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【発明の名称】 射出成形機、光ディスク基板の成形方法および光ディスク基板
【発明者】 【氏名】田嶋 行利
【要約】 【課題】ゲートの厚さを一定に保つことで、光ディスク基板の複屈折や基板の厚みバラツキを最小限に押さえ込むことができる射出圧縮成形機を提供する。

【構成】固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置された射出圧縮成形機において、カットパンチ制御機構として以下のもの、すなわちＡＣサーボモーター１５（型締めモーター）によりトグル機構１６を介して動作される可動ダイプレート１０の位置を、カットパンチの動作を制御するＡＣサーボモーター１４（カットパンチモーター）にフィードバックすることにより、カットパンチの動作を制御するものを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、
カットパンチ制御機構として、
型締めモーターによりトグル機構を介して動作される可動ダイプレートの位置を、前記カットパンチの動作を制御するカットパンチモーターにフィードバックしてカットパンチの動作を制御するものを備えていることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、
前記カットパンチが、初期型開き量を設定した時点で初期型開き量の設定値分前進することを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、
前記カットパンチが、初期型開き位置から型締め限に前進する動作にあわせて動作することを特徴とする射出成形機。
【請求項４】
光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、
前記カットパンチの動作を制御するサーボモーターに、射出動作中にトグル機構によって動作される可動ダイプレートの動きをフィードバックし、固定金型の中心に設けられたスプルーブッシュと前記カットパンチの間の空間で形成されるゲートの厚さを一定に保つ制御機構を備えていることを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
請求項ｌ〜４のいずれかに記載の射出成形機を使用し、射出圧縮成形方法により光ディスク基板を成形することを特徴とする光ディスク基板の成形方法。
【請求項６】
請求項５に記載の成形方法により製造されたことを特徴とする光ディスク基板。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形機、特に光ディスク基板専用電動射出成形機に関する。また本発明は、光ディスク成形方法および光ディスク基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク基板の成形に使用されている射出成形装置の構造および、これによる成形工程について概略を説明する。
【０００３】
図７は射出成形装置の要部である成形金型の構造を示す断面図、図８はこれによる成形方法を示す説明図である。図７において、符号１０１は固定金型、１０２は可動金型、１０１ａは固定ミラー面、１０２ａは可動ミラー面、１０３は外周リング１０３である。
そして、これら固定金型１０１および可動金型１０２を互いに突き合わせたときに、上記固定ミラー面１０１ａと、可動ミラー面１０２ａと、外周リング１０３の内周面とによりキャビティ１０４が形成される。また、上記固定ミラー面１０１ａには通常、スタンパが装着される。符号１０５は、固定金型１０１の中心位置に形成された挿通孔であり、１０６はこの挿通孔にはめ込まれたスプルーブッシュである。符号１０７はこのスプルーブッシュの軸中心部に形成された樹脂射出孔であり、この樹脂射出孔１０７は上記キャビティ１０４に臨んでいる。
【０００４】
また、符号１０８は可動金型１０２の中心位置に形成された挿通孔であり、これにはエジェクトスリーブ１０９が、キャビティ１０４に対して進退可能に挿通されている。このエジェクトスリーブ１０９の円筒内部には、円柱状のカットパンチ１１０がはめ込まれている。このカットパンチ１１０は、キャビティ１０４に臨む前端面がエジェクトスリーブ１０９の前端面よりもキャビティ１０４側に多少突出している。
【０００５】
上記射出成形装置による光ディスク基板の成形方法について説明する。可動金型１０２を固定金型１０１に対して突き合わせて、キャビティ１０４を形成する（型閉め）。射出装置（図示せず）から、上記樹脂射出孔１０７を介してキャビティ１０４に溶融樹脂を射出・充填する。このとき、溶融状態はキャビティ１０４内において、中心部から外周側に向かって流れる。その後、可動金型１０２を固定金型１０１側に移動させることにより、キャビティ１０４に充填された樹脂を適度な圧力で圧縮する。この充填・圧縮工程の完了とともに、カットパンチ１１０を固定金型１０１側に突出させることにより、固化した樹脂（光ディスク基板）の中心孔を形成する。
【０００６】
つぎに、金型の冷却によりキャビティ内の樹脂を完全に固化させる。これにより、キャビティ１０４に対応した光ディスク基板が成形される。この冷却工程が終了する直前に、固定金型１０１の固定ミラー面１０１ａの内周部から、光ディスク基板１１１ａと固定ミラー面１０１ａとの間に離型エアーを吹きだす。これにより、型開きと同時に固定ミラー面１０１ａからディスク基板１１１ａが離型される。このように、ディスク基板１１１ａが固定ミラー面１０１ａから離型すると、図９に示すように、このディスク基板１１１ａは、可動金型１０２に残り、スプルー部１１１ｂと分離される。
【０００７】
その後、離型エアーを可動ミラー面１０２ａの内周部から吹き出すことによって、可動ミラー面１０２ａからディスク基板１１１ａを剥離させる。その後、エジェクトスリーブ１０９を固定金型１０１側に突出させることにより、ディスク基板１１１ａを可動金型１０２から離型させる。そして、このディスク基板を可動金型１０２より離反させることにより、光ディスク基板１１１ａの成形が完了する。
【０００８】
ところで、下記特許文献１には、精密成形の金型圧縮射出成形方法に用いられる射出成形機に係る発明が開示されている。この特許文献１の発明の目的は、金型キャビティへの射出速度の制御、ゲートカットのタイミングや金型圧縮の圧縮速度や金型圧縮の圧力制御、成形品の厚みを一定にするための金型の位置制御などのフィードバック制御を、応答性良く適切に行えるようにすることである。
また、下記特許文献２には、記録ディスクの成形方法に関する発明として、中心孔を備えた基板を型成形する場合、簡潔な型構造にし、しかも、基板の偏芯の発生を抑えるようにしたものが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２８０３０７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０６０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、光ディスク基板を製造するための射出成形機、特に光ディスク基板専用電動射出成形機並びに、光ディスク基板の成形方法および光ディスク基板を提供することにある。
すなわち本発明の主要な目的は、光ディスク基板の製造に用いられる射出圧縮成形機であって、近年行われている射出開始時金型が一定量開いた状態で射出し、充填完了または完了間際に型締め力をかけて成形するものにおいて、ゲートの厚さを一定に保つことで、光ディスク基板の複屈折や基板の厚みバラツキを最小限に押さえ込むことを可能にした射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、カットパンチ制御機構として、型締めモーターによりトグル機構を介して動作される可動ダイプレートの位置を、前記カットパンチの動作を制御するカットパンチモーターにフィードバックしてカットパンチの動作を制御するものを備えていることを特徴とする射出成形機である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、カットパンチが、初期型開き量を設定した時点で初期型開き量の設定値分前進することを特徴とする射出成形機である。
【００１３】
ここで、請求項２の発明について具体的に説明する。
型締め限を０ｍｍとし初期化型開き量を０．５ｍｍとした時、金型は前進し型締め限の０．５ｍｍ手前で一旦停止する。ここから樹脂の充填が開始され初期型開き量を保持している時間がタイムアウトすると、金型は再前進し型締め限で型締め圧力が金型にかかる。初期型開き量は通常０．１〜０．７ｍｍの範囲で設定する。初期型開き量位置で金型が停止し、樹脂の射出が開始されるため、従来の成形法のようにカットパンチ位置を後退限で保持したままにすると、金型が完全に閉じた状態よりもゲートの厚さが厚くなってしまう。また、初期型開き量保持時間がタイムアウトし、金型が再前進していく過程でも、従来の成形法ではカットパンチは後退限を保持しているため、金型が型締め限に到達するまではゲート厚は常に変化してしまう。
このように従来の成形法では、樹脂充填中にゲート厚が変化してしまうのに対し、本発明では、金型の位置(可動ダイプレートの位置)をカットパンチの制御装置にフィードバックしパンチの位置を制御することで、樹脂充填中のゲート厚を常に一定に保つようにした点に特徴がある。
【００１４】
請求項３に係る発明は、光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、カットパンチが、初期型開き位置から型締め限に前進する動作にあわせて動作することを特徴とする射出成形機である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する射出成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、前記カットパンチの動作を制御するサーボモーターに、射出動作中にトグル機構によって動作される可動ダイプレートの動きをフィードバックし、固定金型の中心に設けられたスプルーブッシュと前記カットパンチの間の空間で形成されるゲートの厚さを一定に保つ制御機構を備えていることを特徴とする射出成形機である。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項ｌ〜４のいずれかに記載の射出成形機を使用し、射出圧縮成形方法により光ディスク基板を成形することを特徴とする光ディスク基板の成形方法である。
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の成形方法により製造されたことを特徴とする光ディスク基板である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、光ディスク基板を射出圧縮成形法により作製するための射出成形機であって、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くために配置されたカットパンチを動作させるカットパンチモーターの演算処理装置へ、型締めモーターによってトグル機構を介して動作される可動ダイプレートの位置をフィードバックすることで、カットパンチの動作をコントロールするようにしたことを特徴とする電動射出成形機である。
【００１８】
請求項２の発明では、第一型締め位置である初期型開き量の設定値を、カットパンチを動作させるカットパンチモーターの演算処理装置にフィードバックすることで、初期型開き量の値だけカットパンチが前進する。これにより、金型が開いていても金型が閉じた状態のゲート厚さにすることが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明では、初期型締め位置から型締め位置まで可動ダイプレートが前進していく位置をカットパンチモーターの演算処理装置にフィードバックしカットパンチ位置を自動調整することで、ゲート厚さを一定に保つことが可能になる。
請求項４では、射出充填圧力の影響でタイバーに延びが発生し、初期型開き位置が変化してもフィードバック制御が働き、カットパンチ位置を自動調整することでゲート厚さを一定に保つことが可能となる。
【００２０】
請求項５および請求項６に係る発明によれば、複屈折や基板の厚みバラツキを最小限に押さえた光ディスク基板を提供することができる。
【００２１】
このように本発明によれば、光ディスク基板の成形において、ゲート厚を最適な一定値に保つことで、光ディスク基板の複屈折や基板の厚みバラツキを最小限に押さえ込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の構成・作用等に関し、図面を参照して説明する。
図１は射出圧縮成形機の要部構造を示す説明図、図２はこの射出圧縮成形機を構成する成形金型の構造を示す断面図であって、射出工程開始時の状態を示すものである。図３はこの金型における射出・圧縮工程完了時の金型状態を示す説明図である。
【００２３】
図１、図２において金型Ｋは、固定金型１１と可動金型１２を備えて構成され、可動金型１２は可動ダイプレート１０に取り付けられている。そして、これら固定金型１１と可動金型１２の対向間隙および、図略の外周リングの内周面により、光ディスク基板を成形するためのキャビティ２０（図２）が形成される。
可動金型１２の中心には、図１および図２中の上下方向にスライド可能なカットパンチ１３が設置されている。可動ダイプレート１０の背面にはカットパンチ１３を動作させるためのＡＣサーボモーター１４が設置され、更に可動ダイプレート１０を開閉動作させるためのＡＣサーボモーター１５とトグル機構１６が設置されている。
【００２４】
図１、図２に示すように、金型Ｋを構成する固定金型１１の中心にはスプルーブッシュ１７が設置されている。図２は、射出圧縮成形における射出開始時の金型状態を示しており、符号２４ａに示すようにゲートが開いた状態で溶融樹脂が射出される。図３は、図２の金型Ｋにおける射出完了時の金型状態を示しており、符号ゲート２４cで示すようにゲートが狭くなった状態で、キャビティ内に成形された光ディスク基板が冷却される。
【００２５】
本発明の射出成形機は、光ディスク基板を射出圧縮成形方法により作製する成形機であって、固定金型と可動金型で構成された金型の可動金型の中心に、光ディスク基板の中心開口を打ち抜くためのカットパンチが配置されたものにおいて、カットパンチ制御機構として以下のもの（図４を参照）、すなわち型締めモーターによりトグル機構１６を介して動作される可動ダイプレート１０の位置を、前記カットパンチの動作を制御するカットパンチモーターにフィードバックしてカットパンチの動作を制御するものを備えている。
【００２６】
図４は、可動ダイプレート１０の位置を制御するための可動ダイプレート制御系統および、カットパンチ１３の突き出し位置を制御するカットパンチ制御系統を示すブロック図である。図４では、型締め力演算処理装置５１によって、ＡＣサーボモーター１５およびボールスクリュー５２を介してトグル機構１６を制御し、これにより可動ダイプレート１０の位置を制御する。またこの場合、ボールスクリュー５２によってクロスヘッド５３の位置を制御するとともに、該位置データをカットパンチ制御装置６１に送出する。このカットパンチ制御装置６１は、ＡＣサーボモーター１４を介してボールスリュー６２を制御することで、カットパンチ１３の突き出し位置を制御する。
このように、図４は型締め力演算処理装置５１によってトグル機構１６を制御し、可動プレート１０の位置を決めるクロスヘッド位置をカットパンチ制御装置にフィードバックしてカットパンチ１３の位置を制御するフローを示している。
【００２７】
本発明では、図４に示すように、上記型締めモーターとしてＡＣサーボモーター１５を、カットパンチモーターとしてＡＣサーボモーター１４を、それぞれ設けることができる。また本発明では、図４に示すとおり、カットパンチ制御機構として、型締めモーター（ＡＣサーボモーター１５）によりトグル機構１６を介して動作されるクロスヘッド５３（図１）の位置を、前記カットパンチの動作を制御するカットパンチモーター（ＡＣサーボモーター１４）にフィードバックしてカットパンチの動作を制御するものを設けることもできる。
【００２８】
［従来の成形工程］
ここで、本発明に係る成形方法（成形工程）の特徴を明らかにするために、従来の成形方法（成形工程）について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、上記図２の金型を使用した場合の従来の成形工程を順に示す説明図である。これらの図において符号２４ａ〜２４ｃはゲートを示しており、これらのゲートは、カットパンチ１３ａの先端面と固定金型１１の先端面との対向間隙により形成される。
【００２９】
上記図５（ａ）の状態、すなわち金型が開いた状態で射出工程が開始され、溶融樹脂はゲート２４ａを通過し、キャビティーの内周から外周に向かって充填される。図５（ｂ）は、溶融樹脂の充填完了後、型締め圧力が昇圧し可動金型１２が前進する工程を示している。可動金型１２が前進することで、ゲート２４ａからゲート２４ｂへゲート厚が減少する。図５（ｃ）は金型が完全に閉まった状態を示しており、図５（ｂ）に比べてゲート厚が更に減少している。また、この時のゲート２４ｃが金型設計時のゲート厚さとなる。図５（ｄ）は、カットパンチ１３が前進し、光ディスク基板の中心開口を形成する工程（カットパンチ動作）を示している。
【００３０】
［本発明の成形工程］
図６は（ａ）〜（ｄ）は、上記図２の金型による本発明の成形工程を順に示す説明図であり、図４をもとに説明したフィードバック方式を使うことによって、射出開始時のゲート３４ａ、型締め圧力昇圧時のゲート３４ｂ、型締め完了時のゲート３４ｃを一定に保つ（これらゲートの厚さが互いに等しい）状態を示している。これらのゲートは、カットパンチ１３の先端面と固定金型１１の先端面との対向間隙により形成される。
【００３１】
そして、このような制御方法を採用した成形工程により、キャビティー内を流れる樹脂の温度、成形品にかかる射出圧力などを、従来技術に係る成形方法よりも安定させることができ、スタンパを用いて作製した光ディスク基板の転写性や複屈折を改善することができる。
【００３２】
ここで、図５と図６を比較しながら更に説明する。
図５は、従来の成形法における可動金型とカットパンチの動きを示している。これに対し図６は、本発明の射出成形機を構成する金型に係るもので、カットパンチにフィードバックを掛けた場合の可動金型の動作を示している。図５（ａ）および図６（ａ）は、初期型開き位置で停止した金型状態を示しており、図５（ａ）ではカットパンチは後退限に保持されているため、ゲート厚（２４ａ）は初期型開き量の分だけ、厚くなっている。図６（ａ）では、フィードバック制御により初期型開き量分だけ、カットパンチが前進することで、図６（ｃ）で示す型締め限のゲート厚（３４ｃ）は、初期型開き量停止位置と同じゲート厚さ（３４ａ）となっている。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、初期型開き位置から型締め限へ金型が移動していく過程を示している。このときの図６（ｂ）のカットパンチの動きは、金型が前進した移動距離分だけカットパンチは後退し、ゲート厚は型締め限（図６（ｃ））のゲート厚（３４ｃ）と同じ厚さを保つことになる。図５（ｄ）および図６（ｄ）は樹脂充填が完了し、カットパンチが前進しゲートカットが行われた状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る射出圧縮成形機の要部構造を示す説明図である。
【図２】図１の射出圧縮成形機を構成する成形金型の構造を示す断面図であって、射出工程開始時の状態を示すものである。
【図３】図２の金型における射出・圧縮工程完了時の金型状態を示す説明図である。
【図４】可動ダイプレートの位置を制御するための可動ダイプレート制御系統および、カットパンチの突き出し位置を制御するカットパンチ制御系統を示すブロック図である。
【図５】従来の成形方法を工程順に示す説明図である。
【図６】本発明の成形方法を工程順に示す説明図である。
【図７】従来の射出成形装置の要部である成形金型の構造を示す断面図である。
【図８】従来の成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｋ 成形金型
１０ 可動ダイプレート
１１ 固定金型
１２ 可動金型
１３ カットパンチ
１４，１５ ＡＣサーボモーター
１６ トグル機構
１７ スプルーブッシュ
２０ キャビティ
２４ａ〜２４ｃ ゲート
３４ａ〜３４ｃ ゲート
５１ 型締め力演算処理装置
５２ ボールスクリュー
５３ クロスヘッド
６１ カットパンチ制御装置
６２ ボールスリュー
【出願人】 【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
【出願日】 平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【代理人】 【識別番号】１０００９０５２７
【弁理士】
【氏名又は名称】舘野 千惠子
【公開番号】 特開２００８−６２６０３（Ｐ２００８−６２６０３Ａ）
【公開日】 平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願番号】 特願２００６−２４５５１６（Ｐ２００６−２４５５１６）