JPS60155424A - 大径のポリカ−ボネ−ト製光デイスク基板およびその製造法 - Google Patents

大径のポリカ−ボネ−ト製光デイスク基板およびその製造法

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JPS60155424A
JPS60155424A JP59012565A JP1256584A JPS60155424A JP S60155424 A JPS60155424 A JP S60155424A JP 59012565 A JP59012565 A JP 59012565A JP 1256584 A JP1256584 A JP 1256584A JP S60155424 A JPS60155424 A JP S60155424A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光学式記録・再生装置に用いられるビデオディ
スク、コンパクトディスク、DRAW用ディスク、E−
DRAW用ディスク等のプラスチック製高密度情報記録
担体に関するものであり、特に、直径が130調以上か
っ350+nm以内のポリカーボネート製ディ1′ス・
久基板であって、複屈折が25nm 以下である基板と
その射出成形法に関するものである。
(従来技術) 光学式記録・再生装置に用いられるプラスチック製の高
密度情報記録担体用基板(以下、単に光デイスク基板と
いう)は主として2P法(photo−polymer
ization process)と射出成形によって
作られる。’ 2 P法ではUV硬化装置等の硬化手段
が必要であり、生産性を上けるのが困難であるため、射
出成形法で光デイスク基板を作る研究開発が今日まで精
力的に進められている。
射出成形用の材料としては透明性で且つ安定性のある樹
脂としてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエ
ステル樹脂、メチルペンテン樹脂等が提案されているが
、特に、前2者が主とじて用いられている。これらの樹
脂材料には透明性、複屈折等の光学的特性、衝撃強度、
寸法安定性等の物理的特性、吸湿性等の化学的特性およ
び溶融流動性、転写性等の成形特性に極めて厳しい要求
がなされている。
すなわち、光ディスクではタバコの煙の直径より小さい
サブミクロンオーダーの情報が記録されるため、上記の
諸特性全てが満足されなければならない。これら諸物性
については日経マグロウヒル社発行[日経エレクトロニ
クス1982.6−7Jの第133〜152頁に詳細に
記載されている。
上記文献にも記載されているように光ディスクは既に実
用化されており、アクリル樹脂は直径が最大300削の
ビデオディスクやDRAW型ディスクに用いられ、ポリ
カーボネート樹脂は直径が120朧の小径なコンパクト
ディスクに用いられている。
アクリル樹脂は溶融粘度が低く、射出成形し易く、複屈
折も少ないため直径300.0デイスクを作ることも可
能であるが、アクリル樹脂は吸湿性が大きく、金属膜付
着時に熱変形し易く、経時的に変形し易いため長期保存
性に不安がある。
一方、ポリカーボネート樹力旨は金属膜コーティング時
の加熱に対する耐変形性に優れ、透湿性が低いが、ポリ
カーボネート樹脂を用いて直径が130削以上の大径デ
ィスクを射出成形で作ると複屈折が大きくなり、光学的
に信号を読み取りで@なくなるため光ディスクとしての
実用化が顧慮されていなかった。
直径が120.の小径のコンパクトディスク基板を射出
成形で作ることは前記文献や特開昭58−12611特
、特開昭58−180553号で既に公知である。
しかし、直径が130mm以上のポリカーボネート樹脂
製光デイスク基板を射出成形で作るということは全く知
られていない上に、例えば、直径を120調から200
關にすることは直径比では1.7倍ではあるが面積比で
は28倍となり、この大巾に増大した光ディスクの記録
面の複屈折を25nm 以下におさえ且つ均一に分布さ
せるということは極めて困難なことである。
(本発明の目的) したがって、本発明の第1の目的は射出成形によって作
った複屈折が25nm 以下である直径が130咽以上
のポリカーボネート製光デイスク基板を提供することに
ある。
さらに本発明の他の目的は複屈折が25nm 以下であ
る直径が130燗以上の大径ポリカーボネート製光デイ
スク基板の射出成形方法を提供することにある。
本発明の他の目的は上記大径のポリカーボネート製光デ
イスク基板の射出成形に用いられる金型を提供すること
にある。
(発明の構成) 以下、本発明の詳細な説明するが、本発明による複屈折
率の低い光デイスク基板がいかに重要であるかというこ
とを理解してもらうために、第1図を用いて光学式の情
報記録・再生の原理を説明する。
第1図は典型的な光デイスク用光学系の概念図であり、
例えば半導体レーザ2から出た直線偏光光線はビームス
プリッタ−3を通った後に波長板4を通って円偏光に変
わり、集束レンズ5によって05〜1μmオーダーのス
ポットに集束され、光ディスク1のビット部分に入射す
る。反射型光ディスクではビット部分で反射され円偏光
のレーザビームの旋回方向が進行方向に対し逆転する。
この円偏光は再度%波長板4を通過する際に再び直線偏
光に変えられてビームスプリッタ−3に入る。このビー
ムスプリッタ−では進行方向と偏光面が90°異ってい
るので戻り光線はビームスプリッタ−を通過せずに反射
されて光検出器6へ送られる。
以上の説明は光ディスクが複屈折の無い場合であるが、
光ディスクに複屈折があると光ディスクで反射した反射
光は%波長板を通過した際に入射光に対して正確に90
°異った直線偏光にならず、位相ずれが起る。その結果
、ビームスプリッタ−で完全に反射されなくなるため、
光の一部が点線で示すように半導体レーザ2に戻り■雑
音の原因となジ、■検出器へ向う光量の減少によるS/
N比低下の原因となる。
上記の好捷しくない複屈折はプラスチック中を通る際に
進行方向によって位相差を生じる場合に起る。この位相
差は屈折率が方向によって異る場合に生じる。すなわち
、X方向およびX方向の屈折率をそれぞれnx、n、と
すると、プラスチック中を通る光のX成分およびX成分
に位相差が生じる。
この位相差は角度δで表わされ、次式(すが成立する: δ−丁(n x ny)d (1) ここでλは光の波長、dは光がプラスチックを通過した
距離である。一般に複屈折は(n x n y ) d
 =Δndの絶対値で表わされ、この値が小さいことが
重重しく、実用上はこの絶対値が25nm 以下である
のが望ましい。
射出成形によってプラスチック類の光デイスク基板を成
形する除に複屈折が起る原因には分子の配向と残留応力
が主たる原因と考えられており、これらの原因を除くた
めに樹脂の性質や成形条件を変えて裡々の実験が行われ
ているが、今日1で直径130.以上のポリカーボネー
ト制光ディイスノ基板の複屈折率を25nm 以下にす
ることはできなかった。
本発明は直径が13011II1以上の大径のポリカー
ボネート製光デイスク基板の実用上の問題であった複屈
折を大巾に低下させたものである。
本発明の提供するポリカーボネート製光デイスク基板は
平均分子前が14,000〜22,000であるポリカ
ーボネートを用い射出成形によって作った厚さが1.0
〜2.0111111 、半径が65喘以上且つ175
.以下の高密度情報記録担体であって、半径上の40〜
170+mの範囲の記録領域における複屈折が25nr
rtJ内であることを特徴とする。
上記ポリカーボネートはビス(ヒドロキシフェニル)ア
ルカン系ポリカーボネートであるのが好ましい。
また、上記複屈折は上記記録領域の中間領域では略一様
であり、記録領域の両端近傍でなだらかに変化している
不発明の特殊実施例では半径100糎のポリカーボネー
ト製ディスク基板の複屈折が半径上の40〜100間の
記録領域において2Snm 以内である。
第2図は本発明による大径ポリカーボネート製光デイス
ク基板(曲線A)と、公知の小径ポリカーボネート製光
デイスク基板の一例(点線B)との複屈折△ndを光デ
ィスクの半径(R)に対して描いたものである。なお上
記公知例(点線B)は特開昭58−180553号の実
施例1であり、この賜金はダブルパスで測定した値であ
る。一方、本発明のΔndはシングルパスで測定した仙
である。
この図かられかるように、不発明の光デイスク基板の複
屈折率Δndは測定法の違いを差し引いたとしても記録
領域Zにおいて均一であり低い値であることは明らかで
ある。
次に本発明の大径ポリカーボネート製光デイスク基板の
成形方法について説明する。一般に、射出成形において
、成形後の光デイスク基板の特性に影響を与えるファク
ターは主として次の3つである: 1)ポリカーボネート樹脂原料 2)成形条件 3)金形条件 これらのファクターは、互いに密接な関係にあり、本発
明者は1)〜3)の最適条件を見出して直径130問以
上のポリカーボネート製光デイスク基板の複屈折 を2
43!hm以下にすることができたものである。
先ず、ポリカーボネート樹脂原料については樹脂の種類
と分子量が重要なファクターである。樹脂の種類として
は現在工業的に生産されているものの中でビス(ヒドロ
キシフェニル)アルカン系ポリカーボネートが好ましい
ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン系ポリカーボネー
トとはビス(4ヒドロキシフエニル)アルカンのような
ヒドロキシン(単核もしくは複核アリール)化合物とカ
ーボネートプリカーサ−たとえばホスゲン、ホルメート
又はカーボネートエステルとを反応させて得られる芳香
族炭化水素重合体であり一般式 %式% (但し式中、Aは2価フェノールの2価芳香族基) で示される。
2価フェノールは官能基として2個の水酸基を含廟し、
芳香族の炭素原子にじかに結合している。
代表的なものとして、 2.2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン
、ハイドロキノン、レゾルシノール、2,2ビス−(4
−ヒドロキシフェニル)−ペンタン、2.4’ジヒドロ
キシジフエニルメタン、ビス−(2−ヒドロキシフェニ
ル)メタン、ビス−(4−ヒドロジフェニル)メタン、
ビス−(4−ヒドロキシ−5−ニトロフェニル)−メタ
ン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニルエタン)
、3.3−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−ペンタ
ン、2.2’−ジヒドロキシジェニル、2,6−シヒド
ロキシナフタレン、ビス−(4ヒドロキシフエニル)ス
ルホン、2.4’−’;ヒドロキシジフェニルスルホン
、5′−クロル−2,4”;ヒドロキシジフェニルスル
ホンビス−(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルジス
ルホン、4.4’−’;ヒドロキシジフェニルエーテル
、3′ジクロルジフエニルエーテル、4,4′ジヒドロ
キシ−2,5−ジェトキシジフェニルエーテル、2.2
(4,4′ジヒドロキシ−3,3′、5,5′テトラハ
ロジフエニル)プロパンツするi カーボネートエステルはジフェニルカーボネートが有利
であるが、ジメチルカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、フェニルメチルカーボネー
ト、フェニルトリルカーボネート、ジ(トリル)カーボ
ネーFtXども使用することができる。
カーボネートプリカーサ−としてホスゲンのようなカー
ボニルハライドを使用した場合には遊離醸捕捉体の存在
下で縮合反応を行ない、カーボネートエステルを使用す
る場合は減圧下でのエステル交換反応によってポリカー
ボネートを合成することができる。
ポリカーボネート樹脂の分子量は機械的特性と成形性と
のかね合いで、平均分子量が14,000〜22.00
0であるのが好ましい。すなわち、平均分子量が14,
000未満のものでは衝撃強度等の機械的特性が不足し
、22,000を超えると溶融粘度が高過ぎるため転写
性等の光デイスク基板特性が低下する。
ポリカーボネート樹脂の溶融時の劣化、分解を防止する
ための酸化防止剤を添加することもできるが、光デイス
ク基板の記録媒体への悪影響を無くす:ため(イ)、添
加剤は極力用いないのが望ましい。
次に、成形条件を決定するファクターは多数あり、プロ
グラム制御等のプロセス制御も重要であるが、本発明で
は下記のファクターが光デイスク基板の特性に重大な影
響を与えることを見出した:(1) 射出シリンダー中
での樹脂の滞留時間(2)射出時のキャビティー中への
流入速度先ず、射出シリンダー中での樹脂の滞留時間(
t:分)は樹脂の熱分解を防止し且つスクリュー前進速
度を高速化させるために下記の条件(2)を満足しなけ
ればならない: t≦14−−(T−300) ’(2)0 ここでTは射出シリンダーの設定温度(′Oである。
この射出シリンダ一温度Tは使用する樹脂の種類、分子
量によっても変わるが、前記のビス(ヒドロキシフェニ
ル)アルカン系ポリカーボネートの場合には一般に33
0℃〜400℃である。
上記滞留時間(Qの下限は特に限定されないが、樹脂が
均一に可塑化されるのに十分な時間が必要なことは明ら
かであり、その下限時間は使用する射出成形機によって
決する。
また、上記(2)式を超える滞留時間にすると射出シリ
ンダー中で樹脂の分解が生じ得られた光デイスク基板の
特性が低下する。
上配滞貿時間を正確にコントロールするには射出成形機
の加熱シリンダーへの材料供給を滞留時間に見合っただ
けの量とし、かつ一定量づつ補充する方法が好ましい。
射出速度すなわちキャビティー中への樹脂の流入速度は
均質な成形品を得るためにできるだけ高くするのが春ま
しい。本発明者は種々実験の結果、キャビティー中への
樹脂の流入速度V(m17秒)が成形する光デイスク基
板の寸法、よりlE確には光デイスク基板の半径R−と
厚さd−の比R/d、に対して下記の範囲を満足しなけ
ればならないことを見出した。すなわち、横軸にR/d
をとり、縦軸VclogViとった片対数表において、
下記の上限および下限直線で囲壕れる領域内に上記流入
速度■がなければならない: 32.5≦牙≦100の範囲の場合、 IR ゴひ)−1,5log2+1≦log””100 (a
、) + t s (3)00 d 75≦牙≦150の範囲の場合、 IRIR −(−)−0,51og2≦logV≦−(−)+1.
5 (4)100 d 100 d 」1記(3) (4)式で規定される領域は第3図の斜
線部分で表わされる。
キャビティーへの流入速度Vが上記領域内にないと満足
な成形品を得ることは不可能である。
次に、金型構造は複屈折 2を低くおさえるために極め
て重要なファクターとなる。先ず、光デイスク基板等の
高密度情報記録担体の成形に用いられる金型構造を第4
図と第5図を用いて説明する。
第4図は光デイスク基板の射出成形に用いられる公知の
金型の概念図であり、溶融樹脂は射出シリンダー(図示
せず)から割型10、]0’の一方に設けたノズルタッ
チ部11からスプルー12およびゲート13を介して偏
平環状の成形キャビティー14中に射出される。成形キ
ャビティー14の軸方向表面には一般にサブミクロンオ
ーダーのトラック溝を有するスタンパ−15が取付けら
れている。また、金型温度を調節するための温度調節手
段16が設けられている。金型組立体にはこの他にセン
タ一孔を明ける手段やスタンバ−保持手段等が設けられ
ているがこれらは本発明の一部を成すものではないので
詳細は省略する。この構造の金型は特開昭54−691
69号に示されている。
第5図は本出願人による特願昭58−115900号に
記載された金型構造であり、第4図と類似の部材には同
一符号が付けられている。第5図の金型が第4図のもの
と基本的に異る点はセンタ、一孔を成形によって作るセ
ンター金型部加を有し、このセンター金型部加を取り囲
んだ環状フラッシュゲート21がスブに一#22を介し
てノズルタッチ部11と連列している点である。
本発明の特徴は第4,5図およびその他任意の金型のゲ
ートの開口総断面積S(単位Wj)が下記の式(6): %式% (6) (ここで、Rはディスクの半径(単位:喘)、dはディ
スクの厚さく単位: mR) )を満足するようにした
点にある。
この(6)式の範囲は第6図の斜線部分に対応する。
ゲートの開口総断面積Sを上記の範囲に設定することに
よってゲート通過時に溶融樹脂に剪断力が加わって樹脂
が昇温し、溶融流動性が改善されると同時に樹脂の極端
な分子配向が防止され、ゲートシールも完全に行うこと
ができる。
逆に、上記範囲を外れると結果的に複屈折を250・m
以下に下げることはできない。
光デイスク基板に要求される緒特性、すなわち、l)ピ
ント、トランクの転写性等の成形性2)耐衝撃性等の機
械的特性 3)低複屈折率等の光学的特性 4)低湿度透過性、耐熱性等の化学的特性は本発明によ
る上記成形方法によってバランス良く満足させることが
できる。
本発明による光学式記録・再生装置に用いられるポリカ
ーボネート製ディスク基板は公知の任意の型式の記録・
再生方式に適用することができる。
すなわち、DADやビデオディスクのような再生専用デ
ィスクとして用いる場合には記録面側にアルミニウム等
の反射金属膜が蒸着され、DRAW(追記可能)用ディ
スクの場合にばAl 1qru−;l’b、、!Ac、
R11jzrl 7Cu 。
Sb、Te、In、Bi 、C82−Te、Te−C,
Te−As、色素薄膜。
Ag−ポリマー、サーモプラスチックス等がコーティン
グされ、E−DRAW(消去・書き換え可能)用ディス
クの場合にはTeOx、Mn−B1 、Cd−Co、T
b −Fe 、Tb−Gd−Fe 、Tb−Fe−Co
 、As−8e −8−Ge等が蒸着、スパッタリング
、イオンブレーティング等の方法でコーティングされる
。一般には必要に応じてさらに反射用金属膜や保護用に
ケイソ酸化物、エポキシ等の膜が形成され、さらに2枚
のディイスクを貼り合せて用いられることもある。
以下、特殊実施例を用いて本発明を説明する。
実施例1 平均分子量15,200の2,2ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパンのポリカーボネートを定量供給装置
を装着した射出成形機で成形した。成形キャビティーの
寸法は半径■が150目、厚さくd)が1.2IImす
なわちR/dが125であり、成形キャビティーの片面
にはプレグルーブが刻印されたスタンバ−が取付けられ
ている。
成形機の射出シリンダーの温度ωは340℃に設定した
。一方、金型のゲートの開口総面積[F])は40龍2
にした。
以上の条件に設定した成形機を用い、樹脂原料の供給を
制限して射出シリンダー中での樹脂の滞留時間(1)を
10分にし、キャビティー中°への樹脂の流入速度を1
20d/秒にして成形を行った。
得られたディスクは実用回部な機械的特性を有すると同
時に、40≦R≦145の範囲に於ける複屈折(Δnd
)の絶対値が25 nm以下であった。
実施例2 実施例1と同一樹脂および同一成形機を用いたが、金型
は成形キャビティーの寸法が半径(R)=1001+I
I+1、厚さくd) = 1.2鰭すなわちR/dが8
33のものを使用した。射出シリンダーの温度(’′r
)は335℃にし、金型のゲート開口総断面積(S)は
37−にした。
実施例1と同様にして射出シリンダー中での樹脂の滞留
時間(1)を8分にし、樹脂の流入速度(V)を80m
1/秒にして成形を行った。
得られたディスクは実用可能な機械的特性を有すると同
時に、40≦R≦95の記録領域に於いて複屈折(△n
d)の絶対値が18 r+r+1b、I、下であった。
比較例1 平均分子量が25,000の2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)プロパンのポリカーボネートを使用した
以外は実施例1と全く同一条件で成形を行ったが、得ら
れたディスクの複屈折の最大値は110目mであった。
比較例2 実施例1の成形機から定量供給装置を取り外し、樹脂原
料が自重でホッパーから射出シリンダー中に落下するよ
うにして、前記滞留時間(1)が11分になるようにし
た点以外は実施例1と全く同じ条件で成形した。得られ
たディスクの複屈折は最大70nm であり、ディスク
にガス焼けが見られた。
比較例3 金型のゲート開口総断面積(S)を120−にした以外
は実施例1と全く同じ条件で成形した。得られたディス
ク基板の複屈折(Δnd)の最大値は401mであった
比較例4 流入速度(財)を10 ml /秒にした以外は実施例
1と全く同じ条件で成形した。得られたディスク基板の
複屈折(Δnd)の最大値は50nmであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は光学式記録・再生の原理を示す概念図。 第2図は光ディスクの半径(R)とその複屈折(Δnd
)との関係を示す図で、実線(4)は本発明による光デ
ィスクをシングルパスで測定したもの、また点線(B)
は特開昭58−180553号の実施例1に示される公
知の光ディスクの値で、この値はダブルパスで測ったも
の。 第3図は本発明による射出成形法における樹脂のキャビ
ティー中への流入速度(至)と光ディスクの半径/厚さ
くR/d)との関係を示す図。 第4,5図は光ディスクの射出成形に用いられる公知の
金型構造を示す概念図。 第6図は本発明による射出成形金型のゲート開口総断面
積(S)と上記(、R/d)との関係を示す図。 (図中符号) 1:光ディスク、10:金型、13 、21 :ゲート
、14:キャビティー 出願人 ダイセル化学工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)平均分子量が14,000〜22,000であるポ
    リカーボネートを用い、射出成形によって作った厚さが
    10〜2.0111111 、半径が65wII++以
    上且つ175閣以内である高密度情報記録担体であって
    、半径上の40〜170鴫の範囲の記録領域における複
    屈折が25nm 以内であることを特徴とする担体。 2)上記ポリカーボネートがビス(ヒドロキシフェニル
    )アルカン系ポリカーボネートであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の担体。 3ン 上記複屈折率が上記記録領域の中間部分では略一
    様であり、且つ記録領域の両端部分ではなだらかに変化
    していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    担体。 4)上記複屈折が半径上の40〜100簡 の範囲の記
    録領域において25 nm以内になっていることを特徴
    とする半径が1100aである特許請求の範囲第1項記
    載の担体。 5)偏平環状キャビティーの中心部より溶融したポリカ
    ーボネート樹脂を射出して厚さくd)が1.0問〜20
    I11++1で半径(8)が65間以上且つ175M以
    下である高密度情報記録担体用ポリカーボネート製ディ
    スク基板の射出成形方法において、ポリカーボネート樹
    脂として平均分子量が14,000〜22.000のポ
    リカーボネートを用い、射出シリンダ一温度(1)を3
    30〜400℃に設定し、金型温度を80〜130℃に
    設定し、かつ射出シリンダー内でのポリカーボネート樹
    脂の滞留時間(t:単位−分)が t≦14−−(T−300) 0 〔ここで、Tは上記射出シリンダ一温度(単位−℃)〕 となるようにしたことを特徴とする射出成形方法。 6)射出工程におけるキャビティー中への流入速度(■
    :単位=ml/秒)が32.5≦旦≦100の範囲でd は、 一ユ部(”−)−t s Iog2 + 1≦+ og
    V≦±(旦)+ts100 d Zoo d 100≦1≦175の範囲では、 I R、I R (7) −0,5log2≦10g?≦酊’CT)+ 
    1.5(ここでRはディスク半径:単位”” +151
    11 dはディスクの厚さ:単位−ml)であることを
    特徴とする特許請求の範囲第5項記載の射出成形方法。 7)前記偏平環状キャビティーの中心部近傍に設けたゲ
    ートの開口の総断面積(S:単位−)が−!一旦+10
    ≦S≦ス旦+35 1Q d 10 d (ここでRはディスクの半径:単位”” 111111
     Hdはディスクの厚さ:単位=鵡) であることを特徴とする特許請求の範囲第5項または第
    6項に記載の射出成形方法。
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