JP4855794B2

JP4855794B2 - 射出成形方法及び射出成形機

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Publication number: JP4855794B2
Application number: JP2006031405A
Authority: JP
Inventors: 芳幸今冨; 俊朗小西; 雅治赤松
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: JP2007210164A

Description

本発明は、射出成形方法及び射出成形機に関し、より具体的には、導光板、レンズやプリズム等の光を透過させて用いる光学部品の射出成形方法及びそのような樹脂光学部品の射出成形に用いられる射出成形機に関する。

近年、安定した特性の透明な樹脂が開発され、そのような樹脂の成形技術が発達してきている。これに伴い、ＣＤプレーヤの光学ヘッドや、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等の光学機器のレンズとしてプラスチックレンズが使用されるようになっている。

例えば、カメラ付き携帯電話のカメラ機構に用いられるプラスチックレンズは、サイズの小さいものが多い。このようなプラスチックレンズを射出成形機で成形する場合、成形用金型は、多数個取りとすることが一般的であり、例えば一つの金型で４個から６個のプラスチックレンズが形成される（例えば、特許文献1参照）。また、周縁の光源からの光を画面方向に反射させる役割を果たす導光板は、携帯電話や液晶ディスプレイに使用されている。

一回の成形サイクルで成形された複数のプラスチックレンズはランナで繋がっている。ランナは金型の樹脂注入口からキャビティの入り口であるゲートまで溶融した樹脂を導くための通路内で固化した樹脂であり、成形品としては不要な部分である。したがって、ランナで繋がったプラスチックレンズは、金型から取り出された後に、ゲートの部分でランナから切り離されて一つ一つのプラスチックレンズとなる。
特開平７−２６６３９１号公報

このような従来の成形方法では、プラスチックレンズ等の成形品に対して必ずランナが形成され、ランナを切り離す必要がある。プラスチックレンズのサイズが小さい場合、ランナ部分の樹脂量がプラスチックレンズの樹脂量に比較して大きくなる。即ち、金型内で固化する樹脂全体において、ランナ部分の樹脂量の割合が大きくなり、実際に成形品となる部分の樹脂量より廃棄する部分の樹脂量のほうが大きくなってしまう。

また、プラスチックレンズ等の光学部品に使用される樹脂には高い透明性や安定性が必要なため、高価な樹脂が多く、上述のように廃棄する部分が多いと、その分プラスチックレンズの製造コストを引き上げてしまう。

また、成形品を金型から取り出した後にランナを切り離す工程が必要であり、この工程の分、製造コストが余計にかかってしまう。

かかる観点より、金型内のランナ部が溶融状態で維持されるように、ランナ部を常時加熱し、金型のキャビティに充填された溶融樹脂を冷却して固化させるときには、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とをゲート遮断用のピンを用いて遮断するするホットランナ方式の樹脂成形が提案されている。ホットランナ方式の樹脂成形では、固化したランナ部が形成されず、高価な光学部品用の樹脂をランナ部として廃棄することを防止することができる。

しかしながら、このようなホットランナ方式の樹脂成形、特に、サイズの小さいプラスチックレンズを製造するための超小型ホットランナ方式の樹脂成形では、従来はゲート付近の応力等に関係なく、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とをゲート遮断用のピンを用いて遮断（閉鎖）又は開放されていた。

従って、射出成形における保圧工程において、キャビティに充填された樹脂の冷却固化や圧力損失に因りキャビティ圧力は射出圧力を下回り、更に、成形に必要な一定のキャビティ圧力を保持することができなかった。そのため、ひけ等の成形不良を招くおそれがあった。

そこで、本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、ランナとキャビティとをゲート遮断用のピンを用いて遮断（閉鎖）又は開放する射出成形方法であって、ひけ等の成形不良の発生を防止することができる射出成形方法及びそのような射出成形方法を実現する射出成形機を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、ランナとキャビティとをゲート遮断用のバルブピンを用いて遮断又は開放する射出成形方法であって、射出成形における保圧工程が開始された後に、前記バルブピンにより前記キャビティに対し略一定のバルブピン圧力をかけることを特徴とする射出成形方法が提供される。また、本発明の他の観点によれば、ランナとキャビティとをゲート遮断用のバルブピンを用いて遮断又は開放する射出成形方法であって、前記キャビティの内部の圧力が、予め定められたバルブピン圧力よりも高い場合に、前記バルブピンにより前記キャビティに対し略一定の前記バルブピン圧力をかけることを特徴とする射出成形方法が提供される。

本発明の別の観点によれば、ランナと、キャビティと、ゲート遮断用のバルブピンと、を有する金型装置を備えた射出成形機であって、当該射出成形機の成形動作を制御する制御部を更に備え、前記制御部により、射出成形における保圧工程が開始された後に、前記キャビティに略一定のバルブピン圧力をかけるように前記バルブピンが制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。また、本発明の他の観点によれば、ランナと、キャビティと、ゲート遮断用のバルブピンと、を有する金型装置を備えた射出成形機であって、当該射出成形機の成形動作を制御する制御部を更に備え、前記制御部により、前記キャビティの内部の圧力が予め定められたバルブピン圧力よりも高い場合に、前記キャビティに略一定の前記バルブピン圧力をかけるように前記バルブピンが制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。

本発明によれば、ランナとキャビティとをゲート遮断用のピンを用いて遮断（閉鎖）又は開放する射出成形方法であって、ひけ等の成形不良の発生を防止することができる射出成形方法及びそのような射出成形方法を実現する射出成形装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の一実施の形態によるプラスチックレンズ等の成形品の射出成形について、図面を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態による射出成形を行なう射出成形機の概要について説明する。図１は本発明の実施の形態による射出成形を行なう射出成形機の側面図である。

図１に示す電動射出成形機１は、射出装置1０及び型締装置２０から構成される。

射出装置１０は、加熱シリンダ１１を備え、加熱シリンダ１１にはホッパ１２が設けられる。加熱シリンダ１１内にはスクリュ１３が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュ１３の後端は支持部材１４によって回転自在に支持される。支持部材１４にはサーボモータ等の計量モータ１５が駆動部として取り付けられる。計量モータ１５の回転は出力軸に取り付けられたタイミングベルトを介して被駆動部のスクリュ１３に伝達される。

射出装置１０はスクリュ１３に平行なねじ軸１７を有する。ねじ軸１７の後端は、タイミングベルトを介して、射出モータ１９の出力軸に連結されている。したがって、射出モータ１９によってねじ軸１７を回転させることができる。ねじ軸１７の前端は支持部材１４に固定されたナットに係合している。射出モータ１９を駆動し、タイミングベルトを介してねじ軸１７を回転させると、支持部材１４は前後進可能となり、その結果、被駆動部のスクリュ１３を前後移動させることができる。

型締装置２０は、可動金型２１Aが取り付けられる可動プラテン２２と、固定金型２１Bが取り付けられる固定プラテン２４とを有する。可動金型２１Aと固定金型２１Bとで、後述する本実施の形態による金型装置２３が構成される。可動プラテン２２と固定プラテン２４とは、タイバー２５によって連結される。可動プラテン２２はタイバー２５に沿って摺動可能である。また、型締装置２０は、一端が可動プラテン２２と連結し、他端がトグルサポート２６と連結するトグル機構２７を有する。トグルサポート２６の中央部において、ボールねじ軸２９が回転自在に支持される。ボールねじ軸２９には、トグル機構２７に設けられたクロスヘッド３０に形成されたナット３１が係合している。また、ボールねじ軸２９の後端にはプーリー３２が設けられ、サーボモータ等の型締モータ２８の出力軸３３とプーリー３２との間には、タイミングベルトが設けられている。

型締装置２０において、駆動部である型締モータ２８を駆動すると、型締モータ２８の回転がタイミングベルト３４を介してボールねじ軸２９に伝達される。そして、ボールねじ軸２９及びナット３１によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構２７が作動する。トグル機構２７の作動により、可動プラテン２２はタイバー２５に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。型締モータ２８の出力軸３３の後端には、位置検出器３５が接続されている。位置検出器３５は、型締モータ２８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸２９の回転に伴って移動するクロスヘッド３０又はトグル機構２７によってクロスヘッド３０に連結された可動プラテン２２の位置を検出する。

また、本実施の形態では、電動射出成形機１に制御部４０が設けられる。制御部４０は、射出装置の計量モータ１５及び射出モータ１９を制御し、また、型締装置２０の型締モータ２８を制御する。制御部４０は更に、射出モータ１９に取り付けられたロードセル２により検出されたスクリュ１３の押圧力の値、及び可動金型型板部８３（図２参照）の外部に設けられたキャビティ内圧測定センサ３（図１及び図２参照）により検出されたキャビティ５２内の圧力の値を収集し、ピン６１ａ（図２及び図３参照）によりキャビティ５２（図２及び図３参照）に対して作用させる圧力を制御する。これについては後述する。

次に、本実施の形態による金型装置２３について、図２を参照しながら説明する。図２は、可動プラテン２２及び固定プラテン２４に取り付けられた金型装置２３を示す断面図である。

本実施形態の金型装置２３は、プラスチック製の凸レンズ、凹レンズ、プリズム等、様々な光学部品の成形に用いることができる金型装置である。

金型装置２３はいわゆるホットランナ方式の金型装置であり、通常のコールドランナ方式において成形品に付帯して形成されるランナ部（固化した樹脂部分）は形成されない。

ホットランナ方式では、金型内のランナ部が溶融状態で維持されるように、ランナ部を常時加熱している。従って、金型のキャビティに充填された溶融樹脂を冷却して固化させるときには、ランナと固化させる成形品部分（キャビティ内）とを遮断する機構を設ける必要がある。この遮断する機構が、図２におけるゲートバルブ機構６０に相当する。但し、図２においては、図示が複雑になるのを防止するために、ゲートバルブ機構６０の詳細は図３に示す。

図２において、可動金型２１Ａと固定金型２１Ｂとの境目（いわゆるパーティングライン）が太線ＰＬで示されている。太線ＰＬの左側が可動金型２１Ａであり、右側が固定金型２１Ｂである。図２に示す状態は金型装置２３が型閉した状態であり、型開する場合は可動金型２１Ａが図２中左向きに移動する。

可動金型２１Ａは、可動プラテン２２に取り付けられる可動金型取付板部８１と、端面が前記パーティングラインを形成する可動金型型板部８３との間に、可動金型中板部８２を設けた構造を有する。また、可動金型取付板部８１と可動金型中板部８２との間の上部および下部には、図示を省略するエジェクタのスペーサブロック８７が夫々形成されている。スペーサブロック８７に周囲を囲まれた部分には空間が形成されており、当該空間に、後述する中子２１Ａａの後端部に接続された成形品突き出しロッド８６と、当該取出ロッド８６の後端部を挟持する第１の突き出しプレート８４及び第２の突き出しプレート８５とが移動自在に設けられている。

固定金型２１Ｂは、固定プラテン２４に取り付けられる固定金型取付板部９１と、端面が前記パーティングラインを形成する固定金型型板部９３との間に、固定金型中板部９２を設けた構造を有する。

また、固定金型２１Ｂには、成形品の外形を形成するための中子２１Ｂａが設けられている。可能金型２１Ａには成形品の外形を形成するための中子２１Ａａが設けられている。中子２１Ａａ及び中子２１Ｂａにより金型装置２３が閉じた際にキャビティ５２が形成される。

キャビティ５２に溶融樹脂を充填して冷却・固化させることにより、成形品５０が形成される。金型装置２３内で溶融樹脂が固化して成形品５０を成形後、可動金型２１Ａが移動（型開）すると、中子２１Ａａは可動金型２１Ａの移動に連動して、図２中、左側に移動するが、成形品突き出しロッド８６を介して中子２１Ａａを右側に移動することにより、キャビティ５２内で固化した成形品５０は可動金型２１Ａから分離して取り出すことができる。

固定金型２１Ｂには、図１に示す射出装置１０から溶融した樹脂が供給される。固定金型２１Ｂの内部に連結管９４が設けられ、当該連結管９４の内部には、溶融した樹脂を流してキャビティ５２に導くための通路（ランナ）５３が形成されている。

連結管９４の内部であってランナ５３の周囲にはランナ５３を加熱するためのヒータ９６が複数配置されている。ランナ５３内の樹脂の溶融状態が保たれるように、固定金型２１Ｂ内に埋め込まれた図示を省略する温度センサの検出値をもとに、ヒータ９６の温度制御が行なわれている。連結管９４の外周部には、断熱層９５が形成され、ヒータ９６の熱が固定金型２１Ｂへの熱伝導が防止されている。

ランナ５３の一端は、固定金型２１Ｂの側面に形成されたノズルタッチ部５４に接続される。ノズルタッチ部５４には加熱シリンダ１１の先端のノズル９９が接続され、加熱シリンダ１１で溶融されて計量された樹脂が、スクリュ１３（図１参照）により加圧され、ノズル９９から射出されてランナ５３に供給される。なお、スクリュ１３の押圧力（以下、「射出圧力」という）Ｐ１は、ロードセル２（図１参照）により検出され、その検出値が制御部４０に集められる。

ランナ５３の他端はゲート通路５５に接続されており、ゲート通路５５は、周囲をゲートブッシュ１００に囲まれたゲート５６を介してキャビティ５２に接続されている。従って、ランナ５３に供給された溶融樹脂はゲート通路５５とゲート５６を介してキャビティ５２に充填される。キャビティ５２内の圧力（以下、「キャビティ内圧」という）Ｐ２は、可動金型型板部８３の外部に設けられたキャビティ内圧測定センサ３により検出され、その検出値が制御部４０に集められる。

なお、ゲート通路５５には上述のようにゲートバルブ機構６０が設けられておりゲート５６を開放又は閉鎖できる。ゲートバルブ機構６０は、ゲート通路５５内に移動可能に位置するシャットオフ手段としてのバルブ６１と、バルブ６１を駆動する駆動機構６２とを有する。

バルブ６１は第１のバルブプレート１０１と第２のバルブプレート１０２とに挟持され、第１のバルブプレート１０１及び第２のバルブプレート１０２は、バルブ６１と連動して移動可能である。

ところで、図３は、バルブ６１の先端部分及びその付近と、ゲートバルブ機構６０の駆動機構６２とを表した図である。

図３に示さされるように、樹脂が流通するゲート通路５５は、ゲート通路収容管２１０に収容されている。ゲート通路収容管２１０の下部であって、ゲート５６の手前には、樹脂溜まり２１２が設けられている。樹脂溜まり２１２は、ゲート通路５５を介して送られてきた溶融樹脂を保持する空間であり、樹脂により断熱層を形成してゲート通路５５側が加熱され、キャビティ５２側が冷却される際の熱の移動が抑制される。

バルブ６１の先端部分のピン６１ａはゲート５６の内径に遊嵌する外径ｄに形成されており、ピン６１ａがゲート５６に挿入されるとゲート５６が閉鎖され、ゲート通路５５とキャビティ５２との間は遮断される。図２及び図３に示す状態は、ピン６１ａがゲート５６に挿入されておらず、ゲート５６が開放されている状態である。

ゲートバルブ機構６０は、エアシリンダである開閉動作用シリンダ３００で駆動されバルブ６１を往復移動する。

圧縮空気が、空気供給排出口１５０又は１５２から供給されることにより、後部の径として径Ｄを有する開閉動作用ピストン３０２が図中矢印方向に移動する。

具体的には、圧縮空気が空気供給排出口１５０から開閉動作用ピストン３０２の後部に供給されることにより、開閉動作用ピストン３０２はバルブ６１と共に開閉動作用シリンダ３００の内部を前進する。また、圧縮空気が空気供給排出口１５２から供給されることにより、開閉動作用ピストン３０２は開閉動作用シリンダ３００の内部をバルブ６１と共に後退する。

なお、バルブ６１の移動方向は、図２及び図３に示すようにパーティングラインＰＬに対して平行（即ち、金型開閉方向に対して垂直方向）とされ、パーティングライン上にゲート５６が位置する。通常、成形品のパーティングラインに相当する面（パーティング面と称する）は、面の精度や品質が確保しにくいため、機能を有する面にすることはなく、図２及び図３に示す構成とすれば、パーティング面にゲート５６が開口するように構成することができる。

ところで、図４は、本実施形態における、成形工程（時間経過）と、ピンの動作（位置）、射出圧力、ゲート内圧、及びピンにより加えられる圧力と、の関係を示したグラフ（その１）であり、図５は、本実施形態における、成形工程（時間経過）と、ピンの位置、射出圧力、ゲート内圧、及びピンにより加えられる圧力と、の関係を示したグラフ（その２）である。

図４−（Ａ）及び図５−（Ａ）は、成形工程（時間経過）と、ピンの動作（位置）との関係を示したグラフであり、図４−（Ａ）及び図５−（Ｂ）は、成形工程（時間経過）と、射出圧力、ゲート内圧、及びピンにより加えられる圧力との関係を示したグラフである。何れのグラフとも、横軸に示す成形工程（時間経過）は共通している。

まず、図４を参照する。

上述のように、ロードセル２により検出されるスクリュ１３の押圧力である射出圧力Ｐ１と、キャビティ内圧測定センサ３により検出されるキャビティ５２のキャビティ内圧Ｐ２と、が同一の値を有することが理想である。

しかしながら、スクリュ１３により加圧された溶融樹脂はランナ５３、ゲート通路５５、及びゲート５６という長い経路を介してキャビティ５２に充填されるため、溶融樹脂がキャビティ５２に至る迄の間に圧力損失（図４−（Ｂ）におけるＰ_ｌｏｓｓ）が生じる。従って、実際にはキャビティ内圧Ｐ２は射出圧力Ｐ１を下回っている（Ｐ２＜Ｐ１）。また、型閉めにより、キャビティ５２に充填された溶融樹脂は冷却され固化されるため、キャビティ内圧Ｐ２は降下し続ける（図４−（Ｂ）におけるＰ_ｄｏｗｎ）。

この場合、従来のように、ゲート５６付近の応力等に関係なくランナ５３とキャビティ５２内とをゲート遮断用のピン６１ａを用いて遮断（閉鎖）又は開放すると、キャビティ５２内において良好な成形に必要な一定の圧力を保持することができず、その結果、ひけ等の成形不良を招くおそれがある。

そこで、本実施形態では、溶融樹脂のキャビティへの充填工程後ゲートが固化するまで圧力をかけてキャビティを保持し当該キャビティ中の溶融樹脂の逆流に因る充填圧力の低下を防止する工程、即ち、保圧工程が開始された後、又は、キャビティ内圧測定センサ３により検出されたキャビティ内圧Ｐ２が、バルブ６１のピン６１ａがキャビティ５２に対して作用する圧力（以下では、「バルブピン圧力」という）Ｐ３よりも高い場合に、制御部４０において、キャビティ５２に対し当該バルブピン圧力Ｐ３をかけ始めている。なお、図４−（Ｂ）では、バルブピン圧力Ｐ３は一点鎖線で示されている。

バルブピン圧力Ｐ３は、成形品の大きさ・形状等に基づいて定まり、成形機１のオペレータが制御部４０にその値が設定される。

具体的には、バルブピン圧力Ｐ３は、開閉動作用ピストン３０２を前進移動させるために開閉動作用シリンダ３００内において開閉動作用ピストン３０２の後部に対して供給される圧縮空気の圧力Ｐ_ａｉｒに、当該圧縮空気の圧力Ｐ_ａｉｒが作用する開閉動作用ピストン３０２の後部の平面の面積Ａ_Ｄ（当該開閉動作用ピストン３０２の後部の径Ｄを用いて算出される）を乗じ、これを、開閉動作用ピストン３０２に接続しているバルブ６１の先端に設けられたピン６１ａがキャビティ５２に接する面の面積Ａ_ｄ（ピン６１ａの外径ｄを用いて算出される）で除すことによって（Ｐ_ａｉｒ×Ａ_Ｄ／Ａ_ｄ）により算出され、その値は略一定である。

キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３がよりも大きい場合（Ｐ２＞Ｐ３）には、ピン６１ａをキャビティ５２方向に前進させることはできないが、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３と等しくなると（Ｐ２＝Ｐ３）、ピン６１ａはゲート５６を遮断し始め、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３よりも小さくなると（Ｐ２＜Ｐ３）、ピン６１ａはゲート５６を遮断する。

図４を再度参照するに、保圧工程が開始された後、又は、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３よりも高い場合に、制御部４０において、キャビティ５２に対して略一定の当該バルブピン圧力Ｐ３を作用させると、降下していたキャビティ内圧Ｐ２は、時間Ｔ１の時点でバルブピン圧力Ｐ３と等しくなる。この時ピン６１ａは、開いていたゲート５６を遮断（閉鎖）し始める。

バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して更に作用させ続けると、キャビティ内圧Ｐ２は図４−（Ｂ）において太線及び「Ｐ３あり」と示された挙動を示す。即ち、バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して作用させない場合は、図４−（Ｂ）において「Ｐ３なし」と記載された挙動のようにキャビティ内圧Ｐ２は降下し続ける。しかしながら、バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して作用させることにより、時間Ｔ１乃至時間Ｔ２の期間、キャビティ内圧Ｐ２はバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持され、時間Ｔ１乃至時間Ｔ２の期間はキャビティ内圧保持期間Ｔ_ｈｏｌｄとなる。

時間Ｔ２が経過すると、キャビティ内圧Ｐ２は再度降下し始めるが、時間Ｔ２の時点でピン６１ａはゲート５６を完全に遮断する。

なお、保圧工程終了後、バルブピン圧力Ｐ３をゼロになるように急降下させ、また、冷却工程中の所定時にキャビティ内圧Ｐ２はゼロとなる。

このように、本実施形態では、保圧工程が開始された後、又は、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３よりも高い場合に、制御部４０において、キャビティ５２に対して略一定の当該バルブピン圧力Ｐ３を作用させ続け、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３と略等しくなると、一定期間、キャビティ内圧Ｐ２はバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持される。そして、キャビティ内圧Ｐ２がバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持されている期間中に、ピン６１ａによるキャビティ５２の遮断（閉鎖）動作が行われる。従って、キャビティ５２内において良好な成形に必要な一定の圧力を保持することができ、ゲート５６及びその近傍が最適な状態を得ることができ、ひけ等の成形不良の発生を防止することができる。

ところで、上述の溶融樹脂がキャビティ５２に至る迄の間に生じる圧力損失Ｐ_ｌｏｓｓ及びキャビティ５２に充填された溶融樹脂の冷却固化の影響に因る圧力降下Ｐ_ｄｏｗｎの値は常に一定とは限らず、各成形品の成形ごとにバラつきが生じ得る。

図５に示す例では、キャビティ５２に至る迄の間に生じる圧力損失Ｐ_ｌｏｓｓ’の値は、図４に示す圧力損失Ｐ_ｌｏｓｓの値よりも小さく、また、キャビティ５２に充填された溶融樹脂の冷却固化の影響に因る圧力降下Ｐ_ｄｏｗｎ’の値は、図４に示す圧力降下Ｐ_ｄｏｗｎの値よりも大きい。

図５に示す例においても、保圧工程が開始された後、又は、キャビティ内圧Ｐ２’がバルブピン圧力Ｐ３よりも高い場合に、制御部４０において、キャビティ５２に対して略一定の当該バルブピン圧力Ｐ３をかけると、降下していたキャビティ内圧Ｐ２’は、時間Ｔ１’の時点でバルブピン圧力Ｐ３と等しくなる。この時ピン６１ａは、開いていたゲート５６を遮断（閉鎖）し始める。

バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して更に作用させ続けると、キャビティ内圧Ｐ２’は図５−（Ｂ）において太線で及び「Ｐ３あり」と示された挙動を示す。即ち、バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して作用させない場合は、図５−（Ｂ）において「Ｐ３なし」と記載された挙動のようにキャビティ内圧Ｐ２’は降下し続ける。しかしながら、バルブピン圧力Ｐ３をキャビティ５２に対して作用させることにより、時間Ｔ１’乃至時間Ｔ２の期間、キャビティ内圧Ｐ２’はバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持され、時間Ｔ１’乃至時間Ｔ２の期間はキャビティ内圧保持期間Ｔ_ｈｏｌｄ’となる。この図５に示すキャビティ内圧保持期間Ｔ_ｈｏｌｄ’は、図４に示すキャビティ内圧保持期間Ｔ_ｈｏｌｄはよりも短いが、図５に示す例においても、時間Ｔ２が経過するとキャビティ内圧Ｐ２’は再度降下し始め、また、時間Ｔ２の時点でピン６１ａはゲート５６を完全に遮断する。

なお、保圧工程終了後、バルブピン圧力Ｐ３をゼロになるように急降下させ、また、冷却工程中の所定時にキャビティ内圧Ｐ２’はゼロとなる。

このように、図５に示す例においても、保圧工程が開始された後、又は、キャビティ内圧Ｐ２’がバルブピン圧力Ｐ３よりも高い場合に、制御部４０において、キャビティ５２に対して略一定の当該バルブピン圧力Ｐ３をかけ続け、キャビティ内圧Ｐ２’がバルブピン圧力Ｐ３と略等しくなると、一定期間、キャビティ内圧Ｐ２’はバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持される。そして、キャビティ内圧Ｐ２’がバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持されている期間中に、ピン６１ａによるキャビティ５２の遮断（閉鎖）動作が行われる。

従って、上述の溶融樹脂がキャビティ５２に至る迄の間に生じる圧力損失及びキャビティ５２に充填された溶融樹脂の冷却固化の影響に因る圧力降下の値において、各成形品の成形ごとにバラつきが有っても、キャビティ５２に対して略一定の当該バルブピン圧力Ｐ３を作用させることにより、キャビティ内圧Ｐ２’がバルブピン圧力Ｐ３と略同一の一定の値に保持されている期間を設けることができるため、前記バラつきを補正することができる。

よって、本実施形態によれば、前記圧力損失及び前記圧力降下の値において、各成形品の成形ごとにバラつきが有っても、キャビティ５２内において良好な成形に必要な一定の圧力を保持することができる。従って、ゲート５６及びその近傍が最適な状態を得ることができ、ひけ等の成形不良の発生を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

上述の実施の形態では、キャビティ５２に対してバルブピン圧力Ｐ３を作用させるピン６１ａを先端に備えたバルブ６１を駆動する駆動源としてエアシリンダを用いたが、これに限られるものではなく、回転モータと直線駆動機構を組み合わせた駆動機構や、リニアモータを用いることもでき、かかる駆動源の動作を制御することにより、キャビティ５２に対してバルブピン圧力Ｐ３をかけたり、バルブピン圧力Ｐ３を解除することができる。

また、キャビティ５２に対してバルブピン圧力Ｐ３を多段状に、即ち、時間経過と共にバルブピン圧力３６を変化させて作用させてもよい。

更に、１つの金型に複数のキャビティを備えた多数個取りの金型に本発明を適用することもできる。この場合、従来のようにバルブピンを用いない場合には、スクリュによる保圧だけでは、キャビティごとに圧力損失のばらつきを生じてしまい、各キャビティの成形品に重量や密度にばらつきが発生してしまう。

しかしながら、各キャビティのそれぞれにバルブピンを設けることにより、各バルブピンは単独の圧力制御を行うことが可能となる。その結果、各キャビティ内へ充填された成形材料に、それぞれのキャビティに設けられたバルブピンによって圧力を印加することができる。従って、各キャビティにバルブピンを設け、当該バルブピンごとの単独の圧力制御を行うことにより、キャビティごとの成型品の重量のばらつきを低減することが可能となる。

本発明の実施の形態による射出成形を行なう射出成形機の側面図である。可動プラテン及び固定プラテンに取り付けられた金型装置を示す断面図である。バルブの先端部分及びその付近と、ゲートバルブ機構の駆動機構とを示した図である。本実施形態における、成形工程（時間経過）と、ピンの動作（位置）、射出圧力、ゲート内圧、及びピンにより加えられる圧力と、の関係を示したグラフ（その１）である。本実施形態における、成形工程（時間経過）と、ピンの位置、射出圧力、ゲート内圧、及びピンにより加えられる圧力と、の関係を示したグラフ（その２）である。

符号の説明

１射出成形機
２ロードセル
３キャビティ内圧測定センサ
２１Ａ可動金型
２１Ｂ固定金型
２３金型装置
４０制御部
５０成形品
５２キャビティ
５６ゲート
６１ａピン
６１バルブ

Claims

ランナとキャビティとをゲート遮断用のバルブピンを用いて遮断又は開放する射出成形方法であって、
射出成形における保圧工程が開始された後、キャビティ内圧がバルブピン圧力よりも高い場合に、前記バルブピンにより前記キャビティに対し該バルブピン圧力をかけ、前記キャビティ内圧が前記バルブピン圧力と略等しくなると、前記バルブピンによる前記キャビティの遮断動作を行い、ゲートを完全に遮断するまで前記キャビティ内圧を前記バルブピン圧力と略同一の値に保持する、
ことを特徴とする射出成形方法。
請求項１記載の射出成形方法であって、
前記キャビティ内圧が前記バルブピン圧力と略同一になると、前記バルブピンによる前記ランナと前記キャビティの遮断が開始されることを特徴とする射出成形方法。
請求項１又は２記載の射出成形方法であって、
前記キャビティの遮断動作が行われた後、所定期間が経過する際に、前記バルブピンにより前記ランナと前記キャビティとが完全に遮断されることを特徴とする射出成形方法。
請求項１乃至３いずれか一項記載の射出成形方法であって、
前記保圧工程終了後、前記バルブピン圧力を降下させることを特徴とする射出成形方法。
請求項１乃至４いずれか一項記載の射出成形方法であって、
前記キャビティは複数形成され、
前記複数のキャビティに対応した複数の前記バルブピンにより前記バルブピン圧力をかけることを特徴とする射出成形方法。
ランナと、キャビティと、ゲート遮断用のバルブピンと、を有する金型装置を備えた射出成形機であって、
当該射出成形機の成形動作を制御する制御部を更に備え、
前記制御部により、
射出成形における保圧工程が開始された後、キャビティ内圧がバルブピン圧力よりも高い場合に、前記キャビティに対し該バルブピン圧力をかけ、前記キャビティ内圧が前記バルブピン圧力と略等しくなると、前記バルブピンによる前記キャビティの遮断動作を行い、ゲートを完全に遮断するまで前記キャビティ内圧を前記バルブピン圧力と略同一の値に保持するように前記バルブピンが制御されることを特徴とする射出成形機。