JP3992546B2 - 射出成形装置および射出成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形装置および射出成形方法に関し、特に、ディスク基板の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）などの光ディスクのディスク基板の成形方法として、射出成形法が用いられている。この射出成形法では、固定金型と可動金型とが組み合わされることによって構成される空間、所謂キャビティの内部に、射出ノズルによって溶融された樹脂材料を、スプルーブッシュを介して射出した後、金型の内部において、この射出された樹脂を冷却し、固化させることにより、ディスク基板が成形される。
【０００３】
図４は、従来の金型の射出ノズル先端部およびその周辺の概略断面図の一例である。ノズル１０１は円筒形状であり、その先端部は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔１０４によりノズル１０１の内部空間１０３とノズル１０１の外部とが通じている。ノズル１０１の図示省略された他端部は、図示しないシリンダと螺合などにより接続されている。シリンダには、樹脂材料を溶融するヒーターおよび溶融された樹脂材料をシリンダ内からノズル１０１の内部空間１０３に押し出すスクリューなどが設けられており、これにより、樹脂射出孔１０４からノズル１０１の外部へ溶融された樹脂材料を射出可能な構造とされている。
【０００４】
樹脂材料が射出される金型側は、主に固定金型１０７および可動金型１０８により構成され、この固定金型１０７と可動金型１０８とを組み合わせることで、キャビティ１０９が形成される。また、固定金型１０７のキャビティ１０９を構成する主面に対して垂直方向にスプルーブッシュ１０２が嵌め合わされている。このスプルーブッシュ１０２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路１０５が穿設されている。この樹脂通路１０５は、ノズル１０１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティ１０９の内部空間に流入させるためのものである。
【０００５】
スプルーブッシュ１０２のノズル１０１の先端と接する部分は、凹球面状とされており、その曲率半径は、ノズル１０１先端の凸球面の曲率半径よりも大きくされている。このように、接する部分の曲率半径が異なるようにされているのは、ノズル１０１とスプルーブッシュ１０２とを隙間無く圧接させることと、樹脂射出孔１０４と樹脂通路１０５の位置合わせを容易とするためである。
【０００６】
また、スプルーブッシュ１０２は、内部に樹脂通路１０５を中心とした円環状の冷媒流路１０６を備えている。この冷媒流路１０６は、外部から冷却媒体を流入してスプルーブッシュ１０２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ１０２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。なお、固定金型１０７および可動金型１０８は、この冷媒流路１０６以外の図示しない冷却装置をそれぞれ備えている。
【０００７】
図４を参照して、従来の射出成形装置におけるディスク基板の成形について説明する。図４に示すように、スプルーブッシュ１０２にノズル１０１が圧接され、固定金型１０７に可動金型１０８を組み合わせ、キャビティ１０９が形成される。この状態において、ノズル１０１の図示省略してある樹脂材料の供給側（すなわちシリンダ側）から、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル１０１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔１０４からスプルーブッシュ１０２の樹脂通路１０５を介してキャビティ１０９の内部に射出される。
【０００８】
その後、固定金型１０７および可動金型１０８が冷却されるとともに、冷媒流路１０６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。その後、図示しないイジェクタピンにより、キャビティ１０９内の樹脂材料からスプルー部が切り離され、キャビティ１０９により型取られたディスク基板が成形される。このスプルー部は、成形されるディスク基板の中心部に穿設される中心孔部の樹脂材料である。この中心孔部の樹脂材料は、樹脂通路１０５によって中央部に棒状の突部、所謂スプルーを有する。
【０００９】
樹脂材料が固化された後、固定金型１０７から可動金型１０８が離型され、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出され、射出成形装置によるディスク基板の成形が完了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の射出成形装置によるディスク基板の成形には、以下のような問題があった。すなわち、スプルー部を取り出し機により金型から取り出すときに棒状のスプルー突部の先端に糸状の樹脂、所謂糸引きが発生することがある。この糸引きは、ノズル１０１先端部内の樹脂材料の温度を降下しきれていないことが原因であると考えられる。したがって、特にディスク基板の成形時間を短縮化するために、溶融樹脂材料を固化するときの冷却時間を短くした場合には、この糸引きの発生を避けられないという問題がある。
【００１１】
この糸引きが発生すると、途中で切れた糸状の樹脂が次回のショットで一緒に形成されてしまい、成形品の外観に糸状の筋が残り不良品となってしまうという問題がある。また、この糸状の樹脂が取り出し機に絡まり、スプルーの排出不良が発生してしまうという問題がある。
【００１２】
この糸引き対策として、ノズル１０１とスプルーブッシュ１０２の設定温度を著しく低くするなどが考えられるが、この場合、樹脂材料の流動抵抗の増加などによりディスク基板の成形条件が悪化してしまい、結局、良品が得られないといった問題がある。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、ノズル先端の温度を降下しやすくすることにより、糸引きの発生を防止し、良好な成形品、例えばディスク基板の成形が可能である射出成形装置および射出成形方法を提供することにある。
【００１５】
また、請求項１の発明は、
金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂がノズルとブッシュとを介してキャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部がノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置である。
【００１６】
また、請求項２の発明は、
金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂がノズルとブッシュとを介してキャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
ノズル先端部の凸球面の中央部が突出され、その突出部がブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置である。
【００１７】
この発明では、先端部が熱を伝達しにくい形状のノズル、ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部がノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされているブッシュ、またはノズル先端部の凸球面の中央部を突出され、その突出部がブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされているノズルを用いることで、ノズル先端部の温度が降下しやすいため、スプルーの切り離しが良好となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明の第１の実施形態による射出成形装置について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。図１に示す射出成形装置は、ノズル１、スプルーブッシュ２、固定金型４および可動金型５などから構成される。なお、図示しない部分については、従来の射出成型装置と同様の構成である。
【００１９】
ノズル１は円筒形状であり、その先端部、すなわちスプルーブッシュ２と接する側は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔９によりノズル１の内部空間８とノズル１の外部とが通じている。また、ノズル１の他端部は、シリンダ３と螺合などにより接続されている。ここでは図示省略しているが、シリンダ３には、樹脂材料を溶融するヒーターおよび溶融された樹脂材料をシリンダ内からノズル１の内部空間８に押し出すスクリューなどが設けられており、これにより、樹脂射出孔９からノズル１の外部へ溶融された樹脂材料を射出可能な構造とされている。
【００２０】
また、円筒形状のノズル１の外周部には、ヒーター６が付設されている。ヒーター６は、シリンダ３から送られる溶融された樹脂材料を所定の温度にするためのものである。これにより、射出する樹脂材料の温度を、ノズル１の先端部まで、ディスク基板の成形に適した温度に保つことができる。
【００２１】
また、ノズル１は、ヒーター６よりも先端であり、内部空間８、樹脂射出孔９などの構造およびスプルーブッシュ２との接触状態や樹脂材料の射出に影響しない位置に、円環状の空間１２を備える。この空間１２は、例えばＳＵＳ４４０Ｃなどの金属から成るノズル１先端部に設けられた空洞である。このように、ノズル１のヒーター６よりも先端部分、具体的には樹脂射出孔９の周囲の金属から成るノズル１先端に空洞を設けることにより、ノズル１は、ヒーター６からノズル１の先端部への熱の伝達を抑えることができる構造となっている。
【００２２】
樹脂材料が射出される金型側は、主に固定金型４および可動金型５により構成され、この固定金型４と可動金型５とを組み合わせることで、キャビティ１１が形成される。光ディスクのディスク基板の成形などにおいては、このキャビティ１１の一主面に、例えば、再生信号のピットまたは情報信号の記録のためのランド、グルーブ溝などの微細な凹凸が形成されたスタンパを備えることで、記録または／および再生のための信号面を形成する。
【００２３】
また、固定金型４のキャビティ１１を構成する主面に対して垂直方向にスプルーブッシュ２が嵌め合わされている。このスプルーブッシュ２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路１０が沿って穿設されている。この樹脂通路１０は、ノズル１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティ１１の内部空間に流入させるためのものである。
【００２４】
スプルーブッシュ２の受け部、すなわちノズル１の先端と接する部分は、凹球面状とされており、その曲率半径は、ノズル１先端の凸球面の曲率半径よりも大きくされている。このように、接する部分の曲率半径が異なるようにされているのは、ノズル１とスプルーブッシュ２とを隙間無く圧接させることと、樹脂射出孔９と樹脂通路１０の位置合わせを容易とするためである。
【００２５】
また、スプルーブッシュ２は、内部に樹脂通路１０を中心とした円環状の冷媒流路１３を備えている。この冷媒流路１３は、冷却媒体を用いてスプルーブッシュ２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。なお、固定金型４および可動金型５は、この冷媒流路１３以外の図示しない冷却装置をそれぞれ備えている。
【００２６】
イジェクタピン７は、可動金型５側からスプルーブッシュ１３方向にキャビティ１１の主面に対して垂直に突き抜けるように構成され、キャビティ１１により成形されたディスク基板からスプルー部を切り離すものである。
【００２７】
以下、この第１の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。図１に示すように、スプルーブッシュ２にノズル１が圧接され、固定金型４に可動金型５を組み合わせ、キャビティ１１が形成される。この状態において、シリンダ３側から溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔９からスプルーブッシュ２の樹脂通路１０を介してキャビティ１１の内部に射出される。
【００２８】
その後、固定金型４および可動金型５が冷却されるとともに、冷媒流路１３に冷却媒体が流されることで金型内に射出された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル１の先端部は、空間１２を備えているため、ヒーター６からの熱の伝達が抑えられている。したがって、ノズル１の先端部の冷却時間が短縮される。
【００２９】
そして、イジェクタピン７により、キャビティ１１内の樹脂材料からスプルー部が切り離され、キャビティ１１により型取られたディスク基板が成形される。このスプルー部は、成形されるディスク基板の中心部に穿設される中心孔部の樹脂材料である。この中心孔部の樹脂材料は、中央部に樹脂通路１０内の樹脂によって形成される棒状の突部、所謂スプルーを有する。
【００３０】
樹脂材料が固化された後、固定金型４から可動金型５が離型され、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第１の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００３１】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、ノズル１の先端部に空間１２を設けていることにより、ヒーター６の熱がノズル１の先端部に伝達されにくくなるため、ノズル１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００３２】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００３３】
次に、この発明の第２の実施形態による射出成形装置について説明する。図２は、この発明の第２の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。なお、この図２および後に第３の実施形態において説明する図３は、射出ノズルとスプルーブッシュとの接触部の拡大図であるが、図示しない他の部分については、上述した第１の実施形態と同様の構成および動作であるため、その部分の説明は省略する。
【００３４】
ノズル２１は円筒形状であり、その先端部、すなわちスプルーブッシュ２２と接する側は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔２４によりノズル２１の内部空間２３とノズル２１の外部とが通じている。また、図示省略されているノズル２１の他端部は、シリンダと螺合などにより接続されている。
【００３５】
また、金型側のスプルーブッシュ２２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路２５が穿設されている。この樹脂通路２５は、ノズル２１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティの内部空間に流入させるためのものである。
【００３６】
スプルーブッシュ２２は、ノズル２１の先端部の凸球面と接する側の凹球面に凹球突出部２２ａを有する。凹球突出部２２ａは、樹脂通路２５と樹脂射出孔２４の孔端の周りとが面接触するように、スプルーブッシュ２２に設けられたノズル２１方向に突出した突出部である。したがって、凹球突出部２２ａのノズル２１と接する凹球面の曲率半径は、ノズル２１先端の凸球面の曲率半径と同じとされている。このように、樹脂通路２５と樹脂射出孔２４の開口の周りのみ面接触とすることで、良好な圧接状態を保ちつつ、ノズル２１とスプルーブッシュ２２間の熱伝導率が向上される。
【００３７】
また、スプルーブッシュ２２は、内部に樹脂通路２５を中心とした円環状の冷媒流路２６を備えている。この冷媒流路２６は、冷却媒体を用いてスプルーブッシュ２２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ２２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。
【００３８】
以下、この第２の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。図２に示すように、スプルーブッシュ２２にノズル２１が圧接され、図示しない金型によりキャビティが形成される。この状態において、図示しないシリンダから、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル２１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔２４からスプルーブッシュ２２の樹脂通路２５を介してキャビティの内部に射出される。
【００３９】
その後、金型が冷却されるとともに、冷媒流路２６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル２１の先端部は、スプルーブッシュ２２と面接触となっているため、ノズル２１先端部の熱がスプルーブッシュ２２側に吸熱される。したがって、ノズル２１の先端部の冷却時間が短縮される。
【００４０】
そして、第１の実施形態において説明したスプルー部がキャビティ内の樹脂材料から切り離され、キャビティにより型取られたディスク基板が成形される。
【００４１】
樹脂材料が固化された後、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第２の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００４２】
以上説明したように、この第２の実施形態によれば、スプルーブッシュ２２に凹球突出部２２ａを設けることで、ノズル２１の先端部とスプルーブッシュ２２とが面接触となっている。これにより、ノズル２１先端部の熱がスプルーブッシュ２２に吸熱されるため、ノズル２１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル２１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００４３】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００４４】
次に、この発明の第３の実施形態による射出成形装置について説明する。図３は、この発明の第３の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。第３の実施形態は、上述した第２の実施形態とは逆に、突出部をノズル側に設けたものである。
【００４５】
すなわち、ノズル３１は、スプルーブッシュ３２の凹球面と接する側の凸球面の先端部に凸球突出部３１ａを有する。凸球突出部３１ａは、樹脂射出孔３４と樹脂通路３５の孔端の周りとが面接触するように、ノズル３１の先端に設けられたスプルーブッシュ３２の方向に突出した突出部である。したがって、凸球突出部３１ａのスプルーブッシュ３２と接する凸球面の曲率半径は、スプルーブッシュ３２の凹球面の曲率半径と同じとされている。このように、ノズル３１に設けられた樹脂射出孔３４とスプルーブッシュ３２に設けられた樹脂通路３５の開口の周りのみ面接触とすることで、良好な圧接状態を保ちつつ、ノズル３１とスプルーブッシュ３２間の熱伝導率が向上される。
【００４６】
この突出部の位置以外の構成は、上述した第２の実施形態と同じ構成である。すなわち、ノズル３１の内部空間３３とノズル３１の外部とが、樹脂射出孔３４により通じている。また、ノズル３１の図示省略された側は、シリンダと螺合などにより接続されている。また、スプルーブッシュ３２は、内部に樹脂通路３５を中心とした円環状の冷媒流路３６を備えている。
【００４７】
以下、この第３の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。まず、図示しないシリンダから、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル３１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔３４からスプルーブッシュ３２の樹脂通路３５を介してキャビティの内部に射出される。
【００４８】
その後、金型が冷却されるとともに、冷媒流路３６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル３１の先端部は、スプルーブッシュ３２と面接触となっているため、ノズル３１先端部の熱がスプルーブッシュ３２側に吸熱される。したがって、ノズル３１の先端部の冷却時間が短縮される。そして、スプルー部がキャビティ内の樹脂材料から切り離され、キャビティにより型取られたディスク基板が成形される。
【００４９】
樹脂材料が固化された後、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第３の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００５０】
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、ノズル３１に凸球突出部３１ａを設けることで、ノズル３１の先端部とスプルーブッシュ３２とが面接触となっている。これにより、ノズル３１先端部の熱がスプルーブッシュ３２に吸熱されるため、ノズル３１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル２１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００５１】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００５２】
この発明は、上述したこの発明の実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の第１の実施形態では、空間１２の構造は、円環状の空洞としているが、これに限らず、ノズル１先端部の金属の熱伝達をさえぎる構造であればよく、例えば外側から切り込みを入れて凹上の溝を形成したり、ドリルなどにより凹状の穴を複数形成したりしてもよい。
【００５３】
また例えば、上述の第１の実施形態では、ノズル１の先端部の形状を変えることで、先端部の熱伝達を低下させているが、ノズル１先端部の材質を、例えば一般的に使われているＳＵＳ４４０Ｃなど（熱伝導率が０．０４〜０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度）から、それ以上の熱伝導率を備えた材質にすることでノズル１先端部の熱伝達を低下させることも可能である。
【００５４】
また例えば、上述した第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて用いることや、第１の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせて用いることも可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、射出成形装置におけるノズルの先端部の熱伝導率を低下させる、またはスプルーブッシュへのノズル先端部の熱の吸熱を増加させることにより、ノズル先端の温度が降下されるため、スプルーを金型から取り外す際の糸引きの発生を防止でき、良好な成型品を成形することができる。また、成形品の成形時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図４】従来の射出ノズル先端部およびその周辺の金型の概略断面図の一例である。
【符号の説明】
１，２１，３１・・・ノズル、２，２２，３２・・・スプルーブッシュ、４・・・固定金型、５・・・可動金型、１１・・・キャビティ、９，２４，３４・・・樹脂射出孔、１０，２５，３５・・・樹脂通路、１２・・・空間、２２ａ・・・凹球突出部、３１ａ・・・凸球突出部
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形装置および射出成形方法に関し、特に、ディスク基板の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）などの光ディスクのディスク基板の成形方法として、射出成形法が用いられている。この射出成形法では、固定金型と可動金型とが組み合わされることによって構成される空間、所謂キャビティの内部に、射出ノズルによって溶融された樹脂材料を、スプルーブッシュを介して射出した後、金型の内部において、この射出された樹脂を冷却し、固化させることにより、ディスク基板が成形される。
【０００３】
図４は、従来の金型の射出ノズル先端部およびその周辺の概略断面図の一例である。ノズル１０１は円筒形状であり、その先端部は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔１０４によりノズル１０１の内部空間１０３とノズル１０１の外部とが通じている。ノズル１０１の図示省略された他端部は、図示しないシリンダと螺合などにより接続されている。シリンダには、樹脂材料を溶融するヒーターおよび溶融された樹脂材料をシリンダ内からノズル１０１の内部空間１０３に押し出すスクリューなどが設けられており、これにより、樹脂射出孔１０４からノズル１０１の外部へ溶融された樹脂材料を射出可能な構造とされている。
【０００４】
樹脂材料が射出される金型側は、主に固定金型１０７および可動金型１０８により構成され、この固定金型１０７と可動金型１０８とを組み合わせることで、キャビティ１０９が形成される。また、固定金型１０７のキャビティ１０９を構成する主面に対して垂直方向にスプルーブッシュ１０２が嵌め合わされている。このスプルーブッシュ１０２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路１０５が穿設されている。この樹脂通路１０５は、ノズル１０１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティ１０９の内部空間に流入させるためのものである。
【０００５】
スプルーブッシュ１０２のノズル１０１の先端と接する部分は、凹球面状とされており、その曲率半径は、ノズル１０１先端の凸球面の曲率半径よりも大きくされている。このように、接する部分の曲率半径が異なるようにされているのは、ノズル１０１とスプルーブッシュ１０２とを隙間無く圧接させることと、樹脂射出孔１０４と樹脂通路１０５の位置合わせを容易とするためである。
【０００６】
また、スプルーブッシュ１０２は、内部に樹脂通路１０５を中心とした円環状の冷媒流路１０６を備えている。この冷媒流路１０６は、外部から冷却媒体を流入してスプルーブッシュ１０２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ１０２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。なお、固定金型１０７および可動金型１０８は、この冷媒流路１０６以外の図示しない冷却装置をそれぞれ備えている。
【０００７】
図４を参照して、従来の射出成形装置におけるディスク基板の成形について説明する。図４に示すように、スプルーブッシュ１０２にノズル１０１が圧接され、固定金型１０７に可動金型１０８を組み合わせ、キャビティ１０９が形成される。この状態において、ノズル１０１の図示省略してある樹脂材料の供給側（すなわちシリンダ側）から、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル１０１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔１０４からスプルーブッシュ１０２の樹脂通路１０５を介してキャビティ１０９の内部に射出される。
【０００８】
その後、固定金型１０７および可動金型１０８が冷却されるとともに、冷媒流路１０６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。その後、図示しないイジェクタピンにより、キャビティ１０９内の樹脂材料からスプルー部が切り離され、キャビティ１０９により型取られたディスク基板が成形される。このスプルー部は、成形されるディスク基板の中心部に穿設される中心孔部の樹脂材料である。この中心孔部の樹脂材料は、樹脂通路１０５によって中央部に棒状の突部、所謂スプルーを有する。
【０００９】
樹脂材料が固化された後、固定金型１０７から可動金型１０８が離型され、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出され、射出成形装置によるディスク基板の成形が完了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の射出成形装置によるディスク基板の成形には、以下のような問題があった。すなわち、スプルー部を取り出し機により金型から取り出すときに棒状のスプルー突部の先端に糸状の樹脂、所謂糸引きが発生することがある。この糸引きは、ノズル１０１先端部内の樹脂材料の温度を降下しきれていないことが原因であると考えられる。したがって、特にディスク基板の成形時間を短縮化するために、溶融樹脂材料を固化するときの冷却時間を短くした場合には、この糸引きの発生を避けられないという問題がある。
【００１１】
この糸引きが発生すると、途中で切れた糸状の樹脂が次回のショットで一緒に形成されてしまい、成形品の外観に糸状の筋が残り不良品となってしまうという問題がある。また、この糸状の樹脂が取り出し機に絡まり、スプルーの排出不良が発生してしまうという問題がある。
【００１２】
この糸引き対策として、ノズル１０１とスプルーブッシュ１０２の設定温度を著しく低くするなどが考えられるが、この場合、樹脂材料の流動抵抗の増加などによりディスク基板の成形条件が悪化してしまい、結局、良品が得られないといった問題がある。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、ノズル先端の温度を降下しやすくすることにより、糸引きの発生を防止し、良好な成形品、例えばディスク基板の成形が可能である射出成形装置および射出成形方法を提供することにある。
【００１５】
また、請求項１の発明は、
金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂がノズルとブッシュとを介してキャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部がノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置である。
【００１６】
また、請求項２の発明は、
金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂がノズルとブッシュとを介してキャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
ノズル先端部の凸球面の中央部が突出され、その突出部がブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置である。
【００１７】
この発明では、先端部が熱を伝達しにくい形状のノズル、ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部がノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされているブッシュ、またはノズル先端部の凸球面の中央部を突出され、その突出部がブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされているノズルを用いることで、ノズル先端部の温度が降下しやすいため、スプルーの切り離しが良好となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明の第１の実施形態による射出成形装置について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。図１に示す射出成形装置は、ノズル１、スプルーブッシュ２、固定金型４および可動金型５などから構成される。なお、図示しない部分については、従来の射出成型装置と同様の構成である。
【００１９】
ノズル１は円筒形状であり、その先端部、すなわちスプルーブッシュ２と接する側は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔９によりノズル１の内部空間８とノズル１の外部とが通じている。また、ノズル１の他端部は、シリンダ３と螺合などにより接続されている。ここでは図示省略しているが、シリンダ３には、樹脂材料を溶融するヒーターおよび溶融された樹脂材料をシリンダ内からノズル１の内部空間８に押し出すスクリューなどが設けられており、これにより、樹脂射出孔９からノズル１の外部へ溶融された樹脂材料を射出可能な構造とされている。
【００２０】
また、円筒形状のノズル１の外周部には、ヒーター６が付設されている。ヒーター６は、シリンダ３から送られる溶融された樹脂材料を所定の温度にするためのものである。これにより、射出する樹脂材料の温度を、ノズル１の先端部まで、ディスク基板の成形に適した温度に保つことができる。
【００２１】
また、ノズル１は、ヒーター６よりも先端であり、内部空間８、樹脂射出孔９などの構造およびスプルーブッシュ２との接触状態や樹脂材料の射出に影響しない位置に、円環状の空間１２を備える。この空間１２は、例えばＳＵＳ４４０Ｃなどの金属から成るノズル１先端部に設けられた空洞である。このように、ノズル１のヒーター６よりも先端部分、具体的には樹脂射出孔９の周囲の金属から成るノズル１先端に空洞を設けることにより、ノズル１は、ヒーター６からノズル１の先端部への熱の伝達を抑えることができる構造となっている。
【００２２】
樹脂材料が射出される金型側は、主に固定金型４および可動金型５により構成され、この固定金型４と可動金型５とを組み合わせることで、キャビティ１１が形成される。光ディスクのディスク基板の成形などにおいては、このキャビティ１１の一主面に、例えば、再生信号のピットまたは情報信号の記録のためのランド、グルーブ溝などの微細な凹凸が形成されたスタンパを備えることで、記録または／および再生のための信号面を形成する。
【００２３】
また、固定金型４のキャビティ１１を構成する主面に対して垂直方向にスプルーブッシュ２が嵌め合わされている。このスプルーブッシュ２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路１０が沿って穿設されている。この樹脂通路１０は、ノズル１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティ１１の内部空間に流入させるためのものである。
【００２４】
スプルーブッシュ２の受け部、すなわちノズル１の先端と接する部分は、凹球面状とされており、その曲率半径は、ノズル１先端の凸球面の曲率半径よりも大きくされている。このように、接する部分の曲率半径が異なるようにされているのは、ノズル１とスプルーブッシュ２とを隙間無く圧接させることと、樹脂射出孔９と樹脂通路１０の位置合わせを容易とするためである。
【００２５】
また、スプルーブッシュ２は、内部に樹脂通路１０を中心とした円環状の冷媒流路１３を備えている。この冷媒流路１３は、冷却媒体を用いてスプルーブッシュ２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。なお、固定金型４および可動金型５は、この冷媒流路１３以外の図示しない冷却装置をそれぞれ備えている。
【００２６】
イジェクタピン７は、可動金型５側からスプルーブッシュ１３方向にキャビティ１１の主面に対して垂直に突き抜けるように構成され、キャビティ１１により成形されたディスク基板からスプルー部を切り離すものである。
【００２７】
以下、この第１の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。図１に示すように、スプルーブッシュ２にノズル１が圧接され、固定金型４に可動金型５を組み合わせ、キャビティ１１が形成される。この状態において、シリンダ３側から溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔９からスプルーブッシュ２の樹脂通路１０を介してキャビティ１１の内部に射出される。
【００２８】
その後、固定金型４および可動金型５が冷却されるとともに、冷媒流路１３に冷却媒体が流されることで金型内に射出された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル１の先端部は、空間１２を備えているため、ヒーター６からの熱の伝達が抑えられている。したがって、ノズル１の先端部の冷却時間が短縮される。
【００２９】
そして、イジェクタピン７により、キャビティ１１内の樹脂材料からスプルー部が切り離され、キャビティ１１により型取られたディスク基板が成形される。このスプルー部は、成形されるディスク基板の中心部に穿設される中心孔部の樹脂材料である。この中心孔部の樹脂材料は、中央部に樹脂通路１０内の樹脂によって形成される棒状の突部、所謂スプルーを有する。
【００３０】
樹脂材料が固化された後、固定金型４から可動金型５が離型され、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第１の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００３１】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、ノズル１の先端部に空間１２を設けていることにより、ヒーター６の熱がノズル１の先端部に伝達されにくくなるため、ノズル１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００３２】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００３３】
次に、この発明の第２の実施形態による射出成形装置について説明する。図２は、この発明の第２の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。なお、この図２および後に第３の実施形態において説明する図３は、射出ノズルとスプルーブッシュとの接触部の拡大図であるが、図示しない他の部分については、上述した第１の実施形態と同様の構成および動作であるため、その部分の説明は省略する。
【００３４】
ノズル２１は円筒形状であり、その先端部、すなわちスプルーブッシュ２２と接する側は、凸球面状とされている。また、その先端部の樹脂射出孔２４によりノズル２１の内部空間２３とノズル２１の外部とが通じている。また、図示省略されているノズル２１の他端部は、シリンダと螺合などにより接続されている。
【００３５】
また、金型側のスプルーブッシュ２２は、円柱形状を有しているとともに、その円柱形状における軸方向に樹脂通路２５が穿設されている。この樹脂通路２５は、ノズル２１から供給される溶融された樹脂材料を、キャビティの内部空間に流入させるためのものである。
【００３６】
スプルーブッシュ２２は、ノズル２１の先端部の凸球面と接する側の凹球面に凹球突出部２２ａを有する。凹球突出部２２ａは、樹脂通路２５と樹脂射出孔２４の孔端の周りとが面接触するように、スプルーブッシュ２２に設けられたノズル２１方向に突出した突出部である。したがって、凹球突出部２２ａのノズル２１と接する凹球面の曲率半径は、ノズル２１先端の凸球面の曲率半径と同じとされている。このように、樹脂通路２５と樹脂射出孔２４の開口の周りのみ面接触とすることで、良好な圧接状態を保ちつつ、ノズル２１とスプルーブッシュ２２間の熱伝導率が向上される。
【００３７】
また、スプルーブッシュ２２は、内部に樹脂通路２５を中心とした円環状の冷媒流路２６を備えている。この冷媒流路２６は、冷却媒体を用いてスプルーブッシュ２２を冷却するものである。具体的には冷却水を流すことにより、スプルーブッシュ２２の温度を低下させ、溶融状態の樹脂を固化させるためのものである。
【００３８】
以下、この第２の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。図２に示すように、スプルーブッシュ２２にノズル２１が圧接され、図示しない金型によりキャビティが形成される。この状態において、図示しないシリンダから、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル２１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔２４からスプルーブッシュ２２の樹脂通路２５を介してキャビティの内部に射出される。
【００３９】
その後、金型が冷却されるとともに、冷媒流路２６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル２１の先端部は、スプルーブッシュ２２と面接触となっているため、ノズル２１先端部の熱がスプルーブッシュ２２側に吸熱される。したがって、ノズル２１の先端部の冷却時間が短縮される。
【００４０】
そして、第１の実施形態において説明したスプルー部がキャビティ内の樹脂材料から切り離され、キャビティにより型取られたディスク基板が成形される。
【００４１】
樹脂材料が固化された後、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第２の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００４２】
以上説明したように、この第２の実施形態によれば、スプルーブッシュ２２に凹球突出部２２ａを設けることで、ノズル２１の先端部とスプルーブッシュ２２とが面接触となっている。これにより、ノズル２１先端部の熱がスプルーブッシュ２２に吸熱されるため、ノズル２１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル２１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００４３】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００４４】
次に、この発明の第３の実施形態による射出成形装置について説明する。図３は、この発明の第３の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。第３の実施形態は、上述した第２の実施形態とは逆に、突出部をノズル側に設けたものである。
【００４５】
すなわち、ノズル３１は、スプルーブッシュ３２の凹球面と接する側の凸球面の先端部に凸球突出部３１ａを有する。凸球突出部３１ａは、樹脂射出孔３４と樹脂通路３５の孔端の周りとが面接触するように、ノズル３１の先端に設けられたスプルーブッシュ３２の方向に突出した突出部である。したがって、凸球突出部３１ａのスプルーブッシュ３２と接する凸球面の曲率半径は、スプルーブッシュ３２の凹球面の曲率半径と同じとされている。このように、ノズル３１に設けられた樹脂射出孔３４とスプルーブッシュ３２に設けられた樹脂通路３５の開口の周りのみ面接触とすることで、良好な圧接状態を保ちつつ、ノズル３１とスプルーブッシュ３２間の熱伝導率が向上される。
【００４６】
この突出部の位置以外の構成は、上述した第２の実施形態と同じ構成である。すなわち、ノズル３１の内部空間３３とノズル３１の外部とが、樹脂射出孔３４により通じている。また、ノズル３１の図示省略された側は、シリンダと螺合などにより接続されている。また、スプルーブッシュ３２は、内部に樹脂通路３５を中心とした円環状の冷媒流路３６を備えている。
【００４７】
以下、この第３の実施形態による射出成形装置によるディスク基板の成形について説明する。まず、図示しないシリンダから、溶融された１ショット分の樹脂材料がノズル３１の先端部に向かって押し出される。これにより、溶融状態の樹脂材料が樹脂射出孔３４からスプルーブッシュ３２の樹脂通路３５を介してキャビティの内部に射出される。
【００４８】
その後、金型が冷却されるとともに、冷媒流路３６に冷却媒体が流されることで溶融された樹脂材料の冷却が行われる。このとき、ノズル３１の先端部は、スプルーブッシュ３２と面接触となっているため、ノズル３１先端部の熱がスプルーブッシュ３２側に吸熱される。したがって、ノズル３１の先端部の冷却時間が短縮される。そして、スプルー部がキャビティ内の樹脂材料から切り離され、キャビティにより型取られたディスク基板が成形される。
【００４９】
樹脂材料が固化された後、成形されたディスク基板およびスプルー部が取り出し機により金型から取り出される。そして、第３の実施形態による射出成形装置におけるディスク基板の成形が完了する。
【００５０】
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、ノズル３１に凸球突出部３１ａを設けることで、ノズル３１の先端部とスプルーブッシュ３２とが面接触となっている。これにより、ノズル３１先端部の熱がスプルーブッシュ３２に吸熱されるため、ノズル３１の先端部の温度が降下され、溶融樹脂の冷却後にスプルー部を取り出す際に、ノズル２１の先端部でのスプルー部の棒状突部先端の切り離しが良好となり、特にディスク基板の成形時間を短縮するために溶融材料を固化するときの冷却時間を短くした場合に、糸引きを起こしにくくすることができる。
【００５１】
したがって、糸引きが原因で起こる成形品の不良や取り出し機によるスプルーの排出不良などを防止することができる。
【００５２】
この発明は、上述したこの発明の実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の第１の実施形態では、空間１２の構造は、円環状の空洞としているが、これに限らず、ノズル１先端部の金属の熱伝達をさえぎる構造であればよく、例えば外側から切り込みを入れて凹上の溝を形成したり、ドリルなどにより凹状の穴を複数形成したりしてもよい。
【００５３】
また例えば、上述の第１の実施形態では、ノズル１の先端部の形状を変えることで、先端部の熱伝達を低下させているが、ノズル１先端部の材質を、例えば一般的に使われているＳＵＳ４４０Ｃなど（熱伝導率が０．０４〜０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度）から、それ以上の熱伝導率を備えた材質にすることでノズル１先端部の熱伝達を低下させることも可能である。
【００５４】
また例えば、上述した第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて用いることや、第１の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせて用いることも可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、射出成形装置におけるノズルの先端部の熱伝導率を低下させる、またはスプルーブッシュへのノズル先端部の熱の吸熱を増加させることにより、ノズル先端の温度が降下されるため、スプルーを金型から取り外す際の糸引きの発生を防止でき、良好な成型品を成形することができる。また、成形品の成形時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態による射出成形装置の一例の概略断面図である。
【図４】従来の射出ノズル先端部およびその周辺の金型の概略断面図の一例である。
【符号の説明】
１，２１，３１・・・ノズル、２，２２，３２・・・スプルーブッシュ、４・・・固定金型、５・・・可動金型、１１・・・キャビティ、９，２４，３４・・・樹脂射出孔、１０，２５，３５・・・樹脂通路、１２・・・空間、２２ａ・・・凹球突出部、３１ａ・・・凸球突出部
Claims (4)
- 金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂が上記ノズルと上記ブッシュとを介して上記キャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
上記ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部が上記ノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置。 - 金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とが圧接され、溶融樹脂が上記ノズルと上記ブッシュとを介して上記キャビティ内へ射出されるようにした射出成形装置において、
上記ノズル先端部の凸球面の中央部が突出され、その突出部が上記ブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされている
ことを特徴とする射出成形装置。 - 金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とを圧接し、溶融樹脂を上記ノズルと上記ブッシュとを介して上記キャビティ内へ射出することで成形品を成形する射出成形方法において、
上記ブッシュ受け部の凹球面の中央部が突出され、その突出部が上記ノズル先端部の凸球面と同じ曲率半径の凹球面とされている
ことを特徴とする射出成形方法。 - 金型によって形成されたキャビティに樹脂を供給する樹脂通路が形成されたブッシュ受け部の凹球面と、ノズル先端部の凸球面とを圧接し、溶融樹脂を上記ノズルと上記ブッシュとを介して上記キャビティ内へ射出することで成形品を成形する射出成形方法において、
上記ノズル先端部の凸球面の中央部が突出され、その突出部が上記ブッシュ受け部の凹球面と同じ曲率半径の凸球面とされている
ことを特徴とする射出成形方法。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2002172619A JP3992546B2 (ja) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | 射出成形装置および射出成形方法 |
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