(57)【要約】【課題】成形品の品質を向上させることができるようにする。【解決手段】固定部と、固定部に取り付けられた第１の金型と、固定部に対して移動自在に配設された可動部と、可動部に取り付けられた第２の金型と、可動部を進退させるために駆動される駆動部と、位置制御を行うことによって、可動部を第１、第２の設定位置で停止させる型閉じ処理手段と、可動部が第１の設定位置で停止させられた後、第２の設定位置で停止させられる前に成形材料をキャビティ空間に充填（てん）する射出処理手段とを有する。この場合、射出圧に発生する外乱、型締装置の機械的なガタ等によって、可動部を第１の設定位置に保持するのが困難になっても、可動部を前進させて第２の設定位置に置くことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）固定部と、
（ｂ）該固定部に取り付けられた第１の金型と、
（ｃ）前記固定部に対して移動自在に配設された可動部と、
（ｄ）該可動部に取り付けられた第２の金型と、
（ｅ）前記可動部を進退させるために駆動される駆動部と、
（ｆ）該駆動部を駆動し、位置制御を行うことによって、前記可動部を第１、第２の設定位置で停止させる型閉じ処理手段と、
（ｇ）前記可動部が第１の設定位置で停止させられた後、第２の設定位置で停止させられる前に成形材料をキャビティ空間に充填する射出処理手段とを有することを特徴とする型締制御装置。
【請求項２】
（ａ）前記第１、第２の金型の一方に取り付けられた被転写部材と、
（ｂ）前記第１、第２の金型の他方に取り付けられ、成形品の周縁を規制するキャビティ空間形成部材とを有する請求項１に記載の型締制御装置。
【請求項３】
（ａ）前記キャビティ空間形成部材を前記第１、第２の金型の一方に向けて付勢する付勢部材を有するとともに、
（ｂ）前記第１の設定位置は、キャビティ空間形成部材の前端が前記第１、第２の金型の一方に当接する位置に設定される請求項２に記載の型締制御装置。
【請求項４】
（ａ）前記第１の設定位置は、成形される成形品の複屈折率を制御する位置であり、
（ｂ）前記第２の設定位置は、成形される成形品の転写率を制御する位置である請求項２又は３に記載の型締制御装置。
【請求項５】
（ａ）駆動部を駆動し、固定部に対して可動部を前進させ、位置制御を行うことによって、前記可動部を第１の設定位置で停止させ、
（ｂ）成形材料をキャビティ空間に充填し、
（ｃ）前記駆動部を駆動し、固定部に対して可動部を更に前進させ、位置制御を行うことによって、前記可動部を第２の設定位置で停止させることを特徴とする型締制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型締制御装置及び型締制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填（てん）し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品を得るようにしている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記金型装置は、固定金型及び可動金型を備える。また、前記型締装置は、固定プラテン、可動プラテン、トグル機構等を備え、型締用モータを駆動して前記トグル機構を動作させ、可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開き、すなわち、型開閉を行う。そして、型締めに伴って固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。
【０００４】
一方、前記射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズル等を備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、計量用モータを駆動することによって、スクリューを回転させると、スクリューの前端のスクリューヘッドより前方に溶融させられた樹脂が蓄えられ、それに伴って、スクリューが後退させられる。次に、射出用モータを駆動することによって前記スクリューを前進させると、加熱シリンダの前端部に配設された射出ノズルから樹脂が所定の射出圧で射出され、前記キャビティ空間に充填される。
【０００５】
なお、光学系の成形品、例えば、ディスク基板を成形するための射出成形機においては、金型装置としてディスク成形金型が使用され、ディスク基板に情報面を形成するために、例えば、固定金型にスタンパが取り付けられ、スタンパの凹凸がディスク基板に転写される。そして、キャビティ空間に充填された樹脂が完全に固化する前に、穴開け加工が行われる。
【０００６】
ところで、前記ディスク成形金型において型開閉を行うために、型締制御装置が配設される。該型締制御装置の制御部は、まず、型閉じを開始し、位置制御を行うことによって可動プラテンを設定位置に置き、ディスク成形金型をパーティング面がわずかに開かれた状態にする。続いて、前記制御部は、型閉じを開始し、圧力制御を行うことによって型締力を発生させる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−９５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の型締制御装置においては、射出圧に発生する外乱、型締装置の機械的なガタ等によって、可動プラテンを設定位置に保持するのが困難になり、キャビティ空間に充填された樹脂の圧力によって、可動プラテンが後退してしまう。
【０００８】
その結果、スタンパの凹凸の転写性が低くなり、ディスク基板の品質が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来の型締制御装置の問題点を解決して、成形品の品質を向上させることができる型締制御装置及び型締制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのために、本発明の型締制御装置においては、固定部と、該固定部に取り付けられた第１の金型と、前記固定部に対して移動自在に配設された可動部と、該可動部に取り付けられた第２の金型と、前記可動部を進退させるために駆動される駆動部と、該駆動部を駆動し、位置制御を行うことによって、前記可動部を第１、第２の設定位置で停止させる型閉じ処理手段と、前記可動部が第１の設定位置で停止させられた後、第２の設定位置で停止させられる前に成形材料をキャビティ空間に充填する射出処理手段とを有する。
【００１１】
本発明の他の型締制御装置においては、さらに、前記第１、第２の金型の一方に取り付けられた被転写部材と、前記第１、第２の金型の他方に取り付けられ、成形品の周縁を規制するキャビティ空間形成部材とを有する。
【００１２】
本発明の更に他の型締制御装置においては、さらに、前記キャビティ空間形成部材を前記第１、第２の金型の一方に向けて付勢する付勢部材を有する。
【００１３】
そして、前記第１の設定位置は、キャビティ空間形成部材の前端が前記第１、第２の金型の一方に当接する位置に設定される。
【００１４】
本発明の更に他の型締制御装置においては、さらに、前記第１の設定位置は、成形される成形品の複屈折率を制御する位置である。そして、前記第２の設定位置は、成形される成形品の転写率を制御する位置である。
【００１５】
本発明の型締制御方法においては、駆動部を駆動し、固定部に対して可動部を前進させ、位置制御を行うことによって、前記可動部を第１の設定位置で停止させ、成形材料をキャビティ空間に充填し、前記駆動部を駆動し、固定部に対して可動部を更に前進させ、位置制御を行うことによって、前記可動部を第２の設定位置で停止させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、型締制御装置においては、固定部と、該固定部に取り付けられた第１の金型と、前記固定部に対して移動自在に配設された可動部と、該可動部に取り付けられた第２の金型と、前記可動部を進退させるために駆動される駆動部と、該駆動部を駆動し、位置制御を行うことによって、前記可動部を第１、第２の設定位置で停止させる型閉じ処理手段と、前記可動部が第１の設定位置で停止させられた後、第２の設定位置で停止させられる前に成形材料をキャビティ空間に充填する射出処理手段とを有する。
【００１７】
この場合、射出圧に発生する外乱、型締装置の機械的なガタ等によって、可動部を前記第１の設定位置に保持するのが困難になっても、可動部を前進させて前記第２の設定位置に置くことができるので、被転写部材の凹凸を確実に転写することができ、転写性を向上させることができる。したがって、成形品の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機、例えば、射出成形機について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における型締制御装置のブロック図、図２は本発明の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【００２０】
図において、１０は型締装置、１１は第１の固定部としての固定プラテン、１２はベースプレート及び第２の固定部としてのトグルサポートであり、前記固定プラテン１１とトグルサポート１２との間に図示されないタイバーが架設される。また、１４は前記固定プラテン１１に対して移動自在に、かつ、前記タイバーに沿って進退（図２において左右方向に移動）自在に配設された可動部としての可動プラテンであり、前記固定プラテン１１における可動プラテン１４と対向する面に第１の金型としての固定金型１５が、前記可動プラテン１４における固定プラテン１１と対向する面に第２の金型としての可動金型１６がそれぞれ取り付けられる。なお、固定金型１５及び可動金型１６によって金型装置であるディスク成形金型が構成される。
【００２１】
また、前記可動プラテン１４の後端 (図２において左端) には、図示されないエジェクタ装置が配設され、トグルサポート１２の後端には、型締め用の駆動部としての型締用モータ４８（Ｍ）が配設される。該型締用モータ４８は、ステータ、及び該ステータより径方向内方において回転自在に配設されたロータを備え、前記ステータはＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイルを備える。そして、該各コイルにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを供給することによって、型締用モータ４８を駆動することができる。なお、本実施の形態においては、型締用モータ４８としてサーボモータが使用される。
【００２２】
前記型締用モータ４８を駆動するために、駆動源としての交流の電源部５４、該電源部５４から供給される交流の電流を整流する整流回路５５、整流された電流を平滑して直流の電流を発生させるコンデンサＣｄ、及び直流の電流を受けて各相の電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを発生させ、該電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを型締用モータ４８に供給するインバータ５６等が配設され、該インバータ５６に、６個のスイッチング素子としてのトランジスタが配設される。
【００２３】
また、前記各コイルに供給される各電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのうちの電流ＩＵ、ＩＶが電流検出部としての電流センサ５２、５３によって検出され、検出された電流ｉｕ、ｉｖが制御部５７に送られる。そして、ロータの位置で表される磁極位置θが位置検出部としてのエンコーダ６１によって検出され、検出された磁極位置θが制御部５７に送られる。該制御部５７の図示されない位置算出処理手段は、位置算出処理を行い、エンコーダ６１によって検出された磁極位置θに基づいて可動プラテン１４の位置を算出する。
【００２４】
そして、制御部５７は、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路６３に送ると、該ドライブ回路６３は、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗに基づいて駆動信号を発生させ、該駆動信号をインバータ５６に送る。なお、５８は操作部としての操作パネル、５９は記録装置としてのメモリ、６５は可動金型１６の所定の箇所に配設され、図示されないキャビティ空間内の成形材料としての樹脂の圧力を検出する圧力検出部としての樹脂圧センサである。前記制御部５７は、メモリ５９に記録されたプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。
【００２５】
また、前記トグルサポート１２と可動プラテン１４との間には、トグル機構４３が配設される。該トグル機構４３は、前記トグルサポート１２に対してピンｐ１を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４４、前記可動プラテン１４の後端面（図２において左端面）に形成されたブラケット１４ａに対してピンｐ２を介して、かつ、前記トグルレバー４４に対してピンｐ３を介して揺動自在に配設されたトグルアーム４５、及び前記トグルレバー４４に対してピンｐ４を介して、かつ、クロスヘッド４１に対してピンｐ５を介して揺動自在に配設されたトグルレバー４６を備える。前記クロスヘッド４１は、進退自在に配設され、型締移動部材として機能する。
【００２６】
また、型締用モータ４８を駆動することによって発生させられた回転による回転運動を直進運動に変換し、該直進運動を前記クロスヘッド４１に伝達するために運動方向変換部としてのボールねじ２１が配設される。該ボールねじ２１は、型締用モータ４８の出力軸３５と連結された第１の変換要素としてのボールねじ軸５１、及び該ボールねじ軸５１と螺（ら）合させて配設され、前記クロスヘッド４１に取り付けられた第２の変換要素としてのボールナット２３から成る。なお、前記ボールねじ２１、クロスヘッド４１、型締用モータ４８等によって型締駆動装置が構成される。また、前記運動方向変換部として、ボールねじ２１に代えて台形ねじ、ローラねじ等を使用することもできる。
【００２７】
そして、型締用モータ４８を駆動し、クロスヘッド４１を進退させることによって、ディスク成形金型の型開閉を行うことができる。すなわち、型閉じ時に、制御部５７の図示されない型閉じ処理手段は、型閉じ処理を行い、型締用モータ４８を正方向に駆動し、クロスヘッド４１を前進（図２において右方向に移動）させることによって、可動プラテン１４を前進させ、可動金型１６を固定金型１５に当接させ、型タッチを行うことができる。このようにして型閉じが行われる。これに伴って、可動金型１６と固定金型１５との間に前記キャビティ空間が形成される。
【００２８】
続いて、型締め時に、前記制御部５７の図示されない型締め処理手段は、型締め処理を行い、前記型締用モータ４８を更に正方向に駆動すると、前記トグル機構４３によってトグル倍率を乗じた型締力が発生させられ、該型締力で可動金型１６を固定金型１５に押し付けることができる。このようにして型締めが行われる。このとき、前記制御部５７の図示されない射出処理手段は、射出処理を行い、樹脂を前記キャビティ空間に充填する。
【００２９】
また、型開き時に、前記制御部５７の図示されない型開き処理手段は、型開き処理を行い、型締用モータ４８を逆方向に駆動し、クロスヘッド４１を後退（図２において左方向に移動）させることによって、可動プラテン１４を後退させ、可動金型１６を固定金型１５から離すことができる。このようにして型開きが行われる。
【００３０】
なお、射出成形機においては、前記固定プラテン１１に隣接させて図示されない射出装置が配設される。該射出装置は、樹脂を加熱して溶融させるシリンダ部材としての加熱シリンダ、溶融させられた樹脂を射出するための射出ノズル等を備え、前記加熱シリンダ内に射出部材としてのスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、射出装置の計量用の駆動部としての計量用モータを駆動することによって、スクリューを回転させると、スクリューの前端のスクリューヘッドより前方に溶融させられた樹脂が蓄えられ、それに伴って、スクリューが後退させられる。次に、射出用の駆動部としての射出用モータを駆動することによって前記スクリューを前進させると、加熱シリンダの前端部に配設された射出ノズルから樹脂が所定の射出圧で射出され、前記キャビティ空間に充填される。
【００３１】
次に、前記型閉じ処理及び型締め処理について説明する。
【００３２】
図３は本発明の実施の形態における可動プラテンの位置の推移を表すタイムチャート、図４は本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第１の状態を示す図、図５は本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第２の状態を示す図、図６は本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第３の状態を示す図である。
【００３３】
図４〜６において、１５は固定金型であり、該固定金型１５にスプルーブシュ７１が貫通させて配設され、該スプルーブシュ７１内にスプルー７２が形成される。前記固定金型１５の前端（図４〜６において左端）には、凹凸が形成された被転写部材としてのスタンパ７３が取り付けられる。また、１６は可動金型であり、該可動金型１６における固定金型１５と対向する面に凹部７４が形成され、前記可動金型１６の外周縁の近傍に、環状の溝７５が形成され、該溝７５にキャビティ空間形成部材としての環状のキャビリング７６が進退（図４〜６において左右方向に移動）自在に配設される。そして、前記溝７５に付勢部材としてのスプリング７７が配設され、該スプリング７７はキャビリング７６を固定金型１５側に向けて付勢する。
【００３４】
本実施の形態においては、固定金型１５にスタンパ７３が、可動金型１６にキャビリング７６が配設されるようになっているが、固定金型１５にキャビリングを、可動金型１６にスタンパを配設することができる。
【００３５】
型開きが行われた後、可動プラテン１４（図２）は型開位置ｐ１に置かれ、タイミングｔ１で型開位置ｐ１において型閉じが開始される。そのために、前記型閉じ処理手段は、型締用モータ４８を駆動し、可動プラテン１４を前進させ、算出された可動プラテン１４の位置を読み込み、位置制御を行う。そして、前記可動プラテン１４があらかじめ設定された第１の設定位置ｐ２に到達したかどうかを判断し、タイミングｔ２で第１の設定位置ｐ２に到達すると、型締用モータ４８の駆動を停止させる。本実施の形態においては、第１の設定位置ｐ２は、図４に示されるように、キャビリング７６の前端（図４〜６において右端）が固定金型１５に当接する位置に設定される。したがって、固定金型１５と可動金型１６との間にキャビティ空間Ｃが形成される。
【００３６】
続いて、前記射出処理手段は、前記射出用モータを駆動し、スクリューを前進させると、射出ノズルから樹脂が射出される。このとき、キャビティ空間Ｃに対して７０〜８０〔％〕程度を満たす量の樹脂Ｒｎが充填される。そして、図４に示されるように、樹脂Ｒｎは、スプルー７２を通り、キャビティ空間Ｃ内に進入する。このとき、前記キャビリング７６は相対的に後退（図４〜６において左方向に移動）を開始しておらず、十分に広いキャビティ空間Ｃが形成される。したがって、キャビティ空間Ｃに進入した樹脂Ｒｎに加わる剪（せん）断力を小さくすることができるので、成形品としてのディスク基板の複屈折を向上させることができる。すなわち、第１の設定位置ｐ２において複屈折率が制御される。なお、第１の設定位置ｐ２においては、樹脂Ｒｎに加わる剪断力が小さくされれば良いので、充填された樹脂Ｒｎがキャビリング７６から漏れない程度に、該キャビリング７６が固定金型１５に当接させられる。
【００３７】
ところで、前記構成のディスク成形金型においては、射出圧に発生する外乱、型締装置１０、例えば、トグル機構４３の機械的なガタ等によって、可動プラテン１４を前記第１の設定位置ｐ２に保持するのが困難になると、キャビティ空間Ｃに充填された樹脂の圧力によって、図３の破線で示すように、可動プラテン１４が後退してしまう。
【００３８】
そこで、前記型閉じ処理手段は、再び型締用モータ４８を駆動し、可動プラテン１４を前進させ、算出された可動プラテン１４の位置を読み込み、位置制御を行う。そして、前記可動プラテン１４があらかじめ第１の設定位置ｐ２より所定の距離Ｌ１だけ前方に設定された第２の設定位置ｐ３に到達したかどうかを判断し、タイミングｔ３で第２の設定位置ｐ３に到達すると、型締用モータ４８の駆動を停止させる。このとき、図５に示されるように、キャビリング７６がスプリング７７の付勢力に抗して距離Ｌ１だけ相対的に後退させられ、それに伴って、キャビティ空間Ｃは狭くなり、該キャビティ空間Ｃ内の樹脂Ｒｎは固定金型１５及び可動金型１６によって押され、偏平な形状にされる。そして、前記キャビティ空間Ｃ内の樹脂Ｒｎの圧力が均一にされる。
【００３９】
したがって、射出圧に発生する外乱、トグル機構４３の機械的なガタ等によって、可動プラテン１４を前記第１の設定位置ｐ２に保持するのが困難になっても、可動プラテン１４を前進させて前記第２の設定位置ｐ３に置くことができるので、スタンパ７３の凹凸を確実に転写することができ、転写性を向上させることができる。その結果、ディスク基板の品質を向上させることができる。すなわち、第２の設定位置ｐ３においてディスク基板の転写率が制御される。
【００４０】
また、前記キャビティ空間Ｃ内の樹脂Ｒｎの圧力が均一にされるので、樹脂Ｒｎの表皮の厚さを容易に調整することができる。
【００４１】
なお、第１の設定位置ｐ２から可動プラテン１４の前進が開始される時点で、樹脂Ｒｎの先端はキャビリング７６の部分に到達しておらず、樹脂Ｒｎが溝７５とキャビリング７６との隙（すき）間に進入することがない。したがって、可動プラテン１４を前進させるのに伴ってキャビリング７６を円滑に後退させることができる。
【００４２】
続いて、タイミングｔ４で前記型締め処理手段は、型締用モータ４８を駆動し、可動プラテン１４を前進させ、樹脂圧センサ６５（図１）によって検出された樹脂Ｒｎの圧力を読み込み、圧力制御を行う。そして、タイミングｔ５で可動プラテン１４は型締位置ｐ４に置かれ、図６に示されるように、可動金型１６を固定金型１５に押し付け、あらかじめ設定された所定の型締力で型締めを行う。
【００４３】
この場合、キャビティ空間Ｃ内の樹脂Ｒｎの圧力が均一にされた状態から型締めが行われるので、急速に樹脂Ｒｎの圧力が高くなっても、オーバシュートが発生することがない。したがって、型締力を発生させる際の追随性を向上させることができるので、バリが発生するのを防止することができる。
【００４４】
このようにして、型締めが行われた後、キャビティ空間Ｃ内の樹脂Ｒｎの冷却が開始され、樹脂Ｒｎが完全に固化する前の所定のタイミングで穴開け加工が行われる。
【００４５】
また、トグル式の型締装置の場合、図３に破線で示される分の後退量だけクロスヘッド４１を前進させ、可動プラテン１４の位置をタイミングｔ３まで第１の設定位置ｐ２に維持することによって、転写性を向上させることができる。その場合、ガタが発生した状態における可動プラテン１４の位置として第１のクロスヘッドの位置が設定され、ガタが発生していない状態における可動プラテン１４の位置として第２のクロスヘッドの位置が設定される。
【００４６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における型締制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における射出成形機の要部を示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態における可動プラテンの位置の推移を表すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第１の状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第２の状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるディスク成形金型の第３の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１    固定プラテン
１４    可動プラテン
１５    固定金型
１６    可動金型
４８    型締用モータ
５７    制御部
７３    スタンパ
７６    キャビリング
７７    スプリング
Ｃ    キャビティ空間
Ｒｎ    樹脂
【図１】
2006062137.tif 000003
【図２】
2006062137.tif 000004
【図３】
2006062137.tif 000005
【図４】
2006062137.tif 000006
【図５】
2006062137.tif 000007
【図６】
2006062137.tif 000008