JP2003266500A - 光学ディスク成形装置及びその成形方法 - Google Patents

光学ディスク成形装置及びその成形方法

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JP2003266500A
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optical disc
mucell
optical disk
die
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Hiroshi Iwaki
紘 岩木
Toshifumi Matsumoto
敏文 松本
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、光学ディスクの基板重量を軽減し、
機械特性を向上させた光学ディスクPを成形することが
できる光学ディスク成形装置及びその成形方法を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】Mucell成形機1のホッパー2内にポ
リカのペレットを供給し、スクリュー3を回転して、ポ
リカがスクリュー3内を進行し、ポリカはヒータから加
えられる熱と、スクリューの回転による摩擦や剪断等に
より生じる熱とにより溶融され、注入口6から注入され
た超臨界ガス圧以上の二酸化炭素ガスが、シリンダ3内
で溶融樹脂に浸透する。二酸化炭素ガスが浸透した溶融
樹脂が、シャットオフノズル5からスプール14を通っ
てキャビティ13内に射出され、溶融樹脂が冷却、固化
してポリカ樹脂発泡体の光学ディスクが成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、Mucell成形
法を用いた射出成形機により光学ディスクを成形する成
形装置及びその方法に関するものである。
【従来の技術】一般的に光学ディスクは熱可塑性樹脂、
例えば、ポリカーボネート等により形成されている。熱
可塑性樹脂は溶融粘度が高く、成形材料として流動性に
劣る。このため成形品の光沢ムラ、ウエルドなどの外観
不良や、光学ディスクのピットなどの金型表面(スタン
パ表面)の微細形状の転写不良を起こしやすく、薄肉の
部品では樹脂が完全に充填できなくなるという問題があ
った。また、熱可塑性樹脂のポリカーボネート等は比重
が重いため、光学ディスクの基板の重量が重くなり、光
学ディスクに情報を入出力する場合に、基板を入出力装
置に乗せて回転させた場合に、回転トルクが大きく、面
振れ等の原因となり、機械特性の劣化原因になってい
た。また、従来において、熱可塑性発泡体を成形する方
法として、国際公開番号WO98/52734が提案さ
れている。この射出成形方法は、金型の側面から不活性
ガスを注入する方法であって、金型の側壁にガス供給装
置を設けなければならない。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたもので、光学ディスクの
基板重量を軽減し、機械特性を向上させた光学ディスク
を成形することができる光学ディスク成形装置及びその
成形方法を提供することを課題とする。また、従来一般
に使用されている射出成形金型を使用することが可能な
汎用性に優れた光学ディスク成形装置を提供することを
課題とする。
【課題を解決するための手段】本発明による光学ディス
ク成形装置は、固定型と、固定型に対して進退自在に固
定された可動型と、固定型と可動型に囲まれたキャビテ
イとを備えた射出成形金型と、射出成形金型のキャビテ
ィに、射出成形機から熱可塑性溶融樹脂を射出すること
により光学ディスクを成形する光学ディスク成形装置に
おいて、Mucell成形法により熱可塑性樹脂の溶融
発泡体を生成するMucell射出成形機と、Muce
ll射出成形機から熱可塑性樹脂の溶融発泡体をキャビ
ティへ射出することにより光学ディスクを成形する射出
成形金型とを備えたことを特徴とする光学ディスク成形
装置。また、前述した本発明の光学ディスク成形装置を
用いた方法は、射出成形機において、Mucellプロ
セスにより熱可塑性溶融発泡樹脂を生成するプロセス
と、この射出成形機から射出成形金型のキャビティ内に
熱可塑性発泡樹脂の溶融体を射出するプロセスとから成
ることことを特徴とする。
【発明の実施の形態】図1は本発明の光学ディスク成形
装置の一実施形態の要部構成を示す断面図である。図2
は本発明の光学ディスク成形装置により成形した光学デ
ィスクの断面図である。Mucell成形法とは、米国
のマサチューセッツ工科大が開発したマイクロセルラプ
ラスチック(Microcellular Plast
ic)成形技法のことである(以下、Mucell成形
法と云う。)。Mucell成形法に関係のある特許と
して、USP5158986号公報が提示され、これは
熱可塑性樹脂に超臨界流体を含浸させることにより、発
泡体を得る技術である。超臨界流体は、液体に近い優れ
た溶解性と、気体に近い優れた拡散性を有するため樹脂
への溶解性が高く、また、樹脂中での拡散速度も大きい
ことから、短時間で超臨界流体を溶融樹脂に含浸させる
ことができる。USP5158986号公報では、溶融
樹脂へ超臨界状態の二酸化炭素を含浸させている。この
ようなMucell成形法を用いて成形した樹脂成形品
は、表皮がソリッドで、内部に微細な発泡セルを持ち、
軽量で機械的に優れることから、小型軽量化が必須な電
子機器の筐体等の成形に用いられている。Mucell
成形法は、熱可塑性樹脂を、加熱装置(ヒーター)で加
熱し、スクリューにより攪拌しながら溶融し、スクリュ
ーの中心部より超臨界ガス圧以上の二酸化炭素ガス、窒
素ガス等の不活性ガスを注入する。注入した不活性ガス
は、スクリュー内の温度が高温になっているため超臨界
ガスとなり、溶融樹脂に浸透し、溶融樹脂内全体に複数
のボイド(void)又はセル(cell)を含む超マ
イクロセルラ発泡体が作り出される。次に、図1におい
て、本発明におけるMucell射出成形機を用いて光
学ディスクを成形する光学ディスク成形装置の一実施例
を説明する。1はMucell射出成形機(以下、μ成
形機と云う。)で、2は熱可塑性樹脂、例えばポリカー
ボネート(以下ポリカと云う。)等のペレットを供給す
るホッパ、3は内部に攪拌スクリューを有するシリン
ダ、4は加熱筒、5はシャットオフノズル、6は二酸化
炭素ガス(CO2ガス)注入口、7はCO2ガスボン
ベ、8はCO2ガスを調圧する調圧装置、9はCO2を
供給する配管で構成されている。加熱筒4は、μ成形機
1のシリンダ3とシャットオフノズル5との間に同軸上
に配設されており、シリンダ3内には攪拌スクリューが
挿入されている。ボンベ7のCO2ガスは調圧装置8に
て調圧され注入口6からシリンダ3内に注入される。1
0は光学ディスクを成形する射出成形金型で、固定側金
型11、この固定側金型11に対して型締め、あるいは
型開きされる可動側金型12、固定側金型11と可動側
金型12とで形成される光学ディスクの形状を模ったキ
ャビティ13、固定側金型11内を貫通して、キャビテ
ィ13と前記Mucell成形機のシャットアウトノズ
ル5を結合したスプール14で構成されている。前記固
定側金型11及び可動側金型12はM射出成形機のクラ
ンピングプレート(不図示)に固定され、可動側金型1
2がクランピングプレートとともに図2において左右に
移動することにより、固定側金型11と可動側金型12
が開閉する。次に、本発明の光学ディスク成形装置10
0により、光学ディスクPを成形する成形工程を説明す
る。μ成形機1のホッパー2内にポリカのペレットを供
給し、射出成形に必要となる加熱筒4のヒータ温度、シ
リンダ3内のスクリュー回転速度、射出速度等を設定す
る。また、加熱筒4の先端のシャットオフノズル5を閉
じる。次に、スクリュー3が回転して、ポリカはスクリ
ュー3内を進行する。スクリュー3が回転することによ
り送られるポリカは、ヒータから加えられる熱と、スク
リューの回転による摩擦や剪断等により生じる熱とによ
り溶融される。次に、注入口6から二酸化炭素ガスを注
入する。二酸化炭素ガスは、超臨界ガス圧以上の圧力で
注入する。注入された超臨界状態の二酸化炭素ガスは、
シリンダ3内の温度が高温状態にあるので、容易に溶融
樹脂に浸透する。次に、シャットオフノズル5が開放し
て溶融樹脂が、シャットオフノズル5からスプール14
を通してキャビティ13内に射出される。キャビテイ1
3内に溶融樹脂が充填され、冷却、固化して、図2に示
すようなポリカ樹脂発泡体の光学ディスクが成形され
る。以上のようなMucell成形プロセスは、科学的
な発泡材を使用することなく、N2及びCO2等の不活
性ガスを使用することにより、超微細セル(50μm以
下の泡)を有する発泡体を成形することができる。ま
た、Mucell成形プロセスにより成形された均一な
発泡は、図2に示す如く、発泡17は中央で発生し、表
面層はソリッド18となる。このソリッド部18に、光
学ディスクの微細なピット19をレーザー等で刻設す
る。また、金型の鏡面部に凹凸を形成したスタンパ20
を用いてピット19を成形することもできる。次に、M
ucell成形プロセスを用いて成形された光学ディス
クの特徴を説明する。Mucell成形法においては、
流動性が極めて優れているために複雑な微細な形状を形
成することに優れ、前述するような光学ディスクの微細
なピット19を忠実に再現することができる。また、近
年、青色レーザーが開発され、図2において、T=1.
1mmの基板の表面にt=0.1mmの保護シート膜を
張り合わせて、その上から青色レーザーによりピット1
9を加工する方法が法制化されている。その場合は、T
=1.1mmと光学ディスク基板Pの厚みが薄く、本発
明よるMucell成形プロセスを用いて内部に発泡体
を有する基板Pを使用すると、基板の内部が発泡体構造
により、非常に強度が増す。また、基板Pの重量が軽量
になるため、光学ディスクPに情報を書き込む場合、あ
るいは書込んだ情報を出力する場合に、書込み装置や読
出し装置のテーブル上に載せて回転させる場合に機械的
特性(回転トルクが低いため面振れ等が少ない。)に優
れ、性能に優れた光学ディスクPを生成することができ
る。また、本発明においては、前述したように強度に優
れた薄い基板Pが実現でき、内部に発泡体を有する基板
を形成できるため、基板を射出成形する際、冷却効率に
優れ、基板の中央部の厚肉部分と外周の情報データが入
力された薄肉部分との冷却差が少ないため、基板の反り
が少ない光学ディスクを形成することができる。また、
図2に示す本発明の光学ディスクPの一実施例において
は、基板の上方からレーザを照射してピット19を形成
したが、基板Pの下方からレーザを照射すれば、下面に
もピット19を形成することができる。
【発明の効果】本発明は光学ディスクをMucell成
形法を用いて光学ディスクを成形することにより、光学
ディスクの、機械的強度を増すとともに、基板重量が軽
減されることにより機械特性が向上し、品質に優れた光
学ディスクを成形することができる。また、本発明にお
いては、従来一般に使用されている射出成形金型をその
ままMucell成形機に載せ、成形することが可能と
なり、射出成形金型の汎用性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光学ディスク成形装置
のMucell成形機の正面図及び射出成形金型の断面
図である。
【図2】本発明の一実施例である光学ディスク成形装置
で成形した光学ディスクの断面図である。
【符号の説明】
11 固定側金型(固定型) 12 可動側金型(可動型) 13 キャビティ 10 射出成形金型 P 光学ディスク 1 Mucell射出成形機 100 光学ディスク成形装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F206 AA28 AB02 AG20 AH79 JA04 JF04 JF12 JF23 5D121 DD05 DD20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定型と、固定型に対して進退自在に固定
    された可動型と、前記固定型と可動型に囲まれたキャビ
    テイとを備えた射出成形金型と、該射出成形金型のキャ
    ビティに、前記射出成形機から熱可塑性溶融樹脂を射出
    することにより光学ディスクを成形する光学ディスク成
    形装置において、 Mucell成形法により熱可塑性樹脂の溶融発泡体を
    生成するMucell射出成形機と、該Mucell射
    出成形機から熱可塑性樹脂の溶融発泡体を前記キャビテ
    ィへ射出することにより光学ディスクを成形する射出成
    形金型とを備えたことを特徴とする光学ディスク成形装
    置。
  2. 【請求項2】前記Mucell射出成形機において、M
    ucell成形法により熱可塑性溶樹脂発泡体を生成す
    るプロセスと、前記Mucell射出成形機から前記射
    出成形金型のキャビティ内に熱可塑性樹脂溶融発泡体を
    射出することにより光学ディスクを成形するプロセス
    と、を含むことことを特徴とする光学ディスクの成形方
    法。
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