JP2007290166A - ディスク成形金型、鏡面盤及び鏡面盤の製造方法 - Google Patents

ディスク成形金型、鏡面盤及び鏡面盤の製造方法 Download PDF

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義行 後藤
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Abstract

【課題】ディスク基板に反りが発生するのを防止することができ、ディスク基板の品質を向上させることができるようにする。
【解決手段】第1の支持プレートと、第1の鏡面盤と、第2の支持プレートと、第1の鏡面盤と対向させて配設された第2の鏡面盤とを有する。第1、第2の鏡面盤のうちの少なくとも一方は、第1のプレート、及び第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートを備える。第1のプレートには、第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、第2のプレートと対向する面に、温調流路に対応させて断熱部が形成される。第1のプレートには、第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、第2のプレートと対向する面に、温調流路に対応させて断熱部が形成されるので、第1、第2のプレートにおいて熱の分布が均一にされる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ディスク成形金型、鏡面盤及び鏡面盤の製造方法に関するものである。
従来、ディスク基板を成形するための射出成形機においては、加熱シリンダ内において溶融させられた樹脂を、ディスク成形金型内のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却し、固化させることによってディスク基板を得るようにしている。
そのために、前記射出成形機は、固定金型及び可動金型から成る前記ディスク成形金型、前記樹脂をキャビティ空間に充填するための射出装置、並びに前記可動金型を固定金型に対して接離させるための型締装置を備える。そして、該型締装置によって前記可動金型を進退させ、ディスク成形金型の型閉じ、型締め及び型開きを行い、型締め時に、固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。なお、前記固定金型及び可動金型において、キャビティ空間と対向する側に、鏡面加工が施された面を有する鏡面盤が配設される。
また、前記射出装置は、加熱シリンダ、該加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズル、及び前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューを備える。
そして、計量工程において、前記スクリューが回転させられ、樹脂が溶融させられてスクリューの前方に蓄えられ、それに伴って、スクリューが後退させられ、この間に、ディスク成形金型の型閉じ及び型締めが行われる。続いて、射出工程において、前記スクリューが前進させられ、前記スクリューの前方に蓄えられた樹脂が、射出ノズルから射出され、キャビティ空間に充填される。次に、冷却工程において、前記キャビティ空間内の樹脂が冷却され、ディスク基板の原型、すなわち、ディスク基板原型が成形される。前記樹脂が完全に固化する前に、前記ディスク基板原型に対して穴開け加工が行われ、ディスク基板が形成される。続いて、型開きが行われ、前記ディスク基板が取り出される。
ところで、該ディスク基板には、表面に微細な凹凸が形成されるようになっていて、そのために、例えば、固定金型の鏡面盤にスタンパが取り付けられる。該スタンパには、前記微細な凹凸に対応する複数のピットから成るパターンが形成され、成形に伴って該パターンがディスク基板に転写される。
この場合、前記鏡面盤に断熱性を持たせることによって、パターンの転写性を向上させることができるだけでなく、成形サイクルを短くすることができる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−311798号公報
しかしながら、前記従来のディスク成形金型においては、キャビティ空間内の樹脂を均一に冷却することが困難であり、極薄肉のディスク基板を成形する場合、反りが発生し、ディスク基板の品質が低下してしまうことがある。
本発明は、前記従来のディスク成形金型の問題点を解決して、ディスク基板に反りが発生するのを防止することができ、ディスク基板の品質を向上させることができるディスク成形金型、鏡面盤及び鏡面盤の製造方法を提供することを目的とする。
そのために、本発明のディスク成形金型においては、第1の支持プレートと、該第1の支持プレートに取り付けられた第1の鏡面盤と、第2の支持プレートと、該第2の支持プレートに取り付けられ、前記第1の鏡面盤と対向させて配設された第2の鏡面盤とを有する。
そして、前記第1、第2の鏡面盤のうちの少なくとも一方は、第1のプレート、及び該第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートを備える。
また、前記第1のプレートには、前記第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部が形成される。
本発明によれば、ディスク成形金型においては、第1の支持プレートと、該第1の支持プレートに取り付けられた第1の鏡面盤と、第2の支持プレートと、該第2の支持プレートに取り付けられ、前記第1の鏡面盤と対向させて配設された第2の鏡面盤とを有する。
そして、前記第1、第2の鏡面盤のうちの少なくとも一方は、第1のプレート、及び該第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートを備える。
また、前記第1のプレートには、前記第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部が形成される。
この場合、前記第1のプレートには、前記第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部が形成されるので、第1、第2のプレートにおいて熱の分布が均一にされる。したがって、キャビティ空間内の成形材料を均一に冷却することができる。その結果、極薄肉のディスク基板を成形する場合、反りが発生することがなくなり、ディスク基板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、金型装置としてのディスク成形金型について説明する。
図1は本発明の実施の形態における鏡面盤の断面図、図2は本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の断面図である。
図において、10はディスク成形金型であり、該ディスク成形金型10は、第1の金型としての、かつ、固定側の金型組立体としての固定金型12、及び該固定金型12と対向させて配設された、第2の金型としての、かつ、可動側の金型組立体としての可動金型32を備える。
前記ディスク成形金型10に隣接させて図示されない射出装置が配設される。該射出装置は、シリンダ部材としての加熱シリンダ、該加熱シリンダの前端に取り付けられた射出部材としての射出ノズル、前記加熱シリンダ内において、回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリュー、該スクリューを回転させるための計量用の駆動部としての計量用モータ、前記スクリューを進退させるための射出用の駆動部としての射出用モータ等を備える。
そして、前記ディスク成形金型10の型閉じ、型締め及び型開きを行うために図示されない型締装置が配設される。該型締装置は、前記固定金型12を保持する第1の保持部材としての固定プラテン、前記可動金型32を保持する第2の保持部材としての可動プラテン、該可動プラテンを挟んで前記固定プラテンと対向させて配設されたベースプレート、前記可動プラテンとベースプレートとの間に配設されたトグル機構、該トグル機構を作動させるための型締用の駆動部としての型締用モータ等を備える。
前記固定金型12は、第1の支持プレートとしてのベースプレート15、円形の形状を有し、前記ベースプレート15に図示されないボルトによって取り付けられた、第1の鏡面盤としての円盤プレート16、前記ベースプレート15内において固定プラテン側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たスプルーブッシュ17を備える。前記ベースプレート15及び円盤プレート16は第1の金型本体として機能する。
前記円盤プレート16は、第1のプレートとしての、かつ、下板としての第1の型板71、及び該第1の型板71の少なくとも前面を、本実施の形態においては、前面及び側面を包囲して配設された第2のプレートとしての、かつ、上板としての第2の型板72を備え、前記第1の型板71は、キャビティ空間C内に充填された成形材料としての図示されない樹脂を冷却する機能、及び樹脂の温度が過剰に低くなるのを抑制する機能を有し、第2の型板72は、樹脂の温度にばらつきが発生するのを抑制する機能を有する。説明の便宜上、第2の型板72は、図2において、平板状の形状を有するように記載されているが、実際は、図1に示されるように、箱状の形状を有し、第1の型板71を収容する。
そのために、第2の型板72は、環状体から成り、第1の型板71の前面と当接するように形成された前板部101、該前板部101の内周縁から後方に向けて、かつ、スタンパ押えブッシュ14の外周面と当接するように延在させられる内側筒状部102、並びに前板部101の外周縁から後方に向けて、かつ、突当リング18及び第1の外周リング27の内周面と当接するように延在させられる外側筒状部103を備える。なお、第1の型板71には、後端における内周縁及び外周縁に、径方向内方に突出させて環状の凸部111が、径方向外方に突出させて環状の凸部112が形成される。そして、前記内側筒状部102に凸部111を収容する環状の凹部が、前記外側筒状部103に凸部112を収容する環状の凹部が形成される。また、前記ベースプレート15には、前記凸部111、112と当接させてシール部材としてのOリング115、116が配設される。
前記第1、第2の型板71、72は、同じ材料である金属、本実施の形態においては、ステンレス鋼で形成され、拡散接合によって一体化される。なお、前記第1、第2の型板71、72は、同じ材料でなくても、熱膨張率が等しい材料であれば使用することができる。また、第1、第2の型板71、72を一体化することなく、別体のままでもよい。
そして、前記スプルーブッシュ17の前端にキャビティ空間Cに臨ませてダイ28が形成され、該ダイ28と連通させて、射出ノズルから射出された樹脂を通すためのスプルー26が形成される。前記スプルーブッシュ17の前半部の径方向外方には、入れ子としての図示されないスタンパの内周縁を押さえるための押え部材としてのスタンパ押えブッシュ14が配設される。なお、固定金型12には、図示されないエアブローブッシュ等も配設される。本実施の形態においては、スタンパが固定金型12側に配設されるようになっているが、可動金型32側に配設することができる。
また、前記円盤プレート16の外周縁には環状の突当リング18がボルトb1によって取り付けられ、前記円盤プレート16及び突当リング18より径方向外方に環状の第1の外周リング27がベースプレート15に取り付けられる。なお、前記円盤プレート16は第1の外周リング27に対して位置決めされる。
前記可動金型32は、ベースプレート35、円形の形状を有し、前記ベースプレート35にボルトb2によって取り付けられた第2の支持プレートとしての中間プレート40、該中間プレート40にボルトb3によって取り付けられ、円盤プレート16と対向させて配設された第2の鏡面盤としての円盤プレート36、前記ベースプレート35内において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b4によって取り付けられたシリンダ44、及び該シリンダ44に沿って進退させられ、前記ダイ28に対応する形状を有する加工部材としてのカットパンチ48を備える。前記ベースプレート35、円盤プレート36及び中間プレート40は第2の金型本体として機能する。
前記円盤プレート36は、第1のプレートとしての、かつ、下板としての第1の型板73、及び該第1の型板73の少なくとも前面、本実施の形態においては、前面及び側面を包囲して配設された第2のプレートとしての、かつ、上板としての第2の型板74を備え、前記第1の型板73は、キャビティ空間C内の樹脂を冷却する機能、及び樹脂の温度が過剰に低くなるのを抑制する機能を有し、第2の型板74は、樹脂の温度にばらつきが発生するのを抑制する機能を有する。説明の便宜上、第2の型板74は、図2において、平板状の形状を有するように記載されているが、実際は、図1に示されるように、箱状の形状を有し、第1の型板73を収容する。
そのために、第2の型板74は、環状体から成り、第1の型板73の前面と当接するように形成された前板部104、該前板部104の内周縁から後方に向けて、かつ、エアブローブッシュ47の外周面と当接するように延在させられる内側筒状部105、並びに前板部104の外周縁から後方に向けて、かつ、キャビリング37及び第2の外周リング38の内周面と当接するように延在させられる外側筒状部106を備える。なお、第1の型板73には、後端における内周縁及び外周縁に、径方向内方に突出させて環状の凸部121が、径方向外方に突出させて環状の凸部122が形成される。そして、前記内側筒状部105に凸部121を収容する環状の凹部が、前記外側筒状部106に凸部122を収容する環状の凹部が形成される。また、前記中間プレート40には、前記凸部121、122と当接させてシール部材としてのOリング125、126が配設される。
前記第1、第2の型板73、74は、同じ材料である金属、本実施の形態においては、ステンレス鋼で形成され、拡散接合によって一体化される。なお、前記第1、第2の型板73、74は、同じ材料でなくても、熱膨張率が等しい材料であれば使用することができる。また、第1、第2の型板73、74を一体化することなく、別体のままでもよい。
そして、前記円盤プレート36の外周縁に沿って、かつ、突当リング18と対向させて環状のキャビリング37が配設され、前記円盤プレート36及びキャビリング37より径方向外方において、前記第1の外周リング27と対向させて環状の第2の外周リング38が中間プレート40に取り付けられる。なお、前記円盤プレート36は第2の外周リング38に対して位置決めされる。前記キャビリング37は、ボルトb5によってロッド41に取り付けられ、該ロッド41を介して中間プレート40に対して移動自在に配設される。そして、前記キャビリング37の外周縁にキャビリング押え39が係止させられ、該キャビリング押え39が図示されないボルトによって第2の外周リング38に取り付けられる。前記キャビリング37は円盤プレート36の前端面より突出させて形成され、キャビリング37の内周面によって、ディスク基板の外周縁が形成される。
前記構成の射出成形機において、計量工程で、前記スクリューが回転させられ、樹脂が溶融させられてスクリューの前方に蓄えられ、それに伴って、スクリューが後退させられ、この間に、ディスク成形金型10の型閉じ及び型締めが行われる。続いて、射出工程で、前記スクリューが前進させられ、前記スクリューの前方に蓄えられた樹脂が、射出ノズルから射出され、キャビティ空間Cに充填される。次に、冷却工程で、前記キャビティ空間C内の樹脂が冷却され、ディスク基板原型が成形される。
そして、前記キャビティ空間C内の樹脂が完全に固化する前に、前記ディスク基板原型に対して穴開け加工が施され、ディスク基板の内径抜きが行われる。
そのために、前記シリンダ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の後端51aが前記シリンダ44によって受けられる。また、フランジ51の前方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によって付勢されることにより前記フランジ51が後方に押される。
そして、型締め状態において、図示されない駆動シリンダに油を供給す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、ダイ28内に進入する。その結果、ディスク基板の内径抜きを行うことができる。
続いて、型開きが行われ、前記ディスク基板が取り出される。なお、前記カットパンチ48の前半部より径方向外方には、ディスク基板を突き出すための図示されないエジェクタブッシュが、該エジェクタブッシュより径方向外方には、ディスク基板に圧縮空気を吹き付けてディスク基板を円盤プレート36から離型させるためのエアブローブッシュ47が配設される。また、前記可動金型32には、図示されないエジェクタピン等も配設される。
なお、前記第1の外周リング27に、固定金型12の中心に対して同心円周上にガイドポスト84が、可動金型32側に向けて突出させて、圧入固定によって取り付けられ、かつ、ボルトb7によって前記ベースプレート15と連結される。一方、第2の外周リング38及び中間プレート40には、案内部材としてのガイドブッシュ88が取り付けられ、該ガイドブッシュ88によってガイドポスト84を案内することができる。
ところで、前記円盤プレート16、36にそれぞれ第1、第2の温調流路93、94が、所定の形状のパターンで形成され、該第1、第2の温調流路93、94に図示されない温調装置から送られた所定の温度の温調媒体が供給されることによって、円盤プレート16、36が冷却され、キャビティ空間C内の樹脂が冷却されるようになっている。
前記第1の温調流路93は、第1の型板71におけるベースプレート15と対向する面に開口させて、所定の深さで溝を形成し、該溝の開口をベースプレート15によって閉鎖することにより形成される。また、前記第2の温調流路94は、第1の型板73における中間プレート40と対向する面に開口させて、所定の深さで溝を形成し、該溝の開口を中間プレート40によって閉鎖することにより形成される。
前記第1、第2の温調流路93、94は、いずれも、溝によって形成されるので、第1の型板71、73において、第1、第2の温調流路93、94の直近の部分と、第1、第2の温調流路93、94から離れた部分とで、温度にばらつきが生じてしまう。そして、キャビティ空間C内の樹脂を均一に冷却することが困難になると、極薄肉のディスク基板を成形する場合、反りが発生し、ディスク基板の品質が低下してしまうことがある。
そこで、前記第1の型板71における第2の型板72と対向する面(第1の温調流路93が形成される面に対して背面)の近傍に、伝熱を抑制する伝熱抑制部が設定され、該伝熱抑制部に、断熱部としての空隙68が形成される。該空隙68は、第1の温調流路93を構成する溝と対応する位置に、背中合せになるように、同じパターンで、かつ、所定の深さで形成された溝から成る。
この場合、第2の型板72の前板部101の厚さは4〔mm〕以上で、かつ、12〔mm〕以下にされる。したがって、第2の型板72の前面S1から4〔mm〕以上で、かつ、12〔mm〕以下の距離x1だけ離れた位置に空隙68が形成される。なお、前記距離x1が短いと、第2の型板72の空隙68までの厚さが不十分なので、第2の型板72の強度が低下し、樹脂圧に対する強度を十分に保てなくなってしまう。したがって、少なくとも4〔mm〕の距離x1を持たせることが望ましい。また、前記距離x1が長いと、第2の型板72の空隙68までの厚さが過剰になり、第2の型板72の熱容量が大きくなってしまう。その結果、ディスク成形金型の冷却能力が低下してしまう。さらに、第2の型板72の前面S1から第1の型板71の後面S2までの距離は20〔mm〕にされているので、距離x1が長いと、第1の温調流路93を十分に確保することができなくなってしまい、冷却能力が低下してしまう。そこで、前記距離x1は、最大で12〔mm〕にすることが望ましい。
また、同様に、前記第1の型板73における第2の型板74と対向する面(第2の温調流路94が形成される面に対して背面)の近傍に、伝熱を抑制する伝熱抑制部が設定され、該伝熱抑制部に、断熱部としての空隙68が形成される。該空隙68は、第2の温調流路94を構成する溝と対応する位置に、背中合せになるように、同じパターンで、かつ、所定の深さで形成された溝から成る。この場合、第2の型板74の前板部104の厚さは4〔mm〕以上で、かつ、12〔mm〕以下にされる。したがって、第2の型板74の前面S3から4〔mm〕以上で、かつ、12〔mm〕以下の距離x2だけ離れた位置に空隙68が形成される。
この場合、前記距離x2が短いと、第2の型板74の空隙68までの厚さが不十分なので、第2の型板74の強度が低下し、樹脂圧に対する強度を十分に保てなくなってしまう。したがって、少なくとも4〔mm〕の距離x2を持たせることが望ましい。また、前記距離x2が長いと、第2の型板74の空隙68までの厚さが過剰になり、第2の型板74の熱容量が大きくなってしまう。その結果、ディスク成形金型の冷却能力が低下してしまう。さらに、第2の型板74の前面S3から第1の型板73の後面S4までの距離は20〔mm〕にされているので、距離x2が長いと、第2の温調流路94を十分に確保することができなくなってしまい、冷却能力が低下してしまう。そこで、前記距離x2は、最大で12〔mm〕にすることが望ましい。
したがって、第1の型板71、73において、第1、第2の温調流路93、94の直近の部分と、第1、第2の温調流路93、94から離れた部分とで、温度にばらつきが生じしても、第1、第2の温調流路93、94とキャビティ空間Cとの間が、空隙68によって断熱され、伝熱が抑制され、また、第1、第2の温調流路93、94が形成されていない部分とキャビティ空間Cとの間は、空隙68による断熱はされず、伝熱が抑制されない。
その結果、第2の型板72、74内において、熱の分布が均一にされるので、キャビティ空間C内の樹脂を均一に冷却することができる。その結果、極薄肉のディスク基板を成形する場合、反りが発生することがなくなり、ディスク基板の品質を向上させることができる。
また、第1の型板71に第1の温調流路93及び空隙68が形成され、第1の型板73に第2の温調流路94及び空隙68が形成されるので、第1の型板71、73の加工性を良くすることができる。
なお、本実施の形態において、断熱部として空隙68が形成され、溝内に空気が収容されるようになっているが、空隙68を構成する溝の全体又は一部に、第1の型板71、73より熱伝達性の低い断熱材料を埋めることによって断熱部を形成することができる。前記断熱材料は、例えば、樹脂に金属を混入させることによって形成され、この場合、第1の型板71、73は、ステンレス鋼で形成され、熱伝導率が25〔W/m・°K〕であるので、溝に埋められる断熱材料の熱伝導率は、金属の混入量を設定することによって、25〔W/m・°K〕より小さい所定の値にされる。なお、空気の熱伝導率も、25〔W/m・°K〕より小さい。そして、前記断熱材料を使用する場合、溝の位置によって熱伝動率を異ならせることができる。
また、本実施の形態においては、第2の型板72、74は、箱状の形状を有するようになっているが、第2の型板を平板状の形状を有するように作成することができる。
さらに、本実施の形態においては、円盤プレート16を第1、第2の型板71、72によって、円盤プレート36を第1、第2の型板73、74によって形成するようになっているが、円盤プレート16及び円盤プレート36の一方だけを第1、第2の型板で形成することができる。
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鏡面盤の断面図である。 本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の断面図である。
符号の説明
10 ディスク成形金型
15 ベースプレート
16、36 円盤プレート
40 中間プレート
68 空隙
71、73 第1の型板
72、74 第2の型板
93、94 第1、第2の温調流路

Claims (6)

  1. (a)第1の支持プレートと、
    (b)該第1の支持プレートに取り付けられた第1の鏡面盤と、
    (c)第2の支持プレートと、
    (d)該第2の支持プレートに取り付けられ、前記第1の鏡面盤と対向させて配設された第2の鏡面盤とを有するとともに、
    (e)前記第1、第2の鏡面盤のうちの少なくとも一方は、第1のプレート、及び該第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートを備え、
    (f)前記第1のプレートには、前記第1の支持プレートと対向する面に温調流路が、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部が形成されることを特徴とするディスク成形金型。
  2. 前記断熱部は空隙である請求項1に記載のディスク成形金型。
  3. 前記断熱部の熱伝導率は25〔W/m・°K〕より小さくされる請求項1に記載のディスク成形金型。
  4. 前記断熱部は、第2のプレートの前面から4〔mm〕以上で、かつ、12〔mm〕以下の距離に形成される請求項1に記載のディスク成形金型。
  5. (a)第1のプレートと、
    (b)該第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートとを有するとともに、
    (c)前記第1のプレートには、支持プレートと対向する面に温調流路が、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部が形成されることを特徴とする鏡面盤。
  6. 第1のプレート、及び該第1のプレートの少なくとも前面を包囲して配設された第2のプレートを有する鏡面盤の製造方法において、
    前記第1のプレートの、支持プレートと対向する面に温調流路を、前記第2のプレートと対向する面に、前記温調流路に対応させて断熱部を形成することを特徴とする鏡面盤の製造方法。
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