JPH078514B2 - 光ディスク用プラスチック基板の射出成形法 - Google Patents

光ディスク用プラスチック基板の射出成形法

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JPH078514B2 JP63094782A JP9478288A JPH078514B2 JP H078514 B2 JPH078514 B2 JP H078514B2 JP 63094782 A JP63094782 A JP 63094782A JP 9478288 A JP9478288 A JP 9478288A JP H078514 B2 JPH078514 B2 JP H078514B2
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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光ディスク、光カード、光テープ等の記録媒体
(メディア)用基板の製造方法に関するものであり、特
に、DRAW型光ディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体
用の透明プラスチック基板の射出成形方法に関するもの
である。
従来の技術 透明基板を介してレーザービームによってサブミクロン
オーダーの情報スポットを記録再生する光磁気ディスク
等の光学式高密度情報記録媒体においては、透明基板の
複屈折が問題となる。
特に、光磁気記録のように0.1〜0.3度といった微小な偏
光面の変化を読み取る記録媒体においては複屈折の値が
大きいとCN比が低下し、実用にはならない。上記透明基
板はコスト面および耐吸水変化等の特性面からポリカー
ボネイトを射出成形して作るのが望ましいが、ポリカー
ボネイト樹脂は複屈折が大きいという欠点がある。
発明が解決しようとする課題 この複屈折を下げるために、一般には、射出圧縮成形法
を用いてポリカーボネイト樹脂基板を成形している
(例、特開昭62−9926号公報)が、フォーマット情報用
ピットやガイド信号用グループ(以下グループ等と呼
ぶ)がレーザーカッティングによって形成されたスタン
パーを使用してポリカーボネイト樹脂を射出成形する場
合には、上記グループ等の基板への転写性が問題にな
る。
一般に、この転写性の向上と複屈折の低減とは相反する
関係にある。
さらに、直径300mmφ程度の大口径ポリカーボネイト基
板を射出成形する場合には、成形品にソリ、ねじれ等の
変形が生じ易い。
従って、上記複屈折、転写性および変形の3つの問題を
同時に解決できる優れたポリカーボネイト基板を成形す
ることは極めて難しく、今日でも完全に満足のいく光デ
ィスク基板は得られていない。
本出願人は、先に特願昭61−45900号および特願昭61−8
0189号において、複屈折を大幅に低下させる射出成形方
法を開示したが、本願発明はこれらの一連の研究をさら
に改良して成されたものである。
従って、本発明の目的は、光学式高密度記録方式に用い
られる光ディスク基板、特に、ポリカーボネイト樹脂基
板の改良された射出成形方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明の提供する光ディスク基板の射出成形方法は、一
対の割型によって形成される成形キャビティ中に溶融樹
脂を射出する工程を含む、光学式高密度情報記録再生方
式に用いられる透明プラスチック基板の射出成形方法に
おいて、射出開始時点から保圧工程までの間において、
上記成形キャビティの軸線方向間隔寸法を少なくとも2
回拡大させることを特徴としている。
上記の成形キャビティの軸線方向間隔寸法を少なくとも
2回拡大させることが射出開始時点から3秒以内の間に
行われるのが好ましい。
上記軸線方向間隔寸法の拡大量は、一般に、成形キャビ
ティーの軸線方向間隔寸法の1/10以下であるのが好まし
い。
上記の樹脂は一般にポリカーボネートであるが、ポリカ
ーボネートと同様に複屈折特性、転写性および耐変形性
が問題となるその他の全ての樹脂に本発明は適用可能で
ある。
本発明は、成形キャビティの軸線方向間隔寸法の制御が
上記問題点の解決策として重要であることを見出したも
のであり、射出成形または射出圧縮成形のその他の制御
ファクター、例えば、シリンダー温度や金型温度等は従
来一般に使用されている範囲の中から適宜選択すること
ができる。また、本発明の構成に直接または間接的に関
係する射出圧、保持圧、型締力、金型冷却速度等は本発
明による利点が得られるように適宜当業者が実験によっ
てその最適値を見出すことができるものである。
作用 先ず、光ディスク基板の射出成形における問題点につい
てさらに詳しく説明する。
(複屈折) 複屈折の発生原因としては、ポリカーボネイト樹脂の流
動により発生する分子の配向に基因するものと、樹脂の
冷却過程で基板の半径方法への収縮等により発生する円
周方向の残留応力に基因するものの2つが主であると考
えられる。
(転写性) スタンパーのグループ等の基板への転写性は、スタンパ
ーの温度、キャビティを構成する金型温度、溶融樹脂の
温度および溶融樹脂のキャビティ内での圧力および時間
的要因等が加わって決定されると考えられる。
(変形) 成形されたプラスチック基板の変形は、成形品の収縮が
場所によって異なるために起こる。すなわち、基板の外
周部の収縮が内周部の収縮より大きい場合には、基板は
椀状のソリ現象を生じ、その逆の場合には、基板はプロ
ペラ状のねじれ現象を生じることになる。
次に、上記の各問題点の解決索について説明する。
先ず、転写性は、スタンパー温度、金型温度、溶融樹脂
温度が一定の場合、溶融樹脂のキャビティ内での圧力を
大きくすることによって向上させることができる。ま
た、この転写性能は、時間的には、溶融樹脂がキャビテ
ィ内に射出充填された後の微小時間においてほぼ決まっ
てしまう。すなわち、スタンパーのグループ等の表面温
度は溶融樹脂の温度より低く、グループ等の幅の狭い部
分等に溶融樹脂が入ると、スタンパーの表面近傍にある
樹脂はほとんど瞬間的に固化もしくは半固化する。この
樹脂の表面固化層は時間が経過するに従い成長するの
で、この樹脂の表面固化層にスタンパーのグループ等を
転写させるために樹脂に圧力を加えても転写が困難にな
る。
本発明においては、例えば、1次型締力を一定の値にし
た状態で、射出シリンダー内の溶融樹脂圧力を所定の値
以上にする。これによって、キャビティ内の溶融樹脂圧
力と型締力が釣り合うか、もしくは前者の方が大きくな
り、可動側の金型が軸線方向に移動してキャビティの軸
線方向間隔は大きくなる。従って、このとき、1次型締
力をスタンパーのグループ等を樹脂に転写するのに必要
な値以上にしておけば良い。また、キャビティ内の樹脂
圧力は上記の転写に必要な時間以上に保持しておく必要
がある。
次に、例えば、射出シリンダー内の樹脂圧力を低下させ
れば、キャビティ内の樹脂は射出シリンダー側に移動
し、また、キャビティ内の樹脂の冷却による収縮のため
型締側の金型は軸線方向に移動し、キャビティの軸線方
向間隔は小さくなる。
次に、例えば型締力を急激に低下させ、キャビティ内の
樹脂圧力による力が型締力より大きくなるようにすれ
ば、型締側の金型は移動し、キャビティの軸線方向間隔
は大きくなる。その後、キャビティ内の樹脂は冷却収縮
し、キャビティの軸線方向間隔は小さくなる。このとき
のキャビティ内の樹脂圧力は低下しているが、上記した
ように転写性には殆ど影響しない。ただし、ひけの現象
があるので、適切な低型締力にする必要がある。
次に、変形についてであるが、変形は成形品の内周部と
外周部の収縮に差がある場合に起こり、基板にソリ、ね
じれとなって現れる。これを無くすためには、一対の割
型である金型の両方の温度に差をつけること等が考えら
れるが、本発明においては、第2回目以降にキャビティ
の軸線方向を拡大することにより、上記したようにキャ
ビティ内の樹脂圧力を低下させ、また、キャビティ内の
樹脂圧力の分布をほぼ均一化させることにより、変形の
小さい基板を得ることを可能にしている。
次に、複屈折についてであるが、主原因としては、前記
のように、分子配向および残留応力が挙げられる。分子
配向については、一般に射出充填中に生ずるといわれて
いるが、樹脂温度がガラス転移温度よりかなり大きい樹
脂の場合には、樹脂粘度が低いため、流動または剪断応
力により発生する分子配向は発生し難く且つ緩和され易
いので、成形基板における分子配向にはそれほど影響し
ない。逆に、樹脂温度がガラス転移温度より若干高い樹
脂の場合には、樹脂粘度が高いため、流動または剪断応
力により発生する分子配向が発生し易い。さらに、温度
が低いため、この分子配向を緩和するのが難しい。従っ
て、成形基板における分子配向にかなり影響する。
残留応力は溶融樹脂がキャビティ内で冷却収縮する過程
と大気中での冷却収縮過程により発生すると考えられる
が、基板内周部では円周方向の圧縮応力となり、外周方
向に行くに従い圧縮応力は小さくなり、場合によって
は、外周部では引っ張り応力になっていることもある。
以上のような基板の複屈折の発生機構を考えれば、複屈
折を下げるためには、分子配向およびび残留応力の両方
を小さくするか、または、分子配向による複屈折と残留
応力による複屈折とが相殺するように基板を成形すれば
良いことが分る。
本発明においては、樹脂温度がガラス転移温度より若干
高いときに樹脂の流動または剪断応力により発生する分
子配向を制御するために、上記のように、溶融樹脂をキ
ャビティ内に射出充填した後に、第2回目以降にキャビ
ティ軸線方向間隙を拡大することにより、残留応力によ
る複屈折と分子配向による複屈折とを相殺することによ
って成形基板の複屈折を低下させることが可能としたも
のである。
この複屈折低下効果は、上記の成形キャビティの軸線方
向間隔寸法を少なくとも2回拡大させる工程を射出開始
時点から3秒以内の間に行い、また、上記の軸線方向間
隔寸法の拡大量を成形キャビティの軸線方向間隔寸法の
1/10以下にすることによって得られる。すなわち、光デ
ィスク用プラスチック基板の射出成形に通常用いられる
射出成形機では3秒を過ぎると金型中で樹脂が固化して
本発明の効果は期待できず、成形物中に歪みが残る。ま
た、軸線方向間隔寸法の1/10を越えて軸線方向間隔寸法
を拡大すると、バリすなわち割型の接合面への樹脂のは
みだしが起こるので好ましくない。
以上の説明から明らかなように、本発明による射出成形
方法を用いて成形された光ディスク基板は複屈折、転写
性および変形の全てが優れたものとなる。
以下、実施例により本発明の具体例を説明するが、この
実施例は単なる例示であって、本発明をなんら限定する
ものではない。
すなわち、樹脂の種類、分子量、シリンダー温度、射出
圧力、射出速度、金型温度、金型の温度制御、型締力等
のファクターは、本発明の精神を逸脱することのない限
り、当業者が実験によって容易に見出すことができるも
のである。
実施例 平均分子量が15,000の2−2ビス(4−ヒドロキシジフ
ェニル)プロパンのポリカーボネイトを名機製作所製ダ
イナメルター射出成形機で成形した。
成形キャビティ寸法は直径300mm、厚さ1.2mmで、キャビ
ティの片側表面上には、1.6μピッチのトラック溝(深
さ1000Å)を有するニッケル製のスタンパーを取り付け
た。
成形機の射出シリンダー温度は360℃、金型温度は120℃
とし、射出シリンダーから0.7秒をかけ樹脂を射出充填
し、更に0.4秒間射出シリンダーの樹脂圧力を510kgf/cm
2にし、その後0.6秒間射出シリンダーの樹脂圧力を70kg
f/cm2にした。一方型締力は射出開始前に190トンにして
おき、射出開始から1.7秒後に35トンに急激に低下させ
た。このときの金型の当接面の軸線方向の移動距離の経
時変化を第1図に示す。射出開始時点から3秒以内の間
において、成形キャビティの軸線方向間隔寸法は2回拡
大していることが分る。なお、金型の当接面の軸線方向
の移動距離と成形キャビティの軸線方向の移動距離は殆
ど一致していると考えられる。
射出終了から20秒後に型開きを行ってディスク基板を得
た。
得られたディスク基板にヘリウムネオンレーザー(波長
6328Å)の直線偏光を入射させ、複屈折を測定したとこ
ろ、第2図の結果が得られた(複屈折の値は絶対値で示
した)。複屈折は低く、得られた基板はソリ、ねじれ等
の変形は殆どなく、また、スタンパーの溝を忠実に転写
していた。
効果 本発明の射出成形方法を用いることにより、従来公知の
射出成形機の制御方法を改良するだけで複屈折、転写性
および変形の3つの問題を同時に解決できる優れたポリ
カーボネイト基板を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例における金型当接面の軸線方向の移動距
離の経時変化を示す図。 第2図は実施例で成形されたディスク基板にヘリウムネ
オンレーザー(波長6328Å)の直線偏光を入射させて測
定した複屈折の絶対値をディスク基板の半径に対して描
いたグラフ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の割型によって形成される成形キャビ
    ティ中に溶融樹脂を射出して成形される光学式高密度情
    報記録再生方式に用いられる透明プラスチック基板の射
    出成形方法において、 射出開始時点から保圧工程までの間において、上記成形
    キャビティの軸線方向間隔寸法を少なくとも2回拡大さ
    せることを特徴とする射出成形方法。
  2. 【請求項2】上記の成形キャビティの軸線方向間隔寸法
    を少なくとも2回拡大させる工程が射出開始時点から3
    秒以内の間に行われる請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】樹脂がポリカーボネートである請求項1ま
    たは2に記載の方法。
  4. 【請求項4】上記の軸線方向間隔寸法の拡大量が成形キ
    ャビティの軸線方向間隔寸法の1/10以下である請求項1
    〜3のいずれか一項に記載の方法。
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