JP2785560B2 - 光ディスク基板の製造方法 - Google Patents

光ディスク基板の製造方法

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JP2785560B2
JP2785560B2 JP4012750A JP1275092A JP2785560B2 JP 2785560 B2 JP2785560 B2 JP 2785560B2 JP 4012750 A JP4012750 A JP 4012750A JP 1275092 A JP1275092 A JP 1275092A JP 2785560 B2 JP2785560 B2 JP 2785560B2
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    • B29C45/263Moulds with mould wall parts provided with fine grooves or impressions, e.g. for record discs
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  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光等の光学的手
段を用いて情報の記録、再生または消去を行う光記録媒
体のディスク基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子計算機、情報処理システムの
発達による処理情報量の急激な増加にともない、低価格
でしかも大容量の補助記憶装置およびその記録媒体、と
りわけ光ディスクの記録媒体(以下、光記録媒体)が注
目されている。光記録媒体には、光ビームのトラッキン
グガイドのための案内溝を備えた光ディスク基板を用
い、これによって高密度記録及びランダムアクセスが実
現されている。
【0003】以下、図面を参照しながら、上述した従来
の光記録媒体の一例について説明する。
【0004】図5は従来の光記録媒体の構造図を示すも
のである。図5において、21は光スポットのトラッキ
ングガイドのための案内溝を備えたポリカーボネート、
ポリオレフィン、アクリル、エポキシ樹脂等のプラスチ
ック材料を用いたディスク基板であり、22はSi
2、ZnS等の誘電体膜、23はTbFeCo、Dy
FeCo等の記録膜、24はSiO2、ZnS等の中間
誘電体膜、25はAl、AlTi、Cu等の反射膜、2
6は2MgO・SiO2、ZnS・SiO2、SiN等の保
護膜、27はエポキシアクリレート、エポキシ樹脂、ア
クリル樹脂等のオーバーコート層、28はエポキシアク
リレート、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等のハードコー
ト層である。
【0005】前記プラスチック基板21上には、誘電体
膜22、記録膜23、中間誘電体膜24、反射膜25、
保護膜26が順次積層されており、その上にオーバーコ
ート層27でコーティングされた単板型構造の構成をし
ている。また、ディスク基板21の光投入面側には、さ
らにハードコート層28によりコーティングされた構成
をしている。
【0006】このように構成された光記録媒体では、媒
体上に光ビームを照射し、光吸収による局部的な温度上
昇あるいは化学変化を誘起して記録を行う。再生は、記
録によって誘起された媒体上の局部的な変化を記録時と
は強度あるいは波長の異なる光ビームを照射し、その反
射光あるいは透過光を検出して行う。
【0007】以上のように構成された光記録媒体のディ
スク基板には、加工性、取扱性、コスト等の面から一般
にポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル、エポ
キシ樹脂等のプラスチック材料を用いており、射出成形
法によって光ディスク基板の製造を行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、単板型構造で、しかも、記録膜の内部応
力が大きい場合、またはオーバーコート層、ハードコー
ト層の膜厚が厚く硬化により膨張あるいは収縮する場合
には、ディスクが反るという課題を有していた。特に、
基板の光投入面が凹型に反っている場合、記録膜及び保
護膜を形成すると圧縮応力が加わり、チルト量が非常に
大きくなるという課題を有していた。
【0009】また、ディスク基板の外周端部近傍では、
偏心加速度が大きくなるという課題を有していた。
【0010】このため、チルト量の増加及び偏心加速度
の増加により、記録再生時のサーボ特性及び記録再生特
性が低下するという課題を有していた。
【0011】本発明は上記課題に鑑み、光記録媒体のデ
ィスク基板のチルト量及び偏心加速度が小さく、機械特
性に優れた、信頼性の高い光ディスク基板の製造方法を
提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光ディスク基板の製造方法は、透明なプラス
チック材料を用い射出成形法により光ディスク基板を成
形する方法であって、固定金型の温度がスタンパを保持
した可動金型の温度より15℃以上高い温度で成形した
構造、あるいは、可動金型の温度がスタンパを保持した
固定金型の温度より10℃以上高い温度で成形した構造
の光ディスク基板の製造方法を備えたという構成のもの
である。
【0013】さらに、射出時のノズル先端の温度は31
0℃以下であり、射出時のスクリュ−最前進位置が2mm
以上、保圧完了位置が6mm以下の範囲で、なおかつその
間の射出ピーク圧力を30kg/cm2以下で成形した光ディ
スク基板の製造方法である。
【0014】ここで、透明なプラスチック材料として
は、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリルを用
いる光ディスク基板の製造方法である。
【0015】
【作用】本発明は上記した構成によって、単板型構造の
光記録媒体の場合も、基板のチルト量及び偏心加速度が
小さく、機械特性に優れた、信頼性の高い光ディスク基
板の製造方法を実現できることとなる。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例の光ディスク基板の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0017】図1は、本発明の第1の実施例における光
ディスク基板の射出成形装置の構造図、図2は固定金型
及び可動金型部分の拡大図をそれぞれ示すものである。
図1、図2に於いて、1は光ディスク基板としてポリカ
ーボネートが射出成形されるキャビティ(製品部)、2
は固定金型、3は可動金型、4は1.6μmピッチでス
パイラル状のトラッキングガイドの溝及びフォーマット
用のピット列を形成するための可動金型3に保持された
スタンパ、5はポリカーボネート樹脂供給用のノズル、
6はポリカーボネートの溶融樹脂、7はポリカーボネー
ト樹脂溶融のための加熱シリンダ、8は溶融樹脂射出の
ためのスクリュー、9はポリカーボネートのペレット、
10はポリカーボネートのペレット9の乾燥装置であ
る。
【0018】次に、この射出成形装置を用いたディスク
基板の製造方法について述べる。乾燥装置10の中のポ
リカーボネートのペレット9は加熱シリンダ7に供給さ
れ、加熱シリンダ7内で加熱されたポリカーボネートの
溶融樹脂6は、溶融樹脂射出のためのスクリュー8によ
り、高温のまま樹脂供給用のノズル5を通して固定金型
2及び可動金型3の間のキャビティ1に高速射出され充
填される。射出工程とは、この高速射出する速度領域か
ら、保圧領域を経て樹脂がキャビティ1に充填される工
程である。また、射出工程の保圧領域とタイミングをあ
わせて、固定金型2と可動金型3とで溶融樹脂を圧縮し
ながら冷却する工程が、射出圧縮工程である。そして、
冷却し成形が完了した後、固定金型2から可動金型3を
離し、ポリカーボネートの光ディスク基板を取り出す。
【0019】本実施例では、前記固定金型2の温度を1
15℃、可動金型3の温度を95℃、ノズル5先端の温
度を300℃とし、冷却時間10秒で成形を行った。こ
の時、射出時のスクリュ−最前進位置が2.5mmで、保
圧完了位置が5.0mmであり、なおかつその間の射出ピ
ーク圧力を20kg/cm2に設定して成形することにより、
樹脂に加わる圧力を低下させてのポリカーボネート基板
の成形が可能となる。ここで、保圧完了位置とは、保持
圧力の最終段階の終了する位置である。この結果、固定
金型(光投入面)が1〜2mrad凸型となり、ディスク基
板の最大偏心加速度が2.5m/sec2以下となるようなポ
リカーボネート基板を成形できる。
【0020】従来の光ディスク基板の製造方法では、固
定金型と可動金型の温度を同じ温度に設定していたた
め、金型の熱容量及び冷却過程の違いにより、固定部側
(光投入面側)が凹型に反る方向のチルトが大きくなる
という課題を有していた。
【0021】図6にノズルの温度を変化させた場合の固
定金型と可動金型との温度差とチルト量との関係図を示
す。図6に示すように、固定金型の温度に対して可動金
型の温度が低いほど、固定部側(光投入面側)の凸型の
反りが大きくなる。また、ノズル先端の温度を高く設定
すると固定部側(光投入面側)の凹型の反りが大きくな
る。また、ノズル先端の温度が345℃以上では、固定
金型と可動金型との温度差を概ね25℃以上に設定する
必要があり、基板の安定した成形が困難となる。したが
って、安定した光ディスク基板の成形を行うためには、
ノズル先端の温度を310℃以下に低く設定することに
より可能となり、その時、固定金型と可動金型との温度
差を小さく設定することができる。
【0022】また、射出時のスクリュ−最前進位置が
2.5mmで、保圧完了位置が5.0mmであり、なおかつ
その間の射出ピーク圧力を20kg/cm2に設定して成形す
ることにより、樹脂に加わる圧力を低下させてのポリカ
ーボネート基板の成形が可能となる結果、偏芯40μm
以下の場合のディスク基板外周端部近傍での偏心加速度
が2.5m/sec2以下となるようなポリカーボネート基板
を成形できる。
【0023】図7(a)に、従来の光ディスク基板の製
造方法で成形した光ディスク基板、(b)に本実施例の
光ディスク基板の製造方法で成形した光ディスク基板の
基板周方向で偏芯加速度の分布図をそれぞれ示す。従来
の光ディスク基板の製造方法では、射出時のスクリュ−
最前進位置が1.5mm、保圧完了位置が3.0mmであ
り、なおかつその間の射出ピーク圧力を35kg/cm2に設
定して成形しているため、樹脂に加わる圧力が高くなっ
ており、プラスチック樹脂射出時の応力が不均一に加わ
るため、特に基板外周部の樹脂の流動性等が変化し易く
偏芯加速度が大きくなっていた。その結果、図7(a)
のように、偏芯加速度の最大値が4m/sec2以上と大きく
なる。これに対し、樹脂に加わる圧力を低く設定するこ
とにより、周方向で均質に成形することができ、偏芯4
0μm以下の場合の最大偏心加速度が2.5m/sec2以下
となるようなポリカーボネート基板を成形できる。ここ
で、射出時のスクリュ−最前進位置が2.0mm以下にす
ると、相対的に射出ピーク圧力が大きくなり、30kg/c
m2より大きい場合には、特に基板外周部での最大偏心加
速度が3.0m/sec2越え、サーボ特性が低下する。ま
た、射出時のスクリュ−最前進位置が2.0mm以上、射
出ピーク圧力が30kg/cm2以下の場合に、保圧完了位置
が6.0mm以上になるとディスク基板の寸法が変化する
ために、射出時のスクリュ−最前進位置が2mm以上で、
保圧完了位置が6mm以下の範囲にあり、なおかつその間
の射出ピーク圧力を30kg/cm2以下という成形条件とし
た。
【0024】したがって、透明なプラスチック材料を用
い射出成形法により光ディスク基板を成形する方法であ
って、固定金型の温度がスタンパを保持した可動金型の
温度より15℃以上高い温度で成形したことを特徴とす
る光ディスク基板の製造方法、さらに、その時の射出時
のノズル先端の温度を310℃以下で成形した構造であ
り、射出時のスクリュー最前進位置が2mm以上で、保
圧完了位置が6mm以下の範囲にあり、なおかつその間
の射出ピーク圧力を30kg/cm2以下で成形した構
造により、固定金型(光投入面)が1〜2mrad凸型
であり、最大偏心加速度が2.5m/sec2以下とな
るようなポリカーボネート基板を成形できる。
【0025】このように光投入面が1〜2mrad凸型とな
るように成形したポリカーボネート基板を用いれば、単
板型構造の場合にも応力のバランスをとることが可能で
あり、基板からの脱吸湿のない場合にはチルト量が2.
0mrad以下であり、記録膜が形成されてない側から脱湿
した場合にもチルト量が4.0mrad以下とすることがで
き、最大偏心加速度が2.5m/sec2以下であるために、
記録再生時のサーボ特性の低下のない、優れた光記録媒
体を実現できる。
【0026】次に本発明の第2の実施例の光ディスク基
板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【0027】図3は、本発明の第2の実施例における光
ディスク基板の射出成形装置の構造図、図4は固定金型
及び可動金型部分の拡大図をそれぞれ示すものである。
図3、図4に於いて、11は光ディスク基板としてポリ
カーボネートが射出成形されるキャビティ(製品部)、
12は固定金型、13は可動金型、14は1.6μmピ
ッチでスパイラル状のトラッキングガイドの溝及びフォ
ーマット用のピット列を形成するための固定金型12に
保持されたスタンパ、15はポリカーボネート樹脂供給
用のノズル、16はポリカーボネートの溶融樹脂、17
はポリカーボネート樹脂溶融のための加熱シリンダ、1
8は溶融樹脂射出のためのスクリュー、19はポリカー
ボネートのペレット、20はポリカーボネートのペレッ
ト19の乾燥装置である。そして、実施例1の場合とほ
ぼ同様の成形工程によりポリカーボネート基板が成形さ
れる。
【0028】本実施例では、前記固定金型12の温度1
00℃、可動金型13の温度115℃、ノズル15先端
の温度290℃とし、冷却時間10秒で成形を行った。
この時、射出時のスクリュ−最前進位置が3.0mmで、
保圧完了位置が5.5mmであり、なおかつその間の射出
ピーク圧力を25kg/cm2に設定して成形することによ
り、樹脂に加わる圧力を低下させてのポリカーボネート
基板の成形が可能となる。この結果、可動金型(光投入
面)が1〜2mrad凸型となり、ディスク基板の最大偏心
加速度が2.5m/sec2以下となるようなポリカーボネー
ト基板を成形できる。
【0029】従来の光ディスク基板の製造方法では、固
定金型と可動金型の温度を同じ温度に設定していたた
め、金型の熱容量及び冷却過程の違いにより、可動部側
(光投入面側)が凹型に反る方向のチルトが大きくなる
という課題を有していた。
【0030】図8に、本発明の第2の実施例における光
ディスク基板のノズルの温度を変化させた場合のスタン
パを保持した固定金型と可動金型との温度差とチルト量
との関係図を示す。図8に示すように、可動金型の温度
に対して固定金型の温度が低いほど、可動部側(光投入
面側)の凸型の反りが大きくなる。また、ノズル先端の
温度を高く設定すると可動部側(光投入面側)の凹型の
反りが大きくなる。また、ノズル先端の温度が345℃
以上では、可動金型と固定金型との温度差を概ね20℃
以上に設定する必要があり、基板の安定した成形が困難
となる。したがって、安定した光ディスク基板の成形を
行うためには、ノズル先端の温度を310℃以下に低く
設定することにより可能となり、その時、可動金型と固
定金型との温度差を小さく設定することができる。
【0031】また、射出時のスクリュ−最前進位置が
3.0mmで、保圧完了位置が5.5mmであり、なおかつ
その間の射出ピーク圧力を20kg/cm2に設定して成形す
ることにより、樹脂に加わる圧力を低下させてのポリカ
ーボネート基板の成形が可能となる結果、本発明の第1
の実施例と同様に偏芯40μm以下の場合のディスク基
板外周端部近傍での偏心加速度が2.5m/sec2以下とな
るようなポリカーボネート基板を成形できる。
【0032】したがって、透明なプラスチック材料を用
い射出成形法により光ディスク基板を成形する方法であ
って、可動金型の温度がスタンパを保持した固定金型の
温度より10℃以上高い温度で成形したことを特徴とす
る光ディスク基板の製造方法、さらに、その時の射出時
のノズル先端の温度を310℃以下で成形した構造であ
り、射出時のスクリュ−最前進位置が2mm以上で、保圧
完了位置が6mm以下の範囲にあり、なおかつその間の射
出ピーク圧力を30kg/cm2以下で成形した構造により、
可動金型(光投入面)が1〜2mrad凸型であり、最大偏
心加速度が2.5m/sec2以下となるようなポリカーボネ
ート基板を成形できる。
【0033】このように光投入面が1〜2mrad凸型とな
るように成形したポリカーボネート基板を用いれば、単
板型構造の場合にもチルト量が2.0mrad以下であり、
記録膜が形成されてない側から脱湿した場合にもチルト
量が4.0mrad以下とすることができ、最大偏心加速度
が2.5m/sec2以下であるために、記録再生時のサーボ
特性の低下のない、優れた光記録媒体を実現できる。
【0034】なお、本発明の第1の実施例では、透明な
プラスチック材料を用い射出成形法により光ディスク基
板を成形する方法であって、固定金型2の温度115
℃、スタンパ4を保持した可動金型3の温度95℃、ノ
ズル先端の温度300℃とし、射出圧力80kg/cm2、冷
却時間10秒とし、射出時のスクリュ−最前進位置が
2.5mmで、保圧完了位置が5.0mmであり、なおかつ
その間の射出ピーク圧力を20kg/cm2に設定して成形す
ることを特徴とする光ディスク基板の製造方法について
述べてきたが、射出時のノズル先端の温度を310℃以
下とし、固定金型の温度がスタンパを保持した可動金型
の温度より15℃以上高い温度で成形し、射出時のスク
リュ−最前進位置が2mm以上で、保圧完了位置が6mm以
下の範囲にあり、なおかつその間の射出ピーク圧力を3
0kg/cm2以下で成形したことを特徴とする光ディスク基
板の製造方法であれば同等あるいはそれ以上の効果が得
られる。
【0035】また、本発明の第2の実施例における光デ
ィスク基板の製造方法では、スタンパ14を保持した固
定金型12の温度100℃、可動金型13の温度115
℃、ノズル先端の温度290℃、冷却時間10秒とし、
射出時のスクリュ−最前進位置が3.0mmで、保圧完了
位置が5.5mmであり、なおかつその間の射出ピーク圧
力を25kg/cm2に設定し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について述べてきたが、射出時
のノズル先端の温度を310℃以下とし、可動金型の温
度がスタンパを保持した固定金型の温度より10℃以上
高い温度で成形し、射出時のスクリュ−最前進位置が2
mm以上で、保圧完了位置が6mm以下の範囲にあり、なお
かつその間の射出ピーク圧力を30kg/cm2以下で成形し
たことを特徴とする光ディスク基板の製造方法であれば
同等あるいはそれ以上の効果が得られる。
【0036】さらに、本実施例では、光スポットのトラ
ッキングガイドのための案内溝を備えたポリカーボネー
トの光ディスク基板を成形する製造方法について述べて
きたが、透明なプラスチック材料としては、ポリオレフ
ィン、アクリルを用いても、射出成形により成形する本
発明を用いた製造方法であればよい。
【0037】以上のように本実施例によれば、透明なプ
ラスチック材料を用い射出成形法により光ディスク基板
を成形する方法であって、固定金型の温度がスタンパを
保持した可動金型の温度より15℃以上高い温度で成形
した構造、あるいは、可動金型の温度がスタンパを保持
した固定金型の温度より10℃以上高い温度で成形した
構造、さらに、射出時のノズル先端の温度は310℃以
下であり、射出時のスクリュ−最前進位置が2mm以上、
保圧完了位置が6mm以下の範囲で、なおかつその間の射
出ピーク圧力を30kg/cm2以下で成形したことを特徴と
する光ディスク基板の製造方法により、ディスク基板か
らの脱吸湿のない場合にはチルト量が2.0mrad以下と
小さく、記録層が形成されてない側から脱湿した場合に
もチルト量が4.0mrad以下というようにディスクの反
り量の変化が小さく、偏芯量40μm以下の場合の最大
偏心加速度が2.5m/sec2以下となるような、優れた光
記録媒体を実現することができる。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明は、透明なプラスチ
ック材料を用い射出成形法により光ディスク基板を成形
する方法であって、固定金型の温度がスタンパを保持し
た可動金型の温度より15℃以上高い温度で成形した構
造、あるいは、可動金型の温度がスタンパを保持した固
定金型の温度より10℃以上高い温度で成形した構造、
さらに、射出時のノズル先端の温度は310℃以下であ
り、射出時のスクリュ−最前進位置が2mm以上、保圧完
了位置が6mm以下の範囲で、なおかつその間の射出ピー
ク圧力を30kg/cm2以下で成形したことを特徴とする光
ディスク基板の製造方法により、ディスク基板からの脱
吸湿のない場合にはチルト量が2.0mrad以下と小さ
く、記録層が形成されてない側から脱湿した場合にもチ
ルト量が4.0mrad以下というようにディスクの反り量
の変化が小さく、偏芯量40μm以下の場合の最大偏心
加速度が2.5m/sec2以下となるような、優れた光記録
媒体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に於ける光ディスク基板
の射出成形装置の構造図
【図2】本発明の第1の実施例に於ける固定金型及び可
動金型部分の拡大図
【図3】本発明の第2の実施例に於ける光ディスク基板
の射出成形装置の構造図
【図4】本発明の第2の実施例に於ける固定金型及び可
動金型部分の拡大図
【図5】従来の光記録媒体の構造図
【図6】本発明の第1の実施例に於けるノズルの温度を
変化させた場合の固定金型と可動金型との温度差とチル
ト量との関係を示す特性図
【図7】光ディスク基板の基板周方向で偏芯加速度の分
布図 (a)従来の光ディスク基板の製造方法で成形した光デ
ィスク基板 (b)本発明の第1の実施例に於ける光ディスク基板の
製造方法で成形した光ディスク基板
【図8】本発明の第2の実施例に於けるノズルの温度を
変化させた場合の固定金型と可動金型との温度差とチル
ト量との関係を示す特性図
【符号の説明】
1 光ディスク基板としてポリカーボネートが射出成形
されるキャビティ 2 固定金型 3 可動金 4 スタンパ 5 ポリカーボネート樹脂供給用のノズル 6 ポリカーボネートの溶融樹脂 7 ポリカーボネート樹脂溶融のための加熱シリンダ 8 溶融樹脂射出のためのスクリュー 9 ポリカーボネートのペレット 10 乾燥装置 11 光ディスク基板としてポリカーボネートが射出成
形されるキャビティ 12 固定金型 13 可動金型 14 スタンパ 15 ポリカーボネート樹脂供給用のノズル 16 ポリカーボネートの溶融樹脂 17 ポリカーボネート樹脂溶融のための加熱シリンダ 18 溶融樹脂射出のためのスクリュー 19 ポリカーボネートのペレット 20 乾燥装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深町 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 新田 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−273244(JP,A) 特開 平2−253909(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/26 521 B29C 45/14 B29L 7:00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明なプラスチック材料を用い射出成形法
    により光ディスク基板を成形する方法であって、固定金
    型の温度がスタンパを保持した可動金型の温度より15
    ℃以上高い温度で成形する光ディスク基板の製造方法。
  2. 【請求項2】透明なプラスチック材料を用い射出成形法
    により光ディスク基板を成形する方法であって、可動金
    型の温度がスタンパを保持した固定金型の温度より10
    ℃以上高い温度で成形する光ディスク基板の製造方法。
  3. 【請求項3】透明なプラスチック材料を用い射出成形法
    により光ディスク基板を成形する方法であって、射出時
    のノズル先端の温度が310℃以下であることを特徴と
    する請求項1または2記載の光ディスク基板の製造方
    法。
  4. 【請求項4】透明なプラスチック材料を用い射出成形法
    により光ディスク基板を成形する方法であって、射出時
    のスクリュ−最前進位置が2mm以上で、保圧完了位置が
    6mm以下の範囲にあり、なおかつその間の射出ピーク圧
    力を30kg/cm2以下で成形とする請求項1または2記載
    の光ディスク基板の製造方法。
  5. 【請求項5】透明なプラスチック材料が、ポリカーボネ
    ート、ポリオレフィン、アクリルであることを特徴とす
    る請求項1または2記載の光ディスク基板の製造方法。
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