JPS62249717A - 光デイスク基板の成形方法 - 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、光テープ等の記録媒体
（メディア）とその製造方法に関するものであり、特に
情報層を支持する透明プラスチック基板の成形方法の改
良に関するものである。本発明は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射出成形方法に関す
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。

本出願人は特願昭５９−１２５６５号（％開昭６゜−１
５５４２４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
ク基板にし１従来考えられていた基板の備千表酊と平行
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、透過光はクロスニコル下においてもれ光を生
じる。この現象ｔ−Ｘ　Ｓ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ｎ２と、基板表面に平行な方向の屈
折率ｎｘｌ　ｎ、を有する光学的異方性を持っており、
一般にｌ　ｎｘ　　ｎＦ　Ｉ　Ｌ：、０である。しかし
、ｌ　ｎｚ−ｎｘｌおよび１ｎｚ−ｎｙｌはゼロではな
く、かなり大きな値、例えば０．０００５〜０．０００
６となり、光ディスクの厚さ１．２１１＋を用いると、
光ディスクでは６００〜７８０　ｎｍのりタープ−ジョ
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軸性結晶と同じ
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つり主屈折率ｎ！　、　ｎＸ　、　ｎ７　　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、
基板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。

本発明考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Ｈｚ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
本出願前存在しない。

（発明の目的） 従って１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比の高い記録媒体用の射出成形によって成
形された透明プラスチック樹脂基板の製造方法とを提供
することにある。

（発明の構成） 本発明により提供される記録媒体の第１の特徴は偏平な
透明プラスチック基板を介してレーザービームを入射さ
せて情報を記録および／または再生する光学式高密度情
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。

一対の割型によって構成される偏平円盤状成形キャビテ
ィー中に射出された樹脂に超音波を加えながら成形を行
う点にある。

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、レーザービームを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
チック基板の一万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ビット
を有する、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系等のＥ−
ＤＲＡＷ膜を付着させて、使用時にユーザーが畜き込む
。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（いわゆる背面読増り方式のみｆ
ｒらず、いわゆる表面読取り万式尾も適用できる。その
場合には上記情報は適当な支持体に担持すれ、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　ｌ　ｎＦと、偏平表面６．７と直角な
方向の屈折率ｎｚを持つものと仮定する。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ｒｌｚ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）忙対して傾
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０°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、一般にｎｘとｎｙは等しい
。しかし１ｎｚ−ｎｘｌおよび１ｎｚ−ｎｙｌの値は従
来考えられている複屈折よりもはるかに太き（、従来法
で射出成形した基板ではこれらの値はｏ、ｏｏｏｓ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。

一万、本発明によって上記１ｎｚ−ｎｘｌ　および１ｎ
ｚ−ｎｙｌ　の値を０．０００４以下に低下させた基板
上に上記と同じ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５１　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
明方法に通用できる。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３ぽから約３０（７）、厚さは１〜２
１ｍ＋、一般には１．２鶴である。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
述べる保圧工程におけ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°Ｃ１金型温度は約１００’Ｃ。

樹脂のキャビティー中への流入速度は１０〜５０〇−７
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
は本出願人による前記特開昭６０−１５５４２４号を参
照されたい。

本発明の射出成形方法の特徴は成形キャビティー中の樹
脂に超音波振動を加えながら成形する点にある。一般に
溶融状態すなわちガラス転移点（Ｔ、Ｆ）以上にある高
分子物質に超音波振動を加えると、分子鎖のすべり拡散
、セグメント運動、側鎖の分散等の分子の運動が誘起さ
れる。これらの分子緩和に要する活性化エネルギーは一
般に１〜３０　Ｋｃａ１１モルであり、このエネルギー
を超音波振動によって与えることができれば、射出時に
偏平キャビティーに超高速で流入した際に生じる分子の
配向を緩和させることが可能である。本発明は成形キャ
ビティー中の樹脂に超音波を加えることによって第１図
に示す表面に直角な方向の樹脂の配向を緩和あるいは分
散させるものである。これ釦よって上記透明プラスチッ
ク基板の偏平表面と直角な方向の屈折率ｒｌｚと上記偏
平表面に平行な方向の屈折率ｎｘおよびｎｙとの差の絶
対値：１ｎｚ−ｒｌｘ　ｌおよびＩｎｔｎｙｌを４Ｘ１
０−’以下にすることが可能になる。

上記超音波振動は樹脂が成形キャビティー中に流入を開
始する時点から保圧工程の終了までの間に行う必要があ
る。実際には１〜２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固
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。超音波振動の周波数およびパワー
は成形品の寸法、樹脂の種類、射出条件に応じて適宜当
業者が選択することができるＯ 本発明による超音波振動は金型組立体全体に加えること
もできるが、一般的には金型組立体の一部分に加えるの
が好ましい。また、場合によっては成形キャビティーに
充填された樹脂に直接超音波発振器の振動子を挿入して
もよい。振動の方向は分子の配向を緩和あるいは分散さ
せる方向であればよいが、一般的には偏平表面沿った方
向に加えるのが好ましい。この振動は往復振動あるいは
ねじり振動であるのが好ましい。これらの振動は単一あ
るいは複数の振動子を用いて生じさせることができる。

以下、第３〜４図を用いて本発明方法を実施するための
金型組立体の構造を説明する。

第３．４図は本発明方法を適用した射出成形用金型組立
体の概念的縦断面図と横断面図であり、本発明と直接関
係の無いものは省略して示しである。

上記金型組立体はタイバー３を介して互いに接近、離反
する一対の割型、すなわち固定側割型１と移動側割型２
を有し、各割型はプラテン４．５を有し、各プラテンに
は温度調節用流路６が形成されている。

図示した実施例ではプラテンの一万、図の場合には固定
側プラテン４に可動プラテン７が内周および外周に設け
た軸受８，９を介して回動自在に保持されている。光デ
イスク用の情報ピットあるいはガイドトラックを有する
スタンパ−１０はプラテンあるいは可動プラテンの少な
くとも一万にスタンパ−ホルダー１１．１２によって保
持されている。成形キャビティー１３は上記ス牙ンパー
１０とプラテン５との間によって規定されている。

溶融樹脂は図示していない射出シリンダーからノズルタ
ッチ部１４を介して上記成形キャビティー１３中に流入
し、金型組立体とセンターポンチ１５との相対移動によ
って成形されたディスクの中心に穴が形成される。

本発明の特徴である超音波振動は一万の割型、図示した
実施例では固定側割型１に増付けた超音波発ｍ１１２０
．３０によって可動プラテン７に加えられる。上記超音
波発振器２０．３０は取付具２２．３３によって割型１
に保持されている。超音波発振５２０．３０に固着され
た振動ホー７２１．３１の先端は可動プラテン７の直径
方向両端から突出した突起２３．３３に当接している。

この突起２３．３３はプラテン４に形成した凹部に収容
されたバネ２４．３４によって振動ホーン方向に付勢さ
れている。第４図かられかるように、この実施例では振
動が直径方向両端に接線状に加えられるので、可動プラ
テンはねじり振動する。

上記金型組立体圧はさらに、可動プラテン７を６出しす
るための手段が設けられている。この手段は可動プラテ
ンに形成したテーパー付き円環状溝４０と、この溝４０
中に挿入可能な対向テーパー面を有する円筒形スリーブ
４１と、この円形スリーブに固着された円周方向に等間
隔に配置された複数の連結ロッド４２と、金型外で上記
各連結ロッド４２を互いに一体化するリング４３とで構
成される。このリング４３は図示していない駆動子役に
よって駆動され、６出しが必要な場合に金型中へ押【、
込まれる。

操作時には、成形キャビティー１３中に樹脂が射出され
た直後から超音波発掘器２０．３０を作動させ、樹脂が
実質的に固化した時に作動を止める。６出し用円筒形ス
リーブ４１は超音波発掘器２０．３０の作動中は後退し
ておき、発振が止まった後に前進させ・て６出しを行う
。これらの操作は全てコンピューターコントロールで行
うことができる。

上記実施例は単なる例示であって１本発明はこれにのみ
限定されるものではなく５種々の変更が可能である。例
えば、超音波振動はねじり振動でなく成形キャビティー
の偏平表面に対して平行あるいは垂直方向に加えてもよ
い。偏平面に垂直な方向に振動を加える場合（は、前記
６出し手段に直接超音波発振器を取付けて、加振と心出
した同じ部材で行うことができる。さらに、プラテンと
可動プラテンとの間には摩擦を下げる手段、例えば空気
ベアリングを設けることができる。また、可動プラテン
、超音波発１Ｌ心出し手段は移動側割型に設けることも
当然できる。

【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ｎ”　＋　ｎ）’　＋　ｎｚ　ｌを説明
するための図。 第３図は本発明を含む金型組立体の概念的縦断面図。 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による概念的横断面図。 （図中符号） ７・・・可動ブラテ／、２０．３０・・・超音波発信器
、２１．３１・・・振動ホーン、　　２３．３３・・・
突起、４０．４１．４２．４３・・・心出し手段。 第１図 第２図

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偏平円盤状成形キャ
   ビティー中に溶融樹脂を射出して光学式高密度記録媒体
   用透明プラスチック基板の射出成形方法において、上記
   成形キャビティー中の樹脂に超音波を加えながら成形を
   行うことを特徴とする射出成形方法。 ２）上記超音波が上記樹脂が実質的に固化する前に加え
   られ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）上記超音波の振動が上記偏平円板状成形キャビティ
   ーの偏平面内で行われることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４）上記樹脂がポリカーボネート樹脂であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。