JP3871815B2 - 光ディスク用成形金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ等に代表される光ディスク基板を成形するための金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、ＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスク用成形金型の従来構造を示す断面図である。図５は、図４に示す成形金型の上型の平面形状を示す断面図である。以下、図４、図５を参照しながら従来の光ディスク用成形金型について説明する。
図４において、１は金型の開閉基準位置、２は金型の固定側、３は可動側、４は成形用樹脂の供給口、５は製品部、６はスプル部、７はゲート部である。供給口４から３２０〜３４０℃の溶融状態の樹脂が射出成形機に注入され、樹脂はこの状態から金型内の冷却手段により約１４０℃に急冷固化され、製品として取り出される。固化した樹脂製品はスプル部６、ゲート部７、製品部５の３部分から形成されるが、そのうちスプル部６とゲート部７は金型内で切断されて製品部５と分離され、金型から取り出されて廃棄される。８は光ディスクに記録形状（ピット）を転写させるスタンパーで、スタンパホルダ９及び外周リング１２によって金型内に挿着されている。
【０００３】
スプル部６、ゲート部７の取り出しは、エジェクターピン１０によって行われ、製品部５の取り出しは、スリーブピン１１を金型より離すことにより行われる。また、スプル冷却用として、スプルブッシュ１６にスプル部６を取り囲む冷却通路１８を設け、固定側冷却用として、固定側ミラーＩＮＳ１４に冷却通路２０、２１を設け、また、可動側冷却用として、可動側ミラーＩＮＳ１７に冷却通路２４、２５を設けている。
【０００４】
１９、２２、２３、２６は各冷却通路の水漏防止用のＯリングである。上記各冷却通路には冷却媒体が供給されている。なお、１３はパンチ、２７はダイである。
図５は、図４の固定側２の冷却通路１８、２０、２１を示す断面図であり、通常図４のスプル部用冷却通路１８と製品部用冷却通路２０、２１の２回路に分かれて形成されている。溶融状態の樹脂が注入されるスプル部６は、固化されにくく、冷却に長時間を要するため、冷却温度を製品部の冷却温度が１３０℃であるのに対して５０℃以下と低く設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク基板は、ＣＤからＰＤ、ＤＶＤと記録容量が増大するのに伴い、光ディスク基板に対しても厳しい精度が要求されている。
とくに、光学特性上重要な複屈折には、厳しい規格が要求され、ＣＤでは１１０ｎｍ以下であったものが、ＤＶＤでは５０ｎｍの規格が要求されている。ところで、複屈折は下記の式により求められる。
【０００６】
複屈折＝光弾性係数×主応力差（せん断応力＋熱応力）
上記の式において、熱応力は金型内に充填される樹脂の冷却速度の変動に影響されるので、冷却速度の制御は複屈折の規格を満たすために重要な要因である。図６には従来の金型構成における樹脂注入約１秒後の金型の温度分布が示されている。この温度分布に示されているように、スプル部の温度は５０℃で他に比べて低く設定されている。また、樹脂の流動パターン上円板上の内径部と外径部の金型の壁面温度は、樹脂充填後１秒で約１４．５℃の差が生ずる。そのため、熱応力は大となり、内部歪が増大し、複屈折を悪化させ、ディスクに反りを発生ささせる等悪影響を与える要因となっている。そこで本発明は、光ディスク用成形金型において、このような熱応力に影響を及ぼす要因である金型壁面の温度分布をより均一化させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成させるため本発明は、スプル部及びディスク部にそれぞれ冷却手段を備えた光ディスク用成形金型において、ディスク部冷却手段は、それぞれ個別の設定温度で冷却する複数の冷却通路を有し、スプル部の冷却手段の設定温度を最低として、ディスク部外周側に隣接する冷却手段の設定温度を順次高く設定したことを特徴とする光ディスク用成形金型である。
【０００８】
本発明によると、金型内の冷却通路の設定温度を個別に設定し、予め定められた温度で、スプル部、ゲート部から内周部、中央部、及び外周部と逐次その冷却温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にして、ディスクに生ずる歪みや反りを最少限にすることができ、さらに、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、スプル部にスプル部冷却通路と、ディスク部に前記スプル部冷却通路の外周に位置する内周部冷却通路と、前記内周部冷却通路の外周に位置する中央部冷却通路と、前記中央部冷却通路の外周に位置する外周部冷却通路とを備えた光ディスク用成形金型において、前記スプル部の冷却手段の設定温度を最低として、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の設定温度を順次高く設定し、かつ、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の隣接する冷却通路の冷却媒体の流れ方向を、各々逆にするように構成したことを特徴とするものであり、本発明によると、金型内の冷却通路の設定温度を個別に設定し、予め定められた温度で、スプル部、ゲート部から内周部、中央部、及び外周部と逐次その冷却温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にして、ディスクに生ずる歪みや反りを最少限にすることができ、さらに、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品を提供することができる作用を有する。また、本発明によると、ディスクの内径から外径までの温度差を大幅に低くすることができ、また、内径部、外径部がガラス転位温度に到達する温度差も縮小することができ、また、金型壁面の樹脂温均一化時間も短縮することができ、成形サイクルを短縮化できる作用を有する。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の光ディスク金型の金型構造について、図１および図２を参照して説明する。図１において、１は金型の固定側と可動側の開閉位置である。２は成形金型の固定側で、樹脂供給口４、スプル部冷却通路５、ディスク内周部冷却通路６、中央冷却通路７、外周部冷却通路８を備えている。３は成形金型の可動側で、ゲート部冷却通路９、ディスク内周部冷却通路１０、中央部冷却通路１５、外周部冷却通路１０を備えている。なお、１２はスプル、１３はディスク、１４はゲート部で、上記各冷却通路には予め定められた温度の冷却媒体が供給される。供給口４から射出成形機に３２０℃〜３４０℃の高温の溶融樹脂を供給し、金型により約１４０℃まで急冷させ、固化して取り出されるが、ディスク円板（ＣＤでは１．２ｍｍ厚み、ＤＶＤでは０．６ｍｍ厚み）の円周及び厚み方向、特に円周方向では、冷却速度が大きく異なるため、熱応力差が大となり、複屈折の光学特性を悪化する要因となっている。本発明は、冷却速度を均一化させるために、供給口４より射出成形機に樹脂を供給する時の樹脂の固化パターンを、充填する樹脂により変化させ、さらに金型内の各冷却通路の設定温度を可変としたことを特徴とする。特に、冷却速度の大きいスプル部１２、ゲート部１４は、スプル部冷却通路５及びゲート部冷却通路９により、固定側２及び可動側３の両側から冷却し、その冷却温度は、高温の溶融樹脂を注入する供給口４に最も近いことから、２０℃〜３０℃に設定される。また、ディスク１３のサイズは、ＣＤ、ＤＶＤでは、内径１５ｍｍ、外径１２０ｍｍと標準化されたサイズであるが、樹脂をゲート部１４から円周方向に１５ｍｍ、さらに内径部より最外径まで１２０ｍｍ充填する過程において、ディスク１３の内周部、中央部、外周部により冷却速度が異なるため、冷却速度を均一化するため、固定側ミラー１６と可動側ミラー１７共に内周部冷却通路６、１０、中央部冷却通路７、１５及び外周部冷却通路８、１１をディスクの内径部と外径部間に設けている。
【００１１】
本実施の形態においては、予め解析された樹脂の固化パターンに基づき、スプル及びゲート部の冷却通路５、９の温度を２０°〜３０℃に設定し、内周部冷却通路６、１０の温度を７０〜１００℃に設定し、中央部冷却通路７、１５の温度を９０°〜１１０℃に設定し、さらに、外周部冷却通路８、１１の温度を１２０°〜１４０℃に設定することにより、図３に示すように、製品面金型の温度差が従来装置においては１４．５℃であったものが、本発明においては８．１℃と大幅に改善することができ、また、内径部、外径部がガラス転位温度に到達する温度差も、１．１℃から０．３℃と縮少することができ、さらに、金属壁面の樹脂温均一化時間も、３秒から２秒に短縮することができ、充填後のディスクの表面の温度を均一化できる。
【００１２】
なお、本実施の形態においては、ディスク部の冷却通路として円周部、中央部及び外周部の３通路を設けているが、この形態に限定されるものではなく、また、各通路の設定温度もあくまで一例にすぎず、成形する樹脂の特性に応じて適宜変更される。
【００１３】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、金型内の冷却通路の設定温度を個別に、予め定められた温度で設定し、スプル部の冷却温度から内周部、中央部、及び外周部と逐次その温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にし、ディスクに生ずる歪や反りを最少限にすることができ、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品、とくに、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の金型装置の要部断面図である。
【図２】図１の固定部側の平面図である。
【図３】本発明の実施形態の金型装置と従来装置の各種温度条件を比較した図である。
【図４】従来のＣＤ、ＤＶＤ等のディスク基板を形成する金型装置の断面図である。
【図５】図４の固定側の平面図である。
【図６】従来の金型装置の温度分布を解析した図である。
【符号の説明】
１ 開閉基準位置
２ 固定側金型
３ 可動側金型
４ 供給口
５ スプル部冷却通路
６ 内周部冷却通路
７ 中央部冷却通路
８ 外周部冷却通路
９ ゲート部冷却通路
１０ 内周部冷却通路
１１ 外周部冷却通路
１２ スプル
１３ ディスク
１４ ゲート部
１５ 中央部冷却通路
１６ 固定側ミラー
１７ 可動側ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ等に代表される光ディスク基板を成形するための金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、ＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスク用成形金型の従来構造を示す断面図である。図５は、図４に示す成形金型の上型の平面形状を示す断面図である。以下、図４、図５を参照しながら従来の光ディスク用成形金型について説明する。
図４において、１は金型の開閉基準位置、２は金型の固定側、３は可動側、４は成形用樹脂の供給口、５は製品部、６はスプル部、７はゲート部である。供給口４から３２０〜３４０℃の溶融状態の樹脂が射出成形機に注入され、樹脂はこの状態から金型内の冷却手段により約１４０℃に急冷固化され、製品として取り出される。固化した樹脂製品はスプル部６、ゲート部７、製品部５の３部分から形成されるが、そのうちスプル部６とゲート部７は金型内で切断されて製品部５と分離され、金型から取り出されて廃棄される。８は光ディスクに記録形状（ピット）を転写させるスタンパーで、スタンパホルダ９及び外周リング１２によって金型内に挿着されている。
【０００３】
スプル部６、ゲート部７の取り出しは、エジェクターピン１０によって行われ、製品部５の取り出しは、スリーブピン１１を金型より離すことにより行われる。また、スプル冷却用として、スプルブッシュ１６にスプル部６を取り囲む冷却通路１８を設け、固定側冷却用として、固定側ミラーＩＮＳ１４に冷却通路２０、２１を設け、また、可動側冷却用として、可動側ミラーＩＮＳ１７に冷却通路２４、２５を設けている。
【０００４】
１９、２２、２３、２６は各冷却通路の水漏防止用のＯリングである。上記各冷却通路には冷却媒体が供給されている。なお、１３はパンチ、２７はダイである。
図５は、図４の固定側２の冷却通路１８、２０、２１を示す断面図であり、通常図４のスプル部用冷却通路１８と製品部用冷却通路２０、２１の２回路に分かれて形成されている。溶融状態の樹脂が注入されるスプル部６は、固化されにくく、冷却に長時間を要するため、冷却温度を製品部の冷却温度が１３０℃であるのに対して５０℃以下と低く設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク基板は、ＣＤからＰＤ、ＤＶＤと記録容量が増大するのに伴い、光ディスク基板に対しても厳しい精度が要求されている。
とくに、光学特性上重要な複屈折には、厳しい規格が要求され、ＣＤでは１１０ｎｍ以下であったものが、ＤＶＤでは５０ｎｍの規格が要求されている。ところで、複屈折は下記の式により求められる。
【０００６】
複屈折＝光弾性係数×主応力差（せん断応力＋熱応力）
上記の式において、熱応力は金型内に充填される樹脂の冷却速度の変動に影響されるので、冷却速度の制御は複屈折の規格を満たすために重要な要因である。図６には従来の金型構成における樹脂注入約１秒後の金型の温度分布が示されている。この温度分布に示されているように、スプル部の温度は５０℃で他に比べて低く設定されている。また、樹脂の流動パターン上円板上の内径部と外径部の金型の壁面温度は、樹脂充填後１秒で約１４．５℃の差が生ずる。そのため、熱応力は大となり、内部歪が増大し、複屈折を悪化させ、ディスクに反りを発生ささせる等悪影響を与える要因となっている。そこで本発明は、光ディスク用成形金型において、このような熱応力に影響を及ぼす要因である金型壁面の温度分布をより均一化させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成させるため本発明は、スプル部及びディスク部にそれぞれ冷却手段を備えた光ディスク用成形金型において、ディスク部冷却手段は、それぞれ個別の設定温度で冷却する複数の冷却通路を有し、スプル部の冷却手段の設定温度を最低として、ディスク部外周側に隣接する冷却手段の設定温度を順次高く設定したことを特徴とする光ディスク用成形金型である。
【０００８】
本発明によると、金型内の冷却通路の設定温度を個別に設定し、予め定められた温度で、スプル部、ゲート部から内周部、中央部、及び外周部と逐次その冷却温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にして、ディスクに生ずる歪みや反りを最少限にすることができ、さらに、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、スプル部にスプル部冷却通路と、ディスク部に前記スプル部冷却通路の外周に位置する内周部冷却通路と、前記内周部冷却通路の外周に位置する中央部冷却通路と、前記中央部冷却通路の外周に位置する外周部冷却通路とを備えた光ディスク用成形金型において、前記スプル部の冷却手段の設定温度を最低として、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の設定温度を順次高く設定し、かつ、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の隣接する冷却通路の冷却媒体の流れ方向を、各々逆にするように構成したことを特徴とするものであり、本発明によると、金型内の冷却通路の設定温度を個別に設定し、予め定められた温度で、スプル部、ゲート部から内周部、中央部、及び外周部と逐次その冷却温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にして、ディスクに生ずる歪みや反りを最少限にすることができ、さらに、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品を提供することができる作用を有する。また、本発明によると、ディスクの内径から外径までの温度差を大幅に低くすることができ、また、内径部、外径部がガラス転位温度に到達する温度差も縮小することができ、また、金型壁面の樹脂温均一化時間も短縮することができ、成形サイクルを短縮化できる作用を有する。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の光ディスク金型の金型構造について、図１および図２を参照して説明する。図１において、１は金型の固定側と可動側の開閉位置である。２は成形金型の固定側で、樹脂供給口４、スプル部冷却通路５、ディスク内周部冷却通路６、中央冷却通路７、外周部冷却通路８を備えている。３は成形金型の可動側で、ゲート部冷却通路９、ディスク内周部冷却通路１０、中央部冷却通路１５、外周部冷却通路１０を備えている。なお、１２はスプル、１３はディスク、１４はゲート部で、上記各冷却通路には予め定められた温度の冷却媒体が供給される。供給口４から射出成形機に３２０℃〜３４０℃の高温の溶融樹脂を供給し、金型により約１４０℃まで急冷させ、固化して取り出されるが、ディスク円板（ＣＤでは１．２ｍｍ厚み、ＤＶＤでは０．６ｍｍ厚み）の円周及び厚み方向、特に円周方向では、冷却速度が大きく異なるため、熱応力差が大となり、複屈折の光学特性を悪化する要因となっている。本発明は、冷却速度を均一化させるために、供給口４より射出成形機に樹脂を供給する時の樹脂の固化パターンを、充填する樹脂により変化させ、さらに金型内の各冷却通路の設定温度を可変としたことを特徴とする。特に、冷却速度の大きいスプル部１２、ゲート部１４は、スプル部冷却通路５及びゲート部冷却通路９により、固定側２及び可動側３の両側から冷却し、その冷却温度は、高温の溶融樹脂を注入する供給口４に最も近いことから、２０℃〜３０℃に設定される。また、ディスク１３のサイズは、ＣＤ、ＤＶＤでは、内径１５ｍｍ、外径１２０ｍｍと標準化されたサイズであるが、樹脂をゲート部１４から円周方向に１５ｍｍ、さらに内径部より最外径まで１２０ｍｍ充填する過程において、ディスク１３の内周部、中央部、外周部により冷却速度が異なるため、冷却速度を均一化するため、固定側ミラー１６と可動側ミラー１７共に内周部冷却通路６、１０、中央部冷却通路７、１５及び外周部冷却通路８、１１をディスクの内径部と外径部間に設けている。
【００１１】
本実施の形態においては、予め解析された樹脂の固化パターンに基づき、スプル及びゲート部の冷却通路５、９の温度を２０°〜３０℃に設定し、内周部冷却通路６、１０の温度を７０〜１００℃に設定し、中央部冷却通路７、１５の温度を９０°〜１１０℃に設定し、さらに、外周部冷却通路８、１１の温度を１２０°〜１４０℃に設定することにより、図３に示すように、製品面金型の温度差が従来装置においては１４．５℃であったものが、本発明においては８．１℃と大幅に改善することができ、また、内径部、外径部がガラス転位温度に到達する温度差も、１．１℃から０．３℃と縮少することができ、さらに、金属壁面の樹脂温均一化時間も、３秒から２秒に短縮することができ、充填後のディスクの表面の温度を均一化できる。
【００１２】
なお、本実施の形態においては、ディスク部の冷却通路として円周部、中央部及び外周部の３通路を設けているが、この形態に限定されるものではなく、また、各通路の設定温度もあくまで一例にすぎず、成形する樹脂の特性に応じて適宜変更される。
【００１３】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、金型内の冷却通路の設定温度を個別に、予め定められた温度で設定し、スプル部の冷却温度から内周部、中央部、及び外周部と逐次その温度を高く設定することにより、ディスク各部における冷却速度を均一にし、ディスクに生ずる歪や反りを最少限にすることができ、複屈折等の光学特性の規格を維持できる光ディスク製品、とくに、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の金型装置の要部断面図である。
【図２】図１の固定部側の平面図である。
【図３】本発明の実施形態の金型装置と従来装置の各種温度条件を比較した図である。
【図４】従来のＣＤ、ＤＶＤ等のディスク基板を形成する金型装置の断面図である。
【図５】図４の固定側の平面図である。
【図６】従来の金型装置の温度分布を解析した図である。
【符号の説明】
１ 開閉基準位置
２ 固定側金型
３ 可動側金型
４ 供給口
５ スプル部冷却通路
６ 内周部冷却通路
７ 中央部冷却通路
８ 外周部冷却通路
９ ゲート部冷却通路
１０ 内周部冷却通路
１１ 外周部冷却通路
１２ スプル
１３ ディスク
１４ ゲート部
１５ 中央部冷却通路
１６ 固定側ミラー
１７ 可動側ミラー
Claims (1)
- スプル部にスプル部冷却通路と、ディスク部に前記スプル部冷却通路の外周に位置する内周部冷却通路と、前記内周部冷却通路の外周に位置する中央部冷却通路と、前記中央部冷却通路の外周に位置する外周部冷却通路とを備えた光ディスク用成形金型において、前記スプル部の冷却手段の設定温度を最低として、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の設定温度を順次高く設定し、かつ、前記内周部冷却通路、前記中央部冷却通路、前記外周部冷却通路の隣接する冷却通路の冷却媒体の流れ方向を、各々逆にするように構成したことを特徴とする光ディスク用成形金型。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24950698A JP3871815B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 光ディスク用成形金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24950698A JP3871815B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 光ディスク用成形金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000071301A JP2000071301A (ja) | 2000-03-07 |
| JP3871815B2 true JP3871815B2 (ja) | 2007-01-24 |
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ID=17193989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24950698A Expired - Fee Related JP3871815B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 光ディスク用成形金型 |
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| JP (1) | JP3871815B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104552796A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-04-29 | 苏州工业园区协利塑胶有限公司 | 一种自冷却成型的注塑模具 |
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1998
- 1998-09-03 JP JP24950698A patent/JP3871815B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104552796A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-04-29 | 苏州工业园区协利塑胶有限公司 | 一种自冷却成型的注塑模具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2000071301A (ja) | 2000-03-07 |
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