JP2008055744A - 光ディスク基板成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 光記録媒体基板を成形するためのスタンパをセットしたキャビティに成形用樹脂を射出することにより光記録媒体基板を得る金型であって、冷却媒体の流路を特定の形態にすることにより、冷却媒体の滞留、気泡の発生等を防止してキャビティを形成する鏡面盤表面を均一な温度分布にし、充填圧力による鏡面盤の変形量を低減し、反りの発生を抑制する冷却機能に優れ、厚さバラツキが従来の成形金型に比べて低減した高精度の光記録媒体基板を成形することができる成形金型を提供すること。
【解決手段】キャビティを形成する面と反対側の面に冷却媒体流路を有する鏡面盤を含む光ディスク基板の射出成形金型であって、前記鏡面盤に形成された冷却媒体流路は、中心域から外周に冷却媒体が流される複数の隣接する冷却媒体流路であり、前記冷却媒体流路はそれぞれ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状であることを特徴とする光ディスク基板成形用金型。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスク基板用射出成形金型に関するものである。

近年、大容量且つ高速のメモリ媒体として光記録媒体が主流となっている。例えば、再生専用型（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ）、記録追記型光ディスクおよび書換え可能型ディスク（ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ±Ｒ，ＤＶＤ±ＲＷ）等が一般的に知られているが最近は、さらに大容量である２層式ＤＶＤ，Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ，ＨＤ，ＤＶＤなどもある。

記録追記型光ディスクおよび書換え可能型ディスク関しては、近年書込み可能速度が高速化の一途を辿っており、高速化が進むにつれて、光記録媒体用基板に求められる品質が厳しくなってきている。これらの光記録媒体に使われる材料は、光透過性樹脂（ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等）が用いられている。このような基板は、生産性の面から通常、射出成形法や射出圧縮成形法により成形される。

具体的には、射出成形機に金型を取り付けて製造される。金型は、固定鏡面盤と可動鏡面盤との間に形成されるキャビティ内に、環状の金属薄板からなるスタンパが配設され、キャビティ内に溶融樹脂を射出注入し、圧縮することにより、スタンパに記録されているピットやグルーブで構成される凹凸パターンを転写させた光記録媒体が成形されている。上述のようにして成形される光記録媒体用基板は、キャビティ内で溶融樹脂を冷却固化させる。光記録媒体は微細な凹凸パターンを樹脂に転写させ冷却固化させることにより、光透過性樹脂などに凹凸パターンを持たせる。

最近知られている２層式ＤＶＤは上下２層で構成されており、下層のポリカーボネートをレーザー光が通過して上層部に記録させる構造のため、下層の記録媒体基板の厚さバラツキをできるだけ少なくし、高精度に成形しなければならない。下層の厚さバラツキが大きい場合、高密度・高速記録を行うために記録装置のモータが高速回転を行い、レーザー光で基板の上層と下層へ記録する、または再生する光記録媒体においては、記録再生装置等の書込み不良、または信号特性の悪化の原因となる。また、誤作動も発生する可能性が高くなる。

上記のように厚さバラツキを少なくし、高精度成形を行うためには、成形機動作制御の向上、スタンパ厚さの均一化、金型鏡面精度の高精度化等に加え、鏡面盤の剛性及び鏡面盤表面温度の均一化、冷却効率の向上が求められる。本発明は、これら改善策の一環をなすものである。

ところで、光記録媒体基板（光ディスク基板）の厚さバラツキを低減させるための従来技術として下記特許文献１〜６に開示されたものがある。

特開平６−８２５０には、冷却媒体流路を多重渦巻型の構造にして、一本あたりの冷却媒体流路を短くし成形金型の温度分布を均一に保つことが記載されているが、前記冷却媒体流路に冷却媒体を流す内側の溝と該冷却媒体流路との分流部、前記冷却媒体流路からの冷却媒体を排出口に流す外側の溝と該冷却媒体流路との合流部等での冷却媒体の滞留、気泡の発生等を防止するものではない。

特開平９−１５５９４１号公報には、一本の冷却媒体流路を渦巻状（螺旋状）に形成して屈曲部分をなくし、屈曲部分での水流の剥離の伴う渦巻損失キャビテーションを低減させ均一に円盤キャビティプレートを冷却することが記載されているが、冷却媒体の出入口間が長いため該冷却媒体が温まってしまい、均一に冷却することが困難である。

特開平８−２８１７１３号公報には、同心円状の複数の冷却媒体流路を並列に配設し、冷却媒体供給管から冷却媒体をそれぞれの該冷却媒体流路に流して冷却媒体の流量を多くし、さらに流速を高め熱伝導率を高くすることが記載されているが、前記各流路それぞれに冷却媒体を供給するため金型の構造が複雑である。

特開２００１−２９３７５９号公報には、成形用金型の同心円状の冷却媒体流路の内周部及び外周部、必要により中周部の流路を独立させ、各流路別に温度調整を行ない鏡面盤の温度分布を変化させ、ディスク成形品の内周部と外周部の成形状態を変えることが記載されているが、前記各流路それぞれに冷却媒体を供給するため金型の構造が複雑である。

特開平８−１８７７６０号公報には、貫通孔を有する隔壁で分割された多数の空孔によりキャビティ全面に冷却媒体流路を形成し、キャビティの温度分布の均一性を阻害することなく冷却効率や応答性を向上させることが記載されているが、冷却媒体流路内で冷却媒体が滞留しまた気泡が生じることによる極狭小な範囲の温度差を考慮するものではない。

なお、出願人は先に関連出願として、冷却溝がスパイラル状に配置され幅と深さが規定されているものを出願（特願２００６−０６８８１０号明細書）しているが、今回、冷却媒体の流し方につき、より高い効果を得ることを検討したものである。

特開平６−８２５０号公報 特開平９−１５５９４１号公報 特開平８−２８１７１３号公報 特開２００１−２９３７５９号公報 特開平８−１８７７６０号公報 特願２００６−０６８８１０号明細書

光ディスク成形用金型は、固定鏡面盤と可動鏡面盤間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂が充填されるとこの充填圧力によって鏡面盤が皿状に変形が起こる。この変形は、図７に示すような冷却媒体流路が形成された鏡面盤では、各冷却媒体流路径を同じにするため、屈曲部（７３）を設けなければならず、冷却媒体が該屈曲部で滞留・逆流・渦、気泡が発生し易く、また、屈曲部（７３）は、それ以外の部分と圧力に対する撓み量が異なり充填圧力による変形（撓み）量が均一でなくなることから、このような冷却媒体流路が形成された鏡面盤を有する金型を用い成形されたディスク基板は厚さが不均一となる。

また、図８に示すような鏡面盤中心域から外周域まで屈曲部を設けずに冷却媒体流路が一本の螺旋形状の冷却媒体流路が形成された鏡面盤は、鏡面盤の全面に冷却媒体流路を形成できず、中心域及び外周域に冷却媒体が流れない箇所（８０）〜（８３）が生じる。

さらに、図７及び図８のように一本の長い冷却媒体流路を設けた鏡面盤では、冷却媒体が該冷却媒体流路を流れる間に温められ、冷却媒体出入口間で温度差が生じ基板冷却が不均一になり、また、冷却媒体流路が略円周方向に設けられていることから、前記充填圧力による皿状の変形に対する抵抗力が弱い。その結果、このような冷却媒体流路が形成された鏡面盤を有する金型を用い成形されたディスク基板は不均一な反りが発生してしまう。

したがって、本発明の目的は、上記従来技術に鑑みなされたものであって、その目的は、光記録媒体基板を成形するためのスタンパをセットしたキャビティに成形用樹脂を射出することにより光記録媒体基板を得る金型であって、金型に設ける冷却媒体流路の配置形状、すなわち冷却媒体の流路を特定の形態にすることにより、一本あたりの冷却媒体流路長を短くしかつ冷却媒体流路中での冷却媒体の滞留、気泡の発生等を防止してキャビティを形成する鏡面盤表面を均一な温度分布にし、さらに、充填圧力による鏡面盤の変形量を低減した、反りの発生を抑制する冷却機能に優れ、かつ厚さバラツキが従来の成形金型に比べて低減した高精度の光記録媒体基板を成形することができる成形金型を提供することにある。また、本発明の目的は、上記の金型を用いた高精度の光記録媒体基板の製造方法を提供することにある。また本発明の目的は、上記の金型を用いた高精度の光記録媒体基板を提供することにある。

すなわち、上記課題は、本発明の（１）「固定金型と可動金型との対向面間に基板形成用キャビティを形成すると共に該キャビティを形成する面と反対側の面に冷却媒体流路を有する鏡面盤を含む光ディスク基板の射出成形金型であって、前記鏡面盤に形成された冷却媒体流路は、中心域から外周に冷却媒体が流される複数の隣接する冷却媒体流路であり、前記冷却媒体流路はそれぞれ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状であることを特徴とする光ディスク基板成形用金型」、
（２）「固定金型と可動金型との対向面間に基板形成用キャビティを形成すると共に該キャビティを形成する面と反対側の面に冷却媒体流路を有する鏡面盤を含む光ディスク基板の射出成形金型であって、前記鏡面盤に形成された冷却媒体流路は、内側の入側環状冷却媒体流路と外側の出側環状冷却媒体流路及び、中心域から外周域に冷却媒体が流される複数の冷却媒体流路であり、該入側環状冷却媒体流路と該出側環状冷却媒体流路とは、前記複数の冷却媒体流路それぞれの両端部でつながれており、前記中心域から外周域に冷却媒体が流される複数の冷却媒体流路は、隣接しそれぞれ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状であることを特徴とするディスク基板成形用金型」、
（３）「前記冷却媒体流路は、中心側の幅が狭く外周に向かって徐々に広くなっていることを特徴とする前記第（１）項または第（２）項に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（４）「前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、中心域から外周にかけて徐々に広く浅くなっており、いずれの場所においても冷却媒体流路の周方向断面積が等しくなるように形成されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（５）「前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路が鏡面盤内に２０〜３６路で形成されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項の何れか１に記載の光ディスク用基板成形用金型」、
（６）「前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、中心域から外周に達するまでに３乃至５回の湾曲部が形成されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（５）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（７）「前記鏡面盤に形成される前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤にそれぞれ形成され、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の湾曲方向が相反する向きとなっていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（６）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（８）「前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路及び出側環状冷却媒体流路は固定側鏡面盤と可動側鏡面盤にそれぞれ配置され、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の冷却媒体供給口及び冷却媒体排出口が相反する方向となっていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（７）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（９）「前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（８）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」、
（１０）「前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉した底板に冷却媒体の供給口及び排出口が形成されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（９）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型」により達成される。
また、上記課題は、本発明の（１１）「前記第（１）項乃至第（１０）項の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型を用い、前記鏡面盤の温度をコントロールする温調機の設定を１１５度〜１３０度に設定し、成形を行うことを特徴とするディスク基板成形方法」により達成される。
また、上記課題は、本発明の（１２）「前記第（１）項乃至第（１０）項の何れか１に記載の金型を用い、成形されたディスク基板」、
（１３）「前記第（１１）項に記載の方法で成形されたディスク基板」により達成される。

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明によれば、厚さバラツキが従来の成形金型に比べて低減した高精度の光記録媒体基板を成形することができるという極めて優れた効果を奏するものである。

本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明を実施する光ディスク成形用金型の断面図である。固定側鏡面盤（１）と可動側鏡面盤（２）がそれぞれに配置されている。
図２乃至５はこの成形金型を構成する可動側鏡面盤および固定側鏡面盤の反対側の面（（鏡面板の底面）に形成された冷却媒体流路の形状を示す概略図である。この成形金型では、固定側の型体である固定側鏡面盤の（平面状の）鏡面にスタンパの裏面が固定され、このスタンパの表面と、可動側の型体である可動側鏡面盤の表面すなわち（平面状の）鏡面とで、光記録媒体基板成形用のキャビティが形成されている。また、可動側鏡面盤および固定側鏡面盤では上記鏡面の反対側の面に、図２乃至５に示す形状・パターンの冷却媒体流路形成されている。
上記鏡面の反対側の面すなわち、上記鏡面盤の底面は摺り合わせ状態に平面状に仕上げられ、この摺り合わせ面に相手の部材が密着・結合されることで、冷却媒体が流れる流路を形成するようになっている。

まず、この成形金型の構造について概略を説明する。この成形金型は、光記録媒体基板の平面部を成形する可動側鏡面盤（２）と、溶融樹脂の注入口であるスプルーブッシュおよびスタンパ保持機構を有する固定側鏡面盤（１）とから構成されている。可動側鏡面盤（２）には、光記録媒体基板（図略、以下基板と記載することがある。）にゲートカットを行い、中心孔を形成するカットパンチと、基板とその残余（図略）を取り出す目的で出没可能に配置されたフローティングパンチと、エジェクタピン（図略）とが備えられている。また、可動側鏡面盤（２）の外周部には、基板の外周端面部を成形するディスク最外周面形成リングが設けられている。固定側鏡面盤（１）の中心部には、ピットやグルーブによる凹凸パターンが記録されている金属薄板であるスタンパが配置される。スタンパの内周部はスタンパ保持機構により保持され、スタンパの外周部は吸着により保持される。この場合、スタンパは固定側鏡面盤の鏡面上にセット・固定される。

この成形金型の基本的な特徴は、固定側鏡面盤（１）、可動側鏡面盤（２）それぞれの鏡面の反対側の面に、金型冷却用冷却媒体を流すための複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）（２１）が複数本、以下の態様で設けられている点にある。

図２は、固定側鏡面盤（１）を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。冷却媒体は、入側環状冷却媒体流路（１２）から複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）を経て出側冷却媒体流路（１３）へ流れる。複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）は複数の湾曲部を設けることで冷却媒体の鏡面盤への接する面積を広くし、かつ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路と複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路との間に設けられている仕切り部（１５）を、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却流路（１１）と幅及び距離、湾曲の向きを同一とし固定側鏡面盤（１）の表面温度を均一に保つようにしている。

図３は、可動側鏡面盤（２）を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。冷却媒体は、入側環状冷却媒体流路（２２）から複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（２１）を経て出側冷却媒体流路（２３）へ流れる。複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（２１）は複数の湾曲部を設けることで冷却媒体の鏡面盤への接する面積を広くし、かつ、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路と複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路との間に設けられている仕切り部（２５）を、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却流路（１１）と幅及び距離を同一とし、湾曲の向きを固定側鏡面と逆向きにしていることで、可動側鏡面盤（２）の表面温度を均一に保つと共に成形時のキャビティ温度のバランスをとっている。

図４は、固定側鏡面盤（１）を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。冷却媒体は、入側環状冷却媒体流路（１２）から複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）を経て出側冷却媒体流路（１３）へ流れる。複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）は複数の湾曲部を設けることで冷却媒体の鏡面盤への接する面積を広くし、かつ、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路と複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路との間に設けられている仕切り部（１５）を、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却流路（１１）と幅及び距離、湾曲の向きを同一とし固定側鏡面盤（１）の表面温度を均一に保つようにしている全ての流路を、底板（３３）を用い接合密閉し、入側環状冷却媒体流路（１２）へ冷却媒体を供給するための入口（３２）と出側環状冷却媒体流路（１３）から冷却媒体を出すための出口（３１）を有し、前記仕切り部（１５）は、充填圧力による皿状の変形を防止機能も有する。前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、入側環状冷却媒体流路（１２）との分流箇所及び出側環状冷却媒体流路（１３）との合流箇所に冷却媒体が滞留等しない角度（接線に近い方向）で接続される。冷却媒体は図示しない機構により入口（３２）から入側環状冷却媒体流路（１２）内に導入され、複数の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）を通り出側環状冷却媒体流路（１３）へ流れ、出口（３１）から排出される。

図５は、可動側鏡面盤（２）を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。冷却媒体は、入側環状冷却媒体流路（２２）から複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（２１）を経て出側冷却媒体流路（２３）へ流れる。複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（２１）は複数の湾曲部を設けることで冷却媒体の鏡面盤への接する面積を広くし、かつ放射状に複数配設され、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路と複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路との間に設けられている仕切り部（２５）は、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却流路（２１）と幅及び距離、湾曲の向きを同一とし可動側鏡面盤（２）の表面温度を均一に保つようにしている全ての流路を、底板（４３）を用い接合密閉し、入側環状冷却媒体流路（２２）へ冷却媒体を供給するための入口（４２）と出側環状冷却媒体流路（２３）から冷却媒体を出すための出口（４１）を有し、前記仕切り部（２５）は、充填圧力による皿状の変形を防止機能も有する。前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、入側環状冷却媒体流路（２２）との分流箇所及び出側環状冷却媒体流路（２３）との合流箇所に冷却媒体が滞留等しない角度（接線に近い方向）で接続される。
冷却媒体は図示しない機構により入口（４２）から入側環状冷却媒体流路（２２）内に導入され、複数の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（２３）を通り出側環状冷却媒体流路（２３）へ流れ、出口（４１）から排出される。
固定側鏡面盤（１）に配置される複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）と可動側鏡面盤（２）に配置される屈曲した螺旋状冷却媒体流路（２１）の巻きは逆方向に配置されている。また、固定側鏡面盤（１）に配置される入口（３２）と出口（３１）と可動側鏡面盤（２）に配置される入口（４２）と出口（４１）は上下逆の配置となっている。これにより固定側鏡面盤（１）と可動側鏡面盤（２）によって形成されるキャビティに溶融樹脂を充填するときの温度バランスをとることで、ディスク基板の板厚ばらつきや反りを最小に押さえることが可能となる。

図２乃至５の本発明の鏡面盤は従来の鏡面盤とは異なり、冷却媒体流路が放射状に複数配置するため、一本あたりの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路が短く、鏡面盤外周域においても冷却媒体が温まらず、該冷却媒体出入口間の冷却媒体の温度差が小さく、且つ、冷却媒体流路を接線方向に近い角度で接続するため、冷却媒体の分流部及び合流部等での冷却媒体の滞留、気泡の発生等を防止でき、さらに、冷却媒体流路を放射状に配置したことにより冷却媒体流路が外周部で疎になる不都合を解消して鏡面盤全体を均一に冷却でき、さらに、該冷却媒体流路を放射状にすることにより、鏡面盤が充填圧力により皿状に変形するのを防止するものであり、さらに、鏡面盤の反対側の面の全体にわたってその中心域から外周部にかけて均等に流れるようにして、金型鏡面表面温度を面内で均一に保持できるようにした（特に、各複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路内での、および多数本の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路間での流下液量均一性の向上）ものである。
なお本発明では、上記冷却媒体として通常温水が使用されるが、高沸点の油を用いることもできる。

図６は、固定鏡面盤（１）と底板（３３）を接合密閉した後の断面図である。断面図に示すように複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は中心域から外周へ徐々に傾斜を持ち鏡面盤表面から遠ざかるようにしている。これにより外周部の冷却を抑え、金型温度を保つことで外周部の転写性を向上させることが可能となる。

すなわち、図２乃至６に示すように上記冷却媒体流路（１１）〜（１３）、（２１）〜（２３）は、以下の態様で形成されている。
（i）可動側鏡面盤（２）及び固定側鏡面盤（１）の冷却媒体流路（１１）〜（１３）、（２１）〜（２３）は、基板形成用キャビティを形成する面と反対側の面に形成され、冷却媒体流路内の冷却媒体は、反対側の面の中心域から外周域に向かって流れる。具体的には、冷却媒体が入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）、出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）の順に流れる。この場合、入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）を流れる冷却媒体の一部が、それぞれの分岐点で各複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）に流入する。また、各複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）を流れる冷却媒体は、それぞれの合流点で出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）に流入する。
上記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）は、上記反対側の面の中心域から（反対側の面のスタンパ中心域に対応する位置から）放射状に、かつ同一方向に湾曲した形状に形成されている。
なお、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の「湾曲部」の具体例としては、狭義の円弧状、楕円弧状、弓形、放物線弧状、螺旋弧状等が挙げられ、蛇行状に連なった形状は、該円弧状の湾曲部が交互に複数回連なり蛇行した形状等が挙げられる。
（ii）可動側鏡面盤（２）、固定側鏡面盤（１）のいずれにも冷却媒体流路として、
（ａ）スタンパの中心に対応する鏡面盤の中心を中心とする小径の入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）と、
（ｂ）該入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）と同心で大径の出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）と、
（ｃ）入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）と出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）の間に両者を両端で繋ぐ複数本の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）とが形成されている。
（ｄ）キャビティの中心、入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）と複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）との分流点、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）と出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）との合流点、前記３点は、同一線上にあるのが好ましい。
（ｅ）前記分流点は接線同士が１０〜１５度の角度で交差し、前記合流点は接線同士が４０〜４２度の角度で交差するのが好ましい。これにより複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却溝を鏡面盤にバランスよく配置することができ、かつ滞留・逆流・渦、気泡の発生を防止することができる。
（iii）前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）は中心側の幅が狭く外周に向かって徐々に広くなっている。
複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の溝幅は、中心側で２．２〜４ｍｍ、最外周部で５．４５〜９．８ｍｍとするのが特に好ましく、また、最外周部は中心側の２．５倍の溝幅を有することが好ましい。
これにより鏡面温度を均一に保つことができる。
（iv）前記冷却媒体流路（１１）、（２１）は、中心域から外周にかけて徐々に広く浅くなっており、いずれの場所においても冷却媒体流路の周方向断面積が等しい。
中心側では鏡面盤の表面から４ｍｍ、最外周部で6mm離れた位置に溝があることが好ましい。これにより外周部の過冷却を抑え、金型温度を保つことで外周部の転写性を向上させることが可能となる。
（v）前記前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）は鏡面盤内に２０〜３６路ある。
これにより、溶融樹脂をキャビティに圧入する際の鏡面盤の皿状変形を防止すると共に鏡面温度を均一に保つことができる。
（vi）前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、中心域から外周に達するまでに３乃至５回の湾曲部が形成されている。
（vii）前記複数回湾曲した形状の冷却媒体流路は、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤にそれぞれ形成され、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の湾曲方向が相反する向きとなっている
（viii）可動側鏡面盤（２）及び固定側鏡面盤（１）の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）は、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の湾曲方向が相反する向きとなっている。
これにより、鏡面温度を均一に保つと共に成形時のキャビティ温度のバランスをとることができる。
（ix）前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉されている。
（x）前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉した底板に冷却媒体の供給口及び排出口が形成されている。

また、図２乃至５の成形金型の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）では、中心域の溝深さを深くすることで鏡面内周部の全周にわたって冷却媒体が流れ易くなるようになり、外周の溝深さを浅くすることで、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）が分岐するそれぞれの分岐点での流れる液量が均一になる（各分岐点に流れる液量均一性の向上）から、光記録媒体基板を全面にわたって効率良くかつ、均一に冷却することが可能となる。

また、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の溝幅および溝深さは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内が特に好ましく、この範囲内では基板の厚さバラツキ低減の効果が非常に高くなる。また、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）では、鏡面背面部の内周側を狭幅・深溝とし、外周側を広幅・浅溝とすることにより、基板厚さバラツキ低減の効果が非常に高くなる。なお、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の深さまたは幅を鏡面の反対側の面の中心域から外周側にかけて均一にした場合にも、溝断面積をこの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の放射方向（冷却媒体が流れる方向）にほぼ等しくすることで、基板厚さバラツキ低減の効果が得られる。

さらに、本発明の成形金型では、
（i）図２乃至５に示すように各複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の形状・寸法を均一にするとともに、これらの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）を入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）の周りに等角度ピッチで設けることにより、多数の複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路間で冷却媒体の流れ状態の均一性を向上させる。つまり、冷却媒体液体の滞留・逆流・渦や、気泡の混入を最小限に抑えることが非常に重要である。そこでこの金型では、入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）が複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）に、またこの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）が出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）に、それぞれ滑らかに連なるように溝形状が設定されている。つまり、入側環状冷却媒体流路（１２）、（２２）内の冷却媒体が、分岐点においてこの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）に対する接線に近い方向で複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）に流入するようにこの複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）が形成され、合流点においては、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）内の冷却媒体が、出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）に対する接線に近い方向でこの出側環状冷却媒体流路（１３）、（２３）に流入するように、この複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）が形成されている。
（ii）金型のキャビティ形成面の面積に対する、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路（１１）、（２１）の合計面積の割合をできるだけ大きく設定することが、基板厚さの均一性向上のために重要である。
（iii）複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路間に設けられている複数の仕切（１５）、（２５）は、その幅及び距離が同じであること、及び、放射状に配置することが、溶融樹脂を充填する際の圧力による鏡面盤の撓みを均一にし、かつ、鏡面盤が皿状に変形するのを防止するために重要である。

本発明の成形金型を構成するための金型鏡面材質としては、ＨＩＰＭ−３８鋼、ＳＴＡＶＡＸ鋼、ＥＬＭＡＸ鋼等が好ましい例として挙げられる、また、本発明の成形金型は、基板厚さの均一性が特に要求される２層式光記録媒体基板の成形に好適であるが、１層式であるＤＶＤ±Ｒ／＋ＲＷやＣＤ−Ｒ／−ＲＷにも適用できる。

本発明の成形金型では、従来の成形金型の場合と同様の操作（射出成形法または射出圧縮成形法）で基板が製造される。まず、鏡面盤の温度を７０℃〜１３０℃好ましくは１１５℃〜１３０℃に設定した後、可動側金型（２）を固定側金型（１）へ移動させて型閉めを行う。温度が約３００℃〜約３９５℃の溶融樹脂を、スプルーブッシュの樹脂流動経路を介してキャビティへ射出圧入する。ついでこの注入樹脂を加圧する（射出圧縮成形法）。上記冷却媒体流路に冷却媒体として例えば、適宜温度の温水を流すことにより、キャビティ内の樹脂を冷却した後、カットパンチを前進させゲートカットを行うとともに、成形された光記録媒体基板の中央部を打ち抜いてドーナッツ状に成形する。

上記成形の際、光記録媒体基板に約５〜約５０ｔｏｎ、好ましくは２０〜４５ｔｏｎの型締め圧力でスタンパ（４）の情報を樹脂に転写させる。その後、冷却固化させる。この冷却工程においては、キャビティ（３）内の平板状樹脂がその全面にわたって均一に冷却されるから、この平板状樹脂の局部的な膨張・収縮が抑えられる結果、板厚が均一であるうえ、表面うねりが殆どない高性能の光記録媒体基板を安定して成形することができる。

上記成形工程では例えば、溶融樹脂の射出開始から約２〜約５秒が経過した時点で可動側鏡面盤（２）の移動による型開きを行う。この型開きにおいてスタンパと光記録媒体基板は、固定側鏡面盤（１）からの離型用吹き出しエアーにより、固定側鏡面盤（１）から離型される。可動側鏡面盤（２）のカットパンチには、打ち抜かれた樹脂流動経路の残余が付着している。また、成形された基板は可動側鏡面盤鏡面およびディスク最外周面形成リングに保持されている。上記残余は型開きに伴って固定側鏡面盤（１）から引き抜かれ、カットパンチの中心に配置されたエジェクタピン（図略）を前進させることにより可動側鏡面盤（２）から取り出される。エジェクタピンの前進時、光記録媒体基板を離型するためのフローティングパンチも同時に突き出され、また離型用空気も吹き出し、光記録媒体基板が取り出される。

従来の成形金型における鏡面背面部の冷却媒体流路形状では、水路が分岐する場所や、水路が折り返す場所で冷却用液体の滞留が生じやすいため、冷却用液体の流れる状態が円滑で安定している部位に比べて、成形樹脂の冷却効果が低下する。その結果、上記分岐点や折り返し点に対応する基板部位では樹脂の収縮が進みにくくなり、板厚が厚くなる。
そのため、２枚の基板を貼り合わせてなる２層式ＤＶＤでは、最薄部分と最厚部分の差が大きくなり、ＤＶＤの２層式Ｌ１層で信号系を悪化させる原因の１つとなる。

本発明の成形金型は、光記録媒体基板の製造に限らず、高度の板厚均一性が求められるプラスチック製円板状成形品の製造に広く、かつ有効に適用できるものである。

本発明を実施する光ディスク成形用金型の断面図である。 固定側鏡面盤を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。 可動側鏡面盤を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。 固定側鏡面盤を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。 可動側鏡面盤を裏側から見たときの冷却媒体流路の図である。 固定鏡面盤と底板を接合密閉した後の断面図である。 従来の成形金型に係るもので、冷却媒体流路を示した図である。 従来の成形金型に係るもので、冷却媒体流路を示した別の図である。

符号の説明

１ 固定側鏡面盤
２ 可動側鏡面盤
１１ 複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路
１２ 入側環状冷却媒体流路
１３ 出側冷却媒体流路
１４ 金型鏡面
１５ 仕切り部
２１ 複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路
２２ 入側環状冷却媒体流路
２３ 出側冷却媒体流路
２４ 金型鏡面
２５ 仕切り部
３１ 出口
３２ 入口
３３ 底板
４１ 出口
４２ 入口
４３ 底板
７０ 冷却媒体流路
７１ 流入位置
７２ 流出位置
７３ 屈曲部
８０ 冷却媒体流路径
８１ 冷却媒体流路径
８２ 冷却媒体流路径
８３ 冷却媒体流路径
８４ 冷却媒体流路
８５ 流入位置
８６ 流出位置

Claims (13)

1. 固定金型と可動金型との対向面間に基板形成用キャビティを形成すると共に該キャビティを形成する面と反対側の面に冷却媒体流路を有する鏡面盤を含む光ディスク基板の射出成形金型であって、前記鏡面盤に形成された冷却媒体流路は、中心域から外周に冷却媒体が流される複数の隣接する冷却媒体流路であり、前記冷却媒体流路はそれぞれ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状であることを特徴とする光ディスク基板成形用金型。
2. 固定金型と可動金型との対向面間に基板形成用キャビティを形成すると共に該キャビティを形成する面と反対側の面に冷却媒体流路を有する鏡面盤を含む光ディスク基板の射出成形金型であって、前記鏡面盤に形成された冷却媒体流路は、内側の入側環状冷却媒体流路と外側の出側環状冷却媒体流路及び、中心域から外周域に冷却媒体が流される複数の冷却媒体流路であり、該入側環状冷却媒体流路と該出側環状冷却媒体流路とは、前記複数の冷却媒体流路それぞれの両端部でつながれており、前記中心域から外周域に冷却媒体が流される複数の冷却媒体流路は、隣接しそれぞれ複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状であることを特徴とするディスク基板成形用金型。
3. 前記冷却媒体流路は、中心側の幅が狭く外周に向かって徐々に広くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク基板成形用金型。
4. 前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、中心域から外周にかけて徐々に広く浅くなっており、いずれの場所においても冷却媒体流路の周方向断面積が等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
5. 前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路が鏡面盤内に２０〜３６路で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１に記載の光ディスク用基板成形用金型。
6. 前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、中心域から外周に達するまでに３乃至５回の湾曲部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
7. 前記鏡面盤に形成される前記複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤にそれぞれ形成され、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の湾曲方向が相反する向きとなっていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
8. 前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路及び出側環状冷却媒体流路は固定側鏡面盤と可動側鏡面盤にそれぞれ配置され、固定側鏡面盤と可動側鏡面盤の冷却媒体供給口及び冷却媒体排出口が相反する方向となっていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
9. 前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
10. 前記鏡面盤に形成される入側環状冷却媒体流路、出側環状冷却媒体流路、複数の湾曲部が蛇行状に連なった形状の冷却媒体流路は鏡面盤と同じ材質で密閉した底板に冷却媒体の供給口及び排出口が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型。
11. 請求項１乃至１０の何れか１に記載の光ディスク基板成形用金型を用い、前記鏡面盤の温度をコントロールする温調機の設定を１１５度〜１３０度に設定し、成形を行うことを特徴とするディスク基板成形方法。
12. 請求項１乃至１０の何れか１に記載の金型を用い、成形されたディスク基板。
13. 請求項１１に記載の方法で成形されたディスク基板。
    

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