JP4105573B2

JP4105573B2 - 金型部品および金型装置

Info

Publication number: JP4105573B2
Application number: JP2003084134A
Authority: JP
Inventors: 敦小山; 幹男土門
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: US20040191352A1; US7186109B2; JP2004291285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体用基材を成形するために金型装置の金型に装着されるスタンパーとスタンパーホルダーとを備えた金型部品、およびこの金型部品が装着される金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光記録媒体用の基材を成形する金型装置として、基材の表面にグルーブ等の微細凹凸を形成するためのスタンパーがセットされた固定側金型と、この固定側金型と相俟って基材の成形空間部であるキャビティを形成する可動側金型とを備えた金型装置が特開平９−１２３２２９号公報に開示されている。
【０００３】
この金型装置（１０）は、同公報中の図１に示すように、固定金型（１１）、可動金型（１２）および外周金型（２１）から構成されている。固定金型（１１）は、ディスク状の基材（基板１）における一方の主面を形成するキャビティ構成部（１３Ａ）が一方の側面に区画構成されている。可動金型（１２）は、固定金型（１１）に対して相対向して配置されると共に、図示しないガイド手段や駆動手段によって固定金型（１１）に対して接離自在に構成されている。また、可動金型（１２）には、固定金型（１１）との対向側面に、基材（１）の他方の主面を形成するキャビティ構成部（１３Ｂ）が区画構成されている。これらの固定金型（１１）と可動金型（１２）は、詳細を省略する構造によって射出成形機の金型取付部にそれぞれ取り付けられている。また、外周金型（２１）は、可動金型（１２）に組み合わされて、基材の外周部を成形する。固定金型（１１）、可動金型（１２）および外周金型（２１）は、型締め動作によって、協動して基材の成形空間部であるキャビティ（１３）を構成する。
【０００４】
また、固定金型（１１）は、キャビティ（１３）を構成する可動金型（１２）との対向側面であるキャビティ構成部（１３Ａ）が高精度の平滑面として構成されている。また、このキャビティ構成部（１３Ａ）には、スタンパー（１９）が取り付けられている。この場合、スタンパー（１９）は、基板（１）の一方の主面（３）に情報信号記録部（８）を形成するために、キャビティ（１３）に臨む主面に精密な凹凸パターンが形成されている。また、スタンパー（１９）は、中心部に中心孔を有する円板状に形成されて、内周側スタンパーホルダー（１８）と外周側スタンパーホルダー（２０）とによって固定金型（１１）に取り付けられている。具体的には、２つのスタンパーホルダー（１８），（２０）の内の内周側スタンパーホルダー（１８）は、スタンパー（１９）の中心孔の内径とほぼ等しい外径を有する全体筒状に形成されると共に、外周縁にくさび状を呈する係合部が一体に突設されている。したがって、スタンパー（１９）は、内周側スタンパーホルダー（１８）の係合部が中心孔の内周壁に相対係合することによって内周側スタンパーホルダー（１８）に内周部を保持されて、固定金型（１１）に取り付けられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１２３２２９号公報（第４−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平９−２９３２７９号公報に開示されているように、スタンパーの中心孔を打抜機で形成した際に、中心孔の内周面がテーパ面状に形成される。このため、従来の金型装置（１０）においてスタンパー（１９）を内周側スタンパーホルダー（１８）で保持したときに、図９に示すように、スタンパー（１９）の内周面Ａと内周側スタンパーホルダー（１８）の外周面Ｂとが、符号Ｃで示される部分において線的に接触している状態となる。一方、基材を成形する際には、キャビティ内に高温の樹脂が射出されるため、スタンパー（１９）が毎射出時において熱膨張と熱収縮とを繰り返す。この場合、スタンパー（１９）と内周側スタンパーホルダー（１８）との接触面積が少ない状態では、高温の樹脂が射出された際にスタンパー（１９）が位置ずれして偏心する結果、基材の中心とグループの中心とのずれ（偏心）が大きくなる。また、接触面積が少ないことに起因してスタンパー（１９）の内周面が摩耗し易く、摩耗したときには、スタンパー（１９）の位置ずれが顕著となる。したがって、このスタンパーホルダー（１８）には、成形時におけるスタンパー（１９）の位置ずれ（偏心）に起因して、成形品である基材の品質が低下するという問題が生じる。
【０００７】
一方、図１０に示すように、係合部（図９において符号Ｄで示される部位）を有しないスタンパーホルダー６２を使用して固定金型６３にスタンパー６４を装着する構成の金型装置６１も存在する。この金型装置６１では、スタンパー６４の内周面Ａとスタンパーホルダー６２の外周面Ｂとの間の隙間に樹脂材が進入する。したがって、この金型装置６１には、基材６５の表面にバリ６６が発生して基材６５の品質が低下するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたものであり、高品質の基材を成形し得る金型部品および金型装置を提供することを主目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る金型部品は、情報記録媒体用基材の表面に微細凹凸を形成可能な成形面を有するスタンパーと、当該スタンパーの中央部に形成された挿入孔に嵌め込まれて当該スタンパーを保持するスタンパーホルダーとを備えて、情報記録媒体用基材を成形する金型装置の金型に装着可能に構成され、前記スタンパーにおける前記挿入孔を形成する内周面は、前記成形面側がその裏面側よりも拡径するテーパ面状に形成され、当該スタンパーにおける当該挿入孔の口縁部分が当該挿入孔に向けて次第に凹む斜面に形成され、前記スタンパーホルダーは、前記スタンパーの前記内周面に対向する外周面の全部が当該内周面と面接触する逆テーパ面に形成され、かつ前記挿入孔に嵌め込まれた状態においてキャビティ側の端面が前記成形面から凹むように形成されて当該成形面における当該挿入孔の口縁と面一となるように構成されている。
【００１０】
また、本発明に係る金型装置は、上記の金型部品が装着されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る金型部品およびこの金型部品を装着した金型装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
最初に、金型装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１３】
金型装置１は、図１に示すように、固定側金型１１と、固定側金型１１に対して接離動可能な可動側金型２１とを備えて構成されている。また、金型装置１は、両金型１１，２１同士が型閉された状態において、両金型１１，２１によって形成されるキャビティＣａ１内に、溶融した樹脂材を図外の射出成形機によって射出させることにより、図４に示すように中心孔Ｄ１ｈおよび円筒状リングＤ１ｒが形成された光記録媒体用基材Ｄ１（本発明における情報記録媒体であって、以下、単に「基材Ｄ１」という）を成形可能に構成されている。
【００１４】
固定側金型１１は、図１に示すように、固定側取付板１２、固定側ミラー１３、スプルーブッシュ１４、スタンパーホルダー１５およびスタンパー１６を備えて構成されている。固定側取付板１２は、射出成形機（図示せず）の固定側プラテンに装着可能に構成されると共に、その中央部に断面円形の孔１２ａが表裏を貫通するように形成されている。固定側ミラー１３は、円板状に形成されて固定側取付板１２に装着されると共に、その中央部に孔１２ａと連通する断面円形の孔１３ａが表裏を貫通するように形成されている。また、固定側ミラー１３には、スタンパー１６をミラー面（キャビティＣａ１側の面）１３ｂに吸着させるためのエア吸引用の経路として機能する孔（図示せず）が形成されて金型装置１外部の真空ポンプの配管（図示せず）に連結されている。スプルーブッシュ１４は、その中心部に孔１４ａが形成されると共に、孔１２ａ，１３ａ内に嵌め込まれている。
【００１５】
スタンパーホルダー１５は、スタンパー１６と共に本発明に係る金型部品を構成し、図２に示すように円筒状に形成されて、図１に示すように、スプルーブッシュ１４の外周面と固定側ミラー１３における孔１３ａを形成する内周面との隙間１７に脱着可能に装着されている。また、スタンパーホルダー１５は、図２に示すように、ミラー面１３ｂから突出すると共に挿入孔１６ａを構成するスタンパー１６の内周面１６ｃ（図３参照）に対向する部位Ｅの外径が、可動側金型２１側に向かうに従って拡径するように構成されている。つまり、スタンパー１６の挿入孔１６ａを形成する内周面は、挿入孔１６ａが打ち抜かれる際に、グルーブ成形面１６ｂ（成形面）側がその裏面側よりも拡径するようにテーパ面状（斜面状）に形成される。一方、スタンパーホルダー１５は、スタンパー１６の挿入孔１６ａを形成する内周面に対向する部位Ｅの外周面１５ｂにおける全域（全部）が、スタンパー１６の内周面に対して相補的な形状となる逆テーパー面に形成されている。したがって、スタンパーホルダー１５の外周面１５ｂを逆テーパー面に形成したことにより、上記した係合部（図９において符号Ｄで示される部位）を設けることなく、係合部を有するスタンパーホルダーと同様にして、スタンパーホルダー１５からのスタンパー１６の意図しない離脱が回避される。なお、上記部位Ｅの外周面１５ｂの全部をスタンパー１６の内周面に対して相補的な形状となる逆テーパー面に形成する必要は必ずしもなく、スタンパー１６の位置ずれ（偏心）や意図しない離脱を回避し得る程度に、部位Ｅの外周面１５ｂにおける一部をスタンパー１６の内周面に対して相補的な形状となる逆テーパー面に形成することもできる。この場合、外周面１５ｂにおける一部とは、外周面１５ｂの円周方向における一部であってもよいし、筒長方向（図３において上下方向）における一部であってもよい。
【００１６】
この場合、発明者は、図３に示すように、スタンパー１６における内周面１６ｃのテーパ角が２°以上５°以内（一例として、以下、３°とする）になることを見い出している。したがって、スタンパーホルダー１５における部位Ｅの外周面１５ｂの形状も、約３°（２°以上５°以内の一例）の角度で拡径する逆テーパ面に形成されている。さらに、発明者は、同図に示すように、スタンパー１６における挿入孔１６ａの口縁近傍部分が、挿入孔１６ａから０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下（一例として、以下、０．２ｍｍとする）の範囲において、スタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂに対して２°以上１０°以下（一例として、以下、５°とする）の角度で挿入孔１６ａに向けて次第に凹む斜面に形成されることを見い出している。一方、基材Ｄ１を成形する際に、基材Ｄ１の表面における不要な段差の形成を避けるためには、スタンパーホルダー１５におけるキャビティＣａ１側の端面１５ａとスタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂにおける挿入孔１６ａ側の口縁とが面一になるのが好ましい。したがって、スタンパーホルダー１５の端面１５ａは、上記の例によれば、約０．０２ｍｍ（０．２×ｔａｎ５°＝０．０１７５ｍｍ）の深さでスタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂから凹むように形成されており、この結果、スタンパーホルダー１５の端面１５ａとスタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂにおける挿入孔１６ａの口縁とが面一に維持される。
【００１７】
スタンパー１６は、全体として円板状に形成されると共に、キャビティＣａ１側のグルーブ成形面１６ｂには、成形時において基材Ｄ１の表面にグルーブ等の微細凹凸を形成可能に微細凹凸（図示せず）が形成されている。また、スタンパー１６の中央部には、図１に示すように、挿入孔１６ａが表裏を貫通するようにして形成されている。さらに、スタンパー１６は、挿入孔１６ａに嵌め込まれたスタンパーホルダー１５によって保持されて、固定側ミラー１３のミラー面１３ｂに取り付けられている。この場合、上記したようにスタンパーホルダー１５の部位Ｅにおける外周面１５ｂの形状がスタンパー１６の内周面１６ｃに対して相補的形状に形成されているため、図３に示すように、スタンパー１６の内周面１６ｃは、スタンパーホルダー１５の外周面１５ｂと全体的に面接触した状態を維持する。
【００１８】
一方、可動側金型２１は、図１に示すように、可動側取付板２２、可動側ミラー２３、外周リング２４、突き出しスリーブ２５、ゲートカットスリーブ２６および突き出しピン２７を備えて構成されている。
【００１９】
次に、この金型装置１を用いて基材Ｄ１を成形する成形方法について説明する。
【００２０】
まず、固定側取付板１２を射出成形機（図示せず）の固定側プラテンに固定することによって固定側金型１１を射出成形機に装着する。次に、可動側取付板２２を射出成形機の可動側プラテンに取り付けることによって可動側金型２１を射出成形機に装着する。次いで、射出成形機の駆動手段を作動させて固定側金型１１と可動側金型２１とを型閉させる。この際に、図１に示すように、両金型１１，２１によって基材Ｄ１を成形可能な円板状のキャビティＣａ１が形成される。また、ゲートカットスリーブ２６の上面および突き出しピン２７の先端面と、スプルーブッシュ１４の孔１４ａを形成する内周面との間にランナーＲｕ１が形成される。続いて、射出成形機のノズルから溶融した樹脂材を射出させる。この際に、樹脂材は、ランナーＲｕ１およびゲートＧａを介してキャビティＣａ１内に充填される。次に、キャビティＣａ１内の樹脂材が軟らかい状態のときに、ゲートカットスリーブ２６および突き出しピン２７をスプルーブッシュ１４側に前進移動（上動移動）させることによってランナーＲｕ１内の樹脂材とキャビティＣａ１内の樹脂材とをゲートＧａの部位で切断する。
【００２１】
次いで、キャビティＣａ１内の樹脂材が十分に冷却して固化した後に、射出成形機の駆動手段を作動させることにより、可動側金型２１を固定側金型１１から離反させて、金型装置１を型開状態に移行させる。この場合、基材Ｄ１は、可動側金型２１に残った状態で固定側金型１１から離型させられる。次いで、突き出しピン２７および突き出しスリーブ２５を固定側金型１１側に移動させることにより、ランナーＲｕ１内に残った樹脂材および基材Ｄ１が押し出される。これにより、基材Ｄ１が製造される。この場合、図４に示すように、基材Ｄ１の中心部には、中心孔Ｄ１ｈと共に円筒状リングＤ１ｒが形成されている。また、基材Ｄ１の一方の面（以下「表面Ｄａ」ともいう）における所定エリアには、スタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂにおける微細凹凸が転写されてグルーブ（図示せず）が形成される。
【００２２】
このように、この金型装置１によれば、ミラー面１３ｂから突出するスタンパーホルダー１５における部位Ｅの外周面１５ｂをスタンパー１６の内周面１６ｃに対して相補的形状に形成したことにより、スタンパー１６の内周面１６ｃ全体がスタンパーホルダー１５の外周面１５ｂに面接触した状態でスタンパー１６がスタンパーホルダー１５によって保持される。したがって、従来のスタンパー（１９）と内周側スタンパーホルダー（１８）とが線的に接触している従来の金型装置（１０）と比較して、スタンパーホルダー１５とスタンパー１６との間の摩擦力が増大するため、スタンパーホルダー１５によるスタンパー１６に対する保持力を高めることができると共にスタンパー１６の摩滅を抑制することができる。したがって、成形中におけるスタンパー１６の位置ずれ（偏心）を確実に防止して、高い精度でスタンパー１６を位置決めできる結果、高品質の基材Ｄ１を成形することができる。また、スタンパー１６の内周面１６ｃとスタンパーホルダー１５の外周面１５ｂとの間に隙間が形成されないため、基材Ｄ１の表面におけるバリの発生を回避することができる。また、スタンパーホルダー１５の端面１５ａとスタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂにおける挿入孔１６ａ側の口縁とが面一となるようにスタンパーホルダー１５におけるミラー面１３ｂからの突出長さを規定したことにより、基材Ｄ１の表面における不要な段差の発生を回避することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、スタンパーホルダー１５は、図５に示す構成の金型装置２に採用することもできる。なお、以下の金型装置２についての説明において、金型装置１と同一の構成要素については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この金型装置２は、同図に示すように、金型装置１における固定側金型１１のスプルーブッシュ１４に代えてスプルーブッシュ３４が配設されている。また、金型装置１における可動側金型２１のゲートカットスリーブ２６に代えてゲートカットスリーブ４６が配設されている。この金型装置２では、固定側金型３１および可動側金型４１を型閉した際に、同図に示すように、ゲートカットスリーブ４６の上面および突き出しピン２７の先端面と、スプルーブッシュ３４の内周面とによって円盤状のランナーＲｕ２が形成される。また、両金型３１，４１によって形成されるキャビティＣａ２は、扁平な円板状空間となる。したがって、この金型装置２を用いた場合、図６に示す基材Ｄ２が成形される。この基材Ｄ２は、同図に示すように、光記録媒体の装着用中心孔としての中心孔Ｄ２ｈがその中心部に形成される。
【００２４】
また、スタンパーホルダー１５に代えて、図７，８に示すスタンパーホルダー５５を金型装置１（または２）に採用することもできる。この場合、スタンパーホルダー５５は、スタンパーホルダー１５の部位Ｅに相当する部位Ｆがスタンパーホルダー１５のその部位Ｅよりも一例として０．０２ｍｍ（スタンパー１６における挿入孔１６ａの口縁近傍部分の凹み量と等しいかほぼ等しい長さ）程度長く形成されてスタンパー１６のグルーブ成形面１６ｂと面一となるように形成されると共に、その先端にリング状の係合部５５ａが形成されている。この場合、係合部５５ａは、スタンパー１６の挿入孔１６ａにスタンパーホルダー５５を嵌め込んで固定側金型１１（または３１）に取り付けた際に、スタンパー１６における挿入孔１６ａの口縁部分に係合可能に構成されている。このスタンパーホルダー５５によれば、スタンパーホルダー１５と同様にして、逆テーパ面状に形成されてスタンパー１６の内周面１６ｃと相補的形状に形成された部位Ｆの外周面５５ｂの全域（全部）または一部と、スタンパー１６の内周面１６ｃとが互いに面接触するため、スタンパー１６との間の摩擦力が増大する結果、スタンパーホルダー５５によるスタンパー１６に対する保持力を高めることができる。また、同様にして、スタンパー１６の摩滅を抑制することができる。したがって、成形中におけるスタンパー１６の位置ずれ（偏心）を確実に防止して、高い精度でスタンパー１６を位置決めできる結果、高品質の基材Ｄ１（またはＤ２）を成形することができる。
【００２５】
また、上記の実施の形態では、情報記録媒体の一例としての光記録媒体用の基材Ｄ１（またはＤ２）を形成する例を挙げて説明したが、本発明に係る金型部品および金型装置は、情報記録媒体であるディスクリートトラック型記録媒体に対しても適用できるのは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る金型部品および金型装置によれば、スタンパーにおける挿入孔を形成する内周面を成形面側がその裏面側よりも拡径するテーパ面状に形成すると共にスタンパーにおける挿入孔の口縁部分を挿入孔に向けて次第に凹む斜面に形成し、スタンパーの内周面に対向する外周面の全部がこの内周面と面接触する逆テーパ面に形成し、かつ挿入孔に嵌め込まれた状態においてキャビティ側の端面が成形面から凹むように形成されて成形面における挿入孔の口縁と面一となるようにスタンパーホルダーを構成したことにより、情報記録媒体用基材を成形する際に、情報記録媒体用基材の表面における不要な段差の形成を回避することができる。また、スタンパーの内周面とスタンパーホルダーの外周面との間に隙間が形成されないため、この基材の表面におけるバリの発生を回避することができる。したがって、この金型部品および金型装置によれば、高品質の情報記録媒体用基材を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る金型装置１の構成を示す断面図である。
【図２】金型装置１におけるスタンパーホルダー１５の構成を示す一部を切り欠いた正面図である。
【図３】図１におけるスタンパーホルダー１５の部位Ｅ付近の要部拡大図である。
【図４】基材Ｄ１の正面断面図である。
【図５】他の実施の形態に係る金型装置２の構成を示す断面図である。
【図６】基材Ｄ２の正面断面図である。
【図７】スタンパーホルダー５５の構成を示す一部を切り欠いた正面図である。
【図８】スタンパーホルダー５５でスタンパー１６を取り付けた状態におけるスタンパーホルダー５５の部位Ｆ付近の要部拡大図である。
【図９】従来の金型装置（１０）におけるスタンパー（１９）と内周側スタンパーホルダー（１８）との接触状態を説明するための要部拡大図である。
【図１０】従来の金型装置６１におけるスタンパー６４とスタンパーホルダー６２との接触状態、および金型装置６１によって成形された基材６５の構成を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１，２金型装置
１５，５５スタンパーホルダー
１５ａ端面
１５ｂ，５５ｂ外周面
１６スタンパー
１６ａ挿入孔
１６ｃ内周面
Ｄ１，Ｄ２基材

Claims

情報記録媒体用基材の表面に微細凹凸を形成可能な成形面を有するスタンパーと、当該スタンパーの中央部に形成された挿入孔に嵌め込まれて当該スタンパーを保持するスタンパーホルダーとを備えて、情報記録媒体用基材を成形する金型装置の金型に装着可能に構成され、
前記スタンパーにおける前記挿入孔を形成する内周面は、前記成形面側がその裏面側よりも拡径するテーパ面状に形成され、当該スタンパーにおける当該挿入孔の口縁部分が当該挿入孔に向けて次第に凹む斜面に形成され、
前記スタンパーホルダーは、前記スタンパーの前記内周面に対向する外周面の全部が当該内周面と面接触する逆テーパ面に形成され、かつ前記挿入孔に嵌め込まれた状態においてキャビティ側の端面が前記成形面から凹むように形成されて当該成形面における当該挿入孔の口縁と面一となるように構成されている金型部品。
請求項１記載の金型部品が装着されている金型装置。