されてなることが望ましい。

そして、請求項３に記載のように、前記可塑化筒の一端にはノズル部材が挿着され、該ノズル部材の外周面にはヘッド部材がスライド可能に遊嵌され、前記ノズル部材の先端を前記ヘッドチップがスライドした状態において可塑化筒の内部と前記射出筒の内部とを連通する吐出孔を有し、該吐出孔を通じて前記射出筒に可塑化した樹脂材料を供給するものであること、あるいは、請求項４に記載のように、前記可塑化筒の一端にはノズル部材がスライド式に進退動可能に挿通され、該ノズル部材の基端部には該ノズル部材をスライドさせたときに可塑化筒の内部と連通する開口部を有すると共に、前記ノズル部材の先端には前記ノズル部材をスライドさせたときに射出筒の内部に連通する吐出孔を有し、該吐出孔を通じて可塑化した樹脂材料を前記射出筒に供給することが望ましい。

一方、射出成形機に配設される射出筒はプランジャー式であって、請求項５に記載のように、前記射出筒の内部には、可塑化した樹脂材料を押し出すプランジャーを進退動可能に配設し、該プランジャーの側周面あるいは前記射出筒の内壁面のいずれか一方に螺旋状の溝を形成し、他方にはボール部材を空転可能に配設し、該ボール部材が前記螺旋状の溝に係合して前記プランジャーは進退動に伴って回転動すると共に、前記プランジャーの先端部には前記プランジャーと一体に回転する撹拌子構造が形成されることが望ましい。

そして、射出筒内に添加剤を添加するため、請求項６に記載のように、前記プランジャーには、先端部と基端部とを連通する１又は２以上の長孔を形成して該長孔に多孔質部材を挿着し、前記プランジャーの基端部に流体状添加剤を導入し前記長孔を通じて樹脂材料に流体状添加剤を添加するものであるか、請求項７に記載のように、前記プランジャーには、先端部と基端部とを連通する１又は２以上の長孔を形成して該長孔に多孔質部材を挿着し、前記プランジャーの基端部に流体状添加剤を導入し、該流体状添加剤の圧力により前記プランジャーを進退動させると共に、前記長孔を通じて樹脂材料に流体状添加剤を添加するものであることが望ましい。

ここで、請求項７に記載のように、前記長孔に挿着される多孔質部材は、連続泡の泡径あるいは通孔の孔径が５０μｍ以下である多孔質金属あるいは多孔質セラミックスを適用することができる。

請求項１に記載の発明によれば、複数の小型の可塑化筒が同時的にあるいは選択的に作動して必要量の樹脂材料を可塑化することができる。このため、可塑化する樹脂材料の総量が多くとも、短時間で可塑化することができ、射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。そして、複数の小型の可塑化筒が射出筒に配設される構成とすれば、可塑化した樹脂材料を一時的に貯留するバッファ装置や、樹脂材料の流路を切り替える弁体などが必要なく、射出成形機の大型化や構造の複雑化を招くことがない。

ここで請求項２に記載のように、樹脂材料を可塑化する可塑化筒にスクリューの回転により樹脂材料を可塑化するスクリュー式を適用する場合において、各可塑化筒の内部に配設されるスクリューを、Ｌ／Ｄが１０以下のものとすると、例えばスクリューの外径Ｄが２０ｍｍ程度であっても、スクリューの外周面にスクリューフライトが形成される部位の長さＬ（以下、この部位の長さをスクリューの有効長Ｌと記す）は１００〜２００ｍｍ程度となる。このため、可塑化筒を短尺化することができ、射出成形機全体の小型化を図ることができる。

そしてこのスクリューのスレッドの長さは、同径でＬ／Ｄが２０〜２４で、フライトピッチがメータリング部の外径Ｄに等しく設計されるスクリュー（このように設計されるスクリューをスクウェアピッチのスクリューと記す）に比較して、スレッド長が６０〜２００％となるように設計されるから、樹脂材料の可塑化が促進され、樹脂材料の可塑化状態が不安定になることが防止される。

前記可塑化筒に請求項３又は請求項４に記載の供給ノズルを配設する構成であれば、これらの供給ノズルは小型化が容易で構造が単純であることから射出成形機の小型化を図ることができる。またメンテナンス性も良い。そして、ノズル部材又はヘッド部材のスライド動作により吐出孔の開閉を切り替える構成であるから、供給ノズルの開閉動作の制御も容易で、射出成形機全体の制御が容易となる。

また、請求項５に記載のように、プランジャーの外周面と射出筒の内壁面に、螺旋状のガイド溝とこのガイド溝と係合して空転するボール部材との組合せを構成すると共に、プランジャーの先端に撹拌子構造を設ければ、プランジャーを進退動させることにより撹拌子構造に回転動を付加することができる。このため撹拌子構造を回転させるための動力源や動力伝達機構及びその制御機構を別途配設する必要がなく、射出成形機の大型化、構造の複雑化あるいは制御の複雑化を招くことがない。

そして射出筒内の樹脂材料は、この撹拌子構造の回転により撹拌されることから、複数の射出筒から供給された樹脂材料を均一に撹拌して吐出することができ、得られる樹脂成形品の品質の安定化を図ることができる。

なお、請求項６に記載の発明によれば、プランジャーの先端部と基端部を連通する長孔に、多孔質部材が挿着されてなる構成の添加剤注入孔を形成し、この添加剤注入孔から射出筒の内部に流体状添加剤を添加することができる。このため、射出筒の内部やプランジャーに流体状添加剤の注入ノズルなどを形成する必要がない。また、各可塑化筒で添加剤を添加する構成に比較して射出成形機の構造も複雑化することがない。したがって、射出筒やプランジャーの構造を単純化して射出成形機を小型化することができる。

さらに請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用効果が得られ、前記長孔を通じて樹脂材料に流体状添加剤を添加することができると共に、流体状添加剤の圧力によりプランジャーを進退動させることができる。このため、プランジャーの駆動機構と添加剤の注入機構とを統合して射出成形機の構造の単純化や小型化、あるいは制御の容易化図ることができる。

そしてこの添加剤注入孔を通じてプランジャーの先端から添加剤を注入すると、注入された添加剤は直ちにプランジャーの先端に形成される撹拌子構造により撹拌される。このため、添加剤を可塑化した樹脂材料中に均一に拡散させることができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、この多孔質部材は粘稠な可塑化した樹脂材料の浸入は防止できるが、流体状添加剤などの気体や粘度の低い液体の通過は許容することができる。このため、基端部から流体状添加剤を供給することができるが、可塑化した樹脂材料の漏出は防止することができる。また、樹脂の温度や圧力に対する耐性に優れると共に、注入ノズルを配設する構成に比較して、射出成形機のメンテナンス性が良くなる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る可塑化筒を複数備える射出成形機の構成を模式的に示した図である。（ａ）は一側方から見た図、（ｂ）は（ａ）に示す矢印Ｂの向きから見た図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｃの向きから見た図である。この射出成形機１は、樹脂材料を可塑化する複数（図においては３基）の小型の可塑化筒２と、各小型の可塑化筒２で可塑化した樹脂材料の供給を受けて吐出する射出筒３と、各小型の可塑化筒２を同時的にあるいは選択的に作動させる制御手段４（図１（ｂ）（ｃ）においては省略）とを備える。各小型の可塑化筒２で可塑化した樹脂材料は、各可塑化筒２の先端に配設される供給ノズル１００を通じて射出筒３に供給されるように構成される。そして、射出筒３に供給された樹脂材料は、射出筒３のの先端に配設される射出用のノズル２００から、射出成形用の金型（図示せず）に吐出充填するなどして、樹脂成形品を得るように構成される。

射出成形機１に配設される小型の可塑化筒２は、樹脂材料を可塑化する機構としては、従来一般に用いられている構成を適用することができる。例えば、スクリューの回転により樹脂材料を可塑化して吐出するスクリュー式、可塑化筒に配設される加熱手段により加熱して可塑化し、プランジャーによって押し出して吐出するプランジャー式、メルトポットで樹脂材料を可塑化し、メルトポットに直接圧搾空気などの流体を供給し加圧して押し出す方式、あるいはこれらの組合せからなる構成などである。そしてスクリューやプランジャーの駆動源についても、加圧流体によるラム駆動、バネによる駆動、モータによる駆動など、従来より一般的に用いられている構成を適用することができる。

ただし、射出成形機１の小型化のため、射出成形機１に配設される可塑化筒２は、駆動機構部を含めた全長が最大でも４００ｍｍ程度であることが望ましい。また、可塑化筒２の１基当たりの樹脂材料の可塑化能力は１〜４ｇ／ｓｅｃ程度であればよい。

以下に、本発明に係る射出成形機の可塑化筒として、好適に適用できるスクリュー式の可塑化筒およびプランジャー式の可塑化筒の構成について説明する。

まず、スクリュー式の可塑化筒の構成について説明する。図２は、射出成形機１に好適に適用できるスクリュー式の可塑化筒及びその駆動機構の要部の構造を模式的に示した一部断面図である。このスクリュー式の可塑化筒２ａは、バレル２１ａと、バレル２１ａの内部で回転し、樹脂材料を可塑化して押し出すスクリュー５０と、スクリュー５０の回転により可塑化した樹脂材料を、射出筒に供給する供給ノズル１００ａとを備える。そしてバレル２１ａの一端には、スクリュー５０を駆動するモータなどの回転動力源２２、及び回転動力をスクリュー５０に伝達するギアボックスなどの動力伝達機構２３とが配設される。バレル２１ａ及び供給ノズル１００ａには、樹脂材料を加熱する加熱ヒータ２４が配設される。

この可塑化筒２ａは駆動機構部２２、２３を含めた全長Ｌ_ｉが最大でも４００ｍｍ程度以下に設計されることが望ましい。従って、スクリュー５０の有効長Ｌは最大でも１８０ｍｍ程度のものが適用され、バレル２１ａの長さは最大でも２５０ｍｍ程度に設計されることが望ましい。なお、図２に示すスクリュー５０は、有効長Ｌが１１０ｍｍ、外径Ｄが２２ｍｍで、Ｌ／Ｄが５に設計されるものである。

一般に射出成形機においては、射出成形用のスクリューのＬ／Ｄが１０以下であると、樹脂材料の可塑化状態が安定せず、未溶融樹脂や半溶融樹脂が射出筒から吐出され、成形不良が生じたり成形不能となったりする。このため通常はＬ／Ｄが１８〜２０程度のものが用いられる。しかし、このようなＬ／Ｄ設計では、例えば外径Ｄを２０ｍｍ程度としても有効長Ｌは３６０〜４００ｍｍとなり、可塑化筒の全長を４００ｍｍ程度以下にすることができない。

そこで、本実施の形態に係る可塑化筒２ａに用いられるスクリュー５０は、Ｌ／Ｄを５〜１０としてスクリューの有効長Ｌを短くし、可塑化筒２ａの短尺化を図るものである。そして、樹脂材料の良好な可塑化状態を維持するため、Ｌ／Ｄが２０〜２４で同径のスクウェアピッチのスクリューが有するスレッド長の６０〜２００％、より好ましくは７０〜１２０％のスレッド長を有するようにフライトピッチが設計されてなるものを適用する。

このような設計のスクリューによれば、Ｌ／Ｄが２０〜２４のスクウェアピッチのスクリューと比較すると、１回転当たりの吐出量が減少するため樹脂材料の滞留時間が長くなる。具体的には例えば、同一回転数とすると滞留時間は１８０〜７００％程度となる。一般に可塑化筒内での樹脂材料の可塑化は、主に樹脂材料のせん断発熱によるといわれている。しかし、バレルに配設されるヒータによっても可塑化されるため、樹脂材料を長時間滞留させることにより可塑化を促進することができる。

一方、吐出量を一定に維持するには、スクリューの回転数を上昇させる必要がある。回転数が上昇すると樹脂材料に大きなせん断力がかかって可塑化が促進され、樹脂材料の可塑化状態が安定する。

次に示す表１は、適用できるスクリューの例として、Ｌ／Ｄが５及び１０、スクリューの外径Ｄが２２ｍｍのスクリューについてのスレッド長とフライトピッチの計算結果、及び従来一般のＬ／Ｄが２０のスクウェアピッチについてのスクリューのスレッド長との比較を示した表である。

表に示すように、Ｌ／Ｄが１０においては、フライトピッチを１１ｍｍとするとスレッド長は約１４２５ｍｍとなる。また、フライトピッチを８ｍｍとするとスレッド長は約１９３０ｍｍとなる。これらはそれぞれＬ／Ｄが２０のスクウェアピッチのスクリューのスレッド長の約９２％、１２４％の長さであり、いずれも６０〜２００％の範囲内となる。一方、フライトピッチを２２ｍｍとすると、スレッド長は約７７６ｍｍとなる。これはＬ／Ｄが２０のスクウェアピッチのスクリューのスレッド長の５０％となり範囲外となる。したがってこの場合にはフライトピッチが１１ｍｍ及び８ｍｍのスクリューを好適に適用できる。

また、Ｌ／Ｄが５のスクリューにおいては、フライトピッチを８ｍｍとするとスレッド長は９６５ｍｍとなる。また、フライトピッチを５ｍｍとするとスレッド長は１５２９ｍｍとなる。これらはそれぞれＬ／Ｄが２０のスクウェアピッチのスクリューのスレッド長の６２％、９２％の長さであり、いずれも６０〜２００％の範囲内となる。一方、フライトピッチを２２ｍｍとするとスレッド長は３８８ｍｍとなる。これはＬ／Ｄが２０のスクリューのスレッド長の２５％しかなく範囲外となる。したがってこの場合には、フライトピッチが５ｍｍ及び８ｍｍのスクリューを好適に適用できる。

次いで、このスクリュー式の可塑化筒２ａに適用される供給ノズル１００ａについて説明する。この供給ノズル１００ａは、可塑化筒２ａの短尺化を図るため小型であることが望ましく、また、制御及びメンテナンスの容易化のため、動作機構及び組み付け構造が単純であることが望ましい。

図３は、前記要件を充足し、前記スクリュー式の可塑化筒２ａに適用される供給ノズル１００ａについて、分解した状態を示した一部断面図を含む外観斜視図である。この供給ノズル１００ａは、バレルのシリンダヘッド１０１に装着されるノズルチップ１０２ａと、このノズルチップ１０２ａの外周面にスライド式に往復動可能に遊嵌されるヘッドチップ１０３ａと、このヘッドチップ１０３ａと前記シリンダヘッド１０１との間に架設されるコイルバネ１０４と、ノズルチップ１０２ａ、ヘッドチップ１０３ａ及びコイルバネ１０４に覆いかぶせるようにしてシリンダヘッド１０１に装着する押さえナット１０５ａとを備える。

この供給ノズル１００ａの各構成要素について説明する。シリンダヘッド１０１にはノズルチップ１０２ａ及び押さえナット１０５ａを装着するための凸部１１１が形成される。また、シリンダヘッド１０１の略中心を貫通する樹脂材料経路１１３が形成される。この凸部１１１の外周面には押さえナットを螺合するネジ部１１２が形成されると共に、樹脂材料経路１１３にはノズルチップ１０２ａを螺合するネジ部１１４が形成される。

ノズルチップ１０２ａは、内部には空洞状の樹脂材料経路が形成され、一端に細管状の吐出部１２１を有する異径の円筒形状の部材である。そして外周面に形成されるネジ部１２２を、シリンダヘッド１０１のネジ部１１４に螺合してシリンダヘッド１０１に固定する。この吐出部１２１の構造の詳細については後述する。

ヘッドチップ１０３ａは、略円筒形状の本体１３３の一端に、外径の大なるフランジ１３１が形成され、内部には軸線方向に貫通するノズルチップ収容孔１３２が形成される。このノズルチップ収納孔１３２にノズルチップ１０２ａの吐出部１２１を挿通し、ヘッドチップ１０３ａがノズルチップ１０２ａの吐出部１２１の外周面上を進退動自在に装着する。

押さえナット１０５ａは内部が空洞の略円筒形状に形成される。その一端の端面にはヘッドチップ挿通孔１５１が形成される。このヘッドチップ挿通孔１５１の内径は、ヘッドチップ１０３ａの本体１３３は挿通可能であるが、フランジ１３１は通過不可能な径に設計される。そして、ヘッドチップ１０３ａをノズルチップ１０２ａに装着した状態で、ヘッドチップ１０３ａの本体１３３をヘッドチップ挿通孔１５１に挿通させ、押さえナット１０５ａをヘッドチップ１０３ａ及びノズルチップ１０２ａに覆い被せる。そして、内周面に形成されるネジ部１５２とシリンダヘッド１０１のネジ部１１２とを螺合し、シリンダヘッド１０１に固定する。

図４は、ノズルチップ１０２ａの吐出部１２１の構造を示した図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は内部構造を示したＡ−Ａ線断面図である。吐出部１２１は、内部に空洞状の樹脂材料経路１２３が形成される中空の細管状の部位である。先端面１２４は閉鎖され、先端面１２４の直近の側周面には、内部の樹脂材料経路１２３に連通する吐出孔１２５が形成される。なお、図においては、円周方向に等間隔に４箇所形成される構成を示す。

図５（ａ）は、組み付けられた状態のシャットオフノズル１００ａの内部構造を示した断面図である。組み付けられた状態では、シリンダヘッド１０１の樹脂材料経路１１３と、ノズルチップ１０２ａの樹脂材料経路１２３とが連通する。また、ヘッドチップ１０３ａはコイルバネ１０４の付勢力により、フランジ１３１が押さえナット１０５ａの内壁面に押しつけられて当接した状態に保持される。この位置状態においては、ノズルチップ１０２ａの吐出部１２１が、ヘッドチップ１０３ａのノズルチップ収納孔１３２に収納された状態にある（拡大図参照）。このため、ノズルチップ１０２ａの吐出孔はノズルチップ収納孔１３２の内壁面により蓋をされ、樹脂材料を吐出できず、また、外部から逆流できない状態に維持される。

そして樹脂材料を吐出するには、図５（ｂ）に示すように、ヘッドチップ１０３ａをコイルバネ１０４の付勢力に抗して矢印ａの向きにスライドさせる。ヘッドチップ１０３ａをスライドさせると、ノズルチップ１０２ａの吐出部１２１の先端近傍がヘッドチップ１０３ａのノズルチップ収容孔１３２から突出する（拡大図参照）。このため、吐出孔１２５が露出し、バレルから送り出される可塑化した樹脂材料を吐出することができる。

樹脂材料を吐出供給後、ヘッドチップ１０３ａをスライドさせるために加えた力を除去すると、ヘッドチップ１０３ａはコイルバネ１０４の付勢力により矢印ａの反対の向きにスライドする。その結果、再び図５（ａ）に示す状態に戻り、樹脂材料を吐出できず、また外部から逆流できない状態となる。

このような供給ノズル１００ａが適用された可塑化筒２ａによれば、吐出孔１２５の開閉の切換は、ヘッドチップ１０２ａを進退動させて行うことができる。あるいは、ヘッドチップ１０２ａを固定し、供給ノズル（ヘッドチップ１０２ａを除く）１００ａを進退動させて、相対的にヘッドチップ１０３ａを進退動させて行うことができる。

このように、開閉動作が単純でその制御が容易であり、可塑化筒及びこの可塑化筒を適用する可塑化装置の構造や制御の単純化を図ることができる。また、この供給ノズル１００ａは小型に構成できるため可塑化筒、可塑化装置の大型化を招くことがない。構造が単純で可塑化筒の先端側から操作のみで組み付けや分解が可能なためメンテナンス性も良い。

そして、このようなスクリュー及び供給ノズルが適用される可塑化筒２ａは、例えば、外径Ｄが２２ｍｍでＬ／Ｄが５のスクリューを適用すると、スクリューの有効長Ｌは１１０ｍｍとなるから、バレルの長さＬ_ｂを１８０ｍｍ程度に設計することができる。そして供給ノズルが小型に設計されることも併せると、可塑化筒の全長Ｌ_ｉは駆動機構部も含めて３７５ｍｍ程度となり、４００ｍｍ以下に設計することができる。なお、このような構成の可塑化筒は、おおむね１〜４ｇ／ｓｅｃ程度の吐出能力を有する。

次いで、プランジャー式の可塑化筒について説明する。図６はプランジャー式の可塑化筒２ｂに好適に適用できる供給ノズルを分解した状態を示した一部切断図を含む外観斜視図である。なお、前記スクリュー式の可塑化筒に適用される供給ノズルと同一の構成を有する箇所については、詳細な説明は省略し、同一の符号を付して用いる。また、バレル、プランジャーの構造及び駆動機構については、一般的なプランジャーの構成を適用できることから説明は省略する。

この供給ノズル１００ｂは、バレル２１ｂの一端にスライド式に進退動可能に挿入されるシャットオフ部材１０６と、このシャットオフ部材１０６に装着されるノズルチップ１０２ｂと、シャットオフ部材１０６をバレル２１ｂの一端から抜脱不可能に保持する押さえナット１０５ｂと、押さえナット１０５ｂに装着されるヘッドチップ１０３ｂと、シャットオフ部材１０６と押さえナット１０５ｂとの間に架設されるコイルバネ１０４とを備える。また、バレル２１ｂには樹脂材料を加熱するヒータ２４が配設される。

この供給ノズル１００ｂの各構成要素について説明する。バレル２１ｂは、その一端に、内部に連通するシャットオフ部材挿入孔１１５が形成される。このシャットオフ部材挿入孔１１５の内周面には、端面１１６から所定の位置に、内側に向かって突起するにシール片１１７が形成される。

シャットオフ部材１０６は、摺動部１６１、バネ掛け部１６３及びノズルチップ挿着部１６２が形成される異径の円筒形状の部材で、内部には樹脂材料経路１６４が形成される。また、ノズルチップ１０２ｂは、シャットオフ部材１０６に装着する挿着部１２６と、細管状の吐出部１２１からなる異径の円筒状に形成される。そしてシャットオフ部材１０６とノズルチップ１０２ｂは、それぞれに形成されるネジ部１２７、１６５が螺合し一体に結合する。そして結合した状態で、シャットオフ部材１０６の摺動部１６１を、バレル２１ｂの一端をシャットオフ部材挿入孔１１５に挿入する。なお、シャットオフ部材１０６の構造については後述する。また、ノズルチップ１０２ｂの吐出部１２１は、前記スクリュー式の可塑化筒に適用される供給ノズルのノズルチップの吐出部と同一の構成を有する（図４参照）。

押さえナット１０５ｂは略円筒形状の部材で、バレル２１ｂの一端に遊挿されたシャットオフ部材１０６とノズルチップ１０２ｂの結合体が抜脱しないように保持する。また、先端面にはネジ部１５６を有するヘッドチップ挿着部１５３が形成される。そしてヘッドチップ挿着部１５３を軸線方向に貫通するノズルチップ収納孔１５４が形成される。

ヘッドチップ１０３ｂは、内部に貫通孔であるノズルチップ収納孔１３４が形成される。そして内部に形成されるネジ部１３５を押さえナット１０５ｂのヘッドチップ挿着部１５３のネジ部１５６に螺合して押さえナット１０５ｂに装着する。

そして、押さえナット１０５ｂの内壁面と、シャットオフ部材１０６のバネ掛け部１６３との間にコイルバネ１０４を架設する。さらにノズルチップ１０２ｂの吐出部１２１を押さえナット１０５ｂ及びヘッドチップ１０３ｂのノズルチップ収納孔１３４に挿入して、押さえナット１０５ｂのネジ部１５６とバレル２１ｂのネジ部１１８とを螺合して固定する。

図７はシャットオフ部材１０６の構造を示した図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は内部構造を示した断面図である。図７（ａ）に示すように、摺動部１６１の側周面には、開口部である樹脂材料導入孔１６７が形成される（図においては円周方向に等間隔に４箇所形成される構成を示す）。また、樹脂材料導入孔１６７から摺動部１６１の端面１６８に至る樹脂材料導入溝１６６が形成される。そして樹脂材料導入孔１６７は内部で結合して樹脂材料経路１６４に連通する。

このような供給ノズル１００ｂの動作は以下の通りである。図８は供給ノズルの動作を示した断面図であり、（ａ）は可塑化した樹脂材料を吐出できない状態を、（ｂ）は吐出できる状態を示す。

バレル２１ｂの内部の樹脂材料が所定の圧力以下であるときには、図８（ａ）に示すようにシャットオフ部材１０６はコイルバネ１０４の付勢力により端面１６８がシール片１１７に押しつけられた状態に維持される。このため端面１６８に現れる樹脂材料導入溝の開口部は、シール片１１７に蓋をされた状態にある。一方、ノズルチップ１０２ｂの吐出部１２１の先端は、ヘッドチップ１０３ｂのノズルチップ収納孔１３４に収納される。このため、吐出孔１２５はノズルチップ収納孔１３４の内壁面により蓋をされた状態に維持される。従って、バレル２１ｂの内部の可塑化した樹脂材料は吐出されず、かつ、ノズル１００ｂの外部から樹脂材料が逆流することも防止される。

バレル２１ｂ内に配設されるプランジャー（図示せず）を前進させるとバレル２１ｂの内部の可塑化された樹脂材料の圧力が上昇する。そして、所定の圧力に達すると、図８（ｂ）に示すようにシャットオフ部材１０６とノズルチップ１０２ｂの結合体は、樹脂材料の圧力によりコイルバネ１０４の付勢力に抗して矢印ａの向きにスライドする。このためシャットオフ部材１０６の端面１６８がシール片１１７から離れて樹脂材料導入溝の端面が露出すると共に、ノズルチップ１０２ｂの吐出部１２１が突出して吐出孔１２５が露出する。これにより、バレル２１ｂの樹脂材料は、その圧力によって樹脂材料導入溝から樹脂材料導入孔に流入し、樹脂材料経路１６４を経て吐出孔１２５から吐出される。

プランジャーの前進動を停止すると、バレル２１ｂの内部圧力が所定の値以下になり、樹脂材料の吐出動作が終了する。これにより、シャットオフ部材１０６とノズルチップ１０２ｂの結合体は、コイルバネ１０４の付勢力により矢印ａの反対向きにスライドする。その結果、シャットオフ部材１０６の端面１６８がシール片１１７に当接すると共に、ノズルチップ１０２ｂの吐出部１２１がヘッドチップ１０３ｂのノズルチップ収納孔１３４に収納され、再び図８（ａ）に示す状態に戻って樹脂材料の吐出及び逆流ができない状態となる。

このような構成及び動作の供給ノズル１００ｂによれば、構造が単純で供給ノズル本体を小型に構成できる。また、ノズルの組み付けや分解は可塑化筒の先端側からの操作のみで行うことができるため、メンテナンス性も良い。さらに、可塑化した樹脂材料の圧力を変化させることによって吐出孔の開閉が切り替えられるから、供給ノズルを駆動する別個独立した動力源や動力を伝達する機構が不要となる。特にプランジャー式の可塑化筒は、プランジャーの駆動圧が比較的制御しやすく、供給ノズルの開閉制御も容易となる。またバレルの小径化が容易で、可塑化装置を小型化することができ、おおむね３〜４ｇ／ｓｈｏｔ程度の可塑化・吐出能力を有する可塑化筒に好適に適用することができる。

なお、このような構成を有する可塑化筒２ａ、２ｂは、可塑化筒単独で小型の射出成形機の射出ユニットとしても機能する。すなわち、供給ノズル１００ａ、１００ｂはシャットオフタイプの射出ノズルとして機能するものであり、そのまま射出成形用の金型などに可塑化した樹脂材料を吐出充填し、樹脂成形品を得ることも可能である。

次いで、射出筒の構成について説明する。射出成形機の小型化のため、射出筒は小型に構成される必要がある。また、複数の小型の可塑化筒で可塑化した樹脂材料の供給を受けるため、射出筒の内部で樹脂材料を均一に撹拌できる構成を有することが望ましい。そして撹拌子機構は、射出筒を大型化しないため、小型で制御が容易であることが望ましい。

図９（ａ）は、前記要求を充足し、本発明の射出成形機に適用できるプランジャー式の射出筒の要部の構造を模式的に示した図である。この射出筒３は、可塑化筒から供給された樹脂材料を一時的に貯留するバレル３１と、バレル３１に貯留された樹脂材料を押し出して吐出するプランジャー７と、このプランジャー７の進退動の動力源であるエアシリンダ３２及びピストン３３と、この動力をプランジャー７に伝達するラム３４とを備える。

また、可塑化筒に配設される射出ノズル１００ｃは、バレル３１の内部圧力を所定の圧力に維持する必要があることから、シャットオフノズルであることが望ましく、具体的には、前記プランジャー式の可塑化筒に配設される供給ノズル（図４及び図５参照）と同一の構成を有するものが好適に適用される。

プランジャー７の先端部には、バレル３１に供給された樹脂材料を撹拌する撹拌子構造７５が形成される。一方、プランジャー７の基端部７４は継ぎ手３６を介してラム３４と連繋する。この継ぎ手３６はバレル３１の内部の樹脂材料の圧力や、ラム３４から伝達されるスラスト荷重を支えると共に、プランジャー７がラム３４に対して回転できる構成を有する。具体的には例えば、転がり軸受タイプのスラスト軸受などを好適に適用できる。そしてラム３４はエアシリンダ３２のピストン３３と連繋し、流体の圧力によるピストン３３の往復動をプランジャー７に伝達する。さらに、プランジャー７の側周面には螺旋状のガイド溝７１が形成される。そして、バレル３１の内壁面にはボール部材３７が空転可能に配設され、このガイド溝７１とボール部材３７とが係合する。

この構成によれば、エアシリンダ３２及びピストン３３から伝達される動力により、プランジャー７が前進（矢印ｃの向きに移動することをいう。以下同じ）したり、可塑化筒２から供給される樹脂材料の圧力により後退（矢印ｃの反対向きに移動することをいう。以下同じ）したりすると、プランジャー７のガイド溝７１とバレル３１のボール部材３７との作用によりプランジャー７が回転し、プランジャー７の先端部に形成される撹拌子構造７５がプランジャー７と共に回転する。このため、撹拌子構造７５を回転させるための独立した動力源が不要で、射出成形機の構造を単純化でき、小型化を図ることができると共に、制御も容易となる。

また、プランジャー７には添加剤注入孔７３が形成される。この添加剤注入孔７３は、プランジャー７の基端部７４と先端部を連通する長孔の内部に多孔質部材が挿着されて構成されるものである。この多孔質部材は、粘稠な可塑化した樹脂材料の浸入は不可能であるが、気体や低粘度の液体の通過は可能なものであり、例えば多孔質ステンレスや多孔質アルミニウムなどが適用される。なお、この機能のために必要となる多孔質部材の連続泡の泡径や通孔の孔径の範囲は、可塑化した樹脂材料の粘度や圧力により異なるため、必要に応じて選択する。例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂の場合には、泡径あるいは孔径が５０μｍ以下であればよい。この多孔質部材は、より具体的には、「メタポール−ＭＥＴＡＰＯＲ（商品名）」（Ｐｏｎｔｃ Ｌｔｄ．スイス社製）、「ヒポラス（商品名）」（（株）神戸製鋼所製）などを適用することができる。

この添加剤注入孔７３によれば、加圧した流体状添加剤をケーシング３８に導入し（矢印ｂは流体状添加剤の流れの向きを示す）てプランジャー７の基端部７４を流体状添加剤に晒すなどすると、流体状添加剤はその圧力によって添加剤注入孔７３の多孔質部材に浸入し、プランジャー７の先端部からバレル３１の内部に注入されて樹脂材料に添加される。一方、可塑化した樹脂材料は、この多孔質部材に浸入できないから、樹脂材料が基端部７４から漏出することはない。

このため、流体状添加剤を添加するためにバレル３１の内壁面やプランジャー７に逆止弁や注入ノズルなどを配設する必要がなく、バレル３１やプランジャー７の大型化及び構造の複雑化をきたすことがない。また、注入ノズルを配設する構成に比較してメンテナンス性も良い。なお、添加剤注入孔７３は、長孔の全長に亘って多孔質部材が挿着される構成の他、プランジャー７の強度が確保できるのであれば、プランジャー７の先端部近傍にのみ挿着する構成であっても良い。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す射出筒の変形例で、エアシリンダ３２の作動媒体として加圧した流体状添加剤を用いる構成のプランジャー式の射出筒の要部の構造を模式的に示した図である。この構成は、プランジャー７の基端部７４にピストン３３を構成してエアシリンダ３２に配設し、基端部７４を加圧した流体状添加剤で直接押圧してプランジャー７の本体を進退動させると同時に、エアシリンダ３２の流体状添加剤の圧力で基端部７４から添加剤注入孔７３に注入するものである。このように、エアシリンダ３２の作動媒体として加圧した流体状添加剤を用いると、流体状添加剤を供給する機構が簡略化でき、射出成形機１の小型化及び添加剤の注入の制御の容易化を図ることができる。

そして、複数の可塑化筒で可塑化した樹脂材料を１基の射出筒から吐出する構成においては、樹脂材料に添加剤を添加する場合、個々の可塑化筒で添加するよりも１基の射出筒内でまとめて添加する方が効率が良く、かつ添加剤を添加する構成が単純となって制御も容易である。

ここで、可塑化筒から可塑化した樹脂材料の供給を受ける樹脂材料経路のバレル３１側の開口部は、図９（ｃ）に示すように、プランジャー７がもっとも前進した位置において、プランジャー７の先端面の直近に位置するように設計されることが望ましい。

このような構成を有する複数の小型の可塑化筒を備える射出成形機の動作は次のとおりである。

まず各可塑化筒に樹脂材料を供給して可塑化し、可塑化した樹脂材料を供給ノズルを通じて射出筒に供給する。可塑化筒にスクリュー式を適用する場合には、可塑化筒を前進させて供給ノズルの吐出孔を開き、各可塑化筒のスクリューを回転させて樹脂材料を可塑化し、可塑化した樹脂材料を射出筒に供給する。

一方、可塑化筒にプランジャー式が適用される構成においては、まず、可塑化筒のバレル内の樹脂材料を加熱して可塑化し、可塑化筒に配設されるプランジャーを前進させて射出筒に供給する。プランジャーを前進させると、可塑化筒内部の樹脂圧力が上昇し、その圧力の上昇により供給ノズルの吐出孔が開いて可塑化した樹脂が射出筒に供給される。

樹脂材料の供給開始時点においては、図９（ｃ）に示すように、プランジャー７はもっとも前進した位置にあり、可塑化筒２から供給される可塑化した樹脂材料に、エアシリンダ３２によって所定の圧力（背圧）をかけながらプランジャー７を後退させる。このとき、プランジャー７の先端の撹拌子構造７５がプランジャー７と共に回転して、樹脂材料にせん断を与えて可塑化を促進する。このため、仮に各可塑化筒２から供給される可塑化した樹脂材料の温度がそれぞれ差があったり、不均一であったとしても、均一な温度となる。

そして、可塑化した樹脂材料を射出筒３に供給するときには、プランジャー７の基端部７４に所定の圧力の流体状添加剤を導き、添加剤注入孔７３を通じて樹脂材料に流体状添加剤を注入添加する。流体状添加剤はプランジャー７の先端部から樹脂材料に注入され、プランジャー７の先端部には撹拌子構造７５が形成されることから、注入された流体状添加剤は、直ちに撹拌子構造７５により撹拌されて樹脂材料中に分散する。このため添加された添加剤の濃度を均一にすることができる。なお、プランジャー７の基端部７４にピストンを形成して、加圧した流体状添加剤でプランジャー７を押圧する構成であれば、樹脂材料の供給中に加える背圧により流体状添加剤が添加される。

バレル３１に樹脂材料を供給した後、エアシリンダ３２の作動媒体によりラム３４を押圧してプランジャー７を前進させるとともに、射出筒を前進させて射出ノズルの射出孔を開き、可塑化した樹脂材料を吐出する。可塑化筒の供給ノズルや、射出筒の射出ノズルの開閉切換のための可塑化筒の進退動の駆動源としては、小型のサーボモータや空気圧シリンダーなどが適用できる。

プランジャー７の前進に伴い撹拌子構造７５が回転するため、吐出時においても樹脂材料にせん断が与えられ、可塑化状態がさらに安定すると共に、流体状添加剤を注入しつつ撹拌し、樹脂材料の温度や添加された添加剤が均一となって吐出される。なお、プランジャー７の基端部７４にピストンを形成して、加圧した流体状添加剤でプランジャーを押圧する構成であれば、プランジャー７を前進させるための圧力により流体状添加剤が添加される。

吐出操作完了後、射出筒を後退させて射出ノズルのノズル孔を閉鎖する。また、再びプランジャー７を後退させてバレル３１に樹脂材料を供給する動作に移行する。図９（ｃ）に示すように、プランジャー７がもっとも前進した位置においては、撹拌子構造７５によりバレル３１の内部のノズル１００ｃの近傍には隙間が存在することから、この隙間には添加剤の濃度の高い樹脂材料が残留している。

しかし、樹脂材料経路のバレル３１側の開口部は、プランジャー７がもっとも前進した位置において、プランジャー７の先端面直近に形成されることから、プランジャー７が後退を開始すると、各可塑化筒２から供給される樹脂材料は、残留する樹脂材料とプランジャー７の先端面との間に割り込むように流入する。このため、添加剤注入孔７３から注入される流体状添加剤は、可塑化筒から流入する樹脂材料に添加され、かつ、残留する樹脂材料は可塑化筒２から流入する樹脂材料により添加剤の濃度が薄められるから、次ショットのためにバレル３１に供給された樹脂材料は、流体状添加剤が均一に添加された状態が確保される。

そして次の吐出動作においては、この残留する樹脂材料が最初に吐出されることから、射出成形機１の運転中に一部の樹脂材料がバレル３１に残留し続けるということがない。

図１０は、プランジャーの先端に形成される撹拌子構造の各種の例を示した外観斜視図である。（ａ）（ｂ）はプランジャーの先端にピンを突設される構成のものである。ピンとしては円ピン、楕円ピン、多角形ピンなど各種断面形状のピンが適用でき、突設される数も任意に設定される。（ｃ）（ｄ）（ｅ）は柱状体、錐台が突設される構成のものである。これら柱状体、錐台も円形、多角形など各種の断面形状のものが適用できる。（ｆ）（ｇ）（ｈ）は先端面を所定の形状に窪ませた構成のものであり、多角錐台、円錐台、多角形錐、円錐、その他の凹構造を有する。（ｉ）（ｊ）は外周面に凹凸を有する構成のものである。例えば円柱あるいは円錐の側周面に複数の歯を形成するものであり、この歯の数は任意に設定できる。（ｋ）（ｌ）は端面に切り欠きを形成する構成のものである。例えば端面に溝を形成するものであり、この溝の形状や数は任意に設定される。（ｍ）（ｎ）（ｏ）は板状部材が突設される構成を有するものである。この板状部材は、単板あるいは複数の板の組合せからなり、板の枚数や先端の形状は任意に設定される。（ｐ）はプランジャーの先端に棒状部材を突設し、この棒状部材の先端に多面体を配設する構成のものである。この多面体は任意の形状であって良い。

なお、これら図示した撹拌子構造は例示であり、これら以外の形状のものであっても良い。ただし、例えばスクリュー形状のような螺旋構造とすると、撹拌子構造の回転によって樹脂材料を押したり引いたりすることから、比較的単純な直線的形状であることが望ましい。

この際、制御手段により、吐出する樹脂材料の量に応じてすべての可塑化筒を同時的に作動させたり、一部を選択的に作動させたりすることができる。複数の可塑化筒を同時的にあるいは選択的に作動して樹脂材料を可塑化するから、短時間で樹脂材料を可塑化でき、射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。このため、可塑化する樹脂材料の量が多くなったとしても可塑化時間が長くなることがない。

この可塑化筒を複数備える射出成形機の具体的な動作態様としては、以下の３態様がある。第１の態様は、１基の可塑化筒が射出筒に樹脂材料を供給している間に、他の可塑化筒が可塑化動作を行う態様である。第２の態様は、すべての可塑化筒が同時に可塑化、射出筒への供給を行い、射出筒が樹脂材料を吐出している間に同時に可塑化を行う態様である。第３の態様は、１基以上の可塑化筒を複数の組に分け、１組の可塑化筒群が樹脂材料を可塑化している間に、他の組の可塑化筒群は射出筒に樹脂材料の供給を行い、射出筒が樹脂材料を吐出するという動作態様である。

第１の態様、すなわち１基の可塑化筒が射出筒に樹脂材料を供給している間に、他の可塑化筒が可塑化動作を行う態様は、射出筒の吐出量が少なくてよく、１回の吐出において必要となる樹脂材料の量が１基の可塑化筒の可塑化容量以下であるような場合に適用できる。例えば１個取りの小型の射出成形用金型を用いて射出成形を行う場合などである。

図１１は、第１の態様の動作を模式的に示した簡単なタイムチャートで、３基の可塑化筒を備える構成を用い、１基の射出筒が樹脂材料を吐出する例を示す。具体的には、次のような動作をする。第１の可塑化筒は可塑化した樹脂材料を射出筒に供給する（ｉ）。第１の可塑化筒が樹脂材料を供給している間は、第２及び第３の可塑化筒は樹脂材料の可塑化を行う（ｉｉ）（ｉｉｉ）。そして第１の可塑化筒は、樹脂材料の供給を終了すると樹脂材料の可塑化を開始する（ｉｖ）。そして、射出筒は樹脂材料の吐出動作を行い（ｖ）、次の吐出動作の準備をする。

第２の可塑化筒は、射出筒の吐出動作が終了すると、射出筒に可塑化した樹脂材料を供給する（ｖｉ）。第２の可塑化筒は射出筒に樹脂材料を供給後、可塑化を開始し（ｖｉｉ）、樹脂材料が供給された射出筒は、吐出動作をする（ｖｉｉｉ）。

第３の可塑化筒は、射出筒が第２の可塑化筒から供給を受けた樹脂材料を吐出した後に、射出筒に樹脂材料を供給し（ｉｘ）、第３の可塑化筒から可塑化した樹脂材料の供給を受けた射出筒は樹脂材料の吐出動作をする（ｘ）、というように、複数の可塑化筒を順番に動作させて樹脂材料の供給を連続的に行うものである。

可塑化筒が小型で可塑化容量が小さいと、可塑化筒による可塑化時間よりも射出筒による吐出時間の方が短くなることがある。このような場合、射出筒が１基のみであると、樹脂材料の吐出動作が完了したにもかかわらず、可塑化筒の可塑化が完了していないために供給を行うことができずに時間の無駄が発生する。しかし、複数の可塑化筒を備え、１基の可塑化筒が樹脂材料を射出筒に供給している間に、他の可塑化筒の内の少なくとも１基が樹脂材料の可塑化を完了していれば、射出筒が樹脂材料の吐出動作を完了後、直ちに次の供給に移行することができ、射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。

可塑化筒や射出筒のノズルの加熱温度は、例えばＰＢＴ樹脂などを用いる場合には２４０〜２６０℃となるように加熱する。また、樹脂材料の吐出後に加熱を停止するほか、積極的に冷却するものであってもよい。なお、図１１のタイムチャートは模式的なものである。すなわち、射出筒による吐出動作と各可塑化筒による可塑化動作とが同時に完了するように示されているが、実際には必ずしも同時に完了するものではなく、いずれか遅い方が完了した時点で次の供給動作に移行するものであればよい。

（２）の、すべての可塑化筒が同時に可塑化、射出筒への供給を行い、射出筒が樹脂材料を吐出している間に同時に可塑化を行う動作態様は、例えば射出筒に１回に吐出させる樹脂材料の量が、１基の可塑化筒が１回に可塑化・供給できる樹脂材料の量よりも多い場合に適用できる。また、射出筒が吐出する樹脂材料の量が少ない場合であっても、すべての可塑化筒が同時に低い圧力で供給することにより、得られる樹脂成形品の品質の劣化を抑制することができる。この場合、それぞれ可塑化筒は樹脂材料を極少量しか可塑化・供給しないことから、射出筒による吐出動作に要する時間よりも、可塑化筒による可塑化時間の方が短くなると考えられる。このため、射出筒の吐出動作の完了後、直ちに次の供給動作に移行できることから、射出成形サイクルの延長につながることはない。

（３）の１基以上の可塑化筒を複数の組に分け、１組の可塑化筒群が樹脂材料を可塑化している間に、他の組の可塑化筒群は射出筒に樹脂材料の供給を行い、射出筒が樹脂材料を吐出するという動作態様は、複数の可塑化筒群が組をなして（１）に示す動作を行うものであり、射出筒の１回の吐出動作において必要となる樹脂材料の量が、１基の可塑化筒が１回に可塑化・供給できる樹脂材料の量より多いが、すべての可塑化筒で同時に可塑化・供給する必要があるほどは多くない場合などに適用できる。また、射出筒が１回に吐出する樹脂材料の量が少ない場合であっても、複数の可塑化筒が同時に低い圧力で射出筒に供給することにより、得られる樹脂成形品の品質の劣化を抑制することができる。そして、ある組をなす可塑化筒群が樹脂材料を供給し、供給を受けた射出筒が吐出動作を行っている間は、他の組をなす可塑化筒群は樹脂材料の可塑化を行う。このため、射出筒の前回の吐出動作が完了後、直ちに次の吐出のための樹脂材料の供給を受けることができ、射出成形サイクルのハイサイクル化を図ることができる。

このように、前記構成を有する可塑化筒を複数備えて選択的に作動させるときには、射出成形機全体として樹脂材料の吐出量が６〜８ｇ程度の射出成形操作を５秒程度のサイクルで行うことが可能となる。

これに対し、例えば吐出量が１回の吐出操作で０．２ｇ程度の樹脂成形品を得るスクリュープリプラ式の射出成形機は、小型のものでも射出装置の長さが８００ｍｍ程度となるが、本発明の構成によればこのような小型設備と同等の大きさ、あるいはより小型の設備で十倍以上大きな樹脂成形品の製造が可能となる。

また、各可塑化筒に配設される供給ノズルは、そのまま射出成形用のシャットオフノズルとして用いることができる。このため、各可塑化筒は、単独では小型の射出成形機としても流用することができ、大容量の射出成形機が不要な場合には小型の成形機として活用できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、図１２に示すように、可塑化筒の供給ノズルを直接的に射出筒に配設して可塑化筒と射出筒とが連通する構成を有するものであっても良い。

また、配設される可塑化筒の数は３基に限られるものではなく、２基であっても４基以上であっても良く、吐出する樹脂の量により適宜選択決定することができる。また、射出成形のみならず、押出成形に適用することも可能である。

本発明に係る可塑化筒を複数備える射出成形機の構成を示した模式図である。（ａ）は１側方から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂの向きから見た図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｃの向きから見た図である。 上記実施の形態に係る射出成形機に好適に適用されるスクリュー式の可塑化筒の構造を模式的に示した一部断面図である。 上記スクリュー式の可塑化筒に好適に適用される供給ノズルを分解した状態を示した一部断面図を含む外観斜視図である。 上記供給ノズルのノズルチップの構造を示した吐出部の拡大図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は内部構造を示したＡ−Ａ線断面図である。 上記供給ノズルの動作を示した断面図であり、（ａ）は樹脂材料を吐出できない状態を、（ｂ）は樹脂材料を吐出できる状態を示す。 プランジャー式の可塑化筒に好適に適用シャットオフノズルを分解した状態を示した一部断面図を含む外観斜視図である。 上記シャットオフノズルのシャットオフ部材の構造を示した図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は内部構造を示した断面図である。 上記シャットオフノズルの動作状態を示した断面図であり、（ａ）は樹脂材料を吐出できない状態を、（ｂ）は樹脂材料を吐出できる状態を示す。 前記実施の形態に係る射出成形機に好適に適用されるプランジャー式の射出筒の構造を模式的に示した図である。 前記プランジャー式の射出筒に配設されるプランジャーの先端に形成される撹拌子構造の各種例を示した外観斜視図である。（ａ）（ｂ）はプランジャーの先端にピンを突設される構成のもの、（ｃ）（ｄ）（ｅ）は柱状体、錐台が突設される構成のもの、（ｆ）（ｇ）（ｈ）は先端面を所定の形状に窪ませた構成のもの、（ｉ）（ｊ）は外周面に凹凸を有する構成のもの、（ｋ）（ｌ）は端面に切り欠きを形成する構成のもの、（ｍ）（ｎ）（ｏ）は板状部材が突設される構成を有するもの、（ｐ）はプランジャーの先端に多面体を配設する構成のものである。 本実施の形態に係る可塑化筒を複数備える射出成形機の、第１の動作態様を模式的に示したタイムチャートである。 本実施の形態に係る可塑化筒を複数備える射出成形機の他の構成例を示した模式図である。

符号の説明

１ 射出成形機
２ 可塑化筒
３ 射出筒
４ 制御手段
２０ 樹脂材料供給経路
１００ 供給ノズル
２００ シャットオフタイプの射出ノズル

Claims (8)

1. 樹脂材料を可塑化する複数の小型の可塑化筒と、該複数の小型の可塑化筒から可塑化した樹脂材料の供給を受けて樹脂材料を吐出する射出筒とを備え、前記複数の小型の可塑化筒は、前記射出筒に個々に着脱可能に配設されると共に、前記複数の小型の可塑化筒を選択的にあるいは同時的に作動させる制御手段を備えることを特徴とする可塑化筒を複数備える射出成形機。
2. 前記可塑化筒は、スクリューフライトが形成されるスクリューの回転により樹脂材料を可塑化するスクリュー式であって、前記スクリューはスクリューの外周面にスクリューフライトが形成される部位の長さＬをスクリューのメータリング部の外径Ｄで除した比Ｌ／Ｄが１０以下であると共に、スクリュースレッドの長さが、Ｌ／Ｄが２０〜２４でスクリューフライトのピッチとメータリング部の外径が等しく形成されるスクリューのスクリュースレッドの長さの６０〜２００％の長さとなるようにフライトピッチが設計されてなることを特徴とする請求項１に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
3. 前記可塑化筒の一端にはノズル部材が挿着され、該ノズル部材の外周面にはヘッド部材がスライド可能に遊嵌され、前記ノズル部材の先端を前記ヘッドチップがスライドした状態において可塑化筒の内部と前記射出筒の内部とを連通する吐出孔を有し、該吐出孔を通じて前記射出筒に可塑化した樹脂材料を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
4. 前記可塑化筒の一端にはノズル部材がスライド式に進退動可能に挿通され、該ノズル部材の基端部には該ノズル部材をスライドさせたときに可塑化筒の内部と連通する開口部を有すると共に、前記ノズル部材の先端には前記ノズル部材をスライドさせたときに射出筒の内部に連通する吐出孔を有し、該吐出孔を通じて可塑化した樹脂材料を前記射出筒に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
5. 前記射出筒の内部には、可塑化した樹脂材料を押し出すプランジャーを進退動可能に配設し、該プランジャーの側周面あるいは前記射出筒の内壁面のいずれか一方に螺旋状の溝を形成し、他方にはボール部材を空転可能に配設し、該ボール部材が前記螺旋状の溝に係合して前記プランジャーは進退動に伴って回転動すると共に、前記プランジャーの先端部には前記プランジャーと一体に回転する撹拌子構造が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
6. 前記プランジャーには、先端部と基端部とを連通する１又は２以上の長孔を形成して該長孔に多孔質部材を挿着し、前記プランジャーの基端部に流体状添加剤を導入し前記長孔を通じて樹脂材料に流体状添加剤を添加することを特徴とする請求項５に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
7. 前記プランジャーには、先端部と基端部とを連通する１又は２以上の長孔を形成して該長孔に多孔質部材を挿着し、前記プランジャーの基端部に流体状添加剤を導入し、該流体状添加剤の圧力により前記プランジャーを進退動させると共に、前記長孔を通じて樹脂材料に流体状添加剤を添加することを特徴とする請求項５に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。
8. 前記長孔に挿着される多孔質部材は、連続泡の泡径あるいは通孔の孔径が５０μｍ以下である多孔質金属あるいは多孔質セラミックスからなることを特徴とする請求項６又は７に記載の可塑化筒を複数備える射出成形機。

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