JPH0579008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光デイスク、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ツク基
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ツク基板の
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つてサブ
ミクロンオーダーの情報スポツトを記録再生する
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度といつ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（特開昭60−
155424号）において、成形条件の改良によつてポ
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、プラスチツ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、従つて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つた。
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n_zと、基板表面に平行な方向の屈折
率n_z，n_yを有する光学的異方性を持つており、一
般に｜n_x−n_y｜≒０である。しかし、｜n_z−n_x｜
および｜n_z−n_y｜はゼロではなく、かなり大きな
値、例えば0.0005〜0.0006となり、光デイスクの
厚さ1.2mmを用いると、光デイスクでは600〜
780nmのリターテーシヨ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、成形キヤビテイー中での樹
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図に示す成形キヤビテ
イ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
力とが加わつている。従つて、溶融樹脂には成形
キヤビテイ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つて
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で示してある。前記の３つの主屈
折率n_z，n_x，n_yがこれらのどの領域によつて影響
させ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
種々実験を行つた結果、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n_zの影響は測定できず、従つて本発
明の対象とする特定な複屈折値を有するデイスク
基板は本出願前存在しない。

（発明の目的） 従つて、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
るための透明プラスチツ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
によつて形成される成形キヤビテイー中に溶融樹
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ツク基板の射出
成形方法において、上記溶融樹脂が上記成形キヤ
ビテイ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を
両割型の当接面に沿つ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、レーザービームを１ミクロン程
度に絞つて情報を記録および再生するもので、一
般にはデイ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ツク基板の一方の
面にプレピツトの形で基板の成形時に記録される
か、トラツク溝やプレフオーマツトピツトを有す
る、または有しないプラスチツク基板の表面上に
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
ラスチツ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ツク基板を介して
入射される。いずれの方式の場合でも透明プラス
チツ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ツク基板の表面に直角な方
向の屈折率n_zを考える。第２図に示すように透明
プラスチツク基板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n_x，n_yと、偏平表
面６，７と直角な方向の屈折率n_z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n_zに起因する複屈折は観測できなかつ
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
ことによつて上記のn_z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n_xとn_yは等
しい。しかし｜n_z−n_x｜および｜n_z−n_y｜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
成して作つた光磁気デイスクのCN比は48dB程度
である。

一方、本発明によつて上記｜n_z−n_x｜および｜
n_z−n_y｜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つた光磁気
デイスクのCN比は50dBに向上した。このように
CN比が向上する理由はθk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を全
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。上記成形キヤビテイーの寸法は
成形されるデイスクによつて異るが、直径は約３
cmから約30cm、厚さは１〜２mm、一般には1.2mm
である。成形機は成形されるデイスク寸法に応じ
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イ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、射出シリンダー温度は一般に300〜400
℃、金型温度は約100℃、樹脂のキヤビテイー中
への流入速度は10〜500ml／秒であり、これらは
当然ながらデイスク寸法によつて異なり、他の種
類で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。

本発明の特徴は、一対の割型部分によつて形成
される偏平な成形キヤビテイー中に溶融樹脂を射
出することによつて偏平な透明プラスチツク基板
を成形し、こうして成形された透明プラスチツク
基板を介して入射されるレーザービームによつて
記録および／または再生される情報層を上記透明
プラスチツク基板の少なくとも片側に配置するこ
とによつて構成される光学式高密度情報記録再生
方式によつて用いられる記録媒体の透明プラスチ
ツク基板の射出成形方法において、上記溶融樹脂
が上記成形キヤビテイ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つた方向に相対
変位させる点にある。

上記割型の相対変位の方向に成形するプラスチ
ツク基板の形状によつて適宜選択される。すなわ
ち、円盤状デイ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
動角度はデイスク基板の厚さによつて異るが、厚
さが1.2mmのデイスクの場合には約0.1°から約45°、
好ましくは約0.5°から約10°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
イスク寸法によつて異るが、一般的には、成形キ
ヤビテイ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0.5〜２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を相対回動させ、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0.5〜２秒
間の射出工程によつて溶融樹脂が成形キヤビテイ
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、キヤビ
テイー中に充填された溶融樹脂の表面が金型温度
によつて固化を開始し、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。

実際には、上記の相対移動を行うために、割型
を閉じている型締力を射出完了後に大巾に、場合
によつ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つ
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つて相対変位
させる。この駆動機構は機械的なもの、例えばラ
ツク−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つて成形歪
みと冷却歪みの一部が緩和され、前記の複屈折｜
n_z−n_x｜および｜n_z−n_y｜の値の小さなデイスク
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
るた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
は全て省略してある。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によつ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）からノズルタツチ
部７を介して成形キヤビテイー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
との相対移動によつて明けた後、冷却・固化され
てから型開きを行つて成形品として取り出され
る。成形キヤビテイーの表面はプラテン表面ある
いはスタンパー１０によつて構成されている。図
ではスタンパー１０が固定側割型１にホルダー１
１によつて取付けられているが、移動側割型２に
取付けることも当然できる。

本発明方法を実施するた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。上記
可動プラテン２０は割型の一方、図の場合には固
定側割型１のプラテン４、にボルベアリング２
１，２２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
空気を供給するための螺旋溝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
先端に備えたエジエ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つてもよい。当
然ながら、これらの摩擦低減手段は可動プラテン
２０に回動時にのみ付勢され、通常は非作動にな
つている。

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ツド
２６の自由端によつて可動プラテン２０に形成し
た係止部２７を押すようになつている。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の回動量によつて決まる。

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ー
１０上のトラツ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、シヨ
ツト毎にスタンパー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ー部を有する心出しリ
ング３０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。上記心出しリン
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、溶融樹脂がキヤビテイー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、成形されたデイ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つて、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２０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ツド
を用い、これら心出しロツドを金型組立体の外に
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ツクと、プラ
テンを貫通し且つそれと螺合するウオームとで構
成し、このウオームをモーターで正逆回転させる
ことによつ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図は成形キヤビテイ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_z，
n_x，n_yを説明するための図。第３図は本発明方法
を実施するための金型組立体の概念的縦断面図
で、第４図の−線による断面図。第４図は第
３図の−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、２５…
…シリンダー、２６……ピストンロツド、２７…
…係止部、２８……収容部、３０……心出しリン
グ、３１……環状溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光デイスク用基板を成形をするための一対の
   割型によつて形成される偏平円盤状のキヤビテイ
   ー中に溶融樹脂を射出して成形される透明な光デ
   イスク用基板の射出成形方法において、 溶融樹脂が成形キヤビテイ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、割型の少
   なくとも一方を両割型の当接面に沿つて45°以下
   の角度だけ相対変位させることを特徴とする射出
   成形方法。