JP2016203435A - 射出成形装置および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形装置内の樹脂材料の温度を抑制する装置および方法を提供する。
【解決手段】射出成形装置１は、型装置２と、射出成形機３とを備える。型装置２は、ホットランナ装置１６を備える。射出成形機３は、可塑化機構４と、射出機構５とを有する。制御システム７は、ホットランナ装置１６の出口における樹脂材料の温度、すなわちゲートにおける樹脂材料の温度が、キャビティ１２への射出成形に適した射出温度となるように、ヒータ１９、２５、２９、３５を制御する。制御システム７は、ホットランナ装置１６の入口における樹脂材料の温度、すなわちノズル３４における樹脂材料の温度が、射出温度より低くなるように、ヒータ２５、２９、３５を制御する。制御システム７は、可塑化機構４の出口における樹脂材料の温度、すなわちノズル２４における樹脂材料の温度が、射出温度より低くなるように、ヒータ２５を制御する。
【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、射出成形装置および射出成形方法に関する。

特許文献１および特許文献２は、プリプランジャ式射出成形機を開示する。特許文献３は、インライン式射出成形機を開示する。特許文献４は、ホットランナを実現するためのホットランナ装置を開示する。これらの従来の射出成形装置では、樹脂材料を可塑化するための可塑化シリンダの出口（ノズル）において樹脂は成形型内への射出に適した温度に加熱されている。このため、射出成形機および型に付属する多くの機器は、樹脂材料を高温状態に保温するように温度制御されている。

特開平１１−５２３２号公報 特開２０１４−８７９８６号公報 特開２０１４−１００８９６号公報 特開２０１４−７９９１８号公報

従来技術の構成では、樹脂材料を可塑化するための可塑化シリンダに高温に到達するためのヒータが必要であった。例えば、大きな容量をもったヒータと、長いスクリュとが必要であった。このため、可塑化シリンダの小型化が困難であった。また、別の観点では、従来技術では、樹脂材料が長期間にわたって、および／または長距離にわたって高温に維持される。また、別の観点では、ホットランナ装置は、専ら樹脂材料の保温のために利用されている。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、射出成形装置および射出成形方法にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの態様はひとつの目的を有し、それは、小型化された射出成形装置および射出成形装置を小型化できる射出成形方法を提供することである。

開示される他のひとつの態様はひとつの目的を有し、それは、射出成形装置の内部における樹脂材料の温度を抑制することができる射出成形装置および射出成形方法を提供することである。

特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

ここに開示されるひとつの態様は、樹脂材料を成形するためのキャビティを区画形成する成形型（１１）と、キャビティへの射出に適した樹脂材料の射出温度より低い抑制温度となるように、樹脂材料を加熱するヒータ（２５、２９、３５）を有し、抑制温度の樹脂材料を射出する射出成形機（３）と、抑制温度の樹脂材料を入口から受け入れ、樹脂材料を出口からキャビティに供給する通路を区画形成し、出口における樹脂材料の温度が射出温度となるように樹脂材料を加熱するヒータ（１９）を有するホットランナ装置（１６）とを備えた射出成形装置である。

この態様によると、ホントランナ装置には抑制温度の樹脂材料が供給される。この樹脂材料は、ホットランナ装置の通路の中において、抑制温度から射出温度まで加熱される。この構成では、射出成形機における樹脂材料の加熱量が抑制される。ホットランナ装置の熱容量とホットランナ装置のヒータの加熱能力とが樹脂材料の加熱に利用される。この結果、射出成形装置の内部における樹脂材料の温度が抑制できる。この態様によると、射出成形機のヒータにおける消費電力の抑制、および／または射出成形機の小型化が可能となる。

ここに開示される他の態様は、ホットランナ装置（１６）を経由して成形型（１１）のキャビティに樹脂材料を射出し樹脂製品を成形する射出成形方法において、キャビティへの射出に適した射出温度より低い抑制温度の樹脂材料をホットランナ装置の入口に供給する第１工程と、樹脂材料の温度をホットランナ装置の通路の中で射出温度に上昇させる第２工程と、ホットランナ装置の出口から射出温度の樹脂材料をキャビティに向けて供給する第３工程とを備える射出成形方法である。

第１実施形態に係る射出成形装置の断面図である。 射出成形装置の制御を示すフローチャートである。 射出成形装置の温度分布を示すグラフである。 第２実施形態に係る射出成形装置の断面図である。 射出成形装置の温度分布を示すグラフである。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

（第１実施形態）
図１において、射出成形装置１は、型装置２と、射出成形機３とを備える。射出成形機３は、いわゆるプリプラ（プリプランジャ）式の射出成形機である。

型装置２は、固定盤と、可動盤とを有する。型装置２は、固定型と可動型とを有する成形型１１を有する。成形型１１は、その中に樹脂材料を樹脂製品の形状に成形するためのキャビティ１２を区画形成する。成形型１１は、キャビティ１２に対応する形状の樹脂部品を成形する。キャビティ１２の中には、射出成形機３によって溶融した樹脂材料が注入される。型装置２は、成形型１１を開閉するように、可動盤を駆動する型駆動機１３を有する。

型装置２は、バルブゲート１４を有する。バルブゲート１４は、成形型１１が区画するキャビティ１２の入口に設けられている。バルブゲート１４は、樹脂材料がキャビティ１２内に射出されるときに開かれ、それ以外の期間において閉じられている。

型装置２は、ホットランナ装置１６を有する。ホットランナ装置１６は、固定盤に設けられている。バルブゲート１４は、ホットランナ装置１６とキャビティ１２との間に設けられている。ホットランナ装置１６は、固定盤の中における樹脂の通路を提供する。ホットランナ装置１６は、上記通路において、成形工程の間中、樹脂材料を溶融状態に維持する。

ホットランナ装置１６は、樹脂材料の通路を区画形成するシリンダ１７を有する。シリンダ１７は、樹脂材料の出口、すなわちバルブゲート１４側の出口にノズル１８を有する。ノズル１８は、シリンダ１７内の他の通路部分よりも狭く形成されている。ノズル１８は、樹脂材料を混合し均質化するために貢献する。ホットランナ装置１６は、シリンダ１７を加熱することによって内部の樹脂材料を加熱するヒータ１９を有する。ヒータ１９は、電力によって発熱する電気ヒータである。

射出成形機３は、樹脂材料を混練し、加熱することによって、溶融した樹脂材料を生成する。この機能は可塑化とも呼ばれる。射出成形機３は、型装置２に供給すべき所定量の樹脂材料を計量する。射出成形機３は、所定量の樹脂材料を型装置２のキャビティ１２内に射出する。射出成形機３は、可塑化機構４と、射出機構５とを備える。

可塑化機構４は、樹脂材料を混練し、加熱することによって溶融した樹脂材料を供給する。可塑化機構４は、樹脂材料のための通路を区画形成するスクリュユニット２１を有する。スクリュユニット２１は、樹脂材料の通路を区画形成するシリンダと、シリンダ内に設けられたスクリュとを有する。スクリュユニット２１は可塑化駆動機２２によって駆動される。可塑化駆動機２２は、電気的なモータと、減速歯車機構とによって提供されうる。スクリュユニット２１は、その入口に、樹脂材料のペレットを供給するためのホッパ２３を有する。スクリュユニット２１の出口には、ノズル２４が区画形成されている。ノズル２４は、樹脂材料を混合し均質化するために貢献する。可塑化機構４は、スクリュユニット２１を加熱することによって樹脂材料を加熱するヒータ２５を有する。ヒータ２５は、電力によって発熱する電気ヒータである。

射出機構５は、溶融した樹脂材料を溜め、射出する。射出機構５は、所定量の樹脂材料を計量し、型装置２に向けて射出する。射出機構５は、樹脂材料を溜め、射出するためのピストンユニット２６を有する。ピストンユニット２６は、樹脂材料を溜める可変容積室を区画形成するシリンダと、シリンダ内に設けられたピストンとを有する。ピストンユニット２６は、射出駆動機２７によって駆動される。射出駆動機２７は、電気的なモータと、減速歯車機構と、カム機構とによって提供されうる。ピストンユニット２６は、少なくともひとつの樹脂部品を成形できる容積の溶融した樹脂材料を溜めることができるように構成されている。ピストンユニット２６の容積は、１回の射出工程でホットランナ装置１６からキャビティ１２へ射出される樹脂材料の１ショット容積以上とすることができる。ピストンユニット２６は、入口および出口として機能する連通口を有する。連通口は、ノズル２８として区画形成されている。ノズル２８は、樹脂材料を混合し均質化するために貢献する。射出機構５は、ピストンユニット２６を加熱することによって樹脂材料を加熱するヒータ２９を有する。ヒータ２９は、電力によって発熱する電気ヒータである。

射出成形機３は、樹脂通路部６を備える。樹脂通路部６は、可塑化機構４と射出機構５と型装置２との間に設けられ、それらの間における樹脂材料のための通路を区画形成する。樹脂通路部６は、ボディ３１を有する。ボディ３１は、可塑化機構４から射出機構５へ樹脂材料を流すための通路と、射出機構５から型装置２へ樹脂材料を流すための通路とを区画形成する。ボディ３１は、三叉路のような通路を提供する。

樹脂通路部６は、通路状態を、可塑化機構４と射出機構５とを連通する可塑化のための第１の通路状態と、射出機構５と型装置２とを連通する射出のための第２の通路状態とに切り換えるための弁機構を備える。弁機構は、ホットランナ装置１６の通路の内圧を保持することにより、ホットランナ装置１６内における樹脂材料の温度上昇を促進するために利用される。弁機構は、可塑化機構４だけに連通する通路に設けられた第１の開閉弁３２と、型装置２だけに連通する通路に設けられた第２の開閉弁３３とを有する。第２の開閉弁３３は、射出工程の後に保圧した後に、ホットランナ装置１６内の内圧が高い状態で開弁状態から閉弁状態に操作される。これにより、バルブゲート１４と開閉弁３３との間の圧力が保持される。弁機構は、逆止弁機構とも呼ばれる。第１の開閉弁３２および第２の開閉弁３３は、逆止弁とも呼ばれる。

ボディ３１は、型装置２への出口にノズル３４を有する。ノズル３４は、樹脂材料を混合し均質化するために貢献する。樹脂通路部６は、ボディ３１および開閉弁３２、３３を加熱することによって樹脂材料を加熱するヒータ３５を有する。ヒータ３５は、電力によって発熱する電気ヒータである。

射出成形装置１は、可塑化機構４、射出機構５、樹脂通路部６、および型装置２を制御する制御システム７を備える。制御システム７は、射出成形装置１における樹脂材料の温度を制御するようにヒータを制御する温度制御システムでもある。射出成形装置１は、制御システム７によって予め設定された射出成形シーケンスを実行することにより、樹脂部品を製造するための製造方法を実行する。

制御システム７は、制御装置４１を有する。制御装置４１は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置４１は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置４１は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置４１によって実行されることによって、制御装置４１をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置４１を機能させる。

制御システム７は、複数のセンサを有する。制御システム７は、複数の温度センサを備える。なお、ホッパ２３において供給される樹脂材料の温度は、装置が設置された環境温度Ｔａ、すなわち外気温度とほぼ等しい。よって、環境温度Ｔａは固定値とみなしてもよい。

制御システム７は、可塑化機構４の出口における樹脂材料の温度を検出する温度センサ４２を有する。温度センサ４２は、ノズル２４における樹脂材料の温度を検出する。温度センサ４２は、溶融した樹脂材料の供給温度Ｔｓを検出する供給温度センサとも呼ばれる。

制御システム７は、射出機構５および樹脂通路部６の中における樹脂材料の温度を検出する温度センサ４３を有する。温度センサ４３は、後述の可塑化運転の期間中における樹脂材料の温度を検出する。温度センサ４３は、射出機構５の中における樹脂材料の中間温度を検出する中間温度センサとも呼ばれる。なお、中間温度は、後述の射出運転においてはノズル３４における温度としても観測される。よって、中間温度は、後述の入口温度に対応するものである。

制御システム７は、射出機構５および樹脂通路部６の出口における樹脂材料の温度を検出する温度センサ４４を有する。温度センサ４４は、ノズル３４における樹脂材料の温度を検出する。温度センサ４４は、ホットランナ装置１６の入口における樹脂材料の入口温度Ｔｉを検出する入口温度センサとも呼ばれる。

制御システム７は、ホットランナ装置１６の出口における樹脂材料の温度を検出する温度センサ４５を有する。温度センサ４５は、ノズル１８またはバルブゲート１４における樹脂材料の温度を検出する。温度センサ４５は、ホットランナ装置１６の出口における樹脂材料のゲート温度Ｔｇを検出するゲート温度センサとも呼ばれる。

制御システム７は、射出成形装置１に含まれる複数の制御対象物１３、２２、２７、３２、３３、１９、２５、２９、３５の挙動を制御する。制御システム７は、複数の温度センサ４２、４３、４４、４５からの信号に基づいて、少なくともヒータ１９、２５、２９、３５を制御することによって樹脂材料の温度を制御する。

制御システム７が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置４１がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

図２は、制御装置４１によって実行される射出成形装置１のための制御処理１５０を示すフローチャートである。制御処理１５０は、ヒータ１９、２５、２９、３５への通電を制御するヒータ制御（ステップ１５１）を含む。ヒータ制御は、射出成形装置１が運転される間中、常時、継続して実行される。制御処理１５０は、可塑化機構４によって樹脂材料を溶融させ、可塑化する可塑化運転段階（ステップ１５２−１５３）と、射出機構５によって樹脂材料を型装置２に供給する射出運転段階（ステップ１５４−１５５）とを含む。

ステップ１５１では、ヒータ１９、２５、２９、３５が制御される。ステップ１５１は、樹脂材料の温度を制御する温度制御部を提供する。ステップ１５１の処理は、後続の可塑化運転段階、および射出運転段階の両方にわたって継続的に実行される。

制御装置４１は、可塑化機構４の出口における樹脂材料の温度を、キャビティ１２内への射出に適した射出温度よりも低くするようにヒータ２５、２９、３５を制御する。制御装置４１は、樹脂通路部６の中、および射出機構５の中における樹脂材料の温度を、射出温度よりも低くするようにヒータ２５、２９、３５を制御する。制御装置４１は、可塑化機構４、射出機構５、および樹脂通路部６において、射出温度に向かう温度分布を形成するようにヒータ２５、２９、３５を制御する。

ステップ１５１では、ゲート温度Ｔｇ、入口温度（中間温度）Ｔｉ、供給温度Ｔｓ、および環境温度Ｔａが、Ｔｇ＞Ｔｉ＞Ｔｓ＞Ｔａとなるようにヒータ１９、２５、２９、３５への通電量が制御される。Ｔｇ＞Ｔｉ＝Ｔｓ＞Ｔａとなるようにヒータ１９、２５、２９、３５への通電量が制御されてもよい。可塑化運転段階では、ヒータ１９への通電量は、ホットランナ内の温度を維持するように調整されてもよい。

ステップ１５２では、開閉弁３２が開かれ、開閉弁３３が閉じられる。可塑化機構４が運転され、同時に、射出機構５が樹脂材料を溜める蓄積モードで運転される。

可塑化駆動機２２によってスクリュユニット２１が駆動されると、スクリュユニット２１は、ホッパ２３から供給される樹脂材料のペレットを混練し、ノズル２４に向けて送る。スクリュユニット２１は、ヒータ２５によって加熱される。これにより、樹脂材料は、少なくとも溶融し流動する状態にまで加熱される。スクリュユニット２１は、ホッパ２３から供給される樹脂材料を可塑化し、溶融した樹脂材料をノズル２４から押し出す。

ノズル２４から押し出された樹脂材料は、樹脂通路部６を経由して、射出機構５に供給される。このとき、射出駆動機２７は、ピストンユニット２６の容積を増加させる。これにより、ピストンユニット２６には溶融した樹脂材料が溜められる。このとき、開閉弁３３は閉じているから、ホットランナ装置１６には樹脂材料は供給されない。このとき、温度センサ４３が入口温度Ｔｉに相当する中間温度を検出するために用いられる。

図３は、上述の各部における温度の分布の一例を示す。実線は、この実施形態による温度分布を示す。上述の各部における温度は、上述の高低関係に制御される。それら各部の間における温度分布は図示される線に限定されない。

可塑化運転の間中、可塑化機構４の出口、すなわちノズル２４における樹脂材料の温度が、射出温度より低い第１の抑制温度になるようにヒータ１９、２５、２９、３５が制御される。可塑化運転の間中、樹脂通路部６および射出機構５における樹脂材料の温度（中間温度）は射出温度よりも低い第２の抑制温度になるようにヒータ１９、２５、２９、３５が制御される。第１の抑制温度および第２の抑制温度は、射出温度よりも低く、ホッパ２３における環境温度Ｔａよりも高い。第１の抑制温度および第２の抑制温度は、射出温度より低いが、樹脂が溶融する下限の溶融温度以上である。第１の抑制温度および第２の抑制温度は、射出温度よりも溶融温度に近くなるように設定することが効率の観点から望ましい。第１の抑制温度は、第２の抑制温度と等しいか、または第２の抑制温度より低い。

図中の破線は、可塑化機構４の出口において、射出温度にまで加熱した場合の温度分布を示す。破線の場合、可塑化機構４の出口からゲートまでの長い距離および長い時間にわたって、ヒータは専ら保温のために利用されている。しかも、樹脂材料が長い距離および長い時間にわたって高温に維持されている。

図２に戻り、ステップ１５３では、所定量の樹脂材料の可塑化が完了したか否かが判定される。ピストンユニット２６に所定量の溶融した樹脂材料が溜められるまで、ステップ１５２が繰り返される。この結果、ピストンユニット２６の中には、射出温度より低い温度の樹脂材料が溜められる。やがて、ピストンユニット２６に所定量の溶融した樹脂材料が溜められると、シーケンスは、射出運転段階へ進む。

ステップ１５４では、開閉弁３２が閉じられる。ステップ１５４では、開閉弁３３が射出サイクルに同期して開閉操作される。開閉弁３３は、１回の射出が完了した後、保圧後の内圧が高い状態で開状態から閉状態へ操作される。これにより、ホットランナ装置１６内において樹脂材料の熱伝導率が高い期間を作ることができる。開閉弁３３は、次の射出の前に開かれる。ステップ１５４では、射出機構５が、型装置２と同期的に運転される。

射出駆動機２７によってピストンユニット２６が駆動されると、ピストンユニット２６は、所定量の樹脂材料を押し出す。この結果、樹脂通路部６内の樹脂材料がホットランナ装置１６に向けて押し出される。同時に、ホットランナ装置１６内の樹脂材料が、バルブゲート１４を経由してキャビティ１２内に押し出される。

ここで、ホットランナ装置１６が区画形成する通路の容積は、１回の射出工程でホットランナ装置１６からキャビティ１２へ射出される樹脂材料の１ショット容積以上である。ホットランナ装置１６における通路の容積は、キャビティ１２の容積以上である。このため、１回の射出運転によってキャビティ１２内に供給される樹脂は、その前のサイクルタイムの間にわたってホットランナ装置１６内で加熱されていた樹脂である。この結果、キャビティ１２内に押し出される樹脂材料は、ホットランナ装置１６の熱容量およびヒータ１９によって加熱されて温度上昇した樹脂材料である。ホットランナ装置１６の熱容量およびヒータ１９の発熱量は、射出成形のサイクルと、樹脂材料の流量とに応じて設定される。ホットランナ装置１６の熱容量およびヒータ１９の発熱量は、ホットランナ装置１６を通る樹脂材料が、ノズル１８においては射出温度にまで到達するように設定される。

この実施形態によると、射出機構５から押し出され、ノズル３４を通過する樹脂材料の温度、すなわち入口温度Ｔｉは、射出温度であるゲート温度Ｔｇより低い。しかし、樹脂材料は、ホットランナ装置１６のヒータ１９がもつ加熱能力、およびホットランナ装置１６の熱容量を利用して、ゲート温度Ｔｇまで加熱される。言い換えると、射出温度より低い抑制温度に温度が抑制された樹脂材料は、ホットランナ装置１６内において射出温度まで加熱される。ホットランナ装置１６の内部における樹脂材料の温度上昇は、射出成形装置１が比較的速いサイクルで運転されているときに、少なくとも提供される。ホットランナ装置１６の内部における樹脂材料の温度上昇は、射出成形装置１が比較的遅いサイクルで運転されているときに提供されてもよい。

射出運転段階においても、制御装置４１は、ヒータ１９、２９、３５を制御する。制御装置４１は、射出成形のために必要な樹脂材料の温度をゲートにおいて実現しながら、可塑化機構４の出口における樹脂材料の温度を射出温度よりも低くするようにヒータ１９、２９、３５を制御する。言い換えると、制御装置４１は、射出機構５、樹脂通路部６、およびホットランナ装置１６において、ゲート温度Ｔｇに向かう温度分布を形成するようにヒータ１９、２９、３５を制御する。射出運転段階では、ゲート温度Ｔｇ、および入口温度Ｔｉが、Ｔｇ＞Ｔｉとなるようにヒータ１９、２９、３５への通電量が制御される。射出運転段階では、可塑化機構４の温度を維持するようにヒータ２５を制御してもよい。

この実施形態では、環境温度Ｔａは、外気温度の変動範囲にある。例えば、環境温度Ｔａは、常温である２０℃である。供給温度Ｔｓは、環境温度Ｔａより高く、ゲート温度Ｔｇ（射出温度）より低く設定される。供給温度Ｔｓは、入口温度Ｔｉより低く設定されることが望ましい。入口温度Ｔｉは、ゲート温度Ｔｇより低く設定される。例えば、Ｔｓ＝１７０℃、Ｔｉ＝１９０℃、Ｔｇ＝２００℃とすることができる。ここで、ゲート温度Ｔｇは、成形型１１への射出成形のために適した温度である。ゲート温度Ｔｇは、成形型１１の形状、樹脂材料などの射出成形条件に応じて設定される。

図３において、射出運転の間中、樹脂通路部６の出口において、樹脂材料は、射出温度までは加熱されない。ノズル３４においては、樹脂材料の温度は、射出温度よりも低く、ホッパ２３における環境温度Ｔａよりも高い。

図中の破線は、可塑化機構４の出口において、射出成形に適した温度にまで加熱した場合の温度分布を示す。破線の場合、可塑化機構４の出口からゲートまでの長い距離および長い時間にわたって、ヒータは専ら保温のために利用されている。特に、ホットランナ装置１６のヒータ１９は、専ら保温のために利用される。しかも、樹脂材料が長い距離および長い時間にわたって高温に維持されている。

この実施形態では、ホットランナ装置１６を経由して成形型１１のキャビティ１２に樹脂材料を射出し樹脂製品を成形する射出成形方法および樹脂製品の製造方法が実行される。この方法は、キャビティ１２への射出に適した射出温度より低い抑制温度の樹脂材料をホットランナ装置１６の入口に供給する第１工程を含む。この方法は、樹脂材料の温度をホットランナ装置の通路の中で射出温度に上昇させる第２工程を含む。この方法は、ホットランナ装置１６の出口から射出温度の樹脂材料をキャビティ１２に向けて供給する第３工程を含む。第１工程と第３工程とは、射出温度の樹脂材料をキャビティ１２に射出する射出工程として同時に実行される。第２工程は、１回の射出工程と、後続の射出工程との間に実行される。

射出工程の直前には、ホットランナ装置１６の出口（ノズル１８）の近傍に１ショット容積以上の射出温度の樹脂材料が溜められている。射出工程の直後には、ホットランナ装置１６の入口の近傍に１ショット容積の抑制温度の樹脂材料が溜められる。よって、図３におけるホットランナ入口とゲートとの間の温度勾配は、複数の射出工程に同期して変動する。

この実施形態によると、射出成形装置１は、射出成形機３と、ホットランナ装置１６とを備える。射出成形機３は、キャビティ１２への射出に適した樹脂材料の射出温度より低い抑制温度となるように、樹脂材料を加熱するヒータ２５、２９、３５を有する。射出成形機３は、抑制温度の樹脂材料を射出する。ホットランナ装置１６は、抑制温度の樹脂材料を受け入れ、キャビティ１２に供給する通路を区画形成する。ホットランナ装置１６は、ホットランナ装置１６の出口（ノズル１８）における樹脂材料の温度が射出温度となるように樹脂材料を加熱するヒータ１９を有する。

制御システム７は、ホットランナ装置１６の出口における樹脂材料の温度、すなわちノズル１８における樹脂材料の温度（ゲート温度Ｔｇ）が、キャビティ１２への射出成形に適した射出温度となるように、ヒータ１９、２５、２９、３５を制御する。制御システム７は、ホットランナ装置１６の入口における樹脂材料の入口温度Ｔｉ、すなわちノズル３４における樹脂材料の温度が、射出温度より低い抑制温度となるように、ヒータ２５、２９、３５を制御する。制御システム７は、可塑化機構４の出口における樹脂材料の供給温度Ｔｓ、すなわちノズル２４における樹脂材料の温度が、射出温度より低い抑制温度となるように、ヒータ２５を制御する。

この実施形態によると、ゲートの位置においては、キャビティ１２内への射出に適した射出温度が得られる。その一方で、可塑化機構４からゲートに至るまでの射出成形装置１の中では、樹脂材料の温度が射出温度よりも低く制御される。この装置では、ホットランナ装置１６が有する熱量および／または加熱能力が、樹脂材料の温度上昇に利用される。ホットランナ装置１６が有する加熱能力を樹脂材料の温度上昇に利用することができる。この結果、可塑化機構４を含む複数の機器における加熱量が抑制される。これにより、ヒータ１９、２５のための消費電力が抑制される。また、可塑化機構４を含む複数の機器の小型化が可能となる。典型的には、可塑化機構４における加熱量の抑制が可能となり、ヒータ２５の小型化、および／またはスクリュユニット２１の短縮が可能となる。これにより、射出成形装置１の小型化が可能となる。

この実施形態では、樹脂材料がホッパ２３からキャビティ１２に到達するまでの樹脂材料が通過する経路の中に、２つ以上のノズルが設けられる。これらノズルは樹脂材料を混合し均質化に貢献する。樹脂経路には、ノズル１８とノズル３４とが含まれることが望ましい。さらに、樹脂経路には、ノズル１８とノズル３４とに加えて、ノズル２４またはノズル２８の少なくともひとつが含まれることが望ましい。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、プリプラ式の射出成形機３が採用される。これに代えて、インライン式の射出成形機３が採用されてもよい。

図４において、射出成形機３は、インライン式の可塑化および射出機構２０８を有する。可塑化および射出機構２０８は、樹脂材料を可塑化し、射出するスクリュユニット２２１を有する。スクリュユニット２２１は、可塑化駆動機２２と射出駆動機２７とによって駆動される。

この実施形態では、スクリュユニット２２１とホットランナ装置１６とが直結されている。制御システム７は、温度センサ４４および４５の出力に基づいてヒータ１９、２５を制御する。制御システム７は、ホットランナ装置１６の出口における樹脂材料の温度、すなわちゲートにおける樹脂材料のゲート温度Ｔｇが、キャビティ１２への射出成形に適した射出温度となるように、ヒータ１９、２５を制御する。制御システム７は、ホットランナ装置１６の入口における樹脂材料の入口温度Ｔｉ、すなわちノズル２４における樹脂材料の温度が、射出温度より低くなるように、ヒータ２５を制御する。この実施形態では、入口温度Ｔｉは、供給温度Ｔｓとも呼ぶことができる。

図５に図示されるように、ホットランナ装置１６の入口における樹脂材料の入口温度Ｔｉが、ゲートにおける樹脂材料のゲート温度Ｔｇ（射出温度）より低くなるように、ヒータ１９、２５が制御される。この実施形態では、ホットランナ装置１６の入口と、ホットランナ装置１６の出口との間に温度分布が形成される。

この実施形態でも、ホットランナ装置１６における熱容量、およびヒータ１９による加熱によって樹脂材料が射出温度にまで加熱される。よって、ヒータ２５による加熱量が抑制される。この結果、ヒータ１９、２５のための消費電力が抑制される。また、ヒータ２５の小型化、および／またはスクリュユニット２２１の短縮が可能となる。

（他の実施形態）
開示は、例示された実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

第１実施形態では、弁機構として２つの開閉弁３２、３３が採用されている。これに代えて、ひとつの３ポート切換弁を採用してもよい。また、樹脂通路部に弁機構を設けることなく可塑化機構４と射出機構５と型装置２とを連結してもよい。

上記実施形態では、複数の部位における樹脂材料の実際の温度が、上述の条件、例えばＴｇ＞Ｔｉを満たすように制御装置４１がヒータ１９、２５、２９、３５を制御している。複数の部位における樹脂材料の温度は、射出成形が繰り返して実行される間中の結果として、言い換えると、いわゆる成り行きの結果として、上述の条件、例えばＴｇ＞Ｔｉを満たしてもよい。例えば、制御目標としての設定温度と、実際の樹脂材料の温度（成り行き温度）との間に差があってもよい。例えば、温度センサ４５が検出する温度と、温度センサ４４が検出する温度とが同じ設定温度となるようにヒータ１９、２５、２９、３５が制御されていても、実際の樹脂材料の温度がＴｇ＞Ｔｉとなっているものは、特許請求の範囲が規定する技術的範囲の中に包含されると解釈されるべきである。

上記実施形態では、温度センサ４２−４５が例示されている。これに代えて、温度センサを用いるフィードバック制御によることなく、ヒータに所定の電力を与えるオープンループ制御によって樹脂材料の温度を制御してもよい。

１ 射出成形装置、２ 型装置、３ 射出成形機、
４ 可塑化機構、５ 射出機構、６ 樹脂通路部、７ 制御システム、
１１ 成形型、１２ キャビティ、１３ 型駆動機、１４ バルブゲート、
１６ ホットランナ装置、１７ シリンダ、１８ ノズル、１９ ヒータ、
２１ スクリュユニット、２２ 可塑化駆動機、
２３ ホッパ、２４ ノズル、２５ ヒータ、
２６ ピストンユニット、２７ 射出駆動機、２８ ノズル、２９ ヒータ、
３１ ボディ、３２ 開閉弁、３３ 開閉弁、３４ ノズル、３５ ヒータ、
４１ 制御装置、４２、４３、４４、４５ 温度センサ、
２０８ 可塑化および射出機構、２２１ スクリュユニット。

Claims (11)

1. 樹脂材料を成形するためのキャビティを区画形成する成形型（１１）と、
   前記キャビティへの射出に適した前記樹脂材料の射出温度より低い抑制温度となるように、前記樹脂材料を加熱するヒータ（２５、２９、３５）を有し、前記抑制温度の前記樹脂材料を射出する射出成形機（３）と、
   前記抑制温度の前記樹脂材料を入口から受け入れ、前記樹脂材料を出口から前記キャビティに供給する通路を区画形成し、前記出口における前記樹脂材料の温度が前記射出温度となるように前記樹脂材料を加熱するヒータ（１９）を有するホットランナ装置（１６）と、を備えた射出成形装置。
2. さらに、前記射出成形機の前記ヒータ（２５、２９、３５）を制御するとともに、前記ホットランナ装置の前記ヒータ（１９）を制御する制御システム（７）を備えた請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記制御システムは、前記ホットランナ装置の入口に供給される前記樹脂材料の温度が前記抑制温度となるように前記射出成形機の前記ヒータ（２５、２９、３５）を制御するとともに、前記ホットランナ装置の前記出口における前記樹脂材料の温度が前記射出温度となるように前記ホットランナ装置の前記ヒータ（１９）を制御する請求項２に記載の射出成形装置。
4. 前記ホットランナ装置における前記通路の容積は、前記キャビティの容積以上である請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形装置。
5. さらに、前記樹脂材料が通過する経路に２つ以上のノズル（１８、２４、２８、３４）を備えた請求項１から請求項４のいずれかに記載の射出成形装置。
6. さらに、前記ホットランナ装置の前記通路の内圧を保持する弁機構（３２、３３）を備えた請求項１から請求項５のいずれかに記載の射出成形装置。
7. 前記射出成形機は、前記樹脂材料を可塑化する可塑化機構（４）と、前記可塑化機構により可塑化された前記樹脂材料を溜め、射出する射出機構（５）とを備えるプリプラ式の射出成形機である請求項１から請求項６のいずれかに記載の射出成形装置。
8. 前記射出成形機は、前記樹脂材料を可塑化し、射出するスクリュユニット（２２１）を備えるインライン式の射出成形機である請求項１から請求項７のいずれかに記載の射出成形装置。
9. ホットランナ装置（１６）を経由して成形型（１１）のキャビティに樹脂材料を射出し樹脂製品を成形する射出成形方法において、
   前記キャビティへの射出に適した射出温度より低い抑制温度の前記樹脂材料を前記ホットランナ装置の入口に供給する第１工程と、
   前記樹脂材料の温度を前記ホットランナ装置の通路の中で前記射出温度に上昇させる第２工程と、
   前記ホットランナ装置の出口から前記射出温度の前記樹脂材料を前記キャビティに向けて供給する第３工程とを備える射出成形方法。
10. 前記ホットランナ装置の前記通路の容積は、１回の射出工程で前記ホットランナ装置から前記キャビティへ射出される前記樹脂材料の１ショット容積以上であり、
    前記第１工程と前記第３工程とは、前記射出温度の前記樹脂材料を前記キャビティに射出する射出工程として同時に実行され、
    前記第２工程は、１回の前記射出工程と、後続の前記射出工程との間に実行される請求項９に記載の射出成形方法。
11. 前記第２工程において、
    前記射出工程の直前には、前記ホットランナ装置の前記出口の近傍に前記１ショット容積以上の前記射出温度の前記樹脂材料が溜められており、
    前記射出工程の直後には、前記ホットランナ装置の前記入口の近傍に前記１ショット容積の前記抑制温度の前記樹脂材料が溜められている請求項１０に記載の射出成形方法。

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