JPH09123203A - ディスク基板の成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に薄いディスク基板を成形する場合に、信
号を鮮明に転写することができ、また機械的特性を向上
させることができると共に、成形サイクルの短縮化を図
ることができるディスク基板の成形方法を提供する。 【解決手段】 型閉完了（Ａ時点）を型閉完了検知手段
により検知した後、型締開始遅延タイマの計時を開始す
ると共に、射出開始遅延タイマの計時を開始し、型締昇
圧の開始と略同時にキャビティへの溶融樹脂の射出を開
始させる（Ｂ時点）。この場合において、型締の昇圧開
始（Ｂ時点）から昇圧を完了（Ｃ時点）して一定の型締
力に保持するまでの時間を制御可能とする。型締が完了
した後は、溶融樹脂が冷却固化するまで一定の型締力に
保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク基板の成
形方法およびその装置に関し、特に、ビデオディスクや
コンパクトディスクのようなオーディオディスク等、光
学式記録媒体ディスクを製造するためのディスク基板の
成形方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディスク基板は、図１に示すよ
うに、固定金型１と可動金型２を型閉して形成されるキ
ャビティ３内に溶融樹脂を射出充填することにより成形
されている。キャビティ３内にはスタンパ４が配置さ
れ、スタンパの表面４ａにはディスク基板に情報データ
を転写記録するための凹凸のピットが、らせん状あるい
は同心円状に形成されており、キャビティ内に射出充填
された樹脂材料にピットを転写する。

【０００３】キャビティ３内へのスタンパ４の取付け
は、通常、スタンパ押えリング５，６により固定金型１
または可動金型２のいずれか（図１に示した例において
は可動盤２側）に固定されている。スタンパ４の外周縁
部を拘束するスタンパ押えリング６の内周面は、所定の
角度αで傾斜するよう形成されると共に、固定金型１の
鏡面板７との間に所定の間隔を有するよう離間してお
り、キャビティ内のガスを外部に排出するためのガス抜
き部８が構成されている。このように構成された固定金
型１および可動金型２は、型締装置の固定盤および可動
盤に取付けられ、型閉、型締、型開の工程が行われる。

【０００４】従来から一般に行われているディスク基板
の成形方法は、射出充填される溶融樹脂の圧力に対抗し
て金型が開かないようにするため、図２に示すように、
型閉を完了（図２のａ時点）してから型締昇圧を開始し
（図２のｂ時点）、所定の圧力まで型締力を増圧させて
昇圧を完了し（図２のｃ時点）、その後射出を開始して
いた（図２のｄ時点）。そして、型締圧力を上回る射出
圧力により溶融樹脂をキャビティ内に射出充填し、型を
僅かに開かせてガス抜き部からキャビティ内のガスを逃
している。

【０００５】ところで、光学ディスクは、鮮明な信号を
記録するために、複屈折率が低いことおよびディスクの
外周部と内周部との間に複屈折率の差がないこと、すな
わち複屈折率が一様化されて内部歪みがなく、均一な表
面仕上りが要求される。また、ディスク基板の規格は、
例えば片面ディスクの場合の厚さが１．２ｍｍとなって
おり、両面ディスクを製造するに際しては厚さ０．６ｍ
ｍのディスク基板を貼り合わせることとなるため、反り
等の機械的特性の向上も求められている。さらに、近年
においては情報をより多く蓄積するためにディスク基板
に転写するピットのピッチおよびトラックが高密度化さ
れる傾向にあり、スタンパの転写性を向上させることも
望まれている。

【０００６】しかしながら、ディスク基板の成形はキャ
ビティが薄くて投影面積が大きいため成形条件が厳し
く、特に、厚さ０．６ｍｍのディスク基板を成形する場
合にはキャビティが狭い等の理由から製品間の良否のば
らつきが大きく、歩留りも悪い。そのため、従来からデ
ィスク基板を成形するに際しては、溶融樹脂を高い圧力
でキャビティ内に射出したり、金型温度及び樹脂温度を
高くすることにより樹脂の流動性を高めて射出する方法
が取られている。

【０００７】また、特公平２−１９７７４号公報に開示
されているように、型締力よりわずかに大きな型開力を
可動金型に作用させる射出一次圧力にて、樹脂材料を製
品キャビティ内に射出し、目的とするディスク基板を形
成するのに必要な樹脂量を製品キャビティに射出せしめ
たとき、可動金型に作用する型開力が型締力よりも小さ
くなる射出二次圧力に射出圧力を切り換えるようにする
ことにより、射出された樹脂材料を型締力にて製品キャ
ビティ内に充填せしめると共に、かかる充填に伴って、
押し出される製品キャビティ内の気体が、スタンパ押え
部材の内側面と固定金型側の段部立ち上り壁面との間の
隙間から排出されるようにしたことを特徴とするディス
ク基板の射出成形方法が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来の方法によりディスク基板を成形する場合に
あってはキャビティが狭く、特に、両面ディスク用の厚
さ０．６ｍｍのディスク基板を成形する場合に射出した
溶融樹脂が瞬間的に硬化しやすい。このように樹脂が硬
化しかかった状態で、ガス抜き部からキャビティ内のガ
スを逃すように、溶融樹脂の射出充填圧力により型を僅
かに開かせると、スタンパにより転写される信号がズレ
易く、また、ディスク基板に内部歪みが発生して機械的
特性に悪影響を及ぼすという問題があった。加えて、図
２に示した従来の方法では、型閉を完了してから型締力
の昇圧を開始するまでにバルブの切替等の時間を要し、
さらに型締力の昇圧を開始してから所定の圧力まで型締
力を増圧させるための時間を要し、その後に射出を開始
するため、成形サイクルが長くなるという問題があっ
た。

【０００９】また、上記従来の技術にあっては、型締力
を上回る高射出圧で射出するため、溶融樹脂の圧力分布
を均等にすることができず、成形されるディスク基板の
周縁部に圧力縞ができ、特にディスク基板の内周側と外
周側との複屈折率が大きく異なる等、成形された同一デ
ィスク基板の品質に部分的なバラツキが発生するという
問題があった。

【００１０】さらに、金型温度及び樹脂温度を上げるこ
とにより樹脂の流動性を高めて射出する場合には、金型
温度がその樹脂の熱変形温度付近となるため（ポリカー
ボネート樹脂で１２０℃以上）、ディスク基板がひねり
変形を起こし、ディスクとしての機能を果たすことがで
きず、しかも冷却時間を長くとる必要があるという問題
があった。そして、この場合でも、でき上がった成形品
の複屈折は、ダブルパスで60〜80nmの範囲内に抑えるの
が限界であり、しかもディスク基板のチルト（基板のレ
ーザー光入反射部分の微小なソリ）等の機械的特性は、
規格値をかなり越えてしまう。

【００１１】型締力を段階的に変化させる場合にあって
は、型締力を正確にコントロールする必要があり、型開
力としての射出一次圧及び二次圧と型締力との圧力バラ
ンスの調整が難しい場合があるという問題があった。

【００１２】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
もので、両面ディスク用の厚さ０．６ｍｍのように特に
薄いディスク基板を成形する場合であっても信号を鮮明
に転写することができ、また、内部歪み等を発生させる
ことなく機械的特性を向上させることができ、さらに、
成形サイクルの短縮化を図ることができるディスク基板
の成形方法およびその装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】また、本発明は、上述した問題に鑑みてな
されたもので、キャビティ内に射出充填する圧力を抑え
ることができ、溶融樹脂の圧力分布を均等にすることに
よりディスク基板の部分的な品質を均一に成形すること
ができるディスク基板の成形方法およびその装置を提供
することを目的とする。

【００１４】さらに、本発明は、上述した問題に鑑みて
なされたもので、樹脂および金型の温度を高温に保持す
る必要性を排除することにより、ディスク基板のひねり
変形を防止すると共に、冷却時間の短縮化を図ることが
できるディスク基板の成形方法およびその装置を提供す
ることを目的とする。

【００１５】さらにまた、本発明は、上述した問題に鑑
みてなされたもので、型締力を段階的に変化させること
なく一定に保持するだけで機械的特性が向上したディス
ク基板を得ることができるディスク基板の成形方法およ
びその装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る第１のディスク基板の成形方法は、型
閉された金型内に形成されるキャビティに溶融樹脂を射
出充填するディスク基板の成形方法において、型閉完了
を検知した後に、型締昇圧の開始と略同時にキャビティ
への溶融樹脂の射出を開始させることを特徴とするもの
である。

【００１７】上記目的を達成するため、本発明に係る第
２のディスク基板の成形方法は、第１の発明において、
型締の昇圧開始から昇圧完了までの時間を制御可能とし
たことを特徴とするものである。

【００１８】また、上記目的を達成するため、本発明に
係るディスク基板の成形装置は、型閉された金型内に形
成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填するための射
出装置と、金型の開閉および型締を行うための型締装置
と、射出装置および型締装置を制御するための制御装置
とを備えたディスク基板の成形装置において、型閉の完
了を検知するための型閉検知手段と、該型閉検知手段に
より型閉の完了を検知してから型締昇圧の開始と略同時
にキャビティ内に溶融樹脂の射出を開始させる射出開始
遅延タイマとを備えたことを特徴とするものである。

【００１９】本発明では、高速型閉手段等により金型を
互いに密着するように型閉が完了したことを型閉検知手
段が検知すると、射出開始遅延タイマが計時を開始す
る。射出開始遅延タイマは、型閉を完了してから実質的
に型締昇圧可能となる時間を計時し、型締昇圧の開始と
略同時にキャビティへの溶融樹脂の射出を開始させる。
型締昇圧開始から昇圧完了までは所定時間に制御され、
昇圧完了後は溶融樹脂が冷却固化するまで一定に型締力
を保持する。

【００２０】

【発明の実施の形態】まず最初に、本発明に係るディス
ク基板の成形装置の実施の一形態について、図３に基づ
いて説明する。なお、図において同一符号は同一部分ま
たは相当部分とする。

【００２１】ディスク基板の成形装置は、固定金型１お
よび可動金型２により形成されたキャビティ内に溶融樹
脂を射出充填するための射出装置１０と、固定金型１お
よび可動金型２の型閉、型締、型閉の工程を行うための
型締装置１１と、射出装置１０と型締装置１１の制御を
行うための制御装置１２とから概略構成されている。

【００２２】射出装置１０は、加熱筒１５内にスクリュ
１６を回転および進退可能に配置してなるもので、スク
リュ１６を回転させることにより樹脂材料を混練すると
共に加熱溶融させながらスクリュ前端部１６ａ側に所定
の樹脂量を供給し、スクリュ１６を前進させることによ
り固定金型１のスプルブッシュ９の前面に突き当てられ
るノズル１７を介してキャビティ３内に溶融樹脂を所定
の量および圧力で射出充填するものである。

【００２３】型締装置１１は、固定盤２１に相対向して
型締シリンダ１９が配置され、固定盤２１と型締シリン
ダ１９との間にタイバー２０が設けられ、タイバー２０
には可動盤２２が移動可能に挿通されている。固定金型
１および可動金型２は、固定盤２１および可動盤２２に
それぞれ取付けられる。なお、型締シリンダ１９は、こ
の実施の形態の場合、ブースターラム２５を備えたもの
で説明するが、本発明はこれに限定されることなく、こ
の他に単一のシリンダおよびラムからなる型締装置やサ
イドシリンダ式、或は増圧式の型締装置等を用いること
もできる。型締シリンダ１９には、可動盤２２に連結さ
れている型締ラム２６が摺動自在に配置されると共に、
ブースターラム２５が、一端側を型締ラム２６の中心孔
内に挿入し、他端側を型締シリンダ１９の後部から突出
するように挿通されている。そして、型締シリンダ１９
の型締ラム２６を駆動するシリンダ室に供給される油圧
とは別に、ブースターラム２５の後端部のポート２７か
ら油圧を供給して型締ラム２６を押圧し、可動盤２２を
高速で型閉動作する構造となっている。

【００２４】型締装置１１には、可動盤２２の位置を検
出し、固定金型１に可動金型２が密着した、すなわち型
閉した状態を検知するための磁気式測長装置やエンコー
ダ、ポテンショメータ、リミットスイッチ等から構成さ
れた型閉検知手段（図示を省略した）が設けられてい
る。

【００２５】このように構成された型締装置を駆動する
ため、ブースターラム２５のポート２７は油圧源３０に
接続された管路が接続されている。また、油圧源３０か
らの管路と型締シリンダ１９のポート１９ａおよび１９
ｂとを結ぶ管路にはサーボバルブ３１が配置され、型締
シリンダ１９における型締ラム２６の後側ポート２８
は、逆止弁３２を介してタンクと接続されている。型締
シリンダ１９のポート１９ａとサーボバルブ３１との間
の管路には圧力検出器３３が設けられている。

【００２６】制御装置１２は、マイクロプロセッサユニ
ットＭＰＵと、記憶部４０と、表示部４１と、入力部４
２と、出力部４３と、操作部４４からなるものである。
記憶部４０は、成形装置の作動シーケンスプログラム等
を格納したＲＯＭと、射出圧力や速度、時間、型締圧力
設定値等の成形条件等を一時的に格納するＲＡＭとを備
えている。そして、ＲＡＭには、成形条件のうちの一つ
として、型閉の完了を検知してから所定時間経過後にキ
ャビティ内に溶融樹脂の射出を開始させる射出開始遅延
タイマが格納されている。また、ＲＡＭには同様に、型
閉の完了を検知してから所定時間経過後に型締昇圧を開
始させる昇圧開始遅延タイマも格納されている。射出開
始遅延タイマは、型閉を完了してから実質的に型締昇圧
可能となる時間を計時し、型締昇圧の開始と略同時にキ
ャビティへの溶融樹脂の射出を開始させる。昇圧開始遅
延タイマおよび射出開始遅延タイマの設定値は、成形装
置に固有のものであり、金型内のキャビティへの溶融樹
脂の射出と型締昇圧開始とのタイミングが一旦決定され
ると通常は変更されることがないが、成形条件としてＲ
ＡＭに格納されている。表示部４１は、成形条件や成形
時の実測値を表示するためのもので、ＣＲＴや液晶、プ
ラズマ等からなるものである。入力部４２は、圧力検出
器３３や型閉検知手段からの信号を受け取るためのもの
で、これらの信号はマイクロプロセッサユニットＭＰＵ
に送られる。マイクロプロセッサユニットＭＰＵは、入
力部からの信号を受け取り、記憶部４０の成形条件やシ
ーケンスプログラム等に基づいて演算処理やシーケンス
処理を行い、所定のタイミングで型締昇圧を開始させる
ようにサーボバルブ３１を切り替える駆動信号と金型の
キャビティ３内に溶融樹脂を所定のタイミングで射出充
填させるように、射出開始遅延タイマにより射出装置１
０のスクリュ１６を前進させる信号とを出力部４３に出
力する。マイクロプロセッサユニットＭＰＵは、型締圧
力設定値と入力部４２から送られた圧力検出器３３から
の信号とによって閉ループ演算し、型締昇圧開始から型
締昇圧完了して所定の型締力に保持するまで、時間に対
して所定の昇圧変化量となるようにフィードバック制御
する。操作部４４は、型締圧力の設定値や型締開始遅延
タイマおよび射出開始遅延タイマの設定値を含む成形条
件、成形機の手動操作信号を入力するためのもので、キ
ーボードや押し釦スイッチ、セレクタスイッチ等からな
るものである。

【００２７】以上のように構成されたディスク基板の成
形装置を用いて、本発明に係るディスク基板の成形方法
について、図３および図４を参照しながら説明する。な
お、図４は、縦軸に型締圧力および射出圧力を示し、横
軸に時間を示している。

【００２８】最初に、ブースターラム２５の後端部のポ
ート２７に油圧源からの油圧を供給して型閉動作を高速
で行う。型閉検知手段により型閉が完了（図４のＡ時
点）したことを検知した信号が制御装置１２の入力部４
２から入力されると、型締シリンダ１９のポート１９ａ
に油圧を供給することができるようにサーボバルブ３１
を切り替える準備を開始すると共に、記憶部４０に格納
された射出開始遅延タイマおよび型締開始遅延タイマが
計時を開始する。

【００２９】型閉が完了してから実質的に型締を開始す
るまでの間、すなわち、サーボバルブ３１が実際に切り
替えられるまでの間（図４のＡ時点とＢ時点との間）
は、ブースタラム２５の駆動により例えば２〜３トン程
度（定格型締力２５トンの場合）に昇圧される。このと
き逆止弁３２は閉じられている。そして、サーボバルブ
３１が切り替えられると、型締シリンダのポート１９ａ
に油圧が供給されて実質的に型締が開始される。サーボ
バルブ３１の制御は、マイクロプロセッサユニットＭＰ
Ｕが型締圧力設定値と入力部４２から送られた圧力検出
器３３からの信号とによって閉ループ演算することによ
り行われ、型締昇圧開始（図４のＢ時点）から型締昇圧
完了（図４のＣ時点）して所定の型締力に保持するまで
の時間（Ｂ時点とＣ時点との間隔）を制御することがで
きるようにフィードバック制御される。また、型閉が完
了したことを型閉完了検知手段により検知してから型締
を開始するまでの間（図４のＡ時点とＢ時点との間）
は、型締開始と同時にキャビティ３内に溶融樹脂の射出
を開始させるように、射出開始遅延タイマにより射出開
始（図４のＢ時点）を遅延している。なお、型締昇圧の
開始は、型締開始遅延タイマにより自在に遅延させるこ
とができ、型締昇圧の開始と相対して射出の開始のタイ
ミングを設定することができる。そして、型閉が完了し
てからサーボバルブ３１が実際に切り替え可能となった
ときにのみ射出を開始させる場合、すなわち型締の開始
と射出の開始を同時に行う本発明に係る成形方法のみを
行う場合には、型締開始遅延タイマを記憶部４０に格納
する必要はない。

【００３０】型締昇圧が完了した後（図４のＣ時点以
降）は、溶融樹脂が冷却固化するまで例えば２０〜２５
トン程度の一定の型締力に保持する。この型締圧力は、
スタンパ４に形成されたピットの深さによって異なり、
ピットの深いスタンパの場合には型締圧力を大きく設定
する。

【００３１】次に、図５に基づいて、本発明に係る方法
により、直径１２ｃｍの両面ディスク用のディスク基板
（厚さ０．６ｍｍ）を実際に成形した際の型閉が完了し
てから型締開始と射出開始のタイミングと、そのＪＩＴ
ＴＥＲ値および反り量を測定した結果との関係について
説明する。ここで、ＪＩＴＴＥＲ値とは、転写したピッ
トの長手方向（周方向）のバラツキをチェックするため
の値のことをいい、数値が大きいほど再生時にノイズ障
害として現れ、数値が小さいほどバラツキが少ないとい
える。また、ＩＮとはディスクの半径２３ｍｍにおける
ＪＩＴＴＥＲ値を示し、ＯＵＴとはディスクの半径５８
ｍｍにおけるＪＩＴＴＥＲ値を示している。

【００３２】図５において、のタイミングは、従来と
同様に射出を開始する０．２秒前に型締昇圧を開始した
場合であり、のタイミングは、本発明による射出と同
時に型締昇圧を開始した場合であり、のタイミング
は、射出が完了してから０．５秒後に型締昇圧を開始し
た場合を示している。図から明白なように、ＪＩＴＴＥ
Ｒ値および反り量は、従来のように射出を行う前に型
締を行う場合よりも射出完了後に型締を開始する場合
の方がよいが、本発明による射出と同時に型締を開始
した場合がおよびと比較して最もＪＩＴＴＥＲ値お
よび反り量が少なく、非常に良好なディスク基板を成形
することができた。なお、本発明でいう射出と同時に型
締昇圧を開始するとは、通常の範囲での誤差を含むもの
とする。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスク
基板の成形方法およびその装置によれば、型閉完了を検
知した後に、型締昇圧の開始と略同時にキャビティへの
溶融樹脂の射出を開始させるようにしたことにより、両
面ディスク用の厚さ０．６ｍｍのように特に薄いディス
ク基板を成形する場合であっても信号を鮮明に転写する
ことができ、また、内部歪み等を発生させることなく機
械的特性を向上させることができ、さらに、成形サイク
ルの短縮化を図ることができる。

【００３４】また、本発明のディスク基板の成形方法お
よびその装置によれば、キャビティ内に射出充填する圧
力を抑えることができ、溶融樹脂の圧力分布を均等にす
ることによりディスク基板の部分的な品質を均一に成形
することができる。

【００３５】さらに、本発明のディスク基板の成形方法
およびその装置によれば、樹脂および金型の温度を高温
に保持する必要性を排除することにより、ディスク基板
のひねり変形を防止すると共に、冷却時間の短縮化を図
ることができる。

【００３６】さらにまた、本発明のディスク基板の成形
方法およびその装置によれば、型締力を段階的に変化さ
せることなく一定に保持するだけで機械的特性が向上し
たディスク基板を得ることができる等の効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク基板を成形するために用いられる金型
の断面図である。

【図２】従来のディスク基板の成形方法を示す説明図で
ある。

【図３】本発明に係るディスク基板の成形装置の一実施
の形態を示した概略説明図である。

【図４】本発明に係るディスク基板の成形方法を示す説
明図である。

【図５】型閉が完了してから型締開始と射出開始のタイ
ミングと、そのＪＩＴＴＥＲ値および反り量を測定した
結果の関係を示した説明図である。

【符号の説明】

１ 固定金型 ２ 可動金型 ３ キャビティ ４ スタンパ ８ ガス抜き部 １０ 射出装置 １１ 型締装置 １２ 制御装置 ３１ サーボバルブ ３３ 圧力検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型閉された金型内に形成されるキャビテ
   ィに溶融樹脂を射出充填するディスク基板の成形方法に
   おいて、 型閉完了を検知した後に、型締昇圧の開始と略同時にキ
   ャビティへの溶融樹脂の射出を開始させることを特徴と
   するディスク基板の成形方法。
2. 【請求項２】 型締の昇圧開始から昇圧完了までの時間
   を制御可能としたことを特徴とする請求項１に記載のデ
   ィスク基板の成形方法。
3. 【請求項３】 型閉された金型内に形成されるキャビテ
   ィに溶融樹脂を射出充填するための射出装置と、金型の
   開閉および型締を行うための型締装置と、射出装置およ
   び型締装置を制御するための制御装置とを備えたディス
   ク基板の成形装置において、 型閉の完了を検知するための型閉検知手段と、該型閉検
   知手段により型閉の完了を検知してから型締昇圧の開始
   と略同時にキャビティ内に溶融樹脂の射出を開始させる
   射出開始遅延タイマとを備えたことを特徴とするディス
   ク基板の成形装置。