JP4065160B2 - 射出成形機及び光ディスク基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横置き型の射出成形機及びそれを用いた光ディスク基板の製造方法に係り、特に、金型内のディスク状等の成形品に対する型締め力のバラツキを可及的に低減可能とした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機は横置き型の構成が主流であり、この横置き型の射出成形機における型締めユニットは、一般的に、図６に示すような構成をとっている。
【０００３】
図６において、５１は固定側金型５２を搭載した固定ダイプレートである第１のダイプレート、５３は図示せぬ型開閉駆動源を搭載した保持プレートであるエンドプレート、５４は、第１のダイプレート５１の４隅とエンドプレート５３の４隅との間に架け渡され、その両端を第１ダイプレート５１とエンドプレート５３にそれぞれナット止めで固定された４本のタイバー、５５は、可動側金型５６を搭載し、タイバー５４にその４隅を挿通・案内されて前後進可能な可動ダイプレートである第２のダイプレート、５８は射出ユニット及び型締めユニットが搭載されるベースプレート、５９は金型内に射出された樹脂である。図示せぬ型開閉駆動源はサーボモータや油圧シリンダが用いられ、直圧式の型締めユニットの場合には、油圧シリンダのピストンや、サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構の直線駆動部によって、第２のダイプレート５５を前後進させ、トグル式の型締めユニットの場合には、油圧シリンダのピストンや、サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構の直線駆動部によって、公知のトグルリンク機構のクロスヘッドを前後進駆動することで、トグルリンク機構を介して第２のダイプレート５５を前後進させるようになっている。図６は、トグル式の場合を示しており、５７はトグルリンク機構である。
【０００４】
また、図６に示す構成においては、第１のダイプレート５１の下端側がベースプレート５８上に固定されており、エンドプレート５３は、公知のダイハイト調整のために、ベースプレート５８上に水平移動可能であるように配設されている。
【０００５】
図６に示す構成において、図示せぬ型開閉駆動源であるサーボモータが所定方向に回転駆動されると、この回転は図示せぬボールネジ機構によって直線運動に変換され、この変換された直線運動力はトグルリンク機構５７のクロスヘッドに伝達され、これによってトグルリンク機構５７を介して第２のダイプレート５５が第１のダイプレート５１に向かって前進駆動される。そして、型締め完了位置に至るとトグルリンク機構５７を突っ張らせて、大きな型締め力を発生させるようになっている。
【０００６】
ところで、型締め状態では、型締め力によって４本のタイバー５４が伸ばされることによる反力が、第１のダイプレート５１の４隅にかかることになるが、図６に示す構成では第１のダイプレート５１の下端側がベースプレート５８上に固定されているので、図６において２点鎖線で誇張して図示するように、第１のダイプレート５１の上側が、その下側に比べて大きく撓み、成形される成形品が例えば光ディスク基板の場合、板厚精度に悪影響を与えるという問題があった。
【０００７】
すなわち、図６に示すような型締めユニットを用いて、光ディスク基板を成形した場合、第１のダイプレート５１の上側の撓み量が下側のそれよりも大きいので、金型内の樹脂５９（光ディスク基板）の上側と下側とで型締め力（圧縮応力）が相違し、これが光ディスク基板の板厚分布のバラツキを招来する要因となっていた。図５中において黒丸でプロットした各点は、図６の型締めユニットを用いて光ディスク基板を成形した場合の、光ディスク基板の外周８点（同一半径位置の４５度間隔の８点）の板厚の計測結果を示しており、金型内の下側の板厚が金型内の上側の板厚よりも大きくなっており、板厚分布にバラツキを生じている。このような板厚のバラツキは、シビアな板厚精度が要求される高密度記録の次世代光ディスクなどにおいては、無視できない大きな問題となる。
【０００８】
図７は、横置き型の射出成形機における型締めユニットの、他の従来構成を示す図で、図６と均等なものには同一符号を付してある。図７に示す構成では、エンドプレート５３の下端側がベースプレート５８上に固定されており、第１のダイプレート５１は、ベースプレート５８上に水平移動可能であるように配設されており、このような構成をとる型締めユニットは、特公平６−４５１６３号公報、特開平９−２２５９７９号公報に開示されている。
【０００９】
図７に示す構成において、型締め状態では、型締め力によって４本のタイバー５４が伸ばされることによる反力が、エンドプレート５３の４隅にかかることになるが、図７に示す構成ではエンドプレート５３の下端側がベースプレート５８上に固定されているので、図７において２点鎖線で誇張して図示するように、エンドプレート５３の上側が、その下側に比べて大きく撓み、この影響を受けて、２点鎖線で誇張して図示するように、第１のダイプレート５１の上側が、その下側に比べて大きく撓み（図６と逆方向に撓み）、図６の従来構成と同様に、板厚精度に悪影響を与えるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の横置き型の射出成形機における型締めユニットにおいては、第１のダイプレートの下端側あるいはエンドプレートの下端側をベースプレート上に固定する構造をとっていたため、型締め状態における第１のダイプレートの上下の撓み量の相違によって、金型内の上下で板厚分布にバラツキを生じ、これがシビアな板厚精度が要求される次世代光ディスクなどにおいては、無視できない問題となる。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、光ディスク基板などの成形品の板厚分布のバラツキを可及的に抑止可能とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明による代表的な１つの発明では、射出ユニットと型締めユニットをもつ横置き型の射出成形機において、ベースプレートに対して平行に配置された複数本のタイバーのうちの少なくとも１本を該ベースプレートに対して係止し、前記複数本のタイバーには射出ユニット側から第１のダイプレート、第２のダイプレート、エンドプレートの順に配置し、前記第１及び第２のダイプレートはそれぞれ金型を搭載し、前記第２のダイプレートと前記エンドプレートの間には型開閉動作を達成する型開閉機構を備えて、該型開閉機構により、前記第２のダイプレートを前記第１のダイプレートと前記エンドプレートの間で水平移動させるようにし、前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートは、成形中に、成形運転に伴う前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートの撓み量の変化に応じて、前記ベースプレート上のレールに沿って水平方向に移動可能に構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１〜図４は本発明の一実施形態に係り、図１は、本実施形態に係る横置き型の射出成形機の、一部構成を割愛しかつ一部切断した正面図、図２は、本実施形態に係る横置き型の射出成形機の、一部構成を割愛しかつ一部切断した平面図であり、図１、図２において、符号Ａで総括的に示すのは型締めユニット（型開閉ユニット）であり、符号Ｂで総括的に示すのは射出ユニットである。
【００１５】
型締めユニットＡにおいて、１は固定側金型２を搭載した固定ダイプレートである第１のダイプレート、３は図示せぬ型開閉駆動源（ここでは型開閉用サーボモータ）を搭載した保持プレートであるエンドプレート、４は、第１のダイプレート１の４隅とエンドプレート３の４隅との間に架け渡され、その両端を第１のダイプレート１とエンドプレート３にそれぞれナット止めで固定された４本のタイバー、５は、可動側金型６を搭載し、タイバー４にその４隅を挿通・案内されて前後進可能な可動ダイプレートである第２のダイプレート、７は、型開閉用サーボモータ（図示せず）の回転を直線運動に変換するボールネジ機構（図示せず）によって伸張または折り畳み駆動され、これによって第２のダイプレート５を前後進させるトグルリンク機構、８は金型内に射出された樹脂、９は型締めユニットＡ及び射出ユニットＢが搭載されるベースプレートである。なお、ここではトグル式の型締めユニットの例を示したが、直圧式の型締めユニットを採用することも可能で、この場合には、油圧シリンダのピストンや、リニアサーボモータの直線駆動部や、サーボモータの回転を直線運動に変換するボールネジ機構の直線駆動部によって、第２のダイプレート５を前後進させるように構成される。
【００１６】
本実施形態では、第１のダイプレート１およびエンドプレート３は、ベースプレート９上に、図示せぬ例えばレールに沿って、図１の左右方向に水平移動可能であるように配設されている。すなわち、本実施形態では、型締めユニットＡ全体がベースプレート９上で水平移動可能とされており、エンドプレート３側のタイバー４の端面を、ベースプレート９上に固設された係止ブロック１０に係止させることで、型締めユニットＡを位置規制（位置決め）するようになっている。つまり、型締めユニットＡは、後述するように、射出ユニットＢの加熱シリンダ先端のノズルによって、固定側金型２の樹脂注入穴２ａの周辺部を押圧されているも、後記ノズルタッチ制御バーの一端が第１のダイプレート１に固定されている構成のため、型締めユニットＡを係止ブロック１０へ押圧する力は発生しないようになっており、したがって、ベースプレート９上の係止ブロック１０は、型締めユニットＡが図１で左右方向に逃げないように、型締めユニットＡを位置規制する目的で設けられており、タイバー４の端面を係止ブロック１０に保持させて、タイバー４をベースプレート９に対して係止するように構成されている。なお図示していないが、係止ブロック１０に設けたボルトによって、タイバー４の端面をネジ止めで係止するように構成するのが望ましく、かようにすれば、タイバー４がベースプレート９に対して左右に移動しないようにできると共に、微妙な位置調整も可能となる。なおまた、タイバー４の端面をネジ止めで係止しても、第１のダイプレート１およびエンドプレート３は、その撓み量に応じて左右方向に水平移動可能であることは、言うまでもない。
【００１７】
また、図１の射出ユニットＢにおいて、１１は、ベースプレート９上に、図示せぬ例えばレールに沿って、図１の左右方向に水平移動可能であるように配設された射出ユニットベース部材、１２は、射出ユニットベース部材１１上に固設された前側保持プレート、１３は、射出ユニットベース部材１１上に固設された後側保持プレート、１４…は、前側保持プレート１２と後側保持プレート１３との間に架け渡され、その両端を前側保持プレート１２と後側保持プレート１３にそれぞれ固定されたガイドバー、１５は、その基端部を前側保持プレート１２に保持・固定され、外周にバンドヒータ１６を巻装した加熱シリンダ、１７は加熱シリンダ１５の先端に取り付け・固定されたノズル、１８は、加熱シリンダ１５内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリューである。
【００１８】
図１に示すように、ガイドバー１４には移動体１９が挿通・配置されており、移動体１９はガイドバー１４に沿って前後進可能となっている。移動体１９には、スクリュー１８の後端部を一体に結合した回転体２０が、回転可能に保持されており、回転体２０にはプーリ２１が固着されている。このプーリ２１には、移動体１９に搭載された図示せぬ計量用サーボモータの回転が伝達されるようになっている。そして、計量用サーボモータ（図示せず）が所定方向に回転駆動されることにより、プーリ２１、回転体２０、スクリュー１８が一体となって回転し、これによって、スクリュー１８の後端側に供給された樹脂材料が、混練・可塑化されつつスクリュー１８の前方側に送り込まれるとともに、スクリュー１８は移動体１９と共に後退し、スクリュー１８の前方側に１ショット分の溶融樹脂が貯えられた時点で、計量用サーボモータ（図示せず）の回転が停止されるようになっている。
【００１９】
また、図１に示すように、後側保持プレート１３には、ボールネジ機構２２のネジ軸２３が、軸受け２５を介して回転可能に保持されており、ネジ軸２３の端部にはプーリ２６が固着されている。また、ネジ軸２３に螺合されたボールネジ機構のナット体２４の端部は、移動体１９に固着されている。ネジ軸２２の端部のプーリ２６には、後側保持プレート１３に搭載された射出用サーボモータ２７（図２）の回転が伝達されるようになっており、プーリ２６が回転駆動されるとこれと一体のネジ軸２３が回転し、この回転力はナット体２４によって直線移動力に変換されて移動体１９に伝達され、これによって移動体１９が前進または後退駆動されるようになっている。すなわち、射出行程時には、射出用サーボモータ２７により、プーリ２６、ボールネジ機構２２、移動体１９を介してスクリュー１８を前進駆動し、計量行程時には、射出用サーボモータ２７により、プーリ２６、ボールネジ機構２２、移動体１９を介してスクリューの背圧を制御するようになっている。
【００２０】
また、図２に示すように、前側保持プレート１２には、ノズルタッチ用サーボモータ２８が搭載されているとともに、ナット体２９、２９が回転可能に保持されており、ノズルタッチ用サーボモータ２８の回転がナット体２９、２９に伝達されるようになっている。図２において、３０、３０は、成形運転時にはその端部を第１のダイプレート１に固定されたノズルタッチ制御バーで、このノズルタッチ制御バー３０のネジ部３０ａにナット体２９が螺合されている。そして、ノズルタッチ用サーボモータ２８を回転駆動することによってナット体２９が回転し、ナット体２９と共に前側保持プレート１２、すなわち射出ユニットＢ全体が、ノズルタッチ制御バー３０に沿って前後進するようになっている。
【００２１】
このようなノズルタッチ制御メカニズムによって、成形運転状態では、圧力フィードバック制御されるノズルタッチ用サーボモータ２８によって、射出ユニットＢの加熱シリンダ１５の先端のノズル１７が、型締めユニットＡの固定側金型２の樹脂注入穴２ａの周辺部を押圧するようになっている。なお、先にも述べたように、エンドプレート３側のタイバー４の端面を係止ブロック１０に係止することで、型締めユニットＡが図２中で左右方向に移動することがないように位置規制している。
【００２２】
なお、図２中において、３１は、図示せぬ上位コントローラからの指令に基づきノズルタッチの制御を行うノズルタッチ制御部、３２は、ノズルタッチ制御部３１からの指令に基づき、ノズルタッチ用サーボモータ２８をフィードバック制御によって駆動するサーボアンプである。サーボアンプ３２は、ノズルタッチ制御部３１からの制御指令値と、ノズルタッチ用サーボモータ２８に設けられた図示せぬエンコーダから得られる位置実測値（速度実測値）Ｓ１と、ノズルタッチ用サーボモータ２８に設けられた図示せぬ駆動電流値センサ手段から得られる実測トルク値Ｓ２を参照して、成形運転状態では、実測トルク値Ｓ２が所定の設定トルク値と一致するように、ノズルタッチ用サーボモータ２８を圧力フィードバック制御によって駆動制御する。
【００２３】
このように、成形運転時には、ノズルタッチ用サーボモータ２８を圧力フィードバック制御で駆動することによって、タイバーの伸び量の如何にかかわらず（型開き状態であるか型締め状態であるか等の型締めユニットＡの状態の如何にかかわらず）、常に、一定の圧力で、射出ユニットＢの加熱シリンダ１５の先端のノズル１７によって、型締めユニットＡの固定側金型２の樹脂注入穴２ａの周辺部を押圧することが可能となる。
【００２４】
図３は、型締め状態における型締めユニットＡの模式図である。型締め状態では、型締め力によって４本のタイバー４が伸ばされることによる反力が、第１のダイプレート１およびエンドプレート３の４隅にかかることになるが、本実施形態では、第１のダイプレート１およびエンドプレート３の下端側は、何れもベースプレート９に対してフリーであるので、図３において２点鎖線で誇張して図示するように、第１のダイプレート１およびエンドプレート３の上側と下側は略同様に撓む。つまり、本実施形態では、型締め状態においては、第１のダイプレート１およびエンドプレート３はそれぞれが外に向かって凸状に撓み、かつ、撓みが円周状に略均一なものとなる。図４は、型締め時における第１のダイプレートの撓み量を、本実施形態と図６に示した従来例とで比較した図であり、同図から明らかなように、白四角で示した従来例では、第１のダイプレートの上部の撓み量が約５５μｍであるのに対し、白丸で示した本実施形態では、第１のダイプレートの撓み量は上下で均等で、約２７μｍであった。
【００２５】
この結果、金型内の円板状の樹脂８（光ディスク基板）の上側と下側とで型締め力（圧縮応力）が略均等なものになる。図５中において黒四角でプロットした各点は、本実施形態の射出成形機で光ディスク基板を成形した場合の、光ディスク基板の外周８点（同一半径位置の４５度間隔の８点）の板厚の計測結果を示している。図５から明らかなように、本実施形態で成形した光ディスク基板は、金型内の上下でのバラツキが殆どない上、全方位で板厚のバラツキが可及的に抑止できることが確認された。
【００２６】
さらに、実験によれば、ＰＭＭＡ樹脂またはＰＣ樹脂を用いて、板厚が０．８ｍｍ以下の光ディスク基板を作成した結果、光ディスク基板の円周方向の厚みムラは１５μｍ以下を容易に達成し（実際には図５に示すように全て数μｍ以下）、また、複屈折は６０ｎｍ以下、Ｔ−ｓｋｅｗ（タンゼントスキュー）は０．１５ｅｇ以下、偏心は７０μｍ以下であることを、それぞれ容易に達成することが確認された。よって、シビアな板厚精度が要求される次世代光ディスクなどを、高品質に成形することが可能となることが確認された。
【００２７】
なお、光ディスク基板の成形は、型締め工程と、成形金型のキャビティ空間に溶融樹脂を射出注入する射出工程と、保圧及び冷却工程と、型開き工程とで、なされるが、本実施形態では、射出工程においては、型締圧はキャビティ空間に溶融樹脂が充填された時の樹脂圧より低い設定とされ、この設定によって一時的に可動金型の後退を許容し、ついで保圧及び冷却工程においては、樹脂圧に抗する型締圧となされて、光ディスク基板を成形するようにしている。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、横置き型の射出成形機及びそれを用いた光ディスク基板の製造方法において、光ディスク基板などの成形品の板厚分布のバラツキを可及的に抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の、一部構成を割愛しかつ一部切断した正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機の、一部構成を割愛しかつ一部切断した平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機の型締めユニットの模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る射出成形機と従来技術による射出成形機とにおける、型締め時の第１のダイプレートの撓み量を対比して示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る射出成形機と従来技術による射出成形機でそれぞれ成形した光ディスク基板の板厚分布を対比して示す説明図である。
【図６】第１の従来技術による射出成形機の型締めユニットの模式図である。
【図７】第２の従来技術による射出成形機の型締めユニットの模式図である。
【符号の説明】
Ａ 型締めユニット（型開閉ユニット）
Ｂ 射出ユニット
１ 第１のダイプレート（固定ダイプレート）
２ 固定側金型
２ａ 樹脂注入穴
３ エンドプレート（保持プレート）
４ タイバー
５ 第２のダイプレート（可動ダイプレート）
６ 可動側金型
７ トグルリンク機構
８ 樹脂
９ ベースプレート
１０ 係止ブロック
１１ 射出ユニットベース部材
１２ 前側保持プレート
１３ 後側保持プレート
１４ ガイドバー
１５ 加熱シリンダ
１６ バンドヒータ
１７ ノズル
１８ スクリュー
１９ 移動体
２０ 回転体
２１ プーリ
２２ ボールネジ機構
２３ ネジ軸
２４ ナット体
２５ 軸受け
２６ プーリ
２７ 射出用サーボモータ
２８ ノズルタッチ用サーボモータ
２９ ナット体
３０ ノズルタッチ制御バー
３０ａ ネジ部
３１ ノズルタッチ制御部
３２ サーボアンプ

Claims (8)

1. 射出ユニットと型締めユニットをもつ横置き型の射出成形機において、
   ベースプレートに対して平行に配置された複数本のタイバーのうちの少なくとも１本を該ベースプレートに対して係止し、
   前記複数本のタイバーには射出ユニット側から第１のダイプレート、第２のダイプレート、エンドプレートの順に配置し、
   前記第１及び第２のダイプレートはそれぞれ金型を搭載し、前記第２のダイプレートと前記エンドプレートの間には型開閉動作を達成する型開閉機構を備えて、該型開閉機構により、前記第２のダイプレートを前記第１のダイプレートと前記エンドプレートの間で水平方向に移動させるようにし、
   前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートは、成形中に、成形運転に伴う前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートの撓み量の変化に応じて、前記ベースプレート上のレールに沿って水平方向に移動可能に構成したことを特徴とする射出成形機。
2. 請求項１記載の射出成形機において、
   前記ベースプレート上に設けた係止部によって前記タイバーを前記ベースプレートに対して係止することにより、前記型締めユニット全体を位置決めすることを特徴とする射出成形機。
3. 請求項１または２記載の射出成形機において、
   前記第１のダイプレート、前記第２のダイプレート、及び前記エンドプレートは全て前記ベースプレート上で水平方向に移動可能にしたことにより、前記型開閉機構を駆動して型開閉動作を達成した際に、前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートを外に凸状に撓ませ、撓みを円周状に略均一となるように構成したことを特徴とする射出成形機。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の射出成形機において、
   前記射出ユニットのノズルタッチ用サーボモータを圧力フィードバック制御することによって、ノズルを前記型締めユニットの樹脂注入口周辺に所定圧力で押し付けるようにしたことを特徴とする射出成形機。
5. 光ディスク基板を成形する横置き型の射出成形機であって、
   ベースプレート上に射出ユニットと型締めユニットを備え、
   前記型締めユニットは、前記射出ユニット側から第１のダイプレート、第２のダイプレート、エンドプレートの順に配置されるとともに、前記ベースプレートに対して平行に配置された複数本のタイバーと、前記第２のダイプレートを前記第１のダイプレートと前記エンドプレートの間で水平方向に前後進させる駆動源で構成され、
   前記タイバーは少なくとも１本を前記ベースプレートに対して連結位置決めせしめ、
   前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートは、成形中に、成形運転に伴う前記第１のダイプレート及び前記エンドプレートの撓み量の変化に応じて、前記ベースプレート上のレールに沿って水平方向に移動可能に構成したことを特徴とする射出成形機。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の射出成形機を用い、
   型締め工程と、成形金型のキャビティ空間に溶融樹脂を射出注入する射出工程と、保圧及び冷却工程と、型開き工程、によって
   成形することを特徴とする光ディスク基板の製造方法。
7. 請求項６に記載の製造方法において、
   前記射出工程においては、型締圧は前記キャビティ空間に前記溶融樹脂が充填された時の樹脂圧より低い設定とし、前記設定によって一時的に可動金型の後退を許容し、ついで前記保圧及び冷却工程においては、前記樹脂圧に抗する型締圧となされて成形されることを特徴とする光ディスク基板の製造方法。
8. 請求項６に記載の製造方法において、
   前記光ディスク基板は公称０．６ｍｍ薄肉基板であり、ＰＭＭＡ樹脂もしくはＰＣ樹脂としたことを特徴とする光ディスク基板の製造方法。

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