射出成形機の駆動方法
【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。
【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。
【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
【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
【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。
【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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2010−23287(P2010−23287A)
【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2008−185246(P2008−185246)
【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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