JPH01224947A - 光ディスクおよびその製造方法 - 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記録媒体に係り、特に射出成形法に
より複製される光ディスク基板に関する。

〔従来の技術〕

オーディオ信号、ビデオ信号あるいは各種データを記録
し再生する媒体として光ディスクが多用されるようにな
っている。

従来のこの稲光ディスクは、プラスチック等の材料から
成る円盤状ディスク基板を用いており、射出成形法によ
って複製が行なわれている。そして、上記円盤状の光デ
ィスク基板は、その内周部から外周部に亘って厚さが一
定となっている。

なお、この種の光ディスクの従来例としては、例えば特
開昭５９−１７１０４９号公報、等に記載された事を挙
げることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

金型にスタンパを備えた射出成形法によって光ディスク
基板を複製するとき、加熱流動化した光ディスク基板材
料は、該金型の中央部から射出され、その内周部から外
周部へ広がっていく。このとき、光ディスク基板を形成
するための金型空間は、その内周部から外周部に向って
、半径が大きくなるに従い、半径方向にみた該空間の断
面積が漸進的に大きくなるため、該内周部に比較して外
周部の射出材料の射出圧力が低下し、その流速も低下す
るので、外周部に行くほど上記金型の空間が満たされる
時間が長くなって、温度も低下し、流動性が悪くなる。

このため、金型に設けたスタンパによる光ディスク基板
への転写性が低下してしまうという問題があった。

また、光ディスク基板が内周部から外周部に亘って−様
な厚さであると、回転数を大きくした高速回転用として
使用する場合には、回転に伴う応力が外周方向に発生し
再生信号に好ましくない影響を与えたり、甚だしくは光
ディスクの破壊をもたらすという問題もあった。

本発明は、上記従来技術における問題点を解決し、転写
性に優れ、外周部における応力を少なくした光ディスク
基板を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、光ディスク基板の一面を他面に対して傾斜
させ、外周部の厚さを内周部のそれより薄＜シた円錐状
としたことによって達成される。

〔作用〕 金型空間の半径方向にみた該空間の断面積が内周部から
外周部に向って同じか叉は漸進的に小さくすることがで
きるので、射出材料の射出圧力が半径の増加に従って低
くなることがなく、その流動性が悪くならないので、金
型に設けたスタンパによる光ディスク基板への転写性は
低下しない。

また、高速回転させた場合でも、応力は光ディスク外周
方向に発生する程度が小さくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による光ディスク基板の一実施例を示す
断面図、第２図はその平面図であって、１は光ディスク
基板、１ａは中心軸ｃ−ｃ’に対して直交する平面、１
ｂは平面１ａと角度θだけ傾斜した傾斜面であり、光デ
ィスク基板１は中心軸ｃ−ｃ’に関して回転対称形とな
っている。

第３図は光ディスク基板の射出成形装置の要部概略断面
図であって、２は金型、３はスタンパ、４は光ディスク
基板の形成材を示す。

第３図において、スタンパ３は金型２の空間の一方の面
を形成しており、同図は第１図の平面ｌａ側に記録面を
具備せしめた光ディスク用の基板の成形を行うものを示
している。光ディスク基板の形成材（射出材料）４は、
金形の中心部から咳金形の空間に射出され、外周部へ向
って周方向に流動し、光ディスク基板の形状の空間を満
たし、冷却固化させた後、該金型から取り出される。そ
の後、余分の形成材を除去することにより、第１図、第
２図に示したような形状の光ディスク基板を得る。

上記光ディスク基板は、上記スタンパにより所望の記録
ピットが形成されたものについては、この面上に光反射
膜の被覆、その他の必要な処理がなされて光ディスクと
して製品化される。また、光ディスク基板の成形時に記
録ピットが形成されないものについては、該光ディスク
基板の記録面側に記録膜を被着する等の後処理がなされ
て光ディスクが完成される。

上記説明のように、光ディスク基板を、その内周部から
外周部に向って漸進的に厚さを薄くした形状としたこと
によって、成形材の単位断面積当りの流速は小さくなら
ず、流動性の変化が小さく光ディスク基板が均一に分布
され、光学的な特性も内周部と外周部とで異なることが
なくなる。特に、射出成形時にスタンパを用いて記録ピ
ットを形成する場合には、その転写性も記録面全域に亘
って良好なものとなる。

さらに、外周部の厚さが薄くなるので、温度の制御も容
易となるので、射出に伴う時間の経過に応じて外周部の
温度を制御して、射出材料の流動性を良好に保つことが
できる。

次に、上記した射出成形における成形材（射出材料）の
流動性について本発明と従来例とを比較して説明する。

第４図は本発明における光ディスク基板の形状と成形材
の流動性を説明する模式図であって、線ｃ−ｃ′を中、
心として図示の直角三角形を回転さ吾た形状が第１図の
光ディスク基板１の原形となる。

従って第４図は光ディスク基板の半断面を模式的に表わ
していることになる。同図において、ａを半径方向の長
さ、ｈを中央部の厚さ、ｒを半径、ρを成形材の密度、
Ｓを半径ｒにおける断面積、ｑを成形材の流速、Ｃを定
数とすると、これらの間に次の（１）式が成立つ、 ρ・ｓ’ｑ＝ｃ　　　　　・・・・・・（１）そして、
Ｓ＝□・ｈ・２πｒ であるから、 となる。なお、ρは成形材が非圧縮性の場合は一定値で
ある。

第５図は従来技術による光ディスク基板の形状と成形材
の流動性を説明する模式図であって、第４図と同一符号
は同一部分に対応する。

同図において、半径ｒにおける矩形の断面積Ｓは、 ｓ＝ｈ・２πｒ　・・・・・・（４） であるから、 となる。

第６図は第４図に示した本発明に係る光ディスク基板と
第５図に示した従来技術に係る光ディスク基板との射出
成形における成形材の流速を比較した流速特性図であっ
て、Ａは本発明の、Ｂは従来技術の各特性を示す。

同図に示したように、光ディスク基板の成形材が、第３
図における金形２の中心部から注入され、該金型の空間
に射出されると、注入量が一定ならば半径ｒの位置にお
ける光ディスク基板成形材の単位断面積あたりの流量は
半径ｒの面で切りとった断面積に反比例し、図示Ａの曲
線のようになる。

Ｂは中心厚をＡと同様にしたときの従来の等厚のディス
ク基板での単位断面積あたりの流量を示している。

第７図は光ディスク基板の形状を第６図における曲線へ
の有効部分に対応させた半断面図であって、ａｌ＋ａＺ
は第６図における半径ｒのａＩ＋ａＺに対応する。

第７図のような形状とすることにより、光ディスクの記
録関与区域は、第６図のａｌとａ２との間の曲線Ａが比
較的平坦な領域に対応する。

このようにすることによって、光ディスク基板の全域に
亘って成形材が一様に注入され、特に外周部に相当する
区域での流速の低下がな（なり、その流動性が低下する
ことによる均一性の劣化や転写性の悪化はなくなる。

第７図における具体的数値を例示すると、光ディスク基
板は、実際にはその中心部の厚さ（ｈ）と半径方向の寸
法（ａ）とはａｓｈであるので、一方の面１ａと他方の
面１ｂとのなす角度θは、θ＜１となり、 θ÷ｔａｎθ＝−である。そして、光ディスフ基板は、
光学特性、力学的特性から、その厚みは２．３〜０．１
龍の範囲に、また角度θは最大５ｍｒａｄに設定される
。例えば半径ａ＝６３．５ｍｍ、周縁部の厚さｈｚ　＝
０．１　ｔｍ、　　θ＝５ｍｒａｄとすると、中心部の
厚さり、は約０．４ｎ＋となる。

また、半径ａ　”１５２．４　ｔｍ、中心部の厚さり、
＝２．３　ｍｍ、　　θ＝５ｍｒ　ａ　ｄとすると、周
縁部の厚さｈ２は約１．５ｆｌとなる。

第８図は、光ディスク基板の中心から半径方向距離ｒに
おける微小面積を底とする体積を説明する図であって、
該体積は半径ｒに反比例することを示す。したがって、
その熱容量も外周部で小さくなるから、外周部における
温度の低下を金型とスタンパとを加熱して補うなどの手
段により調整が容易になる。

この外、光ディスク基板の成形材が圧縮性であるもの、
あるいは温度による体積変化があるものでも、外周部の
流動性は容易に改善できる。

次に、光ディスク基板の断面形状による半径方向平均応
力について説明する。

この応力は、光ディスクの回転による遠心力に起因する
ものである。

第９図は本発明に係る光ディスク基板の応力を説明する
模式図であって、ａは半径方向長さ、ｈは中心部の厚さ
、ｒは半径、ｄｒは微小半径を示す。

同図において、半径ｒ＋ｄｒの部分のｃ−ｃ”線を中心
とする回転体微小体積をｄｖとすると、となり、この部
分の遠心力をｄＦとすると、ｄＦ＝ｒω２　ρｄｖ ２πｈ ＝　−□　ｐω”　　（ａ　−ｒ）ｒ”　　・ｄ　ｒ−
（７）となる。但し、ωは角速度、ρは密度である。

そして、半径ｒの断面が受ける遠心力をＦとすると、 −−（ａ’　−４ａ　ｒ’　＋　３　ｒ’　）・・・（
８）ａ となる。

また、半径ｒの断面積をＳとすると、 ３　＝　−（ａ　−ｒ　）　　ｒ であるから、平均応力□は、 −（ａ　−ｒ　）　　ｒ １２（ａ−ｒ）ｒ １２　　　　　　　　　　ｒ ・・・・・・・・・・・・（９） となる。

第１０図は従来技術の光ディスク基板の応力を説明する
模式図であって、第９図と同一符号は同一部分に対応す
る。

同図において、半径ｒ＋ｄｒの部分のＣ−Ｃ′線を中心
とする回転体微小体積ｄＶは、ｄＶ＝ｈ２π・ｒ−ｄｒ
　　・・・・・　（１０）となり、この部分の遠心力ｄ
Ｆは、 ｄＦ＝ｒω２ｐｄＶ＝２ｔｈｐω”　ｒ２ｄｒ”（１１
）となる。そして、半径ｒの断面が受ける遠心力をＦと
すると、 ＝　−πｈ　ｐω２　（ａ３−ｒ’　）−”・（１２）
となる。また、半径ｒの断面積Ｓは、 ｓ＝ｈ・２πｒ であるから、平均応力□は、 となる。

第１１図は光ディスク基板の単位断面積当りにかかる遠
心力を示す応力特性図であって、Ｃは本発明の、Ｄは従
来技術の各特性図である。

同図に示されているように、本発明による形状の光ディ
スク基板は、その半径方向における平均応力は、従来技
術によるものに比べて、変化が小さい。

したがって、光ディスクを高速回転させた場合でも、該
光ディスク基板に光学的な歪が生じることがないので、
再生信号に影響を及ぼさず、また、光ディスクが破壊す
ることもない。

以上説明した本発明による光ディスク基板を用いて光デ
ィスクを構成する具体例について説明する。

第１２図は具体例１を示す断面図であって、光ディスク
基板１の平面ｌａ側を記録面としたもので、スタンバに
より複製した面上に反射膜１２を被覆している。

第１３図は具体例２を示す断面図でつあて、光ディスク
基板１の傾斜面Ｉｂ側を記録面としたものである。

第１４図は具体例３を示す断面図であって、光ディスク
基板１．１′の２枚をそれらの平面側が対向するように
微小間隔をおいてスペーサ１３を介して組合わせ、いわ
ゆるエアーサンドウィッチ型の光ディスクを構成したも
のである。

同図のものは、対向した平面１ａ、ｌａ′を記録面とし
た両面記録を行うようにしたものである。

第１５図は具体例４を示す断面図であって、光ディスク
基板１の平面１ａを記録面とし、この上を覆い、スペー
サ３を介してカバー１４を設けた構成である。

第１６図は具体例５を示す断面図であって、２枚の光デ
ィスク基板１．１′の各々の傾斜面１ｂ。

１ｂ’を記録面とし、スペーサ１３を介して組合わせて
両面記録を行うようにしたものである。

第１７図は具体例６を示す断面図であって、２枚の光デ
ィスク基板１，１′の各々の平面１ａ。

ｌａ’を記録面として組合わせて両面記録を行うように
したものであり、各光ディスク基板１．１′は、その中
央部と外周部に白縁１５を一体に形成して上記具体例３
と同様の光ディスクを構成したものである。この具体例
の場合は、前記第３図に示した金型を第１７図の光ディ
スク基板形状に対応したものとすればよい。

次に、本発明による光ディスク基板を用いた光ディスク
の読出しく再生）について説明する。

光ディスクの基板が、その内周部から外周部に亘って−
様な厚さでない場合は読出しヘッドからの光（レーザ光
）、及びその記録面からの反射光は、該内周部と外周部
とで屈折量が異なる。平面と傾斜面とのなす角度θが５
ｍｒ　ａ　ｄ程度以下であれば、従来と同様に読出すこ
とが可能であるが、該角度θがそれ以上となると、読出
し光が内周部と外周部とで異なった位置に焦点を結ぶこ
とになるため、光ディスク基板の傾斜に応じて読出しヘ
ッドの移動に沿ってそのフォーカス光学系を調整するか
、その他の手段を設けなければならない。

第１８図は本発明の光ディスク基板を用いた光ディスク
の読出し光学系の１例を説明する断面図であって、１は
光ディスク基板、１ａは平面に形成した記録面、１ｂは
傾斜面、１２は反射膜、６は光学補正片、７はレーザ光
である。

同図において、光学補正片は光ディスク基板１と同一材
質から成り、該光ディスクの傾斜面に対して、該光学補
正片６の平面６ａと光ディスク基板１の平面１ａとが平
行となる様に配置すれば、記録面１ａに入射したレーザ
光７は、入射光路と同一光路を通って反射光として読取
りヘッドに達することになる。

第１９図は本発明の光ディスク基板を用いた光ディスク
の読出し光学系の他側を説明する断面図であって、第１
８図と同一符号は同一部分に対応する。

同図は傾斜面ｌｂ側を記録面とした光ディスクの読取り
の場合を示し、光ディスク基板１の平面ｌａ側に光学補
正片６の平面６ａを対向させ、光ディスク基板１の傾斜
面１ｂ（記録面）と光学補正片６の傾斜面６ｂが平行と
なる様に該光学補正片６を配置したものである。これに
より、レーザ光７は前記第１８図と同様に、入射光路と
反射光路とが同一とすることができる。

第２０図は上記第１８図に示した構成の要部を拡大して
示す説明図であって、第１８図と同一符号は同一部分を
示し、ｌｃは記録ビットである。

同図において、ヘッド（図示せず）からのレーザ光７は
、光ディスク基板ｌを通って記録面である平面１ａに形
成された記録ピッ）ｌｃで反射され、その反射光は再び
ヘッド側に戻ることにより、記録の読出しがなされるが
、光ディスク基板１がレーザ光７ａと７ｃに対してはそ
の厚さが異なるため、光ディスク基板１のみでは、その
屈折方向が異なってしまい、ピットからの反射光は入射
光路からズした位置でヘッドに達する。そこで、光ディ
スク基板１と同一材質で、その傾斜面６ｂが光ディスク
基板の傾斜面１ｂと同一傾斜とした光学補正片６を、そ
の平面６ａが光ディスク基板１の平面１ａと平行となる
様に配置することで、」二記反射光は入射光路と同一光
路でヘッドに達するようになる。

以上の説明は光学補正片を用いた例についてのものであ
るが、この外にヘッドのフォーカス光学系を光ディスク
の半径方向距離に応じて動かすようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光ディスク基板
を、その−面が回転中心に直交する平面とし、他面が上
記−面に対して、その内周部の厚さが厚く、その外周部
が薄い傾斜面とした断面円錐状に構成したたため、該基
板を射出成形によって複製する場合に、注入する該光デ
ィスク成形材の流動性が外周部で悪化することがないの
で均一な光ディスク基板が得られ、スタンパを用いた場
合の転写性を格段に向上させることができるとともに、
回転に伴う応力が光ディスクの外周部において大きくな
ることがないので、安定した読出しを行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の平面図、第３図は射出成形装置の要部概略断面図、
第４図は光ディスク基板の形状と成形材の流動性を説明
する模式図、第５図は従来技術による光ディスク基（反
の形状と成形材の流動性を説明する模式図、第６図は本
発明と従来技術の光ディスク成形材の成形材の流速を比
較した流速特性図、第７図は第６図の特性図に対応させ
た光ディスク基板の半断面図、第８図は光ディスク基板
の中心から半径方向距離における微小面積を底とする体
積説明図、第９図は本発明に係る光ディスク基板の応力
を説明する模式図、第１０図は従来技術に係る光ディス
ク基板の応力の説明図、第１１図は光ディスク基板の単
位断面積当りにかかる遠心力を示す応力特性図、第１２
図、第１３図、第１４図、第１５図、第１６図及び第１
７図は本発明による光ディスク基板を用いた光ディスク
の各種具体例を示す断面図、第１８図、第１９図は本発
明による光ディスク基板を用いた光ディスクの読出し光
学系の例を説明する断面図、第２０図は第１８図に示し
た読出し光学系の要部ｆｉ！成図である。 １・・・・・・光ディスク基板、ｌａ・・・・・・平面
、１ｂ・・・・・・傾斜面、２・・・・・・金型、３・
・・・・・スタンバ、４・・・・・・光ディスク基板の
成形材、６・・・・・・光学補正片、７・・・・・・レ
ーザ光、１２・・・・・・反射膜、１３・・・・・・ス
ペーサ、１４・・・・・・カバー、１５・・・・・・凸
部。 第１図 Ｃ′ 第２図 第３図 第４図 Ｃ′ 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 Ｃ′ 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 　　　１ａ 第１４図 第１５図 ａ 第１６図 第１８図 第１９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも一面を記録面とした円盤形記録媒体を構
   成する光ディスク基板において、前記光ディスク基板の
   一方の面が平面、他方の面が前記一方の面に対して角度
   を有する傾斜面であり、外周部の厚さが内周部の厚さに
   比較して漸進的に薄い回転対称形状をなし、前記回転対
   称軸を通る面で切断した断面が円錐状である形状とした
   ことを特徴とする光ディスク基板。