JP2984694B2 - 光情報記録用基板の射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光情報記録用基板の射出成形方法に関し、
特に、金型を共振させつつ成形を行なうことにより、焼
けや複屈折等の不良率を低減させた光情報記録用基板の
射出成形方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、光情報記録用基板を成形する場合には、記
録密度を上げ、また、再生時のＳ（シグナル）/N（ノイ
ズ）比を上げるため、品質上好ましくない光学的特性の
ひとつである複屈折を低減させようとする努力がなされ
ている。

しかしながら、樹脂がキャビティに流れ込む際に生ず
る歪に起因する複屈折性は容易に除去できず、また、そ
の問題点は記録信号の読み取り技術が進歩したおかげで
徐々に克服されつつあるが、根本的にはいまだ解決した
とは言え難い。

また、上記問題点を解決するため超音波振動を用いた
成形方法が種々提案されている。

例えば、溶融した高分子物質をキャビティ内に射出し
始めてから製品を取り出すまでの、任意の過程でキャビ
ティに超音波を印加することによって光学的歪等のない
光情報記録用ディスク基板を製造する方法（特開昭62−
135333号）や、同じく、キャビティの中心部及び外周部
に超音波振動を印加することによって光学的歪を大幅に
改善した光情報記録用ディスク基板の製造方法（特開昭
62−135334号）などがある。

また、金型全体または金型の一部に超音波を加えた
り、あるいは、キャビティに充填された樹脂に直接超音
波発振器の振動子を挿入する等の態様により、キャビテ
ィ中の樹脂に超音波を印加することによって、複屈折の
値の低減を図った光ディスク基板の成形方法（特開昭62
−249717号）がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の成形方法には次のよう
な問題があった。

すなわち、特開昭62−135333号、特開昭62−135334
号、特開昭62−249717号で提案されている技術は、超音
波振動が金型外部へ伝達するため、金型自体および装置
の他の部分に悪影響を与えるという問題があり、さら
に、材料とホーンが直接接触する構造となっているた
め、ホーンや振動発生器に大きな負荷がかかり、材料に
超音波振動を十分付与できないという問題があった。

また、超音波を用いない場合に従来とられていた対策
としては、成形温度すなわち金型へ射出する樹脂の温度
を樹脂の分解温度に近い高温にまで上げて成形するとい
う手段が一般的であるが、この場合には、射出シリンダ
内の滞留部で焼けが発生し、それが成形品に混入して不
良品となり、製品の歩留りを低くするという問題があっ
た。

本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもの
で、焼けや複屈折等の不良率を低減させた光情報記録用
基板の射出成形方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の射出成形方法は、
金型を共振させつつ光情報記録用基板の成形を行なう方
法としてある。そして好ましい態様としては、超音波の
振動効果で、注入される材料と金型壁面との接触抵抗を
最も効率よく低減させ、また、キャビティに充填された
樹脂を効率良くかつ瞬時に再加熱するために、共振の腹
部が、金型のキャビティの位置と一致するように共振さ
せ、及び／もしくは振動が金型外へ伝達するのを防止す
るため、共振の節部が、固定側金型保持部及び可動側金
型保持部の位置と一致するよう共振させる方法としてあ
る。

なお、共振は、超音波振動子，電気油圧式加振機，動
電型加振機，機械式加振機等によってなされるが、超音
波による共振が好ましい。

［実施例］ 以下、上記本発明の一実施例について説明する。

まず、射出成形装置の一実施例を、第１図にもとづい
て説明する。なお、本実施例においては振動手段として
超音波振動子を用いている。

同図において、１は金型であり、可動側金型２と固定
側金型３に分割されている。そして、可動側金型２の固
定側金型３との接触面にはキャビティ2aが、また、キャ
ビティ2aと対応する固定側金型３の位置にはスプルー3a
が設けてある。キャビティ2aには、ピットを複製するた
めのスタンパ14が取り付けられている。

金型１には、金属，セラミックス，グラファイト等を
用いることができるが、超音波の伝達損失が少なく、ま
た超音波の振幅を大きくしても疲労の少ない材質、例え
ばチタン合金,K−モネル，リン青銅，ジュラルミン等を
用いることが好ましい。

また、金型１の表面には、メッキや、しぼ加工等の処
理を行なってもよい。さらに、金型１は三個以上に分割
することも可能であるが、その際分割面は、超音波振動
の伝達を良くするために、可能な限り超音波による共振
の腹部の近くに位置させることが好ましい。

そして、金型１には振動が伝達する方向を変換するＬ
−Ｌ変換体,L−Ｒ変換体,L−Ｌ−Ｌ変換体等の公知の振
動方向変換体を具備することもできる。

さらに、金型の温調，成形品の突出し、及びガス抜き
方法については、公知の方法を用いることができるが、
金型温調用媒体を金型に導入し、あるいは排出するため
に金型に取り付けられるジョイントは、節部の近くに取
り付けることが好ましい。また、突出しピン2cを金型に
設ける場合には、突出しピン2cとそれを通す穴とのクリ
アランスを、突出し前の状態における節部の位置で最小
値とすることが好ましい。また、突出しピン2cの表面に
は、滑りを良くするため表面コーティングを施すことが
好ましい。なお、突出しピン2cは、突出装置13によって
往復動させる。

その他、金型１は射出圧縮成形用の金型であってもよ
く、また、公知である種々の技術を応用することも可能
である。

４は成形機（図示せず）のノズルであり、スプルー3a
を介してキャビティ2aに成形材料を射出供給する。スプ
ルー3aのノズル４との接触面は、固定側金型３における
超音波振動（変位波形）のほぼ節部（後述）に位置する
ようにしてある。

５は第一保持部材（型締め部材）で、シリンダ６によ
り進退可能に支持されており、その先部には固定治具を
なす固定板７が取り付けてある。この固定板７は、可動
側金型２のほぼ中央の外周を保持している。固定板７に
よる可動側金型２の保持は、可動側金型２の外周に溝2b
を設け、この溝2bに、固定板７の先細りになった先端7a
を当接させることにより行なっている。したがって、こ
の場合の固定板７による可動側金型２の保持は、線接触
による保持状態となり、可動側金型２と固定板７の接触
面積はきわめて小さくなる。これにより、金型の振動の
外部流出を最小限に抑えることができる。

８は第二保持部材で、シリンダ６の外側に固定されて
おり、その先部には固定治具をなす固定板９が取り付け
てある。この固定板９は固定側金型３のほぼ中央の外周
を保持しており、この場合の保持も、可動側金型２の保
持と同様、固定側金型３の振動の外部流出を抑えるた
め、固定側金型３の溝3bと固定板９の先細り状の先端9a
の当接による線接触による保持状態としてある。

金型１の保持方法としては、この実施例のように、超
音波による共振の節部を、できるだけ接触面積の小さい
保持部材を用いて保持することが好ましい。

10は振動子であり、可動側金型２のキャビティ2aと反
対側の金型面にその先端部を当接し、ねじ等の取付け部
材11によって結合してある。12は超音波発振器で、振動
子10の超音波振動を発生させ、金型１（可動側金型2,固
定側金型３）を励振し共振させる。振動子10を金型１へ
結合させる位置は、可動側金型２および／もしくは固定
側金型３を共振させる位置であれば任意に選ぶことがで
きる。射出圧縮成形においては、可動側金型２および固
定側金型３にそれぞれ振動子10を結合し、金型が開いた
状態で成形材料をキャビティに充填する際に、それらの
振動子10によって可動側金型２と固定側金型３を別々に
共振させつつ成型することもできる。超音波発振器12は
射出装置もしくは圧縮装置に連動し、また、発振時期を
0.005秒単位で調整できるようになっている。

金型１の共振周波数は、あらかじめ超音波発振器の追
尾可能な周波数に設計，製作されているので、成形機の
ノズル４をスプルー3aに圧接させ、成形材料をスプルー
3aを介してキャビティ2aに供給する場合の刻々の負荷変
動に対しての共振周波数の変化に対し常に追尾を行な
い、また、必要電力の供給も刻々の変化に応じて必要量
（最大出力以下）を供給するように設定されている。

また、超音波の振動モードとしては、後述する縦振動
のほか，横振動，ねじり振動，径振動，たわみ振動等の
公知の振動モードを用いることができる。

次に、上記射出成形装置を用いて行なう射出成形方法
の実施例について説明する。

図示せざる成形機のノズル４を固定側金型３のスプル
ー3aに圧接し、このスプルー3aを介してキャビティ2aに
成形材料を射出し成形を行なうとともに、超音波発振器
12により、振動子10に超音波振動を発生させることによ
って金型１をｎ波長共振させる。超音波振動を発生させ
る時期は、目的とする効果に応じて選ぶことができる。

このときの振動周波数は1KHz〜10MHzとし、成形時の
材料に振動をきわめて有効に作用させ、また、材料の焼
け発生を防ぐためには、超音波である10KHz〜100KHzの
周波数とする。超音波振動の振幅は、大きいほうがその
効果を十分発揮できるが、金型１の材質の疲労強度に合
わせて設定することが好ましい。

金型１を効率良く振動させるためｎ波長共振させる。
このｎ波長共振におけるｎは、m/2（ｍは正の整数）で
あるが、金型固定部やノズルの接触部に共振の節部を一
致させるためには、なるべく節部の数の少ないｎ＜３と
することが好ましい。

また、ｎ＜３の場合においても、共振の腹部が、キャ
ビティ2aと一致し、超音波の振動効果を最大限有効利用
できるように共振させる。このようにすると、キャビテ
ィ2aに充填される成形材料の流れを良くすることがで
き、また、短期間で再加熱することができる。

上述した射出成形方法によって成形可能な成形材料と
しては、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレー
ト等の光学系高分子材料およびそれらの変性体、または
光学系ガラス等が良いが、成形時に流動性を有する材料
であれば何れも使用可能である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、本発明は射出圧縮成形へも適用できる。

［実験例］ 以下、本発明の射出成形方法を用いて行なった実験結
果を、比較例と比較しつつ説明する。

実験例１ 射出成形装置：第１図に示す装置 光情報記録用基板：ポリカボーネート （三菱瓦斯化学（株）製 ユーピロシＨ−4000） 金型材料:SUS304 直径120mm及び深さ1.2mmのキャビティを形成（第２図） 超音波発振器：基本周波数19.15KHz （精電舎電子工業（株）製 SONOPET 1200−Ｂ） 成形条件：型締力 50（ton） 射出圧力 2500（kg/cm²） 樹脂温度 320（℃） 金型温度 114（℃） 振 幅 10μｍ 共 振 金型は一波長共振体とした（第３ 図） 発振時期 充填から保圧過程まで （ただし保圧過程初期の0.2秒は発振せ ず） 上記条件により、金型を共振させつつ20枚の基板の射
出成形を行ない、成形品の複屈折及び５μｍ以上の焼け
と思われる異物の発生個数を評価した。なお、複屈折は
エリプソメータ（レーザ波長3633mm）を用い、透過法に
よって測定した。

その結果を第５図及び表１に示す。

比較例１ 金型を共振させない以外、実験例１と同じ条件で実験
を行なった。

比較例２ 樹脂温度を353℃としたこと以外、比較例１と同じ条
件で実験を行なった。

比較例３ 第４図に示すように、振動子10を可動側金型２と固定
側金型３の接触部に位置させたこと以外、比較例２と同
じ条件で実験を行なった。このとき金型は共振していな
かった。

比較例１〜３の結果を第５図及び表１に示す。

第５図及び表１から、本発明によれば、低温で成形を
行なっても、単に超音波を印加した場合あるいは単に成
形温度を高くした場合に比べ、複屈折の値が小さく、か
つ焼けの発生も少なく良好であることが判かる。このよ
うに低温で成形できるので、冷却時間の短縮等による成
形サイクルの短縮を図ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、金型を材料の
充填時に共振させているので、金型に効率よくしかも無
理なく超音波振動を与えつつ材料を金型内へ充填するこ
とができ、したがって、成形温度を低くしても焼け発生
による不良率の低減を図ることができる。

また、保圧時に金型を共振させているので、キャビテ
ィ内の冷却されつつある材料を効率よくかつ瞬時に再加
熱するすることができ、したがって、材料の充填時に生
じた歪を緩和させ複屈折の低減を図ることができる。

このように、本発明によれば、単に超音波を金型や成
形材料に印加した場合に比べ顕著に超音波の効力を発現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る成形方法に用いられる射出成形装
置の一実施例を示す要部截断側面図、第２図は実験例に
使用したキャビティの説明図、第３図は金型共振時にお
ける変位波形，波長の説明図、第４図は超音波振動子を
用いた本発明以外の装置例概略図、第５図は実験例及び
比較例で製造された光情報記録用基板に生ずる複屈折を
比較するグラフである。 1:金型、2:可動側金型 3:固定側金型、2a:キャビティ 2b,3b:溝、3a:スプルー 7,9:固定治具、10:振動子 13:突出し装置、14:スタンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 孝 東京都台東区鳥越２丁目９番13号 精電 舎電子工業株式会社内 (72)発明者 松岸 則彰 東京都台東区鳥越２丁目９番13号 精電 舎電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−182016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95920（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80220（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−218813（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−192514（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215009（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−6309（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 G11B 7/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型を共振させつつ光情報記録用基板の成
   形を行なうことを特徴とした射出成形方法。