特許 7083992 射出成形装置および射出成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-06

(45)【発行日】2022-06-14

(54)【発明の名称】射出成形装置および射出成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/08 20060101AFI20220607BHJP

   B29C 45/73 20060101ALI20220607BHJP

   B29C 45/72 20060101ALI20220607BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20220607BHJP

【ＦＩ】

B29C33/08

B29C45/73

B29C45/72

B29C45/76

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018068886

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019177625

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2021-02-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000237754

【氏名又は名称】富士電波工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀和

(72)【発明者】

【氏名】岩本 道尚

(72)【発明者】

【氏名】冨永 泰裕

(72)【発明者】

【氏名】田中 高廣

(72)【発明者】

【氏名】田中 雄

(72)【発明者】

【氏名】吉田 睦

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１１７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４６－０３７４２７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／００－３３／７６

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電発熱材が混入されてなる樹脂材料を、温調により流動性をもたせて射出する射出機と、
前記樹脂材料の流動の経路であるキャビティを有するとともに、それぞれが前記キャビティに面し、前記流動の方向と交差する方向に前記樹脂材料を挟む状態で設けられた一対の電極を有する成形型と、
前記一対の電極に対して高周波交流電圧を印加する高周波発振装置と、
を備え、
前記一対の電極のそれぞれは、前記キャビティに対して前記流動の方向における上流端から下流端まで設けられており、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極は、前記キャビティに対して凸状に突出した部分を有し、
前記凸状に突出した部分は、少なくとも角部が曲面で構成されており、
前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された場合に前記高周波発振装置が印加する前記高周波交流電圧のインピーダンス値を所定インピーダンス値とするとき、前記高周波発振装置は、前記キャビティに対して前記樹脂材料を射出する初期から充填完了までインピーダンス値を前記所定インピーダンス値で固定した前記高周波交流電圧を印加する、
射出成形装置。

【請求項2】

請求項１に記載の射出成形装置であって、
前記成形型は、それぞれが型本体を有し、且つ、互いに嵌合する固定型および可動型を有し、
前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記固定型の前記型本体に対して絶縁体を挟んで取り付けられ、前記一対の電極のうちの他方の電極は、前記可動型の前記型本体に対して絶縁体を挟んで取り付けられている、
射出成形装置。

【請求項3】

請求項２に記載の射出成形装置であって、
前記固定型および前記可動型のそれぞれを、当該両型の型締め方向から平面視するとき、前記絶縁体は、前記電極よりも大きなサイズを有している、
射出成形装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れかに記載の射出成形装置であって、
前記一対の電極の少なくとも一方には、冷却媒体が流通する冷却通路を有し、
前記冷却通路に対して冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を更に備える、
射出成形装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れかに記載の射出成形装置であって、
前記射出機からの前記樹脂材料の射出と、前記高周波発振装置による前記高周波交流電圧の印加と、を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された後、所定時間だけ前記キャビティ内に射出圧力を加え続けるように前記射出機を制御する、
射出成形装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５の何れかに記載の射出成形装置であって、
前記高周波発振装置は、発振器および整合器と、当該整合器と前記一対の電極との接続
に供される一対の給電線と、を有し、
前記一対に給電線の少なくとも一方は、帯状の導電部材を用いて構成されている、
射出成形装置。

【請求項7】

誘電発熱材が混入されてなる樹脂材料を、温調により流動性を持たせて射出する射出ステップと、
前記射出ステップで射出された前記樹脂材料を、成形型内に形成されたキャビティ内を流動させる流動ステップと、
前記キャビティ内を流動する前記樹脂材料に対して、高周波交流電圧を印加する高周波交流電圧印加ステップと、
を備え、
前記成形型は、それぞれが前記キャビティに面し、且つ、それぞれが前記キャビティに対して前記流動の方向における上流端から下流端まで設けられているとともに、前記流動の方向と交差する方向に前記樹脂材料を挟む状態で設けられた一対の電極を有し、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極は、前記キャビティに対して凸状に突出した部分を有し、
前記凸状に突出した部分は、少なくとも角部が曲面で構成されており、
前記高周波交流電圧印加ステップでは、前記キャビティにおける前記流動の方向における上流端から下流端まで流動する前記樹脂材料に対して、前記一対の電極同士の間で前記高周波交流電圧を印加し、
前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された場合に前記高周波交流電圧印加ステップで印加する前記高周波交流電圧のインピーダンス値を所定インピーダンス値とするとき、前記高周波交流電圧印加ステップでは、前記キャビティに対して前記樹脂材料を射出する初期から充填完了までインピーダンス値を前記所定インピーダンス値で固定した前記高周波交流電圧を印加する、
射出成形方法。

【請求項8】

請求項７に記載の射出成形方法であって、
前記射出ステップで前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された後、所定時間だけ前記キャビティ内に射出圧力を加え続ける保圧ステップを、更に備える、
射出成形方法。

【請求項9】

請求項８に記載の射出成形方法であって、
前記保圧ステップの実行後に、前記キャビティに充填された前記樹脂材料を、前記成形型内に設けられた冷却通路への冷却媒体の供給により冷却する冷却ステップを、更に備える、
射出成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形装置および射出成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形装置は、流動性をもたせた樹脂材料を成形型内に射出し、充填した樹脂材料を固化させることにより樹脂製品を製造する装置である。このような射出成形装置は、従来から広く用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１には、高周波発振器を有する樹脂溶融装置を備え、当該樹脂溶融装置にて流動性をもたせた樹脂材料を成形型内に射出し、成形型内で樹脂の温度を低下させることで樹脂製品を製造する射出成形装置が開示されている。

【0004】

なお、特許文献１に開示の樹脂溶融装置では、成形型に繋がるノズルに対して、樹脂の流れ方向の直前の部分となる絞り部の樹脂材料だけを加熱溶融することとしている。

【0005】

また、特許文献２には、成形型に対してヒータを取り付け、成形型内に射出された樹脂材料の流動性を確保する構成が開示されている。これにより、成形型内における樹脂材料の流動性を確保することができ、樹脂製品の製品品質を優れたものとすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１４－１１３６９９号公報

【文献】特開２０００－１２７１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献２に開示の技術では、成形型内に充填された樹脂材料を固化させるために成形型全体を加熱・冷却する必要があり、タクトタイムが長くなり、またエネルギ効率が低い。よって、上記特許文献２に開示の技術では、生産効率の観点から改善の余地がある。

【0008】

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、成形型内における樹脂材料の高い流動性を確保することで高品質な樹脂製品を製造することができるとともに、生産コストの低減を図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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係る射出成形装置は、誘電発熱材が混入されてなる樹脂材料を、温調により流動性をもたせて射出する射出機と、前記樹脂材料の流動の経路であるキャビティを有するとともに、それぞれが前記キャビティに面し、前記流動の方向と交差する方向に前記樹脂材料を挟む状態で設けられた一対の電極を有する成形型と、前記一対の電極に対して高周波交流電圧を印加する高周波発振装置と、を備え、前記一対の電極のそれぞれは、前記キャビティに対して前記流動の方向における上流端から下流端まで設けられており、前記一対の電極の少なくとも一方の電極は、前記キャビティに対して凸状に突出した部分を有し、前記凸状に突出した部分は、少なくとも角部が曲面で構成されており、前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された場合に前記高周波発振装置が印加する前記高周波交流電圧のインピーダンス値を所定インピーダンス値とするとき、前記高周波発振装置は、前記キャビティに対して前記樹脂材料を射出する初期から充填完了までインピーダンス値を前記所定インピーダンス値で固定した前記高周波交流電圧を印加する。

【0010】

上記態様に係る射出成形装置では、射出する樹脂材料として誘電発熱材が混入された樹脂材料を用いるとともに、キャビティに面する一対の電極を設けて、当該一対の電極の間に高周波交流電圧を印加する構成となっている。よって、上記態様に係る射出成形装置では、射出機から射出されてキャビティ内を流動する樹脂材料に対して印加する高周波交流電圧の制御を行うことができ、該樹脂材料は、印加する高周波交流電圧の制御によって高い流動性が確保される。

【0011】

ここで、射出する樹脂材料として、基材が熱可塑性の樹脂材料を採用する場合には、キャビティを流動する樹脂材料に対して印加する高周波交流電圧により誘電発熱材が発熱し、これにより樹脂材料の流動性を確保することができる。

【0012】

一方、射出する樹脂材料として、基材が熱硬化性の樹脂材料を採用する場合には、キャビティに対して樹脂材料が充填された状態で印加する高周波交流電圧により、誘電発熱材の発熱を以って樹脂材料を硬化させることができる。

【0013】

また、上記態様に係る射出成形装置では、成形型全体を加熱するのではなく、キャビティ内を流動する樹脂材料の温度制御を行って流動性を確保するので、エネルギロスの低減を図ることができるとともに、樹脂材料がキャビティ内に充填された後に印加する高周波交流電圧の制御だけで樹脂材料を固化させることができるので、成形型全体の温度制御をする場合に比べてタクトタイムの短縮を図ることもできる。

【0014】

また、上記態様に係る射出成形装置では、一対の電極がキャビティにおける樹脂材料の流動方向における上流端から下流端まで設けられた構成としているので、キャビティ内の全域に亘って樹脂材料の温度を制御することができる。

【0015】

また、上記態様に係る射出成形装置では、キャビティへの樹脂材料の射出初期から充填完了までに至る間、高周波交流電圧のインピーダンス値を上記所定インピーダンス値に固定することとしているので、制御の簡略化を図ることができるとともに、高速での樹脂材料の射出においても正確な制御が可能である。
さらに、上記態様に係る射出成形装置では、電極における凸状に突出した部分の角部を曲面で構成することとしているので、電極間に高周波交流電圧を印加した際のキャビティ内での空気放電の発生を抑制することができる。よって、上記態様に係る射出成形装置では、電極および高周波発振装置を長寿命化することができる。

【0016】

従って、上記態様に係る射出成形装置では、成形型内における樹脂材料の高い流動性を確保することで高品質な樹脂製品を製造することができるとともに、生産コストの低減を図ることができる。

【0017】

本発明の別態様に係る射出成形装置は、上記態様であって、前記成形型は、それぞれが型本体を有し、且つ、互いに嵌合する固定型および可動型を有し、前記一対の電極のうちの一方の電極は、前記固定型の前記型本体に対して絶縁体を挟んで取り付けられ、前記一対の電極のうちの他方の電極は、前記可動型の前記型本体に対して絶縁体を挟んで取り付けられている。

【0018】

上記態様に係る射出成形装置では、固定型および可動型の両型において、電極が型本体に対して絶縁体を挟んだ状態で取り付けられているので、高周波交流電圧の印加時において型外部への電磁波の漏洩を抑制することができる。

【0019】

本発明の別態様に係る射出成形装置は、上記態様であって、前記固定型および前記可動型のそれぞれを、当該両型の型締め方向から平面視するとき、前記絶縁体は、前記電極よりも大きなサイズを有している。

【0020】

上記態様に係る射出成形装置では、平面視において、絶縁体のサイズを電極よりも大きくしているので、電極に対して高周波発振装置から高周波交流電圧が印加された際に、電極と型本体との間での沿面放電を抑制することができる。

【0021】

本発明の別態様に係る射出成形装置は、上記態様であって、前記一対の電極の少なくとも一方には、冷却媒体が流通する冷却通路を有し、前記冷却通路に対して冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置を更に備える。

【0022】

上記態様に係る射出成形装置では、電極に冷却通路を設けているので、誘電発熱による樹脂材料の熱が電極に伝達されたとしても、冷却媒体の供給により電極の冷却が可能である。このため、上記態様に係る射出成形装置では、キャビティ内を流動する樹脂材料の温度調整をより正確に行うことができるとともに、樹脂材料を固化させ成形型から取り出す際に冷却媒体の供給により樹脂材料および成形型の冷却が可能であり、タクトタイムの短縮が可能である。よって、上記態様に係る射出成形装置では、より高い生産性を実現するのに優位である。

【0023】

本発明の別態様に係る射出成形装置は、上記態様であって、前記射出機からの前記樹脂材料の射出と、前記高周波発振装置による前記高周波交流電圧の印加と、を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された後、所定時間だけ前記キャビティ内に射出圧力を加え続けるように前記射出機を制御する。

【0024】

上記態様に係る射出成形装置では、キャビティ内に樹脂材料が充填された後に、保圧期間（上記所定時間）を設けているので、樹脂材料が固化するまでの間、キャビティの全域における樹脂材料の圧力を均一化することができる。よって、上記態様に係る射出成形装置では、固化時における樹脂材料の収縮をキャビティ全域で均一化することができ、高品質な樹脂製品を製造するのに優位である。

【0027】

本発明の別態様に係る射出成形装置は、上記態様であって、前記高周波発振装置は、発振器および整合器と、当該整合器と前記一対の電極との接続に供される一対の給電線と、を有し、前記一対に給電線の少なくとも一方は、帯状の導電部材を用いて構成されている。

【0028】

上記態様に係る射出成形装置では、給電線に帯状の導電部材を採用しているので、整合器から電極間に対する高周波交流電圧の印加時のロスの低減を図ることができる。これより、上記態様に係る射出成形装置では、高いエネルギ効率での駆動が可能であるとともに、樹脂材料の発熱ムラの発生を抑制することができる。

【0029】

本発明の一態様に係る射出成形方法は、誘電発熱材が混入されてなる樹脂材料を、温調により流動性を持たせて射出する射出ステップと、前記射出ステップで射出された前記樹脂材料を、成形型内に形成されたキャビティ内を流動させる流動ステップと、前記キャビティ内を流動する前記樹脂材料に対して、高周波交流電圧を印加する高周波交流電圧印加ステップと、を備え、前記成形型は、それぞれが前記キャビティに面し、且つ、それぞれが前記キャビティに対して前記流動の方向における上流端から下流端まで設けられているとともに、前記流動の方向と交差する方向に前記樹脂材料を挟む状態で設けられた一対の電極を有し、前記一対の電極の少なくとも一方の電極は、前記キャビティに対して凸状に突出した部分を有し、前記凸状に突出した部分は、少なくとも角部が曲面で構成されており、前記高周波交流電圧印加ステップでは、前記キャビティにおける前記流動の方向における上流端から下流端まで流動する前記樹脂材料に対して、前記高周波交流電圧を印加し、前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された場合に前記高周波交流電圧印加ステップで印加する前記高周波交流電圧のインピーダンス値を所定インピーダンス値とするとき、前記高周波交流電圧印加ステップでは、前記キャビティに対して前記樹脂材料を射出する初期から充填完了までインピーダンス値を前記所定インピーダンス値で固定した前記高周波交流電圧を印加する。

【0030】

上記態様に係る射出成形方法では、射出する樹脂材料として誘電発熱材が混入された樹脂材料を用いるとともに、高周波交流電圧印加ステップにおいて、キャビティ内を流動する樹脂材料に対して高周波交流電圧を印加可能な構成となっている。よって、上記態様に係る射出成形方法では、射出機から射出されてキャビティ内を流動する樹脂材料に対して印加する高周波交流電圧を制御することにより、キャビティ内を流動する樹脂材料は、印加する高周波交流電圧の制御によって高い流動性が確保される。

【0031】

ここで、上記同様に、射出する樹脂材料として、基材が熱可塑性の樹脂材料を採用する場合には、キャビティを流動する樹脂材料に対して印加する高周波交流電圧により誘電発熱材が発熱し、これにより樹脂材料の流動性を確保することができる。

【0032】

一方、射出する樹脂材料として、基材が熱硬化性の樹脂材料を採用する場合には、キャビティに対して樹脂材料が充填された状態で印加する高周波交流電圧により、誘電発熱材の発熱を以って樹脂材料を硬化させることができる。

【0033】

また、上記態様に係る射出成形方法では、成形型全体を加熱するのではなく、高周波交流電圧印加ステップにおいて、キャビティ内を流動する樹脂材料の温度制御を行って当該樹脂材料の流動性を確保することができるので、エネルギロスの低減を図ることができるとともに、樹脂材料がキャビティ内に充填された後に印加する高周波交流電圧の制御だけで樹脂材料を固化させることができるので、成形型全体の温度制御をする場合に比べてタクトタイムの短縮を図ることもできる。

【0034】

また、上記態様に係る射出成形方法では、一対の電極がキャビティにおける樹脂材料の流動方向における上流端から下流端まで設けられた構成としているので、高周波交流電圧印加ステップにおいて、キャビティ内の全域に亘って樹脂材料の温度を制御することができる。

【0035】

また、上記態様に係る射出成形方法では、高周波交流電圧印加ステップでの高周波交流電圧の印加において、キャビティへの樹脂材料の射出初期から充填完了までに至る間、印加する高周波交流電圧のインピーダンス値を上記所定インピーダンス値に固定することとしているので、制御の簡略化を図ることができるとともに、高速での樹脂材料の射出においても正確な制御が可能である。
さらに、上記態様に係る射出成形方法では、用いる成形型において、電極における凸状に突出した部分の角部を曲面で構成することとしているので、電極間に高周波交流電圧を印加した際のキャビティ内での空気放電の発生を抑制することができる。よって、上記態様に係る射出成形装置では、電極および高周波発振装置を長寿命化することができる。

【0036】

従って、上記態様に係る射出成形方法では、成形型内における樹脂材料の高い流動性を確保することで高品質な樹脂製品を製造することができるとともに、生産コストの低減を図ることができる。

【0037】

本発明の別態様に係る射出成形方法は、上記態様であって、前記射出ステップで前記キャビティの全体に前記樹脂材料が充填された後、所定時間だけ前記キャビティ内に射出圧力を加え続ける保圧ステップを、更に備える。

【0038】

上記態様に係る射出成形方法では、保圧ステップを設けているので、キャビティ内に樹脂材料が充填されて後、樹脂材料が固化するまでの間、キャビティの全域における樹脂材料の圧力を均一化することができる。よって、上記態様に係る射出成形方法では、固化時における樹脂材料の収縮をキャビティ全域で均一化することができ、高品質な樹脂製品を製造するのに優位である。

【0039】

本発明の別態様に係る射出成形方法は、上記態様であって、前記保圧ステップの実行後に、前記キャビティに充填された前記樹脂材料を、前記成形型内に設けられた冷却通路への冷却媒体の供給により冷却する冷却ステップを、更に備える。

【0040】

上記態様に係る射出成形方法では、冷却ステップを設けているので、誘電発熱による樹脂材料の熱が電極に伝達されたとしても、冷却ステップの実行により電極の冷却が可能である。このため、上記態様に係る射出成形方法では、キャビティ内を流動する樹脂材料の温度調整をより正確に行うことができるとともに、樹脂材料を固化させ成形型から取り出す際に冷却媒体の供給により樹脂材料および成形型の冷却が可能であり、タクトタイムの短縮が可能である。よって、上記態様に係る射出成形方法では、より高い生産性を実現するのに優位である。

【発明の効果】

【0046】

上記の各態様に係る技術では、成形型内における樹脂材料の高い流動性を確保することで高品質な樹脂製品を製造することができるとともに、生産コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】実施形態に係る射出成形装置の構成を示す模式図である。

【図2】成形型の構成の一部を示す模式断面図である。

【図3】成形型に形成されたキャビティの構成を示す模式図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ断面を示す模式断面図である。

【図5】樹脂材料の発熱原理を示す模式図である。

【図6】射出成形装置の制御部が実行する高周波電圧および射出圧力の制御形態を示すタイムチャートである。

【図7】射出時における成形型内の樹脂材料の温度と圧力とを示す模式図である。

【図8】保圧時における成形型内の樹脂材料の温度と圧力とを示す模式図である。

【図9】（ａ）は、射出成形装置における高周波交流電圧の印加に係る回路構成をモデル化した模式図であり、（ｂ）は、電極間電圧を一定と仮定した場合の樹脂材量の流動時におけるワーク断面積と発熱量との関係を示す特性図である。

【図10】誘電発熱材の化学式である。

【図11】（ａ）は、誘電発熱材における陽イオンの移動前の状態を示す模式図であり、（ｂ）は、誘電発熱材において陽イオンが移動した後の状態を示す模式図である。

【図12】射出成形装置が備える成形型の外観構成を示す模式斜視図である。

【図13】図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面を示す模式断面図である。

【図14】型本体に対する電極および絶縁体の配設形態を示す模式断面図である。

【図15】電極に対して接続された給電線の形態を示す模式斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

【0049】

以下では、実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

【0050】

［実施形態］
１．射出成形装置１の構成
本実施形態に係る射出成形装置１の構成について、図１を用い説明する。

【0051】

図１に示すように、本実施形態に係る射出成形装置１は、成形型１０と、射出ユニット（射出機）２０と、高周波発振ユニット（高周波発振装置）３０と、制御部６０と、を備える。

【0052】

成形型１０は、可動型１１と固定型１２とを有し、可動型１１と固定型１２との間にキャビティ１０ａが構成されている。可動型１１は、図示を省略する駆動機構により、固定型１２に対して型締めおよび離間が可能となっている。

【0053】

可動型１１は、金属材料からなる型本体１１１と、型本体１１１に対してキャビティ１０ａに面する状態で設けられた電極１１２と、型本体１１１と電極１１２との間に介挿された絶縁体１１３と、を有する。電極１１２の内部には、冷却液（冷却媒体）が流通する冷却管１１４が埋設されている。

【0054】

固定型１２は、金属材料からなる型本体１２１と、型本体１２１に対してキャビティ１０ａに面する状態で設けられた電極１２２と、型本体１２１と電極１２２との間に介挿された絶縁体１２３と、を有する。電極１２２の内部には、冷却液（冷却媒体）流通する冷却管１２４が埋設されている。

【0055】

電極１１２と電極１２２とは、キャビティ１０ａを挟んで対向するように配置されている。そして、可動型１１が固定型１２に対して型締めされた状態においては、電極１１２と電極１２２との間には絶縁体１１３または絶縁体１２３が挟まれるようになっている。

【0056】

なお、絶縁体１１３および絶縁体１２３のそれぞれは、例えば、ケイ酸系バインダまたはセラミックスからなる。

【0057】

射出ユニット２０は、シリンダ２１と、スクリュ２２と、射出シリンダ２３と、ノズル２４と、シリンダヒータ２５と、を有する。ノズル２４は、成形型１０のキャビティ１０ａに連通している。シリンダ２１内にホッパー（図示を省略。）から供給された樹脂材料が、シリンダヒータ２５からの熱で流動性が付与され、射出シリンダ２３の駆動によるスクリュ２２の前進によりノズル２４からキャビティ１０ａに射出されるようになっている。

【0058】

なお、シリンダ２１は、接地されている。

【0059】

高周波発振ユニット３０は、高周波交流電圧を電極１１２と電極１２２との間に印加するユニットであり、電源３１と、発振器３２と、整合器３３と、給電線３４，３５と、を有する。なお、本実施形態では、高周波発振ユニット３０により電極１１２，１２２に発生する高周波交流電圧の周波数が、一例として、２７ＭＨｚに設定されている。

【0060】

ここで、給電線３４には、給電経路の途中に漏電遮断弁４１が介挿されており、給電線３５には、給電経路の途中に漏電遮断弁４２が介挿されている。また、給電線３５における漏電遮断弁４２が介挿された箇所よりも電極１１２に近い側の箇所は、接地されている。

【0061】

制御部６０は、射出シリンダ２３およびシリンダヒータ２５の駆動制御や、高周波発振ユニット３０の制御などを実行する。制御ユニット６０の詳細については図示を省略しているが、例えば、ＣＰＵと、当該ＣＰＵ上で実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実行する各種のアプリケーションプログラムなどを含む。）と、プログラムや各種のデータを保存するＲＯＭやＲＡＭなどのメモリなどを備えるコンピュータを含み構成されている。

【0062】

また、射出成形装置１には、冷却管１１４，１２４に対して冷却液（冷却媒体）を循環させるための冷却液循環ユニット（冷却媒体供給装置）５１，５２が接続されている。冷却液循環ユニット５１，５２と可動型１１および固定型１２との間の冷却液循環経路中には、漏電遮断弁４３～４６が介挿されている。

【0063】

さらに、射出成形装置１には、電極１１２の温度を検出するための温度センサ７１と、電極１２２の温度を検出するための温度センサ７２と、シリンダ２１内の樹脂材料の温度を検出するための温度センサ７３と、が備えられている。温度センサ７１～７３は、射出成形装置１の駆動中においては、検出した温度データを制御部６０に逐次送出する。そして、温度データを受信した制御部６０は、当該データを用い、シリンダヒータ２５および高周波発振ユニット３０をフィードバック制御する。

【0064】

２．キャビティ１０ａ内に導入された樹脂材料７０に対する高周波交流電圧Ｅの印加
キャビティ１０ａ内に導入された樹脂材料７０に対する高周波交流電圧Ｅの印加について、図２を用い説明する。図２は、成形型１０の構成の一部を拡大して示す模式断面図である。

【0065】

先ず、本実施形態に係る射出成形装置１で用いる樹脂材料７０は、誘電発熱材が混入された樹脂材料である。これについての詳細は、後述する。

【0066】

電極１１２と電極１２２とは、上述のように、キャビティ１０ａに面するように設けられている。このため、キャビティ１０aに導入され、キャビティ１０ａ内を流動する樹脂材料７０に対しては、矢印で示すように高周波交流電圧Ｅが印加されることとなる。

【0067】

樹脂材料７０には、誘電発熱材が混入されているので、高周波交流電圧Ｅを受けて発熱する。このため、樹脂材料７０は、高周波交流電圧Ｅが印加されている状態において、キャビティ１０ａ内での流動性が保持されている。

【0068】

３．キャビティ１０ａの構成
成形型１０に設けられたキャビティ１０ａの構成について、図３を用い説明する。図３は、成形型１０に設けられたキャビティ１０ａの構成を示す模式図である。

【0069】

図３に示すように、本実施形態に係る射出成形装置１では、成形型１０のキャビティ１０ａの形状を、一例として、流動基点部１０ｂと流動終点部１０ｃとの間に２箇所の曲折部１０ｄ，１０ｅが設けられ、平面視で略Ｕ字形状としている。

【0070】

射出ユニット２０のノズル２４から射出された樹脂材料７０は、流動基点部１０ｂから曲折部１０ｄ，１０ｅを経由して流動終点部１０ｃまで流動する。

【0071】

ここで、詳細な図示を省略しているが、成形型１０においては、流動基点部１０ｂから流動終点部１０ｃに至る樹脂材料７０の流動経路の全域に亘って電極１１２，１２２が延設されている。即ち、成形型１０のキャビティ１０ａを流動する樹脂材料７０は、流動基点部１０ｂから流動終点部１０ｃに至るまで高周波交流電圧Ｅが印加されるようになっている。

【0072】

４．電極１１２，１２２の形状
電極１１２，１２２におけるキャビティ１０ａに面する部分の形状について、図４を用い説明する。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面を示す模式断面図である。

【0073】

図４に示すように、成形型１０では、キャビティ１０ａの延設方向（樹脂材料７０の流動方向）の一部において、電極１１２および電極１２２がキャビティ１０ａ側に突出した部分と凹入した部分が設けられている。

【0074】

具体的には、図４に示すように、電極１１２は、キャビティ１０ａ側に向けて凸状に突出した凸部１１２ａ，１１２ｂを有するとともに、凸部１１２ａ，１１２ｂ同士の間に凹状に凹んだ凹部１１２ｃを有する。

【0075】

同様に、電極１２２は、キャビティ１０ａ側に向けて凸状に突出した凸部１２２ｃを有するとともに、凹状に凹んだ凹部１２２ａ，１２２ｂを有する。なお、本実施形態では、一例として、凹部１２２ａが凸部１１２ａに対向した位置に設けられ、凹部１２２ｂが凸部１１２ｂに対向した位置に設けられ、凸部１２２ｃが凹部１１２ｃに対向した位置に設けられている。

【0076】

図４に示すように、成形型１０においては、電極１１２の凸部１１２ａ，１１２ｂの各角部１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇが曲面で構成されている。同様に、電極１２２の凸部１２２ｃの角部（先端部）１２２ｅ、および凹部１２２ａ，１２２ｂの両側の角部１２２ｄ，１２２ｆが曲面で構成されている。

【0077】

本実施形態に係る射出成形装置１では、上記のように各角部１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇ，１２２ｅ，１２２ｄ，１２２ｆを曲面で構成することにより、電極１１２，１２２に高周波交流電圧Ｅを印加した際にキャビティ１０ａ内での先端放電（空気放電）の発生を抑制することができる。

【0078】

５．樹脂材料７０への高周波交流電圧Ｅの印加と樹脂材料７０の発熱原理
樹脂材料７０への高周波交流電圧Ｅの印加と樹脂材料７０の発熱原理について、図５を用い説明する。図５は、樹脂材料７０の発熱原理を示す模式図である。

【0079】

図５に示すように、本実施形態に係る射出成形装置１で用いる樹脂材料７０は、基材７０１に対して誘電発熱材７０２が混入された樹脂材料である。基材７０１の一例としては、ポリオレフィン系樹脂、または、ポリアミド系樹脂の熱可塑性樹脂を採用することができる。

【0080】

誘電発熱材７０２の一例としては、ポリオレフィン系モノマーまたはポリアミド系モノマーと、ポリエーテルモノマーとが重合した構造を有する樹脂材を採用することができる。樹脂材料７０の詳細な構造については、後述する。

【0081】

図５に示すように、樹脂材料７０に対して高周波発振ユニット３０から高周波交流電圧Ｅが印加された場合には、樹脂材料７０中を電磁波Ｗ_Ｒが伝播する。樹脂材料７０中を電磁波Ｗ_Ｒが伝播した場合には、混入されている誘電発熱材７０２が、電磁波Ｗ_Ｒによる分子鎖の変形（運動）により発熱し、当該熱が基材７０１に伝達される。

【0082】

以上のような原理により、キャビティ１０ａ中の樹脂材料７０は高周波交流電圧Ｅの印加により発熱する。

【0083】

６．射出成形方法
射出成形装置１を用いた射出成形方法について、図６から図８を用い説明する。図６は、射出成形装置１を用いた射出成形において、制御部６０が実行する高周波交流電圧の印加タイミングおよび射出圧力を時間経過毎に示すタイムチャートである。図７は、射出時におけるキャビティ１０ａ内での樹脂材料７０の温度と圧力とを示す特性図であり、図８は、キャビティ１０ａに樹脂材料７０が充填された後の保圧時における樹脂材料７０の温度と圧力を示す特性図である。

【0084】

図６に示すように、射出成形装置１の電源がＯＮされたタイミングＴ１において、制御部６０は、高周波発振ユニット３０に対して電極１１２，１２２間に高周波交流電圧Ｅ１を印加するように指令する。

【0085】

また、制御部６０は、タイミングＴ１において、射出ユニット２０に対して射出圧力Ｌ_ＰをＰ１に向けて増圧するように指令する。これにより、射出圧力Ｌ_ＰがタイミングＴ２に圧力Ｐ１となるように増圧されてゆく。

【0086】

なお、図示を省略しているが、射出成形装置１を用いた射出成形時においては、制御部６０はシリンダヒータ２５をＯＮ状態として、シリンダ２１内の樹脂材料７０が流動状態となるように指令する。

【0087】

次に、キャビティ１０ａ内が樹脂材料７０で満たされたタイミングＴ２以降において、制御部６０は、高周波交流電圧ＥをタイミングＴ１からタイミングＴ２までの間と同じ所定値Ｌ_Ｅで保持するように高周波発振ユニット３０に指令するとともに、射出ユニット２０に対しては、タイミングＴ３に至るまでの所定時間だけ一定の射出圧力Ｐ２を加えるように指令する。

【0088】

図６に示すタイミングＴ２からタイミングＴ３に至る期間が保圧期間ということになる。

【0089】

次に、図７に示すように、タイミングＴ１からタイミングＴ２に至る射出時では、キャビティ１０ａ内における流動基点部Ｐｏｓ１（上記流動基点部１０ｂに相当）から流動終点部Ｐｏｓ２（上記流動終点部１０ｃに相当）までの全域において、樹脂材料７０の温度Ｌ_Ｔｐは所定値Ｌ_Ｅの高周波交流電圧Ｅの印加により流動性を有する一定温度Ｔｐ１に保持される。

【0090】

一方、タイミングＴ１からタイミングＴ２に至る射出時では、キャビティ１０ａ内における樹脂材料７０の圧力Ｌ_Ｐｒは、流動基点部Ｐｏｓ１で圧力Ｐ３であり、流動終点部Ｐｏｓ２に向けて漸減してゆく。

【0091】

次に、図８に示すように、タイミングＴ２からタイミングＴ３に至る保圧期間においては、キャビティ１０ａ内における樹脂材料７０の温度Ｌ_Ｔｐは所定値Ｌ_Ｅでの高周波交流電圧Ｅの印加が継続されていることから温度Ｔｐ１で保持される。また、タイミングＴ２からタイミングＴ３に至る保圧期間においては、キャビティ１０ａ内における樹脂材料７０の圧力Ｌ_Ｐｒは、射出ユニット２０の駆動が継続されていることにより、流動基点部Ｐｏｓ１から流動終点部Ｐｏｓ２に至るキャビティ１０ａ内の全域で略一定の圧力Ｐ２となる。

【0092】

７．誘電による発熱量とエネルギの伝達
誘電による発熱量とエネルギの伝達について、図９（ａ）、（ｂ）を用い説明する。図９は、（ａ）が、射出成形装置１における高周波交流電圧Ｅの印加に係る回路構成をモデル化した模式図であり、（ｂ）が、電極１１２，１２２間の電圧を一定とし、インピーダンスを所定インピーダンスで固定した場合の樹脂材量７０の流動時のワーク断面積と発熱量との関係を示す特性図である。

【0093】

先ず、本実施形態に係る射出成形装置１および射出された樹脂材量７０を、図９（ａ）に示すようにモデル化する。

【0094】

図９（ａ）に示すモデルでは、誘電による発熱量Ｐは、次式で示すようになる。

【0095】

Ｐ＝５５．６×（Ｅ／ｄ）^２×ｆ×ε_ｒ×ｔａｎδ ［Ｗ／ｍ^３］ ・・・（数１）
Ｅ；電極間電圧 ［Ｖ］
ｄ；電極間距離（製品肉厚） ［ｍｍ］
ｆ；周波数 ［ＭＨｚ］
ε_ｒ；比誘電率
ｔａｎδ；誘電正接
上記（数１）より、発熱量Ｐを大きくする方策としては、次の３つが考えられる。

【0096】

（１）電極間電圧Ｅを大きくする。

【0097】

（２）周波数ｆをアップする。

【0098】

（３）樹脂材量７０の発熱性（ε_ｒ×ｔａｎδ）をアップする。

【0099】

上記（１）については、キャビティ１０a内における空気放電が発生しやすくなり問題となる。特に、図４を用い説明したように、先端放電の発生が懸念される。

【0100】

上記（２）については、装置コストのアップを招くこととなる。

【0101】

次に、図９（ａ）に示すモデルにおいて、キャビティ１０a中を樹脂材量７０が流動している場合のワーク断面積と発熱量との関係は、次のようになる。

【0102】

Ｐ＝Ｅ＾２・Ｒ／（Ｒ＋ｒ）＾２ ・・・（数２）
この関係を表したのが、図９（ｂ）である。上記（数２）および図９（ｂ）の特性図より、Ｒ＝ｒのときに「整合（伝達効率１００％）」となる。

【0103】

次に、図９（ａ）に示すモデルにおいて、ワーク断面積Ｓと発熱量Ｐとは、次の関係となる。

【0104】

Ｐ＝（Ｅ＾２・ωε_ｒ／ｄ）・Ｓ ・・・（数３）
上記（数３）および図９（ｂ）の特性図より、発熱量Ｐは流動面積（ワーク断面積）Ｓに比例する。

【0105】

以上を考慮し、本実施形態に係る射出成形装置１を用いた射出成形では、キャビティ１０ａに対して樹脂材量７０が満たされたときのインピーダンス値を所定インピーダンス値とするとき、射出の初期から完了までのインピーダンス値を所定インピーダンス値とする。

【0106】

８．樹脂材料７０の構成
上述のように、本実施形態に係る射出成形装置１においては、基材７０１と誘電発熱材７０２とからなる樹脂材料７０を用いることとしている。樹脂材料７０の組成について、図１０を用い説明する。図１０は、誘電発熱材７０２の化学式である。

【0107】

先ず、樹脂材料７０としては、次の２種類を想定している。

【0108】

（１）第１の種類
〈基材７０１〉 ＨＩＰＳ（耐衝撃性ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ｍ－ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＭＭＡ（アクリル）の中から選択されるポリオレフィン系樹脂
〈誘電発熱材７０２〉 図１０に示す化学式において、Ａがポリオレフィン系モノマーであり、Ｂがポリエーテルモノマーである。第１の種類では、ポリオレフィン系モノマーとポリエーテルモノマーとが重合してなる樹脂材料であり、ポリエーテル部分の内部に陽イオンを保持してなる、誘電発熱材７０２を採用する。

【0109】

（２）第２の種類
〈基材７０１〉 ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）、ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネート・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン混合樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）の中から選択されるポリアミド系樹脂
〈誘電発熱材７０２〉 図１０に示す化学式において、Ａがポリアミド系モノマーであり、Ｂがポリエーテルモノマーである。第２の種類では、ポリアミド系モノマーとポリエーテルモノマーとが重合してなる樹脂材料であり、ポリエーテル部分の内部に陽イオンを保持してなる、誘電発熱材７０２を採用する。

【0110】

９．高周波交流電圧Ｅの印加による誘電発熱材７０２の発熱
高周波交流電圧Ｅの印加による樹脂材料７０の発熱メカニズムについて、図１１（ａ）、（ｂ）を用い説明する。図１１は、（ａ）が、高周波交流電圧Ｅの印加を供給開始直後における誘電発熱材７０２の状態を示す模式図であり、（ｂ）が、高周波交流電圧Ｅの印加により誘電発熱材７０２の陽イオンＭ^＋が移動した後の状態を示す模式図である。

【0111】

誘電発熱材７０２を含む樹脂材料７０に対して高周波交流電圧Ｅが印加されると、誘電発熱材７０２にも電磁波Ｗ_Ｒが伝搬され（図５を参照）、図１１（ａ）に示す位置に存在した陽イオンＭ^＋が、図１１（ｂ）に示すように移動する。

【0112】

図１１（ａ）に示す位置から図１１（ｂ）に示す位置に陽イオンＭ^＋が移動する際には、誘電発熱材７０２の分子鎖が変形（運動）する。このため、誘電発熱材７０２が発熱し、その熱が基材７０１に伝達される。

【0113】

本実施形態に係る射出成形装置１の射出成形に用いる樹脂材料７０は、高周波交流電圧Ｅの印加により温度上昇し、流動性が保持される。

【0114】

１０．電磁波の遮蔽
成形型１０における電磁波遮蔽に係る構造について、図１２および図１３を用い説明する。図１２は、射出成形装置１における成形型１０の外観構成を示す模式斜視図であり、図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面を示す模式断面図である。

【0115】

図１２に示すように、可動型１１と固定型１２とからなる成形型１０には、電磁波シールド８１，８２が取り付けられている。電磁波シールド８１，８２は、成形型１０からＹ方向の左下側に伸びるように構成されている。

【0116】

図１３に示すように、電磁波シールド８１，８２は、電極１２２に接続された給電線３４の周囲を覆うように設けられており、互いに隙間ができないように接合されている。

【0117】

なお、電極１１２については、図１を用い説明したように、接地されているので、給電線３５を特に電磁波シールドで覆う必要はないが、給電線３４と同様に電磁波シールドで覆うようにしてもよい。

【0118】

なお、電磁波シールド８１，８２は、例えば、銅板やアルミニウム板（アルミニウム合金板を含む）で構成することができる。

【0119】

１１．型本体１１１，１２１に対する電極１１２，１２２および絶縁体１１３，１２３の配設形態
型本体１１１，１２１に対する電極１１２，１２２の接合形態について、図１４を用い説明する。図１４は、固定型１２における型本体１２１に対する電極１２２および絶縁体１２３の配設形態を示す模式断面図である。なお、図１４では、固定型１２だけを図示しているが、可動型１１についても同様の構成を有する。

【0120】

図１４に示すように、型本体１２１と電極１２２との間に介挿された絶縁体１２２は、Ｚ方向からの平面視において電極１２２よりも大きなサイズを有している。このため、電極１２２の端面１２２ａと型本体１２１の露出した上面１２１ａとの間の沿面距離（図１４の矢印）が、絶縁体１２３の端面１２３ｂに加えて、露出した上面１２３ａの分だけ長くとることができる。

【0121】

また、図１４に示すように、本実施形態では、型本体１２１に対して電極１２３を位置決めするためのノックピン９１がＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂により構成されている。これによっても、型本体１２１と電極１２３との間の沿面放電の抑制が図られている。

【0122】

さらに、図１４に示すように、固定型１２においては、型本体１２１に対して電極１２３を固定するためのボルト９３が、電極１２３との間に大型のカラー９２を介して締結されている。カラー９２も、ＰＥＥＫ樹脂を用い構成されている。このように大型のカラー９２を採用することにより、型本体１２１に対して同電位のボルト９３が電極１２３に対して長い沿面距離をもって配設されることになる。

【0123】

１２．給電線３４，３５の構成
電極１１２，１２２に対して接続される給電線３４，３５の構成について、図１５を用い説明する。図１５は、電極１２２に対して接続された給電線３４の形態を示す模式斜視図である。なお、図１５では、給電線３４だけを図示しているが、給電線３５についても同様の構成を有する。

【0124】

図１５に示すように、給電線３４は、Ｘ方向およびＹ方向の沿う方向に広がる電極１２２に対して面で接続されている。そして、給電線３４は、幅Ｗ_３４を有した帯状の導電部材（例えば、銅板）を用い構成されている。本実施形態においては、一例として給電線３４の幅Ｗ_３４は、６０～８０ｍｍ（例えば、７０ｍｍ）である。

【0125】

このように、給電線３４を帯状の導電部材を用い構成し、電極１２２に対して面で接続することとしているので、高周波交流電圧Ｅの印加時におけるエネルギロスの低減を図ることができ、樹脂材料７０の発熱ムラを少なくすることができる。

【0126】

［変形例］
上記実施形態では、樹脂材料７０の一例として熱可塑性の樹脂材料を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。熱硬化性の樹脂材料を対象としてもよい。熱硬化性の樹脂材料を射出する場合には、当該樹脂材料を硬化させる際に高周波交流電圧を印加すればよい。

【0127】

また、上記実施形態では、誘電加熱によりキャビティ１０a内を流動する樹脂材料７０の流動性を保持することとしたため、成形型１０に対して１つの射出ユニット２０を接続することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。キャビティ内を流動する樹脂材料の温度をキャビティ内全域で略同一とすることができるので、２つ以上の射出ユニットを接続することとしても、ヘアライン状の不良が生じ難く、優れた外観品質とすることができる。

【0128】

また、上記実施形態では、１つの固定型１２と１つの可動型１１との組み合わせを以って成形型１０を構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、３つ以上の型の組み合わせを以って構成された成形型を採用することもできる。

【0129】

また、上記実施形態では、成形型１０におけるキャビティ１０aの流動起点部１０ｂから流動終点部１０ｃまでの間で一対の電極１１２，１２２を設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、キャビティにおける樹脂材料の流動方向において、互いに間隔を空けた状態で複数の電極対を設けることとしてもよい。

【0130】

また、キャビティの形状などから空気放電が発生しやすいと考えられる箇所には、電極対を設けないこととしてもよい。

【符号の説明】

【0131】

１ 射出成形装置
１０ 成形型
１０ａ キャビティ
１０ｂ 流動起点部
１０ｃ 流動終点部
１０ｄ，１０ｅ 曲折部
１１ 可動型
１２ 固定型
２０ 射出ユニット（射出機）
３０ 高周波発振ユニット（高周波発振装置）
３４，３５ 給電線
５１，５２ 冷却液循環ユニット（冷却媒体供給装置）
１１１，１２１ 型本体
１１２，１２２ 電極
１１３，１２３ 絶縁体
１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇ，１２２ｅ，１２２ｄ，１２２ｆ 角部

【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】