JP2006095728A - 微細発泡構造体及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡層の露出防止、軸の締め付けトルク確保等の機能上一定の厚さ以上のスキン層を備えた微細発泡構造体及び、その成形方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る微細発泡構造体の代表的な構成は、不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、表層に形成された未発泡のスキン層Ｌ１と、内部に形成された発泡層Ｌ２と、を有し、所定の厚さのスキン層Ｌ１ａと発泡層Ｌ２の厚さを可変としたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体及びその成形方法に関するものである。

熱可塑性樹脂の微細発泡成形技術としては、米国のマサチューセッツ工科大学（Massachusetts Institute of Technology。以下、「MIT」と略す）が開発したマイクロセルラ・フォーム（MicroCellular Foam。以下、「MCF」と略す）が知られている。この成形方法によれば表皮は無発泡のスキン層を形成する一方で、内部は独立した微細な発泡セルで構成される（特許文献１）。

従来の発泡成形法としては化学的発泡（chemical blowing）や物理的発泡（physical blowing）などがある。これら成形法による成形品は発泡セルが100μm以上と大きく、結果として材料強度を落としてしまっていた。

一方、MCF成形は、内部に気泡を成形しない通常のソリッド成形と比較して、成形品を5〜30％の軽量化して材料削減効果を得られる。また、成形品の剛性がわずかに劣化するだけで、ほぼ同じ強度が得られる。このため、MCF成形は、小型軽量化、コストダウンが必須な電気電子機器等の部品への応用が期待できる。

米国特許第4473665号明細書

しかしながら、発泡成形で成形した微細発泡構造体を、通紙リブなどの構造物に使用する場合、MCF成形法などの発泡成形においては成形体内部が発泡しているため、紙のエッジで通紙リブ表面が削られ発泡層が露出する場合があった。発泡層が露出すると、用紙先端の角が発泡セルに引っかかり、紙ジャムを起こす恐れがある。

また、微細発泡構造体を、軸受部品など摺動面を有する成形体に使用する場合には、軸の摺動によって摺動面が摩耗し発泡層が露出すると、摺動面に気泡の凹凸があることにより樹脂の摩耗粉が付着しやすくなる。この切削粉により、軸の表面をも摩耗させ、相乗的に摺動面およびガイド面の摩耗を進行させる恐れがある。

また、微細発泡構造体を、インサート軸の締結穴部などに使用する場合には、スキン層が薄いと軸の締め付けトルクを確保できなくなり、インサートの形態を維持できなくなる恐れがある。

他方、近年、環境保護意識の高まりとともに、従来から行われている金属材料リサイクルの他に、石油化学製品のリサイクル、再利用等の動きが強まってきている。代表的な環境規格に独国の「Blue Angel」がある。また、日本でも日本環境協会により各カテゴリーで「エコマーク」認定が行われている。事務機製品関連でも、1999年11月にパーソナルコンピュータと複写機の「エコマーク」が制定されている。また、2001年10月にプリンタの「エコマーク」が制定されている。この中に分離・分解の容易化を要求している項があり、リサイクル時に破断する予定の部分となる「予定破断個所」という表記がある。ここでは、「相互に適合性を有さない材料でできた」部品などは容易に分離・分解できる必要がある。そのための「補助分離部」として「予定破断個所」を設けることでの対応を例示している。

しかしながら、通常の成形において「予定破断個所」を設けるには、肉厚を薄くするとか、肉抜きを設けるとかして強度を落とすしかなかった。したがって、例えばリブの天面部の位置を高くしたい場合に、リブの肉厚を薄くして「予定破断個所」を設けると、その部分で強度が不足してしまい、リブの天面部での位置規制を行うことができなかった。

発泡成形におけるスキン層に関する技術としては、例えば、250 mils（6.35mm）の総板厚に対して未発泡層50 mils（1.27mm）であるモールドパンを成形したものがある（米国特許第3436446号）。しかしながら、かかる文献には、未発泡層の厚さを機能に応じて可変とする思想や技術に関してはまったく開示されていない。このように、MCF成形法に関してこれまで開示された技術において、スキン層の厚さ制御に言及した技術はなく、またスキン層の厚さを適用した機能部品に関する技術も開示されていない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発泡層の露出防止、軸の締め付けトルク確保等の機能上一定の厚さ以上のスキン層を備えた微細発泡構造体及び、その成形方法を提供することにある。

また、分離・分解の必要な部品のリサイクルを容易に行うことができるように、製品の機能を落とすことなく、リサイクル時に破断する予定の部分の強度を落とすことのできる発泡成形体及び、その成形方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る微細発泡構造体の代表的な構成は、不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、表層に形成された未発泡のスキン層と、内部に形成された発泡層と、を有し、所定の厚さの前記スキン層と前記発泡層の厚さを可変としたことを特徴とする。

また、本発明に係る微細発泡構造体の成形方法の代表的な構成は、不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を金型内に射出して微細なセル構造の微細発泡構造体を成形する微細発泡構造体の成形方法であって、前記金型の表面温度を制御することにより、前記微細発泡構造体を成形することを特徴とする。

以上説明したように、スキン層の厚さを可変としたことにより、微細発泡構造体のスキン層の厚さを必要に応じて厚くすることで、発泡層の露出を防止したり、軸の締め付けトルクを確保することができる。また、微細発泡構造体のスキン層の厚さを必要に応じて薄くすることで、製品の機能を落とすことなく、リサイクル時に破断する予定の部分の強度を落とすことのできる。

[第一実施形態]
本発明に係る微細発泡構造体及びその成形方法の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は微細発泡構造体の断面図である。図１(a)は従来の成形方法による微細発泡構造体の断面図、図１(b)、図１(c)は本実施形態の成形方法による微細発泡構造体の断面図である。図１中、固定側金型1021側は左側、可動側金型1022側は右側である（図４参照）。

図１に示す板状の微細発泡構造体の一例である試験片41は、成形前の熱可塑性樹脂ペレットに適当な温度と圧力の状態下で不活性ガスを浸透させ、射出することによって温度と圧力を開放し、射出成形品に微細な独立セル構造の発泡構造を形成することによって得られる。微細発泡構造体（試験片41）は、表層に形成された未発泡のスキン層Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと、内部に形成された発泡層Ｌ２と、を有し、所定の厚さの微細発泡構造体の任意の断面において、スキン層Ｌ１と発泡層Ｌ２の厚さを可変としている。所定の機能を持つ表層を形成するスキン層Ｌ１ａ側の発泡層Ｌ２の厚さを薄くして、スキン層Ｌ１ａの厚さを他のスキン層Ｌ１ｂより厚くすることができる。

スキン層Ｌ１の厚さに影響する因子としては、(1)金型の内圧、(2)樹脂温度、(3)成形時の樹脂充填時間、(4)樹脂流動状態、などがある。

(1)金型の内圧が高い場合には、発泡する力が内圧に負けて発泡しきれずにスキン層Ｌ１が厚くなる傾向にある。(2)樹脂温度が低い場合には、樹脂の固化が早くなり、発泡可能な領域が狭くなるのでスキン層Ｌ１が厚くなる傾向にある。(3)成形時の充填時間が遅い場合には、充填後に発泡するはずの不活性ガスが充填中に発泡し、ガスが抜ける為にスキン層Ｌ１が厚くなる傾向にある。(4)樹脂流動状態が因子となる例として、例えばウェルド部では、合流する樹脂の先端同士は発泡が終了している状態のために合流した部分はスキン層Ｌ１となり厚くなる傾向にある。

本発明においては上記(2)に着目し、不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を金型内に射出して微細なセル構造の微細発泡構造体を成形する微細発泡構造体の成形方法において、金型の表面温度を制御することにより、樹脂温度を制御してスキン層Ｌ１の厚さを可変としている。

具体的には、金型1002（図４参照）の厚くするスキン層Ｌ１ａに接する部分（固定側金型1021）の表面温度を、他の部分（可動側金型1022）より低くして、スキン層Ｌ１ａの厚さを厚くすることができる。例えば、所定の機能を持つスキン層Ｌ１ａの表層に接する金型の表面温度を、所定の機能を持たないスキン層Ｌ１ｂの表層に接する金型の表面温度より低くして成形することで、所定の機能を持つ表層を形成するスキン層Ｌ１ａの厚さを他のスキン層Ｌ１ｂより厚くすることができる。

図１(a)に示すように、固定側金型1021と可動側金型1022の温度を同じに設定した従来の成形方法により成形された微細発泡構造体（試験片1041）は、固定側金型1021のスキン層Ｌ１ａと可動側金型1022側のスキン層Ｌ１ｂが同等な厚さになる。一方、図１(b)に示すように、本実施形態の成形方法により固定側金型1021を可動側金型1022に対し低く設定して成形した微細発泡構造体（試験片41）は、スキン層Ｌ１ａの方がスキン層Ｌ１ｂよりも厚くなり、発泡層Ｌ２がスキン層Ｌ１ｂ側に寄る。

尚、通常成形の場合、特に長手部品、薄肉部品においては、金型に温度差が生じると、残留応力の影響で部品に反りが生じる場合が多い。ところが発泡成形の場合、成形収縮時に内部の気泡が応力を吸収し、反りを軽減することが知られている。したがって発泡成形においては、金型に温度差が生じても、成形品の反りの問題は生じない。

上述のごとく、金型の温度を制御するためには、金型を冷却する必要がある。金型の冷却方法としては、(11)放熱性能の高い金型材を使用する、(12)冷却媒体を流入させるための水管を設ける、(13)ヒートパイプなどの高伝熱媒体を設ける、などの方法がある。

(11)金型材としては、炭素鋼(S45C〜S55Cなど)、プリハードン鋼(NAK55など)、ダイス鋼(SKD-11など)等が一般的に用いられる。金型材は、使用樹脂による耐食、耐摩耗性、総ショット数などにより選定される。放熱効果の高い金型材としては銅合金(HR750など)があるが、強度が低下するため、金型・駒の大きさ、形状により使用の可否を判断する必要がある。

(12)冷却媒体を流入する方法としては、一般的にはウォーターチラー（金型の温調に使用する冷温水器）で冷却した水を通すが、水やエチレングリコールなどの熱媒体を一定温度に温調して通す場合もある。いずれの媒体を用いる場合であっても、金型を効率よく冷却できるような配管レイアウトが重要である。

(13)高伝熱媒体を設ける方法は、主に冷却水管を通すことのできない小さな空間を冷却するのに有効な手法である。かかる手法は、金属パイプなどの閉じた環状の容器内部を真空にし、水や代替フロンなどの作動液を少量封入したものを用いて行われる。この容器の一部を金型の冷却したい部分に設置し、他の１部分を冷却する。内部の作動液は、金型の熱により加熱されて沸騰、蒸発し、冷却された部分へ移動して冷却されて凝縮し、元の加熱されて部分へ移動する。このように、液の還流のサイクルが生じ、この間の潜熱のやり取りを通じて熱が輸送され、金型を冷却することができる。

尚、可動側金型1022を固定側金型1021に対し低く設定してスキン層Ｌ１ａをスキン層Ｌ１ｂよりも薄くして、発泡層Ｌ２をスキン層Ｌ１ａ側に寄せることもできる。また、金型1002のパーティング方向（固定側金型1021又は可動側金型1022のいずれか一方側）に発泡層Ｌ２を寄せるのみならず、任意の断面において発泡層をいずれかのスキン層側に寄せるかとができる。例えば、図１(c)に示すように、金型1002のパーティング方向に直行する方向に発泡層Ｌ２を寄せることもできる。

図１(c)に示す微細発泡構造体（試験片42）は、PC+ABSアロイ樹脂（PC+ABS Alloy RESIN）を用いて成形したものである。金型1002のパーティング方向は、図中上下方向であるのに対し、発泡層Ｌ２は左側のスキン層Ｌ１ａ側に寄っている。試験片42は、スキン層Ｌ１ｂ側の金型の温度をスキン層Ｌ１ａ側の金型の温度より低く設定することで形成される。

さらに、冷却水管設計や水管温度の制御などによって、金型1002の可動側、固定側（パーティング方向）や、パーティング方向に直行する方向等に関係なく金型1002の温度を調節することができる。このため、微細発泡構造体の任意の部位のスキン層の厚さを可変とすることができる。

（射出成形装置）
次に、本発明の実施形態に係る微細発泡構造体の微細発泡成形に関して説明する。図３は微細発泡構造体を成形する射出成形装置の構成図である。

図３に示すように、射出成形装置1001は、金型1002（微細発泡構造体成形用金型）、超臨界流体発生装置1005（以下、「SCF装置」という）、材料ホッパ1011、可塑化装置1012（シリンダ）、射出装置1013、固定側型盤1014、可動側型盤1015、型締め装置1016、制御装置1017、不活性ガスボンベ1051、SCF注入装置1052、ガス供給管1053、1054から構成されている。

この射出成形装置1001において、不図示の除湿乾燥機によって乾燥された粒状の熱可塑性樹脂ペレットは、給送ポンプなどにより一定量が材料ホッパ1011に供給される。材料ホッパ1011内の材料（熱可塑性樹脂ペレット）は、微細発泡構造体の成形が進むに従い、順次、可塑化装置1012に送られていく。

可塑化装置1012内に送られた熱可塑性樹脂は、スクリュー1120（図４参照）の回転と射出装置1013からの背圧により、順次、ノズル1124（図４参照）の側に可塑化しつつ送られていく。一方、不活性ガスボンベ1051の不活性ガスは、SCF装置1005により超臨界状態の超臨界流体（Super Critical Fluid：SCF）とされ、SCF注入装置1052を介して可塑化装置1012に送り込まれる。可塑化装置1012に送り込まれた超臨界流体は、熱可塑性樹脂材料に浸透する。超臨界流体が浸透した溶融樹脂は、スクリュー1120の移動により金型1002内に射出され、所望の微細発泡構造体である発泡樹脂成形品を得ることができる。

（射出成形プロセス）
次に、発泡樹脂成形品1023（微細発泡構造体）を成形する工程について詳細に説明する。図４は射出成形プロセスの説明図である。図４に示すように、金型1002は、固定側金型1021、可動側金型1022から構成されており、型締めされてキャビティ1020を形成する。

図４(a)に示すように、金型1002を開いた状態において、可動側型盤1015に取付けられた可動側金型1022は、型締め装置1016の動作により移動され、図中左の固定側金型1021から離れた位置ある。この状態で、可塑化装置1012のノズル1124の先端は固定側金型1021のスプルーブッシュ（不図示）にタッチしており、熱可塑性樹脂の射出の準備がなされている。また、熱可塑性樹脂は、溶融されており、超臨界流体が浸透している。

この状態で、図４(b)に示すように、型締め装置1016により可動側金型1022を固定側金型1021側に移動し、所定の型締め力で金型1002内にキャビティ1020を構成する。

続いて、図４(c)に示すように、射出工程に移る。射出工程において、スクリュー1120をキャビティ1020側（図中左側）に所定速度で移動する。これにより、可塑化装置1012の溶融部1123に溜められた溶融樹脂はキャビティ1020内に射出される。射出された溶融樹脂は、キャビティ1020内に充填されていく。

ここで、溶融樹脂はノズル内およびスプルー、ランナー内では高い圧力により発泡していない。しかし、溶融樹脂は、キャビティ1020内に入った瞬間から大気圧以下の圧力となるため、急速に発泡を開始する。

図４(d)に示すように、溶融樹脂の充填が終了後、発泡樹脂成形品1023の取出し工程、樹脂の計量工程に移る。溶融樹脂の充填が終了すると、スクリュー1120は直ちに後退する。その際、計量部1121で計量された熱可塑性樹脂ペレットは、スクリュー1120の回転と射出装置1013からの背圧により、順次、ノズル1124側に送られていく。可塑化装置1012には外周にヒータが装備されており、ノズル1124側にいくに従って高温になるように制御されている。このため熱可塑性樹脂ペレットは、可塑化部1122において加熱溶融され、ノズル1124側の溶融部1123では完全な溶融状態となっている。

この際、溶融状態の溶融樹脂に不活性ガスを浸透させる。不活性ガスとしては、例えば二酸化炭素ガスを使用する。ガスボンベ1051内の二酸化炭素ガスはガス供給管1053を通じてSCF装置1005に運ばれる。そして二酸化炭素ガスは、SCF装置1005により超臨界状態の超臨界流体（Super Critical Fluid：SCF）となるまで高圧化される。

図５は温度と圧力における二酸化炭素の相変化状態を示す図である。二酸化炭素の場合、臨界温度が31.1℃と比較的常温に近い。このため、少しの温度上昇と7.38MPa（72.8気圧）以上の高圧をかけることにより、超臨界状態の二酸化炭素を作り出すことができる。

超臨界状態となった二酸化炭素ガスは、ガス供給管1054を通じて、可塑化装置1012の可塑化部1122付近に設けられたSCF注入装置1052から溶融樹脂に浸透される。二酸化炭素ガスの注入タイミングなどは、樹脂の射出圧力、スクリュー1120の可塑化制御などと同様に、制御装置1017により制御、管理されている。

スクリュー1120が所定位置まで後退すると、次の成形に必要な樹脂の計量、可塑化も終了し、同時に超臨界状態の二酸化炭素の浸透も終了し、次の射出成形を待つ状態となる。樹脂を充填し、冷却時間をおいて樹脂を硬化させた後、キャビティ1020が開くと、発泡樹脂成形品1023がランナーに形成された部分を含んだ状態で取出される。上記、図４(a)〜図４(d)の工程を繰り返すことにより、発泡樹脂成形品1023を連続して成形することができる。

尚、可塑化装置1012に設けたSCF注入装置1052により可塑化部1122に超臨界流体を浸透させるとして説明したが、他の浸透方法を採用してもよい。他の浸透方法としては、スクリューの内側から溶融樹脂に不活性ガスを供給する方法（特開平8-258096号公報参照）や、前処理装置を用いて不活性ガスを含浸させる方法（特開2001-353750号公報参照）等がある。

（微細発泡構造体）
次に、発泡樹脂成形品（微細発泡構造体）の一例としてのプラテン15について説明する。図６はプラテンの斜視図である。プラテン15は、後述するインクジェット記録装置１（図２参照）に用いられる。図６に示すように、プラテン15は、通紙リブ151を備えている。金型構造上、通紙リブ151を構成する側が固定側金型1021側となっており、通紙リブ151の表裏は、固定側金型1021及び可動側金型1022のキャビティ面にて形成されている。プラテン15は、ABS樹脂（Acrylonitrile_Butadiene_Styrene RESIN）にて形成されている。

図７はプラテンの詳細図である。図７(a)は従来の通紙リブの断面図である。図７(b)は紙送り耐久前の従来の通紙リブの上視図、図７(c)は紙送り耐久後（30000枚搬送後）の従来の通紙リブの上視図である。図７(d)は本実施形態にかかる通紙リブの断面図である。図７において、通紙リブ151、1151のスキン層Ｌ１ａは、記録シートの案内面となり、記録シートを案内する機能（所定の機能）を持つ表層を形成している。

図７(b)に示す従来の通紙リブ1151上に記録媒体である記録シートを30000枚通紙する耐久試験を行う。この耐久試験には記録シートとしてPPC（Plain Paper Copy）紙を使用した。この耐久試験により、図７(c)に示すように、通紙リブ1151は削れてしまう。通紙リブ1151の削れ量は0.3mm程度であった。この削れ量は、プラテン15が用いられるインクジェット記録装置１の紙通路設計等の条件によって変化する。

図７(a)に示すように、従来の通紙リブ1151においてはスキン層Ｌ１ａの厚さは0.62mmであり、発泡層Ｌ２が露出することはない。しかし、30000枚以上の枚数を通紙した場合や、記録シートの種類を変えた場合においては、スキン層Ｌ１ａがさらに削れて、発泡層Ｌ２が露出する可能性があり、マージンがかならずしも十分とは言い切れない。スキン層Ｌ１ａが全て削れて発泡層Ｌ２が露出してしまうと、通紙時に記録シート先端が発泡層Ｌ２の凹凸に引っかかり、ジャム等の搬送不良をおこす恐れがある。

一方、図７(d)に示すように、本実施形態の通紙リブ151のスキン層Ｌ１ａを0.91mmに厚くする。スキン層Ｌ１ａを厚くするために、金型設定温度は、通紙リブ151を構成する固定側金型1021を可動側金型1022に対し低く設定した。具体的には可動側50℃に対し固定側30℃とした。

このように、記録シートの案内面となり、記録シートを案内する機能（所定の機能）を持つ表層を形成するスキン層Ｌ１ａの厚さを厚くした。これにより、耐久枚数が増えた場合でも削れによる発泡層Ｌ２の露出を起こりにくくし、通紙時に記録シート先端が発泡層Ｌ２に引っかかることなく、記録シートを安定して搬送することができる。

（インクジェット記録装置）
次に、微細発泡構造体の一例としてのプラテン15を用いたインクジェット記録装置について説明する。図２は微細発泡構造体を用いたインクジェット記録装置の斜視図である。

図２において、ASFユニット２の押圧板21に積層された記録シートは、不図示のバネの押圧力によって給送ローラ22に対して付勢されている。そして、記録シートは、給送命令に応じて回転する給送ローラ22により１枚づつ分離されながら給送される。

ローラホルダ13に保持されたピンチローラ12は、バネ（不図示）により搬送ローラ11に付勢される。このピンチローラ12は記録シートを搬送ローラ11に押圧することで搬送力を付与する。搬送ローラ11は、搬送モータ（不図示）によって駆動され、ピンチローラ12の押圧による搬送力により記録シートを搬送すると共に、記録ヘッド４に対する記録シートの被記録面の位置を規制する。

記録ヘッド４はキャリッジユニット３に搭載され、ガイド軸30に案内されながら矢印Ｓ方向に走査される。キャリッジユニット３への駆動源としてのキャリッジモータ31の駆動力は、キャリッジモータ31に取付けられた駆動プーリ32、ベルト33を介して伝達される。ベルト33は駆動プーリ32と被動プーリ34とに懸掛されており、バネ35によって一定の張力を付与されることによりキャリッジモータ31の駆動力をキャリッジユニット３に正確に伝えるように構成されている。

記録ヘッド４の吐出口と対向する位置に、プラテン15が設けられている。プラテン15は、記録ヘッド４の移動可能領域の全範囲にわたって設けられている。プラテン15は記録ヘッド４と記録シートの被記録面との間隔を一定に保持し得るように記録シートの位置を規制する。

記録シートの搬送は、記録ヘッド４の１走査毎に、間欠的に行われる。１回の搬送量は、記録ヘッド４に設けられる複数のインク吐出口の記録シートの搬送方向における配列長さに対応している。また、搬送ローラ11の搬送速度は給送ローラ22の搬送速度と略等しく設定してある。

記録ヘッド４と対向し、且つ記録ヘッド４よりも記録シートの搬送方向下流側に、排出ローラ16が配置されている。排出ローラ16に対応して拍車17が配置されている。尚、ここで前記拍車とはシートＳに対する接触面積が小さく、インク吐出によってインク像が記録されたシート面側に接触しても、該インク像を乱すことがない回転体をいう。

記録ヘッド４の１走査毎の搬送とその間の記録ヘッド４からのインク吐出によって記録シートに記録が行われ、排出ローラ16によりインクジェット記録装置１外へ排出され、排出トレイユニット（不図示）上にストックされる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る微細発泡構造体及びその成形方法の第二実施形態について図を用いて説明する。図８(a)はキャリッジユニット３の斜視図、図８(b)は摺動面301の断面図、図８(c)は摺動面301の部分断面写真である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

上記の第一実施形態では、機能面である通紙リブ151の表裏を金型の可動側、固定側のみで構成する場合に、スキン層Ｌ１ａを厚くする場合について説明した。本実施形態では、スライドコアを用いた金型面にて形成されるスキン層Ｌ１ａを厚くした発泡体構造について説明する。

図８(a)に示すように、発泡体構造の一例としてのキャリッジユニット３は摺動面301を備えている。摺動面301内にはガイド軸30がスライド可能に嵌め込まれ、前述のようにキャリッジユニット３がガイド軸30上を摺動する。キャリッジユニット３は、PS変性PPE樹脂（Polyphenylene ether RESIN modified by Polystyrene）にて形成されている。

図８(b)、図８(c)において、キャリッジユニット３のスキン層Ｌ１ａは、ガイド軸30上を摺動する機能（所定の機能）を持つ表層（摺動面301）を形成している。

スキン層Ｌ１ａは、キャリッジユニット３がガイド軸30に沿って走査することで摩耗する。スキン層Ｌ１ａが摩耗し発泡層Ｌ２が露出すると、発泡層Ｌ２の気泡の凹凸に樹脂の摩耗粉が付着しやすくなり、さらにはガイド軸表面をも摩耗させ、相乗的に摺動面およびガイド面の摩耗を進行させる恐れがある。

そこで、形成される摺動面301に接するスライドコアをヒートパイプ等によって冷却することにより、スキン層Ｌ１ａを他の部分のスキン層Ｌ１ｂより厚く形成する。これにより、キャリッジユニット３の走査回数が増えた場合でも、発泡層Ｌ２の露出を抑制し、摺動面301に摩耗粉を付着させることなく、安定したキャリッジ走査を行うことができる。

尚、本実施形態にかかる微細発泡構造体及びその成形方法は、キャリッジユニット３は摺動面301及びその成形方法に限定されるものではない。例えば、インサート軸（不図示）と締結する機能（所定の機能）を持つ表層（締結面）を形成するスキン層Ｌ１ａを厚くした発泡体構造及びその成形方法にも適用できる。これにより、微細発泡構造体を、インサート軸の締結穴部などに使用する場合に、スキン層Ｌ１ａを厚くして軸の締め付けトルクを確保し、インサートの形態を維持することができる。

[第三実施形態]
次に本発明に係る微細発泡構造体及びその成形方法の第三実施形態について図を用いて説明する。図９(a)はキャリッジユニット３の斜視図、図９(b)は軸受36とキャリッジ本体304との接合部302を示す部分側面図、図９(c)はキャリッジユニット３の部分断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

上記第一及び第二実施形態では、通紙リブ151や摺動面301などの所定の機能を有する表層を形成するスキン層Ｌ１ａの厚さを制御する形態について説明した。本実施形態では、リサイクル時、分別廃棄時等に破断する予定の部分のスキン層Ｌ１を薄くし、発泡層Ｌ２を低密度発泡とした発泡体構造について説明する。

図９(a)に示すように、本実施形態にかかるキャリッジユニット３は、上記第二実施形態のキャリッジユニット３の摺動面を金属製の軸受36をインサート成形して構成したものである。

図９(b)、図９(c)に示すように、軸受36とキャリッジ本体304との間に接合部302が設けられている。接合部302に接する金型の表面温度を、キャリッジ本体304に接する金型より高温にする。これにより、接合部302となる部分の樹脂温度が高くなり、樹脂の固化が遅くなり、発泡可能な領域が広くなることで発泡層Ｌ２が厚くなり、スキン層Ｌ１が薄くなる。

また、接合部302の発泡層Ｌ２は他の部分より発泡が進んだ低密度発泡部となっている。低密度発泡部は、気泡数が多くなる場合と、気泡径が大きくなる場合とがある。低密度発泡部を含む接合部302は、他の部分に比べ材料強度を低く設定することができる。

このように、スキン層Ｌ１を薄くし、発泡層Ｌ２を低密度発泡としたことにより、軸受36とキャリッジ本体304を分別してリサイクル、廃棄する際に、接合部302を簡単に破断することができる。このため、金属製の軸受36を含む部分と、キャリッジ本体304とに容易に分別が可能となり、樹脂の再生利用、分別廃棄を促進することができる。また、金属製の軸受36を含む部分についても、樹脂部分が少なくなったため比重選別や金属選別での選別精度を上げることができる。

図１(a)は従来の成形方法による微細発泡構造体の断面図である。図１(b)、図１(c)は本実施形態の成形方法による微細発泡構造体の断面図である。 微細発泡構造体を用いたインクジェット記録装置の斜視図である。 微細発泡構造体を成形する射出成形装置の構成図である。 射出成形プロセスの説明図である。図４（a）は金型が開いた状態、図４（b）は型締め状態、図４（c）は射出工程、図４（d）は成形品の取出し工程、を示している。 圧力と温度による二酸化炭素の相変化状態を示す説明図である。 プラテンの斜視図である。 プラテンの詳細図である。図７(a)は従来の通紙リブの断面図である。図７(b)は紙送り耐久前の従来の通紙リブの上視図、図７(c)は紙送り耐久後（30000枚搬送後）の従来の通紙リブの上視図である。図７(d)は本実施形態にかかる通紙リブの断面図である。 図８(a)はキャリッジユニットの斜視図、図８(b)は摺動面の断面図、図８(c)は摺動面の部分断面写真である。 図９(a)はキャリッジユニットの斜視図、図９(b)は軸受とキャリッジ本体との接合部を示す部分側面図、図９(c)はキャリッジユニットの部分断面図である。

符号の説明

Ｌ１、Ｌ２ …発泡層、１…インクジェット記録装置、２…ASFユニット、３…キャリッジユニット、４…記録ヘッド、11…搬送ローラ、12…ピンチローラ、13…ローラホルダ、15…プラテン、16…排出ローラ、21…押圧板、22…給送ローラ、30…ガイド軸、31…キャリッジモータ、32…駆動プーリ、33…ベルト、34…被動プーリ、35…バネ、36…軸受、41、42…試験片（微細発泡構造体に対応）、1001…射出成型機、1002…金型、1005…超臨界流体発生装置、1011…材料ホッパ、1012…可塑化装置、1013…射出装置、1014…固定側型盤、1015…可動側型盤、1016…型締め装置、1017…制御装置、1020…キャビティ、1021…固定側金型、1022…可動側金型、1023…発泡樹脂成形品、1051…不活性ガスボンベ、1052…SCF注入装置、1053…ガス供給管、1054…ガス供給管、1120…スクリュー、1121…計量部、1122…可塑化部、1123…溶融部、1124…ノズル、151…通紙リブ、301…摺動面、302…接合部、303…低密度発泡部、304…キャリッジ本体

Claims (15)

1. 不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、
   表層に形成された未発泡のスキン層と、
   内部に形成された発泡層と、を有し、
   所定の厚さの前記微細発泡構造体の任意の断面において、前記スキン層と前記発泡層の厚さを可変としたことを特徴とする微細発泡構造体。
2. 不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、
   表層に形成された未発泡のスキン層と、
   内部に形成された発泡層と、を有し、
   前記微細発泡構造体の任意の断面において、前記スキン層に挟まれた前記発泡層を、一方の前記スキン層側に寄せた位置に形成したことを特徴とする微細発泡構造体。
3. 不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、
   表層に形成された未発泡のスキン層と、
   内部に形成された発泡層と、を有し、
   所定の厚さの前記微細発泡構造体の任意の部位において、前記スキン層と前記発泡層の厚さを可変としたことを特徴とする微細発泡構造体。
4. 所定の機能を持つ表層を形成する前記スキン層の厚さを厚くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微細発泡構造体。
5. 前記所定の機能を持つ表層が記録媒体の案内面であることを特徴とする請求項４に記載の微細発泡構造体。
6. 前記所定の機能を持つ表層が摺動面であることを特徴とする請求項４に記載の微細発泡構造体。
7. 前記所定の機能を持つ表層がインサート軸の締結面であることを特徴とする請求項４に記載の微細発泡構造体。
8. 破断する予定の部分の前記スキン層を薄くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微細発泡構造体。
9. 不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を射出して成形する微細なセル構造の微細発泡構造体であって、
   表層に形成された未発泡のスキン層と、
   内部に形成された発泡層と、を有し、
   破断する予定の部分の発泡層を低密度発泡としたことを特徴とする微細発泡構造体。
10. 破断する予定の部分の前記発泡層は、他の部分より気泡径が大きいことを特徴とする請求項９に記載の微細発泡構造体。
11. 破断する予定の部分の前記発泡層は、他の部分より気泡数が多いことを特徴とする請求項９に記載の微細発泡構造体。
12. 不活性ガスを浸透させた熱可塑性樹脂材料を金型内に射出して微細なセル構造の微細発泡構造体を成形する微細発泡構造体の成形方法であって、
    前記金型の表面温度を制御することにより、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の微細発泡構造体を成形することを特徴とする微細発泡構造体の成形方法。
13. 前記所定の機能を持つスキン層に接する部分の金型表面温度を、他の部分より低くして、前記スキン層の厚さを厚くした請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の微細発泡構造体を成形することを特徴とする請求項１２に記載の微細発泡構造体の成形方法。
14. 厚くする前記スキン層に接する金型が、スライドコアであることを特徴とする請求項１３に記載の微細発泡構造体の成形方法。
15. 破断する予定の部分の前記スキン層に接する前記金型の部分の表面温度を、他の部分より高くして、請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の微細発泡構造体を成形することを特徴とする微細発泡構造体の成形方法。
    

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