JP4084525B2 - 光ディスク金型と光ディスク基板成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク基板を成形する光ディスク金型と光ディスク基板成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量の記録媒体としての光ディスクが一般に普及してきている。この光ディスクの基板には一般にポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂等が用いられている。
【０００３】
これらのディスク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を用いて形成されている。すなわち、固定金型と可動金型の１対の金型を閉じた状態で間に形成されるキャビティ内に平坦で環状のスタンパを取り付け、キャビティ内に溶融樹脂を射出することでスタンパ上のピットや溝等の凹凸を転写したディスク基板が形成される。
【０００４】
図１１に従来の金型構造を示す。スタンパは可動金型側の例を示す。１０１は固定金型、１０２は可動金型である。固定金型１０１は、内側から、スプルブッシュ１０３、固定側固定ブッシュ１０４、固定鏡面盤１０５、固定突き当てリング１０６の順になっている。固定鏡面盤１０５とスプルブッシュ１０３には温度調整用の溝１０５ａと流路１０３ａがある。固定鏡面盤１０５と固定側突き当てリング１０６は固定基盤１０７と接合し、固定基盤１０７は成形機の大プレート１０９と接しており、ロケートリング１０８で固定金型１０１の大体の位置出しをする。１１０はノズルで、溶融樹脂がこのノズル１１０とスプルブッシュ１０３の孔を通って、閉じた固定金型１０１と可動金型１０２との間に形成されたキャビティ１１１に入る。
【０００５】
可動金型１０２は、内側から、エジェクタピン１１２、カッタ１１３、エジェクタ１１４、可動側固定ブッシュ１１５、内周ホルダー１１６、可動鏡面盤１１７の順になっている。カッタ１１３と可動鏡面盤１１７には温度調整用の流路１１３ａと溝１１７ａがある。エジェクタピン１１２とエジェクタ１１４は成形基板を取り出す際に突き出すものである。カッタ１１３は成形基板に内孔を形成するためのものである。内周ホルダー１１６はスタンパ１１８の内側を可動鏡面盤１１７に固定する働きをする。外周リング１１９はスタンパ１１８の外周を固定すると共に成形基板の外周端を形成するものである。可動金型１０２は可動基盤１２０を介して成形機の大プレート１０９に固定されている。可動鏡面盤の外には可動突き当てリング１２１があり、固定突き当てリング１０６と嵌合することで位置出しを行う。
【０００６】
固定鏡面盤１０５と可動鏡面盤１１７に設けた溝１０５ａおよび１１７ａは、図１１の通り、従来、鏡面から等しい距離に同じ断面形状で、かつ、媒体は１つの恒温槽から循環されていた。この場合、鏡面温度は一定に制御されている。
【０００７】
溶融樹脂は固定金型１０１内のスプルブッシュ１０３から流入されるため、樹脂はスプルブッシュ１０３の中心から径方向に広がるにつれて冷却される。そこで、キャビティ１１１内に流入した樹脂が外周にいくほど低温になるので樹脂の収縮量等が径方向で異なる。
【０００８】
これに対して、特開平５−２１２７５５号公報では内側の流路で外側の流路より低い温度の流体を流したり、内側で流路を鏡面に近づけ外側で流路を鏡面から遠ざけることで、鏡面の内側の温度を外側の温度より低くし、基板の温度が均一になり収縮量が径方向で均一になる方法を開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２１２７５５号公報での金型の鏡面内に複数の温度の流体を流す方法は、複数の恒温槽の機能を持つ温度調整機が必要である。また、鏡面と温度調整用の流体の流路との距離を金型の径方向で変化させる方法は、基板の仕様が変わればそれに合わせて成形条件が変わり、キャビティ内の溶融樹脂の状態も変わるので、基板の仕様ごとに鏡面と流路との距離を適正化するために鏡面自体を作り変える必要があり、コストがかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するため、１つの鏡面に対して温度調整機は１つで良く、かつ鏡面部材を変えずに安価に基板仕様に応じた適正な流路設計が可能で、成形基板の収縮が径方向で均一になる光ディスク金型と光ディスク基板成形方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディスク金型は、鏡面部材の温度を制御する光ディスク基板の成形金型において、前記鏡面部材は、略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きいことを特徴とする。前記基板の内側の流路を通る流体の速度は、外側の流路を通る流体の速度に比べて１．１倍以上程度早いことが好ましい。
【００１２】
本発明の光ディスク基板の成型方法は、前記略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きい光ディスク金型を２つ対向させる工程と、前記流路に流体を流す工程と、２つの前記金型に挟まれたキャビティに溶融樹脂を封入する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の光ディスク金型の実施の形態１の構成を示す断面図を図１に示す。スタンパを可動金型側に取り付ける場合を示す。図１の１は固定金型であり、２は可動金型である。固定金型１は内側からスプルブッシュ３、固定側固定ブッシュ４、固定鏡面盤５、固定突き当てリング６がある。固定鏡面盤５は、従来例の図１１とは異なり、固定基盤７との間に固定鏡面蓋８を介している。そして、固定金型１はロケートリング９で位置出しをして成形機の大プレート１０にボルトで固定されている。
【００２２】
可動金型２は、内側からエジェクタピン１１、カッタ１２、エジェクタ１３、可動側固定ブッシュ１４、内周ホルダー１５、可動鏡面盤１６の順である。可動鏡面盤１６も、従来例の図１１とは異なり、可動基盤１７との間に可動鏡面蓋１８を介している。可動基盤１７は成形機の大プレート１０にボルトで固定される。
【００２３】
可動鏡面盤１６の表面にはスタンパ１９が内周ホルダー１５と外周リング２０とで装着されている。可動鏡面盤の外周には可動突き当てリング２１があり、固定突き当てリング６との間で嵌合し位置出しを行う。
【００２４】
スプルブッシュ３、固定鏡面盤５、カッタ１２、可動鏡面盤１６には温度調整用の溝もしくは流路が、それぞれ、３ａ、５ａ、１３ａ、１６ａとして設けられている。
【００２５】
ここで、固定鏡面盤に設けた溝５ａと可動鏡面盤に設けた溝１６ａとを流れる流体は固定鏡面盤の溝５ａと可動鏡面盤の溝１６ａとで、それぞれ、一定の温度に制御されており、流速は内側で早く外側で遅くしている。具体的には、固定鏡面盤の溝５ａと可動鏡面盤の溝１６ａとで径方向に複数設けた溝の幅が一定であり、それぞれの溝５ａと１６ａの蓋である固定鏡面蓋８、可動鏡面蓋１８には凸部が形成されていて、溝５ａおよび１６ａに入り込む構成で、流体の流路自体は内側で断面積が小さく、外側で断面積を大きくしている。
【００２６】
固定鏡面盤５と可動鏡面盤１６の温度調整用の流路は１系統であり、内周から外周または外周から内周に、例えば、図２Ａに示すように螺旋状、もしくは図２Ｂに示すように略同心円状に連続につながっている。
【００２７】
したがって、流体は流路に沿って連続に流れるため断面積が小さいところでは速く、断面積が大きいところでは遅くなる。流体の温度が一定でも流速が速いと熱伝達が大きくなる。また、流路は鏡面からの距離を略一定にしている。
【００２８】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温である。しかし、キャビティ２２に面した流路面から奪う熱は流れが速い内側の方が大きい。この結果、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００２９】
固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６はキャビティ２２側を鏡面仕上げや表面コーティング処理等を行うが、固定鏡面蓋８や可動鏡面蓋１８はそこまでの処理を必要としない。
【００３０】
したがって、安価であり、かつ、作製が容易で、１面の金型に複数準備することも十分可能である。また、金型部品の組替えも容易である。基板の仕様が異なれば、金型の鏡面盤に設ける温度調整流路の設計を含めた成形条件が変わる。鏡面盤の溝の深さを変える方法であれば、鏡面盤を再加工すると歪が生じるため金型そのものを新しく作製する必要があるが、本発明の実施の形態１の光ディスク金型の構造であれば、鏡面蓋を作り変えるだけでよい。
【００３１】
また、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６に設ける溝５ａと１６ａは鏡面からの距離を変えていないので、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の歪が溝の深さの異なる場合より小さくなる。
【００３２】
鏡面温度が固定金型１および可動金型２で、それぞれ、一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００３３】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００３４】
もちろん、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６に設ける溝５ａと１６ａの鏡面からの距離を変えても良い。しかし、この場合も溶融樹脂の流入口近傍の内側で温調流体を速く流し外側で温調流体を遅く流すことで、それぞれの溝５ａや溝１６ａの鏡面からの距離は、内側と外側とで大きな差をつけなくて良い。
【００３５】
したがって、溝５ａや溝１６ａの鏡面からの距離のみを変える場合より固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の厚みを薄くできるだけでなく、鏡面での温度分布が均一になり固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の歪が低減される。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の光ディスク金型の実施の形態２の鏡面盤近傍の概略断面図を図３に示す。図１における固定鏡面盤５もしくは可動鏡面盤１６の温度調整用流路の部分の近傍のみを表している。図３の左側が内周側で右側が外周側である。
【００３７】
図１では鏡面盤２３の溝に蓋材２４の凸部が入り込んだ構造であったが、図３では鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されており、両者がシールド材２５を介して接合される。蓋材２４への溝の深さを変えることで、流路の断面積は内側で小さく、外側で大きくしている。この場合も、流路は全て鏡面からの距離を一定、かつ、幅を一定にした。
【００３８】
鏡面盤２３または蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内側で速く外側で遅くなり、熱伝達量は内側の方が大きくなる。
【００３９】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが内側で熱が大きく奪われるので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００４０】
また、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を変える必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００４１】
この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００４２】
（実施の形態３）
本発明の光ディスク金型の実施の形態３の鏡面盤近傍の概略断面図を図４に示す。図４では図３と同様、鏡面盤２３の温度調整用流路の部分のみを表している。図４の左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されており、鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。流路の深さは図３と同様に内周側で浅く外周側で深い。また、流路の幅は図３では一定であったが、図４では外周側ほど流路の幅が広くなる。したがって、流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、流路は全て鏡面からの距離は一定である。
【００４３】
この場合も、鏡面盤２３または蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００４４】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の幅比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００４５】
ここで、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００４６】
実施の形態３の光ディスク金型では鏡面盤２３と蓋材２４の溝で形成した温度調整用の流路の深さを蓋材２４に設けた溝の深さを変えることで変えているが、もちろん、溝の深さを一定にしていても良い。
【００４７】
また、この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００４８】
（実施の形態４）
本発明の光ディスク金型の実施の形態４の鏡面盤近傍の概略断面図を図５に示す。図５では、鏡面盤２３と蓋材２４とで形成される温度調整用流路の部分のみを表している。図５の左側が内周側で右側が外周側である。
【００４９】
この場合は、蓋材２４にのみ溝が形成されており、鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。流路の深さは内周側で浅く外周側で深い。また、流路の幅は一定である。したがって、流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、鏡面盤２３に溝が形成されておらず、流路は全て鏡面からの距離は一定である。
【００５０】
蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きにつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００５１】
ここで、鏡面盤２３には溝がないため歪が小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００５２】
また、この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００５３】
実施の形態４の光ディスク金型では、蓋材２４に設けた溝の深さを変えているが、もちろん、実施の形態３の光ディスク金型で示したように、溝の幅を変えても良いし、溝の幅と深さの両方を変えても良い。
【００５４】
（実施の形態５）
本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤近傍の概略断面図を図６Ａに示す。図６Ａの左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。そして、温度調整用流路として、鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されている。
【００５５】
実施の形態５の光ディスク金型では、鏡面盤２３と蓋材２４の間に形成した溝が、並列した２つの溝で断面積を同一にし、この２系統の溝に対して流体の入口で２分割し出口で１つにしている。
【００５６】
図６Ａでは２巻きの場合を示している。流路の平面概略図を図６Ｂに示す。図６Ｂでは、溝が螺旋状の場合を示している。
【００５７】
流路の深さは内周側で小さく外周側で大きい。流路の幅は一定である。そこで、概して流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、流路は全て鏡面からの距離を一定にした。
【００５８】
流路を分岐しているのは温度調整機と金型との間を流れる流体が受ける流動抵抗を低減して流体を流れやすくするためである。また、分岐した２系統で断面積を同じにしているのは流動抵抗を両者で同じにするためである。２系統に分岐した断面積を変えると両者での流動抵抗が変わるため流動抵抗の低い側だけを流体が流れようとするので、鏡面盤２３の温度分布が不均一になってしまうからである。
【００５９】
このように流路を複数に分岐すると略螺旋状に設ける温度調整用流路の径方向での実際の巻き数を増やすことができる。
【００６０】
この実施の形態５でも金型の内側で流速が速く外側で流速が遅くなるため熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱は流体が速く流れるほど多いため、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。金型の生産性の点でも実施の形態１と同様に良くなる。
【００６１】
ここで、蓋材２４に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００６２】
実施の形態５の光ディスク金型では、蓋材２４に設けた溝の深さを変えているが、もちろん、溝の幅を変えても良いし、溝の幅と深さの両方を変えても良い。
【００６３】
実施の形態１から実施の形態５では温度調整用の流路がひと続きの流路の構成を示したが、もちろん、流量を内側で多く外側で少なくしても同様の効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態６）
本発明の光ディスク金型の実施の形態６の鏡面盤近傍の概略断面図を図７に示す。図７の左側が内周側で右側が外周側である。図７の２３は鏡面盤であり、蓋材２４とシールド材２５、例えば、Ｏリングを介して接合されている。鏡面盤２３と蓋材２４との間には内蓋材２６が設けられ、鏡面盤２３と内蓋材２６の溝が対向して流路を形成する。この流路は温度調整用の流体が通る。流路の幅は一定で深さは内周で浅く外周で深くなっている。したがって、流路の断面積は内周では小さく外周では大きい。
【００６５】
この鏡面盤２３と内蓋材２６とで形成された流路は略螺旋状に内周から外周にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。
【００６６】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。鏡面盤２３はキャビティ２２側を鏡面仕上げや表面コーティング処理等を行うが、蓋材２４や内蓋材２６はそこまでの処理を必要としない。
【００６７】
したがって、安価であり、かつ、作製が容易で、１面の金型に複数準備することも十分可能である。また、金型部品の組替えも容易である。基板の仕様が異なれば、金型の鏡面盤２３に設ける温度調整用流路の設計を含めた成形条件が変わる。鏡面盤２３の溝の深さを変える方法であれば、鏡面盤２３を再加工すると歪が生じるため金型そのものを新しく作製する必要があるが、本発明の実施の形態６の光ディスク金型の構造であれば、内蓋材２６を作り変えるだけでよい。
【００６８】
実施の形態６の光ディスク金型では流路のシールドの役割を蓋材２４に持たせ、流路の形状を内蓋材２６に持たせており、前記実施の形態１から実施の形態５における蓋材２４の持つ２つの役割を分けている。この結果、内蓋材２６では流体の漏れ防止のための表面精度が不要になって作りやすくなる。
【００６９】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００７０】
ここで、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００７１】
（実施の形態７）
本発明の光ディスク金型の実施の形態７の鏡面盤近傍の概略断面図を図８に示す。図８の左側が内周側で右側が外周側である。実施の形態６では鏡面盤２３の溝に対応して内蓋材２６に溝が形成されているのに対して、実施の形態７では鏡面盤２３の溝に内蓋材２６の凸部が入り込んだ構造になっており、かつ、溝の幅も内周では狭く外周では広く変化させている。
【００７２】
この鏡面盤２３と内蓋材２６とで形成された流路は略螺旋状に内周から外周にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。流路は全て鏡面からの距離が一定である。
【００７３】
蓋材２４は流体が漏れないように鏡面盤２３との間でシールド材２５、例えば、Ｏリングを介してボルトで固定する。
【００７４】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００７５】
したがって、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００７６】
この場合も実施の形態５と同様、鏡面盤２３を作る基板の仕様に応じて変えることなく、内蓋材２６のみの変更でよく、かつ、温度調整用の流体のシールドは鏡面盤２３と蓋材２４とで受け持っているため作りやすい。
【００７７】
実施の形態７では流路の断面積を幅と深さで変えたが、どちらか一方でも良い。
もちろん、ここでの蓋材２４そのものを図１における固定基盤７や可動基盤１７に置き換えても良い。
【００７８】
（実施の形態８）
本発明の光ディスク金型の実施の形態８の鏡面盤近傍の概略断面図を図９に示す。図９の左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３には溝がなく、蓋材２４の内側が凹んでおり、この蓋材２４の凹みに内蓋材２６が入り込む構造になっている。ここで、流体のシールドは鏡面盤２３と蓋材２４との間にシールド材２５、例えば、Ｏリングで行われている。温度調整用流路は内蓋材２６の溝によって形成されている。流路は全て鏡面からの距離が一定で、かつ、幅が一定である。溝の深さは、内周で浅く外周で深い。この場合も、基板の仕様に対する変更は内蓋材２６の変更のみで良く、作りやすい。
【００７９】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００８０】
鏡面盤２３には溝はなく鏡面から温度調整用流路までの距離は一定である。そこで、鏡面盤２３は、歪が少なく、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００８１】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００８２】
（実施の形態９）
本発明の光ディスク金型の実施の形態９の鏡面盤近傍の概略断面図を図１０に示す。図１０の左側が内周側で右側が外周側である。実施の形態９では実施の形態８に対して、内蓋材２６に設けた溝を、深さを一定で、幅を内側で狭く外側で広いように変えている。
【００８３】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００８４】
この場合も、基板の仕様に対する変更は内蓋材２６の変更のみで良く、作りやすい。また、鏡面盤２３は、歪が少なく、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００８５】
実施の形態６から実施の形態９では温度調整用の流路がひと続きの場合を示したが、もちろん、実施の形態５に示したように、入口と出口が１つずつで、途中を断面積が等しくなるように複数に分岐しても構わない。
【００８６】
また、温度調整用の流路の入口が内周側なら出口は外周側の例を記したが、反対に外周側が入口で内周側が出口でも良い。入口と出口とが外周側にあっても、共に内周側にあっても良い。入口と出口が一箇所ずつであれば良い。
【００８７】
また、実施の形態６から実施の形態９では温度調整用の流路がひと続きの流路の構成を示したが、もちろん、流量を内側で多く外側で少なくしても同様の効果が得られる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明は、金型の鏡面部材の温度調整用流路を、少なくとも鏡面部材と隣接する蓋状部材に凹凸を設けて形成し、流路の断面積を径方向で変えることで入口と出口が１つずつの温度調整流路でも径方向で樹脂の冷却速度を制御し、樹脂の収縮量を均一にできる。この結果、１つの鏡面に対して温度調整機を１つとし、かつ鏡面部材を変えずに安価に基板仕様に応じた適正な流路設計が可能で、成形基板の収縮が径方向で均一になる光ディスク金型と光ディスク基板成形方法を提供できる。
【００８９】
また、本発明の光ディスク金型は、鏡面部材を変えずに蓋状の部材で基板仕様に応じた適正な流路設計ができるため組替えが容易であり、かつ安価である。さらに、鏡面と流路との距離を径方向で略一定にすることで鏡面部材の歪が低減され、かつ鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ディスク金型の実施の形態１の構成を示す断面図
【図２】Ａは本発明の光ディスク金型の実施の形態１の鏡面盤を温度調整する流路の平面図、Ｂは本発明の光ディスク金型の実施の形態１の鏡面盤を温度調整する流路の概略を示す平面図
【図３】本発明の光ディスク金型の実施の形態２の鏡面盤近傍の概略断面図
【図４】本発明の光ディスク金型の実施の形態３の鏡面盤近傍の概略断面図
【図５】本発明の光ディスク金型の実施の形態４の鏡面盤近傍の概略断面図
【図６】Ａは本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤近傍の概略断面図、Ｂは本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤を温度調整する流路の概略を示す平面図
【図７】本発明の光ディスク金型の実施の形態６の鏡面盤近傍の概略断面図
【図８】本発明の光ディスク金型の実施の形態７の鏡面盤近傍の概略断面図
【図９】本発明の光ディスク金型の実施の形態８の鏡面盤近傍の概略断面図
【図１０】本発明の光ディスク金型の実施の形態９の鏡面盤近傍の概略断面図
【図１１】従来の光ディスク金型の構成を示す断面図
【符号の説明】
１ 固定金型
２ 可動金型
３ スプルブッシュ
４ 固定側固定ブッシュ
５ 固定鏡面盤
６ 固定突き当てリング
７ 固定基盤
８ 固定鏡面蓋
９ ロケートリング
１０ 大プレート
１１ エジェクタピン
１２ カッタ
１３ エジェクタ
１４ 可動側固定ブッシュ
１５ 内周ホルダー
１６ 可動鏡面盤
１７ 可動基盤
１８ 可動鏡面蓋
１９ スタンパ
２０ 外周リング
２１ 可動突き当てリング
２２ キャビティ
２３ 鏡面盤
２４ 蓋材
２５ シールド材
２６ 内蓋材
３ａ、１２ａ 流路
５ａ、７ａ、１６ａ、１８ａ 溝
２３ａ、２４ａ、２６ａ 溝
１０１ 固定金型
１０２ 可動金型
１０３ スプルブッシュ
１０４ 固定側固定ブッシュ
１０５ 固定鏡面盤
１０６ 固定突き当てリング
１０７ 固定基盤
１０８ ロケートリング
１０９ 大プレート
１１０ ノズル
１１１ キャビティ
１１２ エジェクタピン
１１３ カッタ
１１４ エジェクタ
１１５ 可動側固定ブッシュ
１１６ 内周ホルダー
１１７ 可動鏡面盤
１１８ スタンパ
１１９ 外周リング
１２０ 可動基盤
１２１ 可動突き当てリング
１０３ａ、１１３ａ 流路
１０５ａ、１１７ａ 溝
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク基板を成形する光ディスク金型と光ディスク基板成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量の記録媒体としての光ディスクが一般に普及してきている。この光ディスクの基板には一般にポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂等が用いられている。
【０００３】
これらのディスク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を用いて形成されている。すなわち、固定金型と可動金型の１対の金型を閉じた状態で間に形成されるキャビティ内に平坦で環状のスタンパを取り付け、キャビティ内に溶融樹脂を射出することでスタンパ上のピットや溝等の凹凸を転写したディスク基板が形成される。
【０００４】
図１１に従来の金型構造を示す。スタンパは可動金型側の例を示す。１０１は固定金型、１０２は可動金型である。固定金型１０１は、内側から、スプルブッシュ１０３、固定側固定ブッシュ１０４、固定鏡面盤１０５、固定突き当てリング１０６の順になっている。固定鏡面盤１０５とスプルブッシュ１０３には温度調整用の溝１０５ａと流路１０３ａがある。固定鏡面盤１０５と固定側突き当てリング１０６は固定基盤１０７と接合し、固定基盤１０７は成形機の大プレート１０９と接しており、ロケートリング１０８で固定金型１０１の大体の位置出しをする。１１０はノズルで、溶融樹脂がこのノズル１１０とスプルブッシュ１０３の孔を通って、閉じた固定金型１０１と可動金型１０２との間に形成されたキャビティ１１１に入る。
【０００５】
可動金型１０２は、内側から、エジェクタピン１１２、カッタ１１３、エジェクタ１１４、可動側固定ブッシュ１１５、内周ホルダー１１６、可動鏡面盤１１７の順になっている。カッタ１１３と可動鏡面盤１１７には温度調整用の流路１１３ａと溝１１７ａがある。エジェクタピン１１２とエジェクタ１１４は成形基板を取り出す際に突き出すものである。カッタ１１３は成形基板に内孔を形成するためのものである。内周ホルダー１１６はスタンパ１１８の内側を可動鏡面盤１１７に固定する働きをする。外周リング１１９はスタンパ１１８の外周を固定すると共に成形基板の外周端を形成するものである。可動金型１０２は可動基盤１２０を介して成形機の大プレート１０９に固定されている。可動鏡面盤の外には可動突き当てリング１２１があり、固定突き当てリング１０６と嵌合することで位置出しを行う。
【０００６】
固定鏡面盤１０５と可動鏡面盤１１７に設けた溝１０５ａおよび１１７ａは、図１１の通り、従来、鏡面から等しい距離に同じ断面形状で、かつ、媒体は１つの恒温槽から循環されていた。この場合、鏡面温度は一定に制御されている。
【０００７】
溶融樹脂は固定金型１０１内のスプルブッシュ１０３から流入されるため、樹脂はスプルブッシュ１０３の中心から径方向に広がるにつれて冷却される。そこで、キャビティ１１１内に流入した樹脂が外周にいくほど低温になるので樹脂の収縮量等が径方向で異なる。
【０００８】
これに対して、特開平５−２１２７５５号公報では内側の流路で外側の流路より低い温度の流体を流したり、内側で流路を鏡面に近づけ外側で流路を鏡面から遠ざけることで、鏡面の内側の温度を外側の温度より低くし、基板の温度が均一になり収縮量が径方向で均一になる方法を開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２１２７５５号公報での金型の鏡面内に複数の温度の流体を流す方法は、複数の恒温槽の機能を持つ温度調整機が必要である。また、鏡面と温度調整用の流体の流路との距離を金型の径方向で変化させる方法は、基板の仕様が変わればそれに合わせて成形条件が変わり、キャビティ内の溶融樹脂の状態も変わるので、基板の仕様ごとに鏡面と流路との距離を適正化するために鏡面自体を作り変える必要があり、コストがかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するため、１つの鏡面に対して温度調整機は１つで良く、かつ鏡面部材を変えずに安価に基板仕様に応じた適正な流路設計が可能で、成形基板の収縮が径方向で均一になる光ディスク金型と光ディスク基板成形方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディスク金型は、鏡面部材の温度を制御する光ディスク基板の成形金型において、前記鏡面部材は、略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きいことを特徴とする。前記基板の内側の流路を通る流体の速度は、外側の流路を通る流体の速度に比べて１．１倍以上程度早いことが好ましい。
【００１２】
本発明の光ディスク基板の成型方法は、前記略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きい光ディスク金型を２つ対向させる工程と、前記流路に流体を流す工程と、２つの前記金型に挟まれたキャビティに溶融樹脂を封入する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の光ディスク金型の実施の形態１の構成を示す断面図を図１に示す。スタンパを可動金型側に取り付ける場合を示す。図１の１は固定金型であり、２は可動金型である。固定金型１は内側からスプルブッシュ３、固定側固定ブッシュ４、固定鏡面盤５、固定突き当てリング６がある。固定鏡面盤５は、従来例の図１１とは異なり、固定基盤７との間に固定鏡面蓋８を介している。そして、固定金型１はロケートリング９で位置出しをして成形機の大プレート１０にボルトで固定されている。
【００２２】
可動金型２は、内側からエジェクタピン１１、カッタ１２、エジェクタ１３、可動側固定ブッシュ１４、内周ホルダー１５、可動鏡面盤１６の順である。可動鏡面盤１６も、従来例の図１１とは異なり、可動基盤１７との間に可動鏡面蓋１８を介している。可動基盤１７は成形機の大プレート１０にボルトで固定される。
【００２３】
可動鏡面盤１６の表面にはスタンパ１９が内周ホルダー１５と外周リング２０とで装着されている。可動鏡面盤の外周には可動突き当てリング２１があり、固定突き当てリング６との間で嵌合し位置出しを行う。
【００２４】
スプルブッシュ３、固定鏡面盤５、カッタ１２、可動鏡面盤１６には温度調整用の溝もしくは流路が、それぞれ、３ａ、５ａ、１３ａ、１６ａとして設けられている。
【００２５】
ここで、固定鏡面盤に設けた溝５ａと可動鏡面盤に設けた溝１６ａとを流れる流体は固定鏡面盤の溝５ａと可動鏡面盤の溝１６ａとで、それぞれ、一定の温度に制御されており、流速は内側で早く外側で遅くしている。具体的には、固定鏡面盤の溝５ａと可動鏡面盤の溝１６ａとで径方向に複数設けた溝の幅が一定であり、それぞれの溝５ａと１６ａの蓋である固定鏡面蓋８、可動鏡面蓋１８には凸部が形成されていて、溝５ａおよび１６ａに入り込む構成で、流体の流路自体は内側で断面積が小さく、外側で断面積を大きくしている。
【００２６】
固定鏡面盤５と可動鏡面盤１６の温度調整用の流路は１系統であり、内周から外周または外周から内周に、例えば、図２Ａに示すように螺旋状、もしくは図２Ｂに示すように略同心円状に連続につながっている。
【００２７】
したがって、流体は流路に沿って連続に流れるため断面積が小さいところでは速く、断面積が大きいところでは遅くなる。流体の温度が一定でも流速が速いと熱伝達が大きくなる。また、流路は鏡面からの距離を略一定にしている。
【００２８】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温である。しかし、キャビティ２２に面した流路面から奪う熱は流れが速い内側の方が大きい。この結果、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００２９】
固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６はキャビティ２２側を鏡面仕上げや表面コーティング処理等を行うが、固定鏡面蓋８や可動鏡面蓋１８はそこまでの処理を必要としない。
【００３０】
したがって、安価であり、かつ、作製が容易で、１面の金型に複数準備することも十分可能である。また、金型部品の組替えも容易である。基板の仕様が異なれば、金型の鏡面盤に設ける温度調整流路の設計を含めた成形条件が変わる。鏡面盤の溝の深さを変える方法であれば、鏡面盤を再加工すると歪が生じるため金型そのものを新しく作製する必要があるが、本発明の実施の形態１の光ディスク金型の構造であれば、鏡面蓋を作り変えるだけでよい。
【００３１】
また、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６に設ける溝５ａと１６ａは鏡面からの距離を変えていないので、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の歪が溝の深さの異なる場合より小さくなる。
【００３２】
鏡面温度が固定金型１および可動金型２で、それぞれ、一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００３３】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００３４】
もちろん、固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６に設ける溝５ａと１６ａの鏡面からの距離を変えても良い。しかし、この場合も溶融樹脂の流入口近傍の内側で温調流体を速く流し外側で温調流体を遅く流すことで、それぞれの溝５ａや溝１６ａの鏡面からの距離は、内側と外側とで大きな差をつけなくて良い。
【００３５】
したがって、溝５ａや溝１６ａの鏡面からの距離のみを変える場合より固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の厚みを薄くできるだけでなく、鏡面での温度分布が均一になり固定鏡面盤５や可動鏡面盤１６の歪が低減される。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の光ディスク金型の実施の形態２の鏡面盤近傍の概略断面図を図３に示す。図１における固定鏡面盤５もしくは可動鏡面盤１６の温度調整用流路の部分の近傍のみを表している。図３の左側が内周側で右側が外周側である。
【００３７】
図１では鏡面盤２３の溝に蓋材２４の凸部が入り込んだ構造であったが、図３では鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されており、両者がシールド材２５を介して接合される。蓋材２４への溝の深さを変えることで、流路の断面積は内側で小さく、外側で大きくしている。この場合も、流路は全て鏡面からの距離を一定、かつ、幅を一定にした。
【００３８】
鏡面盤２３または蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内側で速く外側で遅くなり、熱伝達量は内側の方が大きくなる。
【００３９】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが内側で熱が大きく奪われるので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００４０】
また、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を変える必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００４１】
この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００４２】
（実施の形態３）
本発明の光ディスク金型の実施の形態３の鏡面盤近傍の概略断面図を図４に示す。図４では図３と同様、鏡面盤２３の温度調整用流路の部分のみを表している。図４の左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されており、鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。流路の深さは図３と同様に内周側で浅く外周側で深い。また、流路の幅は図３では一定であったが、図４では外周側ほど流路の幅が広くなる。したがって、流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、流路は全て鏡面からの距離は一定である。
【００４３】
この場合も、鏡面盤２３または蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００４４】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の幅比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００４５】
ここで、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００４６】
実施の形態３の光ディスク金型では鏡面盤２３と蓋材２４の溝で形成した温度調整用の流路の深さを蓋材２４に設けた溝の深さを変えることで変えているが、もちろん、溝の深さを一定にしていても良い。
【００４７】
また、この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００４８】
（実施の形態４）
本発明の光ディスク金型の実施の形態４の鏡面盤近傍の概略断面図を図５に示す。図５では、鏡面盤２３と蓋材２４とで形成される温度調整用流路の部分のみを表している。図５の左側が内周側で右側が外周側である。
【００４９】
この場合は、蓋材２４にのみ溝が形成されており、鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。流路の深さは内周側で浅く外周側で深い。また、流路の幅は一定である。したがって、流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、鏡面盤２３に溝が形成されておらず、流路は全て鏡面からの距離は一定である。
【００５０】
蓋材２４の溝は略螺旋状にひと続きにつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００５１】
ここで、鏡面盤２３には溝がないため歪が小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００５２】
また、この場合も実施の形態１と同様に、成形する基板の仕様に応じて蓋材２４のみを変更するだけで最適な金型にできるため複数の金型が不要で、金型の生産性の点でも良くなる。
【００５３】
実施の形態４の光ディスク金型では、蓋材２４に設けた溝の深さを変えているが、もちろん、実施の形態３の光ディスク金型で示したように、溝の幅を変えても良いし、溝の幅と深さの両方を変えても良い。
【００５４】
（実施の形態５）
本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤近傍の概略断面図を図６Ａに示す。図６Ａの左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３は蓋材２４とシールド材２５を介して接合されている。そして、温度調整用流路として、鏡面盤２３の溝に対応して蓋材２４に溝が形成されている。
【００５５】
実施の形態５の光ディスク金型では、鏡面盤２３と蓋材２４の間に形成した溝が、並列した２つの溝で断面積を同一にし、この２系統の溝に対して流体の入口で２分割し出口で１つにしている。
【００５６】
図６Ａでは２巻きの場合を示している。流路の平面概略図を図６Ｂに示す。図６Ｂでは、溝が螺旋状の場合を示している。
【００５７】
流路の深さは内周側で小さく外周側で大きい。流路の幅は一定である。そこで、概して流路の断面積は外周側ほど大きくなる。また、流路は全て鏡面からの距離を一定にした。
【００５８】
流路を分岐しているのは温度調整機と金型との間を流れる流体が受ける流動抵抗を低減して流体を流れやすくするためである。また、分岐した２系統で断面積を同じにしているのは流動抵抗を両者で同じにするためである。２系統に分岐した断面積を変えると両者での流動抵抗が変わるため流動抵抗の低い側だけを流体が流れようとするので、鏡面盤２３の温度分布が不均一になってしまうからである。
【００５９】
このように流路を複数に分岐すると略螺旋状に設ける温度調整用流路の径方向での実際の巻き数を増やすことができる。
【００６０】
この実施の形態５でも金型の内側で流速が速く外側で流速が遅くなるため熱伝達量は内周側で大きくなる。キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱は流体が速く流れるほど多いため、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。金型の生産性の点でも実施の形態１と同様に良くなる。
【００６１】
ここで、蓋材２４に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００６２】
実施の形態５の光ディスク金型では、蓋材２４に設けた溝の深さを変えているが、もちろん、溝の幅を変えても良いし、溝の幅と深さの両方を変えても良い。
【００６３】
実施の形態１から実施の形態５では温度調整用の流路がひと続きの流路の構成を示したが、もちろん、流量を内側で多く外側で少なくしても同様の効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態６）
本発明の光ディスク金型の実施の形態６の鏡面盤近傍の概略断面図を図７に示す。図７の左側が内周側で右側が外周側である。図７の２３は鏡面盤であり、蓋材２４とシールド材２５、例えば、Ｏリングを介して接合されている。鏡面盤２３と蓋材２４との間には内蓋材２６が設けられ、鏡面盤２３と内蓋材２６の溝が対向して流路を形成する。この流路は温度調整用の流体が通る。流路の幅は一定で深さは内周で浅く外周で深くなっている。したがって、流路の断面積は内周では小さく外周では大きい。
【００６５】
この鏡面盤２３と内蓋材２６とで形成された流路は略螺旋状に内周から外周にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。
【００６６】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。鏡面盤２３はキャビティ２２側を鏡面仕上げや表面コーティング処理等を行うが、蓋材２４や内蓋材２６はそこまでの処理を必要としない。
【００６７】
したがって、安価であり、かつ、作製が容易で、１面の金型に複数準備することも十分可能である。また、金型部品の組替えも容易である。基板の仕様が異なれば、金型の鏡面盤２３に設ける温度調整用流路の設計を含めた成形条件が変わる。鏡面盤２３の溝の深さを変える方法であれば、鏡面盤２３を再加工すると歪が生じるため金型そのものを新しく作製する必要があるが、本発明の実施の形態６の光ディスク金型の構造であれば、内蓋材２６を作り変えるだけでよい。
【００６８】
実施の形態６の光ディスク金型では流路のシールドの役割を蓋材２４に持たせ、流路の形状を内蓋材２６に持たせており、前記実施の形態１から実施の形態５における蓋材２４の持つ２つの役割を分けている。この結果、内蓋材２６では流体の漏れ防止のための表面精度が不要になって作りやすくなる。
【００６９】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００７０】
ここで、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００７１】
（実施の形態７）
本発明の光ディスク金型の実施の形態７の鏡面盤近傍の概略断面図を図８に示す。図８の左側が内周側で右側が外周側である。実施の形態６では鏡面盤２３の溝に対応して内蓋材２６に溝が形成されているのに対して、実施の形態７では鏡面盤２３の溝に内蓋材２６の凸部が入り込んだ構造になっており、かつ、溝の幅も内周では狭く外周では広く変化させている。
【００７２】
この鏡面盤２３と内蓋材２６とで形成された流路は略螺旋状に内周から外周にひと続きでつながっている。そこで、流路を流れる流体の速度は内周側で速く外周側で遅くなり、熱伝達量は内周側で大きくなる。流路は全て鏡面からの距離が一定である。
【００７３】
蓋材２４は流体が漏れないように鏡面盤２３との間でシールド材２５、例えば、Ｏリングを介してボルトで固定する。
【００７４】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００７５】
したがって、鏡面盤２３に設ける溝は鏡面からの距離を内周ほど鏡面に近づける必要はない。そこで、鏡面盤２３の歪が溝の深さが異なる場合より小さくなる。また、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００７６】
この場合も実施の形態５と同様、鏡面盤２３を作る基板の仕様に応じて変えることなく、内蓋材２６のみの変更でよく、かつ、温度調整用の流体のシールドは鏡面盤２３と蓋材２４とで受け持っているため作りやすい。
【００７７】
実施の形態７では流路の断面積を幅と深さで変えたが、どちらか一方でも良い。
もちろん、ここでの蓋材２４そのものを図１における固定基盤７や可動基盤１７に置き換えても良い。
【００７８】
（実施の形態８）
本発明の光ディスク金型の実施の形態８の鏡面盤近傍の概略断面図を図９に示す。図９の左側が内周側で右側が外周側である。鏡面盤２３には溝がなく、蓋材２４の内側が凹んでおり、この蓋材２４の凹みに内蓋材２６が入り込む構造になっている。ここで、流体のシールドは鏡面盤２３と蓋材２４との間にシールド材２５、例えば、Ｏリングで行われている。温度調整用流路は内蓋材２６の溝によって形成されている。流路は全て鏡面からの距離が一定で、かつ、幅が一定である。溝の深さは、内周で浅く外周で深い。この場合も、基板の仕様に対する変更は内蓋材２６の変更のみで良く、作りやすい。
【００７９】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００８０】
鏡面盤２３には溝はなく鏡面から温度調整用流路までの距離は一定である。そこで、鏡面盤２３は、歪が少なく、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００８１】
基板の外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、深さが７０ｎｍ、ピッチが１．２μｍの溝が径５０ｍｍから１１６ｍｍまである場合に、材料はポリカーボネート樹脂で、成形条件が最大型締め力２０トン、金型温度１２５℃、サイクル１０秒とした場合、流路が３巻きの略螺旋状、鏡面と流路との距離を１０ｍｍ、流路の断面積比を内周から、１：１．２：１．４にした場合に、成形基板の板厚とチルトが良好な結果となった。
【００８２】
（実施の形態９）
本発明の光ディスク金型の実施の形態９の鏡面盤近傍の概略断面図を図１０に示す。図１０の左側が内周側で右側が外周側である。実施の形態９では実施の形態８に対して、内蓋材２６に設けた溝を、深さを一定で、幅を内側で狭く外側で広いように変えている。
【００８３】
キャビティ２２に流入した樹脂は内周側が高温で外周側が低温であるが、樹脂は鏡面盤２３から奪われる熱の速度が内周側で速く外周側で遅いので、成形基板の表面の冷却状態が径方向で略均一にできて基板の収縮が径方向で均一になる。
【００８４】
この場合も、基板の仕様に対する変更は内蓋材２６の変更のみで良く、作りやすい。また、鏡面盤２３は、歪が少なく、鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【００８５】
実施の形態６から実施の形態９では温度調整用の流路がひと続きの場合を示したが、もちろん、実施の形態５に示したように、入口と出口が１つずつで、途中を断面積が等しくなるように複数に分岐しても構わない。
【００８６】
また、温度調整用の流路の入口が内周側なら出口は外周側の例を記したが、反対に外周側が入口で内周側が出口でも良い。入口と出口とが外周側にあっても、共に内周側にあっても良い。入口と出口が一箇所ずつであれば良い。
【００８７】
また、実施の形態６から実施の形態９では温度調整用の流路がひと続きの流路の構成を示したが、もちろん、流量を内側で多く外側で少なくしても同様の効果が得られる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明は、金型の鏡面部材の温度調整用流路を、少なくとも鏡面部材と隣接する蓋状部材に凹凸を設けて形成し、流路の断面積を径方向で変えることで入口と出口が１つずつの温度調整流路でも径方向で樹脂の冷却速度を制御し、樹脂の収縮量を均一にできる。この結果、１つの鏡面に対して温度調整機を１つとし、かつ鏡面部材を変えずに安価に基板仕様に応じた適正な流路設計が可能で、成形基板の収縮が径方向で均一になる光ディスク金型と光ディスク基板成形方法を提供できる。
【００８９】
また、本発明の光ディスク金型は、鏡面部材を変えずに蓋状の部材で基板仕様に応じた適正な流路設計ができるため組替えが容易であり、かつ安価である。さらに、鏡面と流路との距離を径方向で略一定にすることで鏡面部材の歪が低減され、かつ鏡面温度が径方向で一定になるため金型の温度が安定し、生産性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ディスク金型の実施の形態１の構成を示す断面図
【図２】Ａは本発明の光ディスク金型の実施の形態１の鏡面盤を温度調整する流路の平面図、Ｂは本発明の光ディスク金型の実施の形態１の鏡面盤を温度調整する流路の概略を示す平面図
【図３】本発明の光ディスク金型の実施の形態２の鏡面盤近傍の概略断面図
【図４】本発明の光ディスク金型の実施の形態３の鏡面盤近傍の概略断面図
【図５】本発明の光ディスク金型の実施の形態４の鏡面盤近傍の概略断面図
【図６】Ａは本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤近傍の概略断面図、Ｂは本発明の光ディスク金型の実施の形態５の鏡面盤を温度調整する流路の概略を示す平面図
【図７】本発明の光ディスク金型の実施の形態６の鏡面盤近傍の概略断面図
【図８】本発明の光ディスク金型の実施の形態７の鏡面盤近傍の概略断面図
【図９】本発明の光ディスク金型の実施の形態８の鏡面盤近傍の概略断面図
【図１０】本発明の光ディスク金型の実施の形態９の鏡面盤近傍の概略断面図
【図１１】従来の光ディスク金型の構成を示す断面図
【符号の説明】
１ 固定金型
２ 可動金型
３ スプルブッシュ
４ 固定側固定ブッシュ
５ 固定鏡面盤
６ 固定突き当てリング
７ 固定基盤
８ 固定鏡面蓋
９ ロケートリング
１０ 大プレート
１１ エジェクタピン
１２ カッタ
１３ エジェクタ
１４ 可動側固定ブッシュ
１５ 内周ホルダー
１６ 可動鏡面盤
１７ 可動基盤
１８ 可動鏡面蓋
１９ スタンパ
２０ 外周リング
２１ 可動突き当てリング
２２ キャビティ
２３ 鏡面盤
２４ 蓋材
２５ シールド材
２６ 内蓋材
３ａ、１２ａ 流路
５ａ、７ａ、１６ａ、１８ａ 溝
２３ａ、２４ａ、２６ａ 溝
１０１ 固定金型
１０２ 可動金型
１０３ スプルブッシュ
１０４ 固定側固定ブッシュ
１０５ 固定鏡面盤
１０６ 固定突き当てリング
１０７ 固定基盤
１０８ ロケートリング
１０９ 大プレート
１１０ ノズル
１１１ キャビティ
１１２ エジェクタピン
１１３ カッタ
１１４ エジェクタ
１１５ 可動側固定ブッシュ
１１６ 内周ホルダー
１１７ 可動鏡面盤
１１８ スタンパ
１１９ 外周リング
１２０ 可動基盤
１２１ 可動突き当てリング
１０３ａ、１１３ａ 流路
１０５ａ、１１７ａ 溝
Claims (18)
- 鏡面部材の温度を制御する光ディスク基板の成形金型において、
前記鏡面部材は、略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、
表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、
前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きいことを特徴とする光ディスク金型。 - 前記蓋部材の凸部の高さは、外周側より内周側で高い請求項１に記載の光ディスク金型。
- 前記蓋部材の凹部の深さは、内周側より外周側で深い請求項１に記載の光ディスク金型。
- 外蓋部材をさらに有し、前記蓋部材は前記外蓋部材と前記鏡面部材との間に配置され、前記外蓋部材は前記鏡面部材と接合されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 前記流路は、始端で複数に分岐し終端で１つに結合している請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 前記分岐した流路の断面積を略同一とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 前記溝の深さが略一定であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 前記鏡面部材は前記鏡面側にスタンパを有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 前記流路の幅が一定である請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ディスク金型。
- 光ディスク基板の成型方法であって、
前記略螺旋状の溝であって、前記溝の底面から樹脂が封入されるキャビティまでの距離が一定である溝を有し、
表面に前記溝を埋めるように設けた凸部、もしくは前記溝と繋がるように設けた凹部を有する蓋部材を前記鏡面部材に対向させて、流体が流れる流路を形成し、
前記蓋部材に設けた前記凸部の高さもしくは前記凹部の深さが内周側と外周側で異なり、前記流路の断面積が内周側より外周側で大きい光ディスク金型を２つ対向させる工程と、
前記流路に流体を流す工程と、
２つの前記金型に挟まれたキャビティに溶融樹脂を封入する工程と、
を含むことを特徴とする光ディスク基板の成型方法。 - 前記蓋部材の凸部の高さは、外周側より内周側で高い請求項１０に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記蓋部材の凹部の深さは、内周側より外周側で深い請求項１０に記載の光ディスク基 板の成型方法。
- 外蓋部材をさらに有し、前記蓋部材は前記外蓋部材と前記鏡面部材との間に配置され、前記外蓋部材は前記鏡面部材と接合されている請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記流路は、始端で複数に分岐し終端で１つに結合している請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記分岐した流路の断面積を略同一とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記溝の深さが略一定である請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記鏡面部材は前記鏡面側にスタンパを有する請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
- 前記流路の幅が一定である請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の光ディスク基板の成型方法。
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