JPH07178774A - 光ディスク射出成形用断熱性金型構造 - Google Patents

光ディスク射出成形用断熱性金型構造

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JPH07178774A JP6200006A JP20000694A JPH07178774A JP H07178774 A JPH07178774 A JP H07178774A JP 6200006 A JP6200006 A JP 6200006A JP 20000694 A JP20000694 A JP 20000694A JP H07178774 A JPH07178774 A JP H07178774A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学式ディスク樹脂基板の分子配向や残留応
力を抑え、その光学特性やピット転写性を向上させる、
射出あるいは射出圧縮成形方法を提供する。 【構成】 スタンパ(20)の裏面に着脱式の断熱性金型挿
入体(12)を設置する。挿入体(12)は、厚み約２〜約20ミ
ルのポリイミドフィルム等の断熱層(24)を備え、選択に
よりスタンパ(20)との間に鏡面仕上げされた硬質金属製
の外被層(26)を備え得る。更に、この外被層(26)と断熱
層(249) との接着性を増強するため、外被層(26)と同質
の金属粒子(34)をポリマー結合材(36)に分散させたプラ
イマー層(28)をも備え得る。金型に射出された高温の樹
脂(44)からの熱が、この金型挿入体(129) により金型表
面に一時的に保持されて、材料の流動性が損なわれない
ため、成形物品の光学特性・ピット転写性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、断熱性金型に関し、更
に詳細には、低複屈折性でピット転写性および成形特性
に優れた光ディスクやコンパクトディスクを成形する為
の方法に於て有用な金型挿入体に関する。尚、本明細書
中で用いられた数値は、必要であれば、以下の如く換算
し得るものである。
【０００２】１ ミル（ｍｉｌ）＝１／１０００インチ
＝ ０．００２５４ ｃｍ １ ”（インチ）＝ ２．５４ ｃｍ
【０００３】
【従来の技術】熱可塑性樹脂から造形品を製造する為
に、かねてより様々な種類の金型が使用されている。こ
の目的に向けた金型は、代表的には、金属や高伝熱性の
類似材料で製造される。多くの場合、金型内の樹脂を急
速に冷却させ、成形のサイクルタイムを短縮できるとい
う理由で、高伝熱性が望ましい。しかし、冷却があまり
に急速であると、金型に注入された時点で樹脂が金型表
面に於て瞬時に凝固し、充填材入りの場合は特に、固化
薄膜を形成し、粗面化、空洞、巣、大きな残留応力、及
び、大きな配向を惹起することもある。光ディスクで
は、これらの欠陥がその光学特性を劣化させ、性能の減
殺を招く。
【０００４】近年、成形作業中の樹脂の初期冷却の遅延
化を目的として、断熱層を結合させた金属心材を用いた
多層金型が開示されている。この断熱層の材質は低伝熱
性で、それにより成形樹脂の冷却を遅延化すると同時
に、高温に保持される金型に使用できるよう高温分解に
対し優れた耐久性を持つ。また、金型の耐久性および表
面品質を向上させるため、硬質材料、典型的には金属製
の、１層以上の外被層が断熱層に結合している。外被層
は、無電解析出、電解析出、及び、これらの組み合わせ
等の操作により析出され得る。断熱を行なうことによ
り、成形作業中に外被層は熱を保持し、それにより表面
の急冷により生ずる表面ムラが回避される。このよう
に、上記の手法は、サイクルタイムは比較的短時間のま
まで、習用の成形部品よりも残留応力および配向の抑え
られた表面を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プラスチック部品は、
特定の要求に応じて吹込成形、圧縮射出成形、射出圧縮
成形等の既知のあらゆる成形方法により製造され得る。
圧縮成形でガラス強化熱可塑性シートの複合材生地板が
加熱される場合、材料は融点より高温、或いは、非晶材
質の場合は少なくともガラス転移温度よりも実質的に高
温になるまで加熱される。複合材生地板は、加熱される
と繊維内部の反動力により膨張(loft)する。次に、熱し
た生地板は、融点あるいはガラス転移温度よりも低温の
冷たい金型表面の間で圧縮される。冷たい金型表面に接
触すると、生地板の表面の樹脂が凝固して繊維が露出し
た形の非充填領域ができ、表面に巣ができる。冷たい表
面に接した樹脂は凝固し、流動しない。すると、すでに
注入された領域と新たに形成した領域との間に粗い境界
が生成する。
【０００６】射出成形は、溶融した熱可塑性樹脂を金型
器具に射出するものである。熱可塑性樹脂を射出成形す
るための金型は、通常、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミ
ニウム合金、或いは、黄銅等の金属材質である。これら
の材料は高伝熱性であり、したがって熱可塑性樹脂溶融
物を急速に冷却して成形のサイクルタイムを短縮するこ
とができるので有利である。しかし、急冷を行なうた
め、射出された樹脂は金型表面で瞬時に凝固し、固化薄
層を形成する。金型表面での溶融物の急冷は様々な問題
点を孕む。まず、このような急冷材料は金型表面で凝固
すると粗面を成す。また、高品質の光学表面を要求する
薄い部品を製造する場合は特に、処理上の困難が生ず
る。溶融物が急激に固化し、同時に例えば材料の流動性
が径方向によって多様化すると、光ディスクに要求され
る溶融流れの均一性などを達成するのが困難になる。こ
れは光ディスクに要求されるピット転写の品質を考慮す
る場合重要である。流れが不均一であると、ビット誤り
率の高い不良領域ができる可能性がある。光学媒体の溶
融流れの不均一性を解消する方策として複数ゲートを使
用する方法があるが、これは一般に非実用的とされてい
る。光学上のキズとなる可能性のあるウェルドラインが
生ずるからである。
【０００７】複合的方法である射出圧縮成形に於ては、
熱した熱可塑性溶融物が金型のキャビティに射出され
る。金型の合せ目は開けてあるか、或いは、射出された
溶融物によって典型的には0.05〜 0.3インチ強制的に開
けられている。成形の圧縮工程が開始すると型締力が増
し、溶融物はキャビティに強制的に充填される。多くの
場合、キャビティを通過する溶融物先端の速度は、射出
工程が終了して圧縮工程が開始する時点で変化する。溶
融物先端速度のこの著しい変化は、溶融物先端の停止と
それに続く「うねり(surge) 」としてしばしば現われ
る。
【０００８】射出成形に纏わる問題点は、射出圧縮成形
の問題点と同様である。更に、高品質部品の成形に関し
考慮さるべきもう一つの重要な問題は、これらの成形部
品内の残留応力である。残留応力は寸法不安定性および
不均一な複屈折を惹起し得る。光ディスク製造等の分野
では寸法安定性および複屈折均一性が厳しく求められ
る。例えば、寸法不安定性により伸縮の差が生じ、延い
ては媒体の同心平面度および偏心平面度が過度に変動す
る可能性がある。
【０００９】複屈折の機構（すなわち成形作業および特
定の処理条件が、残留レターデイション(retardation)
あるいは光路差に及ぼす影響およびその遅れ）は、これ
もまた光ディスク製造に関連して考慮さるべき極めて重
要な要素である。レターデイションΓは下式のように定
義される。
【００１０】
【数１】Γ＝Ｒλ 式中、Ｒは位相遅れ、λは光源の波長である。次に、複
屈折Δｎは下式のように定義される。
【００１１】
【数２】Δｎ＝Ｒλ／ｔ 式中、ｔは光学媒体の厚みである。したがって複屈折は
無次元の量である。複屈折は試料全体に亙る正味の効果
であって、この試料は流れの停止点では主に溶融してい
るため、急冷した外被と緩慢に冷却する心部分との分子
配向がレターデイションに対し直接に影響を及ぼす。分
子配向は、複屈折に関係する流れを作り出す印加応力場
に比例し、単純ずり流動について下式に従う。
【００１２】
【数３】Δｎ13＝（ｎ11−ｎ33）＝Ｃ（σ11−σ33） 式中、Ｃは応力光学係数である。主応力差（σ11−
σ33）とずり応力σ12との関係により、この解析は更に
以下のように進められる。
【００１３】
【数４】
【００１４】ゆえに、数３を数４で置き換えると、
【００１５】
【数５】（ｎ11−ｎ33）＝Ｋσ12 2 式中、Ｋは定数、ｎ11、ｎ33は各々流方向および流交差
方向の屈折率である。なお、この式は、ポリスチレン溶
融物および低分子量ポリカーボネートに対し有効であ
る。光ディスクでは流れはディスクの中央に発し、溶融
物がキャビティを充填するにつれ外周に向けて径方向に
散開する。ゆえに、散開する径方向の流れの場で複屈折
分布を均一にするのは容易ではない。流れ先端の速度
（及び壁面ずり応力）が減少するにつれ、径方向の分子
配向は変化する。
【００１６】位相遅れ（レターデイション）Γは、通常
ナノメータ（10-9ｍ）で表わされる。コンパクトディス
クの名目上の厚みは 1.2mmなので、典型的には複屈折よ
りもレターデイション表記が用いられ、以下の論考でも
妥当な場合はレターデイションが使用される。レターデ
イションはハインズ・インターナショナル(Hinds Inter
national) 販売の市販機器で測定され得る。この機器
は、２ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザ（λ＝ 632.8nm）、光弾
性変調器、及び、ロックイン増幅器から成るシステムで
ある。出力はニコレットストレージスコープ(Nicolet s
torage scope) に蓄積され、フロッピディスクやｘｙプ
ロッタに転送され得る。分析器のＨｅ−Ｎｅレーザの波
長は 632.8nmであるが、この波長は参照基準としてλ＝
780nmに調節することができ、往復の値として出力が２
倍されている。
【００１７】典型的なレターデイション分布は、ハブ及
び外周で最小、円板の中央領域で最大であり、最大値と
最小値の差はΔΓである。分布測定のためには、径方向
に沿って外周からハブへと移動する入射光に対し垂直に
ディスクを回転させる。次に、回転しているディスクを
同じ経路に沿って戻し、そのディスクの２回目の測定と
する。そしてレターデイションの差の絶対値ΔΓと共に
その最大・最小値を記録する。両端すなわち外周とハブ
でのレターデイション信号は、ここには記録情報が含ま
れていないので無視して良い。
【００１８】コンパクトディスクの最終試験はＣＤプレ
ーヤに掛けた時の音声品質である。アルミニウムフィル
ムの析出が良好でスタンパも良好であったとすると、コ
ード化されたディジタル情報の精度は、基板の光学特性
およびプレスに使用されるスタンパからのピットの転写
性に左右される。光記憶媒体の要件は、コンパクトディ
スクよりも更に厳しい。垂直方向のレターデイションは
±20nmまで低減され、斜め方向のレターデイション（法
線に対し30°傾ける）は±70nm未満でなければならな
い。良好な複屈折とはほぼ等方的に分布したものであ
る。垂直方向および斜め方向のレターデイションの測定
値は両者とも比較的低く受容可能な水準とする。更に、
径方向の各位置での光学特性は可能な限り均一でなけれ
ばならない。
【００１９】ディジタル音声ディスクを製造する場合、
処理条件と、複屈折と、ピット転写性との相互関係は、
極めて複雑である。レターデイション分布は、処理条件
が最終的な光学特性に及ぼす影響に関し信頼性の高い尺
度である。外周域の変動は金型の熱伝達が不均一である
ことを反映している。また、ピットを正確に成形しなが
らニッケルスタンパと接したポリカーボネートを冷却し
なければならないので、そのためにも熱伝達が重要であ
る。したがって、熱伝達をより均一化し、或いは、中央
のスプルーに関する対称性を少なくとも高めるための改
良が待たれている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、複屈折の均一
性および表面品質が改良された、光ディスク、コンパク
トディスク、及び、コンピュータディスク等の高品質媒
体ディスクを製造するために、断熱性金型挿入体が使用
できるという発見に基づくものである。本発明の一実施
例では、射出成形あるいは射出圧縮成形の器具内の、デ
ィスク製造に使用される金型表面あるいはスタンパを、
上記の挿入体で裏打ちする。挿入体は、断熱層と、選択
により硬質の伝熱性外被層と、を含む構造を含んで成
る。この挿入体は金型の背面と熱的に接触できるような
自由表面を持つ。この金型挿入体の熱特性により、ピッ
ト転写性が向上し、残留応力および配向が抑えられて、
複屈折がより均一化する。
【００２１】また、本発明は、ここで記載する成形器具
を使用して媒体ディスクを成形する方法をも教示し、特
に、その方法および器具により製造される光ディスク、
コンパクトディスク、及び、データディスクを教示す
る。
【００２２】
【実施例】全図を通じ、同一の部材番号は同一の部材を
示す。図１は、本発明の断熱性金型挿入体12を使用し
た、射出あるいは射出圧縮によるディスク成形器具ある
いは金型10の側面の模式図である。金型10は、高伝熱性
材質であって金型キャビティ16を形成した少なくとも１
個、好適には１対の二分割金型の一半あるいはコア14を
含んで成る。サイクルタイムを短縮するための冷却液を
通す銅管等の冷却管18が各々のコア部材14を通る。図の
ように金型キャビティ16の中にコンパクトディスク用あ
るいは光ディスク用のスタンパ20が少なくとも１個位置
しており、既知の方法で固定されている。スタンパ20は
光学情報を記録した光学表面あるいはピット付き表面22
を有する。
【００２３】各々のコア部材14は本発明の金型挿入体12
を支持する表面21を有する。挿入体12は、単層の薄い断
熱層24の形態、或いは、薄い断熱層24と少なくとも１層
の外被層26とを含む多層の断熱構造の形態の何れかであ
り得る。本発明形態の何れにせよ、断熱層24は、耐熱性
熱可塑性材料、熱硬化性材料、プラスチック複合材、多
孔質金属、セラミクス、低伝熱性合金等の低伝熱性材料
で製造され得る。断熱に使用されるその他の低伝熱性材
料も使用できる。もう一つの形態として、断熱層は単層
の断熱フィルムであり得る。断熱層24としては、厚み約
２〜約20ミル、好適には約２〜約15ミルの、登録商標
「Kapton」として製造されているポリイミドフィルム等
の可撓性フィルムが好適である。
【００２４】別の実施例では、断熱層24は、エチル・コ
ーポレーション(Ethyl Corporation) から登録商標「EY
MYD 」として販売されているポリイミド樹脂のフィル
ム、或いは、ガラス、AlSiO 3 、BaSO4 、Al2 O 3 等
の様々な粒状充填材のうち１種を含むポリイミド EYMYD
のフィルム、或いは、無充填 EYMYD層で被覆された充填
材入り EYMYD層、を含んで成る。断熱層24は成形中の断
熱性を良好とし、かつサイクルタイムを短縮する上で充
分な厚みを持つ。この実施例では、断熱層24の厚みは約
５〜約20ミルである。
【００２５】また、断熱層は、ポリイミド、ポリアミド
イミド、ポリエーテルスルホン、或いは、ポリエーテル
ケトン等の、典型的には未硬化形態で塗工（例・ポリイ
ミドやポリアミドイミドの場合はポリアミド酸として）
されてから熱硬化される樹脂でも良い。しかし、断熱材
は適度に伝熱性が低ければ如何なる材料でも製造でき
る。
【００２６】樹脂形態の断熱層24はしばしば機械的強度
に劣り、単独で用いると、高圧の射出圧縮成形環境下で
金型表面として使用される場合、高品質の光学表面を生
成できない可能性がある。したがって、図のように、断
熱層24の上側表面に少なくとも１層の外被層26が結合さ
れ得る。図２に示した本発明の特徴に従えば、外被層26
は、断熱層24の上にプライマー層28を、そしてプライマ
ー層28の上に硬質金属層29（例・無電解ニッケル）を備
えた複合層であり得る。プライマー層28は、連続相材料
36に金属粒子34を埋め込んだ多孔質母材を含んで成る。
単独使用の場合、粒子34が連続相材料36を保護する。硬
質外被層29と併用する場合は、これと粒子34とは好適に
は同一あるいは類似材質とする。すると硬質外被層29は
多孔質母材の中に入り込み、金属粒子34と結合して、外
被層26と断熱層24との接着性を増強するための固定点を
形成する。必要ならば、外被層26を断熱層24の裏面とも
結合させてサンドイッチ状の挿入体を形成しても良い。
外被層に関する更に詳しい記載については、本願と同日
出願されると共に本願と同一の譲受人であるゼネラル・
エレクトリック・カンパニー(General Electric Compan
y)に譲渡された米国特許出願第 号（出願人
処理番号：8CT-5478）を参考文献とする。この教示は本
願に取り入れられる。
【００２７】外被層26は、数々の望ましい特性を示さな
ければならない。その特性とは、断熱層24への強固な接
着性、良好な耐摩耗性、及び、優れた機械的強度、等で
ある。他に重要な特性は、伝熱性および耐酸化性等であ
る。更に、外被層26の表面31は、スタンパ20の裏面と接
してピット転写性を良好にするため光学品質に仕上げら
れ得る。
【００２８】外被層26は、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッ
ケル、アルミニウム、黄銅、銅、セラミクス、ガラス、
石英、電解析出された金属フィルム、無電解金属フィル
ム、プラスチック、及び、プラスチック複合材等の、他
材料でも製造され得る。また、熱膨張率の低い、インバ
ー(Invar) フェロニッケルのような金属合金も使用でき
る。更に、この外被層26は、断熱層24に直に接して位置
する、接着強度が高く伝熱性や耐酸化性にも優れた複数
の薄い副次層を含む多層金属層としても形成され得る。
上記副次層の材質例は、エントーン(Enthone) 無電解ニ
ッケル 422及びシプリー(Shipley) 無電解銅 250であ
る。次に、機械的強度および伝熱性を向上させるため
に、上記の副次層の上に中間副次層が配置され得る。こ
の中間副次層の材質例は、銅フィルム、42リーローナル
(Lea Ronal) 電解ニッケル PC3、電解銅、及び、エント
ーン無電解ニッケル 426等である。中間層の上に薄い最
外副次層が位置して優れた耐摩耗性を提供する。適した
材料は、エントーン無電解ニッケル 426、エングルハー
ド(Englehard) 電解パラジウムニッケル80／20、Ｔｉ
Ｎ、及び、クロム等である。外被層26は、ニッケル上層
付き銅フィルムの形態の銅フィルムでも良い。しかし好
適には、外被層26は、Ｎｉ粒子34及びポリマー結合材3
6、及び、無電解ニッケルの最上層を使用した複合層で
ある。
【００２９】熱した熱可塑性樹脂44は材料源（図示な
し）からスプルー46及びゲート48を通って金型キャビテ
ィ16へと射出される。スプルー46は加熱された或いは冷
たい注入口あるいはランナー（図示なし）と結合され得
る。光学表面を成形するには、スタンパ20に嵌め込まれ
た外被層26に、光ディスク（ＯＤ）成形用としてはニッ
ケルめっき銅複合材、或いは、コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）成形用としては銅被着積層材、のような鏡面仕上げ
材を付与しても良い。ＣＤ金型挿入体10用の他の代用材
料は、選択により高光沢の金属外被26でサンドイッチ状
に挿まれた、Kaptonとして販売されているポリイミドフ
ィルム、或いは、登録商標「ULTEM 」として販売されて
いる充填材入り熱可塑性材料のような耐熱性熱可塑性積
層材である。
【００３０】本発明では、厚み位置により密度が変化す
る断熱層を使用することもできる。詳細には、断熱層24
の中心領域では密度を低くし、両表面領域では密度を高
くすることができる。金型構造の全ての層に同一の材料
を使用する場合、断熱層の断熱特性は低密度の中心領域
が担う。つまり、中心領域が多孔質であるため伝熱性が
低下するのである。また材料が同質であると、断熱層の
熱膨張率（ＣＴＥ）が、隣接するコア層や外被層のＣＴ
Ｅとほぼ合致する。隣接層のＣＴＥが相互にほぼ合致し
ていれば、剥離の危険性が大幅に減少する。金型構造の
全体に同一の材料を使用する場合には、セラミクス或い
は金属材が使用される。
【００３１】厚み位置により密度変化する断熱層は、化
学蒸着、電気めっき、及び、ＲＦスパッタリング、電子
ビーム析出、プラズマ溶射のような金属溶射法等の析出
法を用いてセラミクスや金属を析出させることにより形
成され得る。低密度領域は、中心領域に、気泡を入れ
る、或いは、中空ガラス球、セラミクス、金属酸化物、
ベントナイト、シリカ等の低密度充填材を添加すること
により、形成され得る。
【００３２】作業時、熱した熱可塑性樹脂44が金型キャ
ビティ16に射出されると、樹脂からの熱がスタンパ20を
介して吸収される。しかし熱伝達は、樹脂44の急冷を防
ぐ挿入体12により調節され、その結果スタンパ20が再加
熱する。すると、スタンパ20と樹脂44との境界面に於て
一時的にプラスチック表面が熱くなる。挿入体12及びス
タンパ20は合同で望ましい表面品質の完成部品を提供す
る。
【００３３】ただし、熱した熱可塑性材料の受動的加熱
のみを頼るに当たらない。米国特許第 5,176,839号に記
載されたように、能動的加熱（例・オーブン、ＲＦ等）
も代用できる。上記特許は本願中に取り入れられる。本
発明は、ディスク製造中の流れの均一化および応力によ
る分子配向の最小化を促す。これらの因子は、均一ある
いは殆ど均一な複屈折の達成に寄与し、延いては、光学
歪みを抑え、ピット形成の均一化を促す。
【００３４】習用の金型では、径方向に散開する流れに
よりハブ近くではポリマー配向が大きくなり、外径近く
ではポリマー配向が小さくなる。本発明に依らなけれ
ば、ディスクが冷却するにつれ径に沿った諸々の位置で
様々な配向効果が凝固保存される。しかし、本発明は数
多くの有利な効果を持つ。第一に、断熱性挿入体により
スタンパ20が再加熱され、それにより流れの先端があま
り制約を受けなくなる。したがって金型内の樹脂の移動
に必要とされる力が少なくなり、樹脂の受ける応力が弱
まって配向が小さくなる。更に、再加熱により、あらゆ
る印加応力が緩和され、アニールされ、或いは、くせ取
りされるので、配向がより均一化する。これが特に効果
を現わすのは中央のハブ近くである。ここは、樹脂が最
初にキャビティに流入し、再加熱が最大の効果を示す位
置であり、力や応力、及び、配向が最大となる位置でも
ある。このように、本発明は、流量、応力、及び、配向
に於ける不均一性を抑えるために最も必要とされる位置
で最大の効果を持つ。また、本発明は、凝固しつつある
配向を瞬時に緩和し、それにより応力を解放する。更
に、径方向・軸回り方向両者の複屈折の変動が減少し、
より均一化する。本発明の再加熱効果により、樹脂が流
動しやすくなるのでピット転写の精度も上がる。従来の
システムでは流れ先端速度が低下していたディスクの外
周近くで特に、これが現実化する。また、従来のシステ
ムでは金型温度の低下に伴う粘度増大のためにピット転
写性に悪影響があったが、本発明では流れ先端の粘度
は、ピット転写の精度が上がりディスク全体に亙って均
一化するような粘度となる。
【００３５】本発明によれば、完成品を製造するために
様々な熱可塑性材料が金型と同時使用される。このプラ
スチックは、登録商標「Nylon 6 」、「Nylon 12」、
「Nylon 6,6 」として販売されているポリアミド材料、
及び、他ポリマーとしては、充填材を含む或いは含まな
い、ポリ（テレフタル酸ブチレン）（ＰＢＴ）、ポリ
（テレフタル酸エチレン）（ＰＥＴ）等のポリエステ
ル、及び、ポリカーボネートとメチレンとの軟質エーテ
ル結合を含むＰＢＴ、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルイミド、ポリアクタム、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン−アクリロニトリ
ル、アクリロニトリル−ブタジエン三元重合体、ポリフ
ェニレンオキシド（ＰＰＯ）／ポリスチレン、ＰＰＯ／
ナイロン、耐衝撃性ポリスチレン、及び、これらの配合
物、等である。本発明に使用する上で特に適切な材料
は、多用性、強度、及び、外観上の理由から、充填材を
含む或いは含まない、ポリカーボネート、ポリエステ
ル、ポリフェニレンオキシド、アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリイミド、及び、これ
らのポリマー状結合物等である。
【００３６】上記に加え、光ディスクやコンパクトディ
スク、及び、光学表面特性を要求する事務機部品などの
光学媒体を成形する上で特に有用な諸材料を以下の特許
が開示している。これらの教示は本願中に取り入れられ
る。Mille の米国特許第 4,774,315号、第 4,788,285
号、Okamuto の米国特許第 4,997,903号、Okamuto らの
米国特許第 4,977,233号、第 4,902,735号、Hasuo らの
米国特許第4,734,488 号、Mijiauchi の米国特許第 4,6
70,479号、日本国特許第J62207-358-A号。これらの参考
文献は本願で述べた成形用途に適すると同時に、当業者
にとって重要なその他の用途にも適する、平均分子量が
約10,000〜約18,000の種々の材料を開示している。
【００３７】図３は、本発明の教示により成形された物
品の表面温度について、習用法により製造された物品の
温度分布と比較した場合の温度応答の経過を模式的に示
す。点線で表わされた習用の成形法では、熱可塑性材料
はｔ＝０の時刻に初めて金型表面と接触する。図にある
ように、断熱のない習用器具の中の熱可塑性材料は直ち
にガラス転移温度Ｔg より低温に冷却する。このように
冷却が速いと、完成品の表面が粗くなる。一方、本発明
の断熱金型構造を備えていれば、熱可塑性材料は金型の
比較的冷たい表面に接触して当初は冷却されて一時的に
ガラス転移温度Ｔg より低温になるものの、熱した溶融
熱可塑性材料の内部温度のために金型表面が再加熱さ
れ、表面温度はガラス転移温度よりも上昇する。こうし
て粗面化を防止しつつ、樹脂は金型を満たす。
【００３８】厚み約 0.002”〜約 0.015”の薄い一連の
Kaptonフィルム（ポリイミド）を使用すると満足な評価
が得られた。このフィルムはニッケル製のＣＤスタンパ
20の下部に挿入されて、成形中スタンパを所定位置に固
定するために使用される同質の保持環（図示なし）によ
り所定位置に固定される。成形業者は工具を改造しない
でもこの保持環により断熱システムの厚み変更の選択を
行なうことができる。光学表面仕上げされた銅（ＣＤ向
き）或いはニッケル被覆銅（光ディスク向き）或いはめ
っき合金の金属積層材の間にサンドイッチ状に挿まれた
断熱構造も使用できる。
【００３９】更に、スタンパ20は露出表面なので耐摩耗
層としても機能し、付加された外被層29に対する厳しい
要件がなくなる。但し使用するのならば、無電解ニッケ
ル層が、断熱層をスタンパ交換中の掻き傷から保護し、
成形中スタンパを置く表面を均質で磨きの良い状態に保
つ。本発明の好適な実施例であると現時点で考えられる
事項について記載してきたが、本発明から逸脱せずに本
発明を様々に変更および修正し得ることは当業者には明
らかであろう。冒頭の請求項は本発明の意図および範囲
内にあるような変更および修正を網羅するものとする。
【００４０】本発明を要約すれば、コンパクトディスク
及び光ディスクを射出成形する為の断熱性金型挿入体が
提供される。この金型挿入体は、スタンパの裏面、キャ
ビティの中に着脱式にて配置される。この金型挿入体は
断熱層を備え、この断熱層が金型表面の熱を保持するこ
とにより、成形された部品の表面平滑性が向上する。こ
の挿入体は、スタンパの裏面に接した金属表面をも備え
得る。
【００４１】本発明の主題は、明細書冒頭で詳細に指示
されかつ明確に請求されている。しかし、本発明の構成
および実施方法については、その更なる課題および利点
も含め、添付の図版と併せて実施例の記載を参照すると
最も良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】射出成形器具あるいは射出圧縮成形器具に設置
された本発明の金型挿入体の実施例の側面方向の断面模
式図の一部である。
【図２】本発明の金型挿入体の断片の拡大詳細図であ
る。
【図３】習用の金型と本発明の金型とについて、熱可塑
性材料の時間温度相互関係をガラス転移温度Ｔg と比較
して模式的に示した比較グラフである。
【符号の説明】
Ｔg ガラス転移温度 ＴMOLD 鋳型温度 １０ 金型 １２ 金型挿入体 １４ 二分割金型の一半 １６ キャビティ １８ 冷却管 ２０ スタンパ ２１ 金型挿入体受容表面 ２２ ピット付き表面 ２４ 断熱層 ２６ 外被層 ２８ プライマー層 ２９ 硬質金属外被層 ３１ 外被層表面 ３４ 金属粒子 ３６ 連続相 ４４ 熱可塑性材料 ４６ スプルー ４８ ゲート

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融熱可塑性材料を光学媒体完成品に成
    形する為のスタンパを含む成形器具であって、 スタンパを受容する支持体と、 成形中の熱可塑性材料の初期冷却を遅延化する為に支持
    体とスタンパとの間に着脱式に位置せしめられた断熱性
    金型挿入体と、を含んで成る成形器具。
  2. 【請求項２】 挿入体はスタンパと接して配置された少
    なくとも１層の外被層を含む、請求項１の成形器具。
  3. 【請求項３】 外被層が鏡面仕上げ材を備えた請求項２
    の成形器具。
  4. 【請求項４】 挿入体は金型支持体と接して配置された
    外被層を更に含む、請求項２の成形器具。
  5. 【請求項５】 少なくとも１層の前記外被層が複数の副
    次層を含んで成る請求項２の成形器具。
  6. 【請求項６】 前記の副次層のうち１層が溶融熱可塑性
    材料に耐摩耗性を提供する請求項５の成形器具。
  7. 【請求項７】 複数の副次層のうち１層が断熱層への外
    被層の接着強度を提供する請求項５の成形器具。
  8. 【請求項８】 複数の副次層のうち１層が外被層に構造
    的統合性を提供する請求項５の成形器具。
  9. 【請求項９】 断熱性金型挿入体が、 低伝熱性の耐熱材質の第１層と、 上記第１層上に析出した第２層であって、低伝熱性の耐
    熱材料の中に分散した金属粒子を含んで成る第２層と、
    を含んで成る請求項１の成形器具。
  10. 【請求項１０】 第２層上に形成した金属の外被層を更
    に含む請求項９の成形器具。
  11. 【請求項１１】 断熱層は熱可塑性材料、ポリイミド、
    ポリアミドイミド、及び、カプトンの中から選択された
    材料を含んで成る、請求項１の成形器具。
  12. 【請求項１２】 断熱層の厚みが約２〜約20ミルである
    請求項１１の成形器具。
  13. 【請求項１３】 光学媒体がコンパクトディスク、光デ
    ィスク、及び、データディスクを包含する請求項１の成
    形器具。
  14. 【請求項１４】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリアミド、ポリエステル、ポリテレフ
    タル酸エチレン（ＰＥＴ）、ポリテレフタル酸ブタジエ
    ン（ＰＢＴ）、ポリカーボネートとメチレンとの軟質結
    合を含むＰＢＴ、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイ
    ミド、ポリアクタム、ポリプロピレン、ポリエチレン、
    ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル、アクリロ
    ニトリル−ブタジエン三元重合体、ポリプロピレンオキ
    シド（ＰＰＯ）／ポリスチレン、ＰＰＯ／ナイロン、耐
    衝撃性ポリスチレン、及び、これらの配合物、の中から
    選択された材料である、請求項１の成形器具。
  15. 【請求項１５】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
    フェニレンオキシド、アクリロニトリル−ブタジエン−
    スチレン（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル、ポ
    リイミド、及び、これらの配合物およびポリマー状結合
    物、の中から選択された材料である、請求項１の成形器
    具。
  16. 【請求項１６】 金型挿入体を備えた請求項１の金型の
    中に熱可塑性材料の供給物を射出する段階と、当該熱可
    塑性材料がガラス転移温度よりも低温に冷却する上で充
    分な時間、この材料を金型の中に保持する段階と、冷却
    した光学媒体を金型から取り出す段階と、を含んで成
    る、光学媒体の成形方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の方法により製造された光
    学媒体。
  18. 【請求項１８】 成形の結果、実質的に均一な複屈折を
    有する請求項１７の光学媒体。
  19. 【請求項１９】 溶融熱可塑性材料を、スタンパと、ス
    タンパを受容する支持体を含む構造を有する挿入体であ
    って成形中の熱可塑性材料の初期冷却を遅延化する為に
    支持体とスタンパとの間に着脱式にて位置した断熱性金
    型挿入体と、を備えた成形器具の中に充填する段階と、 当該材料がガラス転移温度よりも低温に冷却する上で充
    分な時間、この材料を金型の中に保持する段階と、 物品を金型から取り出す段階と、を含んで成る、光学媒
    体の成形方法。
  20. 【請求項２０】 金型挿入体はスタンパと接して配置し
    た少なくとも１層の外被層を含む、請求項１９の方法。
  21. 【請求項２１】 外被層が鏡面仕上げ材を備えた請求項
    ２０の方法。
  22. 【請求項２２】 挿入体が低伝熱性の耐熱材質の断熱層
    を含んで成る請求項１９の方法。
  23. 【請求項２３】 断熱層は熱可塑性材料、ポリイミド、
    ポリアミドイミド、及び、カプトンの中から選択された
    材料を含んで成る、請求項２１の方法。
  24. 【請求項２４】 断熱層の厚みが約２〜約20ミルである
    請求項２１の方法。
  25. 【請求項２５】 挿入体が、 低伝熱性の耐熱材質の第１層と、 上記第１層上に析出した第２層であって、低伝熱性の耐
    熱材料の中に分散した金属粒子を含んで成る第２層と、
    を含んで成る請求項１９の方法。
  26. 【請求項２６】 第２層がその上面に金属外被層を更に
    含んで成る請求項２５の方法。
  27. 【請求項２７】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリアミド、ポリエステル、ポリテレフ
    タル酸エチレン（ＰＥＴ）、ポリテレフタル酸ブタジエ
    ン（ＰＢＴ）、ポリカーボネートとメチレンとの軟質結
    合を含むＰＢＴ、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイ
    ミド、ポリアクタム、ポリプロピレン、ポリエチレン、
    ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル、アクリロ
    ニトリル−ブタジエン三元重合体、ポリプロピレンオキ
    シド（ＰＰＯ）／ポリスチレン、ＰＰＯ／ナイロン、及
    び、耐衝撃性ポリスチレン、及び、これらの配合物、の
    中から選択された材料である、請求項１９の方法。
  28. 【請求項２８】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
    フェニレンオキシド、アクリロニトリル−ブタジエン−
    スチレン（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル、ポ
    リイミド、及び、これらの配合物およびポリマー状結合
    物、の中から選択された材料である、請求項１９の方
    法。
  29. 【請求項２９】 溶融熱可塑性材料を光学媒体完成品に
    成形する為のスタンパと、スタンパを受容する支持体
    と、を含む成形器具の為の金型挿入体であって、成形中
    の熱可塑性材料の初期冷却を遅延化する為に支持体とス
    タンパとの間に着脱式にて位置した断熱層挿入体を含ん
    で成る金型挿入体。
  30. 【請求項３０】 挿入体が低伝熱性の耐熱材質の断熱層
    を含んで成る請求項２９の金型挿入体。
  31. 【請求項３１】 断熱層は熱可塑性材料、ポリイミド、
    ポリアミドイミド、及び、カプトンの中から選択された
    材料を含んで成る、請求項３０の金型挿入体。
  32. 【請求項３２】 断熱層の厚みが約２〜約20ミルである
    請求項３０の金型挿入体。
  33. 【請求項３３】 断熱性金型挿入体が、 低伝熱性の耐熱材質の第１層と、 上記第１層上に析出した第２層であって、低伝熱性の耐
    熱材料の中に分散した金属粒子を含んで成る第２層と、
    を含んで成る請求項２９の金型挿入体。
  34. 【請求項３４】 第２層上に形成した金属の外被層を更
    に含む請求項３３の金型挿入体。
  35. 【請求項３５】 スタンパと接して配置した少なくとも
    １層の外被層を含む請求項２９の金型挿入体。
  36. 【請求項３６】 外被層が鏡面仕上げ材を備えた請求項
    ３５の金型挿入体。
  37. 【請求項３７】 挿入体は支持体と接して配置した外被
    層を更に含む、請求項２９の金型挿入体。
  38. 【請求項３８】 少なくとも１層の前記外被層が複数の
    副次層を含んで成る請求項３７の金型挿入体。
  39. 【請求項３９】 前記の副次層のうち１層が溶融熱可塑
    性材料に耐摩耗性を提供する、請求項３８の金型挿入
    体。
  40. 【請求項４０】 複数の副次層のうち１層が断熱層への
    外被層の接着強度を提供する請求項３８の金型挿入体。
  41. 【請求項４１】 複数の副次層のうち１層が外被層に構
    造的統合性を提供する請求項３８の金型挿入体。
  42. 【請求項４２】 複数の副次層が第一、第二、及び、第
    三の副次層を含んで成る請求項３８の金型挿入体。
  43. 【請求項４３】 断熱層は熱可塑性材料、ポリイミド、
    ポリアミドイミド、及び、カプトンの中から選択された
    材料を含んで成る、請求項２９の金型挿入体。
  44. 【請求項４４】 光学媒体がコンパクトディスク、光デ
    ィスク、及び、データディスクを包含する請求項２９の
    金型挿入体。
  45. 【請求項４５】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリアミド、ポリエステル、ポリテレフ
    タル酸エチレン（ＰＥＴ）、ポリテレフタル酸ブタジエ
    ン（ＰＢＴ）、ポリカーボネートとメチレンとの軟質結
    合を含むＰＢＴ、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイ
    ミド、ポリアクタム、ポリプロピレン、ポリエチレン、
    ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル、アクリロ
    ニトリル−ブタジエン三元重合体、ポリプロピレンオキ
    シド（ＰＰＯ）／ポリスチレン、ＰＰＯ／ナイロン、耐
    衝撃性ポリスチレン、及び、これらの配合物、の中から
    選択された材料である、請求項２９の金型挿入体。
  46. 【請求項４６】 前記熱可塑性材料は、充填材を含む或
    いは含まない、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
    フェニレンオキシド、アクリロニトリル−ブタジエン−
    スチレン（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル、ポ
    リイミド、及び、これらの配合物およびポリマー状結合
    物、の中から選択された材料である、請求項２９の金型
    挿入体。
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