JPS62249718A - 光記録媒体基板の成形法 - 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、光テープ等の記録媒体
（メディア）用プラスチック基板の製造方法に関するも
のであり、特に光磁気記録媒体に適用可能な透明プラス
チック基板の製造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Ｏ，ｌ　−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
折の値が太きいと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太きいという欠点
がある。

本出願人は特願昭５９−１２５６５号（特開昭６０−１
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、透過光はクロスニコ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
ｎＸ　、　ｎｙを有する光学的異方性を持っており、一
般にｌ　ｎｘ　−ｎｙ　１　＃　０である。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１．２龍を用いると
、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上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つの主屈折率ｎｚ　、　ｎｘ　、　ｎｙ　がこれ
らのどの領域によりで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
基板は本出願前存在しない。

（発明の目的） 従りて、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作るために必要な透明
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
の割型で形成される成形キャビティー中に予め成形品の
基板の厚さよりも薄いシート状あるいはフィルム状の板
状体を配置し、次いで溶融樹脂を上記成形キャビティー
中に射出して上記板状体と上記溶融樹脂とを一体化させ
る点を特徴としている。

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、トラン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９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Ｏ″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りσ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ｌ　ｎｚ　−ｎｘ　ｌおよびＩ　ｎｚ　−ｎｙ
　ｌ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、従来法で射出した基板ではこれらの値はｏ、ｏ　
ｏ　ｏ　ｓ　　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ｌ　ｎｚ　−ｎｘ　ｌおよび
Ｉ　ｎｚ　−ｎｙ　ｌの値を０．００４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３３から約３０ｃＩＩＬ、厚さは１〜
２ｔｒｍ、一般には１．２Ｕ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１０〜５００１Ａ！／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。

本発明はいわゆるインサート成形法の一種であり、シー
ト状またはフィルム状の透明プラスチック製板状体を予
め成形キャビティー中に配置した後に射出成形を行うも
のである。上記透明プラスチック製板状体を予め成形キ
ャビティー中に配置しておく理由は第１図に示すＢ領域
の厚さを減少させる点にある。すなわち、上記板状体の
厚さ分だけ溶融樹脂が流入する成形キャビティーの厚さ
が減少し、従りて、上記Ｂ領域の厚さも減少する。

上記の板状体を構成する樹脂は原則として射出される樹
脂と実質的に同じものにするのが好ましい。そうするこ
とによって板状体と射出された樹脂との界面に於る光の
反射、屈折を実質的にゼロにすることができる。上記板
状体は周知のシート成形法あるいはフィルム成形法によ
って作ることができ、一般には押出成形、流延成形に用
いられる。この板状体は当然ながら複屈折の小さいもの
であることが必要であり、そのためには押出成形時の冷
却速度および／またはアニール処理温度を適宜選択して
冷却歪みを除去する必要がある。上記板状体の肉厚は成
形する基板の最終的肉厚より当然小さくなければならな
い。一般には板状体の厚さは基板の最終厚さの８０％以
下、好ましくは５０％以下にする。光デイスク用基板の
場合には、基板の最終厚さは約１．２ｍｍであるので、
上記板状体の厚さは約Ｉ　１ｍ以下、好ましくは０．６
　ｍｘにする。

上記板状体は成形キャビティーと同じ形状に切断後にキ
ャビティー中にセットしてもよいが、長尺の帯状体の形
で射出成形機の金型に供給し、成形中に金型内であるい
は成形後に金型外で成形品の外周輪郭部に沿って切断す
るのが好ましい。

上記帯状体は送りロールと引取りロールで金型に間欠送
りすることができるが、送りと位置が決めを確実にする
ために帯状体両端縁に沿って等間隔の穴を予め形成して
おき、この穴をズブロケットで送ってもよい、さらに、
上記の穴と係合する突起を有する無端ベルトを金型を通
して間欠駆動することによって帯状体の位置決めと離型
を確実に行うこともできる。この場合には予め帯状体に
ディスクのセンターホールに対応する穴を予め形成して
おくことによって金型中でのセンターポンチへの負荷を
減すことができる。上記の送りロール、引取りロール、
無端ベルトは金型組立体の型締め、型開き等の運動に連
動して金型の軸線方向に変位して、帯状体の金型からの
離脱を容易にすることもできる。

また、上記帯状体の間欠送りを確実にするために、帯状
体が金型の温度で極単に変形しないように帯状体が金型
と接触する部分の一部、例えば帯状体が金型に入る所と
出る所の金型を冷却することもできる。

射出時のパリの発生は必ずしも完全に防止する必要はな
い。すなわち、パリは板状体に付着するので板状体の輪
郭部の切断時にパリも同時に切断すればよい。

光ディスクの成形の場合には、センターホールが必要で
ある。このセンターホールは光ディスクの偏心量を許容
値以下にするために、金型内でセンターポンチを用いて
行うのが好ましい。本発明によるシート、フィルムの肉
厚が厚くなると従来の光デイスク成形金型のセンターポ
ンチでこれらに穴を明けることが難しくなる、そのため
にセンターポンチあるいはそれに隣接する金型の一部に
加熱手段、例えばヒーターを埋め込んで帯状体を軟化、
溶融させるのが好ましい。

以下、第３〜５図を用いて本発明を実施するための一実
施例の装置を説明する。

第３図は横型射出成形機の金型組立体に本発明を適用し
た場合の金型組立体の概念的斜視図であり、第４図はＩ
Ｖ−ＩＶ線による概念的断面図である。この金型組立体
自体は従来の光デイスク基板成形用のものと基本的には
同じで、一対の割型、すなわち固定側割型１と移動側割
型２とを有し、これらによって成形キャビティー３が区
画される。

上記金型組立体には上記の割型の他にセンターポンチ４
や図示していない成形品のエジェクター等を駆動するプ
レート群６が含まれるが、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。

割型の少なくとも一方、図示した例では固定側割型１に
取付けられたプラテン７には情報ビット等を有するスタ
ンパ−８がスタンバ−ホルダー９によって保持されてい
る。

本発明の特徴は上記金型組立体にフィルム状またはシー
ト状の板状体をインサートして成形する点にある。図示
した実施例では上記板状体がｏ　−ル状巻き取られた帯
状体１０を間欠的に金型に供給することによって供給さ
れる。この帯状体１０の両側端縁には等間隔の穴１１が
予め形成されており、これらの穴は無端ベルト１２に等
間隔に配置された突起１３と係合する。上記無端ベルト
１２は成形サイクルに合せて、必要な場合に間欠駆動さ
れる。さらに、図示していない機構を用いて、上記無端
ベルト１２とそれをガイドし且つ帯状体を移送する送り
ロール１４および引取りロール１５とは必要な場合に軸
線方向すなわち成形キャビティー３に直角な方向に変位
することもできるようになっている。

操作時には、金型が開いた状態の時に上記無端ベルトと
各ロール１４　、１５が軸方向に一定量固定側金型から
離れる方向に変位された後に、回転駆動されて、帯状体
１０の所定長さが両割型１，２の間に送られる。上記の
送り機構１２　、１４　、１５が軸方向に元の位置に戻
された時に両割型１，２が閉じられ、次いで従来法に従
って射出成形が行われる。

すなわち溶融樹脂が図示していない射出シリンダーから
ノズルタッチ部１６を介して成形キャビティー３中に射
出され、この溶融樹脂と上記帯状体とがキャビティー中
で一体になる。次いで、金型１．２とセンターポンチ４
との軸方向相対移動によって上記一体化された成形品の
中心にセンターボールが形成される。この場合、帯状体
の穴明けを容易にするために、センターホールに隣接す
るポンチ先端および／または金型の一部に埋め込まれた
ヒーター（図示せず）で帯状体のセンタ一部分を局所加
熱するのが好ましい。

樹脂が固化した後忙割型１．２が開かれる。本発明では
成形されたディスクが帯状体１０と一体になっているの
で、ディスクを帯状体１０から分離する操作が必要であ
る。この分離操作は金型外で行う方が金型構造が簡単に
なるので好ましい。この場合には、上記のセンターホー
ルをガイドにしてディスク外周部を円環状カッターで溶
断すればよい。一方、金型内で上記分離操作を行う場合
には金型に切断機構を設けておく必要がある。第４゜５
図にはこの切断機構の一例が概念的に示しである。すな
わち、この切断機構は移動側割合型２に埋込まれた円環
状カフターリング加と、それを保持するスリーブ２１と
、このスリーブを駆動する突出し口、ノドｎとで構成さ
れる。必要な場合には、上記切断機構に加熱手段を設け
て、上記カッターリング印を加熱することもできる。こ
のカンタ−リング２０は適当な時機に前進駆動されて、
ディスクが帯体ｌＯから分離される。分離された成形品
のディスクは型開き後に例えばロボットを用いて金型か
ら取り出される。一方、ディスクが分離された帯状体は
次のショフトのために上記送り機構によって１ステツプ
だけ送られる。

第５図の実施例では、本発明金型組立体のキャピティー
ユを密閉する可動シールリングＩが設けである。このシ
ゆリング（９）の役目は帯状体の肉厚の不均一さに起因
するキャビティーｌの密閉不良を防止することにある。

この可動シールリング加は割型ｌあるいはそのプラテン
７に形成された油圧チャンバー３１中に摺動自在に収容
されていて、型締め時に前進さ°れて帯状体と当接する
。ガス抜きはこの可動リング園の押圧力を巻筒して行う
ことができる。本発明では前述のようにパリの発生をそ
れほど問題にしなくてよいので割型のパーティングライ
ンの精度はそれほど厳密に管理する必要はない。

また、第５図に示した実施例の金型ではスタンパ−ホル
ダー９の放射方向外側に円環状の樹脂溜め芽を設けであ
る。この樹脂溜め芽はディスク外周における樹脂の流れ
の乱れおよび冷却の不均一性に起因するディスク外周部
の複屈折の増加を防止するのに有効である。

以上図示し、説明したものは本発明の単なる一実施例で
あって、本発明はこれにのみ限定されるものではなく、
種々の変更が可能である。例えば、射出成形機として縦
型のものを用いること、帯状体の送りに位置検出器を付
加すること、成形機とディスク外周切断機を連動制御す
ること、キャビティー中に帯状体を均一に保持するため
に帯状体に予め帯電をさせること、あるいは帯状体の代
りに予めディスクの内径および外径と同じ寸法に打抜い
た円盤状板状体を金型に設けた真空吸収手段によって保
持させておいてから射出してインサート成形をすること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の成形キャビティー中での溶融樹脂の挙動
を示すモデル図。 第２図は本発明を説明するための屈折率ｎｘ　、　ｎｙ
　。 ｎｚ　　の説明図、 第３図は本発明方法を実施するための射出金型組立体の
概念的斜視図、 第４図は上記金型組立体の概念図で、第３図のＩＶ−Ｉ
Ｖ　線による縦断面図、 第５図は第４図の一部分の拡大断面図。 （図中符号） ｌ、２：割型、　　３：成形キャビティー、４：センタ
ーポンチ、１０：帯状体、 １２：無端ベルト、１４　、１５　：ロール、２ｏ：カ
ンタ−リング、３０：可動シールリング。

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に
   溶融樹脂を射出して高密度記録媒体用プラスチック基板
   を製造する方法において、予めシート状あるいはフィル
   ム状の透明プラスチック板状体を上記成形キャビティー
   中に配置した後に、溶融樹脂を上記成形キャビティーに
   射出することを特徴とする方法。 ２）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。