(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティの平面部を形成する固定側金型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビティリングとを有し、キャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して基板を成形する成形金型において、
型閉め開始から型開完了までの間に、高周波発生手段により上記キャビティリングに直接又は間接的に高周波振動を与えて、固定側鏡面板又は可動側鏡面板とキャビティリングとの摺動部の摩擦抵抗を軽減することを特徴とする成形金型。
【請求項２】
上記高周波発生手段は超音波を発生してキャビティリングに高周波振動を与える請求項１記載の成形金型。
【請求項３】
上記高周波発生手段は電磁波を発生してキャビティリングに高周波振動を与える請求項１記載の成形金型。
【請求項４】
上記固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれか一方にスタンパを有し、光ディスク基板を成形する請求項１乃至３のいずれかに記載の成形金型。
【請求項５】
キャビティの平面部を形成する固定側金型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビティリングとを有する成形金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して基板を成形する成形方法において、
型閉め開始から型開完了までの間に、キャビティリングに直接又は間接的に高周波振動を与えて、固定側鏡面板又は可動側鏡面板とキャビティリングとの摺動部の摩擦抵抗を軽減しながら基板を成形することを特徴とする基板の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスク等の成形基板を作製する成形金型と成形方法とそれにより作製された成形基板及び光ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＭＯ等のような種々の種類の光ディスクが読取り専用や追記用及び書換用のそれぞれの用途において利用されている。この光ディスクに用いられる基板は、生産性やコストの点からポリカーボネートを主とする透明樹脂を射出成形法あるいは射出圧縮成形法によって作製される。光ディスクを射出成形法により作製する場合は、図６の断面図に示すように、固定側金型１と可動側金型２とで構成される成形金型３を使用する。固定側金型１は、固定側鏡面板１１の中心に、樹脂を供給するためのスプルブッシュ１２が設けられ、スプルブッシュ１２の外側に、スタンパ４を保持するためスタンパホルダ１３が設けられている。固定側鏡面板１１のスタンパ４を保持する面の外周端には突当てリング１４が設けられ、固定側鏡面板１１の外周部には、固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に両金型１，２の中心を合わせるための固定側テーパーリング１５が設けられている。可動側金型２は、可動側鏡面板２１の中心に光ディスク基板の中心孔を打ち抜くためのカットパンチ２２と、成形した光ディスク基板を突き出すフローティングパンチ２３とが設けられ、フローティングパンチ２３の外側に可動側ブッシュ２４が設けられている。可動側鏡面板２１の固定側金型１側の外周部には光ディスク基板の外周面を形成するキャビティリング２５がボールベアリング２６を介して設けられ、キャビティリング２５の固定側金型１側と反対の面と可動側鏡面板２１との間にキャビティリング２５を固定側金型１側に突き出すためのバネ２７を有する。可動側鏡面板２１の外周部には固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に、両金型１，２の中心をあわせるための可動側テーパーリング２８が設けられている。固定側金型１の突当てリング１４は、図７の部分拡大図に示すように可動側金型２のキャビティリング２５が突き当たる際に、スタンパ４とキャビティリング２５の間に隙間３１ができるように高さが調整されている。
【０００３】
この成形金型３を用いて光ディスク基板を射出成形するとき、成形機に取り付けた成形金型３は成形機の型閉じ動作により、固定側テーパーリング１５と可動側テーパーリング２８を嵌合させて固定側金型１と可動側金型２の中心を一致させた状態で閉じる。このときキャビティリング２５は、バネ２７により固定側金型１の突当てリング１４に押付けられる。キャビティ５はスタンパホルダ１３とスタンパ４とキャビティリング２５と可動側鏡面板２１と可動側ブッシュ２４とフローティングパンチ２３及びカットパンチ２２にて形成される。その後、成形機の射出ユニットにて３００℃以上で加熱溶融された樹脂を、固定側金型１の中心に設けたスプルブッシュ１２にあるスプルー１２１を通してキャビティ５に充填する。この際、樹脂の充填圧力が型締め圧力より高いと成形金型３が開くが、キャビティリング２５はバネ２７にて固定側金型１の方向に押付けられているため可動側金型２の移動に追従する。充填が完了した後、カットパンチ２２を固定側金型１に向かって前進させ、キャビティ５の中心に貫通穴を形成するとともに、キャビティ５とスプルブッシュ１２内の樹脂を切断する。キャビティ５内の樹脂が冷却固化した後、成形金型３を開きフローティングパンチ２３を前進させて光ディスク基板を成形金型３から取り出し、併せて、スプルブッシュ１２内の樹脂も成形金型３内のエジェクタ（図示せず）にて突き出される。
【０００４】
このように射出成形法で、ＤＶＤ等記録密度が高く、厚さが薄い光ディスク基板を成形するときに、樹脂の流動性を高めるために、例えば特開平８−６６９４５号公報に示すように、成形金型３の温度や溶融樹脂の温度を高く設定するようにしている。しかし、成形金型３の温度や溶融樹脂の温度を高くすると、成形された光ディスク基板にバリが発生しやすくなり、特に外周のバリにより光ディスク基板のインバランスやコーティング、印刷に不具合が生じている。
【０００５】
成形された光ディスク基板の外周のバリの発生を防止するためには、図６に示すキャビティリング２５と可動側鏡面板２１との隙間３２とキャビティリング２５とスタンパ４との隙間３１を狭くすれば良い。キャビティリング２５とスタンパ４との隙間３１は突当てリング１４の高さを適切にすることで対応が可能である。しかし、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との隙間３２を狭くするとキャビティリング２５の内周側面と可動側鏡面板２１の外周側面の間にかじりが生じ、連続成形を行うと、このかじりにより摩耗粉が生じ、この摩耗粉が隙間３２に介在してキャビティリング２５の摺動不良やキャビティリング２５や可動鏡面板２１の破損が生じる。
【０００６】
これを防ぐために、例えば特開２０００−４８４１６号公報に示す成形金型は、キャビティリング２５と可動鏡面板２１の間にボールベアリング２６を設け、キャビティリング２５をエア駆動により固定側に押付けるようにしている。また、特開平７−２４３０２８号に示す成形金型は、可動側鏡面板を、光ディスク基板の平坦部を形成する第１の型体と、光ディスク基板の外周部を形成する第２の型体に分割し、キャビティ内に樹脂を注入した後、第１の型体を第２の型体に対して型閉方向に移動させてキャビテイ内の樹脂を圧縮して成形した光ディスク基板の外周部にバリが生じることを防いでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらキャビティリング２５と可動鏡面板２１の間にボールベアリング２６を設けても、キャビティリング２５と可動鏡面板２１との隙間３２が１０μｍ以下になるとかじりが生じてしまう。また、可動側鏡面板を２分割すると、厚さが１ｍｍ以下の光ディスク基板を成形するためには２分割した型体に微細な加工が要求されるため、加工精度の維持や作製コストが問題になる。光ディスク基板を成形後に、外周部のバリを切削に取り除く方法もあるが、この場合、製造工数が増えるため、歩留まりを下げ、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
この発明は係る問題を解消し、外周部にバリが生じることを防ぐとともに、長期間に渡り連続成形したときでも安定した成形を行うことができる成形金型と成形方法とそれにより作製された成形基板及び光ディスクを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る成形金型は、キャビティの平面部を形成する固定側金型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビティリングとを有し、キャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して基板を成形する成形金型において、型閉め開始から型開完了までの間に、高周波発生手段により上記キャビティリングに直接又は間接的に高周波振動を与えて固定側鏡面板又は可動側鏡面板とキャビティリングとの摺動部の摩擦抵抗を軽減することを特徴とする。
【００１０】
上記高周波発生手段は超音波を発生してキャビティリングに高周波振動を与えたり、電磁波を発生してキャビティリングに高周波振動を与える。
【００１１】
また、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれか一方にスタンパを設けて、外周部にバリのない光ディスク基板を安定して成形する。
【００１２】
この発明に係る基板の成形方法は、キャビティの平面部を形成する固定側金型の固定側鏡面板と可動側金型の可動側鏡面板と、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部に摺動自在に設けられ、キャビティの外周部を形成するキャビティリングとを有する成形金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填して冷却して基板を成形する成形方法において、型閉め開始から型開完了までの間に、キャビティリングに直接又は間接的に高周波振動を与えて、固定側鏡面板又は可動側鏡面板とキャビティリングとの摺動部の摩擦抵抗を軽減しながら基板を成形することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の成形金型の構成を示す断面図である。例えば光ディスク基板等の薄型の基板を成形する成形金型３は固定側金型１と可動側金型２とを有する。固定側金型１は、固定側鏡面板１１の中心に、樹脂を供給するためのスプルブッシュ１２が設けられ、スプルブッシュ１２の外側に、スタンパ４を保持するためスタンパホルダ１３が設けられている。固定側鏡面板１１のスタンパ４を保持する面の外周端には突当てリング１４が設けられ、固定側鏡面板１１の外周部には、固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に両金型１，２の中心を合わせるための固定側テーパーリング１５が設けられている。可動側金型２は、可動側鏡面板２１の中心に光ディスク基板の中心孔を打ち抜くためのカットパンチ２２と、成形した光ディスク基板を突き出すフローティングパンチ２３とが設けられ、フローティングパンチ２３の外側に可動側ブッシュ２４が設けられている。可動側鏡面板２１の固定側金型１側の外周部には光ディスク基板の外周面を形成するキャビティリング２５がボールベアリング２６を介して設けられ、キャビティリング２５の固定側金型１側と反対の面と可動側鏡面板２１との間にキャビティリング２５を固定側金型１側に突き出すためのバネ２７を有する。可動側鏡面板２１の外周部には固定側金型１と可動側金型２を閉じた際に、両金型１，２の中心を合わせるための可動側テーパーリング２８が設けられている。キャビティリング２５の内部には超音波発振子２９が設けられている。この超音波発振子２９は、必要な周波数と出力を得ることができれば良く、振動体に酸化チタンや酸化バリウム等のセラミックスを用いたものであり、超音波発振子２９の構造としてソリッドタイプを貼り付けたり、あるいはランジュバン型をボルトで固定する方法等がある。この超音波発振子２９は、図２のブロック図に示すように、成形機制御装置４０からの信号により発信信号を出力する超音波発信機４１に接続されている。
【００１５】
また、図３の部分拡大図に示すキャビティリング２５の側面と可動側鏡面板２１の側面とで形成される隙間３２は１０μｍ以下に形成されている。このキャビティリング２５と可動側鏡面板２１の中心を一致させるために、キャビティリング２５の側面と可動側鏡面板２１の側面とボールベアリング２６との各クリアランスは零が望ましい。また、固定側金型１の突当てリング１４は、可動側金型２のキャビティリング２５が突き当たる際に、スタンパ４とキャビティリング２５の間に隙間３１ができるように高さが適切に調整されている。
【００１６】
この成形金型３の固定側金型１を例えば横型成形機の固定側取付部に取付け、可動側金型２を成形機の可動側取付部に取り付ける。この成形機に取付けられた成形金型３は、成形機の型閉じ動作により、固定側テーパーリング１５と可動側テーパーリング２８を嵌合させることにより固定側金型１と可動側金型２の中心を一致させた状態で閉じる。このとき成形機制御装置４０からの型閉め開始信号を受信した超音波発信機４１がキャビティリング２２に設けた超音波発振子２９に発信信号を出力する。超音波発振子２９は発信信号が入力すると超音波振動してキャビティリング２５に超音波を印加する。このキャビティリング２５はバネ２７により固定側金型１の突当てリング１４に押しつけるように移動する。このキャビティリング２５が移動するときに、超音波で振動しているから、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗は小さくなり、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との隙間３２が例えば１０μｍ以下であってもキャビティリング２５と可動側鏡面板２１の間にかじりを生じないで移動できる。
【００１７】
次に、成形機の射出ユニットにて３００℃以上で加熱溶融された樹脂を、固定側金型１の中心に設けたスプルブッシュ１２にあるスプルー１２１を通してキャビティ５に充填する。この際、樹脂の充填圧力が型締め圧力より高いと成形金型３は開くが、キャビティリング２５はバネ２７にて固定側金型１の方向に押付けられているため可動側金型２の移動に追従する。このときも、キャビティリング２５が超音波で振動している間、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗は小さくなるため、隙間３２が１０μｍ以下であってもキャビティリング２５と可動側鏡面板２１の間にかじりが生じることを防ぐことができる。キャビテイ５に対する樹脂の充填が完了した後、カットパンチ２２を固定側金型１に向かって前進させ、キャビティ５の中心に貫通穴を形成するとともに、キャビティ５とスプルブッシュ１２内の樹脂を切断する。このキャビティ５内の樹脂が冷却固化したのち成形金型３を開く。この成形金型３を開く際にも、キャビティリング２５は可動側鏡面板２１に対して固定側に前進するが、キャビティリング２５が超音波で振動している間、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗は小さくなり、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１の間にかじりが生じることを防ぐことができる。
【００１８】
成形機の型開動作が完了して、成形機制御装置４０から型開完了の信号が超音波発信機４１に出力されると、超音波発信機４１は超音波発振子２９に出力している発信信号を停止し、超音波発振子２９の超音波振動を停止させる。そして型開完了と同時にフローティングパンチ２３を前進させて成形基板を可動側金型２から浮き上がらせ、取出し機により取り出す。
【００１９】
このように成形金型３の温度や溶融樹脂の温度を余り高くしないとともに、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との隙間３２を例えば１０μｍ以下と狭くすることにより、成形した成形基板の外周部にバリが生じることを防ぐことができ、例えば光ディスク基板を成形した場合に、良質な光ディスク基板を作製することができる。
【００２０】
上記説明ではキャビティリング２５に超音波振動子２９を設けた場合について示したが、図４の部分拡大図に示すように、固定側金型１の突当てリング１４に超音波振動子２９を設けても良い。この場合、成形機に取り付けた成形金型３は成形機の型閉じ動作により、固定側テーパーリング１５と可動側テーパーリング２８を嵌合させることにより固定側金型１と可動側金型２の中心を一致させた状態で閉じる。このとき、成形機制御装置４０の型閉め開始信号を受信した超音波発信機４１が突当てリング１４に設けた超音波発振子２９に発信信号を出力する。超音波発振子２９は入力した発信信号で超音波振動して突当てリング１４に超音波を印加する。一方、可動側金型２のキャビティリング２５はバネ２７により突当てリング１４に押付けるように移動する。このキャビティリング２５が突当てリング１４に接触すると、突当てリング１４からキャビティリング２５に超音波振動が伝達してキャビティリング２５が振動する。このキャビティリング２５が振動している間、すなわち型閉め開始から型開完了までの間、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１との間の見かけ上の摩擦抵抗は小さくなり、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１の隙間３１が例えば１０μｍ以下であっても、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１の間にかじりが生じることを防ぐことができる。
【００２１】
ここで突当てリング１４に設けた超音波発振子２９を型閉め開始から型開完了までのあいだ駆動する場合について説明したが、突当てリング１４に設けた超音波発振子２９は常時駆動させておいても良い。
【００２２】
また、キャビティリング２５又は突当てリング１４に超音波振動子２９を設ける代わりに、例えば図５の部分拡大図に示すように、キャビティリング２５と超音波振動子２９の間にホーン４２を設けて、超音波振動子２９で発生した超音波をキャビティリング２５に伝達するようにしても良い。このように超音波振動子２９をホーン４２を介してキャビティリング２５又は突当てリング１４に連結るすることにより、キャビティリング２５又は突当てリング１４に超音波を効率良く伝達することができるとともに、超音波発振子２９の大きさや出力などの制約がなくなり、超音波発振子２９の選択の幅を広げることができる。
【００２３】
キャビティリング２５又は突当てリング１４に、超音波振動子２９による超音波で高周波振動を与える場合について説明したが、超音波以外の電磁波により高周波振動を与える用にしても良い。例えばコイルと磁石で構成された電磁振動子を設け、コイルに高周波の交流電流を流してＮ極とＳ極を交互に発生させ、コイルで発生したＮ極とＳ極と、磁石のＮ極とＳ極との吸引と反発により振動を発生させ、この振動をキャビティリング２５又は突当てリング１４に伝達するようにしても良い。このような電気振動子を使用することにより、耐久性を高めて成形金型３のメンテナンスを容易にすることができる。
【００２４】
また、前記成形金型３はスタンパ４を固定側金型１に設け、キャビティリング２５を可動側金型２に設けた場合について説明したが、スタンパ４を可動側金型２に設けキャビティリング２５を固定側金型１に設けても良い。また、ボールベアリング２６をキャビティリング２４と可動側鏡面板２１の間に設けた場合について説明したが、ボールベアリング２６をキャビティリング２５と可動側テーパリング２８の間に設け、キャビティリング２５と可動側鏡面板２１が接触しないようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、キャビティの外周部を形成するキャビティリングが固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれかの外周部と摺動するときに、キャビティリングに高周波振動を与えて、キャビティリングと固定側鏡面板又は可動側鏡面板との摺動部の摩擦抵抗を軽減することにより、キャビティリングと固定側鏡面板又は可動側鏡面板との摺動部の隙間を非常に小さくしても摺動部にかじりが発生することを防止し、成形した基板の外周部にバリが生じることを防ぐことができる。
【００２６】
また、キャビティリングと固定側鏡面板又は可動側鏡面板との摺動部にかじりが発生することを防ぐことにより、長期間連続的に使用しても成形金型が破損することを防ぐことができ、良質な成形基板を安定して作製することができる。
【００２７】
また、超音波又は電磁波を発生してキャビティリングに高周波振動を与えることにより、簡単な構成でキャビティリングに安定した高周波振動を与えることができるとともに、耐久性を高めて成形金型のメンテナンスを容易にすることができる。
【００２８】
さらに、固定側鏡面板又は可動側鏡面板のいずれか一方にスタンパを設けることにより、外周部にバリのない光ディスク基板を安定して成形することができる。
【００２９】
また、キャビティリングに高周波振動を与える成形金型で成形基板や光ディスクを作製することにより、外周部にバリがない良質な成形基板や光ディスクを安定して作製することができ、良質な成形基板や光ディスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の成形金型の構成を示す断面図である。
【図２】超音波振動子の駆動部の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の成形金型の部分拡大図である。
【図４】この発明の第２の成形金型の部分拡大図である。
【図５】この発明の第３の成形金型の部分拡大図である。
【図６】従来の成形金型の構成を示す断面図である。
【図７】従来の成形金型の部分拡大図である。
【符号の説明】
１；固定側金型、２；可動側金型、３；成形金型、４；スタンパ、
５；キャビティ、１１；固定側鏡面板、２１；可動側鏡面板、
２５；キャビティリング、２９；超音波発振子。
【図１】
0003872351.tif 000002
【図２】
0003872351.tif 000003
【図３】
0003872351.tif 000004
【図４】
0003872351.tif 000005
【図５】
0003872351.tif 000006
【図６】
0003872351.tif 000007
【図７】
0003872351.tif 000008