JPH0811165A - 光ディスク用金型及びハブ付き光ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ハブを構成する磁性体円板とハブ基体及び光デ
ィスク基板の三者を同時一体化成形する金型並びに該金
型を用いた光ディスクの製造方法を提供する。 【構成】光ディスク製造用の固定型と可動型とから成る
金型において、固定型は１）ノズルタッチ部、後端部を
下記ゲートカットピンと同径としたスプルー部およびハ
ブ基体の一面を形成するセンターゲート部を有するスプ
ルーブッシュ、２）このセンターゲート部と連通して光
ディスクの情報記録面を形成するスタンパーとこれを保
持する鏡面から成り、可動型はａ）移動型のスタンパー
と共にキャビティ部を構成する鏡面、ｂ）その中心にあ
るエジェクトピストンの先端垂直面にハブの磁性体円板
を垂直に取付け、さらにハブ基体を形成する円筒状セン
ターゲート部、ｃ）エジェクトピストンの中心を貫通
し、ハブ中心孔と同径で前後に摺動自在のゲートカット
ピンから成る光ディスク用金型、及び該金型を用いた光
ディスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の外部
記憶媒体として用いられる光ディスクの成形用金型およ
びこれを用いたハブ付き光ディスクの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の一例を図面を用いて説明す
る。図６は取付ハブ４と光ディスク基板２を示す斜視図
であり、別々に作製する。取付ハブ４はディスク駆動装
置（図示せず。以後ドライブと呼ぶ。）の光ディスク保
持および回転用のスピンドルに磁着、嵌合させるために
磁性体円板６を光ディスク基板２と同質のハブ基体９に
包含したものであり、通常は金型内の突起部に磁性体円
板６の中心にある取付孔８を嵌合させ、複数のゲート部
５（以下、金型の空洞箇所には・・・部を付し、樹脂充
填後の箇所には部を付けない。）から溶融樹脂を射出充
填して射出成形により該円板６を包含した取付ハブ４を
一体成形している。一方、光ディスク基板２は、該基板
の中心に当たるセンターゲート部からキャビティー部に
溶融樹脂を射出充填して成形している。このセンターゲ
ート部は金型内のゲートカット機構でカットされ、金型
から取り出された光ディスク基板２には図６の基板中心
孔３が形成されている。次にこの２つのパーツを接合す
るが、基板２の中心孔３に取付ハブ４の取付孔８の中心
を合致させ、両者を超音波溶着、紫外線硬化接着剤等に
より結合して一体化させている。この種の製造方法とし
ては特開昭62-192945 号公報、特開昭62-223833 号公
報、特開昭63-96754号公報等が挙げられる。

【０００３】このような製造方法における光ディスク用
金型は、前述した如く光ディスク基板を形成するキャビ
ティ部とこのキャビティ部の中心のセンターゲート部、
このセンターゲートをカットするゲートカット機構が主
な構成要素となっている。これらの技術を改良し、ハブ
を光ディスク成形時に同時に接着させる方法として特開
平3-96311 号公報が提案されている。この発明の要旨
は、先ず光ディスク基板となるキャビティ部のセンター
ゲート部と取付ハブを、段差の付いた入れ子を介して同
軸に設定する。次にこのセンターゲート部からキャビテ
ィ部、入れ子の段差小径部、取付ハブ部に樹脂を射出充
填する。冷却後取付ハブを金型内の移動機構により入れ
子と共に移動させ、光ディスク基板の内径部に入れ子の
段差部に充填された樹脂成形部を嵌合させると共に、入
れ子の後進と連動して光ディスク基板のセンターゲート
部を分離するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
を以下に述べる。図６に示したような従来技術は、取付
ハブと光ディスク基板の両者に関して各々の金型と成形
工程が必要であり、この取付ハブと光ディスク基板の中
心を合致させる工程、さらに両者を接合する工程の合計
４工程が必要となる。このため工程の複雑化に起因する
歩留まりの低下が著しく製造原価高が問題になってく
る。また、中心合致工程及び接合工程は特に時間がかか
り、製造能力を高めるにはこれらのラインを増やす必要
があり、投資金額も大きくなるという欠点を合わせ持
つ。更に取付ハブ及び光ディスク基板は同心が必要であ
るが、接合時にズレが生じ易く不良品が発生し易い等の
多くの問題点を持っていた。一方、これを解決すべく提
案された取付ハブを入れ子を介して同時成形する方法に
よれば、前記の問題点は解決されているが、入れ子がセ
ンターゲートと取付ハブを接合するために移動する際に
は、センターゲートが非常に薄いために樹脂が短時間に
冷却されて半凝固状態となり、接合が完全に出来ずに不
良が多発する問題がある。さらに入れ子の段差大径部を
同径の金型内を摺動させるためには、入れ子の寸法精度
を高める必要があり、製造コストが高くなるし、動作不
良も発生し易い等の問題点がある。本発明の目的は、こ
のような問題点を解決して、磁性体円板とハブ基体と光
ディスク基板の三者同時一体化成形を可能とする金型及
びこの金型を用いた光ディスクの製造方法を提供し、高
寸法精度の確保、製造工程の短縮化及びコスト削減を図
ろうとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため金型の作動機構を中心に設計を進め、実験
機により樹脂の射出成形条件を確立して本発明を完成し
たもので、その要旨は、光ディスク製造用の固定型と可
動型とから成る金型において、固定型は射出成形機のノ
ズル側から、１）ノズルタッチ部、後端部を下記ゲート
カットピンと同径としたスプルー部およびハブ基体の一
面を形成するセンターゲート部を有するスプルーブッシ
ュ、２）このセンターゲート部と連通して光ディスクの
情報記録面を形成するスタンパーとこれを保持する鏡面
から成り、可動型はａ）固定型のスタンパーと共にキャ
ビティ部を構成する鏡面、ｂ）該鏡面の中心にあるエジ
ェクトピストンの先端垂直面にハブの磁性体円板が垂直
に取付けられ、さらにハブ基体が形成される円筒状セン
ターゲート部を有し、かつｃ）エジェクトピストンの中
心を貫通し、ハブ中心孔と同径で前後に摺動自在のゲー
トカットピンから成ることを特徴とする光ディスク用金
型、並びに前記金型のノズルタッチ部を射出成形機のノ
ズルに接続し、金型を開いて可動型のセンターゲート部
に磁性体円板を垂直に設置し、外周リングを介して可動
型を固定型に嵌合して成形用空胴部を形成する。次いで
ノズルより射出された溶融樹脂は、スプルー部を通って
センターゲート部、キャビティー部を充填し、ゲートカ
ットピンを前進させてハブ基体にハブ中心孔を開けると
同時にスプルー後端に達してセンターゲート部を切断
し、スプルーをノズル側に押しやって後、温調回路に流
されている冷却水で冷却され固化する。最後にゲートカ
ットピンを後退させ、可動型を後進させて金型を開放
し、エジェクトピストンを前進させてハブ付き光ディス
クを取り出すことを特徴とするハブ付き光ディスクの製
造方法であり、ハブについては、ハブを構成するハブ基
体の円周上に少なくとも１カ所以上の切っ欠き部または
突起部を持ち、かつハブを構成する磁性体円板のハブ基
体との接着面が粗面であるというものである。

【０００６】以下、本発明を図面に基づいて金型と製造
方法を詳細に説明する。図１は金型の全体説明用縦断面
図であり、ハブ付き光ディスク29（図４）成形用の金型
10は固定型27と可動型28から構成されている。固定型27
はその一端の中心にスプルー部13を持つスプルーブッシ
ュ40、射出成形機のノズル（図示せず）に接する半球凹
面のノズルタッチ部11及び射出成形機取付用ロケートリ
ング25を、他端にはキャビティー部18を構成し情報信号
を転写するスタンパー34、これを支持する鏡面32から構
成されている。他方可動型28は固定型側からその中心に
ハブ４（図４）を構成する磁性体円板６を垂直に支持す
るエジェクトピストン38、その中心にゲートカットピン
21及びキャビティー部18を構成する鏡面33を有し、他端
にはゲートカットピンリターン用スプリング37、エジェ
クトピストン駆動部39から構成されている。固定型27と
可動型28の接するパーティングライン26にはスタンパー
押え外周リング36と同内周リング35でスタンパー34を鏡
面32に固定している。

【０００７】以下、金型10の構成要素の細部を説明して
おく。 １）光ディスク成形用の金型10は、射出成形機のダイプ
レートに取付板24を介して直接ボルト締めされるか、締
め具により固定される。この際、金型10のキャビティ部
18の芯と射出成形機のノズルの芯が合致するように通常
ロケートリング25が設けられている。 ２）金型10は、通常パーティングライン26より固定型27
と可動型28に分割され、型開き動作によりキャビティ部
18内に成形されたハブ付き光ディスク29及びスプルー13
が取り出される。 ３）ノズルに接するノズルタッチ部11は、ノズルの形状
に合わせたように加工すれば良く、ノズルタッチ部11に
連通するスプルー部13については、ノズル側先端30の口
径はノズルの口径より小さくし、終端22はハブ４の中心
孔20と略同口径にし、先端30より終端22の方が大径とな
るようにテーパー状に形成すれば良い。図１ではノズル
タッチ部11とスプルー形成部13とを同一の部品としてい
るが、これは別個の部品にしても良いし、同等な効果を
得る構造であればどのように構成しても構わない。

【０００８】４）スプルー部13は、スプルー13が容易に
抜けるようにテーパー状に形成しているが、単独に温調
可能なように温調回路を設けると、スプルー13がより一
層抜け易くなるし、スプルーの特性が均一になることに
より、これに連通する光ディスク基板２の反りや複屈折
等の性能も向上する。 ５）温調回路31が埋め込まれた固定型27の鏡面32と可動
型28の鏡面33で作るキャビティ部18側の表面は、寿命向
上のためにＴi ＮやＴi Ｃ等のCVD 処理または PVD処理
等を施しても良いし、硬度が高い材料を採用しても良
い。固定型27の鏡面32にはスタンパー34が取付けられて
おり、光ディスク基板面に情報用ピットやグルーブを転
写する。図面では固定型27にスタンパー34が設けた場合
を示しているが、可動型28に設けても良い。 ６）スタンパー34はその内周孔を内周リング35で、外周
縁を外周リング36で金型10に配設しても良いし、直接金
型10に真空吸着等の手段で配設しても良い。内周リング
35及び外周リング36の金型10への固定は、ネジ締めや真
空吸着等の適当な手段を採用すれば良い。

【０００９】７）センターゲート部16はその中心でスプ
ルー部13と連通しており、スプルー部13の後端部22はハ
ブ４の中心孔20を通るゲートカットピン21と接する構造
となっている。また、センターゲート部16とキャビティ
部18とは円周方向全てにわたって溶融樹脂23がキャビテ
ィ部18に満たされるような空間を持つ。 ８）ハブ４を構成する磁性体円板６をセットするエジェ
クトピストン38は、その中心にハブ４と略同径の取付孔
を持ち、溶融樹脂が侵入しないようなクリアランスが採
用される。 ９）磁性体円板６のセンターゲート部16側面はキャビテ
ィ部18に溶融樹脂23が射出された後、冷却・固化する際
にセンターゲート部16で成形されるハブ基体９の表面と
接着、一体化される。磁性体円板６の材質は光ディスク
ドライブのスピンドルに磁気的に接合するように磁性
体、例えばフェライト系のステンレス鋼円板にすれば良
く、この磁性体円板６と樹脂で成形されるハブ基体９と
の一体化が強固になるよう、図５（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示したようにハブ基体９の円周側面に少なくと
も一カ所以上、切っ欠き部または突起部を設けても良い
し、磁性体円板６の一面をサンドブラスト等で粗面に仕
上げても良い。ハブ４の中心孔20は、ドライブのスピン
ドルがスムーズに入るようにその縁部をアール状、テー
パー状等に加工するのが望ましい。

【００１０】１０）ハブ４を挟んでスプルー部13と反対
側にハブ４の中心孔20と略同径のゲートカットピン21を
スプルー部13方向へ摺動可能に設ける。ハブ４の中心孔
20とゲートカットピン21との間のクリアランスは、この
隙間に樹脂が入り込まず、且つゲートカットピン21が抵
抗なく摺動するような値を採用する必要がある。ゲート
カットピン21はセンターゲート部16を通過してスプルー
部13の後端22まで摺動するよう、その後端は可動型28の
成形機取付部まで延びており、成形機に設けられるゲー
トカット機構やエジェクト機構により動作するように構
成されている。ゲートカットピン21が前進作動すると、
センターゲート部16のハブ基体９とスプルー13とは完全
に切り離され、成形機のノズル部にかかる保圧等の圧力
がかからず、光ディスクの複屈折制御が容易にできるよ
うになる。ゲートカットピン21の前後進動作は油圧また
は圧空ピストンシリンダー（図示せず）で行ない、金型
開放後の後進はゲートカットピンリターン用スプリング
37で行い、所定位置への定着はリミットスイッチと圧力
制御の連動又は直接圧力制御を使用する。 １１）成形終了後、ハブ４と一体化した光ディスク29を
取り出すために、ハブ４を押すエジェクトピストン38と
その駆動部39を可動型28内に設けるよう図示（図１）し
ているが、同様な動作をするものであれば任意の構成を
採れば良い。 １２）図示している各々の部品の材質、部品間クリアラ
ンス等は、各動作目的、温度、圧力等を考慮して選択、
採用されることが望ましい。

【００１１】次に上記金型10を使用してハブと光ディス
ク基板を一体成形する方法について述べる。先ず金型10
を開いてロボットアームでハブ４を構成する磁性体円板
６の表面をエジェクトピストン38の先端面にセットす
る。次に金型10を閉じ、射出成形機から図２のように溶
融樹脂23を射出し金型に充填する。ノズルから射出され
た溶融樹脂23はスプルー部13からセンターゲート部16を
経てキャビティー部18を充填し、続いて図３のようにゲ
ートカットピン21を油圧または圧空で作動させてスプル
ー13を切断し、温調回路31に流されている冷却水で冷却
され固化する。最後に可動型28を後進しつつエジェクト
ピストン38を前進させてセンターゲート部16に成形され
たハブ４を押し出せばハブ付き光ディスク29が得られ
る。

【００１２】

【作用】本発明の最大の特徴は、固定型のスプルーブッ
シュ40の可動型28側表面と可動型のエジェクトピストン
38の固定型側表面との間のセンターゲート部16でハブ４
を構成するハブ基体９を成形し、同時にセンターゲート
部16に連通するキャビティー部18で光ディスク基板が成
形され、さらに予め可動型28鏡面33の中心に垂直にセッ
トしておいた磁性体円板６を同時に接合することが出来
る金型にあり、ハブ付き光ディスクの一体成形を可能と
した。

【００１３】本発明の適用範囲は、熱可塑性合成樹脂を
素材とするハブ付き記録媒体にあり、光ディスク、光磁
気ディスク、磁気ディスク等が挙げられ、そのサイズは
3.5、5.25、 ８インチ等が挙げられるが、他の機能用ディ
ス基板、ディスクサイズにも適用できることはいうまで
もない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４により
具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるもので
はない。 （実施例）図１は本発明の一実施例としての光ディスク
成形用金型10を示す断面図、図２は図１における金型10
内に溶融樹脂23を射出充填した状態を示す説明図、図３
はゲートカットピン21が摺動してゲートカットした時点
（このあと溶融樹脂を冷却固化する）を示す説明図、図
４は金型10から取り出したハブ付き光ディスク29とスプ
ルー13を示す断面図である。

【００１５】先ず、予め射出成形機のノズル（図示せ
ず）に金型10のノズルタッチ部11を接続する。金型10は
3.5インチの光磁気ディスクに適用した場合を示してい
る。またハブ４用磁性体円板６としてはフェライト系ス
テンレス鋼（SUS 430 、外径13.0mm、内径4.0mm 、板厚
0.5mm ）を用いた。ステンレス系鋼材スタバックス（ウ
ッデホルム社製商品名）で製造された鏡面32、33を固定
型27、可動型28に嵌合し、固定型27、可動型28共に各々
別の金型温調器（図示せず。熱媒体は水、オイル、電熱
等が使用される。）に接続される温調回路31を設ける。
別にスプルー部13が中心に設けられているスプルーブッ
シュ40とスタンパー押え内周リング35を鏡面32に同軸嵌
合させる。固定型27の鏡面32の表面には光ディスク基板
２の表面にグルーブおよびピットを転写形成するための
スタンパー34（ニッケル製）がスタンパー押え内周リン
グ35および外周リング36により密着保持される。一方、
可動型28に嵌合された鏡面33の中心部にハブ４の磁性体
円板６の表面をエジェクトピストン38の表面に取り付け
る。可動型28を閉じた時に、この磁性体円板６の位置合
わせと保持およびゲートカット用のゲートカットピン21
が磁性体円板６の中心孔20を通してゲートカット部の表
面位置に設定される。

【００１６】次いで溶融樹脂23は図２に示すように、ノ
ズルよりスプルー部13を経てセンターゲート部16を通過
しキャビティ部18に充填されて、磁性体円板６を接着し
た円筒蓋状ハブ基体９とディスク基板２が一体化し、情
報記録パターンが転写されたハブ付き光ディスク29が成
形される。その後、図３のようにゲートカットピン21を
摺動前進させ、ゲートカット（センターゲート部（ハブ
基体）16の厚さは0.5mm に設定されている）が行われ、
円筒蓋状ハブ基体９に中心孔20が開き、同時にスプルー
13が該基体９からカット分離されてノズル側に押しやら
れる。次いで充填成形部の冷却・固化およびハブ用磁性
体円板とハブ基体とが接着するための設定時間（約15秒
間）経過後、最後に可動型28を開くと同時にエジェクト
ピストン38を前進させ、ゲートカットピン21を後進させ
ると図４に示したハブ付き光ディスク29およびスプルー
13が金型10より取り出される。光ディスク成形用樹脂に
はポリカーボネート樹脂 パンライトAD-5500 （帝人化
成社製商品名）を使用した。以上のような金型10を用
い、前述した工程を経て作製したハブ付き光ディスク29
の複屈折率を測定したところ、従来の取付ハブ付き光デ
ィスクと同等以上の値およびバラツキが得られた。ま
た、反り等の機械特性も規格を満足するものが安定して
得られた。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、射出成形の工程でハブ
を光ディスク基板に接合可能となり、一工程でハブ付き
光ディスクを作製出来るので、光ディスクの製造工程の
大幅短縮、コスト削減、生産効率向上となり、加えて光
ディスク基板へのハブの取付強度が低下することなく、
取付精度も上がり、品質の確保と信頼性の向上が可能と
なり、産業上その利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型の一例を示す縦断面図である。

【図２】図１のハブ成形部を中心とした射出成形時の詳
細縦断面図である。

【図３】図１のハブ成形部を中心とした射出成形後ゲー
トカットピン作動時の詳細縦断面図である。

【図４】本発明の金型を用いて射出成形されたハブ付き
光ディスクとスプルーを示す縦断面図である。

【図５】本発明のハブのハブ基体および磁性体円板の構
造を示す説明図である。 （ａ）切っ欠き部を持つハブ基体の斜視図である。 （ｂ）突起部を持つハブ基体の斜視図である。 （ｃ）接着面が粗面である磁性体円板の縦断面図であ
る。

【図６】従来技術の取付ハブを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 光ディスク
基板 ３ 基板中心孔 ４ 取付ハブ、
ハブ ５ ゲート ６ 磁性体円板 ７ 情報信号ゾーン ８ 取付孔 ９ ハブ基体 10 金型 11 ノズルタッチ部 13 スプル
ー、スプルー部 16 センターゲート、センターゲート部 18 キャビティー、キャビティー部 20 ハブ中心孔 21 ゲートカットピン 22 スプルー後
端、スプルー後端部 23 溶融樹脂 24 取付板 25 ロケートリング 26 パーティン
グライン 27 固定型 28 可動型 29 ハブ付き光ディスク 30 スプルー先
端、スプルー先端部 31 温調回路 32 固定型鏡面 33 可動型鏡面 34 スタンパー 35 スタンパー押え内周リング 36 スタンパー
押え外周リング 37 ゲートカットピンリターン用スプリング 38 エジェクトピストン 39 エジェクトピス
トン駆動部 40 スプルーブッシュ 41 エジェクトピ
ン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 3/70 Ａ 7525−5Ｄ 7/26 ５１１ 7215−5Ｄ 23/00 Ｃ // Ｂ２９Ｌ 17:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスク製造用の固定型と可動型とから
   成る金型において、固定型は射出成形機のノズル側か
   ら、１）ノズルタッチ部、後端部を下記ゲートカットピ
   ンと同径としたスプルー部およびハブ基体の一面を形成
   するセンターゲート部を有するスプルーブッシュ、２）
   このセンターゲート部と連通して光ディスクの情報記録
   面を形成するスタンパーとこれを保持する鏡面から成
   り、可動型はａ）固定型のスタンパーと共にキャビティ
   部を構成する鏡面、ｂ）該鏡面の中心にあるエジェクト
   ピストンの先端垂直面にハブの磁性体円板が垂直に取付
   けられ、さらにハブ基体が形成される円筒状センターゲ
   ート部を有し、かつｃ）エジェクトピストンの中心を貫
   通し、ハブ中心孔と同径で前後に摺動自在のゲートカッ
   トピンから成ることを特徴とする光ディスク用金型。
2. 【請求項２】請求項１に記載の金型のノズルタッチ部を
   射出成形機のノズルに接続し、金型を開いて可動型のセ
   ンターゲート部に磁性体円板を垂直に設置し、外周リン
   グを介して可動型を固定型に嵌合して成形用空胴部を形
   成する。次いでノズルより射出された溶融樹脂はスプル
   ー部を通ってセンターゲート部、キャビティー部を充填
   し、ゲートカットピンを前進させてハブ基体にハブ中心
   孔を開けると同時にスプルー後端に達してセンターゲー
   ト部を切断し、スプルーをノズル側に押しやって後、温
   調回路に流されている冷却水で冷却され固化する。最後
   にゲートカットピンを後退させ、可動型を後進させて金
   型を開放し、エジェクトピストンを前進させてハブ付き
   光ディスクを取り出すことを特徴とするハブ付き光ディ
   スクの製造方法。
3. 【請求項３】ハブを構成するハブ基体の円周上に少なく
   とも１カ所以上の切っ欠き部または突起部を持つもので
   ある請求項２に記載のハブ付き光ディスクの製造方法。
4. 【請求項４】ハブを構成する磁性体円板のハブ基体との
   接着面が粗面である請求項２または３に記載のハブ付き
   光ディスクの製造方法。