JPH1134121A - 光ディスク基板製造用射出成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス抜き用のベントを有する射出成形金型を
使用して光ディスク基板を製造する際に、ガスベントの
ランド部分、および／または、このランドに対応するス
タンパー部分に付着した凝集物が、再度溶融して揮散し
製品の光ディスク基板表面に付着するという欠点を排除
する技術を提供すること。 【解決手段】 光ディスク基板製造用射出成形金型にお
いて、金型キャビティ面に装着されたニッケル製のスタ
ンパー端部と金型キャビティブロックとの間で形成され
るガスベントのランド部分、および／または、このラン
ドに対応するスタンパー部分に、フッ素系樹脂の被覆膜
が形成されてなることを特徴とする、光ディスク基板製
造用射出成形金型。 【効果】 上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク基板製
造用射出成形金型に関する。さらに詳しくは、ＣＤ（コ
ンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ（レコーダブル）、ＣＤ
−ＲＷ（リライタブル）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気
ディスク）、ＰＤ（相変化型ディスク）、ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスク透明
な基板を、射出成形法によって製造する際に使用され
る、金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク基板は、通常、固定金型と可
動金型との間に形成されるキャビティ内に溶融熱可塑性
樹脂を射出し、得られる基板の表面にビットやグルーブ
を正確に転写し、温度調節された金型表面において、冷
却・固化させることによって得られる。高品質の光ディ
スク基板を得るには、射出成形金型キャビティ表面に装
着されたスタンパー表面に刻設されたサブミクロンオー
ダーの大きさのビットやグルーブは、基板の表面に正確
に転写することが必要である。

【０００３】スタンパー表面に刻設されたサブミクロン
オーダーの大きさのビットやグルーブを、高精度に転写
した高品質の光ディスク基板を高生産性で得るために
は、溶融樹脂を高温として流動性を高めて金型キャビテ
ィ内に射出しなければならない。特に、ＤＶＤ、ＭＯ、
ＣＤ−Ｒといった高密度用光ディスクメディアは信号の
記録密度が高いので、ビットやグルーブ自体の大きさが
小さくなり、かつ、隣接する相互の間隔も小さくされる
ので、高精度の転写技術が必要とされる。原料樹脂の流
動性を確保するためには、溶融樹脂温度を高温にした
り、原料樹脂の分子量を規定したり、特殊な添加剤を添
加したり（特公平７−４８０８１号公報参照）して、解
決することができる。

【０００４】ところで、高品質の光ディスク基板が備え
るべき特性としては、(a)基板の肉厚が均一で、(b)そり
やひけのないことが、(c)基板表面に欠陥が生じないこ
と、などが挙げられる。肉厚が均一の光ディスク基板を
得るためには、(a-1)金型自体の加工精度を向上させる
方法、(a-2)金型キャビティ温度のバランスを考慮して
温度調節する方法などによって達成することができる。
そりやひけのない光ディスク基板を得るためには、(b-
1)低保圧・高速充填などにより同一キャビティ内の圧力
不均一によるそりの発生を解消する方法、(b-2)固定側
金型と可動側金型に温度差を設ける方法、(b-3)金型か
ら取り出した後にクーリングステージを設ける方法、な
どによりある程度解決することができる。

【０００５】製品表面の欠陥発生を抑制するためには、
原料樹脂の溶融温度を高くし過ぎず、ガス発生を抑制す
るような成形条件を採用するのが好ましい。しかし、原
料樹脂の溶融温度を低くすると、ビットやグルーブなど
の基板表面への転写性が低下し、復屈折が高くなるの
で、原料樹脂の溶融温度を高くすることは避けられない
のが実情である。

【０００６】光ディスク基板製造用に使用される原料熱
可塑性樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリ
レート、非晶質ポリオレフィン類などの透明で、流動性
に優れた樹脂材料である。原料樹脂は、製造条件を選ぶ
ことにより分子量分布、オリゴマーなどの低分子量成分
の量を調節することができる。オリゴマーなどの低分子
量成分は成形時にガス化するので、これを含有しないよ
うにするのが好ましいが、これを全く含まない原料樹脂
を製造するには操作が繁雑となり、コスト高となり現実
的ではない。

【０００７】上記状況にあるので、溶融樹脂からのガス
の発生は避けられない。光ディスク基板製造法では、通
常、発生したガスを金型の外部に逃すために、ガス抜き
用のガスベントを形成し活用する方法が一般的である。
ガス抜き用のガスベントは、ガス抜き用クリアランス、
ガス溜まりおよび導管によって構成される。ガス抜き用
クリアランスは、金型キャビティにつながるランドとス
タンパー端部とによって形成され、このガス抜き用クリ
アランスは金型キャビティ回りに設けたガス溜まりに連
接され、このガス溜まりには導管を繋いで、ガス溜まり
に溜まったガスは導管を通って金型ブロックの外に放出
される。

【０００８】しかしながらこの方法によるときは、ガス
抜き用クリアランスの隙間が５〜１５μｍとバリが発生
しない程度に薄くされ、長さが２mm前後と短いためと、
ガスがガス抜き用クリアランスを通過する時間が０．１
〜０．３秒と極端に短いため、ガスが断熱圧縮され凝集
しやすい状況にあり、高温での成形を多数回行うと、ガ
ス抜き用クリアランス部分（スタンパー端部とランド部
分とによって形成される部分）、特にスタンパー端部に
ガスの凝集物が付着し堆積するようになる。

【０００９】ガス抜き用クリアランスを構成するランド
部分、および／または、スタンパー端部にガスが凝縮し
堆積しないようにするには、ガス抜き用クリアランスの
隙間を、例えば３０μｍ以上と大きくすれば付着物は低
減するが、光ディスク基板外周端にバリが発生しやすく
なるという問題が発生する。光ディスク基板を製造する
場合には、金型温度が１００℃以上という比較的高い温
度に設定されるため、上記のガス抜き用クリアランス部
分に付着した凝集物は溶融状態となり易い。この溶融状
態となった凝集物が金型の高速の開閉運動によって再度
揮散して、製品の光ディスク基板表面に付着し、製品欠
陥となると言う問題が発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況に
鑑み、ガス抜き用のガスベントを有する射出成形金型を
使用して光ディスク基板を製造する際に、ガスベントの
ガス抜き用クリアランス部分に付着した凝集物が再度溶
融して揮散し、製品の光ディスク基板表面に付着すると
いう欠点を排除した技術を提供することを目的として鋭
意検討した結果、ガスベントを形成するランド部分、お
よび／または、このランド部分に対応するスタンパー部
分を、フッ素系樹脂で被覆すると上記目的が達成できる
ことを見出し、本発明を完成したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、光ディスク基板製造用射出成形金型に
おいて、金型キャビティ面に装着されたニッケル製のス
タンパーの端部と金型キャビティブロックの間で形成さ
れるガスベントのランド部分、および／または、このラ
ンド部分に対応するスタンパー部分に、フッ素系樹脂の
被覆膜が形成されてなることを特徴とする、光ディスク
基板製造用射出成形金型を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る光ディスク基板製造用射出成形金型は、金
型キャビティブロックに設けられた金型キャビティ面に
ニッケル製のスタンパーが装着されてなる。このスタン
パーの溶融樹脂と接触する側の中央部分には、基板の表
面に転写されるサブミクロンオーダーの大きさのビット
やグルーブが刻設されている。スタンパー端部であっ
て、金型キャビティブロックの間に、溶融樹脂から発生
したガスを金型外に飛散させるガスベントが形成されて
なる。

【００１３】ガスベントは、上記の通り、ガス抜き用ク
リアランス、ガス溜まり、ガス逃がし導管により構成さ
れる。ガス抜き用クリアランスは、スタンパー端部と金
型キャビティにつながるランド部分とによって形成さ
れ、隙間が１０〜２５μｍ、長さが１〜２mmの範囲で選
ばれる。ガス抜き用クリアランスの外側には、ガス抜き
用クリアランスより大きい空間とされたガス溜まりが金
型キャビティブロックに刻設され、ガス溜まりはさらに
ガス逃がし導管に連接される。

【００１４】ガス抜き用クリアランスは、金型キャビテ
ィに溜まったガスを抜くための隙間であり、ガスは通す
が溶融樹脂は通さない程度の大きさとし、ガス溜まりは
ガス抜き用クリアランスを通過したガスを溜めるもので
あり、ガス逃がし導管はガス溜に溜まったガスを金型外
に飛散させるものである。ガス抜き用クリアランスとガ
ス溜まりは、金型キャビティの全周に亘って形成するの
が好ましく、逃がし導管は、ガス溜まりに溜まったガス
を金型外に効率良く飛散させるように複数本形成するの
が好ましい。

【００１５】フッ素系樹脂の被覆膜は、ガス抜き用クリ
アランス部分（ランド部分、および／または、ランド部
分に対応するスタンパー部分）にガスの凝集物が付着・
堆積し難くし、かつ、凝集物が付着したとしても容易に
剥がれ易くし、次のショットによるガスの動きによって
金型外へ放出されるように機能する。その結果、凝集物
の堆積量を少なくし、再度ガス化した凝集物の製品光デ
ィスク基板表面への付着によって発生する基板欠陥を少
なくすることができる。

【００１６】フッ素系樹脂は、原料熱可塑性樹脂に配合
される離型剤や、原料樹脂に含まれるオリゴマーなどの
低分子量成分と、親和性が小さいものが好ましい。具体
的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−へキサフ
ルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなど
が挙げられる。

【００１７】スタンパー端部、ランド部分の上記特定位
置にフッ素系樹脂の被覆膜を形成するには、ディスパー
ジョン法、エナメル加工法、粉体加工法などのいずれか
によればよい。被覆膜の厚さは、被覆膜を形成した後に
５〜１５μｍのガス抜き用クリアランスの隙間が残るよ
うに、５〜１０μｍの範囲で選ぶのが好ましい。

【００１８】光ディスク基板製造用の熱可塑性樹脂は上
記したが、中でもポリカーポネートが好適である。ポリ
カーボネートは、種々のジヒドキシジアリール化合物と
ホスゲンとを反応させるホスゲン法、または、ジヒドロ
キシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの
炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得
られる重合体または共合体であり、代表的なものとして
は、２、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブロパン
（ヒスフェノ一ルＡ）から製造されたものが挙げられ
る。

【００１９】光ディスク基板などの光学用部品には光学
的歪みが少ないことが要求されるので、ポリカーボネー
トは粘度平均分子量が１３，０００〜１８，０００の範
囲のものが好適である。なお、ここでいう粘度平均分子
量（Ｍ）とは、塩化メチレンを溶媒としオストワルド粘
度計を用いて溶液の極限粘度（η）を求め、Ｓｃｈｎｅ
ｌｌの粘度式から算出される分子量を言う。

【００２０】なお、光ディスク基板製造用の熱可塑性樹
脂には、製造時にスタンパーからの離型性を向上させる
ために一定量の離型剤が添加される。離型剤の例として
は、炭素数１４〜３０の脂肪酸モノグリセリドが一般的
である。例えば、ステアリン酸モノグリセリド、ベヘン
酸モノグリセリド、アラキン酸モノグリセリド、モンタ
ン酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらの離型剤
は、光ディスク基板表面に析出して離型効果を高めるた
め、樹脂とは相溶性はあるが比較的揮発性が高いものが
選ばれる。そのため高温で成形する場合に気化してガス
となり易い。

【００２１】本発明に係る光ディスク基板製造用射出成
形金型は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ、Ｃ
Ｄ−ＲＷ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、Ｐ
Ｄ（相変化型ディスク）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−
Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスク透明な基板を製造
する際に使用される。

【００２２】

【実施例】以下本発明に係る光ディスク基板製造用射出
成形金型を、図面と参考例に基づいて詳細に説明する
が、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の記載例に
限定されるものではない。

【００２３】図１は、本発明に係る光ディスク基板製造
用射出成形金型の一例の部分拡大縦断端面図である。ス
タンパー４は、固定側金型キャビティブロック１と可動
側金型キャビティブロック２との間に設けられた金型キ
ャビティ３内に装着される。金型キャビティ３の端部に
は、ガス抜き用クリアランス５、ランド６、ガス溜まり
７、ガス逃がし穴１０とより構成されるガスベントを形
成する。金型キャビティ３内のランド６にのみ、装着し
たスタンパー４の端部のランド６にのみ、または、ラン
ド６とランドに対応するスタンパー４の双方に、フッ素
系樹脂の被覆膜８を形成する。スタンパー４、および／
または、スタンパー４のランドに対応する箇所の双方に
フッ素系樹脂の被覆膜８を形成することにより、凝集物
９の付着を少なくすることができる。

【００２４】［参考例１］ ＜成形金型＞射出成形機（住友重機社製、型式：ＤＩＳ
Ｋ３）に、直径１２cm、厚さ１．２０mmのコンパクトデ
ィスク（ＣＤ）基板成形用金型であって、図１に示した
ように、金型キャビティの可動側金型に、厚さ２９０μ
ｍのニッケル製のスタンパーを装着し、ガス抜き用クリ
アランス（長さ２mm、クリアランス２０μｍ）に対応す
る部分にポリテトラフルオロエチレンを使用し、ディス
パージヨン法によって厚さが４．２μｍの被覆膜（干渉
顕微鏡で測定）を形成した。

【００２５】＜ＣＤ基板の成形＞上記射出成形機で光デ
ィスク基板製造用ポリカーボネート（粘度平均分子量が
１６，０００、単量体ないし４量体のオリゴマーの含有
量が３．０重量％のもの）にステアリン酸モノグリセリ
ドを０．１重量％配合した組成物を原料とし、シリンダ
ー温度をノズル側より順に、２８０℃、３５０℃、３８
０℃、３８０℃、３５０℃、２８０℃と設定し、型締圧
力を２５トン、射出ピーク圧力１０８kgf/cm²（ラム）
とし、金型（可動側／固定側）の設定温度を１１０℃／
１１０℃とし、成形サイクルを６．５秒として、４万シ
ョット成形した。

【００２６】＜凝縮物重量の測定＞４万ショット成形し
た後のスタンパーのガス抜き用クリアランス部分を、ア
セトン、メタノールで洗浄し、その洗浄液をエバポレー
ターで蒸発乾固し、固形物の重量を秤量した。凝縮物重
量（ｍｇ）として表示し、結果を表−１に示す。

【００２７】＜基板欠陥発生率＞４万枚の光ディスク基
板につき、常法に従って光ディスクを調製し、この光デ
ィスクにつき不良部分を光学顕微鏡によって観察し、凝
縮物による欠陥が発生した枚数をカウントした。結果
を、表−１に示す。

【００２８】［参考例２〜参考例４］参考例１に記載の
例において、ガス抜き用クリアランス（長さ２mm、クリ
アランス２０μｍ）に対応する部分に、フッ素系樹脂の
種類を表−１に示したものに変更した他は、同例におけ
ると同様の手順でＣＤ基板を製造し、同例におけると同
様の手順で凝縮物重量の測定を行い、基板欠陥発生率を
測定した。結果を、表−１に示す。

【００２９】［比較参考例］参考例１に記載の例におい
て、ガス抜き用クリアランス（長さ２mm、クリアランス
２０μｍ）に対応する部分にフッ素系樹脂の被覆膜を形
成しなかった他は、同例におけると同様の手順でＣＤ基
板の成形を製造し、同様の手順で凝縮物重量の測定を行
い、基板欠陥発生率を測定し、結果を表−１に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】表−１より、次のことが明らかになる。 (1)本発明に係る光ディスク基板製造用射出成形金型を
使用した場合には、凝縮物の付着が少なく、得られる光
ディスク基板は欠陥発生率が極めて低い（参考例１〜参
考例４参照）。 (2)これに対して、ガス抜き用クリアランスに対応する
部分にフッ素系樹脂の被覆膜を形成しなかった射出成形
金型を使用した場合には、凝縮物の付着があり、得られ
る光ディスク基板は欠陥発生率がかなり高い（比較参考
例参照）。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上詳細に説明した通りであ
り、次の様な特別に有利な効果を奏し、その産業上の利
用価値は極めて大である。 １．本発明に係る光ディスク基板製造用射出成形金型を
使用した場合には、長時間成形操作を継続しても、溶融
樹脂から発生したガスに由来する凝縮物のガス抜き用ク
リアランス部分への付着が少ないので、高品質の光ディ
スク基板を能率的に製造することができる。 ２．本発明に係る光ディスク基板製造用射出成形金型を
使用して得られた光ディスク基板は、その表面に凝縮物
の付着が少なく高品質であるので、光ディスクに加工し
た際の欠陥の発生率が著しく少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光ディスク基板製造用射出成形
金型の一例の部分拡大縦断端面図である。

【符号の説明】

１：固定側金型キャビティブロック ２：可動側金型キャビティブロック ３：金型キャビティ ４：スタンパー ５：ガス抜き用クリアランス ６：ランド ７：ガス溜まり ８：フッ素系樹脂の被覆膜 ９：凝集物 １０：ガス逃がし導管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 17:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク基板製造用射出成形金型にお
   いて、金型キャビティ面に装着されたニッケル製のスタ
   ンパー端部と金型キャビティブロックの間で形成される
   ガスベントのランド部分、および／または、このランド
   部分に対応するスタンパー部分に、フッ素系樹脂の被覆
   膜が形成されてなることを特徴とする、光ディスク基板
   製造用射出成形金型。
2. 【請求項２】 フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエ
   チレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフル
   オロエチレンーへキサフルオロプロピレン共重合体、ポ
   リフッ化ビニリデンより選ばれたものである、請求項１
   に記載の光ディスク基板製造用射出成形金型。
3. 【請求項３】 フッ素系樹脂の被覆膜の厚さが５〜１０
   μｍの範囲とされ、被覆膜形成後のガスベントのガス抜
   き用クリアランスが隙間５〜１５μｍの範囲とされてな
   る、請求項１または請求項２に記載の光ディスク基板製
   造用射出成形金型。