JPS62246708A - 光デイスク用プラスチツク基板の射出成形法 - Google Patents

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） 本発明は光ディスク、光カード等の光学式高密度情報記
録方式に用いられる透明プラスチック基板の射出成形方
法に関するものであり、特に光磁気記録媒体に適用可能
な透明プラスチック基板の成形方法に関するものである
。

（従来技術） 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性等の特性面か
らポリカーボネートを射出成形して作るのが望ましいが
、ポリカーボネート樹脂は複屈折が大きいという欠点が
ある。

本山・願人は特願昭５９−１２５６５号（特開昭６０−
１５５４２４号）において、成形条件の改良によってポ
リカーボネートの射出成形基板の複屈折を大巾に低下さ
せる方法を開示したが、その後の研究の結果、プラスチ
ック基板には従来考えられていた基板の偏平表面と平行
な方向の複屈折だけでなく、偏平表面と直角な方向の複
屈折が存在し、しかも後者の複屈折の方が光学特性、従
ってＣＮ比により重大な影響を与えることを発見し、本
発明を完成した。すなわち、従来の複屈折測定法で　。

は直線偏光を基板表面に垂直に入射させていたため基板
表面と直角な方向の複屈折は観察されなかった。しかし
、上記直線偏光を基板表面に対して例えば３０°傾けて
入射させると、透過光はクロス二フル下においてもれ光
を生じる。この現象は基板表面に平行な複屈折だけが存
在すると仮定しては説明が付かず、基板と直角な方向の
複屈折が存在すると仮定すると説明が付く。さらに詳細
に検討すると、ポリカーボネート製基板は基板表面に直
角な方向の屈折率ｎｚと、基板表面に平行な方向の屈折
率ｎｚ　、　ｎｙを有する光学的異方性を持っており、
一般に１ｎｘ−ｎｙｌ：ＯであるＯしかし、ｌ　ｎｚ　
−ｎｘ　ｌおよびｌ　ｎｚ　−ｎｙ　ｌはゼロではなく
、かなり大きな値、例えば０．０００５〜０．０００６
となり、光ディスクの厚さ１．２ａｍを用いると、光デ
ィスクでは６００〜７８　Ｑ　ｎｍのリターデーション
が断面方向に存在することになる。

ポリカーボネート製基板がこのような二輪性結晶と同じ
ような光学的異方性を持つ理由は現在のところ不明であ
るが、成形キャビティー中での樹脂分子の配向が重大な
影響を与えていることは事実である。すなわち、第１図
に示す成形キャビティー中での溶融樹脂の挙動モデルに
おいて、溶融樹脂３には金型表面１．２からの半径方向
内向きの剪断応力と、射出圧力による半径方向外向きの
力とが加わっている。従って、溶融樹脂には成形キャビ
ティーの厚さ方向に於て半径方向内向きに配向させる力
と、厚さ方向に配向させる力と、半径方向内向きに配向
させる力とが同時に加わっている。第１図ではこれらの
力の加わる領域をそれぞれＡ、Ｂ、Ａで示しである。前
記の３つの主屈折率ｎｚ　、　ｎｘ　、　ｎｙがこれら
のどの領域によって影響されるかは不明であるが、基盤
の厚さ方向に配向方向の異なる３つの領域が存在すると
考えられる。

本発明者達はポリカーボネート樹脂基板を用いた場合の
ＣＮ比の低下の原因の一つである高複屈率を下げるため
には上記Ｂの領域における配向を制御する必要があるで
あろうとの仮説に基づき種々実験を行なった結果、本発
明を完成した。従来の複屈折測定法、すなわち基板表面
に直角に直線偏光を入射させる方法では上記の基板表面
に直角方向の屈折率ｎｚの影響は測定できず、従って本
発明の対象とする特定な複屈折値を有するディスク基板
は本山順前存在しないＯ （発明の目的） 従って、本発明の目的は光学式高密度情報記録方式に用
いられるＣＮ比の高い記録媒体を提供するだめの透明プ
ラスチック基板の成形方法を提供することにある。

（発明の構成） 本発明による射出成形方法の特色は一対の割型によって
形成される成形キャビティー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、上記溶融
樹脂が上記成形キャビティー中に流入を開始する時点か
ら溶融樹脂が実質的に固化する時点までの時間の少なく
とも一部の時間において、上記割型の少なくとも一方な
両割型の当接面に沿って相対変位させる点にある。

上記の光学式高密度情報記録再生方式自体は周知のもの
であり、レーザービームな１ミクロン程度に絞って情報
を記録および再生するもので、一般にはディスク形状の
記録媒体を用いる。上記情報は本発明による透明プラス
チック基板の一方の面にプレピットの形で基板の成形時
に記録されるか、トラック溝やプレフォーマットピット
を有スる、または有しないプラスチック基板の表面上に
Ｔｅ系等のＤＲＡＷ膜、　Ｔｂ　Ｆｅ　Ｃｏ糸等のＥ−
ＤＲＡＷ膜を付着させて、使用時にユーザーが書き込む
。

この場合、レーザービームは上記透明プラスチック基板
を介して入射される（いわゆる背面読取り方式）。本発
明はこの背面読取り方式のみならず、いわゆる表面読取
り方式にも適用できる。その場合には上記情報は適当な
支持体に担持され、レーザービームはこの情報の上方に
配置された本発明による透明プラスチック基板を介して
入射される。

いずれの方式の場合でも透明プラスチック基板の複屈折
はできるだけおさえなければならない。

本発明ではプラスチック基板の表面に直角な方向の屈折
率ｎｚを考える。第２図に示すように透明プラスチック
基板５は基板の偏平表面６．７と平行で且つ互いに直交
する屈折率ｎｘ　、　ｎｙと、偏平表面６，７と直角な
方向の屈折率ｎｚを時つものと仮定する。従来の複屈折
測定法では観察用の直線偏光を偏平表面６，７に直角に
入射させていたため、上記のｎｚに起因する複屈折は観
測できなかった。本発明者は直線偏光（８）を偏平表面
（６）に対して傾けて、例えば入射角θ−３０°にして
入射させることによって上記のｎｚを観測した。この複
屈折測定法は基板への入射角度を００から３０°にした
以外は従来のものと同じであるので、その詳細は省略す
る。要は入射角３０°で基板に入射させた直線偏光のク
ロスニコル下での透過光強度を測定すればよい。

本発明者達の実験によると、一般Ｋｎｘとｎｙは等しい
。しかしｌ　ｎｚ　−ｎｘ　ｌおよびｌ　ｎｚ　−ｎｙ
　１の値は従来考えられている複屈折よりもはるかに大
きく、従来法で射出成形した基板ではこれらの値は０．
０００５以上であり、この基板に光磁気記録膜を形成し
て作った光磁気ディスクのＣＮ比は４８ｄＢ程度である
。

一方、本発明によって上記１　ｎｚ　−ｎｘ　ｌおよび
ｌ　ｎｚ　−ｎｙ　ｌの値を０．０００４以下に低下さ
せた基板上に上記と同時光磁気記録膜を形成して作った
光磁気ディスクのＣＮ比は５０　ｄＢに向上した。

このようにＣＮ比が向上する理由はθにの増加と、ノイ
ズレベルの低下にあるものと考えられる。

上記樹脂としては屈折率異方性を示す樹脂の全てが本発
明方法に適用できる。他の特性とのかね合いで、ポリカ
ーボネート樹脂に本発明は特に有効に適用できる。上記
成形キャビティーの寸法は成形されるディスクによって
異るが、直径は約３ｃｒｎから約３０ｃｒｎ、厚さは１
〜２隨、一般には１２鰭である。成形機は成形されるデ
ィスク寸法に応じて適宜選択され、成形条件も以下で述
べる本発明の特殊操作以外は通常のディスク成形で用い
られているものと同じである。ポリカーボネート樹脂の
場合、射出シリンダ一温度は一般に３００〜４００℃、
金型温度は約１００℃、樹脂のキャビティー中への流入
速度は１０〜５００　ｍ１７秒であり、これらは当然な
がらディスク寸法によって異なり、他の種類では別の条
件が選択される。ポリカーボネート樹脂を用いた光デイ
スク基板の射出条件については本山願人による前記特開
昭６０−１５５４２４号を参照されたい。

本発明の特徴は、一対の割型部分によって形成される偏
平な成形キャビティー中に溶融樹脂を射出することによ
って偏平な透明プラスチック基板を成形し、こうして成
形された透明プラスチック基板を介して入射されるレー
ザービームによって記録および／または再生される情報
層を上記透明プラスチック基板の少なくとも片側に配置
することによって構成される光学式高密度情報記録再生
方式に用いられる記録媒体の透明プラスチック基板の射
出成形方法において、上記溶融樹脂が上記成形キャビテ
ィー中に流入を開始する時点から溶融樹脂が実質的に固
化する時点までの間の少なくとも一部の時間において、
上記割型の少なくとも一方な両割型の当接面に沿った方
向に相対変位させる点にある。

上記割型の相対変位の方向は成形するプラスチック基板
の形状によって適宜選択される。すなわち、円盤状ディ
スク用基板の場合には固定型および／または移動型を互
いに相対回動する。この回動角度はディスク基板の厚さ
によって異るが、厚さが１．２鰭のディスクの場合には
約Ｏ１０から約４５°、好ましくは約０．５°から約１
０°程度である。

回動方向は一方向でもよいが、両方向に交番的に回動す
ることもできる。この回動をいつ行うかのタイミングは
射出成形機の構造、射出条件、使用樹脂、ディスク寸法
によって異るが、一般的には、成形キャビティーへの溶
融樹脂の射出充填完了後に行うのが好ましい。具体的に
は約０５〜２秒間の射出工程の完了後、型締め力を急速
に解除してから樹脂の固化とともに両割型な相対回動さ
せ、その後、再度型締め力を増加させて転写特性を向上
させるのが好ましい。

四角形のカード状光カードの基板の成形の場合には両割
型をカード表面に平行な一方向に平行変位するか、両方
向に交番的に変位させる。

いずれの場合でも、その目的は第１図に示す表面に直角
な方向の配向を緩和あるいは分散させることにある。

上記の相対変位は保圧工程の少なくとも一部に於いて行
なう必要がある。実際には約０５〜２秒間の射出工程に
よって溶融樹脂が成形キャビティー中に充填完了された
直後から型開き工程開始までの間に行なえばよい。一般
的には転写性の問題を考慮して適当なタイミングで行な
うが、キャビティー中に充填された溶融樹脂の表面が金
型温度によって同化を開始し、且つ内部にまで冷却温度
が伝達される前に行なう。換言すれば第１図のＢの領域
が未固化の段階に行なうのが好ましい。

実際には、上記の相対移動を行うだめに、割型な閉じて
いる型締力を射出完了後に大巾に、場合によってはゼロ
近くまで急速に低下させる必要がある。型締力が低下あ
るいは実質的にゼロになった段階で、割型の少なくとも
、一方、好ましくは割型の一部分を適当な駆動機構によ
って相対変位させる。この駆動機構は機械的なもの、例
えばラック−ピニオン組立体、でも油圧によるものでも
よい。上記の移動を容易にするために適当な摩擦低下手
段、例えば機械的軸受、空気ベアリングのような手段を
用いることもできる。

本発明の上記方法を用いることによって成形歪みと冷却
歪みの一部が緩和され、前記の複屈折ｌ　ｎｚ　−ｎｘ
　ｌおよびｌ　ｎｚ　−ｎｙ　ｌの値の小さなディスク
基板が成形できる。

以下、第３，４図を用いて本発明方法を実施するだめの
射出成形用金型組立体を簡単に説明する。

第３図は本発明方法を光デイスク基板の射出成形に適用
した場合の、金型組立体の概念的断面図である。この図
では本発明に直接関係のない機構は全て省略しである。

周知のように、光デイスク基板の射出成形用金型組立体
は一対の割型１，２すなわち固定側割型１と移動側割型
２を有し、両割型はタイバー３によって軸方向以外の変
位が規制されている。

各割型１，２には温度調節用溝６を有するプラテン４，
５がそれぞれ固定されている。溶融樹脂は射出シリンダ
ー（図示せず）からノズルタッチ部７を介して成形キャ
ビティー８中に射出され、光デイスク用中心開口部をポ
ンチ９と金型組立体との相対移動によって明けた後、冷
却・固化されてから型開きを行って成形品として取り出
される。

成形キャビティーの表面はプラテン表面あるいはスタン
バ−１０によって構成されている。図ではスタンパ−１
０が固定側割型１にホルダー１１によって取付けられて
いるが、移動倶ｊ割型２に取付けることも当然できる。

本発明方法を実施するだめの金型組立体の特徴は可動プ
ラテン２０とその駆動手段にある。を記可動プラテン２
０は割型の一方、図の場合には固定側割型ｌのプラテン
４、にポルベアリング２１．２２を介して回動自在に保
持されている。プラテン４には、プラテン４と可動プラ
テン２０との間の放射方向接触面の摩擦による回動時の
抵抗力に打勝つために、両者の接触面に流体、例えば空
気を供給するだめの螺旋溝２３が形成されており、この
螺旋溝２３には回動時にライン２４を介して圧縮空気が
供給される。なお、上記の流体ベアリングの代りに玉軸
受等の機械的ベアリングを先端に備えたエジェクターに
類似した機械的離反手段を用いて上記の抵抗力に打勝っ
てもよい。当然ながら、これらの摩擦低減手段は可動プ
ラテン２００回動時にのみ付勢され、通常は非作動にな
っている。

上記可動プラテン２０を回動させるために、図示した具
体例では流体圧力を用いた駆動手段が用いられる。この
駆動手段は第４図に示すようにシリンダーピストン組立
体で構成されている。すなわち、プラテン４に固着され
たシリンダー２５中を摺動するピストンに固着されたピ
ストンロッド２６の自由端によって可動プラテン２０に
形成した係止部２７を押すようになっている。上記係止
部２７は可動プラテン２０の直径方向両端に設けられ且
つプラテン４に形成した収容部２８中に収容されている
。上記収容部２８と上記係止部２７との間にはシリ′ン
ダー２５の消勢時に可動プラテン２０を初期位置へ戻す
ための戻しバネ２９が収容されている。上記収容部２８
の周方向長さは可動プラテン２０の回動量によって決ま
る。

上記可動プラテン２０をプラテン４に対して回動自在に
保持するため、両者の間には放射方向に一定の間隙が必
要になる。この間隙はスタンパ−１０上のトラック等の
信号面を金型組立体に対して心出しすることを難しくす
る。すなわち、ショット毎にスタンパ−１０が放射方向
に動くという欠点がある。この欠点を克服するために、
図示した具体例では心出し機構が設けられている。この
心出し機構は先端にテーパ一部を有する心出しリング３
０と、可動プラテン２０表面に形成された上記テーパー
に対応した対向テーパー面を有する環状溝３１とで構成
されている。を記心出しリング３０は非作動時すなわち
可動プラテン２０の回動時には後退しており、可動プラ
テン２０の非回動時には前進して可動プラテン２０の心
出しと固定とを行う。

使用時には、溶融＃を脂がキャビティー８中に充填され
た後、好ましくは、充填終了直後に、両割型１．２を閉
じている型締め力を急速に、好ましくはゼロ近くまで低
下させ、上記摩擦低減手段を付勢してから駆動手段２５
を付勢して可動プラテン２０を回動する。その後、再度
型締め力を増加させて一定時間保圧工程に維持し、樹脂
の固化後、成形されたディスク基板を割型を開いて取出
す。

上記具体例は単なる例示であって、本発明の精神を逸脱
しない限り種々の変更が可能であることは明らかである
。例えば、上記具体例ではプラテン４と可動プラテン２
０とを別体にしているが、プラテン４自体を回動するよ
うにすることも可能である。また、上記の心出しリング
３０の代りに周方向に等間隔に分布させた複数の心出し
ロッドな用い、これら心出しロッドな金型組立体の外に
設けた駆動リングで同時に駆動することもできる。

さらに、上記可動プラテンの駆動手段を前記係止部２７
の外周に形成した弧状ラックと、プラテンを貫通し且つ
それと螺合するつ゛オームとで構成し、このウオームを
モーターで正逆回転させることによって可動プラテンを
回動してもよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は成形キャビティー中での溶融樹脂の挙動を示す
モデルの概念図。 第２図は屈折率ｎｚ　、　ｎｘ　、　ｎｙを説明するた
めの図。 第３図は本発明方法を実施するだめの金型組立体の概念
的縦断面図で、第４図のＩ−Ｉ線による断面図。 ＝１７＝ 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による横断面図。 （図中符号） ２０：可動プラテン　　２１．２２：軸受２３：空気ベ
アリング用溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一対の割型によって形成される成形キャビティー中
   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、上記溶融樹脂が上記成形キャビティー中
   に流入を開始する時点から溶融樹脂が実質的に固化する
   時点までの間の少なくとも一部の時間において、上記割
   型の少なくとも一方を両割型の当接面に沿って相対変位
   させることを特徴とする射出成形方法。 ２）上記成形キャビティーが光ディスクの成形をするた
   めの偏平円盤状キャビティーであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）上記成形キャビティーが光カードの成形をするため
   の偏平四角形キャビティーであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。