JP2001250283A - 情報記録媒体の基板成形方法及び成形装置 - Google Patents
情報記録媒体の基板成形方法及び成形装置Info
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Abstract
留する応力を成形工程にて抑制することで、反りの小さ
い基板を得ることが出来るように、情報記録媒体の製造
方法を工夫すること。 【解決手段】カットパンチを内蔵した成形機による情報
記録媒体の基板成形法について、カットパンチにかかる
押圧力を制御することでキャビティ内中央部とスプルと
を微小隙間で連通させた状態で型締めを行うことによ
り、情報記録媒体の成形基板の内周部の圧力をスプル側
に解放して、成形基板の内周部に残留する応力を抑制す
ること。カットパンチにかかる押圧力を適宜制御して、
スプルとキャビティがわずかのクリアランスを介してつ
ながった状態にカットパンチを保持させ、この状態から
ゲートカットと同時、またほぼ同時に型締めすると、キ
ャビティ内の中心部の樹脂がゲートを通ってスプルに逆
流するので、キャビティ内圧が解放され、キャビティ内
の中心部の残留応力が低減される。したがって、成形基
板の内周部の応力が抑制され、該応力による基板の反り
が抑制される。
Description
報記録媒体の基板を射出成形する基板成形方法、殊にカ
ットパンチを内蔵した成形機による上記成形方法に関す
るものであり、成形基板内周部の応力による変形を可及
的に抑制して、成形基板の品質を向上させることができ
るものである。
出成形法で成形する方法は、情報記録用のピットやグル
ーブが記録されたスタンパを装着した金型を閉じて形成
される空間(キャビティ)に溶融樹脂を射出充填してか
ら、ゲート部を金型内部のカットパンチで打ち抜き、ス
プルと基板を分離し、冷却後に金型を開いて成形品を取
り出すという手順で行われる。この基板成形方法の従来
例として特開平9−198723号公報に記載されたも
のがあり、このものは成形基板のゲート部をカットパン
チで打ち抜くことに伴う品質低下の問題を解消しようと
するものであり、情報記録用のグルーブ、ピットを成形
基板上に形成するためのスタンパーが装着された成形金
型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、上記金型内
部のカットパンチで成形基板のゲート部を打ち抜いて上
記基板を製造するに際し、上記ゲート部を打ち抜いて
後、微小時間経過するまで、または型開きまでの間に、
カットパンチ圧力を段階的に、あるいは連続的に解放方
向へ制御しつつ、カットパンチを前進保持してから後退
させるようにしたものである。この他に公知のものとし
て、特公平7−29646号公報に記載された「光学式
ディスク基板の製造方法」や、特公平7−80220号
公報に記載された「ディスク成形金型」がある。
み取りのマージンを得るため、基板板厚が0.6mmと
薄くなり、その厚さがCDの半分になった。そのため、
溶融樹脂充填時のキャビティ内流動抵抗が大きく、樹脂
のキャビティ全体への均一な充填が難しくなっている。
この現象への対応策として、樹脂温度を高くしてキャビ
ティ内での溶融樹脂の流動性を高くしたり、充填時の型
締め圧力を樹脂充填圧力よりも低くしておいて、充填圧
力で金型を充填時に微少量後退させてから再型締めする
成形法、またはキャビティの厚さを充填時に一時的に厚
くしておいて、キャビティ内の流動抵抗を低減する射出
圧縮法等が検討されている。しかし、基板中心から樹脂
を充填するので、充填された樹脂の表層固化のために樹
脂の有効流路の厚さが狭小になる。この有効流路厚さの
狭小のために外周側に比べてキャビティ内周部での流動
抵抗が大きく、成形基板の内周部に応力が外周部に比し
て大きくなり、その差が大きくなる。この応力差の増大
によって成形された基板の反りが助長され、その結果、
良好な製品の製造が出来なくなる。
媒体の成形基板の内周部に残留する応力を成形工程にて
抑制することで、反りの小さい基板を得ることが出来る
ように、情報記録媒体の製造方法を工夫することをその
課題とするものである。
めに講じた手段は、カットパンチを内蔵した成形機によ
る情報記録媒体の基板成形法について、カットパンチに
かかる押圧力を制御することでキャビティ内中央部とス
プルとを微小隙間で連通させた状態で型締めを行うこと
により、情報記録媒体の成形基板の内周部の圧力をスプ
ル側に解放して、成形基板の内周部に残留する応力を可
及的に抑制することである。
スプルとキャビティがわずかのクリアランスを介してつ
ながった状態にカットパンチを保持させ、この状態から
ゲートカットと同時、またほぼ同時に型締めすると、キ
ャビティ内の中心部の樹脂がゲートを通ってスプルに逆
流するので、キャビティ内圧が解放され、キャビティ内
の中心部の残留応力が低減される。したがって、成形基
板の内周部の応力が抑制され、該応力による基板の反り
が抑制される。
わせることで1.2mm厚の製品とするものであるか
ら、貼り合わせによって基板の反りをある程度までは矯
正できるが、基板の反りが大きいときはこれを矯正する
ことができない。また、貼り合わせによる反り矯正で発
生した応力が基板複屈折や製品の経時安定性に影響す
る。この実施態様1は請求項2に対応するものであり、
これは、反りの小さい基板を用いて、これの安定した貼
り合わせが行われるので、この貼り合わせ作業を能率
的、効率的に行うことができ、かつ経時安定性の高い情
報記録媒体を得ることができるものである。
程が完了してからカットパンチを突き出してゲートカッ
トを行う。また、DVDの成形では、溶融樹脂充填時の
型締め圧力を充填圧力より低くしておいて充填時に金型
を微少量後退させてから再型締めする成形法、または充
填時のキャビティ厚を厚くする射出圧縮法が行われてい
るが、これらの方法では圧力をかけるためゲートカット
を行った後に再度型締めを加える。そのため、充填時に
生じた応力が成形品内に残る。実施態様2は請求項3に
対応するものであり、これは、ゲートカットのタイミン
グの0.02秒前後以内に型締めを行うことで、金型キ
ャビティとスプル間で樹脂を逆流させ、これによって充
填時に生じた応力を解放して緩和させるものである。
工程が完了してからカットパンチを突き出してゲートカ
ットを行う際に一度に基板中心部分を打ち抜く。そのた
め、充填時に生じた応力が成形品内に残る。実施態様3
は請求項4に対応するものであり、これは、カットパン
チの突き出しを多段に制御することで型締め中にキャビ
ティとスプル間に逆流のための流路を一時的に残し、充
填時に生じた応力をスプル(ゲート)へ解放して緩和さ
せるものである。
填工程が完了してからカットパンチを突き出してゲート
カットを行う際に、カットパンチの圧力をゲート打ち抜
きに必要な圧力に設定して行っている。そのため、カッ
トパンチはゲート部の樹脂を瞬時に押しつぶしてゲート
が遮断されるので、充填時に生じた応力が逃がされるこ
とはなく、成形品内に残ることになる。実施態様4は請
求項5に対応するものであり、これは、カットパンチに
圧力センサを組込、圧力をトリガーにして突き出しを多
段に制御することで、金型キャビティとスプル間に逆流
のための流路を一時的に残して、溶融樹脂充填時に発生
した応力をスプル(ゲート)へ解放して緩和させ、その
後にゲートカットするものである。
に圧力センサが組み込まれていないため、そのままでは
カットパンチにかかる圧力を検知することはできない。
実施態様5は請求項6に対応するものであり、これは、
圧力検知のため、圧力センサを金型内のカットパンチユ
ニットに組み込んで、上記圧力を検知するようにしたも
のである。
に圧力センサが組み込まれていないため、そのままでは
カットパンチにかかる圧力を検知することはできない。
実施態様6は請求項7に対応するものであり、これは、
圧力検知のため、圧力センサを成形機内のカットパンチ
シリンダに組み込んで、上記圧力を検知するようにした
ものである。
程が完了してからカットパンチを突き出してゲートカッ
トを行う際に、カットパンチのストロークをゲート打ち
抜きに必要な量に設定して、この設定に基づいてゲート
打ち抜きを行っている。そのため、カットパンチはゲー
トカット位置まで瞬時に突き出しゲートが遮断されるの
で、充填時に生じた応力が逃がされることはなく、成形
品内に残ることになる。実施態様7は請求項8に対応す
るものであり、これは、カットパンチに位置センサを組
込み、カットパンチの作動位置をトリガーにしてその突
き出しを多段に制御することで、キャビティとスプル間
に逆流のための流路を一時的に残し、これで充填時に発
生した応力をスプルへ解放して緩和させ、その後、ゲー
トを完全に打ち抜くようにしたものである。
に位置センサは組み込まれていないため、カットパンチ
の作動位置を検知することはできない。実施態様8は請
求項9に対応するものであり、これは、カットパンチの
作動位置を検知できるようにするため、位置センサを金
型内のカットパンチユニットに組み込んだものである。
に位置センサは組み込まれていないため、カットパンチ
の作動位置を検知することはできない。実施態様9は請
求項10に対応するものであり、これは、カットパンチ
の作動位置を検知するため、位置センサを成形機内のカ
ットパンチシリンダに組み込んだものである。
る。図1に実施例1の成形機の概要を示している。固定
側プラテン102と受圧板104がタイバー101で連
結され、タイバー101に可動側プラテン103が上下
に摺動自在に案内、支持され、該可動側プラテン103
が型締めピストン106と連結されており、型締めシリ
ンダ105に油圧を供給して型締めピストン106を上
下に駆動することによって、金型の開閉が行われる。型
締めピストン106内にカットパンチシリンダ107が
あって、該カットパンチシリンダ107にカットパンチ
24を駆動するカットパンチピストン108が嵌合され
ている。カットパンチシリンダ107に油圧を供給する
ことで上記カットパンチピストン108が上下に駆動さ
れ、これによってカットパンチ24が上下に駆動され
る。また、成形品を金型から突き出すエジェクタを駆動
するためのエジェクタユニット109が型締めピストン
106に備えられており、該エジェクタユニット109
のロッドがカットパンチピストン108の中心孔に摺動
自在に挿入されて、カットパンチピストン108を貫通
している。油圧源124からの油圧が油圧制御手段12
3、電磁バルブ122を介して上記上記カットパンチシ
リンダ107に供給される。そしてこの油圧の供給は制
御手段121からの制御信号によって電磁バルブ122
で制御され、またその油圧は制御手段121からの制御
信号によって油圧制御手段123で調整される。
よびカットパンチの動作状態が示されている。図2は固
定側金型1と可動側金型2が閉じた状態を示しており、
固定側金型1には、スプルブッシュ11、スタンパ14
を固定するスタンパ押え12、固定側鏡面13、固定側
ガイドリング15が設けられており、可動側金型には、
ゲートカット及び成形品(基板)に中心孔を形成するカ
ットパンチ24、カットパンチ24にかかる押圧力を検
知する圧力センサ27、成形品を金型より突き出すエジ
ェクタスリーブ25、可動ブッシュ23、可動側鏡面2
6、成形品外径を決めるキャビリング22、可動側ガイ
ドリング21が設けられている。成形機の射出ユニット
(図示せず)より圧入される溶融樹脂は、ノズル34か
ら入り、スプルブッシュ11内のスプル31、ゲート3
3を通りキャビティCに充填される。図2はキャビティ
Cに溶融樹脂が射出充填された状態、すなわち充填工程
完了時の状態を示している。
る状態を示している。充填工程が完了した後、カットパ
ンチシリンダ107に油圧を供給してカットパンチピス
トン108を前方へ駆動する。このときカットパンチピ
ストン108のロッドの先端が圧力センサ27を介して
カットパンチ24を押して、カットパンチ24を突き出
し、これによって樹脂32のゲート33の部分を打ち抜
くことでゲートカットが行われる。この際、カットパン
チシリンダ107には、ゲート33の部分を打ち抜くの
に必要な圧力より少し低圧力の油圧がかけられ、この油
圧は、制御手段121からの制御信号で油圧制御手段1
23によって制御される。したがって、カットパンチ2
4は完全にゲート33を打ち抜くことは出来ないので、
スプル31(ゲート33)とキャビティCがわずかのク
リアランスを介してつながった状態にあり、このクリア
ランスによってキャビティCとスプル31(ゲート3
3)間に微小流路が残される。カットパンチ24のゲー
トカット動作とほぼ同時に型締めが行われ、この型締め
によりキャビティCの圧力が高くなる。このため、キャ
ビティC内の樹脂32がゲート33を通ってスプル31
に逆流するので、このとき、キャビティC内の圧力がゲ
ート33付近、スプル31内の圧力とほぼ同じになる。
型締めがゲートカットより先に行われると、樹脂充填中
のキャビティ内圧が高くなり、充填が完全にはなされな
い。また、過度の充填圧力がゲート33付近にかかり、
この過度の充填圧力のために成形品の残留応力が大きく
なる。逆にゲートカット後(上記クリアランス形成後)
に型締めが行われると、型締めの間にゲート部の樹脂の
固化が進むので上記のような樹脂の逆流はほとんどな
く、したがって、樹脂充填時の応力がそのまま成形品に
残ってしまうことになる。以上のことから型締めは、ゲ
ートカットのタイミングの0.02秒前後に行うのがよ
い。
ゲート33付近の圧力を間接的に検知するが、スプル3
1(ゲート33)とキャビティCがわずかのクリアラン
スを介してつながった状態(図3の状態)にあって、こ
のゲートカットとほぼ同時に型締めが行われる。そし
て、この型締めによるキャビティCの圧力が所定圧にな
った時、制御手段121から油圧制御手段123へ、カ
ットパンチシリンダ107への供給油圧を増大させる指
令が出される。この増大された油圧がカットパンチシリ
ンダ107に与えられると、カットパンチ24が図2の
状態からさらに突き出されてゲート33が打ち抜かれ
る。この状態を図4に示している。キャビティC内の樹
脂がゲート33、スプル31に逆流することで、キャビ
ティC内周部の応力が解放される。キャビティC内周部
の応力が解放された状態で樹脂を冷却固化させて後、型
締めシリンダ105にかかる油圧を型開方向に切り替
え、型締めピストン106を後退させて金型を開き、取
り出し機(図示せず)が成形品を受け取りに来たとき、
成形品をエジェクタ25で突き出してこれを受け渡す。
7bを設け、カットパンチ24の突き出し位置を位置セ
ンサ27bによる位置検知信号に基いて制御する実施例
2の概略を示している。このものにおいては、閉じた金
型内のキャビティCに溶融樹脂を充填し、充填工程完了
後に、カットパンチシリンダ107aに油圧を供給して
カットパンチピストン108を駆動する。カットパンチ
シリンダ(ロッド側シリンダ)107bへの油圧ライン
に流量制御弁125が設けられており、カットパンチ2
4が所定の位置まで動いたとき、これを位置センサ27
bで検知し、流量制御弁125を閉じる。これによって
カットパンチシリンダ107b内に圧油が閉じ込めら
て、カットパンチピストン108が流体ロックされ、こ
の流体ロックのためにカットパンチピストン108の前
進、後退が阻止されるので、金型内のカットパンチ24
もゲート手前の所定の位置に停止し、保持される。キャ
ビティCに型締め圧をかけると、キャビティC内の樹脂
がゲート側に逆流される。それから所定時間経過後に流
量制御弁125を開いてカットパンチピストン108を
前進駆動し、金型内のカットパンチ24を突き出させ
る。これによってゲートカットが完了する。その後、キ
ャビティ内樹脂が冷却固化した段階で、型締めシリンダ
105にかかる油圧を型開方向に切り替え、型締めピス
トン105を後退させて金型を開き、取り出し機(図示
せず)が成形品を受け取りに来たとき、成形品をエジェ
クタ25で突き出してこれを取り出し機に受け渡す。な
お、上記実施例では、ゲートカットのタイミングを充填
工程完了後としているが、射出完了など成形品質により
任意に変更出来る。
ンサ27bを金型内のカットパンチ24に組み込んだ実
施例を説明したが、カットパンチピストンにかかる圧
力、カットパンチピストンの作動位置を正確に検知でき
るものであればよいのであるから、この圧力センサ2
7、位置センサ27bを上記作用を奏し得る形態でカッ
トパンチピストン108に組み込むことも可能である。
また、上記実施例は情報記録媒体の基板成形機のカット
パンチ駆動手段を油圧ピストンにしたものであるが、こ
れを電動モータと減速機などからなる電気的な駆動機構
にして、カットパンチの作動位置を正確に制御、保持で
きるようにすることも可能である。なお、以上における
「圧力センサ」は、カットパンチにかかる押圧力のセン
サであって、必ずしも油圧、空気圧などの流体圧力のセ
ンサを意味するものではないが、カットパンチピストン
を駆動する油圧を油圧センサで検知することによっても
カットパンチにかかる押圧力、ひいてはゲート33付近
の圧力を検知することができる。したがって、上記の場
合は上記油圧センサが上記「圧力センサ」に当たる。ま
た、上記「位置センサ」はカットパンチの前進動作中の
位置を検知するものであるから、例えばポテンシオメー
タをこの「位置センサ」として利用することもできる
が、カットパンチの位置を微細に、かつ正確に検知でき
るものであれば、その種類、配置、直接の検知対象は適
宜選択されることである。
効果を特許請求の範囲の各請求項毎にまとめると次のと
おりである。 (1)請求項1に対応する作用効果 成形基板の内周部に残留する応力を成形工程にて制御す
ることで、反りの小さい基板を得ることが出来る。 (2)請求項2に対応する作用効果 請求項1に係る発明によって反りの小さい基板が得られ
るので、これを安定して貼り合わせることが出来、経時
安定性のある情報記録媒体を得ることが出来る。 (3)請求項3に対応する作用効果 ゲートカットと型締めとを微少時間で連動させること
で、金型キャビティとスプル間の樹脂の流動を生じさ
せ、溶融樹脂充填時に生じた応力が解放されて緩和され
るので、基板の反りを小さくすることが出来る。 (4)請求項4に対応する作用効果 ゲートカットと型締めとを微少時間で連動させること
で、金型キャビティとスプル間の樹脂の流動を生じさ
せ、溶融充填時に生じた応力が解放されて緩和されるの
で、基板の反りを小さくすることが出来る。 (5)請求項5に対応する作用効果 カットパンチに圧力センサを組込み、金型キャビティと
スプル間の樹脂のスプル側への流動を生じさせ、その後
にゲートカットが完了させるので、上記応力を確実に緩
和することが出来る。 (6)請求項6に対応する作用効果 圧力センサを金型内のカットパンチユニットに組み込ん
だことで、成形機の改造が不要である。 (7)請求項7に対応する作用効果 圧力センサを成形機内のカットパンチシリンダに組み込
んだことで、金型の改造が不要である。 (8)請求項8に対応する作用効果 カットパンチに位置センサを組込み、金型キャビティと
スプル間の樹脂の流動が可能な流路を形成するため、上
記の応力を確実に緩和することが出来る。 (9)請求項9に対応する作用効果 カットパンチの作動位置を検知する位置センサを金型内
のカットパンチユニットに組み込んだことで、成形機の
改造が不要である。 (10)請求項10に対応する作用効果 カットパンチの動作位置センサを成形機内のカットパン
チシリンダに組み込んだことで、金型の改造が不要であ
る。
実施例1の要部断面図である。
す、実施例1の要部断面図である。
ち抜かれている状態を示す、実施例1の要部断面図であ
る。
Claims (14)
- 【請求項1】カットパンチを内蔵した成形機による情報
記録媒体の基板成形方法において、 カットパンチにかかる押圧力を制御することで上記情報
記録媒体の成形基板の内周部の圧力をスプル側に解放し
て、成形基板の内周部に残留する応力を制御することを
特徴とする基板成形方法。 - 【請求項2】請求項1の成形方法により製造された基板
を貼り合わせた情報記録媒体。 - 【請求項3】請求項1の成形方法において、ゲートカッ
トのタイミングの±0.02秒以内に型締め圧力をかけ
ることを特徴とする基板成形方法。 - 【請求項4】ゲートカットするためのカットパンチの突
き出しを多段に制御することを特徴とする請求項1の基
板成形方法。 - 【請求項5】請求項4のカットパンチ突き出しを多段に
制御するために、カットパンチに圧力センサを設け、カ
ットパンチにかかる圧力を検知することで、カットパン
チの突き出しを多段に制御することを特徴とする基板成
形方法。 - 【請求項6】請求項4のカットパンチ突き出しを多段に
制御するために、金型に圧力センサを設け、カットパン
チにかかる圧力を検知することで、カットパンチの突き
出しを多段に制御することを特徴とする基板成形方法。 - 【請求項7】請求項4のカットパンチ突き出しを多段に
制御するために、圧力センサを成形機内に設け、カット
パンチにかかる圧力を検知することで、カットパンチの
突き出しを多段に制御することを特徴とする基板成形方
法。 - 【請求項8】請求項4のカットパンチ突き出しを多段に
制御するために、カットパンチに位置センサを組み込
み、該カットパンチの作動位置を検知することで、カッ
トパンチの突き出し量を多段に制御することを特徴とす
る基板成形方法。 - 【請求項9】上記位置センサを金型内のカットパンチユ
ニットに組み込んだ請求項8の基板成形方法。 - 【請求項10】上記位置センサを成形機内のカットパン
チシリンダに組み込んだ請求項8の基板成形方法。 - 【請求項11】カットパンチを内蔵した情報記録媒体の
基板成形装置において、 カットパンチにかかる押圧力を検知する圧力センサを有
し、カットパンチの駆動手段、該駆動手段の駆動停止制
御手段、上記カットパンチの押圧力を調整する押圧力制
御手段を有し、上記圧力センサからの検知信号及び時間
信号に基いて制御手段により、カットパンチの駆動停
止、カットパンチに対する駆動力を制御する基板成形装
置。 - 【請求項12】カットパンチを内蔵した情報記録媒体の
基板成形装置において、 カットパンチの作動位置を検知する位置センサを有し、
カットパンチの駆動手段、該駆動手段の駆動停止制御手
段、上記カットパンチの押圧力を調整する押圧力制御手
段を有し、上記位置センサからの検知信号、時間信号に
基いて制御手段により、カットパンチの一時駆動停止及
びカットパンチに対する駆動力を制御する基板成形装
置。 - 【請求項13】上記のカットパンチの駆動手段が油圧駆
動手段である請求項11または請求項12の基板成形装
置。 - 【請求項14】上記のカットパンチの駆動手段が電気的
駆動手段である請求項11または請求項12の基板成形
装置。
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