(57)【要約】      （修正有）【課題】成形金型を複雑化せずに、成形ディスクの外周隆起いわゆる、スキージャンプを改善できる、射出成形機の駆動方法を提供する。【解決手段】固定金型３と、可動金型４とを有するディスク成形金型５を閉し、可動金型４内に配置された外周リング１６を加圧した状態で、ディスク成形金型５のキャビティ１１内に溶融成形材料を射出し、溶融成形材料の冷却開始以降に、加圧力を下げることで、金型とディスク外周部の接触熱伝導を下げる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と、可動金型とを有するディスク成形金型を閉し、前記可動金型内に配置された外周リングを加圧した状態で、前記ディスク成形金型のキャビティ内に溶融成形材料を射出し、
前記溶融成形材料の冷却開始以降に、ディスク外周部の熱伝導を下げる
射出成形機の駆動方法。
【請求項２】
前記溶融成形材料の冷却開始以降から前記ディスク成形金型の型開直前までの間に前記ディスク外周部の熱伝導を下げる
請求項１記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項３】
固定金型と、可動金型とを有するディスク成形金型を閉し、前記可動金型内に配置された外周リングを加圧した状態で、前記ディスク成形金型のキャビティ内に溶融成形材料を射出し、
前記溶融成形材料の冷却開始以降に、前記外周リングの加圧力を減圧する
射出成形機の駆動方法。
【請求項４】
前記溶融成形材料の冷却開始以降から前記ディスク成形金型の型開直前までの間に前記外周リングの加圧力を減圧する
請求項３記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項５】
前記外周リングの摺動機構にエアーシリンダを用い、
前記エアーシリンダの減圧を加圧制御機構により行う
請求項３記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項６】
前記外周リングの摺動機構にエアーシリンダを用い、
前記エアーシリンダの減圧を加圧制御機構により行う
請求項４記載の射出成形機の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光ディスクの製造に適用される射出成形機の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの製造に際して、そのディスク基板は射出成形機を用いて形成される。この射出成形機は、成形材料供給部と、固定金型及び可動金型を有する成形金型と、成形材料供給部からの成形材料を溶融して成形金型へ送る加熱シリンダとを備えている。成形金型は、固定金型と可動金型の間にキャビティが形成され、可動金型内に摺動可能な外周リングが配置されて成る。射出成形機では、キャビティ内にスタンパーを配置し、成形金型を閉じて外周リングを加圧した状態で、成形材料供給部から加熱シリンダへ送られて加熱溶融された成形材料の樹脂が成形金型のキャビティ内に射出される。所要の保圧を経て冷却された後、成形金型を開き成形されたディスク基板が取り出される。
【０００３】
例えば、２層記録層を有する光ディスクの製造では、射出成形で形成されたディスク基板に対してその凹凸パターンの第１記録層上に分離層となる中間層を形成した後、中間層にスタンパーを押し当てて第２記録層を形成するようしている。あるいは射出成形した２枚のディスク基板を貼り合わせて形成するようにしている。
【０００４】
外周リングを配置した成形金型を有する射出成形機は、例えば特許文献１など開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３３０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の射出成形機で製造されたディスク基板においては、図９に示すように、ディスク基板１０１の外周部に隆起１０２ができる。この外周隆起１０２は、スキージャンプと呼ばれ、外周部以外の領域との高さの差が大きくなるほど、例えば２層などの多層記録層を有する光ディスクの製造に支障を来たす懼れがある。例えば、ディスク基板の第１記録層上に中間層を形成し、中間層にスタンパーを押し当てて第２記録層を形成する場合、スキージャンプが形成された外周部ではスタンパーの当たりが弱くなり、第２記録層の転写不良を招く。
【０００７】
成形ディスクの外周部にスキージャンプが発生する原因としては、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後の、冷却スピードの差によるものと考えられている。接触面が３方向ある外周部の冷却スピードが他より速いために、先に固まった外周部に樹脂が取られ、外周部が隆起することになる。１０〜２０μｍ程度の隆起が生じる。
【０００８】
対策としては、成形金型にヒータなどの加熱部品を埋設したり、熱伝導性の劣る部材を用いる方法がよく行われている。しかし、成形金型の複雑化を招くなど、対効果比は思わしくないのが実情である。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑み、成形金型を複雑化せずに、成形ディスクの外周隆起を改善できる、射出成形機の駆動方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る射出成形機の駆動方法は、固定金型と、可動金型とを有するディスク成形金型を閉し、可動金型内に配置された外周リングを加圧した状態で、ディスク成形金型のキャビティ内に溶融成形材料を射出し、溶融成形材料の冷却開始以降に、ディスク外周部の熱伝導を下げる。
【００１１】
本発明の射出成形機の駆動方法では、溶融成形材料の冷却開始以降に、ディスク外周部の熱伝導を下げることにより、ディスク外周部の冷却スピードを遅らせることができる。
【００１２】
本発明に係る射出成形機の駆動方法は、固定金型と、可動金型とを有するディスク成形金型を閉し、可動金型内に配置された外周リングを加圧した状態で、ディスク成形金型のキャビティ内に溶融成形材料を射出し、溶融成形材料の冷却開始以降に、外周リングの加圧力を減圧する。
【００１３】
本発明の射出成形機の駆動方法では、溶融成形材料の冷却開始以降に、外周リングの加圧力を減圧することにより、ディスク外周部と金型との密着が弱まり、ディスク外周部の熱伝導が下がる。これにより、ディスク外周部の冷却スピードを遅らせることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る射出成形機の駆動方法によれば、溶融成形材料の冷却開始以降に、ディスク外周部の熱伝導を下げてディスク外周部の冷却スピードを遅らせることにより、ディスク外周部の外周隆起を改善することができる。成形金型は複雑化しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明者らは、外周リングの加圧力が、キャビティ内に溶融成形材料を射出してから冷却するまでの間、一定の高圧に維持されているために、ディスク外周部と金型との密着度が大きく、ディスク外周部の冷却スピードが他より早くなることを見出した。そこで、本発明らは、冷却時にディスク外周部の熱伝導を下げることにより、ディスク外周部での冷却スピードの低減を図った。また、ディスク外周部の熱伝導を下げる方法として、外周リングの加圧力を低減し、ディスク外周部と金型との密着度を下げることで達成できる。本発明は、これらの知見に基くものである。以下、詳述する。
【００１７】
図１に、本発明の射出成形機の一実施の形態に係る概略構成を示す。本実施の形態に係る射出成形機１は、成形材料供給部２と、固定金型３及び可動金型４を有するディスク成形金型（以下、成形金型という）５と、成形材料供給部２からの成形材料を溶融して成形金型５へ送る加熱シリンダ６とを備えて成る。成形材料供給部２は、成形材料である樹脂７、例えばポリカーボネートをホッパー８内に収容して構成される。加熱シリンダ６内には、スクリュー機構、逆止弁などが配置されている。
【００１８】
射出成形機１では、ホッパー８内の成形材料である樹脂７が加熱シリンダ６に送られ加熱溶融された後、所要量の溶融樹脂がノズル９から導入部１２を通して成形金型５のキャビティ１１内に射出される。射出後、所要の保圧期間を経て冷却過程に入る。冷却が終了した樹脂が固化した後、成形金型５が開き、成形ディスク、すなわちディスク基板が取り出されるようになされる。
【００１９】
図２に、本発明に係る成形金型５の実施の形態を示す。本実施の形態の成形金型５は、固定金型３と、この固定金型３との間にキャビティ１１を形成する可動金型４を有して構成される。固定金型３の中央には溶融樹脂の導入部１２が形成される。スタンパー１３は、キャビティ１１内の片側、本例では固定金型３側に保持される。可動金型４は、図示しない開閉機構により、固定金型３に対して開閉動作されるように構成される。この可動金型４のキャビティ１１を挟んで固定金型３側を固定側ミラー、それと対向する部分は、可動側ミラー１４と呼ばれる部材で形成されている。
【００２０】
一方、可動金型４内には、固定金型３に対して前進、後退するように、摺動可能な外周リング１６が配置される。この外周リング１６の摺動機構としては、本例では加圧手段となるエアーシリンダ１７を用いており、このエアーシリンダ１７のロッド１８の先端に外周リング１６が連結固定される。外周リング１６とエアーシリンダ１７は円環状に形成される。
【００２１】
成形金型５が閉じられた状態では、図３（要部の拡大断面図）に示すように、エアーシリンダ１７による加圧圧力で外周リング１６の先端の一部１６Ａが固定金型３の面に当接すると共に、他部１６Ｂがスタンパー１３の周端面に対向している。他部１６Ｂとスタンパー１３の面とはオーバーパックやバリなどの不良を防止できる少許の間隔ｄ１を保って対向している。外周リング１６の先端の一部１６Ａと他部１６Ｂとの間は溝２０が形成されている。また、図２に示すように、エアーシリンダ１７は、可動金型４の空間内に配置され、型閉時に空間の底面から所要の間隔ｄ２を隔てて保持される。図２において、１５は可動側インターロックリング、１９は固定側インターロックリングを示す。
【００２２】
外周リング１６の押し付け力（以下、加圧力という）は、オーバーパックやバリなどの弊害を起こさない最小の押し付け力が好ましい。
【００２３】
そして、本実施の形態においては、特に、外周リング１６の加圧力を可変可能とする。このため、本実施の形態では、外周リング１６の摺動機構となる加圧手段、本例ではエアーシリンダ１７に、外周リング１６の加圧力を制御する加圧制御機構３１が連結される。この加圧制御機構３１では、エアー供給圧から高圧設定圧力までレギュレータで減圧するようになされる。本例では加圧力を高圧と低圧の２段に設定できる加圧制御機構３１が用いられる。
【００２４】
加圧制御機構３１は、図４の空圧回路図に示すように、エアーを供給するエアー供給源３２と、高圧エアーを得るための第１レギュレータ３３と、低圧エアーを得るための第２レギュレータ３４を有して成る。第２レギュレータ３４は、いわゆる減圧させるためのリリーフレギュレータであり、リリーフポートに取り付けられる。さらに、エアー圧を高圧と低圧を切り替えるソレノイドバルブ３５と、エアーの双方向の流れを可能にし、エアーの流量を変えられるスピードコントローラ３６が配置される。このスピードコントローラ３６から出たエアーが、エアーシリンダ１７に送られて、エアーシリンダ１７の加圧力を高圧、低圧の２段に制御するようになされる。第１レギュレータ３３は配管４３を通じてソレノイドバルブ３５に接続され、ソレノイドバルブ３５は配管４４を通じてスピードコントローラ３６に接続され、第２レギュレータ３４は配管４５を通じてソレノイドバルブ３５に接続される。
【００２５】
第１レギュレータ３３の出口側には圧力計３７が配置される。第２レギュレータ３４の出口側にはエアー排出音を消すためのサイレンサ３８が配置される。ソレノイドバルブ３５は、エアー供給源３２からのエアーをエアーシリンダ１７へ送る往路４１と、エアーシリンダ１７からエアーの一部を排出する復路４２とを有する。ソレノイドバルブ３５は、その往路４１と復路４２をスピードコントローラ３６へ通じる配管４４に連通するように、選択的に切り替えられるように構成される。
【００２６】
次に、本実施の形態の射出成形機１の動作を説明する。光ディスク基板を製造するには、原料である樹脂７、例えばペレット状のポリカーボネートを必要時間乾燥機にて脱水したものをホッパー８へ供給する。ホッパー８の樹脂７は加熱シリンダ６へ供給される。加熱シリンダ６に供給された樹脂７は、加熱溶融されスクリュー機構により一定量計量された後、射出成形機１に取り付けられた成形金型５内へ高速で充填される。
【００２７】
成形金型５には、型閉時に固定金型３と可動金型４の間に、温調機により一定温度に保たれたキャビティ１１が形成されている。このキャビティ１１内の片側、例えば固定金型３側にスタンパー１３が取り付けられる。すなわち、キャビティ１１は円盤形状をしており、キャビティ１１の固定金型３側に信号が記録された原盤のスタンパー１３が取り付けられる。外周リング１６は、キャビティ１１の外径を形取る部品であり、射出時の射出圧にて型開きされる時でもスタンパー１３とのクリアランスの間隔ｄ１を一定に保ち、オーバーパックやバリといった不良を防止するための摺動機能を有している。
【００２８】
樹脂７を射出成形する型閉時には、加圧制御機構３１により、エアー圧が高圧に設定されたエアーがエアーシリンダ１７へ送られる。この高圧エアーで、外周リング１６の加圧力が大に設定され、外周リング１６の先端の一部１６Ａが固定金型３の面に当接さされる。すなわち、加圧制御機構３１では、図４示すように、ソレノイドバルブ３５が図において右側に切り替えられ、配管４３が往路４１に接続される。この切り替えで、第１レギュレータ３３で高圧に設定されたエアーがスピードコントローラ３６を通じてエアーシリンダ１７へ供給され、外周リング１６に大きな推進力が与えられ、外周リング１６が高速で前進して固定金型３の面に当接する。この状態でキャビティ１１内に溶融樹脂が射出される。外周リング１６には、図３に示すように、テーパ面５０が形成されており、このテーパ面５０によりキャビティ１１内のディスク外周部が押さえられる。
【００２９】
キャビティ１１内への溶融樹脂の射出後、一定期間、外周リング１６の駆動圧が高圧に保たれ、この保圧期間を経て冷却される。本実施の形態では、成形金型５内の溶融樹脂７の冷却開始以降に、外周リング１６の加圧力を減圧する。すなわち、加圧制御機構３１では、図５に示すように、ソレノイドバルブ３５が図において左側に切り替えられ、ソレノイドバルブ３５の復路４２が第２レギュレータ３４に通じる配管４５に接続される。第２レギュレータ３４では、第１レギュレータ３３の設定エアー圧よりも低いエアー圧力に設定される。
【００３０】
これにより、エアーシリンダ１７のエアーの一部はスピードコントローラ３６、ソレノイドバルブ３５の復路４２、第２レギュレータ３４及びサイレンサ３８を通って排出される。従って冷却開始以降のエアーシリンダ１７に与えられるエアー圧は、第２レギュレータ３４の圧力の低圧になることにより、外周リング１６の加圧力が低減する。この外周リング１６の加圧力の低減により、成形ディスクと成形金型５（スタンパー１３）との密着度が弱められ、成形ディスクの熱伝導が下がり、ディスク外周部での冷却スピードが遅くなる。これにより、ディスク外周部とその他の部分との冷却スピード差が小さくなる。一定の冷却期間を経て可動金型４を開き、成形ディスク基板が取り出される。
【００３１】
図６に、成形１サイクル工程と外周リング１６の駆動力の関係の一例を示す。成形１サイクル工程では、成形金型の型閉工程、溶融樹脂の射出工程、成形金型５内の樹脂圧を一定期間高圧に保持する保圧工程、冷却工程、型開工程及び成形ディスク基板の取り出し工程を有する。この一連の工程において、外周リング１６の駆動圧は、型閉時は低圧であり、溶融樹脂の射出前、あるいは射出開始から高圧となる。射出が終了して一定期間は高圧に保持され、保圧期間が終了した時点で冷却過程に入る。冷却開始以降に低圧とする（太線ａ参照）。冷却開始直後、すなわち保圧直後から型開直前まで低圧とすることが好ましい（太線ａ参照）。また、細線ｂで示すように、型開直前から低圧とすることもできる。それ以降の成形ディスク基板の取り出しは、低圧としている。
【００３２】
外周リング１６の駆動圧力を変化させるタイミングとしては、射出前に高圧設定値まで上げ、保圧直後の冷却時から０〜０．０５ＭＰａ程度まで減圧することが好ましい。
【００３３】
図７は、冷却時の外周リング１６の駆動圧力と外周隆起（スキージャンプ）の高さとの関係を示すグラフであり、型開直前に低圧切替えした時のグラフである。横軸に外周リングの駆動圧力［ＭＰａ］、縦軸に外周隆起の高さ［μｍ］を示す。図７に示すように、外周隆起の高さは、圧力が０．２ＭＰａまでは緩やかな減少傾向であるが、０．２ＭＰａ以下では大きく減少している。設定圧力を０．１ＭＰａにすることで０．４ＭＰａと比べて３．５μｍ外周隆起を減少することができる。なお、外周リング１６の駆動圧力が０．１ＭＰａより減圧すると、キャビティ内の樹脂圧で外周リング１６が押し戻される。
【００３４】
図８は、外周リング１６の駆動圧力を型開直前から低圧にした場合と、保圧終了直後の冷却時（すなわち冷却開始）から低圧にした場合の外周隆起の高さ比較したグラフである。図８に示すように、外周リング１６の駆動圧力の減圧タイミングを変化させる、すなわち、保圧終了直後の冷却時から減圧することにより、型開直前に減圧する場合に比べて外周隆起の高さが１μｍ程度改善される。
【００３５】
この図７及び図８のグラフから、外周リングの駆動圧力の減圧タイミングを変化させることにより、合計４．５μｍの改善効果が得られる。なお、外周リングの減圧圧力は、外周リングの構造の違いによる摺動抵抗差やピストン断面積により最適値が異なるが、いずれも図７及び図８で示すと同様の傾向が得られる。
【００３６】
上述の本実施の形態によれば、外周リング１６の駆動圧力を、冷却開始以降に減圧し、好ましくは冷却開始直後から型開直前まで減圧することにより、ディスク外周部の熱伝導が下がり、成形金型を複雑にせずに、成形ディスクの外周隆起を低減することができる。従って、高精度、高信頼性の光ディスクを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る射出成形機の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る射出成形機の成形金型の一実施の形態の構成図である。
【図３】本発明の成形金型の一実施の形態の要部の拡大構成図である。
【図４】本発明に係る成形金型の圧力制御機構の実施の形態を示す空圧回路図である。
【図５】本発明に係る成形金型の圧力制御機構の実施の形態を示す空圧回路図である。
【図６】本発明に係る成形１サイクル工程と外周リングの駆動圧との関係を示す説明図である。
【図７】本発明の説明に供する外周リングの駆動圧と外周隆起の高さの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の説明に供する外周リングの減圧タイミングと外周隆起の高さの関係を示すグラフである。
【図９】外周隆起が形成された成形ディスクの要部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・射出成形機、２・・成形材料供給部、３・・固定金型、４・・可動金型、５・・成形金型、６・・加熱シリンダ、７・・樹脂、８・・ホッパー、１１・・キャビティ、１３・・スタンパー、１６・・外周リング、１７・・エアーシリンダ、１８・・ロッド、３１・・圧力制御機構、１０１・・成形ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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