KR100684106B1

KR100684106B1 - 디스크 기판의 성형용 금형

Info

Publication number: KR100684106B1
Application number: KR1020040108769A
Authority: KR
Inventors: 에비나도시유키
Original assignee: 가부시키가이샤 메이키 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2007-02-16
Also published as: TW200526388A; JP4028850B2; CN1651214A; KR20050079213A; US20050170034A1; US7074031B2; CN100361801C; JP2005219251A; TWI271296B

Abstract

디스크 기판을 사출성형할 때에 사용되는 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서, 내주 스탬퍼 홀더의 내용기간을 연장하는 것을 목적으로 한다. 또 스탬퍼가 마모됨으로 인한 정규의 부착 위치로부터의 편심을 보다 적게 하는 것을 목적으로 한다.

고정 금형(6)과 가동 금형(1)의 적어도 일방의 금형에 스탬퍼(3)가 지지된 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서, 스탬퍼(3)를 지지하는 내주 스탬퍼 홀더(4)는 적어도 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 맞닿는 외주면(4a)이 내마모가공되어 있다.

디스크 기판, 고정 금형, 가동 금형, 스탬퍼, 내주 스탬퍼 홀더, 중심 개구 측면, 외주면

Description

디스크 기판의 성형용 금형{MOLD FOR FORMING DISK SUBSTRATE}

도 1은 본 발명을 실시하는 디스크 기판의 성형용 금형의 주요부 단면도이다.

도 2는 본 발명의 가동 금형의 주요부를 확대한 단면도이다.

도 3은 종래의 가동 금형의 주요부를 확대한 단면도이다.

(부호의설명)

1 가동 금형 2 가동 경면판

2a 표면 3 스탬퍼

3a 중심 개구 측면 3b 내주부

3c 외주부 3d 전사면

4 내주 스탬퍼 홀더 4a 외주면

4b 클릭부재 4c 스탬퍼 맞닿음면

4d 일단면 4e 수나사

4f 타단면 4g 경계선

4h 대향면 5 외주 스탬퍼 홀더

6 고정 금형 7 단열판

8 고정형판 9 고정 뒤판

10 고정 경면판 11 게이트 인서트

12 스풀 부시 13 위치결정판

14 고정 외주링 15 중간판

16 가동 뒤판 17 스테이셔너리 슬리브

18 이젝터 19 수 커터

20 돌출 핀 21 가동 외주링

22 캐버티 23 기어

C 내마모가공층

본 발명은 정보기록용의 디스크 기판을 사출성형할 때에 사용할 수 있는 디스크 기판의 성형용 금형에 관한 것이다.

디스크 기판의 성형용 금형은, 형 맞춤시에 캐버티가 형성되는 고정 금형과 가동 금형으로 이루어져 있다. 그리고 도 3에 도시되는 바와 같이, 그 적어도 일방의 금형에 있어서의 경면(鏡面)판(2)의 표면(2a)에는, 성형되는 디스크 기판에 전사(轉寫)를 행하기 위한 스탬퍼(3)가, 내주 스탬퍼 홀더(4)와 외주 스탬퍼 홀더(5)에 의해, 그 내주측과 외주측이 지지되어 부착되어 있다. 내주 스탬퍼 홀더(4)는 원통형상을 하고 있고, 외주에는 외주면(4a)이 형성되고, 일단면인 캐버티 형성면의 외주부에는 스탬퍼를 지지하는 클릭부재(4b)가 형성되어 있다. 그리고 내주 스탬퍼 홀더(4)는 상기 외주면(4a)이 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 맞닿고, 상기 클릭부재(4b)가 내주부(3b)를 지지하고 있다. 그런데 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)의 스탬퍼 맞닿음면(4c)은, 상기한 바와 같이 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 맞닿아 있기 때문에, 성형을 거듭하는 동안에 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)과의 마찰 등에 의해 마모가 진행된다. 그리고 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)의 마모가 진행되면, 스탬퍼(3)가 내주 스탬퍼 홀더(4)에 대해 편심되어 성형불량으로 이어진다. 따라서 종래 내주 스탬퍼 홀더(4)는 외주면(4a)에서의 스탬퍼 맞닿음면(4c)의 마모의 진행 때문에, 약 1개월에 한번의 비율로 교환할 필요가 있어서, 비용상승으로 이어지고 있었다.

한편 내주 스탬퍼 홀더(4)의 마모를 방지하는 것으로서는, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1의 도 8에는, 내주 스탬퍼 홀더(4)에 상당하는 스탬퍼 고정용 부재(126)의 고정용 클릭부재(127)의 이면에 금속화합물을 피복하고, 상기 고정용 클릭부재(127)의 마모를 방지하는 것이 기재되어 있다. 그러나 고정용 클릭부재(127)의 이면의 피복을 행하는 것은, 스탬퍼(3)의 스탬퍼 고정용 부재(126)에 대한 편심을 방지하는 효과는 없어, 스탬퍼 고정용 부재(126)의 내용기간(耐用期間)을 연장시키는 것으로는 이어지지 않는 것이었다. 오히려 고정용 클릭부재(127)의 이면의 피복을 행하는 것은, 고정용 클릭부재(127)의 이면을 피복한 후의 마무리 가공이 곤란하다는 문제가 있었다. 또 특허문헌 1의 도 9에는, 광디스크의 두께 방향에서 스탬퍼 고정용 부재(125)에 대해 스탬퍼(111)가 맞닿는 맞닿음 부분에, 윤활유 등의 제 2 보호층을 형성하는 것이 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 1의 도 9의 것은, 실제로는 스탬퍼 고정용 부재(125)의 마모의 진행을 막는 효과는 크지 않았다. 게다가 상기 스탬퍼 고정용 부재(125)의 외주에 윤활유를 균등하게 도포하고, 그 상태를 장시간에 걸쳐서 유지하는 것은 곤란하여, 스탬퍼의 고정위치가 편심되기 쉽다는 문제나, 윤활유를 지나치게 도포하면 스탬퍼 표면에 윤활유가 누출된다는 문제가 있었다.

(특허문헌 1) 일본 특개평 10-302328호 공보(청구항 1, 도 7 내지 도 10)

본 발명은 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 디스크 기판을 사출성형할 때 사용되는 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서, 내주 스탬퍼 홀더의 내용기간을 연장하는 것을 목적으로 한 디스크 기판의 성형용 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 상기에 관련하여, 내주 스탬퍼 홀더의 내용기간의 연장에 의해, 디스크 기판의 제조 코스트를 저감할 수 있는 디스크 기판의 성형용 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다. 게다가 최근에는 디스크 기판에의 기록가능한 정보량이 증가함에 따라서, 트랙피치가 보다 좁은 디스크 기판을 성형하는 것이 요구되고, 그것에 비례하여 사출성형시의 스탬퍼의 위치가 정규의 부착 위치로부터 편심됨으로 인한 성형불량의 발생 가능성이 증대하고 있다. 따라서 본 발명은, 스탬퍼가 마모됨으로 인한 정규의 부착 위치로부터의 편심을 보다 적게 하는 디스크 기판의 성형용 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 디스크 기판의 성형용 금형은, 고정 금형과 가 동 금형의 적어도 일방의 금형에 스탬퍼가 지지된 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서, 스탬퍼를 지지하는 내주 스탬퍼 홀더는 적어도 스탬퍼의 중심 개구 측면에 맞닿는 외주면이 내마모가공되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 디스크 기판의 성형용 금형은, 청구항 1에 있어서, 내주 스탬퍼 홀더는 내주 스탬퍼 홀더의 외주면에만 내마모가공되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 디스크 기판의 성형용 금형은, 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 내주 스탬퍼 홀더는 내마모가공이 된 후, 내마모가공면이 물리적으로 표면처리되어서 스탬퍼의 중심 개구 측면에 맞닿는 외주면의 외경이 소정의 값이 되도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 4에 기재된 디스크 기판의 성형용 금형은, 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 내주 스탬퍼 홀더는 스테인리스강으로 이루어지고, 내마모가공은 DLC, 질화 화합물, 탄화 화합물, 경질 크롬, 및 텅스텐카바이드중 어느 하나가 상기 스테인리스강에 코팅된 것을 특징으로 한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명을 실시하는 디스크 기판의 성형용 금형의 주요부 단면도이다. 도 2는 본 발명의 가동 금형의 주요부 확대 단면도이다. 도 3은 종래의 가동 금형의 주요부 확대 단면도이다. 도 2와 도 3에서 동일한 부호로 나타내는 부재끼리는 동일한 목적과 기능을 갖는다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 고정 금형(6)은, 단열판(7)을 통하여 도시하지 않은 사출성형기의 고정반에 부착되는 고정형판(固定型板; 8)과, 고정형판(8)의 단열판(7) 반대면에 고정 뒤판(9)을 통하여 고정되는 고정 경면판(10)과, 고정형판(8), 고정 뒤판(9), 및 고정 경면판(10)의 중심 개구에 삽입된 게이트 인서트(11)와, 스풀 부시(12) 및 위치결정판(13)과, 고정 뒤판(9) 및 고정 경면판(10)의 외주 단면에 삽입되어 고정형판(8)에 고착되는 고정 외주링(14) 등으로 이루어진다.

도 1, 도 2에 도시되는 바와 같이, 사출성형기의 가동반에 부착되는 가동 금형(1)은 도시하지 않은 가동형판과, 가동형판의 고정 금형(6)측의 면에 고정되는 중간판(15)과, 중간판(15)의 고정 금형(6)측의 면에 가동 뒤판(16)을 거쳐서 고정되는 가동 경면판(2)과, 가동 경면판(2)의 고정 경면판(10)과 대향하는 표면(2a)에 설치되는 스탬퍼(3)와, 스탬퍼(3)의 외주부(3c)를 지지하고 가동 경면판(2)에 지지시키는 외주 스탬퍼 홀더(5)와, 중간판(15), 가동 뒤판(16) 및 가동 경면판(2)의 중심 개구에 헐겁게 끼워져 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 맞닿아서 상기 스탬퍼(3)를 가동 경면판(2)에 지지시키는 지지부재로서의 내주 스탬퍼 홀더(4)와, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 내측 구멍을 안내하고 가동형판에 고착되는 스테이셔너리 슬리브(17)와, 스테이셔너리 슬리브(17)의 내측 구멍에 삽입되어 축방향으로 슬라이딩 자유로운 이젝터(18)와, 이젝터(18)의 내측 구멍에 삽입되어 축방향으로 슬라이딩 자유로운 수 커터(19)와, 수 커터(19)의 내측 구멍에 삽입되어 축방향으로 슬라이딩 자유로운 돌출 핀(20)과, 가동 뒤판(16) 및 가동 경면판(2)의 외주 단면에 삽입되어 중간판(15)에 고착되는 가동 외주링(21)과, 내주 스탬퍼 홀더(4)를 축방향 으로 진퇴구동시키는 도시하지 않은 회전운동 수단 등으로 이루어진다. 가동 금형(1)은 상기 고정 금형(6)과 형맞춤 되어서 디스크 기판용 성형금형을 구성하고, 양자간에 캐버티(22)가 형성된다.

스탬퍼(3)는 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지고, 그 비커스 경도는 Hv300 내지 Hv400이다. 또 스탬퍼(3)는 두께가 0.2mm 내지 0.3mm 정도의 도넛형상의 판형상체이며, 그 표면에는, 성형되는 디스크 기판에 전사를 행하는 전사면(3d)이 형성되어 있다. 또 스탬퍼(3)의 중심위치에는, 대략 진원(眞圓)형의 중심 개구가 형성되고, 중심 개구의 내주벽에는 중심 개구 측면(3a)이 형성되어 있다. 그리고 스탬퍼(3)는 내주 스탬퍼 홀더(4)와 외주 스탬퍼 홀더(5) 및 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 가동 경면판(2)의 표면(2a)으로부터 부상(浮上)되지 않도록 지지되어 있다. 스탬퍼(3)는 소모품이므로, 소정의 성형회수 마다 교환되는데, 스탬퍼(3)를 교환할 때는, 내주 스탬퍼 홀더(4) 및 외주 스탬퍼 홀더(5)를 떼내고 스탬퍼 교환이 행해진다. 또한 본 실시예에서는 스탬퍼(3)는 가동 금형(1)에만 부착되어 있는데, 가동 금형(1)과 고정 금형(6)의 적어도 일방에 설치된 것이면 좋다.

내주 스탬퍼 홀더(4)는 스탬퍼(3)의 중심 개구에 삽입되어 스탬퍼(3)를 지지하는 원통형상 부재이며, 다른 가동 경면판(2) 등의 금형부재와 마찬가지로, 크롬을 포함하는 13Cr계 스테인리스강, 더욱 상세하게는 SUS420J2(비커스 경도 Hv550 내지 Hv580)가 사용되고 있다. 내주 스탬퍼 홀더(4)는 그 일단면(4d)에 스탬퍼(3)의 내주부(3b)에 걸어맞추어져 스탬퍼(3)를 지지하는 클릭부재(4b)가 구비되어 있다. 클릭부재(4b)는 캐버티 형성면인 내주 스탬퍼 홀더(4)의 일단면(4d)으로부터 고정 금형(6)측으로 돌출하는 동시에, 외주측으로 직경확장되어 형성되어 있고, 클릭부재(4b)의 이면이 스탬퍼(3)의 내주부(3b)의 표면과 대향하여 스탬퍼(3)를 지지한다. 또 내주 스탬퍼 홀더(4)의 타단부의 외주면(4a)에는 수나사(4e)가 설치되고, 그 수나사(4e)는 기어(23)의 내주에 설치된 암나사와 나사결합되어 있다. 그리고 내주 스탬퍼 홀더(4)의 타단부의 타단면(4f)이, 스테이셔너리 슬리브(17)의 맞닿음면(17a)과 맞닿아서 내주 스탬퍼 홀더(4)의 위치결정이 이루어진다. 그리고 내주 스탬퍼 홀더(4)는 그 외주면(4a)이 가동 경면판(2) 등의 중심 개구에 헐겁게 끼워져, 외주면(4a)의 스탬퍼 맞닿음면(4c)이 상기 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)과 적어도 성형시의 열팽창시에는 맞닿게 되어 있다. 따라서 내주 스탬퍼 홀더(4)는 그 외주면(4a)에 의해, 스탬퍼(3)가 가동 경면판(2)의 표면(2a)을 따른 방향에 대해 편심되지 않도록 위치결정하여 부착할 수 있고, 또 클릭부재(4b)에 의해 가동 경면판(2)의 표면(2a)으로부터 스탬퍼(3)가 부상되지 않도록 설치하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에서는 내주 스탬퍼 홀더(4)는 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)과 맞닿는 외주면(4a)의 스탬퍼 맞닿음면(4c)에, 마모를 방지하기 위한 내마모가공이 되어 있다. 본 실시예에서는 내주 스탬퍼 홀더(4)의 클릭부재(4b)의 이면을 제외한 외주면(4a)에 클릭부재(4b)의 이면과의 경계선(4g)으로부터 2mm에 걸쳐서 띠형상으로 내마모가공층(C)이 형성되어 있다. 그러나 적어도 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 맞닿는 스탬퍼 맞닿음면(4c)인 폭 0.2mm 내지 0.4mm의 띠형상의 부분에 내마모가공이 되어 있으면 좋은데, 가공의 용이성이나, 내마모 코팅재의 외주면(4a)으로부터의 박리의 가능성을 생각하면 가동 경면판(2)과 대향하는 대향면(4h)의 일부까지 좀 더 넓게 내마모가공을 하는 편이 바람직하다. 또 클릭부재(4b)의 이면에 대해서는, 특별히 내마모가공을 행하지 않아도 좋다.

본 실시예에서는 내주 스탬퍼 홀더(4)에의 내마모가공은, 비커스 경도가 Hv3000 내지 Hv5000, 부착전의 미사용시의 정지 마찰계수 0.10인 DLC(다이아몬드라이크 카본)에 의한 가공이 되어 있다. DLC에 의한 내마모가공층(C)의 형성은, 1㎛ 내지 5㎛의 두께로 코팅되고, 다이아몬드 페이스트 등을 사용하여 마무리 연마가공이 이루어지고, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)의 외경이 소정값이 되도록 치수내기 하여 행해진다. 이 내마모가공층(C)의 치수내기에 대해서는, 다이아몬드 페이스트를 사용한 방법 이외의 방법으로 물리적으로 표면처리하는 것이라도 좋다. 또한 도 2에서, 내마모가공층(C)에 대해서는 과장하여 두께를 나타내고 있지만, 실제로는 외주면(4a)에 상기한 두께로 코팅되고, 또한 마무리가공되어 있으므로, 내주 스탬퍼 홀더(4)를 가동 경면판(2)의 중심 개구에 삽입할 때에 영향이 있는 두께는 아니다. 또 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)에 미리 약간 작은 직경의 단차부를 형성하고, 그 부분에 DLC 등의 내마모가공층(C)을 형성하도록 해도 좋고, 마모가 진행된 내주 스탬퍼 홀더(4)에 다시 내마모가공을 할 수도 있다.

또 상기 DLC를 대신하는 코팅재로서, TiN(비커스 경도 Hv1000 내지 Hv1400, 미사용시의 정지 마찰계수 0.45)을 비롯하여, TiCN, TiCrN, TiALN 등의 티탄질화물이나, SiN, Si₃N₄ 등의 규소질화물, AlN, TaN, ZrN 등의 그 밖의 질화물을 코팅해도 좋다. 또 SiC나 TiC 등의 탄화물을 코팅해도 좋다. 게다가, 경질 크롬 도금(비커스 경도 Hv1000 내지 Hv1200, 부착전의 정지 마찰계수 0.16)을 비롯하여, WCC(텅스텐카바이드 코팅) 등의 금속 도금을 행해도 좋다. 또한 상기 코팅을 조합하여 복층의 내마모가공층(C)을 형성해도 좋다. 그 경우, TiN과 같이 비교적 스테인리스강의 열팽창율에 가까운 코팅재를 하층에 코팅하고 나서, DLC와 같은 열팽창율이 낮은 코팅재를 표층에 코팅하는 것이 바람직하다. 이것들의 코팅은, PVD, CVD, 플라즈마 CVD법 등에 의한 증착이나, 음극 스퍼터링, 금속 용사(溶射), 및 전기 도금 등에 의해 행해지고, 내마모가공층(C)의 두께가 1㎛ 내지 10㎛(경질 크롬 도금에 대해서는 두께가 100㎛ 내지 300㎛)의 범위에서 코팅이 행해진다.

또한 내주 스탬퍼 홀더(4)에의 내마모가공에 있어서, 코팅재의 경도가 높은 편이, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 내용기간을 연장시키기 때문에 좋은 것은 당연하지만, 정지 마찰계수가 낮은 것도 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)의 마모를 방지하고, 내주 스탬퍼 홀더(4)에 대한 스탬퍼(3)의 편심을 방지하기 위해서는 중요하다. 따라서 본 발명에서는 내주 스탬퍼 홀더(4)가 미사용시의 정지 마찰계수가 0.20 이하의 코팅재를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기한 바와 같은 점에서, DLC는 경도가 높아 마찰 계수가 낮으므로, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 내마모가공에 사용하기에 적합하다. 그리고 가동 경면판(2)의 표면(2a)에 DLC 등을 코팅하는 기술은 이미 알려져 있는데, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)에 DLC를 코팅함으로써, 스탬퍼(3)의 편심방지 및 내주 스탬퍼 홀더(4)의 내용기간의 연장이라는 현저한 효과를 거둘 수 있다.

그리고 본 발명에 있어서는, 상기 DLC를 코팅한 내주 스탬퍼 홀더(4)를 사용하여, 외주면(4a)에 아무것도 도포하지 않고 디스크 기판의 사출성형을 행할 수 있다. 단 본 발명에 있어서 정지 마찰계수가 비교적 높은 다른 코팅재를 사용할 때는, 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)에 광물유(鑛物油) 등의 윤활재를 미량 도포함으로써, 보다 한층더 정지 마찰계수를 저하시키도록 해도 좋다. 그리고 종래 1개월 정도에 내주 스탬퍼 홀더(4)의 외주면(4a)이 마모하여 교환이 필요했던 것이, 내주 스탬퍼 홀더(4)에 DLC를 코팅함으로써, 2개월 이상 사용 가능하게 되었다.

또 본 발명에 대해서는, 일일이 열거는 하지 않지만, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 당업자가 본 발명의 취지에 입각하여 변경을 가한 것에 대해서도, 적용되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면 내주 스탬퍼 홀더(4)에 대해서는, 스탬퍼(3)의 내주부(3b)의 표면으로부터 돌출한 클릭부재(4b)가 형성된 것에 한정되지 않고, 스탬퍼(3)를 부착했을 때, 스탬퍼(3)의 내주부(3b)의 표면과 클릭부재(4b)의 표면이 거의 동일 높이의 것이라도 좋다. 그리고 내주 스탬퍼 홀더(4)의 클릭부재(4b)가 테이퍼 형상으로 직경이 확장되어 있는 경우는, 클릭부재의 이면이 스탬퍼 맞닿음면을 겸하므로 클릭부재의 이면에 상기 코팅이 행해진다. 또 본 실시예에서는 스탬퍼(3)는 중심 개구를 펀치에 의해 타발된 상태의 것을 사용하고 있지만, 스탬퍼(3)의 중심 개구 측면(3a)에 대해서도 내마모가공이나 마찰 계수를 저하시키는 가공을 행하여, 더 한층 스탬퍼(3)의 편심을 방지하도록 해도 좋다.

본 발명은 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서의 스탬퍼를 지지하는 내주 스탬퍼 홀더의, 적어도 스탬퍼의 중심 개구 측면에 맞닿는 외주면이, 내마모가공되어 있으므로, 내주 스탬퍼 홀더의 내용기간을 연장시킬 수 있다.

Claims

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고정 금형과 가동 금형의 적어도 일방의 금형에 스탬퍼가 지지된 디스크 기판의 성형용 금형에 있어서,

스탬퍼를 지지하는 내주 스탬퍼 홀더는 적어도 스탬퍼의 중심 개구 측면에 맞닿는 외주면의 띠형상부분을 포함하는 부분에만 내마모가공되어 있고,

상기 내주 스탬퍼 홀더는 스테인리스강으로 이루어지고,

상기 내마모가공은 DLC, 질화 화합물, 탄화 화합물, 경질 크롬, 및 텅스텐카바이드 중 어느 하나가 상기 스테인리스강에 코팅된 것인 것을 특징으로 하는 디스크 기판의 성형용 금형.