JP2004148629A - 光ディスク用金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】高密度光ディスクの基板を成形する際、固定側にスプルー残りを発生しないような金型を提供する。
【解決手段】鏡面間に形成されたキャビティにおいて樹脂を射出形成する光ディスク用金型の可動側カットパンチに突起部を設け、突起部の外周部の少なくとも一部にアンダーカット部を設ける。この金型では、スプルー部のヒケの影響を排除し、固定側にスプルー残りを発生しない。
【選択図】 図１
【解決手段】鏡面間に形成されたキャビティにおいて樹脂を射出形成する光ディスク用金型の可動側カットパンチに突起部を設け、突起部の外周部の少なくとも一部にアンダーカット部を設ける。この金型では、スプルー部のヒケの影響を排除し、固定側にスプルー残りを発生しない。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク基板成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク上の記録情報は通常、同心円状やスパイラル状に形成された情報ピットもしくは連続溝などの情報記録トラックとしてディスク上に書き込まれている。近年、微細加工技術や記録再生技術の発展により高密度大容量の光ディスクが実現されてきている。前記表面情報記録トラックのピッチを微細化するなどにより、光ディスクの高密度化の検討が行われている。
【０００３】
このような光ディスクに用いられる基板は従来基板と同様に、情報あるいは溝を記録したスタンパを設置した金型内に溶融したポリカーボネートなどの合成樹脂材料を射出し金型を圧縮する方法により成形されるのが好ましいが、高密度基板の射出成形上の問題は、微細化した表面パターンの転写性を確保するのが難しいことが挙げられる。
【０００４】
近年においては、金型温度の高温化、樹脂温度の高温化、射出速度の高速化などによるアプローチにより転写性の維持が図られている。
【０００５】
このような光ディスク金型のゲートカット機構については、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するメスカッターが固定され、可動側金型に備えられた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のオスカッター部をメスカッターに突入させる様になっているものが現在主流となっているが、このような金型では、スプルーを可動側に移行させるためのアンダーカット部がオスカッターに設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図１６はこのような光ディスク金型の概略図であり、図１７はその主要部であり、図１８から図２１は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【０００７】
１０１は固定側金型、１０２は可動側金型、１０３はキャビティ、１０４はスタンパ、１０５はスタンパホルダ、１０６はスプルーブッシュ、１０７はカットパンチ、１０８はゲート、１０９はオスカッター、１１０はメスカッター、１１２はアンダーカット、１１３はエジェクタ、１１４はエジェクタロッド、１１５は可動側ブッシュ、１１６は固定側離型気体通路、１１７は可動側離型気体通路、１１８は溶融樹脂、１１９は成形基板、１２０はスプルー、１２１は固定側離型気体、１２２は引っかかり部、１２３はスタンパ転写面、１２４は可動側離型気体である。
【０００８】
図１６および１７で、固定側金型１０１の中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ１０６があり、その外側にはスタンパ１０４を金型内に係止するためのスタンパホルダ１０５がある。スプルーブッシュ１０６とスタンパホルダ１０５の間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１１６がある。
【０００９】
一方、可動側金型１０２の中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１１４、カットパンチ１０７、エジェクタ１１３が備えられており、その外側に可動側ブッシュ１１５と可動側離型気体通路１１７が同心円状に配置されている。
【００１０】
スプルーブッシュ１０６の先端部にはメスカッター１１０がある。一方、カットパンチ１０７の先端部にはオスカッター１０９があり、その内側のエジェクタロッド１１４部周囲にはアンダーカット１１２が設けられている。
【００１１】
固定側金型１０１と可動側金型１０２を合わせた空間がキャビティ１０３であり、カットパンチ１０７の突出時にはゲート１０８が閉じる構造になっている。
【００１２】
図１８は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１１８がスプルーブッシュ１０６の中心孔から流入されてゲート１０８を通っていき、スタンパ１０４の表面パターンを転写しながらキャビティ１０３内に流入されていく状態を示している。
【００１３】
溶融樹脂１１８がキャビティ１０３内に必要量分流入されると、図１９のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ１０７とエジェクタロッド１１４が同時に図上方に突出され、オスカッター１０９がメスカッター１１０に入り込む形でゲート１０８が閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１１８は冷却固化されて、成形基板１１９とスプルー１２０が形成される。
【００１４】
その後、図２０のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される固定側離型気体１２１を固定側離型気体通路１１６から放出しながら、可動側金型１０２が開かれる。このとき、カットパンチ１０７のアンダーカット１１２を写し取って形成されたスプルー１２０の引っかかり部１２２がアンダーカット１１２と組み合わされた状態で形成されており、可動側金型１０２を開く際にはアンダーカット部１１２と引っかかり部１２２の抵抗力によって、スプルー１２０は可動側のカットパンチ１０７に接合したまま引き抜かれる。
【００１５】
そして、図２１のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体１２４を可動側離型気体通路１１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１１３およびエジェクタロッド１１４が突出されて、成形基板１１９とスプルー１２０が金型から離型される。
【００１６】
また、これまでと異なる高密度光ディスク金型のゲートカット機構について、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するオスカッターが固定され、可動側金型に備えらえた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のメスカッター部をオスカッターに突入させるようになっているものも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１７】
【特許文献１】
特許第２９４４３５９号公報（第７−８頁、第１−３図）
【特許文献２】
特開２００２−２４０１０１号公報（第１３頁、第３図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図２２は前述の一般的な金型を用いて一連の動作で光ディスク基板を成形した場合のスプルー部分の概略図で、１２０はスプルーを示している。前述のようにスプルー１２０には、図１２の金型で溶融樹脂の導入時に、アンダーカット１１２部の形状を写し取った引っかかり部１２２が形成されている。
【００１９】
先述のように、高密度光ディスク基板の射出成形は、高金型温度かつ溶融樹脂の高速射出充填を行うため、樹脂の肉厚の大きい部分の内圧低下や冷却冷却が不足し、内部応力による収縮変形（いわゆるヒケ）が発生することがある。
【００２０】
スプルー１２０で樹脂が最も厚肉となる部分は先端部からゲートへ広がる部分の根元の引っかかり部１２２のある部位である。スプルー１２０は樹脂導入部であるスプルーブッシュ１０６への接触面積はカットパンチ側１０７より大きく、引き抜き時に抵抗力を生じるので、引っかかり部１２２の部分にひけによる収縮変形１２５が生じると、型開動作時に可動側金型１０２側へ引っ張られる力が弱くなる。この結果、型開動作時にスプルー１２０が固定側金型１０１に残留して金型から取り出せなくなるので、高金型温度で連続成形ができない。
【００２１】
また、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するオスカッターが固定され、可動側金型に備えらえた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のメスカッター部をオスカッターに突入させる様になっている金型についても、スプルーの接触面積はスプルーブッシュの方がカットパンチ側に比べて大きいことには変わりなく、通常の金型と同様に、スプルー残りを発生する可能性があり、この場合は高金型温度で連続成形ができない。
【００２２】
そこで本発明は上記課題を鑑み、高金型温度かつ樹脂の高速充填下で基板成形を可能とする光ディスク用金型を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディスク金型は、一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはメスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側外周側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記メスカッターに突入し前記ゲートを閉じるオスカッターを備え、前記カットパンチのキャビティ面内周側にキャビティ面方向に環状突起を有し、前記環状突起の外側面側の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはオスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記オスカッターに被さり前記ゲートを閉じるメスカッターを備え、前記メスカッターに連続したキャビティ側内周側面の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１はこのような光ディスク金型の概略図であり、図２はその主要部であり、図３から図６は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【００２７】
１は固定側金型、２は可動側金型、３はキャビティ、４はスタンパ、５はスタンパホルダ、６はスプルーブッシュ、７はカットパンチ、８はゲート、９はオスカッター、１０はメスカッター、１１は環状突起、１２はアンダーカット、１３はエジェクタ、１４はエジェクタロッド、１５は可動側ブッシュ、１６は固定側離型気体通路、１７は可動側離型気体通路、１８は溶融樹脂、１９は成形基板、２０はスプルー、２１は固定側離型気体、２２は引っかかり部、２３はスタンパ転写面、２４は可動側離型気体である。
【００２８】
図１および２で、固定側金型１の中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ６があり、その外側にはスタンパ４を金型内に係止するためのスタンパホルダ５がある。スプルーブッシュ６とスタンパホルダ５の間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１６がある。
【００２９】
一方、可動側金型２の中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１４、カットパンチ７、エジェクタ１３が備えられており、その外側に可動側ブッシュ１５と可動側離型気体通路１７が同心円状に配置されている。
【００３０】
スプルーブッシュ６の先端部にはメスカッター１０がある。一方、カットパンチ７の先端部にはオスカッター９があり、その内側のエジェクタロッド１４部周囲には環状突起部１１が設けられており、その外周側側面にはアンダーカット１２が設けられている。
【００３１】
固定側金型１と可動側金型２を合わせた空間がキャビティ３であり、カットパンチ７の突出時にはゲート８が閉じる構造になっている。
【００３２】
図３は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１８がスプルーブッシュ６の中心孔から流入されてゲート８を通っていき、スタンパ４の表面パターンを転写しながらキャビティ３内に流入されていく状態を示している。
【００３３】
溶融樹脂１８がキャビティ３内に必要量分流入されると、図４のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ７とエジェクタロッド１４が同時に図上方に突出され、オスカッター９がメスカッター１０に入り込む形でゲート８が閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１８は冷却固化されて、成形基板１９とスプルー２０が形成される。
【００３４】
その後、図５のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される固定側離型気体２１を固定側離型気体通路１６から放出しながら、可動側金型２が開かれる。このとき、カットパンチ７に設けられた環状突起部１１の外周側のアンダーカット１２を写し取って形成されたスプルー２０の引っかかり部２２がアンダーカット１２と組み合わされた状態で形成されており、可動側金型２を開く際にはアンダーカット部１２と引っかかり部２２の抵抗力によって、スプルー２０は可動側のカットパンチ７に接合したまま引き抜かれる。
【００３５】
そして、図６のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体２４を可動側離型気体通路１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１３およびエジェクタロッド１４が突出されて、成形基板１９とスプルー２０が金型から離型される。
【００３６】
図７はこの金型で成形されたスプルー部分の概略図で、２０はスプルーを示している。スプルー２０には、図１の金型で溶融樹脂の導入時に、アンダーカット１２部の形状を写し取った引っかかり部２２が形成されている。
【００３７】
先述のように、高金型温度下で光ディスク基板の射出成形を行う場合に、スプルー２０の厚肉部のヒケによる収縮変形２５が発生することがあっても、本発明の金型によるスプルー２０の円盤部に形成される引っかかり部２２の部位は、厚肉部に比べて冷却されやすいため、この部分に大きなヒケによる変形は生じない。
【００３８】
したがって、図５で金型を開いて可動側金型２へスプルー２０を取り出すのに充分な引っかかり力が得られ、スプルー２０が確実に可動側に引き抜かれるのである。
【００３９】
したがって、高金型温度かつ樹脂の高速射出条件で成形して、スプルー２０の厚肉部にヒケ２５が発生する場合でも、スプルーの型残り不良が起きることがない。
【００４０】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態を示す光ディスク金型の概略図であり、図９はその主要部であり、図１０から図１３は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【００４１】
１ａは固定側金型、２ａは可動側金型、３ａはキャビティ、４ａはスタンパ、５ａはスタンパホルダ、６ａはスプルーブッシュ、７ａはカットパンチ、８ａはゲート、９ａはオスカッター、１０ａはメスカッター、１２ａはアンダーカット、１３ａはエジェクタ、１４ａはエジェクタロッド、１５ａは可動側ブッシュ、１６ａは固定側離型気体通路、１７ａは可動側離型気体通路、１８ａは溶融樹脂、１９ａは成形基板、２０ａはスプルー、２１ａは固定側離型気体、２４ａは可動側離型気体である。
【００４２】
図８および９で、固定側金型１ａの中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ６ａがあり、その外側にはスタンパ４ａを金型内に係止するためのスタンパホルダ５ａがある。スプルーブッシュ６ａとスタンパホルダ５ａの間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１６ａがある。
【００４３】
一方、可動側金型２ａの中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１４ａ、カットパンチ７ａ、エジェクタ１３ａが備えられており、その外側に可動側ブッシュ１５ａと可動側離型気体通路１７ａが同心円状に配置されている。
【００４４】
スプルーブッシュ６ａの先端部にはオスカッター９ａがあり、続いて段差部１０ａがある。一方、カットパンチ７ａの先端部にはメスカッター１０ａがあり、その内側にはアンダーカット１２ａが設けられている。
【００４５】
固定側金型１ａと可動側金型２ａを合わせた空間がキャビティ３ａであり、カットパンチ７ａの突出時にはゲート８ａが閉じる構造になっている。
【００４６】
図１０は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１８ａがスプルーブッシュ６ａの中心孔から流入されてゲート８ａを通っていき、スタンパ４ａの表面パターンを転写しながらキャビティ３ａ内に流入されていく状態を示している。
【００４７】
溶融樹脂１８ａがキャビティ３ａ内に必要量分流入されると、図１１のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ７ａとエジェクタロッド１４ａが図上方に突出され、メスカッターがオスカッターに被さるような形でゲート８ａが閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１８ａは冷却固化されて、成形基板１９ａとスプルー２０ａが形成される。
【００４８】
このとき、カットパンチ７ａのアンダーカット１２ａを写し取って形成されたスプルー２０のａ引っかかり部２２ａがアンダーカット１２ａと組み合わされた状態で形成されている。
【００４９】
先述のように、高金型温度下で光ディスク基板の射出成形を行う場合に、スプルー２０ａの厚肉部のヒケによる収縮変形２５ａが発生することがあっても、スプルー２０ａの円盤部外縁にできる引っかかり部２２ａの部位にはゲート周辺の狭窄部を樹脂が通過するので、この部分での樹脂の充填圧力が高まることやゲートカット時にオスカッター側へ押し込まれることによるカット圧力によって樹脂に充分な圧力がかかっていることがあり、また円盤部は厚肉部に比べて冷却されやすく圧力がかかった状態で冷却されることになるため、この部分に大きなヒケによる変形は生じない。したがって、スプルー２０ａを取り出すのに充分な引っかかり力が得られ、金型を開く際にはスプルー２０ａが確実に可動側に引き抜かれる。
【００５０】
そして、図５のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体２５を可動側離型気体通路１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１３およびエジェクタロッド１４が突出されて、成形基板１９とスプルー２０が金型から離型される。
【００５１】
したがって、高金型温度かつ樹脂の高速射出条件で成形する場合でも、スプルーの型残り不良が起きることがない。
【００５２】
なお、メスカッター１０ａの内壁部のアンダーカット形状については、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にキャビティ面方向の断面形状の概略断面図を示す。
【００５３】
このとき、アンダーカット部１２ａ、１２ｂ、１２ｃのキャビティ面方向断面の重心は、図のような金型中心軸と一致するような配置および形状であることが好ましい。このような形状にすることで、可動側金型２ａを開く際にカットパンチ７ａ、７ｂ、７ｃに対して、スプルー中心軸方向に対して対称的に引っ張り力を発生させることができる。このようにすれば、型開時にスプルーがずれてしまうことがないので、安定した連続成形動作を維持することができる。
【００５４】
なお、実施の形態２の金型ではアンダーカット１２ａがカットパンチ７ａの外縁部のメスカッター１０ａに連続した側面に形成されている場合を説明したが、このようなメスカッターがオスカッターへ突出嵌合する金型の場合でも、実施の形態１のようなカットパンチ内縁部に突出部を設けてその外縁部にアンダーカットを設ける組み合わせを選んでも良い。
【００５５】
以上の様に、高密度光ディスク基板の成形に不可欠な高金型温度かつ樹脂の高速射出条件下でも連続成形することができるので、良特性の光ディスク基板を精度良く成形することができる。
【００５６】
なお、本発明の金型は、従来の固定側スタンパ金型からの変更点はスプルーブッシュとカットパンチ及びその周辺部の形状に限定され、動作自体は従来と構成に変化はなく、またその他の基本的な構造部分についても異なる部分は少ない。したがって、金型内の動作部分の構成部材数および制御動作についても特別な変更を必要としないので、従来の成形機でも金型搭載および成形動作の対応は容易である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の光ディスク用金型を用いて成形する場合、スプルー残りを抑制できるので、高密度光ディスク基板の成形に不可欠な高金型温度かつ樹脂の高速射出条件下でも連続成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型の主要部の概略図
【図３】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図５】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図６】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図７】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【図８】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型の概略図
【図９】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型の主要部の概略図
【図１０】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図１１】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図１２】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図１３】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図１４】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の概略断面図
（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の別の形態の概略断面図
（ｃ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の別の形態の概略断面図
【図１６】従来の光ディスク用金型の概略図
【図１７】従来の光ディスク用金型の主要部の概略図
【図１８】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図１９】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図２０】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図２１】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図２２】従来の光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【符号の説明】
１，１ａ，１０１ 固定側金型
２，２ａ，１０２ 可動側金型
３，３ａ，１０３ キャビティ
４，４ａ，１０４ スタンパ
５，５ａ，１０５ スタンパホルダ
６，６ａ，１０６ スプルーブッシュ
７，７ａ，１０７ カットパンチ
８，８ａ，１０８ ゲート
９，９ａ，１０９ オスカッター
１０，１０ａ，１１０ メスカッター
１１ 環状突起
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１１２ アンダーカット
１３，１３ａ，１１３ エジェクタ
１４，１４ａ，１１４ エジェクタロッド
１５，１５ａ，１１５ 可動側ブッシュ
１６，１６ａ，１１６ 固定側離型気体通路
１７，１７ａ，１１７ 可動側離型気体通路
１８，１８ａ，１１８ 溶融樹脂
１９，１９ａ，１１９ 成形基板
２０，２０ａ，１２０ スプルー
２１，２１ａ，１２１ 固定側離型気体
２２，２２ａ，１２２ 引っかかり部
２３，２３ａ，１２３ スタンパ転写面
２４，２４ａ，１２４ 可動側離型気体
２５，２５ａ，１２５ 変形部位
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク基板成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク上の記録情報は通常、同心円状やスパイラル状に形成された情報ピットもしくは連続溝などの情報記録トラックとしてディスク上に書き込まれている。近年、微細加工技術や記録再生技術の発展により高密度大容量の光ディスクが実現されてきている。前記表面情報記録トラックのピッチを微細化するなどにより、光ディスクの高密度化の検討が行われている。
【０００３】
このような光ディスクに用いられる基板は従来基板と同様に、情報あるいは溝を記録したスタンパを設置した金型内に溶融したポリカーボネートなどの合成樹脂材料を射出し金型を圧縮する方法により成形されるのが好ましいが、高密度基板の射出成形上の問題は、微細化した表面パターンの転写性を確保するのが難しいことが挙げられる。
【０００４】
近年においては、金型温度の高温化、樹脂温度の高温化、射出速度の高速化などによるアプローチにより転写性の維持が図られている。
【０００５】
このような光ディスク金型のゲートカット機構については、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するメスカッターが固定され、可動側金型に備えられた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のオスカッター部をメスカッターに突入させる様になっているものが現在主流となっているが、このような金型では、スプルーを可動側に移行させるためのアンダーカット部がオスカッターに設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図１６はこのような光ディスク金型の概略図であり、図１７はその主要部であり、図１８から図２１は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【０００７】
１０１は固定側金型、１０２は可動側金型、１０３はキャビティ、１０４はスタンパ、１０５はスタンパホルダ、１０６はスプルーブッシュ、１０７はカットパンチ、１０８はゲート、１０９はオスカッター、１１０はメスカッター、１１２はアンダーカット、１１３はエジェクタ、１１４はエジェクタロッド、１１５は可動側ブッシュ、１１６は固定側離型気体通路、１１７は可動側離型気体通路、１１８は溶融樹脂、１１９は成形基板、１２０はスプルー、１２１は固定側離型気体、１２２は引っかかり部、１２３はスタンパ転写面、１２４は可動側離型気体である。
【０００８】
図１６および１７で、固定側金型１０１の中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ１０６があり、その外側にはスタンパ１０４を金型内に係止するためのスタンパホルダ１０５がある。スプルーブッシュ１０６とスタンパホルダ１０５の間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１１６がある。
【０００９】
一方、可動側金型１０２の中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１１４、カットパンチ１０７、エジェクタ１１３が備えられており、その外側に可動側ブッシュ１１５と可動側離型気体通路１１７が同心円状に配置されている。
【００１０】
スプルーブッシュ１０６の先端部にはメスカッター１１０がある。一方、カットパンチ１０７の先端部にはオスカッター１０９があり、その内側のエジェクタロッド１１４部周囲にはアンダーカット１１２が設けられている。
【００１１】
固定側金型１０１と可動側金型１０２を合わせた空間がキャビティ１０３であり、カットパンチ１０７の突出時にはゲート１０８が閉じる構造になっている。
【００１２】
図１８は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１１８がスプルーブッシュ１０６の中心孔から流入されてゲート１０８を通っていき、スタンパ１０４の表面パターンを転写しながらキャビティ１０３内に流入されていく状態を示している。
【００１３】
溶融樹脂１１８がキャビティ１０３内に必要量分流入されると、図１９のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ１０７とエジェクタロッド１１４が同時に図上方に突出され、オスカッター１０９がメスカッター１１０に入り込む形でゲート１０８が閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１１８は冷却固化されて、成形基板１１９とスプルー１２０が形成される。
【００１４】
その後、図２０のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される固定側離型気体１２１を固定側離型気体通路１１６から放出しながら、可動側金型１０２が開かれる。このとき、カットパンチ１０７のアンダーカット１１２を写し取って形成されたスプルー１２０の引っかかり部１２２がアンダーカット１１２と組み合わされた状態で形成されており、可動側金型１０２を開く際にはアンダーカット部１１２と引っかかり部１２２の抵抗力によって、スプルー１２０は可動側のカットパンチ１０７に接合したまま引き抜かれる。
【００１５】
そして、図２１のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体１２４を可動側離型気体通路１１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１１３およびエジェクタロッド１１４が突出されて、成形基板１１９とスプルー１２０が金型から離型される。
【００１６】
また、これまでと異なる高密度光ディスク金型のゲートカット機構について、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するオスカッターが固定され、可動側金型に備えらえた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のメスカッター部をオスカッターに突入させるようになっているものも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１７】
【特許文献１】
特許第２９４４３５９号公報（第７−８頁、第１−３図）
【特許文献２】
特開２００２−２４０１０１号公報（第１３頁、第３図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図２２は前述の一般的な金型を用いて一連の動作で光ディスク基板を成形した場合のスプルー部分の概略図で、１２０はスプルーを示している。前述のようにスプルー１２０には、図１２の金型で溶融樹脂の導入時に、アンダーカット１１２部の形状を写し取った引っかかり部１２２が形成されている。
【００１９】
先述のように、高密度光ディスク基板の射出成形は、高金型温度かつ溶融樹脂の高速射出充填を行うため、樹脂の肉厚の大きい部分の内圧低下や冷却冷却が不足し、内部応力による収縮変形（いわゆるヒケ）が発生することがある。
【００２０】
スプルー１２０で樹脂が最も厚肉となる部分は先端部からゲートへ広がる部分の根元の引っかかり部１２２のある部位である。スプルー１２０は樹脂導入部であるスプルーブッシュ１０６への接触面積はカットパンチ側１０７より大きく、引き抜き時に抵抗力を生じるので、引っかかり部１２２の部分にひけによる収縮変形１２５が生じると、型開動作時に可動側金型１０２側へ引っ張られる力が弱くなる。この結果、型開動作時にスプルー１２０が固定側金型１０１に残留して金型から取り出せなくなるので、高金型温度で連続成形ができない。
【００２１】
また、固定側金型にディスク内径と略同径の内孔を有するオスカッターが固定され、可動側金型に備えらえた前後移動可能なカットパンチを成形機の油圧装置等の突出機構により突出させ、カットパンチ先端のメスカッター部をオスカッターに突入させる様になっている金型についても、スプルーの接触面積はスプルーブッシュの方がカットパンチ側に比べて大きいことには変わりなく、通常の金型と同様に、スプルー残りを発生する可能性があり、この場合は高金型温度で連続成形ができない。
【００２２】
そこで本発明は上記課題を鑑み、高金型温度かつ樹脂の高速充填下で基板成形を可能とする光ディスク用金型を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディスク金型は、一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはメスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側外周側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記メスカッターに突入し前記ゲートを閉じるオスカッターを備え、前記カットパンチのキャビティ面内周側にキャビティ面方向に環状突起を有し、前記環状突起の外側面側の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはオスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記オスカッターに被さり前記ゲートを閉じるメスカッターを備え、前記メスカッターに連続したキャビティ側内周側面の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１はこのような光ディスク金型の概略図であり、図２はその主要部であり、図３から図６は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【００２７】
１は固定側金型、２は可動側金型、３はキャビティ、４はスタンパ、５はスタンパホルダ、６はスプルーブッシュ、７はカットパンチ、８はゲート、９はオスカッター、１０はメスカッター、１１は環状突起、１２はアンダーカット、１３はエジェクタ、１４はエジェクタロッド、１５は可動側ブッシュ、１６は固定側離型気体通路、１７は可動側離型気体通路、１８は溶融樹脂、１９は成形基板、２０はスプルー、２１は固定側離型気体、２２は引っかかり部、２３はスタンパ転写面、２４は可動側離型気体である。
【００２８】
図１および２で、固定側金型１の中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ６があり、その外側にはスタンパ４を金型内に係止するためのスタンパホルダ５がある。スプルーブッシュ６とスタンパホルダ５の間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１６がある。
【００２９】
一方、可動側金型２の中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１４、カットパンチ７、エジェクタ１３が備えられており、その外側に可動側ブッシュ１５と可動側離型気体通路１７が同心円状に配置されている。
【００３０】
スプルーブッシュ６の先端部にはメスカッター１０がある。一方、カットパンチ７の先端部にはオスカッター９があり、その内側のエジェクタロッド１４部周囲には環状突起部１１が設けられており、その外周側側面にはアンダーカット１２が設けられている。
【００３１】
固定側金型１と可動側金型２を合わせた空間がキャビティ３であり、カットパンチ７の突出時にはゲート８が閉じる構造になっている。
【００３２】
図３は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１８がスプルーブッシュ６の中心孔から流入されてゲート８を通っていき、スタンパ４の表面パターンを転写しながらキャビティ３内に流入されていく状態を示している。
【００３３】
溶融樹脂１８がキャビティ３内に必要量分流入されると、図４のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ７とエジェクタロッド１４が同時に図上方に突出され、オスカッター９がメスカッター１０に入り込む形でゲート８が閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１８は冷却固化されて、成形基板１９とスプルー２０が形成される。
【００３４】
その後、図５のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される固定側離型気体２１を固定側離型気体通路１６から放出しながら、可動側金型２が開かれる。このとき、カットパンチ７に設けられた環状突起部１１の外周側のアンダーカット１２を写し取って形成されたスプルー２０の引っかかり部２２がアンダーカット１２と組み合わされた状態で形成されており、可動側金型２を開く際にはアンダーカット部１２と引っかかり部２２の抵抗力によって、スプルー２０は可動側のカットパンチ７に接合したまま引き抜かれる。
【００３５】
そして、図６のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体２４を可動側離型気体通路１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１３およびエジェクタロッド１４が突出されて、成形基板１９とスプルー２０が金型から離型される。
【００３６】
図７はこの金型で成形されたスプルー部分の概略図で、２０はスプルーを示している。スプルー２０には、図１の金型で溶融樹脂の導入時に、アンダーカット１２部の形状を写し取った引っかかり部２２が形成されている。
【００３７】
先述のように、高金型温度下で光ディスク基板の射出成形を行う場合に、スプルー２０の厚肉部のヒケによる収縮変形２５が発生することがあっても、本発明の金型によるスプルー２０の円盤部に形成される引っかかり部２２の部位は、厚肉部に比べて冷却されやすいため、この部分に大きなヒケによる変形は生じない。
【００３８】
したがって、図５で金型を開いて可動側金型２へスプルー２０を取り出すのに充分な引っかかり力が得られ、スプルー２０が確実に可動側に引き抜かれるのである。
【００３９】
したがって、高金型温度かつ樹脂の高速射出条件で成形して、スプルー２０の厚肉部にヒケ２５が発生する場合でも、スプルーの型残り不良が起きることがない。
【００４０】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態を示す光ディスク金型の概略図であり、図９はその主要部であり、図１０から図１３は光ディスク基板の射出成形時の金型動作を示す概略図である。
【００４１】
１ａは固定側金型、２ａは可動側金型、３ａはキャビティ、４ａはスタンパ、５ａはスタンパホルダ、６ａはスプルーブッシュ、７ａはカットパンチ、８ａはゲート、９ａはオスカッター、１０ａはメスカッター、１２ａはアンダーカット、１３ａはエジェクタ、１４ａはエジェクタロッド、１５ａは可動側ブッシュ、１６ａは固定側離型気体通路、１７ａは可動側離型気体通路、１８ａは溶融樹脂、１９ａは成形基板、２０ａはスプルー、２１ａは固定側離型気体、２４ａは可動側離型気体である。
【００４２】
図８および９で、固定側金型１ａの中心部には溶融樹脂の導入路となるスプルーブッシュ６ａがあり、その外側にはスタンパ４ａを金型内に係止するためのスタンパホルダ５ａがある。スプルーブッシュ６ａとスタンパホルダ５ａの間には、離型気体を放出するための固定側離型気体通路１６ａがある。
【００４３】
一方、可動側金型２ａの中心部から順に、図示しない成形機側からの操作により突出・後退可能なエジェクタロッド１４ａ、カットパンチ７ａ、エジェクタ１３ａが備えられており、その外側に可動側ブッシュ１５ａと可動側離型気体通路１７ａが同心円状に配置されている。
【００４４】
スプルーブッシュ６ａの先端部にはオスカッター９ａがあり、続いて段差部１０ａがある。一方、カットパンチ７ａの先端部にはメスカッター１０ａがあり、その内側にはアンダーカット１２ａが設けられている。
【００４５】
固定側金型１ａと可動側金型２ａを合わせた空間がキャビティ３ａであり、カットパンチ７ａの突出時にはゲート８ａが閉じる構造になっている。
【００４６】
図１０は、図示しない成形機側の操作で溶融樹脂１８ａがスプルーブッシュ６ａの中心孔から流入されてゲート８ａを通っていき、スタンパ４ａの表面パターンを転写しながらキャビティ３ａ内に流入されていく状態を示している。
【００４７】
溶融樹脂１８ａがキャビティ３ａ内に必要量分流入されると、図１１のように図示しない成形機側の動作によりカットパンチ７ａとエジェクタロッド１４ａが図上方に突出され、メスカッターがオスカッターに被さるような形でゲート８ａが閉じられる。図示しない温度調整手段により金型は冷却されているので、溶融樹脂１８ａは冷却固化されて、成形基板１９ａとスプルー２０ａが形成される。
【００４８】
このとき、カットパンチ７ａのアンダーカット１２ａを写し取って形成されたスプルー２０のａ引っかかり部２２ａがアンダーカット１２ａと組み合わされた状態で形成されている。
【００４９】
先述のように、高金型温度下で光ディスク基板の射出成形を行う場合に、スプルー２０ａの厚肉部のヒケによる収縮変形２５ａが発生することがあっても、スプルー２０ａの円盤部外縁にできる引っかかり部２２ａの部位にはゲート周辺の狭窄部を樹脂が通過するので、この部分での樹脂の充填圧力が高まることやゲートカット時にオスカッター側へ押し込まれることによるカット圧力によって樹脂に充分な圧力がかかっていることがあり、また円盤部は厚肉部に比べて冷却されやすく圧力がかかった状態で冷却されることになるため、この部分に大きなヒケによる変形は生じない。したがって、スプルー２０ａを取り出すのに充分な引っかかり力が得られ、金型を開く際にはスプルー２０ａが確実に可動側に引き抜かれる。
【００５０】
そして、図５のように、図示しない成形機側の離型気体供給手段から供給される可動側離型気体２５を可動側離型気体通路１７から放出しながら、図示しない成形機側からの押圧手段によりエジェクタ１３およびエジェクタロッド１４が突出されて、成形基板１９とスプルー２０が金型から離型される。
【００５１】
したがって、高金型温度かつ樹脂の高速射出条件で成形する場合でも、スプルーの型残り不良が起きることがない。
【００５２】
なお、メスカッター１０ａの内壁部のアンダーカット形状については、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にキャビティ面方向の断面形状の概略断面図を示す。
【００５３】
このとき、アンダーカット部１２ａ、１２ｂ、１２ｃのキャビティ面方向断面の重心は、図のような金型中心軸と一致するような配置および形状であることが好ましい。このような形状にすることで、可動側金型２ａを開く際にカットパンチ７ａ、７ｂ、７ｃに対して、スプルー中心軸方向に対して対称的に引っ張り力を発生させることができる。このようにすれば、型開時にスプルーがずれてしまうことがないので、安定した連続成形動作を維持することができる。
【００５４】
なお、実施の形態２の金型ではアンダーカット１２ａがカットパンチ７ａの外縁部のメスカッター１０ａに連続した側面に形成されている場合を説明したが、このようなメスカッターがオスカッターへ突出嵌合する金型の場合でも、実施の形態１のようなカットパンチ内縁部に突出部を設けてその外縁部にアンダーカットを設ける組み合わせを選んでも良い。
【００５５】
以上の様に、高密度光ディスク基板の成形に不可欠な高金型温度かつ樹脂の高速射出条件下でも連続成形することができるので、良特性の光ディスク基板を精度良く成形することができる。
【００５６】
なお、本発明の金型は、従来の固定側スタンパ金型からの変更点はスプルーブッシュとカットパンチ及びその周辺部の形状に限定され、動作自体は従来と構成に変化はなく、またその他の基本的な構造部分についても異なる部分は少ない。したがって、金型内の動作部分の構成部材数および制御動作についても特別な変更を必要としないので、従来の成形機でも金型搭載および成形動作の対応は容易である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の光ディスク用金型を用いて成形する場合、スプルー残りを抑制できるので、高密度光ディスク基板の成形に不可欠な高金型温度かつ樹脂の高速射出条件下でも連続成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型の主要部の概略図
【図３】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図５】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図６】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図７】本発明の実施の形態１における光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【図８】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型の概略図
【図９】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型の主要部の概略図
【図１０】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図１１】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図１２】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図１３】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図１４】本発明の実施の形態２における光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の概略断面図
（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の別の形態の概略断面図
（ｃ）本発明の実施の形態２におけるアンダーカット部の別の形態の概略断面図
【図１６】従来の光ディスク用金型の概略図
【図１７】従来の光ディスク用金型の主要部の概略図
【図１８】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、樹脂を金型内に導入する動作を示す概略図
【図１９】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、ゲートカット動作を示す概略図
【図２０】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、固定側金型からの基板の離型動作を示す概略図
【図２１】従来の光ディスク用金型を用いた基材の種出成形動作中の、可動側金型から基材を取り出す動作を示す概略図
【図２２】従来の光ディスク用金型を用いて作製されたスプルーを示す概略図
【符号の説明】
１，１ａ，１０１ 固定側金型
２，２ａ，１０２ 可動側金型
３，３ａ，１０３ キャビティ
４，４ａ，１０４ スタンパ
５，５ａ，１０５ スタンパホルダ
６，６ａ，１０６ スプルーブッシュ
７，７ａ，１０７ カットパンチ
８，８ａ，１０８ ゲート
９，９ａ，１０９ オスカッター
１０，１０ａ，１１０ メスカッター
１１ 環状突起
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１１２ アンダーカット
１３，１３ａ，１１３ エジェクタ
１４，１４ａ，１１４ エジェクタロッド
１５，１５ａ，１１５ 可動側ブッシュ
１６，１６ａ，１１６ 固定側離型気体通路
１７，１７ａ，１１７ 可動側離型気体通路
１８，１８ａ，１１８ 溶融樹脂
１９，１９ａ，１１９ 成形基板
２０，２０ａ，１２０ スプルー
２１，２１ａ，１２１ 固定側離型気体
２２，２２ａ，１２２ 引っかかり部
２３，２３ａ，１２３ スタンパ転写面
２４，２４ａ，１２４ 可動側離型気体
２５，２５ａ，１２５ 変形部位
Claims (2)
- 一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはメスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側外周側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記メスカッターに突入し前記ゲートを閉じるオスカッターを備え、前記カットパンチのキャビティ面側内周側にキャビティ方向に環状突起を有し、前記環状突起の外側面側の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする光ディスク用金型。
- 一対の鏡面間に形成されたキャビティに樹脂を射出成形するための光ディスク金型であって、固定側型は、溶融樹脂を導入すると同時にディスク内孔部を形成するスプルーブッシュと、前記スプルーブッシュのキャビティ面側端部にはオスカッターを備え、可動側型は、前記スプルーブッシュと対向して溶融樹脂の流入する円環状のゲートを形成しかつキャビティ方向へ突出後退が可能なカットパンチと、前記カットパンチのキャビティ面側端部には前記カットパンチのキャビティ方向への突出時に前記オスカッターに被さり前記ゲートを閉じるメスカッターを備え、前記メスカッターに連続したキャビティ側内周側面の少なくとも一部分にアンダーカット部を備えたことを特徴とする光ディスク用金型。
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