JP2001126323A - 光ディスク及び光ディスク用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形基板における偏芯量を低減し、かつ
安定させる。 【解決手段】 スタンパの信号パターン面を転写した射
出成形基板を用いる光ディスクにおいて、その基板に転
写された転写信号パターン面におけるデータ信号領域よ
り内径側の基板段差に対する転写信号パターン面の外径
の偏芯量（ｃ）が０〜４０μｍの範囲に規制され、かつ
基板の透孔の内径に対する基板の外径の偏芯量（ｂ）が
０〜４０μｍの範囲に規制され、それぞれの偏芯の方向
が周方向において１３０〜２３０°の範囲内にあること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク及び光
ディスク用基板の製造方法に係り、特にスタンパの信号
パターン面を転写した射出成形基板を用いる光ディス
ク、ならびに射出成形された基板の中央孔を金型内に設
けたカットパンチで打ち抜いて形成する光ディスク用基
板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】成形金型のキャビティ近傍の要部断面を
スタンパ保持方法の種類に分けて図５（ａ）〜（ｄ）に
示す。固定金型１の鏡面と該固定金型１に対峙した可動
金型２の鏡面が閉鎖されたときに形成されるキャビティ
３に、スプール４から注入される溶融樹脂を充填するこ
とにより、片面にスタンパ５の信号パターン面が転写さ
れた基板が射出成形される。この基板には、スタンパ５
の転写により同心円状または螺旋状の微細なプリピット
やプリグルーブを有する転写信号パターン面が形成され
る。スタンパ５の内周部は、スタンパ内周押さえ６によ
って固定されている。

【０００３】図５（ａ），（ｂ）に示す金型は、外周リ
ング７がスタンパ５の外周部を可動金型２あるいは固定
金型１に固定し、それに対峙する固定金型１あるいは可
動金型２が外周リング７の内径部に入り込んでキャビテ
ィを形成する、いわゆる印籠タイプの金型で、図５
（ａ）はスタンパ５を可動金型２側に、図５（ｂ）はス
タンパ５を固定金型１側に保持した場合を示す。

【０００４】図５（ｃ），（ｄ）は、外周リング７がス
タンパ５と反対側の金型に保持され、金型が閉鎖される
ことでスタンパ５と接するタイプで、スタンパ５の外周
面はそれが取り付けられた金型に真空吸引や磁石により
取り付けられる。図５（ｃ）はスタンパ５を可動金型２
側に保持して外周リング７を固定金型１に設けた場合、
図５（ｄ）はスタンパ５を固定金型１側に保持して外周
リング７を可動金型２に設けた場合を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】各タイプの金型ともに
成形後の基板は、可動金型２側に設けられたカットパン
チ８が固定金型１側に突出することで透孔が打ち抜き形
成される。その打ち抜きにより形成された透孔とスタン
パの転写によって形成された転写信号パターン面の偏芯
量は小さくコントロールする必要があるが、特に光ディ
スクの高速回転化や狭トラックピッチ化に伴い製品の仕
様が厳密になり、従来の成形金型ではその厳密な仕様に
合格する製品を安定生産することが困難になっている。

【０００６】それについて図５（ｃ）の金型を例にとり
図４を用いて説明する。カットパンチ８による打ち抜き
時に固定金型１と可動金型２の芯がずれた場合やカット
パンチ８が偏芯した場合、カットパンチ８は可動金型２
に対し偏芯して固定金型１内に入り込む。そのとき転写
信号パターン面における外径Ｄの中心位置を△、基板の
透孔の内径すなわちそれを決定するカットパンチ８の外
径面Ａの中心位置を●とすると、この△と●の距離（△
−●）が基板の偏芯量となる。その際、基板の外径Ｃの
中心位置を■とすると、基板の透孔の内径の中心位置●
から■がずれる方向は△がずれる方向と略同じ方向にな
る。

【０００７】前記基板の偏芯量である△−●は固定金型
１と可動金型２の相対的な芯ずれ、カットパンチ８の芯
ずれ、スタンパ内周押さえ６とスタンパ５の内径のがた
等の複合要因で決まるが、特にカットパンチ８の芯ずれ
を完全に抑えることは構造上非常に困難である。

【０００８】可動金型２とカットパンチ８とのクリアラ
ンスを無くすようにリティーナ等でガイドしても、金型
の冷間時にはずれが生じないものの、熱膨張差等により
カットパンチ８が傾き、芯のずれる可能性が高い。さら
に固定金型１と可動金型２の相対的な芯ずれを完全に抑
えるのも困難である。

【０００９】このようにカットパンチ８に対する金型の
偏芯（■−●や□−●、ここで□はスタンパ内周押さえ
６の外径Ｂの中心位置を表す）〕は略同じ方向にずれる
か、金型の嵌合部品公差が厳密でなければバラバラの方
向にずれることになる。

【００１０】前記基板の偏芯量を少なくするため、例え
ばスタンパ内周押さえを偏芯加工させ、基板の偏芯量が
最小になるようにスタンパを金型に取り付けるという提
案がある（例えば特開昭６２−１５４５５９号公報参
照）。しかし本発明者らの検討によれば、前述の方法で
は、スタンパ押さえがスタンパを押さえる面積に偏りが
生じるため摩耗粉が発生したり、ガス逃げが不均等にな
るためフローマークが出やすくなるという弊害が生じ
た。

【００１１】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、基板の偏芯量が低減できた光ディスク及び
光ディスク用基板の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の手段は、スタンパの信号パターン面を転写し
た射出成形基板を用いる光ディスクにおいて、その基板
に転写された転写信号パターン面におけるデータ信号領
域より内径側の基板段差に対する転写信号パターン面の
外径の偏芯量（ｃ）が０〜４０μｍの範囲に規制され、
かつ基板の透孔の内径に対する基板の外径の偏芯量
（ｂ）が０〜４０μｍの範囲に規制され、それぞれの偏
芯の方向が周方向において１３０〜２３０°の範囲内に
あることを特徴とするものである。

【００１３】また第２の手段は、第１の手段の光ディス
クにおいて、基板の透孔の内径に対する転写信号パター
ン面の外径の偏芯量（ａ）が０〜２０μｍの範囲に規制
されていることを特徴とするものである。

【００１４】また第３の手段は、信号パターン面を形成
したスタンパを金型内に設置し、その金型のキャビティ
内に溶融樹脂を充填して前記スタンパの信号パターン面
を片面に転写して射出成形基板を作製する光ディスク用
基板の製造方法において、前記基板の透孔を打ち抜き形
成するカットパンチを可動金型内に移動可能に設け、そ
のカットパンチに対する固定金型の芯ずれ方向を周方向
に３０°以内に規制して、その偏芯方向と反対側に内径
を偏芯させたスタンパを金型に取り付け、前記金型のキ
ャビティ内に溶融樹脂を充填して成形基板を作製し、そ
の後に前記カットパンチを固定金型側に突出して成形基
板に透孔を形成したことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態におけ
る成形金型のキャビティ近傍における要部断面図と基板
の各中心位置の説明図、図２は同じくその成形金型の説
明図である。

【００１６】まず成形金型の構成について説明する。こ
の実施の形態に係る成形金型はスタンパ５が可動金型２
側に配置され、スタンパ５の内周部はスタンパ内周押さ
え６により固定され、スタンパ５の外周部は可動金型２
側に取り付けられた金型に真空吸引や磁石により取り付
けられる。

【００１７】固定金型１と可動金型２と外周リング７に
より形成されるキャビティ３に、スプール４から注入さ
れる溶融樹脂を充填することにより、片面にスタンパ５
の信号パターン面が転写された基板が射出成形される。
この基板には、スタンパ５の転写により同心円状または
螺旋状の微細なプリピットやプリグルーブを有する転写
信号パターン面が形成される。スタンパ５には、ＤＶＤ
−ＲＡＭフォーマット（両面５．２ＧＢ仕様、片面２．
６ＧＢ）を用い、キャビティ厚みは０．６ｍｍとした。

【００１８】カットパンチ８は、可動金型２とボールリ
ティーナ２０１でガイドされ、ガイド部のクリアランス
は成形時に略零になるよう設計されるのが望ましく、そ
れはカットパンチ８や移動金型２の設定温度により設定
される。つまり、カットパンチ８及び可動金型２、さら
にはリティーナ２０１の熱膨張差を考慮し、クリアラン
スを設けるのか、圧入にするか決定されるのが望まし
い。

【００１９】本実施形態では、カットパンチ８よりも可
動金型２の鏡面設定温度を１０°Ｃ高くし、リティーナ
２０１に用いるガイド用の剛球２０２の外径を数種類変
更しながら、成形後におけるカットパンチ８の偏芯を測
定することにより、最も偏芯量が安定した条件であるガ
イドクリアランス５±５〔μｍ／直径〕を設計値として
いる。金型の偏芯量の測定は３次元測定器により行っ
た。この実施形態では前記設計値におけるカットパンチ
８の可動ガイドリング１０基準に対する偏芯量（０−
Ｐ）が１０μｍ以内で、その偏芯方向における周方向角
度のばらつきが１０°以内であることを確認した。

【００２０】固定金型１側に固定側ガイドリング９を設
け、可動金型２側に固定側ガイドリング９に外嵌する可
動側ガイドリング１０を設けて、型締め時に固定側ガイ
ドリング９と可動側ガイドリング１０を嵌合させる調芯
ガイドリング方式を採用している。そしてガイドリング
９，１０の突当面における相対温度差が５℃以内になる
ように、それぞれ温度調整回路１０１，１０２で制御さ
れる。図２に示す１０３は成形材固定プラテン、１１０
はノズルである。

【００２１】ガイドリング９，１０のテーパークリアラ
ンスは、成形時の熱膨張差も考慮して設計する必要があ
り、本実施形態では成形型締め時、つまり両ガイドリン
グ９，１０が完全に突き当たった状態で、ガイドリング
９，１０の全周において０〜１０〔μｍ／直径〕の圧入
になるよう設計されている。

【００２２】スタンパ５の内径は転写信号パターン面の
外径に対し０〜４０μｍの偏芯量で打ち抜かれるが、本
実施形態では１０μｍ偏芯させて打ち抜いた。このスタ
ンパ５を金型のカットパンチ偏芯方向に対し１８０±１
０°の位置になるよう取り付けた。

【００２３】スタンパ５とスタンパ内側押さえ６とのク
リアランスは、スタンパ内側押さえ６の外径の寸法公
差、及びスタンパ５の内径の寸法公差により決定され、
その設計値は任意である。各寸法公差を詰めて互いのが
たをなるべく無くすのが望ましいが、５μｍや１０μｍ
のばらつきは止むを得ない。

【００２４】スタンパ５の内径は成形ショットが進行す
ると摩耗等により内径が大きくなり、スタンパ内側押さ
え６とのがたが次第に大きくなることもあるため、予め
スタンパ５の内径をスタンパ内側押さえ６の外径よりも
小さくしておくことも可能であるが、嵌合がきつすぎる
とスタンパ５の内周部に歪みが生じ、基板の良好な離型
性が得られないことがある。これらを鑑みて本実施形態
ではそのリアランスを１０〔μｍ／直径〕とした。

【００２５】このような構成の金型および住友重機械工
業製直圧式成形機製品名 ＳＤ３０を用い、金型温度１
２０℃、樹脂温度３８０℃、射出速度１８０ｍｍ／秒、
型締圧３０トンにて成形基板を作製した。

【００２６】カットパンチ８の突き出しは、射出充填が
完了して０．１秒後、成形機の可動プラテン１０４より
油圧ピストン１０５を突き出し、カットパンチ８を前進
させることにより行い、固定金型１に入り込む量、いわ
ゆるカットパンチ突っ込み量は０．１５ｍｍ、カットパ
ンチ駆動ストロークは０．３ｍｍとした。

【００２７】カットパンチ８の突っ込み量やストローク
は任意であるが、バリの発生やカットパンチ８の偏芯量
およびその安定性を考慮して設計する必要がある。例え
ば突っ込み量を減らせば、カットパンチ８の偏芯が固定
金型１と可動金型２との偏芯に依存しにくくなるが、偏
芯方向が不安定になり、安定して光ディスクの透孔が打
ち抜けない等の弊害が生じる。

【００２８】図１において、 Ａ；カットパンチ８の外径（光ディスクの透孔の内径） Ｂ；スタンパ内周押さえ６の外径（基板段差の外径） Ｃ；基板の外径 Ｄ；転写信号パターン面の外径 ●；カットパンチ８の外径Ａ（光ディスクの透孔の内
径）の中心位置 □；スタンパ内周押さえ６の外径（基板段差の外径）の
中心位置 ■；基板の外径の中心位置 △；転写信号パターン面の外径の中心位置 である。

【００２９】スタンパ５の内径を転写信号パターン面の
外径に対し５〜４０μｍ偏芯させて基板を打ち抜くこと
により、前記Ｂの中心位置□を基準とした転写信号パタ
ーン面の外径Ｄの中心位置△の偏芯量ｃ（△−□）は０
〜４０μｍの範囲にある。またカットパンチ８の外径Ａ
（光ディスクの透孔の内径）の中心位置●を基準とした
基板の外径の中心■の偏芯量ｂ（■−●）も、０〜４０
μｍ以内に抑えることができる。

【００３０】また、●に対する■の偏芯方向と□に対す
る△の偏芯方向は周方向に１３０〜２３０°の範囲でず
れている。これにより光ディスクの透孔の内径に対する
金型の偏芯方向に対し、金型に対するスタンパの偏芯方
向が必ず打ち消し合うので、ディスク内径に対する信号
外径の偏芯量ａ（△−●）が安定して小さくなる。ま
た、固定金型と可動金型は安定した調芯精度が得られる
ようにし、カットパンチを可動金型にガイドし、固定金
型への偏芯方向が周方向に３０°の範囲を越えてずれな
いように設計している。

【００３１】得られた成形基板の信号記録面上に相変化
記録膜をスパッタリングで形成し、その上に紫外線硬化
樹脂による保護膜を成膜して光ディスクを作製し、この
光ディスクを紫外線硬化接着剤を用いて貼り合わせてＤ
ＶＤ−ＲＡＭディスクを作製した。

【００３２】成形基板は５０００ショット連続成形し、
２５００枚のＤＶＤ−ＲＡＭディスクを作製した。２５
００枚のうち無作為に５０枚を選択し、工具顕微鏡を用
いてディスク内径を基準にした信号外径の偏芯量ａを両
面とも、すなわち１００枚測定した。

【００３３】ここで偏芯量とは、各円における中心位置
（真円でない場合、工具顕微鏡や３次元測定器を用いて
測定した中心位置）間の距離で定義される。本実施形態
ではて、１００枚測定における偏芯量ａを図３のヒスト
グラムに表したが、偏芯量ａ（△−●）は０〜７μｍで
あり、平均３μｍと良好であった。

【００３４】また、本実施形態における１００枚のディ
スク内径基準に対するディスク外径の偏芯量ｂおよび信
号面より内側の段差外径、つまりスタンパ内側押さえの
外径基準に対する信号外径の偏芯量ｃを測定した。その
結果をヒストグラムにして、図３に合わせて示した。

【００３５】偏芯量ｂ（■−●）は、固定金型に対する
カットパンチおよび可動金型の偏芯に大きく依存するも
のであるが、本発明においては、該偏芯量が大き過ぎる
とディスク重量バランスが悪化するので、０〜４０μｍ
以内にする必要がある。本実施形態では、偏芯量ｂは８
〜１６μｍであった。またその偏芯量ｂの偏芯方向は、
すべてディスク周方向角度において１５°の範囲で一致
していた。

【００３６】偏芯量ｃ（△−□）は、スタンパ内側押さ
えとスタンパのがた、およびスタンパの内径に対する信
号外径の偏芯に依存するもので、本発明では偏芯量ｂの
絶対量に合わせ、０〜４０μｍの範囲に調整し、その偏
芯方向を偏芯量ｃの方向より１３０〜２３０°の範囲に
抑える必要がある。本実施形態では、偏芯量ｃは１２〜
１６μｍの範囲にあり、１００枚すべてのディスクにお
いて偏芯量ｃとｂの周方向角度は内径基準にして１６０
°〜１８５°のずれにあった。

【００３７】このように本発明では、設計にて金型の偏
芯方向を安定させ、予めスタンパの外径に対し偏芯させ
たスタンパの内径を金型の偏芯とキャンセルさせること
で、ディスク内径に対する信号外径の偏芯量ａを少なく
とも２０μｍ以内に小さく抑えることができる。そして
金型個々で偏芯量に差が生じても、その方向を安定させ
ることにより、偏芯量ａを金型の偏芯量ｂよりも安定さ
せることができる。

【００３８】スタンパの内径が成形ショット数の増加に
より大きくなっても、その影響以上にスタンパ内径を信
号外径に対し偏芯させているので、ディスク偏芯として
大きな変化が生じにくいという利点を有し、スタンパを
長期的に使用することができる。

【００３９】本実施形態においては、図５（ｃ）のタイ
プの金型を例にとって説明したが、図５に示すそれ以外
のタイプでも有効である。

【００４０】

【比較例】（比較例１）スタンパの内径をスタンパ信号
外径に対し偏芯が無いように、偏芯量２μｍで打ち抜い
た以外は前記実施形態と同様な金型，成形機を用い、実
施形態と同様にＤＶＤ−ＲＡＭディスクを作製した。本
比較例のディスクにおける各偏芯量を図６のヒストグラ
ムに表したが、ディスクの内径に対する信号外径の偏芯
量ａが実施形態よりも大きいことがわかる。これはスタ
ンパの内径の広がりなどにより、偏芯量ｂよりも大きく
なったと考えられる。

【００４１】（比較例２）金型におけるリティーナ２０
１を介したカットパンチ８と可動金型のクリアランスを
３０〔μｍ／直径〕とし、成形型締め時の固定側ガイド
リング９が可動ガイドリング１０に突き当たったときの
各ガイドリング９，１０のクリアランスが６０〔μｍ／
直径〕となる設定にした以外は実施形態と同様に、ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭディスクを作製した。

【００４２】本比較例における各偏芯量を図７に示した
が、偏芯量ａ，ｂ共にばらつきの絶対値が大きい。これ
は金型ガイドリングやカットパンチのクリアランス設定
が不適切になったことで、型締め時およびカットパンチ
打ち抜き時の偏芯量およびその方向が不安定になったこ
とを示す。よって偏芯量ｂの周方向角度が不安定になる
ため、偏芯量ｃがそれを打ち消すことができない。

【００４３】図８は、評価装置（シバソク社製 λ＝６
５０ｎｍ ＮＡ＝０．６）を用いて基板中心孔の内径に
対する転写信号パターン面の外径の偏芯量（ａ）とＤＶ
Ｄ−ＲＡＭディスクの記録再生ジッターとの関係を測定
した結果を示す特性図である。測定は、第一世代（ＲＡ
Ｍ−Ｉ、トラックピッチ０．７４μｍ、片面容量２．６
ＧＢ）と次世代（ＲＡＭ−II、トラックピッチ０．６３
μｍ、片面容量４．７ＧＢ）について各々測定した。ジ
ッターはＬ−Ｌ（前エッジ）、Ｔ−Ｔ（後エッジ）それ
ぞれの平均値とし、線速度を８．３ｍ／ｓの一定に保
ち、記録パワー１１ｍＷで３Ｔ〜１１Ｔランダム信号を
再生パワー１．０ｍＷで記録再生を行なった。

【００４４】図中の○印はＲＡＭ−Ｉ、▲印はＲＡＭ−
IIである。ＲＡＭ−Ｉでは偏芯量が３０μｍまで測定が
可能であったが、ＲＡＭ−IIでは偏芯量が２８μｍ以上
でトラッキングができなくなり、測定不能であった。

【００４５】トラックピッチが狭いＲＡＭ−IIでは記録
再生ジッターの目標仕様である９％以内とするために
は、基板の中心孔の内径に対する転写信号パターン面の
外径の偏芯量（ａ）を０〜２０μｍにする必要があり、
特に前記偏芯量（ａ）を０〜１０μｍにするとよりマー
ジンが拡大できて好ましい。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、設計にて金型の偏芯方
向を安定させ、予めスタンパ外径に対し偏芯させたスタ
ンパの内径を該金型偏芯とキャンセルさせることで、デ
ィスク内径に対する信号外径の偏芯量ａを少なくとも２
０μｍ以内に小さく抑えることができる。そして、金型
個々の偏芯量に差が生じてもその方向を安定させること
により、偏芯量ａを金型の偏芯量ｂよりも安定させるこ
とができる。

【００４７】さらに、スタンパの内径が成形ショット数
の増加により大きくなっても、その影響以上にスタンパ
内径を信号外径に対し偏芯させているので、ディスク偏
芯として大きな変化が生じにくいという利点を有し、ス
タンパを長期的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における成形金型のキャビテ
ィ近傍の要部断面図と基板の各中心位置の説明図であ
る。

【図２】その成形金型の説明図である。

【図３】本発明の実施の形態における偏芯量をヒストグ
ラムに表した図である。

【図４】従来の成形金型のキャビティ近傍における要部
断面図と基板の各中心位置の説明図である。

【図５】各種成形金型の構成を説明するための概略図で
ある。

【図６】比較例１の偏芯量をヒストグラムに表した図で
ある。

【図７】比較例２の偏芯量をヒストグラムに表した図で
ある。

【図８】ディスク偏芯量と記録再生ジッターとの関係を
示す特性図である。

【符号の説明】

１ 固定金型 ２ 可動金型 ３ キャビティ ４ スプール ５ スタンパ ６ スタンパ内周押さえ ７ 外周リング ８ カットパンチ ９ 固定側ガイドリング １０ 可動側ガイドリング Ａ カットパンチの外径（光ディスクの透孔の内径） Ｂ スタンパ内周押さえの外径（基板段差の外径） Ｃ 基板の外径 Ｄ 転写信号パターン面の外径 ● カットパンチの外径（光ディスクの透孔の内径）の
中心位置 □ スタンパ内周押さえの外径（基板段差の外径）の中
心位置 ■ 基板の外径の中心位置 △ 転写信号パターン面の外径の中心位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AH79 AR07 CA11 CB01 CK35 CK42 5D029 KB01 5D121 AA02 CA10 DD05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタンパの信号パターン面を転写した射
   出成形基板を用いる光ディスクにおいて、 その基板に転写された転写信号パターン面におけるデー
   タ信号領域より内径側の基板段差に対する転写信号パタ
   ーン面の外径の偏芯量（ｃ）が０〜４０μｍの範囲に規
   制され、 かつ基板の透孔の内径に対する基板の外径の偏芯量
   （ｂ）が０〜４０μｍの範囲に規制され、 それぞれの偏芯の方向が周方向において１３０〜２３０
   °の範囲内にあることを特徴とする光ディスク。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ディスクにおいて、前
   記基板の透孔の内径に対する転写信号パターン面の外径
   の偏芯量（ａ）が０〜２０μｍの範囲に規制されている
   ことを特徴とする光ディスク。
3. 【請求項３】 信号パターン面を形成したスタンパを金
   型内に設置し、その金型のキャビティ内に溶融樹脂を充
   填して前記スタンパの信号パターン面を片面に転写して
   射出成形基板を作製する光ディスク用基板の製造方法に
   おいて、 前記基板の透孔を打ち抜き形成するカットパンチを可動
   金型内に移動可能に設け、そのカットパンチに対する固
   定金型の芯ずれ方向を周方向に３０°以内に規制して、 その偏芯方向と反対側に内径を偏芯させたスタンパを金
   型に取り付け、 前記金型のキャビティ内に溶融樹脂を充填して成形基板
   を作製し、 その後に前記カットパンチを固定金型側に突出して成形
   基板に透孔を形成したことを特徴とする光ディスク用基
   板の製造方法。