JPH08169032A

JPH08169032A - 基板成形用金型、基板の成形方法および基板

Info

Publication number: JPH08169032A
Application number: JP6316596A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和夫井上; Riichi Kozono; 利一小園; Kenichi Komagata; 賢一駒形; Etsuji Tanimoto; 悦次谷本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】複屈折の良い高密度薄型の光ディスク基板を
得る。【構成】一対の嵌合される金型の間に形成されるキャ
ビティへの樹脂流入口での最小隙間を設定基板厚に対し
て０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、かつ、少なくと
も一方の金型の基板成形面側に、キャビティの隙間が狭
くなる絞り部を、樹脂流入孔と同心円状に、１つ以上設
けた金型を用いて射出成形する。また、キャビティに溶
融樹脂が充填される際にキャビティの隙間を最小から最
大へ変化させる。さらに、キャビティに溶融樹脂が充填
される際の最大充填速度を１５０ｍｍ／ｓ以上３００ｍ
ｍ／ｓ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等に使用さ
れる基板を成形する基板成形用金型、基板の成形方法、
および基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量、高速のメモリ媒体として
光ディスクが注目されている。光ディスクとしては再生
専用光ディスク（ＣＤ、ＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等）、記録
再生型光ディスク（ライトワンス型）、記録再生消去可
能型光ディスク（リライタブル型）等が知られている。
これらの光ディスクの基板としては一般に樹脂基板（ポ
リカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹
脂等）が用いられている。

【０００３】これらのディスク基板は生産性の面から、
一般に射出成形方法を用いて形成される。すなわち、固
定金型と可動金型との間に型締め状態で形成されるキャ
ビティ内に環状で平坦なスタンパを取付、キャビティ内
に溶融樹脂材を射出することによってスタンパ上に形成
されているピットや溝を転写した平坦なディスク基板が
形成される。

【０００４】成形装置としては直圧方式とトグル方式と
に大別される。ここでは、トグル方式について述べる。

【０００５】成形装置の機構部の概略図を図８示す。１
０１は固定金型であり、大プレート１０３にボルト等で
取り付けられている。１０２は可動金型であり、大プレ
ート１０４にボルト等で取り付けられている。可動金型
１０２は、油圧回路１０６によりピストン１０７を駆動
させてトグル１０８を移動させ、大プレート１０４に設
けられたタイバー１０５をガイドにして平行移動し、固
定金型１０１と嵌合したり離れたりする。

【０００６】固定金型１０１と可動金型１０２との型締
め圧の調整は、４本のタイバー１０５に設けられた油圧
回路１０９によって行う。また、金型を閉じた後の射出
圧縮圧は大プレート１０４に可動金型１０２と対した位
置に設けられた油圧回路１１０によって働かせる。

【０００７】金型の構造を図９に示す。可動金型１０２
側にスタンパ１１１を装着する場合を示している。スタ
ンパ１１１の内周および外周にあるのはスタンパ内周押
さえ１１２とスタンパ外周押さえ１１３である。スタン
パ外周押さえ１１３は成形基板の外径の規定の役割も兼
ねている。

【０００８】スタンパ１１１は可動金型ミラー部１１４
と密着しており、可動金型ミラー部１１４には冷却水路
１１５が設けられていて一定の温度になるように制御さ
れている。この可動金型ミラー部１１４は可動金型基盤
１１６とＯリングを介してボルト等で組まれている。

【０００９】可動金型１０２の中央部にはフローティン
グパンチ１１７、カットパンチ１１８、突出ピン１１９
が設けられている。カットパンチ１１８は成形基板の中
央部に孔を設けるものである。フローティングパンチ１
１７と突出ピン１１９は成形後に基板を取り出す際に、
それぞれ、基板製品部と孔となる不要部（スプル部）を
機械的に押し出すものである。

【００１０】可動金型１０２の外周部には可動金型突当
リング１２０があり、固定金型１０１の固定金型突当リ
ング１２１と当たることで金型内に形成されるキャビテ
ィ１２２の最小隙間を規定している。さらに、可動金型
突当リング１２０の外側には可動金型ガイドリング１２
３があり、固定金型ガイドリング１２４と当たることで
金型内に形成されるキャビティ１２２の最大隙間を規定
している。すなわち、可動金型ガイドリング１２３と固
定金型ガイドリング１２４とが当たることで型締めが行
われ、さらに可動金型突当リング１２０と固定金型突当
リング１２１が当たるまで可動金型１０２のコア部が移
動して射出圧縮が行われる。

【００１１】固定金型１０１は１２５が固定金型基盤で
あり、固定金型突当リング１２１および固定金型ミラー
部１２６が取り付けられている。固定金型ミラー部１２
６には冷却水路１２７が設けられていて、一定の温度に
なるように制御されている。

【００１２】固定金型１０１の中央部にはスプル１２８
があり、ノズル（図示せず）から射出された溶融樹脂が
このスプル１２８を通ってキャビティ１２２に流入す
る。成形後にこのスプル１２８の部分の樹脂を取り除く
ため、スプル１２８は冷却され樹脂が固化時に収縮して
剥離するようになっている。スプル１２８の周囲にはス
プルブッシュ１２９が設けられ、スプル１２８と固定金
型ミラー部１２６との断熱の働きをする。

【００１３】これらの成形装置と金型とを用いて厚さ
１．２ｍｍの基板を成形する際に、特公平６ー２８８８
２号公報に示すようにキャビティ１２２へ樹脂を流入す
る入口では設定基板厚より薄く絞ったゲートが設けられ
る。これはカットパンチ１１８とスプルブッシュ１２９
との隙間に形成される。そして、樹脂が固まりきらない
うちにカットパンチ１１８を摺動させることによってよ
り小さい力で、しかもバリを抑えて成形基板に孔を設け
ていた。このゲートの隙間は、例えば、特公平６ー２８
８８２号公報では０．１ｍｍから０．４ｍｍがよいとさ
れている。このようにゲートを狭くするのは、成形基板
に孔を設ける際のカットパンチ１１８の摺動量を少なく
して樹脂に発生する孔近傍での歪を少なくするためであ
る。

【００１４】また、スタンパ内周押さえ１１２には爪が
設けられており、この爪によってスタンパ１１１を押さ
えていた。この爪の高さは、０．３ｍｍのものが一般に
用いられていた。この爪の高さは、１．２ｍｍの基板厚
の成形に対して、金型内のキャビティ１２２での樹脂の
流動に影響が生じないように低くする要求とスタンパ内
周押さえ１１２としての耐久強度を強くするために高く
する要求とから選ばれたものである。

【００１５】さらに、従来は厚さ１．２ｍｍの基板が成
形の限界であり、それよりも薄い厚さの基板の成形はさ
れていなかった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの高密度化
のためには光ディスクへの照射光を絞る必要がある。こ
の手段の１つに対物レンズの開口度を大きくする方法が
ある。この場合、傾きによる収差は板厚に比例し開口度
の３乗に比例する。したがって、板厚を薄くしないとピ
ックアップの制御がむずかしくなる。このような薄型の
基板成形はより薄い隙間に樹脂を流すことになり、樹脂
が冷えやすいために転写が得にくく、応力を受けやすい
ために複屈折や反りが悪くなるという課題がある。

【００１７】従来の技術を用いると基板の内周部での応
力が大きく、複屈折は１５０ｎｍ以上の大きな値を示し
た。また、基板の形状もプロペラ上にうねったものにな
った。

【００１８】また、著者らはスタンパ１１１の内周部と
スタンパ内周押さえ１１２とを４５度のテーパ嵌合と
し、キャビティ１２２の隙間を狭めるものをなくして実
験を行ったが、複屈折は殆ど変化しなかった。

【００１９】本発明は上記課題を鑑み、板厚が１ｍｍ以
下の薄型の樹脂基板成形において、基板の複屈折が光デ
ィスクとして使用可能な基板を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１の基板の成形方法は、一対の嵌合される
金型の間に形成されるキャビティへの樹脂流入口での最
小隙間を基板厚に対して０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄
くし、かつ、少なくとも一方の金型の基板成形面側に、
キャビティの隙間が狭くなる絞り部を、樹脂流入孔と同
心円状に、１つ以上設けた金型を用いて射出成形するも
のである。

【００２１】本発明の第２の基板の成形方法は、上記金
型を用い、さらに、キャビティに溶融樹脂が充填される
際にキャビティの隙間を最小から最大へ変化させ、充填
完了後にキャビティの隙間を再度狭めるものである。

【００２２】本発明の第３の基板の成形方法は、上記金
型を用い、さらに、樹脂の充填手段において計量スクリ
ュー径を２２ｍｍ以上２８ｍｍ以下とし、最大充填速度
を１５０ｍｍ／ｓ以上３００ｍｍ／ｓ以下とするもので
ある。

【００２３】本発明の第４の基板の成形方法は、上記金
型を用い、さらに、基板の中心孔を形成するカットパン
チを８０℃以上にするものである。

【００２４】

【作用】キャビティ内の隙間が従来より狭くなるため、
樹脂が受ける圧力欠損が大きくなるが、キャビティへの
入口を大きくするので、樹脂がキャビティ内に入りやす
くなる。また、基板の面方向に樹脂の流れが変わってか
らキャビティ内に絞り部を設けると、この絞り部近傍で
流速が速くなってせん断発熱を惹き起こし、樹脂の温度
が上昇して粘度が低下し樹脂が流れやすくなる。また、
樹脂の温度が上がることによって樹脂の熱伝導率が低下
するとともに比熱が増加するため、流入する樹脂の厚さ
方向の温度差が小さくなる。この結果、樹脂がキャビテ
ィ内を流動中に受ける歪が少なくなり複屈折が良くな
る。

【００２５】キャビティ内に設けられた絞り部を樹脂が
通過する際に、キャビティの隙間を狭くしたり、充填速
度を速くすると、絞り部でのせん断発熱が助長される。
その結果、上記の理由により複屈折が良くなる。また、
せん断発熱後にキャビティの隙間を広げると抵抗が少な
くなって、樹脂がより流れやすくなる。

【００２６】さらに、カットパンチを高温にすると、カ
ットパンチがキャビティ入口に位置するため、キャビテ
ィ内を流れる樹脂の温度が上昇する。その結果、上記の
理由により複屈折が良くなる。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の基板成形用金型の一実施例
について、図面を参照にしながら説明する。

【００２８】図１（ａ）には、固定金型１と可動金型２
とが型合わせされて、それら金型１，２間にキャビティ
３が形成された状態の、本発明にかかる基板成形用金型
の主要部の断面が概略的に示されている。スタンパは可
動金型に取り付ける場合を示している。

【００２９】４はスプルであり、キャビティ３内に成形
装置の計量射出手段の先端に設けられたノズル５から溶
融樹脂を導くためのもので、固定金型１に固定的に設け
られている。スプル４は温度制御されており（図示せ
ず）、基板を取り出す際に樹脂が硬化収縮して剥がれる
ようになっている。６は固定金型ミラー部であり、基板
の成形面を形成するため鏡面仕上げになっている。スプ
ル４と固定金型ミラー部６との間にはスプルブッシュ７
があり、スプル４より高温で温度制御されている固定金
型ミラー部６と断熱する働きがある。

【００３０】可動金型２には表面に凹凸を形成されたス
タンパ８がスタンパ内周押さえ９とスタンパ外周押さえ
１０とで可動金型ミラー部１１に装着される。可動金型
ミラー部１１はスタンパ８との熱伝達を良くすることと
可動金型ミラー部１１の表面の凹凸が成形基板に転写す
るという理由からため鏡面仕上げになっている。

【００３１】１２はカットパンチであり、溶融樹脂がキ
ャビティ３に流入後、突き出してスプル４と当たって押
し切り、成形基板に内孔を設けるものである。カットパ
ンチ１２とスタンパ内周押さえ９との間にはフローティ
ングパンチ１３があり、カットパンチ１２の内側には突
き出しピン１４が配されている。このフローティングパ
ンチ１３および突き出しピン１４は、基板成形後の取り
出し時に、それぞれ、基板製品部と孔となる不要部（ス
プル部）を機械的に押し出すものである。

【００３２】本発明では、樹脂がキャビティ３に流入さ
れる際に、スタンパ内周押さえ９のスタンパ８を押さえ
る爪１５以外のところはキャビティ３の隙間を設定基板
厚と略同じか厚くする。この結果、キャビティ３の入
口に隙間の狭い部分がないため溶融した樹脂がキャビテ
ィ３内に入りやすくなる。

【００３３】また、スタンパ内周押さえ９の爪１５によ
りキャビティ３の隙間を狭くする。この爪１５は溶融樹
脂が流れの方向を完全に変え、かつ、樹脂流入口から遠
いため成形基板の内周部の圧力増大には寄与しない。む
しろ、このスタンパ内周押さえ９の爪１５の近傍では流
速が速くなるためせん断発熱を惹き起こし、樹脂の温度
が上昇して粘度が低下して樹脂が流れやすくなる。ま
た、樹脂の温度の上昇に伴って樹脂の熱伝導率が低下す
るとともに比熱が増加するため、流入する樹脂の厚さ方
向の温度差が小さくなる。この結果、樹脂がキャビティ
内を流動中に受ける歪が少なくなり複屈折が良くなる。

【００３４】外径が１２０ｍｍ、基板厚が０．６ｍｍの
場合において、スタンパ内周押さえ９の爪１５の高さを
０．２ｍｍに固定してカットパンチ１２とスプルブッシ
ュ７との隙間を変えて実験を行った。樹脂はポリカーボ
ネートで、シリンダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１
３０℃とした。計量スクリュー径は２５ｍｍとし、最高
充填速度は１５０ｍｍ／ｓとした。この結果、隙間が
０．４５ｍｍ以上の場合は複屈折の値が８０ｎｍ以下に
なった。すなわち、キャビティ３への樹脂流入口での最
小隙間を設定基板厚に対して０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以
下薄くした場合である。

【００３５】また、カットパンチ１２とスプルブッシュ
７との隙間を０．６ｍｍに固定して、スタンパ内周押さ
え９の爪１５の高さを変えて、他は上記と同条件で実験
を行った。その結果、スタンパ内周押さえ９の爪１５の
高さが０．３ｍｍより大きくなるとシルバーが生じた。
また、０．１５ｍｍ以下の場合は爪１５の強度が弱く連
続成形すると爪が破損した。したがって、爪１５は０．
１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下がよい。

【００３６】次にカットパンチ１２とスプルブッシュ７
との隙間を０．６ｍｍに、スタンパ内周押さえ９の爪１
５の高さを０．２ｍｍに固定して、金型温度を変えて実
験した。他は上記と同条件である。この結果、金型温度
は１２０℃以上で、転写が良好で複屈折８０ｎｍ以下で
あった。また、金型温度が１４０℃を越えると急激に曲
げ強度が低下した。これは、樹脂の転移温度に近づくた
めである。そこで、金型温度が１２０℃以上１４０℃以
下がよい。

【００３７】同様に、カットパンチ１２とスプルブッシ
ュ７との隙間を０．６ｍｍに、スタンパ内周押さえ９の
爪１５の高さを０．２ｍｍに、金型温度を１３０℃にし
て、シリンダ加熱温度とノズル温度を調べた。この結
果、シリンダ加熱温度は３４０℃以上３８０℃以下、ノ
ズル温度は３００℃以上３３０℃以下の場合に、転写が
良好で複屈折８０ｎｍ以下であった。また、成形時に焼
けや糸引きもなかった。

【００３８】本実施例ではポリカーボネート樹脂を用い
たが、アクリル樹脂やポリオレフィン樹脂等の他の樹脂
であっても構わない。

【００３９】このようにして成形された基板は中心孔を
有し、この中心孔に同心円状に厚みの薄い絞り部が１つ
以上ある。実施例１に対応した基板の形状を図１（ｂ）
に示す。

【００４０】（実施例２）図２に本発明の基板成形用金
型の第２の実施例を示す。スタンパ８は固定金型１に装
着されている。一方、可動金型２にはフローティングパ
ンチ１３に高さの一定な樹脂流入孔と同心円状の環状の
突起１６が設けられている。この場合は爪１５と突起１
６とは樹脂流動方向にずれて配している。このようにキ
ャビティ３の絞り部を複数設けても良い。

【００４１】本発明では、樹脂がキャビティ３に流入さ
れる際に、スタンパ内周押さえ９のスタンパ８を押さえ
る爪１５と突起１６以外のところではキャビティ３の隙
間を設定基板厚と略同じか厚くする。この結果、キャ
ビティ３の入口で隙間の狭い部分がないため溶融した樹
脂がキャビティ３内に入りやすくなる。

【００４２】外径は１２０ｍｍ、基板厚は０．６ｍｍの
場合において実験を行った。樹脂はポリカーボネート
で、シリンダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１３０℃
とした。計量スクリュー径は２５ｍｍとし、最高充填速
度は１５０ｍｍ／ｓとした。

【００４３】爪１５と突起１６の高さを０．２ｍｍとす
ると、キャビティ３の入口での最小隙間が設定基板厚に
対して０ｍｍから０．１５ｍｍ薄くした場合に複屈折は
８０ｎｍ以下になった。

【００４４】本実施例でも爪１５や突起１６の近傍では
流速が速くなるためせん断発熱を惹き起こし、樹脂の温
度が上昇して粘度が低下して樹脂が流れやすくなる。ま
た、樹脂の温度の上昇に伴い樹脂の熱伝導率が低下する
とともに比熱が増加するため、流入する樹脂の厚さ方向
の温度差が小さくなる。この結果、樹脂がキャビティ内
を流動中に受ける歪が少なくなり複屈折が良くなる。

【００４５】この場合、スタンパ８の内径によらず、任
意の場所に突起１６を設けられる。爪１５および突起１
６の高さは０．１５ｍｍから０．３ｍｍの場合、複屈折
は８０ｎｍ以下になった。

【００４６】また、突起１６はフローティングパンチ１
３上に設ける必要はなく、可動金型ミラー部１１に設け
ても良いし、他の部材に設けても良い。

【００４７】さらに、本実施例では固定金型１にスタン
パ８を装着したが、可動金型２にスタンパ８を装着して
も良い。この場合、突起１６は、スプルブッシュ７また
は固定金型ミラー部６等に設けることになる。

【００４８】本実施例ではポリカーボネート樹脂を用い
たが、アクリル樹脂やポリオレフィン樹脂等の他の樹脂
であっても構わない。

【００４９】（実施例３）図３に本発明の基板成形用金
型の第３の実施例を示す。スタンパ８は可動金型２に装
着されている。

【００５０】本発明では、スタンパ内周押さえ９の爪１
５以外にフローティングパンチ１３上に高さが一定で樹
脂流入孔と同心円状の突起１６が設けられている。ま
た、樹脂がキャビティ３に流入される際に、スタンパ内
周押さえ９のスタンパ８を押さえる爪１５と突起１６以
外はキャビティ３の隙間を設定基板厚と略同じか厚くす
る。この結果、キャビティ３の入口で隙間の狭い部分が
ないため溶融した樹脂がキャビティ３内に入りやすくな
る。

【００５１】実施例１と同様、キャビティ３の入口での
最小隙間は設定基板厚に対して０ｍｍから０．１５ｍｍ
薄くした場合に複屈折は良好な結果が得られた。

【００５２】また、溶融樹脂がキャビティ３に流入する
と、まず、突起１６でせん断発熱があり、爪１５でさら
にせん断発熱がある。この結果、樹脂の温度が上昇して
粘度が低下して樹脂が流れやすくなる。また、樹脂の温
度の上昇に伴い樹脂の熱伝導率が低下するとともに比熱
が増加するため、流入する樹脂の厚さ方向の温度差が小
さくなる。この結果、樹脂がキャビティ内を流動中に受
ける歪が少なくなり複屈折が良くなる。

【００５３】外径は１２０ｍｍ、基板厚は０．６ｍｍの
場合において実験を行った。樹脂はポリカーボネート
で、シリンダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１３０℃
とした。計量スクリュー径は２５ｍｍとし、最高充填速
度は１５０ｍｍ／ｓとした。

【００５４】爪１５および突起１６の高さは０．１５ｍ
ｍから０．３ｍｍの場合、複屈折は８０ｎｍ以下になっ
た。

【００５５】本発明では環状の突起１６を可動金型２の
方に２つ設けたが、３つ以上であっても良いし、固定金
型１の方にあっても良い。また、本実施例に用いた部材
以外の部分に環状の突起１６を設けても良い。

【００５６】さらに、本発明では、スタンパ内周押さえ
９の爪１５の断面形状を楕円状にしているが、円状でも
台形状でもその他の多面体状でも構わない。

【００５７】また、本発明ではスタンパの内周を爪１５
で固定しているが、磁力や真空吸着等の手段で固定し
て、環状の突起１６を任意の部材上に設けても良い。

【００５８】もちろん、本実施例ではポリカーボネート
樹脂を用いたが、アクリル樹脂やポリオレフィン樹脂等
の他の樹脂であっても構わない。

【００５９】（実施例４）図４に本発明の基板成形用金
型の第４の実施例を示す。

【００６０】実施例４では、実施例１から実施例３と同
様に、キャビティ３の入口に隙間の狭い部分がない。こ
のため溶融した樹脂がキャビティ３内に入りやすくな
る。また、キャビティ３に樹脂流入孔と同心円状に段１
７を設け、この段１７での隙間を他の部分より薄くして
いる。図４ではスタンパ内周押さえ９とスプルブッシュ
７を利用して段１７を形成している。

【００６１】溶融樹脂がキャビティ３に流入すると、こ
の段１７でせん断発熱がある。この結果、樹脂の温度が
上昇して粘度が低下して樹脂が流れやすくなる。また、
樹脂の温度の上昇に伴い樹脂の熱伝導率が低下するとと
もに比熱が増加するため、流入する樹脂の厚さ方向の温
度差が小さくなる。この結果、樹脂がキャビティ内を流
動中に受ける歪が少なくなり複屈折が良くなる。

【００６２】外径は１２０ｍｍ、基板厚は０．６ｍｍの
場合において実験を行った。樹脂はポリカーボネート
で、シリンダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１３０℃
とした。計量スクリュー径は２５ｍｍとし、最高充填速
度は１５０ｍｍ／ｓとした。

【００６３】キャビティ３の入口での最小隙間は設定基
板厚に対して０ｍｍから０．１５ｍｍ薄くした場合に複
屈折は良好な結果が得られた。

【００６４】また、この段１７の隙間は設定基板厚より
０．１５ｍｍから０．３ｍｍ薄い場合に、複屈折は８０
ｎｍ以下になった。

【００６５】さらに、本実施例ではポリカーボネート樹
脂を用いたが、アクリル樹脂やポリオレフィン樹脂等の
他の樹脂であっても構わない。

【００６６】（実施例５）本発明の基板の成形方法の第
１の実施例は実施例１に示した通りである。本発明の基
板の成形方法の第２の実施例を、樹脂の流れと金型の動
きの概略を示した図５をもとに説明する。金型としては
実施例１の金型とする。

【００６７】図５（ａ）は溶融樹脂がキャビティ３に流
入し、キャビティ３に設けた絞り部に到達した直後の状
態を示している。本金型では絞り部はスタンパ内周押さ
え９の爪１５によって形成されている。金型が閉じてか
らこの時間までキャビティ３の隙間は最小とする。この
結果、絞り部近傍での流速は高速となり、せん断発熱の
効果が大きくなって、樹脂の温度の上昇幅が大きくな
る。そこで、粘度が低下して樹脂が流れやすくなる。ま
た、樹脂の温度の上昇に伴い樹脂の熱伝導率が低下する
とともに比熱が増加するため、流入する樹脂の厚さ方向
の温度差が小さくなる。

【００６８】次に、図５（ｂ）に示すように、せん断発
熱効果が得られた後にキャビティ３の隙間を最大にす
る。この結果、圧力損失が低減されて、樹脂の受ける歪
が低減される。

【００６９】さらに、図５（ｃ）に示すように、設定基
板厚を形成する樹脂がキャビティ３内に流入された後に
キャビティ３に保圧をかけた状態で圧縮し所定の板厚に
する。そして、カットパンチ１２を樹脂がまだ完全に硬
化しないうちに突き出して基板の内孔を形成する。

【００７０】この結果、樹脂がキャビティ内を流動中に
受ける歪がさらに少なくなり複屈折が良くなる。

【００７１】外径は１２０ｍｍ、基板厚は０．６ｍｍの
場合において実験を行った。樹脂はポリカーボネート
で、シリンダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１３０℃
とした。計量スクリュー径は２５ｍｍとし、最高充填速
度は１５０ｍｍ／ｓとした。絞り部であるスタンパ内周
押さえ９の爪１５の高さは０．２ｍｍとした。

【００７２】最初のキャビティ３の最小隙間は、設定基
板厚に対して０ｍｍから０．１ｍｍ薄い場合に複屈折が
良好であった。広すぎるとせん断発熱の効果がなく樹脂
の流動性が良くならず、また、薄すぎると圧力損失が大
きすぎて樹脂の受ける歪がかえって増大する。

【００７３】第２段階のキャビティ３の最大隙間は、設
定基板厚に対して０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、好ま
しくは０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。薄すぎる
と歪緩和の効果がなく、また、広すぎると板厚等のばら
つきが大きくなる。

【００７４】上記動作を成形装置に生じさせるための方
法を以下に述べる。ここでは、成形装置がトグル方式の
場合について説明する。

【００７５】キャビティ３内の樹脂に圧縮をかける射出
圧縮圧の時間変化を図６に示す。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは
図５に示した状態に対応した時間を示している。また、
縦横はともに任意単位である。

【００７６】図６（ａ）では、時間Ａにおいて金型を閉
じるとともにキャビティ３の絞り部上を樹脂が通過して
もすぐにはキャビティ３の隙間が広がらない射出圧縮圧
とする。そして、せん断発熱効果が得られた後に時間Ｂ
のように射出圧縮圧を低下させてキャビティ３の隙間が
最大まで開くようにする。次に歪の緩和が行われたら速
やかに時間Ｃのように射出圧縮圧を増加させ板厚の調整
をする。このように図６（ａ）ではキャビティ３の隙間
量を射出圧縮圧と時間とで設定している。

【００７７】一方、図６（ｂ）では時間Ａと時間Ｂとの
射出圧縮圧を同一に設定している。これは、充填圧と射
出圧縮圧とのバランスと機械的な応答速度のずれを利用
して図５に示した時間Ａと時間Ｂとの状態を作り出すも
のである。

【００７８】本実施例の結果、外径１２０ｍｍ、板厚
０．６ｍｍの基板を成形すると複屈折は容易に５０ｎｍ
以下を示した。

【００７９】キャビティ３の隙間の動作としては、キャ
ビティ３の絞り部に樹脂が到達した後に最小から最大に
なり、すぐに隙間が再び小さくなるのがよい。これは、
樹脂が硬化する前に所定の板厚にする方が板厚の制御性
がよいためである。

【００８０】もちろん、金型は実施例１から実施例４の
どの金型でも良い。さらに、本実施例では成形装置がト
グル方式の場合を示したが直圧方式の場合も同様に行え
る。金型としては、図９の可動金型ガイドリング１２３
と固定金型ガイドリング１２４がない構造である。その
他の主要部は実施例１から実施例４に示した金型と同じ
である。この金型を用い、閉じた金型に働く型締め圧を
先の射出圧縮圧と同様に設定すれば良い。

【００８１】本実施例ではポリカーボネート樹脂を用い
たが、アクリル樹脂やポリオレフィン樹脂等の他の樹脂
であっても構わない。

【００８２】（実施例６）次に本発明の基板の成形方法
の第３の実施例について説明する。

【００８３】実施例１の金型を用い、キャビティ３の絞
り部に溶融樹脂が到達するまでは低速で絞り部に溶融樹
脂が通過する際に最大充填速度となるように樹脂を充填
させた。

【００８４】図７に最大充填速度と充填時の金型内周で
の最大圧力との関係を示す。充填時の最大圧力は任意単
位である。成形基板は外径１２０ｍｍ、板厚０．６ｍｍ
である。計量スクリュー径は２５ｍｍで行った。シリン
ダ加熱温度は３５０℃、金型温度は１２０℃である。ス
タンパ内周押さえ９の爪１５の高さは０．２ｍｍ、カッ
トパンチ１２とスプルブッシュ７との隙間は０．６ｍｍ
とした。

【００８５】図７から最大充填速度が２００ｍｍ／ｓ付
近で最小値をとることがわかる。樹脂の粘性による抵抗
のみが寄与するのであれば最大充填速度が増加するにつ
れて充填時の圧力は増加するはずである。しかし、実際
は、充填速度が増すにつれてせん断発熱が大きくなり、
その結果、樹脂の粘性が低下し、充填時の最大圧力を低
下させる方向に作用し、図７のように充填時の最大圧力
に最小値が存在する。

【００８６】この充填時の最大圧力は樹脂内の歪と関係
あるため複屈折とも関係がある。最大充填速度は１５０
ｍｍ／ｓ以上３００ｍｍ／ｓ以下で、複屈折は８０ｎｍ
以下になった。

【００８７】また、充填速度が速いとせん断発熱で樹脂
の温度が上昇するので、金型温度を低く設定できるよう
になる。最大充填速度を２００ｍｍ／ｓとした場合、複
屈折が８０ｎｍ以下になるのは金型温度が１００℃以上
の場合であった。

【００８８】また、金型温度が１４０℃を越えると樹脂
の曲げ強度が急激に低下した。これは樹脂の転移温度に
近づくためである。そこで、金型温度は１００℃以上１
４０℃以下がよい。

【００８９】計量スクリュー径は２０ｍｍから３０ｍｍ
で同様の傾向を示した。ただし、計量スクリュー径が小
さくなるほど充填時にかかる圧力は大きくなることと、
計量スクリュー径が大きくなるほどスクリューの樹脂を
充填する際の移動量が減少するため計量の精度が悪くな
る。そこで、計量スクリュー径としては、２２ｍｍから
２８ｍｍが適当である。

【００９０】（実施例７）本発明の基板の成形方法の第
４の実施例について説明する。実施例１の金型を用いる
ことにする。カットパンチ１２には通常６０℃位に温度
調整されている。これは、安定した条件で基板に内孔を
形成するためである。しかし、可動金型ミラー部１１は
樹脂の流動を良くするためにカットパンチ１２より高温
に調整されている。そこで、シリンダで加熱されてもキ
ャビティ３に溶融樹脂が流入する際に、このカットパン
チ１２で樹脂が冷却されることになる。本発明では、こ
のカットパンチ１２を高温にして、樹脂がカットパンチ
１２によって冷やされないようにするものである。

【００９１】まず、カットパンチ１２の温度を徐々に上
げて複屈折との対応を調べた。外径は１２０ｍｍ、基板
厚０．６ｍｍとした。カットパンチ１２とスプルブッシ
ュ７との隙間は、０．６ｍｍ、スタンパ内周押さえ９の
爪１５の高さを０．２ｍｍとした。シリンダ加熱温度は
３５０℃、金型温度は１３０℃とした。カットパンチ１
２の温度設定の上限は金型温度の１３０℃にした。

【００９２】カットパンチ１２の温度が８０℃以上で複
屈折は５０ｎｍ以下になった。これは、キャビティ３に
流入される樹脂が入口で冷やされなくなり、樹脂の粘性
が低下するので樹脂の受ける歪が低減された結果であ
る。

【００９３】また、カットパンチ１２の温度の上限は金
型温度が望ましい。これは、カットパンチ１２を金型温
度まで上げると、金型より高温である溶融樹脂が金型の
内周から流入するので、金型内で内周側の温度が高くな
りすぎ、樹脂のガラス転移点に近づいて樹脂の曲げ強度
が弱くなるからである。

【００９４】ここで、カットパンチ１２は温度制御をし
てもしなくてもよい。

【００９５】

【発明の効果】キャビティ内の隙間が従来より狭くなる
ため、樹脂が受ける圧力欠損が大きくなるが、キャビテ
ィへの入口を大きくするので、樹脂がキャビティ内に入
りやすくなる。また、基板の面方向に樹脂の流れが変わ
ってからキャビティ内に絞り部を設けると、この絞り部
近傍で流速が速くなってせん断発熱を惹き起こし、樹脂
の温度が上昇して粘度が低下し樹脂が流れやすくなる。
また、樹脂の熱伝導率が低下するとともに比熱が増加す
るため、流入する樹脂の厚さ方向の温度差が小さくな
る。この結果、樹脂がキャビティ内を流動中に受ける歪
が少なくなり複屈折が良くなる。

【００９６】また、キャビティ内に設けられた絞り部を
樹脂が通過する際に、キャビティの隙間を狭くしたり、
充填速度を速くすると、絞り部でのせん断発熱が助長さ
れる。その結果、上記の理由により複屈折がより良くな
る。また、せん断発熱後にキャビティの隙間を広げると
抵抗が少なくなって、樹脂がより流れやすくなる。

【００９７】さらに、カットパンチを高温にすると、カ
ットパンチがキャビティ入口に位置するため、キャビテ
ィ内を流れる樹脂の温度が上昇する。その結果、上記の
理由により複屈折がより良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、実施例１を示す金型の主要部の構成
を示した断面側面図（ｂ）は、実施例１の金型による成形基板の断面側面図

【図２】実施例２を示す金型の主要部の構成を示した断
面側面図

【図３】実施例３を示す金型の主要部の構成を示した断
面側面図

【図４】実施例４を示す金型の主要部の構成を示した断
面側面図

【図５】（ａ）は実施例５を示す成形方法の一部の説明
のための構成断面図（ｂ）は実施例５を示す成形方法の一部の説明のための
構成断面図（ｃ）は実施例５を示す成形方法の一部の説明のための
構成断面図

【図６】（ａ）は実施例５の射出圧縮圧の時間変化を示
す関係図（ｂ）は実施例５の射出圧縮圧の時間変化を示す関係図

【図７】実施例６の充填時の金型内周における最大圧力
と最大充填速度との関係を表した図

【図８】従来例のトグル方式の成形装置の概略図

【図９】従来例のトグル方式の成形装置用の金型の断面
側面図

【符号の説明】

１固定金型２可動金型３キャビティ４スプル５ノズル６固定金型ミラー部７スプルブッシュ８スタンパ９スタンパ内周押さえ１０スタンパ外周押さえ１１可動金型ミラー部１２カットパンチ１３フローティングパンチ１４突出ピン１５爪１６突起１７段１０１固定金型１０２可動金型１０３、１０４大プレート１０５タイバー１０６、１０９、１１０油圧回路１０７ピストン１０８トグル１１１スタンパ１１２スタンパ内周押さえ１１３スタンパ外周押さえ１１４可動金型ミラー部１１５、１２７冷却水路１１６可動金型基盤１１７フローティングパンチ１１８カットパンチ１１９突出ピン１２０可動金型突当リング１２１固定金型突当リング１２２キャビティ１２３可動金型ガイドリング１２４固定金型ガイドリング１２５固定金型基盤１２６固定金型ミラー部１２７スプル１２９スプルブッシュ

フロントページの続き (72)発明者谷本悦次大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の嵌合する金型の間に形成されるキャ
ビティ内に樹脂を射出することにより厚さが１ｍｍ以下
の基板を成形する基板成形用金型において、キャビティ
への樹脂流入口での最小隙間を設定基板厚に対して０ｍ
ｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、かつ、少なくとも一方
の金型の基板成形面側に、キャビティの隙間が狭くなる
絞り部を、樹脂流入孔と同心円状に、１つ以上設けるこ
とを特徴とする基板成形用金型。
【請求項２】上記絞り部を０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ
以下とする高さの突起とする請求項１記載の基板成形用
金型。
【請求項３】上記絞り部を平坦部より０．１５ｍｍ以上
０．３ｍｍ以下薄い厚みの段とする請求項１記載の基板
成形用金型。
【請求項４】一対の嵌合する金型に形成されるキャビテ
ィへの樹脂流入口での最小隙間を設定基板厚に対して０
ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、かつ、前記キャビテ
ィの隙間が狭くなる絞り部を、樹脂流入孔と同心円状
に、基板の成形される側の面に１つ以上設けたことを特
徴とする１ｍｍ以下の厚さの基板の成形方法。
【請求項５】金型温度を１２０℃以上１４０℃以下とし
た請求項４記載の基板の成形方法。
【請求項６】加熱シリンダ温度を３４０℃以上３８０℃
以下、ノズル温度を３００℃以上３３０℃以下とする請
求項４から請求項５のいずれかに記載の基板の成形方
法。
【請求項７】一対の嵌合した金型の間に形成されたキャ
ビティへの樹脂流入口での最小隙間を設定基板厚に対し
て０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、かつ、少なくと
も一方の金型の基板成形面側に、キャビティの隙間が狭
くなる絞り部を、樹脂流入孔と同心円状に、１つ以上設
けた金型を用い、キャビティに溶融樹脂を充填中に、キ
ャビティの隙間を最小から最大へ変化させ、充填完了後
にキャビティを狭める１ｍｍ以下の厚さの基板の成形方
法。
【請求項８】キャビティに溶融樹脂を充填中のキャビテ
ィの最小隙間を設定基板厚に対して０ｍｍ以上０．１ｍ
ｍ以下薄くする請求項７記載の基板の成形方法。
【請求項９】キャビティに溶融樹脂を充填中のキャビテ
ィの最大隙間を設定基板厚に対して０．１ｍｍ以上０．
３ｍｍ以下厚くする請求項７記載の基板の成形方法。
【請求項１０】キャビティに溶融樹脂を充填中におい
て、トグル方式の成形装置の場合は射出圧縮圧を、直圧
方式の成形装置の場合は型締め圧を、それぞれ、キャビ
ティ内の樹脂が受ける圧力より低くする請求項７から請
求項９のいずれかに記載の基板の成形方法。
【請求項１１】一対の嵌合した金型の間に形成されたキ
ャビティへの樹脂流入口での最小隙間を設定基板厚に対
して０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、かつ、少なく
とも一方の金型の基板成形面側に、キャビティの隙間が
狭くなる絞り部を、樹脂流入孔と同心円状に、１つ以上
設けた金型と、外径が２２ｍｍ以上２８ｍｍ以下の計量
スクリューを用い、最大充填速度を１５０ｍｍ／ｓ以上
３００ｍｍ／ｓ以下とする１ｍｍ以下の厚さの基板の成
形方法。
【請求項１２】上記絞り部を樹脂が通過する前に充填速
度を最大に切り替えることを特徴とする請求項１１記載
の基板の成形方法。
【請求項１３】金型温度を１００℃以上１４０℃以下と
する請求項１１から請求項１２に記載の基板の成形方
法。
【請求項１４】一対の嵌合した金型の間に形成されたキ
ャビティへの樹脂流入口で最小隙間を有し、少なくとも
一方の金型の基板成形面側に、キャビティの隙間が狭く
なる絞り部を、１つ以上樹脂流入孔と同心円状に配し、
基板に搾折して中心孔を形成するカットパンチを有する
金型を用いる成形方法において、前記キャビティへの樹脂流入口での最小隙間を設定基板
厚に対して０ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下薄くし、前記カットパンチを８０℃以上にする１ｍｍ以下の厚さ
の基板の成形方法。
【請求項１５】中心孔に同心円状に設けられた厚みの薄
い絞り部が１つ以上ある１ｍｍ以下の厚みからなる射出
成形方法で形成された基板。