射出成形装置
【課題】材料の可塑化状態や圧力値に依存することなく、安定した計量制御を行って精密な成形を行うことのできる射出成形装置の提供。
【解決手段】バレル１１に対するスクロール１２の回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部１０と、該材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部２０と、該射出部から該可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構３０とを備えており、該スクロールに回転軸と同軸に一体化された弁体３１と、該バレルに一体化されており該弁体と係合する弁座３２とを備えている。該弁座が少なくとも１つの弁座溝３２aを有すると共に該弁体が少なくとも１つの弁体溝３１aを有しており、少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって該可塑化部及び該射出部間を連通する流路を形成し、第２の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となってこの流路を遮断する。
【解決手段】バレル１１に対するスクロール１２の回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部１０と、該材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部２０と、該射出部から該可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構３０とを備えており、該スクロールに回転軸と同軸に一体化された弁体３１と、該バレルに一体化されており該弁体と係合する弁座３２とを備えている。該弁座が少なくとも１つの弁座溝３２aを有すると共に該弁体が少なくとも１つの弁体溝３１aを有しており、少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって該可塑化部及び該射出部間を連通する流路を形成し、第２の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となってこの流路を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可塑化部において材料を可塑化し、その材料を金型のキャビティ内へ射出することにより製品の射出成形を行う射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、本願出願人によって提案されたスクロール式の射出成形装置が開示されている。この射出成形装置は、材料を可塑化及び圧送するスクロール及びバレル部と、このスクロール及びバレル部からの材料をキャビティ内に射出する射出部との間に逆流防止機構としてチェックバルブを備えており、このチェックバルブによって射出部からスクロール及びバレル部への材料の逆流を遮断するように構成されている。
【０００３】
特許文献３には、インラインスクリュ式の射出成形装置における逆流防止機構が開示されている。この逆流防止機構は、材料を可塑化して前方に移送するスクリュ及び加熱バレル部と、このスクリュ及び加熱バレル部からの材料をキャビティ内に射出するスクリュ前方空間部との間に逆流防止機構としてチェックリングを備えており、このチェックリングによってスクリュ前方空間部からスクリュ及び加熱バレル部への材料の逆流を遮断するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０６０２８号公報
【特許文献２】特開２００７−０８３５４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１６９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載された従来の射出成形装置のようにチェックバルブ又はチェックリングにより材料の逆流を遮断する射出成形装置では、可塑化された材料（この場合は溶融樹脂）の圧力によってチェックバルブ又はチェックリングを押し戻すことにより流路を閉成している。このため、材料の可塑化状態や圧力値に応じて閉成動作や閉成速度が変わってしまうから、特に動作遅れによる材料の逆流が発生し、結果的に、製品への充填量が不足する等により、安定した材料制御を行うことができない。
【０００６】
従って本発明の目的は、材料の可塑化状態や圧力値に依存することなく、安定した計量制御を行って精密な成形を行うことのできる射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、射出成形装置は、バレルに対するスクロール又はスクリュの回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部と、可塑化部から送られる材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部と、可塑化部及び射出部間に設けられ射出部から可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構とを備えており、この逆流阻止機構が、スクロール又はスクリュに回転軸と同軸に一体化されておりスクロール又はスクリュと共に回転する弁体と、バレルに一体化されており弁体と係合する弁座とを備えている。弁体が少なくとも１つの弁体溝を有すると共に弁座が少なくとも１つの弁座溝を有しており、少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって可塑化部及び射出部間を連通する流路を形成し、第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となってこの流路を遮断するように構成されている。
【０００８】
可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール又はスクリュと共に弁体が回転しているため、弁体溝は第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に材料が可塑化部から射出部へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール又はスクリュの回転停止位置を、通常の射出成形装置に設けられている例えばエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部と射出部とは完全に遮断される。その結果、材料を金型のキャビティ内へ計量射出する次の計量射出工程において、材料の逆流が発生することはなくなり、材料の可塑化状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【０００９】
少なくとも１つの弁体溝が、弁体の少なくとも径方向の側面に形成されていることが好ましい。
【００１０】
少なくとも１つの弁座溝が、弁体の径方向の側面と対向する位置にのみ形成されていることも好ましい。
【００１１】
少なくとも１つの弁体溝が、弁体の回転軸方向の先端面に形成されていることも好ましい。この場合、少なくとも１つの弁座溝が、弁体の回転軸方向の先端面と対向する位置にのみ形成されていることがより好ましい。
【００１２】
可塑化部が、バレルと、バレルに対向して回転するスクロールとを備えているスクロール式であることも好ましい。
【００１３】
可塑化部が、円筒形バレルと、円筒形バレルの内部において円筒形バレルと同軸に回転するスクリュとを備えているインラインスクリュ式であることも好ましい。
【００１４】
少なくとも１つの弁体溝を第２の回転位置において回転停止させる回転制御手段をさらに備えていることも好ましい。この場合、回転制御手段が、スクロール又はスクリュを回転させる駆動モータと、スクロール又はスクリュの回転角を検知する回転角センサとを備えており、回転角センサから得られる回転角に応じて駆動モータの駆動停止位置を精密制御するように構成されていることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、射出工程において、材料の逆流が発生することはなくなり、材料の可塑化状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の射出成形装置の一実施形態における構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図２】図１の実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１の実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示す一部断面斜視図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図５】図１の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示す平面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図６】図１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示す平面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図７】本発明の射出成形装置の他の実施形態における構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図８】図７の実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】図７の実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図７の実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示す一部断面斜視図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１１】本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１２】図１１の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１３】図１１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１４】本発明の射出成形装置のまたさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）はバレル、スクリュ及び射出プランジャを、（Ｂ）はスクリュ及び射出プランジャを、（Ｃ）は射出プランジャのみを示している。
【図１５】図１４の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１６】図１４の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１７】本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図である。
【図１８】図１７の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１９】図１７の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の射出成形装置の一実施形態における構成を概略的に示しており、図２は本実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示しており、図３は本実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示しており、図４は本実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示しており、図５は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示している。ただし、図１、図４及び図５において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００１８】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であるが、コールドランナ金型式の射出成形装置についても本発明を同様に適用できることは明らかである。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００１９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１０と、可塑化部１０から圧送されてきた溶融樹脂を計量して送出する計量射出部２０と、可塑化部１０及び計量射出部２０間に設けられ、計量射出部２０から可塑化部１０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構３０と、計量射出部２０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する金型部４０とを備えている。
【００２０】
可塑化部１０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱するバレル１１と、熱可塑化性樹脂を搬送する螺旋溝１２ａが形成されていると共にバレル１１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、可塑化後はワイゼンベルグ効果を伴い、その回転中心部に圧送するスクロール１２と、このスクロール１２を回転駆動する図示しないスクロール駆動機構とを備えている。
【００２１】
図２に示すように、スクロール１２は、略短円柱状をなす回転体であり、その回転体側面（スクロール側面）からバレル１１に対向する面（スクロール作用面）に螺旋溝１２ａが形成されている。この螺旋溝１２ａは、中央の回転軸の近傍までスクロール１２の回転方向に従って縮小するように形成され、その裏面にスクロール駆動機構が連結されるように構成されている。スクロール作用面に形成されている螺旋溝１２ａは送溝（混練溝）１２ａ１、スクロール側面に形成されている螺旋溝１２ａは掻込溝（案内溝）１２ａ２と称される。即ち、螺旋溝１２ａは、送溝１２ａ１と掻込溝１２ａ２とによって構成されている。
【００２２】
スクロール１２のスクロール作用面とバレル１１とは密接摺動しており、このバレル１１からの熱で可塑化した溶融樹脂が送溝１２ａ１から漏れないように構成されている。溶融樹脂はこの送溝１２ａ１に沿ってスクロール１２の中心部に向かって圧送される。
【００２３】
バレル１１は略円盤状に形成されており、その内部に図示しない電気ヒータが収容されて内部加熱可能に構成されている。また、熱電対等の温度計測器が取付け可能となっている。具体的には、バレル１１に埋設されているヒータへの通電を制御することによって、バレル１１の温度が樹脂の融点温度以上かつスクロール１２の温度がバレル１１の温度以下又は樹脂の融点以下となるように調整している。
【００２４】
バレル１１のスクロール作用面と接する面には、中心に向かって円弧状に収束する３つの凹溝１１ａが設けられており、これら凹溝１１ａとスクロール１２側の送溝１２ａ１とによって溶融樹脂がスクロール１２の中心部に向かって圧送されるように構成されている。
【００２５】
スクロール１２及びバレル１１は、本実施形態では鉄系の金属材料で構成されているが、これに限らず、例えば、真鍮、又はポリテトラフロロエチレン若しくはポリピロメリットイミド等の耐熱性の高い高分子樹脂を材料として形成しても良い。
【００２６】
スクロール駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータによって駆動されるウォームギアと、このウォームギアに噛合したウォームホイールとを備えており、このウォームホイールがスクロール１２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転がウォームギア及びウォームホイールにより減速されながらスクロール１２に伝達され、このスクロール１２が回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクロール１２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクロール１２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構３０の弁体３１の回転停止位置、が精密に制御される。
【００２７】
逆流阻止機構３０は、スクロール１２の回転中心部においてその回転軸と同軸となるようにこのスクロール１２に一体化されており、このスクロール１２と共に回転する弁体３１と、バレル１１に一体化されており弁体３１と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座３２とを備えている。弁体３１には、本実施形態においては、弁体３１の径方向の側面に３つの弁体溝３１ａが形成されており、弁座３２にも、本実施形態においては、弁体３１の径方向の側面と対向する位置に３つの弁座溝３２ａが形成されている。これら３つの弁体溝３１ａは、弁体３１の第１の回転位置において３つの弁座溝３２ａとそれぞれ対向状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路を形成する。また、これら３つの弁体溝３１ａは、弁体３１の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、３つの弁座溝３２ａと非対向状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体３１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、３つの弁体溝３１ａは、３つの弁座溝３２ａと一部対向した状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００２８】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく３つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部２０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００２９】
計量射出部２０はバレル１１内に形成されている。即ち、図１に示すように、計量射出部２０は、バレル１１内に設けられた射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内にピストン運動可能に挿入された射出プランジャ２２と、射出シリンダ２１から主として構成されるチャンバ２３とを備えている。
【００３０】
金型部４０は、可動ダイプレート４１に取り付けられる可動金型ピース４２と、固定ダイプレート４３に取り付けられる固定金型ピース４４とから構成されるカセット金型である。可動金型ピース４２及び固定金型ピース４４間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。固定金型ピース４４には、ホットランナノズル４５が挿嵌されるランナ受穴が形成されている。
【００３１】
ホットランナノズル４５は、内部に溶融樹脂が流動する樹脂流路が形成された筒体からなるもので、先端部が可動金型ピース４２とのパーティングラインに臨んで固定金型ピース４４の内部に挿入されている。このホットランナノズル４５は、ヒータが内蔵されており、その後端部は、計量射出部２０から射出された溶融樹脂が供給される樹脂供給路に接続されている。
【００３２】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００３３】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクロール１２によってバレル１１及びスクロール１２間の送溝１２ａ１内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、圧力上昇を伴ってその中心部へ圧送される。
【００３４】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構３０の弁体３１及び弁座３２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部２０のチャンバ２３内に送り込まれる。即ち、スクロール１２が回転している状態においては、図１（Ａ）、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように弁体３１の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝３１ａが弁座３２の弁座溝３２ａに一致して、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が開成され、図１（Ｂ）、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように弁体３１の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝３１ａが弁座３２の弁座溝３２ａに一致せず、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成される。弁体３１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１０から計量射出部２０へ送り込まれることとなる。
【００３５】
計量射出部２０へ送り込まれた溶融樹脂は、射出シリンダ２１を含むチャンバ２３内に貯留される。この場合、図１（Ａ）に示すように、溶融樹脂によって、射出プランジャ２２が外方向へ押し出される。
【００３６】
計量射出部２０への圧送が終了した時点で、スクロール１２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構３０の弁体３１の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝３１ａが弁座溝３２ａに一致せず、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成される。
【００３７】
このように、逆流阻止機構３０により、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成された状態で、射出プランジャ２２を押し戻し駆動することにより、チャンバ２３内に貯留された溶融樹脂が、ホットランナノズル４５を介して金型部４０内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００３８】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール１２と共に弁体３１が回転しているため、弁体溝３１ａは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１０から計量射出部２０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール１２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１０と計量射出部２０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部４０のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流が発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００３９】
特に本実施形態では、弁体３１の径方向の側面に弁体溝３１ａが形成されており、この径方向の弁体溝３１ａと対向する位置に形成された弁座３２側の弁座溝３２ａとが対向状態となるか、非対向状態となるかによって流路の開閉が行われるように構成されているため、高圧の溶融樹脂が流路を通過する場合にも弁体３１と弁座３２とを密着した状態で動作させることができる。このため、より安定した計量制御を行うことができ、さらに精密な成形を行うことができる。
【００４０】
図６は図１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００４１】
本変更態様は、逆流阻止機構における弁体３１′の弁体溝３１ａ′の形状が図１の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）がより大きくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【００４２】
図７は本発明の射出成形装置の他の実施形態における構成を概略的に示しており、図８は本実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示しており、図９は本実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示しており、図１０は本実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示している。ただし、図７及び図１０において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００４３】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であるが、コールドランナ金型式の射出成形装置についても本発明を同様に適用できることは明らかである。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００４４】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部７０と、可塑化部７０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部８０と、可塑化部７０及び計量射出部８０間に設けられ、計量射出部８０から可塑化部７０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構９０と、計量射出部８０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する金型部１００とを備えている。
【００４５】
可塑化部７０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱するバレル７１と、熱可塑化性樹脂を搬送する螺旋溝７２ａが形成されていると共にバレル７１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、可塑化後はワイゼンベルグ効果を伴い、その回転中心部に圧送するスクロール７２と、このスクロール７２を回転駆動する図示しないスクロール駆動機構とを備えている。
【００４６】
図８に示すように、スクロール７２は、略短円柱状をなす回転体であり、その回転体側面（スクロール側面）からバレル７１に対向する面（スクロール作用面）に螺旋溝７２ａが形成されている。この螺旋溝７２ａは、中央の回転軸の近傍までスクロール７２の回転方向に従って縮小するように形成され、その裏面にスクロール駆動機構が連結されるように構成されている。スクロール作用面に形成されている螺旋溝７２ａは送溝（混練溝）７２ａ１、スクロール側面に形成されている螺旋溝７２ａは掻込溝（案内溝）７２ａ２と称される。即ち、螺旋溝７２ａは、送溝７２ａ１と掻込溝７２ａ２とによって構成されている。
【００４７】
スクロール７２のスクロール作用面とバレル７１とは密接摺動しており、このバレル７１からの熱で可塑化した溶融樹脂が送溝７２ａ１から漏れないように構成されている。溶融樹脂はこの送溝７２ａ１に沿ってスクロール７２の中心部に向かって圧送される。
【００４８】
バレル７１は略円盤状に形成されており、その内部に図示しない電気ヒータが収容されて内部加熱可能に構成されている。また、熱電対等の温度計測器が取付け可能となっている。具体的には、バレル７１に埋設されているヒータへの通電を制御することによって、バレル７１の温度が樹脂の融点温度以上かつスクロール７２の温度がバレル７１の温度以下又は樹脂の融点以下となるように調整している。
【００４９】
バレル７１のスクロール作用面と接する面には、中心に向かって円弧状に収束する３つの凹溝７１ａが設けられており、これら凹溝７１ａとスクロール１２側の送溝７２ａ１とによって溶融樹脂がスクロール７２の中心部に向かって圧送されるように構成されている。
【００５０】
スクロール７２及びバレル７１は、本実施形態では鉄系の金属材料で構成されているが、これに限らず、例えば、真鍮、又はポリテトラフロロエチレン若しくはポリピロメリットイミド等の耐熱性の高い高分子樹脂を材料として形成しても良い。
【００５１】
スクロール駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータによって駆動されるウォームギアと、このウォームギアに噛合したウォームホイールとを備えており、このウォームホイールがスクロール７２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転がウォームギア及びウォームホイールにより減速されながらスクロール７２に伝達され、このスクロール７２が回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクロール７２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクロール７２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構９０の弁体９１の回転停止位置、が精密に制御される。
【００５２】
逆流阻止機構９０は、スクロール７２の回転中心部においてその回転軸と同軸となるようにこのスクロール７２に一体化されており、このスクロール７２と共に回転する弁体９１と、バレル７１に一体化されており弁体９１と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座９２とを備えている。弁体９１には、本実施形態においては、弁体９１の回転軸方向の先端面と径方向の側面とに３つの弁体溝９１ａが形成されており、弁座９２には、本実施形態においては、弁体９１の回転軸方向の先端面と対向する位置に３つの弁座溝９２ａが形成されている。これら３つの弁体溝９１ａは、弁体９１の第１の回転位置において３つの弁座溝９２ａとそれぞれ対向状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路を形成する。また、これら３つの弁体溝９１ａは、弁体９１の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、３つの弁座溝９２ａと非対向状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体９１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、３つの弁体溝９１ａは、３つの弁座溝９２ａと一部対向した状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００５３】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく３つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部８０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００５４】
計量射出部８０はバレル７１内に形成されている。即ち、図７に示すように、計量射出部８０は、バレル７１内に設けられた射出シリンダ８１と、この射出シリンダ８１内にピストン運動可能に挿入された射出プランジャ８２と、射出シリンダ８１から主として構成されるチャンバ８３とを備えている。
【００５５】
金型部１００は、可動ダイプレート１０１に取り付けられる可動金型ピース１０２と、固定ダイプレート１０３に取り付けられる固定金型ピース１０４とから構成されるカセット金型である。可動金型ピース１０２及び固定金型ピース１０４間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。固定金型ピース１０４には、ホットランナノズル１０５が挿嵌されるランナ受穴が形成されている。
【００５６】
ホットランナノズル１０５は、内部に溶融樹脂が流動する樹脂流路が形成された筒体からなるもので、先端部が可動金型ピース１０２とのパーティングラインに臨んで固定金型ピース１０４の内部に挿入されている。このホットランナノズル１０５は、ヒータが内蔵されており、その後端部は、計量射出部８０から射出された溶融樹脂が供給される樹脂供給路に接続されている。
【００５７】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００５８】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル７１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクロール７２によってバレル７１及びスクロール７２間の送溝７２ａ１内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、圧力上昇を伴ってその中心部へ圧送される。
【００５９】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構９０の弁体９１及び弁座９２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部８０のチャンバ８３内に送り込まれる。即ち、スクロール７２が回転している状態においては、図７（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように弁体９１の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝９１ａが弁座９２の弁座溝９２ａに一致して、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が開成され、図７（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に示すように弁体９１の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝９１ａが弁座９２の弁座溝９２ａに一致せず、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成される。弁体９１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部７０から計量射出部８０へ送り込まれることとなる。
【００６０】
計量射出部８０へ送り込まれた溶融樹脂は、射出シリンダ８１を含むチャンバ８３内に貯留される。この場合、図７（Ａ）に示すように、溶融樹脂によって、射出プランジャ８２が外方向へ押し出される。
【００６１】
計量射出部８０への圧送が終了した時点で、スクロール７２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構９０の弁体９１の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝９１ａが弁座溝９２ａに一致せず、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成される。
【００６２】
このように、逆流阻止機構９０により、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成された状態で、射出プランジャ８２を押し戻し駆動することにより、チャンバ８３内に貯留された溶融樹脂が、ホットランナノズル１０５を介して金型部１００内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール７２と共に弁体９１が回転しているため、弁体溝９１ａは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部７０から計量射出部８０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール７２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部７０と計量射出部８０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部１００のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００６４】
図１１は本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１２は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面で示している。ただし、図１１及び図１２において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００６５】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００６６】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１１０と、可塑化部１１０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１２０と、可塑化部１１０及び計量射出部１２０間に設けられ、計量射出部１２０から可塑化部１１０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１３０と、計量射出部１２０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【００６７】
可塑化部１１０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１１１と、バレル１１１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送すると共に後方に退却可能なスクリュ１１２と、このスクリュ１１２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【００６８】
スクリュ１１２は、バレル１１１の内壁に当接して摺動するねじ山１１２ａとこのねじ山１１２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１１２ｂとを備えている。
【００６９】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１１２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１１２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１１２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１１２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１３０の弁体であるスクリュ１１２の回転停止位置、が精密に制御される。
【００７０】
逆流阻止機構１３０は、スクリュ１１２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１１２と共に回転する弁体と、バレル１１１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１１２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１１２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１１１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１３２が形成されている。これら４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１３２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１３２と非対向状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、４つの弁座溝１３２と一部対向した状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００７１】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１２０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００７２】
計量射出部１２０は、スクリュ１１２の先端１１２ｃとバレル１１１の先端部の内壁１１１ａとの間に形成される。バレル１１１の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１１１ｂが設けられている。
【００７３】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【００７４】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００７５】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１１１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１１２によってバレル１１１及びスクリュ１１２間のねじ溝１１２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１１２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【００７６】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１３０の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂ並びに弁座溝１３２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部１２０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１１２が回転している状態においては、図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１１２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座の弁座溝１３２に一致して、弁体溝１３１ｂから弁座溝１３２を通って弁体溝１３１ａという経路の可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が開成され、図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示すようにスクリュ１１２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座溝１３２に連通せず、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成される。スクリュ１１２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１１０から計量射出部１２０へ送り込まれることとなる。これによって、図１１（Ｂ）に示すように、スクリュ１１２が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂は計量射出部１２０内に貯留される。
【００７７】
計量射出部１２０への圧送が終了した時点で、スクリュ１１２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１３０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座溝１３２に連通せず、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成される。
【００７８】
このように、逆流阻止機構１３０により、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成された状態で、スクリュ１１２を非回転状態で計量射出部１２０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１２０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１１１ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００７９】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１１２が回転しているため、弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１１０から計量射出部１２０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１１２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１１０と計量射出部１２０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００８０】
図１３は図１１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００８１】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１１２′の弁体溝１３１ｂ′の数及びバレル１１１′の弁座溝１３２′の数が図１１の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１１の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【００８２】
図１４は本発明の射出成形装置のまたさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１５は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面で示している。ただし、図１４において、（Ａ）はバレル、スクリュ及び射出プランジャを、（Ｂ）はスクリュ及び射出プランジャを、（Ｃ）は射出プランジャのみを示している。また、図１５において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００８３】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００８４】
図１４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１４０と、可塑化部１４０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１５０と、可塑化部１４０及び計量射出部１５０間に設けられ、計量射出部１５０から可塑化部１４０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１６０と、計量射出部１５０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【００８５】
可塑化部１４０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１４１と、バレル１４１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送するスクリュ１４２と、このスクリュ１４２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【００８６】
スクリュ１４２は、バレル１４１の内壁に当接して摺動するねじ山１４２ａとこのねじ山１４２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１４２ｂとを備えている。
【００８７】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１４２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１４２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１４２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１４２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１６０の弁体であるスクリュ１４２の回転停止位置、が精密に制御される。
【００８８】
逆流阻止機構１６０は、スクリュ１４２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１４２と共に回転する弁体と、バレル１４１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１１２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１１２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１４１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１６２が形成されている。これら４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１６２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１６２と非対向状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、４つの弁座溝１６２と一部対向した状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００８９】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１５０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００９０】
計量射出部１５０は、スクリュ１４２の内部における射出プランジャ１５１の先端部１５１ａとバレル１４１の先端部の内壁１４１ａとの間に形成される。バレル１４１の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１４１ｂが設けられている。本実施形態においては、さらに、スクリュ１４２の内部には、射出プランジャ１５１がこのスクリュ１４２と同軸に設けられている。この射出プランジャ１５１はその軸に沿ってスクリュ１４２内を摺動可能に構成されている。
【００９１】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【００９２】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００９３】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１４１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１４２によってバレル１４１及びスクリュ１４２間のねじ溝１４２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１４２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【００９４】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１６０の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂ並びに弁座溝１６２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部１５０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１４２が回転している状態においては、図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１４２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座の弁座溝１６２に一致して、弁体溝１６１ｂから弁座溝１６２を通って弁体溝１６１ａという経路の可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が開成され、図１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示すようにスクリュ１４２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座溝１６２に連通せず、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成される。スクリュ１４２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１４０から計量射出部１５０へ送り込まれることとなる。これによって、射出プランジャ１５１が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂はスクリュ１４２の内部における計量射出部１５０内に貯留される。
【００９５】
計量射出部１５０への圧送が終了した時点で、スクリュ１４２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１６０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座溝１６２に連通せず、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成される。
【００９６】
このように、逆流阻止機構１６０により、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成された状態で、図示しないプランジャ駆動機構の作動によって射出プランジャ１５１を計量射出部１５０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１５０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１４１ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００９７】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１４２が回転しているため、弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１４０から計量射出部１５０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１４２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１４０と計量射出部１５０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００９８】
図１６は図１４の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００９９】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１４２′の弁体溝１６１ｂ′の数及びバレル１４１′の弁座溝１６２′の数が図１４の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１４の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【０１００】
図１７は本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１８は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面で示している。ただし、図１８において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【０１０１】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【０１０２】
図１７に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１７０と、可塑化部１７０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１８０と、可塑化部１７０及び計量射出部１８０間に設けられ、計量射出部１８０から可塑化部１７０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１９０と、計量射出部１８０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【０１０３】
可塑化部１７０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１７１と、バレル１７１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送するスクリュ１７２と、このスクリュ１７２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【０１０４】
スクリュ１７２は、バレル１７１の内壁に当接して摺動するねじ山１７２ａとこのねじ山１７２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１７２ｂとを備えている。
【０１０５】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１７２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１７２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１７２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１７２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１９０の弁体であるスクリュ１７２の回転停止位置、が精密に制御される。
【０１０６】
逆流阻止機構１９０は、スクリュ１７２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１７２と共に回転する弁体と、バレル１７１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１７２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１７２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１７１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１９２が形成されている。これら４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１９２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１９２と非対向状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、４つの弁座溝１９２と一部対向した状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【０１０７】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１８０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【０１０８】
計量射出部１８０は、バレル１７１とは先端部が流路１８２ｃを介して連通する射出シリンダ１８２の先端部の内壁１８２ａと射出プランジャ１８１の先端部１８１ａとの間に形成される。射出シリンダ１８２の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１８２ｂが設けられている。射出プランジャ１８１は射出シリンダ１８２と同軸に設けられており、その軸に沿ってこの射出シリンダ１８２内を摺動可能に構成されている。
【０１０９】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【０１１０】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【０１１１】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１７１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１７２によってバレル１７１及びスクリュ１７２間のねじ溝１７２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１７２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【０１１２】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１９０の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂ並びに弁座溝１９２によって間欠的に開成される流路を通りさらに流路１８２ｃを通って計量射出部１８０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１７２が回転している状態においては、図１７及び図１８（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１７２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座の弁座溝１９２に一致して、弁体溝１９１ｂから弁座溝１９２を通って弁体溝１９１ａという経路の可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が開成され、図１７及び図１８（Ｂ）に示すようにスクリュ１７２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座溝１９２に連通せず、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成される。スクリュ１７２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１７０から計量射出部１８０へ送り込まれることとなる。これによって、射出プランジャ１８１が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂はスクリュ１７２の内部における計量射出部１８０内に貯留される。
【０１１３】
計量射出部１８０への圧送が終了した時点で、スクリュ１７２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１９０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座溝１９２に連通せず、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成される。
【０１１４】
このように、逆流阻止機構１９０により、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成された状態で、図示しないプランジャ駆動機構の作動によって射出プランジャ１８１を計量射出部１８０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１８０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１８２ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【０１１５】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１７２が回転しているため、弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１７０から計量射出部１８０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１７２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１７０と計量射出部１８０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【０１１６】
図１９は図１７の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【０１１７】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１７２′の弁体溝１９１ｂ′の数及びバレル１７１′の弁座溝１９２′の数が図１７の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１７の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【０１１８】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、７０、１１０、１４０、１７０ 可塑化部
１１、７１、１１１、１１１′、１４１、１４１′、１７１、１７１′ バレル
１１ａ、７１ａ 凹溝
１２、７２ スクロール
１２ａ 螺旋溝
１２ａ１、７２ａ１ 送溝（混練溝）
１２ａ２、７２ａ２ 掻込溝（案内溝）
２０、８０、１２０、１５０、１８０ 計量射出部
２１、８１、１８２ 射出シリンダ
２２、８２、１５１、１８１ 射出プランジャ
２３、８３ チャンバ
３０、９０、１３０、１６０、１９０ 逆流阻止機構
３１、３１′、９１ 弁体
３１ａ、３１ａ′、９１ａ、１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｂ′、１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｂ′、１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｂ′ 弁体溝
３２、９２ 弁座
３２ａ、９２ａ、１３２、１３２′、１６２、１６２′、１９２、１９２′ 弁座溝
４０、１００ 金型部
４１、１０１ 可動ダイプレート
４２、１０２ 可動金型ピース
４３、１０３ 固定ダイプレート
４４、１０４ 固定金型ピース
４５、１０５ ホットランナノズル
１１１ａ、１４１ａ、１８２ａ 内壁
１１１ｂ、１４１ｂ、１８２ｂ ノズル
１１２、１１２′、１４２、１４２′ スクリュ
１１２ａ、１４２ａ ねじ山
１１２ｂ、１４２ｂ ねじ溝
１１２ｃ、１８１ａ 先端
１５１ａ 先端部
１８２ｃ 流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は可塑化部において材料を可塑化し、その材料を金型のキャビティ内へ射出することにより製品の射出成形を行う射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、本願出願人によって提案されたスクロール式の射出成形装置が開示されている。この射出成形装置は、材料を可塑化及び圧送するスクロール及びバレル部と、このスクロール及びバレル部からの材料をキャビティ内に射出する射出部との間に逆流防止機構としてチェックバルブを備えており、このチェックバルブによって射出部からスクロール及びバレル部への材料の逆流を遮断するように構成されている。
【０００３】
特許文献３には、インラインスクリュ式の射出成形装置における逆流防止機構が開示されている。この逆流防止機構は、材料を可塑化して前方に移送するスクリュ及び加熱バレル部と、このスクリュ及び加熱バレル部からの材料をキャビティ内に射出するスクリュ前方空間部との間に逆流防止機構としてチェックリングを備えており、このチェックリングによってスクリュ前方空間部からスクリュ及び加熱バレル部への材料の逆流を遮断するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０６０２８号公報
【特許文献２】特開２００７−０８３５４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１６９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載された従来の射出成形装置のようにチェックバルブ又はチェックリングにより材料の逆流を遮断する射出成形装置では、可塑化された材料（この場合は溶融樹脂）の圧力によってチェックバルブ又はチェックリングを押し戻すことにより流路を閉成している。このため、材料の可塑化状態や圧力値に応じて閉成動作や閉成速度が変わってしまうから、特に動作遅れによる材料の逆流が発生し、結果的に、製品への充填量が不足する等により、安定した材料制御を行うことができない。
【０００６】
従って本発明の目的は、材料の可塑化状態や圧力値に依存することなく、安定した計量制御を行って精密な成形を行うことのできる射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、射出成形装置は、バレルに対するスクロール又はスクリュの回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部と、可塑化部から送られる材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部と、可塑化部及び射出部間に設けられ射出部から可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構とを備えており、この逆流阻止機構が、スクロール又はスクリュに回転軸と同軸に一体化されておりスクロール又はスクリュと共に回転する弁体と、バレルに一体化されており弁体と係合する弁座とを備えている。弁体が少なくとも１つの弁体溝を有すると共に弁座が少なくとも１つの弁座溝を有しており、少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって可塑化部及び射出部間を連通する流路を形成し、第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となってこの流路を遮断するように構成されている。
【０００８】
可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール又はスクリュと共に弁体が回転しているため、弁体溝は第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に材料が可塑化部から射出部へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール又はスクリュの回転停止位置を、通常の射出成形装置に設けられている例えばエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部と射出部とは完全に遮断される。その結果、材料を金型のキャビティ内へ計量射出する次の計量射出工程において、材料の逆流が発生することはなくなり、材料の可塑化状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【０００９】
少なくとも１つの弁体溝が、弁体の少なくとも径方向の側面に形成されていることが好ましい。
【００１０】
少なくとも１つの弁座溝が、弁体の径方向の側面と対向する位置にのみ形成されていることも好ましい。
【００１１】
少なくとも１つの弁体溝が、弁体の回転軸方向の先端面に形成されていることも好ましい。この場合、少なくとも１つの弁座溝が、弁体の回転軸方向の先端面と対向する位置にのみ形成されていることがより好ましい。
【００１２】
可塑化部が、バレルと、バレルに対向して回転するスクロールとを備えているスクロール式であることも好ましい。
【００１３】
可塑化部が、円筒形バレルと、円筒形バレルの内部において円筒形バレルと同軸に回転するスクリュとを備えているインラインスクリュ式であることも好ましい。
【００１４】
少なくとも１つの弁体溝を第２の回転位置において回転停止させる回転制御手段をさらに備えていることも好ましい。この場合、回転制御手段が、スクロール又はスクリュを回転させる駆動モータと、スクロール又はスクリュの回転角を検知する回転角センサとを備えており、回転角センサから得られる回転角に応じて駆動モータの駆動停止位置を精密制御するように構成されていることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、射出工程において、材料の逆流が発生することはなくなり、材料の可塑化状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の射出成形装置の一実施形態における構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図２】図１の実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１の実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示す一部断面斜視図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図５】図１の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示す平面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図６】図１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示す平面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図７】本発明の射出成形装置の他の実施形態における構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図８】図７の実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】図７の実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図７の実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示す一部断面斜視図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１１】本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１２】図１１の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１３】図１１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１４】本発明の射出成形装置のまたさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図であり、（Ａ）はバレル、スクリュ及び射出プランジャを、（Ｂ）はスクリュ及び射出プランジャを、（Ｃ）は射出プランジャのみを示している。
【図１５】図１４の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１６】図１４の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１７】本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示す軸断面図である。
【図１８】図１７の実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【図１９】図１７の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示すＡ−Ａ線断面図であり、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の射出成形装置の一実施形態における構成を概略的に示しており、図２は本実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示しており、図３は本実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示しており、図４は本実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示しており、図５は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示している。ただし、図１、図４及び図５において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００１８】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であるが、コールドランナ金型式の射出成形装置についても本発明を同様に適用できることは明らかである。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００１９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１０と、可塑化部１０から圧送されてきた溶融樹脂を計量して送出する計量射出部２０と、可塑化部１０及び計量射出部２０間に設けられ、計量射出部２０から可塑化部１０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構３０と、計量射出部２０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する金型部４０とを備えている。
【００２０】
可塑化部１０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱するバレル１１と、熱可塑化性樹脂を搬送する螺旋溝１２ａが形成されていると共にバレル１１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、可塑化後はワイゼンベルグ効果を伴い、その回転中心部に圧送するスクロール１２と、このスクロール１２を回転駆動する図示しないスクロール駆動機構とを備えている。
【００２１】
図２に示すように、スクロール１２は、略短円柱状をなす回転体であり、その回転体側面（スクロール側面）からバレル１１に対向する面（スクロール作用面）に螺旋溝１２ａが形成されている。この螺旋溝１２ａは、中央の回転軸の近傍までスクロール１２の回転方向に従って縮小するように形成され、その裏面にスクロール駆動機構が連結されるように構成されている。スクロール作用面に形成されている螺旋溝１２ａは送溝（混練溝）１２ａ１、スクロール側面に形成されている螺旋溝１２ａは掻込溝（案内溝）１２ａ２と称される。即ち、螺旋溝１２ａは、送溝１２ａ１と掻込溝１２ａ２とによって構成されている。
【００２２】
スクロール１２のスクロール作用面とバレル１１とは密接摺動しており、このバレル１１からの熱で可塑化した溶融樹脂が送溝１２ａ１から漏れないように構成されている。溶融樹脂はこの送溝１２ａ１に沿ってスクロール１２の中心部に向かって圧送される。
【００２３】
バレル１１は略円盤状に形成されており、その内部に図示しない電気ヒータが収容されて内部加熱可能に構成されている。また、熱電対等の温度計測器が取付け可能となっている。具体的には、バレル１１に埋設されているヒータへの通電を制御することによって、バレル１１の温度が樹脂の融点温度以上かつスクロール１２の温度がバレル１１の温度以下又は樹脂の融点以下となるように調整している。
【００２４】
バレル１１のスクロール作用面と接する面には、中心に向かって円弧状に収束する３つの凹溝１１ａが設けられており、これら凹溝１１ａとスクロール１２側の送溝１２ａ１とによって溶融樹脂がスクロール１２の中心部に向かって圧送されるように構成されている。
【００２５】
スクロール１２及びバレル１１は、本実施形態では鉄系の金属材料で構成されているが、これに限らず、例えば、真鍮、又はポリテトラフロロエチレン若しくはポリピロメリットイミド等の耐熱性の高い高分子樹脂を材料として形成しても良い。
【００２６】
スクロール駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータによって駆動されるウォームギアと、このウォームギアに噛合したウォームホイールとを備えており、このウォームホイールがスクロール１２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転がウォームギア及びウォームホイールにより減速されながらスクロール１２に伝達され、このスクロール１２が回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクロール１２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクロール１２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構３０の弁体３１の回転停止位置、が精密に制御される。
【００２７】
逆流阻止機構３０は、スクロール１２の回転中心部においてその回転軸と同軸となるようにこのスクロール１２に一体化されており、このスクロール１２と共に回転する弁体３１と、バレル１１に一体化されており弁体３１と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座３２とを備えている。弁体３１には、本実施形態においては、弁体３１の径方向の側面に３つの弁体溝３１ａが形成されており、弁座３２にも、本実施形態においては、弁体３１の径方向の側面と対向する位置に３つの弁座溝３２ａが形成されている。これら３つの弁体溝３１ａは、弁体３１の第１の回転位置において３つの弁座溝３２ａとそれぞれ対向状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路を形成する。また、これら３つの弁体溝３１ａは、弁体３１の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、３つの弁座溝３２ａと非対向状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体３１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、３つの弁体溝３１ａは、３つの弁座溝３２ａと一部対向した状態となり、可塑化部１０と計量射出部２０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００２８】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく３つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部２０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００２９】
計量射出部２０はバレル１１内に形成されている。即ち、図１に示すように、計量射出部２０は、バレル１１内に設けられた射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内にピストン運動可能に挿入された射出プランジャ２２と、射出シリンダ２１から主として構成されるチャンバ２３とを備えている。
【００３０】
金型部４０は、可動ダイプレート４１に取り付けられる可動金型ピース４２と、固定ダイプレート４３に取り付けられる固定金型ピース４４とから構成されるカセット金型である。可動金型ピース４２及び固定金型ピース４４間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。固定金型ピース４４には、ホットランナノズル４５が挿嵌されるランナ受穴が形成されている。
【００３１】
ホットランナノズル４５は、内部に溶融樹脂が流動する樹脂流路が形成された筒体からなるもので、先端部が可動金型ピース４２とのパーティングラインに臨んで固定金型ピース４４の内部に挿入されている。このホットランナノズル４５は、ヒータが内蔵されており、その後端部は、計量射出部２０から射出された溶融樹脂が供給される樹脂供給路に接続されている。
【００３２】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００３３】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクロール１２によってバレル１１及びスクロール１２間の送溝１２ａ１内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、圧力上昇を伴ってその中心部へ圧送される。
【００３４】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構３０の弁体３１及び弁座３２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部２０のチャンバ２３内に送り込まれる。即ち、スクロール１２が回転している状態においては、図１（Ａ）、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように弁体３１の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝３１ａが弁座３２の弁座溝３２ａに一致して、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が開成され、図１（Ｂ）、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように弁体３１の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝３１ａが弁座３２の弁座溝３２ａに一致せず、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成される。弁体３１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１０から計量射出部２０へ送り込まれることとなる。
【００３５】
計量射出部２０へ送り込まれた溶融樹脂は、射出シリンダ２１を含むチャンバ２３内に貯留される。この場合、図１（Ａ）に示すように、溶融樹脂によって、射出プランジャ２２が外方向へ押し出される。
【００３６】
計量射出部２０への圧送が終了した時点で、スクロール１２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構３０の弁体３１の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝３１ａが弁座溝３２ａに一致せず、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成される。
【００３７】
このように、逆流阻止機構３０により、可塑化部１０から計量射出部２０への流路が閉成された状態で、射出プランジャ２２を押し戻し駆動することにより、チャンバ２３内に貯留された溶融樹脂が、ホットランナノズル４５を介して金型部４０内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００３８】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール１２と共に弁体３１が回転しているため、弁体溝３１ａは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１０から計量射出部２０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール１２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１０と計量射出部２０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部４０のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流が発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００３９】
特に本実施形態では、弁体３１の径方向の側面に弁体溝３１ａが形成されており、この径方向の弁体溝３１ａと対向する位置に形成された弁座３２側の弁座溝３２ａとが対向状態となるか、非対向状態となるかによって流路の開閉が行われるように構成されているため、高圧の溶融樹脂が流路を通過する場合にも弁体３１と弁座３２とを密着した状態で動作させることができる。このため、より安定した計量制御を行うことができ、さらに精密な成形を行うことができる。
【００４０】
図６は図１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００４１】
本変更態様は、逆流阻止機構における弁体３１′の弁体溝３１ａ′の形状が図１の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）がより大きくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【００４２】
図７は本発明の射出成形装置の他の実施形態における構成を概略的に示しており、図８は本実施形態におけるスクロール及び逆流阻止機構の弁体側の構造を概略的に示しており、図９は本実施形態におけるバレル及び逆流阻止機構の弁座側の構造を概略的に示しており、図１０は本実施形態における逆流阻止機構の弁体及び弁座の組み合わせ構造を概略的に示している。ただし、図７及び図１０において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００４３】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であるが、コールドランナ金型式の射出成形装置についても本発明を同様に適用できることは明らかである。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００４４】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部７０と、可塑化部７０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部８０と、可塑化部７０及び計量射出部８０間に設けられ、計量射出部８０から可塑化部７０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構９０と、計量射出部８０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する金型部１００とを備えている。
【００４５】
可塑化部７０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱するバレル７１と、熱可塑化性樹脂を搬送する螺旋溝７２ａが形成されていると共にバレル７１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、可塑化後はワイゼンベルグ効果を伴い、その回転中心部に圧送するスクロール７２と、このスクロール７２を回転駆動する図示しないスクロール駆動機構とを備えている。
【００４６】
図８に示すように、スクロール７２は、略短円柱状をなす回転体であり、その回転体側面（スクロール側面）からバレル７１に対向する面（スクロール作用面）に螺旋溝７２ａが形成されている。この螺旋溝７２ａは、中央の回転軸の近傍までスクロール７２の回転方向に従って縮小するように形成され、その裏面にスクロール駆動機構が連結されるように構成されている。スクロール作用面に形成されている螺旋溝７２ａは送溝（混練溝）７２ａ１、スクロール側面に形成されている螺旋溝７２ａは掻込溝（案内溝）７２ａ２と称される。即ち、螺旋溝７２ａは、送溝７２ａ１と掻込溝７２ａ２とによって構成されている。
【００４７】
スクロール７２のスクロール作用面とバレル７１とは密接摺動しており、このバレル７１からの熱で可塑化した溶融樹脂が送溝７２ａ１から漏れないように構成されている。溶融樹脂はこの送溝７２ａ１に沿ってスクロール７２の中心部に向かって圧送される。
【００４８】
バレル７１は略円盤状に形成されており、その内部に図示しない電気ヒータが収容されて内部加熱可能に構成されている。また、熱電対等の温度計測器が取付け可能となっている。具体的には、バレル７１に埋設されているヒータへの通電を制御することによって、バレル７１の温度が樹脂の融点温度以上かつスクロール７２の温度がバレル７１の温度以下又は樹脂の融点以下となるように調整している。
【００４９】
バレル７１のスクロール作用面と接する面には、中心に向かって円弧状に収束する３つの凹溝７１ａが設けられており、これら凹溝７１ａとスクロール１２側の送溝７２ａ１とによって溶融樹脂がスクロール７２の中心部に向かって圧送されるように構成されている。
【００５０】
スクロール７２及びバレル７１は、本実施形態では鉄系の金属材料で構成されているが、これに限らず、例えば、真鍮、又はポリテトラフロロエチレン若しくはポリピロメリットイミド等の耐熱性の高い高分子樹脂を材料として形成しても良い。
【００５１】
スクロール駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータによって駆動されるウォームギアと、このウォームギアに噛合したウォームホイールとを備えており、このウォームホイールがスクロール７２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転がウォームギア及びウォームホイールにより減速されながらスクロール７２に伝達され、このスクロール７２が回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクロール７２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクロール７２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構９０の弁体９１の回転停止位置、が精密に制御される。
【００５２】
逆流阻止機構９０は、スクロール７２の回転中心部においてその回転軸と同軸となるようにこのスクロール７２に一体化されており、このスクロール７２と共に回転する弁体９１と、バレル７１に一体化されており弁体９１と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座９２とを備えている。弁体９１には、本実施形態においては、弁体９１の回転軸方向の先端面と径方向の側面とに３つの弁体溝９１ａが形成されており、弁座９２には、本実施形態においては、弁体９１の回転軸方向の先端面と対向する位置に３つの弁座溝９２ａが形成されている。これら３つの弁体溝９１ａは、弁体９１の第１の回転位置において３つの弁座溝９２ａとそれぞれ対向状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路を形成する。また、これら３つの弁体溝９１ａは、弁体９１の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、３つの弁座溝９２ａと非対向状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体９１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、３つの弁体溝９１ａは、３つの弁座溝９２ａと一部対向した状態となり、可塑化部７０と計量射出部８０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００５３】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく３つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部８０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００５４】
計量射出部８０はバレル７１内に形成されている。即ち、図７に示すように、計量射出部８０は、バレル７１内に設けられた射出シリンダ８１と、この射出シリンダ８１内にピストン運動可能に挿入された射出プランジャ８２と、射出シリンダ８１から主として構成されるチャンバ８３とを備えている。
【００５５】
金型部１００は、可動ダイプレート１０１に取り付けられる可動金型ピース１０２と、固定ダイプレート１０３に取り付けられる固定金型ピース１０４とから構成されるカセット金型である。可動金型ピース１０２及び固定金型ピース１０４間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。固定金型ピース１０４には、ホットランナノズル１０５が挿嵌されるランナ受穴が形成されている。
【００５６】
ホットランナノズル１０５は、内部に溶融樹脂が流動する樹脂流路が形成された筒体からなるもので、先端部が可動金型ピース１０２とのパーティングラインに臨んで固定金型ピース１０４の内部に挿入されている。このホットランナノズル１０５は、ヒータが内蔵されており、その後端部は、計量射出部８０から射出された溶融樹脂が供給される樹脂供給路に接続されている。
【００５７】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００５８】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル７１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクロール７２によってバレル７１及びスクロール７２間の送溝７２ａ１内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、圧力上昇を伴ってその中心部へ圧送される。
【００５９】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構９０の弁体９１及び弁座９２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部８０のチャンバ８３内に送り込まれる。即ち、スクロール７２が回転している状態においては、図７（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように弁体９１の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝９１ａが弁座９２の弁座溝９２ａに一致して、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が開成され、図７（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に示すように弁体９１の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝９１ａが弁座９２の弁座溝９２ａに一致せず、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成される。弁体９１の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部７０から計量射出部８０へ送り込まれることとなる。
【００６０】
計量射出部８０へ送り込まれた溶融樹脂は、射出シリンダ８１を含むチャンバ８３内に貯留される。この場合、図７（Ａ）に示すように、溶融樹脂によって、射出プランジャ８２が外方向へ押し出される。
【００６１】
計量射出部８０への圧送が終了した時点で、スクロール７２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構９０の弁体９１の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝９１ａが弁座溝９２ａに一致せず、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成される。
【００６２】
このように、逆流阻止機構９０により、可塑化部７０から計量射出部８０への流路が閉成された状態で、射出プランジャ８２を押し戻し駆動することにより、チャンバ８３内に貯留された溶融樹脂が、ホットランナノズル１０５を介して金型部１００内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、スクロール７２と共に弁体９１が回転しているため、弁体溝９１ａは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部７０から計量射出部８０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクロール７２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部７０と計量射出部８０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部１００のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００６４】
図１１は本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１２は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面で示している。ただし、図１１及び図１２において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００６５】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００６６】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１１０と、可塑化部１１０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１２０と、可塑化部１１０及び計量射出部１２０間に設けられ、計量射出部１２０から可塑化部１１０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１３０と、計量射出部１２０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【００６７】
可塑化部１１０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１１１と、バレル１１１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送すると共に後方に退却可能なスクリュ１１２と、このスクリュ１１２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【００６８】
スクリュ１１２は、バレル１１１の内壁に当接して摺動するねじ山１１２ａとこのねじ山１１２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１１２ｂとを備えている。
【００６９】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１１２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１１２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１１２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１１２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１３０の弁体であるスクリュ１１２の回転停止位置、が精密に制御される。
【００７０】
逆流阻止機構１３０は、スクリュ１１２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１１２と共に回転する弁体と、バレル１１１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１１２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１１２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１１１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１３２が形成されている。これら４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１３２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１３２と非対向状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは、４つの弁座溝１３２と一部対向した状態となり、可塑化部１１０と計量射出部１２０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００７１】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１２０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００７２】
計量射出部１２０は、スクリュ１１２の先端１１２ｃとバレル１１１の先端部の内壁１１１ａとの間に形成される。バレル１１１の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１１１ｂが設けられている。
【００７３】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【００７４】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００７５】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１１１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１１２によってバレル１１１及びスクリュ１１２間のねじ溝１１２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１１２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【００７６】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１３０の弁体溝１３１ａ及び１３１ｂ並びに弁座溝１３２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部１２０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１１２が回転している状態においては、図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１１２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座の弁座溝１３２に一致して、弁体溝１３１ｂから弁座溝１３２を通って弁体溝１３１ａという経路の可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が開成され、図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示すようにスクリュ１１２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座溝１３２に連通せず、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成される。スクリュ１１２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１１０から計量射出部１２０へ送り込まれることとなる。これによって、図１１（Ｂ）に示すように、スクリュ１１２が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂は計量射出部１２０内に貯留される。
【００７７】
計量射出部１２０への圧送が終了した時点で、スクリュ１１２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１３０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１３１ａ及び１３１ｂが弁座溝１３２に連通せず、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成される。
【００７８】
このように、逆流阻止機構１３０により、可塑化部１１０から計量射出部１２０への流路が閉成された状態で、スクリュ１１２を非回転状態で計量射出部１２０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１２０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１１１ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００７９】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１１２が回転しているため、弁体溝１３１ａ及び１３１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１１０から計量射出部１２０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１１２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１１０と計量射出部１２０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００８０】
図１３は図１１の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００８１】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１１２′の弁体溝１３１ｂ′の数及びバレル１１１′の弁座溝１３２′の数が図１１の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１１の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【００８２】
図１４は本発明の射出成形装置のまたさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１５は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面で示している。ただし、図１４において、（Ａ）はバレル、スクリュ及び射出プランジャを、（Ｂ）はスクリュ及び射出プランジャを、（Ｃ）は射出プランジャのみを示している。また、図１５において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【００８３】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【００８４】
図１４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１４０と、可塑化部１４０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１５０と、可塑化部１４０及び計量射出部１５０間に設けられ、計量射出部１５０から可塑化部１４０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１６０と、計量射出部１５０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【００８５】
可塑化部１４０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１４１と、バレル１４１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送するスクリュ１４２と、このスクリュ１４２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【００８６】
スクリュ１４２は、バレル１４１の内壁に当接して摺動するねじ山１４２ａとこのねじ山１４２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１４２ｂとを備えている。
【００８７】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１４２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１４２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１４２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１４２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１６０の弁体であるスクリュ１４２の回転停止位置、が精密に制御される。
【００８８】
逆流阻止機構１６０は、スクリュ１４２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１４２と共に回転する弁体と、バレル１４１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１１２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１１２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１４１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１６２が形成されている。これら４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１６２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１６２と非対向状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは、４つの弁座溝１６２と一部対向した状態となり、可塑化部１４０と計量射出部１５０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【００８９】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１５０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【００９０】
計量射出部１５０は、スクリュ１４２の内部における射出プランジャ１５１の先端部１５１ａとバレル１４１の先端部の内壁１４１ａとの間に形成される。バレル１４１の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１４１ｂが設けられている。本実施形態においては、さらに、スクリュ１４２の内部には、射出プランジャ１５１がこのスクリュ１４２と同軸に設けられている。この射出プランジャ１５１はその軸に沿ってスクリュ１４２内を摺動可能に構成されている。
【００９１】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【００９２】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【００９３】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１４１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１４２によってバレル１４１及びスクリュ１４２間のねじ溝１４２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１４２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【００９４】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１６０の弁体溝１６１ａ及び１６１ｂ並びに弁座溝１６２によって間欠的に開成される流路を通って計量射出部１５０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１４２が回転している状態においては、図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１４２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座の弁座溝１６２に一致して、弁体溝１６１ｂから弁座溝１６２を通って弁体溝１６１ａという経路の可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が開成され、図１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示すようにスクリュ１４２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座溝１６２に連通せず、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成される。スクリュ１４２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１４０から計量射出部１５０へ送り込まれることとなる。これによって、射出プランジャ１５１が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂はスクリュ１４２の内部における計量射出部１５０内に貯留される。
【００９５】
計量射出部１５０への圧送が終了した時点で、スクリュ１４２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１６０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１６１ａ及び１６１ｂが弁座溝１６２に連通せず、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成される。
【００９６】
このように、逆流阻止機構１６０により、可塑化部１４０から計量射出部１５０への流路が閉成された状態で、図示しないプランジャ駆動機構の作動によって射出プランジャ１５１を計量射出部１５０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１５０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１４１ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【００９７】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１４２が回転しているため、弁体溝１６１ａ及び１６１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１４０から計量射出部１５０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１４２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１４０と計量射出部１５０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【００９８】
図１６は図１４の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【００９９】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１４２′の弁体溝１６１ｂ′の数及びバレル１４１′の弁座溝１６２′の数が図１４の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１４の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【０１００】
図１７は本発明の射出成形装置のさらに他の実施形態におけるバレル及びスクリュ部分の構成を概略的に示しており、図１８は本実施形態における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態をＡ−Ａ線断面で示している。ただし、図１８において、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合である。
【０１０１】
なお、本実施形態の射出成形装置はホットランナノズルを備えたホットランナ金型式の射出成形装置であっても、コールドランナ金型式の射出成形装置であっても良い。また、本実施形態においては、材料に熱可塑化性樹脂を用いる場合を例として説明するが、熱硬化性樹脂、ワックス、バインダ処理されたセラミック・鉄粉を射出成形する場合にも同様に適用することができる。
【０１０２】
図１７に示すように、本実施形態の射出成形装置は、インラインスクリュ方式の射出成形機であり、材料である熱可塑化性樹脂を加熱して可塑化させると共に、混練しながら圧送する可塑化部１７０と、可塑化部１７０から圧送されてきた樹脂を計量して送出する計量射出部１８０と、可塑化部１７０及び計量射出部１８０間に設けられ、計量射出部１８０から可塑化部１７０への溶融樹脂の逆流を遮断する逆流阻止機構１９０と、計量射出部１８０により計量送出された材料をキャビティに射出して成形し製品を形成する図示しない金型部とを備えている。
【０１０３】
可塑化部１７０は、図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂を加熱する円筒状のバレル（加熱シリンダ）１７１と、バレル１７１に当接しながら回転することにより熱可塑化性樹脂を加熱しながら搬送、撹拌、可塑化及び混練し、前方に圧送するスクリュ１７２と、このスクリュ１７２を回転駆動する図示しないスクリュ駆動機構とを備えている。
【０１０４】
スクリュ１７２は、バレル１７１の内壁に当接して摺動するねじ山１７２ａとこのねじ山１７２ａで区画されており先端部に向けて次第に浅くなるねじ溝１７２ｂとを備えている。
【０１０５】
スクリュ駆動機構は図示されていないが、サーボモータと、このサーボモータを減速する減速機構とを備えており、この減速機構がスクリュ１７２と同軸に連結されている。これにより、サーボモータの回転が減速されながらスクリュ１７２に伝達されて回転するように構成されている。サーボモータの回転及び停止、さらにその停止位置は、図示しないロータリエンコーダによって検知されたスクリュ１７２の回転角に応じて制御されるように構成されている。その結果、スクリュ１７２の回転停止位置、即ち後述する逆流阻止機構１９０の弁体であるスクリュ１７２の回転停止位置、が精密に制御される。
【０１０６】
逆流阻止機構１９０は、スクリュ１７２の先端部に一体的に形成されておりこのスクリュ１７２と共に回転する弁体と、バレル１７１の先端部に一体的に形成されており弁体と摺動状態で係合すると共に非回転で静止している弁座とから構成される。弁体であるスクリュ１７２の先端部の外周面には、本実施形態においては、スクリュ１７２の軸方向に沿って伸長し途中で中断している１対の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが周方向に互いに９０度離隔させて４組形成されており、弁座であるバレル１７１の先端部の内周面には、本実施形態においては、４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂと部分的に対向する位置に４つの弁座溝１９２が形成されている。これら４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、弁体の第１の回転位置において４つの弁座溝１９２とそれぞれ対向状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路を形成する。また、これら４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、弁体の第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において、４つの弁座溝１９２と非対向状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路を遮断するように構成されている。弁体の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、４組の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは、４つの弁座溝１９２と一部対向した状態となり、可塑化部１７０と計量射出部１８０との間を連通する流路は一部のみ開成される。
【０１０７】
なお、弁体溝や弁座溝の大きさ（深さ、幅、径等）は成形材料の粘度等に応じて規定される。弁体溝や弁座溝の数は、本実施形態のごとく４つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくつであっても良い。ただし、弁体溝や弁座溝の数が多すぎると、構造が複雑となるのみならず、各弁体溝及び各弁座溝の大きさが小さくなるので、内壁との摩擦によって成形材料がスムーズに流れるようにその粘度に応じて設定する。弁体溝や弁座溝の数が少なすぎると、計量射出部１８０への材料の供給が間欠的となりスムーズに流れない場合もあり得る。
【０１０８】
計量射出部１８０は、バレル１７１とは先端部が流路１８２ｃを介して連通する射出シリンダ１８２の先端部の内壁１８２ａと射出プランジャ１８１の先端部１８１ａとの間に形成される。射出シリンダ１８２の先端には溶融樹脂が射出されるノズル１８２ｂが設けられている。射出プランジャ１８１は射出シリンダ１８２と同軸に設けられており、その軸に沿ってこの射出シリンダ１８２内を摺動可能に構成されている。
【０１０９】
図示されていない金型部は、可動金型ピースと、固定金型ピースとから構成されており、これら可動金型ピース及び固定金型ピース間に成形される製品の形状を有するキャビティが形成される。
【０１１０】
次に、本実施形態における射出成形装置の動作について説明する。
【０１１１】
図示しない材料投入孔から投入されたペレット状の熱可塑化性樹脂は、バレル１７１によって加熱されて溶融すると共に、回転しているスクリュ１７２によってバレル１７１及びスクリュ１７２間のねじ溝１７２ｂ内を流動しつつさらに軟化溶融が進行し、ねじ溝１７２ｂの深さが浅くなることによる圧力上昇を伴ってその先端部へ圧送される。
【０１１２】
圧送された溶融樹脂は、逆流阻止機構１９０の弁体溝１９１ａ及び１９１ｂ並びに弁座溝１９２によって間欠的に開成される流路を通りさらに流路１８２ｃを通って計量射出部１８０内に送り込まれる。即ち、スクリュ１７２が回転している状態においては、図１７及び図１８（Ａ）に示すように弁体であるスクリュ１７２の回転位置が第１の回転位置にある際は弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座の弁座溝１９２に一致して、弁体溝１９１ｂから弁座溝１９２を通って弁体溝１９１ａという経路の可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が開成され、図１７及び図１８（Ｂ）に示すようにスクリュ１７２の回転位置がこの第１の回転位置と異なる第２の回転位置にある際は弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座溝１９２に連通せず、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成される。スクリュ１７２の回転位置が第１の回転位置と第２の回転位置との間にある場合は、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が一部のみ開成される。従って、流路が開成している間のみ、溶融樹脂が可塑化部１７０から計量射出部１８０へ送り込まれることとなる。これによって、射出プランジャ１８１が外方向に押し出され、送り込まれた溶融樹脂はスクリュ１７２の内部における計量射出部１８０内に貯留される。
【０１１３】
計量射出部１８０への圧送が終了した時点で、スクリュ１７２の回転が停止される。この回転停止位置は、逆流阻止機構１９０の弁体の回転停止位置が第２の回転位置となるように、精密に制御される。この状態では、上述したように、弁体溝１９１ａ及び１９１ｂが弁座溝１９２に連通せず、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成される。
【０１１４】
このように、逆流阻止機構１９０により、可塑化部１７０から計量射出部１８０への流路が閉成された状態で、図示しないプランジャ駆動機構の作動によって射出プランジャ１８１を計量射出部１８０の方向へ押し戻し駆動することにより、計量射出部１８０内に貯留された溶融樹脂が、ノズル１８２ｂを介して金型部内のキャビティへ計量射出され、これによって成形が行われる。
【０１１５】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、可塑化及び圧送工程を実行している際は、弁体であるスクリュ１７２が回転しているため、弁体溝１９１ａ及び１９１ｂは第１の回転位置において流路を連通させること及び第２の回転位置において流路を遮断させることを繰り返す。これにより、流路が連通している間に溶融樹脂が可塑化部１７０から計量射出部１８０へ送られる。可塑化及び圧送工程を終了する際には、スクリュ１７２の回転停止位置を、ロータリエンコーダ等の回転角センサを用いて第２の回転位置に正確に制御する。これにより、流路が遮断されて、可塑化部１７０と計量射出部１８０とは完全に遮断される。その結果、溶融樹脂を金型部のキャビティ内へ計量射出する次の工程において、その溶融樹脂の逆流発生することはなくなり、溶融樹脂の溶融状態や圧力値に依存しない安定した計量制御を行うことができ、精密な成形を行うことができる。
【０１１６】
図１９は図１７の実施形態の変更態様における逆流阻止機構の弁体溝及び弁座溝の係合状態を示しており、（Ａ）は弁体が第１の回転位置にある場合、（Ｂ）は弁体が第２の回転位置にある場合を示している。
【０１１７】
本変更態様は、逆流阻止機構におけるスクリュ１７２′の弁体溝１９１ｂ′の数及びバレル１７１′の弁座溝１９２′の数が図１７の実施形態の場合と異なっており、かつ、大きさ（深さ、幅、径等）が小さくなっている。本変更態様のその他の構成及び作用効果は図１７の実施形態の場合と同様であり、同一の構成要素については同じ参照符号を用いている。
【０１１８】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、７０、１１０、１４０、１７０ 可塑化部
１１、７１、１１１、１１１′、１４１、１４１′、１７１、１７１′ バレル
１１ａ、７１ａ 凹溝
１２、７２ スクロール
１２ａ 螺旋溝
１２ａ１、７２ａ１ 送溝（混練溝）
１２ａ２、７２ａ２ 掻込溝（案内溝）
２０、８０、１２０、１５０、１８０ 計量射出部
２１、８１、１８２ 射出シリンダ
２２、８２、１５１、１８１ 射出プランジャ
２３、８３ チャンバ
３０、９０、１３０、１６０、１９０ 逆流阻止機構
３１、３１′、９１ 弁体
３１ａ、３１ａ′、９１ａ、１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｂ′、１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｂ′、１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｂ′ 弁体溝
３２、９２ 弁座
３２ａ、９２ａ、１３２、１３２′、１６２、１６２′、１９２、１９２′ 弁座溝
４０、１００ 金型部
４１、１０１ 可動ダイプレート
４２、１０２ 可動金型ピース
４３、１０３ 固定ダイプレート
４４、１０４ 固定金型ピース
４５、１０５ ホットランナノズル
１１１ａ、１４１ａ、１８２ａ 内壁
１１１ｂ、１４１ｂ、１８２ｂ ノズル
１１２、１１２′、１４２、１４２′ スクリュ
１１２ａ、１４２ａ ねじ山
１１２ｂ、１４２ｂ ねじ溝
１１２ｃ、１８１ａ 先端
１５１ａ 先端部
１８２ｃ 流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルに対するスクロール又はスクリュの回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部と、該可塑化部から送られる材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部と、前記可塑化部及び前記射出部間に設けられ該射出部から該可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構とを備えており、
前記逆流阻止機構が、前記スクロール又はスクリュに回転軸と同軸に一体化されており該スクロール又はスクリュと共に回転する弁体と、前記バレルに一体化されており前記弁体と係合する弁座とを備えており、
前記弁体が少なくとも１つの弁体溝を有すると共に前記弁座が少なくとも１つの弁座溝を有しており、
前記少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において前記少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって前記可塑化部及び前記射出部間を連通する流路を形成し、前記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において前記少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となって前記流路を遮断するように構成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの弁体溝が、前記弁体の少なくとも径方向の側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの弁座溝が、前記弁体の径方向の側面と対向する位置にのみ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの弁体溝が、前記弁体の回転軸方向の先端面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弁座溝が、前記弁体の回転軸方向の先端面と対向する位置にのみ形成されていることを特徴とする請求項４に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記可塑化部が、バレルと、該バレルに対向して回転するスクロールとを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記可塑化部が、円筒形バレルと、該円筒形バレルの内部において該円筒形バレルと同軸に回転するスクリュとを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの弁体溝を前記第２の回転位置において回転停止させる回転制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記回転制御手段が、前記スクロール又はスクリュを回転させる駆動モータと、該スクロール又はスクリュの回転角を検知する回転角センサとを備えており、該回転角センサから得られる回転角に応じて前記駆動モータの駆動停止位置を精密制御するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の射出成形装置。
【請求項１】
バレルに対するスクロール又はスクリュの回転によって材料を可塑化及び圧送する可塑化部と、該可塑化部から送られる材料を金型のキャビティ内へ射出する射出部と、前記可塑化部及び前記射出部間に設けられ該射出部から該可塑化部への材料の逆流を遮断する逆流阻止機構とを備えており、
前記逆流阻止機構が、前記スクロール又はスクリュに回転軸と同軸に一体化されており該スクロール又はスクリュと共に回転する弁体と、前記バレルに一体化されており前記弁体と係合する弁座とを備えており、
前記弁体が少なくとも１つの弁体溝を有すると共に前記弁座が少なくとも１つの弁座溝を有しており、
前記少なくとも１つの弁体溝が、第１の回転位置において前記少なくとも１つの弁座溝と対向状態となって前記可塑化部及び前記射出部間を連通する流路を形成し、前記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置において前記少なくとも１つの弁座溝と非対向状態となって前記流路を遮断するように構成されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの弁体溝が、前記弁体の少なくとも径方向の側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの弁座溝が、前記弁体の径方向の側面と対向する位置にのみ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの弁体溝が、前記弁体の回転軸方向の先端面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弁座溝が、前記弁体の回転軸方向の先端面と対向する位置にのみ形成されていることを特徴とする請求項４に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記可塑化部が、バレルと、該バレルに対向して回転するスクロールとを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記可塑化部が、円筒形バレルと、該円筒形バレルの内部において該円筒形バレルと同軸に回転するスクリュとを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの弁体溝を前記第２の回転位置において回転停止させる回転制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記回転制御手段が、前記スクロール又はスクリュを回転させる駆動モータと、該スクロール又はスクリュの回転角を検知する回転角センサとを備えており、該回転角センサから得られる回転角に応じて前記駆動モータの駆動停止位置を精密制御するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１３１１１５（Ｐ２０１２−１３１１１５Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５０６９（Ｐ２０１０−２８５０６９）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００１４６６３０）株式会社新興セルビック (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００１４６６３０）株式会社新興セルビック (11)
【Ｆターム（参考）】
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