JP4383598B2 - Manufacturing method of injection molded body - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形体の製造方法に関する。さらに詳しくは、光磁気ディスク（ＬＭＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）等の光情報記録製品、電気コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタ等のコネクタ製品、あるいは半導体封止製品等の射出成形体の成形に有用な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネート樹脂やポリエステル樹脂の射出成形においては、ハイサイクル化、高精度化が進められており、これに対応できる成形技術の開発が望まれている。特に、光磁気ディスク、デジタルビデオディスク、コンパクトディスク等の記録媒体においては、記録密度を高めるための記録面の狭ランド／グループ化あるいは短ピット化が進められており、金型に対する転写性に優れた射出成形体の製造方法の開発が望まれている。しかしながら、従来の製造方法では、十分なる対応が困難で、転写性の低下（転写むら）、光学歪、残留応力による反り等の問題が生じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題の発生を防止すべく、本出願人は、特公平６−６３０９号及び特開平９−９９４５８号において、射出成形を行うときに超音波振動によって金型を共振させながら成形する方法を提案してきた。これら成形方法は、射出時に一定の振幅及び周波数の超音波振動を付与して金型を共振させるものであり、射出時における樹脂の流動性を向上させるといった点で優れた技術といえる。
【０００４】
一方、射出成形にあっては、射出時に金型を共振させることは樹脂の流動性を向上させることから好ましいが、冷却時に金型を共振させることは、樹脂の徐冷を妨げることになり、結果的に成形サイクルを長くする場合がある。しかしながら、上述した特公平６−６３０９号及び特開平９−９９４５８号で提案した射出成形方法では、樹脂冷却時における超音波振動による金型の共振の取り扱いについては特に考慮していなかった。
また、いずれの特許公報においても、得られた射出成形体自体については、特に言及しておらず、一方で金型に対する転写性に優れた射出成形体の検査方法も確立していないため、わずかな確率であるが、結果として転写性に優れた射出成形体を得ることが困難な場合が見られた。したがって、射出成形体が光情報記録基板等に用いられた際に、光情報の再現性に乏しい場合が見られた。
【０００５】
本発明は上記の事情にかんがみなされたものであり、射出成形時における金型の共振条件、すなわち共振の振幅の大きさおよび周波数あるいはいずれか一方を制御し、金型の共振条件を変化させながら射出成形を行うことにより、金型に対する転写性に優れた射出成形体を効率的に製造するための方法の提供を目的とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、発明者等が鋭意研究を行った結果、射出成形体における微細形状部の高さや、微細形状部の角部における角度、あるいは反りを制御することによって、金型に対する転写性に優れた射出成形体を検査、選別を含めて得ることができ、結果として、光情報記録基板等に用いた場合に、光情報の再現性に優れていることを見出した。また、射出成形の１サイクル中における金型の共振条件（振幅及び／又は周波数）を変化させ、射出成形サイクルの進行に合わせて希望の箇所や時期に振動を与えることによって高品質の射出成形体、例えば、光磁気ディスクやデジタルビデオディスク等を短いサイクルで成形できることを見出し、射出成形体の製造方法に関する本発明を完成させたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、表面に形成した高さ１００μｍ以下の微細形状部の高さをｈ１（ｍｍ）とし、射出成形に使用される金型における前記高さｈ１に対応する高さをＨとしたときに、前記高さｈ１と高さＨの比率ｈ１／Ｈが、０．９０≦ｈ１／Ｈ＜１．０の範囲内であり、
下記条件（１）〜（３）で定義される金型と射出成形体との誤差Ｌ／Ｍを、０．０１以下の値としてある射出成形体の製造方法であって、
超音波振動によって前記金型の全体又は一部を共振させるとともに、少なくとも射出時と冷却時で、前記金型の共振周波数を連続的又は段階的に変化させながら射出成形することを特徴とする射出成形体の製造方法。
条件
（１）前記金型内部における同一平面上の金型中心と端縁の２点をｍ１、ｍ２としたときに、ｍ１とｍ２との間の距離をＭとする。
（２）前記金型によって製造した射出成形体において、前記ｍ１、ｍ２に該当する射出成形体上の２点を、それぞれｎ１、ｎ２とする。
（３）前記ｍ１，ｍ２を含む平面に対応する基準平面内に前記ｎ１又はｎ２のいずれか一方を位置させた場合に、前記基準平面から前記ｎ２又はｎ１の他方までの距離をＬとする。
このように特定の微細形状部の高さを制御して射出成形体を製造することにより、結果として、金型に対する転写性に優れた射出成形体を得ることができる。また、このような微細形状部であれば、例えば、電子顕微鏡を用いて容易に測定（検査）することができ、転写性に優れた射出成形体のみを、迅速かつ正確に選別することが可能となる。
【０００８】
ここで、微細形状部の高さｈ１は、微細形状部が円柱、ｎ角錘（ｎは３以上の自然数）、直方体の場合、前記円柱又は直方体の非充填領域の開始点あるいはｎ角錘の頂点から、微細形状部を有する射出成形体表面に向かって垂線を引いたときのその長さである。より具体的には、例えば、図５（ａ）（ｂ）に示す距離が微細形状部の高さｈ１となる。
さらに、微細形状部が溝や穴の場合、溝や穴の最深部の深さがｈ１となる。
また、樹脂非充填部の高さｈ２は、金型内において樹脂が完全に充填して微細形状部を形成しないために、金型の角部に空隙が発生するが、微細形状部における前記空隙に相当する部分の高さを意味する。したがって、微細形状部が円柱状であれば、円柱の頂点付近において円柱が欠けた部分の垂直方向の長さがｈ２となる。より具体的には、例えば、図５に示す距離が樹脂非充填部の高さｈ２となる。なお、図５では、金型部分にハッチングを施している。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、表面に形成した高さ１００μｍ以下の角錘状微細形状部の頂部の角度をａ（°）とし、射出成形に使用される金型における前記角度ａに対応する角度をＡ（°）としたときに、前記角度ａと角度Ａの比率Ａ／ａが、０．９０≦Ａ／ａ＜１．０の範囲内であり、
下記条件（１）〜（３）で定義される金型と射出成形体との誤差Ｌ／Ｍを、０．０１以下の値としてある射出成形体の製造方法であって、
超音波振動によって前記金型の全体又は一部を共振させるとともに、少なくとも射出時と冷却時で、前記金型の共振周波数を連続的又は段階的に変化させながら射出成形することを特徴とする射出成形体の製造方法。
条件
（１）前記金型内部における同一平面上の金型中心と端縁の２点をｍ１、ｍ２としたときに、ｍ１とｍ２との間の距離をＭとする。
（２）前記金型によって製造した射出成形体において、前記ｍ１、ｍ２に該当する射出成形体上の２点を、それぞれｎ１、ｎ２とする。
（３）前記ｍ１，ｍ２を含む平面に対応する基準平面内に前記ｎ１又はｎ２のいずれか一方を位置させた場合に、前記基準平面から前記ｎ２又はｎ１の他方までの距離をＬとする。
このように特定の微細形状部における角部の角度を制御して射出成形体を製造することにより、結果として、金型に対する転写性のより優れた射出成形体を得ることができる。また、このような微細形状部であれば、例えば、電子顕微鏡を用いて容易に測定（検査）することができ、転写性に優れた射出成形体のみを、迅速かつ正確に選別することが可能となる。
【００１０】
ここで、角度Ａは、例えば、角錐状の微細形状部の頂部に対応する金型の頂部の角度で、金型側のピラミッドの頂点と底面の角部の隣り合う２つの頂点とを結ぶ２本の直線のなす角度と定義することができる。具体的には、図６に示す角度Ａが金型の頂部の角度Ａとなる。
なお、図６では、金型部分にハッチングを施している。また、上記のようにして角度Ａを定義した場合に前記微細形状部の角部の角度ａは、前記角度Ａをなす前記２本の直線と微細形状部の概形先とが交わる点から微細形状部の頂点まで引いた２本の直線のなす角度と定義することができる。具体的には、図６に示す角度ａが微細形状部における角度ａとなる。
【００１１】
また、本発明によれば、金型を利用して作製した平板状の射出成形体において、前記射出成形体上の任意の二点間の距離をＭ（ｍｍ）とし、前記二点間の高さの差をＬ（ｍｍ）としたときに、Ｌ／Ｍの比率を０．０１以下の値とすることが好ましい。
前記距離Ｍは、図７に示すように、金型（図７中仮想線で示す）における同一平面内にある任意の２点をｍ１、ｍ２としたときに、このｍ１とｍ２との間の距離をＭとして定義することができる。
また、前記金型から取り出した射出成形体（図７中実線で示す）において、前記ｍ１、ｍ２に該当する射出成形体上の２点を、それぞれｎ１、ｎ２とする。そして、前記金型内における前記ｍ１，ｍ２を含む平面と前記射出成形体との配置関係と一致するように、前記金型から取り出した前記射出成形体を任意の平面上に置く。そして、このような配置関係を満たす前記任意の平面を基準平面として、前記ｎ１又はｎ２のいずれか一方を前記基準平面内に位置させれば、前記基準平面から前記ｎ１又はｎ２の他方までの距離をＬと定義することができる。
このように任意の二点間における反りを制御して射出成形体を構成することにより、金型に対する転写性により優れた射出成形体を得ることができる。また、このような反りであれば、例えば、原子間力顕微鏡を用いて容易に測定（検査）することができ、転写性に優れた射出成形体のみを、迅速かつ正確に選別することが可能となる。
【００１２】
ここで、任意の二点は、例えば、円盤状の射出成形体では、円盤の中心点と端部とを選択することができる。この場合、二点間の距離Ｍは前記円盤の半径となる。より具体的には、例えば、図７に示す距離が任意の二点間の距離Ｍとなる。また、二点間の高さの差Ｌは、例えば円盤状の射出成形体における中心点の高さと、射出成形体における端部の高さとの差である。より具体的には、例えば、図７に示す距離が、任意の二点間における高さの差Ｌとなる。なお、二点間の高さの差Ｌは、図７に示すように、射出成形体を作製する際に使用する金型との関係においても規定することができる。すなわち、例えば円盤状の射出成形体における中心点は金型に接触し、距離Ｍだけ離れた地点の射出成形体における端部は金型面から距離Ｌだけ浮いている場合も、かかる距離Ｌを二点間の高さの差Ｌとすることができる。
【００１３】
また、本発明の射出成形体によれば、微細形状部が、突起状、溝状、円柱状、直方体状、円錐状、またはｎ角錐状（ｎは自然数）であることが好ましい。
このような射出成形体の形態とすることにより、より優れた金型の転写性を得ることができる。また、このように構成すると、微細形状部における高さの測定や角部の角度の測定が容易となる。
【００１４】
また、本発明によれば、射出成形体の形態が、円盤状、円柱状、直方体状、円錐状、またはｎ角錐状（ｎは自然数）であることが好ましい。このような射出成形体の形態とすることにより、光情報記録基板等の用途において、より優れた金型の転写性を得ることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、射出成形体の用途が、光情報記録基板であることが好ましい。このように本発明の射出成形体を用いることにより、光情報記録基板における再現性に優れた光情報の記録および取り出しを満足することができる。また、このような光情報記録基板であれば、転写性に優れ、光情報の再現性に優れた射出成形体のみを、迅速かつ正確に選別することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、超音波振動によって前記金型の全体又は一部を共振させるとともに、少なくとも射出時と冷却時で、前記金型の共振周波数を連続的又は段階的に変化させながら射出成形することを特徴としている。
これにより、金型の所定の箇所に対して所定の時期に、任意の振幅及び／又は周波数からなる共振を付与しながら成形を行い、転写むら等の少ない、金型に対する転写性に優れた射出成形体を短い成形サイクルで成形することができる。
【００１７】
なお、上述した射出成形体の製造方法において、共振の振幅は金型への樹脂射出時に最大とし、樹脂冷却時に最小とすることが好ましく、また、共振の周波数は金型への樹脂射出時に最大とし、樹脂冷却時に最小とすることが好ましい。このようにすると、キャビティへの樹脂の供給が円滑に行われるとともに、キャビティ内の樹脂の冷却が迅速に行われる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。
なお、本発明の実施形態は、多色成形、射出圧縮成形等の射出成形方法あるいはそれにより作製された射出成形体に適用することができる。さらに、成形機からの流動状態またはゴム様状態の成形材料を金型内に圧入し、所定の形状に賦形した後、射出成形体を取り出す形態の射出成形体の製造方法に適用することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態にかかる製造方法で成形した射出成形体の、特定の微細形状部の構成等について、詳細に説明する。
【００２０】
（１）この射出成形体は、以下のような第１の微細形状部および第２の微細形状部、あるいはいずれか一方の微細形状部を有することを特徴とする。
１）高さ１００μｍ以下の微細形状部であり、微細形状部の本来の高さ（微細形状部を形成するための金型の高さに等しい）をＨ（ｍｍ）とし、この高さＨから樹脂非充填部の高さｈ２を引いた値をｈ１（ｍｍ）としたときに、ｈ１／Ｈの比率が０．９０≦ｈ１／Ｈ＜１．０の範囲内の値である第１の微細形状部。
２）高さ１００μｍ以下の微細形状部であり、微細形状部の頂部における角度をａ（°）とし、該当する金型側の頂部の角度をＡ（°）としたときに、の比率が０．９０≦Ａ／ａ＜１．０の範囲内の値である第２の微細形状部。
【００２１】
ここで、微細形状部の高さを１００μｍ以下とするのは、この範囲外となると、表面凹凸性が大きくなり、光情報記録基板等の用途に適さない場合があるためである。また、第１の微細形状部において、ｈ１／Ｈの比率を０．９０〜１．０の範囲内の値とするのは、この範囲外となると、金型に対する転写性が低下し、光情報記録基板等に用いた場合に、光情報の再現性が低下する傾向があるためである。同様に、第２の微細形状部において、Ａ／ａの比率を０．９０〜１．０の範囲内の値とするのは、この範囲外となると、金型に対する転写性が低下し、光情報記録基板等に用いた場合に、光情報の再現性が低下する傾向があるためである。ただし、ｈ１／ＨおよびＡ／ａの比率をそれぞれ過度に１．０に近づけようとすると、金型からの離型が困難となったり、あるいは、歩留りが低下して経済的に不利となる。したがって、ｈ１／ＨおよびＡ／ａの比率をそれぞれ、０．９３〜０．９９の範囲内の値とするのがより好ましく、０．９５〜０．９８の範囲内の値とするのがさらに好ましい。
【００２２】
次に、微細形状部の形態について説明する。微細形状部の形態は、高さが１００μｍ以下であればとくに制限されるものではないが、突起状、溝状、円柱状、直方体状、円錐状、またはｎ角錐状（ｎは３以上の自然数）であることが好ましい。
このような射出成形体の形態とすることにより、より優れた金型の転写性を得ることができる。また、このように構成すると、微細形状部における高さの測定や角部の角度の測定が容易となる。例えば、微細形状部を三角錘や四角錘のピラミッド状とすることにより、微細形状部における高さＨ及び樹脂非充填部の高さｈ２の測定や、微細形状部における角部の角度ａや、微細形状部における接線がなす角度Ａの測定が正確かつ容易となる。具体的には、電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて容易に測定することができる。
【００２３】
なお、微細形状部は、射出成形体の一部に積極的に設けることも好ましいし、あるいは、射出成形体の一部を利用することも好ましい。例えば、光情報記録基板において、記録層が形成される以外の場所に、単数あるいは複数の微細形状部を設けても良いし、あるいは、光情報記録基板における記録層の表面凹面（レーザ孔等）を微細形状部とみなして、取り扱うことも好ましい。
【００２４】
（２）射出成形体の形態射出成形体の形態についてはとくに制限されるものではないが、円盤状、円柱状、直方体状、円錐状、またはｎ角錐状（ｎは自然数）であることが好ましい。このような射出成形体の形態とすることにより、より優れた金型の転写性を得ることができる。なお、円盤状の射出成形体としては、より具体的に光情報記録基板が挙げられる。
【００２５】
また、射出成形体の大きさについても特に制限されるものではないが、例えば円盤状の場合、直径を５０ｃｍ以下の値とするのが好ましい。この理由は、直径が５０ｃｍを超えると、反りが大きくなったり、あるいは、微細形状部の制御が困難となる場合があるためである。したがって、射出成形体の大きさにつき、例えば円盤状の場合において、直径を５〜３０ｃｍの範囲内の値とするのがより好ましい。
【００２６】
また、射出成形体の形態において、いわゆる反りを少なくすることが好ましい。この点、反りの指標として、射出成形体上の任意の二点間の距離をＭ（ｍｍ）とし、前記二点間の高さの差をＬ（ｍｍ）としたときに、Ｌ／Ｍの比率を０．０１以下の値とすることが好ましい。この理由は、かかるＬ／Ｍの比率が０．０１を超えると、著しく金型に対する転写性が低下し、光情報記録基板等に用いた場合に、光情報の再現性が低下する傾向があるためである。また、このような反りであれば、例えば、原子間力顕微鏡を用いて容易に測定（検査）することができ、転写性に優れた射出成形体のみを、迅速かつ正確に選別することが可能となる。
ただし、あまりに精度を要求すると、金型からの離型が困難となったり、あるいは、歩留りが低下し、経済的に不利となる。したがって、かかるＬ／Ｍの比率を、０．００８〜０．００００１の範囲内の値とするのがより好ましく、０．００５〜０．０００１の範囲内の値とするのがさらに好ましい。
【００２７】
（３）成形材料第１の実施形態の射出成形体に用いられる成形材料としては、プラスチック等の有機材料、無機高分子、樹脂をバインダーとしたセラミックスや金属粉末等の、成形時に若干の流動性を有する材料を挙げることができる。具体的なプラスチックとしては、たとえば、α−オレフィン系樹脂（ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，シンジオタクティクポリスチレン，塩化ビニル樹脂，ポリブテン，超高分子量ポリチレン，ポリメチルペンテン，アイオノマー，ポリブチレン等）、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、メタクリル系樹脂、フッソ系樹脂、メタクリレート−ブタジエン−スチレン系樹脂、アクリレート−アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、エチレン−ビニルアセテート系樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、液晶性ポリマー、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、スチレン−ブタジエン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー等の一種単独あるいは二種以上の組み合わせを挙げることができる。
【００２８】
また、これらの樹脂のうち、特に、ポリカーボネート系樹脂やメタクリル系樹脂は流動性に優れており、しかも透明性や耐熱性にも優れていることから、非晶性のポリオレフィン樹脂は、透明性に優れているとともに、特に安価であることから、それぞれ第１の実施形態における射出成形体の材料として好ましい。すなわち、光ディスク，光磁気ディスク，デジタルビデオディスクなどの光情報記録基板に適した成形材料として、ポリカーボネート系樹脂やポリメチルメタアクリレートなどのメタクリル系樹脂あるいは非晶性のポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。
また、ポリカーボネート系樹脂の粘度範囲は、５０〜１００ｇ／１０分（３００℃、１．２ｋｇｆ）であるのが好ましい。
【００２９】
また、これらの樹脂には、酸化安定剤，光安定剤，光吸収剤，着色剤，滑剤，離型剤などの添加剤や、タルク，炭酸カルシウム，ガラス繊維，炭素繊維などの充填剤，強化剤を添加することも好ましい。このような添加剤を添加することにより、射出成形体における微細形状部の制御が容易となったり、あるいは得られた射出成形体の機械的特性等を容易に向上させることができる。
【００３０】
次に、本発明の実施形態の射出成形体の製造方法を、その方法に用いる装置とともに、図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００３１】
（１）射出成形装置
[金型]
図１に示すように、本実施形態における装置の金型１としては、固定金型２と可動金型３とからなるものを用いることができ、これら固定金型２と可動金型３のパーティング面にキャビティ４が成形してある。このような金型１の材質としては、金属、セラミックス、グラファイト等を挙げることができる。
【００３２】
また、図１に示すように、本実施形態における装置の固定金型２としては、その形態として、中心軸にスプルー５を有する汎用のものを挙げることができる。成形機（図示せず）のノズル６は、スプルー５を介してキャビティ４に成形材料を射出供給する。スプルー５のノズル４との接触面は、固定金型２における超音波振動（変位波形）のほぼ節部（後述）に位置するようにすることが好ましい。この固定金型２は、固定金型保持部材２１を介して固定金型固定板２２に固定してある。ここで、固定金型保持部材２１は固定金型２のほぼ中央の外周を保持しており、この場合、固定金型２の振動の外部流出を抑えるため、固定金型２と固定金型保持部材２１は線接触による保持状態としてある。
【００３３】
また、図１に示すように、本実施形態における装置の可動金型３は、その形態として、前記固定金型２とほぼ同心に当接して配設される汎用のものを挙げることができる。この可動金型３も、可動金型保持部材３１を介して可動金型固定板３２に固定してある。この場合も、可動金型保持部材３１は可動金型３のほぼ中央の外周を保持するとともに、可動金型３の振動の外部流出を抑えるため、可動金型３と可動金型保持部材３１の間には防振材（図示せず）を入れて保持している。
【００３４】
なお、金型１は、図２に示すように、可動金型を二分割するとともにその内部にｎ波長共振体９を設けた構成としてもよい（ｎ＝０．５ｍ
ｍ：正の整数）。
この場合、ｎ波長共振体９は、前記可動金型３の内部に配設されるとともに、可動金型３の一部を構成するその一端部は、固定金型２，スプルー５出口側の端部とともにキャビティ４を形成する。
また、ｎ波長共振体９から発生する共振の腹部をキャビティ４の成形位置と一致させ、かつ、共振の節部を金型の固定位置（前記共振体の凸部または凹部（嵌合、固定部分））と一致させるように振動を与えることが好ましい。これにより、キャビティ部４の振動は大きく、嵌合、固定部分では振動が小さくて可動金型３への振動伝搬によるエネルギー損失を最小限に止めることができる。
【００３５】
[振動方向変換体]
図１に示すように、本実施形態における装置の共振体としては、後述する超音波振動子８からの振動の伝搬方向を９０度変換するＬ−Ｌ型の振動方向変換体７を用いている。なお、振動方向変換体７としては、上下、左右、後方のどの位置からでも振動を伝搬するものであってもよく、したがって、上記Ｌ−Ｌ型のもののほか、Ｌ−Ｌ−Ｌ型あるいはＲ−Ｌ型のものを用いることができる。
また、振動方向変換体７及びｎ波長共振体９としては、通常、金型１の材質として用いられるものを使用することができるが、超音波の伝達損失が少ない材質、例えばチタン合金、ジュラルミン等を用いることが好ましい。
【００３６】
[超音波発振器]
超音波発振器１０は、共振周波数をあらかじめ超音波振動子８の追尾可能な周波数となるように設計、製作しているので、成形機のノズル６をスプルー５に圧接させ、成形材料をスプルー５を介してキャビティ４に供給する場合の刻々の負荷変動に対する共振周波数の変化に対し常に追尾を行い、また必要電力の供給も刻々の変化に応じて必要量（最大出力以下）を供給するように設定することができる。
【００３７】
（２）射出成形方法
本実施形態の射出成形装置を用いて行う射出成形方法は、次のようにして実施する。すなわち、成形機から成形材料を金型１のスプルー５を介して金型のキャビティ４に供給し、射出する。このとき、超音波発振器１０からの高周波電力によって超音波振動子８を振動させ振動方向変換体７を介して金型全体又は一部をｎ波長共振（ｎ＝（１／２）ｍ，ｍ＝正の整数）させる。
なお、図２に示す射出成形装置を用いたときには、可動金型３内に振動によって共振するｎ波長共振体９を設け、これも超音波によってｎ波長共振させることが好ましい。
【００３８】
これらの場合、好ましくは、振動による共振の腹部を金型のキャビティの位置と一致させ、さらに好ましくは、その振動による共振の節部を、金型の固定位置に一致させ、金型全体又は一部を共振させつつ成形を行う射出成形装置を挙げることができる。金型の共振の振動モードとしては、縦振動，横振動，たわみ振動，径振動，回転振動等、公知の振動モードを用いることができるが、成形材料に均一に超音波振動を付与するためには縦振動モードが好ましい。
【００３９】
ここで、図１及び図２に示す振動方向変換体７において用いられる振幅は、大きい方がその効果を十分発揮できるため、金型の材質の疲労度に合わせて設定するのが望ましい。
したがって、振幅は、超音波発信器の高周波電力を制御することによって変化させることが可能となる。具体的には、金型１への樹脂射出時に共振の振幅を最大（例えば２０μｍ）とし、樹脂冷却時に共振の振幅を最小（例えば３μｍ）とする。この振幅の変化は、最大から最小（振幅０を含む）まで連続的にあるいは断続的に変化させることができる。また、振幅を変化させる金型１の位置は全体でもよく、またキャビティ４等金型１の一部とすることもできる。
ただし、最大の振幅は、発信器の出力、振動子形状、金型形状で決まる。また、最大振幅は、使用する金型材質で上限があり、例えばジュラルミンでは４０μｍ、チタン合金では１００μｍである。
【００４０】
また、超音波振動子８において用いられる振動周波数は、１（ＫＨｚ）〜１（ＭＨｚ）の範囲内の値が好ましく、１０（ＫＨｚ）〜１００（ＫＨｚ）の範囲内の値がより好ましく、さらに好ましくは、１５（ＫＨｚ）〜２５（ＫＨｚ）の範囲内の値である。この理由は、振動周波数が１（ＫＨｚ）未満となると、成形時の材料に超音波を有効に作用させることが困難となり、結果として所定形態の微細形状部、ひいては、金型に対する転写性に優れた射出成型体を得ることが困難となる場合があり、一方、振動周波数が１（ＭＨｚ）を超えると、逆に所定形態の微細形状部を形成することが困難となる場合があるためである。
【００４１】
次に、本発明の他の実施形態の製造方法及びその装置について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００４２】
（１）射出成形装置
[金型]
図３に示すように、本実施形態における装置の金型１は、先の実施形態の金型１と同様の構成となっている。したがって、ここでの説明は省略する。
【００４３】
[振動方向変換体]
本実施形態における装置は、図３及び図４に示すように、複数の超音波振動子８１，８２，８３を取り付けるため、Ｌ−Ｌ−Ｌ型の振動方向変換体７を用いているが、その他の条件は、図１に示す実施形態と同様の内容とすることが出来る。
【００４４】
[超音波振動子]
本実施形態の装置では、基本周波数の異なる三つの超音波振動子８１，８２，８３を振動方向変換体７の上部，下部，一側部にそれぞれ結合してある。ここで、上部，下部及び一側部の超音波振動子８１，８２及び８３の基本周波数は、一例として、それぞれ１５ＫＨｚ，１９ＫＨｚ，２３ＫＨｚとしてある。すなわち、この実施形態においても、先の実施形態と同様に、振動周波数を１（ＫＨｚ）〜１（ＭＨｚ）の範囲内の値とするのが好ましく、１０（ＫＨｚ）〜１００（ＫＨｚ）の範囲内の値とするのがより好ましく、さらに好ましくは、１５（ＫＨｚ）〜２５（ＫＨｚ）の範囲内の値である。
なお、成形条件によっては、基本周波数の異なる超音波振動子の数を二つ、あるいは四つ以上とすることも可能である。
【００４５】
[超音波発振器]
本実施形態の装置における超音波発振器１０は、先の実施形態のものと同様のものを用いるが、本実施形態装置では、超音波発振器１０からの高周波電力を成形機からの信号を取り込んだタイマーなどの切換手段（図示せず。）を介していずれか一つの超音波振動子に選択的に供給するようにしてある。
【００４６】
（２）射出成形方法
本実施形態の射出成形機を用いて行う射出成形方法は、共振の周波数及び振幅についての条件が異なる以外は、図１に示す実施形態の射出成形方法と同様である。また、成形の対象となる材料も同様である。したがって、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４７】
[振動周波数]
射出時に複数の超音波振動子８１，８２，８３から、例えば下部の超音波振動子８２を選択して、その超音波振動子８２に超音波発振器１０から高周波電力を供給し、冷却時には下部の超音波振動子８２から上部の超音波振動子８１に切換えて高周波電力を供給する。これにより、共振の周波数は、射出時には１９（ＫＨｚ）、冷却時には１５（ＫＨｚ）となる。このとき、選択する超音波振動子は、その基本周波数がなるべく近いものとすることが好ましい。
また、使用する周波数は、金型の大きさと材質で決定され、例えば外形φ１５０でジュラルミン（音速５１００ｍ／ｓｅｃ）製の金型を使用する場合は、１７ＫＨｚ（５１００ｍ／ｓｅｃ）／１５０（ｍｍ）／２＝１７０００（１／ｓｅｃ）＝１７ＫＨｚ）近傍の周波数を用いるのが好ましい。
【００４８】
[振幅]
この実施形態の場合も、振幅は大きい方が超音波の効果を十分発揮できるが、この場合も使用する金型における材質の疲労強度に合わせて設定するのが好ましい。例えば、金型がジュラルミンのときは、一例として、４０（μｍ）とするのが好ましい。
【００４９】
なお、複数の超音波振動子から選択した一つの超音波振動子に供給する高周波電力を制御することによって、振幅を変化させることも可能である。このようにすると、成形の一サイクル中に、第二実施形態における共振の周波数変化と、第一実施形態における共振の振幅変化をいっしょに行わせることが可能となり、より好適な条件で射出成形を行えることから好ましい。
【００５０】
［実施例］
図１に示すような射出成形機にＤＶＤ−ＲＯＭ用のスタンパを取り付けて、下記条件で射出成形を行い、転写性を評価した結果を表１に示す。
（１）超音波周波数：射出時１５ＫＨｚ 保圧、冷却時１９ＫＨｘ
（２）共振金型：１．５波長共振体
（３）振幅：５μｍ
（４）成形材料：ポリカーボネート（タフロンＭＤ１５００）
（５）成型品：直径１２０，厚さ０．６ｍｍの円盤、Ｈ＝０．２μｍ
［比較例］
射出時及び冷却時の周波数をともに１９ＫＨｚと一定にした以外は、実施例と同じである。上記の条件で転写性（ｈ１／Ｈ）を評価した結果を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の微細形状部を有し、前記微細形状部の高さや角部における角度を制御することにより、転写性に優れた射出成形体が得られた。特に、ＣＤやＤＶＤなどの光情報記録基板等において、優れた光情報の再現性が得られるようになった。
また、成形サイクルが短くなり、転写むら、転写不足がなくなるとともに、転写性に優れた射出成形体が効率的に得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の射出成形体の製造方法に用いるための射出成形装置の一例を示す部分断面図である。
【図２】 本発明の射出成形体の製造方法に用いるための射出成形装置の他の例を示す部分断面図である。
【図３】 本発明の射出成形体の製造方法に用いるための射出成形装置の一例を示す部分断面図である。
【図４】 図３に示す射出成形装置の超音波振動子と振動方向変換体とを示す斜視図である。
【図５】 本発明によって製造した射出成形体における頂部までの高さＨ，ｈ１及び非充填部の高さｈ２の関係を説明する図で、（ａ）は微細形状部が角錐状のものを、（ｂ）は微細形状部が円柱状又は角柱状のものを示している。
【図６】 本発明によって製造した射出成形体にかかり、微細形状部が角錐状のものである場合における頂部の角度Ａ，ａの関係を説明する図である。
【図７】 本発明によって製造した射出成形体にかかり、二点間の距離Ｍと高さの差Ｌとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 金型
２，２' 固定金型
３，３' 可動金型
４ キャビティ
５ スプルー
６ ノズル
７ 振動方向変換体
８（８１，８２，８３） 超音波振動子
９ ｎ波長共振体
１０ 超音波発振器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionManufacturing method of injection molded bodyAbout. More specifically, optical information recording products such as magneto-optical disk (LMD), digital video disk (DVD), and compact disk (CD), connector products such as electrical connectors and I / O connectors, or semiconductor encapsulated productsManufacturing method useful for molding of injection molded bodyAbout.
[0002]
[Prior art]
In the injection molding of a thermoplastic resin such as a polycarbonate resin or a polyester resin, high cycles and high precision have been promoted, and development of a molding technique that can cope with this has been desired. In particular, in recording media such as magneto-optical discs, digital video discs, compact discs, etc., the recording surface is narrowed / grouped or short pits are being promoted in order to increase the recording density, and the transferability to the mold is excellent. Development of a method for producing an injection molded body is desired. However, in the conventional manufacturing method, it is difficult to sufficiently cope with it, and problems such as transferability deterioration (transfer unevenness), optical distortion, warpage due to residual stress, and the like have occurred.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to prevent the occurrence of such a problem, the applicant of the present invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-6309 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-99458, a method of molding while resonating a mold by ultrasonic vibration when performing injection molding. Has been proposed. These molding methods resonate the mold by applying ultrasonic vibration having a constant amplitude and frequency at the time of injection, and can be said to be excellent techniques in that the fluidity of the resin at the time of injection is improved.
[0004]
On the other hand, in injection molding, it is preferable to resonate the mold at the time of injection because it improves the fluidity of the resin, but resonating the mold at the time of cooling hinders slow cooling of the resin, As a result, the molding cycle may be lengthened. However, in the injection molding method proposed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 6-6309 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-99458, no particular consideration has been given to the handling of mold resonance due to ultrasonic vibration during resin cooling.
In any of the patent publications, the obtained injection molded body itself is not particularly referred to, and on the other hand, an inspection method for an injection molded body excellent in transferability to a mold has not been established. As a result, there was a case where it was difficult to obtain an injection molded article having excellent transferability. Therefore, when the injection-molded product is used for an optical information recording substrate or the like, a case where the reproducibility of optical information is poor has been observed.
[0005]
The present invention has been considered in view of the above circumstances,During injection moldingInjection molding with excellent transferability to the mold by controlling the resonance condition of the mold in the mold, that is, the amplitude and / or frequency of the resonance and changing the resonance condition of the mold For the efficient production of the bodyPurpose of providing methodIt is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, as a result of intensive studies by the inventors, the transfer to the mold is controlled by controlling the height of the finely shaped portion in the injection molded article, the angle at the corner of the finely shaped portion, or the warp. It is possible to obtain an injection-molded body excellent in performance including inspection and sorting, and as a result, it is excellent in reproducibility of optical information when used for an optical information recording substrate or the like.I found it.In addition, by changing the resonance conditions (amplitude and / or frequency) of the mold during one cycle of injection molding and applying vibrations at desired locations and times in accordance with the progress of the injection molding cycle, a high quality injection molded body For example, the present inventors have found that a magneto-optical disk, a digital video disk, and the like can be molded in a short cycle, and have completed the present invention relating to a method for manufacturing an injection molded body.
[0007]
That is, in the present invention, the height of the finely shaped portion having a height of 100 μm or less formed on the surface is h1 (mm), and the height corresponding to the height h1 in the mold used for injection molding is H. Sometimes, the ratio h1 / H between the height h1 and the height H is in the range of 0.90 ≦ h1 / H <1.0,
The following conditions(1)-(3)The error L / M between the mold and the injection-molded body defined by is set to a value of 0.01 or lessA method for producing an injection molded body, comprising:
Injection characterized in that the whole or part of the mold is resonated by ultrasonic vibration and injection molding is performed while changing the resonance frequency of the mold continuously or stepwise at least during injection and cooling. Manufacturing method of a molded object.
conditions
(1)When the two points of the mold center and the edge on the same plane inside the mold are m1 and m2, the distance between m1 and m2 is M.
(2)In the injection molded body manufactured by the mold, two points on the injection molded body corresponding to m1 and m2 are n1 and n2, respectively.
(3)Let L be the distance from the reference plane to the other of n2 or n1 when either n1 or n2 is positioned in the reference plane corresponding to the plane including m1 and m2.
In this way, the injection molded body is controlled by controlling the height of the specific fine shape part.ManufacturingAs a result, an injection-molded article excellent in transferability to the mold can be obtained. In addition, with such a finely shaped part, for example, it can be easily measured (inspected) using an electron microscope, and only injection molded articles with excellent transferability can be quickly and accurately selected. It becomes.
[0008]
Here, the height h1 of the fine shape portion is such that when the fine shape portion is a cylinder, an n-sided pyramid (n is a natural number of 3 or more), and a rectangular parallelepiped, the starting point of the unfilled region of the cylinder or the rectangular parallelepiped It is the length when a perpendicular line is drawn from the apex toward the surface of the injection-molded body having a finely shaped portion. More specifically, for example, the distance shown in FIGS. 5A and 5B is the height h1 of the fine shape portion.
Furthermore, when the finely shaped portion is a groove or a hole, the depth of the deepest portion of the groove or hole is h1.
Further, the height h2 of the resin non-filled portion is that the resin is completely filled in the mold and does not form a fine shape portion, so that a void is generated at the corner of the mold. This means the height of the part corresponding to. Therefore, if the fine shape portion is cylindrical, the length in the vertical direction of the portion lacking the cylinder near the top of the cylinder is h2. More specifically, for example, the distance shown in FIG. 5 is the height h2 of the resin non-filled portion. In FIG. 5, the mold part is hatched.
[0009]
According to another aspect of the present invention,Of the pyramidal micro-shaped part with a height of 100 μm or lessThe top angle is a (°),injection moldingThe ratio A / a between the angle a and the angle A is in the range of 0.90 ≦ A / a <1.0, where A (°) is the angle corresponding to the angle a in the mold used for At the innerYes,
The following conditions(1)-(3)The error L / M between the mold and the injection-molded body defined by is set to a value of 0.01 or lessA method for producing an injection molded body, comprising:
Injection characterized in that the whole or part of the mold is resonated by ultrasonic vibration and injection molding is performed while changing the resonance frequency of the mold continuously or stepwise at least during injection and cooling. Manufacturing method of a molded object.
conditions
(1)When the two points of the mold center and the edge on the same plane inside the mold are m1 and m2, the distance between m1 and m2 is M.
(2)In the injection molded body manufactured by the mold, two points on the injection molded body corresponding to m1 and m2 are n1 and n2, respectively.
(3)Let L be the distance from the reference plane to the other of n2 or n1 when either n1 or n2 is positioned in the reference plane corresponding to the plane including m1 and m2.
In this way, the injection molded body is controlled by controlling the angle of the corner in the specific fine shape portion.ManufacturingAs a result, it is possible to obtain an injection-molded body with better transferability to the mold. In addition, with such a finely shaped part, for example, it can be easily measured (inspected) using an electron microscope, and only injection molded articles with excellent transferability can be quickly and accurately selected. It becomes.
[0010]
Here, the angle A is, for example, the angle of the top of the mold corresponding to the top of the pyramid-shaped fine part, and connects the apex of the pyramid on the mold side and the two adjacent apexes of the corner of the bottom. It can be defined as the angle formed by a straight line of books. Specifically, the angle A shown in FIG. 6 is the angle A of the top of the mold.
In FIG. 6, the mold part is hatched. In addition, when the angle A is defined as described above, the angle a of the corner of the fine shape portion is fine from the point where the two straight lines forming the angle A intersect with the rough shape of the fine shape portion. It can be defined as an angle formed by two straight lines drawn to the top of the shape portion. Specifically, the angle a shown in FIG. 6 is the angle a in the fine shape portion.
[0011]
Also,According to the present inventionIn a flat injection molded body produced using a mold, the distance between any two points on the injection molded body is M (mm), and the height difference between the two points is L (mm). ), The L / M ratio is preferably 0.01 or less.
As shown in FIG. 7, the distance M is between m1 and m2 when any two points in the same plane of the mold (shown by phantom lines in FIG. 7) are m1 and m2. The distance can be defined as M.
In the injection molded body taken out from the mold (shown by solid lines in FIG. 7), two points on the injection molded body corresponding to m1 and m2 are n1 and n2, respectively. Then, the injection molded body taken out from the mold is placed on an arbitrary plane so as to coincide with the arrangement relationship between the plane including the m1 and m2 in the mold and the injection molded body. Then, if any one of the n1 and n2 is located in the reference plane with the arbitrary plane satisfying such an arrangement relationship as a reference plane, the distance from the reference plane to the other of the n1 or n2 Can be defined as L.
Thus, by controlling the warpage between two arbitrary points to configure the injection molded body, it is possible to obtain an injection molded body that is superior in transferability to the mold. In addition, with such a warp, for example, it is possible to easily measure (inspect) using an atomic force microscope, and it is possible to quickly and accurately select only an injection molded article having excellent transferability. It becomes.
[0012]
Here, as the arbitrary two points, for example, in the case of a disk-shaped injection molded body, the center point and the end of the disk can be selected. In this case, the distance M between the two points is the radius of the disk. More specifically, for example, the distance shown in FIG. 7 is the distance M between any two points. The height difference L between the two points is, for example, the difference between the height of the center point in the disk-shaped injection molded body and the height of the end portion in the injection molded body. More specifically, for example, the distance shown in FIG. 7 is the height difference L between any two points. In addition, as shown in FIG. 7, the height difference L between the two points can also be defined in relation to the mold used when producing the injection molded body. That is, for example, when the center point of the disk-shaped injection-molded body is in contact with the mold and the end portion of the injection-molded body at a point separated by the distance M is floated by the distance L from the mold surface, the distance L is set. The height difference L between the two points can be set.
[0013]
Moreover, according to the injection-molded body of the present invention, it is preferable that the finely shaped portion has a protrusion shape, a groove shape, a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, a conical shape, or an n-pyramidal shape (n is a natural number).
By adopting such an injection-molded body, it is possible to obtain better mold transferability. Moreover, if comprised in this way, the measurement of the height in a fine shape part and the measurement of the angle of a corner part will become easy.
[0014]
Also,According to the present invention,The form of the injection-molded body is preferably a disc shape, a columnar shape, a rectangular parallelepiped shape, a conical shape, or an n-pyramidal shape (n is a natural number). By adopting such an injection-molded body, it is possible to obtain better mold transferability in applications such as optical information recording substrates.
[0015]
Also,According to the present invention,The use of the injection molded body is preferably an optical information recording substrate. Thus, by using the injection-molded article of the present invention, it is possible to satisfy the recording and extraction of optical information with excellent reproducibility on the optical information recording substrate. Further, with such an optical information recording substrate, it is possible to quickly and accurately select only an injection molded article having excellent transferability and excellent optical information reproducibility.
[0016]
Also,According to the present invention, the whole or a part of the mold is resonated by ultrasonic vibration, and at least at the time of injection and cooling, injection molding is performed while changing the resonance frequency of the mold continuously or stepwise.It is characterized by that.
As a result, molding is performed while giving resonance having an arbitrary amplitude and / or frequency to a predetermined location of the mold at a predetermined time, and there is little transfer unevenness, etc., and injection with excellent transferability to the mold. The molded body can be molded in a short molding cycle.
[0017]
In the above-described method for manufacturing an injection-molded article, the resonance amplitude is preferably maximized when the resin is injected into the mold and minimized when the resin is cooled, and the resonance frequency is maximized when the resin is injected into the mold. And is preferably minimized during the resin cooling. In this way, the resin is smoothly supplied to the cavity, and the resin in the cavity is rapidly cooled.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, regarding the embodiments of the present invention,Specificallyexplain.
In the present invention,The embodiment isThe present invention can be applied to injection molding methods such as multicolor molding and injection compression molding or injection molded articles produced thereby. Further, an injection molded body in a form in which a molding material in a fluid state or rubber-like state from a molding machine is press-fitted into a mold, shaped into a predetermined shape, and then an injection molded body is taken out.In manufacturing methodCan be applied.
[0019]
Hereinafter, the injection molded body molded by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention,The configuration and the like of the specific fine shape portion will be described in detail.
[0020]
(1)This injection molded bodyIt has the following 1st fine shape part and 2nd fine shape part, or any one fine shape part, It is characterized by the above-mentioned.
1) A fine-shaped part having a height of 100 μm or less, and the original height of the fine-shaped part (equal to the height of the mold for forming the fine-shaped part) is H (mm). When the value obtained by subtracting the height h2 of the resin non-filled portion is h1 (mm), the first fine ratio in which the ratio of h1 / H is a value within the range of 0.90 ≦ h1 / H <1.0. Shape part.
2) A fine shape portion having a height of 100 μm or less, and the ratio is 0 when the angle at the top of the fine shape portion is a (°) and the angle at the top of the corresponding mold side is A (°). Second fine shape portion having a value in the range of 90 ≦ A / a <1.0.
[0021]
Here, the reason why the height of the finely shaped portion is set to 100 μm or less is that if it falls outside this range, the surface irregularity becomes large and may not be suitable for applications such as an optical information recording substrate. Further, in the first fine shape portion, the h1 / H ratio is set to a value within the range of 0.90 to 1.0. This is because when used for a recording substrate or the like, the reproducibility of optical information tends to decrease. Similarly, in the second finely shaped portion, the ratio of A / a is set to a value within the range of 0.90 to 1.0. This is because when used for an information recording substrate or the like, the reproducibility of optical information tends to decrease. However, if the ratios of h1 / H and A / a are too close to 1.0, it is difficult to release from the mold, or the yield is lowered, which is economically disadvantageous. Therefore, the ratio of h1 / H and A / a is more preferably set to a value within the range of 0.93 to 0.99, and further preferably set to a value within the range of 0.95 to 0.98. preferable.
[0022]
Next, the form of the fine shape portion will be described. The shape of the fine-shaped portion is not particularly limited as long as the height is 100 μm or less, but is a protrusion, groove, column, cuboid, cone, or n-pyramid (n is a natural number of 3 or more) ) Is preferable.
By adopting such an injection-molded body, it is possible to obtain better mold transferability. Moreover, if comprised in this way, the measurement of the height in a fine shape part and the measurement of the angle of a corner part will become easy. For example, by making the fine shape portion a triangular pyramid or a quadrangular pyramid shape, the height H in the fine shape portion and the height h2 of the resin non-filled portion, the angle a of the corner in the fine shape portion, Measurement of the angle A formed by the tangent line in the finely shaped portion is accurate and easy. Specifically, it can be easily measured using an electron microscope or an optical microscope.
[0023]
In addition, it is also preferable to provide a fine shape part actively in a part of injection molded body, or it is also preferable to utilize a part of injection molded body. For example, in the optical information recording substrate, one or a plurality of fine shapes may be provided at a place other than where the recording layer is formed, or the surface concave surface (laser hole or the like) of the recording layer in the optical information recording substrate. It is also preferable to treat as a fine shape portion.
[0024]
(2) Form of injection-molded body The form of the injection-molded body is not particularly limited, but is preferably disk-shaped, columnar, rectangular parallelepiped, conical, or n-pyramidal (n is a natural number). . By adopting such an injection-molded body, it is possible to obtain better mold transferability. The disk-shaped injection-molded body is more specifically an optical information recording substrate.
[0025]
Further, the size of the injection-molded product is not particularly limited. For example, in the case of a disk shape, the diameter is preferably set to a value of 50 cm or less. This is because if the diameter exceeds 50 cm, warpage may increase or it may be difficult to control the finely shaped portion. Therefore, regarding the size of the injection molded body, for example, in the case of a disk shape, it is more preferable to set the diameter to a value within the range of 5 to 30 cm.
[0026]
Moreover, it is preferable to reduce so-called warpage in the form of an injection molded body. In this respect, as an index of warpage, when the distance between any two points on the injection-molded product is M (mm) and the height difference between the two points is L (mm), L / M The ratio is preferably set to a value of 0.01 or less. The reason for this is that when the L / M ratio exceeds 0.01, the transferability to the mold is remarkably lowered, and the reproducibility of the optical information tends to be lowered when used for an optical information recording substrate or the like. Because. In addition, with such a warp, for example, it is possible to easily measure (inspect) using an atomic force microscope, and it is possible to quickly and accurately select only an injection molded article having excellent transferability. It becomes.
However, if too high accuracy is required, it is difficult to release from the mold, or the yield is lowered, which is economically disadvantageous. Therefore, the L / M ratio is more preferably a value within the range of 0.008 to 0.00001, and even more preferably a value within the range of 0.005 to 0.0001.
[0027]
(3) Molding material As the molding material used in the injection molded product of the first embodiment, organic materials such as plastics, inorganic polymers, ceramics or metal powders using a resin binder, and some fluidity during molding The material which has can be mentioned. Specific plastics include, for example, α-olefin resins (polyethylene, polypropylene, polystyrene, syndiotactic polystyrene, vinyl chloride resin, polybutene, ultrahigh molecular weight polyethylene, polymethylpentene, ionomer, polybutylene, etc.), polyester resins. , Polyether resins, polycarbonate resins, polyamide resins, methacrylic resins, fluorine resins, methacrylate-butadiene-styrene resins, acrylate-acrylonitrile-styrene resins, acrylonitrile-styrene resins, acrylonitrile-butadiene-styrene resins Resin, polyacetal resin, cellulose resin, polyvinylidene chloride, chlorinated polyethylene, ethylene-vinyl acetate resin, polyurethane resin, silicon Resin, allyl resin, furan resin, liquid crystalline polymer, epoxy resin, polybutadiene resin, silicone resin, unsaturated polyester resin, amino resin, styrene-butadiene elastomer, polyester elastomer, polyethylene elastomer, urethane elastomer, vinyl chloride One type of elastomer or the like may be used alone or two or more types may be used in combination.
[0028]
Among these resins, in particular, polycarbonate resins and methacrylic resins are excellent in fluidity, and are also excellent in transparency and heat resistance. Since it is excellent and is particularly inexpensive, it is preferable as a material for the injection-molded body in the first embodiment. That is, it is preferable to use a polycarbonate resin, a methacrylic resin such as polymethyl methacrylate, or an amorphous polyolefin resin as a molding material suitable for an optical information recording substrate such as an optical disk, a magneto-optical disk, or a digital video disk.
Moreover, it is preferable that the viscosity range of a polycarbonate-type resin is 50-100 g / 10min (300 degreeC, 1.2 kgf).
[0029]
These resins also include additives such as oxidation stabilizers, light stabilizers, light absorbers, colorants, lubricants, mold release agents, fillers such as talc, calcium carbonate, glass fibers, and carbon fibers, and reinforcement. It is also preferable to add an agent. By adding such an additive, it is possible to easily control the fine-shaped portion of the injection-molded product, or to easily improve the mechanical characteristics and the like of the obtained injection-molded product.
[0030]
Next, the manufacturing method of the injection molded body of the embodiment of the present invention, together with the apparatus used for the method,This will be described with reference to FIGS.
[0031]
(1) Injection molding equipment
[Mold]
As shown in FIG. 1, the mold 1 of the apparatus in the present embodiment can be a fixed mold 2 and a movable mold 3, and the party of the fixed mold 2 and the movable mold 3 can be used. A cavity 4 is formed on the ring surface. Examples of the material of the mold 1 include metals, ceramics, and graphite.
[0032]
As shown in FIG. 1, as the fixed mold 2 of the apparatus in the present embodiment, a general-purpose one having a
[0033]
As shown in FIG. 1, the movable mold 3 of the apparatus according to the present embodiment can include a general-purpose mold that is disposed substantially concentrically with the fixed mold 2. This movable mold 3 is also fixed to a movable mold fixing plate 32 via a movable mold holding member 31. Also in this case, the movable mold holding member 31 holds the substantially outer periphery of the movable mold 3 and suppresses the outflow of vibration of the movable mold 3 to the outside of the movable mold 3 and the movable mold holding member 31. An anti-vibration material (not shown) is put in between and held.
[0034]
As shown in FIG. 2, the mold 1 may have a configuration in which the movable mold is divided into two and an n-wavelength resonator 9 is provided therein (n = 0.5 m).
m: positive integer).
In this case, the n-wavelength resonator 9 is disposed inside the movable mold 3 and one end part of the movable mold 3 is an end on the fixed mold 2 and
Further, the resonance antinode generated from the n-wavelength resonator 9 is made to coincide with the molding position of the cavity 4, and the resonance node is set to a fixed position of the mold (the protruding portion or the recessed portion (fitting, fixing portion of the resonator). It is preferable to apply vibration so as to coincide with ()). Thereby, the vibration of the cavity portion 4 is large, and the vibration is small at the fitting and fixing portions, so that energy loss due to vibration propagation to the movable mold 3 can be minimized.
[0035]
[Vibration direction change body]
As shown in FIG. 1, an LL type
In addition, as the
[0036]
[Ultrasonic oscillator]
Since the ultrasonic oscillator 10 is designed and manufactured in advance so that the resonance frequency becomes a frequency that can be tracked by the ultrasonic vibrator 8, the
[0037]
(2) Injection molding method
The injection molding method performed using the injection molding apparatus of the present embodiment is performed as follows. That is, the molding material is supplied from the molding machine to the mold cavity 4 through the
When the injection molding apparatus shown in FIG. 2 is used, it is preferable that an n-wave resonator 9 that resonates by vibration is provided in the movable mold 3, and this is also resonated by an ultrasonic wave by n wavelengths.
[0038]
In these cases, preferably, the vibration resonance resonance is made to coincide with the position of the cavity of the mold, and more preferably, the vibration resonance resonance is made to coincide with the fixed position of the mold, so that An injection molding apparatus that performs molding while causing the part to resonate can be given. As vibration modes for the resonance of the mold, known vibration modes such as longitudinal vibration, lateral vibration, flexural vibration, radial vibration, and rotational vibration can be used, but in order to uniformly apply ultrasonic vibration to the molding material. Is preferably in the longitudinal vibration mode.
[0039]
Here, the larger the amplitude used in the
Therefore, the amplitude can be changed by controlling the high frequency power of the ultrasonic transmitter. Specifically, the resonance amplitude is maximized (for example, 20 μm) when the resin is injected into the mold 1, and the resonance amplitude is minimized (for example, 3 μm) when the resin is cooled. This change in amplitude can be changed continuously or intermittently from maximum to minimum (including amplitude 0). The position of the mold 1 for changing the amplitude may be the entire position, or may be a part of the mold 1 such as the cavity 4.
However, the maximum amplitude is determined by the output of the transmitter, the vibrator shape, and the mold shape. Further, the maximum amplitude has an upper limit depending on the mold material to be used, for example, 40 μm for duralumin and 100 μm for a titanium alloy.
[0040]
Further, the vibration frequency used in the ultrasonic transducer 8 is preferably a value within a range of 1 (KHz) to 1 (MHz), more preferably a value within a range of 10 (KHz) to 100 (KHz), Preferably, it is a value within the range of 15 (KHz) to 25 (KHz). The reason for this is that when the vibration frequency is less than 1 (KHz), it becomes difficult to effectively apply ultrasonic waves to the material at the time of molding, and as a result, it is excellent in the fine shape portion of the predetermined form, and hence, the transferability to the mold. This is because it may be difficult to obtain an injection-molded body, and on the other hand, if the vibration frequency exceeds 1 (MHz), it may be difficult to form a finely shaped portion having a predetermined shape. .
[0041]
Next, about the manufacturing method and apparatus of other embodiments of the present invention,This will be described with reference to FIGS.
[0042]
(1) Injection molding equipment
[Mold]
As shown in FIG. 3, the mold 1 of the apparatus in this embodiment isPreviousIt has the same configuration as the mold 1 of the embodiment. Therefore, the description here is omitted.
[0043]
[Vibration direction change body]
As shown in FIGS. 3 and 4, the apparatus according to the present embodiment uses an LLL type
[0044]
[Ultrasonic transducer]
In the apparatus of this embodiment, three
Depending on the molding conditions, the number of ultrasonic transducers having different fundamental frequencies can be two, or four or more.
[0045]
[Ultrasonic oscillator]
The ultrasonic oscillator 10 in the apparatus of the present embodiment isPreviousAlthough the thing similar to the thing of embodiment is used, in this embodiment apparatus, it changes through switching means (not shown), such as a timer, which took in the signal from the molding machine the high frequency electric power from ultrasonic oscillator 10. One ultrasonic transducer is selectively supplied.
[0046]
(2) Injection molding method
The injection molding method performed using the injection molding machine of the present embodiment is shown in FIG. 1 except that the conditions for the resonance frequency and amplitude are different.EmbodimentThis is the same as the injection molding method. In addition, the material to be moldedThe sameis there. Therefore, detailed description here is omitted.
[0047]
[Vibration frequency]
For example, a lower
The frequency to be used is determined by the size and material of the mold. For example, when a mold made of duralumin (sound speed of 5100 m / sec) with an outer diameter of 150 is used, 17 KHz (5100 m / sec) / 150 (mm) / It is preferable to use a frequency in the vicinity of 2 = 17000 (1 / sec) = 17 KHz).
[0048]
[amplitude]
thisIn the case of the embodiment as well, the larger the amplitude, the better the effect of ultrasonic waves can be exhibited, but also in this case the fatigue strength of the material in the mold usedInIt is preferable to set them together. For example, when the mold is duralumin, for example, it is preferably 40 (μm).
[0049]
It is also possible to change the amplitude by controlling the high-frequency power supplied to one ultrasonic transducer selected from a plurality of ultrasonic transducers. In this way, during one molding cycle, the resonance frequency change in the second embodiment and the resonance amplitude change in the first embodiment can be performed together, and injection molding can be performed under more favorable conditions. It is preferable because it can be performed.
[0050]
[Example]
Table 1 shows the results of evaluating the transferability by attaching a stamper for DVD-ROM to the injection molding machine as shown in FIG.
(1) Ultrasonic frequency: 15KHz at injection, holding pressure, 19KHx at cooling
(2) Resonant mold: 1.5 wavelength resonator
(3) Amplitude: 5 μm
(4) Molding material: Polycarbonate (Taflon MD1500)
(5) Molded product: disk with a diameter of 120 and a thickness of 0.6 mm, H = 0.2 μm
[Comparative example]
It is the same as the embodiment except that the frequency at the time of injection and cooling is both constant at 19 KHz. The results of evaluating transferability (h1 / H) under the above conditions are shown in Table 1 below.
[0051]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the present invention,An injection molded article having a specific fine shape portion and having excellent transferability was obtained by controlling the height and angle of the fine shape portion. In particular, excellent optical information reproducibility can be obtained on optical information recording substrates such as CDs and DVDs.
Also,The molding cycle is shortened, transfer unevenness and transfer shortage are eliminated, and an injection molded article excellent in transferability can be efficiently obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionUsed in the manufacturing method of injection molded productsIt is a fragmentary sectional view showing an example of an injection molding device for.
FIG. 2 of the present inventionUsed in the manufacturing method of injection molded productsIt is a fragmentary sectional view which shows the other example of the injection molding apparatus for this.
FIG. 3 of the present inventionUsed in the manufacturing method of injection molded productsIt is a fragmentary sectional view showing an example of an injection molding device for.
4 is a perspective view showing an ultrasonic transducer and a vibration direction change body of the injection molding apparatus shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 shows the present invention.Manufactured byIt is a figure explaining the relationship between height H, h1 to the top part in injection molding, and height h2 of a non-filling part, (a) is a fine shape part is a pyramid shape, (b) is a fine shape part. A cylindrical or prismatic shape is shown.
FIG. 6Manufactured byIt is a figure explaining the relationship between the angles A and a of a top part when it applies to an injection molded object and a fine shape part is a pyramid shape.
FIG. 7Manufactured byIt is a figure which shows the relationship between the distance M between two points, and the height difference L concerning an injection molded object.
[Explanation of symbols]
1 Mold
2,2 'fixed mold
3,3 'movable mold
4 cavities
5 Sprue
6 nozzles
7 Vibration direction change body
8 (81, 82, 83) ultrasonic transducer
9 n wavelength resonator
10 Ultrasonic oscillator
Claims (4)
下記条件（１）〜（３）で定義される金型と射出成形体との誤差Ｌ／Ｍを、０．０１以下の値としてある射出成形体の製造方法であって、
超音波振動によって前記金型の全体又は一部を共振させるとともに、少なくとも射出時と冷却時で、前記金型の共振周波数を連続的又は段階的に変化させながら射出成形することを特徴とする射出成形体の製造方法。
条件
（１）前記金型内部における同一平面上の金型中心と端縁の２点をｍ１、ｍ２としたときに、ｍ１とｍ２との間の距離をＭとする。
（２）前記金型によって製造した射出成形体において、前記ｍ１、ｍ２に該当する射出成形体上の２点を、それぞれｎ１、ｎ２とする。
（３）前記ｍ１，ｍ２を含む平面に対応する基準平面内に前記ｎ１又はｎ２のいずれか一方を位置させた場合に、前記基準平面から前記ｎ２又はｎ１の他方までの距離をＬとする。 When the height of the finely shaped portion having a height of 100 μm or less formed on the surface is h1 (mm) and the height corresponding to the height h1 in the mold used for injection molding is H, the height The ratio h1 / H of h1 to height H is within the range of 0.90 ≦ h1 / H <1.0, or the angle of the top of the pyramidal fine shape portion with a height of 100 μm or less formed on the surface Is a (°), and an angle corresponding to the angle a in the mold used for injection molding is A (°), the ratio A / a of the angle a to the angle A is 0.90 ≦ A / a <1.0,
The error L / M between the mold and the injection molded body defined by the following conditions (1) to (3) is a method for producing an injection molded body having a value of 0.01 or less ,
Injection characterized in that the whole or part of the mold is resonated by ultrasonic vibration and injection molding is performed while changing the resonance frequency of the mold continuously or stepwise at least during injection and cooling. Manufacturing method of a molded object.
conditions
(1) When the two points of the mold center and the edge on the same plane in the mold are m1 and m2, the distance between m1 and m2 is M.
(2) In the injection-molded article manufactured by the mold, two points on the injection-molded article corresponding to m1 and m2 are n1 and n2, respectively.
(3) Let L be the distance from the reference plane to the other of n2 or n1 when either n1 or n2 is positioned in the reference plane corresponding to the plane including m1 and m2.
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