JPH10309736A

JPH10309736A - 射出成形機及び射出成形方法

Info

Publication number: JPH10309736A
Application number: JP9137521A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yusa; 敦遊佐
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成形における溶融樹脂の流動性を向上
し、光学特性が均一な樹脂基板を製造する。【解決手段】射出成形機内の可動金型４及び固定金型
１２が型締めされて形成されたキャビティ７の末端部５
３は可動金型４の環状溝５１から固定金型１２の方に突
出可能な外径リング１４により画定される。溶融樹脂１
３がキャビティ７内に射出された後、キャビティ末端部
５３に到達する前に外径リング１４を突出させてキャビ
ティ末端部５３を閉鎖させる。外径リング１４の駆動機
構１９による移動は溶融樹脂のキャビティ７内の到達位
置と相関のあるスクリュー位置センサ２８からの検出信
号に基づいて回路２２にて制御される。溶融樹脂１３か
ら発生したガスをキャビティ末端部５３から逃がすこと
ができ、樹脂流動性が向上して転写率及び光学特性に優
れた基板を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型のキャビティ
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及び射出成形方法に関し、さらに詳
細には、可動金型と固定金型が型締めされることによっ
て形成されるキャビティ内での溶融樹脂の流動性に優
れ、高密度記録が可能な光ディスク用基板の成形に好適
な射出成形機及び射出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディア時代の到来により、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音声や画像情報の記
録再生に使用されている。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９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射出成形機の
主要部を模式的に示す。成形機のフレーム（図示しな
い）上に設置された固定プラテン１は４本のタイバー２
の末端に固定されており、可動プラテン３はこの４本の
タイバー２上に摺動可能に支持されている。可動プラテ
ン３は、図示しない型締め力発生機構と連結されてお
り、型締め力発生機構の動きに連動して、可動プラテン
３及び可動プラテン３に取付けられた可動金型４が図中
の左右方向に移動し、それにより可動金型４と固定金型
１２の開閉並びに型締めが行われる。型締め力発生機構
としては、直圧式やトグル式等がある。

【０００４】固定金型４及び可動金型１２が型締めされ
ることによって形成される空間、すなわち、キャビティ
７内には溶融樹脂が充填される。キャビティ７の外周側
は、可動金型１４の表面（鏡面の外側）に埋設された外
形リング１４により画定されている。また、図示した金
型では、固定金型１２の側に、凹凸状のプリピットやプ
リグルーブを複製するためのスタンパ５が装着されてお
り、スタンパ５の表面は外形リング１４の内周及び可動
金型４の表面とともにキャビティ７のキャビティ面を構
成することになる。溶融樹脂の充填は、加熱筒８内でス
クリュー９の回転により可塑化及び計量された溶融樹脂
を油圧シリンダー１０の圧力によりスクリュー前に押し
出すことにより行われ、溶融樹脂はノズル先端２４及び
金型内スプール６３を経てキャビティ７内に充填され
る。こうして充填された溶融樹脂は、キャビティ内で、
金型温調媒体流路６を流れる媒体により冷却されて、ス
タンパ５に刻まれた凹凸ピット等が転写された円盤状の
樹脂基板となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の射
出成形機において、樹脂充填の際、キャビティ７は外径
リング１４により常時密閉されており、キャビティ７の
末端はバリが許容される範囲までしかクリアランスを設
けることができない。かかる構造は、溶融状態の樹脂か
ら発生するガスを逃がしにくく、樹脂充填時にはキャビ
ティ７の内圧を上昇させていた。このキャビティ７の内
圧上昇により、溶融樹脂がキャビティ７内の末端部まで
均一に流動することが困難となり、樹脂温度や金型温度
を高くする等の樹脂の流動性を向上させる技術が必要で
あった。

【０００６】特に、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂
材料を用いスタンパ上のピットや溝などの信号を転写し
て得る光ディスク用基板成形プロセスにおいては、転写
性を向上したり、基板内の残留応力に起因する複屈折を
低減するため、ガス逃げや樹脂の流動性を改善する種々
の試みがなされてきた。近年、基板の板厚を薄くし、案
内溝の間隔（トラックピッチ）を狭くすることにより光
記録媒体を高密度化することが行われており、これまで
以上に射出成形時の樹脂の流動性を向上することが望ま
れている。しかしながら、樹脂温度や金型温度等を制御
するだけでは、これらの高密度記録媒体用基板の射出成
形に要求されている樹脂の流動性を達成することは困難
であり、さらなる成形技術が要望されていた。

【０００７】特開平２−５２７１６号は、キャビティ末
端を形成する部品である外径リングを駆動させる機構を
備えた光ディスク基板用金型を開示している。外径リン
グ駆動機構は、固定金型の鏡面上に形成された環状溝内
に嵌入された外径リング、それに連結したロッド及びピ
ストン、並びに圧油が供給されることによってピストン
を駆動する油室等から構成されている。成形品の冷却後
期の任意のタイミングでピストンが反キャビティ側に移
動することによってロッドを介して外径リングが反キャ
ビティ側が引っ込み、それにより成形品の外径面が金型
内で離型される。この公報に開示された技術は、金型か
ら成形品の離型性を改善することを目的としており、樹
脂充填時には外径リングによりキャビティは密閉されて
いるために、前記のようなガス逃げ不良やガス逃げの不
均一による基板外周部における光学特性のむら（マイク
ロリターデーション）等の問題を回避することはできな
い。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、射出成形にお
ける溶融樹脂の流動性を向上し、光学特性が均一な樹脂
基板を製造することができる射出成形機及び射出成形方
法を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、基板外周部
に極めてバリの少ない樹脂基板を製造することができる
射出成形機及び射出成形方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、可動金型と固定金型とから構成される金型のキャ
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
製造する射出成形機において、上記可動金型と固定金型
の開閉方向と直交する方向におけるキャビティ末端部を
画定する部材と、上記部材を可動金型と固定金型の開閉
方向に駆動することによってキャビティ末端部を開閉す
る駆動手段と、上記キャビティ内における溶融樹脂の到
達位置を直接または間接的に検出するための検出手段
と、上記検出手段からの検出信号に基づいて、上記溶融
樹脂がキャビティ内に射出された後であって且つキャビ
ティ末端部に到達する前に、上記キャビティ末端部画定
部材がキャビティ末端部を閉鎖するように上記駆動手段
を制御する制御手段とを有することを特徴とする射出成
形機が提供される。

【００１１】本発明の第１の態様に従う射出成形機は、
キャビティ末端部を画定する部材、例えば、外径リング
を、可動金型と固定金型の開閉方向に移動させることが
できる駆動手段を有する。さらに、射出成形機は、駆動
手段を制御して、キャビティ内における溶融樹脂の到達
位置を検出することができる検出手段からの検出信号に
基づいて、溶融樹脂がキャビティ内に射出された後であ
って且つキャビティ末端部に到達する前に上記キャビテ
ィ末端部画定部材がキャビティ末端部を閉鎖させる制御
手段を有する。このため、溶融樹脂のキャビティ内への
射出開始時には、キャビティ末端部画定部材が後退（ま
たは前進）してキャビティ末端部を開放するため、溶融
樹脂から発生するガスを、開放されたキャビティ末端部
から逃がすことができる。この結果、キャビティ内圧の
上昇が防止され、溶融樹脂のキャビティ内での流動が容
易となり、樹脂成形品の外周部（外壁部）を形成するこ
とになるキャビティ末端部にまで溶融樹脂が均一且つス
ムーズに行き渡る。

【００１２】そして、溶融樹脂がキャビティ末端部に至
る前に、好ましくは直前に、キャビティ末端部画定部材
が前進（または後退）してキャビティ末端部を閉鎖させ
る。この閉鎖は、キャビティ末端部画定部材と可動金型
または固定金型の鏡面との間のクリアランスを考慮する
必要がなく、完全に閉鎖してもよい。それゆえ、樹脂成
形品の末端にバリが発生することを防止することができ
る。本発明の射出成形機において、キャビティ末端部画
定部材が前進（または後退）してキャビティ末端部を形
成（閉鎖）するタイミングは任意に設定できるが、成形
条件変更時に過充填となった場合、樹脂がキャビティを
越えてオーバーパックし、金型の破損などトラブルが生
じる恐れがあるので確実に溶融樹脂がキャビティ末端部
に到達する前に駆動する必要がある。本発明では検出手
段により溶融樹脂がキャビティ末端部に到達するタイミ
ングを検出することができるため、かかるタイミングに
基づいて溶融樹脂がキャビティ末端部に到達する前に確
実にキャビティ末端部を閉鎖することが可能となる。

【００１３】本発明の第２の態様に従えば、可動金型と
固定金型とから構成される金型の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
機において、上記可動金型と固定金型の開閉方向と直交
する方向におけるキャビティ末端部を画定する部材と、
上記部材を可動金型と固定金型の開閉方向に駆動するこ
とによってキャビティ末端部を開閉する駆動手段とを有
し、該駆動手段が駆動力発生源と駆動力伝達手段から構
成され、該駆動力発生源が成形機本体側に装着されてな
ることを特徴とする射出成形機が提供される。

【００１４】本発明の第２の態様に従う射出成形機は、
外径リングのようなキャビティ末端部を画定する部材を
備え、このキャビティ末端部画定部材を駆動する駆動手
段の駆動力発生源、例えば、油圧シリンダを、金型内部
ではなく、成形機本体側、例えば、可動プラテン内部ま
たは外部に装着することができる。これにより、金型の
製造コストを低下し、金型を量産することが容易とな
る。この場合、金型内部には駆動力伝達手段、例えば、
突き出しピン等の移動経路や圧力伝達流体が流動する流
路等が形成される。

【００１５】上記第２の態様における射出成形機におい
ては、溶融樹脂の冷却から型開きまでにおける工程にお
いて、上記部材を駆動してキャビティ末端部を開放する
ことにより成形品を離型させることができる。これによ
り、成形品の離型が確実となり、金型の型開きが極めて
容易となる。また、本発明の第１の態様の射出成形機の
ように、さらに、上記キャビティ内における溶融樹脂の
到達位置を直接または間接的に検出するための検出手段
と、上記検出手段からの検出信号に基づいて、上記溶融
樹脂がキャビティ内に射出された後であって且つ溶融樹
脂がキャビティ末端部に到達する直前に上記キャビティ
末端部画定部材がキャビティ末端部を閉鎖するように上
記駆動手段を制御する制御手段とを備えることによっ
て、溶融樹脂充填時にキャビティ末端部画定部材を駆動
させることもできる。これにより、溶融樹脂のキャビテ
ィ内での流動が容易となり、成形品の外周部（外壁部）
を形成することになるキャビティ末端部にまで溶融樹脂
が均一且つスムーズに行き渡るとともに、成形品の末端
に発生するバリを殆ど無くすことが可能になる。

【００１６】本発明の第１および第２の態様に従う射出
成形機において、上記駆動手段が、圧力、速度またはそ
の両方により制御されることができる。例えば、油圧変
化を駆動源とする場合、減圧弁によって圧力を、絞り弁
によって速度を制御することが可能である。

【００１７】本発明の第１態様に従う射出成形機及び検
出手段を備えた第２の態様に従う射出成形機において、
キャビティ内における溶融樹脂の到達位置を検出する
際、キャビティにおける樹脂の充填位置と相関がとれる
ものならば任意の物理量を検出してもよい。例えば、射
出シリンダー内で検出されるスクリュー位置、充填圧
力、充填時間、充填速度などの信号が望ましい。即ち、
前記検出手段は、成形機のスクリュー位置を検出する検
出器または溶融樹脂の射出圧力を検出する検出器にする
ことができる。これらの検出器は、射出成形機に元々装
着されているものであり、新たに検出器を設ける必要が
ないため、本発明の射出成形機の製造コストを低減する
ことができる。これらの検出器を用いる場合には、検出
器からの検出信号と溶融樹脂の到達位置の関係を予め調
べておき、射出成形中に、かかる関係と検出信号とから
溶融樹脂の到達位置を求めることができる。その他、キ
ャビティや金型の開き量を検出する検出器や、金型内の
充填圧力を検出する検出器を用いることもできる。

【００１８】本発明の第１および第２の態様に従う射出
成形機において、上記成形品が光ディスク用基板であ
り、上記可動金型または固定金型にスタンパが装着さ
れ、上記部材が該スタンパが装着されない方の金型に設
けられた外径リングであることが好ましい。本発明の射
出成形機を用いて光ディスクを成形することにより、特
に外周部のマイクロリターデーションが低減され、基板
外周部にバリが殆どない光ディスクが得られる。特に、
本発明の射出成形機は高密度記録用の光ディスクに有効
であることから、上記樹脂成形品は厚み０．８ｍｍ以下
の光ディスク用基板であることが好ましい。

【００１９】本発明の第１の態様に従う射出成形機で
は、キャビティ末端部画定部材の駆動手段は、金型内に
装着してもよく、射出成形機の本体側に装着してもよ
い。金型の製造コストを低減する観点からすれば射出成
形機の本体側、例えば、可動プラテンに装着するのが好
ましい。一方、本発明の第２の態様に従う射出成形機で
は、キャビティ末端部画定部材の駆動手段のうち駆動力
発生源は射出成形機の本体側に装着され、駆動力発生源
は、例えば、油圧シリンダにすることができる。

【００２０】本発明の第３の態様に従えば、可動金型と
固定金型とから構成される金型のキャビティ内に溶融樹
脂を射出し、溶融樹脂を冷却することにより樹脂成形品
を製造するための射出成形方法において、上記可動金型
と固定金型の開閉方向と直交する方向におけるキャビテ
ィ末端部を、溶融樹脂がキャビティ内に射出されるとき
に開放しておき、溶融樹脂がキャビティ末端部に到達す
る前に閉鎖することを特徴する射出成形方法が提供され
る。

【００２１】本発明の射出成形方法に従えば、キャビテ
ィ末端部を溶融樹脂がキャビティ内に射出されるときに
開放しておくため、溶融樹脂から発生するガスをキャビ
ティ末端部から逃がすことができる。それゆえ、樹脂充
填の間に、キャビティ内圧の上昇が防止され、溶融樹脂
のキャビティ内での流動が容易となり、成形品の外周部
（外壁部）を形成することになるキャビティ末端部にま
で溶融樹脂が均一且つスムーズに行き渡る。そして、溶
融樹脂がキャビティ末端部に至る前に、キャビティ末端
部を閉鎖させる。この閉鎖は、キャビティ末端部を画定
する部材、例えば、外周リングと可動または固定金型の
鏡面との間のクリアランスを考慮する必要がなく、完全
に閉鎖してもよいため、成形品の末端にバリが発生する
ことを防止することができる。

【００２２】本発明の射出成形方法において、上記溶融
樹脂のキャビティ内の到達位置を直接または間接的に検
出し、該検出された溶融樹脂の到達位置に基づいてキャ
ビティ末端部の開閉を制御することができる。これによ
り、キャビティ末端部の自動的な開閉が可能となり、溶
融樹脂がキャビティ末端部に至る前に確実にキャビティ
末端部を閉鎖することができる。

【００２３】本発明の射出成形方法において、上記溶融
樹脂のキャビティ内の到達位置を直接または間接的に検
出する場合には、上記成形機のスクリュー位置または溶
融樹脂の射出圧力もしくは射出速度を検出することによ
って溶融樹脂のキャビティ内の到達位置を検出すること
が好ましい。スクリュー位置または溶融樹脂の射出圧力
もしくは射出速度の検出器は通常の射出成形機に装着さ
れているため、新たに検出器を設ける必要がなく、容易
に検出が可能であるからである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態及び
実施例を図面を用いて具体的に説明するが、本発明はそ
れらに限定されるものではない。

【００２５】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
出成形機の射出装置近傍の概略構成を示す。射出装置
は、主に、可動金型４を保持する可動プラテン３、固定
金型１２を保持する固定プラテン１、金型キャビティ７
内に溶融樹脂を射出する加熱筒８、プラテンを支持する
タイバー２、図示しない型締め力発生機構（型締めシリ
ンダ）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φ１２０ｍｍｍ、板厚０．
６ｍｍの光ディスク用基板を製造する。

【００２６】固定金型１２の可動金型４と対向する面
（鏡面）１２ａにはスタンパ５が装着されている。スタ
ンパ５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。

【００２７】可動金型４及び固定金型１２の内部にはそ
れぞれ金型温調媒体流路６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調媒体流
路６を循環することによって、可動金型４及び固定金型
１２の温度が制御される。

【００２８】可動金型４の表面には環状溝５１が形成さ
れており、環状溝５１内には、環状の外径リング１４が
挿入されている。外径リング１４は、後述する外径リン
グ駆動機構１９により固定金型１２の表面１２ａに向か
って前進または後退することができ、これによって、可
動金型４と固定金型１２の開閉方向と直交する方向のキ
ャビティ７の末端部５３，５３’が開放または閉鎖され
る。すなわち、金型内に形成されるキャビティ７は、可
動金型４と固定金型１２が型締めされたときの可動金型
４の表面４ａと、外径リング５１が固定金型１２の方に
前進してキャビティ末端部５３を閉鎖したときの外径リ
ング５１の内側面と、スタンパ５の表面５ａによって画
定される。

【００２９】加熱筒８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、内部に油圧シリンダ１０と
連結されたスクリュー９が配置されている。油圧シリン
ダ１０は、サーボ弁２３により駆動され、油圧を検出す
るための圧力センサ２７を備える。また、加熱筒８内に
はスクリュー９の筒内位置を検出するための位置センサ
２８が装着されている。

【００３０】射出成形機の本体側、例えば、可動プラテ
ン３の外部には、外径リング駆動機構１９を構成する油
圧シリンダ１７が装着されている。油圧シリンダ１７
は、油圧を制御して外径リング駆動速度（駆動圧）を調
節するための絞り弁２１を介して電磁弁１６と接続され
ている。電磁弁１６には、減圧弁２０及び圧力計１１が
それぞれ接続されている。射出成形機は、外径リング駆
動機構１９を駆動するための油圧を制御するフィードバ
ック回路２２を備える。フィードバック回路２２は、前
述のスクリュー位置センサ２８及び圧力センサ２７と接
続されており、これらのセンサからキャビティ７内の所
定の樹脂到達位置に相当する信号を受けて電磁弁１６を
開閉する信号を電磁弁を送る。

【００３１】フィードバック回路２２は、射出成形機の
動作を一括して管理するコントローラ（図示しない）内
に組み込まれ、かかるコントローラは本発明における制
御手段として機能する。スクリュー位置センサ２８及び
／または圧力センサ２７は、本発明における検出手段と
して機能する。

【００３２】ここで、外径リング駆動機構１９を図１お
よび２(a) を用いて説明する。図２(a) に示すように、
可動金型４の環状溝５１内には、外径リング１４及び外
径リング１４をガイドするボールリテーナ２５を備え、
ボールリテーナ２５は外径リング１４の前進または後退
時の環状溝５１に対するかじりを防止する。外径リング
１４は、ピン５５によりシリンダ５９内に摺動可能に挿
入されたピストン５７と連結している。シリンダ５９内
には、ピストン５７を外径リング１４が後退する方向に
付勢するように戻しバネ１５が装着されている。ピン５
５は、ピストン５７と連結するとともに、さらに、図１
に示すように、延在して屈曲した後、合体して油圧シリ
ンダ１７に固定された突き出しピン１８と連結してい
る。前記ボールリテーナ２５、ピン５５、シリンダ５
９、戻しバネ１５、突き出しピン１８、電磁弁１６、減
圧弁２０、絞り弁２１及び油圧シリンダ１７は外径リン
グ駆動機構、すなわち本発明における駆動手段を構成す
る。

【００３３】以下に、図１および図２(a) に示した射出
装置を備えた射出成形機の動作を説明する。

【００３４】固定金型１２の表面１２ａにスタンパ５が
装着された後、金型温調媒体流路６に温調水を循環させ
て金型温度を１２０℃に保持した。可動金型４及び固定
金型１２を２５トンの圧力で型締めした後、３４０℃に
設定した加熱筒８からポリカーボネート樹脂をスクリュ
ー前進速度最大１２０ｍｍ／ｓにてキャビティ７に射出
充填した。

【００３５】射出充填初期の状態において、図(2) (a)
に示すように、外径リング１４は戻しバネ１５により後
退しており、キャビティ末端部５３が開放されているた
め、溶融樹脂から発生したガスを逃がすための大きなク
リアランスが確保される。このクリアランス量の設定は
任意であるが、本実施例ではキャビティ７の厚みと同じ
０．６ｍｍとした。そして、樹脂が図２(a) に示すよう
な任意の位置に到達した瞬間に、スクリュー位置センサ
２８からの検出信号を受けて、電磁弁１６が開き、減圧
弁２０からの油が油圧シリンダー１７に供給される。そ
して、油圧シリンダー１７が圧力Ｐで突き出しピン１８
を介して外径リング駆動機構１９及び外径リング１４を
キャビティ末端部５３が閉鎖されるようにスタンパ側に
突き出す。この結果、図２(b) に示すように、溶融樹脂
１３はキャビティ末端部５３にて外径リング１４によっ
て封止される。

【００３６】外径リング１４を突き出すとき、外径リン
グ突き出し機構１９を通じて外径リング１４にかかる突
き出し圧力Ｐは、戻しバネ１５の付勢力及び樹脂のキャ
ビティ７内の充填圧力Ｐ_Rの和よりも高いこと、すなわ
ち、樹脂充填圧Ｐ_Rにより外径リング１４が後退しない
だけの力が必要である。圧力Ｐは、減圧弁２０によって
適宜調整することができ、また駆動速度は絞り弁２１に
よって調整することができる。また、充填初期において
は、外径リング１４にかかる突き出し圧力Ｐは、戻しバ
ネ１５の付勢力や充填圧力Ｐ_Rよりも弱い圧力であれば
ガス逃げのクリアランスが確保できるので、突き出し圧
力Ｐを徐々に上げる等、圧力を多段階制御してもよい。

【００３７】突き出しタイミングを決める任意の充填位
置は、スクリューを前進させる油圧シリンダ１０の油圧
を検出する圧力センサ２７の信号もしくはスクリュー前
進位置を監視する位置センサ２８より検出される信号を
用いて、これをフィードバック回路２２にかかるトリガ
ーとすることにより管理することができる。本実施例に
おいてはスクリュー位置センサー２８が３ｍｍ前進した
と検知した際にキャビティ７内の外径φ４０ｍｍの位置
まで樹脂が到達することを予め調査しておき、前記スク
リュー位置でトリガーをかけ、遅延時間０ｓにてフィー
ドバック回路より電磁弁１６を作動する信号を出すよう
にした。戻しバネ１５の付勢力２０ｋｇｆ／ｃｍ²、最
大充填圧力１２０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき突き出し圧力
は、圧力計１１にて測定した値で６０ｋｇｆ／ｃｍ²以
上に調整すれば、溶融樹脂が外径リングを越えてオーバ
ーパックすることが回避できることがわかった。

【００３８】この実施例では、外径リング前進開始より
型開き及び製品取り出しのタイミングまで外径リング駆
動圧力を保持し、外径リング１４によりキャビティ末端
部５３を保持し続けた。この外径リング駆動圧力を型開
き時もしくは取り出し時などに変化させ、製品の離型抵
抗を任意に制御することもできる。また、溶融樹脂１３
がキャビティ７内に充填された後、金型内を循環する温
度制御媒体により溶融樹脂１３が冷却される工程におい
て、外径リング１４を可動金型４内の環状溝５１内に再
び後退させて、樹脂成形品の外周部をキャビティ７から
離型してもよい。

【００３９】この実施例では、圧力Ｐの調整は油圧制御
で行ったが、減圧弁等用いて空気圧で制御してもよい。
なお、本実施例においては可動金型４から外径リング１
４が突き出ることによりキャビティ末端部５３が閉鎖さ
れたが、駆動機構を固定金型側に設けてもよく、キャビ
ティ末端部５３を閉鎖させる力は突き出し力でも戻し力
でもよい。

【００４０】比較例１本発明の射出成形機の効果を確認するため、実施例１の
射出成形機を用いて以下の実験を行なった。実施例１に
おいて外径リング駆動機構に常時６０ｋｇｆ／ｃｍ²の
圧力をかけてキャビティ７への樹脂充填開始から充填終
了を通してキャビティ７の末端部５３が外径リング１４
で密閉された状態にした以外は、実施例１と同様な条件
でポリカーボネートを射出成形した。こうすることによ
り、射出成形機は図９に示したような従来の射出成形機
と同様に機能することになる。

【００４１】〔転写率の測定〕次に、実施例１及び比較
例１の射出成形機を用いた射出成形において、樹脂温度
３４０℃、型締め圧を２５トンとし、金型温度を１１０
℃〜１４０℃の範囲で変化させた場合に得られる成形品
（光ディスク基板）の最外周における転写率をＡＦＭ
（Atomic Force Microscope ）にて測定した。なお、こ
こでいう転写率は、（成形基板のプリピットまたはプリ
グルーブ深さ）／（スタンパにおけるプリピットまたは
プリグルーブ深さ）×１００（％）で表した。

【００４２】結果を金型温度に対する転写率の変化を表
す図３のグラフに示す。このグラフより本発明の射出成
形機を用いると、転写マージンに影響を与える金型温度
を変化させても転写率に殆ど変化がなく、いずれも９０
％以上の極めて良好な転写率を維持していることがわか
る。

【００４３】これに対して、外径リングを溶融樹脂射出
の間に駆動させなかった比較例の射出成形機では、転写
率を向上させるには金型温度を高温にして樹脂の粘度を
低く維持しなければならず、金型温度１４０℃において
も転写率９０％を達することはできなかった。

【００４４】また、実施例１及び比較例１の射出成形機
を用いた射出成形において、金型温度１２０℃、型締め
圧を２５トンとし、樹脂温度を３３０℃〜３６０℃の範
囲で変化させた場合に得られる成形品（光ディスク基
板）の最外周における転写率をＡＦＭにて測定した。

【００４５】結果を樹脂温度に対する転写率の変化を表
す図４のグラフに示す。このグラフより実施例１の射出
成形機を用いると、転写マージンに影響を与える樹脂温
度を変化させても転写率に殆ど変化がなく、いずれも９
０％以上の極めて良好な転写率を維持していることがわ
かる。

【００４６】これに対して、外径リングを溶融樹脂射出
の間に駆動させなかった比較例の射出成形機では、樹脂
温度を変化させても転写率は６５％までにしか達するこ
とができない。

【００４７】また、実施例１及び比較例１の射出成形機
を用いた射出成形において、金型温度１２０℃、樹脂温
度を３４０℃とし、型締め圧を約５〜５０トンの範囲で
変化させた場合に得られる成形品（光ディスク基板）の
最外周における転写率をＡＦＭにて測定した。

【００４８】結果を型締め圧力に対する転写率の変化を
表す図５のグラフに示す。このグラフより実施例１の射
出成形機を用いると、転写マージンに影響を与える型締
め圧力を変化させても転写率に殆ど変化がなく、いずれ
も９０％以上の極めて良好な転写率を維持していること
がわかる。

【００４９】一方、外径リングを溶融樹脂射出の間に駆
動させなかった比較例の成形機では、転写率を向上させ
るには型締め圧力を低下させて型を開かせることにより
キャビティ厚みを厚くし、樹脂の流動性を改善すること
が必要であることがわかった。なお、比較例１の場合で
は、型締め圧力５トンにおいても転写率９０％を達成す
ることができなかった。

【００５０】なお、比較例の射出成形機では、スタンパ
の転写率９５％以上得るためには、金型温度１３０℃以
上、樹脂温度３８０℃以上、型締め圧５トン以下とする
必要があることがわかった。しかしながら、この条件で
は樹脂温度がポリカーボネートの熱分解温度を超えてい
ることや充填時の型締め圧が不安定になることなどによ
り繰り返し良品を成形することができないことが判明し
た。

【００５１】実施例２本実施例においては、外径φ８６ｍｍ、板厚１．２ｍｍ
の３．５型光磁気ディスク用基板を、図１に示した射出
成形機を用いて製造する。但し、スタンパ５は、厚み
０．３ｍｍの純ニッケル製であり、スタンパに刻まれた
信号はトラックピッチ１．１μｍのＶ溝とプリピットか
らなる３．５型５Ｘ（記録容量６４０ＭＢ）光磁気ディ
スク用フォーマットである。かかるスタンパ５を実施例
１と同様に固定金型１２の表面１２ａに装着し、金型温
調媒体流路６を流れる温調水の温度を１２０℃に、加熱
筒８の温度を３３０℃にそれぞれ制御して射出成形し
た。外径リング１４の直径及び可動金型４の環状溝５１
の直径は、上記光磁気ディスクの寸法に合わせて調整し
てある。本実施例において外径リングは以下のようにし
て駆動させた。

【００５２】樹脂充填前は外径リング１４は戻しバネ１
５により後退させ、その際の外径リング１４によるガス
逃げクリアランス量が１ｍｍになるようにした。スクリ
ュー位置センサ２８によりスクリューが１０ｍｍ（製品
外径のφ２５ｍｍにあたる）の位置に前進したと検知し
た瞬間に、フィードバック回路２２が電磁弁１６に作動
信号を発生し、外径リング１４がキャビティ末端部５３
を閉鎖するように突き出させた。この突き出し状態を型
開き開始時点まで保持した。

【００５３】このとき最大充填圧力Ｐ_Rは８０ｋｇｆ／
ｃｍ²であり、これに対して外径リング突き出し圧力Ｐ
は５０ｋｇｆ／ｃｍ²であり、型締め圧等の調整により
信号エリア最外周である半径ｒ＝４１ｍｍにおける基板
リターデーション（複屈折量）が１０ｎｍ以下になるよ
うに調整した。

【００５４】上記方法で作製した成形基板を用いて、図
６に示す断面構造からなる光磁気ディスク６０を作製し
た。光磁気ディスク６０は、ポリカーボネート基板２９
上に、ＳｉＮ誘電体膜３１、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系磁性膜
３２、ＳｉＮ誘電体膜３３及びＡｌＴｉ反射膜３４を、
マグネトロンスパッタリングにより順次積層して製造し
た。最後に、ＡｌＴｉ反射膜３４に紫外線硬化樹脂から
なる保護膜３５を、基板２９の表面には紫外線硬化樹脂
からなるハードコート膜をそれぞれスピンコート法で塗
布した。

【００５５】こうして得られた磁気ディスク６０に、記
録磁界３００Ｏｅにてλ＝６８０ｎｍのレーザーを用い
光磁気（ＭＯ）信号を半径位置ｒ＝４１ｍｍに記録し
た。記録時のディスク回転数は３０００ｒｐｍとし、記
録パターンは５Ｘ光磁気ディスクにおける細密パターン
である２Ｔ信号とした。かかる記録信号を再生し、以下
の方法で図７(a) に示すＭＯ信号における高周波成分の
変動、すなわちＩＳＯ規格でいうところのＡＣインバラ
ンスを測定した。

【００５６】図７(a) はＭＯ信号を５０ｋＨｚ以上のハ
イパスフィルターを通した後の信号波形であり、この信
号振幅電圧をＭＯ振幅とする。そして図７(b) はＭＯ信
号を消去した信号をバンドパスフィルター（１ｋＨｚ〜
５０ｋＨｚ）を通した後の信号波形であり、局所的な変
動電圧値をＡＣインバランス電圧とする。こうして求め
られたＭＯ振幅とＡＣインバランス電圧よりＡＣインバ
ランスは以下の式（１）より求められる。

【００５７】ＡＣインバランス＝（ＡＣインバランス電圧）／（ＭＯ振幅）・・・（１）

【００５８】５Ｘ光磁気ディスクのＡＣインバランスの
ＩＳＯ規格は０．２以下である。本実施例においては、
光磁気記録再生装置のピックアップの位相差を−５０゜
〜＋５０゜の範囲で変化させ、最外径ｒ＝４１ｍｍにお
けるＡＣインバランスの位相マージンを測定した。図８
にその結果を示す。

【００５９】図８より、本実施例より作製した５Ｘ光磁
気ディスクはピックアップの位相差±５０゜の範囲でＡ
Ｃインバランスの規格を満足していることが明らかであ
る。すなわち、使用するドライブまたは光磁気ディスク
により再生信号の位相がばらついたとしても、良好なＡ
Ｃインバランスを維持していることがわかる。

【００６０】比較例２型閉及び溶融樹脂を射出している期間を通して、外径リ
ング１４の突き出し圧力を５０ｋｇｆ／ｃｍ²に維持
し、キャビティ末端部５３を閉鎖し続けた以外は、実施
例２と同様な方法及び成形機を用いて基板を成形し、得
られた基板から光磁気ディスクを製造した。

【００６１】本比較例で作製した５Ｘ光磁気ディスクを
実施例２と同様な方法で最外径ｒ＝４１ｍｍにおけるＡ
Ｃインバランスを測定した。その結果を図８に示す。図
８より本比較例の光磁気ディスクにおいてはピックアッ
プの位相差−１５゜〜＋１０゜の範囲ではＡＣインバラ
ンスの規格を満たしているが、それ以外の範囲において
は規格外であることが明らかである。これは、キャビテ
ィ末端部５３が常に閉鎖していたために、ガス逃げクリ
アランスの均一性が確保されず、その結果、成形基板に
発生した複屈折楕円体における主軸の傾きが一周内で局
所的に変動することなどにより位相がずれた場合に、局
所的光学変動が顕著になるからであると考えられる。本
比較例と実施例２の結果を比較すると、本発明における
樹脂充填の際、外周ガス逃げクリアランスを一層大きく
確保すれば、局所的光学変動を抑制することができるこ
とがわかる。

【００６２】以上、本発明の射出成形機及び射出成形方
法を実施例により具体的に説明してきたが、本発明はそ
れらの具体例に限定されるものではない。例えば、キャ
ビティ末端部画定部材である外径リングを突出させてキ
ャビティ末端部を閉鎖させるタイミングは、溶融樹脂が
キャビティ内に射出された後、キャビティ末端部に到達
する前のタイミングならばいかなるタイミングに設定し
てもよい。

【００６３】なお、本発明の射出成形機の構成部分であ
り且つ図１に示さなかった部分、例えば、型締装置、油
圧駆動装置及び電気制御装置等は、通常の射出成形機に
おけるそれらの装置と同様の構成にすることができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明の第１の態様に従う射出成形機で
は、溶融樹脂のキャビティ内への射出開始時には、キャ
ビティ末端部画定部材が後退しており、キャビティ末端
部が開放されているため、成形品の外周部（外壁部）を
形成することになるキャビティ末端部にまで均一且つス
ムーズに溶融樹脂が行き渡る。このため、金型温度、樹
脂温度及び型締め圧などの成形条件におけるマージンが
拡大し、光学特性（リターデーション）及び転写性に優
れた成形品を得ることができる。また、溶融樹脂がキャ
ビティ末端部に至る前に、キャビティ末端部画定部材が
前進してキャビティ末端部を閉鎖するため、成形品の末
端にバリが発生することを防止することができる。

【００６５】本発明の第２の態様に従う射出成形機は、
キャビティ末端部画定部材を駆動する駆動手段の駆動力
発生源、例えば、油圧シリンダを、金型内部ではなく、
成形機本体側、例えば、可動プラテンに装着しているた
め、金型の製造コストを低下し、金型を量産することが
容易となる。また、溶融樹脂を冷却する工程において、
上記部材を駆動してキャビティ末端部を開放することに
より成形品を容易に離型させることができる。

【００６６】本発明の第３の態様に従う射出成形方法
は、キャビティ末端部を溶融樹脂がキャビティ内に射出
されるときに開放しておくため、溶融樹脂から発生する
ガスをキャビティ末端部から逃がすことができ、樹脂充
填の間に、キャビティ内圧の上昇が防止され、成形品の
外周部（外壁部）を形成することになるキャビティ末端
部にまで均一且つスムーズに溶融樹脂が行き渡る。ま
た、溶融樹脂がキャビティ末端部に至る前に、キャビテ
ィ末端部を閉鎖させるため、キャビティ末端部を画定す
る部材、例えば、外周リングと可動または固定金型の鏡
面との間のクリアランスを微調整する必要がなく、成形
品の末端にバリが発生することを防止することができ
る。特に、キャビティ容積が狭い製品を成形する場合に
おいても、樹脂温度や金型温度を高くすることなく確実
に樹脂充填が行われるため、金型温度、樹脂温度及び型
締め圧力等の成形条件のマージンを広く確保できるとと
もに、転写性や光学特性等において優れた成形品を得る
ことができる。それゆえ、本発明の射出成形方法は高密
度記録用の光記録媒体用基板の成形に極めて有用とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で用いた射出成形装置の射出
装置の概略構成を概念的に示す図である。

【図２】図１の射出成形装置における外径リング駆動機
構を説明する図であり、(a) は、外径リングがキャビテ
ィ末端部を閉鎖する前の状態を示し、(b) は外径リング
がキャビティ末端部を閉鎖した後の状態を示す。

【図３】本発明の実施例１及び比較例１において金型温
度の変化に対する転写率の変化を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例１及び比較例１において樹脂温
度の変化に対する転写率の変化を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例１及び比較例１において型締め
圧力の変化に対する転写率の変化を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例２において成形された樹脂基板
を用いて製造した光磁気ディスクの断面図である。

【図７】光磁気ディスクのＡＣインバランス特性を示す
グラフであり、(a) はＭＯ信号を５０ｋＨｚ以上のハイ
パスフィルターを通した後の波形（ＭＯ振幅）であり、
(b) はＭＯ信号を消去した信号をバンドパスフィルター
（１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）を通した後の波形である。

【図８】本発明の実施例２及び比較例２において得られ
た光磁気ディスクのＡＣインバランス測定値を示すグラ
フである。

【図９】従来用いられている射出成形装置の射出装置の
概略構成を概念的に示す図である。

【符号の説明】

１固定プラテン２タイバー３可動プラテン４可動側金型５スタンパ６金型温調媒体流路７キャビティ８加熱筒９スクリュー１０油圧シリンダー１１圧力計１２固定側金型１３溶融樹脂１４外径リング１５戻しバネ１６電磁弁１７油圧シリンダー１８突き出しピン１９外径リング駆動機構２０減圧弁２１絞り弁２２フィードバック回路２３サーボ弁２５ボールリテーナ２７圧力センサ２８位置センサ５１環状溝５３キャビティ末端部５５ピン６３スプール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動金型と固定金型とから構成される金
型の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機において、上記可動金型と固定金型の開閉方向と直交する方向にお
けるキャビティ末端部を画定する部材と、上記部材を可動金型と固定金型の開閉方向に駆動するこ
とによってキャビティ末端部を開閉する駆動手段と、上記キャビティ内における溶融樹脂の到達位置を直接ま
たは間接的に検出するための検出手段と、上記検出手段からの検出信号に基づいて、上記溶融樹脂
がキャビティ内に射出された後であって且つキャビティ
末端部に到達する前に、上記キャビティ末端部画定部材
がキャビティ末端部を閉鎖するように上記駆動手段を制
御する制御手段とを有することを特徴とする射出成形
機。
【請求項２】可動金型と固定金型とから構成される金
型の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機において、上記可動金型と固定金型の開閉方向と直交する方向にお
けるキャビティ末端部を画定する部材と、上記部材を可動金型と固定金型の開閉方向に駆動するこ
とによってキャビティ末端部を開閉する駆動手段とを有
し、該駆動手段が駆動力発生源と駆動力伝達手段から構
成され、該駆動力発生源が成形機本体側に装着されてな
ることを特徴とする射出成形機。
【請求項３】上記溶融樹脂の冷却から型開きまでにお
ける工程において、上記部材を駆動してキャビティ末端
部を開放することにより成形品を離型させることを特徴
とする請求項２に記載の射出成形機。
【請求項４】さらに、上記キャビティ内における溶融
樹脂の到達位置を直接または間接的に検出するための検
出手段と、上記検出手段からの検出信号に基づいて、上記溶融樹脂
がキャビティ内に射出された後であって且つキャビティ
末端部に到達する前に上記キャビティ末端部画定部材が
キャビティ末端部を閉鎖するように上記駆動手段を制御
する制御手段とを有することを特徴とする請求項２また
は３に記載の射出成形機。
【請求項５】上記駆動手段が、圧力、速度またはその
両方により制御されることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項６】前記検出手段が、成形機のスクリュー位
置を検出する検出器または溶融樹脂の射出圧力若しくは
射出速度を検出する検出器であることを特徴とする請求
項１，４及び５のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項７】上記樹脂成形品が光ディスク用基板であ
り、上記可動金型または固定金型にスタンパが装着さ
れ、上記部材が該スタンパが装着されない方の金型に設
けられた外径リングであることを特徴とする請求項１〜
６のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項８】上記樹脂成形品は、厚み０．８ｍｍ以下
の光ディスク用基板であることを特徴とする請求項７に
記載の射出成形機。
【請求項９】上記駆動力発生源が油圧シリンダである
ことを特徴とする請求項２または３に記載の射出成形
機。
【請求項１０】可動金型と固定金型とから構成される
金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、溶融樹脂を冷
却することにより樹脂成形品を製造するための射出成形
方法において、上記可動金型と固定金型の開閉方向と直交する方向にお
けるキャビティ末端部を、溶融樹脂がキャビティ内に射
出されるときに開放しておき、溶融樹脂がキャビティ末
端部に到達する前に閉鎖することを特徴する射出成形方
法。
【請求項１１】上記溶融樹脂のキャビティ内の到達位
置を直接または間接的に検出し、該検出された溶融樹脂
の到達位置に基づいてキャビティ末端部の開閉を制御す
ることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形方法。
【請求項１２】上記成形機のスクリュー位置または溶
融樹脂の射出圧力若しくは射出速度を検出することによ
って溶融樹脂のキャビティ内の到達位置を検出する請求
項１１に記載の射出成形方法。
【請求項１３】上記可動金型と固定金型の開閉方向と
直交する方向におけるキャビティ末端部に、可動金型と
固定金型の開閉方向に移動することによってキャビティ
末端部を開閉することができる部材を備えることを特徴
とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の射出成
形方法。
【請求項１４】上記樹脂成形品が光ディスク用基板で
あることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項
に記載の射出成形方法。
【請求項１５】上記可動金型と固定金型の開閉方向と
直交する方向におけるキャビティ末端部を、溶融樹脂が
キャビティ内に射出されるときに開放しておき、溶融樹
脂がキャビティ末端部に到達する前に閉鎖することによ
って、溶融樹脂から発生するガスを、開放されたキャビ
ティ末端部を通じて逃がすことを特徴とする請求項１０
〜１５のいずれか一項に記載の射出成形方法。