JP2007083659A - 成形品冷却装置及び成形品冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品の品質を向上させることができるようにする。
【解決手段】内部に冷却媒体流路が形成され、金型装置から取り出された成形品を載置するための冷却盤と、該冷却盤に、載置された成形品を冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給源とを有する。前記冷却媒体流路は、局部的に冷却態様を異ならせて成形品を冷却するように配設される。この場合、冷却盤には、載置された成形品を冷却するための冷却媒体が供給されるので、成形品の密度が均一ではなく、所定の部分の密度が高く、他の部分の密度が低くても、冷却に伴って、成形品の厚さが均一でなくなったり、成形品に反りが発生したりするのを防止することができる。したがって、成形品の品質を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形品冷却装置及び成形品冷却方法に関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させた後、成形品を取り出すようになっている。

前記射出成形機は、前記金型装置のほかに型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用モータによって可動プラテンを進退させることにより金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行う。

一方、前記射出装置は、前記加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、計量工程時に計量用モータを駆動してスクリューを回転させると、ホッパから加熱シリンダ内に供給された樹脂が加熱され、溶融させられて、スクリューヘッドより前方に溜（た）められ、それに伴って、スクリューが後退させられる。次に、射出工程時に射出用モータを駆動して前記スクリューを前進させると、スクリューヘッドより前方に溜められた樹脂が射出ノズルから射出され、前記キャビティ空間に充填される。

続いて、キャビティ空間に充填された樹脂が冷却され、固化して成形品になると、型開きが行われ、取出機によって成形品が取り出され、コンベヤ上に載置される。続いて、コンベヤによって搬送される間に、成形品は更に冷却され、排出される。

図２は従来の成形品冷却装置を示す図である。

図において、１０は金型装置から取り出された後の成形品としてのディスク基板であり、該ディスク基板１０の中央には、孔開け加工によって穴ｈａが形成される。また、１１はディスク基板１０を搬送するためのコンベヤ、２１は該コンベヤ１１の上面に形成され、ディスク基板１０を支持する支持部である。前記コンベヤ１１の上方には、図示されない送風装置が配設され、該送風装置から送られた空気によってディスク基板１０の全体が冷却される。このとき、ディスク基板１０の密度が均一ではなく、所定の部分の密度が高く、他の部分の密度が低いと、冷却に伴って、ディスク基板１０の厚さが均一でなくなったり、ディスク基板１０に反りが発生したりしてしまう。

例えば、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の密度が高く、他の部分の密度が低いと、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の厚さが他の部分の厚さより大きくなって、ディスク基板１０の厚さが径方向において均一でなくなったり、ディスク基板１０に反りが発生したりしてしまう。その結果、ディスク基板１０の平面度が低くなり、品質が低下してしまう。

そこで、前記金型装置の外周縁ｐ１におけるスタンパの裏面と当接する箇所に段差を形成し、ディスク基板１０の厚さが外周縁ｐ１の近傍で大きくなるのを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１５６４４号公報

しかしながら、前記従来の金型装置においては、スタンパの裏面と段差とが接触するので、成形を重ねると、スタンパの裏面が摩耗し、スタンパの耐久性が低下してしまう。

本発明は、前記従来の成形品冷却装置の問題点を解決して、成形品の品質を向上させることができる成形品冷却装置及び成形品冷却方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の成形品冷却装置においては、内部に冷却媒体流路が形成され、金型装置から取り出された成形品を載置するための冷却盤と、該冷却盤に、載置された成形品を冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給源とを有する。

そして、前記冷却媒体流路は、局部的に冷却態様を異ならせて成形品を冷却するように配設される。

本発明によれば、成形品冷却装置においては、内部に冷却媒体流路が形成され、金型装置から取り出された成形品を載置するための冷却盤と、該冷却盤に、載置された成形品を冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給源とを有する。

そして、前記冷却媒体流路は、局部的に冷却態様を異ならせて成形品を冷却するように配設される。

この場合、冷却盤には、載置された成形品を冷却するための冷却媒体が供給されるので、成形品の密度が均一ではなく、所定の部分の密度が高く、他の部分の密度が低くても、冷却に伴って、成形品の厚さが均一でなくなったり、成形品に反りが発生したりするのを防止することができる。したがって、成形品の品質を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、射出成形機によって成形品としてのディスク基板を成形する場合について説明する。

図３は本発明の実施の形態におけるディスク成形用金型の要部を示す断面図である。

図において、１２は、図示されない固定プラテンに図示されないボルトによって取り付けられた第１の金型としての固定側の金型組立体、３２は、図示されない可動プラテンに図示されないボルトによって取り付けられた第２の金型としての可動側の金型組立体であり、前記金型組立体１２、３２によって金型装置としてのディスク成形用金型が構成される。前記可動プラテンの後方には、図示されない型締機構が配設され、該型締機構を作動させることによって前記可動プラテンを進退させ、前記金型組立体３２を進退させ、金型組立体１２と接離させることによって、ディスク成形用金型の型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる。そして、型閉じ及び型締めが行われると、前記金型組立体１２と金型組立体３２との間にキャビティ空間Ｃが形成される。なお、前記固定プラテン、可動プラテン、型締機構等によって型締装置が構成される。また、本発明において、前記金型組立体１２側からみて金型組立体３２側を前側といい、金型組立体３２側からみて金型組立体１２側を前側という。

前記金型組立体１２は、ベースプレート１５、該ベースプレート１５にボルト１７によって取り付けられた鏡面板１６、該鏡面板１６より径方向外方に配設され、前記ベースプレート１５にボルト１９によって取り付けられた環状のガイドリング１８、前記ベースプレート１５内において前記固定プラテンに臨ませて配設され、ベースプレート１５を固定プラテンに対して位置決めするロケートリング２３、及び該ロケートリング２３に隣接させて配設され、ベースプレート１５及び鏡面板１６を貫通して前方に向けて延在させられるスプルーブッシュ２４を備える。

該スプルーブッシュ２４の中心には、図示されない射出装置の射出ノズルから射出された成形材料としての樹脂を通すスプルー２６が形成される。また、前記スプルーブッシュ２４は、前端をキャビティ空間Ｃに臨ませて配設され、前端に凹部から成るダイ２８が形成される。

ところで、前記キャビティ空間Ｃに樹脂を供給し、固化させると、ディスク基板の原型となる原型基板が形成されるが、このとき、ディスク基板の一方の面に微小な凹凸が形成され、情報面が形成されるようになっている。そのために、前記鏡面板１６の前端面の中央に穴が形成され、表面に微細パターンが形成された入れ子としての円盤状のスタンパ２９が取り付けられ、該スタンパ２９は、前端面に微小な凹凸が形成され、外周縁が図示されないアウタホルダによって、内周縁がインナホルダ６０によって、鏡面板１６に押し付けられ、保持される。

一方、前記金型組立体３２は、ベースプレート３５、該ベースプレート３５にボルト３７によって取り付けられた支持部材としての中間プレート４０、該中間プレート４０にボルト４２によって取り付けられた鏡面板３６、該鏡面板３６より径方向外方に配設され、前記中間プレート４０にボルト３９によって取り付けられた環状のガイドリング３８、前記ベースプレート３５内において前記可動プラテンに臨ませて配設され、中間プレート４０にボルト４５によって取り付けられた案内部材４４、及び該案内部材４４に対して、かつ、前記スプルーブッシュ２４と対向させて進退自在に配設されたカットパンチ４８を備え、該カットパンチ４８の前端は前記ダイ２８に対応する形状を有する。

また、前記鏡面板３６における鏡面板１６と対向する面の外周縁には、成形されるディスク基板の厚さに対応する分だけ鏡面板１６側に突出させて、環状のキャビリング３３が配設される。なお、図において、該キャビリング３３は、前記鏡面板３６と一体に示されているが、実際は、鏡面板３６と別体に形成され、図示されないボルトによって鏡面板３６に固定される。

そして、前記キャビリング３３より径方向内方に凹部が形成され、該凹部は、前記型閉じ及び型締めが行われたときにキャビティ空間Ｃを形成する。

また、前記案内部材４４内には、前記カットパンチ４８と一体に形成されたフランジ５１が進退自在に配設され、該フランジ５１の後方には図示されない駆動シリンダが配設され、該駆動シリンダを作動させることによって前記フランジ５１を前方に移動させることができる。そして、フランジ５１の前方には、中間プレート４０との間にカットパンチ戻し用ばね５２が配設され、該カットパンチ戻し用ばね５２は前記フランジ５１を後方に向けて付勢する。

前記構成のディスク成形用金型において、前記型締機構を作動させて前記可動プラテンを前進させ、金型組立体３２を前進させると、型閉じが行われるとともに、ガイドリング１８、３８がいんろう結合され、キャビリング３３と鏡面板１６及びスタンパ２９との心合せが行われる。そして、前記型締機構を更に作動させて型締めを行い、型締状態において、前記射出ノズルから溶融させられた樹脂が射出されると、樹脂は、前記スプルー２６を介してキャビティ空間Ｃに充填され、続いて、冷却されて原型基板になる。なお、前記ガイドリング１８、３８をいんろう結合するために、ガイドリング１８の内周側及びガイドリング３８の外周側に環状の凹部１８ａ、３８ａがそれぞれ形成される。また、前記キャビティ空間Ｃ内の樹脂を冷却するために、前記鏡面板１６内に温調用流路５５が、鏡面板３６内に温調用流路５６が形成される。

続いて、前記駆動シリンダを作動させることによってフランジ５１を前進させると、前記カットパンチ４８が前進させられ、該カットパンチ４８の前端がダイ２８内に進入し、前記キャビティ空間Ｃ内の原型基板に穴開け加工を施す。そして、穴開け加工が施された原型基板を更に冷却することによって、ディスク基板が形成される。

次に、前記型締機構を作動させて、可動プラテンを後退させて金型組立体３２を後退させ、型開きを行うことによってディスク基板をスタンパ２９から離型させ、続いて、図示されないエジェクタピンを前進させ、ディスク基板を突き出して金型組立体３２から離型させる。そして、図示されない取出機は、前記ディスク成形用金型からディスク基板を取り出し、図示されない成形品冷却装置にセットする。該成形品冷却装置にセットされたディスク基板は更に冷却された後、完成させられる。

ところで、前記ディスク成形用金型において、樹脂は、射出工程時に、スプルー２６の前端に形成されたゲートに供給された後、キャビティ空間Ｃを径方向外方に向けて流れるようになっているが、このとき、ディスク成形用金型の外周縁が外気に触れているので、樹脂の温度は、キャビティ空間Ｃの外周縁の近傍において他の部分より低くなる。したがって、樹脂は、前記外周縁の近傍において、密度が高い状態で固化し、他の部分において、密度が低い状態で固化してしまう。

したがって、その後、型開きが行われ、ディスク基板の全体が冷却されると、収縮する量が、キャビティ空間Ｃの外周縁の近傍において、密度が高い分だけ少なく、他の部分において、密度が低い分だけ多くなり、ディスク基板の厚さが外周縁の近傍で大きくなる。その結果、ディスク基板の厚さが径方向において均一でなくなったり、ディスク基板に反りが発生したりして、ディスク基板の品質が低下してしまう。

そこで、本発明においては、前記成形品冷却装置によって、ディスク基板を、外周縁と他の部分とで冷却態様を異ならせて冷却することにより、ディスク基板の厚さを径方向において均一にし、反りが発生するのを防止するようにしている。

次に、前記成形品冷却装置について説明する。

図１は本発明の実施の形態における成形品冷却装置の断面図である。

図において、１０は金型装置から取り出された後の成形品としてのディスク基板であり、該ディスク基板１０の中央には、孔開け加工によって穴ｈａが形成される。また、６１は支持ステージ、６２は該支持ステージ６１に載置された冷却盤としての冷却テーブルであり、前記取出機は、ディスク成形用金型から取り出したディスク基板１０を、前記スタンパと対向する側の面、すなわち、スタンパ側面Ｓ１を上に向けて、かつ、前記スタンパの反対側の面、すなわち、反スタンパ側面Ｓ２を下に向けて、冷却テーブル６２上に載置し、セットする。そのために、前記冷却テーブル６２の上面Ｓ３に鏡面加工が施され、冷却テーブル６２によって鏡面板が構成される。そして、前記上面Ｓ３の上には、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等の耐摩耗性の高い材料が被覆され、図示されない耐摩耗層が形成される。

また、前記冷却テーブル６２の上の外周縁の近傍には、ディスク基板１０をセットしたときに、該ディスク基板１０の外周縁ｐ１を保持するための環状の外周押え６４が取り付けられる。

そして、該外周押え６４の上には、冷却テーブル６２上にセットされたディスク基板１０の外周縁ｐ１を冷却テーブル６２に向けて押え、かつ、ディスク基板１０を挟むように、環状のリング６５が矢印Ａ方向に移動自在に配設される。また、図示されない作動機構が配設され、前記リング６５は、作動機構によって矢印Ａ方向に移動させられ、外周押え６４から離れた退避位置、及び外周押え６４と当接し、ディスク基板１０の外周縁ｐ１を冷却テーブル６２に向けて押え、かつ、ディスク基板１０を挟む作動位置を採る。そのために、リング６５の内周縁には、下方に向けて突出する環状の押え部６６が形成され、該押え部６６は、リング６５が前記作動位置に置かれたときに、外周押え６４の上面より下方に位置し、ディスク基板１０の外周縁ｐ１を下方に向けて押し付ける。

そして、前記冷却テーブル６２には、ディスク基板１０を反スタンパ側面Ｓ２側から冷却するために、第１、第２の冷却媒体流路６７、６８が形成され、該第１、第２の冷却媒体流路６７、６８に冷却媒体としての水が図示されない冷却媒体供給源から供給され、該水によって、冷却テーブル６２を介してディスク基板１０が冷却される。なお、冷却媒体として水に代えてチラー水を使用することができる。

ところで、本実施の形態においては、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の冷却能力が他の部分の冷却能力より高くされ、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍が他の部分より十分に冷却されるようになっている。

そのために、前記第１の冷却媒体流路６７は、前記上面Ｓ３から所定の距離を置いて、かつ、冷却テーブル６２における中央の近傍から径方向外方にかけて形成され、前記第２の冷却媒体流路６８は、前記第１の冷却媒体流路６７より上面Ｓ３側に、該上面Ｓ３からわずかな距離を置いて、かつ、冷却テーブル６２の径方向における第１の冷却媒体流路６７より外側、すなわち、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍に形成される。前記第１、第２の冷却媒体流路６７、６８は、いずれも、円周方向に形成され、複数の環状の流路を同心状に形成したり、一つの流路を螺旋状に形成したりすることができる。

また、ディスク基板１０を上方から冷却するために、前記冷却テーブル６２の上方には、ガス状媒体供給源としての図示されない送風装置が配設され、該送風装置から送られたガス状媒体としての空気によってディスク基板１０が上方から冷却される。

なお、前記第２の冷却媒体流路６８は、第１の冷却媒体流路６７より上面Ｓ３側に形成されるので、共通の冷却媒体供給源から共通の水を第１、第２の冷却媒体流路６７、６８に供給しても、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の冷却能力が他の部分の冷却能力より高くなり、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍が他の部分より十分に冷却されるが、共通の冷却媒体供給源から供給された水を、最初に第２の冷却媒体流路６８に送り、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍を冷却した後、第１の冷却媒体流路６７に送り、ディスク基板１０の他の部分を冷却すると、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の冷却能力が他の部分の冷却能力より一層高くなり、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍が他の部分より一層十分に冷却される。

さらに、前記第１、第２の冷却媒体流路６７、６８をそれぞれ別々の第１、第２の冷却媒体供給源に接続し、第１、第２の冷却媒体としての水をそれぞれ第１、第２の冷却媒体流路６７、６８に供給することができる。その場合、第２の冷却媒体流路６８に供給される水の温度は、第１の冷却媒体流路６７に供給される水の温度より低くされる。

さらに、ディスク基板１０を十分に冷却することができるように、前記冷却テーブル６２の上面Ｓ３に、ディスク基板１０を冷却テーブル６２に対して吸引するための吸引部として、少なくとも一つ、本実施の形態においては、二つの環状の溝７１、７２が形成される。該各溝７１、７２は、支持ステージ６１及び冷却テーブル６２内の通路７３〜７７、並びに開閉弁７８を介して図示されない真空発生源に接続され、前記開閉弁７８を開閉することによって、ディスク基板１０を冷却テーブル６２に吸引したり、吸引を解除したりすることができる。本実施の形態においては、吸引部として環状の溝７１、７２が使用されるようになっているが、各環状の溝７１、７２間を、径方向に連接する放射状の溝を更に形成することができる。また、吸引部として溝７１、７２に代えて、スポットで吸引する吸引穴を使用することができる。なお、前記上面Ｓ３によって吸引面が構成される。

このように、本実施の形態においては、冷却テーブル６２によって、ディスク基板１０を局部的に、本実施の形態においては、外周縁ｐ１と他の部分とで、冷却態様を異ならせて冷却することができるので、ディスク基板１０の密度が均一ではなく、所定の部分の密度が高く、他の部分の密度が低くても、冷却に伴って、ディスク基板１０の厚さが均一でなくなったり、ディスク基板１０に反りが発生したりするのを防止することができる。また、熱容量の大きい水等によってディスク基板１０を冷却することができるので、冷却に必要な時間を短くすることができる。

そして、本実施の形態においては、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の冷却能力が他の部分の冷却能力より高くされるので、ディスク成形用金型から取り出されたディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の密度が高く、他の部分の密度が低くても、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍が十分に冷却され、収縮する。したがって、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の厚さと他の部分の厚さとが等しくなり、ディスク基板１０の厚さが径方向において均一になるだけでなく、ディスク基板１０に反りが発生するのを確実に防止することができる。したがって、ディスク基板１０の平面度が高くなり、品質を向上させることができる。

また、ディスク基板１０の外周縁ｐ１の近傍の厚さが大きくなるのを防止するために、例えば、前記ディスク成形用金型の外周縁ｐ１におけるスタンパの裏面と当接する箇所に段差を形成する必要がなくなるので、スタンパの裏面と段差とが接触してスタンパの裏面が摩耗することがなくなる。したがって、スタンパの耐久性を向上させることができ、ディスク成形用金型の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における成形品冷却装置の断面図である。 従来の成形品冷却装置を示す図である。 本発明の実施の形態におけるディスク成形用金型の要部を示す断面図である。

符号の説明

１０ ディスク基板
１２、３２ 金型組立体
６２ 冷却テーブル
６７、６８ 第１、第２の冷却媒体流路

Claims (6)

1. （ａ）内部に冷却媒体流路が形成され、金型装置から取り出された成形品を載置するための冷却盤と、
   （ｂ）該冷却盤に、載置された成形品を冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給源とを有するとともに、
   （ｃ）前記冷却媒体流路は、局部的に冷却態様を異ならせて成形品を冷却するように配設されることを特徴とする成形品冷却装置。
2. 前記冷却盤において、成形品の外周縁の近傍の冷却能力が他の部分の冷却能力より高くされる請求項１に記載の成形品冷却装置。
3. 前記冷却盤には、成形品を吸引するための吸引部が形成される請求項１に記載の成形品冷却装置。
4. 前記成形品は、ディスク基板であり、反スタンパ側の面が前記冷却盤の上面に当接させられる請求項１に記載の成形品冷却装置。
5. 前記冷却盤の上方に、ガス状媒体を送ることによって成形品を冷却するガス状媒体供給源が配設される請求項１に記載の成形品冷却装置。
6. （ａ）金型装置から取り出された成形品を冷却盤上に載置し、
   （ｂ）該冷却盤に冷却媒体を供給し、局部的に冷却態様を異ならせて成形品を冷却することを特徴とする成形品冷却方法。
   

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