JP4698551B2 - ディスク基板の成形方法 - Google Patents

Description

この発明は、光ディスクなどのディスク基板の射出成形に用いられる金型を使用したディスク基板の成形方法に関するものである。

ディスク基板用成形金型では、スプルブッシュを中央部に有する固定型と、そのスプルブッシュと対向するパンチを中央部に進退自在に有する可動型とにより、ディスク基板のキャビティを形成しており、そのキャビティのスプルブッシュが臨む中央部を、上記パンチの先端周縁が嵌合する円形の凹所に形成して、成形後のパンチ先端の圧入によりディスク基板の中央部を穴部に打抜いて、凹所に生じた円形板の切断によりスプルを除去している。

この切断されたスプルを型開時にスプルブッシュから抜き出して可動型側にロックし、ディスク基板の離型前又は離型後に可動型から取り外すまで保持する手段として、可動型側にスプルロック部を設けている。通常のスプルロック部は、パンチの中央に穿設したスプル突出ピンのピン孔の開口内を内周面がアンダカットの樹脂溜りに形成し、樹脂溜りにより形成されたスプル中央部を冷却固化して保持している。

この樹脂溜りにより生じたスプル中央部は厚肉に形成されるため、ディスク基板が冷却固化してもスプル中央部の冷却が不十分で半固化状態にあることが多く、打抜後のパンチ戻し時にスプル中央部がスプルロック部から抜け外れて固定型側に移り易くなる。スプルの取出装置は可動型側に保持されているスプルを対象設置されていることから、固定型側に移ったスプルを取出すことができず、そのときには成形を一時停止してスプルを固定型から除去することになる。このようなことからディスク基板の射出成形では、冷却時間を樹脂溜りの樹脂が冷却固化するまでの時間に設定して行っている。

この冷却時間は成形サイクル時間に影響を与えることから、従来では樹脂溜りをパンチ中央部のピン挿通孔の開口よりも拡大して浅く設けたり、或いはキャビティとは別にパンチを冷却して樹脂溜りの樹脂の冷却固化を促進している。また円柱状の固定パーツの周囲に管状のゲートカットパンチを嵌合した金型のなかには、固定パーツ内のスプル突出ピンの先端に突出部を設け、その突出部を固定パーツの開口内の樹脂溜りに位置させて樹脂の薄肉化と冷却効率の向上とを図り、薄肉化に伴う型開時の可動型側への不均一な引張力の発生を、樹脂溜りと固定パーツの先端面の外周縁とに設けた複数個所のアンダーカット溝とにより防止して、ディスクゲートが破断しないようにしているものもある。
特開２００２−１９２５７８号公報 特開２００６−１５０６３８号公報 特開２００３−２１１５０５号公報

スプル冷却の促進手段として、樹脂溜りをピン挿通孔の開口よりも拡大して浅く設け、スプル中央部を薄肉に形成すると、アンダーカットに形成した樹脂溜り周壁の開口縁に対して、樹脂溜り下のスプル突出ピンの外周縁が接近して位置するようになる。これによりピンの突出応力が開口縁に集中し易くなって、スプル中央部が破損し易くなる。また冷却手段を設けた場合には、摺動するパンチに冷却回路やシール手段などを設ける必要があることから可動型の構造が複雑となり、金型管理にも手数を要するようになる。

また固定パーツ内のスプル突出ピンの先端に突出部を設けて、樹脂溜りの樹脂の薄肉化により冷却を図り、薄肉化に伴う開時の可動型側への不均一な引張力の発生を、樹脂溜りと固定パーツの先端面の外周縁とに設けた複数個所のアンダーカット溝とにより防止した場合には、固定パーツ先端面の外周縁のアンダーカット溝では射出充填時の樹脂により塞がれて、封じ込められた溝内の空気抵抗により樹脂が溝の奥深く入り難くなる。このためアンダーカット溝のみによりスプルロックを行えるほどに溝を深く形成することができず、その効果は固定パーツ内のアンダーカットを要する樹脂溜りとの併用に留まる。

この発明は、上記従来のスプル冷却における課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、スプル中央部を厚肉に形成することなく、スプルを打抜形成した後のスプルロックを、パンチによる樹脂の圧縮によりパンチ先端面にて確実に行い得る新たなディスク基板成形方法を提供することにある。

上記目的によるこの発明は、スプルブッシュを中央部に有する固定型と、そのスプルブッシュと対向する先端面が平坦な円柱状のパンチを中央部に摺動自在に有する可動型とにより、ディスク基板のキャビティを形成し、そのキャビティのスプルブッシュが臨む中央部を、上記パンチの先端周縁が嵌合する円形の凹所に形成したディスク基板の成形金型において、上記パンチの先端面にアンダーカット溝によるスプルロック部を設け、かつパンチが内部に備えるスプル突出ピンの先端面をパンチ先端面と同一面に位置させた状態のまま、前記キャビティに溶融樹脂を充填すると共に、前記スプル突出ピンを備える前記パンチを前記円形凹所内に押し込んでディスク基板の中央に中央穴を打ち抜き形成する、というものである。

また上記スプルロック部は、上記スプル突出ピンの先端外周縁から離れたパンチ先端面に連続又は断続して環状に設けたアンダーカット溝からなり、またはパンチ中央部の挿入孔の開口からパンチの先端外縁の手前までのパンチ先端面に円周方向に間隔を空けて半径方向に設けた複数のアンダーカット溝からなる、というものである。

上記構成では、上記パンチの先端面にアンダーカット溝によるスプルロック部を設け、そのスプルロック部によりパンチ先端面に形成されるスプルの円形板を保持して、スプル中央部の厚肉部をなくしたので、スプルロックをパンチ中央部のブロック状の樹脂により行う場合よりもスプル冷却時間が短く済み、パンチを積極的に冷却する手段も不要となる。

またパンチの先端面にアンダーカット溝によるスプルロック部を設けたことにより、射出充填時の樹脂により塞がれて樹脂が溝の奥深く入り難い状態となっても、パンチによる打抜時の凹所内の樹脂の圧縮により溝内の樹脂が圧迫されて、溝内の空気抵抗で樹脂の入り難い溝奥にも確実に樹脂が及ぶようになり、また圧縮力により冷却固化による樹脂の収縮も防止されることから、冷却固化の促進と相俟ってスプルロックが確実に行われて、パンチ戻し時にスプルがスプルブッシュ側に移って残るようなことがない。またピン先端面が平坦なので薄肉に形成された円形板の突出破りによる離型不良も生じに難い。

図１は、固定型側にスタンパを備えた情報記録ディスク基板（以下ディスク基板という）の成形用金型の１例を示すものである。

１は固定型、２は可動型で、両金型の型閉によりディスク基板を成形する円形のキャビティ３がパーティング面に形成される。このキャビティ３は両金型の対向面に埋設した鏡面盤４，５と、固定型１の鏡面盤中央に嵌装したスプルブッシュ６の周囲の内側スタンパ押え７と、鏡面盤４の外周囲の外側スタンパ押え８との間に形成されており、その鏡面盤４による固定型側のキャビティ型面に情報信号溝・ピットが刻まれたスタンパ９を取り付けている。またキャビティ３のスプルブッシュ６が臨む中央部には円形の凹所１０が形成してある。

上記可動型２の鏡面盤５の中央部にはスリーブ１１が嵌着してある。このスリーブ１１の内部にはディスク基板の突出スリーブ１２が摺動自在に挿入してあり、その突出スリーブ１２に円柱状のパンチ１３を挿入して平坦な先端面をスプルブッシュ６に対向させてある。このパンチ１３は中央に穿設した軸方向の挿通孔１４に先端面が平坦なスプル突出ピン１５を摺動自在に備えている。

上記パンチ１３の先端は上記凹所１０と同径で、上記突出スリーブ１２から設定寸法だけ突出して、先端周縁と凹所周縁とにより円形のキャビティゲートを形成している。このキャビティゲートはパンチ１３の突出による先端周縁と凹所周縁との嵌合により遮断される。また挿通孔内の上記スプル突出ピン１５は、先端面がパンチ１３の先端面と一致するところまで挿入されており、それにより挿入孔１４の開口を常時塞いで樹脂溜りが生じないようにしてある。

１６はパンチ１３の先端面に設けたスプルロック部で、外溝壁１６ａを溝底面から内向きに傾斜形成してアンダーカットとなし、内溝壁を溝底面から外向きに傾斜形成した環状のアンダーカット溝１６ｂからなる。このアンダーカット溝１６ｂは、スプル突出ピン１５とパンチ１３の先端外縁の両方から離れた部位のパンチ先端面に同心円に連続又は断続（図は省略）して設けられている。

図４は、上記金型が備えるパンチ１３の動作説明図である。
図４（Ａ）、固定型１と可動型２を型締したのち、溶融樹脂の射出充填を行うと、樹脂１７はスプルブッシュ６から凹所１０の開口周縁とパンチ先端周縁との間のゲートを経てキャビティ３に充填される。また凹所１０で樹脂１７の一部１７ａが上記スプルロック部１６のアンダーカット溝１６ｂに入り込むようになるが、その樹脂により溝内に封じ込められた空気の抵抗で樹脂が溝の奥まで深く入り難い個所も生ずる。

図４（Ｂ）、射出充填後に凹所１０の樹脂が完全に固化しないうちにパンチ１３を内部のスプル突出ピン１５と共に前進移動して凹所内に押し込むと、パンチ先端周縁が開口周縁内と嵌合してゲートカットが行われ、ディスク基板１８の中央にパンチ１３と同径の中央穴が打抜形成される。この打抜により切り放された凹所内の樹脂はスプル１７ｂと一体の円形板１７ｃとなる。

またパンチ１３の押込みと同時に凹所内の樹脂も圧縮される。この圧縮力によりアンダーカット溝１６ｂでは樹脂１７ａが圧迫されて、溝内の空気抵抗で樹脂の入り難い溝奥にも確実に樹脂が及ぶようになる。また圧縮力により保圧された状態となるので、冷却固化による樹脂の収縮も防止される。

このようにアンダーカット溝１６ｂに圧入された樹脂１７ａは、溝底面や両溝壁と密着することと、溝内の樹脂の肉厚がパンチ先端部内に設けた従来の樹脂溜りにブロック状で留まる樹脂より小さく、接触面積も広くなることから冷却を受け易くなり、パンチ冷却を要するまでもなく冷却固化が早く済むようになる。

図４（Ｃ）、ディスク基板１８が固化したらパンチ１３をスプル突出ピン１５と共に元の位置に戻すと、溝内に圧入された樹脂１７ａも既に冷却固化していて、外溝壁１６ａのアンダーカットにより溝内からの抜け出しが阻止されていることと、円形板１７ｃの片面がパンチ先端面とピン先端面とに密着していることとにより、スプルブッシュ６側の付着力よりもパンチ側のロック力が勝って、スプル１７ｂはパンチ先端面から離れることなくスプルブッシュ６から抜け出し、可動型２のパンチ先端面に保持される。

図４（Ｄ）、型開後に、上記スプル突出ピン１５を突出作動して平坦なピン先端面により円形板１７ｃの中央部を押圧すると、円形板１７ｃでは中央部がパンチ先端面から突き上げられて撓みが生じ、その撓みによりアンダーカット溝１６ｂの樹脂１７ａが強制的に溝内から斜めに抜き出されてアンダーカットの外溝壁１６ａから外れ、円形板１７ｃがスプル１７ｂと共にパンチ先端面から離型する。このスプル離型後に突出スリーブ１２を突出作動して、ディスク基板１８の可動型側のキャビティ面から離型が行われる。この離型はピン先端面が平坦なので円形板１７ｃが薄肉に形成されていても突出破りが生ずることなく常に確実に行われる。

図５は、スプルロック部１６を、パンチ１３の先端面の半径方向に間隔を空けて設けた複数のアンダーカット溝１６ｂにより構成した場合を示すものである。図ではアンダーカット溝１６ｂを、上記挿入孔１４の開口からパンチ１３の先端外縁の手前まで溝壁の傾斜方向を同一にして四方に設けているが、場合によっては挿入孔１４の開口から離して先端外縁の手前まで設けてもよく、その数も金型設計に応じて設定することができる。半径方向のアンダーカット溝１６ｂでは、凹所内の樹脂の流れ方向に位置するので、射出充填時の樹脂が環状の場合よりも流入がスムーズとなる。

上記スプルロック部１６の何れにおいても、アンダーカット溝１６ｂは溝内の樹脂の冷却効率を考慮して設定される。溝深さが浅過ぎると外溝壁１６ａのアンダーカットによるスプルロックが不十分となって、パンチ１３を元に戻した際にスプルが上記スプルブッシュ６から抜けきらずに固定型側に残り易くなる。またアンダーカットの傾斜角度によっては、溝内の樹脂が抜出し抵抗により千切れて残り易くなるが、溝深さに応じてパーティング面の垂線に対するアンダーカットの傾斜角度を５〜２０°の範囲に設定し、その設定角度からアンダーカットの外溝壁１６ａと対面する内溝壁の傾斜角度を樹脂の抜出し抵抗とならない角度（例えば外溝壁：アンダーカット１５°、内溝壁：３０°）とすることで、溝内の樹脂の千切れ残りを防止することができる。

この発明に係わるディスク基板成形用金型の要部断面図である。 可動型中央部の正面図である。 同上の断面図である。 射出充填とゲートカット及びスプル離型の各工程を順に示す説明図である。 スプルロック部の他の実施形態を示すパンチ先端の正面図である。 同上の縦断面図である。

１ 固定型
２ 可動型
３ キャビティ
４，５ 鏡面盤
６ スプルブッシュ
９ スタンパ
１０ 凹所
１２ 突出スリーブ
１３ パンチ
１４ 挿入孔
１５ スプル突出ピン
１６ スプルロック部
１６ａ アンダーカットの外溝壁
１６ｂ アンダーカット溝
１７ 樹脂
１７ａ 溝内の樹脂
１７ｂ スプル
１７ｃ 円形板
１８ ディスク基板

Claims (3)

1. スプルブッシュを中央部に有する固定型と、そのスプルブッシュと対向する先端面が平坦な円柱状のパンチを中央部に摺動自在に有する可動型とにより、ディスク基板のキャビティを形成し、そのキャビティのスプルブッシュが臨む中央部を、上記パンチの先端周縁が嵌合する円形の凹所に形成したディスク基板の成形用金型において、
   上記パンチの先端面にアンダーカット溝によるスプルロック部を設け、かつパンチが内部に備えるスプル突出ピンの先端面をパンチ先端面と同一面に位置させた状態のまま、前記キャビティに溶融樹脂を充填すると共に、前記スプル突出ピンを備える前記パンチを前記円形凹所内に押し込んでディスク基板の中央に中央穴を打ち抜き形成することを特徴とするディスク基板の成形方法。
2. 上記スプルロック部は、上記スプル突出ピンの先端外周縁から離れたパンチ先端面に連続又は断続して環状に設けたアンダーカット溝からなることを特徴とする請求項１記載のディスク基板の成形方法。
3. 上記スプルロック部は、パンチ中央部の挿入孔の開口からパンチの先端外縁の手前までのパンチ先端面に円周方向に間隔を空けて半径方向に設けた複数のアンダーカット溝からなることを特徴とする請求項１記載のディスク基板の成形方法。

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