JP3974223B2 - 射出成形方法及び射出成形機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型キャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造する射出成形方法に関し、さらに詳細には、光ディスク等の情報記録媒体用の基板を製造するために好適な射出成形方法及びそれに用いる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア時代の到来により、音声や画像情報の記録再生に好適な光磁気ディスクやデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の大記録容量を持つ光記録媒体が使用されている。これらの光記録媒体は、ポリカーボネート等の樹脂基板上に記録層や反射層等を積層して構成される。樹脂基板は、通常、プリフォーマット信号やデータ信号を複製可能なスタンパを装着した金型内に溶融樹脂を射出成形することによって製造される。
【０００３】
図７に、光ディスク用プラスチック基板を射出成形するために用いられている従来の直圧式射出成形機の主要部を模式的に示す。成形機のフレーム２上に設置された固定プラテン１は４本のタイバー４の末端に固定されており、可動プラテン５はこれらのタイバー４上に摺動可能に支持されている。可動プラテン５は、タイバー４を介して型締めシリンダ３と連結されており、型締めシリンダ３中で発生した型締めラム６の圧力により可動プラテン５が図中の左右方向に移動する。可動プラテン５及び固定プラテン１にはそれぞれ可動金型８と固定金型７が装着されている。可動金型８と固定金型７とが上記可動プラテン３の移動を介して型締めされることによって、可動金型８と固定金型７との間にキャビティ１０が形成される。このキャビティ１０内に、射出ユニット１１の図示しないスクリューにより溶融樹脂３３が充填される。なお、可動金型８と固定金型７内には温度調整媒体流路９，９’が設けられ、そこに温水等の温度制御媒体を循環させることによって金型の温度が所定温度に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図示した射出成形機において、キャビティ１０内には高温度の樹脂が繰り返し充填されることにより固定金型７及び可動金型８の温度が変化する。この金型温度の経時変化に伴い、金型が取り付けられているプラテン１，５及びタイバー４の温度も変化するため、プラテン１，５及びタイバー４は熱膨張、特に、４本のタイバー４はそれぞれ温度が異なるために異なる量で伸長する。さらに、上記温度変化により固定プラテン１を支えるフレームにたわみが生じる。これらの熱膨張やたわみが生じると、固定プラテン１と可動プラテン５との平行度に狂いが生じキャビティ面内にかかる型締め力が不均一になる。その結果、成形された樹脂基板の厚みが不均一となり、また、型締めした際、固定金型１と可動金型５の中心がずれることにより、固定金型７と可動金型８のあわせ面がスムーズに入りにくくなり、金型のあわせ面にかじりが生じ易くなるという問題がある。特に、近年、光磁気記録媒体は高密度記録のために基板の厚さを薄くすることが要望されており、かかる基板の厚みむらの問題は深刻である。
【０００５】
基板の厚みが薄くなるほどプラテン１、５の平行度が基板の厚みむらに大きな影響を与える理由を以下に説明する。通常、光ディスク用基板は射出圧縮成形により製造される。射出圧縮成形とは、溶融樹脂をキャビティ内に充填する際、充填圧力により固定金型と可動金型のあわせ面を開かせてキャビティ容積を増大させ、その後固定金型と可動金型のあわせ面を閉じてキャビティ容積を縮小させることにより溶融樹脂を圧縮して基板を製造する方法である。この方法では、固定金型と可動金型のあわせ面を開いてキャビティ容積を増大させることにより、溶融樹脂の流動性を高め、それによって樹脂充填を容易に行うことができる。また、固定金型と可動金型のあわせ面を閉じて樹脂を圧縮することにより光学特性（リタデーション）および転写性の制御を行っている。金型のあわせ面が開くとキャビティの厚みむらはプラテンの平行度に大きく依存し、特に固定金型と可動金型の芯出しをテーパーリングで行った場合には顕著である。さらに、ガイドポストにて芯出しを行った場合、金型あわせ面が開いた時の平行度をある程度矯正できるが、ポスト自身にたわみやかじりが発生するため、この矯正には限界がある。
【０００６】
基板が薄肉化し、その厚みが０．８ｍｍ以下になった場合、光学特性（リタデーション）および転写性の制御を良好に行うためには、樹脂充填を一層容易に行わせる必要がある。そのためには、上記射出成形時よりも樹脂充填時の型締め力を弱くして固定金型と可動金型のあわせ面を一層開かせることによって、溶融樹脂の流動性を十分に高めなければならない。そうすることにより、キャビティの厚みむらがプラテンの平行度に一層依存することになり、基板の厚みむらもプラテンの平行度の影響をより一層受けることになる。よって、基板が薄肉化するとプラテンの平行度が一層重要となる。また、金型のキャビティ厚み精度を管理しても、プラテン平行度のずれが大きければ基板の厚みむらを小さくすることが困難となる。
【０００７】
また、金型あわせ面を開かない成形方法においても、プラテン平行度のずれが大きければ金型が閉じた際のあわせ面に隙間が生じるため厚みむらを小さくすることは困難となる。
【０００８】
射出成形時に生じる固定金型と可動金型の平行度を改善する技術として、例えば、特開平４−３６３２１８号は、固定金型と可動金型とをそれらの当り面の平行度を４０μｍ以内になるように位置を合わせて射出成形機に取り付けて射出成形する方法を開示している。この方法では、金型を射出成形機に取り付けた時点、即ち、射出成形開始前は固定金型と可動金型の平行度が維持されていはいるが、上記のように射出成形開始後のプラテン温度上昇に伴い金型平行度及びプラテン平行度が変化してしまう。このため、上記のような成形品の厚みむら等の問題が生じることになる。
【０００９】
また、実開平０３−１２１８１９号は、可動プラテン及び固定プラテン内に流路を形成してそこに冷却媒体を流することによってプラテンの温度上昇を抑制する射出成形機を開示している。この成形機では射出成形時のプラテンの温度上昇を抑制することができるが、成形開始直後にプラテンが冷えすぎており、プラテン温度が一定になるまで時間がかかりすぎる。また、上記のプラテンの平行度に関する問題は解決することができない。
【００１０】
特開昭６２−２６４９２１号は、可動プラテン及び固定プラテンの内部にプラテンの取り付け中心に対して上下及び左右対称となるように流路を形成し、この流路内に温度制御された熱媒体を循環させることができる構造の射出成形機を開示している。この射出成形機では、プラテン温度を均一にすることによって金型温度を一定に保持することができるとされている。しかしながら、上記プラテンの平行度の問題は何ら議論されていない。
【００１１】
本発明は前記従来技術の問題を解決するためなされたものであり、その目的は、射出成形時におけるプラテンの平行度を所定の精度で制御することができる射出成形方法及び射出成形機を提供することにある。
【００１２】
特に、本発明の目的は、基板の厚みむらが低減されたコンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ等の光ディスクや磁気ディスク等の情報記録媒体用の基板を製造することができる射出成形方法及び射出成形機、並びに厚みむらが１５μｍ以下の成形基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造する射出成形方法において、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ常温よりも高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように予め調整しておき、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ当該所定温度に維持しながら射出成形を実行することを特徴とする射出成形方法が提供される。
【００１４】
本発明の射出成形方法によれば、固定プラテンと可動プラテンの平行度を射出成形開始前の状態、即ち、室温（常温）で調整するのではなく、両プラテンをそれぞれ常温より高い実際の射出成形時のプラテン温度に相当する所定温度に加熱した状態で調整しておき、射出成形時はプラテンをそれぞれかかる加熱温度を維持する。これにより、両プラテンは、射出成形の間に調整された平行度を維持することができ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりや成形体の膜厚のむらを低減することができる。本明細書において「常温」とは雰囲気温度を意味し、一般に２０℃〜２５℃である。固定プラテン及び可動プラテンは一般にこの雰囲気温度より５℃程度低い温度を示す。
【００１５】
本発明の射出成形方法において、射出成形時に固定プラテンと可動プラテンの平行度は４０μｍ以内に調整される。平行度が４０μｍを超えると、金型のかじりや成形体の膜厚のむらが顕著になる。より好ましくは平行度は１０μｍ以内である。本発明において「固定プラテンと可動プラテンの平行度」とは、固定プラテンと可動プラテンとを支持する４本のタイバーの長さの最大値と最小値との差、即ち、温度変化が生じた結果、タイバーが異なる長さで伸びた場合のタイバーの長さの最大値と最小値との差を意味する。
【００１６】
固定プラテンと可動プラテンの平行度を調整する温度（所定温度）は、射出成形が行なわれている時のプラテン温度に調整されるのが好ましく、具体的には常温より高い２５〜６０℃の範囲内の温度である。このプラテン平行度調整温度は、固定プラテンと可動プラテンとで同一でもよく、異なってもよい。両温度が異なる場合には、固定プラテンの温度と可動プラテンの温度の差が１５℃以内であることが好ましい。
【００１７】
プラテン平行度調整温度は、同一個所の測定で±５℃、好ましく±２℃の温度範囲を有していてもよい。かかる温度範囲ならば、調整した平行度が大きく変動しないからである。
【００１８】
本発明の射出成形方法において、少なくとも射出成形時に固定プラテン及び可動プラテンの温度を検出しながら、固定プラテン及び可動プラテンの温度をそれぞれ上記所定温度になるように制御することができる。これにより、リアルタイムで固定プラテン及び可動プラテンの温度制御が可能となり、プラテンの温度をより精密に制御することができる。
【００１９】
本発明の射出成形方法に従えば、射出成形開始前に固定及び可動プラテンをそれぞれ加熱することにより上記所定温度に制御し、成形開始後任意の時間より冷却することにより固定及び可動プラテンの温度を上記所定温度に制御することができる。
【００２０】
本発明では、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより製造された成形品であって、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ常温よりも高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように予め調整しておき、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ当該所定温度に維持しながら射出成形を実行することによって得られた成形品が提供される。
【００２１】
本発明の成形品は、射出形成時において固定プラテンと可動プラテンとの平行度が４０μｍ以内に維持されているので、成形品の厚みむらを１５μｍ以内にすることができる。それゆえ、本発明の成形品は、光ディスクや磁気ディスク等の情報記録媒体用基板、特に高密度記録用の情報記録媒体用基板に好適である。
【００２２】
本発明の第１の態様に従えば、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ常温より高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。
また、本発明の第２の態様に従えば、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ２５〜６０℃の範囲内の所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。
上記態様の射出成形機では、上記平行度調整時の固定プラテンの温度と可動プラテンの温度の差が１５℃以内であることが好ましい。
【００２３】
本発明の射出成形機によれば、固定プラテンと可動プラテンの平行度が室温（常温）で調整されるのではなく、両プラテンは、予め、それぞれ常温より高い実際の射出成形時のプラテン温度に相当する温度に加熱した状態で調整され、射出成形時は両プラテンがそれぞれかかる加熱温度を維持されている。これにより、両プラテンは、射出成形の間に調整された平行度を維持することができ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりや成形体の膜厚のむらを低減することができる。
【００２４】
本発明の射出成形機は、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有することが好ましい。かかる手段として、例えば、プラテン内に形成された流路とかかる流路に循環させる温度調整媒体と温度調整媒体の温度を制御する温度調整器を用いることができ、また、温度制御可能なヒーター等を用いて直接プラテンを加熱または冷却して温度制御してもよい。
さらに、本発明では、上記態様の射出成形機を用いた射出成形方法が提供される。また、上記態様の射出成形機によって得られた成形品が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の射出成形方法及び射出成形機の実施の形態及び実施例を図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
本発明に従う射出成形機は、通常の射出成形機と同様に、主に、型締装置、射出装置、油圧駆動装置及び電気制御装置から構成されている。図１に、本発明に従う射出成形機５０の型締装置及び射出装置近傍の概略構成を示す。図示した射出成形機５０は、主に、成形機のフレーム２、可動金型８を保持する可動プラテン５、固定金型７を保持する固定プラテン１、金型キャビティ１０内に溶融樹脂を射出する射出ユニット１１、プラテン１，５を支持するタイバー４、型締めシリンダ３、プラテン１，５の温度を調整するための温調機１５ａ，１５ｂ等から構成される。この実施例では、図１に示した射出成形機を用いて、外径φ１２０ｍｍ、内径φ１５ｍｍ、厚み０．６ｍｍの光ディスク用基板を製造する。
【００２７】
成形機のフレーム２上に設置された固定プラテン１は４本のタイバー４の末端に固定されており、可動プラテン５はこれらのタイバー４上に摺動可能に支持されている。可動プラテン５は、タイバー４を介して型締めシリンダ３と連結されており、型締めシリンダ３中で発生した型締めラム６の圧力により可動プラテン３が図１中の左右方向に移動する。可動プラテン５に保持された可動金型８と固定プラテン１に保持された固定金型７とが上記可動プラテン３の移動を介して型締めされることによって可動金型８と固定金型７との間にキャビティ１０が形成される。
【００２８】
固定金型７及び可動金型８の内部にはそれぞれ金型温度調整媒体流路９，９’が形成されており、図示しない温度制御機構で温度制御された温水が金型温度調整媒体流路９，９’を循環することによって固定金型７及び可動金型８の温度が制御される。
【００２９】
射出ユニット１１は、通常の射出成形機で用いられるものと同様の構造を有し、図示しない加熱筒、スクリュー、油圧シリンダ等から構成される。射出成形時に、射出ユニット１１からキャビティ１０内にポリカーボネート等の溶融樹脂が射出される。
【００３０】
固定プラテン１の上面と可動プラテン５の上面にはそれぞれ温度センサ１２ａ，１２ｂが設置されており、それぞれフィードバック回路１３ａ，１３ｂを介して温調機１５ａ，１５ｂに接続されている。温度センサ１２ａ，１２ｂはプラテンの任意の位置に設置可能であるが、最も温度変化が大きい位置に設けられることが望ましい。
【００３１】
固定プラテン１及び可動プラテン５の内部にはそれぞれ温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂが設けられており、それら流路１４ａ，１４ｂはフレキシブルな配管を通じて温調機１５ａ，１５ｂに接続されている。各プラテン内において温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂを設ける場所は任意であり、プラテン１，５内の温度分布に応じて形成することができる。一般にプラテン１，５の上面に熱が蓄積され易いため、上面近傍が充填的に冷却されるように流路を形成するのが好ましい。また、固定プラテン１と可動プラテン５では、射出ユニットのノズル先端からの熱を受け易いので、固定プラテン１の方を冷却効率が高くなるように流路を設計してもよい。また、プラテン温度調整媒体には金型温度調整媒体と同じく水や油を用いるのが望ましいが、本実施例では水（温水）を用いた。
【００３２】
フィードバック回路１３ａ、１３ｂ及び温調機１５ａ，１５ｂは成形機のフレーム２内に設けられる。フィードバック回路１３ａ、１３ｂは、温調機１５ａ，１５ｂのコントローラとして機能する。フィードバック回路１３ａ、１３ｂでは、設定された温度と温度センサ１２ａ，１２ｂで検出された温度差に基づいて温度調整媒体の加熱または冷却する温度指令値を温調機１５ａ，１５ｂに送る。温調機１５ａ，１５ｂではかかる温度指令値に応じて温度調整媒体の加熱または冷却してプラテン１，５に送り出す。この動作をプラテン１，５の温度が設定温度に収束するまで繰り返す。
【００３３】
固定金型７の可動金型８と対向する面（鏡面）には図示しないスタンパが装着される。スタンパは、厚み０．３ｍｍの純Ｎｉ材料で作製され、その表面には、トラックピッチ０．８μｍ、幅０．３μｍ、深さ０．２μｍのＵ字形のグルーブ及びアドレスピットやサーボピット等のプリフォーマットパターンを光ディスク基板表面に形成するための凹凸が形成されている。
【００３４】
次に、上記のような構造の射出成形機５０を用いた射出成形方法について説明する。
【００３５】
射出成形開始前に予め、温調機１５ａ，１５ｂにて温度制御された温水を温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂに循環させて固定プラテン１と可動プラテン５の温度が温度センサ１２ａ，１２ｂにて３５±２℃になるように調整した。次いで、かかる温度にて固定プラテン１と可動プラテン５の平行度が１０μｍ以下となるように調整しておいた。
【００３６】
最初に、金型内を流れる温度調整媒体温度を１３０℃に設定し、プラテン温度センサ１２ａ，１２ｂで検出される固定プラテン１及び可動プラテン５の温度がいずれも３５±２℃に維持されるようにフィードッバック回路１３ａ，１３ｂを設定した。また、射出ユニット１１内の溶融樹脂の加熱温度（射出ユニットにおけるシリンダ設定温度）を３６０℃に調節した。
【００３７】
型締めシリンダ３を駆動して、固定金型８と可動金型７を型締め圧５トンで型締めした。金型温度調整媒体温度が設定温度１３０℃に達した後、直ちに３６０℃に加熱溶融されたポリカーボネートを金型のキャビティ１０内に射出した。
【００３８】
金型温調機の運転開始時より射出開始及び連続ショット成形時における温度センサ１２ａ，１２ｂの感知温度及びプラテン温度制御用温調機１５ａ，１５ｂの媒体温度の経時変化を図４に示す。図４において、金型温調機運転開始時は、プラテン温度が低いのでプラテン１，５内を流れる温度調整媒体はフィードバック回路１３ａ，１３ｂ及び温調機１５ａ，１５ｂにより高温度になるように加熱されている。ここで、プラテン温度調整媒体の温度は可動プラテン１の方が高く設定されている。これは、固定プラテン１と可動プラテン５ではそれらに取り付けられた金型の熱容量が異なるため、熱容量の大きい可動プラテン１を一層加熱して両プラテン温度差をなくすためである。
【００３９】
そして、成形開始直前にはプラテン温度センサ１２ａ，１２ｂで検出される固定プラテン１及び可動プラテン５の温度が３５±２℃になっている。また、成形開始直後より金型７，８に樹脂の熱が蓄熱されてゆくことによりプラテン温度が上昇しようとするが、フィードバック回路１３ａ，１３ｂの制御の下で、かかるプラテンの温度上昇を抑制するため、プラテン内を循環する温度調整媒体の温度が低くなってゆき、それによってプラテン温度が一定（３５±２℃）に維持されていることがわかる。
【００４０】
なお、金型温調機運転開始から射出成形終了までの間、逐次、プラテン平行度を測定したが、成形開始直後より常に１０μｍ以内に保たれていることがわかった。また、成形開始までプラテン１，５を予め加熱しておくことより金型温度が一定になっている状態で成形することができるので、１回目の射出成形から良品を得ることができることがわかった。また、製品の厚みむらは５μｍ以内であった。
【００４１】
なお、本実施例においては、プラテン加熱及び冷却ともに水を循環媒体に用いたが、加熱時にはヒーター等を用いて直接プラテンを目的の温度まで上げることもできる。また、プラテンと金型の間に温度制御が可能な部材、例えば、温度調整媒体流路を設けた金属板を設けてプラテン温度の管理を行なっても同様な効果が得られる。
【００４２】
実施例２
図２に、この実施例における射出成形機６０の構成概要を示した。なお、図２中、図１に示す部分と同一要素は同一の符号で示した。本実施例においては、フィードバック回路を設けず、プラテン温度制御用の温調機１５ｃを１台とし且つ温調機１５ｃとプラテン１，５との間の配管中に流量調整バルブ１６ａ，１６ｂをそれぞれ設けた以外は、実施例１と同様の構造の射出成形機を用いた。実施例１と同様にして、固定金型８と可動金型７を型締めし、金型温度調整媒体温度が設定温度１３０℃に達した後、直ちに３６０℃に加熱溶融されたポリカーボネートを金型のキャビティ１０内に射出した。
【００４３】
金型温調機の運転開始と同時にプラテン温調機１５ｃを設定温度１３０℃として運転開始した。可動プラテン５は可動金型７とともに固定プラテン１及び固定金型７に比べて熱容量が大きいので、可動プラテン５中を流れる温度調整媒体の流量を、流量調整バルブ１６ａ，１６ｂを用いて固定プラテン１よりも多くし、金型温調機１５ｃが設定温度に達したときに固定プラテン１及び可動プラテン５の温度がともに３０〜４０℃になるように調整した。
【００４４】
実施例１と同様に、射出成形時にプラテン温度センサ１２ａ，１２ｂの感知温度及びプラテン平行度を逐次測定した。また、射出成形開始とともにプラテン温調機１５ｃの設定温度を２０℃に下げ可動プラテン５よりも熱容量が小さい固定プラテン１におけるプラテン温度調整媒体の流量を多くした。金型温調機運転開始後の温度センサ１２ａ，１２ｂの測定値の経時変化を図４に示す。
【００４５】
図４より固定金型７及び可動金型８の熱容量が異なりプラテン温度制御用の温調機が１台である場合においても温度調整媒体の流量を成形前のプラテン加熱時は熱容量が大きい方を多くし、成形中の冷却時は熱容量の小さい方を多くすることで両プラテンの温度差を小さく維持することができることがわかる。また、プラテン平行度は成形開始直後より常時１０μｍ以内に保たれており１ショット目の射出成形から良品を得ることができることがわかった。また、製品の厚みむらも５μｍ以内であった。
【００４６】
比較例１
図１に示す射出成形装置５０を用いプラテン１，５内に温度調整媒体を流さずに、実施例１と同様な射出成形を行なった。実施例１と同一の金型及びスタンパを用い、溶融樹脂としてポリカーボネートを用いて、同一成形条件にて金型温度調整媒体が設定温度である１３０℃に達した後、直ちに成形開始しプラテン温度センサ及びプラテン平行度の測定を逐次行なった。
【００４７】
金型温調機運転開始後のプラテン温度を図５に示す。プラテン平行度は金型温調開始前に常温（１５℃）にて１０μｍに調整しておいた。図５より、成形開始前より金型の熱容量が小さい固定プラテン１の方が可動プラテン５よりもプラテン温度が高いが、成形して樹脂が繰り返し充填されることにより固定プラテン１と可動プラテン５との温度差は大きくなり、両方ともに高温度になっていくことがわかる。成形開始より６時間後には両プラテン温度ともに６０℃を超えており、成形開始直後に２０μｍ程であったプラテン平行度は、６時間後には１００μｍと非常に大きくなっていた。また、得られた成形基板には２５μｍの厚みむらが生じており、光学特性、転写性が不安定となり良品を成形することができなかった。
【００４８】
比較例２
図１に示す射出成形装置を用い、プラテン１，５内に２５℃の温度調整媒体を一定量流し続け、実施例１と同様にして射出成形を行なった。実施例１と同一の金型及びスタンパを用い、溶融樹脂としてポリカーボネートを用いて、同一成形条件にて、金型温度調整媒体が設定温度である１３０℃に達した後、直ちに成形開始し、プラテン温度センサ１２ａ，１２ｂ及びプラテン平行度の測定を逐次行なった。
【００４９】
金型温調機運転開始後のプラテン温度を図６に示す。プラテン平行度は金型温調開始前に常温（１５℃）にて１０μｍに調整しておいた。図６より、成形開始前は固定、可動プラテンともに温度は低いが、成形開始より両プラテンともに温度上昇し熱容量が小さい固定プラテン１の方が可動プラテン５側よりも温度が高くなることがわかる。さらに安定領域に達しても両プラテン温度に差が生じている。成形開始直後のプラテン平行度は２０μｍであったが、６時間後は４０μｍとなっていた。得られた基板の転写性は不安定であり、良品を得ることができなかった。そこで、成形開始６時間後における温度が固定、可動プラテンともにある程度飽和した状態で平行度を１０μｍ以内に調整しておいて、金型温度を完全に冷却してから再度成形開始し、平行度を測定した。すると成形開始直後のプラテン平行度は４０μｍとなり平行度が２０μｍ以内になるのに１時間要した。このため成形良品を得るのに約１時間、即ち、１００ショットを捨て打ちした。
【００５０】
したがって、プラテン温度が一定になるように温度制御せずに、ただ温度調整媒体をプラテン内に流すだけでは、プラテン温度及び平行度を短時間で安定させることはできなかった。また、熱媒体をプラテンに流して温度制御する場合は、プラテン温度を２５〜６０℃の範囲内で温度制御し、その温度にて予めプラテン平行度を調整しておかなければ、タイバー延びの均一性及び調整時のプラテン平行状態を維持することは困難である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の射出成形方法では、予め射出成形時のプラテン温度にてプラテンの平行度を４０μｍ以下になるように調整しているため、実際に射出成形が行なわれている間にかかる平行度が維持される。それゆえ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりを低減させることができ、また、厚みが均一な成形体を得ることができる。
【００５２】
また、本発明の射出成形機は、常温よりも高い温度で予めプラテンの平行度が４０μｍ以下になるように調整されており、射出成形時にプラテンがかかる温度になるように制御することができるので、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりを低減させることができ、また、厚みが均一な成形体を供給することができる。特に、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有することにより、リアルタイムでプラテンの温度を一定且つ予定した温度に制御することが可能となる。
【００５３】
また、本発明の射出成形方法及び射出成形機により成形された成形体は、膜厚のむらが１５μｍ以下に低減されているので、光ディスクや磁気ディスクなどの記録媒体、特に高密度記録用の記録媒体に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の射出成形機の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例２の射出成形機の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の変化及びプラテン内の温度調整流体の温度の変化を示すグラフである。
【図４】実施例２における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の変化を示すグラフである。
【図５】比較例１における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の経時変化を示すグラフである。
【図６】比較例２における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の経時変化を示すグラフである。
【図７】従来の射出成形機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定プラテン
２ 成形機フレーム
３ 型締めシリンダ
４ タイバー
５ 可動プラテン
６ 型締めラム
７ 固定側金型
８ 可動側金型
９，９’ 金型温度調整媒体流路
１０ キャビティ
１１ 射出ユニット
１２ａ 固定プラテン温度センサ
１２ｂ 可動プラテン温度センサ
１３ａ 固定プラテン用フィードバック回路
１３ｂ 可動プラテン用フィードバック回路
１４ａ 固定プラテン用温度調整媒体流路
１４ｂ 可動プラテン用温度調整媒体流路
１５ａ 固定プラテン用温調機
１５ｂ 可動プラテン用温調機
１６ａ，１６ｂ 流量調整バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型キャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造する射出成形方法に関し、さらに詳細には、光ディスク等の情報記録媒体用の基板を製造するために好適な射出成形方法及びそれに用いる射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア時代の到来により、音声や画像情報の記録再生に好適な光磁気ディスクやデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の大記録容量を持つ光記録媒体が使用されている。これらの光記録媒体は、ポリカーボネート等の樹脂基板上に記録層や反射層等を積層して構成される。樹脂基板は、通常、プリフォーマット信号やデータ信号を複製可能なスタンパを装着した金型内に溶融樹脂を射出成形することによって製造される。
【０００３】
図７に、光ディスク用プラスチック基板を射出成形するために用いられている従来の直圧式射出成形機の主要部を模式的に示す。成形機のフレーム２上に設置された固定プラテン１は４本のタイバー４の末端に固定されており、可動プラテン５はこれらのタイバー４上に摺動可能に支持されている。可動プラテン５は、タイバー４を介して型締めシリンダ３と連結されており、型締めシリンダ３中で発生した型締めラム６の圧力により可動プラテン５が図中の左右方向に移動する。可動プラテン５及び固定プラテン１にはそれぞれ可動金型８と固定金型７が装着されている。可動金型８と固定金型７とが上記可動プラテン３の移動を介して型締めされることによって、可動金型８と固定金型７との間にキャビティ１０が形成される。このキャビティ１０内に、射出ユニット１１の図示しないスクリューにより溶融樹脂３３が充填される。なお、可動金型８と固定金型７内には温度調整媒体流路９，９’が設けられ、そこに温水等の温度制御媒体を循環させることによって金型の温度が所定温度に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図示した射出成形機において、キャビティ１０内には高温度の樹脂が繰り返し充填されることにより固定金型７及び可動金型８の温度が変化する。この金型温度の経時変化に伴い、金型が取り付けられているプラテン１，５及びタイバー４の温度も変化するため、プラテン１，５及びタイバー４は熱膨張、特に、４本のタイバー４はそれぞれ温度が異なるために異なる量で伸長する。さらに、上記温度変化により固定プラテン１を支えるフレームにたわみが生じる。これらの熱膨張やたわみが生じると、固定プラテン１と可動プラテン５との平行度に狂いが生じキャビティ面内にかかる型締め力が不均一になる。その結果、成形された樹脂基板の厚みが不均一となり、また、型締めした際、固定金型１と可動金型５の中心がずれることにより、固定金型７と可動金型８のあわせ面がスムーズに入りにくくなり、金型のあわせ面にかじりが生じ易くなるという問題がある。特に、近年、光磁気記録媒体は高密度記録のために基板の厚さを薄くすることが要望されており、かかる基板の厚みむらの問題は深刻である。
【０００５】
基板の厚みが薄くなるほどプラテン１、５の平行度が基板の厚みむらに大きな影響を与える理由を以下に説明する。通常、光ディスク用基板は射出圧縮成形により製造される。射出圧縮成形とは、溶融樹脂をキャビティ内に充填する際、充填圧力により固定金型と可動金型のあわせ面を開かせてキャビティ容積を増大させ、その後固定金型と可動金型のあわせ面を閉じてキャビティ容積を縮小させることにより溶融樹脂を圧縮して基板を製造する方法である。この方法では、固定金型と可動金型のあわせ面を開いてキャビティ容積を増大させることにより、溶融樹脂の流動性を高め、それによって樹脂充填を容易に行うことができる。また、固定金型と可動金型のあわせ面を閉じて樹脂を圧縮することにより光学特性（リタデーション）および転写性の制御を行っている。金型のあわせ面が開くとキャビティの厚みむらはプラテンの平行度に大きく依存し、特に固定金型と可動金型の芯出しをテーパーリングで行った場合には顕著である。さらに、ガイドポストにて芯出しを行った場合、金型あわせ面が開いた時の平行度をある程度矯正できるが、ポスト自身にたわみやかじりが発生するため、この矯正には限界がある。
【０００６】
基板が薄肉化し、その厚みが０．８ｍｍ以下になった場合、光学特性（リタデーション）および転写性の制御を良好に行うためには、樹脂充填を一層容易に行わせる必要がある。そのためには、上記射出成形時よりも樹脂充填時の型締め力を弱くして固定金型と可動金型のあわせ面を一層開かせることによって、溶融樹脂の流動性を十分に高めなければならない。そうすることにより、キャビティの厚みむらがプラテンの平行度に一層依存することになり、基板の厚みむらもプラテンの平行度の影響をより一層受けることになる。よって、基板が薄肉化するとプラテンの平行度が一層重要となる。また、金型のキャビティ厚み精度を管理しても、プラテン平行度のずれが大きければ基板の厚みむらを小さくすることが困難となる。
【０００７】
また、金型あわせ面を開かない成形方法においても、プラテン平行度のずれが大きければ金型が閉じた際のあわせ面に隙間が生じるため厚みむらを小さくすることは困難となる。
【０００８】
射出成形時に生じる固定金型と可動金型の平行度を改善する技術として、例えば、特開平４−３６３２１８号は、固定金型と可動金型とをそれらの当り面の平行度を４０μｍ以内になるように位置を合わせて射出成形機に取り付けて射出成形する方法を開示している。この方法では、金型を射出成形機に取り付けた時点、即ち、射出成形開始前は固定金型と可動金型の平行度が維持されていはいるが、上記のように射出成形開始後のプラテン温度上昇に伴い金型平行度及びプラテン平行度が変化してしまう。このため、上記のような成形品の厚みむら等の問題が生じることになる。
【０００９】
また、実開平０３−１２１８１９号は、可動プラテン及び固定プラテン内に流路を形成してそこに冷却媒体を流することによってプラテンの温度上昇を抑制する射出成形機を開示している。この成形機では射出成形時のプラテンの温度上昇を抑制することができるが、成形開始直後にプラテンが冷えすぎており、プラテン温度が一定になるまで時間がかかりすぎる。また、上記のプラテンの平行度に関する問題は解決することができない。
【００１０】
特開昭６２−２６４９２１号は、可動プラテン及び固定プラテンの内部にプラテンの取り付け中心に対して上下及び左右対称となるように流路を形成し、この流路内に温度制御された熱媒体を循環させることができる構造の射出成形機を開示している。この射出成形機では、プラテン温度を均一にすることによって金型温度を一定に保持することができるとされている。しかしながら、上記プラテンの平行度の問題は何ら議論されていない。
【００１１】
本発明は前記従来技術の問題を解決するためなされたものであり、その目的は、射出成形時におけるプラテンの平行度を所定の精度で制御することができる射出成形方法及び射出成形機を提供することにある。
【００１２】
特に、本発明の目的は、基板の厚みむらが低減されたコンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ等の光ディスクや磁気ディスク等の情報記録媒体用の基板を製造することができる射出成形方法及び射出成形機、並びに厚みむらが１５μｍ以下の成形基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造する射出成形方法において、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ常温よりも高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように予め調整しておき、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ当該所定温度に維持しながら射出成形を実行することを特徴とする射出成形方法が提供される。
【００１４】
本発明の射出成形方法によれば、固定プラテンと可動プラテンの平行度を射出成形開始前の状態、即ち、室温（常温）で調整するのではなく、両プラテンをそれぞれ常温より高い実際の射出成形時のプラテン温度に相当する所定温度に加熱した状態で調整しておき、射出成形時はプラテンをそれぞれかかる加熱温度を維持する。これにより、両プラテンは、射出成形の間に調整された平行度を維持することができ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりや成形体の膜厚のむらを低減することができる。本明細書において「常温」とは雰囲気温度を意味し、一般に２０℃〜２５℃である。固定プラテン及び可動プラテンは一般にこの雰囲気温度より５℃程度低い温度を示す。
【００１５】
本発明の射出成形方法において、射出成形時に固定プラテンと可動プラテンの平行度は４０μｍ以内に調整される。平行度が４０μｍを超えると、金型のかじりや成形体の膜厚のむらが顕著になる。より好ましくは平行度は１０μｍ以内である。本発明において「固定プラテンと可動プラテンの平行度」とは、固定プラテンと可動プラテンとを支持する４本のタイバーの長さの最大値と最小値との差、即ち、温度変化が生じた結果、タイバーが異なる長さで伸びた場合のタイバーの長さの最大値と最小値との差を意味する。
【００１６】
固定プラテンと可動プラテンの平行度を調整する温度（所定温度）は、射出成形が行なわれている時のプラテン温度に調整されるのが好ましく、具体的には常温より高い２５〜６０℃の範囲内の温度である。このプラテン平行度調整温度は、固定プラテンと可動プラテンとで同一でもよく、異なってもよい。両温度が異なる場合には、固定プラテンの温度と可動プラテンの温度の差が１５℃以内であることが好ましい。
【００１７】
プラテン平行度調整温度は、同一個所の測定で±５℃、好ましく±２℃の温度範囲を有していてもよい。かかる温度範囲ならば、調整した平行度が大きく変動しないからである。
【００１８】
本発明の射出成形方法において、少なくとも射出成形時に固定プラテン及び可動プラテンの温度を検出しながら、固定プラテン及び可動プラテンの温度をそれぞれ上記所定温度になるように制御することができる。これにより、リアルタイムで固定プラテン及び可動プラテンの温度制御が可能となり、プラテンの温度をより精密に制御することができる。
【００１９】
本発明の射出成形方法に従えば、射出成形開始前に固定及び可動プラテンをそれぞれ加熱することにより上記所定温度に制御し、成形開始後任意の時間より冷却することにより固定及び可動プラテンの温度を上記所定温度に制御することができる。
【００２０】
本発明では、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより製造された成形品であって、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ常温よりも高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように予め調整しておき、固定プラテンと可動プラテンをそれぞれ当該所定温度に維持しながら射出成形を実行することによって得られた成形品が提供される。
【００２１】
本発明の成形品は、射出形成時において固定プラテンと可動プラテンとの平行度が４０μｍ以内に維持されているので、成形品の厚みむらを１５μｍ以内にすることができる。それゆえ、本発明の成形品は、光ディスクや磁気ディスク等の情報記録媒体用基板、特に高密度記録用の情報記録媒体用基板に好適である。
【００２２】
本発明の第１の態様に従えば、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ常温より高い所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。
また、本発明の第２の態様に従えば、固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ２５〜６０℃の範囲内の所定温度にて両プラテンの平行度が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機が提供される。
上記態様の射出成形機では、上記平行度調整時の固定プラテンの温度と可動プラテンの温度の差が１５℃以内であることが好ましい。
【００２３】
本発明の射出成形機によれば、固定プラテンと可動プラテンの平行度が室温（常温）で調整されるのではなく、両プラテンは、予め、それぞれ常温より高い実際の射出成形時のプラテン温度に相当する温度に加熱した状態で調整され、射出成形時は両プラテンがそれぞれかかる加熱温度を維持されている。これにより、両プラテンは、射出成形の間に調整された平行度を維持することができ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりや成形体の膜厚のむらを低減することができる。
【００２４】
本発明の射出成形機は、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有することが好ましい。かかる手段として、例えば、プラテン内に形成された流路とかかる流路に循環させる温度調整媒体と温度調整媒体の温度を制御する温度調整器を用いることができ、また、温度制御可能なヒーター等を用いて直接プラテンを加熱または冷却して温度制御してもよい。
さらに、本発明では、上記態様の射出成形機を用いた射出成形方法が提供される。また、上記態様の射出成形機によって得られた成形品が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の射出成形方法及び射出成形機の実施の形態及び実施例を図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
本発明に従う射出成形機は、通常の射出成形機と同様に、主に、型締装置、射出装置、油圧駆動装置及び電気制御装置から構成されている。図１に、本発明に従う射出成形機５０の型締装置及び射出装置近傍の概略構成を示す。図示した射出成形機５０は、主に、成形機のフレーム２、可動金型８を保持する可動プラテン５、固定金型７を保持する固定プラテン１、金型キャビティ１０内に溶融樹脂を射出する射出ユニット１１、プラテン１，５を支持するタイバー４、型締めシリンダ３、プラテン１，５の温度を調整するための温調機１５ａ，１５ｂ等から構成される。この実施例では、図１に示した射出成形機を用いて、外径φ１２０ｍｍ、内径φ１５ｍｍ、厚み０．６ｍｍの光ディスク用基板を製造する。
【００２７】
成形機のフレーム２上に設置された固定プラテン１は４本のタイバー４の末端に固定されており、可動プラテン５はこれらのタイバー４上に摺動可能に支持されている。可動プラテン５は、タイバー４を介して型締めシリンダ３と連結されており、型締めシリンダ３中で発生した型締めラム６の圧力により可動プラテン３が図１中の左右方向に移動する。可動プラテン５に保持された可動金型８と固定プラテン１に保持された固定金型７とが上記可動プラテン３の移動を介して型締めされることによって可動金型８と固定金型７との間にキャビティ１０が形成される。
【００２８】
固定金型７及び可動金型８の内部にはそれぞれ金型温度調整媒体流路９，９’が形成されており、図示しない温度制御機構で温度制御された温水が金型温度調整媒体流路９，９’を循環することによって固定金型７及び可動金型８の温度が制御される。
【００２９】
射出ユニット１１は、通常の射出成形機で用いられるものと同様の構造を有し、図示しない加熱筒、スクリュー、油圧シリンダ等から構成される。射出成形時に、射出ユニット１１からキャビティ１０内にポリカーボネート等の溶融樹脂が射出される。
【００３０】
固定プラテン１の上面と可動プラテン５の上面にはそれぞれ温度センサ１２ａ，１２ｂが設置されており、それぞれフィードバック回路１３ａ，１３ｂを介して温調機１５ａ，１５ｂに接続されている。温度センサ１２ａ，１２ｂはプラテンの任意の位置に設置可能であるが、最も温度変化が大きい位置に設けられることが望ましい。
【００３１】
固定プラテン１及び可動プラテン５の内部にはそれぞれ温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂが設けられており、それら流路１４ａ，１４ｂはフレキシブルな配管を通じて温調機１５ａ，１５ｂに接続されている。各プラテン内において温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂを設ける場所は任意であり、プラテン１，５内の温度分布に応じて形成することができる。一般にプラテン１，５の上面に熱が蓄積され易いため、上面近傍が充填的に冷却されるように流路を形成するのが好ましい。また、固定プラテン１と可動プラテン５では、射出ユニットのノズル先端からの熱を受け易いので、固定プラテン１の方を冷却効率が高くなるように流路を設計してもよい。また、プラテン温度調整媒体には金型温度調整媒体と同じく水や油を用いるのが望ましいが、本実施例では水（温水）を用いた。
【００３２】
フィードバック回路１３ａ、１３ｂ及び温調機１５ａ，１５ｂは成形機のフレーム２内に設けられる。フィードバック回路１３ａ、１３ｂは、温調機１５ａ，１５ｂのコントローラとして機能する。フィードバック回路１３ａ、１３ｂでは、設定された温度と温度センサ１２ａ，１２ｂで検出された温度差に基づいて温度調整媒体の加熱または冷却する温度指令値を温調機１５ａ，１５ｂに送る。温調機１５ａ，１５ｂではかかる温度指令値に応じて温度調整媒体の加熱または冷却してプラテン１，５に送り出す。この動作をプラテン１，５の温度が設定温度に収束するまで繰り返す。
【００３３】
固定金型７の可動金型８と対向する面（鏡面）には図示しないスタンパが装着される。スタンパは、厚み０．３ｍｍの純Ｎｉ材料で作製され、その表面には、トラックピッチ０．８μｍ、幅０．３μｍ、深さ０．２μｍのＵ字形のグルーブ及びアドレスピットやサーボピット等のプリフォーマットパターンを光ディスク基板表面に形成するための凹凸が形成されている。
【００３４】
次に、上記のような構造の射出成形機５０を用いた射出成形方法について説明する。
【００３５】
射出成形開始前に予め、温調機１５ａ，１５ｂにて温度制御された温水を温度調整媒体用の流路１４ａ，１４ｂに循環させて固定プラテン１と可動プラテン５の温度が温度センサ１２ａ，１２ｂにて３５±２℃になるように調整した。次いで、かかる温度にて固定プラテン１と可動プラテン５の平行度が１０μｍ以下となるように調整しておいた。
【００３６】
最初に、金型内を流れる温度調整媒体温度を１３０℃に設定し、プラテン温度センサ１２ａ，１２ｂで検出される固定プラテン１及び可動プラテン５の温度がいずれも３５±２℃に維持されるようにフィードッバック回路１３ａ，１３ｂを設定した。また、射出ユニット１１内の溶融樹脂の加熱温度（射出ユニットにおけるシリンダ設定温度）を３６０℃に調節した。
【００３７】
型締めシリンダ３を駆動して、固定金型８と可動金型７を型締め圧５トンで型締めした。金型温度調整媒体温度が設定温度１３０℃に達した後、直ちに３６０℃に加熱溶融されたポリカーボネートを金型のキャビティ１０内に射出した。
【００３８】
金型温調機の運転開始時より射出開始及び連続ショット成形時における温度センサ１２ａ，１２ｂの感知温度及びプラテン温度制御用温調機１５ａ，１５ｂの媒体温度の経時変化を図４に示す。図４において、金型温調機運転開始時は、プラテン温度が低いのでプラテン１，５内を流れる温度調整媒体はフィードバック回路１３ａ，１３ｂ及び温調機１５ａ，１５ｂにより高温度になるように加熱されている。ここで、プラテン温度調整媒体の温度は可動プラテン１の方が高く設定されている。これは、固定プラテン１と可動プラテン５ではそれらに取り付けられた金型の熱容量が異なるため、熱容量の大きい可動プラテン１を一層加熱して両プラテン温度差をなくすためである。
【００３９】
そして、成形開始直前にはプラテン温度センサ１２ａ，１２ｂで検出される固定プラテン１及び可動プラテン５の温度が３５±２℃になっている。また、成形開始直後より金型７，８に樹脂の熱が蓄熱されてゆくことによりプラテン温度が上昇しようとするが、フィードバック回路１３ａ，１３ｂの制御の下で、かかるプラテンの温度上昇を抑制するため、プラテン内を循環する温度調整媒体の温度が低くなってゆき、それによってプラテン温度が一定（３５±２℃）に維持されていることがわかる。
【００４０】
なお、金型温調機運転開始から射出成形終了までの間、逐次、プラテン平行度を測定したが、成形開始直後より常に１０μｍ以内に保たれていることがわかった。また、成形開始までプラテン１，５を予め加熱しておくことより金型温度が一定になっている状態で成形することができるので、１回目の射出成形から良品を得ることができることがわかった。また、製品の厚みむらは５μｍ以内であった。
【００４１】
なお、本実施例においては、プラテン加熱及び冷却ともに水を循環媒体に用いたが、加熱時にはヒーター等を用いて直接プラテンを目的の温度まで上げることもできる。また、プラテンと金型の間に温度制御が可能な部材、例えば、温度調整媒体流路を設けた金属板を設けてプラテン温度の管理を行なっても同様な効果が得られる。
【００４２】
実施例２
図２に、この実施例における射出成形機６０の構成概要を示した。なお、図２中、図１に示す部分と同一要素は同一の符号で示した。本実施例においては、フィードバック回路を設けず、プラテン温度制御用の温調機１５ｃを１台とし且つ温調機１５ｃとプラテン１，５との間の配管中に流量調整バルブ１６ａ，１６ｂをそれぞれ設けた以外は、実施例１と同様の構造の射出成形機を用いた。実施例１と同様にして、固定金型８と可動金型７を型締めし、金型温度調整媒体温度が設定温度１３０℃に達した後、直ちに３６０℃に加熱溶融されたポリカーボネートを金型のキャビティ１０内に射出した。
【００４３】
金型温調機の運転開始と同時にプラテン温調機１５ｃを設定温度１３０℃として運転開始した。可動プラテン５は可動金型７とともに固定プラテン１及び固定金型７に比べて熱容量が大きいので、可動プラテン５中を流れる温度調整媒体の流量を、流量調整バルブ１６ａ，１６ｂを用いて固定プラテン１よりも多くし、金型温調機１５ｃが設定温度に達したときに固定プラテン１及び可動プラテン５の温度がともに３０〜４０℃になるように調整した。
【００４４】
実施例１と同様に、射出成形時にプラテン温度センサ１２ａ，１２ｂの感知温度及びプラテン平行度を逐次測定した。また、射出成形開始とともにプラテン温調機１５ｃの設定温度を２０℃に下げ可動プラテン５よりも熱容量が小さい固定プラテン１におけるプラテン温度調整媒体の流量を多くした。金型温調機運転開始後の温度センサ１２ａ，１２ｂの測定値の経時変化を図４に示す。
【００４５】
図４より固定金型７及び可動金型８の熱容量が異なりプラテン温度制御用の温調機が１台である場合においても温度調整媒体の流量を成形前のプラテン加熱時は熱容量が大きい方を多くし、成形中の冷却時は熱容量の小さい方を多くすることで両プラテンの温度差を小さく維持することができることがわかる。また、プラテン平行度は成形開始直後より常時１０μｍ以内に保たれており１ショット目の射出成形から良品を得ることができることがわかった。また、製品の厚みむらも５μｍ以内であった。
【００４６】
比較例１
図１に示す射出成形装置５０を用いプラテン１，５内に温度調整媒体を流さずに、実施例１と同様な射出成形を行なった。実施例１と同一の金型及びスタンパを用い、溶融樹脂としてポリカーボネートを用いて、同一成形条件にて金型温度調整媒体が設定温度である１３０℃に達した後、直ちに成形開始しプラテン温度センサ及びプラテン平行度の測定を逐次行なった。
【００４７】
金型温調機運転開始後のプラテン温度を図５に示す。プラテン平行度は金型温調開始前に常温（１５℃）にて１０μｍに調整しておいた。図５より、成形開始前より金型の熱容量が小さい固定プラテン１の方が可動プラテン５よりもプラテン温度が高いが、成形して樹脂が繰り返し充填されることにより固定プラテン１と可動プラテン５との温度差は大きくなり、両方ともに高温度になっていくことがわかる。成形開始より６時間後には両プラテン温度ともに６０℃を超えており、成形開始直後に２０μｍ程であったプラテン平行度は、６時間後には１００μｍと非常に大きくなっていた。また、得られた成形基板には２５μｍの厚みむらが生じており、光学特性、転写性が不安定となり良品を成形することができなかった。
【００４８】
比較例２
図１に示す射出成形装置を用い、プラテン１，５内に２５℃の温度調整媒体を一定量流し続け、実施例１と同様にして射出成形を行なった。実施例１と同一の金型及びスタンパを用い、溶融樹脂としてポリカーボネートを用いて、同一成形条件にて、金型温度調整媒体が設定温度である１３０℃に達した後、直ちに成形開始し、プラテン温度センサ１２ａ，１２ｂ及びプラテン平行度の測定を逐次行なった。
【００４９】
金型温調機運転開始後のプラテン温度を図６に示す。プラテン平行度は金型温調開始前に常温（１５℃）にて１０μｍに調整しておいた。図６より、成形開始前は固定、可動プラテンともに温度は低いが、成形開始より両プラテンともに温度上昇し熱容量が小さい固定プラテン１の方が可動プラテン５側よりも温度が高くなることがわかる。さらに安定領域に達しても両プラテン温度に差が生じている。成形開始直後のプラテン平行度は２０μｍであったが、６時間後は４０μｍとなっていた。得られた基板の転写性は不安定であり、良品を得ることができなかった。そこで、成形開始６時間後における温度が固定、可動プラテンともにある程度飽和した状態で平行度を１０μｍ以内に調整しておいて、金型温度を完全に冷却してから再度成形開始し、平行度を測定した。すると成形開始直後のプラテン平行度は４０μｍとなり平行度が２０μｍ以内になるのに１時間要した。このため成形良品を得るのに約１時間、即ち、１００ショットを捨て打ちした。
【００５０】
したがって、プラテン温度が一定になるように温度制御せずに、ただ温度調整媒体をプラテン内に流すだけでは、プラテン温度及び平行度を短時間で安定させることはできなかった。また、熱媒体をプラテンに流して温度制御する場合は、プラテン温度を２５〜６０℃の範囲内で温度制御し、その温度にて予めプラテン平行度を調整しておかなければ、タイバー延びの均一性及び調整時のプラテン平行状態を維持することは困難である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の射出成形方法では、予め射出成形時のプラテン温度にてプラテンの平行度を４０μｍ以下になるように調整しているため、実際に射出成形が行なわれている間にかかる平行度が維持される。それゆえ、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりを低減させることができ、また、厚みが均一な成形体を得ることができる。
【００５２】
また、本発明の射出成形機は、常温よりも高い温度で予めプラテンの平行度が４０μｍ以下になるように調整されており、射出成形時にプラテンがかかる温度になるように制御することができるので、プラテン平行度のずれやタイバー延びの変化に起因した金型のかじりを低減させることができ、また、厚みが均一な成形体を供給することができる。特に、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有することにより、リアルタイムでプラテンの温度を一定且つ予定した温度に制御することが可能となる。
【００５３】
また、本発明の射出成形方法及び射出成形機により成形された成形体は、膜厚のむらが１５μｍ以下に低減されているので、光ディスクや磁気ディスクなどの記録媒体、特に高密度記録用の記録媒体に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の射出成形機の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例２の射出成形機の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の変化及びプラテン内の温度調整流体の温度の変化を示すグラフである。
【図４】実施例２における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の変化を示すグラフである。
【図５】比較例１における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の経時変化を示すグラフである。
【図６】比較例２における金型温調機運転開始からの経過時間に対するプラテン温度の経時変化を示すグラフである。
【図７】従来の射出成形機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定プラテン
２ 成形機フレーム
３ 型締めシリンダ
４ タイバー
５ 可動プラテン
６ 型締めラム
７ 固定側金型
８ 可動側金型
９，９’ 金型温度調整媒体流路
１０ キャビティ
１１ 射出ユニット
１２ａ 固定プラテン温度センサ
１２ｂ 可動プラテン温度センサ
１３ａ 固定プラテン用フィードバック回路
１３ｂ 可動プラテン用フィードバック回路
１４ａ 固定プラテン用温度調整媒体流路
１４ｂ 可動プラテン用温度調整媒体流路
１５ａ 固定プラテン用温調機
１５ｂ 可動プラテン用温調機
１６ａ，１６ｂ 流量調整バルブ
Claims (4)
- 固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ常温より高い所定温度にて上記固定プラテン及び可動プラテンを支持する４本のタイバーの長さの最大値と最小値との差が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機。 - 固定プラテンに取り付けられた固定金型と可動プラテンに取り付けられた可動金型により形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより樹脂成形品を製造するための射出成形機において、
固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ検出するセンサと、固定プラテンと可動プラテンの温度をそれぞれ制御するための手段を有し、
上記固定プラテンと可動プラテンがそれぞれ２５〜６０℃の範囲内の所定温度にて上記固定プラテン及び可動プラテンを支持する４本のタイバーの長さの最大値と最小値との差が４０μｍ以下になるように射出成形前に予め調整されており、射出成形時に上記固定プラテンと可動プラテンの温度がそれぞれ上記所定温度に制御されることを特徴とする射出成形機。 - 上記固定プラテン及び可動プラテンを支持する４本のタイバーの長さの最大値と最小値との差を調整している際の固定プラテンの温度と可動プラテンの温度の差が１５℃以内であることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出成形機を用いた射出成形方法。
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