JPH06309709A - 光磁気ディスク用基板の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】直径 130mm以下の光磁気ディスク用基板の成形
を原料熱可塑性合成樹脂の硝子転移温度Tgより25℃以上
低い温度に設定した金型に射出する成形方法において、
ノズル容量の３倍以上の容量を有するスプループラー部
を持つ金型に溶融した樹脂がキャビティー内周鏡面内に
達する量をスプルー部における平均剪断速度が 1,000〜
11,000sec^-1 の範囲内で１次射出し、次いで金型キャビ
ティー不足充填量をスプルー部における平均剪断速度が
１次射出平均剪断速度より大きく、かつ10,000〜30,000
sec^-1 の範囲内で２次射出し、引き続き保圧をかけなが
ら冷却することを特徴とする光磁気ディスク用基板の成
形方法。 【効果】本発明によれば、成形時の残留応力による光学
的な歪みである複屈折をコールドスラッグの発生を防止
して低減し、しかも反りやねじれの少くない光磁気ディ
スク基板の射出成形方法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的に情報を書き込
み、読み取り、消去することの出来る光磁気記録媒体に
用いられる薄肉な円盤状プラスチック製光磁気ディスク
用基板の射出成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスクは、プラスチック製基板
の表面に同心円状の渦巻き状の溝が、約70〜 130ナノメ
ーター（nm）の深さで約 1.6μｍのピッチ間隔で刻まれ
ていて、その表面にGd-Tb-Co系等の磁性薄膜と保護膜が
成形されている。情報の書き込み、読み取りまたは消去
方法は、磁性膜をキューリーポイント近傍迄昇温しなが
ら所定方向の磁場を掛けて磁化することにより書き込み
を行い、情報の読み取りは磁化された情報の所に焦点を
合せてレーザー光を照射すると、情報ピットの磁界によ
り光が回転され反射されるので、回転の方向をキャッチ
することによって情報を読み取ることができる。また基
板の裏側よりレーザー光をレンズを通し磁性膜に焦点を
合わせて照射し、磁性膜の温度をキューリーポイント以
上に高めることにより情報を消去することができる。

【０００３】これらの記録媒体に用いられる基板として
は、主としてガラス基板に紫外線で硬化すフォトレジス
ト化合物を塗布し、フォトマスクを通して紫外線を照射
しビット状の情報や案内溝を転写する所謂２Ｐ法（Phot
o Polymerization Process）と、透明な熱可塑性合成樹
脂を射出成形し、１工程でビット状の情報や案内溝を成
形する方法があり、射出成形法によるため量産性に優
れ、基板の製造方法の主流になると考えられている。し
かし、熱可塑性合成樹脂を射出成形して得られた基板を
記録媒体の基板として用いる場合、 基板に異物や傷があり、外観が悪いものはレーザー光
を反射したり、吸収するので、読み取りや書き込みが出
来なくなるばかりでなく、商品価値を下げてしまう。 基板の複屈折が大きいと情報の読み取りや書き込みに
際して雑音になったり、感度が下がってしまう。 光磁気ディスクの回転駆動時に基板の面振れが生じた
り、基板が傾斜したりすると、信号を読み取ったり、記
録したりするピックアップが案内溝や情報のピットなど
に追随出来なくなる。 等の欠陥を生じるため、異物や傷のない、外観に優れ
た、複屈折の小さい、しかも基板の面振れが小さく、変
形が小さい等の機械的特性に優れた熱可塑性合成樹脂性
基板が要望されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの解決策として
特開昭 58-126119号ではポリカーボネート樹脂を射出成
形するに際して、ポリカーボネート樹脂に亜りん酸エス
テルを添加、混合し、樹脂温度 330〜 400℃、金型温度
50〜100 ℃に規定して射出成形することにより、ポリカ
ーボネート樹脂の分解を防ぎ、透明性の優れた光学的に
歪みの小さい、しかも反りの小さい基板を得る方法であ
る。しかし、この方法を用いた場合でも、金型に接する
ノズル先端部分に滞留している樹脂は、冷やされるので
流動し難く塊状になり易く、射出された際にこの部分は
基板の情報書き込み部分まで流れ込み、局部的に屈折率
の異なる部分（コールドスラグ）が発生したり、また、
空気を巻き込んだようなキラキラ光る部分（シルバース
リーク）が発生したり、溝の欠けたような傷が発生した
りする等の外観不良が発生し易かった。

【０００５】一方、複屈折の小さい基板を射出成形する
方法として、特公平03-41048号が提案されている。この
方法は分子量が14,000〜22,000であるポリカーボネート
樹脂を用いて射出シリンダー内でのポリカーボネート樹
脂の滞留時間や射出速度を規定することにより直径130m
m 以上の大口径基板の複屈折を小さくする方法である。
この方法を用いても、コールドスラッグやシルバースト
リークや溝の欠けたような外観不良の発生があった。基
板の成形に当たり、コールドスラッグやシルバーストリ
ーク等の外観不良は商品価値を下げるばかりでなく、情
報の読み取りや書き込み等のおける雑音や欠陥の原因に
なるので改善の必要がある。

【０００６】コールドスラッグによる歪みが情報の入っ
ていない鏡面部分に留まっているならば、実用上の品質
に大きな問題がなかったが、光ディスクが5.25″型、3.
5″型、ミニディスク等の出現に伴い小口径化の趨勢に
あり、情報の入っている部分の内径も29.7φ、23.53φ…
等と小さくなって来ているのでコールドスラッグの発生
を抑える必要が大きくなってきた。本発明者は先に特願
平 04-130031号により複屈折、面振れおよびチルトを規
格値を上回る高精度射出成形方法を提案したが、本願発
明は複屈折の低減を射出成形条件についてコールドスラ
ッグを低減する観点から見極めた改良方法を提案するも
のである。従って本発明の課題は、成形時の残留応力に
よる光学的な歪みである複屈折をコールドスラッグの発
生を防止して低減し、しかも反りやねじれの少くなるよ
うな成形方法を確立することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
を解決するために射出成型方法を徹底的に見直し、特に
コールドスラッグの発生を低減する射出条件を究明して
本発明を完成したもので、その要旨は、直径 130mm以下
の光磁気ディスク用基板の成形を原料熱可塑性合成樹脂
の硝子転移温度Tgより25℃以上低い温度に設定した金型
に射出する成形方法において、ノズル容量の３倍以上の
容量を有するスプループラー部を持つ金型に溶融した樹
脂がキャビティー内周鏡面内に達する量をスプルー部に
おける平均剪断速度が 1,000〜11,000sec^-1 の範囲内で
１次射出し、次いでキャビティー不足充填量をスプルー
部における平均剪断速度が１次射出平均剪断速度より大
きく、かつ10,000〜30,000sec^-1 の範囲内で２次射出
し、引き続き保圧をかけながら冷却することを特徴とす
る光磁気ディスク用基板の成形方法にある。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
最大の特徴は局部的な複屈折低下の原因となるコールド
スラッグの発生を防止することにある。その防止方法と
しては、ノズル部のノズルの温度を高くすること。
金型のスプルーの温度を高くすること。金型のゲート
部（図２のＡ点、第１ゲート部）の部分を薄くして、溶
融した樹脂が金型のゲート部を通過する時に生じる発熱
によりコールドスラッグを消去させる方法。等が考えら
れるが、ではコールドスラッグの発生は少なくなる
が、成形品を金型から取り出す時にスプルーとノズルと
の間に糸曳き現象が発生し、その糸が金型上に残り成形
品に悪影響を与えるのでノズル温度を余り高くすること
ができない。例えばポリカーボネートによる成形では、
成形温度（加熱シリンダー部の温度）360 ℃に対してノ
ズル温度を310 ℃以下にすると糸曳き現象は改善される
が、コールドスラッグが発生し易くなる。の金型のス
プルーの温度はゲート部（ディスクのセンターホールに
相当する部分）打ち抜きのため、ポリカーボネートの硝
子転移温度Ｔg 以下に保たなければならない。硝子転移
温度より高ければゲート部（図２のＡ点、第１ゲート
部）の打ち抜きに際しバリの発生や、成形品の取り出し
に際し金型に粘着し離形が困難になるばかりでなく、成
形したディスクの変形をもたらすのでスプルーの温度は
キャビティー温度以下に設定しなければならず、コール
ドスラッグが発生し易い条件である。ゲート部（図２
のＡ点、第１ゲート部）の部分を薄くすることはコール
ドスラッグ発生現象を薄める作用があるが、薄く拡大さ
れるので解消効果は小さい。等である。

【０００９】本発明に使用される基板原料は熱可塑性合
成樹脂として芳香族ポリカーボネート、アモルファスポ
リオレフィン、メチルメタクリレート系ポリマー等が挙
げられ、好ましくは芳香族ポリカーボネートである。一
般に熱可塑性合成樹脂製光磁気ディスクの基板の成形時
には原料の計量・可塑化部分のシリンダー温度は非常に
微細な溝やピット(Pit) を成形するため、約 320〜 360
℃の範囲に設定される必要がある。シリンダーの温度が
320℃未満であると溶融粘度が高くなり、転写性が低下
するばかりでなく、流動性が低下するために生じる複屈
折の低下等の不都合が生じて好ましくなく、また、 360
℃を越えると原料の熱分解を促進し、変色又は黒化を引
き起こしたり、分解ガスの発生が著しくなる等の不都合
が生じて好ましくない。射出成形する際、ノズルの温度
をシリンダー温度と同じ温度に設定して成形すれば、成
形された基板を金型を開いて取り出す時に、ノズル部と
スプルー部で糸を曳き、その糸が次の成形に際して基板
上に残るので不良品になる。そのためノズル部は糸を曳
かないような温度である 310℃以下に設定される必要が
あり、好ましくは 270〜310 ℃の範囲に設定するのが良
く、 270℃未満では溶融粘度が著しく高くなるばかりで
なく、コールドスラッグを助長させる等の不都合が生じ
る。

【００１０】また、金型温度はガラス転移温度Ｔg より
25℃以上低い温度に設定されるのであるが、この金型温
度が (Ｔg −25) ℃より高い温度であると成形された基
板の残留応力が小さくなり易く、成形直後の基板の複屈
折が小さくなり易い利点はあるが、冷却に時間がかかり
過ぎること、また、金型を開き取り出す時、基板の弾性
率が小さいので変形し易い欠点がある。さらに、金型温
度が (Ｔg −55) ℃より低い温度であると、冷却時間が
短縮できるばかりでなく、金型を開き取り出す時に、基
板の温度が低い分だけ弾性率が高くなるので変形し難い
利点はあるが、射出された溶融樹脂が金型内への流動過
程で急激に冷却されるため、溶融樹脂の流動性が著しく
低下するので、スタンパーの溝やピットの転写性が低下
すると共に、流動性に大きな剪断力が発生し、複屈折の
絶対値が大きくなる欠点がる。従って、金型温度は (Ｔ
g −25〜Ｔg −55℃) の範囲が好ましい。

【００１１】ノズル部１の縦断面図を図１に示す。図中
のノズル２及びノズル溜り２ａの一部に滞留した樹脂
は、この部分が成形品取り出し時の糸曳きを防止するた
めに加熱シリンダー部より低く温度設定されているため
に温度が低下し易く、しかも金型とノズル部とのノズル
タッチによる冷却効果も手伝い、コールドスラッグ発生
の原因になり易い。コールドスラッグの発生を防止する
ためには金型の構造上から見ると、図２の金型の縦断面
図に示したスプループラー部５の容積がゼロであれば成
形品の見掛け上の製品収率が向上するが、コールドスラ
ッグが著しく発生し易く、スプループラー部の容積をノ
ズル２の３倍以上、好ましくは５倍以上に設定すればコ
ールドスラッグの発生を低減することが出来る。10倍以
上では低減効果は大であるが、見掛け上の製品収率が低
下するので、10倍以下が好ましい。

【００１２】基板の複屈折を低く抑えるように成形する
ためには、極力高速で射出すれば良いが、ノズル部のノ
ズル２の低い温度の部分を高速で射出すると、樹脂をス
プループラー部に留めることが出来なく、基板上にコー
ルドスラッグが著しく発生するばかりでなく、ガス体を
巻き込むことによりシルバーストリークが発生し易いの
で、スプルー部における平均剪断速度を11,000sec^-1 以
下に抑えることが好ましい。11,000sec^-1 を越えるとコ
ールドスラッグやガス体を巻き込むことによるシルバー
ストリークが基板に発生するようになる。また1,000sec
^-1未満になると、ノズル２を出た樹脂をスプループラー
部に留めることが出来るが、融体が途中で冷却されてキ
ャビティーに充填し難くなるばかりでなく、圧力も高く
なるので成形品基板の複屈折がマイナス側に大きくな
る。従って、1,000〜11,000sec^-1 の範囲内、より好まし
くは 4,000〜10,000sec^-1 の範囲内で１次射出する必要
がある。また、この１次射出で溶融した樹脂が金型キャ
ビティー内周鏡面部内（図２Ｂ−Ｃ間）に達する量を射
出する必要がある。

【００１３】２次射出において、樹脂がキャビティー内
周鏡面部内に達しないで２次射出すると、スタンパーの
内周部分での固定具の関係で第２ゲート部（図２のＢ
点）のような凹部が鏡面との境にあるのでこの第２ゲー
ト部を緩速で溶融した樹脂を通過させないとガスを巻き
込んだような外観になる等の不都合が生じ、また、１次
射出で樹脂がキャビティー内周鏡面部を越えて情報記録
部に入ってから２次射出されると、冷却されながら低速
で流動する部分の複屈折の絶対値が大きくなり易く、そ
れが情報記録部に入りこむ形になる等の不都合が生じ
る。

【００１４】次いで、金型キャビティーの不足充填量を
充填するため、スプルー部における平均剪断速度が１次
射出平均剪断速度より大きく、かつ、10,000〜30,000se
c^-1の範囲内で２次射出されるのであるが、この平均剪
断速度が１次射出の平均剪断速度より大きくないと、情
報記録部で半径方向の流速が基板の半径に反比例して小
さくなるので、冷却の影響が大きくなり、複屈折や転写
性が低下する等の不都合が生じて好ましくない。さらに
10,000〜30,000sec^-1 の範囲内で所定量を２次射出すれ
ば基板面上にコールドスラッグの発生が認められず、且
つ複屈折の小さい光磁気ディスク用基板を成形すること
ができる。10,000sec^-1 未満では冷却されながら流動す
るので冷却の影響が大きくなり、複屈折の絶対値が大き
くなるばかりでなく、溝やピットの転写性が低下する等
の不都合が生ずる。また、30,000sec^-1 を越えると情報
記録部の溝やピットが完全に埋められないのでなだらか
になり、溝欠が発生したりする等の不都合が生ずる。こ
こにいう、平均剪断速度γ’(sec^-1) は下記の式で定義
される。 γ’＝４Ｑ／πｒ³ （ｒ(cm)：スプルー部の平均半径、Ｑ(cm³/sec) ：射出
量） さらに、冷却過程での収縮によるヒケを防止するため、
保圧（不足分を補充する３次射出）をしながら冷却する
ことにより欠陥のない光磁気ディスク用基板が得られ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施態様を具体的に実施例を
挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１〜７）（比較例１〜１０） スクリュー直径が28mmφの計量・可塑化部を有し、図１
のノズル部のノズル２は２mmφ×３mmL の構造を有する
射出成形機を使用して、図２の金型に見られるように、
0.475ccの容積のスプルー部よりリング状フィルムゲー
トを介し、内径15mmφ×外径86mmφ×深さ 1.2mmのキャ
ビティーが接続された構造の金型を用い、スプループラ
ー部は、平均直径４mmφのＺ−ピンにスペーサーをかま
せて容積を変更して射出成形した。使用ポリカーボネー
トはパンライトAD-9000 TG（帝人 (株) 製商品名、ガラ
ス転移温度:143℃）で、120℃で約４時間乾燥後成形に供
した。射出成形条件（シリンダー温度、ノズル温度、金
型温度、金型のスプループラー部／ノズル部の容積比）
を表１に示す。表１に示した１次射出条件で第１次射出
を行い、曳き続きキャビティー内を充填するために表１
に示した２次射出条件で第２次射出を行い、更に冷却過
程の収縮によるヒケを防止するための保圧（1.4cc を第
３次射出して）を行い、溝の転写性を高めながら冷却し
た。尚、得られた成形品について外観の評価、転写性、
複屈折、機械的特性について調べ、総合評価を行い、そ
の結果を表１に示した。 表２に金型（成形品）の各位
置と容積との関係を示した。

【００１６】（評価方法） 外観の評価：下記に示す基準でコールドスラッグ、シ
ルバーストリーク、バリ及び糸曳き状態について評価し
た。 評価基準・・・ ○：発生せず、 ×：発生。 転写性：スタンパーの山部の高さｈ₀ に対して成形品
の溝深さｈをクラサーフ101（クラボウ社製商品名）を
用いて転写性（％）を測定した。 転写性＝（ｈ／ｈ₀ ）×１００ 複屈折：日本電子光学製測定器を用い測定し、半径24
mm部及び40mm部の価を表１に示した。 機械的特性：ISO/SC23/WG2案に基き、小野測器製光デ
ィスク機械的特性測定装置Lm-100型を用いて軸方向なら
びに径方向の面振れ、加速、振れの偏位角度及びチルト
を測定した。 総合評価：表１に示した総合評価基準で合格したもの
を○、一つでも不合格のものを×と評価した。

【００１７】

【表１】 （表１の註） ＊１）容積比：スプループラー部の容積／ノズル先端部
（２mmφ×３mmｌ） ＊２）外観が著しく悪いので転写性、複屈折及び機械的
特性を測定しなかった。

【００１８】

【表２】金型（成形品）の各位置と容積との関係

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、成形時の残留応力によ
る光学的な歪みである複屈折をコードスラッグの発生を
防止して低減し、しかも反りやねじれの少くない光磁気
デスク用基板の射出成形方法を提供することができ、産
業上その利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】射出成形機のノズル部縦断面図である。

【図２】射出成形機の金型の縦断面図である。

【符号の説明】１ ノズル部、 ２ ノズル ２ａ ノズル溜り、 ３ 金型 ４ スプルー、 ５ スプループ
ラー部 ６ スプルーブッシュ、 ７ キャビティ
ー ８ 突き出しピン、 Ａ 第１ゲート部、 Ｂ 第２ゲート部
（スタンパー押え） Ｃ リードイン部、 Ｄ リードアウト
部 Ｅ 外周部、 中心線〜Ａ間 センターホール、 Ａ〜Ｂ間 クランプ部、 Ｂ〜Ｃ間 内周鏡面部、 Ｃ〜Ｄ間 情報記録部、 Ｄ〜Ｅ間 外周鏡面部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直径 130mm以下の光磁気ディスク用基板の
   成形を原料熱可塑性合成樹脂の硝子転移温度Tgより25℃
   以上低い温度に設定した金型に射出する成形方法におい
   て、ノズル容量の３倍以上の容量を有するスプループラ
   ー部を持つ金型に溶融した樹脂がキャビティー内周鏡面
   内に達する量をスプルー部における平均剪断速度が 1,0
   00〜11,000sec^-1 の範囲内で１次射出し、次いでキャビ
   ティー不足充填量をスプルー部における平均剪断速度が
   １次射出平均剪断速度より大きく、かつ10,000〜30,000
   sec^-1 の範囲内で２次射出し、引き続き保圧をかけなが
   ら冷却することを特徴とする光磁気ディスク用基板の成
   形方法。