JP3346920B2

JP3346920B2 - 光ディスクの成形装置

Info

Publication number: JP3346920B2
Application number: JP27614994A
Authority: JP
Inventors: 克典須藤; 一広小鷹; 智洋三谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH08132498A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの成形装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、光ディスクは樹脂材料の射出
成形で製作しており、その成形装置は、接離自在な一対
の金型の一方にスタンパが装着されている。

【０００３】そこで、このような光ディスクの成形方法
及び成形装置１を図５に基づいて以下に説明する。ま
ず、この成形装置１は、一対の金型として固定金型２と
可動金型３とを有している。前記固定金型２は位置不動
に支持されており、前記可動金型３は前記固定金型２に
接離自在に支持されている。

【０００４】前記固定金型２は、分厚い円盤状に形成さ
れており、外周部に段差４が形成されている。さらに、
中央部には樹脂材料の射出用のノズル孔５ａが形成され
ており、このノズル孔５ａにホッパー（図示せず）が連
結されている。

【０００５】前記可動金型３も、分厚い円盤状に形成さ
れており、中心には油圧パンチ６が貫通されている。さ
らに、表面の中央部と外周部とには、ホルダ７，８が装
着されており、これらのホルダ７，８によりスタンパ９
が着脱自在に装着されている。

【０００６】そして、前記可動金型３を前記固定金型２
に接合すると、前記ホルダ８と前記段差４とが密着し、
前記スタンパ９に対向するキャビティ１０が形成され
る。

【０００７】なお、前記金型２，３には、冷媒が流通さ
れる多数の流路１１が内部に形成されており、これらの
流路１１には冷媒用のポンプ（図示せず）が連結されて
いる。

【０００８】つぎに、上述のような構造の成形装置１に
よる光ディスクの成形方法を以下に説明する。まず、固
定金型２から可動金型３を離反させ、この可動金型３に
スタンパ９をホルダ７，８により装着する。つぎに、可
動金型３を固定金型２に一体に接合させてキャビティ１
０を形成し、このキャビティ１０にノズル孔５ａから溶
融した樹脂材料（図示せず）を射出する。

【０００９】つぎに、この射出の完了後にノズル孔５ａ
のゲート５ｂを油圧パンチ６により閉止し、キャビティ
１０に射出された樹脂材料を金型２，３と共に冷媒によ
り強制的に冷却する。この冷却により樹脂材料は凝固す
るので、この凝固後に可動金型３を固定金型２から離反
させ、可動金型３の表面に付着した樹脂材料を金型中心
からのエアブロー（図示せず）により剥離させること
で、この凝固した樹脂材料として光ディスク（図示せ
ず）が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した成形装置１に
よる成形方法では、キャビティ１０に射出した樹脂材料
を凝固させて光ディスクを得る。

【００１１】このように光ディスクを成形する場合、樹
脂材料の温度は、射出時には高いことが望ましく、凝固
時には低いことが望ましいことが知られている。

【００１２】つまり、樹脂材料の温度が射出時に高い
と、スタンパの凹凸が樹脂材料に良好に転写され、樹脂
材料の流動抵抗が低く、光ディスクのスキン層が薄くな
る。一方、樹脂材料の温度が凝固時に低いと、凝固に要
する時間が短縮される。

【００１３】しかし、多量の金属からなる金型２，３は
熱容量が大きいため、樹脂材料はキャビティ１０に射出
された途端に冷却される。

【００１４】つまり、キャビティ１０に射出した樹脂材
料の熱の移動を考慮すると、樹脂材料からキャビティ１
０の表面、キャビティ１０の表面から金型２，３の内
部、金型２，３の内部から冷媒となる。樹脂材料からキ
ャビティ１０の表面への熱の移動は、熱伝達であるが、
樹脂材料とキャビティ１０の表面との温度差が大きいの
で迅速に行なわれる。キャビティ１０の表面から金型
２，３の内部への熱の移動は、これが熱伝導であるため
に迅速に行なわれる。金型２，３の内部から冷媒への熱
の移動は、温度差が小さい熱伝達であるために遅い。こ
のように、キャビティ１０に射出した樹脂材料の熱は、
熱容量が大きい金型２，３の内部に迅速に移動する。

【００１５】上述のような課題を解決するため、特開昭
61−249721号公報、特開昭61−252122号公報、特開平5-
318454号公報、特開平3-119534号公報などが提案されて
いる。

【００１６】例えば、特開昭61−249721号公報に開示さ
れた成形装置では、金型の内部でキャビティと対向する
位置にペルチェ効果素子を連設しておき、これらのペル
チェ効果素子によりキャビティを加熱する。しかし、ペ
ルチェ効果素子の発生熱量に比較して金型の熱容量が大
きいため、ペルチェ効果素子が発生する熱は大部分が金
型の内部に逃げることになり、キャビティを効果的に加
熱することは困難である。

【００１７】また、特開昭61−252122号公報と特開平5-
318454号公報とに開示された成形装置では、樹脂材料の
射出時には金型に冷媒を流通させず、樹脂材料の凝固時
のみ金型に冷媒を流通させる。しかし、この場合も金型
の熱容量が大きいため、樹脂材料の熱は冷媒の流通とは
無関係に金型に逃げることになる。

【００１８】そして、特開平3-119534号公報に開示され
た成形装置では、スタンパを熱伝導率が低い材料で形成
することにより、樹脂材料からスタンパへの熱伝導とス
タンパから金型への熱伝導とを低減させる。しかし、こ
れでは樹脂材料の凝固に時間を要し、光ディスクの生産
性が低下する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
接離自在に対向配置された一対の金型の少なくとも一方
の表面にスタンパを装着し、一対の前記金型を一体に接
合させた状態でキャビティに樹脂材料を射出し、この射
出完了後に前記樹脂材料を冷却させて凝固させ、この凝
固後に前記金型を離反させて前記樹脂材料からなる光デ
ィスクを取り出す光ディスクの成形装置において、前記
スタンパが装着される前記金型が、熱容量が小さく前記
スタンパを支持するスタンパ支持部と、熱容量が大きく
前記スタンパ支持部に接離自在な温度調節部とを有し、
前記温度調節部を前記スタンパ支持部に接離自在に支持
する接離支持機構を設け、前記スタンパ支持部と前記温
度調節部とをスライド自在な密閉構造として形成し、前
記スタンパ支持部と前記温度調節部との間隙を真空にし
た。

【００２０】

【作用】請求項１記載の発明は、接離支持機構によりス
タンパ支持部から温度調節部を離反させた状態でキャビ
ティに樹脂材料を射出することにより、キャビティに樹
脂材料を射出する時点ではスタンパの熱容量を小さくし
て樹脂材料の温度低下を防止し、射出完了後に接離支持
機構によりスタンパ支持部に温度調節部を接触させて樹
脂材料を凝固させることにより、樹脂材料を凝固させる
時点ではスタンパの熱容量を大きくして樹脂材料を冷却
する。また、スライド自在な密閉構造として形成された
スタンパ支持部と温度調節部との間隙を真空にしたこと
により、樹脂材料の射出時には真空によりスタンパと温
度調節部とを断熱しておく。

【００２１】

【実施例】本発明の参考例を図１に基づいて以下に説明
する。なお、本参考例で示す光ディスクの成形方法及び
成形装置１２に関し、一従来例として前述した光ディス
クの成形方法及び成形装置１と同一の部分は、同一の名
称及び符号を利用して詳細な説明は省略する。

【００２２】まず、本参考例の成形装置１２では、可動
金型１３がスタンパ支持部であるスタンパ支持プレート
１４と温度調節部である温度調節プレート１５とを有し
ている。

【００２３】この温度調節プレート１５は、容積的には
前記可動金型１３の大部分を占めており、分厚い円盤状
に形成されているので熱容量が大きい。その内部には冷
媒の流路１１や油圧パンチ６が配置されており、表面の
外周部には段部１６が形成されている。

【００２４】前記スタンパ支持プレート１４は、極薄い
円盤状に形成されているので熱容量が小さく、その表面
の中央部と外周部とには、ホルダ７，８が一体に装着さ
れている。中央部のホルダ７には油圧パンチ６が貫通し
ており、その裏面の外周部にはリブ状の凸部１７が形成
されている。

【００２５】そして、前記スタンパ支持プレート１４と
前記温度調節プレート１５とは、接離支持機構（図示せ
ず）により接離自在に支持されている。

【００２６】なお、前記スタンパ支持プレート１４の凸
部１７の内周面と前記温度調節プレート１５の段部１６
の外周面とは所定の間隙を介して対向するが、この間隙
に多数のベアリング１８が配置されているので前記スタ
ンパ支持プレート１４と前記温度調節プレート１５とは
円滑にスライドする。

【００２７】また、前記スタンパ支持プレート１４の凸
部１７の後面は前記温度調節プレート１５の段部１６の
前面に所定の間隙を介して対向するが、この間隙には位
置保持機構であるスプリング１９が圧入されているた
め、前記スタンパ支持プレート１４と前記温度調節プレ
ート１５とは弾発的に離反している。

【００２８】なお、樹脂材料の射出後の保圧は50(kgf／
cm²)以下であるが、前記スプリング１９は、キャビティ
１０の表面に 100(kgf／cm²)の応力が作用しても、前記
スタンパ支持プレート１４と前記温度調節プレート１５
とを弾発的に離反させるように形成されている。このた
め、前記スプリング１９は、前記金型２，１３を一体に
接合してキャビティ１０に樹脂材料を射出する状態で
も、この樹脂材料の射出の保圧に抗して前記スタンパ支
持プレート１４と前記温度調節プレート１５とを離反し
た位置に保持する。

【００２９】このような構成において、本参考例の成形
装置１２による光ディスクの成形方法を以下に説明す
る。

【００３０】まず、固定金型２から可動金型１３を離反
させてスタンパ支持プレート１４にスタンパ９をホルダ
７，８により装着し、可動金型１３を固定金型２に一体
に接合させてキャビティ１０にノズル孔５ａから溶融し
た樹脂材料を射出する。この時、スタンパ支持プレート
１４はスプリング１９の弾発力により温度調節プレート
１５から離反しているので、この間隙が断熱層として作
用することになり、スタンパ９には熱容量が小さいスタ
ンパ支持プレート１４のみが一体化されている。このた
め、キャビティ１０に射出される樹脂材料の温度低下が
軽減され、樹脂材料は高温を維持したままキャビティ１
０に充填される。

【００３１】つぎに、樹脂材料の射出が完了すると、ゲ
ート５ｂを油圧パンチ６により閉止してから金型２，１
３を接合する圧力を高め、スプリング１９を圧縮して可
動金型１３のスタンパ支持プレート１４に温度調節プレ
ート１５を圧接させる。すると、スタンパ９にスタンパ
支持プレート１４と温度調節プレート１５とが一体化さ
れるので、その熱容量が大きくなってキャビティ１０内
の樹脂材料が急速に冷却される。特に、温度調節プレー
ト１５の流路１１には冷媒が流通されているので、温度
調節プレート１５は常時低温に維持されており、樹脂材
料は極めて急速に冷却される。

【００３２】そして、このような冷却により樹脂材料が
凝固してから、可動金型１３を固定金型２から離反さ
せ、可動金型１３の表面に付着した樹脂材料をエアブロ
ー（図示せず）により剥離させることで、この凝固した
樹脂材料として光ディスク（図示せず）が得られる。

【００３３】本参考例の成形装置１２による成形方法で
は、樹脂材料の射出時には、スプリング１９によりスタ
ンパ支持プレート１４から温度調節プレート１５が離反
した位置に保持されるので、キャビティ１０に連続する
部分の熱容量が低減されることになり、キャビティ１０
に射出される樹脂材料が高温に維持される。このため、
樹脂材料の流動抵抗が低く維持されるので、樹脂材料の
射出を迅速に行なうことができ、スタンパ９の凹凸が樹
脂材料に良好に転写され、スキン層が薄く高品質な光デ
ィスクが成形される。

【００３４】しかも、樹脂材料の凝固時には、スタンパ
支持プレート１４に温度調節プレート１５が接触してキ
ャビティ１０に連続する部分の熱容量が増大するので、
樹脂材料が急速に冷却されて迅速に凝固することにな
り、光ディスクが良好な生産性で成形される。

【００３５】さらに、樹脂材料の射出時にスタンパ支持
プレート１４と温度調節プレート１５とを離反した位置
に保持する位置保持機構がスプリング１９により形成さ
れているので、金型２，１３の接合の圧力を高めるだけ
でスタンパ支持プレート１４と温度調節プレート１５と
を圧接することができ、単純な構造でスタンパ支持プレ
ート１４と温度調節プレート１５とを接離させることが
できる。

【００３６】しかし、本発明は上記参考例に限定される
ものではなく、樹脂材料の射出時にスタンパ支持プレー
ト１４と温度調節プレート１５とを離反した位置に保持
する位置保持機構を、油圧装置や機械的な保持装置によ
り形成することも可能である。

【００３７】つぎに、本発明の一実施例を図２に基づい
て以下に説明する。なお、本実施例で示す光ディスクの
成形方法及び成形装置２０に関し、参考例として前述し
た光ディスクの成形方法及び成形装置１２と同一の部分
は、同一の名称及び符号を利用して詳細な説明は省略す
る。

【００３８】まず、本実施例の成形装置２０も、可動金
型２１がスタンパ支持部であるスタンパ支持プレート２
２と温度調節部である温度調節プレート２３とを有して
いるが、前記スタンパ支持プレート２２と前記温度調節
プレート２３とがスライド自在な密閉構造として形成さ
れている。

【００３９】より詳細には、前記温度調節プレート２３
の表面の外周部には二段の段部２４が形成されており、
前記スタンパ支持プレート２２の裏面の外周部にも二段
の凸部２５が形成されている。前記凸部２５と前記段部
２４との外側の間隙にベアリング１９が配置され、内側
の間隙にはＯリング２６が圧入されている。また、前記
温度調節プレート２３の表面の中央部には凹部２７が形
成されており、この凹部２７と油圧パンチ６との間隙に
もＯリング２８が圧入されている。さらに、前記スタン
パ支持プレート２２の中央部のホルダ７が大径に形成さ
れており、このホルダ７と油圧パンチ６との間隙にもＯ
リング２９が圧入されている。

【００４０】また、前記スタンパ支持プレート２２の前
記凸部２５には、前記スタンパ支持プレート２２と前記
温度調節プレート２３との間隙と外部とを連通する貫通
孔３０が形成されており、この貫通孔３０にチューブ３
１で真空ポンプ（図示せず）が連結されている。この真
空ポンプにより前記スタンパ支持プレート２２と前記温
度調節プレート２３との間隙の空気が吸引され、この間
隙が真空とされている。

【００４１】なお、樹脂材料の射出後の保圧は50(kgf／
cm²)以下であるが、前記スプリング１９は、前記スタン
パ支持プレート２２と前記温度調節プレート２３との間
隙を真空としたままキャビティ１０の表面に100(kgf／c
m²)の応力が作用しても、前記スタンパ支持プレート２
２と前記温度調節プレート２３とを弾発的に離反させる
ように形成されている。

【００４２】このような構成において、本実施例の成形
装置２０では、スタンパ支持プレート２２と温度調節プ
レート２３との間隙が真空なので、この間隙が良好な断
熱層として作用する。このため、キャビティ１０に連続
する部分の熱容量が良好に低減されるので、キャビティ
１０に射出される樹脂材料が高温に維持されることにな
り、樹脂材料の流動抵抗が低く維持されるので、樹脂材
料の射出を迅速に行なうことができ、スタンパ９の凹凸
が樹脂材料に良好に転写され、スキン層が薄く高品質な
光ディスクが成形される。

【００４３】なお、スタンパ支持プレート２２と温度調
節プレート２３とを一体に接合する場合にも、その間隙
が真空なので良好に密着する。このため、樹脂材料の凝
固時には、キャビティ１０に連続する部分の熱容量が良
好に増大するので、樹脂材料が急速に冷却されて迅速に
凝固することになり、光ディスクが良好な生産性で成形
される。

【００４４】また、本実施例の成形装置２０は、スタン
パ支持プレート２２の貫通孔３０に真空ポンプが常時連
結されているので、スタンパ支持プレート２２と温度調
節プレート２３との間隙を所望のタイミングで真空にす
ることができる。しかし、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、スタンパ支持プレート２２と温度調
節プレート２３との密閉構造が良好ならば、その間隙を
成形装置２０の組立時に真空にしておけば良い。

【００４５】つぎに、本発明の別の参考例を図３に基づ
いて以下に説明する。なお、本参考例で示す光ディスク
の成形方法及び成形装置３２に関し、一実施例として前
述した光ディスクの成形方法及び成形装置２０と同一の
部分は、同一の名称及び符号を利用して詳細な説明は省
略する。

【００４６】まず、本参考例の成形装置３２も、可動金
型３３がスタンパ支持部であるスタンパ支持プレート３
４と温度調節部である温度調節プレート３５とを有して
いるが、これらのプレート３４，３５は密閉構造として
形成されていない。

【００４７】そして、前記スタンパ支持プレート３４の
凸部２５と前記温度調節プレート３５の段部２４との外
側の間隙にベアリング１９が配置されているが、内側の
間隙にはスタンパ加熱機構である電磁コイル３６が配置
されている。この電磁コイル３６は、前記温度調節プレ
ート３５の段部２４に巻回されており、高周波電流を出
力する駆動回路（図示せず）が接続されている。

【００４８】このような構成において、本参考例の成形
装置３２では、樹脂材料の射出時に、駆動回路が電磁コ
イル３６に高周波電流を印加するので、この電磁コイル
３６がスタンパ支持プレート３４と共にスタンパ９を誘
導加熱する。このため、キャビティ１０に射出される樹
脂材料が高温に加熱されることになり、樹脂材料の流動
抵抗が低く維持されるので、樹脂材料の射出を迅速に行
なうことができ、スタンパ９の凹凸が樹脂材料に良好に
転写され、スキン層が薄く高品質な光ディスクが成形さ
れる。

【００４９】つぎに、本発明のさらに別の参考例を図４
に基づいて以下に説明する。なお、本参考例で示す光デ
ィスクの成形方法及び成形装置３７に関し、最初の参考
例として前述した光ディスクの成形方法及び成形装置１
２と同一の部分は、同一の名称及び符号を利用して詳細
な説明は省略する。

【００５０】まず、本参考例の成形装置３７は、射出圧
縮成形を可能としたもので、可動金型３８が、スタンパ
支持プレート１４と温度調節部である圧縮駒３９と円筒
部４０とを有している。前記圧縮駒３９は、第一の実施
例の温度調節プレート１５と同様に形成されており、前
記スタンパ支持プレート１４と共に前記円筒部４０の内
部にベアリング４１を介してスライド自在に装着されて
いる。また、前記スタンパ支持プレート１４は、前記可
動金型３８に対して着脱自在に形成されており、その表
面にはホルダ７，８が一体に装着されている。

【００５１】このような構成において、本参考例の成形
装置３７による成形方法では、樹脂材料の射出の完了後
に、圧縮駒３９の圧力を高めることにより、射出圧縮成
形により光ディスクを製作することができる。このた
め、スタンパ９の凹凸が樹脂材料に良好に転写されるの
で、光ディスクが高品質に成形される。

【００５２】さらに、樹脂材料の射出時には、スプリン
グ１９の弾発力によりスタンパ支持プレート１４と圧縮
駒３９とが離反しているが、射出の完了後に可動金型３
８の圧縮駒３９の圧力を上昇させることにより、スタン
パ支持プレート１４に圧縮駒３９とが圧接されるので、
金型２，３８の接合の圧力を高める必要はない。

【００５３】また、本参考例の成形装置３７による成形
方法では、スタンパ９をスタンパ支持プレート１４に装
着する場合、このスタンパ支持プレート１４を可動金型
３８から取り外すことができる。このため、スタンパ支
持プレート１４にスタンパ９を装着する作業をクリーン
な環境で行なうことができるので、スタンパ９の微細な
凹凸を清浄に維持して光ディスクの歩留りを向上させる
ことができる。

【００５４】さらに、スタンパ９を可動金型３８に容易
に装着することができるので、作業の能率を向上させる
ことができる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、スタンパが装着
される金型が、熱容量が小さくスタンパを支持するスタ
ンパ支持部と、熱容量が大きくスタンパ支持部に接離自
在な温度調節部とを有し、温度調節部をスタンパ支持部
に接離自在に支持する接離支持機構を設け、前記スタン
パ支持部と前記温度調節部とをスライド自在な密閉構造
として形成し、前記スタンパ支持部と前記温度調節部と
の間隙を真空にしたので、樹脂材料の射出時には接離支
持機構によりスタンパ支持部から温度調節部を離反させ
ておくことにより、この時点でのキャビティに連続する
部分の熱容量を小さくして樹脂材料の温度低下を防止す
ることができ、これによって樹脂材料の流動抵抗を低く
維持して射出を迅速に行なうことができることから、ス
タンパの凹凸が樹脂材料に良好に転写されて光ディスク
を高品質に成形することができ、また、樹脂材料の凝固
時には接離支持機構によりスタンパ支持部に温度調節部
を接触させることにより、この時点でのキャビティに連
続する部分の熱容量を大きくして樹脂材料を冷却するこ
とができ、これによって樹脂材料を迅速に凝固させて光
ディスクの生産性を向上させることができ、さらに、ス
タンパ支持部と温度調節部との間隙が真空となることに
より、樹脂材料の射出時にキャビティに連続する部分の
熱容量を真空の断熱により極めて小さくすることがで
き、これによってキャビティに射出される樹脂材料を高
温に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例の成形装置を示す縦断側面図で
ある。

【図２】本発明の一実施例の成形装置を示す縦断側面図
である。

【図３】別の参考例の成形装置を示す縦断側面図であ
る。

【図４】さらに別の参考例の成形装置を示す縦断側面図
である。

【図５】一従来例の成形装置を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

２，１３，２１，３３，３８金型７，８ホルダ９スタンパ１０キャビティ１２，２０，３２，３７成形装置１４，２２，３４スタンパ支持部１５，２３，３５，３９温度調節部１９位置保持機構３６スタンパ加熱機構、電磁
コイル

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−183320（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−135137（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−78720（ＪＰ，Ａ) 特開平５−177640（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−25020（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−57570（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/74 B29C 33/00 - 33/76

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】接離自在に対向配置された一対の金型の
少なくとも一方の表面にスタンパを装着し、一対の前記
金型を一体に接合させた状態でキャビティに樹脂材料を
射出し、この射出完了後に前記樹脂材料を冷却させて凝
固させ、この凝固後に前記金型を離反させて前記樹脂材
料からなる光ディスクを取り出す光ディスクの成形装置
において、前記スタンパが装着される前記金型が、熱容
量が小さく前記スタンパを支持するスタンパ支持部と、
熱容量が大きく前記スタンパ支持部に接離自在な温度調
節部とを有し、前記温度調節部を前記スタンパ支持部に
接離自在に支持する接離支持機構を設け、前記スタンパ
支持部と前記温度調節部とをスライド自在な密閉構造と
して形成し、前記スタンパ支持部と前記温度調節部との
間隙を真空にしたことを特徴とする光ディスクの成形装
置。