JP2004284021A - Method and apparatus for molding optical disk substrate, optical disk substrate and optical disk - Google Patents

Method and apparatus for molding optical disk substrate, optical disk substrate and optical disk Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To mold an optical disk substrate characterized in that double refraction is suppressed low in the inner peripheral part of the substrate and a change or in-plane irregularity in a double refraction distribution is suppressed over the range from the inner periphery of the substrate to the outer periphery thereof and having no warpage or undulation. <P>SOLUTION: A mold clamping pressure detecting part 12 detects mold clamping pressure during injection filling operation to output the detected mold clamping pressure to an open quantity variable control part 16. The open quantity variable control part 16 completes control for increasing the thickness of a cavity 4 by predetermined quantity during the injection filling operation at the point of time when the detection part detects that the inputted mold clamping pressure begins to rise to keep the position of a movable mold 3 constant and also performs control so that a mold clamping device 11 is operated to let the position of the movable mold 3 retreat so as to suppress a rise in the mold clamping pressure to change the open quantity of the cavity 4 to enhance the flowability of the resin in the cavity 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固定用金型と可動要金型で形成するキャビティ内に、ゲートから材料樹脂を射出充填して光ディスク基板を製造する成形装置と成形方法と製造された光ディスク基板及び光ディスク、特に薄板化させた大容量光ディスク基板の品質の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−６６９４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２２８３号公報
ＣＤやＭＯ等の様々な種類の光ディスクが読み取り専用と追記用及び書換え用のそれぞれの用途に応じて利用されている。この１枚の光ディスクに対してより大きな容量の情報を搭載することが要求されるようになり、例えばＤＶＤやＤＶＤ以上の大きな容量の情報を搭載した新たな光ディスクについての取り組みが進められている。この光ディスクの大容量化に対する光ディスク基板に関する取り組みとしては、ＣＤやＭＯのように光ディスク基板の厚さが１．２ｍｍであったのをＤＶＤでは０．６ｍｍと薄くしている。また、光ディスク基板上に情報を意味させたピット列や光ピックアップのトラッキッングのための案内溝をより緻密に転写させている。
【０００３】
このような光ディスクに用いられる基板は、生産効率やコストの点よりポリカーボネートを主とする樹脂を材料として射出成形法あるいは射出圧縮成形法で成形して作製されている。この光ディスク基板の成形方法はいずれも金型を閉止して形成したキャビティ内に溶融させた材料樹脂を充填する。そして金型外へ取り出し可能な温度になるまで溶融樹脂を金型内で冷却し固化させて所定の基板形状にまで成形する。この光ディスク基板を成形するキャビティ内には光ディスクに必要な情報がピット列あるいは案内溝として刻み込まれているスタンパがセットされており、溶融樹脂をキャビティ内へ充填してから固化させるまでの工程中に成形される光ディスク基板上にスタンパに刻まれた必要な情報を転写させる。金型内で成形された光ディスク基板は金型内における冷却工程が完了した後に金型外へ取り出され、成形以降の次工程へ受け渡される。
【０００４】
しかしながら大容量化を目的として光ディスクの基板の厚さが薄くなったため、キャビティ内に溶融樹脂を充填して光ディスク基板を成形するときの溶融樹脂の充填自体が困難となってしまった。そのため、より高密度化されたピット列や案内溝を基板上に忠実に転写させることはもちろん、光ディスク基板の特性として要求される小さな複屈折や良好な機械特性を実現させることも難しくなった。
【０００５】
この光ディスク基板を形成するポリカーボネート樹脂は、もともと分子配向を有しやすい性質を持ち、大容量化に伴う光ディスク基板を薄板化するためキャビティの厚さを小さくすると、射出充填されてキャビティ内を流動する樹脂の流動性が低下し、より大きな分子配向が材料樹脂内部に生じてしまう。このため成形された光ディスク基板の特性として要求される小さな複屈折にすることが困難になり、光ディスク基板に品質の劣化が生じてしまう。
【０００６】
この薄板化した光ディスク基板の複屈折による品質の劣化を回避するため、例えばＣＤ系光ディスクからＤＶＤ系光ディスクへ展開された際には、当初は、短時間に材料樹脂をキャビティ内に射出充填する高速射出充填方法が注目された。しかしながら高速射出充填方法だけではＤＶＤ系の光ディスク基板に要求される複屈折に対する品質を満足させることができないことが明らかになった。
【０００７】
このキャビティ厚さが薄くなったことに起因する材料樹脂の流動性の低下を回避する方法として、特許文献１に示された成形方法は、ピット列や案内溝の形態を有している必要な情報を光ディスク基板上に転写させるのに必要かつ十分な大きさの型締め力を、金型を閉止してキャビティを形成させた直後から加えるのではなく、射出充填動作中はキャビティを閉止する成形装置の型締め力を小さく設定して材料樹脂の射出充填圧力によってキャビティの厚さを拡げさせ、キャビティ厚さが厚くなっただけ材料樹脂の流動性を高めた状態でキャビティ内に材料樹脂を充填させる。そして射出充填完了後に転写性の確保等に必要な大きさの大きな型締め力をキャビティに加える多段型締め制御を行うようにしている。
【０００８】
特許文献１に示された成形方法は、材料樹脂の流動性を改善させるために、キャビティの厚さを拡げる操作を、材料樹脂の射出充填圧力を駆動源に使用して行っている。すなわち材料樹脂をキャビティ内に射出充填させる力の一部は、キャビティを閉止している成形装置の小さな型締め力に抗してキャビティを押しひろげる力として利用されている。これを流動する材料樹脂から見ると、キャビティの厚さを拡げる操作は、結果として自らの流動性の改善に寄与すると同時に流動動作を阻害する流動抵抗となる要因としても働く。
【０００９】
この流動抵抗を小さくするため、特許文献２に示された成形方法は、キャビティの厚さを拡げる操作を、射出充填圧力を用いるのでなく成形装置の型締め装置を使用して行うようしている。この成形方法は、キャビティを、成形する光ディスク基板の厚さより型締め装置を用いて所定量だけ開いた状態を形成して射出充填操作を開始する型位置制御方法を行うようにしている。そのため材料樹脂がキャビティ内を流動する際の流動性の改善を、材料樹脂の流動を阻害することなく得られるので、型位置制御方法で成形された光ディスク基板の複屈折分布は、図９の（ａ）に示すように、多段型締め制御により成形された光ディスク基板の複屈折分布（ｂ）より小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら光ディスク基板は、もともと分子配向を生じやすい性質を有しているポリカーボネート樹脂等を使用しているため、完全に複屈折を無くすことは困難である。特に光ディスク基板の内周部の複屈折を小さくすることは、前記型位置制御を用いた場合でも困難であった。その原因は調べた結果、射出充填動作が進行してキャビティ内に材料樹脂が充填されてキャビティ内を占めるにしたがい、先に充填された樹脂は、後から充填される樹脂がキャビティ内を流動する動作を阻害する流動抵抗の原因となって、その流動性を低下させると同時に自らの分子配向を強めてしまうことが明らかになった。例えば図１０の動作モニタ出力特性図に示すように、型締め装置でキャビティの厚さを所定量開いた状態に可動金型を停止させると、スクリューが前進を開始して材料樹脂をキャビティ内に射出充填する。そしてスクリュ−が前進を終えて射出充填動作が完了する直後のタイミングで、型締め装置で大きな型締め圧力を発生させると、可動金型はキャビティが本来の厚さとなる位置まで前進している。このときキャビティ内の樹脂には大きな圧力が発生し、この圧力を利用してピット列や案内溝の形態を有している必要な情報を光ディスク基板上に転写する。この射出充填動作中において型締め装置はキャビティの厚さを所定量開いた状態を保持している。この射出充填動作中において、射出充填動作がある程度進行した時点から型締め圧力が上昇する。これは可動金型の位置を一定位置に保持するように型締め圧力をフィードバック制御していることから、射出充填動作が進むに従って、動作初期に充填された材料樹脂が、後から充填されてキャビティ内を流動しようとする樹脂の流動を阻害するようになる。そこで後から充填されてキャビティ内を流動しようとする樹脂は、その射出充填圧力または流動圧力によってキャビティの厚さを押し広げようとするため、これを防止するため型締め圧力が上昇するのである。この型締め圧力の上昇により、キャビティ内を流動する樹脂の流動を阻害してしまう。すなわちキャビティ内に樹脂を充填するとき、キャビティ中心に設けたセンターゲートから外周部へ向かって材料樹脂が流動して充填されるので、キャビティ内周部である光ディスク基板の内周部には射出充填工程の最も早い時期に材料樹脂が充填されて冷却しスキン層を形成する。この内周部に充填された樹脂は、後から充填されて流動する樹脂に対して流動抵抗原因となると同時に、逆に後から充填して流動する樹脂の流動圧力によって自らの分子配向が強められる。その結果、光ディスク基板内周部の複屈折が大きくなってしまう。
【００１１】
この光ディスク基板内周部の複屈折が大きくなることを低減するために、型締め装置を用いて所定量キャビティを開いた状態で射出充填動作を開始する型位置制御で射出充填動作中におけるキャビティの開き量を徐々に大きく設定していくと、内周部の複屈折は開き量の増大に伴って小さくなる。しかしながらキャビティの開き量がある大きさになると、射出充填動作完了時においても材料樹脂がキャビティ全体に充填されないいわゆるショートショット現象を示すことが認められた。このショートショット現象になった場合でも、射出充填動作完了後にキャビティに大きな型締め力を加えることによりキャビティ厚さを所定の厚さまで狭めると、最終的には所定形状の光ディスク基板を成形できるが、図１１に示すように、成形された光ディスク基板２０には射出充填動作完了時におけるショートショット形状が光学的な歪み２１となって残留し、光ディスク基板として使用することはできない品質となってしまう。
【００１２】
また、光ディスク基板の内周部における複屈折を小さくさせる方法として、成形時におけるキャビティ温度をより高く設定したり、材料樹脂をより高い温度で溶融させてキャビティ内に射出充填する方法も採用されている。この方法は射出充填動作中における材料樹脂の冷却とスキン層の形成を抑制して、分子配向を生じにくくさせるものであるが、光ディスク基板の反りやうねりといった形状品質を悪化させる不具合を伴う。
【００１３】
この発明は、このような種々の不具合を解消し、内周部における複屈折を小さく抑えるとともに、内周から外周にかけての複屈折分布の変化や面内バラツキを抑制し、かつ、反りやうねりのない光ディスク基板を成形することができる成形装置と成形方法と製造された光ディスク基板及び光ディスクを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の光ディスク基板の成形装置は、固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形装置において、型締め装置の駆動制御部は、開き量設定部と型締め圧力検出部及び開き量可変制御部を有し、前記開き量設定部は、キャビティの開き量を設定し、前記型締め圧力検出部は、前記型締め装置で可動金型を移動して型締めを行っているときの型締め圧力を検出し、前記開き量可変制御部は、射出充填動作中に、前記型締め圧力検出部で検出した型締め圧力が上昇開始を検出した時点で、キャビティの厚さを所定量開いて可動金型の位置を一定に保つ制御を終了させ、前記型締め圧力検出部で検出している型締め圧力が上昇することを抑えるように型締め装置の動作を制御して前記可動金型の位置を可変することを特徴とする。
【００１５】
この発明の他の光ディスク基板の成形装置は、固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形装置において、前記固定金型にキャビティ内を流動する樹脂の流動圧力を検出する流動圧力検出部を有し、型締め装置の駆動制御部は、開き量設定部と開き量可変制御部を有し、前記開き量設定部は、キャビティの開き量を設定し、前記開き量可変制御部は、射出充填動作中に、前記流動圧力検出部で検出したキャビティ内を流動する樹脂の流動圧力が上昇することを抑制するように前記型締め装置の動作を制御して前記可動金型の位置を可変することを特徴とする。
【００１６】
この発明のディスク基板の成形方法は、固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形方法において、射出充填動作中に、型締め圧力が上昇開始を検出した時点で、キャビティの厚さを所定量開いて可動金型の位置を一定に保つ制御を終了させ、検出している型締め圧力が上昇することを抑えるように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変することを特徴とする。
【００１７】
この発明の他の光ディスク基板の成形方法は、固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形方法において、射出充填動作中に、キャビティ内を流動する樹脂の流動圧力が上昇することを抑制するように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変することを特徴とする。
【００１８】
この発明の光ディスク基板は、前記光ディスク基板の成形装置により成形されたことを特徴とする。
【００１９】
この発明の光ディスクは、前記光ディスク基板により作製されたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の光ディスク基板の成形装置の構成図である。成形装置１は、図２の断面図に示すように、固定金型２と可動金型３で形成されたキャビティ４にスプルー５からポリカーボネート樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形するものであり、ホッパー６に収納されたポリカーボネート樹脂をラム７の往復運動により加熱シリンダ８内に送り、加熱シリンダ８内で樹脂を溶融し、溶融した樹脂をスクリュー９により加熱シリンダ８のノズル１０から固定金型２と可動金型３で形成されたキャビティ４に射出充填し、充填した樹脂を冷却した後、型締めシリンダを有する型締め装置１１により可動金型３を後退させて型開きを行い光ディスク基板を成形する。
【００２１】
型締め装置１１には、図３の構成図に示すように、可動金型４の位置を規制してキャビティ４の開き量を制御しているときの型締め圧力を検出する型締め圧力検出部１２を有する。型締め装置１１の駆動制御部１３には、図４のブロック図に示すように、キャビティ４の開き量を設定する開き量設定部１４と、型締め圧力検出部１２で検出した型締め圧力を入力してキャビティ４の開き量を可変制御する開き量可変制御部１５を有する。
【００２２】
この成形装置１で例えば厚さが０．６ｍｍの光ディスク基板を成形するときに動作を、図５の成形装置１が動作中のスクリュー９の位置と射出充填圧力と型締め圧力及び可動金型３の位置の変化特性を示す動作モニタ出力特性図を参照して説明する。
【００２３】
射出充填を開始するに際して、開き量設定部１４にキャビティ４の開き量を所定の範囲内に設定し、設定した開き量により型締め装置１１により可動金型３の位置を規制して射出充填動作を開始する。この射出充填動作中に、型締め圧力検出部１２は型締め圧力を検出し、検出した型締め圧力を開き量可変制御部１６に出力する。開き量可変制御部１６は入力した型締め圧力が上昇開始を検出した時点Ａで、射出充填動作中におけるキャビティ４の厚さを所定量開いて可動金型３の位置を一定に保つ制御を終了させ、型締め圧力が上昇することを抑えるように可動金型３の位置を後退させてキャビティ４の開き量を変化させるように型締め装置１１の動作を制御する。このように射出充填動作の途中から可動金型３の位置が後退することにより、射出充填動作中における型締め圧力が上昇することを抑制し、キャビティ４内を流動する樹脂の流動性を高めることができ、高い射出充填圧力も必要なしで光ディスク基板を成形することができる。
【００２４】
このように射出充填動作中にキャビティ４内を流動する樹脂の流動性を高めることにより、成形された光ディスク基板に生じる複屈折を小さくして品質の良い光ディスク基板を成形することができる。この射出充填動作中にキャビティ４内を流動する樹脂の流動性を高めて成形した光ディスク基板と従来の成形方法で成形した光ディスク基板に発生する複屈折を図６に示す。図６に示すように、この発明により成形した光ディスク基板は発生する内周部から外周部までの複屈折の分布Ａを従来の成形方法で成形した光ディスク基板に発生する内周部から外周部までの複屈折の分布Ｂと比べて大幅に改善することができた。
【００２５】
前記説明では型締め圧力検出部１２で検出した型締め圧力により、射出充填中に可動金型３の位置を可変する場合について説明したが、図７に示すように、固定金型２にキャビティ４内を流動する樹脂の流動圧力を検出する流動圧力検出部１６を設け、流動圧力検出部１６で検出した流動圧力により射出充填中に可動金型３の位置を可変するようにしても良い。
【００２６】
この場合、型締め装置１１の駆動制御部１３に、図８のブロック図に示すように、圧力波形記憶部１７を設け、圧力波形記憶部１７に、図５の動作モニタ出力特性図に示す成形装置１が動作中のスクリュー９の位置と射出充填圧力と型締め圧力及び可動金型３の位置の最適な変化特性をあらかじめ記憶しておく。そして射出充填動作中に、開き量可変制御部１５は、流動圧力検出部１６で検出したキャビティ４内を流動する樹脂の流動圧力が圧力波形記憶部１７に記憶した射出充填圧力と一致するように可動金型３の位置を後退させてキャビティ４の開き量を変化させる。
【００２７】
このようにキャビティ４内の樹脂の流動圧力を直接検出して可動金型３の位置を可変してキャビティ４の開き量を変化させることにより、型締め装置１１の型締めシリンダに供給する作動圧を変化させないで可動金型３の位置を可変することができ、成形動作の繰り返し安定性をより良好にすることができ、成形された光ディスク基板の品質のバラツキを小さくすることができる。
【００２８】
この品質の良い光ディスク基板を使用して光ディスクを作製することにより、高品質の光ディスクを安定して作製することができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、射出充填動作中に、型締め圧力が上昇開始を検出した時点で、キャビティの厚さを所定量開いて可動金型の位置を一定に保つ制御を終了させ、検出している型締め圧力が上昇することを抑えるように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変するようにしたから、射出充填動作中にキャビティ内を流動する樹脂の流動性を高めることができ、成形された光ディスク基板に生じる複屈折を小さくして品質の良い光ディスク基板を成形することができる。また、成形した光ディスク基板に発生する内周部から外周部までの複屈折の分布を大幅に改善することができ、肉厚の薄い光ディスク基板を高品質に作製することができる。
【００３０】
また、射出充填動作中に、キャビティ内を流動する樹脂の流動圧力を検出して、流動圧力が上昇することを抑制するように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変することにより、型締め装置の型締めシリンダに供給する作動圧を変化させないで可動金型の位置を可変することができ、成形動作の繰り返し安定性をより良好にして、成形された光ディスク基板の品質のバラツキを小さくすることができる。
【００３１】
この成形装置で成形した光ディスク基板は、内周部における複屈折を小さく抑えるとともに、内周から外周にかけての複屈折分布の変化や面内バラツキを抑制し、かつ、反りやうねりのない良質な光ディスク基板を提供することができる。
【００３２】
また、この光ディスク基板により作製された光ディスクは、品質が良好であり、幅広いアプリケーションに対して安定して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ディスク基板の成形装置の構成図である。
【図２】固定金型と可動金型を示す断面図である。
【図３】固定金型と可動金型及び型締め装置の構成図である。
【図４】型締め装置の駆動制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】成形中の動作モニタ出力特性図である。
【図６】光ディスク基板に発生する複屈折の分布図である。
【図７】他の固定金型と可動金型を示す断面図である。
【図８】型締め装置の他の駆動制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の成形方法で成形した光ディスク基板に発生する複屈折の分布図である。
【図１０】従来の成形方法で成形中の動作モニタ出力特性図である。
【図１１】従来の成形方法で成形した光ディスク基板の光学歪を示す模式図である。
【符号の説明】
１；成形装置、２；固定金型、３；可動金型、４；キャビティ、
５；スプルー、６；ホッパー、８；加熱シリンダ、９；スクリュー、
１０；ノズル、１１；型締め装置。１２；型締め圧力検出部、
１３；駆動制御部、１４；開き量設定部、１５；開き量可変制御部、
１６；流動圧力検出部、１７；圧力波形記憶部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding apparatus and a molding method for producing an optical disk substrate by injecting and filling a material resin from a gate into a cavity formed by a fixing die and a movable die, a manufactured optical disk substrate and an optical disk, particularly a thin plate The present invention relates to improving the quality of a large-capacity optical disk substrate.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-66945 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-182283 Various types of optical disks such as CDs and MOs are read-only, write-once, and rewriteable according to their respective applications. It's being used. It has become necessary to mount a larger amount of information on this single optical disk. For example, efforts are being made on a DVD or a new optical disk having a larger amount of information than a DVD. As an approach to increase the capacity of the optical disk with respect to the optical disk substrate, the thickness of the optical disk substrate is reduced from 1.2 mm like a CD or MO to 0.6 mm for a DVD. In addition, a pit row for meaning information and a guide groove for tracking of an optical pickup are more precisely transferred onto the optical disk substrate.
[0003]
A substrate used for such an optical disc is manufactured by molding an injection molding method or an injection compression molding method using a resin mainly composed of polycarbonate in terms of production efficiency and cost. In any of the optical disk substrate molding methods, a cavity formed by closing a mold is filled with a molten material resin. Then, the molten resin is cooled and solidified in the mold until the temperature reaches a temperature at which the molten resin can be taken out of the mold, and is formed into a predetermined substrate shape. A stamper in which information necessary for the optical disk is engraved as a pit row or guide groove is set in the cavity for molding the optical disk substrate, and during the process from filling the molten resin into the cavity to solidifying it. The necessary information engraved on the stamper is transferred onto the optical disk substrate to be molded. The optical disk substrate molded in the mold is taken out of the mold after the completion of the cooling step in the mold, and is transferred to the next step after molding.
[0004]
However, since the thickness of the substrate of the optical disk has been reduced for the purpose of increasing the capacity, it has become difficult to fill the cavity with the molten resin itself when molding the optical disk substrate with the molten resin. Therefore, it has become difficult not only to accurately transfer the pit rows and guide grooves having higher density onto the substrate, but also to realize small birefringence and good mechanical characteristics required as characteristics of the optical disk substrate.
[0005]
The polycarbonate resin that forms this optical disk substrate originally has a property of easily having a molecular orientation, and when the thickness of the cavity is reduced in order to make the optical disk substrate thinner with the increase in capacity, it is injected and filled and flows in the cavity. The fluidity of the resin decreases, and a larger molecular orientation occurs inside the material resin. For this reason, it is difficult to reduce the birefringence required as a characteristic of the molded optical disk substrate, and the quality of the optical disk substrate deteriorates.
[0006]
In order to avoid the deterioration of the quality due to the birefringence of the thinned optical disk substrate, for example, when the optical disk is developed from a CD optical disk to a DVD optical disk, initially, a high-speed injection of material resin into the cavity in a short time is performed. Attention was focused on the injection filling method. However, it has become clear that the high-speed injection filling method alone cannot satisfy the birefringence quality required for DVD-type optical disk substrates.
[0007]
As a method of avoiding a decrease in the fluidity of the material resin due to the reduction in the cavity thickness, the molding method disclosed in Patent Document 1 requires a pit row or a guide groove. Molding that closes the cavity during the injection-filling operation, instead of applying a mold clamping force that is necessary and sufficient to transfer information onto the optical disk substrate, immediately after the mold is closed and the cavity is formed. Filling the cavity with the material resin in a state where the cavity thickness is expanded by the injection filling pressure of the material resin by setting the mold clamping force of the device small, and the fluidity of the material resin is increased as the cavity thickness increases Let it. Then, after the injection filling is completed, a multi-stage mold clamping control for applying a large mold clamping force of a size necessary for securing the transfer property or the like to the cavity is performed.
[0008]
In the molding method disclosed in Patent Document 1, in order to improve the fluidity of the material resin, an operation of increasing the thickness of the cavity is performed using the injection filling pressure of the material resin as a driving source. That is, a part of the force for injecting and filling the material resin into the cavity is used as a force for pushing and expanding the cavity against a small mold clamping force of the molding apparatus closing the cavity. From the viewpoint of the flowing resin material, the operation of increasing the thickness of the cavity contributes to the improvement of its own flowability, and at the same time, acts as a factor of flow resistance that hinders the flow operation.
[0009]
In order to reduce the flow resistance, the molding method disclosed in Patent Literature 2 performs the operation of increasing the thickness of the cavity using a mold clamping device of the molding device instead of using the injection filling pressure. . In this molding method, a mold position control method for starting an injection filling operation by forming a state in which a cavity is opened by a predetermined amount using a mold clamping device from the thickness of an optical disk substrate to be molded is performed. Therefore, the flowability of the material resin when flowing in the cavity can be improved without obstructing the flow of the material resin. Therefore, the birefringence distribution of the optical disk substrate formed by the mold position control method is shown in FIG. As shown in a), the distribution can be made smaller than the birefringence distribution (b) of the optical disk substrate formed by the multi-stage mold clamping control.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the optical disc substrate originally uses a polycarbonate resin or the like having a property of easily causing molecular orientation, it is difficult to completely eliminate birefringence. In particular, it was difficult to reduce the birefringence of the inner peripheral portion of the optical disk substrate even when using the mold position control. As a result of investigating the cause, as the injection filling operation proceeds and the material resin is filled in the cavity and occupies the cavity, the resin filled earlier flows in the cavity as the resin filled later. It has been found that it causes flow resistance that hinders operation, lowers its flowability and at the same time enhances its molecular orientation. For example, as shown in the operation monitor output characteristic diagram of FIG. 10, when the movable mold is stopped in a state where the thickness of the cavity is opened by a predetermined amount by the mold clamping device, the screw starts to advance, and the material resin enters the cavity. Injection filling. When a large clamping pressure is generated by the clamping device at a timing immediately after the screw has been advanced and the injection filling operation has been completed, the movable mold is advanced to a position where the cavity has the original thickness. At this time, a large pressure is generated in the resin in the cavity, and using this pressure, necessary information having the form of a pit row or a guide groove is transferred onto the optical disk substrate. During this injection filling operation, the mold clamping device keeps the state where the thickness of the cavity is opened by a predetermined amount. During this injection filling operation, the mold clamping pressure increases from the time when the injection filling operation has progressed to some extent. This is because the mold clamping pressure is feedback-controlled so that the position of the movable mold is maintained at a fixed position.As the injection filling operation proceeds, the material resin filled in the initial stage of the operation is filled later and the cavity is filled. The flow of the resin that tries to flow in the inside is inhibited. Therefore, the resin which is filled later and flows in the cavity tends to expand the thickness of the cavity by the injection filling pressure or the flow pressure, and the mold clamping pressure increases to prevent this. The increase in the mold clamping pressure hinders the flow of the resin flowing in the cavity. That is, when the cavity is filled with resin, the material resin flows from the center gate provided at the center of the cavity toward the outer periphery and is filled, so that the inner periphery of the optical disk substrate, which is the inner periphery of the cavity, is injected and filled. At the earliest stage of the process, the material resin is filled and cooled to form a skin layer. The resin filled in the inner peripheral portion causes flow resistance to the resin that is filled and flows later, and at the same time, its molecular orientation is strengthened by the flow pressure of the resin that is filled and flows later. . As a result, the birefringence of the inner peripheral portion of the optical disk substrate increases.
[0011]
In order to reduce the birefringence of the inner peripheral portion of the optical disc substrate from increasing, the cavity is opened during the injection filling operation by the mold position control in which the injection filling operation is started with the cavity opened by a predetermined amount using a mold clamping device. When the opening amount is gradually increased, the birefringence of the inner peripheral portion decreases as the opening amount increases. However, it has been found that when the opening amount of the cavity becomes a certain size, a so-called short shot phenomenon in which the material resin is not filled in the entire cavity even at the completion of the injection filling operation is exhibited. Even in the case of this short shot phenomenon, if the cavity thickness is reduced to a predetermined thickness by applying a large mold clamping force to the cavity after the injection filling operation is completed, an optical disk substrate of a predetermined shape can be finally formed, As shown in FIG. 11, the short shot shape at the time of the completion of the injection filling operation remains as optical distortion 21 in the molded optical disk substrate 20, resulting in a quality that cannot be used as an optical disk substrate.
[0012]
Further, as a method of reducing the birefringence in the inner peripheral portion of the optical disk substrate, a method of setting a cavity temperature at the time of molding higher, or a method of melting a material resin at a higher temperature and injecting it into the cavity has been adopted. I have. This method suppresses the cooling of the material resin and the formation of the skin layer during the injection filling operation to make the molecular orientation difficult to occur, but involves a problem that the shape quality such as warpage or undulation of the optical disk substrate is deteriorated.
[0013]
The present invention solves such various problems, suppresses birefringence in the inner peripheral portion, suppresses changes in birefringence distribution and in-plane variation from the inner periphery to the outer periphery, and suppresses warpage and undulation. It is an object of the present invention to provide a molding apparatus and a molding method capable of molding an optical disk substrate that does not have the optical disk substrate, and a manufactured optical disk substrate and an optical disk.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An optical disk substrate molding apparatus according to the present invention is an optical disk substrate molding apparatus for molding an optical disk substrate by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold. An opening amount setting unit, a mold clamping pressure detecting unit, and an opening amount variable control unit, wherein the opening amount setting unit sets the opening amount of the cavity, and the mold clamping pressure detecting unit is movable by the mold clamping device. The mold opening pressure is detected when the mold is moved and the mold clamping is performed, and the opening amount variable control unit starts increasing the mold clamping pressure detected by the mold clamping pressure detecting unit during the injection filling operation. At the time point when is detected, the control to keep the position of the movable mold constant by opening the thickness of the cavity by a predetermined amount is terminated, and the mold clamping pressure detected by the mold clamping pressure detecting unit is suppressed from increasing. Operation of the mold clamping device Control to be characterized by varying the position of the movable mold.
[0015]
Another optical disk substrate molding apparatus of the present invention is an optical disk substrate molding apparatus for molding an optical disk substrate by injecting and filling synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold. A flow pressure detection unit for detecting a flow pressure of the resin flowing in the inside, a drive control unit of the mold clamping device has an opening amount setting unit and an opening amount variable control unit, and the opening amount setting unit has a cavity. The opening variable control unit sets the opening amount of the resin during the injection filling operation so that the flow pressure of the resin flowing in the cavity detected by the flow pressure detecting unit is suppressed from increasing. The operation of the apparatus is controlled to vary the position of the movable mold.
[0016]
The method of molding a disk substrate of the present invention is a method of molding an optical disk substrate by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold to form an optical disk substrate. When the start of pressure increase is detected, the control to keep the position of the movable mold constant by opening the cavity thickness by a predetermined amount is terminated, and mold clamping is performed so that the detected mold clamping pressure does not increase. The operation of the apparatus is controlled to change the position of the movable mold.
[0017]
Another optical disk substrate molding method of the present invention is a method of molding an optical disk substrate by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold to form an optical disk substrate. It is characterized in that the position of the movable mold is varied by controlling the operation of the mold clamping device so as to suppress an increase in the flow pressure of the resin flowing in the cavity.
[0018]
An optical disk substrate according to the present invention is characterized by being formed by the optical disk substrate forming apparatus.
[0019]
An optical disk according to the present invention is characterized by being manufactured using the optical disk substrate.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical disk substrate molding apparatus according to the present invention. As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the molding apparatus 1 is configured to injection-fill a polycarbonate resin from a sprue 5 into a cavity 4 formed by a fixed mold 2 and a movable mold 3 to mold an optical disc substrate. The polycarbonate resin stored in the hopper 6 is sent into the heating cylinder 8 by reciprocating motion of the ram 7, the resin is melted in the heating cylinder 8, and the melted resin is sent from the nozzle 10 of the heating cylinder 8 to the fixed mold 2 by the screw 9. After injection molding and filling the cavity 4 formed by the movable mold 3 and cooling the filled resin, the movable mold 3 is retracted by the mold clamping device 11 having a mold clamping cylinder to open the mold to form the optical disc substrate. I do.
[0021]
As shown in the configuration diagram of FIG. 3, the mold clamping device 11 includes a mold clamping pressure detection unit that detects a mold clamping pressure when the position of the movable mold 4 is regulated to control the opening amount of the cavity 4. It has 12. As shown in the block diagram of FIG. 4, the drive control unit 13 of the mold clamping device 11 includes an opening amount setting unit 14 for setting the opening amount of the cavity 4 and a mold clamping pressure detected by the mold clamping pressure detection unit 12. An opening amount variable control unit 15 that variably controls the opening amount of the cavity 4 upon input is provided.
[0022]
The molding apparatus 1 operates when molding an optical disc substrate having a thickness of, for example, 0.6 mm. The operation of the molding apparatus 1 shown in FIG. 5 includes the position of the screw 9, the injection filling pressure, the mold clamping pressure, and the movable mold 3. This will be described with reference to an operation monitor output characteristic diagram showing the change characteristic of the position.
[0023]
When the injection filling is started, the opening amount of the cavity 4 is set within a predetermined range in the opening amount setting section 14, and the position of the movable mold 3 is regulated by the mold clamping device 11 according to the set opening amount to perform the injection filling operation. To start. During this injection filling operation, the mold clamping pressure detector 12 detects the mold clamping pressure, and outputs the detected mold clamping pressure to the opening amount variable controller 16. The opening amount variable control unit 16 ends the control to keep the position of the movable mold 3 constant by opening the thickness of the cavity 4 by a predetermined amount during the injection filling operation at the time A when the input mold clamping pressure detects the start of the rise. Then, the operation of the mold clamping device 11 is controlled so that the position of the movable mold 3 is retracted so as to suppress an increase in mold clamping pressure and the opening amount of the cavity 4 is changed. By retreating the position of the movable mold 3 from the middle of the injection filling operation, the mold clamping pressure during the injection filling operation is prevented from rising, and the fluidity of the resin flowing in the cavity 4 is increased. Thus, the optical disc substrate can be formed without requiring a high injection filling pressure.
[0024]
As described above, by increasing the fluidity of the resin flowing in the cavity 4 during the injection filling operation, it is possible to reduce the birefringence generated in the molded optical disk substrate and to mold a high-quality optical disk substrate. FIG. 6 shows the birefringence generated in the optical disk substrate molded by increasing the fluidity of the resin flowing in the cavity 4 during the injection filling operation and the optical disk substrate molded by the conventional molding method. As shown in FIG. 6, in the optical disk substrate molded according to the present invention, the distribution A of birefringence from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion generated from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion generated in the optical disk substrate molded by the conventional molding method is obtained. Was significantly improved as compared with the birefringence distribution B.
[0025]
In the above description, the case where the position of the movable mold 3 is changed during the injection filling by the mold clamping pressure detected by the mold clamping pressure detector 12 has been described. However, as shown in FIG. A flow pressure detector 16 for detecting the flow pressure of the resin flowing in the inside may be provided, and the position of the movable mold 3 may be changed during injection filling by the flow pressure detected by the flow pressure detector 16.
[0026]
In this case, the drive control unit 13 of the mold clamping device 11 is provided with a pressure waveform storage unit 17 as shown in the block diagram of FIG. 8, and the pressure waveform storage unit 17 is provided with the molding shown in the operation monitor output characteristic diagram of FIG. The optimum change characteristics of the position of the screw 9, the injection filling pressure, the mold clamping pressure, and the position of the movable mold 3 during operation of the apparatus 1 are stored in advance. During the injection and filling operation, the opening amount variable control unit 15 adjusts the flow pressure of the resin flowing in the cavity 4 detected by the flow pressure detection unit 16 so as to match the injection and filling pressure stored in the pressure waveform storage unit 17. The position of the movable mold 3 is moved backward to change the opening amount of the cavity 4.
[0027]
As described above, by directly detecting the flow pressure of the resin in the cavity 4 and changing the position of the movable mold 3 to change the opening amount of the cavity 4, the operating pressure supplied to the mold clamping cylinder of the mold clamping device 11. The position of the movable mold 3 can be changed without changing the shape, the stability of the repetition of the molding operation can be improved, and the variation in the quality of the molded optical disk substrate can be reduced.
[0028]
By manufacturing an optical disk using this high-quality optical disk substrate, a high-quality optical disk can be manufactured stably.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, the present invention terminates the control for keeping the position of the movable mold constant by opening the thickness of the cavity by a predetermined amount when the mold clamping pressure detects the start of the rise during the injection filling operation, Since the position of the movable mold is changed by controlling the operation of the mold clamping device so as to suppress the detected mold clamping pressure from rising, the flow of resin flowing in the cavity during the injection filling operation The optical disc substrate of high quality can be formed by reducing the birefringence that occurs in the molded optical disc substrate. Further, the distribution of birefringence from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion generated in the molded optical disk substrate can be greatly improved, and a thin optical disk substrate can be manufactured with high quality.
[0030]
In addition, during the injection filling operation, the flow pressure of the resin flowing in the cavity is detected, and the position of the movable mold is changed by controlling the operation of the mold clamping device so as to suppress an increase in the flow pressure. This makes it possible to change the position of the movable mold without changing the operating pressure supplied to the mold clamping cylinder of the mold clamping device, thereby improving the repetition stability of the molding operation and improving the quality of the molded optical disc substrate. Can be reduced.
[0031]
The optical disc substrate molded by this molding device is a good quality optical disc that suppresses the birefringence in the inner peripheral part, suppresses the change in the birefringence distribution from the inner periphery to the outer periphery and the in-plane variation, and has no warpage or waviness. A substrate can be provided.
[0032]
Further, the optical disk manufactured from the optical disk substrate has good quality and can be stably used for a wide range of applications.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical disk substrate molding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a fixed mold and a movable mold.
FIG. 3 is a configuration diagram of a fixed mold, a movable mold, and a mold clamping device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a drive control unit of the mold clamping device.
FIG. 5 is an operation monitor output characteristic diagram during molding.
FIG. 6 is a distribution diagram of birefringence generated on an optical disk substrate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another fixed mold and a movable mold.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of another drive control unit of the mold clamping device.
FIG. 9 is a distribution diagram of birefringence generated on an optical disk substrate formed by a conventional forming method.
FIG. 10 is an operation monitor output characteristic diagram during molding by a conventional molding method.
FIG. 11 is a schematic diagram showing optical distortion of an optical disk substrate formed by a conventional forming method.
[Explanation of symbols]
1; molding apparatus; 2; fixed mold; 3; movable mold; 4; cavity;
5; sprue, 6; hopper, 8; heating cylinder, 9;
10; nozzle; 11; mold clamping device. 12; mold clamping pressure detector,
13: drive control unit, 14: opening amount setting unit, 15: opening amount variable control unit,
16: Flow pressure detecting unit, 17: Pressure waveform storage unit.

Claims (6)

固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形装置において、
型締め装置の駆動制御部は、開き量設定部と型締め圧力検出部及び開き量可変制御部を有し、前記開き量設定部は、キャビティの開き量を設定し、前記型締め圧力検出部は、前記型締め装置で可動金型を移動して型締めを行っているときの型締め圧力を検出し、前記開き量可変制御部は、射出充填動作中に、前記型締め圧力検出部で検出した型締め圧力が上昇開始を検出した時点で、キャビティの厚さを所定量開いて可動金型の位置を一定に保つ制御を終了させ、前記型締め圧力検出部で検出している型締め圧力が上昇することを抑えるように型締め装置の動作を制御して前記可動金型の位置を可変することを特徴とする光ディスク基板の成形装置。In an optical disc substrate molding apparatus for molding an optical disc substrate by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold,
The drive control unit of the mold clamping device has an opening amount setting unit, a mold clamping pressure detection unit, and an opening amount variable control unit, and the opening amount setting unit sets the opening amount of the cavity, and the mold clamping pressure detection unit The mold clamping pressure is detected when the movable mold is moved by the mold clamping device to perform mold clamping, and the opening amount variable control unit performs the injection filling operation during the injection filling operation. When the detected mold clamping pressure detects the start of the rise, the control for keeping the position of the movable mold constant by opening the thickness of the cavity by a predetermined amount is terminated, and the mold clamping detected by the mold clamping pressure detecting unit is stopped. An apparatus for molding an optical disc substrate, wherein the position of the movable mold is varied by controlling the operation of a mold clamping device so as to suppress an increase in pressure. 固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形装置において、
前記固定金型にキャビティ内を流動する樹脂の流動圧力を検出する流動圧力検出部を有し、
型締め装置の駆動制御部は、開き量設定部と開き量可変制御部を有し、前記開き量設定部は、キャビティの開き量を設定し、前記開き量可変制御部は、射出充填動作中に、前記流動圧力検出部で検出したキャビティ内を流動する樹脂の流動圧力が上昇することを抑制するように前記型締め装置の動作を制御して前記可動金型の位置を可変することを特徴とする光ディスク基板の成形装置。In an optical disc substrate molding apparatus for molding an optical disc substrate by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold,
The fixed mold has a flow pressure detection unit that detects a flow pressure of the resin flowing in the cavity,
The drive control unit of the mold clamping device has an opening amount setting unit and an opening amount variable control unit, wherein the opening amount setting unit sets the opening amount of the cavity, and the opening amount variable control unit performs the injection filling operation. Preferably, the position of the movable mold is changed by controlling the operation of the mold clamping device so as to suppress an increase in the flow pressure of the resin flowing in the cavity detected by the flow pressure detection unit. Optical disk substrate molding device. 固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形方法において、
射出充填動作中に、型締め圧力が上昇開始を検出した時点で、キャビティの厚さを所定量開いて可動金型の位置を一定に保つ制御を終了させ、検出している型締め圧力が上昇することを抑えるように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変することを特徴とする光ディスク基板の成形方法。In a method for molding an optical disk substrate, the optical disk substrate is molded by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold.
During the injection filling operation, when it is detected that the mold clamping pressure starts to rise, the control to keep the position of the movable mold constant by opening the cavity thickness by a predetermined amount is terminated, and the detected mold clamping pressure rises. A method for forming an optical disk substrate, characterized in that the position of a movable mold is varied by controlling the operation of a mold clamping device so as to suppress the operation. 固定金型と可動金型で形成されたキャビティに合成樹脂を射出充填して光ディスク基板を成形する光ディスク基板の成形方法において、
射出充填動作中に、キャビティ内を流動する樹脂の流動圧力が上昇することを抑制するように型締め装置の動作を制御して可動金型の位置を可変することを特徴とする光ディスク基板の成形方法。In a method for molding an optical disk substrate, the optical disk substrate is molded by injection-filling a synthetic resin into a cavity formed by a fixed mold and a movable mold.
Forming an optical disk substrate by controlling the operation of a mold clamping device to change the position of a movable mold so as to suppress a rise in a flow pressure of a resin flowing in a cavity during an injection filling operation; Method. 請求項１又は２に記載の光ディスク基板の成形装置により成形されたことを特徴とする光ディスク基板。An optical disk substrate formed by the optical disk substrate forming apparatus according to claim 1. 請求項５に記載の光ディスク基板により作製されたことを特徴とする光ディスク。An optical disk manufactured by using the optical disk substrate according to claim 5.
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