JP2008246783A - 金型芯出し機構及び射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク基板のセンター穴と、記録面の記録開始円との偏芯を、各タイバー軸力を変更することなく修正可能な金型芯出し機構を提供すること。
【解決手段】固定型７に信号面を形成させるスタンパー６を設け、可動型８にセンター穴を形成するカットパンチ２３を出没可能に設けて、光ディスク基板の射出成形用金型２を構成すると共に、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９、Ｘ方向調整用手回しハンドルを回動することで、可動型８を支持させる取り付けプレート３６が上下左右方向へ移動するＸ−Ｙ送り機構３を、可動プラテン１と可動型８との間に設ける。そして、射出成形した光ディスク基板が、所定の偏芯の公差内に収まっているか計測し、仮に、公差外であれば、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９、Ｘ方向調整用手回しハンドルを適宜回動して、カットパンチ２３とスタンパー６との相互位置を公差内に収まるように調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形用金型の金型芯出し機構と、その金型芯出し機構を備えた射出成形機で射出成形される光ディスク基板に関する。

従来から、樹脂製品の製造装置として射出成形機がある。
この射出成形機は、周知の通り、タイバーの一端側に固定された固定プラテンと、そのタイバーにスライド可能に係合された可動プラテンとを備え、前者の固定プラテンには固定型が、後者の可動プラテンには可動型が夫々螺着される。
ところで、このような射出成形機によって成形される工業製品の一つとして光ディスク基板がある。
その光ディスク基板の製造は、凹凸パターン（ピットやグルーブで構成される）を記録したスタンパーを、爪部を備えたスタンパーホルダーで挟着した固定型と、可動型とを型閉し、その固定型と可動型との間に形成したキャビティ内に溶融樹脂を射出し、次いで、所定時間経過後に型開きをし、例えば可動金型側のキャビティ面に付着している成形間もない光ディスク基板を、フローティングパンチや圧縮空気等を利用して脱型するのが一般的である。
特に、光ディスク基板は、ディスク再生装置等の回転軸と係合させるセンター穴を設けるために、例えば、可動型に中空軸状のガイドブッシュを挿嵌させ、そのガイドブッシュからカットパンチを出没可能に設けて、キャビティ内に溶融樹脂を射出した直後に、カットパンチを突出してセンター穴を形成させている。
この光ディスク基板は、更に後工程を経ることで製品としての光ディスクとなるが、この光ディスクは、高密度化、高線速化、二層化、青波長記録に進むにつれ、偏芯に対する規格が益々厳しくなってきており、この規格を満足しないと、正常なトラッキングや書き込みが行えなくなる。

ここで、その偏芯について、図４を用いて説明する。光ディスクの偏芯とは、光ディスク基板のセンター穴Ｗ1に対する記録面の記録開始円Ｗ２のズレを指し、ＥＣＣ（Eccentricity）及びRadial-Run outの２種類で表現されている。ＤＶＤ規格ができるまでは、偏芯量はＥＣＣで表現されていたが、ＤＶＤ規格より偏芯量はRadial-Run outで表現されるようになっている。
ＥＣＣ、Radial-Run out、は次のように定義されている。
ＥＣＣ＝ｄ
Radial-Run out＝Ａ−Ｂ＝２ｄ
偏芯規格の一例としてＤＶＤ＋Ｒ８ｘ二層メディア規格はRadial-Run outは７０μｍ以下（ＥＣＣは３５μｍ以下）である。また、新世代メディアであるＨＤ ＤＶＤに関しては、Radial-Run outは５０μｍ以下（ＥＣＣは２５μｍ以下）となっている。この規格に対し、規格と同等水準で基板を成形してしまうと、信頼性が乏しい事により、生産では全数検査や抜き取り頻度の増加を余儀なくされる為、実際にはさらに管理値は低めに要求される。

ここで、射出成形機が高精度で製造されていることを前提（この前提とは、可動プラテンと固定プラテンの平行度及び垂直度、プラテン同士の芯出し状態、可動プラテンの直進性などが高精度に確保されている状態）として、光ディスク基板の偏芯発生要因の主なものとして、
（１）スタンパー製作時のスタンパー偏芯精度
（２）スタンパー穴径とスタンパーホルダー径との差で生じる偏芯
（３）金型取り付け時に生じる可動側金型本体と固定金型本体との位置ズレに起因する偏芯
（４）基板穴あけ部品外径（カットパンチ）と鏡面内径部の加工精度差による偏芯等が挙げられる。
上記の原因で発生している基板偏芯が悪化した場合は、通常、次の方法で調整を行い、偏芯量を低下させている。
（１）スタンパー取り付け方向の変更
（２）金型の再度芯出し
（３）スタンパー交換
（４）金型部品の交換
（５）金型組付け精度の確認
しかしながら、上記の方法は、スタンパーの保持を一度解除させた状態で行わなければならないことから、スタンパーへの傷発生、及び異物付着、スタンパー凹凸欠陥発生が懸念される。
そこで、従来、成形連動中にタイバーの軸力をタイバー毎に制御し、金型への型締め圧力を変更する事で偏芯量を低減させる提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−７４７７公報（第１頁、図７）

この先行技術によると、たしかに、成形連動をさせながら、偏芯量を低減させることは可能と思料される。しかしながら、各タイバー軸力を変更すると、ある一方に軸力がかかり過ぎることとなり、タイバーの劣化、破損につながる恐れがあった。タイバー交換は非常に高価である為、射出成形機を扱うユーザーサイドでは良い方法とは言い難い。
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる金型芯出し機構、光ディスク基板を提供することを目的とする。

上記技術課題を達成するために、本発明にかかる金型芯出し機構及び光ディスク基板は、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかる金型芯出し機構は、固定型と、可動型と、前記可動型を前記固定型に対して進退させる可動プラテンとを備えた射出成形機の金型芯出し機構であって、前記可動プラテンと前記可動型との間に、該可動型をその進退方向に垂直な面内におけるＸ−Ｙ方向に位置調整可能なＸ−Ｙ送り機構を設けたことを特徴とする。
請求項２にかかる金型芯出し機構は、請求項１において、前記Ｘ−Ｙ送り機構は、送りネジ機構であることを特徴とする。
請求項３にかかる金型芯出し機構は、請求項２において、前記送りネジ機構は、送りネジと、該送りネジを回動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする。
請求項４にかかる金型芯出し機構は、請求項２において、前記送りネジ機構は、前記送りネジと回動可能に連係された手動操作部を備えていることを特徴とする。
請求項５にかかる金型芯出し機構は、請求項１乃至４の何れか一項において、前記Ｘ−Ｙ送り機構は、位置調整量を検出させる検出手段と、該検出手段により検出された位置調整量を報知させる報知手段とを備えたことを特徴とする。
請求項６にかかる金型芯出し機構は、請求項１乃至５の何れか一項において、前記Ｘ−Ｙ送り機構は、上下左右の夫々の位置調整量が、概ね５０μｍであることを特徴とする。
請求項７にかかる金型芯出し機構は、請求項１乃至６の何れか一項において、前記射出成形機は、前記可動型または前記固定型のいずれか一方の型に、信号面を形成させるスタンパーが設けられ、他方の型にセンター穴を形成させるカットパンチが出没可能に設けられた光ディスク基板の射出成形機であることを特徴とする。
請求項８にかかる光ディスク基板は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の金型芯出し機構と、前記固定型と、前記可動型と、前記可動プラテンとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、可動プラテンと可動型との間に、その可動型を上下左右方向へ位置調整可能なＸ−Ｙ送り機構を設けて、可動型の位置を微調整するから、タイバーの劣化や破損につながる恐れもなく、固定型と可動型との芯出しを確実に、かつ、容易に行うことができる。
また、可動型または固定型のいずれか一方の型に、信号面を形成させるスタンパーを設け、他方の型にセンター穴を形成するカットパンチを出没可能に設けて、光ディスク基板の成形用金型とすることにより、カットパンチとスタンパーとの相互位置をＸ−Ｙ送り機構が調整可能にするから、センター穴と記録面の記録開始円とのズレである偏芯を可能な限り抑制させ、且つ、トラック方向加速度が低減された基板を成形することができる。

次に、本発明にかかる金型芯出し機構の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかる金型芯出し機構の一部切欠した正面図であり、図２は図１における（Ａ）−（Ａ）線に沿った縦断面図である。
実施の形態１にかかる金型芯出し機構は、可動プラテン１と、射出成形用金型（固定型７、可動型８）２と、Ｘ−Ｙ送り機構３と、固定プラテン５等を備えて構成される。
可動プラテン１は、タイバー４にスライド可能に係合された略矩形体をなし、型締め装置によって、固定プラテン５に固定された固定型７に向かって移動及び離間可能に構成されている。この可動プラテン１は、射出成形機側の構成部材であり、一般的には可動型８を直接取り付けるためのものであるが、本実施の形態にかかる金型芯出し機構は、後述するＸ−Ｙ送り機構３が取り付けられる。
なお上記した型締め装置には、トグル機構による金型の型締め型開きを行うトグル式、油圧シリンダによって直接的に金型の型締め型開きを行う直圧式、トグル機構と直圧式油圧シリンダ装置を組み合せた構造によって金型の型締め型開きを行うトグル・直圧複合式等があるが、何れの型締め装置を備えた射出成形機でも本発明にかかる金型芯出し機構は適用できる。
射出成形用金型２は、固定型７と、可動型８とを備えて構成され、固定型７側にスタンパー６を支持している。
スタンパー６は、ピットやグルーブによる凹凸パターンが記録された中空円板状の基板成形用の原盤である。スタンパーは可動型８側に配置してもよい。

固定型７は、支承面１３側（キャビティC側）が小径となる段付状の連通孔９が設けられ、支承面１３の周囲に段部１０が形成されたキャビティプレート１１と、一端面側に外方へ向かって延出させた返し１２が設けられた円筒状に形成され、連通孔９の小径部分に挿嵌されて、返し１２と支承面１３とでスタンパー６を挟着させたスタンパーホルダー１４と、そのスタンパーホルダー１４の内径部分と連通孔９の大径部分に挿嵌され、溶融樹脂を射出させるノズル１５（射出成形機側の構成部）と当接される段付中空軸状のスプルブッシュ１６とを備えて構成されている。なお、スタンパー６は、その外周側が支承面１３に吸着され、中心部が上記したように返し１２と支承面１３とで挟着されて固定型７に保持されている。
このように構成された固定型７は、その背面部が固定プラテン５に螺着されている。
可動型８は、キャビティプレート１１に形成された段部１０の内周面に接するように遊挿される円筒状のディスク最外周面形成リング１７と、ディスク最外周面形成リング１７の一部が、鏡面仕上げされたキャビティ面１８から突出するようにディスク最外周面形成リング１７が外周面に挿嵌されると共に、連通孔９の中心線上を孔中心として貫通孔１９が設けられたコアプレート２０と、貫通孔１９に挿嵌された円筒状のガイドブッシュ２１と、そのガイドブッシュ２１に出没可能に挿嵌されキャビティＣ内の溶融樹脂が固化されて成形された光ディスク基板Ｗ（図４）と残余樹脂とを押し出させる円筒状のフローティングパンチ２２と、そのフローティングパンチ２２に出没可能に挿嵌されセンター穴Ｗ１（図４）を形成させるカットパンチ２３と、キャビティプレート１１の背面と所要の間隔をおいて配設された可動側取り付け板２４（通常は可動プラテン１に螺着させる部材）を備えて構成されている。
このように構成された可動型８は、その背面部（可動側取り付け板２４）が、後述する
Ｘ−Ｙ送り機構３の取り付けプレート３６に取り付けられて、可動型８全体が上下左右方向へ位置調整可能になっている。なお、「上下」がＹ方向、「左右」がＸ方向である。

Ｘ−Ｙ送り機構３は、Ｙ方向送りネジ機構と、Ｘ方向送りネジ機構と、を備えて構成される。
Ｙ方向送りネジ機構は、所要長さの第１ネジ棒２５（送りネジ）と、可動プラテン１の下部に固着されその第１ネジ棒２５をＹ方向に架設させると共に第１ネジ棒２５を回動可能に支持させた軸受け２６と、第１ネジ棒２５と螺合されたナット体２７と、そのナット体２７が固着された中間プレート２８と、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９（手動操作部）と、第１ネジ棒２５の下端に一方が接続されると共に他方がＹ方向調整用手回しハンドル２９（手動操作部）に接続され、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９の回動を所要の減速比でもって減速させて第１ネジ棒２５に伝達させる第１ギアボックス３０とを備えて構成される。この第１ギアボックス３０は、可動プラテン１に設けられている。
また、中間プレート２８の裏面には、アリ溝が形成されたＹ方向送り台３１が、溝長手方向をＹ方向にして固着されており、これに対応するように可動プラテン１の上部にアリ溝と摺動可能に係合されたＹ方向レール３２が第１ネジ棒２５と平行に敷設されている。

Ｘ方向送りネジ機構は、所要長さの第２ネジ棒３３（送りネジ）と、中間プレート２８の表面に固着されその第２ネジ棒３３をＸ方向に架設させると共に第２ネジ棒３３を回動可能に支持させた軸受け３４と、第２ネジ棒３３と螺合されたナット体３５と、そのナット体３５が裏面に固着されると共に可動側取り付け板２４が表面に螺着された取り付けプレート３６と、Ｘ方向調整用手回しハンドル３７（手動操作部）と、第２ネジ棒３３の一端（図２において右方の端部）に一方が接続されると共に他方がＸ方向調整用手回しハンドル３７（手動操作部）に接続され、Ｘ方向調整用手回しハンドル３７の回動を所要の減速比でもって減速させて第２ネジ棒３３に伝達させる第２ギアボックス３８とを備えて構成される。この第２ギアボックス３８は、中間プレート２８に設けられている。
また、取り付けプレート３６の裏面には、アリ溝が形成されたＸ方向送り台３９が、溝長手方向をＸ方向にして固着されており、これに対応するように中間プレート２８にアリ溝と摺動可能に係合されたＸ方向レール４０が第２ネジ棒３３と平行に敷設されている。
このように構成されたＸ−Ｙ送り機構３は、中間プレート２８を介して第１ネジ棒２５と螺合したナット体２７とＹ方向レール３２と係合したＹ方向送り台３１とが一体化していることから、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９を回動して第１ネジ棒２５を回動すると、ナット体２７は、第１ネジ棒２５と供回りすることなくＹ方向へ移動する作用が生じて、Ｘ方向送りネジ機構を支持している中間プレート２８がＹ方向へ移動する。

さらに、このＸ−Ｙ送り機構３は、取り付けプレート３６を介して第２ネジ棒３３と螺合したナット体３５とＸ方向レール４０と係合したＸ方向送り台３９とが一体化していることから、Ｘ方向調整用手回しハンドル３７を回動して第２ネジ棒３３を回動すると、ナット体３５は、第２ネジ棒３３と供回りすることなくＸ方向へ移動する作用が生じて、取り付けプレート３６がＸ方向へ移動すると共に、上記した中間プレート２８のＹ方向への移動によって、取り付けプレート３６は、Ｘ・Ｙ方向へ移動するようになっている。このように取り付けプレート３６が、Ｘ・Ｙ方向への移動することで、取り付けプレート３６に螺着した可動側取り付け板２４を介して、可動型８全体が上下左右方向へ位置調整可能になっている。
また、本実施の形態では、このＸ−Ｙ送り機構３は、Ｘ軸、Ｙ軸共に５０μｍ以上動かすと、金型の構造上、可動型８と固定型７の嵌め合せ部と、基板中心孔を形成させるカットパンチ２３と溶融樹脂の注入口であるスプルブッシュ１６との双方にカジリが発生して、金型が破損する恐れが生じることから、Ｘ軸、Ｙ軸共に５０μｍを位置調整範囲の限度としており、それ以上の移動はできないようになっている。もちろん、金型の構造によっては位置調整範囲をＸ軸、Ｙ軸共に５０μｍ以上としても良い。

以上のように構成された実施の形態１にかかる金型芯出し構造は、通常の射出成形動作をして光ディスク基板Ｗを射出成形する。すなわち、固定型７と可動型８とを型閉し、その固定型７と可動型８との間に形成したキャビティＣ内にノズル１５とスプルブッシュ１６とを介して溶融樹脂を射出し、カットパンチ２３を前進してセンター穴Ｗ１を形成し、次いで、所定時間経過後に型開きをし、例えば可動型８のキャビティ面１８に付着している成形間もない光ディスク基板Ｗを、フローティングパンチ２２の突き出し、圧縮空気の噴出等を利用して脱型する。
このようにして射出成形した光ディスク基板Ｗが、射出成形時、可動型８に設けたカットパンチ２３によって成形したセンター穴Ｗ１と、固定型７に設けたスタンパー６によって成形した記録面の記録開始円Ｗ２とが所定の偏芯の公差内に収まっているか計測し、仮に、公差外であれば、Ｙ方向調整用手回しハンドル２９、Ｘ方向調整用手回しハンドル３７を適宜回動して、カットパンチ２３とスタンパー６との相互位置が公差内に収まるように調整する。
このようにして本実施の形態にかかる金型芯出し構造は、カットパンチ２３とスタンパー６との相互位置をＸ−Ｙ送り機構３が調整可能にするから、センター穴Ｗ１と記録面の記録開始円Ｗ２とのズレである偏芯を可能な限り抑制させ、且つ、トラック方向加速度が低減された光ディスク基板Ｗを成形することができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２にかかる金型芯出し構造の一部切欠した正面図であり、図４は光ディスク基板の偏芯を示した説明図である。
図３に示した実施の形態２にかかる金型芯出し構造は、実施の形態１で例示したＹ方向調整用、Ｘ方向調整用手回しハンドル２９、３７に替えて、第１ネジ棒２５と第２ネジ棒３３との双方を回動させる駆動部４１を備えた操作制御部４２を有している。すなわち、実施の形態２にかかる金型芯出し構造は、その操作制御部４２と、位置調整量を検出させる検出手段４３と、その検出手段４３により検出された位置調整量を報知させる報知手段４４とを備えて構成されており、その他の構成は、実施の形態１と同じであるため、かかる構成部の詳細な説明は省略する。
操作制御部４２は、油圧モーターや電動モーター等の回転出力可能に構成された駆動部４１が、第１ギアボックス３０と第２ギアボックス３８との双方の入力軸と機械的に接続されると共に、その駆動部４１と遠隔操作可能に電気的に接続されている。

検出手段４３は、取り付けプレート３６の下側面を被検出部として可動プラテン１の下部に設けられた光学式変位センサ（Ｙ方向検出用）と、取り付けプレート３６の右側面を被検出部として可動プラテン１の右部に設けられた光学式変位センサ（Ｘ方向検出用）とを備えて構成される。これらの光学式変位センサは、操作制御部４３と電気的に接続されて、個々の光学式変位センサの位置を基準にして、取り付けプレート３６の変位量を検出できるようになっている。
報知手段４４は、操作制御部４２に設けた液晶表示パネルであり、検出手段４３で検出された取り付けプレート３６の変位量を数値情報として液晶表示パネルに表示するようになっている。この報知手段４４によって操作者は、可動型８の現在位置を容易に把握できるようになっている。なお、この表示例として、可動型８と固定型７との正規の型締め位置を「０」とし、その「０」を境にＸ方向右方を「＋」、Ｘ方向左方を「−」、Ｙ方向上方を「＋」、Ｙ方向下方を「−」にして、例えば、（Ｘ；＋１０ Ｙ；−５）等と表示することが好ましい。なお単位は「μｍ」である。
以上のように構成された実施の形態２にかかる金型芯出し構造は、実施の形態１と同様に、射出成形した光ディスク基板Ｗが、射出成形時、可動型８に設けたカットパンチ２３によって成形したセンター穴Ｗ１と、固定型７に設けたスタンパー６によって成形した記録面の記録開始円Ｗ２とが所定の偏芯の公差内に収まっているか計測し、仮に、公差外であれば、操作制御部４２を操作して、カットパンチ２３とスタンパー６との相互位置が公差内に収まるように液晶表示パネルを見ながら調整する。このように実施の形態２にかかる金型芯出し機構は、利便性が向上している。
なお、検出手段４３と報知手段４４は、実施の形態１にかかる金型芯出し機構の構成に加えても良いものである。

以上、本実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
例えば、本実施の形態にかかる金型芯出し機構は、光ディスク基板Ｗを射出成形する射出成形用金型２を用いて説明したが、本発明にかかる金型芯出し機構は、その他の射出成形金型に適用できる。

実施の形態１にかかる金型芯出し機構の一部切欠した正面図である。 図１における（Ａ）−（Ａ）線に沿う縦断面図である。 実施の形態２にかかる金型芯出し機構の一部切欠した正面図である。 光ディスク基板の偏芯を示した説明図である。

符号の説明

１ 可動プラテン、２ 射出成形用金型、３ Ｘ−Ｙ送り機構、６ スタンパー、７ 固定型、８ 可動型、Ｗ 光ディスク基板、Ｗ１ センター穴、Ｗ２ 記録開始円、２３ カットパンチ、２９ Ｙ方向調整用手回しハンドル、３６ 取り付けプレート、３７ Ｘ方向調整用手回しハンドル、４１ 駆動部、４２ 操作制御部、４３ 検出手段、４４ 報知手段、Ｃ キャビティ

Claims (8)

1. 固定型と、可動型と、前記可動型を前記固定型に対して進退させる可動プラテンとを備えた射出成形機の金型芯出し機構であって、前記可動プラテンと前記可動型との間に、該可動型をその進退方向に垂直な面内におけるＸ−Ｙ方向に位置調整可能なＸ−Ｙ送り機構を設けたことを特徴とする金型芯出し機構。
2. 前記Ｘ−Ｙ送り機構は、送りネジ機構であることを特徴とする請求項１記載の金型芯出し機構。
3. 前記送りネジ機構は、送りネジと、該送りネジを回動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の金型芯出し機構。
4. 前記送りネジ機構は、前記送りネジと回動可能に連係された手動操作部を備えていることを特徴とする請求項２記載の金型芯出し機構。
5. 前記Ｘ−Ｙ送り機構は、位置調整量を検出させる検出手段と、該検出手段により検出された位置調整量を報知させる報知手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の金型芯出し機構。
6. 前記Ｘ−Ｙ送り機構は、上下左右の夫々の位置調整量が、概ね５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の金型芯出し機構。
7. 前記射出成形機は、前記可動型または前記固定型のいずれか一方の型に、信号面を形成させるスタンパ−が設けられ、他方の型にセンタ−穴を形成させるカットパンチが出没可能に設けられた光ディスク基板の射出成形機であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の金型芯出し機構。
8. 請求項１乃至７の何れか一項記載の金型芯出し機構と、前記固定型と、前記可動型と、前記可動プラテンとを備えたことを特徴とする射出成形機。

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