JP2003220631A - 成形金型と成形方法と成形基板及び光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形基板の外周部にバリが生じることを防ぐと
ともに、長期間に渡り連続成形したときでも安定した成
形を行う。 【解決手段】固定側金型１と可動側金型２を有する成形
金型３のキャビティ５の外周部を形成するキャビティリ
ング２５が固定側鏡面板１１又は可動側鏡面板２１のい
ずれかの外周部と摺動するときに、キャビティリング２
５に超音波発振子２９で高周波振動を与えて、キャビテ
ィリング２５と固定側鏡面板１１又は可動側鏡面板２１
との摺動部の摩擦抵抗を軽減し、キャビティリング２５
と固定側鏡面板１１又は可動側鏡面板２１との摺動部の
隙間を非常に小さくしても摺動部にかじりが発生するこ
とを防止し、成形した基板の外周部にバリが生じること
を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ディスク等の
成形基板を作製する成形金型と成形方法とそれにより作
製された成形基板及び光ディスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤやＭＯ等のような種々の種類の光デ
ィスクが読取り専用や追記用及び書換用のそれぞれの用
途において利用されている。この光ディスクに用いられ
る基板は、生産性やコストの点からポリカーボネートを
主とする透明樹脂を射出成形法あるいは射出圧縮成形法
によって作製される。光ディスクを射出成形法により作
製する場合は、図６の断面図に示すように、固定側金型
１と可動側金型２とで構成される成形金型３を使用す
る。固定側金型１は、固定側鏡面板１１の中心に、樹脂
を供給するためのスプルブッシュ１２が設けられ、スプ
ルブッシュ１２の外側に、スタンパ４を保持するためス
タンパホルダ１３が設けられている。固定側鏡面板１１
のスタンパ４を保持する面の外周端には突当てリング１
４が設けられ、固定側鏡面板１１の外周部には、固定側
金型１と可動側金型２を閉じた際に両金型１，２の中心
を合わせるための固定側テーパーリング１５が設けられ
ている。可動側金型２は、可動側鏡面板２１の中心に光
ディスク基板の中心孔を打ち抜くためのカットパンチ２
２と、成形した光ディスク基板を突き出すフローティン
グパンチ２３とが設けられ、フローティングパンチ２３
の外側に可動側ブッシュ２４が設けられている。可動側
鏡面板２１の固定側金型１側の外周部には光ディスク基
板の外周面を形成するキャビティリング２５がボールベ
アリング２６を介して設けられ、キャビティリング２５
の固定側金型１側と反対の面と可動側鏡面板２１との間
にキャビティリング２５を固定側金型１側に突き出すた
めのバネ２７を有する。可動側鏡面板２１の外周部には
固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に、両金型１，
２の中心をあわせるための可動側テーパーリング２８が
設けられている。固定側金型１の突当てリング１４は、
図７の部分拡大図に示すように可動側金型２のキャビテ
ィリング２５が突き当たる際に、スタンパ４とキャビテ
ィリング２５の間に隙間３１ができるように高さが調整
されている。

【０００３】この成形金型３を用いて光ディスク基板を
射出成形するとき、成形機に取り付けた成形金型３は成
形機の型閉じ動作により、固定側テーパーリング１５と
可動側テーパーリング２８を嵌合させて固定側金型１と
可動側金型２の中心を一致させた状態で閉じる。このと
きキャビティリング２５は、バネ２７により固定側金型
１の突当てリング１４に押付けられる。キャビティ５は
スタンパホルダ１３とスタンパ４とキャビティリング２
５と可動側鏡面板２１と可動側ブッシュ２４とフローテ
ィングパンチ２３及びカットパンチ２２にて形成され
る。その後、成形機の射出ユニットにて３００℃以上で
加熱溶融された樹脂を、固定側金型１の中心に設けたス
プルブッシュ１２にあるスプルー１２１を通してキャビ
ティ５に充填する。この際、樹脂の充填圧力が型締め圧
力より高いと成形金型３が開くが、キャビティリング２
５はバネ２７にて固定側金型１の方向に押付けられてい
るため可動側金型２の移動に追従する。充填が完了した
後、カットパンチ２２を固定側金型１に向かって前進さ
せ、キャビティ５の中心に貫通穴を形成するとともに、
キャビティ５とスプルブッシュ１２内の樹脂を切断す
る。キャビティ５内の樹脂が冷却固化した後、成形金型
３を開きフローティングパンチ２３を前進させて光ディ
スク基板を成形金型３から取り出し、併せて、スプルブ
ッシュ１２内の樹脂も成形金型３内のエジェクタ（図示
せず）にて突き出される。

【０００４】このように射出成形法で、ＤＶＤ等記録密
度が高く、厚さが薄い光ディスク基板を成形するとき
に、樹脂の流動性を高めるために、例えば特開平８−６
６９４５号公報に示すように、成形金型３の温度や溶融
樹脂の温度を高く設定するようにしている。しかし、成
形金型３の温度や溶融樹脂の温度を高くすると、成形さ
れた光ディスク基板にバリが発生しやすくなり、特に外
周のバリにより光ディスク基板のインバランスやコーテ
ィング、印刷に不具合が生じている。

【０００５】成形された光ディスク基板の外周のバリの
発生を防止するためには、図６に示すキャビティリング
２５と可動側鏡面板２１との隙間３２とキャビティリン
グ２５とスタンパ４との隙間３１を狭くすれば良い。キ
ャビティリング２５とスタンパ４との隙間３１は突当て
リング１４の高さを適切にすることで対応が可能であ
る。しかし、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１
との隙間３２を狭くするとキャビティリング２５の内周
側面と可動側鏡面板２１の外周側面の間にかじりが生
じ、連続成形を行うと、このかじりにより摩耗粉が生
じ、この摩耗粉が隙間３２に介在してキャビティリング
２５の摺動不良やキャビティリング２５や可動鏡面板２
１の破損が生じる。

【０００６】これを防ぐために、例えば特開２０００−
４８４１６号公報に示す成形金型は、キャビティリング
２５と可動鏡面板２１の間にボールベアリング２６を設
け、キャビティリング２５をエア駆動により固定側に押
付けるようにしている。また、特開平７−２４３０２８
号に示す成形金型は、可動側鏡面板を、光ディスク基板
の平坦部を形成する第１の型体と、光ディスク基板の外
周部を形成する第２の型体に分割し、キャビティ内に樹
脂を注入した後、第１の型体を第２の型体に対して型閉
方向に移動させてキャビテイ内の樹脂を圧縮して成形し
た光ディスク基板の外周部にバリが生じることを防いで
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらキャビテ
ィリング２５と可動鏡面板２１の間にボールベアリング
２６を設けても、キャビティリング２５と可動鏡面板２
１との隙間３２が１０μｍ以下になるとかじりが生じて
しまう。また、可動側鏡面板を２分割すると、厚さが１
ｍｍ以下の光ディスク基板を成形するためには２分割し
た型体に微細な加工が要求されるため、加工精度の維持
や作製コストが問題になる。光ディスク基板を成形後
に、外周部のバリを切削に取り除く方法もあるが、この
場合、製造工数が増えるため、歩留まりを下げ、製造コ
ストが高くなるという問題がある。

【０００８】この発明は係る問題を解消し、外周部にバ
リが生じることを防ぐとともに、長期間に渡り連続成形
したときでも安定した成形を行うことができる成形金型
と成形方法とそれにより作製された成形基板及び光ディ
スクを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る成形金型
は、キャビティの平面部を形成する固定側金型の固定側
鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又
は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自在に設けら
れ、キャビティの外周部を形成するキャビティリングと
を有し、キャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して
基板を成形する成形金型において、キャビティリングに
直接又は間接的に高周波振動を与える高周波発生手段を
有し、キャビティリングが固定側鏡面板又は可動側鏡面
板のいずれかの外周部と摺動するときに、キャビティリ
ングに高周波振動を与えて、摺動面の摩擦抵抗を軽減す
ることを特徴とする。

【００１０】上記高周波発生手段は超音波を発生してキ
ャビティリングに高周波振動を与えたり、電磁波を発生
してキャビティリングに高周波振動を与える。

【００１１】また、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のい
ずれか一方にスタンパを設けて、外周部にバリのない光
ディスク基板を安定して成形する。

【００１２】この発明に係る成形方法は、キャビティの
平面部を形成する固定側金型の固定側鏡面板と可動側金
型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又は可動側鏡面板の
いずれかの外周部に摺動自在に設けられ、キャビティの
外周部を形成するキャビティリングとを有する成形金型
のキャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して基板を
成形する成形方法において、型閉め開始から型開完了ま
での間に、キャビティリングに直接又は間接的に高周波
振動を与えて基板を成形することを特徴とする。

【００１３】この発明の成形基板や光ディスクは上記成
形金型で成形して作製したことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の成形金型の構成
を示す断面図である。例えば光ディスク基板等の薄型の
基板を成形する成形金型３は固定側金型１と可動側金型
２とを有する。固定側金型１は、固定側鏡面板１１の中
心に、樹脂を供給するためのスプルブッシュ１２が設け
られ、スプルブッシュ１２の外側に、スタンパ４を保持
するためスタンパホルダ１３が設けられている。固定側
鏡面板１１のスタンパ４を保持する面の外周端には突当
てリング１４が設けられ、固定側鏡面板１１の外周部に
は、固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に両金型
１，２の中心を合わせるための固定側テーパーリング１
５が設けられている。可動側金型２は、可動側鏡面板２
１の中心に光ディスク基板の中心孔を打ち抜くためのカ
ットパンチ２２と、成形した光ディスク基板を突き出す
フローティングパンチ２３とが設けられ、フローティン
グパンチ２３の外側に可動側ブッシュ２４が設けられて
いる。可動側鏡面板２１の固定側金型１側の外周部には
光ディスク基板の外周面を形成するキャビティリング２
５がボールベアリング２６を介して設けられ、キャビテ
ィリング２５の固定側金型１側と反対の面と可動側鏡面
板２１との間にキャビティリング２５を固定側金型１側
に突き出すためのバネ２７を有する。可動側鏡面板２１
の外周部には固定側金型１と可動側金型２を閉じた際
に、両金型１，２の中心を合わせるための可動側テーパ
ーリング２８が設けられている。キャビティリング２５
の内部には超音波発振子２９が設けられている。この超
音波発振子２９は、必要な周波数と出力を得ることがで
きれば良く、振動体に酸化チタンや酸化バリウム等のセ
ラミックスを用いたものであり、超音波発振子２９の構
造としてソリッドタイプを貼り付けたり、あるいはラン
ジュバン型をボルトで固定する方法等がある。この超音
波発振子２９は、図２のブロック図に示すように、成形
機制御装置４０からの信号により発信信号を出力する超
音波発信機４１に接続されている。

【００１５】また、図３の部分拡大図に示すキャビティ
リング２５の側面と可動側鏡面板２１の側面とで形成さ
れる隙間３２は１０μｍ以下に形成されている。このキ
ャビティリング２５と可動側鏡面板２１の中心を一致さ
せるために、キャビティリング２５の側面と可動側鏡面
板２１の側面とボールベアリング２６との各クリアラン
スは零が望ましい。また、固定側金型１の突当てリング
１４は、可動側金型２のキャビティリング２５が突き当
たる際に、スタンパ４とキャビティリング２５の間に隙
間３１ができるように高さが適切に調整されている。

【００１６】この成形金型３の固定側金型１を例えば横
型成形機の固定側取付部に取付け、可動側金型２を成形
機の可動側取付部に取り付ける。この成形機に取付けら
れた成形金型３は、成形機の型閉じ動作により、固定側
テーパーリング１５と可動側テーパーリング２８を嵌合
させることにより固定側金型１と可動側金型２の中心を
一致させた状態で閉じる。このとき成形機制御装置４０
からの型閉め開始信号を受信した超音波発信機４１がキ
ャビティリング２２に設けた超音波発振子２９に発信信
号を出力する。超音波発振子２９は発信信号が入力する
と超音波振動してキャビティリング２５に超音波を印加
する。このキャビティリング２５はバネ２７により固定
側金型１の突当てリング１４に押しつけるように移動す
る。このキャビティリング２５が移動するときに、超音
波で振動しているから、キャビティリング２５と可動側
鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗は小さくなり、
キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との隙間３２
が例えば１０μｍ以下であってもキャビティリング２５
と可動側鏡面板２１の間にかじりを生じないで移動でき
る。

【００１７】次に、成形機の射出ユニットにて３００℃
以上で加熱溶融された樹脂を、固定側金型１の中心に設
けたスプルブッシュ１２にあるスプルー１２１を通して
キャビティ５に充填する。この際、樹脂の充填圧力が型
締め圧力より高いと成形金型３は開くが、キャビティリ
ング２５はバネ２７にて固定側金型１の方向に押付けら
れているため可動側金型２の移動に追従する。このとき
も、キャビティリング２５が超音波で振動している間、
キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との間の見か
け上の摩擦抵抗は小さくなるため、隙間３２が１０μｍ
以下であってもキャビティリング２５と可動側鏡面板２
１の間にかじりが生じることを防ぐことができる。キャ
ビテイ５に対する樹脂の充填が完了した後、カットパン
チ２２を固定側金型１に向かって前進させ、キャビティ
５の中心に貫通穴を形成するとともに、キャビティ５と
スプルブッシュ１２内の樹脂を切断する。このキャビテ
ィ５内の樹脂が冷却固化したのち成形金型３を開く。こ
の成形金型３を開く際にも、キャビティリング２５は可
動側鏡面板２１に対して固定側に前進するが、キャビテ
ィリング２５が超音波で振動している間、キャビティリ
ング２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵
抗は小さくなり、キャビティリング２５と可動側鏡面板
２１の間にかじりが生じることを防ぐことができる。

【００１８】成形機の型開動作が完了して、成形機制御
装置４０から型開完了の信号が超音波発信機４１に出力
されると、超音波発信機４１は超音波発振子２９に出力
している発信信号を停止し、超音波発振子２９の超音波
振動を停止させる。そして型開完了と同時にフローティ
ングパンチ２３を前進させて成形基板を可動側金型２か
ら浮き上がらせ、取出し機により取り出す。

【００１９】このように成形金型３の温度や溶融樹脂の
温度を余り高くしないとともに、キャビティリング２５
と可動側鏡面板２１との隙間３２を例えば１０μｍ以下
と狭くすることにより、成形した成形基板の外周部にバ
リが生じることを防ぐことができ、例えば光ディスク基
板を成形した場合に、良質な光ディスク基板を作製する
ことができる。

【００２０】上記説明ではキャビティリング２５に超音
波振動子２９を設けた場合について示したが、図４の部
分拡大図に示すように、固定側金型１の突当てリング１
４に超音波振動子２９を設けても良い。この場合、成形
機に取り付けた成形金型３は成形機の型閉じ動作によ
り、固定側テーパーリング１５と可動側テーパーリング
２８を嵌合させることにより固定側金型１と可動側金型
２の中心を一致させた状態で閉じる。このとき、成形機
制御装置４０の型閉め開始信号を受信した超音波発信機
４１が突当てリング１４に設けた超音波発振子２９に発
信信号を出力する。超音波発振子２９は入力した発信信
号で超音波振動して突当てリング１４に超音波を印加す
る。一方、可動側金型２のキャビティリング２５はバネ
２７により突当てリング１４に押付けるように移動す
る。このキャビティリング２５が突当てリング１４に接
触すると、突当てリング１４からキャビティリング２５
に超音波振動が伝達してキャビティリング２５が振動す
る。このキャビティリング２５が振動している間、すな
わち型閉め開始から型開完了までの間、キャビティリン
グ２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗
は小さくなり、キャビティリング２５と可動側鏡面板２
１の隙間３１が例えば１０μｍ以下であっても、キャビ
ティリング２５と可動側鏡面板２１の間にかじりが生じ
ることを防ぐことができる。

【００２１】ここで突当てリング１４に設けた超音波発
振子２９を型閉め開始から型開完了までのあいだ駆動す
る場合について説明したが、突当てリング１４に設けた
超音波発振子２９は常時駆動させておいても良い。

【００２２】また、キャビティリング２５又は突当てリ
ング１４に超音波振動子２９を設ける代わりに、例えば
図５の部分拡大図に示すように、キャビティリング２５
と超音波振動子２９の間にホーン４２を設けて、超音波
振動子２９で発生した超音波をキャビティリング２５に
伝達するようにしても良い。このように超音波振動子２
９をホーン４２を介してキャビティリング２５又は突当
てリング１４に連結るすることにより、キャビティリン
グ２５又は突当てリング１４に超音波を効率良く伝達す
ることができるとともに、超音波発振子２９の大きさや
出力などの制約がなくなり、超音波発振子２９の選択の
幅を広げることができる。

【００２３】キャビティリング２５又は突当てリング１
４に、超音波振動子２９による超音波で高周波振動を与
える場合について説明したが、超音波以外の電磁波によ
り高周波振動を与える用にしても良い。例えばコイルと
磁石で構成された電磁振動子を設け、コイルに高周波の
交流電流を流してＮ極とＳ極を交互に発生させ、コイル
で発生したＮ極とＳ極と、磁石のＮ極とＳ極との吸引と
反発により振動を発生させ、この振動をキャビティリン
グ２５又は突当てリング１４に伝達するようにしても良
い。このような電気振動子を使用することにより、耐久
性を高めて成形金型３のメンテナンスを容易にすること
ができる。

【００２４】また、前記成形金型３はスタンパ４を固定
側金型１に設け、キャビティリング２５を可動側金型２
に設けた場合について説明したが、スタンパ４を可動側
金型２に設けキャビティリング２５を固定側金型１に設
けても良い。また、ボールベアリング２６をキャビティ
リング２４と可動側鏡面板２１の間に設けた場合につい
て説明したが、ボールベアリング２６をキャビティリン
グ２５と可動側テーパリング２８の間に設け、キャビテ
ィリング２５と可動側鏡面板２１が接触しないようにし
ても良い。

【００２５】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、キャビ
ティの外周部を形成するキャビティリングが固定側鏡面
板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部と摺動するとき
に、キャビティリングに高周波振動を与えて、キャビテ
ィリングと固定側鏡面板又は可動側鏡面板との摺動部の
摩擦抵抗を軽減することにより、キャビティリングと固
定側鏡面板又は可動側鏡面板との摺動部の隙間を非常に
小さくしても摺動部にかじりが発生することを防止し、
成形した基板の外周部にバリが生じることを防ぐことが
できる。

【００２６】また、キャビティリングと固定側鏡面板又
は可動側鏡面板との摺動部にかじりが発生することを防
ぐことにより、長期間連続的に使用しても成形金型が破
損することを防ぐことができ、良質な成形基板を安定し
て作製することができる。

【００２７】また、超音波又は電磁波を発生してキャビ
ティリングに高周波振動を与えることにより、簡単な構
成でキャビティリングに安定した高周波振動を与えるこ
とができるとともに、耐久性を高めて成形金型のメンテ
ナンスを容易にすることができる。

【００２８】さらに、固定側鏡面板又は可動側鏡面板の
いずれか一方にスタンパを設けることにより、外周部に
バリのない光ディスク基板を安定して成形することがで
きる。

【００２９】また、キャビティリングに高周波振動を与
える成形金型で成形基板や光ディスクを作製することに
より、外周部にバリがない良質な成形基板や光ディスク
を安定して作製することができ、良質な成形基板や光デ
ィスクを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の成形金型の構成を示す断面図であ
る。

【図２】超音波振動子の駆動部の構成を示すブロック図
である。

【図３】この発明の成形金型の部分拡大図である。

【図４】この発明の第２の成形金型の部分拡大図であ
る。

【図５】この発明の第３の成形金型の部分拡大図であ
る。

【図６】従来の成形金型の構成を示す断面図である。

【図７】従来の成形金型の部分拡大図である。

【符号の説明】

１；固定側金型、２；可動側金型、３；成形金型、４；
スタンパ、５；キャビティ、１１；固定側鏡面板、２
１；可動側鏡面板、２５；キャビティリング、２９；超
音波発振子。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティの平面部を形成する固定側金
   型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定
   側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自
   在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビテ
   ィリングとを有し、キャビティに溶融樹脂を射出充填し
   て冷却して基板を成形する成形金型において、 上記キャビティリングに直接又は間接的に高周波振動を
   与える高周波発生手段を有することを特徴とする成形金
   型。
2. 【請求項２】 上記高周波発生手段は超音波を発生して
   キャビティリングに高周波振動を与える請求項１記載の
   成形金型。
3. 【請求項３】 上記高周波発生手段は電磁波を発生して
   キャビティリングに高周波振動を与える請求項１記載の
   成形金型。
4. 【請求項４】 上記固定側鏡面板又は可動側鏡面板のい
   ずれか一方にスタンパを有し、光ディスク基板を成形す
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の成形金型。
5. 【請求項５】 キャビティの平面部を形成する固定側金
   型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定
   側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自
   在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビテ
   ィリングとを有する成形金型のキャビティに溶融樹脂を
   射出充填して冷却して基板を成形する成形方法におい
   て、 型閉め開始から型開完了までの間に、キャビティリング
   に直接又は間接的に高周波振動を与えて基板を成形する
   ことを特徴とする成形方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれかの成形金型で
   作製したことを特徴とする成形基板。
7. 【請求項７】 請求項４に記載の成形金型で作製したこ
   とを特徴とする光ディスク基板。