JP2010099939A - 光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法において、光線を光学製品に対して照射した際の光線透過率を改善することができる光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法を提供する。
【解決手段】 射出装置１２の加熱筒３１内を減圧した状態で樹脂材料Ｍを可塑化し、可塑化した溶融材料Ｍ１を成形金型６４内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機において、加熱筒３１内を常時気密状態とするとともに真空ポンプ５４で吸引し、真空度を０．３３ｋＰａ〜１１．３３ｋＰａとして樹脂材料Ｍの可塑化を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法に関するものである。

導光板、光拡散板、レンズ、および光ディスク等の光学製品は、自然光、照射光、レーザー光、および紫外線等の光線の透過率が低い場合には、製造工程または使用時に強い光線が必要となってしまうことから光線透過率が高い光学製品が望まれている。よって光学製品は、前記光線透過率に優れた、アクリル、ポリカーボネート、環状オレフィン系樹脂等の透明樹脂材料を用いて射出成形（キャビティ内で溶融樹脂が圧縮される射出圧縮成形を含む）により成形されることが一般的である。ところが射出成形により光学製品を成形する場合には、射出成形機の加熱筒内で樹脂材料を可塑化して溶融する過程で樹脂材料が劣化し、光学製品に「焼け」や「黄変」が発生して前記光線透過率が低下してしまうという問題があった。また加熱筒内で樹脂材料を可塑化して溶融する過程でガスや水分が発生し、それらが光学製品に混入して銀条（シルバーストリーク）が発生することがあった。

前記の問題を解決しようとしたものとして特許文献１ないし特許文献３に記載されたものが公知である。特許文献１は、ディスク基板用射出成形機に関するものであって、射出装置が可塑化の工程に入ると開閉装置を閉鎖して加熱筒内を気密状態とし、溶融樹脂から発生するガスを吸引し或る程度の減圧状態とすることが記載されている。そして特許文献１の射出装置は、可塑化の工程が終了すると、前記開閉装置を開放して、再び樹脂を供給するので加熱筒内は大気圧に戻る。しかしこのような機構では成形サイクルの間に加熱筒内の閉鎖と開放を繰り返すので、真空度が十分に上昇する前に溶融樹脂の計量を行って射出することになり、黄変を防止し、光線透過率の高い光学製品を成形することは不可能であった。また特許文献１では樹脂材料の供給量を調節することが十分に出来ないので、加熱筒内から効率的にガスや水分を吸引することが出来ないものであった。

また特許文献２についても、ディスク基板等のシルバーストリーク対策や樹脂の劣化対策のために、ディスク基板を成形する射出成形機の加熱筒内を回転弁体で気密状態とし、加熱筒内を真空ポンプにより吸引することが記載されている。しかしながら特許文献２の射出装置は、回転弁体を回転する際に少量の空気が加熱筒内に入り込むことから真空度を高真空状態に到達させることが困難であった。従って特許文献２についても、ディスク基板等のシルバーストリーク対策やある程度の変色を抑えることは可能であるが、光線透過率が高いディスク基板等の光学製品を成形することは不可能であった。また特許文献２では、回転弁体を用いることにより樹脂材料の供給量が調節されずに一度に大量に加熱筒内に供給され、そのまま溶融されることから加熱筒内から効率的にガスや水分を吸引することが出来ないものであった。

更に特許文献３では、ディスク基板の酸化・変色を防止するために、ディスク基板を成形する射出成形機の加熱筒内または前記加熱筒内へ樹脂材料を供給する供給装置内に向けて窒素等の不活性ガスを供給することが記載されている。しかしながら特許文献３のように窒素を加熱筒内に供給して可塑化された溶融樹脂で成形されたディスク基板は、単に黄変等の変色を一定程度抑えるに留まり、十分な光線透過率が得られていなかった。またディスク基板の成形はクリーンルーム内で行われるが大量の窒素が用いられることによる環境問題等もあった。更に特許文献３についても樹脂材料の供給量を調節することが十分に出来ないので、加熱筒内から効率的にガスや水分を吸引することが出来ないものであった。

実用新案登録３０１６７８１号公報（０００１、００１０、００１１、００１３、図１） 特開平９−１６４５２７号公報（０００５、０００８、０００９、図１） 特開平８−５２７６３号公報（請求項１、００２２、図１）

本発明では上記の問題を鑑みて、射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法において、自然光、照射光、レーザー光、および紫外線等の少なくとも一つの光線を光学製品に対して照射した際の光線透過率を改善することができる光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の光学製品の射出成形機および請求項４に記載の光学製品の射出成形方法は、射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機において、加熱筒内の真空度を０．３３ｋＰａ〜１１．３３ｋＰａとして可塑化を行うことを特徴とする。

本発明の光学製品の射出成形機および光学製品の射出成形方法は、射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機において、加熱筒内の真空度を０．３３ｋＰａ〜１１．３３ｋＰａとして可塑化を行うので、光学製品の焼けや黄変を防止するとともに、自然光、照射光、レーザー光、および紫外線等の少なくとも一つの光線を光学製品に対して照射した際の光線透過率を改善することができる。

本実施形態の光学製品の射出成形機と光学製品の成形方法について、図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本実施形態における光学製品の射出成形機の概略説明図である。図２は、本実施形態における光学製品の射出成形機に取付けられるスクリュのフライトの展開図である。図３は、本実施形態における光学製品の射出成形機により成形されたディスク基板の分光光線透過率を示す図である。図４は、本実施形態における光学製品の射出成形機により成形されたディスク基板の色相（ＹＩ値）を示す図である。

図１に示されるように、光学製品である追記型ブルーレイディスク（登録商標）（ＢＤ−Ｒ）用のディスク基板は、射出成形機１１により成形され、後工程でスパッタリング、色素層形成、カバー層形成等がなされて追記型ブルーレイディスク（ＢＤ−Ｒ）が製造される。

後工程を含めた光ディスクの製造装置の一部として図１に示されるディスク基板の射出成形機１１が配設されている。そして射出成形機１１の一側には、ディスク基板の原料であるペレット状の樹脂材料Ｍを乾燥し貯蔵する機能を備えた乾燥装置１３が配設されている。乾燥装置１３から射出成形機１１へは、供給管１５が接続されている。そして図示しない圧送機構により樹脂材料Ｍが、射出装置１２に取付けられた樹脂材料供給装置１４から送られるようになっている。樹脂材料供給装置１４は、上部に材料投入口を有し下部には樹脂材料Ｍの調整量を調節する供給量調節装置２１に連通する開口を有する筒状の供給筒２２と、供給筒２２の内部空間を開閉自在に区画する上部シャッタ２３ａ、下部シャッタ２３ｂ等によって、上部貯留室２４、中間貯留室２５、および下部貯留室２６に分割されている。なお前記上部貯留室２４、中間貯留室２５、および下部貯留室２６をヒータにより加熱して更に樹脂材料Ｍを乾燥するようにしてもよい。

次に射出成形機１１の射出装置１２について説明する。射出装置１２の供給量調節装置２１は、モータ２７によって回転駆動されるフィードスクリュ２８が搬送筒２９の内部に水平方向に配設されている。そして供給量調節装置２１は、前記下部貯留室２６と搬送筒２９の後側上部が接続され、搬送筒２９の前側下部は筒部３０を介して射出装置１２の加熱筒３１に接続されている。本発明では前記の供給量調節装置２１を用いることにより、加熱筒３１内へ樹脂材料Ｍを調節して供給することができる。加熱筒３１は可塑化され溶融された樹脂材料Ｍ１の圧力に耐えるため所定肉厚の円筒部材であり、各ゾーンにはヒータ３６と熱電対３７がそれぞれ配設され、制御装置３８から各ゾーン毎に温度制御可能となっている。前記加熱筒３１には、ノズル３２のノズル孔３２ａに連通される内孔３９が形成されている。そして加熱筒３１の内孔３９には前方に逆流防止弁４０が設けられたスクリュ４２が回転可能かつ前後進可能に配設されている。そして加熱筒３１の前部には、シリンダヘッド３３が固着され、シリンダヘッド３３にはノズル３２が固着されている。また加熱筒３１の後部における投入口３５の周囲には、ハウジング３４が固着されている。ハウジング３４は温調装置により温調されるが結露を防止するため図示しないヒータも配設されている。

本実施形態においてスクリュ４２は、前後のメインフライト１６間の溝部１７に前記メインフライト１６よりも高さが低いサブフライト１８が形成されたサブフライトスクリュが用いられている。スクリュ４２は、前方側から順に、軸部４３が大径に形成されメインフライト１６の高さが低いメタリングゾーン４４、軸部４３が前方側に向けてテーパー状に拡径されたコンプレッションゾーン４５、軸部４３の直径が小径に形成されメインフライト１６の高さが高いフィードゾーン４６に区分される。そして図１の概略説明図および図２の展開図に示されるように、前記フィードゾーン４６におけるメインフライト１６の前面１６ａにはサブフライト１８の始端部１８ａが接続されている。そしてサブフライト１８は、溝部１７の内部においてサブフライト１８の後面１８ｂとメインフライト１６の前面１６ａとの間の溝部１７ａの幅が前方に向けて徐々に拡大されるとともにサブフライト１８の前面１８ｃとメインフライト１６の後面１６ｂとの間の溝部１７ｂの幅が徐々に縮小される。そしてコンプレッションゾーン４５内においてメインフライト１６の後面１６ｂとサブフライト１８の終端部１８ｄが接続されている。なお加工上の理由により図２において１８ｅ，１８ｆで示されるようにサブフライト１８の始端部１８ａの前方と終端部１８ｄの後方の接続部分は、サブフライト１８と同様の高さとしてもよい。

なおサブフライト１８の始端部１８ａの設けられる位置は、フィードゾーン４６とコンプレッションゾーン４５の境界部であってもよく、コンプレッションゾーン４５内であってもよい。このサブフライト１８の始端部１８ａが設けられる位置は、スクリュ４２を加熱筒３１内に配設した場合、ハウジング３４によって熱を奪われない加熱筒３１の温度制御ゾーン（最後の温度制御ゾーンを除く）に対応していることが望ましい。またサブフライト１８は一部に切欠が設けられたものや、２本のサブフライト１８が前方と後方、又は平行して設けられたものでもよい。またサブフライト１８の後面１８ｂ側に位置するメインフライト１６についても、一部にガス抜き用の切欠が設けられたものや、他の部分のメインフライト１６の高さよりも低いがサブフライト１８よりも高いフライト高さとしたものでもよい。そしてサブフライトタイプのスクリュ４２のＬ／Ｄは、１８〜２８程度が望ましい。なおスクリュ４２は、サブフライト１８の無い一般的なものを用いることも想定される。

またスクリュ４２の後方の軸部４７は、加熱筒３１に設けられたシール部材４８により回転自在にシールされている。そして射出装置１２には、計量時に樹脂材料Ｍを可塑化するためにスクリュ４２を回転させる計量用サーボモータ４９と、計量時に背圧を付与するとともに射出時にスクリュ４２を前進させる射出用サーボモータ５０が配設されている。

また樹脂材料供給装置１４、射出装置１２の供給量調節装置２１および加熱筒３１の各部は図示しないシール部材によりシールされ、加熱筒３１内が気密に保たれるようになっている。そして前記供給量調節装置２１の搬送筒２９の上部に設けられた吸引口５１には、管路５２が接続され、前記管路５２は、開閉バルブ５３を介して射出成形機１１に隣接して配設された真空装置の真空ポンプ５４に接続されている。また中間貯留室２５にも管路５５が接続され、図示しない開閉バルブを介して前記管路５２に接続されている。前記管路５２には加熱筒３１内の真空度を測定する真空計５６が配設されている。なお真空ポンプ５４から射出装置１２に接続される管路５２の吸引口５１は、加熱筒３１の後部（後端部を含む）、ハウジング３４、筒部３０を含む供給量調節装置２１のいずれかの場所に設けてもよい。

本実施形態で用いられる真空ポンプ５４は、ルーツ型４段のドライポンプであり、排気速度は９１０Ｌ／ｍｉｎ、到達真空度−１０１ｋＰａ（絶対真空度０．３３ｋＰａ）の能力を有する。なお真空ポンプ５４は回転翼型の油回転ポンプ等を用いてもよい。そして真空ポンプ５４の能力に余裕がある場合は、２台以上の射出成形機に接続してもよい。真空度が大気圧基準（ゲージ圧基準）で−９０ｋＰａ以下（絶対真空度で１１．３３ｋＰａ以下）であれば、望ましいガス吸引効果が得られ、更に望ましくは−９５ｋＰａ以下（絶対圧基準で６．３３ｋＰａ以下）であれば、ほぼ最高のガス吸引効果が得られる。そしてゲージ圧が−１０１ｋＰａよりも下回るような高い真空度を得る真空ポンプ５４は、コストとの関係でオーバースペックとなる。なお真空ポンプ５４の排出側には、サイレンサ５７や脱臭装置５８が接続され、クリーンルームの外部に配管が接続される。

なお本実施形態では、不活性樹脂である窒素の供給装置が配設されておらず、真空ポンプ５４を用いて加熱筒３１内の溶融された樹脂材料Ｍ１から発生した物質を真空吸引するので、クリーンルーム内に大量の窒素が排出されることが無く、環境問題の点でも優れている。

一方射出成形機１１の型締装置６０には、図示しないサーボバルブにより作動される型締シリンダ６１が配設されている。なお型締機構は、型締シリンダ６１の代わりに電動トグル機構を用いてもよい。そして本実施形態では、型締装置６０の固定盤６２と可動盤６３の間に追記型のブルーレイディスク（ＢＤ−Ｒ）用のディスク基板を成形するための成形金型６４が取付けられている。前記成形金型６４は固定金型６５と可動金型６６とからなり、両者の間には容積が変更可能なキャビティ６７が形成される。また可動金型６６には、前記ディスク基板に１層目のパターン面を成形するためのニッケル合金製のスタンパ６８が配設されている。なお前記スタンパ６８は固定金型６５に設けてもよいが、ディスク基板の中心孔形成時にポンチ６９突出時のバリが固定金型６５側に形成されるので、ブルーレイディスク用のディスク基板の場合、光ディスク再生時に下向き面となるパターン面の側にバリが形成されないように可動金型６６にスタンパ６８を設けることが有利である。

制御装置３８は、前記加熱筒３１やノズル３２の熱電対３７、計量用サーボモータ４９や射出用サーボモータ５０のロータリエンコーダ、型締装置６０の可動盤６３の図示しない位置センサ、および型締装置６０の図示しない圧力センサ等といった射出成形機１１の各所、真空計５６、取出装置、および図示しない成形金型の温調装置等から検出信号が入力されるようになっている。また制御装置３８からは、供給量調節装置２１のモータ２７、加熱筒３１やノズル３２のヒータ、計量用サーボモータ４９、射出用サーボモータ５０、型締装置６０の油圧機構やその各開閉弁等といった射出成形機１１の各所、真空ポンプ５４、開閉バルブ５３等、上部シャッタ２３ａ、下部シャッタ２３ｂの駆動源、開閉バルブ５３等、取出装置、および図示しない成形金型の温調装置等に信号が送られるようになっている。

次に光学製品の射出成形方法（射出圧縮成形を含む）について説明する。本実施形態ではディスク基板の射出成形機１１によるディスク基板の成形方法について説明する。乾燥装置１３において３時間以上の乾燥がなされ水分率１ｐｐｍ以下に乾燥された樹脂材料Ｍ（ディスクグレードのポリカーボネート樹脂のバージンペレットが一般的である）が、樹脂材料供給装置１４の上部貯留室２４に供給される。すると加熱筒３１内の真空度が低下しないように、まず制御装置３８からの信号により上部シャッタ２３ａを開放し、中間貯留室２５に樹脂材料Ｍを落下させると上部シャッタ２３ａを閉鎖する。次に図示しない反射式の樹脂量感知センサの検出値やタイマの計時等により下部シャッタ２３ｂを開放し、中間貯留室２５の樹脂材料Ｍを供給量調節装置２１に連通する下部貯留室２６へ落下させる。従って加熱筒３１内は上下のシャッタ２３ａ，２３ｂは同時に開放されることなく、常に気密状態に保たれる（加熱筒３１のシール部材４８とスクリュ４２の軸部４７との間等からの僅かなリーク等を除く）。

供給量調節装置２１では、モータ２７による回転制御により加熱筒３１内が常に飢餓状態（加熱筒３１の投入口３５においてスクリュ４２の軸部４７の上面以上に樹脂材料Ｍが充満されない状態）となるようフィードスクリュ２８の回転数および／または回転時間を制御して樹脂材料Ｍを筒部３０を介して加熱筒３１内に調節して供給する。本実施形態では制御装置３８において計量時のスクリュ４２の回転数に対して供給量調節装置２１のフィードスクリュ２８の回転数が演算されモータ２７により回転制御されるようになっている。加熱筒３１内の樹脂材料Ｍを飢餓状態とするのは後方からのガス等の吸引を容易にするためと、加熱筒３１内での樹脂材料Ｍの滞留時間を減少させて熱劣化を防止するためである。

加熱筒３１の温度は、最も温度が高い前部ゾーンが３４０℃〜３７０℃、ハウジング３４に近い後部ゾーンが２８０℃〜３３０℃となるように制御装置３８によりＰＩＤ制御されている。特に前部ゾーンについては、現在の一般的に使用されるポリカーボネート樹脂ではこれ以上高い温度とすると樹脂材料の熱分解が進行して成形されたディスク基板において黄変が発生するとともに紫外線透過率が低下する。真空装置の真空ポンプ５４の能力は前記のように０．３３ｋＰａまで到達可能であるが、実質的には加熱筒３１内の真空度は、僅かなリークがあり大気圧基準（ゲージ圧基準）で−９８ｋＰａ、絶対圧基準で３．３３ｋＰａ程度となっている。

そして前記のように真空ポンプ５４で吸引（減圧した状態）されている加熱筒３１内のスクリュ４２のフライト間に供給された樹脂材料Ｍは、計量開始とともに計量用サーボモータ４９の駆動によるスクリュ回転によって加熱筒３１の前方へ送られる。計量時のスクリュ回転数は２００ｒ．ｐ．ｍ．〜４００ｒ．ｐ．ｍ．と高回転であることがより望ましく、背圧は１ＭＰａ〜４ＭＰａと低めであることがより望ましい。そして樹脂材料Ｍは、前記条件によるスクリュ回転時のスクリュ４２と加熱筒３１の内孔３９の間におけるせん断発熱と、ヒータ３６によって加熱された加熱筒３１から加えられる熱とによって可塑化が行われる。より具体的にはサブフライト１８の分岐される付近から樹脂材料Ｍは溶融開始されるように温度コントロールがなされている。そしてサブフライト１８の前面１８ｃとメインフライト１６の後面１６ｂとの間の溝部１７ｂを未溶融の樹脂材料Ｍは前方に送られる。その際未溶融の樹脂材料Ｍは、サブフライト１８の前面１８ｃ側に沿って滞留され、加熱筒３１の内孔３９の側から僅かづつ溶融が進行する。そして前記未溶融の樹脂材料Ｍのうち溶融された樹脂材料Ｍ１（不完全な溶融状態のものを含む場合あり）がサブフライト１８を超えてサブフライト１８の後面１８ｂとメインフライト１６の前面１６ａとの間の溝部１７ａへ移動される。

従って溝部１７ｂには未溶融の樹脂材料Ｍが存在し、特にメインフライト１６の後面１６ｂ側には隙間があるので、真空ポンプ５４によって後方から加熱筒３１内を真空吸引した際、樹脂材料Ｍや可塑化された樹脂材料Ｍ１に邪魔されることなくガスや水分を効率的に吸引除去することができる。また可塑化された樹脂材料Ｍ１は、サブフライト１８の後面１８ｂとメインフライト１６の前面１６ａとの間の溝部１７ａに蓄積されるが、メインフライト１６と加熱筒３１の内孔３９の間にはガス等が流通する隙間は存在するので、可塑化された樹脂材料Ｍ１から発生したガス等は、メインフライト１６を乗越えて先ほどの溝部１７ｂの隙間を介して後方に吸引される。なおメインフライト１６に切欠等を設けてより積極的にガス等を吸引可能としてもよい点は上記した通りである。

そして計量の進行とともにスクリュ４２が回転しながら後退して、スクリュ４２の前方に可塑化され溶融された樹脂材料Ｍ１（１回の成形分＋クッション量）が貯留される。計量時にノズル３２の先端は固定金型６５に常時当接され、加熱筒３１内の前方側の気密が保たれている。なお溶融された樹脂材料Ｍ１から除去された物質は、図示しないフィルタにより固形分が捕集された上で真空ポンプ５４へ送られ、その後ガスは脱臭装置５８で脱臭された上でクリーンルーム外に放出される。

次に射出用サーボモータ５０の駆動により、スクリュ前方の溶融された樹脂樹脂Ｍ１がノズル３２のノズル孔３２ａおよび型閉めされた成形金型６４のスプルを介して同じく成形金型６４のキャビティ６７内に射出充填される。キャビティ６７の溶融された樹脂材料Ｍ１は、型締装置６０の型締シリンダ６１の高速昇圧作動により急速に圧縮されて射出圧縮成形がなされる。そして前記成形金型６４に配設されたスタンパ６８によりＢＤ−Ｒの規格に対応したピッチ間隔０．３２μｍのグルーブ（ウォブリンググループ）のパターン面が形成される。また僅かに遅れて中心孔が可動金型６６側から突き出されたポンチ６９により打ち抜き形成される。ディスク基板の成形金型６４は、図示しない温調装置から成形金型６４内の冷却流路に送られる冷却媒体により冷却がされており、ディスク基板の冷却が進行すると可動金型６６が型開きされ、取出装置７０により取り出され、次の冷却工程へ送られる。なお本実施形態では、ブルーレイディスク（ＢＤ−Ｒ）用のディスク基板の成形サイクルは、３．０〜４．５秒で行われ、樹脂樹脂Ｍ１が高温状態で熱分解される時間を短縮することがより望ましい。

図３は、ディスク基板の射出成形機１１により成形されたディスク基板の分光光線透過率を示す図である。図３の光線透過率カーブＡによって示されるのは、加熱筒３１内の真空度が−９８ｋＰａ（３．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板の分光光線透過率を示している。また光線透過率カーブＢによって示されるのは、加熱筒３１内の真空度が−９０ｋＰａ（１１．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂樹脂Ｍ１で成形されたディスク基板の分光光線透過率、光線透過率カーブＣによって示されるのは、加熱筒３１内を真空引きしない常圧下で可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板の分光光線透過率を示している。

上記のテストによれば紫外線の波長λが２８０ｎｍ〜４００ｎｍの領域において最も光線透過率Ｔに差が出た。従って加熱筒３１内の真空度を上げて可塑化した樹脂材料Ｍ１でディスク基板等の成形品を成形すると、紫外線領域の光線透過率Ｔが顕著に改善されることが判明した。ディスク基板から光ディスクを製造する工程では、ＢＤ−Ｒのカバー層やＤＶＤの貼合せ層を形成するために紫外線硬化樹脂が用いられ、紫外線照射装置により紫外線の照射が行われる。前記紫外線のピーク波長λは３５０ｎｍ〜３６５ｎｍ程度のものが多い。

そして前記グラフにおいて、光線透過率カーブＡで示される加熱筒３１内の真空度を−９８ｋＰａ（３．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板については、波長λが３５０ｎｍ以上の領域において８０％以上の光線透過率Ｔを示し良好な結果をもたらした。また光線透過率Ｂで示される加熱筒３１内の真空度を−９０ｋＰａ（１１．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板についても、波長λが３５０ｎｍ以上の領域において８０％以上の光線透過率Ｔを示し、合格ラインに到達した。しかし真空引きしない常圧下で可塑化された溶融樹脂で成形されたディスク基板の光線透過率カーブＣについては、波長λが３５０ｎｍにおいて光線透過率Ｔが８０％という合格ラインに到達せずに実用紫外線領域での光線透過率Ｔが不足していることが判明した。

更に実際にディスク基板に紫外線を透過させて紫外線樹脂を硬化させてみると、加熱筒３１内を−８５ｋＰａ（１６．３３ｋＰａ）として可塑化した樹脂材料Ｍ１により成形されたディスク基板や、加熱筒内を窒素ガス雰囲気下で可塑化した樹脂材料Ｍ１により成形されたディスク基板については、光線透過率の不足から、紫外線硬化樹脂の硬化に必要以上の時間がかかった。従って紫外線透過率の関係では、加熱筒３１内を−９０ｋＰａ（１１．３３ｋＰａ）以下として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板が望ましく、更には加熱筒３１内を−９５ｋＰａ（６．３３ｋＰａ）〜−１０１ｋＰａ（０．３３ｋＰａ）として可塑化することがより一層望ましい。高真空側の限度を−１０１ｋＰａとしたのは、−１０１ｋＰａよりも高真空としても成形品の状態に変化はなく、加熱筒３１のシール構造、真空ポンプ５４の能力や価格のバランス、電気消費量の関係から−１０１ｋＰａ以下とすることが経済的合理性を欠くからであるが、更に高真空としてもよい。真空ポンプ５４は、原則として成形中に停止されることなく連続作動される。なお本発明は、前記真空度を達成可能なものであれば、窒素ガス等の不活性ガスを射出装置１２の加熱筒３１内またはその前工程に投入するものを完全に除外するものではない。

また図４に示されるのは、射出成形機１１により成形されたディスク基板の色相（ＹＩ値）を示す図である。図中左側３例の測定結果は、加熱筒３１内を−９８ｋＰａ（３．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板に関するもので、ＹＩ値が５．６７〜５．７０（平均５．６８）を示し、黄変の程度が最も小さい状態を示した。また図中中央の３例の測定結果３例は、加熱筒３１内を−９０ｋＰａ（１１．３３ｋＰａ）として可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板に関するもので、ＹＩ値が５．７１〜５．７３（平均５．７２）と許容範囲内である黄変の程度を示した。更に図中右側３例の測定結果は、大気圧下で可塑化された樹脂材料Ｍ１で成形されたディスク基板に関するもので、ＹＩ値が５．８１〜５．８６（平均５．８３）を示し、黄変の程度が比較的大きかった。

なお先行技術にもあるように、加熱筒３１内を真空吸引することにより、ディスク基板の黄変を抑制することは公知であるが、更に前記領域まで真空度を上げることにより、更に溶融樹脂から発生するガスや水分が完全に除去され、酸素の存在による化合反応や焼けが防止され、一層黄変が改善され透明度が上昇することがテスト結果からも判明した。そしてＹＩ値が５．７台に改善され透明度が上昇したことにより、光ディスクの中でもＣＤやＤＶＤのような読取時にディスク基板の内部をレーザー光が通過するものでは、読取性能がより一層向上した。

次に本発明を光学製品である導光板の射出成形機に用いた場合について説明する。導光板の射出成形機についてもディスク基板の射出成形機１１と構造は基本的に同じであるので図示は省略するとともに、同様の部分または相当する部分は同一符号により説明を行う。導光板の場合、携帯電話用の対角寸法が２．５〜３．５インチ、板厚が０．２〜０．４ｍｍのものは、２個または４個取りで成形されることが一般的である。またカーナビゲーションシステムや電子手帳等の使用されるものは対角寸法が５〜８インチ程度であり、板厚は０．４〜０．７ｍｍ程度であり、更にはノートパソコン用やテレビ用の大型のものも存在する。これらの導光板の成形は、圧縮を行わない射出成形または圧縮を行う射出圧縮成形（射出プレスを含む）で行われる。圧縮を行わない射出成形では射出速度を８００ｍｍ／ｓｅｃ〜１５００ｍｍ／ｓｅｃとして成形が行われる。しかし高速射出を行う場合には、射出装置を特殊化させる必要がある上に、摩擦抵抗が大きいことによる樹脂の劣化、流動性を良好にする必要から溶融樹脂温度を高温にすることによる樹脂の劣化、および内部応力が悪化から、導光板の光線透過率が低下する傾向にある。一方射出圧縮成形では、一時的にキャビティの厚みが広げられるので、射出速度は２００ｍｍ／ｓｅｃ〜６００ｍｍ／ｓｅｃで行われ、前記の原因による樹脂の劣化等が少ない。

導光板用の射出成形機１１の射出装置１２の加熱筒３１内は常時気密状態に保たれるとともに、真空ポンプ５４により−９０ｋＰａ（１１．３３ｋＰａ）以下、更に望ましくは−９５ｋＰａ（６．３３ｋＰａ）以下に常時真空化（減圧）されている。また供給量調節装置２１により、加熱筒３１内に供給する樹脂材料Ｍの供給量を調節し、飢餓成形を行う点についても先のディスク基板用の射出成形機１１と同様である。なお大型導光板用等の射出成形機１１であって加熱筒３１の内孔３９の直径または射出容量が大きいものでは、樹脂材料供給装置１４と加熱筒３１内をそれぞれに別の真空ポンプ５４，５４に接続するか、加熱筒３１内に対して真空ポンプ５４を２台以上接続してもよい。

導光板の成形に用いられる樹脂は、アクリル、ポリカーボネートの他、環状オレフィン系樹脂等が用いられる。環状オレフィン系の樹脂としてはアートン、アペル、ゼオノア（それぞれ登録商標）等があげられ、中でも高流動性グレードの透明樹脂が選択される。そして真空状態の加熱筒３１内で可塑化された樹脂材料Ｍ１を用いて前記のような射出速度（場合によっては６００ｍｍ／ｓｅｃよりも射出速度が速い場合あり）でキャビティ内に樹脂材料Ｍ１が射出され、キャビティ内で型締装置６０により圧縮がなされ導光板の成形がなされる。紫外線の波長領域においてゼオノアを始めとする環状オレフィン系樹脂は、光線透過率に優れており、ポリカーボネート、アクリルの順に光線透過率が劣る。従って加熱筒内を真空状態（減圧状態）として樹脂材料Ｍを可塑化した場合、アクリルが最も紫外線の波長領域での光線透過率の改善が期待できる。

またレンズ成形についても、加熱筒３１内を真空状態として可塑化された樹脂材料Ｍ１をキャビティ内に射出し、射出圧縮成形してレンズの成形を行う。レンズの成形は導光板の成形と比較して、キャビティ厚みがより厚い場合が多いので、射出速度はより一層低くなり、冷却時間（成形時間）がより一層長くなる。用いられる樹脂材料Ｍの種類は導光板の場合とほぼ同様である。導光板が黄色みを帯びると液晶の色に影響を与え、レンズが黄色みを帯びると映像に影響を与えるので、これらの光学製品ではＹＩ値が改善されることは重要な意味を持つ。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。

本実施形態における光学製品の射出成形機の概略説明図である。 本実施形態における光学製品の射出成形機に取付けられるスクリュのフライトの展開図である。 本実施形態における光学製品の射出成形機により成形されたディスク基板の分光光線透過率を示す図である。 本実施形態における光学製品の射出成形機により成形されたディスク基板の色相（ＹＩ値）を示す図である。

符号の説明

１１ 射出成形機
１２ 射出装置
１４ 樹脂材料供給装置
１６ メインフライト
１７，１７ａ，１７ｂ 溝部
１８ サブフライト
２１ 供給量調節装置
３１ 加熱筒
４２ スクリュ
５４ 真空ポンプ
Ｍ，Ｍ１ 樹脂材料

Claims (6)

1. 射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機において、
   前記加熱筒内を常時気密状態とするとともに真空ポンプで吸引し、真空度を０．３３ｋＰａ〜１１．３３ｋＰａとして樹脂材料の可塑化を行うことを特徴とする光学製品の射出成形機。
2. 前記射出装置の加熱筒には樹脂材料の供給量を調節して供給する供給量調節装置が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光学製品の射出成形機。
3. 前記射出装置の加熱筒内に配設されるスクリュは、メインフライトの間の溝部に前記メインフライトよりも高さが低いサブフライトが形成されたサブフライトスクリュであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学製品の射出成形機。
4. 射出装置の加熱筒内を減圧した状態で樹脂材料を可塑化し、可塑化した溶融材料を成形金型内に射出して光学製品を成形する光学製品の射出成形機において、
   前記加熱筒内を常時気密状態とするとともに真空ポンプで吸引し、真空度を０．３３ｋＰａ〜１１．３３ｋＰａとして樹脂材料の可塑化を行うことを特徴とする光学製品の射出成形方法。
5. 前記射出装置の加熱筒に設けられた供給量調節装置により、加熱筒内に供給する樹脂材料の供給量を調節し、飢餓成形を行うことを特徴とする請求項４に記載の光学製品の射出成形方法。
6. 前記射出装置の計量時の背圧は、１ＭＰａ〜４ＭＰａとすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光学製品の射出成形方法。

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