ディスク成形金型、射出成形機とその駆動方法
【課題】光ディスク用の射出成形機における成形金型の型開時の付着ガスの飛散を抑制できるようにする。
【解決手段】固定金型２３と、固定金型２３との間にキャビティ３１を形成する可動金型２４と、キャビティ３１内に配置されたスタンパー３３と、可動金型２４内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リング３６と、外周リング３６の推進力を２段に設定できる加圧制御機構４１を有する。
【解決手段】固定金型２３と、固定金型２３との間にキャビティ３１を形成する可動金型２４と、キャビティ３１内に配置されたスタンパー３３と、可動金型２４内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リング３６と、外周リング３６の推進力を２段に設定できる加圧制御機構４１を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクの射出成形に用いるディスク成形金型、射出成形機とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク成形金型は、その成形方法の特色から射出圧力により金型が押し開けられる射出方法を一般的に使用している。光ディスク成形金型では、金型が開いた際に、ディスク外周端部のオーバーパック（樹脂が所望の形状からはみ出した不良）やバリといった不良を防止する必要がある。このために、光ディスク成形金型では、ディスク外周部を形取る外周リングに摺動機構を持たせている。この摺動機構には、スプリングによる単純な押し当て構造から、金型内にシリンダー構造を有した押し引き可能なタイプがある。シリンダータイプの摺動機構の場合は、加圧するエアー圧力の可変により外周リングの推進力を変化させることが可能である。また、この摺動機構は、各々の金型における外周リングの摺動抵抗の違いから最適値を見つけて推進力を設定することが可能である。この場合においても、圧力制御は、加圧オンと加圧オフの１圧力制御となっているのが通常である。
【０００３】
図１０に光ディスクを製造するための射出成形機の概略構成を示す。射出成形機１は、図１０に示すように、成形材料供給部２と、固定金型３及び可動金型４を有する成形金型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。
【０００４】
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、スクリュー機構により一定量計量され、ノズル９から溶融樹脂の導入部１２を通して成形金型５のキャビティ１１内に射出される。冷却過程を経てから可動金型４が開き、成形されたディスク基板が取り出される。
【０００５】
成形金型５には、キャビティ内のディスクの外周を形成する外周リングと呼ばれる部材が配置される。特許文献１には、可動金型に摺動機構を介して摺動可能な外周リングを配置して成る成形金型が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に、先行技術に係る光ディスク成形金型の概略構成を示す。成形金型５は、図６に示すように、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、それに対向する部分は、可動側ミラー１４と呼ばれる部材で形成されている。
【０００８】
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は、摺動機構としてエアーシリンダ１７を用いており、このエアーシリンダ１７のロッド１８の先端に固定される。外周リング１６とエアーシリンダー１７は円環状に形成される。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。
【０００９】
成形金型５が閉じられた状態では、図７及び図９（要部の拡大図）に示すように、所要の高圧エアーによるエアーシリンダ１７の駆動で外周リング１６に大きな推進力が与えられ、外周リング１６の先端の一部１６Ａが固定金型３の面に当接する。このとき、外周リング１６はベアリングが装着されたロッド１８を介して固定金型３の面に当接される。また、外周リング１６の先端の他部１６Ｂは、スタンパー１３の面に対して、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１０３が形成されている。また、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。外周リング１６には、図９に示すようにテーパ面６０が形成されており、このテーパ面６０によりキャビティ３１内のディスク外周部が押さえられる。
【００１０】
ところで、溶融した樹脂を成形金型５のキャビティ１１内に送り込み、冷却後、固化した成形ディスク基板を成形金型５から取り出す一連の工程において、樹脂内に含まれた離型剤等の添加剤が揮発したガスにより成形金型５が絶えず汚れていく。摺動構造部は、クリアランスを持っていることから、このガスが回り込み易い部分となる。特に、図８に示すように、ガス抜け方向にあたる外周リング部、すなわち外周リング１６と可動金型４のミラー１４との隙間１０１においては、成形を重ねる毎にガス１０２の付着が起こっている。
【００１１】
これまでは、ガスベント溝の工夫や、ガス吸引といった方法でガス付着を減らし、金型清掃期間の延命を図って来た。しかし、金型清掃期間の寿命近くになると成形金型５の型開時に、図８に示すように、外周リング１６がエアーシリンダ１７のロッド１８のストロークエンドまで前進するので、付着していたガス１０２が飛散し、不良を誘発していた。すなわち、外周リング１６には、エアーシリンダ１７により、型開時及び型閉時ともに同じ加圧力が与えられている。このため、外周リング１６及びミラー１４間の隙間１０１に付着されていたガス１０２の一部１０２Ａが、外周リング１６の前進で外周リング１６と可動金型４のミラー１４との相対的な摺動により、ディスクやスタンパー１３表面へ飛散し、不良の原因となっていた。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑み、成形金型の型開時の付着ガスの飛散を抑制できるようにした、ディスク成形金型、射出成形機とそ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】
【００１３】
本発明に係るディスク成形金型は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構とを有する。
【００１４】
本発明のディスク成形金型では、外周リングの推進力を２段階に設定できる加圧制御機構を有するので、型開時には加圧力が低減して外周リングの推進力が型閉時の推進力より小さくなる。これにより、型開時の外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなり、付着ガスの飛散が抑制される。
【００１５】
本発明に係る射出成形機は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と、キャビティ内の成形材料を供給する成形材料供給部とを有して成るディスク成形金型を備えている。
【００１６】
本発明の射出成形機では、成形金型の可動金型に外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構が設けられる。この加圧制御機構により、型開時には、加圧力が低減して外周リングの推進力が型閉時の推進力より小さくなり、型開時の外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなって付着ガスの飛散が抑制される。
【００１７】
本発明に係る射出成形機の駆動方法は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングとを有するディスク成形金型に対して、外周リングの推進力を、可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御する。
【００１８】
本発明の射出成形機の駆動方法によれば、ディスク成形金型に対して、外周リングの推進力を、可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御している。そして、型開時の推進力を型閉時に比べて小さく制御することにより、外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなり、付着ガスの飛散が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、射出成形機の成形金型において、可動金型に配置された外周リングの推進力を２段に制御する構成とし、型開時の外周リングの推進力を小さく制御している。これにより、外周リングとミラー間に付着したガスの発散を抑制することができるので、不良の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る射出成形機は、光ディスクを成形するための射出成形機であり、特にそのディスク成形金型の構成に特徴を有する。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２１は、前述の図６と同様に、成形材料供給部２２と、固定金型２３及び可動金型２４を有するディスク成形金型（以下、成形金型という）２５と、成形材料供給部２２からの成形材料を溶融して成形金型２５へ送る加熱シリンダ２６とを備えて成る。成形材料供給部２２は、成形材料である樹脂２７、例えばポリカーボネートをホッパー２８内に収容して構成される。加熱シリンダ２６内には、スクリュー機構、逆止弁などが配置されている。
【００２２】
射出成形機２１では、ホッパー２８内の成形材料である樹脂２７が加熱シリンダ２６に送られ加熱溶融された後、所要量の溶融樹脂がノズル２９から導入部３２を通して成形金型２５のキャビティ３１内に射出される。冷却過程を経てから成形金型２５が開き、成形された光ディスクが取り出されるようになされる。
【００２３】
図２に、本発明に係る成形金型２５の実施の形態を示す。本実施の形態の成形金型２５は、固定金型２３と、この固定金型２３との間にキャビティ３１を形成する可動金型２４を有して構成される。固定金型２３の中央には溶融樹脂の導入部３２が形成される。スタンパー３３は、キャビティ３１内の片側、本例では固定金型２３側に保持される。可動金型２４は、図示しない開閉機構により、固定金型２３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２４のキャビティ３１を挟んで固定金型２３と対向する部分は、可動側ミラー３４と呼ばれる部材で形成されている。
【００２４】
一方、可動金型２４内には、固定金型２３に対して前進、後退するように、摺動可能な外周リング３６が配置される。この外周リング３６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３７を用いており、このエアーシリンダ３７のロッド３８の先端に外周リング３６が連結固定される。外周リング３６とエアーシリンダ３７は円環状に形成される。
【００２５】
成形金型２５が閉じられた状態では、図３に示すように、エアーシリンダ３７による加圧圧力で外周リング３６の先端の一部３６Ａが固定金型２３の面に当接すると共に、他部３６Ｂがスタンパー３３の周端面に対向している。他部３６Ｂとスタンパー３３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３６の先端の一部３６Ａと他部３６Ｂとの間は溝４０が形成されている。また、エアーシリンダ３７は、可動金型２４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、３５は可動側インターロックリング、３９は固定側インターロックリングを示す。
【００２６】
そして、本実施の形態においては、特に、外周リング３６に推進力を与える摺動機構となる加圧手段、本例ではエアーシリンダ３７に、外周リング３６の推進力を２段に設定できる加圧制御機構４１が連結される。加圧制御機構４１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４２と、第１の推進力すなわち高圧エアーを得るための第１レギュレータ４３と、第２の推進力すなわち低圧エアーを得るための第２レギュレータ４４を有して成る。第２レギュレータ４４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４５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４６が配置される。このスピードコントローラ４６から出たエアーが、エアーシリンダ３７に送られて、エアーシリンダ３７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４３は配管５３を通じてソレノイドバルブ４５に接続され、ソレノイドバルブ４５は配管５４を通じてスピードコントローラ４６に接続され、第２レギュレータ４４は配管５５を通じてソレノイドバルブ４５に接続される。
【００２７】
第１レギュレータ４３の出口側には圧力計４７が配置される。第２レギュレータ４４の出口側にはエアー排出音を消すためのサイレンサ４８が配置される。ソレノイドバルブ４５は、エアー供給源４２からのエアーをエアーシリンダ３７へ送る往路５１と、エアーシリンダ３７からエアーの一部を排出する復路５２とを有する。ソレノイドバルブ４５は、その往路５１と復路５２をスピードコントローラ４６へ通じる配管５４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。
【００２８】
次に、本実施の形態の射出成形機２１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２７、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２８へ供給する。ホッパー２８の樹脂２７は加熱シリンダ２６へ供給される。加熱シリンダ２６に供給された樹脂２７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２１に取り付けられた成形金型２５内へ高速で充填される。
【００２９】
成形金型２５には、型閉時に固定金型２３と可動金型24の間に、温調機により一定温度に保たれたキャビティ３１が形成されている。このキャビティ３１内の片側、例えば固定金型２３側にスタンパー３３が取り付けられる。すなわち、キャビティ３１は円盤形状をしており、キャビティ３１の固定金型２３側に信号が記録された原盤のスタンパー３３が取り付けられる。外周リング３６は、キャビティ３１の外径を形取る部品であり、射出時の射出圧にて微少量型開きされる時でもスタンパー３３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。
【００３０】
樹脂２７を射出成形する型閉時には、加圧制御機構４１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３７へ送られる。この高圧エアーで、外周リング３６の推進力が大に設定され、外周リング３６の先端の一部３６Ａが固定金型２３の面に当接さされる。すなわち、加圧制御機構４１では、図４示すように、ソレノイドバルブ４５が図において右側に切り替えられ、配管５３が往路５１に接続される。この切り替えで、第１レギュレータ４３で高圧に設定されたエアーがスピードコントローラ４６を通じてエアーシリンダ３７へ供給され、外周リング３６に大きな推進力が与えられ、外周リング３６が高速で前進して固定金型２３の面に当接する。この状態でキャビティ３１内に溶融樹脂が射出される。外周リング３６には、前述の図９に示すようにテーパ面６０が形成されており、このテーパ面６０によりキャビティ３１内のディスク外周部が押さえられる。
【００３１】
キャビティ３１内への溶融樹脂の射出後、一定の冷却期間を経て可動金型２４を開き、成形ディスク基板を取り出す。この成形金型２５の型開時に、エアーシリンダ３７のピストンがロッドエンドまで前進し外周リング３６が前進する。この成形金型２５の型開時に、外周リング３６がロッドのストロークエンドまで前進する際の外周リング３６の推進力が加圧制御機構４１により小さく設定される。すなわち、加圧制御機構４１では、図５に示すように、ソレノイドバルブ４５が図において左側に切り替えられ、ソレノイドバルブ４５の復路５２が第２レギュレータ４４に通じる配管５５に接続される。第２レギュレータ４４では、第１レギュレータ４３の設定エアー圧よりも低いエアー圧力に設定される。これにより、エアーシリンダ３７のエアーの一部はスピードコントローラ４６、ソレノイドバルブ４５の復路５２、第２レギュレータ４４及びサイレンサ４８を通って排出される。従って、型開時のエアーシリンダ３７に与えられるエアー圧は、第２レギュレータ４４の圧力になることにより、外周リング３６を前進させる推進力が小さくなり、外周リング３６はゆっくり前進する。
【００３２】
可動金型２４の型開時に、外周リング３６へのエアー圧が減圧されることで、外周リング３６がゆっくり前進し、外周リング３６と可動金型２４とミラー３４間の隙間（クリアランス）２０１に付着したガス２０２の飛散が抑制される。
【００３３】
因みに、外周リング３６とミラー３４間の隙間に付着したガスによる不良を抑制するためには、型開時に外周リング３６が高速で前進する動作を防止する必要がある。しかし、外周リング３６の圧力を０に設定した場合、可動金型２４からの成形ディスク基板の取り出しが不安定になったり、スキューの内周変動が大きくなるといった不具合が発生する。したがって、型開時にはゆっくりと外周リング３６が前進する圧力を設定し、射出時にはオーバーパックにならない圧力を設定する必要がある。本実施の形態では型開時にゆっくりと外周リング３６が前進できる圧力に設定できる。
【００３４】
外周リング３６の推圧力を変化させるタイミングとしては、型開前に低圧、射出前に高圧となるように設定することができる。具体的には、型開０．３秒前に低圧に切り替え、その１秒後（ディスク基板取り出しが完了し、射出前）に高圧へ切り替えを行う。
【００３５】
上例では圧力制御により外周リングの前進スピードの調整を行っているが、別途の空圧回路によるスピードコントローラを用いてスピードそのものを調整してもよい。
【００３６】
本実施の形態によれば、外周リング３６に推進力を与えるエアー圧を高圧と低圧の２段に切り替えるか加圧制御機構４１を備えることにより、外周リング３６とミラー３４間の隙間２０１にガス２０２が付着しても、型開時の外周リング３６の前進をゆっくりすることができる。これにより、付着ガス２０２の飛散を抑制し、成形ディスク基板の不良の発生を抑えることができる。成形金型の清掃期間をさらに延長させることができ、射出成形機の稼働率が上がり、光ディスク基板を効率よく生産することができる。
【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】本発明に係る成形金型の要部の断面図である。
【図４】本実施の形態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】本実施の形態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】先行技術に係る射出成形機の成形金型の構成図である。
【図７】成形金型の型閉時の要部の断面図である。
【図８】成形金型の型開時の要部の断面図である。
【図９】型閉時の外周リングの要部の拡大図である。
【図１０】従来の射出成形機の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１・・射出成形機、２２・・成形材料供給部、２３・・固定金型、２４・・可動金型、２５・・成形金型、２６・・加熱シリンダ、２７・・樹脂、２８・・ホッパー、３１・・キャビティ、３３・・スタンパー、３４・・ミラー、３６・・外周リング、３７・・エアーシリンダ、３８・・ロッド、４１・・加圧制御機構、４３・・第１レギュレータ、４４・・第２レギュレータ、４５・・ソレノイドバルブ、４６・・スピードコントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクの射出成形に用いるディスク成形金型、射出成形機とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク成形金型は、その成形方法の特色から射出圧力により金型が押し開けられる射出方法を一般的に使用している。光ディスク成形金型では、金型が開いた際に、ディスク外周端部のオーバーパック（樹脂が所望の形状からはみ出した不良）やバリといった不良を防止する必要がある。このために、光ディスク成形金型では、ディスク外周部を形取る外周リングに摺動機構を持たせている。この摺動機構には、スプリングによる単純な押し当て構造から、金型内にシリンダー構造を有した押し引き可能なタイプがある。シリンダータイプの摺動機構の場合は、加圧するエアー圧力の可変により外周リングの推進力を変化させることが可能である。また、この摺動機構は、各々の金型における外周リングの摺動抵抗の違いから最適値を見つけて推進力を設定することが可能である。この場合においても、圧力制御は、加圧オンと加圧オフの１圧力制御となっているのが通常である。
【０００３】
図１０に光ディスクを製造するための射出成形機の概略構成を示す。射出成形機１は、図１０に示すように、成形材料供給部２と、固定金型３及び可動金型４を有する成形金型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。
【０００４】
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、スクリュー機構により一定量計量され、ノズル９から溶融樹脂の導入部１２を通して成形金型５のキャビティ１１内に射出される。冷却過程を経てから可動金型４が開き、成形されたディスク基板が取り出される。
【０００５】
成形金型５には、キャビティ内のディスクの外周を形成する外周リングと呼ばれる部材が配置される。特許文献１には、可動金型に摺動機構を介して摺動可能な外周リングを配置して成る成形金型が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に、先行技術に係る光ディスク成形金型の概略構成を示す。成形金型５は、図６に示すように、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、それに対向する部分は、可動側ミラー１４と呼ばれる部材で形成されている。
【０００８】
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は、摺動機構としてエアーシリンダ１７を用いており、このエアーシリンダ１７のロッド１８の先端に固定される。外周リング１６とエアーシリンダー１７は円環状に形成される。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。
【０００９】
成形金型５が閉じられた状態では、図７及び図９（要部の拡大図）に示すように、所要の高圧エアーによるエアーシリンダ１７の駆動で外周リング１６に大きな推進力が与えられ、外周リング１６の先端の一部１６Ａが固定金型３の面に当接する。このとき、外周リング１６はベアリングが装着されたロッド１８を介して固定金型３の面に当接される。また、外周リング１６の先端の他部１６Ｂは、スタンパー１３の面に対して、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１０３が形成されている。また、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。外周リング１６には、図９に示すようにテーパ面６０が形成されており、このテーパ面６０によりキャビティ３１内のディスク外周部が押さえられる。
【００１０】
ところで、溶融した樹脂を成形金型５のキャビティ１１内に送り込み、冷却後、固化した成形ディスク基板を成形金型５から取り出す一連の工程において、樹脂内に含まれた離型剤等の添加剤が揮発したガスにより成形金型５が絶えず汚れていく。摺動構造部は、クリアランスを持っていることから、このガスが回り込み易い部分となる。特に、図８に示すように、ガス抜け方向にあたる外周リング部、すなわち外周リング１６と可動金型４のミラー１４との隙間１０１においては、成形を重ねる毎にガス１０２の付着が起こっている。
【００１１】
これまでは、ガスベント溝の工夫や、ガス吸引といった方法でガス付着を減らし、金型清掃期間の延命を図って来た。しかし、金型清掃期間の寿命近くになると成形金型５の型開時に、図８に示すように、外周リング１６がエアーシリンダ１７のロッド１８のストロークエンドまで前進するので、付着していたガス１０２が飛散し、不良を誘発していた。すなわち、外周リング１６には、エアーシリンダ１７により、型開時及び型閉時ともに同じ加圧力が与えられている。このため、外周リング１６及びミラー１４間の隙間１０１に付着されていたガス１０２の一部１０２Ａが、外周リング１６の前進で外周リング１６と可動金型４のミラー１４との相対的な摺動により、ディスクやスタンパー１３表面へ飛散し、不良の原因となっていた。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑み、成形金型の型開時の付着ガスの飛散を抑制できるようにした、ディスク成形金型、射出成形機とそ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】
【００１３】
本発明に係るディスク成形金型は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構とを有する。
【００１４】
本発明のディスク成形金型では、外周リングの推進力を２段階に設定できる加圧制御機構を有するので、型開時には加圧力が低減して外周リングの推進力が型閉時の推進力より小さくなる。これにより、型開時の外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなり、付着ガスの飛散が抑制される。
【００１５】
本発明に係る射出成形機は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と、キャビティ内の成形材料を供給する成形材料供給部とを有して成るディスク成形金型を備えている。
【００１６】
本発明の射出成形機では、成形金型の可動金型に外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構が設けられる。この加圧制御機構により、型開時には、加圧力が低減して外周リングの推進力が型閉時の推進力より小さくなり、型開時の外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなって付着ガスの飛散が抑制される。
【００１７】
本発明に係る射出成形機の駆動方法は、固定金型と、固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、キャビティ内に配置されたスタンパーと、可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングとを有するディスク成形金型に対して、外周リングの推進力を、可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御する。
【００１８】
本発明の射出成形機の駆動方法によれば、ディスク成形金型に対して、外周リングの推進力を、可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御している。そして、型開時の推進力を型閉時に比べて小さく制御することにより、外周リングと可動金型のミラーとの相対的な摺動動作がゆっくりとなり、付着ガスの飛散が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、射出成形機の成形金型において、可動金型に配置された外周リングの推進力を２段に制御する構成とし、型開時の外周リングの推進力を小さく制御している。これにより、外周リングとミラー間に付着したガスの発散を抑制することができるので、不良の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る射出成形機は、光ディスクを成形するための射出成形機であり、特にそのディスク成形金型の構成に特徴を有する。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２１は、前述の図６と同様に、成形材料供給部２２と、固定金型２３及び可動金型２４を有するディスク成形金型（以下、成形金型という）２５と、成形材料供給部２２からの成形材料を溶融して成形金型２５へ送る加熱シリンダ２６とを備えて成る。成形材料供給部２２は、成形材料である樹脂２７、例えばポリカーボネートをホッパー２８内に収容して構成される。加熱シリンダ２６内には、スクリュー機構、逆止弁などが配置されている。
【００２２】
射出成形機２１では、ホッパー２８内の成形材料である樹脂２７が加熱シリンダ２６に送られ加熱溶融された後、所要量の溶融樹脂がノズル２９から導入部３２を通して成形金型２５のキャビティ３１内に射出される。冷却過程を経てから成形金型２５が開き、成形された光ディスクが取り出されるようになされる。
【００２３】
図２に、本発明に係る成形金型２５の実施の形態を示す。本実施の形態の成形金型２５は、固定金型２３と、この固定金型２３との間にキャビティ３１を形成する可動金型２４を有して構成される。固定金型２３の中央には溶融樹脂の導入部３２が形成される。スタンパー３３は、キャビティ３１内の片側、本例では固定金型２３側に保持される。可動金型２４は、図示しない開閉機構により、固定金型２３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２４のキャビティ３１を挟んで固定金型２３と対向する部分は、可動側ミラー３４と呼ばれる部材で形成されている。
【００２４】
一方、可動金型２４内には、固定金型２３に対して前進、後退するように、摺動可能な外周リング３６が配置される。この外周リング３６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３７を用いており、このエアーシリンダ３７のロッド３８の先端に外周リング３６が連結固定される。外周リング３６とエアーシリンダ３７は円環状に形成される。
【００２５】
成形金型２５が閉じられた状態では、図３に示すように、エアーシリンダ３７による加圧圧力で外周リング３６の先端の一部３６Ａが固定金型２３の面に当接すると共に、他部３６Ｂがスタンパー３３の周端面に対向している。他部３６Ｂとスタンパー３３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３６の先端の一部３６Ａと他部３６Ｂとの間は溝４０が形成されている。また、エアーシリンダ３７は、可動金型２４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、３５は可動側インターロックリング、３９は固定側インターロックリングを示す。
【００２６】
そして、本実施の形態においては、特に、外周リング３６に推進力を与える摺動機構となる加圧手段、本例ではエアーシリンダ３７に、外周リング３６の推進力を２段に設定できる加圧制御機構４１が連結される。加圧制御機構４１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４２と、第１の推進力すなわち高圧エアーを得るための第１レギュレータ４３と、第２の推進力すなわち低圧エアーを得るための第２レギュレータ４４を有して成る。第２レギュレータ４４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４５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４６が配置される。このスピードコントローラ４６から出たエアーが、エアーシリンダ３７に送られて、エアーシリンダ３７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４３は配管５３を通じてソレノイドバルブ４５に接続され、ソレノイドバルブ４５は配管５４を通じてスピードコントローラ４６に接続され、第２レギュレータ４４は配管５５を通じてソレノイドバルブ４５に接続される。
【００２７】
第１レギュレータ４３の出口側には圧力計４７が配置される。第２レギュレータ４４の出口側にはエアー排出音を消すためのサイレンサ４８が配置される。ソレノイドバルブ４５は、エアー供給源４２からのエアーをエアーシリンダ３７へ送る往路５１と、エアーシリンダ３７からエアーの一部を排出する復路５２とを有する。ソレノイドバルブ４５は、その往路５１と復路５２をスピードコントローラ４６へ通じる配管５４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。
【００２８】
次に、本実施の形態の射出成形機２１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２７、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２８へ供給する。ホッパー２８の樹脂２７は加熱シリンダ２６へ供給される。加熱シリンダ２６に供給された樹脂２７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２１に取り付けられた成形金型２５内へ高速で充填される。
【００２９】
成形金型２５には、型閉時に固定金型２３と可動金型24の間に、温調機により一定温度に保たれたキャビティ３１が形成されている。このキャビティ３１内の片側、例えば固定金型２３側にスタンパー３３が取り付けられる。すなわち、キャビティ３１は円盤形状をしており、キャビティ３１の固定金型２３側に信号が記録された原盤のスタンパー３３が取り付けられる。外周リング３６は、キャビティ３１の外径を形取る部品であり、射出時の射出圧にて微少量型開きされる時でもスタンパー３３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。
【００３０】
樹脂２７を射出成形する型閉時には、加圧制御機構４１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３７へ送られる。この高圧エアーで、外周リング３６の推進力が大に設定され、外周リング３６の先端の一部３６Ａが固定金型２３の面に当接さされる。すなわち、加圧制御機構４１では、図４示すように、ソレノイドバルブ４５が図において右側に切り替えられ、配管５３が往路５１に接続される。この切り替えで、第１レギュレータ４３で高圧に設定されたエアーがスピードコントローラ４６を通じてエアーシリンダ３７へ供給され、外周リング３６に大きな推進力が与えられ、外周リング３６が高速で前進して固定金型２３の面に当接する。この状態でキャビティ３１内に溶融樹脂が射出される。外周リング３６には、前述の図９に示すようにテーパ面６０が形成されており、このテーパ面６０によりキャビティ３１内のディスク外周部が押さえられる。
【００３１】
キャビティ３１内への溶融樹脂の射出後、一定の冷却期間を経て可動金型２４を開き、成形ディスク基板を取り出す。この成形金型２５の型開時に、エアーシリンダ３７のピストンがロッドエンドまで前進し外周リング３６が前進する。この成形金型２５の型開時に、外周リング３６がロッドのストロークエンドまで前進する際の外周リング３６の推進力が加圧制御機構４１により小さく設定される。すなわち、加圧制御機構４１では、図５に示すように、ソレノイドバルブ４５が図において左側に切り替えられ、ソレノイドバルブ４５の復路５２が第２レギュレータ４４に通じる配管５５に接続される。第２レギュレータ４４では、第１レギュレータ４３の設定エアー圧よりも低いエアー圧力に設定される。これにより、エアーシリンダ３７のエアーの一部はスピードコントローラ４６、ソレノイドバルブ４５の復路５２、第２レギュレータ４４及びサイレンサ４８を通って排出される。従って、型開時のエアーシリンダ３７に与えられるエアー圧は、第２レギュレータ４４の圧力になることにより、外周リング３６を前進させる推進力が小さくなり、外周リング３６はゆっくり前進する。
【００３２】
可動金型２４の型開時に、外周リング３６へのエアー圧が減圧されることで、外周リング３６がゆっくり前進し、外周リング３６と可動金型２４とミラー３４間の隙間（クリアランス）２０１に付着したガス２０２の飛散が抑制される。
【００３３】
因みに、外周リング３６とミラー３４間の隙間に付着したガスによる不良を抑制するためには、型開時に外周リング３６が高速で前進する動作を防止する必要がある。しかし、外周リング３６の圧力を０に設定した場合、可動金型２４からの成形ディスク基板の取り出しが不安定になったり、スキューの内周変動が大きくなるといった不具合が発生する。したがって、型開時にはゆっくりと外周リング３６が前進する圧力を設定し、射出時にはオーバーパックにならない圧力を設定する必要がある。本実施の形態では型開時にゆっくりと外周リング３６が前進できる圧力に設定できる。
【００３４】
外周リング３６の推圧力を変化させるタイミングとしては、型開前に低圧、射出前に高圧となるように設定することができる。具体的には、型開０．３秒前に低圧に切り替え、その１秒後（ディスク基板取り出しが完了し、射出前）に高圧へ切り替えを行う。
【００３５】
上例では圧力制御により外周リングの前進スピードの調整を行っているが、別途の空圧回路によるスピードコントローラを用いてスピードそのものを調整してもよい。
【００３６】
本実施の形態によれば、外周リング３６に推進力を与えるエアー圧を高圧と低圧の２段に切り替えるか加圧制御機構４１を備えることにより、外周リング３６とミラー３４間の隙間２０１にガス２０２が付着しても、型開時の外周リング３６の前進をゆっくりすることができる。これにより、付着ガス２０２の飛散を抑制し、成形ディスク基板の不良の発生を抑えることができる。成形金型の清掃期間をさらに延長させることができ、射出成形機の稼働率が上がり、光ディスク基板を効率よく生産することができる。
【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】本発明に係る成形金型の要部の断面図である。
【図４】本実施の形態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】本実施の形態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】先行技術に係る射出成形機の成形金型の構成図である。
【図７】成形金型の型閉時の要部の断面図である。
【図８】成形金型の型開時の要部の断面図である。
【図９】型閉時の外周リングの要部の拡大図である。
【図１０】従来の射出成形機の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１・・射出成形機、２２・・成形材料供給部、２３・・固定金型、２４・・可動金型、２５・・成形金型、２６・・加熱シリンダ、２７・・樹脂、２８・・ホッパー、３１・・キャビティ、３３・・スタンパー、３４・・ミラー、３６・・外周リング、３７・・エアーシリンダ、３８・・ロッド、４１・・加圧制御機構、４３・・第１レギュレータ、４４・・第２レギュレータ、４５・・ソレノイドバルブ、４６・・スピードコントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、
前記外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と
を有するディスク成形金型。
【請求項２】
前記加圧制御機構は、
前記可動金型の型閉時にエアー圧を高圧にして前記外周リングの推進力を大に設定し、前記可動金型の型開時にエアー圧を低圧にして前記外周リングの推進力を小に設定する
機能を有する。
請求項１記載のディスク成形金型。
【請求項３】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、
前記外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と、
前記キャビティ内の成形材料を供給する成形材料供給部と
を有して成るディスク成形金型
を備えた
射出成形機。
【請求項４】
前記加圧制御機構は、
前記可動金型の型閉時にエアー圧を高圧にして前記外周リングの推進力を大に設定し、前記可動金型の型開時にエアー圧を低圧にして前記外周リングの推進力を小に設定する
機能を有する。
請求項３記載の射出成形機。
【請求項５】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと
を有するディスク成形金型に対して、
前記外周リングの推進力を、前記可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御する
射出成形機の駆動方法。
【請求項６】
前記外周リングの推進力をエアー圧で制御し、
前記可動金型の型閉時に前記外周リングに与えるエアー圧を高圧にして前記推進力を大にし、
前記可動金型の型開時に前記外周リングに与えるエアー圧を低圧にして前記推進力を小にする
請求項５記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項７】
前記外周リングに与えるエアー圧の切り替えタイミングは、
前記可動金型が型閉じされキャビティ内への成形材料の射出前に高圧にし、
前記可動金型が型開きされる前に低圧にする
請求項６記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項１】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、
前記外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と
を有するディスク成形金型。
【請求項２】
前記加圧制御機構は、
前記可動金型の型閉時にエアー圧を高圧にして前記外周リングの推進力を大に設定し、前記可動金型の型開時にエアー圧を低圧にして前記外周リングの推進力を小に設定する
機能を有する。
請求項１記載のディスク成形金型。
【請求項３】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと、
前記外周リングの推進力を２段に設定できる加圧制御機構と、
前記キャビティ内の成形材料を供給する成形材料供給部と
を有して成るディスク成形金型
を備えた
射出成形機。
【請求項４】
前記加圧制御機構は、
前記可動金型の型閉時にエアー圧を高圧にして前記外周リングの推進力を大に設定し、前記可動金型の型開時にエアー圧を低圧にして前記外周リングの推進力を小に設定する
機能を有する。
請求項３記載の射出成形機。
【請求項５】
固定金型と、
前記固定金型との間にキャビティを形成する可動金型と、
前記キャビティ内に配置されたスタンパーと、
前記可動金型内に摺動可能に配置され、成形ディスクの外周部を形取る外周リングと
を有するディスク成形金型に対して、
前記外周リングの推進力を、前記可動金型の型閉時及び型開時に応じて２段に制御する
射出成形機の駆動方法。
【請求項６】
前記外周リングの推進力をエアー圧で制御し、
前記可動金型の型閉時に前記外周リングに与えるエアー圧を高圧にして前記推進力を大にし、
前記可動金型の型開時に前記外周リングに与えるエアー圧を低圧にして前記推進力を小にする
請求項５記載の射出成形機の駆動方法。
【請求項７】
前記外周リングに与えるエアー圧の切り替えタイミングは、
前記可動金型が型閉じされキャビティ内への成形材料の射出前に高圧にし、
前記可動金型が型開きされる前に低圧にする
請求項６記載の射出成形機の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２３２８６（Ｐ２０１０−２３２８６Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５２４５（Ｐ２００８−１８５２４５）
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（５９４０６４５２９）株式会社ソニー・ディスクアンドデジタルソリューションズ (88)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（５９４０６４５２９）株式会社ソニー・ディスクアンドデジタルソリューションズ (88)
【Ｆターム（参考）】
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