JP4028850B2

JP4028850B2 - ディスク基板の成形用金型

Info

Publication number: JP4028850B2
Application number: JP2004027466A
Authority: JP
Inventors: 利幸蛯名
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: TWI271296B; KR20050079213A; TW200526388A; US20050170034A1; CN1651214A; CN100361801C; JP2005219251A; US7074031B2; KR100684106B1

Description

本発明は、情報記録用のディスク基板を射出成形する際に用いられるディスク基板の成形用金型に関する。

ディスク基板の成形用金型は、型合わせした際にキャビティが形成される固定金型と可動金型からなっている。そして図３に示されるように、その少なくとも一方の金型における鏡面板２の表面２ａには、成形されるディスク基板に転写を行うためのスタンパ３が、内周スタンパホルダ４と外周スタンパホルダ５によって、その内周側と外周側が支持され取付けられている。内周スタンパホルダ４は、円筒形状をしており、外周には外周面４ａが形成され、一端面であるキャビティ形成面の外周部にはスタンパを支持する爪部材４ｂが形成されている。そして内周スタンパホルダ４は、前記外周面４ａがスタンパ３の中心開口側面３ａに当接され、前記爪部材４ｂが内周部３ｂを支持している。ところが内周スタンパホルダ４の外周面４ａのスタンパ当接面４ｃは、前記したようにスタンパ３の中心開口側面３ａに当接されているため、成形を重ねる間にスタンパ３の中心開口側面３ａとの摩擦等により摩耗が進行する。そして内周スタンパホルダ４の外周面４ａの摩耗が進行すると、スタンパ３が内周スタンパホルダ４に対して偏芯し、成形不良に繋がる。よって従来内周スタンパホルダ４は、外周面４ａにおけるスタンパ当接面４ｃの摩耗の進行のために、約１ヶ月に１度の割合で交換する必要があり、コストアップに繋がっていた。

一方内周スタンパホルダ４の摩耗を防止するものとしては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の図８には、内周スタンパホルダ４に相当するスタンパ固定用部材１２６の固定用爪部材１２７の裏面に金属化合物を被覆し、前記固定用爪部材１２７の摩耗を防止することが記載されている。しかし固定用爪部材１２７の裏面の被覆を行うものは、スタンパ３のスタンパ固定用部材１２６に対する偏芯を防止する効果はなく、スタンパ固定用部材１２６の耐用期間を延ばすことには繋がらないものであった。むしろ固定用爪部材１２７の裏面の被覆を行うことは、固定用爪部材１２７の裏面を被覆後の仕上加工が困難であるという問題があった。また特許文献１の図９には、光ディスクの厚み方向においてスタンパ固定用部材１２５に対してスタンパ１１１が接触する接触部分に、潤滑油等の第二保護層を形成することが記載されている。しかし特許文献１の図９のものは、実際にはスタンパ固定用部材１２５の摩耗の進行を食い止める効果は大きくなかった。更には前記スタンパ固定用部材１２５の外周に潤滑油を均等に塗布し、その状態を長時間に亘って保つことは困難であり、スタンパの固定位置が偏芯しやすいという問題や、潤滑油を塗布しすぎるとスタンパ表面に潤滑油が漏出するという問題があった。

特開平１０−３０２３２８号公報（請求項１、図７ないし図１０）

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、ディスク基板を射出成形する際に用いられるディスク基板の成形用金型において、内周スタンパホルダの耐用期間を延長することを目的としたディスク基板の成形用金型を提供することを目的とする。また前記に関連し、内周スタンパホルダの耐用期間の延長により、ディスク基板の製造コストを低減することのできるディスク基板の成形用金型を提供することを目的とする。更には近年ではディスク基板への記録可能な情報量が増加するにつれて、トラックピッチのより狭いディスク基板を成形することが求められ、それに比例して射出成形時のスタンパの位置が、正規の取付け位置から偏芯することによる成形不良の発生の可能性が増大している。よって本発明は、スタンパが摩耗することによる正規の取付け位置からの偏芯をより少なくするディスク基板の成形用金型を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のディスク基板の成形用金型は、固定金型と可動金型の少なくとも一方の金型にスタンパが支持されたディスク基板の成形用金型において、ニッケルまたはニッケル合金からなりポンチによって打抜かれた状態の中心開口側面を有するスタンパが吸引手段により鏡面板の表面へ支持されるとともに、前記スタンパの内周部を支持する内周スタンパホルダは、ステンレス鋼からなり、スタンパの前記中心開口側面に当接する外周面のみが、チタン窒化物、ＴｉＣ、硬質クロム、およびタングステンカーバイトのいずれかにより耐摩耗加工され、爪部材の裏面は耐摩耗加工が行われていないことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のディスク基板の成形用金型は、請求項１において、耐摩耗加工は、ＴｉＮコーティングであることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のディスク基板の成形用金型は、請求項１または請求項２において、耐摩耗加工は、鏡面板と対向する対向面の一部まで加工されていることを特徴とする。

本発明は、ディスク基板の成形用金型におけるスタンパを支持する内周スタンパホルダの、少なくともスタンパの中心開口側面に当接する外周面が、耐摩耗加工されているので、内周スタンパホルダの耐用期間を延長することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を実施するディスク基板の成形用金型の要部断面図である。図２は、本発明の可動金型の要部拡大断面図である。図３は、従来の可動金型の要部拡大断面図である。図２と図３において、同一の符号で示す部材同士は同一の目的と機能を有する。

図１に示されるように、固定金型６は、断熱板７を介して図示しない射出成形機の固定盤に取付けられる固定型板８と、固定型板８の反断熱板７面に固定裏板９を介して固着される固定鏡面板１０と、固定型板８、固定裏板９、および固定鏡面板１０の中心開口に嵌挿されたゲートインサート１１と、スプルブッシュ１２および位置決板１３と、固定裏板９および固定鏡面板１０の外周端面に嵌挿され固定型板８に固着される固定外周リング１４等からなる。

図１、図２に示されるように、射出成形機の可動盤に取付けられる可動金型１は、図示しない可動型板と、可動型板の固定金型６側の面に固着される中間板１５と、中間板１５の固定金型６側の面に可動裏板１６を介して固着される可動鏡面板２と、可動鏡面板２の固定鏡面板１０と対向する表面２ａに配設されるスタンパ３と、スタンパ３の外周部３ｃを支持して可動鏡面板２に支持させる外周スタンパホルダ５と、中間板１５、可動裏板１６および可動鏡面板２の中心開口に遊挿されスタンパ３の中心開口側面３ａに当接して前記スタンパ３を可動鏡面板２に支持させる支持部材としての内周スタンパホルダ４と、内周スタンパホルダ４の内孔を案内し可動型板に固着されるステーショナリスリーブ１７と、ステーショナリスリーブ１７の内孔に嵌挿され軸方向に摺動自在のエジェクタ１８と、エジェクタ１８の内孔に嵌挿され軸方向に摺動自在のオスカッタ１９と、オスカッタ１９の内孔に嵌挿され軸方向に摺動自在の突出ピン２０と、可動裏板１６および可動鏡面板２の外周端面に嵌挿され中間板１５に固着される可動外周リング２１と、内周スタンパホルダ４を軸方向に進退駆動させる図示しない回動手段等からなる。可動金型１は、上記固定金型６と型合わせされてディスク基板用成形金型を構成し、両者の間にキャビティ２２が形成される。

スタンパ３は、ニッケルまたはニッケル合金からなり、そのビッカース硬度はＨｖ３００ないしＨｖ４００である。またスタンパ３は、厚さが０．２ｍｍないし０．３ｍｍ程度のドーナツ状板状体であり、その表面には、成形されるディスク基板に転写を行う転写面３ｄが形成されている。またスタンパ３の中心位置には、略真円形の中心開口が形成され、中心開口の内周壁には中心開口側面３ａが形成されている。そしてスタンパ３は、内周スタンパホルダ４と外周スタンパホルダ５および図示しない吸引手段により可動鏡面板２の表面２ａから浮上がらないように支持されている。スタンパ３は消耗品であるので、所定の成形回数毎に交換されるが、スタンパ３を交換する際は、内周スタンパホルダ４および外周スタンパホルダ５を外してスタンパ交換が行われる。なお本実施形態ではスタンパ３は、可動金型１のみに取付けられているが、可動金型１と固定金型６の少なくとも一方に配設されたものであればよい。

内周スタンパホルダ４は、スタンパ３の中心開口に挿通されスタンパ３を支持する円筒状部材であり、他の可動鏡面板２等の金型部材と同様に、クロムを含む１３Ｃｒ系ステンレス鋼、更に詳しくはＳＵＳ４２０Ｊ２（ビッカース硬度Ｈｖ５５０ないしＨｖ５８０）が用いられている。内周スタンパホルダ４は、その一端面４ｄにスタンパ３の内周部３ｂに係合してスタンパ３を支持する爪部材４ｂが備えられている。爪部材４ｂは、キャビティ形成面である内周スタンパホルダ４の一端面４ｄから固定金型６側に突出するとともに、外周側に拡径して形成されており、爪部材４ｂの裏面がスタンパ３の内周部３ｂの表面と対向してスタンパ３を支持する。また内周スタンパホルダ４の他端部の外周面４ａには雄螺子４ｅが螺設され、その雄螺子４ｅは歯車２３の内周に螺設された雌螺子と螺合されている。そして内周スタンパホルダ４の他端部の他端面４ｆが、ステーショナリスリーブ１７の当接面１７ａと当接して内周スタンパホルダ４の位置決めがなされる。そして内周スタンパホルダ４は、その外周面４ａが可動鏡面板２等の中心開口に遊挿され、外周面４ａのスタンパ当接面４ｃが前記スタンパ３の中心開口側面３ａと少なくとも成形時の熱膨張した際には当接されるようになっている。よって内周スタンパホルダ４は、その外周面４ａにより、スタンパ３が可動鏡面板２の表面２ａに沿った方向に対して偏芯しないよう位置決めして取付けることができ、また爪部材４ｂによって可動鏡面板２の表面２ａからスタンパ３が浮上がらないように取付けることが可能である。

そして本発明では内周スタンパホルダ４は、スタンパ３の中心開口側面３ａと当接する外周面４ａのスタンパ当接面４ｃに、摩耗を防止するための耐摩耗加工がなされている。本実施形態では、内周スタンパホルダ４の爪部材４ｂの裏面を除く外周面４ａに爪部材４ｂの裏面との境界線４ｇから２ｍｍに亘って帯状に耐摩耗加工層Ｃが形成されている。しかし少なくともスタンパ３の中心開口側面３ａに当接するスタンパ当接面４ｃである幅０．２ｍｍないし０．４ｍｍの帯状の部分に耐摩耗加工がなされていればよいが、加工の容易さや、耐摩耗コーティング材の外周面４ａからの剥離の可能性を考えるともう少し広く可動鏡面板２と対向する対向面４ｈの一部まで耐摩耗加工をした方が望ましい。また爪部材４ｂの裏面については、特に耐摩耗加工を行わなくてもよい。

本実施形態では内周スタンパホルダ４への耐摩耗加工は、ビッカース硬度がＨｖ３０００ないしＨｖ５０００、取付前の未使用時の静摩擦係数０．１０であるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）による加工がなされている。ＤＬＣによる耐摩耗加工層Ｃの形成は、１μｍないし５μｍの厚さにコーティングされ、ダイヤモンドペースト等を使用して仕上研磨加工がなされ、内周スタンパホルダ４の外周面４ａの外径が所定値になるように寸法出しして行われる。この耐摩耗加工層Ｃの寸法出しについては、ダイヤモンドペーストを使用した方法以外の方法で物理的に表面処理するものでもよい。なお図２において、耐摩耗加工層Ｃについては誇張して厚みを示しているが、実際は外周面４ａに前記した厚さにコーティングされ、更に仕上加工されているので、内周スタンパホルダ４を可動鏡面板２の中心開口に挿通する際に影響があるような厚さではない。また内周スタンパホルダ４の外周面４ａに予め僅かに小径の段部を形成し、その部分にＤＬＣ等の耐摩耗加工層Ｃを形成するようにしてもよく、摩耗の進行した内周スタンパホルダ４に再び耐摩耗加工をすることもできる。

また前記ＤＬＣに代わるコーティング材として、ＴｉＮ（ビッカース硬度Ｈｖ１０００ないしＨｖ１４００、未使用時の静摩擦係数０．４５）をはじめ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣｒＮ、ＴｉＡＬＮ等のチタン窒化物や、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の珪素窒化物、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ等のその他の窒化物をコーティングしてもよい。またＳｉＣやＴｉＣ等の炭化物をコーティングしてもよい。更には、硬質クロムメッキ（ビッカース硬度Ｈｖ１０００ないしＨｖ１２００、取付前の静摩擦係数０．１６）をはじめ、ＷＣＣ（タングステンカーバイトコーティング）等の金属メッキを行ってもよい。更に前記コーティングを組合せて復層の耐摩耗加工層Ｃを形成してもよい。その場合、ＴｉＮのように比較的ステンレス鋼の熱膨張率に近いコーティング材を下層にコーティングしてから、ＤＬＣのような熱膨張率が低いコーティング材を表層にコーティングすることが望ましい。これらのコーティングは、ＰＶＤ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等による蒸着や、陰極スパッタリング、金属溶射、および電気メッキ等により行われ、耐摩耗加工層Ｃの厚さが１μｍないし１０μｍ（硬質クロムメッキについては厚さが１００μmないし３００μm）の範囲でコーティングが行われる。

なお内周スタンパホルダ４への耐摩耗加工において、コーティング材の硬度が高い方が、内周スタンパホルダ４の耐用期間を延ばすためによいことは当然であるが、静摩擦係数が低いこともスタンパ３の中心開口側面３ａの摩耗を防止し、内周スタンパホルダ４に対するスタンパ３の偏芯を防止するためには重要である。よって本発明では内周スタンパホルダ４が未使用時の静摩擦係数が０．２０以下のコーティング材を用いることがより望ましい。前記のような点から、ＤＬＣは、硬度が高く摩擦係数が低いので、内周スタンパホルダ４の耐摩耗加工に用いるには好適である。そして可動鏡面板２の表面２ａにＤＬＣ等をコーティングする技術は公知であるが、内周スタンパホルダ４の外周面４ａにＤＬＣをコーティングすることにより、スタンパ３の偏芯防止および内周スタンパホルダ４の耐用期間の延長という顕著な効果を上げることができる。

そして本発明においては、前記ＤＬＣをコーティングした内周スタンパホルダ４を用い、外周面４ａに何も塗布しないでディスク基板の射出成形を行うことができる。ただし本発明において他の静摩擦係数が比較的高いコーティング材を使用するときは、内周スタンパホルダ４の外周面４ａに、鉱物油等の潤滑材を微量塗布することにより、より一層静摩擦係数を低下させるようにしてもよい。そして従来１ヶ月程度で内周スタンパホルダ４の外周面４ａが摩耗し交換が必要であったものが、内周スタンパホルダ４にＤＬＣをコーティングしたことにより、２ヶ月以上使用可能となった。

また本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもない。例えば内周スタンパホルダ４については、スタンパ３の内周部３ｂの表面から突出した爪部材４ｂが形成されたものに限定されず、スタンパ３を取付けた際、スタンパ３の内周部３ｂの表面と、爪部材４ｂの表面がほぼ同一高さのものでもよい。そして内周スタンパホルダ４の爪部材４ｂがテーパ状に拡径されている場合は、爪部材の裏面がスタンパ当接面を兼ねるので、爪部材の裏面に前記コーティングが行われる。また本実施形態ではスタンパ３は、中心開口をポンチによって打抜かれた状態のものを使用しているが、スタンパ３の中心開口側面３ａについても耐摩耗加工や摩擦係数を低下させる加工を行い、より一層スタンパ３の偏芯を防止するようにしてもよい。

本発明を実施するディスク基板の成形用金型の要部断面図である。本発明の可動金型の要部拡大断面図である。従来の可動金型の要部拡大断面図である。

符号の説明

１可動金型
２可動鏡面板
２ａ表面
３スタンパ
３ａ中心開口側面
３ｂ内周部
３ｃ外周部
３ｄ転写面
４内周スタンパホルダ
４ａ外周面
４ｂ爪部材
４ｃスタンパ当接面
４ｄ一端面
４ｅ雄螺子
４ｆ他端面
４ｇ境界線
４ｈ対向面
５外周スタンパホルダ
６固定金型
７断熱板
８固定型板
９固定裏板
１０固定鏡面板
１１ゲートインサート
１２スプルブッシュ
１３位置決板
１４固定外周リング
１５中間板
１６可動裏板
１７ステーショナリスリーブ
１８エジェクタ
１９オスカッタ
２０突出ピン
２１可動外周リング
２２キャビティ
２３歯車
Ｃ耐摩耗加工層

Claims

固定金型と可動金型の少なくとも一方の金型にスタンパが支持されたディスク基板の成形用金型において、
ニッケルまたはニッケル合金からなりポンチによって打抜かれた状態の中心開口側面を有するスタンパが吸引手段により鏡面板の表面へ支持されるとともに、
前記スタンパの内周部を支持する内周スタンパホルダは、ステンレス鋼からなり、スタンパの前記中心開口側面に当接する外周面のみが、チタン窒化物、ＴｉＣ、硬質クロム、およびタングステンカーバイトのいずれかにより耐摩耗加工され、爪部材の裏面は耐摩耗加工が行われていないことを特徴とするディスク基板の成形用金型。
前記耐摩耗加工は、ＴｉＮコーティングである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用金型。
前記耐摩耗加工は、鏡面板と対向する対向面の一部まで加工されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスク基板の成形用金型。